JPH02210209A - Tilt sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、正反射率が高い回転円盤のチルト角を検出
するチルトセンサに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a tilt sensor that detects the tilt angle of a rotating disk with high specular reflectance.
第５図は、従来のチルトセンサを示すものである。この
チルトセンサは、回転円盤１に光を照射するＬＥＤ２と
、その反射光を受光する為に、ＬＥＤ２の両側で配置さ
れた一対のホトダイード３．３を備えて構成されている
（同図（ａ））。この場合、回転円盤１とホトダイオー
ド３．３との間にレンズ４を介在させ、その入射角をほ
ぼ直角にすることができる（同図（ｂ））。FIG. 5 shows a conventional tilt sensor. This tilt sensor is composed of an LED 2 that irradiates light onto the rotating disk 1, and a pair of photodiodes 3.3 placed on both sides of the LED 2 to receive the reflected light (see Figure (a). )). In this case, a lens 4 is interposed between the rotating disk 1 and the photodiode 3.3, so that the angle of incidence thereof can be made almost perpendicular (FIG. 4(b)).
ＬＥＤ２から照射された光は、回転円盤１で反射し、ホ
トダイード３に入射する。例えば、回転円盤１がΔθの
傾斜角でＢ方向にチルトした場合（同図（ａ）参照）、
左側のホトダイオード３に入射される光量が増加し、右
側のホトダイオード３に入射される光量は減少する。光
量の増減は、光電流の増減として電気的に検知すること
ができるので、チルト角に対する光電流値を予め実験的
に求めておけば、得られた光電流値から回転円盤１のチ
ルト角を検出することができる。The light emitted from the LED 2 is reflected by the rotating disk 1 and enters the photodiode 3. For example, when the rotating disk 1 is tilted in the B direction at an inclination angle of Δθ (see figure (a)),
The amount of light incident on the left photodiode 3 increases, and the amount of light incident on the right photodiode 3 decreases. Increases and decreases in the amount of light can be electrically detected as increases and decreases in photocurrent, so if the photocurrent value for the tilt angle is determined experimentally in advance, the tilt angle of the rotating disk 1 can be determined from the obtained photocurrent value. can be detected.
しかしながら、従来のチルトセンサは、ＬＥＤチップと
基板をダイボンドする際に位置ズレが生じており、この
基板を基準としてＬＥＤの位置を決定していることから
、光軸にズレが生じるという問題があった。However, in conventional tilt sensors, positional deviation occurs when the LED chip and substrate are die-bonded, and since the position of the LED is determined using this substrate as a reference, there is a problem in that the optical axis is misaligned. Ta.
第６図は、指向性のバラツキの原因を示すものである。FIG. 6 shows the cause of the directivity variation.
例えば、本来ａの位置に固定されるべき発光素子がｂの
位置で固定されると、光路はレンズを通過した後、左方
向へ進む。また、発光素子がＣの位置で固定されると、
光路はレンズを通過した後、右方向へ進む。この場合、
指向特性は光軸に対して左右対称にならず、右方向ある
いは左方向に偏ってしまう。For example, when a light emitting element that should originally be fixed at position a is fixed at position b, the optical path passes to the left after passing through the lens. Also, when the light emitting element is fixed at position C,
After passing through the lens, the optical path proceeds to the right. in this case,
The directional characteristics are not symmetrical with respect to the optical axis, and are biased toward the right or left.
第７図は、指向特性が偏ったＬＥＤの指向特性の一例を
示すものである。このように、偏った指向特性を有する
ＬＥＤを使用すると、測定値に誤差が生じるので、その
誤差分を光学系で調整しなければならない。この場合、
光軸ズレは、２次元のレベルで発生することから光学的
に２方向で調整できる調整機構を使用することが望まし
い。しかし、２方向の調整機構を使用すると、センサが
高価になり、また、安価な１方向の調整機構を使用する
と、その調整が非常に困難になる。FIG. 7 shows an example of the directional characteristics of an LED with biased directional characteristics. In this way, when an LED having biased directivity characteristics is used, an error occurs in the measured value, and the error must be adjusted by the optical system. in this case,
Since optical axis misalignment occurs on a two-dimensional level, it is desirable to use an adjustment mechanism that can optically adjust in two directions. However, using a two-way adjustment mechanism makes the sensor expensive, and using an inexpensive one-way adjustment mechanism makes it very difficult to adjust.
