JPS6144319A - 光学式角度センサ− - Google Patents
光学式角度センサ−Info
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- JPS6144319A JPS6144319A JP16546184A JP16546184A JPS6144319A JP S6144319 A JPS6144319 A JP S6144319A JP 16546184 A JP16546184 A JP 16546184A JP 16546184 A JP16546184 A JP 16546184A JP S6144319 A JPS6144319 A JP S6144319A
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- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
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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
- G01D5/32—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 attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—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 attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/347—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 attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
- G01D5/34776—Absolute encoders with analogue or digital scales
- G01D5/34784—Absolute encoders with analogue or digital scales with only analogue scales or both analogue and incremental scales
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optical Head (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】
（ａ） 発明の技術分野
本発明は光学式角度センサー、詳述するなら、被回転角
検出物ζことつつけたパターンディスクの角度を、反射
型の光学式センサーを用いて検出する光学式角度センサ
ーに関する。
検出物ζことつつけたパターンディスクの角度を、反射
型の光学式センサーを用いて検出する光学式角度センサ
ーに関する。
（ｂ） 発明の背景
Ｊ′μ近、ＦＡなどにおいで、ロボットなどの制御に各
種のセンサーが用いられている。その中で、特ｔとモー
ターなど回転系の角度検出をぞ＾“開よく行なう小型の
センサーの出現が望まれている。
種のセンサーが用いられている。その中で、特ｔとモー
ターなど回転系の角度検出をぞ＾“開よく行なう小型の
センサーの出現が望まれている。
それに対し、従来は第１図に示すようｆζ、フォトイン
タラプタ２やフォトリフレクタ−３を用いた光学式セン
サーが用いられてきた。しかし、これらの方法では、小
型化が難しく、また高精度にするにはパターンディスク
１を精度よく作る必要があり、高価ｌこなりがちであっ
た。
タラプタ２やフォトリフレクタ−３を用いた光学式セン
サーが用いられてきた。しかし、これらの方法では、小
型化が難しく、また高精度にするにはパターンディスク
１を精度よく作る必要があり、高価ｌこなりがちであっ
た。
（ｅ） 発明の目的
本発明は上記の事情ζこ鑑み成されたもので、その目的
とする七ころは、ごく簡単なパターンをもつパターンデ
ィスクによって、８度よくシャフトの回転角を検出する
ことのできる、低価格で、組立てが容易、かつ小型の光
学式角度センサーを提供することｔこある。
