光式無接触ポテンショメータ
【課題】従来の光式無接触ポテンショメータでは、スリットの形状やスリットの寸法精度によってセンサ自体の検出精度が大きく影響されるため、安定した検出精度を出すことが難しく、また、遮光板のリブの内側の狭いスペースに投光器を配置しなければならないため、組立作業に手間がかかり、組立性・生産性が悪かった。
【解決手段】支持部材に回転自在に支持された回転軸３と、その回転軸に対向設置された遮光部材４と、回転軸と遮光部材とが対向する方向と交差する方向の一側に配置された発光ダイオード６と、回転軸と遮光部材とが対向する方向と交差する方向の他側に配置され且つ発光ダイオードに対向設置されたフォトＩＣ８と、を備えている。回転軸３に、その回転軸の回転位置に応じて遮光部材４との間の隙間を変化させる偏心ロータ５を設けた。
【解決手段】支持部材に回転自在に支持された回転軸３と、その回転軸に対向設置された遮光部材４と、回転軸と遮光部材とが対向する方向と交差する方向の一側に配置された発光ダイオード６と、回転軸と遮光部材とが対向する方向と交差する方向の他側に配置され且つ発光ダイオードに対向設置されたフォトＩＣ８と、を備えている。回転軸３に、その回転軸の回転位置に応じて遮光部材４との間の隙間を変化させる偏心ロータ５を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角度に対応した電気信号を出力するポテンショメータに関し、特に、回転角度の検出媒体として光を使用し、回転角度に応じて光路を広狭変化させることにより、その光路を通る光量によって回転部の回転角度や回転位置を検出するようにした光式無接触ポテンショメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、物体の変位量を検出する手段として、例えばポテンショメータが広く用いられている。ポテンショメータは、様々な分類方法によって分類することができるが、回転部に対して検出部が接触しているか否かによって、接触型と無接触型とに分けることができる。本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光手段とフォトＩＣ等の受光手段との間に、光路を広狭変化させる光量調整部を設け、光量調整部の回転に応じて受光手段が受ける光量の多少により、無接触で回転軸の回転角度や回転位置を検出するようにした光式無接触ポテンショメータである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３１８３７０号公報
【０００４】
従来の、光式無接触ポテンショメータとしては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。特許文献１には、光を利用して非接触で回転角度を検出できる回転角度センサに関するものが記載されている。この特許文献１に記載された回転角度センサは、回転するシャフトにスリットを備えた円板状の遮光板が固定されると共に、その遮光板の表裏の位置に投光器と受光器とが配置されている、ことを特徴としている。
【０００５】
このような構成を有する回転角度センサによれば、遮光板の外周縁に、全周に亘ってリブが突設され、そのリブが遮光板の外周縁側全周を補強することとなるため、スリット形成部位の外周側の部分的な捩れを防止することができ、スリット端部の割れや受光器の光入射位置のズレを抑え、センサの耐久性の低下や出力精度の低下を防止できる、という効果が期待される。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された光式無接触ポテンショメータ（回転角度センサ）では、遮光板にスリットを設け、その遮光板を挟んでスリットの両側に投光器と受光器を対向させ、そのスリットを通過する光量を計測することによって遮光板の回転角度を検出する構成となっていた。そのため、スリットの形状やスリットの寸法精度によってセンサ自体の検出精度が大きく影響されることから、安定した検出精度を出すことが難しく、生産性が悪いという問題があった。更に、遮光板のリブの内側に投光器を配置する構成となっていたため、投光器を狭いスペースに設置しなければならず、その設置のための組立作業に手間がかかり、組立性が悪いという問題もあった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、従来の光式無接触ポテンショメータでは、スリットの形状やスリットの寸法精度によってセンサ自体の検出精度が大きく影響されるため、安定した検出精度を出すことが難しいばかりでなく、遮光板のリブの内側という狭いスペースに投光器を配置しなければならないために、組立作業に手間がかかり、組立性・生産性が悪いという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本出願の光式無接触ポテンショメータは、支持部材に回転自在に支持された回転軸と、その回転軸に対向設置された遮光部材と、回転軸と遮光部材とが対向する方向と交差する方向の一側に配置された発光手段と、回転軸と遮光部材とが対向する方向と交差する方向の他側に配置され且つ発光手段に対向設置された受光手段と、を備えている。そして、回転軸に、その回転軸の回転位置に応じて遮光部材との間の隙間を変化させる光量調整部を設けたことを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本出願の光式無接触ポテンショメータによれば、回転軸の回転角度や回転位置を精度よく検出できると共に、構造が単純であって、組立作業が容易で生産性に優れ、小型化、軽量化を図ることができる光式無接触ポテンショメータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の光式無接触ポテンショメータの第１の実施の例を示す外観斜視図である。
【図２】本発明の光式無接触ポテンショメータの第１の実施の例を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の光式無接触ポテンショメータの第１の実施の例を示す平面図である。
【図４】本発明の光式無接触ポテンショメータの第１の実施の例を示す正面図である。
【図５】本発明の光式無接触ポテンショメータの動作を説明するもので、図５Ａは回転軸が初期位置にある状態、図５Ｂは回転軸が９０°回転変位した状態、図５Ｃは回転軸が１８０°回転変位した状態、のそれぞれ説明図である。
【図６】本発明の光式無接触ポテンショメータに係るフォトＩＣの受光特性（回転角度と受光面積との関係）の実施の一例を示すグラフである。
【図７】本発明の光式無接触ポテンショメータに係る発光ダイオードの出力特性（回転角度と出力電圧との関係）の実施の第１の例を示すグラフである。
【図８】図７に示す発光ダイオードの出力特性（回転角度と偏差との関係）の要部を拡大して示すグラフである。
【図９】本発明の光式無接触ポテンショメータに係る発光ダイオードの出力特性（回転角度と出力電圧との関係）の実施の第２の例を示すグラフである。
【図１０】図９に示す発光ダイオードの出力特性（回転角度と偏差との関係）の要部を拡大して示すグラフである。
【図１１】本発明の光式無接触ポテンショメータの第２の実施の例を示すもので、図１１Ａは受光手段を２個設けた光式無接触ポテンショメータの斜視図、図１１Ｂは同じく正面図である。
【図１２】本発明の光式無接触ポテンショメータの第２の実施の例を示すブロック説明図である。
【図１３】本発明の光式無接触ポテンショメータの第３の実施の例を示すもので、図１３Ａは光量調整部を２箇所に設けると共に受光手段を３個設けた光式無接触ポテンショメータの斜視図、図１３Ｂは同じく正面図である。
【図１４】本発明の光式無接触ポテンショメータの第４の実施の例を示すもので、図１４Ａは光量調整部を９０°回転変位させて２箇所に設けると共に受光手段を３個設けた光式無接触ポテンショメータの斜視図、図１４Ｂは同じく正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
光量調整部を有する回転軸に遮光部材を対向させて設置すると共に、回転軸と遮光部材を結ぶ方向に対して交差する方向の一側に発光手段を配置し且つ他側に受光手段を配置する。これにより、回転軸に設けた光量調整部の回転変位によって光路を開閉することができ、その光路の開閉により、その光路を通過する光量を検出して、回転軸の回転角度や回転位置の精度よい検出を、簡単な構成によって行えるようにした。
【実施例１】
【００１２】
図１乃至図４は、本発明の光式無接触ポテンショメータの第１の実施の形態の例を示すものである。光式無接触ポテンショメータ１は、ベース部材２と、回転軸３と、遮光部材４と、偏心ロータ５と、発光手段の一具体例を示す発光ダイオード６と、光源ホルダ７と、受光手段の一具体例を示すフォトＩＣ８と、回路基板９と、基板ホルダ１０等によって構成されている。
【００１３】
図１〜４に示すように、ベース部材２は、中央部において軸方向に貫通する中央穴１２を設けた円板状の部材からなり、その外周面には、周方向に連続する環状溝１３と、同じく周方向に連続する端面溝１４とが設けられている。環状溝１３は、外周面の幅方向中間部に設けられており、図示しない取付爪によって支持するために設けたものである。端面溝１４は、外周面の幅方向一側に設けられており、図示しない円筒キャップの開放側の端部が嵌合される。また、ベース部材２の端面溝１４側の端面には、中央部から少し片寄った位置を通って直径方向に延在された第１のガイド溝１５と、この第１のガイド溝１５の一側で当該第１のガイド溝１５と直交するよう半径方向に延在された第２のガイド溝１６とが設けられている。
【００１４】
ベース部材２の中央穴１２の両側開口部には、ボールベアリング等の軸受部材１７がそれぞれ嵌合されている。回転軸３は、軸方向の一側を小径とした小径部３ａを有する断面形状が円形をなす円柱軸からなり、その軸方向の略中央部に２個の軸受部材１７が、軸方向に所定の間隔をあけて嵌合されている。回転軸３に嵌合された２個の軸受部材１７は、その両側に配置され且つ大径部に設けた環状溝に係合された２個の止め輪１８，１８によって抜け止めされている。これにより、回転軸３がベース部材２に対して、軸方向への移動が防止された状態で回転方向へのみ回転自在に支持されている。
【００１５】
このとき、回転軸３は、小径部３ａがベース部材２の第１及び第２のガイド溝１５，１６のある端面側に突出され、その反対の端面側に回転軸３の大径部が突出されている。回転軸３の小径部３ａには偏心ロータ５が嵌合されていて、偏心ロータ５は回転軸３と一体的に回動される。偏心ロータ５の軸方向穴２１は、その円柱軸の中心線Ｏ２に対して距離Ｅだけ偏心させて設けられている。即ち、偏心ロータ５は、これを軸方向に貫通する軸方向穴２１を中心線Ｏ２から一方に所定距離Ｅだけ偏心させたパイプ状の偏心円筒軸からなっている。この偏心ロータ５の軸方向穴２１の直径は、小径部３ａの外径に見合う大きさに設定されており、略隙間を生ずることなく小径部３ａに嵌合し得る寸法に形成されている。
【００１６】
この偏心ロータ５が、固定ねじ２２によって小径部３ａにねじ止めされている。そのため、小径部３ａには、その端面に開口されると共に軸方向に延在されたねじ穴２３が設けられている。このねじ穴２３に螺合される固定ねじ２２の頭部で偏心ロータ５の一端を大径部側へ押圧することにより、偏心ロータ５が回転軸３に固定されている。この回転軸３の小径部３ａと偏心ロータ５とによって、発光手段から放射される光を遮る量を回転軸３の回転角度に応じて変化させ、受光手段に照射される光量を調整する光量調整部が構成されている。なお、この実施例では、小径部３ａを有する回転軸３と偏心ロータ５との２個の部材で光量調整部を構成したが、回転軸３に偏心部分を一体に設け、１個の部材で光量調整部を構成することもできる。
【００１７】
図３等に示すように、回転軸３に固定された偏心ロータ５と対向するように、半径方向に延在された第２のガイド溝１６に遮光部材４が配置されている。そして、第２のガイド溝１６と直交する方向に延在された第１のガイド溝１５の一側に光源ホルダ７が配置され、回転軸３を挟んで第１のガイド溝１５の他側に基板ホルダ９が配置されている。図３において、符号Ｘは第１の方向、符号Ｙは、第１の方向Ｘと直交する第２の方向を示している。そして、符号Ｘ１は、ベース部材２及び回転軸３の中心点Ｏ１を通り且つ第１の方向Ｘに延在された第１の基準線を示し、符号Ｙ１は、中心点Ｏ１を通り且つ第１の基準線Ｘ１と直交する第２の方向Ｙに延在された第２の基準線を示している。また、符号Ｘ２は、第１のガイド溝１５のガイド中心線を示している。このガイド中心線Ｘ２は、第１の基準線Ｘ１に対して距離Ｈだけ偏心させて平行に設けられている。