そこで本発明は、光学系調整機構が不要なチルトセンサ
を提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a tilt sensor that does not require an optical system adjustment mechanism.
上記課題を達成する為、この発明はスリット光源、位置
検出素子及び演算手段を備え、正反射率が高い回転円盤
のチルト角を検出するチルトセンサを構成する。ここで
、スリット光源は回転円盤の半径方向に沿って、スリッ
ト光を当該回転円盤に照射し、位置検出素子はスリット
光の反射光を受光する為に回転円盤の接線方向に延在し
た受光面を有し、演算手段は受光面における反射光の位
置に基づき、回転円盤のチルト角を検出する。In order to achieve the above object, the present invention constitutes a tilt sensor that includes a slit light source, a position detection element, and a calculation means, and detects the tilt angle of a rotating disk with a high specular reflectance. Here, the slit light source irradiates the rotating disk with slit light along the radial direction of the rotating disk, and the position detection element has a light receiving surface extending in the tangential direction of the rotating disk to receive the reflected light of the slit light. The calculation means detects the tilt angle of the rotating disk based on the position of the reflected light on the light receiving surface.
この発明は、以上のように構成されているので、スリッ
ト光源から出射し、回転円盤で反射したスリット光は、
位置検出素子の受光面が延在する方向と直交する方向に
投射される。演算手段では、回転円盤がチルトしていな
い時の投射位置等の基準位置と、チルトした時の投射位
置を比較することにより、回転円盤のチルト角度が検出
される。Since this invention is configured as described above, the slit light emitted from the slit light source and reflected by the rotating disk is
The light is projected in a direction perpendicular to the direction in which the light receiving surface of the position detection element extends. The calculation means detects the tilt angle of the rotating disk by comparing a reference position such as a projection position when the rotating disk is not tilted with a projection position when the rotating disk is tilted.
以下、この発明の一実施例に係るチルトセンサを添附図
面に基づき説明する。なお、説明において同一要素には
同一符号を使用し、重複する説明は省略する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A tilt sensor according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, in the description, the same reference numerals are used for the same elements, and redundant description will be omitted.
第１図は、この実施例に係るチルトセンサを示す斜視図
である。このチルトセンサは、基本的にスリット光ｒ７
．５、位置検出素子６、及び演算処理部（演算手段）（
図示せず）を備えて構成されている。FIG. 1 is a perspective view showing a tilt sensor according to this embodiment. This tilt sensor basically uses a slit light r7
．． 5, position detection element 6, and calculation processing section (calculation means) (
(not shown).
スリット光源５は、ＬＥＤ （図示せず）上に細長いス
リット５ａを備えて構成されている。この場合、スリッ
ト５ａはＬＥＤと回転円盤７との間に設けられているの
で、ＬＥＤから出射された光はスリット状に回転円盤７
へ投射される。回転円盤７は、少な（とも、スリット光
源５が対向する位置に正反射率の大きい反射面（図示せ
ず）を円周方向に備えている。位置検出素子６は、受光
面としてＰ Ｓ Ｄ （Ｐｏｓｌｔｉｏｎ−３ｅｎｓｉ
ｔｆｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ）６ａ及びＰＳＤ用ヘッ
ドアンプ６ｂを含んで構成されており、このＰＳＤ６ａ
上に投射されたスリット光から、その投射位置を検出す
ることができる。具体的には、゛受光面６ａにスリット
光が入射すると、入射位置には光エネルギに比例した電
荷が発生する。この発生した電荷は光電流として抵抗層
（図示せず）を通り、電極より出力される。The slit light source 5 includes an elongated slit 5a above an LED (not shown). In this case, since the slit 5a is provided between the LED and the rotating disk 7, the light emitted from the LED is transmitted to the rotating disk 7 in a slit shape.
is projected to. The rotating disk 7 is provided with a reflective surface (not shown) having a large regular reflectance in the circumferential direction at a position facing the slit light source 5.The position detecting element 6 serves as a light receiving surface. (Position-3ensi
tfve Detectors) 6a and a PSD head amplifier 6b, and this PSD6a
The projection position can be detected from the slit light projected above. Specifically, when slit light is incident on the light receiving surface 6a, a charge proportional to the light energy is generated at the incident position. This generated charge passes through a resistive layer (not shown) as a photocurrent and is output from the electrode.
