(57)【要約】【課題】組立時の作業を簡略化することができる電子天秤を提供する。【解決手段】電磁コイル５が、可動部２に取り付けられている。回路基板６が、可動部２に取り付けられ、電磁コイル５に接続されている。無線送電部７２が、固定部１に取り付けられ、無線で電力を送電する。無線受電部７１が、可動部２に取り付けられ、無線送電部７２から無線で受電した電力を回路基板６に供給する。固定部１に回路基板６が取り付けられ、可動部２に電磁コイル５が取り付けられた構成とは異なり、回路基板６と電磁コイル５との間を組立時に半田付けする必要がないため、組立時の作業を簡略化することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部に対する可動部の変位に基づいて測定対象物の重量を測定するための電子天秤であって、
前記可動部に取り付けられた電磁コイルと、
前記可動部に取り付けられ、前記電磁コイルに接続された回路基板と、
前記固定部に取り付けられ、無線で電力を送電する無線送電部と、
前記可動部に取り付けられ、前記無線送電部から無線で受電した電力を前記回路基板に供給する無線受電部とを備え、
前記回路基板は、
前記可動部の変位を検出する変位検出回路と、
前記変位検出回路により検出される前記可動部の変位に基づいて前記電磁コイルに供給する電流を制御することにより、その電流量に応じたローレンツ力を発生させるコイル電流制御回路とを有することを特徴とする電子天秤。
【請求項２】
前記可動部は、前記固定部に対して軸線を中心に揺動可能となっており、
前記無線送電部及び前記無線受電部は、前記軸線上又は前記軸線の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子天秤。
【請求項３】
前記回路基板は、前記電磁コイルに供給される電流を検出するコイル電流検出回路を有し、
前記コイル電流検出回路により検出された電流値を無線で送信する信号送信部をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の電子天秤。
【請求項４】
前記回路基板は、前記電磁コイルに供給される電流を検出するコイル電流検出回路を有し、
前記軸線上又は前記軸線の近傍に設けられ、前記コイル電流検出回路により検出された電流値を光通信で送信する信号送信部をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の電子天秤。
【請求項５】
それぞれ前記可動部に取り付けられた発光素子及び受光素子、並びに、前記固定部に取り付けられ、前記発光素子からの光を前記受光素子に導く導光部材を有する変位検出機構をさらに備え、
前記変位検出回路は、前記受光素子における受光強度に基づいて前記可動部の変位を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電子天秤。
【請求項６】
前記変位検出機構は、少なくとも一部が前記固定部に取り付けられ、前記発光素子から前記受光素子に導かれる光の経路を形成する光路部材を有することを特徴とする請求項５に記載の電子天秤。
【請求項７】
前記受光素子は、複数設けられており、
前記変位検出回路は、各受光素子における受光強度の割合に基づいて前記可動部の変位を検出することを特徴とする請求項５又は６に記載の電子天秤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定部に対する可動部の変位に基づいて測定対象物の重量を測定するための電子天秤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子天秤には、固定部と、当該固定部に対して変位可能な可動部とが備えられている。測定対象物を載置するための秤量皿は、可動部に取り付けられている。秤量皿に測定対象物を載置した場合には、固定部に対して可動部が変位し、その変位に基づいて測定対象物の重量が測定される。電子天秤の一例としては、可動部に電磁コイルが取り付けられ、当該電磁コイルに供給する電流を制御することにより測定対象物の重量を測定する電磁力平衡方式の電子天秤が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、従来の電子天秤の構成例を示した概略斜視図である。この電子天秤には、固定部１０１と、当該固定部１０１に設けられた支点１０２を中心に揺動可能な可動部１０３とが備えられている。当該電子天秤は、電磁力平衡方式であり、可動部１０３に電磁コイル１０４が取り付けられている。
