JP2002005620A - 位置検出方法および位置検出機構 - Google Patents
位置検出方法および位置検出機構Info
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Abstract
位置の検出を可能とする位置検出方法および位置検出機
構を提供すること。 【解決手段】 本発明の位置検出機構1は、回折格子が
形成された球面21を有する球面体2と、球面21にレ
ーザー光5を照射するレーザー光照射手段3と、前記回
折格子によって回折されたレーザー光5の回折光6を受
光しその回折パターンを読み取る読取手段4とを有し、
前記回折パターンから球面21上におけるレーザー光5
の照射点24の位置を検出する。
Description
体の球面における位置検出方法に関するものである。
用いられている。このようなロボットの一例として、ロ
ボットアームが挙げられる。ロボットアームの関節に
は、その動きを制御する目的で、一般に、エンコーダ
(特に、ロータリーエンコーダ)が用いられている。
ダが、関節を中心としたアームの回転量(角度)を検出
し、さらに、その結果がアクチュエータ等にフィードバ
ックされることにより行われる。
アームの関節を示す図である。この関節には、3つのエ
ンコーダが用いられている。
素子16との間に、軸17に固定されたスリット付き回
転板14を設置した構成となっている。スリット付き回
転板14を回転させた場合、照射された光の光路とスリ
ット141とが重なるときには、照射された光は受光素
子16に受光されるが、それ以外のときには、光は遮断
され、受光素子16に受光されない。このようにして、
受光素子16の受光回数が検出され、その結果から、ス
リット付き回転板14の回転角度が求められる。エンコ
ーダ13b、13cについても同様に受光素子の受光回
数が検出され、スリット付き回転板の回転角度が求めら
れる。
有するロボットアームにおいては、エンコーダを3つ以
上用いる必要があるので、装置全体の構造は大型化、複
雑化し、装置の小型化が困難であった。
な構成で、球面上の位置の検出を可能とする位置検出方
法および位置検出機構を提供することにある。
(1)〜(30)の本発明により達成される。
おける位置の検出方法であって、前記球面に回折格子が
形成されており、前記球面にレーザー光を照射し、その
回折光の回折パターンを読取手段で読み取ることによ
り、前記球面上におけるレーザー光の照射点の位置を検
出することを特徴とする位置検出方法。
る球の中心を中心として、前記読取手段に対して相対的
に、少なくとも一次元方向に、回転可能である上記
(1)に記載の位置検出方法。
いる上記(1)または(2)に記載の位置検出方法。
交する2本の直線をそれぞれx軸およびy軸としたと
き、前記回折格子は、前記x軸を中心とする複数の円
と、前記y軸を中心とする複数の円とで構成されている
上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の位置検出方
法。
格子の間隔は、前記x軸方向に沿って変化している上記
(4)に記載の位置検出方法。
格子の間隔は、前記y軸方向に沿って変化している上記
(4)または(5)に記載の位置検出方法。
0.05〜1000mmである上記(1)ないし(6)
のいずれかに記載の位置検出方法。
のである上記(3)ないし(7)のいずれかに記載の位
置検出方法。
れたものである上記(3)ないし(7)のいずれかに記
載の位置検出方法。
を有するものである上記(1)ないし(9)のいずれか
に記載の位置検出方法。
ィテクタアレイまたは撮像素子である上記(10)に記
載の位置検出方法。
0.005〜100mmである上記(1)ないし(1
1)のいずれかに記載の位置検出方法。
4〜1.7μmである上記(1)ないし(12)のいず
れかに記載の位置検出方法。
学系で集光して、前記読取手段で読み取る上記(1)な
いし(13)のいずれかに記載の位置検出方法。
て前記球面に照射する上記(1)ないし(14)のいず
れかに記載の位置検出方法。
する球面体と、前記球面にレーザー光を照射するレーザ
ー光照射手段と、前記回折格子によって回折された前記
レーザー光の回折光を受光し、その回折パターンを読み
取る読取手段とを有し、前記回折パターンから前記球面
上における前記レーザー光の照射点の位置を検出するこ
とを特徴とする位置検出機構。
する球の中心を中心として、レーザー光照射手段および
