JPS6287863A - 非接触形運動センサ - 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〕 この発明は移動体の移動速度をパルス周期として検知す
る場合に使用して好適な非接触形運動センサに関する。

〔従来の技術〕

従来、運動体の例えば回転速度を検知する運動センサと
して第５図に示すような装置が用いられている。

第５図において、（１）は運動体の回転に応じて回転す
る軸（２）に取り付けられた移動パターンディスクで、
このディスク（１）には回転方向に沿って一定の角度ピ
ッチＰでスリット（３）が複数個、放射状に設けられる
。

また、（４）はインデックスプレートで、これはディス
ク（１）を所定角範囲分だけ切り取ったような形状及び
対応するスリット（５）を有する。つまり、このインデ
ックスプレート（４）のスリット（５）も一定の角度ピ
ッチＰで形成されている。そして、このインデックスプ
レート（４）は図のように移動パターンディスク（１）
に平行な状態で近接し、しかもスリット（３）と（５）
の回転軸方向から見て重なるような位置に固定される。

そして、これらディスク（１）とインデックスプレート
＋４１とが重なる回転角位置において両者を狭むように
ランプ（６）と受光素子（７）が配される。この場合、
ディスク（１）側にはランプ（６）が配され、インデッ
クスプレート（４）側には受光素子（７）が配される。

このような構成において回転軸（２）が回転する場合に
、第６図Ａに示すようにディスク（１１のスリット（３
）とインデックスプレート（４）のスリット（５）とが
軸方向に並ぶときは、ランプ（６）よりの光がこれらを
透過して受光素子（７）に受光される。

一方、この位置からディスク（１）が回転して第６図Ｂ
に示すようにスリット（３）と（５）とが回転方向にず
れた位置になると、スリット（３）を通ったランプ（６
）よりの光はインデックスプレート（４）で遮断される
ので受光素子（７）には到達しない。

したがって、受光素子（７）からはスリット（３）　（
５）のピッチ及び回転軸（２）の回転速度に応じた周期
のくり返し信号ＳＡ（第７図Ａ）が得られる。そして、
このくり返し信号ＳＡが波形整形回路（８）において波
形整形されて、これより回転軸の回転速度に対応した周
期のパルスＳＢ（第７図Ｂ）が得られる。

以上のようなインデックスプレート（４）を用いる方法
、によれば、スリットの１個に対し光源と受光素子を配
して出力パルスを得るものに比べて、誤差がインデック
スプレート（４）上のスリット数分の１になる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、この第５図の運動センサの場合、スリットの
数を多くして、出力として得るパルス周期を短くして、
より精度の高い測定をしようとすると、光の回折現象の
ためパターンディスク（１１とインデックスプレート（
４）との距離ｄ（第６図参照）を非常に近接させないと
充分なパルス出力は得られない。このように、回転する
パターンディスク（１）とインデックスプレート（４）
を極度に接近させることは非常に作りにくく、また、パ
ルス密度を高くすることは、回折現象のために技術的制
限があるという欠点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、上述のような光の回折現象の影響のない運
動センサを提供するもので、この発明は、所定間隔で並
ぶパルスパターンを有し、これが所定の速度で移動する
ような移動パターンプレートと、この移動パターンプレ
ートと全体的に又は部分的に相似なパターンが形成され
たインデックスプレートと、移動パターンプレートとイ
ンデックスプレートとの間に配されるレンズと、受光素
子とを有し、上記移動パターンプレートの像が上記レン
ズを介して上記インデックスプレート上のパターンに重
なって結像するようにされ、このインデックスプレート
を通過あるいは反射した光を上記受光素子にて電気信号
に変換して上記移動パタ−ンプレートの移動速度に応じ
たパルス様出力が得られるようにされた非接触形運動セ
ンサである。

〔作用〕

インデックスプレート（９）上に結像する移動パターン
プレートのパターン像が第５図の例の場合のディスク（
１１に相当するものと考えられるからこのディスク（１
）とインデックスプレート（９）との距ｆｉｄは零とな
り、回折現象の影響はなくなる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示し、この例においては
、移動パターンディスクＴｌ）と同一の回転角ピッチで
スリット０のが形成されたインデックスディスク（９）
を、移動パターンディスク（１１に対向し、かつ、両デ
ィスク（１１（９）が同芯状に位置がなるような位置に
固定する。そして、このインデックスディスク（９）と
移動パターンディスクＴｌｌとの間にレンズ（１１）を
設け、このレンズ（１１）を介して移動パターンディス
ク（１）の複数スリットからなるパターン像をインデッ
クスディスク（９）上に結像させる。

この場合、ディスク（１）と（９）との距離をインテ・
７クスデイスク（９）上のパターン像がこのインデック
スディスク（９）のスリットパターンと大きさが等しく
なるように調整するとともにレンズ（１１）により像の
ピントを合わせておく。

