CN103162663B - 旋转角检测装置及测量装置 - Google Patents

Abstract

一种旋转角检测装置具备：轴承部；旋转轴，以可旋转的方式支撑于该轴承部；轴部空间，形成于该旋转轴；轴承部空间，形成于轴承部；角度检测图形，容纳于轴部空间；参照用图形，设置于轴承部空间；图像传感器，设置于轴承部空间；经过轴部空间和轴承部空间的角度检测图形的投影像；光学系统，将参照用图形的投影像成像于图像传感器；受光切换单元，将角度检测图形的投影像和参照用图形的投影像以择一的方式投影在图像传感器；运算装置，基于来自图像传感器的信号运算旋转轴的旋转角，其中，运算装置基于来自接收了参照用图形的图像传感器的信号和来自接收了角度检测图形的图像传感器的信号的偏差，检测旋转轴的旋转角。

Description

旋转角检测装置及测量装置

技术领域

本发明涉及一种检测旋转角度的旋转角检测装置及使用该旋转角检测装置的测量装置。

背景技术

作为检测旋转角度的装置有旋转角检测装置，该旋转角检测装置作为检测测量仪的高低角、水平角时的角度检测器来使用。

近年来，要求测量装置小型化、高精密化，而且进一步要求低成本化。

例如，作为采用旋转角检测装置的测量装置有全站仪（TotalStation），用该全站仪测量到测量目标的距离和测量目标的高低角、水平角。

在所述全站仪的测量误差中，由角度误差引起的测量值的误差是角度误差乘以到测量目标的距离的值，与距离成比例。因此，要求角度精度精确到秒单位。所述全站仪高价的主要原因之一是因为要求高精度的角度检测精度、旋转精度。

在现有技术中，作为用于测量装置的旋转角检测装置虽采用了高精度编码器，但是构成编码器的部件的精度或组装后的稳定性成为问题，导致高精度编码器高价。另外，除了编码器本身的制作误差、检测误差引起角度误差之外，由旋转轴的振摆（ブレ）产生的旋转误差也会引起角度误差，因此为使角度检测精度达到所需精度，仅仅管理部件单体的加工精度是难以实现的，还需要旋转轴、轴承部在组装状态下的微调整、精密加工，因此变得很贵。

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的在于，提供一种能够以简单结构进行角度检测的旋转角检测装置及采用该旋转角检测装置的测量装置。

解决课题的方法

为达到上述目的，本发明的旋转角检测装置具备：轴承部；旋转轴，其以可旋转的方式支撑于该轴承部；轴部空间，其形成于该旋转轴；轴承部空间，其形成于所述轴承部；角度检测图形，其容纳于所述轴部空间；参照用图形，其设置于所述轴承部空间；图像传感器，其设置于所述轴承部空间；经过所述轴部空间和所述轴承部空间的所述角度检测图形的投影像；光学系统，其用于将所述参照用图形的投影像成像于所述图像传感器；受光切换单元，其将所述角度检测图形的投影像和所述参照用图形的投影像以择一的方式投影在所述图像传感器；运算装置，其基于来自所述图像传感器的信号，运算所述旋转轴的旋转角，其中，所述运算装置基于来自接收了所述参照用图形的所述图像传感器的信号和来自接收了所述角度检测图形的所述图像传感器的信号的偏差，检测所述旋转轴的旋转角。

另外，在本发明的旋转角检测装置中，所述运算装置在每次测量时从所述图像传感器取得接收了所述参照用图形的信号和接收了所述角度检测图形的信号。

另外，在本发明的旋转角检测装置中，所述运算装置基于来自接收了所述参照用图形的所述图像传感器的信号和来自接收了所述角度检测图形的所述图像传感器的信号的偏差，检测所述旋转轴的径向振摆。

另外，在本发明的旋转角检测装置中，所述角度检测图形、所述参照用图形具有线段图形，所述线段图形具有由向半径方向延伸的线段构成的环状轨迹，而且所述线段在全周上以规定角距配置。

另外，在本发明的旋转角检测装置中，所述角度检测图形和所述参照用图形分别具有表示中心位置的校正图形。

另外，在本发明的旋转角检测装置中，所述运算装置具备用于存储来自所述图像传感器的信号的存储部，所述运算装置以如下方式测出旋转角：分别在所存储的角度检测图形图像和参照用图形图像的所述线段图形上至少设定一个同心圆的第一扫描线，并且在所述角度检测图形图像和所述参照用图形图像的基准指示图形上设定同心圆的第二扫描线，而且基于在该扫描线上扫描而得到的信号和基于在所述基准指示图形上扫描而得到的信号，分别求出所述角度检测图形图像和所述参照用图形图像之间的偏差，基于该两个偏差，检出所述旋转轴的旋转角。

另外，在本发明的旋转角检测装置中，所述角度检测图形图像和所述参照用图形图像之间的旋转角，基于两个图像与所述基准指示图形之间存在的线段数量和两个图像的线段之间的相位差来运算。

另外，在本发明的旋转角检测装置中，所述相位差是对所需数量的线段求出的相位差的平均值。

另外，在本发明的旋转角检测装置中，所述运算装置在所述角度检测图形的圆周方向至少每90°设定一个分割部分，并分为相差180°的两个分割部分的组和与该组垂直相交的另一方分割部分的组，由扫描另一方分割部分的组所得到的相位差的半值求出一方分割部分的组的中心。

另外，在本发明的旋转角检测装置中，所述运算装置事先以规定角距旋转所述旋转轴，每旋转规定角度就通过所述角度检测图形求出图形中心，并且求出该图形中心和所述参照用图形中心的偏差，从而取得由所述图形中心的偏差轨迹得到的偏心圆，进而通过由该偏心圆与由所述角度检测图形得到的中心之间的偏差来测量角度测量时的径向振摆。

另外，在本发明的旋转角检测装置中，所述运算装置事先以规定角距旋转所述旋转轴，每旋转规定角度就通过所述角度检测图形和所述参照用图形求出两个图形中心，进而求出两个图形中心的偏差，由此取得由该两个图形中心的偏差轨迹得到的偏心圆，进而通过每次测量时的、由所述角度检测图形得到的中心与由所述参照用图形得到的中心之间的差、与所述偏心圆之间的偏差来测量角度测量时的径向振摆。

