FR2916042A1 - Angular position measuring optical sensor for e.g. aeronautical field, has calculation module calculating angular position of movable shaft according to signals generated by receivers, where signals are proportional to light intensity - Google Patents

Abstract

The sensor has fixed polarizers to linearly polarize light that crosses the polarizers and lights the polarizers simultaneously along preset non-collinear polarization direction. Receivers are fixed to back of the respective polarizers to generate signals proportional to light intensity of received light (8), respectively. A calculation module calculates an angular position of a movable shaft (7) according to signals generated by the receivers.

Description

CAPTEUR OPTIQUE DE MESURE D'UNE POSITION ANGULAIRE L'invention a trait àOPTICAL SENSOR FOR MEASURING ANGULAR POSITION The invention relates to

un capteur optique de mesure d'une position angulaire d'un objet, en particulier d'un objet mobile en rotation. Cette rotation peut être représentative d'un autre mouvement d'un autre objet.  an optical sensor for measuring an angular position of an object, in particular a moving object in rotation. This rotation may be representative of another movement of another object.

De tels capteurs optiques sont connus pour réaliser une mesure précise de la position angulaire absolue d'un objet et pour déterminer le sens de rotation de l'objet. Certains capteurs permettent également de connaître le nombre de tours que l'objet a effectué sur lui-même. De tels capteurs sont utilisés dans des domaines techniques où il est io nécessaire d'obtenir une mesure angulaire précise et fiable de la position d'un objet, il s'agit notamment des domaines aéronautique et spatial, de l'instrumentation médicale, de l'usinage, des applications militaires et industrielles. Ces capteurs utilisent une source lumineuse émettant un faisceau 15 lumineux polarisé qui traverse ensuite un polariseur. Ce polariseur a un mouvement rotatif dépendant du déplacement angulaire de l'objet dont on veut mesurer la position. En d'autres termes, le polariseur rotatif est solidaire d'un arbre tournant dont la rotation est liée au mouvement de l'objet. Le polariseur induit une polarisation rectiligne de la lumière reçue. Dans 20 ce cas, le champ électrique de l'onde lumineuse se propageant dans la direction de l'axe de pulsation, représenté par un vecteur, subit une rotation 0 correspondant à la rotation du plan de polarisation lorsque le polariseur tourne. On connaît un polariseur formé par un disque divisé en secteurs de directions de polarisation différentes. En aval du polariseur, on dispose un 25 module de réception d'un signal lumineux permettant d'apprécier l'intensité lumineuse traversant le polariseur qui lui-même la reçoit d'une source de lumière placée en amont. La loi de Malus précise que l'intensité lumineuse reçue par rapport à l'intensité émise dépend de l'angle de la direction de polarisation de la 30 lumière, due au secteur du polariseur intercalé entre la source et le module de réception. Plus précisément, selon la loi de Malus l'intensité reçue le de la lumière polarisée linéairement dépend directement de l'intensité lumineuse émise le par la source et de l'angle de rotation 0 de la direction de polarisation selon : le = le cos2O On peut ainsi, par un traitement trigonométrique approprié, en connaissant l'intensité lumineuse le de départ et l'intensité lumineuse le reçue, en déduire l'angle de rotation 0 de la direction de polarisation donc du plan de polarisation. Si cette rotation correspond à la rotation d'un objet, on détermine ainsi la position angulaire de ce dernier. On connaît par FR-A2 868 528 un capteur de ce type. Ce capteur nécessite, entre la source de lumière polarisée et le polariseur tournant, la io mise en place d'un séparateur de faisceau. De cette manière, on oriente une partie du faisceau émis vers un détecteur pour une mesure formant une référence et une autre partie du faisceau vers le polariseur tournant. L'utilisation d'un détecteur d'une mesure de référence, et donc d'un séparateur de faisceau, est nécessaire pour s'affranchir des influences de la is variation d'intensité de la source lumineuse sur la mesure. On connaît également par US-A-6 031 613 un capteur où le rayon lumineux issu d'une source lumineuse polarisée est séparé en deux avant d'être renvoyé, par réflexion, sur un polariseur mobile et sur un capteur fixe formant référence. 20 Ces capteurs impliquent l'utilisation d'une source de lumière polarisée et d'un séparateur ou d'un dispositif de réflexion du faisceau lumineux, de manière à obtenir un faisceau lumineux de référence simultanément à un faisceau lumineux de mesure. De tels capteurs ne peuvent être aisément miniaturisés pour être incorporés dans des appareils de petites dimensions. 25 De plus, l'utilisation d'une source lumineuse polarisée induit l'utilisation d'un nombre élevé de pièces dans le capteur et peut générer des problèmes de fiabilité dans certaines conditions d'utilisation. