JPS62130309A - 傾斜角センサ装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は傾斜角センサ装量、特に受光面に対する光の入
射角を傾斜角に対応させて変化させると。

受光面での光量が変化することを利用して、傾斜角を検
出すると七のできる装置に関するものである。

従来の技術 物体の傾斜角などを測定するための装置としては、これ
までにも、磁気抵抗効果素子やホール素子を使用した磁
気方式の装置（特開昭６９−１２０８１０号公報、特開
昭５９−１２８４０８号公報）や、メータ機構とホトカ
プラーとを主体とし、これに電子回路を組合わせた構造
のトルクバランス方式の装置（特公昭５９−４８０４４
号公報）が知られている。

発明が解決しようとする問題点 このような傾斜角センサ装置において、磁気方式の装置
は、外部磁界の影響を受けやすいため検出誤差が生じや
すく、その上応答速度が遅いという問題点を有している
。一方、トルクバランス方式の装置には、温度変化に対
して特性が安定していす２また分解能を高めるための機
構が複雑であるだけでなく、高価な精密部品を使用しな
ければならないという問題があった。

上述の問題点を解決するための装置として、発明者らは
、一つの発光素子に少なくとも一対の受光素子を所定の
間隔をおいて対向はせて配置するとともに、発光素子お
よび受光素子のうちの一方が鉛直軸に対して一定の関係
を保持するよう構成し、他方については傾斜に応じてそ
の光軸の方向が変化するよう構成して、受光素子の出力
差から傾きの角度を検出できる装置を考案した（特願昭
６０−２０２０８６号）。

以下、その構成、動作について、第３図および第４図を
用いて説明する。

第３図（ａ）はこの装置において傾斜検知部の構造を示
す断面図であり、同図（ｂ）はその人−Ａ線に沿った断
面図である。第４図はそのブロック図である。

第３図において、１はケースで、このケース１内の上部
に発光装置（図示せず）の発光源２が付設されている。

この発光源４は、例えば指向性の広い赤外光を発する発
光ダイオードが用いられている。発光源２から鉛直に延
出した鉛直軸上に受光ブロック３が配設されている。こ
の受光ブロック３は互いに角度Ａｉもって交わり、かつ
、発光源２側に対向する二つの面４，６を有するととも
に、面４．６上に受光素子６．７がそれぞれ付設されて
いる。この受光素子６．７は受光面が発光源２に対向す
るように取付けられ、例えば光の入射量の大きさに比例
した電流を発生するホトダイオードが用いられている。

受光ブロック３は、軸８に回動自在に支持されており、
軸８はケース１に支持されている。ま九、受光ブロック
３にはおもり９が懸架されており、このおも９９によっ
て受光ブロック３は軸８を中心に常に鉛直軸に対して一
定の位置関係になるよう回動する。

上記傾斜検知部を測定すべき物体の面上などに置く。そ
れが角度θ１だけ傾斜していると、受光ブロック３は角
度θ１だけ回動する。これにより発光源２の中心線に対
して受光ブロック３の中心線は、傾斜角度θ１と同一角
度０１分だけ角度差が生じることになる。この状態では
、受光素子６の受光量Ｐ１は多くなり、受光素子７の受
光量Ｐ２　は少なくなる。傾斜角度θ１が大きくなるに
従って、受光素子６．７の受光量の差ΔＰは太きくなる
。ここで、発光源２と受光素子６．７との関係を考える
と、ケース１の傾きにより、発光源４と受光素子６．７
との距離は僅かではあるが変わる。この距離の変動分が
測定誤差の要因となることが考えられるが、実際には、
発光源２と受光素子６．７との距離の変化は微少であり
、それが光量の変化に与える影響を無視することができ
る。

もちろん、発光源の種類や受光素子間の相互の位置関係
、または発光源と受光ブロックとの位置関係を調整でき
るようにすればなおよい。

傾斜角センサ装置の基本的な構成は第４図に示すとおり
であり、受光素子６．７にはその受光量に応じた出力信
号を演算処理するための演算装置１０が接続されている
。演算装置１ｏは受光素子６．７の出力信号をそれぞれ
増幅する増幅回路１１．１２と、これら増幅回路１１．
１２の出力信号の差をとる減算回路１３と、この減算出
力信号を増幅する増幅回路１４とで構成されている。

この演算装置１ｏは受光素子６．７の出力差を求め、出
力端子１６に傾斜角度θ１に対応した出ヵ信号を発生す
る。なお、１０は発光素子２に給電するための電源であ
る。

この装置によれば、その煩きによる姿勢を光を利用して
検出できるため、本質的に外来雑音によって影響される
ことがなく、前述した電磁作用を利用しているものに比
べて非常に安定しており、その検出誤差が小さいという
利点がある。さらに。

構造的にも非常に簡単であり、安価であるという利点も
有している。

ところが、傾斜角を複数の発光素子の出力の差から算出
するものであるにもかかわらず、実使用時、発光素子の
温度変化やその特性劣化などにより誤差を生じるおそれ
のあることが、検討の結果。

明らかとなった。

本発明は、この装置にある問題点を解決し、精度のより
高い傾斜角センサを提供しようとするものである。

問題点を解決するための手段 本発明の第１の装置は、受光素子の出力信号を加算回路
で加算し、この加算出力信号に応じて光量制御装置で発
光素子の発光量を一定にするものである。また、その第
２の装置は、前記加算出方信号に応じて、除算回路また
は乗算回路で減算回路の減算出力信号を、発光素子の光
量変化に応じて補正するものである。

作用 本発明の第１の装置においては、受光素子の出力の和に
もとづいて、発光素子の光出力が補正され、光出力が一
定に保持されて、発光素子の光出力の変動が補正される
。