前記読取手段に対して相対的に、少なくとも一次元方向
に、回転可能である上記(16)に記載の位置検出機
構。
ている上記(16)または(17)に記載の位置検出機
構。
直交する2本の直線をそれぞれx軸およびy軸としたと
き、前記回折格子は、前記x軸を中心とする複数の円
と、前記y軸を中心とする複数の円とで構成されている
上記(16)ないし(18)のいずれかに記載の位置検
出機構。
折格子の間隔は、前記x軸方向に沿って変化している上
記(19)に記載の位置検出機構。
折格子の間隔は、前記y軸方向に沿って変化している上
記(19)または(20)に記載の位置検出機構。
は、0.05〜1000mmである上記(16)ないし
(21)のいずれかに記載の位置検出機構。
ものである上記(18)ないし(22)のいずれかに記
載の位置検出機構。
されたものである上記(18)ないし(23)のいずれ
かに記載の位置検出機構。
を有するものである上記(16)ないし(24)のいず
れかに記載の位置検出機構。
ィテクタアレイまたは撮像素子である上記(25)に記
載の位置検出機構。
0.005〜100mmである上記(16)ないし(2
6)のいずれかに記載の位置検出機構。
4〜1.7μmである上記(16)ないし(27)のい
ずれかに記載の位置検出機構。
折光を集光する光学系を有する上記(16)ないし(2
8)のいずれかに記載の位置検出機構。
照射手段が発する前記レーザー光を平行光束にして前記
球面体に照射する上記(29)に記載の位置検出機構。
び位置検出機構を添付図面に示す好適実施形態に基づい
て詳細に説明する。
を示す斜視図である。なお、図1中の左側から右側に向
かう方向を「x軸方向」、紙面奥側から紙面手前側に向
かう方向を「y軸方向」、下側から上側に向かう方向を
「z軸方向」として説明する。
1は、球面体2と、レーザー照射手段3と、読取手段4
とで構成されている。
いる。球面体2は、中空であっても、中実であってもよ
い。
されないが、0.05〜1000mmであるのが好まし
く、0.5〜100mmであるのがより好ましい。
(点O)を中心として、レーザー照射手段3および読取
手段4に対して、相対的に回転可能に設置されている。
球面体2の支持構造は、公知のいずれのものでもよく、
例えば、球面21に対応する湾曲凹面が形成され、この
湾曲凹面に球面体2がはまって、回転可能に保持される
構造等が挙げられる。
折格子が形成されている。このため、後述するレーザー
照射手段3からレーザー光(球面への入射光)5が、球
面21に対して照射されると、レーザー光5は、照射点
24における回折格子で回折され、レーザー光5の回折
光(球面からの出射光)6が、読取手段4の受光面41
に投影される。
びz軸としたとき、回折格子は、x軸を中心とする複数
の円状の溝22と、y軸を中心とする複数の円状の溝2
3とで構成されている。
xに向かって)、そのピッチが漸減している。同様に溝
23は、y軸方向に沿って(−yから+yに向かっ
て)、そのピッチが漸減している。なお、溝22のピッ
チの変化率と、溝23の変化率とは、同一であっても、
異なっていてもよい。
照射点24で回折光を生じるものであれば、いかなるも
のでもよいが、例えば、図2に示すような櫛歯状のもの
(ラミナー格子)や、図3に示すようなノコギリ歯状の
もの(ブレーズド格子)等が挙げられる。
は、同一であっても、異なっていてもよい。
定されないが、レーザー光の波長をλμmとしたとき、
1.1λ〜10λμmであるのが好ましく、1.4λ〜
10λμmであるのがより好ましい。
ーザー光の波長によっては、回折角θ1が大きくなるた
め、読取手段4の受光面41上に現れる回折光6のスポ
ットの間隔が大きくなる。このため、回折光6の回折パ
ターンを読み取るためには、読取手段4の受光面41の
面積を大きくしなければならなくなり、装置の大型化を
招く場合がある。
と、読取手段4の受光面41上に現れる回折光6のスポ
ットの間隔が小さくなるため、読取手段4における回折
光6の回折パターンの読み取り精度が低下する可能性が
ある。
ザー光の波長をλμm、球面体の表面付近の媒質の屈折
率をnとしたとき、0.15λ/n〜2.2λ/n[μ
m]であるのが好ましく、0.2λ/n〜0.6λ/n
[μm]であるのがより好ましい。
図3中、θ2で示すブレーズド角は、θ2=tan-1(D/
P)で規定され、前述の溝のピッチPおよび溝の深さD
で定まる。