この抵抗層は全面に均一な抵抗値を持つように作られて
いるので、光電流は電極までの距離（抵抗値）に逆比例
して分割され、電極から取り出される。この電極から取
り田される電流の差または比を演算処理部で求めること
により、入射光エネルギとは無関係に、光の入射位置を
求めることができる。演算処理部は、例えば演算処理回
路を組み込んだＩＣで構成されており、スリット光の投
射位置に対応する電圧値Ｖ１を出力することができる。Since this resistance layer is made to have a uniform resistance value over the entire surface, the photocurrent is divided in inverse proportion to the distance (resistance value) to the electrode and extracted from the electrode. By determining the difference or ratio of the currents drawn from the electrodes in the arithmetic processing section, the light incident position can be determined regardless of the incident light energy. The arithmetic processing section is composed of, for example, an IC incorporating an arithmetic processing circuit, and can output a voltage value V1 corresponding to the projection position of the slit light.
なお、上記ＬＥＤにはＬＥＤ用ドライバ８がドライバ用
トランジスタ９及び電流設定用抵抗１０を介して接続さ
れている。Note that an LED driver 8 is connected to the LED via a driver transistor 9 and a current setting resistor 10.
第２図は、本発明の基本原理を示す側面図である。スリ
ット光源５から出射されたスリット光は、回転円盤７の
半径方向に沿って回転円盤７の一面に照射され、位置検
出素子６の受光面６ａに投射される。従って、例えば回
転円盤７の平面と直交する方向におろした垂線に対して
、θ２の傾斜角をもって照射される。FIG. 2 is a side view showing the basic principle of the invention. The slit light emitted from the slit light source 5 is irradiated onto one surface of the rotating disk 7 along the radial direction of the rotating disk 7, and is projected onto the light receiving surface 6a of the position detection element 6. Therefore, for example, the light is irradiated at an inclination angle of θ2 with respect to a perpendicular line perpendicular to the plane of the rotating disk 7.
例えば、回転円盤７がチルトしていないときのＰＳＤ６
ａに投射されたスリット光の位置を基準とすれば、回転
円盤７がθｌだけチルトした場合、ＰＳＤ６ａ上の位置
ずれ量はΔＸになる。ここで、スリット光源５から回転
円盤７までの距離をＬとすれば（第１図参照）、
ΔＸ−Ｌ−ｔａｎ２θ１−（１）
が成立する。ここで、ＰＳＤ６ａの長手方向の長さをＣ
１金光電流を電圧に変換した時の電圧値を■０とすれば
、ΔＸとの関係式は
Ｖ＋ −ＶＯ（０，５−ΔＸ／Ｃ）・・・（２）になる
。この（２）式に（１）式を代入すると、Ｖｌ −ＶＯ
（０，５−Ｌ−ｊａｎ ２θ１／Ｃ）が得られる。従っ
て、スリット光の投射位置に対応する電圧値Ｖｌから回
転円盤７のチルト角θ１を算出することができる。For example, PSD6 when rotating disk 7 is not tilted
If the rotating disk 7 is tilted by θl based on the position of the slit light projected on a, the amount of positional deviation on the PSD 6a will be ΔX. Here, if the distance from the slit light source 5 to the rotating disk 7 is L (see FIG. 1), then ΔX-L-tan2θ1-(1) holds true. Here, the length in the longitudinal direction of PSD6a is C
If the voltage value when converting 1 gold photocurrent into voltage is 0, then the relational expression with ΔX is V+ −VO(0,5−ΔX/C) (2). Substituting equation (1) into equation (2), Vl −VO
(0,5-L-jan 2θ1/C) is obtained. Therefore, the tilt angle θ1 of the rotating disk 7 can be calculated from the voltage value Vl corresponding to the projection position of the slit light.