とする七ころは、ごく簡単なパターンをもつパターンデ
ィスクによって、８度よくシャフトの回転角を検出する
ことのできる、低価格で、組立てが容易、かつ小型の光
学式角度センサーを提供することｔこある。
ｆｄｌ 発明の実施例
以下、本発明の詳細を図示した実施例によって説明する
。
。
第２図は実施例の全体透視斜視図である。第３図（ａ）
（ｂ）は光学式反射センサーの一例を示し、第４図の実
施例のように光学式角度センサーに用いる。
（ｂ）は光学式反射センサーの一例を示し、第４図の実
施例のように光学式角度センサーに用いる。
第５図は第４図とは別の構成の光学式反射センサーを用
いた光学式角度センサーの実施例である。
いた光学式角度センサーの実施例である。
第６図は、第４図または第５図の光学式角度センサーの
出力特性である。第７図は、本発明による光学式角度セ
ンサーによって、＠６図の出力が得られることを示す原
理図である。
出力特性である。第７図は、本発明による光学式角度セ
ンサーによって、＠６図の出力が得られることを示す原
理図である。
第２図ｔこ示したようｌこ被回転角検出物ｌこ片端を固
定されたシャフト４は、ケース５ａ、５ｂに回転自在に
保持されている。このシャフト４には、ケース５ａ、
ｓｂ内において、パターンディスク６が設置されている
。このパターンディスク６ζこけ長円状の反射部あるい
は非反射部のパターン７が描かれている。このパターン
７は、クロムの蒸着、アルミはくのスタンプ、写真法に
よる印刷などｌこよって形成されるが、従来の角度セン
サーあるいは回転計のような高精度のものは必要でない
。
定されたシャフト４は、ケース５ａ、５ｂに回転自在に
保持されている。このシャフト４には、ケース５ａ、
ｓｂ内において、パターンディスク６が設置されている
。このパターンディスク６ζこけ長円状の反射部あるい
は非反射部のパターン７が描かれている。このパターン
７は、クロムの蒸着、アルミはくのスタンプ、写真法に
よる印刷などｌこよって形成されるが、従来の角度セン
サーあるいは回転計のような高精度のものは必要でない
。
８は光学式反射センサーであり、この光学式反射センサ
ー８は、発光素子９に一端を対向させた第１の光ファイ
バｌｌａと、受光素子１０に一端を対向させた第２の光
ファイバ１１ｂを備え、第１、第２の光ファイバｌｌａ
、 ｌｌｂの他端を連列ｆこつきあわせて固定しであ
る。光学式反射センサー８からは光が反射し、パターン
ディスク６の表面で反射する。その反射光は、再び光学
式反射センサー８に入射して、光電変換され、出力され
る。この光学式反射センサー８が反射光をよみとること
のできる範囲、すなわち読み取りスポット１２は、第３
図のように長円状となっＣいる。
ー８は、発光素子９に一端を対向させた第１の光ファイ
バｌｌａと、受光素子１０に一端を対向させた第２の光
ファイバ１１ｂを備え、第１、第２の光ファイバｌｌａ
、 ｌｌｂの他端を連列ｆこつきあわせて固定しであ
る。光学式反射センサー８からは光が反射し、パターン
ディスク６の表面で反射する。その反射光は、再び光学
式反射センサー８に入射して、光電変換され、出力され
る。この光学式反射センサー８が反射光をよみとること
のできる範囲、すなわち読み取りスポット１２は、第３
図のように長円状となっＣいる。
光学式反射センサー８の読み取りスポット１２と、パタ
ーンディスク６のパターン７は、それぞれ、パターンデ
ィスク６の回転軸４を通るように設置されている。
ーンディスク６のパターン７は、それぞれ、パターンデ
ィスク６の回転軸４を通るように設置されている。
次ｌこ、本発明齋こよる光学式角度センサーの動作につ
いて述べる。第４図のように構成した光学式角朕センサ
ーは、パターンディスク６の回転角θを、光学式反ＪＩ
ｇセンアーｄへ帰る反射ブしＲ（ｊ）父化によって検出
するものである。つまり、パターンディスク６上のパタ
ーン７と、光学式反射センサー８の読み取りスポット１
２は、第７図のように重なっている。この重なりの部分
１６が、反射光を読み取ることのできる範囲である。こ
のｈｔみ取り部分１６の面積は、光学式反射センサー８
の読み取りスポット１２と、パターンディスク６のパタ
ーン７との相対角Ｉｅθに応じて変化する。光学式反射
センサー８からの出力Ｖは、この反１ｆ−４光の読み取
り部分１６の面積ζこ比例するので、第６図のような角
度Ｏに対応する出力Ｖが得られる。よって、光学式反射
