JP2001183122A - 光回転角検出装置及び回転検出装置及び光回転角検出方法 - Google Patents

光回転角検出装置及び回転検出装置及び光回転角検出方法

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JP2001183122A
JP2001183122A JP2000280036A JP2000280036A JP2001183122A JP 2001183122 A JP2001183122 A JP 2001183122A JP 2000280036 A JP2000280036 A JP 2000280036A JP 2000280036 A JP2000280036 A JP 2000280036A JP 2001183122 A JP2001183122 A JP 2001183122A
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    • G01D5/342—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells the sensed object being the obturating part

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光線の回転角を正確に検出することができる
光回転角検出装置及び回転検出装置及び光回転角検出方
法を提供すること。 【解決手段】 円又はその一部を描いて移動する少なく
とも２つの光線の入射位置を独立して検出する受光手段
と、該受光手段で検出した複数の位置間を結ぶ直線の前
記受光手段上での角度を演算して出力する演算手段から
構成されている。前記受光手段は、円環状であって、前
記光線の移動する円と略同心であり、当該円の周上に連
続して構成される複数の独立した受光素子から成り、半
径の異なる少なくとも２つの円環から構成されている。
該受光手段は複数の角度領域ごとに独立して検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロータリーエンコ
ーダ、リニアエンコーダ等に用いられ、光学的に位置検
出を行う光回転角検出装置及び回転検出装置及び光回転
角検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、円を描いて回転する光線の回
転角を知るためには、特開平６−２３５６２２号公報や
特開平６−３４７２８９号公報に開示されているよう
に、一つの光線を受光する円環状、又は円形の受光セン
サによってその受光位置を検出していた。
【０００３】また、ＵＳＰ４,７６０,４３６において
は、２つの光線を独立した円弧状の受光センサで受光し
ており、回転角に応じて使い分けることにより、一周の
連続した角度を検出していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
上記光回転角検出装置においては、光線の回転中心と受
光センサの中心のずれの影響で、光線の回転角を正確に
検出することができないという問題点があった。
【０００５】本発明は、かかる従来例の有する不都合を
改善し、光線の回転角を正確に検出することができる光
回転角検出装置及び回転検出装置及び光回転角検出方法
を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の光回転
角検出装置は、円又はその一部を描いて同心円上を移動
する少なくとも２つの光線の入射位置を独立して検出す
る受光部と、該受光手段で検出した任意の２つの位置間
を結ぶ直線と任意の基準線との角度を演算出力する演算
手段とから成ることを特徴としている。
【０００７】請求項２の発明は、請求項１において、前
記受光手段は、円環状であって前記光線の移動する円と
略同心であることを特徴とする請求項１記載の光回転角
検出装置。
【０００８】請求項３の発明は、請求項２において、前
記受光手段は、前記光線が移動する円周上に連続して構
成される複数の独立した受光素子から成ることを特徴と
している。
【０００９】請求項４の発明は、請求項２、又は３にお
いて、前記受光手段は、半径の異なる少なくとも２つの
円環から成ることを特徴としている。
【００１０】請求項５の発明は、請求項１，２、又は３
において、前記受光手段は、複数の角度領域ごとに独立
して検出することを特徴としている。
【００１１】請求項６の発明は、請求項５において、前
記受光手段は、前記角度領域を前記光線の回転に応じて
回転させる角度領域変更手段を有することを特徴として
いる。
【００１２】請求項７の発明は、請求項２、又は３にお
いて、前記受光手段は、光の特性の違いに応じて独立に
検出することを特徴としている。
【００１３】請求項８の発明の回転検出装置は、請求項
１から７のいずれか１項の光回転角検出装置と、この光
回転角検出装置に略対向する形で回転する回転部材とを
備え、前記光回転角検出装置へ入射する光が、前記回転
部材の回転と共に変化することを利用して、該回転部材
の回転情報を検出することを特徴としている。
【００１４】請求項９の発明は、請求項８において、前
記回転部材は、前記円又は円弧を描いて移動する光線を
発光するための少なくとも２つの発光手段を有している
ことを特徴としている。
【００１５】請求項１０の発明は、請求項９において、
前記発光手段は、その前記円又は円弧を描いて移動する
光線の円又は円弧中心が前記受光手段の中心と略一致す
るように配置されていることを特徴としている。
【００１６】請求項１１の発明は、請求項８において、
前記回転部材は、その裏面側からの入射光が、前記円又
は円弧を描いて移動する光線となるための、少なくとも
２つの光透過窓を有していることを特徴としている。
【００１７】請求項１２の発明は、請求項８、９、１
０、又は１１において、前記回転部材には、前記円又は
円弧を描いて移動する光線が前記受光素子上で小さな光
点となるように、その光路上に、集光手段又は絞りが設
けられていることを特徴としている。
【００１８】請求項１３の発明は、請求項８において、
前記回転部材は、その回転に伴って前記受光手段へ入射
する光線の入射方向を変化させる光変向手段を有してい
ることを特徴としている。
【００１９】請求項１４の発明は、請求項１３におい
て、前記光変向手段は、入射する光線を少なくとも２つ
の方向に反射させる反射部材であることを特徴としてい
る。
【００２０】請求項１５の発明は、請求項１３におい
て、前記光変向手段は、入射する光線を少なくとも２つ
の方向に屈折させる屈折部材であることを特徴としてい
る。
【００２１】請求項１６の発明は、請求項１３におい
て、前記光変向手段は、入射する光線を少なくとも２つ
の方向に回折させる回折格子であることを特徴としてい
る。
【００２２】請求項１７の発明は、請求項１３又は１４
において、前記光変向手段は、前記回転部材の回転平面
と所定の角度をなす反射面を有する所定のパターンが複
数、前記回転平面と平行に連続して形成されて成り、そ
の断面は多角形の微細な凹部又は凸部が連続した形状を
有する部材より成っていることを特徴としている。
【００２３】請求項１８の発明は、請求項１３又は１５
において、前記光変向手段は、前記回転部材の回転平面
と所定の角度をなす屈折面を有する所定のパターンが複
数、前記回転平面と平行に連続して形成されて成り、そ
の断面は少なくとも三角の多角形の微細な凹部又は凸部
が連続した形状を有する部材より成っていることを特徴
としている。
【００２４】請求項１９の発明は、請求項１７、又は１
８において、前記所定のパターンは、直線的な溝又は突
起であることを特徴としている。
【００２５】請求項２０の発明は、請求項１７、又は１
８において、前記所定のパターンは、少なくとも三角の
多角錐形状の凹部であって、これが２つ以上の方向に隣
接して設けられていることを特徴としている。
【００２６】請求項２１の発明は請求項１の発明におい
て前記演算手段は、前記受光手段によって検出された複
数の光線入射位置の中から選択された２つ以上の入射位
置に対応した角度情報を加算して出力することを特徴と
している。
【００２７】請求項２２の発明は請求項４の発明におい
て前記演算手段は、前記受光手段の出力する入射位置を
該受光手段の半径又は前記入射光線の描く円の半径に比
例した値で除算し、その上で除算した結果から選択され
た２つ以上の入射位置に対応した角度情報を加算して出
力することを特徴としている。
【００２８】請求項２３の発明は請求項２２の発明にお
いて半径に比例した値は、前記演算手段で演算するとき
は少なくとも一つは１で正規化していることを特徴とし
ている。
【００２９】請求項２４の発明は請求項２１，２２又は
２３の発明において入射位置に対応した角度情報を加算
した後に加算した入射光束の数で除算したことを特徴と
している。
【００３０】請求項２５の発明は請求項４の発明におい
て前記受光手段は、半径に比例した数の受光素子より成
っていることを特徴としている。
【００３１】請求項２６の発明は請求項３から７のいず
れか１項の発明において光線の入射位置の検出は、複数
の独立した受光素子のうち、隣り合う２つの受光素子に
入射される光量の比に対応した値を用いていることを特
徴としている。
【００３２】請求項２７の発明は請求項３から７のいず
れか１項の発明において複数の独立した受光素子の出力
を所定のタイミングで所定の順番で順次出力する出力手
段と、この出力信号を検出して複数の光線入射位置に対
応した角度情報を求める演算手段からなることを特徴と
している。
【００３３】請求項２８の発明は請求項３から７のいず
れか１項の発明において所定のタイミングでアドレスを
発生する一つ以上のアドレス生成手段と、このアドレス
信号に基づいて複数の独立した受光素子から少なくとも
一つを選択して該受光素子の出力を出力する選択手段
と、この出力信号を検出して複数の光線入射位置に対応
した角度情報を求める演算手段からなることを特徴とし
ている。
【００３４】請求項２９の発明は請求項２８の発明にお
いて前記検出手段で検出した光線入射位置に対応した角
度情報及びその変化に基づいてその光線入射位置近傍か
ら受光素子に対応するアドレスを発生するように前記ア
ドレス生成手段のアドレス値を設定するアドレス設定手
段をもつことを特徴としている。
【００３５】請求項３０の発明の光回転角検出装置は請
求項３から７のいずれか１項の発明において所定の周波