【００１８】
遮光部材４は、偏心ロータ５との間で光路の幅を設定するもので、固定ねじ２４によってベース部材２に固定されている。遮光部材４は、第２のガイド溝１６に係合することによりベース部材２の所定位置に位置決めされる固定部４ａと、この固定部４ａと一体に設けられ且つ光路の一側を仕切る遮光部４ｂとからなっている。固定部４ａには挿通孔３２が設けられており、この挿通孔３２に対応してベース部材２の第２のガイド溝１６内にはねじ孔３３が設けられている。そして、挿通孔３２を貫通してねじ孔３３に螺合される固定ねじ３４によって遮光部材４がベース部材２にねじ止めされて固定されている。この遮光部材４の、偏心ロータ５と対向する遮光部４ｂの対向面４ｃは、偏心ロータ５の外周面と平行をなす垂直面とされている。そして、対向面４ｃと小径部３ａの外周面との隙間は、小径部３ａの一端から他端までの全長に亘って均一に形成されている。
【００１９】
光源ホルダ７は、第１のガイド溝１５に係合されると共にベース部材２の所定位置に光源ホルダ７を位置決めするための固定部７ａと、この固定部７ａと一体に設けられ且つ光源としての発光手段である発光ダイオード６を保持する保持部７ｂとからなっている。光源ホルダ７の固定部７ａは、第１のガイド溝１５の幅よりも広く形成されており、その下面の中央部に、第１のガイド溝１５に係合される係合部７ｃが設けられている。固定部７ａの両側部には挿通孔２５がそれぞれ設けられており、各挿通孔２５に対応してベース部材２には一対のねじ孔３５，３５が設けられている。そして、各挿通孔２５を貫通して各ねじ孔３５に螺合される２個の固定ねじ２６によって光源ホルダ７がベース部材２にねじ止めされて固定されている。
【００２０】
光源ホルダ７の保持部７ｂは、固定部７ａの上面中央から上方へ突出するように形成されている。この保持部７ｂの高さ方向の中間部に、水平方向に貫通する貫通穴２７が設けられている。貫通穴２７には発光ダイオード６が嵌合されて取り付けられている。発光ダイオード６は、光を放射する発光ダイオードチップと、この発光ダイオードチップを収納するケーシング６ａと、このケーシング６ａの背面側の開口部を封止すると共に発光ダイオードチップに接続された一対の端子ピン２８，２８が突出される端子基板６ｂと、を有している。また、保持部７ｂには、その上面に一端が開口され且つ他端が貫通穴２７に連通されたねじ孔２９が設けられている。このねじ孔２９に螺合された止めねじ３１により、発光ダイオード６が光源ホルダ７の保持部７ｂにねじ止めされて一体的に固定されている。
【００２１】
基板ホルダ１０は、ベース部材２の所定位置に位置決めして固定するための固定部１０ａと、この固定部１０ａと一体に設けられ且つ受光手段としてのフォトＩＣ８を保持する回路基板９が固定される保持部１０ｂとからなっている。基板ホルダ１０の固定部１０ａは、第１のガイド溝１５の幅よりも広く形成されており、その下面の中央部に、第１のガイド溝１５に係合される係合部１０ｃが設けられている。固定部１０ａの中央部には挿通孔３６が設けられており、この挿通孔３６に対応してベース部材２の第１のガイド溝１５内にねじ孔３７が設けられている。そして、挿通孔３６を貫通してねじ孔３７に螺合される固定ねじ３８によって基板ホルダ１０がベース部材２にねじ止めされて固定されている。
【００２２】
基板ホルダ１０の保持部１０ｂの内面に、回路基板９がねじ止めされて固定されている。回路基板９には、図示しない所定形状の回路パターンが設けられており、その回路パターンの略中央部にフォトＩＣ８が配置され、その回路パターンと電気的に接続されている。図３及び図４に示すように、回路基板９に実装されたフォトＩＣ８は発光ダイオード６と同じ高さ位置に設定されており、フォトＩＣ８の受光部４１と発光ダイオード６の放射部の中央部とが同一水平線上において対向するように構成されている。
【００２３】
これら回転軸３と遮光部材４と偏心ロータ５と発光ダイオード６とフォトＩＣ８との位置関係を、図５Ａ〜５Ｃを参照して詳細に説明する。図５Ａ〜５Ｃは、これら回転軸３と偏心ロータ５等の互いの位置関係を平面的に見た説明図である。回転軸３及び小径部３ａの回転中心となっている軸心線Ｏ１が、第１の方向Ｘに延在された第１の基準線Ｘ１上に設定されている。そして、第１の基準線Ｘ１と距離Ｈだけ離れた位置に、第１のガイド溝１５の中心線をなすガイド中心線Ｘ２が設定されていて、このガイド中心線Ｘ２上に、発光ダイオード６の放射部の中心とフォトＩＣ８の受光部４１の中心とが重なり合うように構成されている。フォトＩＣ８は、受光素子と信号処理回路を集積化したものであり、受光素子（受光部）の水平方向の長さがＧとなっている。
【００２４】
また、発光ダイオード６の放射部とフォトＩＣ８の受光部４１との略中間部に、軸心線Ｏ１を通り且つ第２の方向Ｙに延在された第２の基準線Ｙ１が設定されている。この第２の基準線Ｙ１が延在する方向に回転軸３及び偏心カム５と遮蔽部材４とが対向するように配置されている。図５Ａは、偏心ロータ５の中心線Ｏ２が遮光部材４から最も離れた位置に回動した状態を示しており、この状態を本実施例では、「回転軸１８０°位置」と呼ぶことにする。このとき、偏心ロータ５と遮光部材４との間の隙間Ｆ１は、偏心ロータ５の偏心量Ｅの２倍（Ｆ１＝２Ｅ）となっている。また、この隙間Ｆ１は、フォトＩＣ８の受光部４１の長さＧと等しい大きさに設定されている（Ｆ１＝Ｇ＝２Ｅ）。
【００２５】
図５Ｂは、偏心ロータ５が図５Ａの状態から時計方向へ９０度回転し、偏心ロータ５の中心線Ｏ２が第１の基準線Ｘ１上に回動した状態を示しており、この状態を本実施例では、「回転軸９０°位置」と呼ぶことにする。このとき、偏心ロータ５と遮光部材４との間の隙間Ｆ２は、受光部４１の長さＧの１／２、即ち、偏心ロータ５の偏心量Ｅと等しくなっている（Ｆ２＝Ｇ／２＝Ｅ）。
【００２６】
図５Ｃは、偏心ロータ５が図５Ｂの状態から更に時計方向へ９０度回転し、偏心ロータ５の中心線Ｏ２が遮光部材４に最も近づいた位置に回動した状態を示しており、この状態を本実施例では、「回転軸０°位置」と呼ぶことにする。このとき、偏心ロータ５が遮光部材４に接触し、偏心ロータ５と遮光部材４との間の隙間Ｆ０は、０となっている（Ｆ０＝０＜Ｇ）。
【００２７】
なお、本実施例では、偏心ロータ５の偏心量ＥをフォトＩＣ８の受光部４１の一辺の長さ（水平方向の長さ）と同じ長さに設定した例について説明した。このように構成することにより、偏心ロータ５と遮光部材４との間の隙間Ｆの変化を、偏心ロータ５の偏心量Ｅによる遮光量のサイン（ｓｉｎ）曲線変化に反映させて、フォトＩＣ８の受光部４１における遮光量の変化として測定することができる。そのため、回転軸３の回転角度を、フォトＩＣ８の受光量の変化として検出し、その受光量に比例した電圧として出力することができる。その結果、フォトＩＣ８の出力として、回転軸３の回転角度に応じたリニアなアナログ電圧出力として取り出すことができる。
【００２８】
本実施例は、このｓｉｎ曲線上で擬似的な直線変化となる９０°から±４５°の部分を利用する。これにより、回転軸３の回転に基づいて得られる略直線的に変化する部分を利用して、略リニアに変化するアナログ電圧出力を得ることができる。なお、本実施例では、「偏心ロータ５の偏心量ＥをフォトＩＣ８の受光部４１の一辺の長さと同じになるようにする」場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、「偏心ロータ５の偏心量ＥをフォトＩＣ８の受光部４１の一辺の長さより長くする」ように構成することもできる。この場合には、ｓｉｎ曲線変化を鋭くすることができ、少しの回転角度に基づいて大きなアナログ電圧出力を得ることができる。
【００２９】
ベース部材２、回転軸３、遮光部材４、偏心ロータ５、光源ホルダ７及び基板ホルダ１０の材質としては、例えば、アルミニウム合金、銅合金、スチール鋼、ステンレス鋼その他の金属は勿論のこと、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂）、ＰＯＭ（ポリアセタール）その他のエンジニアリングプラスチック等を用いることができる。
【００３０】
上述したような構成を有する光式無接触ポテンショメータ１は、例えば、次のようにして組み立てることができる。まず、ベース部材２の中央穴１２に２個の軸受部材１７，１７を嵌合し、２個の軸受部材１７，１７をベース部材２に取り付ける。次に、ベース部材２に取り付けた２個の軸受部材１７，１７の穴に回転軸３を挿通する。そして、回転軸３の大径部に設けた２つの環状溝に止め輪１８をそれぞれ嵌め込み、２個の止め輪１８，１８で２個の軸受部材１７，１７を両側から挟ミ、回転軸３を抜け止めする。次いで、回転軸３の小径部３ａを偏心ロータ５の軸方向穴２１に嵌め込む。そして、小径部３ａの先端に固定ねじ２２を螺合し、固定ねじ２２を締め付けて偏心ロータ５を小径部３ａに固定する。
【００３１】
次に、遮光部材４の固定部４ａをベース部材２の第２のガイド溝１６に嵌め込み、固定ねじ３４によって遮光部材４をベース部材２に固定する。次に、光源ホルダ７の保持部７ｂに設けた貫通穴２７に発光ダイオード６を嵌め込み、ねじ孔２９に止めねじ３１を螺合して発光ダイオード６を固定する。次いで、光源ホルダ７の固定部７ａに設けた係合部７ｃをベース部材２の第１のガイド溝１５の一側に嵌め込み、固定ねじ２６によって固定部７ａをベース部材２に固定する。
【００３２】
次に、フォトＩＣ８が実装された回路基板９を基板ホルダ１０の保持部１０ａの一面にねじ止めして固定する。そして、基板ホルダ１０の固定部１０ａに設けた係合部１０ｃをベース部材２の第１のガイド溝１５の他側に嵌め込み、固定ねじ２６によって光源ホルダ７をベース部材２に固定する。これにより、遮光部材４と偏心ロータ５を挟んだ状態で発光ダイオード６とフォトＩＣ８が対向設置される。そして、光式無接触ポテンショメータ１の組立作業が完了する。
【００３３】
この光式無接触ポテンショメータ１によれば、ベース部材２に支持された回転軸３に偏心ロータ５を取り付け、その偏心ロータ５を取り囲むようにベース部材２の一面に遮光部材４と光源ホルダ７と基板ホルダ１０とを組み付けるだけで組立工程を完了することができる。そのため、組立作業を簡単且つ迅速に行うことができると共に、組立後の位置調整のための調整作業等も簡単且つ迅速に行うことができる。
【００３４】
このような構成を有する光式無接触ポテンショメータ１は、例えば、次のようにして使用することができる。この光式無接触ポテンショメータ１は、回転軸３の回転角度を検出し、その検出結果に応じた信号を出力することを目的としている。その結果、回転軸３の回転角度に応じて各種の装置、機器、システム等を制御することができる。かかる目的と達成するため、この実施例では、発光手段である発光ダイオード６と受光手段であるフォトＩＣ８とを対向させて設置すると共に、これらの間を結ぶ光路中に偏心量Ｅを有する円柱状の偏心ロータ５（光量調整部）と遮光部材４とを介在させて設けている。
【００３５】
そして、回転軸３の回転により偏心ロータ５を回転させて遮光部材４との間の隙間を広狭変化（ｓｉｎ曲線変化）させ、その隙間の変化をフォトＩＣ８による受光量の変化として検出する。特に、このｓｉｎ曲線変化のうち、ｓｉｎ曲線上で擬似的に直線変化となる回転軸０°から９０°±４５°（４５°〜１３５°）の範囲を利用して、回転軸３の回転角度に応じたリニアなアナログ電圧出力を得ることができる光式無接触ポテンショメータ１を構成している。なお、ｓｉｎ曲線変化の範囲は、同じくｓｉｎ曲線上で擬似的に直線変化となる回転軸０°から２７０°±４５°（２２５°〜３１５°）の範囲を利用することもできる。また、ｓｉｎ曲線変化の範囲は±４５°に限定されるものではなく、±４０°、±３５°、±３０°等であってもよいことは勿論である。
【００３６】
図６は、回転軸３の回転角度（°）とフォトＩＣ８の受光部（一辺が０．６ｍｍの正方形からなる受光素子）４１における受光面積（受光量）との関係を計算したグラフであり、横軸に回転軸３の回転角度（°）をとり、縦軸に受光面積（ｍｍ２）をとっている。発光ダイオード（ＬＥＤ）には株式会社東芝製の「ＴＬＮ１１７（Ｆ）：東芝赤外ＬＥＤ ＧａＡｓ赤外発光」を使用し、フォトＩＣ８にはＭｅｌｅｘｉｓ社製の「ＭＬＸ７５３０５」を使用した。
