JPH0618285A - 回転角検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単且つ安価な構成で、回転板の回転角θを
検出用透光部の不連続領域でも検出可能とする。 【構成】 回転板２３に、らせん状をなす検出用透光部
２５および所定半径の環状の基準用透光部２６を形成す
る。検出用透光部２５の両端部の不連続な領域に対応し
て基準用透光部２６に幅寸法が広い識別用透光部２６ａ
を形成する。検出用透光部２５，基準用透光部２６のそ
れぞれを挟んで対向するようにＬＥＤ２７，２８と検出
用ＰＳＤ２９，基準用ＰＳＤ３０をを設ける。回転板２
３の回転角θが検出用透光部２５の不連続領域において
は、基準用ＰＳＤ３０には識別用透光部２６ａを介して
光が入射するので全体の受光量が増大する。これによ
り、回転板２３の回転領域が識別でき、検出用ＰＳＤ２
９の受光信号により回転板２３の全周に渡って回転角θ
を検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転軸に取着された回
転板を挟んで対向する投光素子および半導***置検出素
子を備え、その半導***置検出素子からの受光信号に基
づいて回転板の回転角を検出する回転角検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の回転角検出装置の一例を図１２
ないし図１４を参照して説明する。このものは、回転軸
と回転板との間に『がた』が生じている場合でも、回転
板の回転角を精度良く検出できるように構成したもので
ある。

【０００３】即ち、図１２において、回転軸１にこれと
一体に回転するように回転板２が取着されており、この
回転板２には、回転中心Ｏに対してらせん状をなす検出
用透光部３が形成されると共にその外周近傍に位置して
所定半径の円環状をなす基準用透光部４が形成されてい
る。

【０００４】また、図示しない固定部分には回転板２の
検出用透光部３を挟んで発光ダイオード（以下ＬＥＤと
称する）５および検出用半導***置検出素子（Position
Sensitive Detector ：以下ＰＳＤと略称する）６が対
向するように配置されると共に、基準用透光部４を挟ん
でＬＥＤ７および基準用ＰＳＤ８が対向するように配置
されている。尚、検出用ＰＳＤ６および基準用ＰＳＤ８
は、回転板２の半径方向に変化する入射光の位置を検出
するように配置されている。

【０００５】電気的構成の概略を示す図１３において、
検出用ＰＳＤ６，基準用ＰＳＤ８の出力は夫々増幅器
９，１０を介して引算器１１に与えられる。増幅器９，
１０は各ＰＳＤ６，８から与えられる電流信号Ｓ１，Ｓ
２を増幅し、電圧信号Ｖ１，Ｖ２に変換して出力するも
ので、引算器１１はそれらの電圧信号Ｖ１，Ｖ２の差Ｖ
１２（＝Ｖ１−Ｖ２）を演算して出力するようになって
いる。

【０００６】上記構成によれば、回転板２が回転する
と、これに応じて検出用透光部３および基準用透光部４
が回転移動する。この場合、基準用透光部４は回転板２
の回転中心Ｏを中心とした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ＬＥＤ７か
ら基準用透光部４を介して基準用ＰＳＤ８に入射する光
の位置は変動しない。

【０００７】一方、回転板２の回転に伴って回転移動す
る検出用透光部３はらせん状に形成されているので、そ
の半径方向の距離ｒは回転角θに対して直線的に変化す
る。つまり、ＬＥＤ５から検出用透光部３を介して検出
用ＰＳＤ６に入射する光の位置は、回転板２の回転角θ
に応じて連続的に変化するようになる。このとき、検出
用ＰＳＤ６の受光信号Ｓ１は、 Ｓ１＝Ａ×θ＋Ｂ …（１） として得られ（但し、式（１）中のＡ，Ｂは定数であ
る）、また、基準用ＰＳＤ８の受光信号Ｓ２は、 Ｓ２＝Ｃ（一定） …（２） として得られる。