このような構成によると、移動パターンディスク（１）
のパターン像がインデックスディスク（９）のスリット
パターンと丁度スリット位置が一致して重なり合う位相
状態のときは集光レンズ（１２）を介して受光素子（１
３）に光が入射してこれが検知される。一方、移動パタ
ーンディスク（１）のスリットパターン像がインデック
スディスク（９）のスリットパターンに対し、位相がず
れたものであるときは受光素子（１３）には光は入射し
ない。その結果、第５図の例の場合と同様の出力パルス
が波形整形アンプ（１４）より得られる。

この発明によれば、移動パターンディスク（１）の像が
第５図の例のディスク（１）に相当するものと考えるこ
とができ、実質的に移動パターンディスク（１）とイン
デックスディスク（９）との距離ｄを零にすることがで
きるので、回折現象の影響はなく、細かいピンチで高密
度スリットを形成することも可能である。

ところでこの第１図の例の場合、レンズ（１１）を調整
してインデックスディスク（９）上にディスク（１）の
スリットパターンをピントを合わせて結像させるととも
にディスクｆｌ）と（９）間の距離を調整して像の大き
さをインデックスディスク（９）の大きさに合わせる必
要がある。さらに、モアレ縞を生じないように、第１図
のようにディスク（１）の中心とディスク（９）の中心
をレンズ（１）の光軸上に責かなければならない。

以上のように像を合わせるためには一眼レフカメラと同
様の構造にするとよいが、ミラーを必要とし構造が複雑
であるとともに、ディスク（１）の実像の大きさと、中
心と、ピントを同時に合わせるのが難しい。

第２図はこの点を改善したこの発明の一実施例を示すも
ので、移動パターンディスク（１）とインデックスディ
スク（９）との間にズームレンズ（１５）を設ける。ま
た、インデックスディスク（９）の受光素子（１３）側
にはランプ（１６）が設けられるとともに、このランプ
（１６）の点灯、消灯を制御するスイッチ（１７）が設
けられる。そして、この場合、移動パターンディスク＋
１）は別体で軸（２）が回転運動体の回転に応じて回転
するようにされるとともに、ズームレンズ（１５）　、
インデックスディスク（９）。

レンズ（１２）、受光素子（１３）、波形整形アンプ（
１４）　、　　ランプ（１６）等は１つの匣体内に設け
られる。

以上のような構成において、回転運動体の回転速度の検
出に先立ち、次のような操作がなされる。

先ず、スイッチ（１７）がオンとされてランプ（１６）
が点灯される。すると、反射鏡（１８）によりこのラン
プ（１６）の発光光が反射されてインデックスディスク
（９）に照射され、複数のスリットαωのパターンがズ
ームレンズ（１５）を介して移動パターンディスクｆｌ
）上に結像する。そして、このパターン像が、このディ
スク（１）上で、大きさがディスフ（１）のスリットパ
ターンと一致するとともにピントが合うようにズームレ
ンズ（１５）においてズーム比及びフォーカス調整がな
される。また、インデックスディスク（９）のスリット
パターン像とディスク（１１の中心位置とが一致するよ
うに調整されるのはもちろんである。

なお、図の例はズームリングとフォーカスリングが一体
となったリング（１５Ａ）を有するズームレンズの場合
で、矢印ａの鏡筒の方向にこのリング（１５Ａ　’）を
摺動させるとズーム比が変わり、矢印すのようにこのリ
ング（１５４）を回転させることによりフォーカス調整
がされる。（１５Ｂ）は調整後の位置を固定するための
ロックネジである。

このように調整した後、スイッチ（１７）をオフにする
。すると、今度は、インデックスディスク（９）上に移
動パターンディスク（１）の複数のスリット（３）のパ
ターン像がズームレンズ（１５）を介して結像する。そ
して、そのパターン像の大きさはインデックスディスク
（９）と一致し、また、ピント及び中心位置も合ってお
り、重なり合う状態となる。

したがって、この状態で、回転軸（２）が回転運動体の
回転運動に応じて回転すれば、前述と同様にして受光素
子（１３）からは明暗の（り返し周期に応じた出力が得
られ、波形整形アンプ（１４）からは回転軸（２）の回
転角速度に応じた周期のパルス出力が得へれる。

上記の例は回転運動に応じたパルス出力を得る場合であ
るので、移動パターン及びインデックスパターンともに
円板上のディスクに形成したが、回転運動ではなく直線
運動の場合にもこの発明は通用できる。

すなわち、第３図は直線運動の場合のこの発明の一例で
、ディスク（１）の代わりに一定ピッチで平行に設けら
れたスリ７）　（２０）を有する移動パターンプレート
（２１）を設け、また、インデックスディスク（９）の
代わりに一定のピッチで平行にスリット（２２）が設け
られ、ズームレンズ（１５）の後方に固定されたインデ
ックスプレー）　（２３）を設ける。

このような構成によれば、回転ディスクの場合と同様に
、矢印方向に直線運動する移動パターンプレート（２１
）の速度に応じた周期のパルス出力を波形整形アンプ（
１４）から得られる。