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un capteur optique qui est plus simple que ceux 30 connus de l'état de la technique. A cet effet, l'invention a pour objet un capteur optique de mesure d'une position angulaire d'un arbre mobile en rotation, comportant : - un polariseur mobile apte à polariser linéairement la lumière qui le 2 traverse selon une direction prédéfinie, ce polariseur étant solidaire de l'arbre de manière que la direction prédéfinie de polarisation est représentative de la position angulaire de l'arbre, - une source lumineuse dont la lumière émise traverse le polariseur, caractérisé en ce que le capteur comporte au moins un premier et un second polariseurs fixes aptes à polariser linéairement la lumière qui les traverse selon, respectivement, une première et une seconde directions de polarisation prédéfinies et non colinéaires entre elles, la position des premier et second polariseurs fixes étant indépendante de la position angulaire de io l'arbre, et choisie pour que ces premier et second polariseurs soient simultanément éclairés par la lumière polarisée obtenue après que la lumière émise par la source ait traversé le polariseur mobile solidaire de l'arbre, - un premier récepteur apte à générer un premier signal proportionnel à l'intensité lumineuse d'une lumière reçue, ce premier récepteur étant fixé à 15 l'arrière du premier polariseur fixe pour recevoir la lumière qui éclaire ce polariseur après l'avoir traversé, - un second récepteur apte à générer un second signal proportionnel à l'intensité lumineuse d'une lumière reçue, ce second récepteur étant fixé à l'arrière du second polariseur fixe pour recevoir la lumière qui éclaire ce 20 second polariseur après l'avoir traversé, - un module de calcul de la position angulaire de l'arbre en fonction des premier et second signaux générés par les premier et second récepteurs. L'utilisation d'au moins deux récepteurs recevant une lumière de deux polariseurs fixes, ces polariseurs recevant eux-mêmes une lumière polarisée 25 provenant d'un polariseur rotatif permet de calculer une position angulaire sans faire appel à un faisceau lumineux de référence. On s'affranchit ainsi des fluctuations d'intensité de la source lumineuse. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, le capteur optique peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques 30 suivantes : - Les premier et second récepteurs comprennent chacun un moyen de mesure de l'intensité de la lumière reçue des premier et second polariseurs linéaires fixes solidaires des récepteurs, la direction de polarisation de chaque polariseur étant prédéterminée. - Le capteur comprend quatre récepteurs solidaires chacun d'un polariseur linéaire ayant chacun une direction de polarisation différente de celle des autres. - Les quatre directions de polarisation sont uniformément réparties entre 0 et 180 . - II comprend un multiple des quatre récepteurs solidaires chacun d'un polariseur linéaire qui ont chacun une direction de polarisation différente de celle des autres, les directions de polarisation sont uniformément réparties io entre 0 et 180 .. - La source de lumière émet une lumière non polarisée. - La source lumineuse est une source émise par des diodes électroluminescentes. - Le capteur comporte au moins un récepteur, dépourvu d'un polariseur 15 linéaire, et apte à mesurer l'intensité de la lumière polarisée quelle que soit sa direction de polarisation. - Il comprend une lentille intercalée entre la source lumineuse et le polariseur, cette lentille étant apte à concentrer la lumière émise par la source lumineuse sur une zone du polariseur afin de pouvoir utiliser une source de 20 lumière de faible intensité. En fonction de leur direction de polarisation respective, ces récepteurs émettent un signal de mesure différent correspondant, pour chaque signal, à une courbe de type sinusoïdal. Un traitement approprié du signal par un module de calcul permet ensuite de déduire l'angle et le sens de rotation de 25 l'objet. Il n'est plus nécessaire d'effectuer une mesure de référence. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre d'un capteur conforme à l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : 30 - la figure 1 est une représentation schématique du fonctionnement d'un capteur conforme à l'invention, - la figure 2 est une représentation schématique des récepteurs du module de réception du capteur, le module de traitement des signaux n'étant pas représenté et - la figure 3 est une représentation graphique simplifiée des signaux reçus par le module de réception. Un capteur 1, conforme à l'invention, utilise une source 2 de lumière, en l'occurrence une lumière non polarisée. Cette source 2 est par exemple formée d'au moins une diode électroluminescente. La longueur d'onde de la lumière émise par ces diodes électroluminescentes est choisie en relation avec le type de polariseurs utilisés. Cette longueur est généralement comprise entre 300 et 1000 nanomètres. io Dans un mode de réalisation non illustré, on peut utiliser une source de lumière infrarouge. L'utilisation d'une telle source lumineuse infrarouge est intéressante, par exemple, pour des capteurs utilisant des disques polarisants en verre. Avec certaines sources de lumière de faible intensité, il peut être 15 avantageux de concentrer, à l'aide d'une lentille optique, le faisceau lumineux émis 3 afin de minimiser les pertes d'intensité lumineuse. Cette configuration est illustrée à la figure 1. L'emploi d'une lentille 4 permet également de rapprocher la source lumineuse 2 du polariseur 6, ce qui est intéressant, par exemple, dans le cas où l'on doit réaliser des capteurs de faible 20 encombrement. Pour cela, une lentille optique 4 est disposée en aval de la source lumineuse 2. La lentille 4 permet d'obtenir un faisceau lumineux 5 concentré avant que celui-ci arrive sur le polariseur 6. II s'agit par exemple d'une lentille optique en verre ou en un autre matériau transparent, tel du polyméthacrylate. Cette lentille n'est pas nécessaire lorsqu'on utilise un seul 25 récepteur avec une source de lumière. En aval de la lentille optique 4, par rapport à la source lumineuse 2, on dispose un polariseur 6. Ce polariseur 6 est un polariseur linéaire, solidaire d'un arbre 7 formant axe de rotation. Le polariseur 6 est fixé de manière pérenne sur l'arbre. En 30 variante il est monté amovible. L'arbre 7, partiellement représenté à la figure 1, est relié à un objet, non représenté, dont on veut mesurer une position angulaire absolue. Cette liaison peut être directe ou indirecte. Dans le cas d'une liaison directe, le polariseur 6 est fixé sur l'arbre 7 qui est entraîné en rotation, sans renvoi, par l'objet. Ainsi, un déplacement angulaire de l'objet d'un angle 0 correspond à un déplacement angulaire de même valeur de l'arbre 7, donc du polariseur 6. En variante, un système de démultiplication est intercalé entre l'objet et l'arbre 7.  