JPH0528908U - Optical position detector - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 1つの位置検出器で2つの光スポットを受け
てそれらの間の相対距離を検出する。
【構成】 基板11に長尺状の電気抵抗体12,第1及
び第2の検出電極13,14を設け、それらの間に光導
電体15,16を設ける構成とする。電気抵抗体12と
第1の検出電極13との間に掛け渡されるように照射さ
れる第1の光スポットP1により、光導電体15が低抵
抗となってそれらの間を導通状態とし、電気抵抗体12
と第2の検出電極14との間に掛け渡されるように照射
される第2の光スポットP2により、光導電体16が低
抵抗となってそれらの間を導通状態とする。このとき、
検出電極13,14間に現われる検出電圧の差を求める
ことにより光スポットP1,P2間の相対距離が検出で
きる。
(57) [Abstract] [Purpose] One position detector receives two light spots and detects the relative distance between them. [Structure] A long electric resistor 12, first and second detection electrodes 13 and 14 are provided on a substrate 11, and photoconductors 15 and 16 are provided between them. Due to the first light spot P1 that is irradiated so as to be laid across between the electric resistor 12 and the first detection electrode 13, the photoconductor 15 has a low resistance and a conductive state is established between them. Resistor 12
The second light spot P2 that is irradiated so as to be bridged between the second detection electrode 14 and the second detection electrode 14 makes the photoconductor 16 have a low resistance and establish a conduction state between them. At this time,
The relative distance between the light spots P1 and P2 can be detected by obtaining the difference between the detection voltages appearing between the detection electrodes 13 and 14.
Description
【0001】[0001]
本考案は、光導電体を利用して所定部位に照射された光スポットの位置を検出 するようにした光位置検出装置に関する。 The present invention relates to an optical position detecting device that detects the position of a light spot irradiated on a predetermined portion using a photoconductor.
【0002】[0002]
この種の光位置検出装置の基本的な構成を図13に示す。即ち、樹脂或はセラ ミック等によりなる長方形状の基板1に、その長手方向に沿った一方側にカーボ ン等の材料からなる長尺状の電気抵抗体2(長手方向の寸法L)が形成されてい る。この電気抵抗体2の両端部には電圧印加用の接続端子2a,2bが形成され 、夫々にリード線3a,3bが接続されている。 The basic structure of this type of optical position detecting device is shown in FIG. That is, on a rectangular substrate 1 made of resin or ceramic or the like, an elongated electric resistor 2 (length L in the longitudinal direction) made of a material such as carbon is formed on one side along the longitudinal direction. Has been done. Connection terminals 2a and 2b for voltage application are formed at both ends of the electric resistor 2, and lead wires 3a and 3b are connected to the connection terminals 2a and 2b, respectively.
【0003】 また、基板1には電気抵抗体2と所定間隔を存した位置に長尺状の検出電極4 が形成されており、これにもリード線5が接続されている。そして、電気抵抗体 2と検出電極4との間の間隙部には光導電体6が配設されている。光導電体6は 、例えばCdS,CdSe,PbS,PbSe等の材料からなるもので、光が照 射された部分の導電性が高くなる特性を持っている。A long detection electrode 4 is formed on the substrate 1 at a position spaced apart from the electric resistor 2 by a predetermined distance, and a lead wire 5 is also connected to this. A photoconductor 6 is arranged in the gap between the electric resistor 2 and the detection electrode 4. The photoconductor 6 is made of, for example, a material such as CdS, CdSe, PbS, PbSe, etc., and has the property of increasing the conductivity of the portion irradiated with light.
【0004】 さて、このような構成において、いま、電気抵抗体2と検出電極4との間を掛 渡すような光スポットPが電気抵抗体2の接続端子2a側からXの位置に照射さ れている場合についてその検出原理を説明する。即ち、まず、電気抵抗体2の両 接続端子2a,2bの夫々に予め一定電圧Va,Vbを印加しておく。このとき 、電気抵抗体2の長手方向の電位分布は、接続端子2aから接続端子2bに至る 間で電圧Vaから電圧Vbに直線的に変化するように分布する。Now, in such a configuration, now, a light spot P bridging between the electric resistor 2 and the detection electrode 4 is irradiated from the connection terminal 2a side of the electric resistor 2 to the position X. The detection principle will be described for the case. That is, first, the constant voltages Va and Vb are applied to the both connection terminals 2a and 2b of the electric resistor 2 in advance. At this time, the electric potential distribution in the longitudinal direction of the electric resistor 2 is distributed so as to change linearly from the voltage Va to the voltage Vb from the connection terminal 2a to the connection terminal 2b.
【0005】 図示のように光スポットPが照射されると、光スポットPの照射部分の光導電 体6の抵抗値が小さくなり、電気抵抗体2と検出電極4とはその部分で実質的に 導通状態になる。従って、検出電極4には光スポットPが照射された位置に対応 する電圧V(X)が検出される。この検出電圧V(X)の値は、上述した関係か ら、 V(X)=(Vb−Va)×X/L+Va …(a) という関係式で表わすことができる。従って、この検出電圧V(X)から光スポ ットPが照射された位置Xを検出することができるのである。When the light spot P is irradiated as shown in the figure, the resistance value of the photoconductor 6 in the irradiated portion of the light spot P becomes small, and the electric resistor 2 and the detection electrode 4 are substantially in that portion. It becomes conductive. Therefore, the detection electrode 4 detects the voltage V (X) corresponding to the position where the light spot P is irradiated. The value of the detection voltage V (X) can be expressed by the following relational expression: V (X) = (Vb−Va) × X / L + Va (a) from the above relation. Therefore, the position X where the optical spot P is irradiated can be detected from this detection voltage V (X).