【０００４】
この例では、可動部１０３における支点１０２に対して一方側に電磁コイル１０４が取り付けられており、他方側に秤量皿１０５が取り付けられている。また、可動部１０３における電磁コイル１０４側には、スリット板１０６が取り付けられている。固定部１０１には、スリット板１０６を挟んで発光素子１０７及び受光素子１０８が取り付けられており、スリット板１０６に形成されているスリット１０９を介して、発光素子１０７からの光を受光素子１０８で受光することができるようになっている。受光素子１０８は、例えば上下に２分割された２つのフォトダイオードにより構成されている。
【０００５】
秤量皿１０５に測定対象物Ｗを載置した場合には、秤量皿１０５が下方に変位するのに伴い、可動部１０３が支点１０２を中心に揺動し、電磁コイル１０４及びスリット板１０６が上方に変位する。このとき、発光素子１０７及び受光素子１０８に対するスリット１０９の相対位置がずれて、発光素子１０７からの光がスリット板１０６により遮られるため、受光素子１０８を構成している２つのフォトダイオードにおける発光素子１０７からの光の受光量の配分が変化する。したがって、２つのフォトダイオードにおける受光配分の変化に基づいて可動部１０３の変位を検出することができる。
【０００６】
電磁コイル１０４内には、永久磁石（図示せず）が設けられることにより磁界が形成されている。これにより、電磁コイル１０４に電流が供給された場合には、その電流量に応じたローレンツ力が電磁コイル１０４に作用し、可動部１０３が変位するようになっている。したがって、可動部１０３の変位が検出された場合に、電磁コイル１０４に供給する電流を制御して、可動部１０３を平衡状態に保つことにより、そのときの電流量に基づいて測定対象物Ｗの重量を測定することができる。
【０００７】
電磁コイル１０４には、固定部１０１に取り付けられた回路基板（図示せず）から電流が供給される。具体的には、電磁コイル１０４から支点１０２の近傍まで延びるように可動部１０３に取り付けられたワイヤ１１０と、固定部１０１に取り付けられた回路基板から延びるワイヤ１１１とが、極細のワイヤ１１２により接続されている。このように、極細のワイヤ１１２を用いることにより、可動部１０３が変位する際の抵抗を抑制することを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−１２４８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のような従来の構成では、可動部１０３側のワイヤ１１０と、固定部１０１側のワイヤ１１１とが、ワイヤ１１２により有線で接続されているため、極細のワイヤ１１２を用いたとしても、可動部１０３が変位する際の抵抗を完全に排除することはできない。また、ワイヤ１１２の両端をワイヤ１１０，１１１に接続する際に半田付けを行う必要があるため、組立時の作業が煩雑である。
【００１０】
さらに、上記のような従来の構成では、可動部１０３に取り付けられたスリット板１０６と、固定部１０１に取り付けられた発光素子１０７及び受光素子１０８とを用いて、可動部１０３の変位を検出するような構成であるため、組立時に各部材１０６，１０７，１０８の相対位置を調整する作業が煩雑である。また、可動部１０３を取り外したときなどには、その後に可動部１０３を取り付ける際に、各部材１０６，１０７，１０８の相対位置を再調整する必要がある。
【００１１】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、組立時の作業を簡略化することができる電子天秤を提供することを目的とする。また、本発明は、可動部が変位する際の抵抗を低減することができる電子天秤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る電子天秤は、固定部に対する可動部の変位に基づいて測定対象物の重量を測定するための電子天秤であって、電磁コイルと、回路基板と、無線送電部と、無線受電部とを備える。前記電磁コイルは、前記可動部に取り付けられている。前記回路基板は、前記可動部に取り付けられ、前記電磁コイルに接続されている。前記無線送電部は、前記固定部に取り付けられ、無線で電力を送電する。前記無線受電部は、前記可動部に取り付けられ、前記無線送電部から無線で受電した電力を前記回路基板に供給する。