数のパルス信号を発生するパルス発生手段とこのパルス
信号をカウントするカウンタとこのカウンタの値に基づ
いて複数の独立した受光素子の出力を順次切り替えて出
力する選択手段と選択手段の出力信号から上記所定の周
波数成分の信号を除去するフィルタ手段と該フィルタ手
段の出力信号を所定の値と大小を比較して出力する比較
手段と比較手段の出力信号の変化点における上記カウン
タの値を検出する検出手段とこの検出手段の検出結果を
用いて光線入射位置に対応した角度情報を算出する演算
手段からなることを特徴としている。
【００３６】請求項３１の発明の光回転角検出装置は請
求項１から７のいずれか１項の発明において円弧又は円
環状の受光手段は複数の同心円で分割されており、少な
くともその一つの区画は、オフセットレベル検出手段と
すると共に、その他の同心円区画の最低一つは光線入射
位置検出手段とし、該オフセットレベル検出手段の出力
と該光線入射位置検出手段の出力の差を出力することを
特徴としている。
【００３７】請求項３２の発明は請求項３１の発明にお
いて前記オフセットレベル検出手段は、光を遮断するマ
スクが施されていることを特徴としている。
【００３８】請求項３３の発明は請求項２１から３２の
いずれか１項の発明において光回転角検出装置と、この
光回転角検出装置の前記受光手段に略対向する形で回転
する回転部材とを備え、前記受光手段へ入射する光が前
記回転部材の回転と共に変化することを利用して該回転
部材の回転情報を検出していることを特徴としている。
【００３９】請求項３４の発明は請求項３３の発明にお
いて前記回転部材は、前記円又は円弧を描いて移動する
光線を発光するための少なくとも２つの発光手段を有し
ていることを特徴としている。
【００４０】請求項３５の発明は請求項３４の発明にお
いて前記発光手段は、その前記円又は円弧を描いて移動
する光線の円又は円弧中心が前記受光手段の中心と略一
致するように配置されていることを特徴としている。
【００４１】請求項３６の発明は請求項３３の発明にお
いて前記回転部材は、その裏面側からの入射光が、前記
円又は円弧を描いて移動する光線となるための、少なく
とも２つの光透過窓を有していることを特徴としてい
る。
【００４２】請求項３７の発明は請求項３３，３４，３
５の又は３６の発明において前記回転部材には、前記円
又は円弧を描いて移動する光線が前記受光素子上で小さ
な光点となるように、その光路上に、集光手段又は絞り
が設けられていることを特徴としている。
【００４３】請求項３８の発明は請求項３３の発明にお
いて前記回転部材は、その回転に伴って前記受光手段へ
入射する光線の入射方向を変化させる光変向手段を有し
ていることを特徴としている。
【００４４】請求項３９の発明は請求項３８の発明にお
いて前記光変向手段は、入射する光線を少なくとも２つ
の方向に反射させる反射部材であることを特徴としてい
る。
【００４５】請求項４０の発明は請求項３８の発明にお
いて前記光変向手段は、入射する光線を少なくとも２つ
の方向に屈折させる屈折部材であることを特徴としてい
る。
【００４６】請求項４１の発明は請求項３８の発明にお
いて前記光変向手段は、入射する光線を少なくとも２つ
の方向に回折させる回折格子部であることを特徴として
いる。
【００４７】請求項４２の発明は請求項３８又は３９の
発明において前記光変向手段は、前記回転部材の回転平
面と所定の角度をなす反射面を有する所定のパターンが
複数、前記回転平面と平行に連続して形成されて成り、
その断面は多角形の微細な凹部又は凸部が連続した形状
を有する部材より成っていることを特徴としている。
【００４８】請求項４３の発明は請求項３８又は４０の
発明において前記光変向手段は、前記回転部材の回転平
面と所定の角度をなす屈折面を有する所定のパターンが
複数、前記回転平面と平行に連続して形成されて成り、
その断面は少なくとも三角の多角形の微細な凹部又は凸
部が連続した形状を有する部材より成っていることを特
徴としている。
【００４９】請求項４４の発明は請求項４２又は４３の
発明において前記所定のパターンは、直線的な溝又は突
起であることを特徴としている。
【００５０】請求項４５の発明は請求項４２又は４３の
発明において前記所定のパターンは、少なくとも三角の
多角錐形状の凹部であって、これが２つ以上の方向に隣
接して設けられていることを特徴としている。
【００５１】請求項４６の発明の光回転角検出方法は円
又はその一部を描いて同心円上を移動する少なくとも２
つの光線の入射位置を独立して検出するステップと、検
出した任意の２つの位置間を結ぶ直線と所定の基準線と
の角度を演算するステップとから成ることを特徴として
いる。
【００５２】請求項４７の発明の光回転角検出方法は受
光手段に略対向する形で回転する回転部材の回転に応じ
て同心円を描いて回転する少なくとも２つ以上の光線の
入射位置を独立して検出するステップと、検出した任意
の２つの位置間を結ぶ直線と所定の基準線との角度を演
算するステップとから成ることを特徴としている。
【００５３】請求項４８の発明は請求項４６又は４７の
発明において前記光線の入射位置を独立して検出するス
テップは、円環状に設けられた受光手段からの出力を取
り込むステップと、取り込んだ受光手段出力から複数の
光線入射位置を求めるステップから成ることを特徴とし
ている。
【００５４】請求項４９の発明は請求項４８の発明にお
いて前記受光手段からの出力を取り込むステップは、光
線の受光位置を予測するステップと、予測された受光位
置近傍の前記受光手段からの出力を取り込むステップか
ら成ることを特徴としている。
【００５５】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面に基づい
て説明する。
【００５６】図１は本発明の第１の実施形態を示す回転
検出装置の（図２のＡ−Ａ'断面）構成図、図２は図１
の受光センサを示す平面図である。
【００５７】図１において、１及び２はそれぞれ同一中
心を持つ円環状の受光手段である受光センサで、図２に
示すように、円周上を複数の区画に分割された独立した
受光素子１ａ,２ａのアレイ構造となっており、二重円
環構造となっている。３は受光センサ１,２の面と平行
になるように配置された回転部材である回転体、４,５
は発光手段であるＬＥＤ等の発光素子、６は受光素子
１,２の信号に応じて合成、又は演算処理を行う偏心補
正手段である。ＰＬは基準線である。４ａ，５ａは受光
センサ１，２上の光入射位置である。
【００５８】本実施形態では受光手段１，２上の２つの
光入射位置４ａと５ａとを結ぶ直線Ｌ４５と任意の基準
線ＰＬとのなす角θを演算手段で求め、これより回転部
材３の回転情報を求めている。
【００５９】発光素子４,５は、回転体３の回転と共に
回転し、それぞれ受光センサ１,２の入射位置４ａ，５
ａに光束を集光するように構成され、二重の円周上をた
どる軌跡を描く。そして、発光素子４,５の発する光を
受光センサ１,２で受光することにより、回転体３の回
転位置を検出する。このように、２つの発光素子４,５
の発する光を二重円環構造の受光センサ１,２で受光す
ることにより、一つの発光素子の光を一つの円環状の受
光センサで受光する場合に比べて、回転体３の回転中心
と受光センサ１,２の中心の偏心の影響を最小限に抑え
て検出することできる。
【００６０】これに加えて、偏心補正手段６は、この回
転体３の回転中心と受光センサ１,２の中心の偏心の補
正を行う。
【００６１】図３は偏心した光の軌跡を示す図で、７は
偏心量Ｄを持つ軌跡を示している。図４は偏心量Ｄによ
る位置検出誤差を示す図で、回転体３の回転角が０から
２πまで回転した時に、±Ｄの位置エラーが発生する。
位置エラーＤは角度πを挟んで最大(＋Ｄ)と最小(−Ｄ)
になっており、回転角がπの位置を中心とした略点対称
の波形になっている。
【００６２】偏心補正手段６は、この誤差特性を使って
偏心量の補正を行うように構成されている。つまり、発
光素子４,５を、図１に示すように、回転中心Ｂ−Ｂ'を
挟んで対向する位置に設け、検出角がπずれるように
し、受光センサ１で検出される位置エラーと受光センサ
２で検出される位置エラーが略同じ大きさで符号が逆に
なるようにして、単純な加算によって位置エラーを打ち
消し合うように構成されている。
【００６３】上記位置エラーは角度ではないので、実際
に偏心補正演算をする時に多少の変換を行わなければな
らない。受光センサ１と受光センサ２の分割数を同じと
すると、直径が異なるので、それぞれの円周上での位置
エラーの変化は角度に変換すると異なる値となる。受光
素子１,２の直径をそれぞれＲ1、Ｒ2とすると、位置エ
ラーに相当する角度エラーの比は、およそＤ／Ｒ1：Ｄ
／Ｒ2となり、受光素子１,２の直径が小さい程角度エラ
ーが大きくなることが分かる。したがって、上述したよ
うに単純な加算をしたのでは角度エラーを打ち消すこと
ができない。
【００６４】そこで、例えば、受光センサ２の角度エラ
ーＤ／Ｒ2に、Ｒ2／Ｒ1を乗じることにより角度エラー
量を補正して揃え、この値を加算すれば良い。また、受
光センサ１,２の検出角度を加算するということは、一
回転に発生するパルスの数が増えるということであり、
受光素子２の出力にＲ2／Ｒ1を乗じているため、一回転
のパルス数が受光素子一つあたりのパルス数の（Ｒ1＋
Ｒ2）／Ｒ1倍の値となる。
【００６５】ここでは、受光センサ１,２のパルス数を
同じにしたが、受光センサ２のパルス数を予め（Ｒ２／
Ｒ１）倍のパルス数にしておくならば、偏心補正演算は
単純に加算するのみで良いことになる。例えば、受光セ
ンサ１の直径Ｒ1を４mm、受光センサ２の直径Ｒ2を２mm
とし、受光センサ１のパルス数を1024パルス、受光セン
サ２のパルス数を512パルスとすれば、一回転あたり153
6パルスが得られる。
【００６６】また、受光センサ１と受光センサ２のパル
ス数を加算した後、２で割って平均値を出力しても良
い。上記数値例では（1024＋512）／２＝768（パルス）
となる。これにより、一度に２パルス分角度検出値が進
むことがなくなる。
【００６７】また、本実施形態では、受光センサ１,２
を円環状に構成したが、円環の一部分を使用したり、発
光素子４,５からの光線を斜入射にして受光センサ１,２
を楕円形状にしても同様の効果を期待できる。また、こ
こでは受光センサ１，２で検出された２つの光線の入射
位置に対応する角度情報を求め、これに受光センサ１，
２の半径を用いて補正した後に加算して光回転角を求め