【０００８】そして、増幅器９，１０においては、夫々
与えられた受光信号Ｓ１，Ｓ２を増幅すると共に電圧信
号Ｖ１，Ｖ２に変換して引算器１１に与える。引算器１
１は与えられた電圧信号Ｖ１，Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２を演
算して出力信号Ｖ１２として出力する。従って、出力信
号Ｖ１２は上記した受光信号Ｓ１からＳ２を引算した値
Ｓ１２（＝Ｓ１−Ｓ２）に対応する値として引算器１１
から出力されることになる。つまり、式（１），（２）
からＳ１２は、 Ｓ１２＝Ｓ１−Ｓ２ ＝Ａ×θ＋（Ｂ−Ｃ） ＝Ａ×θ＋Ｄ …（３） となるので、Ｓ１２即ち引算器１１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）。従って、上述のようにし
て引算器１１の出力電圧Ｖ１２の値に基づいて回転板２
の回転角θが図１４に示すように対応づけることができ
るので、基準位置（０°）から３６０°近くまでの広範
囲で回転板２の回転角θを検出することができるのであ
る。

【０００９】そして、回転板２が、回転軸１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１と軸受
部分との間で『がた』が生じて回転板１の回転位置が不
安定となっている場合には、各ＰＳＤ６，８からの受光
信号Ｓ１，Ｓ２が共に不安定に変動するようになって、
式（１），（２）の関係を満たさなくなる。

【００１０】しかしながら、上述のような場合でも、回
転板２に形成された検出用透光部３と基準用透光部４と
の相対的な位置は変動することがないので、ＰＳＤ６，
８の受光信号Ｓ１，Ｓ２の値は回転板２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信号として出力
される。

【００１１】そこで、いま回転角θにおける回転板２の
偏心による受光信号のずれ成分をΔＳとすると、ＰＳＤ
６，８の受光信号Ｓ１，Ｓ２は、式（１），（２）か
ら、 Ｓ１＝Ａ×θ＋Ｂ＋ΔＳ …（４） Ｓ２＝Ｃ＋ΔＳ …（５） と表わすことができ、これらから引算器１１の出力Ｖ１
２に相当する信号Ｓ１２を式（３）に従って求めると、
回転板２の偏心によるずれ成分ΔＳは相殺するので、結
局式（３）の結果と同じになる。

【００１２】つまり、回転板２の偏心により生じた受光
信号のずれ成分ΔＳがある場合でも、検出用透光部３と
基準用透光部４との相対的な位置関係は不変であるの
で、ずれ成分ΔＳは引算器１１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のである。この結果、
回転板２が偏心していたり回転軸１に『がた』が生じて
いる場合のように検出用透光部３を透過する光の位置が
不安定となるときでも、回転板２の回転角θを広範囲に
渡って正確に検出することができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来構成のものでは、次のような不具合がある。
即ち、図１４に示したように、検出用透光部３の両端部
３ａ，３ｂが位置する回転角０°付近の領域（ア）にお
いて、出力Ｖ１２の値は急激に変化しているが、その変
化するレベルの範囲は他の領域（イ）の部分の変化する
レベル範囲と同じであるため、その出力Ｖ１２のレベル
値だけでは回転板２の回転角θを確実に検出することが
できなくなる。

【００１４】このような不具合を解決するために、例え
ば、その位置に別の検出素子を設けて識別する構成が考
えられるが、これでは、全体として構成が複雑になると
共に、そのコストが高くなってしまう不具合が生ずる。

【００１５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、簡単且つ安価な構成で回転軸の回転角
θを３６０°の全領域に渡って精度良く検出することが
できる回転角検出装置を提供するにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の回転角検出装置
は、回転軸に取着された回転板と、この回転板に所定半
径で環状に形成された一定幅の基準用透光部と、前記回
転板に周方向に沿い且つその回転板の回転中心からの距
離が連続的に変化する形状に形成された一定幅の検出用
透光部と、前記基準用透光部および検出用透光部に向け
て投光する投光素子と、前記回転板を挟んで前記投光素
子と対向するように配置され前記基準用透光部を透過す
る光を受光し前記回転板の径方向に対する受光位置を検
出する基準用半導***置検出素子と、前記回転板を挟ん
で前記投光素子と対向するように配置され前記検出用透
光部を透過する光を受光し前記回転板の径方向に対する
受光位置を検出する検出用半導***置検出素子と、これ
ら基準用半導***置検出素子および検出用半導***置検
出素子からの受光信号に基づいて前記回転板の回転角を
演算する演算手段とを設け、前記回転板に、前記検出用
透光部の両端部の不連続となる角度位置に対応して、該
検出用透光部或は基準用透光部の何れか一方に他の部分
と異なる幅寸法の識別用透光部を設けて構成したところ
に特徴を有する。