Such optical sensors are known to make an accurate measurement of the absolute angular position of an object and to determine the direction of rotation of the object. Some sensors also allow to know the number of turns that the object has made on itself. Such sensors are used in technical fields where it is necessary to obtain an accurate and reliable angular measurement of the position of an object, these include aeronautics and space, medical instrumentation machining, military and industrial applications. These sensors use a light source emitting a polarized light beam which then passes through a polarizer. This polarizer has a rotary motion depending on the angular displacement of the object whose position is to be measured. In other words, the rotating polarizer is integral with a rotating shaft whose rotation is related to the movement of the object. The polarizer induces a rectilinear polarization of the received light. In this case, the electric field of the light wave propagating in the direction of the pulsation axis, represented by a vector, undergoes rotation 0 corresponding to the rotation of the polarization plane as the polarizer rotates. A polarizer formed by a disc divided into sectors of different polarization directions is known. Downstream of the polarizer, there is a module for receiving a light signal making it possible to assess the light intensity passing through the polarizer which itself receives it from a source of light placed upstream. The Malus law states that the received luminous intensity with respect to the intensity emitted depends on the angle of the polarization direction of the light, due to the sector of the polarizer interposed between the source and the receiving module. More precisely, according to the Malus law, the received intensity of the linearly polarized light depends directly on the light intensity emitted by the source and on the rotation angle θ of the polarization direction according to: le = cos2O On can thus, by a suitable trigonometric treatment, by knowing the luminous intensity the starting one and the luminous intensity the received one, to deduce the angle of rotation 0 of the direction of polarization thus of the plane of polarization. If this rotation corresponds to the rotation of an object, the angular position of the object is thus determined. FR-A2 868 528 discloses a sensor of this type. This sensor requires, between the polarized light source and the rotating polarizer, the introduction of a beam splitter. In this way, a part of the emitted beam is directed towards a detector for a measurement forming a reference and another part of the beam towards the rotating polarizer. The use of a detector of a reference measurement, and therefore of a beam splitter, is necessary to overcome the influences of the intensity variation of the light source on the measurement. Also known from US-A-6 031 613 a sensor wherein the light beam from a polarized light source is separated in two before being returned, by reflection, on a movable polarizer and a fixed sensor reference. These sensors involve the use of a polarized light source and a light beam splitter or reflection device, so as to obtain a reference light beam simultaneously with a measurement light beam. Such sensors can not easily be miniaturized to be incorporated in small devices. In addition, the use of a polarized light source induces the use of a large number of parts in the sensor and can cause reliability problems under certain conditions of use. It is to these drawbacks that the invention more particularly intends to remedy by proposing an optical sensor which is simpler than those known from the state of the art. For this purpose, the subject of the invention is an optical sensor for measuring an angular position of a rotating shaft, comprising: a mobile polarizer able to linearly polarize the light which passes through it in a predefined direction, polarizer being integral with the shaft so that the predefined direction of polarization is representative of the angular position of the shaft, - a light source whose light emitted passes through the polarizer, characterized in that the sensor comprises at least a first and a second fixed polarizer capable of linearly polarizing the light passing through them, respectively, a first and a second polarization direction predefined and non-collinear with each other, the position of the first and second fixed polarizers being independent of the angular position of io the tree, and chosen so that these first and second polarizers are simultaneously illuminated by the polarized light obtained after the light emitted by the source has passed through the movable polarizer secured to the shaft, - a first receiver capable of generating a first signal proportional to the light intensity of a received light, this first receiver being fixed at 15 rear of the first fixed polarizer to receive the light that illuminates the polarizer after having passed through it, - a second receiver capable of generating a second signal proportional to the light intensity of a received light, this second receiver being fixed at the rear the second fixed polarizer for receiving the light which illuminates this second polarizer after passing through it; - a module for calculating the angular position of the shaft as a function of the first and second signals generated by the first and second receivers. The use of at least two receivers receiving a light from two fixed polarizers, these polarizers themselves receiving a polarized light from a rotating polarizer allows to calculate an angular position without using a reference light beam. This eliminates fluctuations in intensity of the light