【００３７】
回転軸３を１回転させたときの回転角度とフォトＩＣ８から出力された出力電圧（Ｖ）との関係は、図６に示す内容となっており、その計算値の変化はｓｉｎ曲線となっている。回転軸３の回転角度が「回転軸０°位置（図５Ｃの状態）」（＝回転軸３６０°位置）のとき受光面積は０（ｍｍ２）である。この回転角度０°から回転角度４５°位までの間、及び、回転角度２１５°位から回転角度３６０°までの間、計算値は曲線状に変化している。
【００３８】
一方、回転角度が約４５°〜約１３５°までの間、及び、約２１５°〜約３１５°までの間、計算値は略直線状に変化している。そこで、受光面積と出力電圧とは略比例関係にあると考えられるから、回転角度が約４５°〜約１３５°までの間（回転軸９０°位置を中心とした±４５°）Ｍ１、若しくは、回転角度が約２１５°〜約３１５°までの間（回転軸２７０°位置を中心とした±４５°）Ｍ２における擬似的な直線変化を利用して、回転角度に応じたリニアな出力電圧を得るようにする。なお、図６において破線で示すｓｉｎ曲線は、実線で示したｓｉｎ曲線から９０°位相を進ませた状態を示している。
【００３９】
図７は、ＬＥＤ６に「ＴＬＮ１０８（Ｆ）」を使用し、フォトＩＣ８に「ＭＬＸ７５３０５」を使用して、実験した結果を示している。図７に示すグラフおいて、横軸に回転軸３の回転角度（°）をとり、縦軸にフォトＩＣ８の出力電圧（Ｖ）をとっている。回転角度０°において出力電圧０（Ｖ）が、回転角度の増加に応じて徐々に曲線を描くように増加し、回転角度４５°において出力電圧は約０．９（Ｖ）に増加している。この回転角度４５°から回転角度１３５°位まで出力電圧は、回転角度の増加に比例するよう直線的に増加し、回転角度１３５°において出力電圧は約４．７（Ｖ）になっている。
【００４０】
その後、出力電圧は緩やかな曲線を描くように変化し、回転角度１８０°において出力電圧は最大値の約５．３（Ｖ）になっている。回転軸３の回転角度が１８０°を越えると、出力電圧の特性はそれまでとは逆の特性となり、回転角度２２５°位まで出力電圧は曲線を描くように緩やかに減少する。そして、回転角度２２５°から回転角度３１５°位まで出力電圧は、回転角度の増加に反比例するよう直線的に減少し、回転角度３１５°において出力電圧は約０．９（Ｖ）になっている。そこで、出力電圧が略直線性を示す、回転角度４５°から１３５°位までの間、又は、回転角度２２５°から３１５°位までの間のいずれか一方（本実施例では、回転前期の回転角度４５°から１３５°位までの間）を利用するようにしている。
【００４１】
図８は、図７に示した実験結果において、擬似的な直線変化となる回転角度４５°から１３５°までの間の偏差（％ＦＳ）を表したグラフである。この偏差は、回転角度４５°と１３５°との２点の偏差をそれぞれ０としてその２点を直線で結び、この直線に対して各回転角度においてどの程度の偏差（％ＦＳ）が生じているかを表している。その結果、偏差（％ＦＳ）は、回転角度の前側部分（４５°〜９０°）においてはマイナス側に表れ、その最大値は−２．１（％ＦＳ）程度であった。また、回転角度の後側部分（９０°〜１３５°）においてはプラス側に表れ、その最大値は＋３．３（％ＦＳ）程度であり、偏差の平均値は±２．８（％ＦＳ）であった。
【００４２】
図９は、フォトＩＣ８に「ＭＬＸ７５３０５」を使用する一方、ＬＥＤ６には「ＴＬＮ１０８（Ｆ）」に変えて、小型でローコストの「ＴＬＮ１１７（Ｆ）：株式会社東芝製」を使用して、実験した結果を示している。図９に示すグラフおいて、横軸に回転軸３の回転角度（°）をとり、縦軸にフォトＩＣ８の出力電圧（Ｖ）をとっている。回転角度０°から４５°の間において、出力電圧（Ｖ）は０（Ｖ）〜０．４（Ｖ）程度になっている。これに対して、回転角度が４５°を越えると回転角度１４０°位まで、出力電圧（Ｖ）は回転角度の増加に比例するよう直線的に増加し、回転角度１４０°付近において出力電圧は最大の約５．５（Ｖ）に増加している。
【００４３】
この回転角度１４０°付近から回転角度２５５°位までの間、出力電圧に変化が生じることなく、その値の出力電圧約５．５（Ｖ）を維持している。そして、回転角度が２５５°を越えると、これまでとは逆に、回転角度の増加に反比例するよう直線的に減少し、回転角度３５０°において出力電圧は約０．４（Ｖ）になっている。そこで、出力電圧が略直線性を示す、回転角度４５°から１３５°位までの間、又は、回転角度２５５°から３４５°位までの間のいずれか一方（本実施例では、回転前期の回転角度４５°から１３５°位までの間）を利用するようにしている。
【００４４】
図１０は、図９に示した実験結果において、擬似的な直線変化となる回転角度４５°から１３５°までの間の偏差（％ＦＳ）を表したグラフである。この偏差は、回転角度４５°と１３５°との２点の偏差をそれぞれ０としてその２点を直線で結び、この直線に対して各回転角度においてどの程度の偏差（％ＦＳ）が生じているかを表している。その結果、偏差（％ＦＳ）は、回転角度の初期部分（４５°〜５８°）においてはマイナス側に表れ、その最大値は−０．７（％ＦＳ）程度であった。また、回転角度の残り部分（初期部分を除いた部分）（５８°〜１３５°）においてはプラス側に表れ、その最大値は＋２．５（％ＦＳ）程度であり、偏差の平均値は±１．５（％ＦＳ）であった。この偏差の平均値±１．５（％ＦＳ）は、角度センサの検出部における直線性を表す偏差として使用に十分耐えうる値である。
【００４５】
このような構成を有する光式無接触ポテンショメータ１は、例えば、次のようにして使用することができる。この光式無接触ポテンショメータ１は、回転範囲が±４５°（合計９０°）の角度範囲内で回動する回転軸の回転角度を検出する角度検出センサである。まず、前述したようにして組み立てられた光式無接触ポテンショメータ１の回転軸３の大径側を、回転角度を検出する回転軸に、ジョイント等の接続部品やクラッチ等の接続器具等を介して連結する。そして、光源ホルダ７に保持されている発光ダイオード６からフォトＩＣ８に向けて光を放射し、その光を基板ホルダ１０に保持されている回路基板９に搭載されているフォトＩＣ８で受光する。
【００４６】
この際、発光ダイオード６から放射される光の光路上に配置された偏心ロータ５が、回転軸３と一体に回転され、その回転の前後におけるフォトＩＣ８の受光部（受光素子）４１が受ける光量の変化によって、回転軸３の回転角度を検出することができる
【００４７】
図５Ａに示すように、偏心ロータ５の外周面と遮光部材４の対向面４ｃとの間の隙間Ｆ１が最も広い回転軸１８０°位置の状態では、偏心ロータ５による光路の遮光は行われておらず、隙間Ｆ１とフォトＩＣ８の受光部（受光素子）４１の水平方向の長さＧとが等しくなっている（Ｆ１＝Ｇ＝２Ｅ）。そのため、フォトＩＣ８の受光部（受光素子）４１には、その全面に発光ダイオード６から放射された光が照射され、受光部４１の受光率は１００％になっている。
【００４８】
図５Ｂに示すように、図５Ａの状態から回転軸３が９０度回転し、回転軸９０°位置に回転変位した状態では、偏心ロータ５によって光路は、その１／２が遮光されており、隙間Ｆ２はフォトＩＣ８の受光部（受光素子）４１の水平方向の長さＧの１／２になっている（Ｆ２＝Ｇ／２＝Ｅ）。そのため、フォトＩＣ８の受光部（受光素子）４１には、その１／２の面積に発光ダイオード６から放射された光が照射され、受光部４１の受光率は５０％になる。
【００４９】
また、図５Ｃに示すように、図５Ｂの状態から更に回転軸３が９０度回転し、回転軸０°位置に回転変位した状態では、偏心ロータ５によって光路は完全に遮断されており、隙間Ｆ０は０になっている（Ｆ０＝０＜Ｇ）。そのため、フォトＩＣ８の受光部（受光素子）４１には、その面積に発光ダイオード６から放射された光は照射されず、受光部４１の受光率は０％になる。
【００５０】
図１１Ａ，１１Ｂは、本発明の第２の実施例を示す光式無接触ポテンショメータ５０である。この第２の実施例として示す光式無接触ポテンショメータ５０は、受光手段として２個のフォトＩＣ５１，５２を設け、第１のフォトＩＣ５１を検出センサとして用いて受光面積が回転角度に応じて変化するようにする一方、第２のフォトＩＣ５２を基準センサとして用いて常に受光部の全面積に光が当たるように構成する。そして、第２のフォトＩＣ５２が感知した照度により発光ダイオード６をフィードバック制御して、第１のフォトＩＣ５１の出力を安定化させるように構成したものである。
【００５１】
この光式無接触ポテンショメータ５０が前述した第１の実施例に係る光式無接触ポテンショメータ１と異なるところは、受光手段として２個のフォトＩＣ５１，５２を設けた点であり、その他の構成は前記実施例と同一である。そこで、ここでは光式無接触ポテンショメータ５０が光式無接触ポテンショメータ１と異なる点について説明し、同一部分には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。なお、第１のフォトＩＣ５１と第２のフォトＩＣ５２とは、同様のものを使用する。また、発光ダイオード６としては、並べて設置された２個のフォトＩＣ５１，５２の各受光部４１，４１に同様の強さの光を照射できるように指向性の角度が大きい（広い）ものを使用する。
【００５２】
図１１Ａ及び１１Ｂに示すように、２個のフォトＩＣ５１，５２は、回路基板９の同一面に所定の隙間をあけて実装されている。この回路基板９が、２個のフォトＩＣ５１，５２を上下方向へ配置すると共にそれぞれの受光部４１を発光ダイオード６に向けた状態で基板ホルダ１０に固定されている。第１のフォトＩＣ５１は出力用のものであり、この第１のフォトＩＣ５１の上方に、フィードバック制御用の第２のフォトＩＣ５２が配置されている。この第１のフォトＩＣ５１と第２のフォトＩＣ５２との中間部に、発光ダイオード６の光を放射する中心から水平方向へ延びた水平中心線Ｎ１が設定されている。従って、第１のフォトＩＣ５１の受光部４１から水平中心線Ｎ１までの距離と第２のフォトＩＣ５２の受光部４１から水平中心線Ｎ１までの距離とは等しくなっている。
【００５３】
更に、回転軸３に固定されている偏心ロータ５の上端面の高さは、水平中心線Ｎの高さ方向の位置と一致するように構成されている。これにより、第１のフォトＩＣ５１の受光部４１には、偏心ロータ５の回転角度に応じてｓｉｎ曲線変化する光量が受光され、その受光量に応じたアナログ電圧（Ｖ）が出力される。これに対して、第２のフォトＩＣ５２の受光部４１には、偏心ロータ５の回転角度のいかんに係わらず、常に全面積に光が照射される。この第２のフォトＩＣ５２により、発光ダイオード６から放射されている光の強度を知ることができる。
【００５４】
一般に、発光ダイオードから放射される光は、周囲の雰囲気温度や、発光ダイオード自体の発熱、或いは長期使用による発光ダイオードの経時変化等によって影響を受け、その光が強弱変化してしまう。そのため、受光手段として１個のフォトＩＣを使用する場合には、雰囲気温度等の影響がフォトＩＣの検出値に付加され、その影響を受けている状態のものが検出値として取得されることになる。従って、この場合には、フォトＩＣの出力値に安定性を欠くことになり、精度の高い検出値を得ることが難しくなる。これに対して、本実施例に係る光式無接触ポテンショメータ５０では、第２のフォトＩＣ５２で雰囲気温度やＬＥＤ自体の発熱等の影響を受けている照度を感知し、その照度に基づき発光ダイオード６をフィードバック制御する。これにより、第１のフォトＩＣ５１の出力電圧を安定化させ、精度の高い回転角度の検出を行うことができる。
【００５５】
図１２は、光式無接触ポテンショメータ５０の回路構成を示すブロック図である。発光ダイオード６にはＬＥＤ駆動用定電流回路５３が接続されている。ＬＥＤ駆動用定電流回路５３は、発光ダイオード６から放射される光の強度を安定化させるための回路であり、発光ダイオード６を定電流駆動して安定した光を放射させる。発光ダイオード６から放射された光は、同時に第１のフォトＩＣ５１と第２のフォトＩＣ５２とに照射される。このとき、第１のフォトＩＣ５１の受光部４１には偏心ロータ５によって光路調整された光が照射され、第２のフォトＩＣ５２の受光部４１には常に全面積に光が照射される。
【００５６】
