(57)【要約】【課題】傾斜や加速度の検出装置において、検出誤差を低減するとともに、そのために構成や処理の複雑化を伴わないようにする。【解決手段】傾斜の検出装置１において、回動自在な状態で支持体２に支持された回転体３が、その静止状態で支持軸２ｂに対して鉛直方向及び水平方向において対称な慣性モーメントを有する。そして、回転体３と支持体２との間の相対位置を検出し又は両者間の相対速度を検出して積分する検出手段を備える。傾斜検出を行う場合に予期しない加速度が回転体に加わっても、その影響が回転体３への回転力として作用しないようにした。また、加速度の検出を行う場合には、検出装置１０が、回動自在な状態でそれぞれ支持体２に支持された回転体３及び振り子１１を備えており、両者間の相対位置を検出し又は両者間の相対速度を検出して積分する検出手段を備える。支持体２の姿勢（傾き）が変化しても、回転体３への回転力が作用しないようにした。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と、回動自在な状態で支持体に支持された回転体を備えた検出装置であって、
上記回転体が、その静止状態で上記支持体の支持軸に関して鉛直方向及び水平方向に対称な慣性モーメントを有しており、
上記回転体と上記支持体との間の相対位置を検出し又は両者間の相対速度を検出して積分する検出手段を備えている
ことを特徴とする検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載した検出装置において、
上記回転体が、上記支持体の支持軸に関して慣性モーメントの等しい一対又は複数対の重量体を有しており、上記回転体が鉛直面内で回動自在な状態で支持体に支持されるとともに、該重量体にかかる重力のつり合い位置で静止するように構成した
ことを特徴とする検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載した検出装置において、
上記回転体に被検出部を設け、該被検出部を磁気的又は光学的に検出する上記検出手段を上記支持体に設けた
ことを特徴とする検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載した検出装置において、
上記回転体を構成する円盤の中心部を上記支持体により回転自在に支持するとともに、該円盤の周縁部に上記被検出部を設けた
ことを特徴とする検出装置。
【請求項５】
支持体と、回動自在な状態でそれぞれ支持体に支持された回転体及び振り子を備えた検出装置であって、
上記回転体が、その静止状態で上記支持体の支持軸に関して鉛直方向及び水平方向に対称な慣性モーメントを有しており、
上記回転体と上記振り子との間の相対位置を検出し又は両者間の相対速度を検出して積分する検出手段を備えている
ことを特徴とする検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載した検出装置において、
上記回転体が、上記支持体の支持軸に関して慣性モーメントの等しい一対又は複数対の重量体を有しており、該回転体が鉛直面内で回動自在な状態で支持体に支持されるとともに、該重量体にかかる重力のつり合い位置で静止するように構成した
ことを特徴とする検出装置。
【請求項７】
請求項５に記載した検出装置において、
上記回転体に被検出部を設け、該被検出部を磁気的又は光学的に検出する上記検出手段を上記振り子に設けた
ことを特徴とする検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載した検出装置において、
上記回転体を構成する円盤の中心部を上記支持体により回転自在に支持するとともに、該円盤の周縁部に上記被検出部を設けた
ことを特徴とする検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外乱の影響を受け難い構造を採用することで、加速度や傾斜状態の検出に際して誤検出の発生を低減するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
傾斜や加速度等を検出する検出装置には、これまでに各種の検出原理に基づく構成が知られている。
【０００３】
例えば、加速度センサの場合、絶縁性の容器に多数の電極を配置して、該容器内に導電性流動体を収容し、加速度の方向及び大きさに応じた導電性流動体の変位や変形を電極の位置及び数により検出する形態が挙げられる（特許文献１参照。）。
【０００４】
また、移動体の姿勢変化（傾斜）によって検出精度への影響が問題とならないように、該姿勢変化による影響を打ち消すための傾斜補正手段を設けた形態が挙げられる（特許文献２参照。）。
【０００５】