【００１３】
前記回路基板は、変位検出回路と、コイル電流制御回路とを有している。前記変位検出回路は、前記可動部の変位を検出する。前記コイル電流制御回路は、前記変位検出回路により検出される前記可動部の変位に基づいて前記電磁コイルに供給する電流を制御することにより、その電流量に応じたローレンツ力を発生させる。
【００１４】
このような構成によれば、可動部に回路基板が取り付けられており、同じく可動部に取り付けられた電磁コイルに回路基板が接続されている。したがって、固定部に回路基板が取り付けられ、可動部に電磁コイルが取り付けられた構成とは異なり、回路基板と電磁コイルとの間を組立時に半田付けする必要がないため、組立時の作業を簡略化することができる。
【００１５】
また、固定部に取り付けられた無線送電部から、可動部に取り付けられた無線受電部に無線で電力を送電し、その電力を回路基板に供給することができる。このようにして無線で受電した電力を、回路基板から電磁コイルに供給することにより、可動部側の部材と固定部側の部材との間を電力供給のためにワイヤで接続する必要がない。したがって、可動部が変位する際の抵抗を低減することができる。
【００１６】
前記可動部は、前記固定部に対して軸線を中心に揺動可能となっていてもよい。この場合、前記無線送電部及び前記無線受電部は、前記軸線上又は前記軸線の近傍に設けられていることが好ましい。
【００１７】
このような構成によれば、固定部に対する可動部の変位量が少ない軸線上又は軸線の近傍に、無線送電部及び無線受電部が設けられているため、無線送電部と無線受電部との間の位置ずれが生じにくい。したがって、無線送電部及び無線受電部を互いに近接させることができるとともに、その状態を可動部が変位したときでも維持することができるため、安定して効率よく電力を供給することができる。
【００１８】
前記回路基板は、前記電磁コイルに供給される電流を検出するコイル電流検出回路を有している。この場合、前記電子天秤は、信号送信部を備えていてもよい。前記信号送信部は、前記コイル電流検出回路により検出された電流値を無線で送信するものであってもよい。
【００１９】
このような構成によれば、コイル電流検出回路により検出された電流値を信号送信部から無線で送信することにより、可動部側の部材と固定部側の部材との間を信号送信のためにワイヤで接続する必要がない。したがって、可動部が変位する際の抵抗をさらに低減することができる。
【００２０】
前記信号送信部は、前記軸線上又は前記軸線の近傍に設けられ、前記コイル電流検出回路により検出された電流値を光通信で送信するものであってもよい。
【００２１】
このような構成によれば、コイル電流検出回路により検出された電流値を信号送信部から光通信で送信することにより、可動部側の部材と固定部側の部材との間を信号送信のためにワイヤで接続する必要がない。したがって、可動部が変位する際の抵抗をさらに低減することができる。
【００２２】
特に、固定部に対する可動部の変位量が少ない軸線上又は軸線の近傍に、信号送信部が設けられているため、信号送信部と、当該信号送信部からの信号を光通信で受信する信号受信部との間の位置ずれが生じにくい。したがって、光通信用の信号送信部及び信号受信部を互いに近接させることができるとともに、その状態を可動部が変位したときでも維持することができるため、安定して効率よく信号を送信することができる。
【００２３】
前記電子天秤は、それぞれ前記可動部に取り付けられた発光素子及び受光素子、並びに、前記固定部に取り付けられ、前記発光素子からの光を前記受光素子に導く導光部材を有する変位検出機構をさらに備えていてもよい。この場合、前記変位検出回路は、前記受光素子における受光強度に基づいて前記可動部の変位を検出してもよい。
【００２４】
このような構成によれば、発光素子及び受光素子がいずれも可動部に取り付けられているため、発光素子及び受光素子がいずれも固定部に取り付けられた構成とは異なり、組立時における各部材間の相対位置の調整や、可動部を取り外した後の再調整などの作業を省略又は簡略化することができる。