【００１７】

【作用】本発明の回転角検出装置によれば、次のように
して回転板の回転角がその全周に渡って精度良く検出で
きる。即ち、回転板の基準用透光部は所定半径で環状に
形成されているので、投光素子から基準用半導***置検
出素子に入射される光の受光位置は回転板の回転に拘ら
ずその径方向の位置は一定の位置となる。一方、回転板
の検出用透光部は、その回転中心からの距離が連続的に
変化する形状であるので、検出用投光部の両端部の不連
続点（例えば０°付近）を除いた部分では回転板の回転
に伴ない投光素子から検出用位置検出素子に入射する光
の受光位置が回転角に応じて連続的に変化する。

【００１８】従って、演算手段により、基準用半導***
置検出素子からの受光信号により検出した位置と、検出
用半導***置検出素子からの受光信号により検出した位
置との差を演算すると、回転板の回転角に相当する値を
得ることができる。この場合、回転軸と軸受けとの間に
『がた』が生じていたり、回転板と回転軸との間の取付
け状態が偏心状態であっても、回転板の回転角に応じた
基準用透光部と検出用透光部との間の相対的な距離は誤
差が生じないので、回転板の回転角精度良く検出でき
る。

【００１９】そして、検出用投光部の両端部が位置する
不連続点部分においては、検出用半導***置検出素子に
入射する投光素子からの光の受光位置が急激に変化す
る。このとき、半導***置検出素子に入射される投光素
子からの光は一般に若干の広がりを持っているので、検
出される信号のレベルは、不連続点の終り（例えば回転
角θが３６０°よりも少し小さい位置）のレベルから不
連続点の始まり（回転角θが０°の位置）のレベルまで
略連続的に変化する。

【００２０】しかして、この不連続点部分においては、
基準用透光部或は検出用透光部のいずれかに他の部分と
異なる幅寸法の識別用投光部が形成されているので、そ
のときの全入射光のレベルが変化することになる。そこ
で、この識別用透光部を介して入射される光の量を検出
することにより、回転板の回転位置が不連続点部分（回
転角が０°付近）にあることが識別でき、これにより、
演算手段から出力される信号が前述の場合と同じレベル
であってもこれを区別することができ、従って、回転板
の全周に渡ってその回転角を精度良く検出できる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例について図１な
いし図４を参照して説明する。

【００２２】即ち、縦断側面を示す図２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。

【００２３】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１にも示すように、検出用
透光部２５および基準用透光部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
２３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。この関係を式で表わすと、 ｒ＝ａ×θ＋ｂ …（６） 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。

【００２４】そして、基準位置（θ＝０°）に相当する
部分では、検出用透光部２５が上述の式（６）の関係と
なっていることから、その両端部２５ａ，２５ｂとの間
つまり回転角θが３６０°近傍から０°に至る部分で不
連続となっている。基準用透光部２６には、この検出用
透光部２５の不連続部分に対応する位置に、幅寸法が他
の部分よりも大きくした識別用透光部１６ａが形成され
ている。

【００２５】投光素子たる発光ダイオード（以下、ＬＥ
Ｄと称す）２７，２８はケース２２内部の上面に配設さ
れ、検出用半導***置検出素子（以下、検出用ＰＳＤと
称す）２９および基準用半導***置検出素子（以下、基
準用ＰＳＤと称す）３０は、回転板２３の径方向に対す
る受光位置を検出するようにケース２２内部の下面に配
設されている。そして、ＬＥＤ２７と検出用ＰＳＤ２９
とは回転板２３の検出用透光部２５を挟んで対向するよ
うに配置され、ＬＥＤ２８と基準用ＰＳＤ３０とは回転
板２３の基準用透光部２６を挟んで対向するように配置
されている。

【００２６】さて、図３は電気的なブロック構成を示す
ものであり、検出用ＰＳＤ２９において、その一方の出
力端子は電流電圧変換回路３１を介して加算器３２の一
方の入力端子に接続され、他方の出力端子は電流電圧変
換回路３３を介して加算器３２の他方の入力端子に接続
されると共に減算器３４の一方の入力端子に接続されて
いる。電流電圧変換回路３１および３３は、それぞれ、
検出用ＰＳＤ２９から入力される検出電流Ｉ１およびＩ
２を電圧信号Ｖ１およびＶ２に変換して出力するもの
で、加算器３２はこれらの電圧信号Ｖ１，Ｖ２の和を演
算して電圧信号ＶＴａ（＝Ｖ１＋Ｖ２）として出力す
る。

