JPS6126818A - 回転角検出装置 - Google Patents
回転角検出装置Info
- Publication number
- JPS6126818A JPS6126818A JP14844184A JP14844184A JPS6126818A JP S6126818 A JPS6126818 A JP S6126818A JP 14844184 A JP14844184 A JP 14844184A JP 14844184 A JP14844184 A JP 14844184A JP S6126818 A JPS6126818 A JP S6126818A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor device
- dimensional semiconductor
- device detector
- rotation angle
- rotating body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/28—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication
- G01D5/30—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication the beams of light being detected by photocells
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、一次元半導体装置検出器を使用した回転角検
出装置に関する。
出装置に関する。
回転体の回転角度を検出する装置として、従来、インク
リメンタルエンコーダ、アブソリュートエンコーダ、ポ
テンショメータ等が使用されている。
リメンタルエンコーダ、アブソリュートエンコーダ、ポ
テンショメータ等が使用されている。
ところで、上記エンコーダによって高分解能の検出結果
を得るには、回転円板の径を大きくし、かつ、該円板に
マークを精密かつ微細に形成する必要があシ、このため
、高分解能型のエンコーダは大形で重量が大きくなシ、
シかも、製作に高度の技術を要した。また、このエンコ
ーダは上記回転円板を回転体に直接連結しているため、
耐振耐衝撃性に問題があった。
を得るには、回転円板の径を大きくし、かつ、該円板に
マークを精密かつ微細に形成する必要があシ、このため
、高分解能型のエンコーダは大形で重量が大きくなシ、
シかも、製作に高度の技術を要した。また、このエンコ
ーダは上記回転円板を回転体に直接連結しているため、
耐振耐衝撃性に問題があった。
一方、上記ポテンショメータは、エンコーダと同様に耐
振耐衝撃性に劣シ、シかも、接触子を摺動させる装置で
あるため、耐摩耗性についても問題があった。
振耐衝撃性に劣シ、シかも、接触子を摺動させる装置で
あるため、耐摩耗性についても問題があった。
かかる従来の問題点を解決するため、本発明では、環状
に形成された一次元半導体装置検出器と、回転体に応動
して光ビームを上記半導体装置検出器の内周面に沿って
移動させる手段とを備え、上記回転体の回転角を検出す
るようにしている。
に形成された一次元半導体装置検出器と、回転体に応動
して光ビームを上記半導体装置検出器の内周面に沿って
移動させる手段とを備え、上記回転体の回転角を検出す
るようにしている。
上記構成の本発明によれば、回転体の回転角に対ろした
角度信号が上記一次元半導体装置検出装置よシ出力され
る。
角度信号が上記一次元半導体装置検出装置よシ出力され
る。
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明に係る回転角検出装置の一実施例を概念
的に示す斜視図である。この実施例に係る回転角検出装
置は、回転体たる回転軸１の周囲に配設された遮光性の
円筒体２と、この円筒体２の中央部内周面に該内周面に
沿う態様で配設された環状の一次元半導体装置検出器（
ＰＳＤ ） ３と、この一次元半導体装置検出器３に光
ビームを入射させる光学系４とから構成されている。
的に示す斜視図である。この実施例に係る回転角検出装
置は、回転体たる回転軸１の周囲に配設された遮光性の
円筒体２と、この円筒体２の中央部内周面に該内周面に
沿う態様で配設された環状の一次元半導体装置検出器（
ＰＳＤ ） ３と、この一次元半導体装置検出器３に光
ビームを入射させる光学系４とから構成されている。
上記円筒体２は、その中心軸線が上記回転軸１の中心軸
線に一致する態容で、かつ、該回転軸１の先端が上記一
次元半導体装置検出器３の配置部分に位置される態様で
配設されている。
線に一致する態容で、かつ、該回転軸１の先端が上記一
次元半導体装置検出器３の配置部分に位置される態様で
配設されている。
上記環状の一次元半導体装置検出器３はアモルファスシ
リコンを原材量とする半導体で構成されておシ、その両
端の電極３ａ ＋３ｂには入射ビームの位置に対応した
電気信号が出力される。
リコンを原材量とする半導体で構成されておシ、その両
端の電極３ａ ＋３ｂには入射ビームの位置に対応した
電気信号が出力される。
なお、この実施例に係る１次元半導体装置検出器３は本
出願人等が先に提案した特願昭５７年第１６１４７０号
に係る２次元半導体装置検出器を１次元構成とし、かつ
、これを環状に形成したものであシ、シたがって、その
基本的構造は上記先端に係る２次元半導体装置検出器と
同様である。
出願人等が先に提案した特願昭５７年第１６１４７０号