【0006】[0006]
ところで、このように光スポットの位置を検出する場合に、2つの光スポット が照射されたときのそれらの相対距離を検出する必要があるときに、上述のよう な従来構成のものでは、2個の光位置検出装置を用いて夫々の光スポットの位置 を検出し、その検出結果に基づいて相対距離を検出する構成となる。 By the way, when detecting the positions of the light spots in this way, it is necessary to detect the relative distance between the two light spots when they are irradiated. The position of each light spot is detected using this optical position detection device, and the relative distance is detected based on the detection result.
【0007】 しかしながら、光位置検出装置を複数個用いる場合には、それらの特性ばらつ きや配置位置のばらつきがなくなるように十分な配慮をしないと、個々の検出結 果に基づいて得られる相対距離の値の検出精度が低下する虞がある。However, when a plurality of optical position detecting devices are used, relative consideration obtained based on individual detection results must be taken unless sufficient consideration is taken to eliminate variations in their characteristics and variations in arrangement position. There is a possibility that the detection accuracy of the distance value may decrease.
【0008】 本考案は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、2つの光スポット の相対距離を検出する場合に、特性ばらつきや配置位置のばらつきを考慮するこ となく精度良く検出できる光位置検出装置を提供するにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to accurately detect a relative distance between two light spots without considering characteristic variations and arrangement position variations. An object is to provide an optical position detection device that can perform such an operation.
【0009】[0009]
本考案の光位置検出装置は、図1に一例として示す基本構成のように、基板1 1上に設けられた長尺状の電気抵抗体12と、この電気抵抗体の両端部に形成さ れた一対の電圧印加端子12a,12bと、前記電気抵抗体の両側にこれと所定 の間隙部を存して配置された第1及び第2の検出電極13及び14と、これら第 1及び第2の検出電極13及び14と前記電気抵抗体12とを接続するように各 間隙部に形成された光導電体15,16とを具備した構成とし、前記電気抵抗体 12に電圧印加端子12a,12bを介して一定電圧を印加した状態で、前記第 1の検出電極13及び前記電気抵抗体12の間を掛渡すように照射される第1の 光スポットP1と前記第2の検出電極14及び前記電気抵抗体12の間を掛渡す ように照射される第2の光スポットP2との間の前記電気抵抗体12に沿った相 対距離を前記第1及び第2の検出電極13及び14に現れる電圧の差に基づいて 検出するようにしたところに特徴を有する。 The optical position detecting device of the present invention has an elongated electric resistor 12 provided on a substrate 11 and both end portions of the electric resistor, as shown in the basic configuration shown in FIG. A pair of voltage application terminals 12a and 12b, first and second detection electrodes 13 and 14 arranged on both sides of the electric resistor with a predetermined gap therebetween, and the first and second detection electrodes 13 and 14, respectively. Of the detection electrodes 13 and 14 and the photoconductors 15 and 16 formed in the respective gaps so as to connect the electric resistance body 12 to the electric resistance body 12, and the electric resistance body 12 is provided with voltage application terminals 12a and 12b. In the state where a constant voltage is applied via the first detection electrode 13 and the electric resistor 12, the first light spot P1 irradiated so as to bridge the first detection electrode 13 and the electric resistor 12 and the second detection electrode 14 and the It is irradiated so as to bridge between the electric resistors 12. The relative distance along the electric resistor 12 between the second light spot P2 and the second light spot P2 is detected based on the difference between the voltages appearing at the first and second detection electrodes 13 and 14. Have.
【0010】[0010]
本考案の光位置検出装置の作用について図1を参照して説明する。即ち、電気 抵抗体12の電圧印加端子12a,12bの夫々に所定電圧Va,Vb(Va< Vb)を印加することにより電気抵抗体12に一定電圧VC(=Vb−Va)を 与える。このとき、電気抵抗体12の長さ方向の電位分布は電圧印加端子12a から12bに向かう距離に比例して電圧VaからVbに変化している。 The operation of the optical position detecting device of the present invention will be described with reference to FIG. That is, by applying predetermined voltages Va and Vb (Va <Vb) to the voltage application terminals 12a and 12b of the electric resistor 12, a constant voltage VC (= Vb-Va) is given to the electric resistor 12. At this time, the electric potential distribution in the length direction of the electric resistor 12 changes from the voltage Va to Vb in proportion to the distance from the voltage applying terminals 12a 1 to 12b.
【0011】 従って、電気抵抗体12の電圧印加端子12a側を基準位置としたときに、電 気抵抗体12の全体の長さLに対して距離kの位置における電位V(k)は、 V(k)=Va+(Vb−Va)×k/L …(A) という関係で1対1に対応づけて表わすことができる。Therefore, when the voltage applying terminal 12a side of the electric resistor 12 is set as the reference position, the potential V (k) at the position of the distance k with respect to the entire length L of the electric resistor 12 is V The relation (k) = Va + (Vb−Va) × k / L (A) can be expressed in one-to-one correspondence.
【0012】 さて、光スポットP1,P2が電気抵抗体12の基準位置から夫々距離X1, X2の位置に照射されているとすると、光導電体15,16の夫々の位置で電気 抵抗体12と検出電極13,14とが電気的に導通状態となるので、検出電極1 3,14の夫々には、その位置における電気抵抗体12の電圧が現われる。Now, assuming that the light spots P1 and P2 are radiated to the positions of the distances X1 and X2 from the reference position of the electric resistor 12, respectively, the electric resistance 12 and Since the detection electrodes 13 and 14 are electrically connected to each other, the voltage of the electric resistor 12 at that position appears in each of the detection electrodes 13 and 14.
【0013】 従って、検出電極13及び14の夫々で得られる検出電圧V(X1)及びV( X2)は上述の式(A)によれば、距離X1及びX2に対して、 V(X1)=Va+(Vb−Va)×X1/L …(B) V(X2)=Va+(Vb−Va)×X2/L …(C) という関係で表わすことができる。Therefore, according to the above equation (A), the detection voltages V (X1) and V (X2) obtained at the detection electrodes 13 and 14 are V (X1) = V (X1) = Va + (Vb-Va) * X1 / L ... (B) V (X2) = Va + (Vb-Va) * X2 / L ... (C).