【００２７】帰還回路３５の一方の入力端子は加算器３
２の出力端子に接続され、他方の入力端子は基準電圧発
生回路３６の出力端子に接続され、基準電圧ＶＳが与え
られるようになっている。この帰還回路３５の出力端子
はＬＥＤ２７を介してアースされており、ＬＥＤ２７に
通電電流ＩＬ１を与えるようになっている。この場合、
帰還回路３５は、加算器３２からの電圧信号ＶＴａの値
が基準電圧ＶＳと等しくなるようにＬＥＤ２７への通電
電流ＩＬ１を制御する。

【００２８】次に、基準用ＰＳＤ３０において、その一
方の出力端子は電流電圧変換回路３７を介して加算器３
８の一方の入力端子に接続され、他方の出力端子は電流
電圧変換回路３９を介して加算器３８の他方の入力端子
に接続されると共に減算器３４の他方の入力端子に接続
されている。電流電圧変換回路３７および３９は、それ
ぞれ、基準用ＰＳＤ３０から入力される検出電流Ｉ３お
よびＩ４を電圧信号Ｖ３およびＶ４に変換して出力する
もので、加算器３８はこれらの電圧信号Ｖ３，Ｖ４の和
を演算して電圧信号ＶＴｂ（＝Ｖ３＋Ｖ４）として出力
する。

【００２９】帰還回路４０の一方の入力端子は加算器３
８の出力端子に接続され、他方の入力端子は基準電圧発
生回路３６の出力端子に接続され、基準電圧ＶＳが与え
られるようになっている。この帰還回路４０の出力端子
は、ＬＥＤ２８および電流検出抵抗４１を介してアース
されており、ＬＥＤ２８に通電電流ＩＬ２を与えるよう
になっている。この場合、帰還回路４０は、加算器３８
からの電圧信号ＶＴｂの値が基準電圧ＶＳと等しくなる
ように、ＬＥＤ２８への通電電流ＩＬ２を制御する。

【００３０】減算器３４は、電流電圧変換回路３３が出
力する電圧信号Ｖ２から電流電圧変換回路３９が出力す
る電圧信号Ｖ４の値を引き算してその結果を検出電圧Ｖ
Ｄ（＝Ｖ２−Ｖ４）として出力するようになっている。
尚、ＬＥＤ２８と電流検出抵抗４１との共通接続点は回
転領域識別端子Ｐとされ、ＬＥＤ２８および電流検出抵
抗４１に流れる電流ＩＬ２に応じて電流検出抵抗４１の
端子電圧ＶＪが出力されるようになっている。

【００３１】次に本実施例の作用について図４をも参照
して説明する。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
心とした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ＬＥＤ２８から基準用透光部２
６を介して基準用ＰＳＤ３０に入射する光の位置は変動
しない。

【００３２】また、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（６）に示した関係で径方向
の距離が変化するらせん状に形成されているので、ＬＥ
Ｄ２７から検出用透光部２５を介して検出用ＰＳＤ２９
に入射する光の位置は、回転板２３の回転角θが０°付
近の領域を除いて連続的に変化するようになる。

【００３３】この場合、回転板２３の回転角θが０°付
近では、検出用透光部２５の両端部２５ａ，２５ｂが位
置する不連続点であるので、検出用ＰＳＤ２９に入射す
る光の位置は連続的に変化しない。このため、本実施例
では、基準用透光部２６に識別用透光部２６ａを設けた
構成としており、この部分の検出については、後述す
る。以下には、まず、回転板２３の回転角θが０°付近
を除いた領域について説明する。

【００３４】いま、回転板２３の回転角θに応じて、検
出用ＰＳＤ２９の受光面にＬＥＤ２７から入射する光の
位置ｄ１は、半径方向に変位する値として式（６）から
求められ、Ａ，Ｂを定数とすると、 ｄ１＝Ａθ＋Ｂ …（７） と表わすことができる。

【００３５】また、基準用ＰＳＤ３０の受光面にＬＥＤ
２８から入射する光の位置ｄ２は、上述のように回転板
２３の回転角θに関わらず一定の位置であるので、Ｃを
定数とすると、 ｄ２＝Ｃ …（８） と表わすことができる。