另外，本发明的测量装置具备：基台部；架台，其通过具有铅直轴心的第一旋转轴以可旋转的方式设置于该基台部；望远镜部，其通过于具有水平轴心的第二旋转轴以可旋转的方式设置于该架台；第一旋转角检测装置，其具有与所述旋转角检测装置相同的结构，并设置在所述第一旋转轴和所述基台部之间；第二旋转角检测装置，其具有与所述旋转角检测装置相同的结构，并设置在所述第二旋转轴和所述架台之间。

根据本发明，由于具备：轴承部；旋转轴，其以可旋转的方式支撑于该轴承部；轴部空间，其形成于该旋转轴；轴承部空间，其形成于所述轴承部；角度检测图形，其容纳于所述轴部空间；参照用图形，其设置于所述轴承部空间；图像传感器，其设置于所述轴承部空间；经过所述轴部空间和所述轴承部空间的所述角度检测图形的投影像；光学系统，其用于将所述参照用图形的投影像成像于所述图像传感器；受光切换单元，其将所述角度检测图形的投影像和所述参照用图形的投影像以择一的方式投影在所述图像传感器；运算装置，其基于来自所述图像传感器的信号，运算所述旋转轴的旋转角，其中，所述运算装置基于来自接收了所述参照用图形的所述图像传感器的信号和来自接收了所述角度检测图形的所述图像传感器的信号的偏差，检测所述旋转轴的旋转角。因此，不受图像传感器的安装精度的影响。

另外，根据本发明，所述运算装置在每次测量时从所述图像传感器取得接收了所述参照用图形的信号和接收了所述角度检测图形的信号。因此，即使产生由温度变化或时间的流逝所引起的所述图像传感器安装状态的变化，也能高精度地进行测量。

另外，根据本发明，所述运算装置基于来自接收了所述参照用图形的所述图像传感器的信号和来自接收了所述角度检测图形的所述图像传感器的信号的偏差，检测所述旋转轴的径向振摆。因此，能够在允许存在径向振摆的情况下进行旋转角的检测，所以无需使部件的加工精度、组装精度达到高精度，而且能降低成本。

另外，根据本发明，所述角度检测图形和所述参照用图形分别具有表示中心位置的校正图形，因此能容易检测所述角度检测图形和所述参照用图形的中心位置。

另外，根据本发明，所述运算装置具备用于存储来自所述图像传感器的信号的存储部，所述运算装置以如下方式测出旋转角：分别在所存储的角度检测图形图像和参照用图形图像的所述线段图形上至少设定一个同心圆的第一扫描线，并且在所述角度检测图形图像和所述参照用图形图像的基准指示图形上设定同心圆的第二扫描线，而且基于在该扫描线上扫描而得到的信号和基于在所述基准指示图形上扫描而得到的信号，分别求出所述角度检测图形图像和所述参照用图形图像之间的偏差，基于该两个偏差，检出所述旋转轴的旋转角。因此，容易进行超过图形间距的旋转角检测。

另外，根据本发明，所述相位差是对所需数量的线段求出的相位差的平均值，因此平均线段的形状误差、亮度不均等。

另外，根据本发明，所述运算装置在所述角度检测图形的圆周方向至少每90°设定一个分割部分，并分为相差180°的两个分割部分的组和与该组垂直相交的另一方分割部分的组，由扫描另一方分割部分的组所得到的相位差的半值求出一方分割部分的组的中心。因此，即使所述角度检测图形、所述参照用图形发生偏心，也能够准确地检测中心位置。

另外，根据本发明，所述运算装置以如下方式测量角度测量时的径向振摆：事先以规定角距旋转所述旋转轴，每旋转规定角度就通过所述角度检测图形求出图形中心，并且求出该图形中心和所述参照用图形中心的偏差，从而取得由所述图形中心的偏差轨迹得到的偏心圆，进而通过由该偏心圆与由所述角度检测图形得到的中心之间的偏差来测量角度测量时的径向振摆。因此，即使存在部件误差、组装误差，也能够准确地测量径向振摆。

另外，根据本发明，所述运算装置以如下方法测量角度测量时的径向振摆：事先以规定角距旋转所述旋转轴，每旋转规定角度就通过所述角度检测图形和所述参照用图形求出两个图形中心，进而求出两个图形中心的偏差，由此取得由该两个图形中心的偏差轨迹得到的偏心圆，进而通过每次测量时的、由所述角度检测图形得到的中心与由所述参照用图形得到的中心之间的差、与所述偏心圆之间的偏差来测量角度测量时的径向振摆。因此，即使存在部件误差、组装误差，并且图像传感器位移，也能够准确地测量径向振摆。

另外，根据本发明，所述测量装置具备：基台部；架台，其通过具有铅直轴心的第一旋转轴以可旋转的方式设置于该基台部；望远镜部，其通过于具有水平轴心的第二旋转轴以可旋转的方式设置于该架台；第一旋转角检测装置，其具有与所述旋转角检测装置相同的结构，并设置在所述第一旋转轴和所述基台部之间；第二旋转角检测装置，其具有与所述旋转角检测装置相同的结构，并设置在所述第二旋转轴和所述架台之间，因此，不使用高价编码器也能进行旋转角的检测，并且在组装旋转轴、轴承部方面不耗费成本，因此能降低制作成本。

附图说明

图1是本发明实施例的旋转角检测装置的结构示意图。

图2是表示所述旋转角检测装置的照明单元的一个例子的示意图。

图3是本实施例的运算装置的结构示意图。

图4是表示用于本实施例的角度检测图形、参照用图形的一个例子的图。

图5是本实施例的角度检测的流程图。

图6是进行通过所述角度检测图形的角度检测时的说明图。

图7（A）、（B）是由所述角度检测图形得到的信号的波形图，图7（A）是表示来自线段图形的信号，图7（B）是表示来自基准指示图形的信号。

图8是通过所述角度检测图形求出中心位置时的说明图。

图9是表示采用本实施例旋转角检测装置的测量装置的一个例子的主视图。

图10是所述测量装置的剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。

首先，在图1中，对本发明实施例的旋转角检测装置进行说明。

在图1中，1是检测旋转角度的旋转轴，该旋转轴1通过轴承2以自由旋转的方式支撑于轴支撑部3。

在所述旋转轴1的端部形成有与该旋转轴1的轴心同心的圆柱状轴部空间4，轴端部为中空结构。在所述轴支撑部3形成有与所述旋转轴1的轴心同心的轴嵌合孔5。所述旋转轴1通过所述轴承2嵌合于该轴嵌合孔5。在所述轴支撑部3形成有容纳空间6，该容纳空间6与所述轴嵌合孔5和所述轴部空间4相连接。