【0014】 光スポットP1及びP2の相対距離Xは、距離X1とX2との差であるから、 上記した式(B)及び式(C)の差、つまり、検出電圧V(X1)とV(X2) との差を求め、その結果を相対距離X(=X1−X2)について演算すれば得ら れるので、 V(X1)−V(X2)=(Vb−Va)×(X1−X2)/L …(D) 従って、 X={V(X1)−V(X2)}/(Vb−Va)×L …(E) 即ち、 X={V(X1)−V(X2)}/VC×L …(F) として求めることができる。つまり、印加電圧VCに対する検出電圧V(X1) 及びV(X2)の差の電圧値の比を求め、これに電気抵抗体12の長さLを掛算 したものが相対距離Xとして得られるのである。Since the relative distance X between the light spots P1 and P2 is the difference between the distances X1 and X2, the difference between the expressions (B) and (C) described above, that is, the detection voltages V (X1) and V ( X2) and obtain the result by calculating the relative distance X (= X1−X2), so V (X1) −V (X2) = (Vb−Va) × (X1−X2) /L...(D) Therefore, X = {V (X1) -V (X2)} / (Vb-Va) * L ... (E) That is, X = {V (X1) -V (X2)} / VC It can be calculated as xL ... (F). That is, the ratio of the voltage value of the difference between the detected voltage V (X1) and V (X2) with respect to the applied voltage VC is obtained, and the product of this and the length L of the electric resistor 12 is obtained as the relative distance X. ..
【0015】[0015]
以下、本考案の光位置検出装置を回転角検出装置の位置検出器に適用した場合 の第1の実施例について図2乃至図6を参照して説明する。 A first embodiment in which the optical position detecting device of the present invention is applied to a position detector of a rotation angle detecting device will be described below with reference to FIGS.
【0016】 即ち、縦断側面を示す図4において、回転軸21はケース22に枢支されてお り、これは、図示しない検出対象の回転に伴って回転するようになっている。こ の回転軸21には円盤状の回転板23が固定されている。この回転板23はガラ ス或はプラスチック等の透明部材を主体としてなり、その表面にはクロム等の金 属膜が蒸着されて不透明層24が形成されている。That is, in FIG. 4 showing the longitudinal side surface, the rotating shaft 21 is pivotally supported by the case 22, and this is rotated along with the rotation of the detection target (not shown). A disk-shaped rotary plate 23 is fixed to the rotary shaft 21. The rotary plate 23 is mainly made of a transparent member such as glass or plastic, and a metal film such as chromium is deposited on the surface of the rotary plate 23 to form an opaque layer 24.
【0017】 この不透明層24は部分的にエッチング処理により除去されており、図3に示 すように、検出用透光部25及び基準用透光部26が形成されている。この基準 用透光部26は、回転板23の回転中心Oから所定半径の位置で環状に形成され ている。また、検出用透光部25は、基準用透光部26の内側に位置し回転板2 3の回転中心に対する距離rが基準位置(θ=0°)からの回転角θに比例して 連続的に変化するように形成されている。つまり、この関係を式で表わすと、 r=a×θ+b …(1) のようになり、ここでa,bは検出用透光部25の形状によって決まる定数であ る。The opaque layer 24 is partially removed by an etching process, and as shown in FIG. 3, a light transmitting portion 25 for detection and a light transmitting portion 26 for reference are formed. The reference light transmitting portion 26 is formed in an annular shape at a position having a predetermined radius from the rotation center O of the rotating plate 23. Further, the light-transmitting portion 25 for detection is located inside the light-transmitting portion 26 for reference, and the distance r to the rotation center of the rotary plate 23 is continuous in proportion to the rotation angle θ from the reference position (θ = 0 °). It is formed so that it may change. That is, when this relationship is expressed by an equation, r = a × θ + b (1) is obtained, where a and b are constants determined by the shape of the light-transmitting portion for detection 25.
【0018】 ケース22内部の上面部には発光ダイオード(以下LEDと称する)27が配 設され、このLED27と回転板23を挟んで対向するようにして位置検出器2 8が配設されている。この位置検出器28は本考案でいうところの光位置検出装 置にあたるもので、LED27から検出用透光部15及び基準用透光部16を透 過した光を受けるようになっている。A light emitting diode (hereinafter referred to as an LED) 27 is provided on the upper surface of the case 22, and a position detector 28 is provided so as to face the LED 27 with the rotating plate 23 interposed therebetween. .. The position detector 28 corresponds to the optical position detecting device in the present invention, and receives light from the LED 27 through the detecting light transmitting portion 15 and the reference light transmitting portion 16.
【0019】 位置検出器28は、図2に示すように構成される。樹脂或はセラミック等より なる長方形状の基板29の上面中央部には、その長手方向に沿ってカーボン等か らなる長尺状の電気抵抗体30(長手方向の寸法L)が設けらている。その電気 抵抗体30の両端部には電圧印加端子30a,30bが配設されている。電気抵 抗体30の両側にはこれを挟むようにして一定間隔を存して検出電極31及び3 2が形成されている。電気抵抗体30と検出電極31,32との夫々の間隙部に は夫々を接続するようにして光導電体33,34が配設されている。The position detector 28 is configured as shown in FIG. An elongated electric resistor 30 (longitudinal dimension L) made of carbon or the like is provided along the longitudinal direction at the center of the upper surface of a rectangular substrate 29 made of resin or ceramics. .. Voltage applying terminals 30a and 30b are arranged at both ends of the electric resistor 30. Detection electrodes 31 and 32 are formed on both sides of the electrical resistance antibody 30 so as to sandwich the electrical resistance antibody 30 at regular intervals. Photoconductors 33 and 34 are arranged in the respective gaps between the electric resistor 30 and the detection electrodes 31 and 32 so as to be connected to each other.