たが、受光センサ１，２それぞれで検出された光線の入
射位置を受光センサ１，２の半径と光線の入射位置に対
応した角度情報を用いて光線の入射位置をそれぞれ極座
標で表し、２つの極座標で表された光線入射位置間を直
線でむすび、この直線と基準線ＰＬとの成す角度を演算
により求めても良い。
【００６８】次に、第２の実施形態について図５を参照
して説明する。
【００６９】図５において、８及び９は集光手段である
レンズ、１０は中心線Ｂ−Ｂ'を中心として回転する回
転体、１は受光センサである。回転体１０の中心線Ｂ−
Ｂ'を挟んで対称な位置に光透過窓８ａ，９ａが設けら
れ、この光透過窓に有効径の異なるレンズ８,９が取り
付けられている。レンズ８,９は図示しない光源から回
転体１０上に均等に照射される光、例えば自然光を受光
センサ１上に集光するように配置されており、レンズ８
によって受光センサ１に集光される光のパワーは、レン
ズ９による光のパワーにより判別可能な程度に大きくさ
れている。即ち本実施形態では光の情報（強弱、色、偏
光等）を変えて判別可能としている。１１は信号選別手
段であり、受光センサ１で検出される光の強度（パワ
ー）の違いによって角度信号を選別し、２つの角度情報
から回転体１０の回転角度を検出する。これにより、偏
心の影響を最小限にして検出することができる。これに
加えて、信号選別手段１１の出力を偏心補正手段６で偏
心補正を行うように構成されている。
【００７０】本実施形態は、一つの受光センサ１である
ため、単純な加算のみで偏心を補正することができる。
例えば、受光センサ１の直径を３mmとして、パルス数を
1024パルスとすれば、偏心補正演算後には、2048パルス
になり、２で割った場合は1024パルスとなる。また、こ
こでは受光センサ１の分割数をパルス数と同じとした
が、抵抗分割法等により隣り合うパルス間を分割して、
実際の受光センサ１の分割数より多く分割しパルス数を
増加させた場合でも、この方法が有効であることは言う
までもない。
【００７１】また、この第２の実施形態では、光のパワ
ーの違いによって２つの光線の照射位置を独立して検出
したが、偏光角の違いによって検出強度が異なるよう
に、受光センサ１の個々の分割領域に偏光フィルタを設
け、レンズ８,９の表面にもそれぞれの角度を変えて偏
光フィルタを設けた構成にしても良い。
【００７２】例えば、受光センサ１にはセンサ中心に対
して放射状に偏光方向を設定し、レンズ８には回転中心
に対して放射状に偏光方向を設定し、レンズ９にはレン
ズ８の偏光方向に対して一定の偏光方向をなすように偏
光方向を設定すれば、異なる偏光角の光を受光センサ１
に設けられた偏光フィルタによって異なる光パワーに変
換できるので、上述の方法で光を独立に検出することが
できる。
【００７３】また、この第２の実施形態では、レンズ
８,９を用いて異なるパワーの光を受光センサ１に集光
したが、レンズ８,９の代わりに、異なるパワーの発光
手段を用いても同様の効果が得られる。また、受光セン
サ１には、光の波長によって異なる感度を持つものがあ
り、これを用いれば、２つの光源の波長を変えることで
２つの光線位置を検出することができる。
【００７４】また、図６に示すように、２つの光源であ
る発光素子４,５を交互に点滅させることにより、それ
ぞれの位置を独立して検出する構成にすることもでき
る。同図において、１９は光線選択手段、２０は光源切
替え手段である。光源切替え手段２０のタイミングに対
応して受光センサ１の検出角度を独立に検出すること
で、２つの光線位置を検出している。
【００７５】このように、少なくとも２つの光線の波
長、パワー、偏向角、発光タイミング等、光の特性の違
いによって信号選別手段１１で選別することにより、偏
心の影響を最小限にして、独立して光線の回転角を検出
することができる。
【００７６】次に、第３の実施例について図７及び図８
を参照して説明する。
【００７７】図７において、１２は円環状の回転体であ
り、その面上の一方向に回折格子を有する回折格子（光
偏向手段）部が設けられている。１４は発光手段である
発光素子、１５は角度領域選択手段である。回転体１２
の平面図である図８に示した円形１３は、発光素子１４
の出力光が通過する部分を示している。発光素子１４は
可干渉性の高い光を発光する手段であり、回転体１２を
透過すると回転体１２上の回折格子の回折方向と回転角
に応じて回折方向が回転するため、その光の回転角を受
光センサ１で検出することで、回転体１２の回転角を検
出することができる。受光センサ１は円環状の検出領域
を有している。１Ｐは受光センサ１の中心である。
【００７８】ここで、回折光は対称な位置に発生するた
め、受光センサ１の２つの位置１ｂ，１ｃに同じパワー
の光が入射する。したがって、第２の実施形態で用いた
信号選別手段１１では分離できないため、受光センサ１
を３つ以上のグループに分割し、光線がどのグループに
属するかによって信号を角度領域選択手段１５で選択し
て２つの光線の位置を検出している。
【００７９】次に、第４の実施形態について図９を参照
して説明する。
【００８０】同図において、１７はモータ、１８はモー
タ１７のシャフトで、端面に光変向手段である反射部
（反射部材）１６が形成されている。反射部１６は、断
面形状が鋸刃状で、細かな傾斜面を平行に複数有してい
る。
【００８１】反射部１６は、図１０に示すように、その
一つの凸部は左右対称な山形であり、この場合、入射光
は山形のそれぞれの面に同じ反射角で反射されて２方向
に別れ、それらは同じ光量を持っている。この左右対称
な山形の反射部１６の側面形状を図１１（１）に示して
いる。また、同図（２）は、入射光の２方向の反射角と
光量が異なる場合の反射部１６の形状、同図（３）は、
２方向の光線の反射角が同じで光量が異なり、一つの反
射光は入射光の方向と同一の場合の反射部１６の形状で
ある。同図（３）の反射部１６を用いれば、第２の実施
形態の光量による光の分離が可能であり、同図（２）を
用い、第１の実施形態の２重の円環状の受光センサ１を
用いれば光線の分離が可能である。同図（１）の場合
は、第３の実施形態のように、角度領域で分離するか、
検出角度領域を半周のみとすれば、光線の分離が可能と
なる。
【００８２】このように、図９に示したように、発光素
子１４の照射する光が、回転軸１８の端面に直接加工し
た反射部１６で回転軸１８の回転に応じた方向に反射さ
れ、受光センサ１に２つの光線が照射される。これによ
り、第１、第２、第３の実施形態で説明した方法により
回転角を検出できる。
【００８３】尚、この第４の実施形態では、反射部１６
を回転軸１８の端面に直接加工したが、樹脂や金属で形
成された反射部１６を貼り付けた構成であっても良い。
【００８４】図１２は、円環状の受光センサ１と、発光
素子１４を同一平面状に構成した例である。この場合、
発光素子１４からの光は、図示しない反射部で反射して
受光センサ１で受光される。
【００８５】この受光センサ１と発光素子１４をＧａＡ
Ｓ等の同一の半導体プロセスで製作すれば、発光素子１
４と受光センサ１の位置関係を高精度に製作することが
できる。例えば、ＬＥＤの受光センサ１としての特性を
利用すれば、発光素子１４と受光センサ１を同じプロセ
スで製作することが可能である。
【００８６】また、ＧａＡＳを用いれば、周辺回路も高
速になるメリットがある。また、フォトダイオード等を
用いた周辺回路を受光センサ１の円環内に構成し、発光
素子１４であるＬＥＤチップを受光センサ１の中心に配
置して発光量を制御する等の構成でも良い。
【００８７】また、本実施形態では、金属などの単純な
反射面の原理を用いて２つの光線を得たが、透明な樹脂
等を用いて全反射を利用しても良い。
【００８８】図１３は、全反射面を有する光学部材２４
を使用した例である。光線Ｈ1は全反射面ａ、ｂで反射
して戻され、光線Ｈ2は全反射面ｄ、ｃで反射して戻さ
れる。全反射面ａ、ｂ間、及び全反射面ｃ、ｄ間は、そ
れぞれ９０度より大きい角度をなしており、平行光が入
射すると若干の角度を持って反射される。
【００８９】以上、２つの光線を作るための光変向手段
として反射による方法を説明したが、屈折（屈折部材）
によっても同様の効果が得られる。図１４及び図１５に
その構成を示している。
【００９０】この実施形態では、樹脂やガラスで作られ
た複数の屈折面を持つ光学部材２５を用いることにより
２つの光線を得ている。図１４において、左右対称の山
形の屈折部を有する光学部材２５に光線が入射し、射出
側の面（裏面）から２つの方向に別れた光線が得られて
いる。
【００９１】この光学部材２５の山形の屈折面の形状に
よって別れる光線を変化させることができる。図１５
（１）は図１４の例を示しており、入射する光線の屈折
角が左右同じで、同じパワーを持っている。同図（２）
は屈折角が左右で異なり、パワーも異なっている。同図
（３）は光線が３つに別れており、入射する光線の屈折
角が左右同じでパワーが異なっている。このような光線
を用いれば、反射面の説明のように回転角を求めること
が可能になる。
【００９２】図１６は、反射面として三角錐状の凹面を
回転平面と平行に連続して複数配置した光変向手段の実
施形態を示している。同図（ａ）は反射面２６を上から
見た平面図で、同図（ｂ）は一つの三角錐状の凹面２６
ａを示す斜視図であり、その断面形状は３角形になって
いる。このような複雑な反射面２６と複数の光線を用い
ても、反射面２６が回転すれば光線も回転するため、同
様にして検出可能である。ここで凹部２６ａを３つの方
向（２６−１，２６−２，２６−３）に隣接して設けて
いる。
【００９３】この場合、反射面２６への入射光線は３方
向又は６方向に別れるが、これらの位置を全て独立して
検出して偏心補正することもできる。また、このような
形状の反射面２６は入射光の方向が傾いても、反射光の
傾きは入射光に対して所望の反射角が得られるので、光
線の傾斜に対して対応が取れるという良い特性を示す。
【００９４】また、この実施形態では、反射面２６を構
成する微細な凹部や凸部の間隔については特に触れなか
ったが、等間隔でもそうでなくても良い。等間隔の場合
は回折の影響を受けるが、間隔が光の波長より十分大き
ければ影響が少ない。
【００９５】反射面２６の光線の当たる部分での光線の
ビーム径は、凹部や凸部の間隔に対して大きい方が、端
部の加工精度、埃、傷等の影響が緩和されるので望まし
い。受光センサ１に照射される光線のビーム径は、独立
した隣り合う受光センサ１の周方向の間隔と同程度かそ