【００２５】
前記変位検出機構は、少なくとも一部が前記固定部に取り付けられ、前記発光素子から前記受光素子に導かれる光の経路を形成する光路部材を有していてもよい。
【００２６】
このような構成によれば、少なくとも一部が固定部に取り付けられた光路部材により形成される経路に沿って、発光素子から受光素子に光を導くことができる。これにより、発光素子から受光素子までの経路で余分な光が散乱するのを防止することができるため、受光素子における受光強度に基づいて可動部の変位を精度よく検出することができる。
【００２７】
前記受光素子は、複数設けられていてもよい。この場合、前記変位検出回路は、各受光素子における受光強度の割合に基づいて前記可動部の変位を検出してもよい。
【００２８】
このような構成によれば、発光素子からの光が広がって複数の受光素子に入射した場合であっても、各受光素子における受光強度の割合に基づいて可動部の変位を精度よく検出することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、回路基板と電磁コイルとの間を組立時に半田付けする必要がないため、組立時の作業を簡略化することができる。また、可動部側の部材と固定部側の部材との間を電力供給のためにワイヤで接続する必要がないため、可動部が変位する際の抵抗を低減することができる。
【００３０】
また、本発明によれば、発光素子及び受光素子がいずれも可動部に取り付けられていることにより、組立時における各部材間の相対位置の調整や、可動部を取り外した後の再調整などの作業を省略又は簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子天秤の構成例を示した概略斜視図である。
【図２】図１の電子天秤の電気的構成を示したブロック図である。
【図３】変位検出機構の具体的構成について説明するための概略斜視図である。
【図４】変位検出回路が可動部の変位を検出する際の態様について説明するための図である。
【図５】従来の電子天秤の構成例を示した概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態に係る電子天秤の構成例を示した概略斜視図である。図２は、図１の電子天秤の電気的構成を示したブロック図である。この電子天秤は、電磁力平衡方式のものであり、固定部１及び可動部２を備えている。図１では、固定部１及び可動部２を簡略化して示しているが、例えば１つの母材をくり抜いて形成されたブロック状機構体に固定部１及び可動部２が備えられた構成などのように、固定部１及び可動部２は任意の形状に形成することができる。また、固定部１及び可動部２は、それぞれ１つの部材により形成された構成に限らず、複数の部材に分割された構成であってもよい。
【００３３】
固定部１は、電子天秤の本体（図示せず）に固定されている。可動部２は、固定部１に対して変位可能となっており、測定対象物Ｗを載置するための秤量皿３が取り付けられている。この例では、可動部２が支点４を介して固定部１により支持されており、これにより、可動部２が固定部１に対して軸線Ｌを中心に揺動可能となっている。本実施形態に係る電子天秤では、固定部１に対する可動部２の変位（揺動）に基づいて測定対象物Ｗの重量を測定することができる。
【００３４】
可動部２には、上記秤量皿３の他に、電磁コイル５、回路基板６、無線受電部７１、信号送信部８１、発光素子９１及び受光素子９２などが取り付けられている。この例では、無線受電部７１、信号送信部８１、発光素子９１及び受光素子９２が、いずれも回路基板６により保持されている。ただし、上記各部７１，８１，９１，９２は、可動部２に取り付けられた構成であれば、回路基板６により保持された構成に限らず、少なくとも１つが可動部２に直接取り付けられた構成であってもよい。また、回路基板６は、１つではなく、複数に分割されていてもよい。
【００３５】
無線受電部７１は、固定部１に取り付けられた無線送電部７２から無線で送電される電力を受電する。無線受電部７１及び無線送電部７２は、それぞれワイヤがコイル状に巻回されることにより形成されており、互いに近接して配置されることにより、磁界共鳴方式を用いて無線電力伝送が実現される。ただし、無線受電部７１及び無線送電部７２は、コイルを用いた構成に限られるものではなく、磁界共鳴方式以外の方式で無線電力伝送が実現されるような構成であってもよい。