在所述容纳空间6设定有光轴7，该光轴7与所述旋转轴1的轴心一致，在所述光轴7上，从所述旋转轴1侧设有角度检测图形8、第一聚光透镜9、半透明反射镜11、第二聚光透镜12、图像传感器13。另外，在由所述半透明反射镜11分支的分支光轴14上设有第三聚光透镜15、参照用图形16。

所述角度检测图形8、所述第一聚光透镜9容纳于所述轴部空间4内。所述第一聚光透镜9的光轴7a与所述旋转轴1的轴心一致，另外，在该旋转轴1的轴心与所述光轴7一致（即，所述旋转轴1相对所述轴嵌合孔5不发生径向振摆（芯ブレ）、偏心）的情况下，所述光轴7a与所述光轴7一致。

所述角度检测图形8位于所述第一聚光透镜9的焦点位置，该角度检测图形8和所述第一聚光透镜9以所述光轴7a通过所述角度检测图形8的中心的方式设定。

所述图像传感器13保持于所述第二聚光透镜12的焦点。

所述参照用图形16配置于所述第三聚光透镜15的焦点。优选地，形成所述角度检测图形8、所述参照用图形16的构件的材质与所述旋转轴1的材质、所述轴支撑部3的材质相同，或者具有相同的热膨胀率。

所述第一聚光透镜9和所述第三聚光透镜15倍率相同，所述第二聚光透镜12与所述第一聚光透镜9、所述第三聚光透镜15倍率相同或低于所述第一聚光透镜9、所述第三聚光透镜15的倍率。例如，所述第一聚光透镜9和所述第三聚光透镜15的倍率为两倍倍率，所述第二聚光透镜12的倍率为一倍倍率。因此，所述角度检测图形8、所述参照用图形16的图像被缩小投影至所述图像传感器13。

此外，所述角度检测图形8、所述参照用图形16的基准形状为圆形，其直径为5mm-10mm左右。另外，所述角度检测图形8和所述参照用图形16可以是相同的图形，也可以是不同的图形。此外，在图形不同的情况下，只要是能够求出两个图形之间的角度偏差、中心位置偏差的形状就可以。

所述角度检测图形8的图像和所述参照用图形16的图像分别以能够成像于所述图像传感器13的方式形成，进而设有受光切换单元36（后述），其能够使该图像传感器13以择一的方式接收所述角度检测图形8的图像、所述参照用图形16的图像。作为该受光切换单元36以如下方式构成：单独设置对所述角度检测图形8和所述参照用图形16进行照明的照明单元19、20，并以择一的方式点亮该照明单元19、20。或者，作为其他受光切换单元也可以如下方式构成：设置横跨所述光轴7和所述分支光轴14的快门，通过该快门以择一的方式遮断所述光轴7和所述分支光轴14，从而切换光路。

作为所述图像传感器13可以采用像素聚集体的CCD（电荷耦合元件）或者CMOS（互补金属氧化物半导体）传感器等。所述光轴7以经过假设在所述图像传感器13坐标系（X0-Y0）的原点的方式设定，各像素在该图像传感器13上被确定于以所述光轴7为原点的位置（坐标）上。

来自所述图像传感器13的受光信号被输入于运算装置21，该运算装置21以能够基于该受光信号测量所述旋转轴1的旋转角、由该旋转轴1的倾斜（倾斜角）引起的径向振摆的方式构成。

作为旋转角检测装置18的主要部分包括容纳于所述轴部空间4和所述容纳空间6的、所述角度检测图形8、所述第一聚光透镜9、所述半透明反射镜11、所述图像传感器13、所述第三聚光透镜15、所述参照用图形16等。另外，将所述角度检测图形8的投影像、所述参照用图形16的投影像成像于所述图像传感器13的旋转角检测用光学系统包括所述第一聚光透镜9、所述半透明反射镜11、所述第二聚光透镜12、所述第三聚光透镜15。

图2表示作为所述角度检测图形8、所述参照用图形16的所述照明单元19、20的一个例子，并对所述照明单元19进行说明。

在以所述光轴7为中心的圆周上以规定间隔配置LED23，使其能够透过所述第一聚光透镜9照明所述角度检测图形8。此外，所述LED23支撑于所述轴支撑部3侧，并由该轴支撑部3侧供给电力。此外，也可在以所述光轴7为中心的圆周上以规定间隔配置光纤的一端面，并从光纤的另一端面射入照明用光线。另外，在所述角度检测图形8的与所述第一聚光透镜9相对的相反侧、在所述参照用图形16的与所述第三聚光透镜15相对的相反侧配置照明，分别从所述角度检测图形8、所述参照用图形16的里侧进行照明也可。

另外，虽未图示，但所述参照用图形16由与所述照明单元19相同结构的所述照明单元20照明，且如上所述般，所述角度检测图形8的所述照明单元19、所述参照用图形16的所述照明单元20被择一点亮的方式控制。

如图3所示，所述运算装置21主要包括信号处理部31、运算控制部32、角度检测部33、径向振摆检测部34、存储部35、所述受光切换单元36等。

所述信号处理部31对由所述图像传感器13输出的数据进行放大或者以可存储的方式进行信号处理。

所述存储部35存储有：控制程序，控制所述照明单元19、20亮灯，并控制从所述图像传感器13取得信号的时间等；旋转角运算程序，检测所述旋转轴1的旋转角；径向振摆运算程序，检测该旋转轴1的径向振摆；信号处理程序，进行为检测旋转角、检测径向振摆而抽出所需信号等的信号处理。另外，在所述存储部35存储由所述图像传感器13输出的图像数据。

所述运算控制部32基于各种程序进行运算控制，并且通过所述受光切换单元36来控制所述照明单元19、20亮灯，并进行从所述图像传感器13取得信号的同步控制等。

所述角度检测部33基于来自所述图像传感器13的信号运算所述旋转轴1的旋转角，主要包括所述旋转角运算程序、所述运算控制部32。另外，所述径向振摆检测部34基于来自所述图像传感器13的信号运算所述旋转轴1的径向振摆，主要包括所述径向振摆运算程序、所述运算控制部32。

其次，参照图4对本实施例中使用的所述角度检测图形8、所述参照用图形16的一个例子进行说明。此外，假设在所述角度检测图形8、所述参照用图形16采用相同的图形，对所述角度检测图形8进行说明。