【００３６】一方、検出用ＰＳＤ２９の検出電流Ｉ１，
Ｉ２は、それぞれ電流電圧変換回路３１，３３を介して
電圧信号Ｖ１，Ｖ２として加算器３２に入力され、それ
らの和の電圧信号ＶＴａとして帰還回路３５に入力され
る。これにより、帰還回路３５は、電圧信号ＶＴａの値
が基準電圧ＶＳよりも大きいときにはその差の電圧分を
減じるようにＬＥＤ２７に通電するようになり、小さい
ときにはその差の電圧分を増加させるようにＬＥＤ２７
に通電する。これにより、検出用ＰＳＤ２９に入射され
るＬＥＤ２７からの光の全受光量に相当する出力電流Ｉ
１，Ｉ２の和（Ｉ１＋Ｉ２）の値は常に一定となるよう
に制御される。

【００３７】また、全く同様にして、基準用ＰＳＤ３０
の検出電流Ｉ３，Ｉ４は、それぞれ電流電圧変換回路３
８，４０を介して電圧信号Ｖ３，Ｖ４として加算器３８
に入力され、それらの和の電圧信号ＶＴｂとして帰還回
路４０に入力される。これにより、帰還回路４０は、電
圧信号ＶＴｂの値が基準電圧ＶＳの値に対応して略一定
となるようにＬＥＤ２８に通電電流を制御するようにな
る。そして、基準用ＰＳＤ３０に入射されるＬＥＤ２８
からの光の全受光量に相当する出力電流Ｉ３，Ｉ４の和
（Ｉ３＋Ｉ４）の値は常に（Ｉ１＋Ｉ２）と等しく且つ
一定となるように制御される。

【００３８】これにより、電流電圧変換回路３３から出
力される信号電圧Ｖ２により検出位置ｄ１に相当する値
が得られ、電流電圧変換回路３９から出力される電圧信
号Ｖ４により検出位置ｄ２に相当する値が得られる。従
って、これらの差を演算する減算器３４から出力される
電圧信号ＶＤ（＝Ｖ２−Ｖ４）は、検出位置ｄ１からｄ
２を引いた距離に相当する値として得ることができる。

【００３９】この結果、電圧信号ＶＤを検出することに
より、式（７），式（８）から、 ｄ１−ｄ２＝Ａ×θ＋（Ｂ−Ｃ） ＝Ａ×θ＋Ｄ …（９） となるので、減算器３４から出力される電圧信号ＶＤ
は、回転板２３の回転角θに比例している値として得ら
れるのである（但し、式（９）中、Ｄ（＝Ｂ−Ｃ）は定
数である）。

【００４０】従って、上述のようにして減算器３４の出
力電圧ＶＤの値に基づいて回転板１３の回転角θが図４
に示すように対応づけることができるので、基準位置で
ある回転角θが０°付近を除いた他の範囲において回転
板１３の回転角θを検出することができるのである。

【００４１】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２
１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、各
ＰＳＤ２９，３０からの受光信号Ｖ２，Ｖ４が共に不安
定に変動するようになって、式（７），（８）の関係を
満たさなくなる。

【００４２】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、ＰＳ
Ｄ２９，３０の受光信号Ｖ２，Ｖ４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信
号として出力される。

【００４３】そこで、いま回転角θにおける回転板２３
の偏心による受光信号のずれ成分をΔｄとすると、ＰＳ
Ｄ２９，３０の受光信号Ｖ２，Ｖ４は、式（７），
（８）から、 ｄ１＝Ａ×θ＋Ｂ＋Δｄ …（１０） ｄ２＝Ｃ＋Δｄ …（１１） と表わすことができ、これらから減算器３４から出力さ
れる電圧信号ＶＤに相当する電圧信号ＶＤ′を式（９）
に代入して求めると、回転板２３の偏心によるずれ成分
Δｄは相殺されるので、結果として式（９）で示した値
と同じ値が得られる。

【００４４】つまり、回転板２３の偏心により生じた受
光信号のずれ成分Δｄがある場合でも、検出用透光部２
５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Δｄは減算器３４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のである。

【００４５】さて、次に、回転板２３が基準位置である
回転角θ＝０°付近では、次のようにして回転角θが検
出される。即ち、この領域においては、検出用ＰＳＤ２
９に入射するＬＥＤ２７からの光の受光位置が検出用透
光部２５の両端部２５ａ，２５ｂ間を急激に移動するこ
とになる。