第１のフォトＩＣ５１は、偏心ロータ５の回転で調整された光路を通る光の照射を受けた面積に対応する電圧を出力する。第１のフォトＩＣ５１には出力調整用アンプ回路５４が接続されており、この出力調整用アンプ回路５４を介して第１のフォトＩＣ５１の電圧出力が外部に出力される。第２のフォトＩＣ５２は、受光部４１の全面積に光が照射されるときの電圧を出力する。第２のフォトＩＣ５２にはフィードバック処理回路５５が接続されており、フィードバック処理回路５５は、受光部４１の全面積に光が照射されるときの電圧に基づいてＬＥＤ駆動用定電流回路５３を制御する。
【００５７】
例えば、雰囲気温度の上昇や、ＬＥＤ自体の発熱による温度上昇等によって発光ダイオード６から放射される光の強度が強くなった場合には、フィードバック処理回路５５からＬＥＤ駆動用定電流回路５３に対して、ＬＥＤ駆動用定電流回路５３から出力される定電流の値を低くするための制御信号が出力される。また、長期使用によって発光ダイオード６が劣化し、放射される光の強度が弱くなった場合には、ＬＥＤ駆動用定電流回路５３から出力される定電流の値を高くするための制御信号が、フィードバック処理回路５５からＬＥＤ駆動用定電流回路５３に出力される。このようなフィードバック制御を行うことにより、雰囲気温度の上昇、ＬＥＤ自体の発熱、経時変化による光強度の劣化等が生じた場合にも、発光ダイオード６の出力を一定にして、第１のフォトＩＣ５１からの出力を安定化させ、検出精度の向上を図ることができる。
【００５８】
図１３Ａ，１３Ｂは、本発明の第３の実施例を示す光式無接触ポテンショメータ５０である。この第３の実施例として示す光式無接触ポテンショメータ６０は、２つの同一出力を個別に取り出すことができるように構成したものである。この光式無接触ポテンショメータ６０が前述した第２の実施例に係る光式無接触ポテンショメータ５０と異なるところは、受光手段として３個のフォトＩＣ６１，６２，６３を設けると共に、２個の偏心ロータ６５，６６を設けた点であり、その他の構成は前記実施例と同一である。そこで、ここでは光式無接触ポテンショメータ６０が光式無接触ポテンショメータ５０と異なる点について説明し、同一部分には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
【００５９】
なお、第１〜第３のフォトＩＣ６１〜６３は、同様のものを使用する。また、発光ダイオード６としては、並べて設置された３個のフォトＩＣ６１〜６３の各受光部４１に同様の強さの光を照射できるように指向性の角度が特に大きい（広い）ものを使用する。
【００６０】
光式無接触ポテンショメータ６０は、受光手段として３個のフォトＩＣ６１，６２，６３を有しており、第１のフォトＩＣ６１と第３のフォトＩＣ６３とを検出センサとして用いて受光面積が回転角度に応じて変化するように構成している。そして、第２のフォトＩＣ６２を基準センサとして用いて、常に受光部の全面積に光が当たるように構成している。また、光量調整部として２個の偏心ロータ６５，６６を設け、第１の偏心ロータ６５を第１のフォトＩＣ６１に対向させて設置すると共に、第２の偏心ロータ６６を第３のフォトＩＣ６３に対向させて設置している。そして、第２のフォトＩＣ６２が感知した照度により発光ダイオード６をフィードバック制御して、第１のフォトＩＣ６１と第３のフォトＩＣ６３の出力を安定化させるように構成している。
【００６１】
図１３Ａ及び１３Ｂに示すように、３個のフォトＩＣ６１〜６３は、回路基板９の同一面に所定の隙間をあけて一列に並べられて実装されている。この回路基板９が、３個のフォトＩＣ６１，６２，６３を上下方向へ配置し且つそれぞれの受光部４１を発光ダイオード６に向けた状態で基板ホルダ１０に固定されている。第１のフォトＩＣ６１は第１の出力用のものであり、第３のフォトＩＣ６３が第２の出力用のものである。第１のフォトＩＣ６１の上方にフィードバック制御用の第２のフォトＩＣ６２が配置され、第２のフォトＩＣ６２の上方に第２の出力用の第３のフォトＩＣ６３が配置されている。
【００６２】
そして、第２のフォトＩＣ６２の中央部に、発光ダイオード６の光を放射する中心から水平方向へ延びた水平中心線Ｎ２が設定されている。従って、第１のフォトＩＣ６１の受光部４１から水平中心線Ｎ２までの距離と第３のフォトＩＣ６３の受光部４１から水平中心線Ｎ２までの距離とは等しくなっている。
【００６３】
また、回転軸３に固定されている２個の偏心ロータ６５，６６は、その高さ（軸方向の長さ）が、フォトＩＣ６１〜６３の高さ（一辺の長さ）と略等しい大きさに設定されている。そして、水平方向において、第１のフォトＩＣ６１に第１の偏心ロータ６５が対向し、第３のフォトＩＣ６３に第２の偏心ロータ６６が対向するように構成している。更に、第２のフォトＩＣ６２には回転軸３の小径部３ａが対向され、回転軸３の回転角度のいかんに係わらず受光部４１の全面が光の照射を受けるように構成している。なお、２個の偏心ロータ６５，６６の間に円筒状のスリーブを介在させることにより、２個の偏心ロータ６５，６６間の間隔を一定に保持して、固定ねじ２２による回転軸３への組み立てを行うことができる。
【００６４】
即ち、第１の偏心ロータ６５の上端面の高さは、第１のフォトＩＣ６１と第２のフォトＩＣ６２との中間部に設定され、第２の偏心ロータ６６の下端面の高さは、第２のフォトＩＣ６２と第３のフォトＩＣ６３との中間部に設定されている。これにより、第１のフォトＩＣ６１の受光部４１には、第１の偏心ロータ６５の回転角度に応じてｓｉｎ曲線変化する光量が受光され、その受光量に応じたアナログ電圧（Ｖ）が第１のフォトＩＣ６１から出力される。また、第３のフォトＩＣ６３の受光部４１には、第２の偏心ロータ６６の回転角度に応じてｓｉｎ曲線変化する光量が受光され、その受光量に応じたアナログ電圧（Ｖ）が第３のフォトＩＣ６３から出力される。
【００６５】
これに対して、第２のフォトＩＣ６２の受光部４１には、回転軸３の回転角度のいかんに係わらず、常に全面積に光が照射される。この第２のフォトＩＣ６２により、発光ダイオード６から放射されている光の強度を知ることができる。そして、２個のフォトＩＣ６１，６３で検出した２つの検出値に基づいてそれぞれ電圧を個別に出力することにより、その２つの出力電圧を用いて２つの外部装置を同時に制御することができる。
【００６６】
図１４Ａ，１４Ｂは、本発明の第４の実施例を示す光式無接触ポテンショメータ７０である。この第４の実施例として示す光式無接触ポテンショメータ７０が前述した第３の実施例に係る光式無接触ポテンショメータ６０と異なるところは、第１の偏心ロータ６５に対して第２の偏心ロータ６７を９０°回転変位させて設けた点であり、その他の構成は前記実施例と同一である。そこで、ここでは光式無接触ポテンショメータ７０が光式無接触ポテンショメータ６０と異なる点について説明し、同一部分には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
【００６７】
２個の偏心ロータ６５，６７の形状及び大きさは、前記第３の実施例に係る光式無接触ポテンショメータ６０のものと同様である。また、回転軸３に対する２個の偏心ロータ６５，６７の取付手段も同様であり、２個の偏心ロータ６５，６７の間に円筒状のスリーブを介在させることにより、２個の偏心ロータ６５，６６間の間隔を一定に保持して、回転軸３に組み立てることができる。この実施例の場合の２個のフォトＩＣの出力は、例えば、図６に示すような受光面積の変化に基づいて、位相が９０度ズレている２つの電圧出力を得ることができる。
【００６８】
この第４の実施例に係る光式無接触ポテンショメータ７０の出力は、例えば、次のようにして利用することができる。例えば、第１のフォトＩＣ６１の出力をメイン出力として使用する一方、第３のフォトＩＣ６３の出力をリミッタとして用いて、回転軸３が許容範囲を越えて回転変位するのを防止する場合である。具体的には、第１のフォトＩＣ６１の検出角度範囲を９０°±４５°に設定すると共に、同じ検出角度範囲を有する第３のフォトＩＣ６３を９０°進めて設定する。このように構成することにより、リミッタ用の第３のフォトＩＣ６３の出力を見ることで、メイン検出用の第１のフォトＩＣ６１の出力の正否を知ることができる。
【００６９】
いま、第１のフォトＩＣ６１が、回転軸３の回転角度９０°±４５°（＋４５°〜＋１３５°）までの範囲内を検出するものとすると、このとき第３のフォトＩＣ６３は、回転角度０°±４５°（−４５°〜＋４５°）までの範囲内を検出することになる。そのため、第１のフォトＩＣ６１の出力が上記範囲内で得られる適切な検出値である場合には、第３のフォトＩＣ６３の出力は上記範囲内では得られない範囲外の不適切な検出値となる。言い換えると、第３のフォトＩＣ６３の出力が上記範囲内で得られる適切な検出値である場合には、第１のフォトＩＣ６１の検出値は上記範囲内ではない測定外の部分（例えば、＋１５０°）を検出しているものである。
【００７０】
これにより、回転軸３が測定範囲外の±４５°以上に回転してしまったことを知ることができる。そこで、第３のフォトＩＣ６３の出力をリミッタとして用いて、第３のフォトＩＣ６３の出力が適切な検出値を示すようになった場合には、回転軸３の回転を停止させる制御を行うことにより、回転軸３の過剰な回転を防止して安全性を確保することが可能となる。
【００７１】
以上説明したが、本発明は、前述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、前記実施例においては、回転軸を９０°（±４５°）の範囲内で回転させて回転角度を検出する例について説明したが、その回転角度を９０°以下に設定できることは勿論である。
【符号の説明】
【００７２】
１，５０，６０，７０…光式無接触ポテンショメータ、 ２…ベース部材（支持部材）、 ３…回転軸、 ３ａ…小径部、 ４…遮光部材、 ４ｂ…遮光部、 ５，６５，６６、６７…偏心ロータ（光量調整部）、 ６…発光ダイオード（発光手段）、 ７…光源ホルダ、 ８，５１，５２，６１，６２，６３…フォトＩＣ（受光手段）、 ９…回路基板、 １０…基板ホルダ、 １５…第１のガイド溝、 １６…第２のガイド溝、 ２１…軸方向穴、 ５３…ＬＥＤ駆動用定電流回路、 ５４…フィードバック回路、 Ｅ…偏心量、 Ｘ…第１の方向、 Ｘ１…第１の基準線、 Ｙ…第２の方向、 Ｙ１…第２の基準線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角度に対応した電気信号を出力するポテンショメータに関し、特に、回転角度の検出媒体として光を使用し、回転角度に応じて光路を広狭変化させることにより、その光路を通る光量によって回転部の回転角度や回転位置を検出するようにした光式無接触ポテンショメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、物体の変位量を検出する手段として、例えばポテンショメータが広く用いられている。ポテンショメータは、様々な分類方法によって分類することができるが、回転部に対して検出部が接触しているか否かによって、接触型と無接触型とに分けることができる。本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光手段とフォトＩＣ等の受光手段との間に、光路を広狭変化させる光量調整部を設け、光量調整部の回転に応じて受光手段が受ける光量の多少により、無接触で回転軸の回転角度や回転位置を検出するようにした光式無接触ポテンショメータである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３１８３７０号公報
【０００４】
従来の、光式無接触ポテンショメータとしては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。特許文献１には、光を利用して非接触で回転角度を検出できる回転角度センサに関するものが記載されている。この特許文献１に記載された回転角度センサは、回転するシャフトにスリットを備えた円板状の遮光板が固定されると共に、その遮光板の表裏の位置に投光器と受光器とが配置されている、ことを特徴としている。
【０００５】