なお、ＰＳＤ６ａにおけるグイボンド上の誤差は、ΔＸ
の代わりに、その誤差を考慮して（Δχ±α）を使用す
ることにより補正することができる。この場合、出力電
圧値Ｖ１は、
Ｖｌ −￥０ （０，５−Ｌ−ｊａｎ ２θ１／Ｃ）
±ＶＯα／Ｃ
で与えられる為、±ＶＯα／ＣだけＰＳＤをオフセット
にして調節すればよい。従って、光学的調整が不要にな
るので、チルトセンサの製造が８晃になる。Note that the error on the Guibond in PSD6a is ΔX
Instead, it can be corrected by taking the error into account and using (Δχ±α). In this case, the output voltage value V1 is Vl -￥0 (0,5-L-jan 2θ1/C)
Since it is given by ±VOα/C, it is only necessary to offset the PSD by ±VOα/C and adjust it. Therefore, since no optical adjustment is required, the manufacturing time of the tilt sensor is reduced to eight centimeters.
第３図は、回転円盤７に対するチルトセンサの配置例を
示す平面図である。ここで重要なことは、回転円盤７の
半径方向に沿ってスリット光が回転円盤に照射されるよ
うに、スリット５ａの長手方向と半径方向がほぼ一致し
ている点、反射光の長手方向と受光面６ａの延在方向と
が直交するように、受光面６ａの延在方向と接線方向が
ほぼ一致している点である。FIG. 3 is a plan view showing an example of the arrangement of tilt sensors with respect to the rotating disk 7. FIG. What is important here is that the longitudinal direction of the slit 5a almost coincides with the radial direction so that the slit light is irradiated onto the rotating disk along the radial direction of the rotating disk 7, and that the longitudinal direction of the reflected light and The point is that the extending direction of the light receiving surface 6a and the tangential direction substantially coincide with each other so that the extending direction of the light receiving surface 6a is perpendicular to the extending direction.
第４図は、非球面レンズ付きＬＥＤの指向特性を示すも
のである。スリット光源として、シリンドリカルレンズ
等の非球面レンズ１１を育するＬＥＤチップ１２に、ス
リットを組み合わせて使用することにより、レンズ光学
系が不要になる。通常のＬＥＤでは、パッケージから光
が出射される段階で散乱が生じ、被測定物に当たる光は
点光源にならず、設計が困難であった。しかし、非球面
レンズ付きＬＥＤを使用すれば点光源が容易に実現でき
、スポットサイズの予測が可能になり設計が容易になる
。この場合、ＬＥＤ１２の大きさを１、ＬＥＤ１２と非
球面レンズ１１までの距離をり、 Ｊ、非球面レンズ１
１から非測定物までの距離りとすれば、ＬＥＤ１２のス
ポットサイズは、（Ｌ／Ｌ’ ）Ωで与えられる。FIG. 4 shows the directional characteristics of the LED with an aspherical lens. By using a slit as a slit light source in combination with an LED chip 12 that grows an aspherical lens 11 such as a cylindrical lens, a lens optical system becomes unnecessary. In a normal LED, scattering occurs when the light is emitted from the package, and the light that hits the object to be measured does not become a point light source, making it difficult to design. However, if an LED with an aspherical lens is used, a point light source can be easily realized, and the spot size can be predicted, making design easier. In this case, the size of the LED 12 is 1, the distance between the LED 12 and the aspherical lens 11 is J, the aspherical lens 1
1 to the non-measurement object, the spot size of the LED 12 is given by (L/L')Ω.
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではない
。例えば、この実施例ではチルト角を検出することがで
きるが、原理的にはスリット光の移動距離を検出してい
るので、面プレ量の検出をすることができる。その為、
距離センサとして使用することもできる。Note that this invention is not limited to the above embodiments. For example, in this embodiment, the tilt angle can be detected, but since the moving distance of the slit light is in principle detected, the amount of surface deflection can also be detected. For that reason,
It can also be used as a distance sensor.
また、位置検出素子としてＰＳＤを使用しているが、二
分割ホトダイオード等を使用することができる。Furthermore, although a PSD is used as the position detection element, a two-part photodiode or the like may also be used.
この発明は、以上説明したように構成されているので、
光学系の調節を必要としないチルトセンサを提供するこ
とができる。Since this invention is configured as explained above,
A tilt sensor that does not require adjustment of the optical system can be provided.
また、このチルトセンサは回転円盤の反射率による影響
を除去することができる。Furthermore, this tilt sensor can eliminate the influence of the reflectance of the rotating disk.