source. According to advantageous but non-obligatory aspects of the invention, the optical sensor may incorporate one or more of the following characteristics: the first and second receivers each comprise a means for measuring the intensity of the light received from the first and second polarizers; stationary fixed linear receivers, the polarization direction of each polarizer being predetermined. The sensor comprises four receivers each secured to a linear polarizer each having a direction of polarization different from that of the others. - The four polarization directions are uniformly distributed between 0 and 180. It comprises a multiple of the four receivers each integral with a linear polarizer which each have a direction of polarization different from that of the others, the polarization directions are uniformly distributed between 0 and 180. The light source emits a light unpolarized. - The light source is a source emitted by light-emitting diodes. The sensor comprises at least one receiver, devoid of a linear polarizer, and capable of measuring the intensity of the polarized light irrespective of its direction of polarization. It comprises a lens interposed between the light source and the polarizer, this lens being able to concentrate the light emitted by the light source onto an area of the polarizer in order to be able to use a light source of low intensity. Depending on their respective polarization direction, these receivers emit a different measurement signal corresponding, for each signal, to a sinusoidal type curve. Appropriate processing of the signal by a calculation module then makes it possible to deduce the angle and direction of rotation of the object. It is no longer necessary to perform a reference measurement. The invention will be better understood and other advantages thereof will appear more clearly on reading the following description of a sensor according to the invention, given solely by way of example and made with reference to FIGS. 1 is a diagrammatic representation of the operation of a sensor according to the invention; FIG. 2 is a schematic representation of the receivers of the receiver module of the sensor, the signal processing module 1 being not shown and FIG. 3 is a simplified graphical representation of the signals received by the reception module. A sensor 1, according to the invention, uses a source 2 of light, in this case an unpolarized light. This source 2 is for example formed of at least one light emitting diode. The wavelength of the light emitted by these light-emitting diodes is chosen in relation to the type of polarizers used. This length is generally between 300 and 1000 nanometers. In a non-illustrated embodiment, an infrared light source may be used. The use of such an infrared light source is of interest, for example, for sensors using polarizing glass disks. With some light sources of low intensity, it may be advantageous to concentrate, using an optical lens, the emitted light beam 3 in order to minimize light intensity losses. This configuration is illustrated in FIG. 1. The use of a lens 4 also makes it possible to bring the light source 2 closer to the polarizer 6, which is of interest, for example, in the case where it is necessary to produce weak sensors. 20 footprint. For this purpose, an optical lens 4 is disposed downstream of the light source 2. The lens 4 makes it possible to obtain a concentrated light beam 5 before it arrives on the polarizer 6. It is for example a lens optical glass or other transparent material, such as polymethacrylate. This lens is not necessary when using a single receiver with a light source. Downstream of the optical lens 4, with respect to the light source 2, there is a polarizer 6. This polarizer 6 is a linear polarizer, integral with a shaft 7 forming an axis of rotation. The polarizer 6 is fixed permanently on the shaft. In a variant, it is removably mounted. The shaft 7, partially shown in Figure 1, is connected to an object, not shown, which is to measure an absolute angular position. This connection can be direct or indirect. In the case of a direct link, the polarizer 6 is fixed on the shaft 7 which is rotated without return by the object. Thus, an angular displacement of the object by an angle θ corresponds to an angular displacement of the same value of the shaft 7, therefore of the polarizer 6. In a variant, a reduction system is inserted between the object and the shaft 7.

Le polariseur 6 est réalisé avantageusement sous la forme d'un disque plein, en un matériau translucide. Ce disque 6 est, dans l'exemple, réalisé par découpage dans un film polarisant linéaire tel celui commercialisé par la société American Polarizers inc sous la référence SR42. Ce type de film est d'une épaisseur suffisante, io comprise entre 0,1 et 1 millimètres, pour assurer une rigidité du disque 6, ce dernier ayant un diamètre adapté aux dimensions du capteur. Ce type de film n'autorise le passage d'un faisceau lumineux polarisé 8 que dans une seule direction de polarisation. La nature de ce film, et donc la direction de polarisation, est adaptée aux 15 longueurs d'oncle de la lumière reçue 5 par le film 6, c'est-à-dire, de facto, à la source lumineuse 2. En variante, on peut réaliser le disque 6 dans un autre matériau, par exemple, dans du verre traité pour être polarisé linéairement. Le film 6 Ilaisse passer le faisceau lumineux 8 dans une direction de 20 polarisation liée à la rotation du disque 6. En d'autres termes, une variation de la position angulaire de l'objet induit une variation équivalente et proportionnelle de la direction de polarisation du disque 6. En application de la loi de Malus, l'intensité de la lumière 8 polarisée en sortie du polariseur 6 est sous la dépendance directe de la direction passante 25 de la lumière 5 dans le polariseur 6, c'est-à-dire de la position angulaire du polariseur 6. Ce faisceau 8 est