なお、第３図の例ではインデックスプレート（２３）を
照射するランプ（１６）はこのプレート（２３）のズー
ムレンズ（１５）側の面倒に設けたが、第２図の例のよ
うに受光素子（１３）の面倒に設けてもよい。

同様に第２図例においてランプ（１６）はディスク（９
）のズームレンズ（１５）側の面倒に置いてもよい。

以上の例によれば、移動パターンプレートとインデック
スプレートとの間にズームレンズを設けるとともに、イ
ンデックスプレートを照射するランプを設けたので、こ
のインデックスプレートのスリットパターンを移動パタ
ーンプレート上に結像させ、ズームレンズによりピント
、大きさ２位置合わせを行うことが容易にできる。そし
て、ピント合わせ等の調整後は、ランプをオフあるいは
受光素子（１３）にこのランプよりの光が入射しないよ
うにすれば、移動パターンがインデックスプレート上で
正確に結像するから、運動速度ネ★出を行うことができ
る。

そして、上述の例によれば、ピント、大きさ。

位置合わせのために一眼レフ構造とした場合に比べて、
クイックリターンミラーを必要としないので、調整後の
光学形のブレがなく、精度が高いという利点もある。

なお、受光素子（１２）は第４図に示すように移動パタ
ーンディスクｆｉｌとインデックスディスク（９）との
間に設けて、インデックスディスク（９）よりの反射光
を受光するようにしてもよい。この場合には受光素子（
１２）からは上記の例と逆極性のパルス出力が得られる
。

そして、この第４図の例のようにすれば、ランプ（１６
）はインデックスディスク（９）の受光素子（１２）が
設けられている面倒と反対側に設けることができ、ラン
プ（１６）と受光素子（１２）の設置位置の設定が容易
になる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、移動パターンプレートのパターン像
をインデックスプレート上に結像させ、この像とインデ
ックスプレートのパターンとの位相関係から受光素子よ
り運動体の移動速度に応じた周期のパルス出力を得るよ
うにしたので、移動パターンプレートとインデックスプ
レートとの間の距離は実質的に零にすることができ、回
折現象の影響を排除することができる。

また、インデックスプレート上に結像させる像の大きさ
及びピント合わせは、ズームレンズと発光源とを設け、
インデックスプレートのパターン像を移動パターンプレ
ート上に結像させその像のピント及び大きさを合わせる
ことで容易にできるそして、この場合にはピント、大き
さ１位置合わせのために一眼レフ構造とする場合に比べ
てクイックリターンミラーを必要としないので、調整後
の光学系のズレがなく、精度が高いという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれこの発明の一例の構成図、
第３図はこの発明の他の例の構成図、第４図はこの発明
のさらに他の例の構成図、第５図は従来の運動センサの
一例の構成図、第６図及び第７図はその説明のための図
である。 （１１は移動パターンディスク、（２）は回転軸、（３
）はスリット、（４目よインデックスディスク、（５）
はスリット、（１３）は受光素子、（１５）はズームレ
ンズ、（１６）はランプ、（１７）はスイッチである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定間隔で並ぶパルスパターンを有し、これが所定
   の速度で移動するような移動パターンプレートと、この
   移動パターンプレートと全体的に又は部分的に相似なパ
   ターンが形成されたインデックスプレートと、上記移動
   パターンプレートと上記インデックスプレートとの間に
   配されるレンズと、受光素子とを有し、 上記移動パターンプレートの像が上記レンズを介して上
   記インデックスプレート上のパターンに重なって結像す
   るようにされ、このインデックスプレートを通過あるい
   は反射した光を上記受光素子にて電気信号に変換して上
   記移動パターンプレートの移動速度に応じたパルス様出
   力が得られるようにされた非接触形運動センサ。 ２、所定間隔で並ぶパルスパターンを有し、これが所定
   の速度で移動するようにされる移動パターンプレートと
   、この移動パターンプレートと部分的あるいは全体的に
   相似なパターンが形成され所定位置に固定されるインデ
   ックスプレートと、ズームレンズと、受光素子と、上記
   インデックスプレートに光を照射するための発光源とか
   らなり、 上記ズームレンズは上記移動パターンプレートと、イン
   デックスプレートとの間に設けられ、上記移動パターン
   の像がこのズームレンズを介して上記インデックスプレ
   ート上のパターンに重なって結像するようにされ、この
   インデックスプレートを通過あるいは反射した光を上記
   受光素子にて電気信号に変換して上記移動パターンプレ
   ートの移動速度に応じたパルス様出力が得られるように
   されるとともに、上記発光源により上記インデックスプ
   レートが照射され、このインデックスプレートのパター
   ン像が上記移動パターンプレートに結像するも、上記ズ
   ームレンズによってピント及び倍率が調整されてパター
   ン像の大きさ及びピントが合わせられ、その調整後、上
   記発光源が受光素子に及ぼす害を取去って、上記移動速
   度に応じた出力を得るようにした非接触形運動センサ。