傾斜角センサに関しては、振り子型の構成形態（例えば、特許文献３参照。）、ボールを可動接点として利用した構成形態（例えば、特許文献４参照。）、浮力を利用して気泡の歪みを検出する構成形態（例えば、特許文献５参照。）等が挙げられる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−６６８２５号公報
【特許文献２】
特開平９−９６５３３号公報
【特許文献３】
国際公開第９９／３０１１０号パンフレット
【特許文献４】
特開平１１−１９５３５９号公報
【特許文献５】
特開平９−２５７４７４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の検出装置にあっては、装置自身の傾きや不要な加速度の影響によって検出誤差が生じ、精度が悪化してしまうことが問題となる。
【０００８】
例えば、従来の加速度センサでは重力加速度を同時に検出してしまうため、移動体に姿勢の変化（傾斜）がある場合には、加速度を正確に出力することが困難である。あるいは、正確に加速度を出力するためには、姿勢を考慮した補正が必要となるため、補正用の電気回路やマイクロコンピュータによる補正演算が必要であり、構成や処理の複雑化を伴う。
【０００９】
また、従来の傾斜角センサにあっては、いずれも重力を利用した構成とされ、上下方向（鉛直方向）においてアンバランスな構造をしている。つまり、上下方向においてアンバランスな構造を有しているが故に、横方向（水平方向）の加速度に対しても過敏に反応してしまうという欠点があり、これが誤検出の原因となる。そこで、このような加速度の影響を打ち消すために、ダンパーや制動板等の制動機構を付設したり、あるいは別の加速度センサを用いて加速度の減算を行う等の必要があり、大掛かりな構成となったり、コスト上昇の原因となる。
【００１０】
そこで、本発明は、加速度又は傾斜を検出する検出装置において、装置の姿勢や不要な加速度の影響に起因する検出誤差を低減するとともに、そのために構成や処理の複雑化を伴わないようにすることを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために、回動自在な状態で支持体に支持された回転体が、その静止状態で支持体の支持軸に関して鉛直方向及び水平方向に対称な慣性モーメントを有しており、回転体と支持体との間の相対位置を検出する検出手段又は両者間の相対速度を検出して積分する検出手段を備えたものである。
【００１２】
よって、本構成によれば、鉛直方向及び水平方向においてバランスのとれた構造を採用するとともに、傾斜検出を行う場合に予期しない加速度が回転体に加わっても、その影響が回転体への回転力として作用しないので、誤検出が生じない。
【００１３】
また、本発明において、加速度の検出を行う場合には、回動自在な状態でそれぞれ支持体に支持された回転体及び振り子を備えており、該回転体が、その静止状態で支持体の支持軸に関して鉛直方向及び水平方向に対称な慣性モーメントを有し、該回転体と振り子との間の相対位置を検出する検出手段又は両者間の相対速度を検出して積分する検出手段を備えたものである。
【００１４】
従って、本構成によれば、鉛直方向及び水平方向においてバランスのとれた構造を採用するとともに、支持体の姿勢変化（傾き）により、回転体への影響が及ばない（回転体への回転力が作用しない）ので、誤検出が生じない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、支持体とこれに支持された回転体を備えた検出装置に関し、傾斜角や加速度等の検出において、検出誤差の低減を目的としたものである。
【００１６】
図１乃至図３は、本発明に係る原理説明図であり、傾斜センサ等への適用例を示す。
【００１７】
検出装置１は、支持体２と、該支持体２に回動自在な状態で支持された回転体３を備えている。
【００１８】
本例では、支持体２の側面形状が逆Ｔ字状に形成されていて、基台２ａとこれに立設された鉛直方向の支持軸２ｂを有する。
【００１９】
回転体３はアレイ状をなし、支点Ｏから左右両側に延びた腕部３ａの両端に重量体３ｂ、３ｂがそれぞれ付設されている。即ち、腕部３ａの中央部が支点Ｏで支持軸２ｂに支えられており、同じ長さの左腕３ａＬ及び右腕３ａＲの各端部に同じ重量のおもり（重量体）がついていて、「やじろべえ」の如き構造を有しているため、装置（センサ）全体が水平に設置されている状態では、図１（Ａ）に示すように、つり合いの位置にあって腕部３ａがどちら側にも傾かないようになっている。
【００２０】
図１（Ｂ）に示すように、検出装置１を水平面に対して「θ」の角度をもって傾けてみると、腕部３ａはやはり水平となる。つまり、支持体２の支持軸２ｂと腕部３ａとの間になす角度が、「９０゜−θ」となり、検出装置１の傾きθの増加に応じて小さくなることが分かる。
【００２１】