このような構成を有する回転角度センサによれば、遮光板の外周縁に、全周に亘ってリブが突設され、そのリブが遮光板の外周縁側全周を補強することとなるため、スリット形成部位の外周側の部分的な捩れを防止することができ、スリット端部の割れや受光器の光入射位置のズレを抑え、センサの耐久性の低下や出力精度の低下を防止できる、という効果が期待される。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された光式無接触ポテンショメータ（回転角度センサ）では、遮光板にスリットを設け、その遮光板を挟んでスリットの両側に投光器と受光器を対向させ、そのスリットを通過する光量を計測することによって遮光板の回転角度を検出する構成となっていた。そのため、スリットの形状やスリットの寸法精度によってセンサ自体の検出精度が大きく影響されることから、安定した検出精度を出すことが難しく、生産性が悪いという問題があった。更に、遮光板のリブの内側に投光器を配置する構成となっていたため、投光器を狭いスペースに設置しなければならず、その設置のための組立作業に手間がかかり、組立性が悪いという問題もあった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、従来の光式無接触ポテンショメータでは、スリットの形状やスリットの寸法精度によってセンサ自体の検出精度が大きく影響されるため、安定した検出精度を出すことが難しいばかりでなく、遮光板のリブの内側という狭いスペースに投光器を配置しなければならないために、組立作業に手間がかかり、組立性・生産性が悪いという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本出願の光式無接触ポテンショメータは、支持部材に回転自在に支持された回転軸と、その回転軸に対向設置された遮光部材と、回転軸と遮光部材とが対向する方向と交差する方向の一側に配置された発光手段と、回転軸と遮光部材とが対向する方向と交差する方向の他側に配置され且つ発光手段に対向設置された受光手段と、を備えている。そして、回転軸に、その回転軸の回転位置に応じて遮光部材との間の隙間を変化させる光量調整部を設けたことを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本出願の光式無接触ポテンショメータによれば、回転軸の回転角度や回転位置を精度よく検出できると共に、構造が単純であって、組立作業が容易で生産性に優れ、小型化、軽量化を図ることができる光式無接触ポテンショメータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の光式無接触ポテンショメータの第１の実施の例を示す外観斜視図である。
【図２】本発明の光式無接触ポテンショメータの第１の実施の例を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の光式無接触ポテンショメータの第１の実施の例を示す平面図である。
【図４】本発明の光式無接触ポテンショメータの第１の実施の例を示す正面図である。
【図５】本発明の光式無接触ポテンショメータの動作を説明するもので、図５Ａは回転軸が初期位置にある状態、図５Ｂは回転軸が９０°回転変位した状態、図５Ｃは回転軸が１８０°回転変位した状態、のそれぞれ説明図である。
【図６】本発明の光式無接触ポテンショメータに係るフォトＩＣの受光特性（回転角度と受光面積との関係）の実施の一例を示すグラフである。
【図７】本発明の光式無接触ポテンショメータに係る発光ダイオードの出力特性（回転角度と出力電圧との関係）の実施の第１の例を示すグラフである。
【図８】図７に示す発光ダイオードの出力特性（回転角度と偏差との関係）の要部を拡大して示すグラフである。
【図９】本発明の光式無接触ポテンショメータに係る発光ダイオードの出力特性（回転角度と出力電圧との関係）の実施の第２の例を示すグラフである。
【図１０】図９に示す発光ダイオードの出力特性（回転角度と偏差との関係）の要部を拡大して示すグラフである。
【図１１】本発明の光式無接触ポテンショメータの第２の実施の例を示すもので、図１１Ａは受光手段を２個設けた光式無接触ポテンショメータの斜視図、図１１Ｂは同じく正面図である。
【図１２】本発明の光式無接触ポテンショメータの第２の実施の例を示すブロック説明図である。
【図１３】本発明の光式無接触ポテンショメータの第３の実施の例を示すもので、図１３Ａは光量調整部を２箇所に設けると共に受光手段を３個設けた光式無接触ポテンショメータの斜視図、図１３Ｂは同じく正面図である。
【図１４】本発明の光式無接触ポテンショメータの第４の実施の例を示すもので、図１４Ａは光量調整部を９０°回転変位させて２箇所に設けると共に受光手段を３個設けた光式無接触ポテンショメータの斜視図、図１４Ｂは同じく正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
光量調整部を有する回転軸に遮光部材を対向させて設置すると共に、回転軸と遮光部材を結ぶ方向に対して交差する方向の一側に発光手段を配置し且つ他側に受光手段を配置する。これにより、回転軸に設けた光量調整部の回転変位によって光路を開閉することができ、その光路の開閉により、その光路を通過する光量を検出して、回転軸の回転角度や回転位置の精度よい検出を、簡単な構成によって行えるようにした。
【実施例１】
【００１２】
図１乃至図４は、本発明の光式無接触ポテンショメータの第１の実施の形態の例を示すものである。光式無接触ポテンショメータ１は、ベース部材２と、回転軸３と、遮光部材４と、偏心ロータ５と、発光手段の一具体例を示す発光ダイオード６と、光源ホルダ７と、受光手段の一具体例を示すフォトＩＣ８と、回路基板９と、基板ホルダ１０等によって構成されている。
【００１３】
図１〜４に示すように、ベース部材２は、中央部において軸方向に貫通する中央穴１２を設けた円板状の部材からなり、その外周面には、周方向に連続する環状溝１３と、同じく周方向に連続する端面溝１４とが設けられている。環状溝１３は、外周面の幅方向中間部に設けられており、図示しない取付爪によって支持するために設けたものである。端面溝１４は、外周面の幅方向一側に設けられており、図示しない円筒キャップの開放側の端部が嵌合される。また、ベース部材２の端面溝１４側の端面には、中央部から少し片寄った位置を通って直径方向に延在された第１のガイド溝１５と、この第１のガイド溝１５の一側で当該第１のガイド溝１５と直交するよう半径方向に延在された第２のガイド溝１６とが設けられている。
【００１４】
ベース部材２の中央穴１２の両側開口部には、ボールベアリング等の軸受部材１７がそれぞれ嵌合されている。回転軸３は、軸方向の一側を小径とした小径部３ａを有する断面形状が円形をなす円柱軸からなり、その軸方向の略中央部に２個の軸受部材１７が、軸方向に所定の間隔をあけて嵌合されている。回転軸３に嵌合された２個の軸受部材１７は、その両側に配置され且つ大径部に設けた環状溝に係合された２個の止め輪１８，１８によって抜け止めされている。これにより、回転軸３がベース部材２に対して、軸方向への移動が防止された状態で回転方向へのみ回転自在に支持されている。
【００１５】
このとき、回転軸３は、小径部３ａがベース部材２の第１及び第２のガイド溝１５，１６のある端面側に突出され、その反対の端面側に回転軸３の大径部が突出されている。回転軸３の小径部３ａには偏心ロータ５が嵌合されていて、偏心ロータ５は回転軸３と一体的に回動される。偏心ロータ５の軸方向穴２１は、その円柱軸の中心線Ｏ２に対して距離Ｅだけ偏心させて設けられている。即ち、偏心ロータ５は、これを軸方向に貫通する軸方向穴２１を中心線Ｏ２から一方に所定距離Ｅだけ偏心させたパイプ状の偏心円筒軸からなっている。この偏心ロータ５の軸方向穴２１の直径は、小径部３ａの外径に見合う大きさに設定されており、略隙間を生ずることなく小径部３ａに嵌合し得る寸法に形成されている。
【００１６】
この偏心ロータ５が、固定ねじ２２によって小径部３ａにねじ止めされている。そのため、小径部３ａには、その端面に開口されると共に軸方向に延在されたねじ穴２３が設けられている。このねじ穴２３に螺合される固定ねじ２２の頭部で偏心ロータ５の一端を大径部側へ押圧することにより、偏心ロータ５が回転軸３に固定されている。この回転軸３の小径部３ａと偏心ロータ５とによって、発光手段から放射される光を遮る量を回転軸３の回転角度に応じて変化させ、受光手段に照射される光量を調整する光量調整部が構成されている。なお、この実施例では、小径部３ａを有する回転軸３と偏心ロータ５との２個の部材で光量調整部を構成したが、回転軸３に偏心部分を一体に設け、１個の部材で光量調整部を構成することもできる。
【００１７】
図３等に示すように、回転軸３に固定された偏心ロータ５と対向するように、半径方向に延在された第２のガイド溝１６に遮光部材４が配置されている。そして、第２のガイド溝１６と直交する方向に延在された第１のガイド溝１５の一側に光源ホルダ７が配置され、回転軸３を挟んで第１のガイド溝１５の他側に基板ホルダ９が配置されている。図３において、符号Ｘは第１の方向、符号Ｙは、第１の方向Ｘと直交する第２の方向を示している。そして、符号Ｘ１は、ベース部材２及び回転軸３の中心点Ｏ１を通り且つ第１の方向Ｘに延在された第１の基準線を示し、符号Ｙ１は、中心点Ｏ１を通り且つ第１の基準線Ｘ１と直交する第２の方向Ｙに延在された第２の基準線を示している。また、符号Ｘ２は、第１のガイド溝１５のガイド中心線を示している。このガイド中心線Ｘ２は、第１の基準線Ｘ１に対して距離Ｈだけ偏心させて平行に設けられている。
【００１８】
遮光部材４は、偏心ロータ５との間で光路の幅を設定するもので、固定ねじ２４によってベース部材２に固定されている。遮光部材４は、第２のガイド溝１６に係合することによりベース部材２の所定位置に位置決めされる固定部４ａと、この固定部４ａと一体に設けられ且つ光路の一側を仕切る遮光部４ｂとからなっている。固定部４ａには挿通孔３２が設けられており、この挿通孔３２に対応してベース部材２の第２のガイド溝１６内にはねじ孔３３が設けられている。そして、挿通孔３２を貫通してねじ孔３３に螺合される固定ねじ３４によって遮光部材４がベース部材２にねじ止めされて固定されている。この遮光部材４の、偏心ロータ５と対向する遮光部４ｂの対向面４ｃは、偏心ロータ５の外周面と平行をなす垂直面とされている。そして、対向面４ｃと小径部３ａの外周面との隙間は、小径部３ａの一端から他端までの全長に亘って均一に形成されている。
【００１９】
光源ホルダ７は、第１のガイド溝１５に係合されると共にベース部材２の所定位置に光源ホルダ７を位置決めするための固定部７ａと、この固定部７ａと一体に設けられ且つ光源としての発光手段である発光ダイオード６を保持する保持部７ｂとからなっている。光源ホルダ７の固定部７ａは、第１のガイド溝１５の幅よりも広く形成されており、その下面の中央部に、第１のガイド溝１５に係合される係合部７ｃが設けられている。固定部７ａの両側部には挿通孔２５がそれぞれ設けられており、各挿通孔２５に対応してベース部材２には一対のねじ孔３５，３５が設けられている。そして、各挿通孔２５を貫通して各ねじ孔３５に螺合される２個の固定ねじ２６によって光源ホルダ７がベース部材２にねじ止めされて固定されている。
【００２０】
光源ホルダ７の保持部７ｂは、固定部７ａの上面中央から上方へ突出するように形成されている。この保持部７ｂの高さ方向の中間部に、水平方向に貫通する貫通穴２７が設けられている。貫通穴２７には発光ダイオード６が嵌合されて取り付けられている。発光ダイオード６は、光を放射する発光ダイオードチップと、この発光ダイオードチップを収納するケーシング６ａと、このケーシング６ａの背面側の開口部を封止すると共に発光ダイオードチップに接続された一対の端子ピン２８，２８が突出される端子基板６ｂと、を有している。また、保持部７ｂには、その上面に一端が開口され且つ他端が貫通穴２７に連通されたねじ孔２９が設けられている。このねじ孔２９に螺合された止めねじ３１により、発光ダイオード６が光源ホルダ７の保持部７ｂにねじ止めされて一体的に固定されている。
【００２１】
基板ホルダ１０は、ベース部材２の所定位置に位置決めして固定するための固定部１０ａと、この固定部１０ａと一体に設けられ且つ受光手段としてのフォトＩＣ８を保持する回路基板９が固定される保持部１０ｂとからなっている。基板ホルダ１０の固定部１０ａは、第１のガイド溝１５の幅よりも広く形成されており、その下面の中央部に、第１のガイド溝１５に係合される係合部１０ｃが設けられている。固定部１０ａの中央部には挿通孔３６が設けられており、この挿通孔３６に対応してベース部材２の第１のガイド溝１５内にねじ孔３７が設けられている。そして、挿通孔３６を貫通してねじ孔３７に螺合される固定ねじ３８によって基板ホルダ１０がベース部材２にねじ止めされて固定されている。
【００２２】