该角度检测图形8的基本形状为圆形，该角度检测图形8的中心以与所述第一聚光透镜9的光轴即所述光轴7a大致一致的方式构成。

所述角度检测图形8包括：位于中心部的作为校正图形的圆形图形25；线段图形26，其作为角度检测用图形，在该圆形图形25的周围与所述圆形图形25同心配置；基准指示图形27。所述圆形图形25是以规定线宽绘制的多个圆（图中为两个同心多重圆）。此外，作为校正图形只要是能够得出中心的图形便可，例如可以是十字交叉线。

所述线段图形26是在全周上以等角距配置了n个向半径方向延伸的规定长度的线段26a（图中为涂黑的部分）的结构，并且是由该线段26a形成的环状轨迹。换言之，所述线段图形26是如下结构：将具有规定轨迹宽度（半径方向的规定长度）的环以2n个半径将全周分成2n等分，并每隔一列形成线段26a。各线段26a以楔状形成并具有360°/2n的中心角α。另外，所述线段图形26的中心与所述圆形图形25的中心相同。

所述基准指示图形27形成在所述线段图形26的内侧，并具有与所述线段图形26同心的圆弧形状。另外，所述基准指示图形27在圆周方向上分割为多个图形，包括：一个位置指示图形27a；方向指示图形27b，其配置于该位置指示图形27a的两侧。

所述位置指示图形27a具有与所述线段26a相同的中心角，并且所述位置指示图形27a与所述线段26a中的一个位于相同的半径线上。

所述方向指示图形27b相对所述位置指示图形27a以对称的形状形成在对称的位置上，并具有横跨三个所述线段26a的宽度（中心角5α）。此外，所述方向指示图形27b的宽度（周方向的长度）并不限于三个所述线段26a的宽度，只要与所述线段26a的宽度不同便可。

此外，可以将所述线段26a、所述位置指示图形27a、所述方向指示图形27b设成不反射光的形式而将其他部分设成反射光的形式，或者也可将所述线段26a、所述位置指示图形27a、所述方向指示图形27b设成反射光的形式而将其他部分设成不反射光的形式。在以下的说明中，将所述线段26a、所述位置指示图形27a、所述方向指示图形27b设成不反射光的形式而进行说明。

以下，对上述旋转角检测装置18的作用进行说明。

该旋转角检测装置18能检测旋转角、由旋转引起的径向振摆（旋转轴的歪斜）。

用所述照明单元19照明所述角度检测图形8。通过所述第一聚光透镜9、所述第二聚光透镜12的作用，该角度检测图形8被缩小成1/2而投影在所述图像传感器13，并且该图像传感器13发出与接收的所述角度检测图形8相对应的信号。

相同地，用所述照明单元20照明所述参照用图形16，该参照用图形16的图像被缩小成1/2而投影在所述图像传感器13，并且该图像传感器13发出与接收的所述参照用图形16相对应的信号。

首先，点亮所述照明单元20，通过所述图像传感器13得到所述参照用图形16的图像，并将参照用图形图像存储于所述运算装置21。其次，关掉所述照明单元20并点亮所述照明单元19，通过所述图像传感器13得到所述角度检测图形8的图像。

基于所述参照用图形16的图像的所述圆形图形25，能求出所述参照用图形16的大致中心位置（假设在所述图像传感器13的坐标系中的坐标）。沿着以得到的大致中心位置为中心的圆的轨迹（圆周方向），在图像上扫描所述基准指示图形27，从而检测出该基准指示图形27的旋转位置。

此处，所述基准指示图形27的旋转位置是指在所述图像传感器13上的坐标。或者是指：在将假设在所述图像传感器13的坐标轴平行移动到所述大致中心位置时的坐标轴上，所述基准指示图形27以所述大致中心位置为中心并以规定的旋转方向（例如，顺时针方向）旋转的旋转角度。该旋转角度表示：相对假设在所述图像传感器13的坐标轴的、所述参照用图形16的旋转方向的位置偏移（即，在设置该参照用图形16时的偏移）。

另外，将所述大致中心位置为中心并沿圆周方向扫描所述线段图形26，由此能得到以所述基准指示图形27为基准位置的频率成分的信号。基于该频率成分的信号求出旋转角，进而至少每90°设置一个分割部分，并将该分割部分分成以下两组：具有相差180°的两个分割部分的组、与该组垂直相交的具有其他分割部分的组，由扫描另一方分割部分的组得到的相位差的半值求出所述一方分割部分的组的中心，由此求出所述参照用图形16的精密中心位置。

其次，通过所述图像传感器13得到所述角度检测图形8的图像。与所述参照用图形16的情况相同，求出所述大致中心位置，以该大致中心位置为中心沿圆周方向扫描所述基准指示图形27、所述线段图形26，从而求出所述角度检测图形8的旋转位置、精密的中心位置。

比较由所述角度检测图形8得到的精密中心位置和由所述参照用图形16得到的精密中心位置，并求出两个精密中心位置在所述图像传感器13上的位置偏移（偏差），由此通过所述偏差对所述角度检测图形8的所述基准指示图形27的旋转位置或者所述参照用图形16的所述基准指示图形27的旋转位置、和所述角度检测图形8的所述线段图形26的频率成分或者所述参照用图形16的所述线段图形26的频率成分进行修正。比较修正后的所述角度检测图形8的所述基准指示图形27的旋转位置和修正后的所述参照用图形16的所述基准指示图形27的旋转位置，从而求出大致旋转角，进而求出所述角度检测图形8的所述线段图形26的频率成分与所述参照用图形16的所述线段图形26的频率成分间的相位差，基于该相位差求出不足一个线段图形的角度（精密旋转角），从而通过组合所述大致旋转角和精密旋转角来测量高精度的旋转角。

另外，当欲求出经过规定时间后的旋转角时，在所经时间不长的情况下，仅以所述角度检测图形8来获得所述基准指示图形27的旋转位置、所述线段图形26的频率成分。另外，在所经时间长的情况下，如上所述般，与用所述参照用图形16得到的所述基准指示图形27的旋转位置、所述线段图形26的频率成分进行比较，从而测出经过规定时间后的高精度的旋转角。

进而，比较经过规定时间之前用所述角度检测图形8得到的旋转角与经过规定时间后得到的所述角度检测图形8的旋转角，从而得到经过时间后的旋转量，并以所经时间对旋转量进行微分，由此能得到旋转速度。

参照图5、图6具体对旋转角的检测、径向振摆的检测进行说明。

在STEP：01和STEP：02中，得到所述旋转轴1的参照图形图像、角度检测图形图像，并分别存储于所述存储部35。对存储的所述参照图形图像、所述角度检测图形图像，分别在图像信号上（存储在所述存储部35的数据上）设定扫描线（scanline），并沿着该扫描线进行扫描（scan）。此处，由于该扫描线是设定在数据上的虚拟线，因此能在任意位置上设定成任意数量，能通过增加该扫描线的数量，提高测量精度。