【００４６】この場合、発光ダイオードの光は一般に若
干の広がりがあるので、この領域におけるＬＥＤ２７の
光は、検出用透光部２５の一端部２５ａを介して検出用
ＰＳＤ２９に入射している光と他端部２５ｂを介して検
出用ＰＳＤ２９に入射する光との量が回転板２３の回転
に伴って徐々に変化するようになる。従って、このとき
の検出用ＰＳＤ２９に受光された信号に基づいて減算器
３４から得られる電圧信号ＶＤは、図４にも示すよう
に、急激ではあるが直線的に変化する。

【００４７】このような電圧信号ＶＤの変化は、回転板
２３の回転角θが０°付近を除いた前述の変化領域と同
じであるから、電圧信号ＶＤの値のみからでは回転角θ
を特定することはできない。そこで、回転領域識別端子
Ｐから与えられる端子電圧ＶＪに基づいて、回転板２３
の回転領域を次のようにして識別する。

【００４８】即ち、前述のように、基準用ＰＳＤ３０の
検出電流Ｉ３，Ｉ４は、その和（Ｉ３＋Ｉ４）の値が常
に一定となるように帰還回路４０により制御されてい
る。一方、回転板２３の回転角θが０°付近にあるとき
には、基準用ＰＳＤ３０に対して基準用透光部２６は識
別用透光部２６ａが位置するようになる。識別用透光部
２６ａの幅寸法は他の部分よりも広くなっているので、
ＬＥＤ２８から入射される光の量が増加されることにな
る。

【００４９】すると、基準用ＰＳＤ３０の検出電流の和
（Ｉ３＋Ｉ４）の値が大きくなるので、帰還回路４０
は、基準用ＰＳＤ３０に入射する光の量を基準電圧ＶＳ
に相当する値に減少させるべく、ＬＥＤ２８への通電電
流ＩＬ２を低下させるように制御する。ＬＥＤ２８への
通電電流ＩＬ２が低下すると、電流検出抵抗４１の端子
電圧が低下するので、回転領域識別端子Ｐに現れる端子
電圧ＶＪは、図４（ａ）に示すように、回転角θが０°
付近の領域で低いレベルになる。従って、回転領域識別
端子Ｐに現れる端子電圧ＶＪのレベルが低下していると
きには、回転板２３の回転角θが０°付近の領域にある
ことが識別でき、これにより、電圧信号ＶＤの値に基づ
いて回転板２３の回転角θを検出することができる。

【００５０】このように、本実施例においては、回転板
２３に形成した検出用透光部２５の不連続点の位置つま
り両端部２５ａ，２５ｂに対応して、基準用透光部２６
に他の部分よりも幅寸法を広くした識別用透光部２６ａ
を設け、この部分でのＬＥＤ２８から基準用ＰＳＤ３０
への光の量が変化するのを電流検出抵抗４１により検出
して識別可能としたので、減算器３４からの電圧信号Ｖ
Ｄの値だけでは検出できない回転角θが０°付近の領域
でも、他の検出器等を設けることなく簡単な構成で確実
に検出できる。

【００５１】また、本実施例においては、帰還回路３５
および４０を設け、加算器３２および３８を介して与え
られる電圧信号ＶＴａおよびＶＴｂに基づいてＬＥＤ２
７および２８の通電電流を制御して検出用ＰＳＤ２９お
よび基準用ＰＳＤ３０に入射する光の量を常に等しく一
定となるように構成したので、検出用ＰＳＤ２９および
基準用ＰＳＤ３０から出力される各一方の電圧信号Ｖ２
およびＶ４をそのまま検出位置に比例する値として用い
ることができる。従って、回転軸２１と回転板２３との
間に『がた』等がある場合でも、高価で且つ煩雑な調整
を要する割算器を不要とした構成で、精度良く回転軸２
１の回転角θを検出することができ、安価で且つ調整の
必要がない簡単な構成で製作できる。

【００５２】図５および図６は本発明の第２の実施例を
示すもので、以下、第１の実施例と異なる部分について
説明する。即ち、図５において、電流検出抵抗４１とＬ
ＥＤ２８との共通接続点を比較器４２を介して回転領域
識別端子Ｐに接続して構成したもので、その比較器４２
の基準入力端子には基準電圧ＶＫが与えられるようにな
っている。

【００５３】これにより、第１の実施例における回転領
域識別端子Ｐに与えられた電流検出抵抗４１の端子電圧
に代えて、そのレベル変化に応じて図６に示すようなデ
ジタル的な信号Ｓ１として比較器４２からの出力を得る
ことができる。これにより、回転板２３の回転領域を識
別することができ、従って、第１の実施例と同様の効果
が得られると共に、その識別をデジタル的に行なうこと
ができる。