【００３６】
回路基板６には、コイル電流制御回路６１が設けられている（図２参照）。無線受電部７１により無線で受電された電力は、回路基板６のコイル電流制御回路６１に供給され、当該コイル電流制御回路６１を介して回路基板６に接続された電磁コイル５に供給される。無線受電部７１により無線で受電された電力を電磁コイル５に直接供給した場合には、電流にリップル（脈動成分）が含まれるため好ましくないが、コイル電流制御回路６１を介して電磁コイル５に電流を供給することにより、安定した電力供給が可能になる。
【００３７】
図１に示すように、電磁コイル５は、可動部２における支点４に対して一方側に取り付けられており、他方側に秤量皿３が取り付けられている。電磁コイル５は、ワイヤがコイル状に巻回されることにより形成され、電磁コイル５内には、永久磁石（図示せず）が設けられることにより磁界が形成されている。
【００３８】
これにより、電磁コイル５に電流が供給された場合には、その電流量に応じたローレンツ力が電磁コイル５に作用し、可動部２が変位するようになっている。したがって、秤量皿３に測定対象物Ｗが載置された場合には、その測定対象物Ｗの荷重に対応するローレンツ力が作用するように、コイル電流制御回路６１が電磁コイル５に供給する電流を制御することにより、可動部２を平衡状態に保つことができる。
【００３９】
本実施形態では、可動部２に回路基板６が取り付けられており、同じく可動部２に取り付けられた電磁コイル５に回路基板６が接続されている。したがって、固定部１に回路基板６が取り付けられ、可動部２に電磁コイル５が取り付けられた構成とは異なり、回路基板６と電磁コイル５との間を組立時に半田付けする必要がないため、組立時の作業を簡略化することができる。
【００４０】
また、固定部１に取り付けられた無線送電部７２から、可動部２に取り付けられた無線受電部７１に無線で電力を送電し、その電力を回路基板６に供給することができる。このようにして無線で受電した電力を、回路基板６から電磁コイル５に供給することにより、可動部２側の部材と固定部１側の部材との間を電力供給のためにワイヤで接続する必要がない。したがって、可動部２が変位する際の抵抗を低減することができる。
【００４１】
発光素子９１は、例えば発光ダイオードにより構成されている。受光素子９２は、例えばフォトダイオードにより構成されている。発光素子９１から照射された光は、固定部１に取り付けられたミラー９３で反射して受光素子９２に導かれる。この例では、可動部２にもミラー９４が取り付けられており、発光素子９１からの光が２つのミラー９３，９４間で複数回反射して受光素子９２に導かれるようになっている。
【００４２】
このように、発光素子９１及び受光素子９２が可動部２に取り付けられているのに対して、ミラー９３が固定部１に取り付けられているため、固定部１に対して可動部２が変位したときには、発光素子９１から受光素子９２までの光の経路が変化し、受光素子９２における受光強度が変化する。
【００４３】
回路基板６には、受光素子９２に接続された変位検出回路６２が設けられており（図２参照）、当該変位検出回路６２が、受光素子９２における受光強度に基づいて可動部２の変位を検出する。上記のように、発光素子９１からの光を複数回反射させて受光素子９２に導くような構成とすれば、光の経路を長くすることができるため、可動部２の変位を検出する際の分解能が向上する。
【００４４】
発光素子９１、受光素子９２及びミラー９３，９４は、変位検出機構９を構成している。本実施形態では、発光素子９１及び受光素子９２がいずれも可動部２に取り付けられているため、発光素子９１及び受光素子９２がいずれも固定部１に取り付けられた構成とは異なり、組立時における各部材間の相対位置の調整や、可動部２を取り外した後の再調整などの作業を省略又は簡略化することができる。
【００４５】
ただし、発光素子９１からの光を反射させて受光素子９２に導くためのミラーは、１つであってもよいし、３つ以上設けられていてもよい。
【００４６】