れ以下が望ましいが、それ以上であっても隣り合う受光
センサ１間で演算する等すれば光線の中心を検出するこ
とができる。
【００９６】尚、この実施形態では、三角錐状の凹面２
６ａを反射面としたが、屈折面にすることによっても同
様の効果が得られる。
【００９７】次に、第５の実施形態について図１７を参
照して説明する。
【００９８】この第５の実施形態は回転体に回折格子部
を設けた例である。図１７において、２１は４つに分割
された公知のＰＳＤ（Ｐosition Ｓensing Ｄevise）
で、中心を原点Ｏとして４象限〔１〕,〔２〕,〔３〕,
〔４〕に分かれている。それぞれの象限では独立に光線
入射位置を検出するように構成されており、それぞれの
領域内のＸ座標とＹ座標を独立して検出するようになっ
ている。２２は回折格子部が設けられた回転体で、光源
１４からの光線の波長に応じた角度で複数の方向に光線
が回折する。
【００９９】０次光は直進し、±１次光は所定の角度で
回折格子の方向に応じて、０次光と所定の角度をなす方
向に偏向される。さらに、高次の光を用いても良いが、
ここでは、±１次光を使って光の位置を検出する。ここ
で、０次光は±１次光の検出の妨げになるため、ＰＳＤ
２１の原点付近には０次光カットのためのマスク領域２
１ａ（斜線部）を形成している。
【０１００】２３は、ＰＳＤ２１からの２つの光の位置
情報から２点間の角度を演算して出力する演算手段で、
ＰＳＤ２１の原点と回転体２２からの±１次光の回転中
心とのずれによる影響を受けずに光の回転角を検出して
いる。
【０１０１】この構成において、ＰＳＤ２１は、光線の
入射の有無も同時に検出しており、回転体２２から回転
しながら入射する２つの光線の入射している部分の情報
を用いて２つの光線の位置を検出する。また、光線が象
限の境界をまたぐ場合には、２つの象限に入射する光量
を用いて補正を行っている。
【０１０２】また、０次光をカットするための方法は、
上記以外にもいくつかあり、例えば、回折格子に位相格
子を形成したり、ＰＳＤ２１にマスク領域２１ａを設け
る代わりに０次光の光路に遮断物を構成したり、ＰＳＤ
２１の原点部に穴を開けたりする、等の方法を用いるこ
ともできる。
【０１０３】次に、第６の実施形態について図１８を参
照して説明する。
【０１０４】この第６の実施形態は、受光センサとして
２次元のイメージセンサを用いた例である。図１８にお
いて、１４は光源、２２は回折格子部が設けられた回転
体、２７はイメージセンサ、２３は演算手段である。光
源１４からの光線は回転体２２で２本の光線に分割さ
れ、イメージセンサ２７へ入射する。イメージセンサ２
７に入力された画像情報は演算手段２３へ送られる。演
算手段２３においては、入力された画像から２つの光線
のパワー中心がそれぞれ求められ、この２つの光線間を
結ぶ直線と、仮想的に設けられた基準線Lとの成す角θ
が演算され、回転角度が出力される。
【０１０５】尚、演算手段２３としてＤＳＰ等を用いて
ソフト的に演算する方式、あるいは演算手段２３として
ディジタル回路を用いてハード的に演算する方式の何れ
を採用しても良いことは言うまでもない。
【０１０６】［実施例７］図１９は第７の実施形態を示
すブロック図である。図１９において２８は水晶振動
子、２９は水晶振動子２８を用いた発振器である。ここ
で水晶振動子２８と発振器２９はパルス発生手段を構成
している。３０は発振器２９の出力信号をカウントする
カウンタ（アドレス発生手段を構成）で後述するCPU３
５からの信号でカウント値がリセットされ、アドレス生
成手段の機能を有している。３１は受光センサ１からの
複数の受光素子の出力からカウンタ３０の出力値に基づ
いて選択する選択手段である。３２は選択手段３１の出
力信号のノイズを除去するフィルタ手段、３３はフィル
タ手段３２の出力信号と所定値を比較する比較手段、３
４は比較手段３３の出力信号のパルスエッジでカウンタ
３０の出力信号を読み込むレジスタ、３５はレジスタ３
４の出力を入力して受光センサ１のどの位置に光線が入
射したのかを算出するCPUである。
【０１０７】次に本実施形態の動作を説明する。カウン
タ３０は発振器２９からの、例えば１０MHｚのパルス信
号をカウントし、CPU３５からリセット信号を受けると
０からカウントを開始する。選択手段３１は受光センサ
１の０番に対応する受光素子から時計方向に順番に選択
し、それぞれの受光素子からの光線入力に対応した電流
信号を電圧に変換して出力する。
【０１０８】ここで、受光素子の数が例えば１０２４個
とすればカウンタ３０が１０ビットのカウンタであれば
全ての受光素子を選択できる。選択手段３１の出力はフ
ィルタ手段３２で高周波のノイズ成分が除去され、比較
手段３３で所定の値と比較される。この所定の値よりフ
ィルタ手段３２の出力ＳＰが大きいと受光素子に入力さ
れた光量が多いと判断してハイレベルの信号を出力し逆
にフィルタ手段３２の出力が小さいと受光素子に入力さ
れた光量が少ないと判断してローレベルの信号を出力す
る。レジスタ３４は比較手段３３の出力信号ＣＰの変化
するエッジを検出するとカウンタ３０の出力するカウン
ト値ＰＳをレジスタに記憶してCPU３５に出力してい
る。
【０１０９】CPU３５はレジスタ３４の出力ＰＳから光
線入射位置（即ちこれに対応する角度情報）を割り出し
ている。光線入射位置（角度情報）の割り出し方法をも
う少し詳しく説明する。以下は受光センサ１に入射する
光線の入射本数が２本で円周のほぼ対向する位置に入射
するように構成された場合の説明である。図２５、図２
６は演算の動作を説明するフローチャートである。図２
７は図１９のブロック図の各部の信号を示している。ま
ず図２７の信号について説明する。SPはフィルタ手段３
２の出力で、受光センサ１の各受光素子の出力が時計方
向に順番に出力された信号に対し、その高周波成分のノ
イズをフィルタ手段３２で除去した信号である。
【０１１０】入射光線が２本で受光センサ１の円周のほ
ぼ対向する位置に入射されているため、図２７に示すよ
うに光線入射位置に対応するタイミングで２つの山形波
形が現れている。CPは信号SPを比較手段３３によって所
定の比較値と比較した結果である。これにより、a,b,c,
dのパルスエッジを持つパルス信号が生成される。PSは
走査中の受光センサ１の受光素子の位置がCP信号のパル
スエッジのタイミングでどの位置にあるかをレジスタ３
４で検出した結果を表している。
【０１１１】入射される光線のスポット径は受光センサ
１の直径に対して十分小さいのでCP信号のパルス幅は細
くなっており、この細いパルスのパルス幅の中心位置の
タイミングが光線入射位置のタイミングに相当する。次
に図２５、図２６のフローチャートを用いて光線回転角
の演算法について説明する。まず光線の光量が２本とも
ほぼ同じとして説明する。
【０１１２】入射光線数が２本でほぼ受光センサ１の円
周の対向する位置に入射するから、１本の入射光線が１
回転する間にほぼ同じ入射光状態が２回ある。そのた
め、光線が１周する際に最初の半周か後の半周かを判断
できないので、その状態を管理しなければならない。つ
まり、光線回転角検出部では、基本的には０°から１８
０°まで検出し、それ以上は桁上がり処理によって行な
わなければならない。また、電源の供給を絶つと管理さ
れた状態量が消去されてしまうので、消去されないため
にはフラッシュROMやバッテリー付きの記憶素子等で記
憶内容のバックアップしておき、電源が供給された時に
再度入力する必要がある。更に、光線の多回転検出を行
なう場合には何周目なのかも含めて管理しなければなら
ない。
【０１１３】図２５のフローチャートにおいてPCはこれ
を管理するための変数で、光線数が２本の場合は変数PC
は０か１の２通りとなり、多回転を表す場合には更に回
転数倍通りの数が必要となる。以下は２回転を表す場合
を説明する。２回転の場合変数PCは０から３の４通りの
値となる。
【０１１４】まず最初に変数PCは０に初期化される。変
数PNは受光センサ１の受光素子を１周走査する際のCP信
号のエッジの数を管理する変数である。変数PNは光線回
転角を検出するごとに０に初期化され、CP信号のエッジ
数をカウントする。CP信号が変化すると変数PNに１が加
算されると共に、PSD(PN)と言う配列変数にその際のエ
ッジ位置に対応する受光素子位置（これは角度に対応）
が入力される。これを変数PNが４になるまで４回繰り返
す。するとPSD(PN)にはPN＝０、１、２、３の順にCP信
号のパルスエッジに対応する受光センサ１の受光素子位
置が入力される。次にPSD(０)とPSD(１)の間隔が３０よ
り広いのか狭いのかを判断し、狭いならPSD(０)とPSD
(１)の間に光線中心があると判断してPSD(０)とPSD(１)
から１本目の光線入射位置に対応する角度情報（素子の
円周上配列の配列中心を通る基準線を考えた際の該基準
線からの光線入射位置の回転角度に対応するパラメー
タ）P１を計算し、同様にPSD(２)とPSD(３)から２本目
の光線入射位置に対応する角度情報P２を計算する。ま
た広いなら、PSD(１)とPSD(２)の間に光線中心があると
判断してPSD(１)とPSD(２)から位置P１を計算し、PSD
(３)とPSD(０)から位置P２を計算する。ここで位置デー
タは０から１０２３までの正の整数であり、例えばPSD
(０)とPSD(１)に入力された位置が１０２３と０の間を
またぐ場合のPSD(０)とPSD(１)の間隔を求める場合、実
際の間隔が３０以下でも当然３０を超えてしまう。そこ
で、位置が１０２３と０の間をまたぐ場合には必ず差が
負の値となるように引き算の順番を決めておき結果が負
の場合には１０２４を加算する。例えばPSD(０)とPSD
(１)が１０２０と１０の場合、間隔は１４となる。
【０１１５】また、角度情報P１及び角度情報P２はCPの
パルスエッジの中心であり、２つのエッジ位置を足して
２で割った値を光線回転角度としている。上記２つの加
算する値が１０２３と０の間をまたぐ場合には２つの値
の加算の後に補正演算が必要である。
【０１１６】補正演算はこの加算した値に更に１０２４
を加算してから２で割り、その結果を１０２４で割った
余りを求めるものである。例えば１０と１０２０の加算
を考えてみる。加算すると１０３０となり、これを単に
２で割ると５１５となり、１０２０と１０の間ではなく
なってしまう。そこで１０２４を足してから２で割る
と、１０２７となる。これから１０２４で割った余りを
求めると３となり、求める光線入射位置は３となる。同
様に５２５と５４６の場合であれば単に加算して２で割