此外，图6示出所述参照图形图像、所述角度检测图形图像的所述圆形图形25、所述线段图形26、所述基准指示图形27与所述扫描线之间的关系，在图6中，X轴、Y轴表示将所述参照图形图像或者所述角度检测图形图像的中心作为原点的坐标系（X-Y）。此处所示的坐标轴是将设定在所述图像传感器13上的X0轴、Y0轴平行移动的坐标轴。在所述角度检测图形8、所述参照用图形16的中心与所述光轴7一致的情况下，图6所示的X轴、Y轴与在所述图像传感器13假设的X0轴、Y0轴一致。

另外，在图6中，未对所述线段26a、所述位置指示图形27a、所述方向指示图形27b进行涂黑。

以下，分别求出所述参照图形图像、所述角度检测图形图像在所述图像传感器13中的位置（中心位置和旋转位置）。可以先求出任意一个，在以下步骤中，对先求出所述参照图形图像的位置之后求出所述角度检测图形图像的位置的情况进行说明。

STEP：03首先，设定与X0轴、Y0轴平行的扫描线37a、37b，并沿着该扫描线37a、37b对所述圆形图形25进行扫描，从而得到位于各所述扫描线37a、37b上的像素的信号。基于得到的像素信号，检测出所述圆形图形25。

STEP：04通过检测该圆形图形25求出圆的中心、即所述参照用图形16的X0-Y0坐标上的中心位置（以下，称为大致中心位置），通过求出该大致中心位置相对坐标原点的偏差，求出所述旋转角检测装置18的所述参照用图形16的位置偏移。此外，该位置偏移作为所述参照用图形16的安装误差而被测量。

此处，所述圆形图形25是多重圆，能通过设定多个所述扫描线37来获得多个数据，进而求出多个大致中心位置。通过平均求出的多个大致中心位置来提高精度。

将求出的大致中心位置作为中心的所述线段图形26的扫描线38a、38b、38c、扫描线39被设定成同心多重圆（图中为四个多重圆）。另外，开始进行扫描的点（起点）（0°的位置）可设定在所述扫描线38a、38b、38c上的任意位置，优选设在以坐标系（X-Y）为基准的位置，例如设在与Y轴交叉的点上。

STEP：05所述扫描线39扫描所述基准指示图形27，从而得到该扫描线39上的信号（参照图7（B））。此外，图7（B）表示对所述基准指示图形27进行多次全周扫描的状态，所述基准指示图形27的信号每隔360°得到一次。

STEP：06所述扫描线38a、38b、38c扫描所述线段图形26。

图7（A）表示在扫描所述线段图形26时得到的信号输出，图7（A）表示以如下方式得到的信号，并且信号连续，即：扫描三圈所述线段图形26，关于每圈的扫描线，从所述扫描线38a变更到所述扫描线38b、且从该扫描线38b变更到所述扫描线38c（对各扫描线进行全周扫描）。

如图4所示，所述线段图形26以交替空白部和该线段图形26的方式形成，并用空白部和该线段图形26形成一个周期。因此，通过扫描该线段图形26来得到含有频率成分的信号（以下，称为频率信号）。另外，对每个所述扫描线38a、38b、38c进行全周扫描，并对所得到的频率信号进行平均，由此能得到具有高精度周期（相位）的大致频率信号。

此外，图7（A）表示扫描的起点（0°）的位置与频率成分的相位0°不一致、相位存在偏移的状态。

STEP：07基于用所述基准指示图形27得到的信号和用所述线段图形26得到的信号，求出所述参照用图形图像的旋转位置（将坐标系（X-Y）作为基准的旋转角）。

如图7（B）所示，所述基准指示图形27的信号与扫描起点（0°）相比偏向一侧，从扫描起点开始数所述线段26a的个数即频率（N），由此求出大致的旋转角。进而，由于所述频率信号的相位相对扫描起点产生偏移，因此通过求出相位差σ来求出尾数的角度。

因此，所述参照用图形图像的旋转角度为

N×360°/n＋σ×360°/n。

STEP：08将所述基准指示图形27的所述位置指示图形27a、所述方向指示图形27b中的任意一个作为基准，将所述线段图形26在周方向上分割为偶数等分（至少为四份）。图8表示分割为四份的情况。将已分割的属于一侧180°范围的分割部分设为A1、A2，并将属于另一侧180°范围的分割部分设为B1、B2，而且分别使所述分割部A1和所述分割部B1对置，并且使所述分割部A2和所述分割部B2对置。因此，相对应的分割部分，其相位分别存在180°的偏移。

STEP：09沿着所述扫描线38a对所述线段图形26进行全周扫描，从而得到属于各分割部分的线段26a的信号。相同地，沿着所述扫描线38b、38c进行全周扫描，由此得到属于各分割部分的线段26a的信号。通过将得到的信号平分于每个分割部分，从而得到所述线段26a的图形成形误差相抵消的高精度频率信号（以下，称为分割部频率信号）。

STEP：10当检测完所有分割部分的相位，就能够基于所检测的相位求出各分割部分在X0-Y0坐标上的偏差（位移量）（或者，在X0-Y0坐标上的分割部分中心的坐标）。基于由分割部分得到的位移量，求出线段图形图像的中心位置。此处求出的中心位置与基于所述圆形图形25求出的大致中心位置相比具有更高的精度（以下，称为精密中心位置）。

STEP：11将得到的精密中心位置作为基准，求出所述基准指示图形27的精密旋转位置。即，能得到将精密中心位置作为原点的、高精度修正的X-Y坐标系，并在该X-Y坐标系求出所述频率信号的相位差，且基于该相位差求出高精度的旋转角。

STEP：12关于所述参照用图形16，若能得到该参照用图形图像的精密中心位置和所述基准指示图形27的精密旋转位置、精密频率信号、该精密频率信号的相位差，则同样能够得到角度检测图形图像的精密中心位置、所述基准指示图形27的精密旋转位置，以及所述线段图形26的精密频率信号和该精密频率信号的相位差。

对所述角度检测图形图像也实施上述STEP：03至STEP：11的工序，求出（精密中心位置）′、（旋转角）′（以下，关于所述角度检测图形8的注上“′”）。

STEP：13通过求出精密中心位置与（精密中心位置）′的偏差，检测出所述参照用图形16和所述角度检测图形8的中心位置的偏差即径向振摆，并且通过求出旋转角与（旋转角）′的偏差，求出所述参照用图形16和所述角度检测图形8之间的旋转角度差、即所述旋转轴1的旋转角（旋转量）。

