JPS6025414A - 光電式コンパス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 応用出来る方位や方向を検知する装置に関するものでコ
ンパス磁針の示す方位を光学的にとらえて電気信号に変
換し方位を検知するようにしだ光電式コンパスとしてな
されたものであるつまず従来のものの概要とその欠点に
っｂて述べる。

従来、船の方位や航空機の方向を検知し電気信号に変換
させるセンサとしては，ジャイロの特性を利用してその
軸が地球上の真子午紐を示すよう処して，真針路と真方
位を測定できるよウＫ　構成シタシャイロコンパス（ジ
ャイロスコープ〕が用いられている。ジャイロスコープ
はある質量と拡がりを持つ物体がその固定点のまわりに
回転しているもので第１図に３軸の自由度をもつフリー
ジャイロスコープの原理を例示する。

ジャイロスコープのスピン軸Ｚは外部からカを加えない
限り一定の方向をさしたままで，その特性から複雑で付
属品を含め多数の部品から構成されており，高性能であ
るが，高価であるため、あまり精度を要しないような簡
易な機器には用いにくい。

本発明はこのような複雑な装置と比較し安価で簡単な方
法で方向を電気信号に変換する装置に関してなされたも
ので、磁針の一方の先端に遮光板を取付は他方の先端に
これと同重量の透明板を取付けたコンパス磁針と、該磁
針の遮光板と重なるような円周上でガイドを介して等間
隔に配置した複数個の発光素子さ、該発光素子と上下に
一定間隔をもって同一円周上に対向して配置した複数個
の受光素子とを具備しコンパス磁針の遮光板と透明板が
これらの発光素子と受光素子の間を接触せずに回転可能
とし遮光板が少くとも１組の発光素子と受光素子の光を
さえぎることによシ磁針の位置を検知することを特徴と
する光電式コンパスを提供するものである。本発明の光
電式コンパスによシ複雑な構造を必要とせず方位を光学
的に簡単に検知することを可能にしだものである。

次に第２図から第５図九より本発明の光電式コンパスに
ついて説明する。

第２図は本発明による第１実施例の光電式コンパスの概
要を示す内部断面図であり、第３図は第２図のＡ−Ａ矢
Ｊｔける平面図を示す。第２図、第３図において、ｌは
発光素子と受光素子からなる装置でアり本例では発光部
と受光部との間に物があるかないかを判別する透過形の
フォトインクラブタを示し、２は電源端子を示す。３は
、フォトインタラプタ受光部５に光が当ると電圧か発生
する出力端子であシ、４は。

電源端子２に電源を供給すると発光するフォトインタラ
プタ発光部である。５は、フォトインタラプタ発光部４
の光を受光し出力端子３に電圧を発生させるフォトイン
タラプタ受光部を示す。６は、フォトインタラプタ１の
上部尾設けた上ブタであり、７は、フォトインタラプタ
ｌの下部に設けたコンパス台を示す。８は、フンバス台
７の中央部に設け、コンパス磁針９を取付けるコンパス
磁針軸であり、９は前記コンパス磁針を示す。ｌＯはフ
ォトインタラプタｌとフォトインクラブタｌとの間に設
け、コンパス磁針９が間に入って動かなくなるのを防ぐ
だめの磁針ガイドでフォトインタラプタ１と交互に配設
されている。】ｌはコンパス磁針９のＮ極（又はＳ極ン
に取付けた遮光板であり、１２は遮光板１１と反対の極
に取付は水平に保つための透明板を示している。第４図
は本発明による光電式コンパスの第２実九例で発光素子
と受光素子に各々光ファイバとマイクロレンズからなる
手段を用いたもので第２図と第３図に示す第１実施例と
比較するとフォトインクラブタｌを光ファイバとマイク
ロレンズに置き換えだものである。第５図は第４図のＢ
−Ｂ矢視における平面図を示している。光ファイバ及び
マイクロレンズを使用する方法の特徴は前記のフォトイ
ンタラプタを使用するのに比べ１発光部と受光部が小さ
くできるので装置の小型化、高分解能化がはかれる。１
３は光源側の光ファイバ１５の光を下側のマイクロレン
ズ１４に平行に伝える上側のマイクロレンズであり、１
４は前記下側のマイクロレンズで受信側の光ファイバ１
６に光を伝える。

光源側の光ファイバ１５は光を、マイクロレンズ１３に
伝える。受信側の光ファイバ１６はマイクロレンズ１６
の光を受けてここでは図示してないが光電変換器に伝え
るためのものである。６から１２については第２図、第
３図と同一のため省略する。