れば、５３５.５となり５２５と５４６の間が求められ
る。
【０１１７】この様にして２つの光線入射位置を検出
し、角度情報P１、角度情報P２を用いて光線回転角を計
算する。図２６は光線回転角の計算を示したフローチャ
ートである。まず角度情報P１、と角度情報P２を加算し
て角度情報P０を求める。ここで上述した角度情報P１、
角度情報P２の説明では全て正の整数として計算した
が、角度情報P１、P２、P０を１０ビットの符号付２進
数として計算する。（尚、角度情報P１、P２は小数点以
下を含む場合があるが、これを切捨て又は切り上げて用
いるか、１１ビットに拡張して演算する場合が選択でき
る。本例では１０ビットに丸めて用いている。）すると
０から１０２３の正の整数として計算していたものが、
−５１２から+５１１の符号付整数として計算がなされ
る。この際、角度情報P１、P２の２進数表現の変更は無
く、１０２３の２進数表現である(１１１１１１１１１
１)を単に２の補数形式として−１と読み替えて計算す
るものである。すると位置P０は−５１２から+５１１の
範囲の値となる。次に位置P０がオーバーフローしたか
をチェックする。ここで、角度情報P０のオーバーフロ
ー、アンダーフローとはP１＋P２の計算がオーバーフロ
ーしたことではなく、前回の角度情報P０の値と比較し
て今回の角度情報P０の値の符号が異なる場合をさして
いる。
【０１１８】オーバーフローとは、前回の角度情報P０
の符号が正で今回が負の場合、逆はアンダーフローであ
る。つまり、角度情報P０の値が１回転するごとに、変
数PCをアップダウンし、何回転したかを管理している。
次に変数PCは今回は０から３であるので変数PCがオーバ
ーフローして４になったら変数PCを０とし、変数PCがア
ンダーフローして−１となったら変数PCを３にしてい
る。
【０１１９】最後にこの様にして得られた変数PCと角度
情報P０から光線回転角（P）を算出している。ここで、
角度情報P０は符号付２進数から再度符号なし２進数と
読み直し角度情報P０に変数PCを１０２４倍してから加
算している。また、図２８、図２９は光線数が３本の場
合の計算方法を示すフローチャートである。基本的には
上記説明内容と同じであるが、変数PNが光線数が１本増
えるので２増加し、光線入射位置が１本増えて角度情報
P３となり、角度情報P０が角度情報P１、P２、P３を加
算したものとなったところが異なっている。また、本例
ではカウンタ３０の値をCPU３５がリセットしたが、１
つの光線位置を検出した後に、次の光線位置を予測して
その近傍の位置まで走査位置をスキップするようにカウ
ンタ３０のカウント値をプリセットするように構成して
も良い。また、本例では、受光センサ１の各受光素子を
時計回りで順番に選択するようにしたが、一つ置きに選
択して１周の後に選択されなかった部分を順番に一つ置
きに選択するようなTVのインターレーススキャン方式の
ように交互に選択するようにしても良い。
【０１２０】この様な方式では受光センサ１の全周を高
速にスキャンできるので、高速に光線が回転している際
には有効である。この様に光線の回転速度によってスキ
ップ数を切り替えたりスキャン方法を切り替えるように
構成しても良い。またここでは２周で受光センサ１の全
受光素子を走査する例を示したが、３周以上で走査する
ようにしても良い。また、本実施例では２本の光線の光
量又は光線のスポット径が同じ場合について説明した
が、光量が異なる場合でも同様である。この場合の各部
の信号は図３０に示すようにCP信号のパルス幅が２本の
光線間で大きく異なるので、それぞれの光線位置が特定
出来るため、１回転の光線回転角の絶対角度を計算でき
る。
【０１２１】上記例では半回転ごとにPC変数を用いて桁
上がり計算を行なっていたが、PC変数を用いなくとも計
算できる。図３１に具体的計算フローチャートを示す。
まず、上記方法にて位置P１と位置P２が求まったとし
て、その後の計算について説明する。位置P１及び位置P
２はここでは０から１０２３の正の整数であり、受光セ
ンサ１のほぼ対向する位置であるから、角度情報P１、P
２は、ほぼ５１２の差がある。まず角度情報P１と角度
情報P２を比較して角度情報P２が大きい場合には角度情
報P２から５１２を減算し、角度情報P２が小さいなら角
度情報P２に５１２を加算する。
【０１２２】次に角度情報P１と角度情報P２を加算して
光線入射角度情報（P）を求める。この際光線入射角度
情報（P）が２０４８以上なら光線入射角度情報（P）か
ら２０４８を減算し、光線入射角度情報（P）が０より
小さいなら光線入射角度情報（P）に２０４８を加算す
る。こうして、０から２０４７の光線入射角度情報
（P）が求められる。このような方法を用いれば、不図
示の回転体の回転角を０°から３６０°の範囲で常に検
出でき、これを用いれば小型のアブソリュートエンコー
ダが実現できる。
【０１２３】［実施例８］図２０は第８の実施形態を示
すブロック図である。図２０において図１９で示した要
素と同一要素には同符合で付している。先の実施例７は
受光センサ１の受光素子の出力を同時に一つ検出してい
るが、本実施例は受光素子の出力間の同時性を改良し、
且つ受光センサ１の出力電圧値をCPU３５に読み込んで
演算するようにしたものである。本実施例は代表として
二つの受光素子出力を同時に検出する例を示したもので
あり、更に多くの受光素子の出力を同時に検出しても良
い。
【０１２４】図２０において３６は発振器２９の出力信
号をカウントするカウンタでCPU３５からの信号でカウ
ント値がプリセットされる。ここでＣＰＵ３５は光線の
入射位置近傍から受光素子に対応するアドレスを発生す
るアドレス生成手段の機能を有している。３７は受光セ
ンサ１からの複数の受光素子の出力からカウンタ３６の
出力値に基づいて選択する選択手段である。３８は選択
手段３７の出力信号のノイズを除去するフィルタ手段、
３９、４０はそれぞれカウンタ（アドレス生成手段）３
０及び３６のカウント値の変化するタイミングから所定
のディレイ時間後にフィルタ手段３２及び３８の出力信
号をA/D変換するA/D変換手段である。次に本実施例の動
作を説明する。
【０１２５】受光センサ１には図７に示したような直線
回折格子による回転部材１２を透過した２本の光線が入
射される。その場合、受光センサ１の円周のほぼ対向す
る位置に光線は入射するから、この光線の位置を同時に
検出するには２つ以上の受光素子を同時に検出しなけれ
ばならない。図３２は、図２０のブロック図の各部の波
形を示している。
【０１２６】SP１、SP２はそれぞれ受光センサ１に入射
された光線の光量を、受光センサ１上の受光素子を時計
回転方向に切り替えて出力したもので、信号SP１が受光
センサ１のカウント値０番に対応する受光素子近傍の受
光素子信号で、信号SP１はカウント値５１２番に対応す
る受光素子近傍の受光素子信号である。図３２は最初に
カウンタ３０に０、カウンタ３６に５１２をプリセット
してからそれぞれのカウント値を順番に切り替えていっ
た場合の波形を示しており、T１の時間をかけて信号SP
１と信号SP２の信号データをA/D変換してCPU３５に取り
込んでいる。
【０１２７】ここでは、信号SP１と信号SP２の山形波形
の位置がずれているため、同時刻の信号P１、P２の位置
が検出できない。そこで、次の光線入射位置の検出を行
なうタイミングでカウンタ３０に４、カウンタ３６に５
２５をプリセットすることで、信号SP１及び信号SP２そ
れぞれの山形信号の立ち上がり近傍から信号を出力する
とともに、ほぼ同時に信号SP１、SP２の山形信号を検出
できる。その結果、検出に必要な時間がT２に短縮さ
れ、ほぼ同時刻の信号P１、P２の位置（角度情報）を検
出できる。
【０１２８】また、ここでは受光センサ１のほぼ対向す
る位置を同時に検出する様に構成したが、光線本数が３
本ならほぼ１２０°置きに３箇所を同時に検出する様に
すればよい。また具体的な光線入射位置の求め方である
が、上述したように所定の閾値より受光量が多い範囲を
求め、その中心を光線位置とする方法や、その閾値をい
くつか設けて得られた光線位置の平均をとる方法、山形
波形の頂点とする方法、山形波形の重心を求める方法等
がある。
【０１２９】また、光線の径は受光素子１つより大きい
場合もあるので、単順にA/D変換した内容から光線位置
は割り出すことが出来ない。そこで、順次入力されるA/
D変換結果の隣り合う２つの受光センサの受光量を順次
比較し、その大小関係が逆転するところを光線入射位置
としたり、受光素子間の光量を前後の光量から台形補間
等の補間技術で決定し、光量の重心や、光量のピーク位
置を精密に求めてもよい。
【０１３０】［実施例９］図２１は第９の実施形態を示
すブロック図である。同図において図１９に示した要素
と同一要素には同符合を付している。図２１において４
１はリング状に受光素子が設けられた公知のCCDであ
る。CCD４１は発振器２９の出力信号に同期してリング
状の受光素子の出力が時計回転方向に順番に出力される
ように構成され、出力手段の機能を有している。
【０１３１】所定の受光素子に対応する信号が出力され
る際に同期信号を出力している。この同期信号はカウン
タ３０に入力され、カウント値がリセットされるように
構成されている。４２はA/D変換手段３９の出力値をカ
ウンタ３０のカウント値に対応するアドレスに記憶する
記憶手段である。複数本の光線がCCD４１に入射されリ
ング状の受光素子の上を回転しているとする。
【０１３２】CCD４１は発振器２９からのパルス信号に
同期して受光素子の受光量に相当する信号を、リングに
沿って順番に受光素子を切り替えて出力している。CCD
４１はそれぞれの受光素子から出力された電荷をコンデ
ンサに同時に充電し、所定のタイミングごとにこれを順
番に取り出す構造のため、出力される信号は全て同じ時
刻のデータとなる。CCD４１はデータ出力開始時にカウ
ンタ３０をリセットし、発振器２９からのパルス信号に
同期して各受光素子の受光量に対応する信号を順次出力
を開始する。
【０１３３】この信号はフィルタ手段３２で高周波成分
のノイズが除去され、A/D変換器３９でA/D変換された後
に記憶手段４２に記憶される。その際カウンタ３０のカ
ウント値に対応するアドレスに記憶され、CPU３５から
アドレスに対応する受光量として読み込まれる。CPU３
５は複数の光線入射位置を記憶手段４２から読み込んだ
データを元に算出し、光線回転角を求めている。ここ
で、実施例７で説明したように光線の特定をするには、