此外，就形成于所述角度检测图形8和所述参照用图形16的所述线段图形26而言，只要能够检测出相位差便可，因此形成于所述角度检测图形8和所述参照用图形16的所述线段图形26也可不在全周上形成而在规定角度范围上形成。即使在全周上形成，对所需个数的线段26a求出相位差，并用平均的相位差来检测角度也可。

有时所述角度检测图形8、所述参照用图形16的图形中也会含有误差，但所述扫描线38的全周为360°，该值是不变的。因此，在全周上取得信号并在全周上检测角度，由此能抵消包含于所述角度检测图形8、所述参照用图形16的误差因素，并能够进行高精度的角度检测。

在上述测量中，由于常用所述参照用图形16和所述角度检测图形8的比较来检测角度、测量径向振摆，因此即使在测量中所述图像传感器13温度上升并产生位移，误差也会被抵消。因此，即使在温度差较大的测量环境下，也可以进行稳定性、可靠性高的、高精度的测量。

此外，所述图像传感器13温度上升是测量初期的现象，在开始测量后经过规定时间便会稳定下来。另外，电路的漂移（drift）现象也多出现于测量初期，但经过规定时间后会变少。因此，关于通过所述图像传感器13取得的所述参照用图形16的图像，在测量初期，用大致相同时刻取得的图像来进行所述参照用图形16和所述角度检测图形8的比较，而在经过规定时间后，将以规定时间间隔取得的所述参照用图形图像和在测量时的所述角度检测图形图像进行比较。

另外，在本实施例中，使用所述角度检测图形8、所述参照用图形16能更高精度地测量径向振摆。

参照图8进行说明。此外，以下对所述角度检测图形8进行说明，所述参照用图形16也同样适用。此外，图中未对所述线段26a、所述位置指示图形27a、所述方向指示图形27b进行涂黑。

首先，关于所述角度检测图形8对所述扫描线38a进行说明。

如上所述，以所述基准指示图形27的所述位置指示图形27a、所述方向指示图形27b的任意一个为基准，将所述线段图形26在周方向上分割为四等分：所述分割部A1、所述分割部A2、所述分割部B1、所述分割部B2。

与高精度地检测角度的情况相同，求出各分割部分的分割部频率信号。例如，求出所述分割部A1的分割部频率信号。进而，求出与其相位相差180°的所述分割部B1的分割部频率信号。

进一步，分别求出与所述分割部A1、所述分割部B1相位相差90°的所述分割部A2、所述分割部B2的分割部频率信号。

其次，分别求出所述分割部A1、所述分割部B1、所述分割部A2、所述分割部B2的分割部频率信号的相位差。

将各分割部分求出的相位差作为在所述图像传感器13上设定的直角坐标上的偏移量来设定。

基于运算的偏移量，能运算所述分割部A1、所述分割部B1、所述分割部A2、所述分割部B2的各分割部分在直角坐标上的中心位置。

从而得到连结所述分割部A1的中心和所述分割部B1的中心的直线（Y中心线），以及连结所述分割部A2的中心和所述分割部B2的中心的直线（X中心线）。X中心线的中心位置（X中心线的中点）、Y中心线的中心位置（Y中心线的中点）分别成为所述角度检测图形8的中心位置，并运算在直角坐标（X-Y坐标系的坐标位置）上的坐标位置。

此外，X中心线、Y中心线表示为如下公式。

X中心线＝［Φ（A1）-Φ（B1）］/2

Y中心线＝［Φ（A2）-Φ（B2）］/2

此处，Φ（A1）、Φ（A2）、Φ（B1）、Φ（B2）表示各分割部的相位。

同样地，也可以分别对所述扫描线38b、38c求出中心坐标，并对全部中心坐标进行平均，从而更高精度地求出所述角度检测图形8的中心坐标。

与得到的中心位置的坐标一样，可以运算所述角度检测图形8的中心相对从所述参照用图形16得到的中心位置的坐标的、径向振摆大小和径向振摆方向。

优选所述旋转轴1在旋转时不发生径向振摆，但是既提高部件精度又提高组装精度从而使径向振摆接近于0是极其困难的，而且也会增加制作成本。此处所述的径向振摆是指旋转轴的松动。

在本实施例中，允许所述旋转轴1的径向振摆且可以进行高精度的角度检测。

首先，在取得初期数据而得到所述参照用图形16的中心坐标的状态下，使所述旋转轴1以规定角距（例如5°间距）旋转，在每旋转各间距时求出所述角度检测图形8的中心坐标，比较该中心坐标和所述参照用图形16的中心坐标，从而求出偏差。将得到的偏差与旋转角关联并存储于所述存储部35。

将所述旋转轴1旋转360°，求出每圈相对所述参照用图形16中心的偏差。如果所述旋转轴1的旋转中心与所述光轴7完全一致且不发生径向振摆，则该偏差的轨迹作为点与所述参照用图形16的中心坐标一致。

实际上，由于伴随所述旋转轴1的旋转产生径向振摆，因此随着旋转中心轴所描绘的轨迹为圆形或椭圆形（以下，称为径向振摆的偏心圆）。但是，该由径向振摆产生的偏心圆，其在结构上的再现性高，并通过所述偏差的轨迹能准确地掌握径向振摆的方向和量。因此，通过检测径向振摆产生的偏心圆并补正测量角度，即使是存在径向振摆的旋转轴，也可以进行高精度的角度测量。

另外，由于所述参照用图形16是固定的且不会因所述旋转轴1的旋转而产生位移，因此可以将用所述参照用图形16得到的中心位置设定为预设值（既定値），可以用该预设值与每旋转各间距所得到的所述角度检测图形8的中心的偏差求出径向振摆量。

另外，在安装图形时存在误差的情况下，随着旋转中心轴所描绘的轨迹变成由误差引起的偏心圆，但这些也能如上所述般进行补正。

进而，取得一次偏差（一度偏差）的轨迹并作为补正信息来存储，由此能准确地测量所述旋转轴1的旋转角，而且在所述旋转轴1的径向振摆由于一些原因进一步增大的情况下，求出与已得偏差之差，由此即使在增大的情况下也能容易进行补正。就该情况而言，例如即使在所述图像传感器13因温度产生变形的情况下，通过将补正信息作为基准，也能进行可靠性高、稳定的测量。