であっても、異なっていてもよい。溝の形成方法は、い
かなるものでもよいが、例えば、機械刻線法、2光束干
渉法、エッチング法、レプリカ法等が挙げられる。
21上に、レーザー光5を照射するための手段である。
レーザー光照射手段3から球面21に照射されるレーザ
ー光5は、レーザー光源51で発生されたものである。
光面41のほぼ中央から平行光束として照射される。
イバー等の導光手段を用いて照射する構成でもよい。
ても、パルス光であってもよい。レーザー光5の種類と
しては、例えば、ガスレーザー(CO2レーザー等)、
固体レーザー、色素レーザー、半導体レーザー等が挙げ
られるが、その中でも特に、半導体レーザーであるのが
好ましい。
形成された溝のピッチPやレーザー光5の波長等によっ
て若干異なるが、0.005〜100mmであるのが好
ましく、0.01〜3mmであるのがより好ましい。
ると、溝のピッチP等によっては、読取手段4で回折光
6の回折パターンが確実に読み取れない可能性がある。
超えると、レーザー光5が照射される照射点24の面積
が大きくなり、回折光6の重なりが顕著となり、読取手
段4の受光面41上に照射される回折光6の回折パター
ンの読み取りが困難となる可能性がある。
よって若干異なるが、0.4〜1.7μmであるのが好
ましく、0.6〜1.6μmであるのがより好ましい。
る球面21の法線と、レーザー光5の入射方向とのなす
角)は、特に限定されないが、45°以下であるのが好
ましく、20°以下であるのがより好ましく、ほぼ0°
(垂直入射)であるのがさらに好ましい。
ザー光5が回折格子で回折されることにより生じた回折
光6をその受光面41にて受光し、その回折パターンを
読み取る機能を有する。
は、球面21の全ての点について、それらに対応する回
折光6の回折パターンを包含し、読み取ることが可能で
ある大きさであればよい。
であるのが好ましい。光電変換手段は、フォトディテク
タアレイ(PDA)、撮像素子(CCD)であるのが好
ましい。光電変換手段として、フォトディテクタアレイ
(PDA)、撮像素子(CCD)を用いることにより、
装置の小型化、回折光6の検出精度の向上等が可能とな
る。
パターンと、読取手段4の受光面41が受光する回折光
6の回折パターンとの相関について説明する。図1中、
点A、点B、点Cおよび点Dで示す各点およびその近傍
における回折格子のパターンと、読取手段4の受光面4
1が受光する回折光6の回折パターンとの相関について
説明する。点Aは、y−z平面上の点であり、点Dは、
x−y平面上の点である。また、点Bと、点Cとは、x
−y平面について、対称の位置にある。
2に示すような櫛歯状であり、レーザー光の入射角を0
°とした場合における、球面21上の点A〜点Dおよび
その近傍に形成された回折格子のパターンと、読取手段
4の受光面41が受光する回折光6の回折パターンとの
相関について説明する。
合、このような櫛歯状の断面形状を有する回折格子にお
いては、図2に示すように、+1次の回折光とともに、
−1次の回折光が発生する。なお、次数の絶対値が2以
上である回折光については省略して説明する。
溝22と溝23とがほぼ直交している。したがって、点
Aをレーザー光5で照射したときに得られる回折光6の
回折パターンは、図5に示すようなものとなる。
うに、溝22と溝23とが平行四辺形の各辺に対応する
ような形で交差している。したがって、点Bをレーザー
光5で照射したときに得られる回折光6の回折パターン
は、図7に示すようなものとなる。
ように、溝22と溝23とが平行四辺形の各辺に対応す
るような形で交差している。点Cをレーザー光5で照射
したときに得られる回折光6の回折パターンは、図9に
示すようなものとなる。
ときに得られる回折パターンは、点Bをレーザー光5で
照射したときに得られる回折パターンと鏡像関係にあ
り、回転により重ね合わせることはできない。したがっ
て、回折光6の回折パターンにより、点Bと点Cとを区
別することが可能となる。
2と溝23とがほぼ平行になっている。したがって、点
Dをレーザー光5で照射したときに得られる回折光6の
回折パターンは、図11に示すように、ほぼ一直線上に
並ぶ点として観測される。
状が図3に示すようなノコギリ歯状の回折格子(ブレー
ズド格子)であり、レーザー光の入射角を0°とした場
合における、球面21上の点A〜点Dおよびその近傍に
形成された回折格子のパターンと、読取手段4の受光面
41が受光する回折光6の回折パターンとの相関につい