ensuite détecté par un module de réception 9 placé en aval par rapport au disque 6. Ce module de réception 9 comprend une plaque 10 immobile par rapport à la source lumineuse 2, cette plaque est de forme 30 géométrique quelconque. Avantageusement, elle est en forme de parallélépipède. Cette plaque 10 est inerte et forme un support pour des récepteurs. La plaque 10 est équipée d'au moins deux récepteurs 11, avantageusement quatre, disposés ici en carré. Ici, par récepteur on désigne des moyens de mesure de l'intensité lumineuse comprenant des capteurs photoélectriques 11 sensibles à la lumière polarisée 8 provenant de la source lumineuse 2 et qui a traversé le polariseur linéaire 6. Ces récepteurs 11 sont avantageusement identiques. Ils sont, par exemple, de type phototransistor ou photodiode. Chaque récepteur 11 est fixé à l'arrière d'un polariseur. En l'espèce, chaque récepteur a une face recouverte par un polariseur linéaire 110. Ce polariseur est, par exemple, un film polarisant de même type que celui utilisé io pour le polariseur 6. Ces polariseurs 110 ont une direction de polarisation déterminée et différente pour chaque récepteur 11. Ces derniers sont disposés de manière à avoir les deux directions de polarisation de deux récepteurs 11 rnitoyens décalées d'un angle prédéterminé. En l'espèce, on utilise quatre récepteurs 11 dont les directions de polarisation sont 15 uniformément réparties entre 0 de 180 . En variante, lorsqu'on utilise seulement trois récepteurs, il est avantageux de ménager sur la plaque 10 une zone formant une zone de référence. Cette zone est réalisée à partir d'un récepteur 11 apte à mesurer une intensité de lumière reçue, cela indépendamment de la direction de 20 polarisation de la lumière. Pour cela, on utilise un capteur photoélectrique non recouvert par un film polarisant. Dans d'autres modes de réalisation non illustrés, correspondant à des besoins spécifiques de taille et/ou de précision des capteurs, on utilise un multiple de quatre récepteurs identiques. Dans ce cas, les directions de 25 polarisation sont adaptées de manière que l'on effectue un tour complet ou période, sur 180 , de la direction du plan de polarisation sur l'ensemble des récepteurs. En d'autres termes, on peut disposer plusieurs récepteurs dont les directions d'un des vecteurs de polarisation sont uniformément réparties entre 0 et 180 . Dans tous les cas, les récepteurs 11, et donc les polariseurs 30 110 qui les recouvrent, sont immobiles par rapport au polariseur 6 monté sur l'arbre. Le module 9 de réception est relié à un module de calcul de la position angulaire, représenté schématiquement à la figure 1. Ce module 90 permet un traitement des signaux électriques émis par les récepteurs 11. Ce module 90 de calcul comprend avantageusement une unité de traitement trigonométrique des signaux de mesure émis par les récepteurs 11 permettant de déduire la position angulaire de l'objet. Pour cela, on utilise, par exemple, un algorithme de traitement trigonométrique tel que l'algorithme connu sous l'acronyme CORDIC. Les courbes sinusoïdales obtenues sont ainsi traitées, par conversion ou mémorisation, pour effectuer le calcul d'un arc tangent. En d'autres termes, on utilise le rapport des signaux de mesure générés par les récepteurs et la Io différence de phase entre les courbes sinusoïdales correspondantes. Avec un tel capteur 1, lorsque le faisceau lumineux 5 arrive sur le polariseur 6, la lumière est déviée selon la direction de polarisation effective. Celle-ci dépend de la position angulaire du polariseur 6. Cette position correspond à la rotation de l'arbre 7 par rapport à la direction de polarisation 15 d'origine du polariseur 6. Cette lumière 5 traverse le polariseur 6 et forme un faisceau 8 de lumière polarisée qui éclaire, de manière identique et simultanée, les quatre récepteurs 11 immobiles par rapport au polariseur 6. Ces récepteurs 11 sont donc éclairés en même temps, par le même faisceau 8, c'est-à-dire avec la même intensité lumineuse. Ils vont réagir de manière 20 simultanée à la lumière polarisée reçue, cette réaction étant bien évidemment fonction de la direction de polarisation de chacun des polariseurs 110 recouvrant les récepteurs 11. Chaque récepteur 11 a ainsi une direction de polarisation définie, fixe et différente de la direction de polarisation des récepteurs 11 voisins. II n'y a transmission de la lumière à travers le film 25 polarisant 110 couvrant chaque récepteur 11 qui si les directions de polarisation du faisceau 8 reçue et du film 110 sont compatibles, c'est-à-dire que si les directions ne sont pas perpendiculaires. Dans ce cas, le récepteur 11 reçoit la lumière et émet un signal en réponse. Sinon, aucune lumière n'étant reçue, aucun signal ne peut être émis 30 par le récepteur 11. En d'autres termes, la réponse de chaque récepteur 11 dépend de l'angle de rotation du polariseur 6 rotatif qui est représentatif de la position angulaire de l'objet. Les quatre récepteurs 11 délivrent donc des signaux de mesure différents, bien qu'ayant reçu le même stimulus lumineux.  