【００５４】図７および図８は本発明の第３の実施例を
示すもので、以下、第１の実施例と異なる部分について
説明する。即ち、図７は電気的なブロック構成を示して
おり、ＬＥＤ２７，２８は所定の直流電源ＶＣから一定
電流が供給され、一定の光強度で発光する。検出用ＰＳ
Ｄ２９の一方の出力電流Ｉ１は電流電圧変換回路４３を
介して電圧信号Ｖ１に変換された後、加算器４４および
減算器４５の各入力端子に入力される。また、検出用Ｐ
ＳＤ２９の他方の出力電流Ｉ２は電流電圧変換回路４６
を介して電圧信号Ｖ２に変換された後、加算器４４およ
び減算器４５の各入力端子に入力されるようになってい
る。

【００５５】割算器４７は、減算器４５から与えられる
検出電流の差（Ｉ１−Ｉ２）に相当する電圧信号ＶＤａ
（＝Ｖ１−Ｖ２）を、加算器４４から与えられる検出電
流の和（Ｉ１＋Ｉ２）つまり全受光量に相当する電圧信
号ＶＴａ（＝Ｖ１＋Ｖ２）で除算し、この結果を電圧信
号ＶＡとして出力する。一方、基準用ＰＳＤ３０の一方
の出力電流Ｉ３は電流電圧変換回路４８を介して電圧信
号Ｖ３に変換された後、加算器４９および減算器５０の
各入力端子に入力される。また、基準用ＰＳＤ８の他方
の出力電流Ｉ４は電流電圧変換回路５１を介して電圧信
号Ｖ４に変換された後、加算器４９および減算器５０の
各入力端子に入力されるようになっている。尚、加算器
４９の出力端子は回転領域検出端子Ｑにも接続されてい
る。

【００５６】割算器５２は、減算器５０から与えられる
検出電流の差（Ｉ３−Ｉ４）に相当する電圧信号ＶＤｂ
（＝Ｖ３−Ｖ４）を，加算器４９から与えられる検出電
流の和（Ｉ３＋Ｉ４）つまり全受光量に相当する電圧信
号ＶＴｂ（＝Ｖ３＋Ｖ４）で除算し、その結果を電圧信
号ＶＢとして出力する。減算器５３は、割算器４７が出
力する電圧信号ＶＡから割算器５２が出力する電圧信号
ＶＢを引き算して出力するもので、これにより回転角θ
に対応する電圧信号ＶＤ（＝ＶＡ−ＶＢ）を得るように
なっている。

【００５７】上記構成によれば、前記第１の実施例と同
様にして回転板２３の回転角θに対応する検出用透光部
２５の位置および基準用透光部２６の位置が検出用ＰＳ
Ｄ２９および基準用ＰＳＤ３０によりそれぞれ検出され
る。これにより、減算器５３から回転板２３の回転角θ
に対応した電圧信号ＶＤを得る（図８参照）。そして、
回転板２３の回転角θの値が０°付近の領域にあるとき
には、基準用透光部２６の識別用透光部２６ａを介して
ＬＥＤ２８からの光が基準用ＰＳＤ３０に入射されるた
め、全体の受光電流が増加する。従って、加算器４９の
出力する電圧信号ＶＴｂも、図８に示すように、この領
域においては大きくなるので、回転領域検出端子Ｑにお
いてこれを検出すれば、回転板２３の回転領域を識別で
きる。

【００５８】図９および図１０は本発明の第４の実施例
を示すもので、以下、第３の実施例と異なる部分につい
て説明する。即ち、図９において、加算器４９の出力端
子を比較器５４を介して回転領域識別端子Ｑに接続して
構成したもので、その比較器５４の基準入力端子には基
準電圧ＶＫが与えられるようになっている。これによ
り、第３の実施例における回転領域識別端子Ｑに与えら
れた加算器４９からの電圧信号ＶＴｂに代えて、そのレ
ベル変化に応じた図１０に示すようなデジタル的な信号
Ｓ２として比較器５４からの出力を得ることができる。
これにより、回転板２３の回転領域を識別することがで
き、従って、第３の実施例と同様の効果が得られると共
に、その識別をデジタル的に行なうことができる。