て説明する。
るブレーズド格子においては、レーザー光の入射角をほ
ぼ0°とした場合、図3に示すように、+1次回折光6
1は発生するが、−1次回折光62は発生しない。その
ため、点A〜点Dをレーザー光5で照射したときに得ら
れる回折光6の回折パターンは、それぞれ図12〜図1
5に示すようになる。
現れる回折光のスポットの数が減少するので、後述する
CPU等による演算処理が簡素化できる。
格子の形状と、読み取り手段4が受光する回折光6の回
折パターンとの相関を利用した球面21上の位置の検出
は、例えば、次のようにして行われる。
全体を網羅するよう球面21上に設定された各点)にお
ける回折格子の形状と、対応する回折光6の回折パター
ンとの相関関係をCPU等に内蔵されたメモリに記憶さ
せ、データベースを構築(テーブル化)しておく。
からレーザー光5を球面体2に向けて照射すると、レー
ザー光5は、球面21で回折され、レーザー光5の回折
光6が読取手段4の受光面41に投影される。受光面4
1に投影された回折光6の回折パターンを光電変換し、
その出力された信号をCPU等に入力する。
ている前記データベースと照合され、データベース中の
合致するデータを検索することにより、照射点24が特
定(検出)される。
ついて説明したが、本発明によれば、回転している球面
21上の照射点24をリアルタイムに検出することもで
きる。その一例として、レーザー光5をパルス光として
間欠的に照射し、読取手段4の受光面41に投影された
回折光6の回折パターンを前記パルス光と同期的に検出
する方法が挙げられる。このような検出(連続的な検
出)を行うことにより、球面体の回転方向、回転距離、
回転速度等を特定することが可能となる。
施形態を示す図である。以下、図16に示す位置検出機
構1について、前述の実施形態との相違点を中心に説明
し、同様の事項については、その説明を省略する。
ザー光5は、発散光(球面波)である。また、本実施形
態の位置検出機構1では、球面体2と読取手段4との間
に、レンズ(レンズ系)18等で構成される光学系が設
置されている。
発散光であるが、この光は、レンズ18により平行光束
とされ、この平行光束が球面21に照射される。また、
球面21の照射点で回折されたレーザー光5の回折光6
は、レンズ18により集光され、読取手段4の受光面4
1に投影される。
を平行光束にするコリメータレンズとしての機能と、回
折光6を集光し受光面41に投影し、受光面41上での
回折光6のスポットを小さくする(シャープにする)集
光レンズとしての機能とを併有している。そのため、簡
単な構成で、読取手段4での回折パターンの読取精度を
向上させることができる。
構を用いた応用例について、図17および図18に基づ
いて説明する。
位置検出機構をロボットアームの関節に用いた応用例を
示す図である。
2アーム10と、アクチュエータ11と、前述の位置検
出機構1とで構成されている。第1アーム9には、球面
体2が固定されており、第2アーム10には、レーザー
光照射手段3と読取手段4とが固定されている。また、
第2アーム10は、アクチュエータ11により関節8
で、球面体2の球面21を構成する球の中心を中心とし
て、任意の方向に回動可能となっている。
てレーザー光5(パルス光)を照射した場合、レーザー
光5は球面21で回折され、回折光6が読取手段4の受
光面41に投影される。回折光6の回折パターンから、
前述したような方法で照射点24が特定(検出)され
る。
点24として検出されることにより、その状態における
第2アーム10の向き、角度等を特定することが可能と
なる。そのため、動作開始時における初期化(原点復
帰)が不要となる。
状態で、アクチュエータ11が第2アーム10を回転さ
せると、読取手段4の受光面41が受光する回折光6の
回折パターンは変化する。この回折光6の回折パターン
から、照射点24の検出が行われる。このような照射点
の特定を繰り返し行うことにより、球面体2の相対的な
回転方向、回転距離、回転速度等が求められる。これに
より、第2アームの回転方向、回転距離、回転速度等が
求められる。これらの情報は、アクチュエータ11の動
作にフィードバックされる。これにより、第2アーム1
0の動作を自動制御することが可能となる。
トアーム7においては、三次元的な動作(例えば、図1
中のx軸、y軸およびz軸を中心とする3方向への回
転)を行う場合であっても、複数の位置検出機構を必要