この傾き角「９０゜−θ」を位置センサ（あるいは角度センサ）で計測するか、又は傾動の過程で速度センサを使用して速度を計測し、計測値を積分することにより、傾き角を知ることができる。つまり、支持体２と回転体３との間の相対位置を検出し又は両者間の相対速度を検出して積分する検出手段として、位置センサや速度センサを設けることによって、検出装置１の姿勢（傾斜状態）を検出することができる。
【００２２】
図２は、回転体３に加わる横方向（水平方向）の加速度による検出への影響について説明するための図である。
【００２３】
本構造では、たとえ横方向加速度が検出装置１に加わっても、腕部３ａの両側の重量体３ｂ、３ｂには、同じように力が働くために（破線で示す矢印Ｈａ、Ｈｂ参照）、腕部３ａは傾かず、従って、検出装置１の検出手段において横方向加速度による誤検出は起こらない（即ち、検出装置１の検出手段からは誤った検出信号が出力されない。）。尚、図中に実線で示す「ｍｇ」の矢印は、重量体３ｂに働く重力の向きを示す。
【００２４】
また、図３に示すように、回転体３に上下方向の加速度が加わった場合でも、これが同様に検出誤差の要因とはならない。例えば、上向きの加速度（破線で示す矢印Ｕ参照）が装置に加わったとしても、腕部３ａは傾かず、従って、誤検出は起きない。
【００２５】
このように、検出装置１では、これに加わる直線的（並進的）な加速度に影響されずに、傾きだけを純粋に検出することができる。
【００２６】
図４は、検出装置の構成例４を示したものである。
【００２７】
本例において、回転体５は、これを構成する円盤６と、該円盤に付設されたおもり（重量体）７、７から構成されており、円盤６の中心部が支持体２の支持軸２ｂに回転自在に支持されている。つまり、一対のおもり７、７は、円盤６の外周縁部にそれぞれ取り付けられて固定されている。
【００２８】
尚、本発明に係る回転体５に関しては、その静止状態において、支持体の支持軸に対して上下方向（鉛直方向）及び水平方向において対称な慣性モーメントを有している。即ち、「上下方向において対称な慣性モーメント」とは、図５に概念的に示すように、回転体５が水平方向に延びる軸（対称軸）「Ｘ」に関して対称な慣性モーメントを有することを意味し、また、「水平方向において対称な慣性モーメント」は、回転体５が上下方向に延びる軸（対称軸）「Ｚ」に関して対称（左右対称）な慣性モーメントを有することを意味する。
【００２９】
本構成例４では、円盤６の中心部を支持軸２ｂで支持し、円盤６における、ある直径上の両端に球状のおもり７、７をそれぞれ付設した構成を有するので、この場合、上下対称軸「Ｘ」は２つのおもり７、７の中心及び支点Ｏを通る軸（円盤６の直径を含む軸）であり、左右対称軸「Ｚ」は支点Ｏを通り「Ｘ」に垂直な直線である。
【００３０】
本例のように、回転体５が、支持体２の支持軸２ｂに関して慣性モーメントの等しい一対又は複数対の重量体（おもり７、７）をバランサとして有すること、そして、該回転体５を鉛直面内で回動自在な状態で支持体２に支持して、該重量体にかかる重力の均衡（つり合い）位置にて回転体５が静止するようにした構成を備えていることが好ましい。
【００３１】
回転体５には、着磁パターンや位置検出用印刷パターン等による被検出部８が設けられており、該被検出部８に対する磁気的又は光学的な検出手段９が支持体２の支持軸２ｂに付設されている。例えば、図示のように、円盤６の周縁部に被検出部８を設け、これを磁気センサや光センサ等の検出手段によって検出することで、回転体５と支持体２との間の相対位置（角度）を測ることができる（その詳細については後述する。）。
【００３２】
次に、本発明に係る加速度の検出装置について、図６及び図７に示す原理説明図を用いて説明する。
【００３３】
本例に示す検出装置１０が上記検出装置１と相違する点は、振り子１１が支持体２に回動自在な状態で支持されていることであり、支持体２及び回転体３に係る基本的な構成は検出装置１と同じである。
【００３４】
振り子１１は、支持軸２ｂに対して回転体３と同じく支点Ｏで回動自在な状態で支持されており、図６に示すように、検出装置１０に重力を除く外力が加わらない状態では、振り子１１が重力に従って鉛直方向（下向き）を指す。
【００３５】
図７は、検出装置１０が傾いた姿勢を示している。
【００３６】
検出装置１０全体を単に傾けてみても、図７（Ａ）に示すように、回転体３の腕部３ａは傾かず、矢印Ｍで示すように、振り子１１は鉛直方向を指したままである。つまり、検出装置１０を水平面に対して「θ」の角度をもって傾けても、腕部３ａは水平のままであり（振り子１１と腕部３ａとの間になす角度は９０゜である。）、支持体２の支持軸２ｂと腕部３ａとの間になす角度は、「９０゜−θ」である。
【００３７】