次に第２図と第３図に基き本発明の光電式コンパスの作
動について説明する。

フオＩ・インタラゲタ１は電源端子２の端子を通して電
源を供給すると、フォトインタラプタ発光部４に光が生
じ、フォトインタラプタ受光部５が受光し出力端子３に
電圧が生じる機能をもつ、しがし１・遮り光：板１１が
フォトインタラプタ発光部４と、フォトインタラプタ受
光部５の間にあれば、フォトインタラブタｌは作動せず
出力端子３には電圧が生じなし＾。この作用によシどの
出力端子に電圧が発生していなりかを検知すればどの方
向がＮ極（又はＳ極）であるかが電気的に検知できる。

遮光幅 板１１の横ヰｌは１例えばフォトインクラブタ受光部５
の幅をＸ、隣りあっているフォトインタラプタ受光部５
と次のフォトインクラブタ受光部５との間隔をｙとする
とｒ　ｌ＝１．５（ｘ＋ｙ）と定められる。この場合は
必ず１つまたは２つ忙なる。またとの場合の分解能はフ
ォトインクラブタｌの個数をＮとすると、角度にして１
８０ハ（度ンとなる。また透明板１２は遮光板１１と同
重量のものであシコンパス磁針９の重量を均衡させ、コ
ンパス磁鋼９の作動をスムーズに保つために設けており
、磁針ＪイドｌＯはコンパス磁針９がフォトインタラプ
タ１に引っかからないように設けている。次に第４図、
第光源側光フアイバ１５により伝送されてきた光は、マ
イクロレンズ１３によシ平行光線にされ、マイクロし／
ンズ１４で集光し、受信側光ファイバ１６を介してここ
では図示してないが。

光電変換器に伝えられ電気信号に変換される。

しかし遮光板１１がマイクロレンズ１３とマイクロレン
ズ１４の間にあれば光はさえぎられて光電変換器は作動
せず、この光がさえぎられた個所を検知すればどの方向
がＮ極（又はＳ極）であるかが電気的に検知できるｂ 本装置において発光素子である光源側光ファイバ１５と
マイクロレンズ１３をＬＥＤ（発光ダイオード）、に置
き換えてもよく、受光素子であるマイクロレンズ１４と
受光側光ファイバ１６と図示しない光電変換器をフォト
トランジスタに置きかえることも可能である。また光源
側と受光側を１対１に対応させず光源側を１つにまとめ
てもよく、さらに前記実施例では透過形の光センサを用
いたが２反射形のものを用いてもよいことはいうまでも
ない。

以上説明の本発明の光電式コンパスによれば方位を光学
的に検知しこれを電気信号に変換すれば簡単に方位を検
出することが出来るだめ次のような利点があｐその利用
性が高まったものである。

コンパス磁針のＮ極の位置が電気的に検出できるだめ１
本コンパスを移動機械に組込めば。

進行方向を自動的にチェックしながら目的位置へ移動で
きるし父方向をランプ表示したりデジタル表示できる。

本装置の検出結果をマイコンなどで処理すれば、実方向
と磁針位置との緯度にょるズレの修正が簡単に行える。

本装置の磁針の位置検出の分解能はフォトインタラプタ
の個数によって決るが、要求精度が低い場合フォトイン
タラプタの数を減らすことにより安価になシジャイロス
コープに比べ手軽に使用できる。

コンパス磁針が水平方向に振動している場合。

その中心を割算し方向を決定する機能を付加することも
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のジャイロコンパスの斜視図。 第２図は本発明妬よる光電式コンパｉ］実施例の構成を
示す内部断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線の矢視忙お
ける平面図、第４図は本発明による光電式コンパスの第
２実施例の構成を示す内部断面図、第５図は第４図のＢ
−Ｂ線の矢視における平面図をそれぞれ示す。 ｌ：フォトインクラブタ、弓フォトインクラブタ発光部
、５：フォトインクラプタ受光部。 ９：コンパス磁針、ｌｏニガイドＩＩＩ：ｓ先板、１２
：透明板＋　ｔ３．ｔ４：マイクロレンズ。 １５．１６：光ファイバ 第１０ １ 莞２図 第３閃

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 磁鋼の一方の先端に遮光板を取付は他方の先端にこれと
   同重量の透明板を取付けたコンパス磁鋼と、該磁針の遮
   光板と重なるような円周上でガイドを介して等間隔に配
   置した複数個の発光素子と、該発光素子と上下に一定間
   隔をもって同一円周上に対向して配置した複数個の受光
   素子とを具備しコンパス磁針の遮光板と透明板がこれら
   の発光素子と受光素子の間を接触せずに回転可能とし遮
   光板が少くとも１組の発光素子と受光素子の光をさえぎ
   ることＫよシ磁針の位置を検知することを特徴とする光
   電式フンバス。