光線間の光量を変え、受光量のピークの違いや、所定受
光量より多い領域の大きさで判断すればよい。
【０１３４】また光線を特定する他の方式としては、CC
D４１をカラー対応の素子とし、光線の色を変えれば色
によって光線を特定できる他、偏光フィルタを用いて偏
光角の違いで光線を特定する方法等もある。尚、複数の
光線のうち特定する必要があるのは１本だけである。
【０１３５】１本の光線を特定できればその他の光線位
置はほぼあらかじめ決められた位置にあるのでそれぞれ
の光線位置が特定でき、これらの位置情報から絶対的な
光線回転角を検出できる。これにより、停止時に電源を
切断する省電力回路を設けた場合でも、電源切断前の光
線回転角を記憶しておく必要がないため、コストダウン
及び回路の省スペースがはかれる。逆に、光線の特定が
出来ない構成の場合には、フラッシュメモリーや、バッ
テリーにバックアップされたSRAM等の不揮発性記憶手段
に電源切断直前の光線回転角を記憶しておけば、絶対的
な光線回転角を擬似的に出力することが出来る。
【０１３６】［実施例１０］図２２は第１０の実施形態
を示すブロック図である。同図において図１９で示した
要素には同符合を付している。本実施例は、選択手段を
階層的に設けた例を示している。受光センサ１の全部の
受光素子を一つの選択手段で選択するには配線が集中し
且つ長くなるため、IC等にする場合配線が困難である。
そこで受光センサ１の受光素子をいくつかの区画に分割
し、この区画ごとに選択手段で選択し、更に選択結果か
ら一つを選択するトーナメント形式にすることで、配線
領域を削減するようにしたものである。
【０１３７】図２２において４３、４４、４５、４６は
カウンタ３０のカウント値に応じて入力される受光セン
サ１の各受光素子出力を選択する選択手段である。４７
は選択手段４３〜４６の出力からカウンタ３０の出力に
応じて一つを選択する選択手段である。この様に受光素
子の近くに選択手段を設けるようにすれば、リング状の
受光センサ１の受光素子に囲まれた円の中に選択手段等
の回路を構成すれば有効にICチップ面を活用できる。
【０１３８】［実施例１１］図２３は第１１の実施形態
を示すブロック図である。図２３において４８は円環状
に構成された受光センサの一部を示している。受光セン
サ４８は同心円で分割された二つの区画に分割されてお
り、４８-１の外側受光センサをオフセットレベル検出
用に用い、４８-２の内側受光センサを光線位置検出用
に用いている。
【０１３９】センサー４８−１，４８−２はオフセット
レベル検出手段の一要素を構成している。
【０１４０】ここで、オフセットレベルとは、検出する
光線以外の光の量をさしており、これを後述する差動増
幅器５０で差し引くことで光線入射位置信号のS/N比を
向上させる目的で用いている。またこれは、受光センサ
４８の出力が小さい場合には受光センサ４８周辺の電気
的ノイズの除去にも効果がある。つまり、外側受光セン
サ４８-１と内側受光素子４８-２に同じようにノイズが
のるとすれば、後述する差動増幅器５０で差をとること
でノイズをキャンセルできる。次に４９は増幅器で、受
光センサ４８-１と受光センサ４８-２のノイズ信号に対
する出力感度特性の違いを補正している。
【０１４１】５０は差動増幅器で光線位置検出用の受光
センサ４８-２の出力からオフセットレベル検出用の受
光センサ４８-１の出力を感度補正した増幅器４９の出
力を差し引いている。図２４は第１１の実施形態の第２
の例を示すブロック図である。５１は受光センサで、受
光センサ４８が同心円で二つの区画に分割されていたの
に対し、受光センサ５１は三つの区画に分割されてい
る。
【０１４２】５１-１の外側受光センサと５１-３の内周
側受光センサはオフセットレベル検出用に用い、５１-
２の受光センサ（５１-１と５１-３ではさまれた区画の
受光センサ）は光線位置検出用に用いている。ここでオ
フセットレベル検出用の受光センサ５１−１，５１−３
の受光面のトータル面積と光線入射位置検出用の受光セ
ンサ５１−２の受光面のトータル面積はほぼ同じ面積に
なっており、受光センサ全面に均一光が入射した場合、
オフセットレベル検出用の受光センサ５１−１，５１−
３の総出力と光線入射位置検出用の受光センサ５１−２
の総出力が同じになり、感度補正用の増幅器の必要をな
くすことが出来る。
【０１４３】次に５２は受光センサ５１-１と受光セン
サ５１-３の出力を加算する加算器で、差動増幅器５０
で入射光線位置検出用の受光センサ５１-２の出力から
加算器５２の出力を差し引いている。図３３は第１１の
実施形態の第３の例を示すブロック図である。５３は受
光センサで、受光センサ５３の中の隣り合う５３-１、
５３-２の受光素子の出力信号が差動増幅器５０に接続
されている。こうすることで、上記したように、S/N比
が改善されると共に、２つの受光素子５３-１、と５３-
２のどちらの受光素子の出力が大きいかを検出できる。
【０１４４】尚、図２３，図２４，図３３のブロック図
には同一角度区画にある一つの受光素子区画の回路しか
示さなかったが、全ての受光素子あるいは受光素子間に
この回路は設けられており、他の角度区画の回路は同じ
構成なので図示及び説明を省略した。
【０１４５】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、円又は円弧を描いて移動する２つ以上の光線の
入射位置を独立して検出し、それぞれの位置間を結んだ
直線の角度を検出するので、受光手段の位置と光線の回
転中心とにずれがあっても、高精度に光線の回転角を検
出することができる。
【０１４６】請求項２の発明によれば、前記受光手段の
形状を円環としたので、容易に角度演算を行うことがで
きる。
【０１４７】請求項３の発明によれば、前記円又は円弧
に沿って設けられた複数の独立した受光手段によって、
回転角をディジタル的に検出することができる。
【０１４８】請求項４の発明によれば、２つ以上の異な
る半径を持つ円周上に設けられた複数の受光センサによ
って独立に回転半径の異なる光線の回転角を検出するの
で、回転半径の異なる光線を用いて、回転角の検出と、
その偏心補正を行うことができる。
【０１４９】請求項５の発明によれば、異なる角度領域
ごとに異なる光線を受光するので、同じ回転半径を持つ
光線の位置を独立して検出し、これを用いて偏心補正す
ることができる。
【０１５０】請求項６の発明によれば、光線の入射角度
に応じて前記角度領域を選択することにより、同じ回転
半径の光線の位置を全角度領域において独立して検出
し、これを用いて偏心補正することができる。
【０１５１】請求項７の発明によれば、少なくとも２つ
の光線の波長、パワー、偏向角、発光タイミング、又は
これらの分布等の、光の特性の違いを選別手段で選別す
るので、独立して光線の回転角を検出することができ
る。
【０１５２】請求項８の発明によれば、請求項１から７
に記載の光回転角検出装置と、これと相対的に回転する
回転部材とを備え、この光回転角検出装置に入射する光
線が回転部材の回転と共に回転するので、回転部材の回
転角度を回転部材の回転軸の偏心に影響されずに高精度
に検出することができる。
【０１５３】請求項９の発明によれば、回転部材に少な
くとも２つの発光手段を設けることにより、回転軸の偏
心に影響されずに、複数の光線を回転させることがで
き、回転部材の回転角を高精度に検出することができ
る。
【０１５４】請求項１０の発明によれば、光線の描く円
の中心と受光センサの中心を略一致させるので、光線と
受光手段との偏心の影響をさらに少なくすることができ
る。
【０１５５】請求項１１の発明によれば、回転部材に少
なくとも２つの光透過窓を設けるので、回転軸の偏心に
影響されずに、自然光等の既設の発光体の光を利用して
複数の光線を回転させることができ、回転部材の回転角
を高精度に検出することができる。
【０１５６】請求項１２の発明によれば、集光手段及び
絞りによって受光手段に入射する光線のスポット径を所
望の大きさにしたので、光線の位置をさらに正確に検出
することができる。
【０１５７】請求項１３〜１６の発明によれば、前記回
転部材は、前記光回転角検出装置へ入射する光線の入射
方向を変化させる光変向手段として、反射部、屈折部、
又は回折格子部を前記回転部材に設けたので、回転軸の
偏心に影響されずに光線を回転させることができ、回転
部材から反射する光線によって回転部材の回転角を高精
度に検出することができる。
【０１５８】請求項１７、１８の発明によれば、光回転
角検出装置と、これと相対的に回転する回転部材と、回
転部材上にあって、微細な傾斜面である反射面又は屈折
面を持つ所定のパターンが複数連続して成る光変向手段
を備えたので、回転部材を板状にした場合でも任意の方
向に光線を屈折させることができる。
【０１５９】請求項１９の発明によれば、直線的に平行
に複数設けられた溝又は突起による微細な反射面又は屈
折面で光線の方向を曲げるので、板状の回転部材のどこ
に光線が当たっても常に回転部材の回転角に応じた方向
に光線を反射、又は屈折することができる。
【０１６０】請求項２０の発明によれば、２つ以上の方
向に隣接して複数設けられた微細な反射又は屈折面を有
する多角錐の凹部により、光線の偏向方向を増やした
り、複数の反射又は屈折で光線を偏向させたので、光線
の本数を任意に設定することができ、より高精度に偏心
補正を行うことができる。
【０１６１】請求項２１の発明によれば、演算手段で受
光手段によって検出された複数の光線入射位置の中から
選択された２つ以上の入射位置データに対応する角度情
報を加算して角度を算出することで、光線の回転中心と
受光手段の中心の偏心があっても、偏心の影響による光
回転角のずれをキャンセルできる。
【０１６２】請求項２２の発明によれば、演算手段で半
径の異なる複数の受光手段に同一中心を持ち、回転半径
の異なる光線を入射させる場合において、複数の受光手
段からの位置情報を光線の回転半径に対応した値で除算
することで、異なる受光手段の中心と光線の回転中心の
偏心に対する光線位置の位置情報の受ける影響が光線の
回転半径によって異なる現象に対し、これをキャンセル
できる。
【０１６３】請求項２３の発明によれば、請求項２２に
おいて、上記除算を行なう場合、少なくともその一つの
値は１とし、除算回数又は除算回路の数を少なくしたも
のである。
【０１６４】請求項２４の発明によれば、請求項２１，
２２又は２３において、入射位置を加算した後に加算し
た入射光束の数で除算することで、受光手段の出力と入