に係る２次元半導体装置検出器を１次元構成とし、かつ
、これを環状に形成したものであシ、シたがって、その
基本的構造は上記先端に係る２次元半導体装置検出器と
同様である。
すなわち、絶縁基板上に透明導電膜、ｐ型アモルファス
シリコン層、ｔＷアモルファスシリコン層、ｎ型アモル
ファスシリコン層、透明導電膜を順次蒸着した構成をも
つ。
シリコン層、ｔＷアモルファスシリコン層、ｎ型アモル
ファスシリコン層、透明導電膜を順次蒸着した構成をも
つ。
上記光学系４は、ランプ等の光源５と、この光源５から
の光をコリメータレンズ６を介シテ受ける反射鏡７とか
らなシ、上記反射鏡７は上記回転軸１の先端に４５°の
角度をなして配設されている。
の光をコリメータレンズ６を介シテ受ける反射鏡７とか
らなシ、上記反射鏡７は上記回転軸１の先端に４５°の
角度をなして配設されている。
この実施例において、上記光源５の光はコリメータレン
ズ６を介して集光作用を受けた後、反射鏡７によって反
射されて１次元半導体装置検出器３の内側表面で光点８
となる。したがって、軸１を回転すると、光点８が半導
体装置検出器３の内周面を周回する。
ズ６を介して集光作用を受けた後、反射鏡７によって反
射されて１次元半導体装置検出器３の内側表面で光点８
となる。したがって、軸１を回転すると、光点８が半導
体装置検出器３の内周面を周回する。
周知のように、１次元半導体装置検出器においては、光
の入射位置（光点８）で発生した光生成電流は、光点８
から電極３ａ＃３ｂに到る各抵抗値に逆比例する態様で
分割される。
の入射位置（光点８）で発生した光生成電流は、光点８
から電極３ａ＃３ｂに到る各抵抗値に逆比例する態様で
分割される。
したがって、１次元半導体装置検出器３の電極３ ａ
ａ ３ ｂよシ取出される電流工え・ｌＢは、各々以下
のように表わされる。
ａ ３ ｂよシ取出される電流工え・ｌＢは、各々以下
のように表わされる。
ここに、ＲＬはＮ極３ａ ＋３ｂ間の抵抗値、Ｒｘは光
点８から電極３ａに到る間の抵抗値、■ は光点８にお
ける光生成電流である。
点８から電極３ａに到る間の抵抗値、■ は光点８にお
ける光生成電流である。
そして、長さと抵抗値が比例するとすれば、上記（１）
、 （２）式は各々以下のように表わされる。
、 （２）式は各々以下のように表わされる。
Ｉ ＝＝ｉ ・□
Ａ ＯＬ ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・（３）ＩＢ＝Ｉ。−τ ・・・・・・・
・・・・・・・・（４）ここに、Ｌは電極３ａ ｔＢｂ
間の距離、Ｘは光点８と電極３ａの距離である。
・・・（３）ＩＢ＝Ｉ。−τ ・・・・・・・
・・・・・・・・（４）ここに、Ｌは電極３ａ ｔＢｂ
間の距離、Ｘは光点８と電極３ａの距離である。
それ故、電流Ｉ、ＩＩ、の和と差の比をと如、これを位
置信号ＳＰとすれば、次式（５）に示す如く、光強度お
よびその変化に無関係に光入射位置を求めることができ
る。
置信号ＳＰとすれば、次式（５）に示す如く、光強度お
よびその変化に無関係に光入射位置を求めることができ
る。
第４図は、上記位置信号Ｓ、を求めるための周知の信号
処理回路を示し、この処理回路は上記電流差工。−工、
を得る減算器１ｏと、電流Ｉ Ａ Ｉ Ｉ ３１の和工
え＋ＩＢを得る加算器１１と、両者の出方の比を得る除
算器１２とから構成されている。
処理回路を示し、この処理回路は上記電流差工。−工、
を得る減算器１ｏと、電流Ｉ Ａ Ｉ Ｉ ３１の和工
え＋ＩＢを得る加算器１１と、両者の出方の比を得る除
算器１２とから構成されている。
この実施例によれば、上記光点８の位置を示す位置信号
ＳＰが上記信号処理回路よ）出力され、この信号は前記
回転体たる回転軸１の回転角を示唆している。
ＳＰが上記信号処理回路よ）出力され、この信号は前記
回転体たる回転軸１の回転角を示唆している。
第２図は本発明の他の実施例を示している。この実施例
では、前記反射鏡７に代えて、前記回転軸１の先端に光
ファイバ９を設けている。この光ファイバ９はＬ字状に
形成されておシ、その一方の端面はコリメータレンズ６
側に向けられ、他方の端面は１次元半導体装置検出器３
の内周面側に向けられている。したがって、この光ファ
イバ９は一方の端面よシ入射された光ビームを他方の端
面に案内して上記検出器３の内周面に向は照射する作用
をなす。なお、上記光ファイバの他方の面には光ビーム
を集光する作用を有したレンズが設けられている（図示
せず）。
では、前記反射鏡７に代えて、前記回転軸１の先端に光
ファイバ９を設けている。この光ファイバ９はＬ字状に
形成されておシ、その一方の端面はコリメータレンズ６
側に向けられ、他方の端面は１次元半導体装置検出器３
の内周面側に向けられている。したがって、この光ファ
イバ９は一方の端面よシ入射された光ビームを他方の端
面に案内して上記検出器３の内周面に向は照射する作用
をなす。なお、上記光ファイバの他方の面には光ビーム
を集光する作用を有したレンズが設けられている（図示
せず）。
ところで、第３図に示す１次元半導体装置検出器３０両
電極の間隔ｔは、必要とする分解能に対応して決定され
る。すなわち、例えば必要分解能が１°で、１次元半導
体装置検出器３の長さが３５９閣とすると、両電極３
ｍ ＋ ３ ｂの間隔ｔは１１に＋＋１以下にする必要
がある。そして、この場合光点８の径がＩＷ以下となる
ように光ビームを絞る必要がある。
電極の間隔ｔは、必要とする分解能に対応して決定され
る。すなわち、例えば必要分解能が１°で、１次元半導
体装置検出器３の長さが３５９閣とすると、両電極３