センサー８の出力をチェックすることにより、角度θを
検知することができる。
いて述べる。第４図のように構成した光学式角朕センサ
ーは、パターンディスク６の回転角θを、光学式反ＪＩ
ｇセンアーｄへ帰る反射ブしＲ（ｊ）父化によって検出
するものである。つまり、パターンディスク６上のパタ
ーン７と、光学式反射センサー８の読み取りスポット１
２は、第７図のように重なっている。この重なりの部分
１６が、反射光を読み取ることのできる範囲である。こ
のｈｔみ取り部分１６の面積は、光学式反射センサー８
の読み取りスポット１２と、パターンディスク６のパタ
ーン７との相対角Ｉｅθに応じて変化する。光学式反射
センサー８からの出力Ｖは、この反１ｆ−４光の読み取
り部分１６の面積ζこ比例するので、第６図のような角
度Ｏに対応する出力Ｖが得られる。よって、光学式反射
センサー８の出力をチェックすることにより、角度θを
検知することができる。
次ｌこ、光学式反射センサー８の動作について、光の経
路に沿って説明する。発光素子９より出た光は、第１の
光ファイバー１１ａを通って出射する。
路に沿って説明する。発光素子９より出た光は、第１の
光ファイバー１１ａを通って出射する。
この光は、パターンディスク６の表面で反射し、第２の
光ファイバー１１ｂに入射する。そして、その反射光は
第２の光ファイバー１１ｂを伝搬して受光素子１０に達
し、光電変換される。以上のように光は伝搬するが、光
ファイバーの性Ｉｔ！Ｅ上、第１の光ファイバー１１ａ
から出射する光、あるいは第２の光ファイバー１１ｂに
入射することのできる光の向き、すなわち入射あるいは
出射光と光ファイバーの光軸との角度はある一定の値を
とる。しだがっで、この光学式反射センサー８によって
読みとることのできる領域、つまり読み取りスポット１
２は第３図のように長円状となる。
光ファイバー１１ｂに入射する。そして、その反射光は
第２の光ファイバー１１ｂを伝搬して受光素子１０に達
し、光電変換される。以上のように光は伝搬するが、光
ファイバーの性Ｉｔ！Ｅ上、第１の光ファイバー１１ａ
から出射する光、あるいは第２の光ファイバー１１ｂに
入射することのできる光の向き、すなわち入射あるいは
出射光と光ファイバーの光軸との角度はある一定の値を
とる。しだがっで、この光学式反射センサー８によって
読みとることのできる領域、つまり読み取りスポット１
２は第３図のように長円状となる。
ここで、第３図ｆａ）は第１、第２の光ファイバー１１
ａ 、 ｌｌｂに円柱状のものを用いた場合である力
入槙３図（ｂ）のように光ファイバーの一部、あるいは
全部を成形し、つきあわせた光学式反射センサー８も全
く同様の動作をする。とくに第３図（ｂ）の場合、光フ
ァイバーの長尺方向をつきあわせることによって、その
読み取りスポラＨ２を第３図ｔａｌの場合に比べて、よ
り細長Ｘできるので、本発明による光学式角度センサー
に用いた場合、出力の変化をより大きくとることができ
、精度の高い光学式角度センサーを構成することができ
る。
ａ 、 ｌｌｂに円柱状のものを用いた場合である力
入槙３図（ｂ）のように光ファイバーの一部、あるいは
全部を成形し、つきあわせた光学式反射センサー８も全
く同様の動作をする。とくに第３図（ｂ）の場合、光フ
ァイバーの長尺方向をつきあわせることによって、その
読み取りスポラＨ２を第３図ｔａｌの場合に比べて、よ
り細長Ｘできるので、本発明による光学式角度センサー
に用いた場合、出力の変化をより大きくとることができ
、精度の高い光学式角度センサーを構成することができ
る。
本発明は、第５図のように変形可能である。すなわち長
円状の読み取りスポット１２をもつ光学式反射センサー
８を用いるかわりに、パターンディスク６に近接させて
スリット板１３を設置する。このスリット板には、長円
状のスリット１４がパターンディスク６の回転軸を含む
ような位置に設けである。そして、このスリットに対向
させて、充分広いに４ｒ、み取りスポットを持ったフォ
トリフレクタ−１５を設置する。この場合、フォトリフ
レクタ＝１５の読み取りスポットはスリット板１３上の
スリット１４の大きさとなり、第４図の場合と全く同じ
原理により、角度を検出することができる。
円状の読み取りスポット１２をもつ光学式反射センサー
８を用いるかわりに、パターンディスク６に近接させて
スリット板１３を設置する。このスリット板には、長円
状のスリット１４がパターンディスク６の回転軸を含む