本発明の第２の装置においては、傾き角度に対応する減
算出力信号を、受光素子の出方の和で補正しているので
、減算出力信号に含まれている発光素子の出力変動対応
分が排除される。　　−実施例 第１図は本発明にかかる傾斜角センサ装置の一実施例の
ブロック図である。この図において、第４図の装置にお
けるものと同じ構成要素には同じ符号を付している。

この実施例が第４図に示した装置ともっとも異なるのは
、増幅回路１１．１２の出方信号を加算する加算回路１
７と、この加算回路１７の加算出力信号に応じて電源１
６から発光素子２への供給電力を制御し、その発光光量
を一定化する光量制御回路１Ｂとを有していることであ
る。すなわち、電源１６と光量制御回路１８とで、受光
素子６゜盲 ７の出力信号の和、換スするならば発光素子２の光出力
に応じて供給電力が制御される供給電方可変電源装Ｍ１
９が構成される。

図に示すように、ケース１が角度θ１だけ傾くと、前述
したように演算装置１０によって受光素子６．７の出力
信号が演算処理され、角度θ１に対応する出力信号が端
子１６に得られる。この端子１６にあられれる出方信号
の大きさによって傾き角度が、またその極性によって傾
きの方向を検出することができる。

実使用時、たとえば周囲流産の変化によって発光素子２
の温度が変化し、それにより発光素子２の光出力が変化
すると、当然のことながら、増幅回路１１．１２の出刃
信号の和すなわち加算回路１７の出力信号も変動する。

光量制御回路１Ｂは、この加算回路１７の出方信号の変
化に応じて、電源１６から発光素子２に供給される電流
もしくは電圧を制御して１発光素子２の光出力がつねに
所定のレベルに保持されるよう動作する。これによって
、発光素子２の出方変動が補正され、出力信号中の誤差
分が除去される。

第２図は本発明にかかる傾斜角センナ装置の他の実施例
のブロック図である。上述した装置における構成要素と
対応するものには同じ符号を付している。

この装置においては、演算装置１ｏの減算回路１３と増
幅回路１４との間に除算回路２ｏを設け、除算回路にお
いて、増幅回路１１．１２の出方信号の和をとる加算回
路１アの出方信号に応じて、減算回路１３の出方信号を
除算する。すなわち、発光素子２の光出力の変動に応じ
て、除算回路２０は減算回路１３の出方信号を除算し、
光出力の変動分を除去する。これによって、出力端子１
６には角度θ１に対応する出方信号が得られる。

なお、除算回路２０に代えて、乗算回路を使用して、発
光素子２の光出力変動を補償してもよいのは言うまでも
ないことである。

また、発光素子２を可動体に取付け、鉛直軸に対してつ
ねに一定の位置関係となるよう構成し、かつケース１に
それと対向する位置に受光ブロック３を取付けても、上
述の実施例と同等の効果が得ることができる。さらに、
受光素子を複数対使用し、各封缶の出力信号にもとづい
て１種々の方向の傾き角度を検出することも容易なこと
である。

発明の詳細 な説明したように、本発明の装置によれば、発光素子の
光出力をその特性変動等に応じて補正して一定化し、ま
たは、傾きに対応する出力信号を発光素子の光出力の変
動で補正しているので２傾き角度をより正確に測定する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明にかかる傾斜角セ
ンサ装置の実施例のブロック図、第３図（ＩＬ）はこれ
ら実施例で吏用される傾斜検知部の正面断面図、同図（
ｂ）はそのＡ−Ａ線に沿った断面図。 第４図は本発明完成前に検討した装置のブロック図であ
る。 ２・・・・・・発光素子、３・・・・・・受光ブロック
、６．７・・・・・・受光素子、８・・・・・・軸、９
・・・・・・おもり、１０・・・・・・演算装置、１３
・・・・・・減算回路、１６・・・・・・電源、１７・
・・・・・加算回路、１８・・・・・・光量制御回路、
１９・・・・・・電源装置、２ｏ・・・・・・除算回路
。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第３
図 （αン　　　　　　　　　　　　　（１）７Ａ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）発光素子、および、この発光素子に対向して配置
   された複数の受光素子を有し、それぞれが前記発光素子
   からの光量に対応する信号を発生する受光装置を備え、
   前記発光素子および前記受光素子のいずれか一方が鉛直
   軸に対して一定関係に保持され、かつ他方が測定すべき
   傾斜角度に応じて可動である傾斜角検出部と、前記複数
   の発光素子の出力信号にもとづいて演算し傾斜角度に対
   応する信号を発生する演算装置と、前記複数の受光素子
   の出力信号を加算する加算回路と、前記加算回路の出力
   信号にもとづいて前記発光素子の発光量を一定に制御す
   る光量制御回路とを具備することを特徴とする傾斜角セ
   ンサ装置。
2. （２）発光素子、および、この発光素子に対向して配置
   された複数の受光素子を有し、それぞれが前記発光素子
   からの光量に対応する信号を発生する受光装置を備え、
   前記発光素子および前記受光素子のいずれか一方が鉛直
   軸に対して一定関係に保持され、かつ他方が測定すべき
   傾斜角度に応じて可動である傾斜角検出部と、前記複数
   の発光素子の出力信号にもとづいて演算し傾斜角度に対
   応する信号を発生する演算装置と、前記複数の受光素子
   の出力信号を加算する加算回路と、前記加算回路の出力
   信号にもとづいて前記演算装置の出力信号を除算または
   乗算する除算回路または乗算回路とを具備することを特
   徴とする傾斜角センサ装置。