基板ホルダ１０の保持部１０ｂの内面に、回路基板９がねじ止めされて固定されている。回路基板９には、図示しない所定形状の回路パターンが設けられており、その回路パターンの略中央部にフォトＩＣ８が配置され、その回路パターンと電気的に接続されている。図３及び図４に示すように、回路基板９に実装されたフォトＩＣ８は発光ダイオード６と同じ高さ位置に設定されており、フォトＩＣ８の受光部４１と発光ダイオード６の放射部の中央部とが同一水平線上において対向するように構成されている。
【００２３】
これら回転軸３と遮光部材４と偏心ロータ５と発光ダイオード６とフォトＩＣ８との位置関係を、図５Ａ〜５Ｃを参照して詳細に説明する。図５Ａ〜５Ｃは、これら回転軸３と偏心ロータ５等の互いの位置関係を平面的に見た説明図である。回転軸３及び小径部３ａの回転中心となっている軸心線Ｏ１が、第１の方向Ｘに延在された第１の基準線Ｘ１上に設定されている。そして、第１の基準線Ｘ１と距離Ｈだけ離れた位置に、第１のガイド溝１５の中心線をなすガイド中心線Ｘ２が設定されていて、このガイド中心線Ｘ２上に、発光ダイオード６の放射部の中心とフォトＩＣ８の受光部４１の中心とが重なり合うように構成されている。フォトＩＣ８は、受光素子と信号処理回路を集積化したものであり、受光素子（受光部）の水平方向の長さがＧとなっている。
【００２４】
また、発光ダイオード６の放射部とフォトＩＣ８の受光部４１との略中間部に、軸心線Ｏ１を通り且つ第２の方向Ｙに延在された第２の基準線Ｙ１が設定されている。この第２の基準線Ｙ１が延在する方向に回転軸３及び偏心カム５と遮蔽部材４とが対向するように配置されている。図５Ａは、偏心ロータ５の中心線Ｏ２が遮光部材４から最も離れた位置に回動した状態を示しており、この状態を本実施例では、「回転軸１８０°位置」と呼ぶことにする。このとき、偏心ロータ５と遮光部材４との間の隙間Ｆ１は、偏心ロータ５の偏心量Ｅの２倍（Ｆ１＝２Ｅ）となっている。また、この隙間Ｆ１は、フォトＩＣ８の受光部４１の長さＧと等しい大きさに設定されている（Ｆ１＝Ｇ＝２Ｅ）。
【００２５】
図５Ｂは、偏心ロータ５が図５Ａの状態から時計方向へ９０度回転し、偏心ロータ５の中心線Ｏ２が第１の基準線Ｘ１上に回動した状態を示しており、この状態を本実施例では、「回転軸９０°位置」と呼ぶことにする。このとき、偏心ロータ５と遮光部材４との間の隙間Ｆ２は、受光部４１の長さＧの１／２、即ち、偏心ロータ５の偏心量Ｅと等しくなっている（Ｆ２＝Ｇ／２＝Ｅ）。
【００２６】
図５Ｃは、偏心ロータ５が図５Ｂの状態から更に時計方向へ９０度回転し、偏心ロータ５の中心線Ｏ２が遮光部材４に最も近づいた位置に回動した状態を示しており、この状態を本実施例では、「回転軸０°位置」と呼ぶことにする。このとき、偏心ロータ５が遮光部材４に接触し、偏心ロータ５と遮光部材４との間の隙間Ｆ０は、０となっている（Ｆ０＝０＜Ｇ）。
【００２７】
なお、本実施例では、偏心ロータ５の偏心量ＥをフォトＩＣ８の受光部４１の一辺の長さ（水平方向の長さ）と同じ長さに設定した例について説明した。このように構成することにより、偏心ロータ５と遮光部材４との間の隙間Ｆの変化を、偏心ロータ５の偏心量Ｅによる遮光量のサイン（ｓｉｎ）曲線変化に反映させて、フォトＩＣ８の受光部４１における遮光量の変化として測定することができる。そのため、回転軸３の回転角度を、フォトＩＣ８の受光量の変化として検出し、その受光量に比例した電圧として出力することができる。その結果、フォトＩＣ８の出力として、回転軸３の回転角度に応じたリニアなアナログ電圧出力として取り出すことができる。
【００２８】
本実施例は、このｓｉｎ曲線上で擬似的な直線変化となる９０°から±４５°の部分を利用する。これにより、回転軸３の回転に基づいて得られる略直線的に変化する部分を利用して、略リニアに変化するアナログ電圧出力を得ることができる。なお、本実施例では、「偏心ロータ５の偏心量ＥをフォトＩＣ８の受光部４１の一辺の長さと同じになるようにする」場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、「偏心ロータ５の偏心量ＥをフォトＩＣ８の受光部４１の一辺の長さより長くする」ように構成することもできる。この場合には、ｓｉｎ曲線変化を鋭くすることができ、少しの回転角度に基づいて大きなアナログ電圧出力を得ることができる。
【００２９】
ベース部材２、回転軸３、遮光部材４、偏心ロータ５、光源ホルダ７及び基板ホルダ１０の材質としては、例えば、アルミニウム合金、銅合金、スチール鋼、ステンレス鋼その他の金属は勿論のこと、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂）、ＰＯＭ（ポリアセタール）その他のエンジニアリングプラスチック等を用いることができる。
【００３０】
上述したような構成を有する光式無接触ポテンショメータ１は、例えば、次のようにして組み立てることができる。まず、ベース部材２の中央穴１２に２個の軸受部材１７，１７を嵌合し、２個の軸受部材１７，１７をベース部材２に取り付ける。次に、ベース部材２に取り付けた２個の軸受部材１７，１７の穴に回転軸３を挿通する。そして、回転軸３の大径部に設けた２つの環状溝に止め輪１８をそれぞれ嵌め込み、２個の止め輪１８，１８で２個の軸受部材１７，１７を両側から挟ミ、回転軸３を抜け止めする。次いで、回転軸３の小径部３ａを偏心ロータ５の軸方向穴２１に嵌め込む。そして、小径部３ａの先端に固定ねじ２２を螺合し、固定ねじ２２を締め付けて偏心ロータ５を小径部３ａに固定する。
【００３１】
次に、遮光部材４の固定部４ａをベース部材２の第２のガイド溝１６に嵌め込み、固定ねじ３４によって遮光部材４をベース部材２に固定する。次に、光源ホルダ７の保持部７ｂに設けた貫通穴２７に発光ダイオード６を嵌め込み、ねじ孔２９に止めねじ３１を螺合して発光ダイオード６を固定する。次いで、光源ホルダ７の固定部７ａに設けた係合部７ｃをベース部材２の第１のガイド溝１５の一側に嵌め込み、固定ねじ２６によって固定部７ａをベース部材２に固定する。
【００３２】
次に、フォトＩＣ８が実装された回路基板９を基板ホルダ１０の保持部１０ａの一面にねじ止めして固定する。そして、基板ホルダ１０の固定部１０ａに設けた係合部１０ｃをベース部材２の第１のガイド溝１５の他側に嵌め込み、固定ねじ２６によって光源ホルダ７をベース部材２に固定する。これにより、遮光部材４と偏心ロータ５を挟んだ状態で発光ダイオード６とフォトＩＣ８が対向設置される。そして、光式無接触ポテンショメータ１の組立作業が完了する。
【００３３】
この光式無接触ポテンショメータ１によれば、ベース部材２に支持された回転軸３に偏心ロータ５を取り付け、その偏心ロータ５を取り囲むようにベース部材２の一面に遮光部材４と光源ホルダ７と基板ホルダ１０とを組み付けるだけで組立工程を完了することができる。そのため、組立作業を簡単且つ迅速に行うことができると共に、組立後の位置調整のための調整作業等も簡単且つ迅速に行うことができる。
【００３４】
このような構成を有する光式無接触ポテンショメータ１は、例えば、次のようにして使用することができる。この光式無接触ポテンショメータ１は、回転軸３の回転角度を検出し、その検出結果に応じた信号を出力することを目的としている。その結果、回転軸３の回転角度に応じて各種の装置、機器、システム等を制御することができる。かかる目的と達成するため、この実施例では、発光手段である発光ダイオード６と受光手段であるフォトＩＣ８とを対向させて設置すると共に、これらの間を結ぶ光路中に偏心量Ｅを有する円柱状の偏心ロータ５（光量調整部）と遮光部材４とを介在させて設けている。
【００３５】
そして、回転軸３の回転により偏心ロータ５を回転させて遮光部材４との間の隙間を広狭変化（ｓｉｎ曲線変化）させ、その隙間の変化をフォトＩＣ８による受光量の変化として検出する。特に、このｓｉｎ曲線変化のうち、ｓｉｎ曲線上で擬似的に直線変化となる回転軸０°から９０°±４５°（４５°〜１３５°）の範囲を利用して、回転軸３の回転角度に応じたリニアなアナログ電圧出力を得ることができる光式無接触ポテンショメータ１を構成している。なお、ｓｉｎ曲線変化の範囲は、同じくｓｉｎ曲線上で擬似的に直線変化となる回転軸０°から２７０°±４５°（２２５°〜３１５°）の範囲を利用することもできる。また、ｓｉｎ曲線変化の範囲は±４５°に限定されるものではなく、±４０°、±３５°、±３０°等であってもよいことは勿論である。
【００３６】
図６は、回転軸３の回転角度（°）とフォトＩＣ８の受光部（一辺が０．６ｍｍの正方形からなる受光素子）４１における受光面積（受光量）との関係を計算したグラフであり、横軸に回転軸３の回転角度（°）をとり、縦軸に受光面積（ｍｍ２）をとっている。発光ダイオード（ＬＥＤ）には株式会社東芝製の「ＴＬＮ１１７（Ｆ）：東芝赤外ＬＥＤ ＧａＡｓ赤外発光」を使用し、フォトＩＣ８にはＭｅｌｅｘｉｓ社製の「ＭＬＸ７５３０５」を使用した。
【００３７】
回転軸３を１回転させたときの回転角度とフォトＩＣ８から出力された出力電圧（Ｖ）との関係は、図６に示す内容となっており、その計算値の変化はｓｉｎ曲線となっている。回転軸３の回転角度が「回転軸０°位置（図５Ｃの状態）」（＝回転軸３６０°位置）のとき受光面積は０（ｍｍ２）である。この回転角度０°から回転角度４５°位までの間、及び、回転角度２１５°位から回転角度３６０°までの間、計算値は曲線状に変化している。
【００３８】
一方、回転角度が約４５°〜約１３５°までの間、及び、約２１５°〜約３１５°までの間、計算値は略直線状に変化している。そこで、受光面積と出力電圧とは略比例関係にあると考えられるから、回転角度が約４５°〜約１３５°までの間（回転軸９０°位置を中心とした±４５°）Ｍ１、若しくは、回転角度が約２１５°〜約３１５°までの間（回転軸２７０°位置を中心とした±４５°）Ｍ２における擬似的な直線変化を利用して、回転角度に応じたリニアな出力電圧を得るようにする。なお、図６において破線で示すｓｉｎ曲線は、実線で示したｓｉｎ曲線から９０°位相を進ませた状態を示している。
【００３９】
図７は、ＬＥＤ６に「ＴＬＮ１０８（Ｆ）」を使用し、フォトＩＣ８に「ＭＬＸ７５３０５」を使用して、実験した結果を示している。図７に示すグラフおいて、横軸に回転軸３の回転角度（°）をとり、縦軸にフォトＩＣ８の出力電圧（Ｖ）をとっている。回転角度０°において出力電圧０（Ｖ）が、回転角度の増加に応じて徐々に曲線を描くように増加し、回転角度４５°において出力電圧は約０．９（Ｖ）に増加している。この回転角度４５°から回転角度１３５°位まで出力電圧は、回転角度の増加に比例するよう直線的に増加し、回転角度１３５°において出力電圧は約４．７（Ｖ）になっている。
【００４０】
その後、出力電圧は緩やかな曲線を描くように変化し、回転角度１８０°において出力電圧は最大値の約５．３（Ｖ）になっている。回転軸３の回転角度が１８０°を越えると、出力電圧の特性はそれまでとは逆の特性となり、回転角度２２５°位まで出力電圧は曲線を描くように緩やかに減少する。そして、回転角度２２５°から回転角度３１５°位まで出力電圧は、回転角度の増加に反比例するよう直線的に減少し、回転角度３１５°において出力電圧は約０．９（Ｖ）になっている。そこで、出力電圧が略直線性を示す、回転角度４５°から１３５°位までの間、又は、回転角度２２５°から３１５°位までの間のいずれか一方（本実施例では、回転前期の回転角度４５°から１３５°位までの間）を利用するようにしている。
【００４１】
図８は、図７に示した実験結果において、擬似的な直線変化となる回転角度４５°から１３５°までの間の偏差（％ＦＳ）を表したグラフである。この偏差は、回転角度４５°と１３５°との２点の偏差をそれぞれ０としてその２点を直線で結び、この直線に対して各回転角度においてどの程度の偏差（％ＦＳ）が生じているかを表している。その結果、偏差（％ＦＳ）は、回転角度の前側部分（４５°〜９０°）においてはマイナス側に表れ、その最大値は−２．１（％ＦＳ）程度であった。また、回転角度の後側部分（９０°〜１３５°）においてはプラス側に表れ、その最大値は＋３．３（％ＦＳ）程度であり、偏差の平均値は±２．８（％ＦＳ）であった。
【００４２】