としないので、装置の大型化、複雑化を防止することが
できる。
位置検出機構をペン(コンピュータ用入力手段)12に
用いた応用例を示す図である。
として機能する球面体2と、レーザー照射手段3と、読
取手段4とを有する。ペン12の先端部には、保持部1
22が設けられて、この保持部122に、球面体2が回
転可能に保持されている。レーザー照射手段3と読取手
段4とは、ケーシング121内に収納されている。
ス光)を球面21に照射した状態で、球面体2を紙面な
どに押圧しながら回転させることにより使用される。こ
のとき、読取手段4の受光面41が受光する回折光6の
回折パターンは、連続的に変化する。これらの回折パタ
ーンから、照射点24の検出を繰り返し行うことによ
り、球面体2の回転方向、回転距離等を求めることがで
きる。これにより、ペン先の移動軌跡を求めることがで
きる。
じて、CRT等に表示されてもよい。また、このような
構造は、マウス等のコンピュータ用入力手段に用いられ
てもよい。
光の回折による位置の検出を利用しているので、装置の
大型化、複雑化を伴わず、球面の3軸方向への回転等、
複雑な動作が行われるときの位置検出を行うことが可能
である。そのため、本実施形態のような小型化、軽量化
が求められる装置等への応用も可能である。
位置を特定すること自体が最終目的でなく、検出された
球面21上の位置情報(単一または連続的な位置情報)
から得られる2次的な情報を利用することも可能であ
る。
が、本発明の用途は、これらに限定されるものではな
い。
出機構を図示の実施形態について説明したが、本発明は
これらに限定されるものではなく、位置検出機構の構成
要素、特に、球面体は、同様の効果を発揮しうる任意の
形状、構造のものと置換することができる。
表面の少なくとも一部に球面を有していればよい。
する溝は、いかなる形状のものであってもよく、例え
ば、x軸を中心とする複数の円と、y軸を中心とする複
数の円と、z軸を中心とする複数の円とで構成されたも
のであってもよい。また、球面上に形成された溝の少な
くとも一部は、球面上の互いに最も離れた2点を結ぶこ
とにより描かれる複数の半円(地球儀の経線のような半
円)で構成されたものであってもよい。
法および位置検出機構によれば、装置の大型化、複雑化
を伴わずに球面上の位置を検出することが可能となる。
ターンと、読取手段の受光面が受光する回折光の回折パ
ターンとを1対1で対応させることにより、相対的な位
置のみならず、球面体の絶対的な位置を定めることがで
きる。そのため、本発明の位置検出機構を用いた装置等
においては、動作開始時に初期化(原点回帰)を行うこ
となく、球面の絶対位置を特定できる。
に、比較的簡単な構成で、球面の3軸方向への回転のよ
うな複雑な動作時の位置検出を行うことが可能であるの
で、ロボットの関節、コンピュータ入力装置、各種セン
サー、計測機器等あらゆる分野のあらゆる装置への応用
も可能である。
す図である。
状の一例を示す図である。
状の一例を示す図である。
回折格子の形状(パターン)を示す図である。
レーザー光の回折光が読取手段の受光面上に形成する回
折パターンを示す図である。
回折格子の形状(パターン)を示す図である。
レーザー光の回折光が読取手段の受光面上に形成する回
折パターンを示す図である。
回折格子の形状(パターン)を示す図である。
レーザー光の回折光が読取手段の受光面上に形成する回
折パターンを示す図である。
る回折格子の形状(パターン)を示す図である。
たレーザー光の回折光が読取手段の受光面上に形成する
回折パターンを示す図である。
たレーザー光の回折光が読取手段の受光面上に形成する
回折パターンを示す図である。
たレーザー光の回折光が読取手段の受光面上に形成する
回折パターンを示す図である。
たレーザー光の回折光が読取手段の受光面上に形成する
回折パターンを示す図である。
たレーザー光の回折光が読取手段の受光面上に形成する
回折パターンを示す図である。
的に示す図である。
能な関節を有するロボットアームを示す図である。
段) 121 ケーシング 122 保持部 13a、13b、13c エンコーダ 14 スリット付き回転板 141 スリット 15 発光素子 16 受光素子 17 軸 18 レンズ
Claims (30)
- 【請求項1】 球面を有する球面体の前記球面における
位置の検出方法であって、 前記球面に回折格子が形成されており、前記球面にレー
ザー光を照射し、その回折光の回折パターンを読取手段