さらに、発光ダイオード及びフォトダイオードに限らず、例えばレーザなど、他の発光素子９１及び受光素子９２を用いて変位検出機構９が構成されていてもよい。また、変位検出機構９は、発光素子９１及び受光素子９２を用いた光学式のものに限らず、例えば機械式又は磁気式などの他の方式を用いたものであってもよい。
【００４７】
本実施形態では、コイル電流制御回路６１が、変位検出回路６２により検出される可動部２の変位に基づいて電磁コイル５に供給する電流を制御することにより、その電流量に応じたローレンツ力を発生させる。具体的には、可動部２の変位が検出された場合に、コイル電流制御回路６１が電磁コイル５に供給する電流を制御して、可動部２を平衡状態に保つことにより、そのときの電流量に基づいて測定対象物Ｗの重量が測定される。このとき、電磁コイル５に供給される電流は、回路基板６に設けられたコイル電流検出回路６３により検出される（図２参照）。
【００４８】
コイル電流検出回路６３により検出された電流値は、信号送信部８１から信号受信部８２に送信される。信号送信部８１は可動部２に取り付けられているのに対して、信号受信部８２は固定部１に取り付けられている。信号送信部８１と信号受信部８２との間の通信は、無線や光通信など、任意の通信方式により実現することができる。本実施形態では、信号送信部８１と信号受信部８２との間の通信が光通信で行われるようになっている。
【００４９】
このように、コイル電流検出回路６３により検出された電流値を信号送信部８１から光通信で送信することにより、可動部２側の部材と固定部１側の部材との間を信号送信のためにワイヤで接続する必要がない。したがって、可動部２が変位する際の抵抗をさらに低減することができる。
【００５０】
図１に示すように、本実施形態では、信号送信部８１が軸線Ｌ上に設けられている。このように、固定部１に対する可動部２の変位量が少ない軸線Ｌ上に、信号送信部８１が設けられているため、信号送信部８１と信号受信部８２との間の位置ずれが生じにくい。したがって、光通信用の信号送信部８１及び信号受信部８２を互いに近接させることができるとともに、その状態を可動部２が変位したときでも維持することができるため、安定して効率よく信号を送信することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、無線送電部７２及び無線受電部７１も軸線Ｌ上に設けられている。このように、固定部１に対する可動部２の変位量が少ない軸線Ｌに、無線送電部７２及び無線受電部７１が設けられているため、無線送電部７２と無線受電部７１との間の位置ずれが生じにくい。したがって、無線送電部７２及び無線受電部７１を互いに近接させることができるとともに、その状態を可動部２が変位したときでも維持することができるため、安定して効率よく電力を供給することができる。
【００５２】
無線受電部７１及び無線送電部７２の各コイル（受電コイル及び送電コイル）には、コアが挿入されていてもよい。この場合、各コアを互いに対向した状態で近接させることにより、無線電力伝送を効率よく行うことができる。また、コアを用いた構成では、対向する各コアの位置ずれにより無線電力伝送の効率が大きく低下するという特性があるが、本実施形態のように無線送電部７２及び無線受電部７１が軸線Ｌ上に設けられた構成では、各コアの位置ずれが生じにくいため、無線電力伝送の効率の低下を防止することができる。
【００５３】
ただし、信号送信部８１は、軸線Ｌ上に設けられた構成に限らず、軸線Ｌの近傍に設けられた構成であってもよい。同様に、無線送電部７２及び無線受電部７１は、軸線Ｌ上に設けられた構成に限らず、軸線Ｌの近傍に設けられた構成であってもよい。ここで、軸線Ｌの近傍とは、軸線Ｌに対して１０ｍｍ以内であることが好ましく、５ｍｍ以内であればより好ましく、３ｍｍ以内であればさらに好ましい。なお、信号送信部８１、無線送電部７２及び無線受電部７１は、電磁コイル５から十分に離間させて配置することが好ましい。また、信号送信部８１と信号受信部８２との間の通信が無線で行われるような構成の場合には、信号送信部８１が軸線Ｌ上に設けられている必要はなく、軸線Ｌからの距離も限定されない。例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＺｉｇＢｅｅ（登録商標）といった一般的な無線通信規格であれば、アンテナの位置関係について、同軸上になければならないというような制約はなく、軸線Ｌからの距離は問題とならない。