【0020】 一方の光導電体33の一部は遮光板35により覆われており、他方の光導電体 34の一部は遮光板36により覆われている。この場合、遮光板35は光導電体 33を電圧印加端子30a側の端部から全長の3分の1程度の領域を覆うように 、遮光板36は光導電体34の電圧印加端子30b側の端部から全長の3分の2 程度の領域を覆うようにして配設されている。A part of one photoconductor 33 is covered with a light shielding plate 35, and a part of the other photoconductor 34 is covered with a light shielding plate 36. In this case, the light shield plate 35 covers the photoconductor 33 from the end on the voltage application terminal 30a side to about one-third of the entire length, and the light shield plate 36 of the photoconductor 34 on the voltage application terminal 30b side. It is arranged so as to cover about two-thirds of the entire length from the end.
【0021】 そして、このような構成の位置検出器28は、その検出方向が回転板23の半 径方向に一致するように配設されている。そして、LED27から検出用透光部 15を透過した光は光導電体33に光スポットP1として照射され、基準用透光 部16を透過した光は光導電体34に光スポットP2として照射されるようにな っている。The position detector 28 having such a configuration is arranged so that the detection direction thereof coincides with the semi-radial direction of the rotary plate 23. The light transmitted from the LED 27 through the light transmitting portion 15 for detection is irradiated onto the photoconductor 33 as a light spot P1, and the light transmitted through the light transmitting portion 16 for reference is irradiated onto the photoconductor 34 as a light spot P2. It is becoming like this.
【0022】 さて、図5は電気的構成の概略を示しており、位置検出器28の電圧印加端子 30a,30bには夫々所定の電圧Va,Vb(Va<Vb)が印加されるよう になっている。また、検出電極32及び33は引算器37の2つの入力端子に接 続されている。引算器37は入力された電圧値の差を演算して出力するようにな っている。Now, FIG. 5 shows an outline of the electrical configuration, in which predetermined voltages Va and Vb (Va <Vb) are applied to the voltage application terminals 30a and 30b of the position detector 28, respectively. ing. The detection electrodes 32 and 33 are connected to the two input terminals of the subtractor 37. The subtractor 37 calculates the difference between the input voltage values and outputs it.
【0023】 次に本実施例の作用について図6をも参照して説明する。Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG.
【0024】 まず、位置検出器28による光スポットP1,P2間の相対距離Xの検出原理 について簡単に説明する。即ち、いま、LED27からの光のうち、検出用透光 部25を透過して位置検出器28に照射される光スポットP1は、光導電体33 及び遮光板36の部分に当たっているとし、基準用透光部26を透過して位置検 出器28に照射される光スポットP2は、光導電体34及び遮光板35の部分に 当たっているとする。これら光スポットP1,P2の照射位置は電気抵抗体30 の電圧印加端子30a側端部を基準位置とすると、夫々X1,X2の位置である とする。First, the principle of detecting the relative distance X between the light spots P1 and P2 by the position detector 28 will be briefly described. That is, of the light from the LED 27, the light spot P1 which is transmitted through the light-transmitting portion 25 for detection and is applied to the position detector 28 hits the portions of the photoconductor 33 and the light shielding plate 36. It is assumed that the light spot P2 that passes through the light transmitting portion 26 and is irradiated onto the position detector 28 hits the portions of the photoconductor 34 and the light shielding plate 35. It is assumed that the irradiation positions of these light spots P1 and P2 are the positions of X1 and X2, respectively, when the end of the electric resistor 30 on the voltage application terminal 30a side is the reference position.
【0025】 このように光スポットP1,P2が位置検出器28に当たると、光スポットP 1,P2の夫々により光導電体33,34の照射部分の電気抵抗値が低下して電 気抵抗体30と検出電極31との間,電気抵抗体30と検出電極32との間が実 質的に導通状態となる。従って、検出電極31,32には、夫々検出電圧V1, V2が現われる。これらの検出電圧V1,V2に基づいて、本考案の作用の項で 述べたように、式(A)乃至式(F)に従って光スポットP1,P2間の相対距 離Xを求めることができる。When the light spots P1 and P2 hit the position detector 28 as described above, the electric resistance values of the irradiated portions of the photoconductors 33 and 34 are lowered by the light spots P1 and P2, respectively, and the electric resistance 30 is reduced. And the detection electrode 31, and the electrical resistor 30 and the detection electrode 32 are practically in a conductive state. Therefore, the detection voltages V1 and V2 appear on the detection electrodes 31 and 32, respectively. Based on these detection voltages V1 and V2, the relative distance X between the light spots P1 and P2 can be obtained according to the equations (A) to (F) as described in the section of the operation of the present invention.
【0026】 さて、図示しない検出対象の回転に伴って回転軸21,回転板23が回転する と、これに応じて検出用透光部25及び基準用透光部26が回転移動する。この 場合、基準用透光部26は回転板23の回転中心Oを中心として円環状に形成さ れているので、回転移動している状態でも、原理的にはLED27から基準用透 光部26を介して位置検出器28に入射する光スポットP2の位置は変動するこ とがない。When the rotary shaft 21 and the rotary plate 23 rotate along with the rotation of the detection target (not shown), the detection light-transmitting portion 25 and the reference light-transmitting portion 26 rotate in response to the rotation. In this case, since the reference light-transmitting portion 26 is formed in an annular shape around the rotation center O of the rotary plate 23, even if the reference light-transmitting portion 26 is rotationally moved, in principle, the reference light-transmitting portion 26 is changed from the LED 27. The position of the light spot P2 that is incident on the position detector 28 via the optical axis does not change.