【００５９】図１１は本発明の第５の実施例を示すもの
で、以下、第１の実施例と異なる部分について説明す
る。即ち、このものは、第１の実施例における基準用透
光部２６に設けた識別用透光部２６ａに代えて、図１１
に示すように、検出用透光部２５の両端部に他の部分よ
り幅寸法が広く形成された識別用透光部２５ｃ，２５ｄ
を設けて構成したものである。そして、このような構成
によっても、第１の実施例と同様にして、検出用透光部
２５の両端部に対応する回転角θが０°付近の領域にお
いては、検出用ＰＳＤ２９に入射する光が増加するのを
抑制するようにＬＥＤ２７の投光量を減少するように制
御されるので、その通電電流の変化により、回転板２３
の回転領域を識別することができ、従って、上記各実施
例と同様の作用効果が得られる。

【００６０】尚、上記各実施例においては、識別用透光
部として他の部分よりも幅寸法が大きくなる識別透光部
２６ａを設ける構成としたが、これに限らず、例えば、
他の部分よりも幅寸法が小さい識別用透光部を形成して
も同様の効果を得ることができる。

【００６１】また、上記各実施例においては、投光素子
として、２個の発光ダイオード２７，２８を夫々検出用
ＰＳＤ２９および基準用ＰＳＤ３０に対応して設ける構
成としたが、これに限らず、１個の発光ダイオードによ
り両方のＰＳＤ２９，３０に投光するようにしても良
い。

【００６２】さらに、上記各実施例においては、投光素
子と受光素子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。

【００６３】

【発明の効果】本発明の回転角検出装置によれば、検出
用透光部の両端部の不連続となる角度位置に対応して、
回転板の検出用透光部或は基準用透光部の何れか一方に
他の部分と異なる幅寸法の識別用透光部を形成したの
で、検出用投光部の両端部の不連続点部分においては、
識別用投光部を介して入射する光の全入射光のレベルが
他の部分の入射光のレベルに対して変化することによ
り、回転板の回転位置が不連続点部分（回転角が０°付
近）にあることが識別でき、従って、簡単且つ安価な構
成で、回転板の全周に渡ってその回転角を精度良く検出
できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す平面図

【図２】縦断側面図

【図３】電気的なブロック構成図

【図４】信号の出力状態を示す説明図

【図５】本発明の第２の実施例を示す図３相当図

【図６】図４相当図

【図７】本発明の第３の実施例を示す図３相当図

【図８】図４相当図

【図９】本発明の第４の実施例を示す図３相当図

【図１０】図４相当図

【図１１】本発明の第５の実施例を示す図１相当図

【図１２】従来例を示す図１相当図

【図１３】電気的なブロック構成図

【図１４】図４相当図

【符号の説明】

２１は回転軸、２３は回転板、２５は検出用透光部、２
５ｃ，２５ｄ，２６ａは識別用透光部、２６は基準用透
光部、２７，２８はＬＥＤ（投光素子）、２９は検出用
ＰＳＤ（検出用半導***置検出素子）、３０は基準用Ｐ
ＳＤ（基準用半導***置検出素子）、３１，３３，３
７，３９，４３，４６，４８，５１は電流電圧変換回
路、３２，３８，４４，４９は加算器、３４，４５，５
０は減算器、３５，４０は帰還回路、３６は基準電圧発
生回路、４１は電流検出抵抗、４２，５４は比較器、４
７，５２は割算器である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に取着された回転板と、この回転
   板に所定半径で環状に形成された一定幅の基準用透光部
   と、前記回転板に周方向に沿い且つその回転板の回転中
   心からの距離が連続的に変化する形状に形成された一定
   幅の検出用透光部と、前記基準用透光部および検出用透
   光部に向けて投光する投光素子と、前記回転板を挟んで
   前記投光素子と対向するように配置され前記基準用透光
   部を透過する光を受光し前記回転板の径方向に対する受
   光位置を検出する基準用半導***置検出素子と、前記回
   転板を挟んで前記投光素子と対向するように配置され前
   記検出用透光部を透過する光を受光し前記回転板の径方
   向に対する受光位置を検出する検出用半導***置検出素
   子と、これら基準用半導***置検出素子および検出用半
   導***置検出素子からの受光信号に基づいて前記回転板
   の回転角を演算する演算手段とを具備し、前記回転板
   は、前記検出用透光部の両端部の不連続となる角度位置
   に対応して、該検出用透光部或は基準用透光部の何れか
   一方に他の部分と異なる幅寸法の識別用透光部が形成さ
   れていることを特徴とする回転角検出装置。