この状態で、図７（Ｂ）に示すように、検出装置１０に横方向（水平方向）の加速度「α」を与えた場合、左腕３ａＬ、右腕３ａＲの各おもり（重量体）には、同じ向き及び大きさの力が加わるため腕部３ａは動かないが、振り子１１は横方向の加速度「α」に応じて振れる。即ち、腕部３ａと振り子１１との間のなす角度が、横方向の加速度「α」に応じて変化することになる。この角度は、振り子１１が鉛直線に対してなす角度を「φ」と記すとき、「９０゜−φ」である。
【００３８】
回転体３と振り子１１との間の相対位置を検出するか、あるいは両者間の相対速度を検出して積分する検出手段を設けることによって、腕部３ａと振り子１１との間の角度を測定することができる。よって、横方向の加速度「α」により生じた振り子の角度をもとに、時間での２階微分により角加速度を求めることができる。しかも、その際、検出装置１０に係る姿勢の傾き角度θの影響を全く受けないので（回転体３はつり合い状態にある。）、θに起因する検出誤差は生じない。
【００３９】
図８は、検出装置１２の構成例を示したものである。
【００４０】
回転体５や支持体２の構成については、図４に示した構成例４と同じである。両者の相違点は、下記の通りである。
【００４１】
・振り子１１が支持軸２ｂに回動自在な状態で支持されていること
・振り子１１に検出手段９が取り付けられていること。
【００４２】
つまり、円盤６と振り子１１が同じ支持軸２ｂに支点Ｏにて支持されており、円盤６の外周縁部には、一対のおもり７、７が支点Ｏを挟んで反対側にそれぞれ固定されている。そして、本例では、円盤６の被検出部８に対する検出手段９が支持軸２ｂではなく振り子１１に取り付けられているが、これは前記したように、回転体５と振り子１１との間の相対位置（角度）を測定する必要があることに依る。
【００４３】
次に、位置を検出するための構成について説明する。
【００４４】
図４や図８に示すような円盤状の回転体に位置情報（位置検出用情報）を付与し、これを磁気的又は光学的に検出する方法として、例えば、下記に示す構成形態が挙げられる。
【００４５】
（１）円盤状回転体に位置情報（磁気スケール等）を着磁し、支持体又は振り子に磁気センサを取り付けることによって、回転体と支持体又は振り子との相対位置を検出する形態。
【００４６】
（２）円盤状回転体に位置情報（光学スケール等）を印刷し、支持体又は振り子に反射型光学センサを取り付けることによって、回転体と支持体又は振り子との相対位置を検出する形態。
【００４７】
（３）円盤状回転体に対してＮ極、Ｓ極を交互に着磁し、支持体又は振り子に２つの磁気センサ（ホール素子や検出コイル等）を取り付けるとともに、各センサの検出出力間で９０度の位相ずれをもつように取り付け位置を規定することによって、回転体と支持体又は振り子との位置差分を検出する形態。
【００４８】
（４）円盤状回転体の周縁部にスリットを周方向に沿って形成し、該回転体の円盤を挟んでその両側の支持体又は振り子にそれぞれ発光ダイオード及びフォトトランジスタ（透過型光センサ）を２組取り付けるとともに、各検出出力間で９０度の位相ずれをもつように取り付け位置を規定することによって、回転体と支持体又は振り子との位置差分を検出する形態。
【００４９】
尚、上記（１）や（２）のように、相対位置を検出する構成形態では、検出された相対位置情報がそのまま角度情報として利用される。また、（２）の形態においては、回転体に印刷される位置情報として、該情報を２進コード等にコード化して円盤の半径方向において各ビットを並べることで、デジタル式の位置検出を行うことができる。あるいは、位置情報に応じて印刷濃さが変えられた反射面を円盤に形成することで、アナログ方式の位置検出を行うことができる。
【００５０】
上記（３）や（４）のように、位置差分を検出する構成形態では、検出に先だって、回転体の水平時（つり合いによる静止状態）において、出力をリセットして原点を決める必要がある（原点位置設定）。その後、２組のセンサからそれぞれ出力された２相の信号から、方向の情報と位置の差分情報を得て、差分情報を積分することにより回転体と支持体又は振り子との相対位置を得ることができる。
【００５１】
本発明では、上記した位置センサによる検出に限らず、速度センサを用いて検出する構成形態を採用しても良い。
【００５２】
例えば、図９に示すように、円盤状をした回転体５の外周部に検出コイル９Ａ、９Ａを取り付けて、該検出コイルと円盤との間で磁気回路を形成する。つまり、検出コイル９Ａ、９Ａが円盤６の中心を挟んで互いに反対側に位置されるとともに、該検出コイルに対してマグネット９Ｂ、９Ｂが設けられており、検出コイルが磁気回路中を移動することにより、速度に応じた信号を出力するように構成すれば良い。尚、（Ｂ）図に示すように、各マグネット９Ｂはコ字状をなし、検出コイル９Ａの取り付け位置における円盤を挟むように配置されて２箇所の磁気回路を形成しているが、（Ａ）図では見易いように該マグネット９Ｂのうち円盤６よりも手前側部分について図示を省略している。