The polarizer 6 is advantageously made in the form of a solid disk, made of a translucent material. This disc 6 is, in the example, made by cutting in a linear polarizing film such as that marketed by American Polarizers Inc. under the reference SR42. This type of film is of sufficient thickness, between 0.1 and 1 millimeters, to ensure a rigidity of the disk 6, the latter having a diameter adapted to the dimensions of the sensor. This type of film allows the passage of a polarized light beam 8 only in a single direction of polarization. The nature of this film, and hence the polarization direction, is adapted to the uncle lengths of the light received by the film 6, i.e., de facto, to the light source 2. the disk 6 can be made of another material, for example, in glass treated to be polarized linearly. The film 6 passes the light beam 8 in a polarization direction related to the rotation of the disk 6. In other words, a variation of the angular position of the object induces an equivalent and proportional variation of the polarization direction of the disc 6. In application of the Malus law, the intensity of the polarized light 8 at the output of the polarizer 6 is directly dependent on the direction of light passing through the polarizer 6, that is, of the angular position of the polarizer 6. This beam 8 is then detected by a receiving module 9 placed downstream with respect to the disk 6. This receiving module 9 comprises a plate 10 immobile with respect to the light source 2, this plate is of any geometric shape. Advantageously, it is in the shape of a parallelepiped. This plate 10 is inert and forms a support for receivers. The plate 10 is equipped with at least two receivers 11, advantageously four, arranged here square. Here, receiver means means for measuring the light intensity comprising photoelectric sensors 11 sensitive to polarized light 8 from the light source 2 and which has passed through the linear polarizer 6. These receivers 11 are advantageously identical. They are, for example, of phototransistor or photodiode type. Each receiver 11 is attached to the back of a polarizer. In this case, each receiver has a face covered by a linear polarizer 110. This polarizer is, for example, a polarizing film of the same type as that used for the polarizer 6. These polarizers 110 have a polarization direction determined and different for each receiver 11. The latter are arranged to have the two directions of polarization of two receivers 11 rnitoyens shifted by a predetermined angle. In this case, four receivers 11 are used whose polarization directions are uniformly distributed between 0 and 180. Alternatively, when only three receivers are used, it is advantageous to provide on the plate 10 a zone forming a reference zone. This zone is made from a receiver 11 capable of measuring a received intensity of light, independently of the direction of polarization of the light. For this purpose, a photoelectric sensor not covered by a polarizing film is used. In other non-illustrated embodiments, corresponding to specific needs of sensor size and / or accuracy, a multiple of four identical receivers is used. In this case, the polarization directions are adapted so that one completes a complete revolution or period, over 180, of the direction of the plane of polarization on all the receivers. In other words, it is possible to have several receivers whose directions of one of the polarization vectors are uniformly distributed between 0 and 180. In all cases, the receivers 11, and therefore the polarizers 110 which cover them, are stationary relative to the polarizer 6 mounted on the shaft. The receiving module 9 is connected to a module for calculating the angular position, shown schematically in FIG. 1. This module 90 makes it possible to process the electrical signals emitted by the receivers 11. This calculation module 90 advantageously comprises a processing unit trigonometric measurement signals emitted by the receivers 11 to deduce the angular position of the object. For this, one uses, for example, a trigonometric processing algorithm such as the algorithm known by the acronym CORDIC. The sinusoidal curves obtained are thus processed, by conversion or storage, to perform the calculation of a tangent arc. In other words, the ratio of the measurement signals generated by the receivers and the phase difference between the corresponding sinusoidal curves is used. With such a sensor 1, when the light beam 5 arrives on the polarizer 6, the light is deflected in the direction of effective polarization. This depends on the angular position of the polarizer 6. This position corresponds to the rotation of the shaft 7 with respect to the original polarization direction 15 of the polarizer 6. This light 5 passes through the polarizer 6 and forms a beam 8 of polarized light that illuminates, identically and simultaneously, the four immobile receivers 11 relative to the polarizer 6. These receivers 11 are therefore illuminated at the same time, by the same beam 8, that is to say with the same intensity light. They will react simultaneously with the polarized light received, this reaction obviously being a function of the polarization direction of each of the polarizers 110 covering the receivers 11. Each receiver 11 thus has a definite direction of polarization, fixed and different from the direction of polarization of neighboring receivers 11. There is no transmission of light through the polarizing film 110 covering each receiver 11 which if the polarization directions of the received beam 8 and the film 110 are compatible, i.e., if the directions are not perpendicular. In this case, the receiver 11 receives the light and emits a signal in response. Otherwise, no light being received, no signal can be transmitted by the receiver 11. In other words, the response of each receiver 11 depends on the rotation angle of the rotating polarizer 6 which is representative of the position angular of the object. The four receivers 11 thus deliver different measurement signals, although they have received the same light stimulus.

Il est à noter que le signal collecté est un signal sinusoïdal de deux périodes de 180 sur un tour complet du polariseur 6. La lumière polarisée linéairement l'est selon deux directions non colinéaires. On peut ainsi moduler le déphasage du signal reçu en modulant la rotation du récepteur fixe.  It should be noted that the signal collected is a sinusoidal signal of two periods of 180 over a complete revolution of the polarizer 6. The linearly polarized light is in two non-collinear directions. It is thus possible to modulate the phase shift of the received signal by modulating the rotation of the fixed receiver.