第１図は本発明の一実施例に係るチルトセンサを示す斜
視図、第２図は本発明の基本原理を示す側面図、第３図
は回転円盤に対するチルトセンサの配置例を示す平面図
、第４図は非球面レンズ付きＬＥＤの指向特性を示す説
明図、第５図は従来技術に係るチルトセンサを示す説明
図、第６図は指向性のバラツキの原因を説明する為の説
明図、第７図はＬＥＤの指向特性を模式的に示す説明図
である。
１．７・・・回転円盤、２・・・ＬＥＤ、３・・・ホト
ダイオード、４・・・レンズ、５・・・スリット光源、
６・・・位置検出素子、８・・・ＬＥＤ用ドライバ、９
・・・ドライバ用トランジスタ、１０・・・電流設定用
抵抗、１１・・・非球面レンズ、１２・・・ＬＥＤチッ
プ。
特許出願人 浜松ホトニクス株式会社代理人弁理士
長谷用 芳 樹間 山
１） 折本発明の基本原理
第２図
チルトセンサ
第】図
チルトセンサの配置例
第３図
非球面レンズ付７７ＬＥＤの指向特性
第４図
従
来
技
術
第５
図
指向性のバラツキの原因
第６図
第７
図FIG. 1 is a perspective view showing a tilt sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view showing the basic principle of the invention, and FIG. 3 is a plan view showing an example of arrangement of the tilt sensor with respect to a rotating disk. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the directivity characteristics of an LED with an aspherical lens, FIG. 5 is an explanatory diagram showing a tilt sensor according to the prior art, and FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the cause of directivity variation. FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing the directional characteristics of the LED. 1.7... Rotating disk, 2... LED, 3... Photodiode, 4... Lens, 5... Slit light source,
6... Position detection element, 8... LED driver, 9
. . . Driver transistor, 10. Current setting resistor, 11. Aspherical lens, 12. LED chip. Patent applicant Hamamatsu Photonics Co., Ltd. Representative Patent Attorney
Hase Yo Yoshikima Yama
1) Basic principle of the present invention Figure 2 Tilt sensor Figure 1 Example of arrangement of tilt sensor Figure 3 Directional characteristics of 77 LED with aspherical lens Figure 4 Prior art Figure 5 Causes of directivity variation Figure 6 7 Figure
Claims (1)
ンサにおいて、 前記回転円盤の半径方向に沿って、スリット光を当該回
転円盤に照射するスリット光源と、前記スリット光の反
射光を受光する為に前記回転円盤の接線方向に延在した
受光面を有する位置検出素子と、 前記受光面における前記反射光の位置に基づき、前記回
転円盤のチルト角を検出する演算手段とを備えて構成さ
れているチルトセンサ。[Scope of Claims] A tilt sensor for detecting a tilt angle of a rotating disk with high regular reflectance, comprising: a slit light source that irradiates a slit light onto the rotating disk along the radial direction of the rotating disk; a position detection element having a light-receiving surface extending in a tangential direction of the rotating disk for receiving reflected light; and a calculation means for detecting a tilt angle of the rotating disk based on the position of the reflected light on the light-receiving surface. A tilt sensor consisting of:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3185189A JPH0625660B2 (en) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | Tilt sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3185189A JPH0625660B2 (en) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | Tilt sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02210209A true JPH02210209A (en) | 1990-08-21 |
| JPH0625660B2 JPH0625660B2 (en) | 1994-04-06 |
Family
ID=12342554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3185189A Expired - Fee Related JPH0625660B2 (en) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | Tilt sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0625660B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04131712U (en) * | 1991-02-08 | 1992-12-04 | シヤープ株式会社 | Tilt angle detection sensor |
| DE19939837A1 (en) * | 1999-08-21 | 2001-03-29 | Eht Werkzeugmaschinen Gmbh | Method and device for detecting a bending angle on a workpiece |
| DE10009074B4 (en) * | 2000-02-25 | 2006-03-23 | Eht Werkzeugmaschinen Gmbh | Method for free or swivel bending of a workpiece and device for determining the position of a workpiece leg during bending |
| CN112399954A (en) * | 2018-04-27 | 2021-02-23 | 株式会社大福 | Conveying and sorting device |
-
1989
- 1989-02-10 JP JP3185189A patent/JPH0625660B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112399954B (en) * | 2018-04-27 | 2022-07-01 | 株式会社大福 | Conveying and sorting device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0625660B2 (en) | 1994-04-06 |
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