射位置の値を同じレンジの値にできる。
【０１６５】請求項２５の発明によれば、請求項４、又
は請求項２２に記載の受光手段の出力があらかじめ光線
の回転半径で除算された値とすることで、除算回路を削
減したものである。
【０１６６】請求項２６の発明によれば、受光手段の各
受光素子のうち、隣り合う２つの受光素子に入射される
光量の比に応じて位置を検出することで、受光素子間に
またがる光線の入射位置を検出することが出来る。
【０１６７】請求項２７の発明によれば、複数の独立し
た受光素子の出力を所定のタイミングで所定の順番で順
次出力する出力手段とこの出力結果から複数の光線位置
を求める検出手段によって、時分割で光線入射位置を検
出出来るため、小規模な回路構成で複数の光線位置が検
出できる。
【０１６８】請求項２８の発明によれば、所定のタイミ
ングでアドレスを発生するアドレス生成手段と、複数の
独立した受光素子の中から、このアドレスに対応した受
光素子を選択してその受光素子の出力信号を選択して出
力する選択手段によって、簡単な構成で複数の光線位置
を時分割で検出できる。
【０１６９】請求項２９の発明によれば、あらかじめ検
出された光線入射位置に基づいて光線入射位置近傍以外
の受光素子の検出をスキップするようにアドレス生成手
段の出力を設定することで、光線入射位置の検出時間を
短縮できる。
【０１７０】請求項３０の発明によれば、所定の周波数
のパルス信号を発生するパルス発生手段とこのパルス信
号をカウントするカウンタとこのカウンタの値に基づい
て複数の独立した受光素子の出力を順次切り替えて出力
する選択手段と選択手段の出力信号から上記所定の周波
数成分の信号を除去するフィルタ手段と該フィルタ手段
の出力信号を所定の値と大小を比較して出力する比較手
段と比較手段の出力信号の変化点における上記カウンタ
の値を検出する検出手段とこの検出手段の検出結果を用
いて光線入射位置に対応する角度情報を算出する演算手
段からなることで、光線角度情報を簡単な回路構成でデ
ィジタル情報に変換できる。
【０１７１】請求項３１の発明によれば、円弧又は円環
状の受光手段は複数の同心円で分割されており、少なく
ともその一つの区画は、オフセットレベル検出手段とす
ると共に、その他の同心円区画の最低一つは光線入射位
置検出手段とし、該オフセットレベル検出手段の出力と
該光線入射位置検出手段の出力の差を出力することで、
被測定対象の光線以外の定常光や、電気的ノイズの影響
をキャンセルできる。
【０１７２】請求項３２の発明によれば、前記オフセッ
トレベル検出手段は、光を遮断するマスクを施すこと
で、電気的なノイズのみをキャンセルできる。
【０１７３】請求項３３から請求項４５の発明によれば
回転部材の回転角度（回転情報）を回転部材の回転軸の
偏心によらず高精度に検出することができる。
【０１７４】請求項４６から請求項４９の発明によれば
受光手段の位置と光線の回転中心とがずれていても高精
度に光線の回転角を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す光回転角検出装
置を含む回転検出装置の概略構成（図２のＡ−Ａ'断
面）図。
【図２】図１の回転検出装置の円環状の受光素子を示す
平面図。
【図３】受光手段における光軸のズレを示す説明図。
【図４】受光手段と光軸の偏心量と回転位置との関係を
示す特性線図。
【図５】第２の実施形態を示す回転検出装置の断面構成
図。
【図６】第２の実施形態の他の実施例を示す回転検出装
置の断面構成図。
【図７】第３の実施形態の回転検出装置を示す断面構成
図。
【図８】図７の回転部材を示す平面図。
【図９】第４の実施形態を示す回転検出装置の概略斜視
図。
【図１０】反射部の構成を示す斜視図。
【図１１】反射部の３つの例を示す側面図。
【図１２】受光手段と発光手段を同一平面に配置した例
を示す平面図である。
【図１３】全反射を利用する光学部材を示す断面図であ
る。
【図１４】屈折部の構成を示す斜視図。
【図１５】屈折部の３つの例を示す側面図。
【図１６】複数の三角錐形状の凹部から成る反射面を示
す平面図（ａ）と一つの三角錐形状の凹部を示す斜視図
（ｂ）。
【図１７】第５の実施形態を示す回転検出装置の概略構
成図。
【図１８】第６の実施形態を示す回転検出装置の概略構
成図。
【図１９】第７の実施形態を示す回転検出装置のブロッ
ク図。
【図２０】第８の実施形態を示す回転検出装置のブロッ
ク図。
【図２１】第９の実施形態を示す回転検出装置のブロッ
ク図。
【図２２】第１０の実施形態を示す回転検出装置のブロ
ック図。
【図２３】第１１の実施形態を示す受光素子周辺回路例
１。
【図２４】第１１の実施形態を示す受光素子周辺回路例
２。
【図２５】第７の実施形態の動作を説明するフローチャ
ート１。
【図２６】第７の実施形態の動作を説明するフローチャ
ート２。
【図２７】第７の実施形態の各部の信号波形をしめすタ
イミングチャート１。
【図２８】第７の実施形態の動作を説明するフローチャ
ート３。
【図２９】第７の実施形態の動作を説明するフローチャ
ート４。
【図３０】第７の実施形態の各部の信号波形をしめすタ
イミングチャート２。
【図３１】第７の実施形態の動作を説明するフローチャ
ート５。
【図３２】第８の実施形態の各部の信号波形をしめすタ
イミングチャート。
【図３３】第１１の実施形態を示す受光素子周辺回路例
３。
【符号の説明】
１，２，４８，５１，５３ 受光手段 回転部材（回転体） ４，５，１４ 発光手段 ６ 偏心補正手段 集光手段 １１ 信号選別手段 １５ 角度領域選択手段 １６ 反射部 ２０ 光源切り替え手段 ２１ PSD ２４ 全反射部材 ２５ 屈折部 ２６ 反射面 ２７ イメージセンサ ２８ 水晶振動子 ２９ 水晶発振器 ３０，３６ カウンタ ３１，３７，４３，４４，４５，４６，４７ 選択
手段 ３２，３８ フィルタ手段 ３３ 比較手段 ３４ レジスタ ３５ CPU ３９,４０ A/D変換手段 ４１ CCD ４２ 記憶手段 ４９ 増幅器 ５０ 差動増幅器 ５２ 加算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA32 AA39 DD00 FF17 FF48 FF49 GG07 JJ02 JJ05 JJ24 LL04 LL31 LL42 UU02 UU07 2F103 BA05 CA01 CA02 CA03 CA04 CA06 DA01 DA13 EA03 EA11 EA18 EB06 EB12 EB15 EB16 EB21 EB33 EC01 EC14

Claims (49)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 円又はその一部を描いて同心円上を移動
    する少なくとも２つの光線の入射位置を独立して検出す
    る受光手段と、該受光手段で検出した任意の２つの位置
    間を結ぶ直線と、任意の基準線との角度を演算出力する
    演算手段とから成ることを特徴とする光回転角検出装
    置。
  2. 【請求項２】 前記受光手段は、円環状であって前記光
    線の移動する円と略同心であることを特徴とする請求項
    １記載の光回転角検出装置。
  3. 【請求項３】 前記受光手段は、前記光線が移動する円
    周上に連続して構成される複数の独立した受光素子から
    成ることを特徴とする請求項２記載の光回転角検出装
    置。
  4. 【請求項４】 前記受光手段は、同一平面に配置した半
    径の異なる少なくとも２つの円環から成ることを特徴と
    する請求項２、又は３記載の光回転角検出装置。
  5. 【請求項５】 前記受光手段は、複数の角度領域ごとに
    独立して検出することを特徴とする請求項１，２、又は
    ３記載の光回転角検出装置。
  6. 【請求項６】 前記受光手段は、前記光線がその回転に
    応じて入射する前記角度領域を選択する角度領域選択手
    段を有することを特徴とする請求項５記載の光回転角検
    出装置。
  7. 【請求項７】 前記受光手段は、光の特性の違いに応じ
    て独立に検出することを特徴とする請求項２、又は３記
    載の光回転角検出装置。
  8. 【請求項８】 請求項１から７のいずれか１項の光回転
    角検出装置と、この光回転角検出装置の前記受光手段に
    略対向する形で回転する回転部材とを備え、前記受光手
    段へ入射する光が前記回転部材の回転と共に変化するこ
    とを利用して、該回転部材の回転情報を検出することを
    特徴とする回転検出装置。
  9. 【請求項９】 前記回転部材は、前記円又は円弧を描い
    て移動する光線を発光するための少なくとも２つの発光
    手段を有していることを特徴とする請求項８記載の回転
    検出装置。
  10. 【請求項１０】 前記発光手段は、その前記円又は円弧
    を描いて移動する光線の円又は円弧中心が前記受光手段
    の中心と略一致するように配置されていることを特徴と
    する請求項９記載の回転検出装置。
  11. 【請求項１１】 前記回転部材は、その裏面側からの入
    射光が、前記円又は円弧を描いて移動する光線となるた
    めの、少なくとも２つの光透過窓を有していることを特
    徴とする請求項８記載の回転検出装置。
  12. 【請求項１２】 前記回転部材には、前記円又は円弧を
    描いて移動する光線が前記受光素子上で小さな光点とな
    るように、その光路上に、集光手段又は絞りが設けられ
    ていることを特徴とする請求項８、９、１０、又は１１
    記載の回転検出装置。
  13. 【請求項１３】 前記回転部材は、その回転に伴って前
    記受光手段へ入射する光線の入射方向を変化させる光変
    向手段を有していることを特徴とする請求項８記載の回
    転検出装置。
  14. 【請求項１４】 前記光変向手段は、入射する光線を少
    なくとも２つの方向に反射させる反射部材であることを
    特徴とする請求項１３記載の回転検出装置。
  15. 【請求項１５】 前記光変向手段は、入射する光線を少
    なくとも２つの方向に屈折させる屈折部材であることを
    特徴とする請求項１３記載の回転検出装置。
  16. 【請求項１６】 前記光変向手段は、入射する光線を少
    なくとも２つの方向に回折させる回折格子であることを
    特徴とする請求項１３記載の回転検出装置。
  17. 【請求項１７】 前記光変向手段は、前記回転部材の回