ような位置に設けである。そして、このスリットに対向
させて、充分広いに４ｒ、み取りスポットを持ったフォ
トリフレクタ−１５を設置する。この場合、フォトリフ
レクタ＝１５の読み取りスポットはスリット板１３上の
スリット１４の大きさとなり、第４図の場合と全く同じ
原理により、角度を検出することができる。
（ｅ） 発明の効果
本発明は、叙上の通り、長円状の反射（あるいは非反射
）パターン７を持つパターンディスク６と、長円状のセ
ンサー領域１２を持つ光学式反射センサー８を具備して
いるので、ごく簡単なパターン７のパターンディスク６
によって、精度よくシャフト４の回転角を検出でき、低
コストで、組立てが容易であり、また小型にすることが
できるなどの効果を奏する。
）パターン７を持つパターンディスク６と、長円状のセ
ンサー領域１２を持つ光学式反射センサー８を具備して
いるので、ごく簡単なパターン７のパターンディスク６
によって、精度よくシャフト４の回転角を検出でき、低
コストで、組立てが容易であり、また小型にすることが
できるなどの効果を奏する。
また、発光素子９と、該発光素子に一端を対向させた第
１の光ファイバー１１ａと、受光素子１０と該受光素子
に一端を対向させた第２の光ファイバーｌｌｂとを具備
し、第１、第２の光ファイバー１１へ１１ｂの他端を並
列設置させた光学式反射センサー８を用いた場合、ご＜
ｌ′ｒ１５単な構造で、読み取りスポット１２の形状が
長円状である光学式反射センサー８を構成でき、低コス
トで組立てが容易であり、また小型ｆこするこ七ができ
るなどの効果を奏する。
１の光ファイバー１１ａと、受光素子１０と該受光素子
に一端を対向させた第２の光ファイバーｌｌｂとを具備
し、第１、第２の光ファイバー１１へ１１ｂの他端を並
列設置させた光学式反射センサー８を用いた場合、ご＜
ｌ′ｒ１５単な構造で、読み取りスポット１２の形状が
長円状である光学式反射センサー８を構成でき、低コス
トで組立てが容易であり、また小型ｆこするこ七ができ
るなどの効果を奏する。
また、この場合、第１、第２の光ファイバー１１ａ１１
１ｂの片端あるいは全部を成形させた光学式反射センサ
ー８を綱いた場合、光学式反射センサー８の読み取りス
ポット１２がより細長くなるため、出力のレベル差を大
きくとることができ、より高精度となるなどの効果を奏
する。
１ｂの片端あるいは全部を成形させた光学式反射センサ
ー８を綱いた場合、光学式反射センサー８の読み取りス
ポット１２がより細長くなるため、出力のレベル差を大
きくとることができ、より高精度となるなどの効果を奏
する。
また、反射光の強度を検出するセンサー領域１６が、充
分大きい７ナトリフレクター１５さ、該フナトリ７レク
ター１５とパターンディスク６との間に長円状のス！７
ノ）１４をも、つスリット板１３を対向設置させた光学
式反射センサーを用いた場合、部品点数を減らしたり、
安価で小型なフｃト’）フレフタ−を用いることができ
、低コストで、小型にすることができるなどの効果を奏
する。
分大きい７ナトリフレクター１５さ、該フナトリ７レク
ター１５とパターンディスク６との間に長円状のス！７
ノ）１４をも、つスリット板１３を対向設置させた光学
式反射センサーを用いた場合、部品点数を減らしたり、
安価で小型なフｃト’）フレフタ−を用いることができ
、低コストで、小型にすることができるなどの効果を奏
する。
第１図は従来の光学式角度センサー例の構成図、第２図
は本発明による光学式角度センサーの実施例、第３図は
本発明をご用いる光学式反射センサーの例、ｖｊ４図、
第５図は本発明による光学式角度センサーの構成図、第
６図は本発明による光学式角数センサーの出力特性図、
第７図は本発明の原理図である。 ４・・シャフト ５ａ、５ｂ・・・ケース ６・・・パターンディスク ７・・・パターンディスク上の反射パターン８・・・光
学式反射センサー ９・・発光素子 １０・・・受光素子 １１ａ １１１ｂ ・ｉ １ 、第２の光ファイバーＩ
３・・・スリット椴 １４・・・スリット １５・・・フォトリフレクタ− 特許出願人 アルプス゛（社）気株式会社第１図 （α
）（ｂ） 第２図
は本発明による光学式角度センサーの実施例、第３図は
本発明をご用いる光学式反射センサーの例、ｖｊ４図、
第５図は本発明による光学式角度センサーの構成図、第
６図は本発明による光学式角数センサーの出力特性図、