De tels récepteurs 11 sont en fait disposés de manière à émettre des signaux de mesure à phase opposée. Pour cela, les récepteurs 11 étant situés l'un à côté de l'autre, il convient de tenir compte de la légère divergence du faisceau lumineux 8 en sortie du polariseur 6 ce qui implique que l'angle de décalage entre Iles directions de polarisation de deux récepteurs en opposition io de phase est égal à 90 . En revanche, l'angle entre les directions de polarisation de deux récepteurs qui ne sont pas en opposition de phase est de 45 . De la même manière, ces récepteurs 11 doivent avoir une même amplitude de manière à émettre des valeurs des signaux de mesure aisément 15 détectables. En particulier, ils ont une amplitude minimale de l'ordre de 1 à 2 volts. Ces signaux sont traduits sous forme de courbes sinusoïdales. On obtient ainsi quatre courbes sinusoïdales décalées, chacune ayant une période sur 360 . Deux courbes 12, 13 ont leurs maximum respectifs décalés 20 de 90 alors, que dans le même temps, deux autres courbes 14, 15 ont leurs minimum respectifs décalés de 90 . Par traitement trigonométrique des différentes courbes, on obtient un arc tangent et on en déduit l'angle que fait la direction de polarisation du disque 6 par rapport à la direction de polarisation prédéterminée de chacun des récepteurs 11 fixes et donc la position 25 angulaire de l'objet. Le traitement trigonométrique permet, en comparant les courbes et en identifiant celles qui sont à leurs maximum et à leur minimum, c'est-à-dire en appréciant la phase détectée en premier, de connaître le sens de rotation de l'objet. En disposant une deuxième plaque 10 équipée de récepteurs 11, reliée 30 à la première par un réducteur mécanique adapté, on réalise un capteur "multitours". Dans ce cas, le nombre de tours sur lui-même effectué par l'arbre 7, donc par l'objet, est connu. Un tel capteur 1 permet de ne pas être dépendant des variations d'intensité de la lumière émise par la source lumineuse. Une réaction simultanée et identique des récepteurs 11 permet d'éviter l'apparition des zones d'incertitude liées aux réactions en "décalé" des récepteurs. Les récepteurs ne réagissent qu'à la lumière émise par le polariseur 6, sans nécessiter une comparaison avec la lumière de la source 2. De tels capteurs 1 permettent de résister à des conditions environnementales difficiles, notamment ils présentent une sensibilité extrêmement faible aux écarts de température, par exemple ils peuvent fonctionner entre -50 C et +150 C.  Such receivers 11 are in fact arranged to emit phase-wise measurement signals. For this, the receivers 11 being located next to each other, it is necessary to take into account the slight divergence of the light beam 8 at the output of the polarizer 6, which implies that the offset angle between the polarization directions two receivers in phase opposition is equal to 90. In contrast, the angle between the polarization directions of two receivers that are not in phase opposition is 45. In the same way, these receivers 11 must have the same amplitude so as to emit easily detectable values of the measurement signals. In particular, they have a minimum amplitude of the order of 1 to 2 volts. These signals are translated as sinusoidal curves. Four sinusoidal offset curves are thus obtained, each having a period of 360. Two curves 12, 13 have their respective maximums offset by 90 so that at the same time two other curves 14, 15 have their respective minimums shifted by 90. By trigonometric treatment of the various curves, a tangent arc is obtained and the angle of the polarization direction of the disc 6 is deduced from the predetermined polarization direction of each of the fixed receivers 11 and thus the angular position of the rotor. 'object. The trigonometric treatment makes it possible, by comparing the curves and identifying those which are at their maximum and at their minimum, that is to say by appreciating the phase detected first, to know the direction of rotation of the object. By arranging a second plate 10 equipped with receivers 11, connected to the first by a suitable mechanical gearbox, a multiturn sensor is produced. In this case, the number of turns on itself made by the shaft 7, so by the object, is known. Such a sensor 1 makes it possible not to be dependent on the variations in intensity of the light emitted by the light source. A simultaneous and identical reaction of the receivers 11 makes it possible to avoid the appearance of the zones of uncertainty related to the "shifted" reactions of the receivers. The receivers react only to the light emitted by the polarizer 6, without requiring a comparison with the light of the source 2. Such sensors 1 make it possible to withstand difficult environmental conditions, in particular they have an extremely low sensitivity to deviations from temperature, for example they can operate between -50 C and +150 C.

Dans l'exemple, les récepteurs 11 ont été représentés sous forme de carré. En variante, ils peuvent être réalisés sans d'autres formes géométriques, pour autant qu'ils soient disposés à l'arrière d'un polariseur fixe propre à recevoir la lumière émise par le polariseur mobile monté sur l'arbre. Un tel capteur 1 permet une détection rapide, en l'espèce quasi simultanée, d'un déplacement angulaire minimal d'environ 2 minutes d'angle avec une précision de plus ou moins 2 minutes. Ce type de capteur est d'un entretien aisé, compte tenu du nombre relativement faible de pièces utilisées.  In the example, the receivers 11 have been represented in the form of a square. Alternatively, they can be made without other geometrical shapes, provided that they are arranged at the rear of a fixed polarizer adapted to receive the light emitted by the movable polarizer mounted on the shaft. Such a sensor 1 allows a rapid detection, almost instantaneously, of a minimum angular displacement of about 2 minutes of angle with an accuracy of plus or minus 2 minutes. This type of sensor is easy to maintain, given the relatively small number of parts used.