図９は、フォトＩＣ８に「ＭＬＸ７５３０５」を使用する一方、ＬＥＤ６には「ＴＬＮ１０８（Ｆ）」に変えて、小型でローコストの「ＴＬＮ１１７（Ｆ）：株式会社東芝製」を使用して、実験した結果を示している。図９に示すグラフおいて、横軸に回転軸３の回転角度（°）をとり、縦軸にフォトＩＣ８の出力電圧（Ｖ）をとっている。回転角度０°から４５°の間において、出力電圧（Ｖ）は０（Ｖ）〜０．４（Ｖ）程度になっている。これに対して、回転角度が４５°を越えると回転角度１４０°位まで、出力電圧（Ｖ）は回転角度の増加に比例するよう直線的に増加し、回転角度１４０°付近において出力電圧は最大の約５．５（Ｖ）に増加している。
【００４３】
この回転角度１４０°付近から回転角度２５５°位までの間、出力電圧に変化が生じることなく、その値の出力電圧約５．５（Ｖ）を維持している。そして、回転角度が２５５°を越えると、これまでとは逆に、回転角度の増加に反比例するよう直線的に減少し、回転角度３５０°において出力電圧は約０．４（Ｖ）になっている。そこで、出力電圧が略直線性を示す、回転角度４５°から１３５°位までの間、又は、回転角度２５５°から３４５°位までの間のいずれか一方（本実施例では、回転前期の回転角度４５°から１３５°位までの間）を利用するようにしている。
【００４４】
図１０は、図９に示した実験結果において、擬似的な直線変化となる回転角度４５°から１３５°までの間の偏差（％ＦＳ）を表したグラフである。この偏差は、回転角度４５°と１３５°との２点の偏差をそれぞれ０としてその２点を直線で結び、この直線に対して各回転角度においてどの程度の偏差（％ＦＳ）が生じているかを表している。その結果、偏差（％ＦＳ）は、回転角度の初期部分（４５°〜５８°）においてはマイナス側に表れ、その最大値は−０．７（％ＦＳ）程度であった。また、回転角度の残り部分（初期部分を除いた部分）（５８°〜１３５°）においてはプラス側に表れ、その最大値は＋２．５（％ＦＳ）程度であり、偏差の平均値は±１．５（％ＦＳ）であった。この偏差の平均値±１．５（％ＦＳ）は、角度センサの検出部における直線性を表す偏差として使用に十分耐えうる値である。
【００４５】
このような構成を有する光式無接触ポテンショメータ１は、例えば、次のようにして使用することができる。この光式無接触ポテンショメータ１は、回転範囲が±４５°（合計９０°）の角度範囲内で回動する回転軸の回転角度を検出する角度検出センサである。まず、前述したようにして組み立てられた光式無接触ポテンショメータ１の回転軸３の大径側を、回転角度を検出する回転軸に、ジョイント等の接続部品やクラッチ等の接続器具等を介して連結する。そして、光源ホルダ７に保持されている発光ダイオード６からフォトＩＣ８に向けて光を放射し、その光を基板ホルダ１０に保持されている回路基板９に搭載されているフォトＩＣ８で受光する。
【００４６】
この際、発光ダイオード６から放射される光の光路上に配置された偏心ロータ５が、回転軸３と一体に回転され、その回転の前後におけるフォトＩＣ８の受光部（受光素子）４１が受ける光量の変化によって、回転軸３の回転角度を検出することができる
【００４７】
図５Ａに示すように、偏心ロータ５の外周面と遮光部材４の対向面４ｃとの間の隙間Ｆ１が最も広い回転軸１８０°位置の状態では、偏心ロータ５による光路の遮光は行われておらず、隙間Ｆ１とフォトＩＣ８の受光部（受光素子）４１の水平方向の長さＧとが等しくなっている（Ｆ１＝Ｇ＝２Ｅ）。そのため、フォトＩＣ８の受光部（受光素子）４１には、その全面に発光ダイオード６から放射された光が照射され、受光部４１の受光率は１００％になっている。
【００４８】
図５Ｂに示すように、図５Ａの状態から回転軸３が９０度回転し、回転軸９０°位置に回転変位した状態では、偏心ロータ５によって光路は、その１／２が遮光されており、隙間Ｆ２はフォトＩＣ８の受光部（受光素子）４１の水平方向の長さＧの１／２になっている（Ｆ２＝Ｇ／２＝Ｅ）。そのため、フォトＩＣ８の受光部（受光素子）４１には、その１／２の面積に発光ダイオード６から放射された光が照射され、受光部４１の受光率は５０％になる。
【００４９】
また、図５Ｃに示すように、図５Ｂの状態から更に回転軸３が９０度回転し、回転軸０°位置に回転変位した状態では、偏心ロータ５によって光路は完全に遮断されており、隙間Ｆ０は０になっている（Ｆ０＝０＜Ｇ）。そのため、フォトＩＣ８の受光部（受光素子）４１には、その面積に発光ダイオード６から放射された光は照射されず、受光部４１の受光率は０％になる。
【００５０】
図１１Ａ，１１Ｂは、本発明の第２の実施例を示す光式無接触ポテンショメータ５０である。この第２の実施例として示す光式無接触ポテンショメータ５０は、受光手段として２個のフォトＩＣ５１，５２を設け、第１のフォトＩＣ５１を検出センサとして用いて受光面積が回転角度に応じて変化するようにする一方、第２のフォトＩＣ５２を基準センサとして用いて常に受光部の全面積に光が当たるように構成する。そして、第２のフォトＩＣ５２が感知した照度により発光ダイオード６をフィードバック制御して、第１のフォトＩＣ５１の出力を安定化させるように構成したものである。
【００５１】
この光式無接触ポテンショメータ５０が前述した第１の実施例に係る光式無接触ポテンショメータ１と異なるところは、受光手段として２個のフォトＩＣ５１，５２を設けた点であり、その他の構成は前記実施例と同一である。そこで、ここでは光式無接触ポテンショメータ５０が光式無接触ポテンショメータ１と異なる点について説明し、同一部分には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。なお、第１のフォトＩＣ５１と第２のフォトＩＣ５２とは、同様のものを使用する。また、発光ダイオード６としては、並べて設置された２個のフォトＩＣ５１，５２の各受光部４１，４１に同様の強さの光を照射できるように指向性の角度が大きい（広い）ものを使用する。
【００５２】
図１１Ａ及び１１Ｂに示すように、２個のフォトＩＣ５１，５２は、回路基板９の同一面に所定の隙間をあけて実装されている。この回路基板９が、２個のフォトＩＣ５１，５２を上下方向へ配置すると共にそれぞれの受光部４１を発光ダイオード６に向けた状態で基板ホルダ１０に固定されている。第１のフォトＩＣ５１は出力用のものであり、この第１のフォトＩＣ５１の上方に、フィードバック制御用の第２のフォトＩＣ５２が配置されている。この第１のフォトＩＣ５１と第２のフォトＩＣ５２との中間部に、発光ダイオード６の光を放射する中心から水平方向へ延びた水平中心線Ｎ１が設定されている。従って、第１のフォトＩＣ５１の受光部４１から水平中心線Ｎ１までの距離と第２のフォトＩＣ５２の受光部４１から水平中心線Ｎ１までの距離とは等しくなっている。
【００５３】
更に、回転軸３に固定されている偏心ロータ５の上端面の高さは、水平中心線Ｎの高さ方向の位置と一致するように構成されている。これにより、第１のフォトＩＣ５１の受光部４１には、偏心ロータ５の回転角度に応じてｓｉｎ曲線変化する光量が受光され、その受光量に応じたアナログ電圧（Ｖ）が出力される。これに対して、第２のフォトＩＣ５２の受光部４１には、偏心ロータ５の回転角度のいかんに係わらず、常に全面積に光が照射される。この第２のフォトＩＣ５２により、発光ダイオード６から放射されている光の強度を知ることができる。
【００５４】
一般に、発光ダイオードから放射される光は、周囲の雰囲気温度や、発光ダイオード自体の発熱、或いは長期使用による発光ダイオードの経時変化等によって影響を受け、その光が強弱変化してしまう。そのため、受光手段として１個のフォトＩＣを使用する場合には、雰囲気温度等の影響がフォトＩＣの検出値に付加され、その影響を受けている状態のものが検出値として取得されることになる。従って、この場合には、フォトＩＣの出力値に安定性を欠くことになり、精度の高い検出値を得ることが難しくなる。これに対して、本実施例に係る光式無接触ポテンショメータ５０では、第２のフォトＩＣ５２で雰囲気温度やＬＥＤ自体の発熱等の影響を受けている照度を感知し、その照度に基づき発光ダイオード６をフィードバック制御する。これにより、第１のフォトＩＣ５１の出力電圧を安定化させ、精度の高い回転角度の検出を行うことができる。
【００５５】
図１２は、光式無接触ポテンショメータ５０の回路構成を示すブロック図である。発光ダイオード６にはＬＥＤ駆動用定電流回路５３が接続されている。ＬＥＤ駆動用定電流回路５３は、発光ダイオード６から放射される光の強度を安定化させるための回路であり、発光ダイオード６を定電流駆動して安定した光を放射させる。発光ダイオード６から放射された光は、同時に第１のフォトＩＣ５１と第２のフォトＩＣ５２とに照射される。このとき、第１のフォトＩＣ５１の受光部４１には偏心ロータ５によって光路調整された光が照射され、第２のフォトＩＣ５２の受光部４１には常に全面積に光が照射される。
【００５６】
第１のフォトＩＣ５１は、偏心ロータ５の回転で調整された光路を通る光の照射を受けた面積に対応する電圧を出力する。第１のフォトＩＣ５１には出力調整用アンプ回路５４が接続されており、この出力調整用アンプ回路５４を介して第１のフォトＩＣ５１の電圧出力が外部に出力される。第２のフォトＩＣ５２は、受光部４１の全面積に光が照射されるときの電圧を出力する。第２のフォトＩＣ５２にはフィードバック処理回路５５が接続されており、フィードバック処理回路５５は、受光部４１の全面積に光が照射されるときの電圧に基づいてＬＥＤ駆動用定電流回路５３を制御する。
【００５７】
例えば、雰囲気温度の上昇や、ＬＥＤ自体の発熱による温度上昇等によって発光ダイオード６から放射される光の強度が強くなった場合には、フィードバック処理回路５５からＬＥＤ駆動用定電流回路５３に対して、ＬＥＤ駆動用定電流回路５３から出力される定電流の値を低くするための制御信号が出力される。また、長期使用によって発光ダイオード６が劣化し、放射される光の強度が弱くなった場合には、ＬＥＤ駆動用定電流回路５３から出力される定電流の値を高くするための制御信号が、フィードバック処理回路５５からＬＥＤ駆動用定電流回路５３に出力される。このようなフィードバック制御を行うことにより、雰囲気温度の上昇、ＬＥＤ自体の発熱、経時変化による光強度の劣化等が生じた場合にも、発光ダイオード６の出力を一定にして、第１のフォトＩＣ５１からの出力を安定化させ、検出精度の向上を図ることができる。
【００５８】
図１３Ａ，１３Ｂは、本発明の第３の実施例を示す光式無接触ポテンショメータ５０である。この第３の実施例として示す光式無接触ポテンショメータ６０は、２つの同一出力を個別に取り出すことができるように構成したものである。この光式無接触ポテンショメータ６０が前述した第２の実施例に係る光式無接触ポテンショメータ５０と異なるところは、受光手段として３個のフォトＩＣ６１，６２，６３を設けると共に、２個の偏心ロータ６５，６６を設けた点であり、その他の構成は前記実施例と同一である。そこで、ここでは光式無接触ポテンショメータ６０が光式無接触ポテンショメータ５０と異なる点について説明し、同一部分には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
【００５９】
なお、第１〜第３のフォトＩＣ６１〜６３は、同様のものを使用する。また、発光ダイオード６としては、並べて設置された３個のフォトＩＣ６１〜６３の各受光部４１に同様の強さの光を照射できるように指向性の角度が特に大きい（広い）ものを使用する。
【００６０】
光式無接触ポテンショメータ６０は、受光手段として３個のフォトＩＣ６１，６２，６３を有しており、第１のフォトＩＣ６１と第３のフォトＩＣ６３とを検出センサとして用いて受光面積が回転角度に応じて変化するように構成している。そして、第２のフォトＩＣ６２を基準センサとして用いて、常に受光部の全面積に光が当たるように構成している。また、光量調整部として２個の偏心ロータ６５，６６を設け、第１の偏心ロータ６５を第１のフォトＩＣ６１に対向させて設置すると共に、第２の偏心ロータ６６を第３のフォトＩＣ６３に対向させて設置している。そして、第２のフォトＩＣ６２が感知した照度により発光ダイオード６をフィードバック制御して、第１のフォトＩＣ６１と第３のフォトＩＣ６３の出力を安定化させるように構成している。
【００６１】
図１３Ａ及び１３Ｂに示すように、３個のフォトＩＣ６１〜６３は、回路基板９の同一面に所定の隙間をあけて一列に並べられて実装されている。この回路基板９が、３個のフォトＩＣ６１，６２，６３を上下方向へ配置し且つそれぞれの受光部４１を発光ダイオード６に向けた状態で基板ホルダ１０に固定されている。第１のフォトＩＣ６１は第１の出力用のものであり、第３のフォトＩＣ６３が第２の出力用のものである。第１のフォトＩＣ６１の上方にフィードバック制御用の第２のフォトＩＣ６２が配置され、第２のフォトＩＣ６２の上方に第２の出力用の第３のフォトＩＣ６３が配置されている。