【0027】 一方、回転板23の回転に伴って回転移動する検出用透光部25は式(1)に 示した関係で径方向の距離が変化する螺旋状に形成されているので、LED27 から検出用透光部25を介して位置検出器28に入射する光スポットP1の位置 は、回転板23の回転角θに応じて連続的に変化するようになる。On the other hand, the light-transmitting portion 25 for detection, which rotates and moves in accordance with the rotation of the rotary plate 23, is formed in a spiral shape in which the radial distance changes according to the relationship shown in the equation (1). The position of the light spot P1 incident on the position detector 28 via the light transmitting portion 25 for detection continuously changes in accordance with the rotation angle θ of the rotating plate 23.
【0028】 いま、位置検出器28において、光スポットP1により検出電極31に現われ る電圧を検出電圧V1,光スポットP2により検出電極32に現われる電圧を検 出電圧V2とすると、夫々の検出電圧V1,V2の値は次のように表わすことが できる。Now, in the position detector 28, assuming that the voltage appearing at the detection electrode 31 due to the light spot P1 is the detection voltage V1 and the voltage appearing at the detection electrode 32 due to the light spot P2 is the detection voltage V2, the respective detection voltages V1 , V2 can be expressed as follows.
【0029】 即ち、位置検出器28の検出電圧V1は、式(1)の関係から、 V1=A×θ+B …(2) として得られ(但し、式(2)中のA,Bは定数である)、また、位置検出器2 8の検出電圧V2は、 V2=C(一定) …(3) として得られる。That is, the detected voltage V1 of the position detector 28 is obtained as V1 = A × θ + B (2) from the relationship of the equation (1) (where A and B in the equation (2) are constants. And the detection voltage V2 of the position detector 28 is obtained as V2 = C (constant) (3).
【0030】 そして、引算器37は与えられた検出電圧V1,V2の差V1−V2を演算し て出力電圧V12として出力する。従って、出力電圧V12は上記した式(2) ,(3)からV12は、 V12=V1−V2 =A×θ+(B−C) =A×θ+D …(4) となるので、引算器37の出力V12は回転角θに比例している値として得られ るのである(但しD(=B−C)は定数である)。Then, the subtractor 37 calculates the difference V1-V2 between the applied detection voltages V1 and V2 and outputs it as the output voltage V12. Therefore, the output voltage V12 is expressed by the above equations (2) and (3), and V12 is V12 = V1-V2 = A * [theta] + (BC) = A * [theta] + D (4). Is obtained as a value proportional to the rotation angle θ (however, D (= B−C) is a constant).
【0031】 従って、上述のようにして引算器37の出力電圧V12の値に基づいて回転板 23の回転角θが図6に示すように対応づけられるので、基準位置(0°)から 360°までの殆ど全範囲で回転角θを検出することができるのである。Therefore, as described above, the rotation angle θ of the rotary plate 23 is associated as shown in FIG. 6 based on the value of the output voltage V12 of the subtractor 37, so that 360 ° from the reference position (0 °). The rotation angle θ can be detected in almost the entire range up to °.
【0032】 ところで、回転板23が、回転軸21に対して偏心した位置に取り付けられて いたり或は回転軸21がケース22の軸受部分との間で『がた』が生じて回転板 23の回転位置が不安定となっている場合には、位置検出器28からの検出電圧 V1,V2が共に不安定に変動するようになって、式(2),(3)の関係を満 たさなくなる。By the way, the rotary plate 23 is attached at a position eccentric to the rotary shaft 21, or “rattle” occurs between the rotary shaft 21 and the bearing portion of the case 22 to cause the rotary plate 23 to move. When the rotational position is unstable, the detection voltages V1 and V2 from the position detector 28 both fluctuate unstablely, and the relations of the equations (2) and (3) are satisfied. Disappear.
【0033】 しかしながら、上述のような場合でも、回転板23に形成された検出用透光部 25と基準用透光部26との相対的な位置は変動することがないので、位置検出 器28の検出電圧V1,V2の値は回転板23が偏心している分だけ夫々に等し く加算或は減算された電圧として出力される。However, even in the case as described above, the relative position between the light transmitting portion 25 for detection and the light transmitting portion 26 for reference formed on the rotary plate 23 does not change, so the position detector 28 is used. The values of the detected voltages V1 and V2 are output as voltages added or subtracted equally by the amount of the eccentricity of the rotary plate 23.
【0034】 そこで、いま回転角がθであるときの回転板23の偏心による検出電圧のずれ 成分をΔVとすると、位置検出器28の検出電圧V1,V2は、式(2),(3 )から、 V1=A×θ+B+ΔV …(5) V2=C+ΔV …(6) と表わすことができ、これらから引算器37の出力電圧V12を式(4)に従っ て求めると、回転板23の偏心によるずれ成分ΔVは相殺するので、結局式(4 )の結果と同じになる。Therefore, assuming that the deviation component of the detection voltage due to the eccentricity of the rotary plate 23 when the rotation angle is θ is ΔV, the detection voltages V1 and V2 of the position detector 28 are expressed by the equations (2) and (3). From this, it can be expressed as V1 = A × θ + B + ΔV (5) V2 = C + ΔV (6) From these, the output voltage V12 of the subtractor 37 can be calculated according to the equation (4), and the eccentricity of the rotating plate 23 can be calculated. Since the deviation component ΔV due to is canceled out, the result is the same as the result of the equation (4).
【0035】 つまり、回転板23の偏心により生じた検出電圧のずれ成分ΔVがある場合で も、検出用透光部25と基準用透光部26との相対的な位置関係は不変であるの で、ずれ成分ΔVは引算器37における引算により相殺されることになり、偏心 が生じていない正常な場合と同様の検出結果を得ることができる。That is, even if there is a deviation component ΔV of the detection voltage caused by the eccentricity of the rotary plate 23, the relative positional relationship between the detection light transmitting portion 25 and the reference light transmitting portion 26 remains unchanged. Then, the deviation component ΔV is canceled by the subtraction in the subtractor 37, and the same detection result as in the normal case where no eccentricity occurs can be obtained.