第７図は本発明の原理図である。 ４・・シャフト ５ａ、５ｂ・・・ケース ６・・・パターンディスク ７・・・パターンディスク上の反射パターン８・・・光
学式反射センサー ９・・発光素子 １０・・・受光素子 １１ａ １１１ｂ ・ｉ １ 、第２の光ファイバーＩ
３・・・スリット椴 １４・・・スリット １５・・・フォトリフレクタ− 特許出願人 アルプス゛（社）気株式会社第１図 （α
）（ｂ） 第２図
Claims (4)
- （１）ケースと、該ケースによって回転自在に保持され
たシャフトと、該シャフトの一端に固定され、前記シャ
フトの回転軸を含む略直線状の反射パターンが設けられ
たパターンディスクと、前記シャフトの回転軸を含む長
円状の反射光検出領域を有する光学式反射センサーとを
備えていることを特徴とする光学式角度センサー。 - （２）特許請求の範囲第１項に記載の光学式角度センサ
ーであって、発光素子と、該発光素子に一端を対向させ
た第１の光ファイバーと、受光素子と、該受光素子に一
端を対向させた第２の光ファイバーとを備え、第１、第
２の光ファイバーの他端を並列設置させた光学式反射セ
ンサーを用いたことを特徴とする光学式角度センサー。 - （３）特許請求の範囲第２項に記載の光学式角度センサ
ーであって、第１、第２の光ファイバーの片端、あるい
は全部を成形させた光学式反射センサーを用いたことを
特徴とする光学式角度センサー。 - （４）特許請求の範囲第１項に記載の光学式角度センサ
ーであって、反射光の強度を検出するセンサー領域が充
分大きいフォトリフレクターと、該フォトリフレクター
と、前記パターンディスクとの間に長円状のスリットを
もつ固定板を対向設置させた光学式反射センサーを用い
たことを特徴とする光学式角度センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16546184A JPS6144319A (ja) | 1984-08-07 | 1984-08-07 | 光学式角度センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16546184A JPS6144319A (ja) | 1984-08-07 | 1984-08-07 | 光学式角度センサ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6144319A true JPS6144319A (ja) | 1986-03-04 |
Family
ID=15812855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16546184A Pending JPS6144319A (ja) | 1984-08-07 | 1984-08-07 | 光学式角度センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6144319A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1530348A1 (en) * | 1998-03-04 | 2005-05-11 | Hello Direct Inc. | Optical switch for headset |
| JP2007193332A (ja) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Leica Camera Ag | 光学的に読取可能な識別標識を備える交換レンズ |
-
1984
- 1984-08-07 JP JP16546184A patent/JPS6144319A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1530348A1 (en) * | 1998-03-04 | 2005-05-11 | Hello Direct Inc. | Optical switch for headset |
| JP2007193332A (ja) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Leica Camera Ag | 光学的に読取可能な識別標識を備える交換レンズ |
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