【００５３】
速度センサを用いて回転体の速度情報を検出する場合には、位置差分検出の場合と同様に、先ず、回転体の水平時に検出出力をリセットして原点を決める必要がある。それから、検出コイルの出力信号を積分することにより位置情報が得られる。
【００５４】
尚、磁気的検出方法の場合には、構造が簡単であることや安価であるという利点があり、また、光学的検出方法の場合には、強磁界や強電界での環境下においても使用できるという利点がある。
【００５５】
図１０及び図１１は、相対位置検出の構成例を示すものであり、上記したように磁気的検出法と光学的検出法が挙げられる。
【００５６】
図１０は、磁気的な検出方法として、磁気スケール方式を例示した説明図であり、回転円盤の外周縁部に形成された着磁パターンを磁気センサにより検出する構成例１２を示している。
【００５７】
回転円盤の外周縁部には、被検出部１３として、複数のトラックｔｋ１、ｔｋ２、…に区分けされた着磁パターンが形成されており、これらは磁気スケールを構成している。尚、矢印Ｒで示す方向が回転円盤の半径方向を示している。また、各トラックの境界線は実際には円弧状をしているが、図には便宜上、各境界線を直線で表している。
【００５８】
各トラック内において、着磁された部分が、例えば、斜線を付した部分で示されており、白い部分は着磁されていない部分を示している。本例では、磁気スケールが、５つのトラックｔｋ１〜５内の着磁パターンにより構成されており、第ｉ番目のトラックｔｋｉは、着磁パターンの有無に関して、２の「ｉ」乗個に区分されている。即ち、第一のトラックｔｋ１は着磁部分と着磁の無い部分とに２分され、第二のトラックｔｋ２は、さらにその倍の４つに区分され、第三のトラックｔｋ３はさらに倍の８つに区分されるという具合に、外周縁寄りに位置するトラックほど着磁パターンの分割数が増えていくことで細分化されている。従って、２の５乗＝３２通りの位置検出が可能となるが、トラック数をもっと増やせば、さらに精度良く位置検出を行えることは勿論である。
【００５９】
このように、回転円盤６の半径方向において（２進）コード化された着磁パターンを検出するために、各トラックに対応した磁気検出部１４が設けられている。つまり、本例では５つの磁気センサ１４＿ｊ（ｊ＝１〜５）が、各トラックｔｋｊ（ｊ＝１〜５）における着磁の有無をそれぞれに検出する。尚、これらの磁気センサは、回転円盤６の支持体又は振り子に取り付けられている。
【００６０】
各磁気センサによる検出信号は、該センサにそれぞれ対応する各コンパレータに送出される。これらのコンパレータは、２値化出力を得るための比較手段１５を構成しており、本例では、各磁気センサ１４＿ｊ（ｊ＝１〜５）に対応したコンパレータ１５＿ｊ（ｊ＝１〜５）が設けられている。
【００６１】
各コンパレータ１５＿ｊの出力信号は、Ｈ（ハイ）信号又はＬ（ロー）信号のいずれかであり、このようにエンコードされた２進データが位置検出データとして得られる。つまり、着磁パターンは、回転円盤の半径方向においてコード化されたビットデータに対応しているので、磁気センサ及びコンパレータを用いて検出した着磁の有無がビット情報として読み取られる。そして、読み取ったデータは、エンコードされた回転円盤の回転位置情報として出力される。
【００６２】
例えば、各トラックにおける着磁部分が磁気センサにより検出されたときに、該磁気センサに対応するコンパレータの出力がＨ信号であり、各トラックにおける非着磁部分が磁気センサにより検出されたときに、該磁気センサに対応するコンパレータの出力がＬ信号であるとした場合において、正論理を採用すると、Ｈ信号に対するビット値（論理値）が「１」であり、Ｌ信号に対するビット値（論理値）が「０」である。よって、例えば、図１０に矢印Ｔで示す位置では、トラックｔｋ１、ｔｋ５において着磁部分が磁気センサ１４＿１、１４＿５により検出され、また、トラックｔｋ２〜４において非着磁部分が磁気センサ１４＿２〜４により検出されるので、各コンパレータ１５＿１〜５の出力信号は、トラックｔｋ１乃至ｔｋ５の順に、「Ｈ、Ｌ、Ｌ、Ｌ、Ｈ」となり、これは「１０００１」の２進コードに相当する。
【００６３】
このように、回転円盤６の外周縁部に形成される被検出部（着磁パターン）と各磁気センサは、回転体と支持体又は振り子との間の相対位置を検出する検出手段を構成している。即ち、回転円盤上に着磁パターンとして形成された磁気スケールと磁気センサによる磁気検出手段を用いたロータリーエンコーダを構成することで、着磁の有無の検出に応じた回転円盤の回転位置情報を取得することができる。
【００６４】
図１１は、光学的な検出方法として、光学スケール方式を例示した説明図であり、回転円盤の外周縁部に形成された明暗パターンを光センサにより検出する構成を示している。