【0036】 このような本実施例によれば、位置検出器28を、2つの光スポットを受けて その相対距離Xを検出する構成としたので、LED27から検出用透光部25及 び基準用透光部26を透過してくる2つの光スポットP1,P2をひとつの位置 検出器28で受けることができ、簡単な構成で回転板23の回転角θを検出する ことができる。また、これにより、回転板23が偏心していたり回転軸21に『 がた』が生じている場合のように検出用透光部25を透過する光の位置が不安定 となるときでも、回転板23の回転角θを正確に検出することができる。According to the present embodiment as described above, the position detector 28 receives the two light spots and detects the relative distance X between them. Therefore, from the LED 27 to the light transmitting section 25 for detection and the reference light source. The two light spots P1 and P2 transmitted through the light transmitting portion 26 can be received by one position detector 28, and the rotation angle θ of the rotating plate 23 can be detected with a simple configuration. Further, as a result, even when the position of the light transmitted through the light-transmitting portion for detection 25 becomes unstable, such as when the rotary plate 23 is eccentric or "rotation" occurs on the rotary shaft 21, the rotary plate The rotation angle θ of 23 can be detected accurately.
【0037】 図7及び図8は本考案の第2の実施例を示し、以下、第1の実施例と異なる部 分についてのみ説明する。即ち、本実施例においては、第1の実施例における検 出用透光部25に代えて円環状をなす検出用透光部38を設けた構成としており 、この検出用透光部38は、その中心Pが回転板23の回転中心Oに対して僅か に偏心した位置に設定されているものである。7 and 8 show a second embodiment of the present invention, and only parts different from the first embodiment will be described below. That is, in the present embodiment, the detection light transmitting portion 25 in the first embodiment is replaced with a detection light transmitting portion 38 having an annular shape. This detection light transmitting portion 38 is The center P is set at a position slightly eccentric with respect to the rotation center O of the rotary plate 23.
【0038】 このような検出用透光部38を用いることにより、回転板23の回転中心Oか らの検出用透光部38までの距離rは回転板23の回転角θに応じて、 r=a× sinθ+b …(7) という関係を満たすように変化する(但し、a,bは検出用透光部38の形状に より決まる定数である)。By using such a light-transmitting portion for detection 38, the distance r from the rotation center O of the rotary plate 23 to the light-transmitting portion for detection 38 can be represented by r depending on the rotation angle θ of the rotary plate 23. = A * sin [theta] + b (7) (note that a and b are constants determined by the shape of the light-transmitting portion for detection 38).
【0039】 従って、回転板23の回転によって検出用透光部38を介して位置検出器28 により受光されるLED27からの光の位置は、上式(7)に示す関係を満たし ながら変化する。このとき、位置検出器28における検出電圧V1は、上式(7 )に基づいて、 V1=A× sinθ+B …(8) で表わされる関係で変化する(但し、A,Bは定数である)。Therefore, the position of the light from the LED 27, which is received by the position detector 28 via the detection translucent portion 38 by the rotation of the rotating plate 23, changes while satisfying the relationship shown in the above equation (7). At this time, the detection voltage V1 in the position detector 28 changes based on the above equation (7) according to the relationship expressed by V1 = A × sin θ + B (8) (where A and B are constants).
【0040】 一方、基準用透光部26を介して位置検出器28により検出される検出電圧V 2は、第1の実施例と同様に一定の値として得られるので、引算器37により差 の演算をした結果の出力電圧V12の値により、図8に示すように、回転板23 の回転角θに応じて正弦曲線に従って変化する関係が得られる。これにより、出 力電圧V12の値から、回転板23の回転角θをプラスマイナス90°つまり1 80°の範囲で一義的に決定することができる。On the other hand, the detection voltage V 2 detected by the position detector 28 via the reference light-transmitting portion 26 is obtained as a constant value as in the first embodiment, and therefore the difference is subtracted by the subtractor 37. By the value of the output voltage V12 as a result of the calculation of, the relationship that changes according to the sine curve according to the rotation angle θ of the rotary plate 23 is obtained as shown in FIG. Thereby, the rotation angle θ of the rotary plate 23 can be uniquely determined within the range of ± 90 °, that is, 180 °, from the value of the output voltage V12.
【0041】 また、この第2の実施例においても、検出用透光部38を透過する光及び基準 用透光部26を透過する光をひとつの位置検出器28で受け、その位置検出器2 8により得られた2つの検出電圧V1,V2の差を演算することにより、回転板 23の回転角θを求める構成としているので、第1の実施例と同様の効果が得ら れると共に、回転板23の偏心或は『がた』がある場合でも、正確な検出を行う ことができるものである。Also in the second embodiment, one position detector 28 receives the light transmitted through the detection light transmitting part 38 and the light transmitted through the reference light transmitting part 26, and the position detector 2 Since the rotation angle θ of the rotary plate 23 is obtained by calculating the difference between the two detection voltages V1 and V2 obtained in step 8, the same effect as the first embodiment can be obtained and the rotation Even if the plate 23 has eccentricity or "rattle", accurate detection can be performed.
【0042】 図9乃至図11は本考案の第3の実施例を示しており、以下、第2の実施例と 異なる部分についてのみ説明する。即ち、この第3の実施例においては、第2の 実施例における回転角θの検出範囲が180°であるのに対して、回転板23の 全周に渡ってつまり360°に渡って回転角θを一義的に検出できるようにした ものである。9 to 11 show a third embodiment of the present invention, and only portions different from the second embodiment will be described below. That is, in the third embodiment, the detection range of the rotation angle θ in the second embodiment is 180 °, whereas the rotation angle θ covers the entire circumference of the rotary plate 23, that is, 360 °. This makes it possible to uniquely detect θ.