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Capteur optique (1) de mesure d'une position angulaire d'un arbre (7) 5 mobile en rotation, comportant : - un polariseur (6) mobile apte à polariser linéairement la lumière qui le traverse selon une direction prédéfinie, ce polariseur étant solidaire de l'arbre (7) de manière que la direction prédéfinie de polarisation est représentative de la position angulaire de l'arbre (7), io - une source lumineuse (2) dont la lumière émise (5) traverse le polariseur (6), caractérisé en ce que le capteur (1) comporte au moins un premier et un second polariseurs (110) fixes aptes à polariser linéairement la lumière (8) qui les traverse selon, respectivement, une première et une seconde directions de polarisation prédéfinies et non colinéaires entre elles, 15 la position des premier et second polariseurs (110) fixes étant indépendante de la position angulaire de l'arbre (7), et choisie pour que ces premier et second polariseurs (110) soient simultanément éclairées par la lumière polarisée (8) obtenue après que la lumière émise (5) par la source (2) ait traversé le polariseur (6) mobile solidaire de l'arbre (7), 20 - un premier récepteur (11) apte à générer un premier signal proportionnel à l'intensité lumineuse d'une lumière (8) reçue, ce premier récepteur (11) étant fixé à l'arrière du premier polariseur (110) fixe pour recevoir la lumière (5) qui éclaire ce polariseur (110) après l'avoir traversé, - un second récepteur (11) apte à générer un second signal 25 proportionnel à l'intensité lumineuse d'une lumière (8) reçue, ce second récepteur étant fixé à l'arrière du second polariseur (110) fixe pour recevoir la lumière (5) qui éclaire ce second polariseur (110) fixe pour l'avoir traversé, un module de calcul de la position angulaire de l'arbre (7) en fonction des premier et second signaux générés par les premier et second récepteurs 30 (11).  An optical sensor (1) for measuring an angular position of a rotating shaft (7) comprising: a movable polarizer (6) capable of linearly polarizing the light passing through it in a predefined direction; polarizer being integral with the shaft (7) so that the predefined direction of polarization is representative of the angular position of the shaft (7), - a light source (2) whose emitted light (5) passes through the polarizer (6), characterized in that the sensor (1) comprises at least a first and second fixed polarizers (110) capable of linearly polarizing the light (8) which passes through them respectively, a first and a second polarization directions predefined and non-collinear with each other, the position of the first and second fixed polarizers (110) being independent of the angular position of the shaft (7), and selected so that these first and second polarizers (110) are simultaneously illuminated by the polarized light (8) obtained after the light emitted (5) from the source (2) has passed through the polarizer (6) movable integral with the shaft (7), 20 - a first receiver (11) capable of generating a first a signal proportional to the light intensity of a light (8) received, this first receiver (11) being fixed to the rear of the first polarizer (110) fixed to receive the light (5) which illuminates this polarizer (110) after through a second receiver (11) capable of generating a second signal proportional to the light intensity of a light (8) received, this second receiver being fixed to the rear of the second polarizer (110) fixed to receive the light (5) which illuminates this second polarizer (110) fixed to have passed through, a module for calculating the angular position of the shaft (7) as a function of the first and second signals generated by the first and second receivers 30 (11). 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premier et second récepteurs (11) comprennent chacun un moyen de mesure de l'intensité de la lumière reçue des premier et second polariseurs linéaires(110) fixes solidaires desdits récepteurs, la direction de polarisation de chaque polariseur étant prédéterminée.  2. Sensor according to claim 1, characterized in that the first and second receivers (11) each comprise a means for measuring the intensity of the light received from the first and second fixed linear polarizers (110) integral with said receivers, the direction polarization of each polarizer being predetermined. 3. Capteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le capteur (1) comprend quatre récepteurs (11) solidaires chacun d'un polariseur linéaire (110) ayant chacun une direction de polarisation différente de celle des autres.  3. Sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor (1) comprises four receivers (11) each integral with a linear polarizer (110) each having a direction of polarization different from that of others. 4. Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les quatre directions de polarisation sont uniformément réparties entre 0 et 180 .  4. Sensor according to claim 3, characterized in that the four polarization directions are uniformly distributed between 0 and 180. 5. Capteur selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il io comprend un multiple des quatre récepteurs (11) solidaires chacun d'un polariseur linéaire (110) qui ont chacun une direction de polarisation différente de celle des autres, les directions de polarisation étant uniformément réparties entre 0 et 180 .  5. Sensor according to claims 3 and 4, characterized in that it comprises a multiple of the four receivers (11) each integral with a linear polarizer (110) which each have a direction of polarization different from that of the others, the polarization directions being uniformly distributed between 0 and 180. 6. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source de 15 lumière (2) émet une lumière non polarisée.  The sensor of claim 1, characterized in that the light source (2) emits unpolarized light. 7. Capteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source lumineuse (2) est une source émise par des diodes électroluminescentes.  Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the light source (2) is a source emitted by electroluminescent diodes. 8. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur 20 comporte au moins un récepteur (11), dépourvu d'un polariseur linéaire (110), et apte à mesurer l'intensité de la lumière polarisée quelle que soit sa direction de polarisation.  8. Sensor according to claim 1, characterized in that the sensor 20 comprises at least one receiver (11), devoid of a linear polarizer (110), and able to measure the intensity of the polarized light whatever its direction of polarization. 9. Capteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une lentille (4) intercalée entre la source lumineuse (2) et le 25 polariseur (6), cette lentille (4) étant apte à concentrer la lumière émise par la source lumineuse (2) sur une zone du polariseur afin de pouvoir utiliser une source de lumière de faible intensité.  9. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a lens (4) interposed between the light source (2) and the polarizer (6), this lens (4) being able to concentrate the light emitted by the light source (2) on an area of the polarizer to be able to use a light source of low intensity.