【００６５】
尚、基本的な構成は、図１０に示した構成とほぼ同様であるので、以下では両者の相違点を中心に説明し、両者の間で相違しない部分については、当該部分に付した符号と同じ符号を使用することによってその詳細な説明を省略する。
【００６６】
本例でも回転円盤６の外周縁部には、被検出部１３Ａとして、複数のトラックｔｋ１、ｔｋ２、…が形成されているが、各トラック内には明暗パターンが形成されている。つまり、反射率の高い明部と、反射率の低い暗部が、光学スケールを構成している。例えば、各トラック内において、暗部が斜線を付した部分により示されており、明部は白い部分で示されている。
【００６７】
そして、回転円盤の半径方向においてコード化された明暗パターンを検出するために、各トラックに対応した光検出部１６が設けられている。この光検出部１６を構成する光センサは反射型であって、その発光部（ＬＥＤ等の発光素子）から出た後、上記被検出部１３Ａで反射されて戻ってくる光を受光部（フォトダイオード等の検出素子）が検出する。
【００６８】
本例では、５つの光センサ１６＿ｊ（ｊ＝１〜５）が、各トラックｔｋｊ（ｊ＝１〜５）における明暗状態をそれぞれに検出して、その出力を対応するコンパレータ１５＿ｊ（ｊ＝１〜５）に送出する。
【００６９】
各コンパレータ１５＿ｊの出力信号は、Ｈ信号又はＬ信号のいずれかであり、エンコードされた２進データが位置検出データとして得られる。つまり、明暗パターンは、回転円盤の半径方向においてコード化されたビットデータに対応しているので、該データが回転円盤６の回転位置情報として出力される（図１０では着磁の有無が２進コード化されたが、本例では明暗状態が２進コード化される。）。
【００７０】
このように、回転円盤の外周縁部に形成される被検出部（明暗パターン）と各光センサは、回転体と支持体又は振り子との間の相対位置を検出する検出手段を構成している。即ち、回転円盤上に明暗パターンとして形成された光学スケールと、光センサによる光学検出手段を用いたロータリーエンコーダを構成することで、明暗状態の検出に応じて回転円盤の回転位置情報を取得することができる。
【００７１】
次に、位置差分検出について図１２や図１３に示す構成例を用いて説明する。尚、上記と同様に、磁気的検出法と光学的検出法が挙げられる。
【００７２】
図１２は、磁気的な検出方法として磁気センサを用いた例を示す説明図であり、回転円盤の外周部に形成された着磁パターンを一対の磁気センサにより検出する構成を示している。
【００７３】
回転円盤６の外周部には、被検出部１７として円周方向に沿って着磁部分と非着磁部分とが交互に配置された縞状パターンが形成されている。尚、矢印Ｒで示す方向が回転円盤の半径方向を示している。また、回転円盤のうち、着磁パターンが形成された部分とその内周側部分との境界線や外形線は、実際には円弧状をしているが、図には便宜上、それらを直線で表している。
【００７４】
円周方向に沿った縞状の着磁パターンにおいて、着磁された部分が、例えば、斜線を付した部分で示されており、白い部分は着磁されていない部分を示している。
【００７５】
このような着磁パターンを検出するために、磁気検出手段１８として２つの磁気センサ１８＿１、１８＿２が設けられている。これらの磁気センサは、回転円盤６の支持体又は振り子に取り付けられており、各センサの取付位置については、回転円盤６の円周方向において所定の位置ずれが付与されている。つまり、各センサの取付位置が円周方向に沿ってずれておらず、回転円盤の半径方向に沿うように規定されたのでは、各センサの検出信号が同相関係になってしまい、回転位相を検出できないので、各センサによる着磁パターンの検出信号が９０゜の位相差をもつように、着磁パターンの形成ピッチに応じた取付位置のずれ（相対的な位置ずれ量）が各センサに対して意図的に与えられている。よって、回転円盤６の回転方向及び回転速度に応じた９０゜の位相差をもつ信号（２相の信号）が発生することになる。
【００７６】
各磁気センサによる検出信号は、該センサにそれぞれ対応する各コンパレータ１９＿１、１９＿２に送出される。これらのコンパレータは、２値化出力を得るための比較手段１９を構成しており、本例では、磁気センサ１８＿１に対応したコンパレータ１９＿１と、磁気センサ１８＿２に対応したコンパレータ１９＿２が設けられている。
【００７７】