【0043】 図9において、回転板23に対応して設けられたLED17,位置検出器28 の対に加えて、これらと回転角にして90°離れた位置にもうひとつの対として 同様の構成のLED39,位置検出器40が配設されている。位置検出器40は 位置検出器28と回転角にして90°離れた位置において検出用透光部26及び 基準用透光部38を透過するLED39の光を受けてそれらの相対距離を検出す る。In FIG. 9, in addition to the pair of the LED 17 and the position detector 28 provided in correspondence with the rotary plate 23, another pair of LEDs 17 and the position detector 28, which are separated by a rotation angle of 90 °, have the same configuration. An LED 39 and a position detector 40 are provided. The position detector 40 receives light from the LED 39 that passes through the detection light transmitting portion 26 and the reference light transmitting portion 38 at a position separated by a rotation angle of 90 ° from the position detector 28 and detects the relative distance between them. ..
【0044】 また、図10には電気的構成を示しており、第2の実施例における電気的構成 (図3参照)に加えて、同様の処理回路が構成されている。即ち、位置検出器4 0の電圧印加端子30a,30bには所定電圧Va,Vbが与えられると共に、 2つの検出電極からの検出電圧V3,V4は引算器41に与えるようになってい る。引算器41は入力される検出電圧V3,V4の差を演算して出力電圧V34 として出力する。引算器37の出力電圧V12と引算器41の出力電圧V34と は、演算器42に入力されるようになっており、これらの入力から回転板23の 回転角θを演算するようになっている。Further, FIG. 10 shows an electrical configuration, and in addition to the electrical configuration in the second embodiment (see FIG. 3), a similar processing circuit is configured. That is, predetermined voltages Va and Vb are applied to the voltage application terminals 30a and 30b of the position detector 40, and the detection voltages V3 and V4 from the two detection electrodes are applied to the subtractor 41. The subtracter 41 calculates the difference between the input detection voltages V3 and V4 and outputs it as the output voltage V34. The output voltage V12 of the subtractor 37 and the output voltage V34 of the subtractor 41 are input to the calculator 42, and the rotation angle θ of the rotary plate 23 is calculated from these inputs. ing.
【0045】 このような構成によれば、位置検出器28からの検出電圧V1は、第2の実施 例と同様にして式(8)で示したとおり正弦関数に従って変化する値として得ら れる。また、位置検出器40からの検出電圧V3については、同様にして求める と、 V3=A× cosθ+B …(10) として得られる(但し、A,Bは定数である)。つまり、検出電圧V3は回転角 θに対して余弦関数に従って変化する値となる。従って、第2の実施例と同様に して、引算器37及び41からの出力電圧V12及びV34は、回転角θに対し て図11に示すような関係となる。演算器42においては、これら引算器37, 41から与えられる出力電圧V12,V34に従ってそれらの極性と値とから回 転板23の1周に渡る回転角θを1対1で対応させて一義的に決定して出力する のである。With such a configuration, the detection voltage V1 from the position detector 28 is obtained as a value that changes according to the sine function as shown in the equation (8), as in the second embodiment. Further, the detection voltage V3 from the position detector 40 can be obtained in the same manner as follows: V3 = A × cos θ + B (10) (where A and B are constants). That is, the detected voltage V3 has a value that changes according to the cosine function with respect to the rotation angle θ. Therefore, similarly to the second embodiment, the output voltages V12 and V34 from the subtractors 37 and 41 have the relationship shown in FIG. 11 with respect to the rotation angle θ. In the computing unit 42, according to the output voltages V12, V34 given from the subtracters 37, 41, the polarities and values of the output voltages V12, V34 correspond to the rotation angle θ over one revolution of the rotating plate 23 in a one-to-one correspondence. It is determined and output.
【0046】 従って、このような第3の実施例によっても、第1及び第2の実施例と同様の 効果が得られると共に、回転板23の全周に渡って回転角θを決定できる。さら に、第1及び第2の実施例と同様に、回転板23の取り付け状態が偏心していた り、或は回転軸21の軸受部分に『がた』が生じている場合でも、回転角θを正 確に検出することができるものである。Therefore, according to the third embodiment as well, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained, and the rotation angle θ can be determined over the entire circumference of the rotary plate 23. Further, similarly to the first and second embodiments, even if the mounting state of the rotary plate 23 is eccentric or the bearing portion of the rotary shaft 21 has “rattle”, the rotation angle θ Can be accurately detected.
【0047】 尚、上記各実施例においては、LEDと位置検出器との間に光学系の装置を介 在させていない構成としたが、必要に応じてレンズ等の光学系の装置を用いる構 成としても良いことは勿論である。In each of the above embodiments, an optical system device is not provided between the LED and the position detector, but an optical system device such as a lens may be used if necessary. Of course, it is a good thing.
【0048】 図12は本考案の第4の実施例を示すもので、上記各実施例における位置検出 器28或は40に代えて使用可能な位置検出器43の構成を表わしており、以下 異なる部分について説明する。FIG. 12 shows a fourth embodiment of the present invention, and shows a configuration of a position detector 43 which can be used in place of the position detector 28 or 40 in each of the above embodiments. The part will be described.
【0049】 即ち、第1及び第2の検出電極44及び45は夫々の光スポットP1及びP2 の検出領域の長さに形成されており、また、光導電体46,47も同様に検出領 域の長さに形成されているものである。That is, the first and second detection electrodes 44 and 45 are formed to have the lengths of the detection regions of the respective light spots P1 and P2, and the photoconductors 46 and 47 are similarly detected. It is formed in the length of.