【００５４】
図３は、変位検出機構９の具体的構成について説明するための概略斜視図である。変位検出機構９には、上述の発光素子９１、受光素子９２及びミラー９３，９４の他、遮光板９５、遮光筒９６及び遮光ボックス９７などが備えられている。
【００５５】
遮光板９５は、例えばミラー９３，９４の間や、ミラー９４と受光素子９２との間などに複数設けられている。遮光筒９６は、発光素子９１の周囲に設けられている。遮光ボックス９７は、その内部に発光素子９１、受光素子９２及びミラー９３，９４が設けられることにより、発光素子９１から受光素子９２までの光の経路の外側を覆っている。
【００５６】
これらの遮光板９５、遮光筒９６及び遮光ボックス９７などは、導光部材を構成しており、発光素子９１から受光素子９２に導かれる光の経路を形成している。すなわち、発光素子９１から照射される光のうち、受光素子９２に向かう光以外の余分な光を遮光板９５、遮光筒９６及び遮光ボックス９７などで遮光することにより、所定の経路に沿って受光素子９２に光を導くことができる。
【００５７】
この例では、遮光板９５及び遮光ボックス９７が固定部１に取り付けられており、遮光筒９６が可動部２（例えば回路基板６）に取り付けられている。このように、本実施形態では、少なくとも一部（例えば遮光板９５及び遮光ボックス９７）が固定部１に取り付けられた導光部材により形成される経路に沿って、発光素子９１から受光素子９２に光を導くことができる。これにより、発光素子９１から受光素子９２までの経路で余分な光が散乱するのを防止することができるため、受光素子９２における受光強度に基づいて可動部２の変位を精度よく検出することができる。
【００５８】
ただし、遮光板９５は、複数設けられた構成に限らず、１つの部材により複数の遮光板９５が構成されていてもよい。また、遮光筒９６又は遮光ボックス９７の少なくとも一方が省略された構成であってもよいし、遮光板９５の少なくとも一部が遮光筒９６又は遮光ボックス９７と一体的に形成された構成などであってもよい。
【００５９】
本実施形態では、受光素子９２が複数設けられている。具体的には、発光素子９１から受光素子９２に入射する光の位置が、可動部２の変位に伴って所定方向Ｄに移動するような構成となっており、当該所定方向Ｄに並べて複数の受光素子９２が配置されている。したがって、各受光素子９２における受光強度は、可動部２の変位に伴って変化することとなる。
【００６０】
図４は、変位検出回路６２が可動部２の変位を検出する際の態様について説明するための図である。この例では、１０個の受光素子９２０〜９２９が設けられている。各受光素子９２０〜９２９は、例えば同一の面積からなる受光面を有しており、各受光面が互いに隙間なく所定方向Ｄに並べて配置されている。各受光面は、上記所定方向Ｄに直交する方向に沿って細長い形状を有している。
【００６１】
例えば、発光素子９１が発光ダイオードである場合のように、発光素子９１からの光が指向性を有し、光の中心位置（光軸）に近いほど光量が多い場合には、各受光素子９２０〜９２９における受光強度に基づいて、光の中心位置を検出することができる。すなわち、発光素子９１からの光の照射範囲Ｒが、図４に二点鎖線で示すような範囲である場合には、光の中心位置に最も近い受光素子９２４における受光強度が最も高くなる。したがって、各受光素子９２０〜９２９における受光強度の割合に基づいて、光の中心位置を検出することができる。
【００６２】
例えば可動部２が平衡状態のときに、図４に示すように、各受光素子９２０〜９２９における受光強度の割合が、受光素子９２０は「０．００」、受光素子９２１は「０．０４」、受光素子９２２は「０．１６」、受光素子９２３は「０．２０」、受光素子９２４は「０．２１」、受光素子９２５は「０．１９」、受光素子９２６は「０．１４」、受光素子９２７は「０．０６」、受光素子９２８は「０．００」、受光素子９２９は「０．００」であったとする。この場合、各受光素子９２０〜９２９に「１」〜「１０」の番号を割り当てると、下記式により光の中心位置を算出することができる。
１×０．００＋２×０．０４＋３×０．１６＋４×０．２０＋５×０．２１＋６×０．１９＋７×０．１４＋８×０．０６＋９×０．００＋１０×０．００＝５．０１
【００６３】