各コンパレータの出力信号（Ｈ信号又はＬ信号）は、計数手段（あるいは積分手段）２０に送られる。計数手段２０には、例えば、アップ／ダウンカウンタが用いられ、上記した２相の信号がコンパレータ１９＿１、１９＿２によりそれぞれ２値化された上で、アップ／ダウン入力とクロック入力として供給される。つまり、入力信号間の位相関係が回転円盤６の回転方向に対応し、また、入力信号の周期（あるいは周波数）が回転円盤６の回転速度に対応しているので、２相の入力信号に応じたアップカウント動作やダウンカウント動作が行われて、そのカウント出力が位置検出データとなる。尚、本例では、位置差の出力データに係る積分（加減算）結果として位置検出を行う必要があるので、初期設定として原点位置出しを要する（回転円盤がバランスした静止状態で原点位置を決めてやれば良い。）。
【００７８】
このように、着磁パターンは回転円盤６の円周方向に沿って形成されており、磁気センサ及びコンパレータを用いて位相差９０゜の２相の検出信号が生成される。よって、該検出信号を回転円盤の回転方向に応じて計数することにより、計数手段２０から回転位置情報に対応したカウント出力が得られる。つまり、回転体の周縁部に形成された着磁パターンと一対の磁気センサは、回転体と支持体又は振り子との間の位置差分を検出する検出手段を構成している。
【００７９】
図１３は、光学的な検出方法として光学センサを用いた例を示す説明図であり、回転円盤の外周部に形成されたスリットパターンを一対の光センサにより検出する構成を示している。
【００８０】
尚、基本的な構成は、図１２に示した構成とほぼ同様であるので、以下では両者の相違点を中心に説明し、両者の間で相違しない部分については、当該部分に付した符号と同じ符号を使用することによってその詳細な説明を省略する。
【００８１】
回転円盤６の外周部には、被検出部１７Ａとして、円周方向に沿ってスリットが形成された部分と、該スリットが形成されていない部分とが交互に配置された縞状パターンが形成されている。
【００８２】
円周方向に沿った縞状のスリットパターンにおいて、スリットの形成部分が、例えば、斜線を付した部分で示されており、白い部分はスリットの形成されていない部分を示している。
【００８３】
このようなパターンを検出するために、光検出手段２１として２つの光センサ２１＿１、２１＿２が設けられており、本例では、透過型センサが使用されている。つまり、その発光部（ＬＥＤ等の発光素子）から出た後、上記被検出部１７Ａのスリットを透過した光を受光部（フォトダイオード等の検出素子）が検出し、発光部から出た後、上記被検出部のうちスリットが形成されていない部分で遮光された光は受光部に到達しないので検出されない。例えば、図１３において矩形枠で示す各光センサの部分が受光部であり、紙面の裏側に発光部（図示せず。）が位置されていて、被検出部１７Ａを裏側から照射しているものと考えれば良い。尚、これらのセンサについても、前記した磁気センサ１８＿１、１８＿２と同様、支持体又は振り子への取付位置に関して、回転円盤６の円周方向において所定の位置ずれが付与されている（各センサによるスリットパターンの検出信号が９０゜の位相差をもつように、回転円盤の円周方向に沿って両センサ間に意図的な位置ずれが与えられている。）。
【００８４】
各光センサによる検出信号は、それぞれに対応する各コンパレータ１９＿１、１９＿２に送出される。そして、各コンパレータの出力信号（Ｈ信号又はＬ信号）は、計数手段（あるいは積分手段）２０を構成するアップ／ダウンカウンタに供給されて、そのカウント出力が位置検出データとなる。
【００８５】
このように、スリットパターンとして形成される被検出部１７Ａは回転円盤６の円周方向に沿って形成されており、スリットの有無に応じて光センサ及びコンパレータにより位相差９０゜の２相の検出信号が生成される。よって、該検出信号を回転円盤の回転方向に応じて計数することにより、計数手段２０から回転位置情報に対応したカウント出力が得られる。つまり、回転体の外周縁部に形成されたスリットパターンと一対の光センサは、回転体と支持体又は振り子との間の位置差分を検出する検出手段を構成している。
【００８６】
尚、本例では、スリット及び透過型光センサを用いた構成を示したが、これに限らず、例えば、図１１と同様に明暗パターン及び反射型光センサを用いた構成、即ち、回転円盤の外周部において、明部と暗部とを円周方向に沿って交互に配置したパターンを、一対の反射型光センサで検出して、位相差９０゜の検出信号を計数してカウント出力する構成形態等、各種形態での実施が可能である。
【００８７】
また、磁気的な検出方法として、図１２では回転円盤の外周部に着磁パターンを形成したが、これに限らず、例えば、図１４に示すように、磁性体（鉄板等）の凹凸による磁力変化（あるいは磁束密度や磁気抵抗の変化）を一対の磁気センサで検出する方法が挙げられる。
【００８８】
つまり、図１４に示す鉄板２２は回転円盤を構成しており（図には一部分だけを示す。）、同図に示す矢印「Ｋ」はその回動方向を示している。そして、鉄板２２には、肉厚部２２ａ、２２ａ、…が回動方向に沿って所定の間隔をもって形成されており、肉厚部２２ａと２２ａの間に薄肉部（肉厚部との相対的な関係において厚みの薄い部分）２２ｂが形成される。即ち、鉄板２２の回動方向に沿って肉厚部２２ａと薄肉部２２ｂとが交互に配置された構成を有する。