【0050】 これにより、例えば、光スポットP1或はP2が電気抵抗体30の両側部分に 照射されていても、光導電体46或は47に当たった部分のみ作用するようにな る。つまり、図2に示した位置検出器28においては、光スポットP1或はP2 が照射されると不都合な部分を遮光板35,36により覆うようにした構成であ るのに対して、本実施例においては、光スポットが当たっても実質的に検出され ないように構成している点が異なるのであり、位置検出器28と同様の作用効果 を得ることができる。As a result, for example, even if the light spots P1 or P2 are applied to both side portions of the electric resistor 30, only the portion which hits the photoconductor 46 or 47 acts. That is, the position detector 28 shown in FIG. 2 has a structure in which the light shields 35 and 36 cover the inconvenient part when the light spot P1 or P2 is irradiated. The example is different in that it is configured so that it is not substantially detected even if a light spot hits it, and the same operational effect as the position detector 28 can be obtained.
【0051】[0051]
本考案の光位置検出装置によれば、第1及び第2の光スポットを同時に受光し てそれらの光スポットの間の相対距離を検出する構成としたので、2つの光スポ ットに対して夫々設ける必要がないので簡単な構成で済み、また、個々の特性ば らつきや配置位置のばらつき等による検出精度の低下を防止できるという優れた 効果を奏する。 According to the optical position detecting device of the present invention, the first and second light spots are simultaneously received and the relative distance between the light spots is detected. Since it is not necessary to provide each, a simple configuration is sufficient, and it is possible to prevent the detection accuracy from deteriorating due to variations in individual characteristics and variations in arrangement position.
【図1】本考案の基本構成を示す斜視図FIG. 1 is a perspective view showing the basic configuration of the present invention.
【図2】本考案の第1の実施例を示す要部の外観斜視図FIG. 2 is an external perspective view of an essential part showing a first embodiment of the present invention.
【図3】全体構成の横断面図FIG. 3 is a cross-sectional view of the overall configuration
【図4】全体構成の縦断側面図FIG. 4 is a vertical sectional side view of the overall configuration.
【図5】電気的構成図FIG. 5 is an electrical configuration diagram.
【図6】出力電圧と回転角との相関図FIG. 6 is a correlation diagram between output voltage and rotation angle.
【図7】本考案の第2の実施例を示す図3相当図FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 3 showing a second embodiment of the present invention.
【図8】図6相当図FIG. 8 is a view corresponding to FIG.
【図9】本考案の第3の実施例を示す図3相当図FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 3 showing a third embodiment of the present invention.
【図10】図5相当図FIG. 10 is a view corresponding to FIG.
【図11】図6相当図FIG. 11 is a view corresponding to FIG.
【図12】本考案の第4の実施例を示す図2相当図FIG. 12 is a view corresponding to FIG. 2 showing a fourth embodiment of the present invention.
【図13】従来例を示す図2相当図FIG. 13 is a view corresponding to FIG. 2 showing a conventional example.
11,29は基板、12,30は電気抵抗体、12a,
12b,30a,30bは電圧印加端子、13,31,
44は第1の検出電極、14,32,45は第2の検出
電極、15,16,33,34,46,47は光導電
体、21は回転軸、23は回転板、25は検出用透光
部、26は基準用透光部、27は発光ダイオード、2
8,40は位置検出器(光位置検出装置)、35,36
は遮光板、37,41は引算器、42は演算器である。11, 29 are substrates, 12 and 30 are electric resistors, 12a,
12b, 30a, 30b are voltage application terminals, 13, 31,
44 is a first detection electrode, 14, 32 and 45 are second detection electrodes, 15, 16, 33, 34, 46 and 47 are photoconductors, 21 is a rotating shaft, 23 is a rotating plate, and 25 is for detection. Light-transmitting portion, 26 is a reference light-transmitting portion, 27 is a light emitting diode, 2
8 and 40 are position detectors (optical position detecting devices), and 35 and 36.
Is a light shielding plate, 37 and 41 are subtractors, and 42 is a calculator.
Claims (1)
と、この電気抵抗体の両端部に形成された一対の電圧印
加端子と、前記電気抵抗体の両側にこれと所定の間隙部
を存して配置された第1及び第2の検出電極と、これら
第1及び第2の検出電極と前記電気抵抗体とを接続する
ように各間隙部に形成された光導電体とを具備し、前記
電気抵抗体に電圧印加端子を介して一定電圧を印加した
状態で、前記第1の検出電極及び前記電気抵抗体の間を
掛渡すように照射される第1の光スポットと前記第2の
検出電極及び前記電気抵抗体の間を掛渡すように照射さ
れる第2の光スポットとの間の前記電気抵抗体に沿った
相対距離を前記第1及び第2の検出電極に現れる電圧の
差に基づいて検出することを特徴とする光位置検出装
置。1. An elongated electric resistor provided on a substrate, a pair of voltage applying terminals formed at both ends of the electric resistor, and a predetermined gap between the electric resistor on both sides of the electric resistor. A first and a second detection electrode which are arranged so as to be present in the gap, and a photoconductor formed in each gap so as to connect the first and the second detection electrode to the electric resistor. A first light spot that is irradiated so as to bridge between the first detection electrode and the electric resistor in a state where a constant voltage is applied to the electric resistor through a voltage application terminal; A relative distance along the electric resistor between a second light spot irradiated so as to bridge between the second detection electrode and the electric resistor appears along the first and second detection electrodes. An optical position detecting device characterized by detecting based on a voltage difference.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8687891U JPH0528908U (en) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | Optical position detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8687891U JPH0528908U (en) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | Optical position detector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0528908U true JPH0528908U (en) | 1993-04-16 |
Family
ID=13899096
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8687891U Pending JPH0528908U (en) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | Optical position detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0528908U (en) |
-
1991
- 1991-09-26 JP JP8687891U patent/JPH0528908U/en active Pending
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