ｍ ＋ ３ ｂの間隔ｔは１１に＋＋１以下にする必要
がある。そして、この場合光点８の径がＩＷ以下となる
ように光ビームを絞る必要がある。
上記の実施例に用いた１次元半導体装置検出器３は、第
３図に示したように環状の絶縁体の内面にアモルファス
シリコン層を蒸着して形成しているが、これに限定され
ず、例えば、柔軟性のある金属たるステンレス等にアモ
ルファスシリコン層を蒸着した後、これを環状に成形し
てもよい。
３図に示したように環状の絶縁体の内面にアモルファス
シリコン層を蒸着して形成しているが、これに限定され
ず、例えば、柔軟性のある金属たるステンレス等にアモ
ルファスシリコン層を蒸着した後、これを環状に成形し
てもよい。
以上説明したように、本発明に係る回転角検出装置は、
回転体の回転角を上記回転体に接触することなく検出す
ることができるので、エンコーダ、ポテンショメータ等
の従来の角度検出手段に比して耐振耐衝撃性に優れてい
る。
回転体の回転角を上記回転体に接触することなく検出す
ることができるので、エンコーダ、ポテンショメータ等
の従来の角度検出手段に比して耐振耐衝撃性に優れてい
る。
また、１次元半導体装置検出器を用いているので、エン
コーダに比して検出精度が高く、また小型、軽量かつ低
摩に構成しうる利点を持つ。
コーダに比して検出精度が高く、また小型、軽量かつ低
摩に構成しうる利点を持つ。
なお、本発明は、回転軸以外の回転体の回転角検出にも
有効に適用しうる。
有効に適用しうる。
第１図は本発明に係る回転角検出装置の一実施例を概念
的に示す斜視図、第２図は本発明に係る回転角゛放出装
置の他の実施例を概念的に示す斜視図、第３図は第１図
、第２図に示した１次元半導体装置検出器の側面形状を
示す図、第４図は１次元半導体装置検出器の出力信号を
演算処理する回路の一例を示したブロック図である。 １・・・回転軸、２・・・円筒体、３・・・１次元半導
体装置検出器、３ｍ、３ｂ・・・電極、４・・・光学系
、５・・・光源、６・・・コリメータレンズ、７・・・
反射鏡、８・・・光点、９・・・光ファイバ、１ｏ・・
・減算器、１１・・°加算器、１２・・・除算器。 第１図
的に示す斜視図、第２図は本発明に係る回転角゛放出装
置の他の実施例を概念的に示す斜視図、第３図は第１図
、第２図に示した１次元半導体装置検出器の側面形状を
示す図、第４図は１次元半導体装置検出器の出力信号を
演算処理する回路の一例を示したブロック図である。 １・・・回転軸、２・・・円筒体、３・・・１次元半導
体装置検出器、３ｍ、３ｂ・・・電極、４・・・光学系
、５・・・光源、６・・・コリメータレンズ、７・・・
反射鏡、８・・・光点、９・・・光ファイバ、１ｏ・・
・減算器、１１・・°加算器、１２・・・除算器。 第１図
Claims (1)
- 環状に形成された一次元半導体装置検出器と、回転体に
応動して光ビームを上記半導体装置検出器の内周面に沿
って移動させる手段とを備え、上記一次元半導体装置検
出器の出力に基づいて上記回転体の回転角を検出するよ
うにしたことを特徴とする回転角検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14844184A JPS6126818A (ja) | 1984-07-17 | 1984-07-17 | 回転角検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14844184A JPS6126818A (ja) | 1984-07-17 | 1984-07-17 | 回転角検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6126818A true JPS6126818A (ja) | 1986-02-06 |
Family
ID=15452865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14844184A Pending JPS6126818A (ja) | 1984-07-17 | 1984-07-17 | 回転角検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6126818A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998030869A1 (en) * | 1997-01-08 | 1998-07-16 | Citizen Watch Co., Ltd. | Method of measuring information on rotation of rotary body, and instrument for measuring information on rotation |
-
1984
- 1984-07-17 JP JP14844184A patent/JPS6126818A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998030869A1 (en) * | 1997-01-08 | 1998-07-16 | Citizen Watch Co., Ltd. | Method of measuring information on rotation of rotary body, and instrument for measuring information on rotation |
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