【００８９】
一対の磁気センサ２３＿１、２３＿２は、鉄板２２の凹凸を検出するために設けられたものであり、その近辺にはバイアス用の磁石２４が設けられている。
【００９０】
尚、磁気センサ２３＿１、２３＿２及び磁石２４を含む検出部２５は、回転円盤（鉄板）の支持体又は振り子に取り付けられるが、各磁気センサの取付位置については、上記肉厚部２２ａ及び薄肉部２２ｂの検出に関して互いに９０゜の位相差をもつ信号が得られるように意図的に位置ずれが付与されている。つまり、回転円盤の回転に従って２相の検出信号が磁気センサ２３＿１、２３＿２により発生され、これらの検出信号がコンパレータ１９＿１、１９＿２をそれぞれ介して計数手段（アップ／ダウンカウンタ）２０に送出される。そして、該計数手段２０によるカウント出力が位置検出データ（位置情報）として得られることになる。
【００９１】
本構成では、回転円盤に対する着磁処理が不要となり、鉄板２２の厚みに変化をつけて凹凸を形成すれば良いので、構成の簡単化やコストの低減に好適である。
【００９２】
以上に説明した構成によれば、傾斜状態の検出装置への適用において、下記に示す利点が得られる。
【００９３】
・傾斜検出時に横方向加速度の影響を受けないため、補正用の加速度センサが不必要になり、コストを低減することができる。
【００９４】
・横方向加速度の影響を低減するために必要なダンパーや制動機構等が不要になるため、感度が高く、高帯域の検出装置を実現することができる。
【００９５】
また、加速度の検出装置への適用においては、下記に示す利点が得られる。
【００９６】
・検出装置自体の傾きによる影響を受けず、かつ構造が簡単な検出装置を実現することができる。
【００９７】
・検出装置の傾きによる影響（検出誤差）を補正するための電気回路や演算処理が不要となり、装置コストを低減することが可能になる。
【００９８】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、請求項１に係る発明によれば、傾斜センサ等への適用において、予期しない横方向加速度が回転体に加わっても、その影響が回転体への回転力として作用しないので、これに起因した検出誤差が生じない。よって、ダンパーや制動板等の制動機構を付設したり、別の加速度センサを用いて補正演算を行う必要がないので、構成の簡素化及びコスト低減が可能である。
【００９９】
請求項２や請求項６に係る発明によれば、静止状態の回転体への外乱や微小振動等の影響を低減することができる。
【０１００】
請求項３や請求項７に係る発明によれば、構成の簡素化を図り、検出の確実性を高めることができる。
【０１０１】
請求項４や請求項８に係る発明によれば、円盤の周縁部に被検出部を設けることによって、回転体と支持体又は振り子との間の相対的な位置や速度の検出を容易に行うことができる。
【０１０２】
請求項５に係る発明によれば、加速度センサ等への適用において、支持体の姿勢変化（傾き）により、回転体への影響が及ばないので、当該変化に起因した検出誤差が生じない。よって、姿勢変化に対する補正用の回路及び演算が不要であり、構成の簡素化及びコスト低減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る傾斜検出の原理を説明するための図であり、（Ａ）図がつり合い状態を示し、（Ｂ）図が傾斜状態を示す。
【図２】横方向加速度の影響に関する説明図である。
【図３】上向き加速度の影響に関する説明図である。
【図４】傾斜検出装置の構成例を示す概略図である。
【図５】回転体の慣性モーメントについて説明するための図である。
【図６】本発明に係る加速度検出の原理を説明するための図である。
【図７】傾斜状態を（Ａ）図に示し、該傾斜状態において横方向加速度が検出装置に加わった様子を（Ｂ）図に示した説明図である。
【図８】加速度検出装置の構成例を示す概略図である。
【図９】速度センサを用いた構成例の要部を示す説明図である。
【図１０】磁気的な位置検出例を示す図である。
【図１１】光学的な位置検出例を示す図である。
【図１２】磁気的な位置差分の検出例を示す図である。
【図１３】光学的な位置差分の検出例を示す図である。
【図１４】磁気的な位置差分検出について別例を示す図である。
【符号の説明】
１、４、１０、１２…検出装置、２…支持体、２ｂ…支持軸、３…回転体、３ｂ…重量体、５…回転体、６…円盤、８…被検出部、９…検出手段、１１…振り子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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