进而，对高精度测量径向振摆的情况进行说明。当高精度测量径向振摆时，在每次测量时，将所述角度检测图形8在圆周方向上分成偶数等分，例如每90°设定分割部分。并且将其分为相差180°的两个分割部分之间的组合和具有与该组合的分割部分垂直相交地配置的部分的组合。扫描各组合的部分，从各平均值求出形成组合的部分的中心。进而，通过从该各个中心得到的相位差的半值求出，得到可得到的中心坐标的同时，获取所述参照用图形16的中心坐标，从而求出所述角度检测图形8的中心坐标和所述参照用图形16的中心坐标的偏差。

由于采用平均的中心坐标，因此减小由照明不均、所述图像传感器13的像素引起的量化误差，从而可以进行基于高精度径向振摆的检测的高精度角度测量。

此外，在上述实施例中，用所述图像传感器13取得所述角度检测图形8、所述参照用图形16的图像，由取得的各图像来检测所述角度检测图形8、所述参照用图形16的旋转角，通过比较检出的旋转角，求出了所述旋转轴1的旋转量（轴的旋转角）、径向振摆。但也可以求出用所述图像传感器13取得的参照用图形图像和所述角度检测图形图像之间的偏差，从这两个图形图像的偏差测量所述旋转轴1的旋转角、径向振摆。

图9、图10表示本实施例所述旋转角检测装置18用于测量装置的情况，作为测量装置的一例表示了全站仪40。

基台部43通过校平螺栓42设置于校平部41。在该基台部43设有架台44，在该架台44支撑有包含光学系统的望远镜部45。在该望远镜部45的内部设有测距部（未图示）。该测距部以如下方式构成：测距光从所述望远镜部45照射测量目标照，接收测量目标所反射的测距光，并基于所接收的反射光进行测距。

所述基台部43可以通过所述校平螺栓42校平成水平状。另外，所述架台44可以以铅直轴心为中心旋转，所述望远镜部45可以以水平轴心为中心旋转。另外，在所述架台44设置有具有显示部46的操作输入部47，所述显示部46显示所述全站仪40的工作状态或者到测量目标的距离测量值等。

在所述基台部43的上面设有架台基座48，在该架台基座48的中心设有向上突出的轴承52。水平旋转轴51通过轴承部49以自由旋转的方式嵌合于该轴承52，所述架台44的框体53固定于该水平旋转轴51。所述架台基座48构成用于支撑所述框体53的所述基台部43的一部分，并且具有作为封住所述框体53下部开口的下部盖的功能。

在所述轴承52固定有水平旋转齿轮54，在该水平旋转齿轮54啮合有水平旋转驱动齿轮55。该水平旋转驱动齿轮55固定于水平旋转马达56的输出轴，所述水平旋转驱动齿轮55通过所述水平旋转马达56进行旋转，由此所述框体53通过所述水平旋转齿轮54以所述水平旋转轴51为中心向水平方向旋转。所述水平旋转马达56固定于所述框体53，所述水平旋转马达56和所述框体53一体旋转。

所述水平旋转轴51的下端部是中空的，通过该中空部形成第一轴部空间57。在该第一轴部空间57容纳有水平角度检测图形58、水平第一聚光透镜59，所述水平角度检测图形58、所述水平第一聚光透镜59设置在所述水平旋转轴51的轴心上。

所述架台基座48的中心部下面设有轴部支架61，该轴部支架61的轴心与所述水平旋转轴51的轴心一致。在所述轴部支架61的内部形成有轴承部空间62，在该轴承部空间62容纳有水平第二聚光透镜63和水平图像传感器64，所述水平第二聚光透镜63、所述水平图像传感器64设置在所述轴部支架61的轴心上。

另外，在该轴部支架61的轴心上，在所述水平第二聚光透镜63和所述水平图像传感器64之间设置有水平半透明反射镜65，在该水平半透明反射镜65的反射光轴上设置有水平第三聚光透镜66、水平参照用图形67。

用于检测水平角的水平旋转角检测装置68的主要部分包括：所述水平角度检测图形58、所述水平第一聚光透镜59、所述水平第二聚光透镜63、所述水平图像传感器64、所述水平半透明反射镜65、所述水平第三聚光透镜66、所述水平参照用图形67。

另外，用于将所述水平角度检测图形58、所述水平参照用图形67的投影像成像于所述水平图像传感器64的水平旋转角检测用光学系统包括：所述水平第一聚光透镜59、所述水平第二聚光透镜63、所述水平半透明反射镜65、所述水平第三聚光透镜66。

在所述望远镜部45设置有从左右两端水平方向延伸的铅直旋转轴71，该铅直旋转轴71通过轴承72支撑于所述框体53，所述望远镜部45可以以所述铅直旋转轴71为中心在铅直方向旋转。

在该铅直旋转轴71的一端固定有铅直旋转齿轮73，在该铅直旋转齿轮73啮合有铅直旋转驱动齿轮74。该铅直旋转驱动齿轮74固定于铅直旋转马达75的输出轴，通过驱动该铅直旋转马达75，所述望远镜部45通过所述铅直旋转驱动齿轮74、所述铅直旋转齿轮73以所述铅直旋转轴71为中心旋转。

在所述铅直旋转轴71的另一端部形成有与该铅直旋转轴71同心的第二轴部空间76，在该第二轴部空间76容纳有铅直角度检测图形77、铅直第一聚光透镜78，所述铅直角度检测图形77、所述铅直第一聚光透镜78设置在所述铅直旋转轴71的轴心上。

筒状保持架79与所述铅直旋转轴71的另一端部同心地向所述框体53的内部突出设置，在该保持架79的顶端部嵌入地设置有轴部支架81。在该轴部支架81形成有与所述铅直旋转轴71的轴心同心的轴承部空间82，在该轴承部空间82容纳有铅直第二聚光透镜83、铅直图像传感器84。所述铅直第二聚光透镜83、所述铅直图像传感器84设置在所述铅直旋转轴71的轴心上。

在所述铅直旋转轴71的轴心上，所述铅直第二聚光透镜83和所述铅直图像传感器84之间设置有铅直半透明反射镜85，该铅直半透明反射镜85的反射光轴上设置有铅直第三聚光透镜86、铅直参照用图形87。

用于检测铅直角（高低角）的铅直旋转角检测装置88的主要部分包括：所述铅直角度检测图形77；所述铅直第一聚光透镜78；所述铅直第二聚光透镜83；所述铅直图像传感器84；所述铅直半透明反射镜85；所述铅直第三聚光透镜86；所述铅直参照用图形87。