    転平面と所定の角度をなす反射面を有する所定のパター
    ンが複数、前記回転平面と平行に連続して形成されて成
    り、その断面は多角形の微細な凹部又は凸部が連続した
    形状を有する部材より成っていることを特徴とする請求
    項１３又は１４記載の回転検出装置。
  18. 【請求項１８】 前記光変向手段は、前記回転部材の回
    転平面と所定の角度をなす屈折面を有する所定のパター
    ンが複数、前記回転平面と平行に連続して形成されて成
    り、その断面は少なくとも三角の多角形の微細な凹部又
    は凸部が連続した形状を有する部材より成っていること
    を特徴とする請求項１３又は１５記載の回転検出装置。
  19. 【請求項１９】 前記所定のパターンは、直線的な溝又
    は突起であることを特徴とする請求項１７、又は１８記
    載の回転検出装置。
  20. 【請求項２０】 前記所定のパターンは、少なくとも三
    角の多角錐形状の凹部であって、これが２つ以上の方向
    に隣接して設けられていることを特徴とする請求項１
    ７、又は１８記載の回転検出装置。
  21. 【請求項２１】 前記演算手段は、前記受光手段によっ
    て検出された複数の光線入射位置の中から選択された２
    つ以上の入射位置に対応した角度情報を加算することを
    特徴とする請求項１に記載の光回転角検出装置。
  22. 【請求項２２】 前記演算手段は、前記受光手段の出力
    する入射位置を該受光手段の半径又は前記入射光線の描
    く円の半径に比例した値で除算し、その上で除算した結
    果から選択された２つ以上の入射位置に対応した角度情
    報を加算して出力することを特徴とする請求項４に記載
    の光回転角検出装置。
  23. 【請求項２３】 半径に比例した値は、前記演算手段で
    演算するときは少なくとも一つは１で正規化しているこ
    とを特徴とする請求項２２に記載した光回転角検出装
    置。
  24. 【請求項２４】 入射位置に対応した角度情報を加算し
    た後に加算した入射光束の数で除算したことを特徴とす
    る請求項２１，２２又は２３に記載の光回転角検出装
    置。
  25. 【請求項２５】 前記受光手段は、半径に比例した数の
    受光素子より成っていることを特徴とする請求項４に記
    載の光回転角検出装置。
  26. 【請求項２６】 光線の入射位置の検出は、複数の独立
    した受光素子のうち、隣り合う２つの受光素子に入射さ
    れる光量の比に対応した値を用いていることを特徴とす
    る請求項３から請求項７のいずれか１項に記載の光回転
    角検出装置。
  27. 【請求項２７】 複数の独立した受光素子の出力を所定
    のタイミングで所定の順番で順次出力する出力手段と、
    この出力信号を検出して複数の光線入射位置に対応した
    角度情報を求める演算手段からなることを特徴とする請
    求項３から請求項７のいずれか１項に記載の光回転角検
    出装置。
  28. 【請求項２８】 所定のタイミングでアドレスを発生す
    る一つ以上のアドレス生成手段と、このアドレス信号に
    基づいて複数の独立した受光素子から少なくとも一つを
    選択して該受光素子の出力を出力する選択手段と、この
    出力信号を検出して複数の光線入射位置に対応した角度
    情報を求める演算手段からなることを特徴とする請求項
    ３から請求項７のいずれか１項に記載の光回転角検出装
    置。
  29. 【請求項２９】 前記検出手段で検出した光線入射位置
    に対応した角度情報及びその変化に基づいてその光線入
    射位置近傍から受光素子に対応するアドレスを発生する
    ように前記アドレス生成手段のアドレス値を設定するア
    ドレス設定手段をもつことを特徴とする請求項２８に記
    載の光回転角検出装置。
  30. 【請求項３０】 所定の周波数のパルス信号を発生する
    パルス発生手段とこのパルス信号をカウントするカウン
    タとこのカウンタの値に基づいて複数の独立した受光素
    子の出力を順次切り替えて出力する選択手段と選択手段
    の出力信号から上記所定の周波数成分の信号を除去する
    フィルタ手段と該フィルタ手段の出力信号を所定の値と
    大小を比較して出力する比較手段と比較手段の出力信号
    の変化点における上記カウンタの値を検出する検出手段
    とこの検出手段の検出結果を用いて光線入射位置に対応
    した角度情報を算出する演算手段からなることを特徴と
    する請求項３から請求項７のいずれか１項に記載の光回
    転角検出装置
  31. 【請求項３１】 円弧又は円環状の受光手段は複数の同
    心円で分割されており、少なくともその一つの区画は、
    オフセットレベル検出手段とすると共に、その他の同心
    円区画の最低一つは光線入射位置検出手段とし、該オフ
    セットレベル検出手段の出力と該光線入射位置検出手段
    の出力の差を出力することを特徴とする請求項１から請
    求項７のいずれか１項に記載の光回転角検出装置。
  32. 【請求項３２】 前記オフセットレベル検出手段は、光
    を遮断するマスクが施されていることを特徴とする請求
    項３１に記載の光回転角検出装置。
  33. 【請求項３３】 請求項２１から請求項３２のいずれか
    １項に記載の光回転角検出装置と、この光回転角検出装
    置の前記受光手段に略対向する形で回転する回転部材と
    を備え、前記受光手段へ入射する光が前記回転部材の回
    転と共に変化することを利用して該回転部材の回転情報
    を検出していることを特徴とする回転検出装置。
  34. 【請求項３４】 前記回転部材は、前記円又は円弧を描
    いて移動する光線を発光するための少なくとも２つの発
    光手段を有していることを特徴とする請求項３３記載の
    回転検出装置。
  35. 【請求項３５】 前記発光手段は、その前記円又は円弧
    を描いて移動する光線の円又は円弧中心が前記受光手段
    の中心と略一致するように配置されていることを特徴と
    する請求項３４記載の回転検出装置。
  36. 【請求項３６】 前記回転部材は、その裏面側からの入
    射光が、前記円又は円弧を描いて移動する光線となるた
    めの、少なくとも２つの光透過窓を有していることを特
    徴とする請求項３３記載の回転検出装置。
  37. 【請求項３７】 前記回転部材には、前記円又は円弧を
    描いて移動する光線が前記受光素子上で小さな光点とな
    るように、その光路上に、集光手段又は絞りが設けられ
    ていることを特徴とする請求項３３、３４、３５、又は
    ３６記載の回転検出装置。
  38. 【請求項３８】 前記回転部材は、その回転に伴って前
    記受光手段へ入射する光線の入射方向を変化させる光変
    向手段を有していることを特徴とする請求項３３記載の
    回転検出装置。
  39. 【請求項３９】 前記光変向手段は、入射する光線を少
    なくとも２つの方向に反射させる反射部材であることを
    特徴とする請求項３８記載の回転検出装置。
  40. 【請求項４０】 前記光変向手段は、入射する光線を少
    なくとも２つの方向に屈折させる屈折部材であることを
    特徴とする請求項３８記載の回転検出装置。
  41. 【請求項４１】 前記光変向手段は、入射する光線を少
    なくとも２つの方向に回折させる回折格子部であること
    を特徴とする請求項３８記載の回転検出装置。
  42. 【請求項４２】 前記光変向手段は、前記回転部材の回
    転平面と所定の角度をなす反射面を有する所定のパター
    ンが複数、前記回転平面と平行に連続して形成されて成
    り、その断面は多角形の微細な凹部又は凸部が連続した
    形状を有する部材より成っていることを特徴とする請求
    項３８、又は３９記載の回転検出装置。
  43. 【請求項４３】 前記光変向手段は、前記回転部材の回
    転平面と所定の角度をなす屈折面を有する所定のパター
    ンが複数、前記回転平面と平行に連続して形成されて成
    り、その断面は少なくとも三角の多角形の微細な凹部又
    は凸部が連続した形状を有する部材より成っていること
    を特徴とする請求項３８、又は４０記載の回転検出装
    置。
  44. 【請求項４４】 前記所定のパターンは、直線的な溝又
    は突起であることを特徴とする請求項４２、又は４３記
    載の回転検出装置。
  45. 【請求項４５】 前記所定のパターンは、少なくとも三
    角の多角錐形状の凹部であって、これが２つ以上の方向
    に隣接して設けられていることを特徴とする請求項４
    ２、又は４３記載の回転検出装置。
  46. 【請求項４６】 円又はその一部を描いて同心円上を移
    動する少なくとも２つの光線の入射位置を独立して検出
    するステップと、検出した任意の２つの位置間を結ぶ直
    線と所定の基準線との角度を演算するステップとから成
    ることを特徴とする光回転角検出方法。
  47. 【請求項４７】 受光手段に略対向する形で回転する回
    転部材の回転に応じて同心円を描いて回転する少なくと
    も２つ以上の光線の入射位置を独立して検出するステッ
    プと、検出した任意の２つの位置間を結ぶ直線と所定の
    基準線との角度を演算するステップとから成ることを特
    徴とする光回転角検出方法。
  48. 【請求項４８】 前記光線の入射位置を独立して検出す
    るステップは、円環状に設けられた受光手段からの出力
    を取り込むステップと、取り込んだ受光手段出力から複
    数の光線入射位置を求めるステップから成ることを特徴
    とする請求項４６又は４７記載の光回転角検出方法。
  49. 【請求項４９】 前記受光手段からの出力を取り込むス
    テップは、光線の受光位置を予測するステップと、予測
    された受光位置近傍の前記受光手段からの出力を取り込
    むステップからなることを特徴とする請求項４８記載の
    光回転角検出方法。
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