上記のようにして算出された光の中心位置を表す数値を記憶しておき、秤量皿３に測定対象物Ｗが載置されたときには、変位検出回路６２が各受光素子９２０〜９２９における受光強度に基づいて光の中心位置の変位を検出する。そして、検出される光の中心位置が予め記憶されている数値と一致するように、コイル電流制御回路６１が電磁コイル５に供給する電力を制御することにより、可動部２を平衡状態に保つことができる。
【００６４】
このように、本実施形態では、変位検出回路６２が、各受光素子９２０〜９２９における受光強度の割合に基づいて可動部２の変位を検出する。これにより、発光素子９１からの光が広がって複数の受光素子９２０〜９２９に入射した場合であっても、各受光素子９２０〜９２９における受光強度の割合に基づいて可動部２の変位を精度よく検出することができる。
【００６５】
ただし、受光素子９２の数は１０個に限られるものではなく、９個以下であってもよいし、１１個以上であってもよい。また、各受光素子９２の受光面の形状や配置態様などについても、図４に例示されるような態様に限られるものではない。
【００６６】
以上の実施形態では、固定部１に対して可動部２が揺動するような構成について説明した。しかし、このような構成に限らず、例えばスライドなどの他の態様で、固定部１に対して可動部２が変位するような構成であってもよい。
【００６７】
装置の組み立て容易性の観点やワイヤ接続により抵抗をなくす観点では、図３及び図４に示した検出系は、図１及び図２に例示されるような電子天秤に用いられることが好ましい。しかし、図３及び図４に示した検出系は、コイル電流検出回路６３により検出された電流値を有線で送信及び受信したり、回路基板に供給される電力を有線で送電及び受電したりするような従来の電子天秤にも適用できる。このように、図３及び図４に示した検出系を、図５に例示するような従来の電子天秤に適用する場合には、回路基板（図示せず）、発光素子９１及び受光素子９２が可動部１０３側ではなく固定部１０１側に設けられるとともに、発光素子９１からの光を受光素子９２に導く導光部材（例えば遮光板９５及び遮光ボックス９７など）が可動部１０３側に設けられることとなる。ここで回路基板は、従来装置において有する機能である、電磁コイルに電流を供給するコイル電流供給部、受光素子からの信号から変位を検出する変位検出回路、コイル電流の検出部、コイル電流制御回路やコイル電流検出回路などを有するが、これらに限定されない。
【００６８】
この場合、電子天秤は、固定部に対する可動部の変位に基づいて測定対象物の重量を測定するための電子天秤であって、電磁コイルと、回路基板と、変位検出機構とを備えていてもよい。前記電磁コイルは、前記可動部に取り付けられていてもよい。前記回路基板は、前記固定部に取り付けられ、前記電磁コイルに接続されていてもよい。前記変位検出機構は、それぞれ前記固定部に取り付けられた発光素子及び受光素子、並びに、前記可動部に取り付けられ、前記発光素子からの光を前記受光素子に導く導光部材を有していてもよい。前記回路基板は、前記受光素子における受光強度に基づいて前記可動部の変位を検出する変位検出回路と、前記変位検出回路により検出される前記可動部の変位に基づいて前記電磁コイルに供給する電流を制御することにより、その電流量に応じたローレンツ力を発生させるコイル電流制御回路とを有していてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１    固定部
２    可動部
３    秤量皿
４    支点
５    電磁コイル
６    回路基板
９    変位検出機構
６１    コイル電流制御回路
６２    変位検出回路
６３    コイル電流検出回路
７１    無線受電部
７２    無線送電部
８１    信号送信部
８２    信号受信部
９１    発光素子
９２    受光素子
９３    ミラー
９４    ミラー
９５    遮光板
９６    遮光筒
９７    遮光ボックス
【図１】
2016118418.tif 000003
【図２】
2016118418.tif 000004
【図３】
2016118418.tif 000005
【図４】
2016118418.tif 000006
【図５】
2016118418.tif 000007