另外，用于将所述铅直角度检测图形77、所述铅直参照用图形87投影像成像于所述铅直图像传感器84的铅直旋转角检测用光学系统包括：所述铅直第一聚光透镜78、所述铅直第二聚光透镜83、所述铅直半透明反射镜85、所述铅直第三聚光透镜86。

对上述全站仪40的工作进行说明。此外，由于所述水平旋转角检测装置68、所述铅直旋转角检测装置88的作用与所述旋转角检测装置18的作用相同，因此省略其说明。

首先，通过所述校平螺栓42校平所述全站仪40。校平后，该全站仪40调整到基准位置。

其次，为了使所述望远镜部45校准测量目标，驱动所述水平旋转马达56使所述框体53在水平方向旋转。该框体53的水平旋转角由所述水平旋转角检测装置68检测。另外，旋转轴的轴振摆（轴的倾斜）也同时被所述水平旋转角检测装置68检测，基于所检测的轴振摆，补正所检出的水平角。

另外，驱动所述铅直旋转马达75使所述望远镜部45在铅直方向上旋转。该望远镜部45的铅直旋转角由所述铅直旋转角检测装置88检测，并且所述铅直旋转轴71的轴振摆也同时被所述铅直旋转角检测装置88检测。同样地，基于检测的轴振摆，补正所检出的铅直角。

如果所述望远镜部45结束校准，则从该望远镜部45射出测距光，测量到测量目标的距离，同时通过所述水平旋转角检测装置68、所述铅直旋转角检测装置88测量水平角、高低角。

根据本实施例的测量装置，不使用高价编码器也能够高精度地测量水平角、高低角，并且对所述水平旋转角检测装置68、所述铅直旋转角检测装置88并不要求制作精度，因此能低价制造，从而能实现测量装置制作成本的降低。

Claims (11)

1.一种旋转角检测装置，其具备：轴承部；旋转轴，其以可旋转的方式支撑于该轴承部；轴部空间，其形成于该旋转轴；轴承部空间，其形成于所述轴承部；

光学系统，其具有被设定为与所述旋转轴的轴心一致的光轴和由半透明反射镜形成的与该光轴相比作为分支的分支光轴，所述光学系统被设置为穿过所述轴部空间和所述轴承部空间；

角度检测图形，其容纳于所述轴部空间，并设置在所述轴心上；图像传感器，其设置于所述轴承部空间，并设置在所述光轴上；参照用图形，其设置于所述轴承部空间，并设置在所述分支光轴上；受光切换单元，其将所述角度检测图形的投影像和所述参照用图形的投影像以择一的方式投影在所述图像传感器；运算装置，其基于来自所述图像传感器的信号，运算所述旋转轴的旋转角，

所述光学系统将所述角度检测图形的投影像通过所述光轴成像于所述图像传感器，并且将所述参照用图形的投影像通过所述分支光轴和所述光轴成像于所述图像传感器，

其中，所述运算装置基于来自接收了所述参照用图形的所述图像传感器的信号和来自接收了所述角度检测图形的所述图像传感器的信号的偏差，检测所述旋转轴的旋转角和所述旋转轴的倾斜。

2.权利要求1所述的旋转角检测装置，其中，所述运算装置在每次测量时从所述图像传感器取得接收了所述参照用图形的信号和接收了所述角度检测图形的信号。

3.权利要求1所述的旋转角检测装置，其中，所述角度检测图形、所述参照用图形具有线段图形，所述线段图形具有由向半径方向延伸的线段构成的环状轨迹，而且所述线段在全周上以规定角距配置。

4.权利要求1所述的旋转角检测装置，其中，所述角度检测图形和所述参照用图形分别具有表示中心位置的校正图形。

5.权利要求3所述的旋转角检测装置，其中，所述运算装置具备用于存储来自所述图像传感器的信号的存储部，所述运算装置以如下方式测出旋转角：分别在所存储的角度检测图形图像和参照用图形图像的所述线段图形上至少设定一个同心圆的第一扫描线，并且在所述角度检测图形图像和所述参照用图形图像的基准指示图形上设定同心圆的第二扫描线，而且基于在该扫描线上扫描而得到的信号和基于在所述基准指示图形上扫描而得到的信号，分别求出所述角度检测图形图像和所述参照用图形图像之间的偏差，基于该两个偏差，检出所述旋转轴的旋转角。

6.权利要求5所述的旋转角检测装置，其中，所述角度检测图形图像和所述参照用图形图像之间的旋转角，基于两个图像与所述基准指示图形之间存在的线段数量和两个图像的线段之间的相位差来运算。

7.权利要求6所述的旋转角检测装置，其中，所述相位差是对所需数量的线段求出的相位差的平均值。

8.权利要求5所述的旋转角检测装置，其中，所述运算装置在所述角度检测图形的圆周方向至少每90°设定一个分割部分，并分为相差180°的两个分割部分的组和与该组垂直相交的另一方分割部分的组，由扫描另一方分割部分的组所得到的相位差的半值求出一方分割部分的组的中心。

9.权利要求8所述的旋转角检测装置，其中，所述运算装置在以规定角距旋转所述旋转轴时，每旋转规定角度就通过所述角度检测图形求出图形中心，并且求出该图形中心和所述参照用图形中心的偏差，从而取得由所述图形中心的偏差轨迹得到的偏心圆，进而通过由该偏心圆与由所述角度检测图形得到的中心之间的偏差来测量角度测量时的径向振摆。

10.权利要求8所述的旋转角检测装置，其中，所述运算装置在以规定角距旋转所述旋转轴时，每旋转规定角度就通过所述角度检测图形和所述参照用图形求出两个图形中心，进而求出两个图形中心的偏差，由此取得由该两个图形中心的偏差轨迹得到的偏心圆，进而通过每次测量时的、由所述角度检测图形得到的中心与由所述参照用图形得到的中心之间的差、与所述偏心圆之间的偏差来测量角度测量时的径向振摆。

11.一种测量装置，其具备：基台部；架台，其通过具有铅直轴心的第一旋转轴以可旋转的方式设置于该基台部；望远镜部，其通过于具有水平轴心的第二旋转轴以可旋转的方式设置于该架台；第一旋转角检测装置，其具有权利要求1所述的旋转角检测装置的结构，并设置在所述第一旋转轴和所述基台部之间；第二旋转角检测装置，其具有权利要求1所述的旋转角检测装置的结构，并设置在所述第二旋转轴和所述架台之间。