【００６２】
そして、第２のフォトＩＣ６２の中央部に、発光ダイオード６の光を放射する中心から水平方向へ延びた水平中心線Ｎ２が設定されている。従って、第１のフォトＩＣ６１の受光部４１から水平中心線Ｎ２までの距離と第３のフォトＩＣ６３の受光部４１から水平中心線Ｎ２までの距離とは等しくなっている。
【００６３】
また、回転軸３に固定されている２個の偏心ロータ６５，６６は、その高さ（軸方向の長さ）が、フォトＩＣ６１〜６３の高さ（一辺の長さ）と略等しい大きさに設定されている。そして、水平方向において、第１のフォトＩＣ６１に第１の偏心ロータ６５が対向し、第３のフォトＩＣ６３に第２の偏心ロータ６６が対向するように構成している。更に、第２のフォトＩＣ６２には回転軸３の小径部３ａが対向され、回転軸３の回転角度のいかんに係わらず受光部４１の全面が光の照射を受けるように構成している。なお、２個の偏心ロータ６５，６６の間に円筒状のスリーブを介在させることにより、２個の偏心ロータ６５，６６間の間隔を一定に保持して、固定ねじ２２による回転軸３への組み立てを行うことができる。
【００６４】
即ち、第１の偏心ロータ６５の上端面の高さは、第１のフォトＩＣ６１と第２のフォトＩＣ６２との中間部に設定され、第２の偏心ロータ６６の下端面の高さは、第２のフォトＩＣ６２と第３のフォトＩＣ６３との中間部に設定されている。これにより、第１のフォトＩＣ６１の受光部４１には、第１の偏心ロータ６５の回転角度に応じてｓｉｎ曲線変化する光量が受光され、その受光量に応じたアナログ電圧（Ｖ）が第１のフォトＩＣ６１から出力される。また、第３のフォトＩＣ６３の受光部４１には、第２の偏心ロータ６６の回転角度に応じてｓｉｎ曲線変化する光量が受光され、その受光量に応じたアナログ電圧（Ｖ）が第３のフォトＩＣ６３から出力される。
【００６５】
これに対して、第２のフォトＩＣ６２の受光部４１には、回転軸３の回転角度のいかんに係わらず、常に全面積に光が照射される。この第２のフォトＩＣ６２により、発光ダイオード６から放射されている光の強度を知ることができる。そして、２個のフォトＩＣ６１，６３で検出した２つの検出値に基づいてそれぞれ電圧を個別に出力することにより、その２つの出力電圧を用いて２つの外部装置を同時に制御することができる。
【００６６】
図１４Ａ，１４Ｂは、本発明の第４の実施例を示す光式無接触ポテンショメータ７０である。この第４の実施例として示す光式無接触ポテンショメータ７０が前述した第３の実施例に係る光式無接触ポテンショメータ６０と異なるところは、第１の偏心ロータ６５に対して第２の偏心ロータ６７を９０°回転変位させて設けた点であり、その他の構成は前記実施例と同一である。そこで、ここでは光式無接触ポテンショメータ７０が光式無接触ポテンショメータ６０と異なる点について説明し、同一部分には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
【００６７】
２個の偏心ロータ６５，６７の形状及び大きさは、前記第３の実施例に係る光式無接触ポテンショメータ６０のものと同様である。また、回転軸３に対する２個の偏心ロータ６５，６７の取付手段も同様であり、２個の偏心ロータ６５，６７の間に円筒状のスリーブを介在させることにより、２個の偏心ロータ６５，６６間の間隔を一定に保持して、回転軸３に組み立てることができる。この実施例の場合の２個のフォトＩＣの出力は、例えば、図６に示すような受光面積の変化に基づいて、位相が９０度ズレている２つの電圧出力を得ることができる。
【００６８】
この第４の実施例に係る光式無接触ポテンショメータ７０の出力は、例えば、次のようにして利用することができる。例えば、第１のフォトＩＣ６１の出力をメイン出力として使用する一方、第３のフォトＩＣ６３の出力をリミッタとして用いて、回転軸３が許容範囲を越えて回転変位するのを防止する場合である。具体的には、第１のフォトＩＣ６１の検出角度範囲を９０°±４５°に設定すると共に、同じ検出角度範囲を有する第３のフォトＩＣ６３を９０°進めて設定する。このように構成することにより、リミッタ用の第３のフォトＩＣ６３の出力を見ることで、メイン検出用の第１のフォトＩＣ６１の出力の正否を知ることができる。
【００６９】
いま、第１のフォトＩＣ６１が、回転軸３の回転角度９０°±４５°（＋４５°〜＋１３５°）までの範囲内を検出するものとすると、このとき第３のフォトＩＣ６３は、回転角度０°±４５°（−４５°〜＋４５°）までの範囲内を検出することになる。そのため、第１のフォトＩＣ６１の出力が上記範囲内で得られる適切な検出値である場合には、第３のフォトＩＣ６３の出力は上記範囲内では得られない範囲外の不適切な検出値となる。言い換えると、第３のフォトＩＣ６３の出力が上記範囲内で得られる適切な検出値である場合には、第１のフォトＩＣ６１の検出値は上記範囲内ではない測定外の部分（例えば、＋１５０°）を検出しているものである。
【００７０】
これにより、回転軸３が測定範囲外の±４５°以上に回転してしまったことを知ることができる。そこで、第３のフォトＩＣ６３の出力をリミッタとして用いて、第３のフォトＩＣ６３の出力が適切な検出値を示すようになった場合には、回転軸３の回転を停止させる制御を行うことにより、回転軸３の過剰な回転を防止して安全性を確保することが可能となる。
【００７１】
以上説明したが、本発明は、前述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、前記実施例においては、回転軸を９０°（±４５°）の範囲内で回転させて回転角度を検出する例について説明したが、その回転角度を９０°以下に設定できることは勿論である。
【符号の説明】
【００７２】
１，５０，６０，７０…光式無接触ポテンショメータ、 ２…ベース部材（支持部材）、 ３…回転軸、 ３ａ…小径部、 ４…遮光部材、 ４ｂ…遮光部、 ５，６５，６６、６７…偏心ロータ（光量調整部）、 ６…発光ダイオード（発光手段）、 ７…光源ホルダ、 ８，５１，５２，６１，６２，６３…フォトＩＣ（受光手段）、 ９…回路基板、 １０…基板ホルダ、 １５…第１のガイド溝、 １６…第２のガイド溝、 ２１…軸方向穴、 ５３…ＬＥＤ駆動用定電流回路、 ５４…フィードバック回路、 Ｅ…偏心量、 Ｘ…第１の方向、 Ｘ１…第１の基準線、 Ｙ…第２の方向、 Ｙ１…第２の基準線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部材に回転自在に支持された回転軸と、
前記回転軸に対向設置された遮光部材と、
前記回転軸と前記遮光部材とが対向する方向と交差する方向の一側に配置された発光手段と、
前記回転軸と前記遮光部材とが対向する方向と交差する方向の他側に配置され且つ前記発光手段に対向設置された受光手段と、を備え、
前記回転軸に、当該回転軸の回転位置に応じて前記遮光部材との間の隙間を変化させる光量調整部を設けた
ことを特徴とする光式無接触ポテンショメータ。
【請求項２】
円板状の支持部材と、
前記支持部材に設けた中央穴を貫通するように回転自在に支持され回転軸と、
前記支持部材の一面側において前記回転軸と所定の隙間をあけて対向するように設けた遮光部材と、
前記支持部材の一面側において前記回転軸と前記遮光部材とが対向する方向と交差する方向の一側に配置された発光手段と、
前記支持部材の一面側において前記回転軸と前記遮光部材とが対向する方向と交差する方向の他側に配置され且つ前記発光手段に対向設置された受光手段と、を備え、
前記回転軸に、当該回転軸の回転位置に応じて前記遮光部材との間の隙間を変化させる光量調整部を設けた
ことを特徴とする光式無接触ポテンショメータ。
【請求項３】
前記光量調整部は、外周面に対して偏心させて設けた軸方向穴を有し且つ前記回転軸に嵌合された偏心円筒軸からなる
ことを特徴とする請求項１又は２記載の光式無接触ポテンショメータ。
【請求項４】
前記光量調整部と前記遮光部材との隙間は、前記受光手段の受光部と略同じ大きさに形成した
ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の光式無接触ポテンショメータ。
【請求項５】
前記受光手段は、前記発光手段に対向させて複数個を対称位置に配置して設けた
ことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の光式無接触ポテンショメータ。
【請求項６】
前記光量調整部は、前記回転軸の軸方向に所定の隙間をあけて複数箇所に設け、
前記受光手段は、前記光量調整部に対向させて複数個を配置して設けた
ことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の光式無接触ポテンショメータ。
【請求項７】
複数箇所に設けた前記光量調整部は、それぞれの偏心側を互いに９０度回転変位させて設けた
ことを特徴とする請求項６記載の光式無接触ポテンショメータ。
【請求項１】
支持部材に回転自在に支持された回転軸と、
前記回転軸に対向設置された遮光部材と、
前記回転軸と前記遮光部材とが対向する方向と交差する方向の一側に配置された発光手段と、
前記回転軸と前記遮光部材とが対向する方向と交差する方向の他側に配置され且つ前記発光手段に対向設置された受光手段と、を備え、
前記回転軸に、当該回転軸の回転位置に応じて前記遮光部材との間の隙間を変化させる光量調整部を設けた
ことを特徴とする光式無接触ポテンショメータ。
【請求項２】
円板状の支持部材と、
前記支持部材に設けた中央穴を貫通するように回転自在に支持され回転軸と、
前記支持部材の一面側において前記回転軸と所定の隙間をあけて対向するように設けた遮光部材と、
前記支持部材の一面側において前記回転軸と前記遮光部材とが対向する方向と交差する方向の一側に配置された発光手段と、
前記支持部材の一面側において前記回転軸と前記遮光部材とが対向する方向と交差する方向の他側に配置され且つ前記発光手段に対向設置された受光手段と、を備え、
前記回転軸に、当該回転軸の回転位置に応じて前記遮光部材との間の隙間を変化させる光量調整部を設けた
ことを特徴とする光式無接触ポテンショメータ。
【請求項３】
前記光量調整部は、外周面に対して偏心させて設けた軸方向穴を有し且つ前記回転軸に嵌合された偏心円筒軸からなる
ことを特徴とする請求項１又は２記載の光式無接触ポテンショメータ。
【請求項４】
前記光量調整部と前記遮光部材との隙間は、前記受光手段の受光部と略同じ大きさに形成した
ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の光式無接触ポテンショメータ。
【請求項５】
前記受光手段は、前記発光手段に対向させて複数個を対称位置に配置して設けた
ことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の光式無接触ポテンショメータ。
【請求項６】
前記光量調整部は、前記回転軸の軸方向に所定の隙間をあけて複数箇所に設け、
前記受光手段は、前記光量調整部に対向させて複数個を配置して設けた
ことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の光式無接触ポテンショメータ。
【請求項７】
複数箇所に設けた前記光量調整部は、それぞれの偏心側を互いに９０度回転変位させて設けた
ことを特徴とする請求項６記載の光式無接触ポテンショメータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−１３４５４（Ｐ２０１２−１３４５４Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４８０６９（Ｐ２０１０−１４８０６９）
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【出願人】（０００１２０４８９）栄通信工業株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【出願人】（０００１２０４８９）栄通信工業株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
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