で読み取ることにより、前記球面上におけるレーザー光
の照射点の位置を検出することを特徴とする位置検出方
法。 - 【請求項2】 前記球面体は、前記球面を構成する球の
中心を中心として、前記読取手段に対して相対的に、少
なくとも一次元方向に、回転可能である請求項1に記載
の位置検出方法。 - 【請求項3】 前記回折格子は、溝で構成されている請
求項1または2に記載の位置検出方法。 - 【請求項4】 前記球面を構成する球の中心で直交する
2本の直線をそれぞれx軸およびy軸としたとき、前記
回折格子は、前記x軸を中心とする複数の円と、前記y
軸を中心とする複数の円とで構成されている請求項1な
いし3のいずれかに記載の位置検出方法。 - 【請求項5】 前記x軸を中心とする円状の回折格子の
間隔は、前記x軸方向に沿って変化している請求項4に
記載の位置検出方法。 - 【請求項6】 前記y軸を中心とする円状の回折格子の
間隔は、前記y軸方向に沿って変化している請求項4ま
たは5に記載の位置検出方法。 - 【請求項7】 前記球面を構成する球の直径は、0.0
5〜1000mmである請求項1ないし6のいずれかに
記載の位置検出方法。 - 【請求項8】 前記溝は、櫛歯状に形成されたものであ
る請求項3ないし7のいずれかに記載の位置検出方法。 - 【請求項9】 前記溝は、ノコギリ歯状に形成されたも
のである請求項3ないし7のいずれかに記載の位置検出
方法。 - 【請求項10】 前記読取手段は、光電変換手段を有す
るものである請求項1ないし9のいずれかに記載の位置
検出方法。 - 【請求項11】 前記光電変換手段は、フォトディテク
タアレイまたは撮像素子である請求項10に記載の位置
検出方法。 - 【請求項12】 前記レーザー光のビーム径は、0.0
05〜100mmである請求項1ないし11のいずれか
に記載の位置検出方法。 - 【請求項13】 前記レーザー光の波長は、0.4〜
1.7μmである請求項1ないし12のいずれかに記載
の位置検出方法。 - 【請求項14】 前記回折光の回折パターンを光学系で
集光して、前記読取手段で読み取る請求項1ないし13
のいずれかに記載の位置検出方法。 - 【請求項15】 前記レーザー光を平行光束として前記
球面に照射する請求項1ないし14のいずれかに記載の
位置検出方法。 - 【請求項16】 回折格子が形成された球面を有する球
面体と、 前記球面にレーザー光を照射するレーザー光照射手段
と、 前記回折格子によって回折された前記レーザー光の回折
光を受光し、その回折パターンを読み取る読取手段とを
有し、 前記回折パターンから前記球面上における前記レーザー
光の照射点の位置を検出することを特徴とする位置検出
機構。 - 【請求項17】 前記球面体は、前記球面を構成する球
の中心を中心として、レーザー光照射手段および前記読
取手段に対して相対的に、少なくとも一次元方向に、回
転可能である請求項16に記載の位置検出機構。 - 【請求項18】 前記回折格子は、溝で構成されている
請求項16または17に記載の位置検出機構。 - 【請求項19】 前記球面を構成する球の中心で直交す
る2本の直線をそれぞれx軸およびy軸としたとき、前
記回折格子は、前記x軸を中心とする複数の円と、前記
y軸を中心とする複数の円とで構成されている請求項1
6ないし18のいずれかに記載の位置検出機構。 - 【請求項20】 前記x軸を中心とする円状の回折格子
の間隔は、前記x軸方向に沿って変化している請求項1
9に記載の位置検出機構。 - 【請求項21】 前記y軸を中心とする円状の回折格子
の間隔は、前記y軸方向に沿って変化している請求項1
9または20に記載の位置検出機構。 - 【請求項22】 前記球面を構成する球の直径は、0.
05〜1000mmである請求項16ないし21のいず
れかに記載の位置検出機構。 - 【請求項23】 前記溝は、櫛歯状に形成されたもので
ある請求項18ないし22のいずれかに記載の位置検出
機構。 - 【請求項24】 前記溝は、ノコギリ歯状に形成された
ものである請求項18ないし23のいずれかに記載の位
置検出機構。 - 【請求項25】 前記読取手段は、光電変換手段を有す
るものである請求項16ないし24のいずれかに記載の
位置検出機構。 - 【請求項26】 前記光電変換手段は、フォトディテク
タアレイまたは撮像素子である請求項25に記載の位置
検出機構。 - 【請求項27】 前記レーザー光のビーム径は、0.0
05〜100mmである請求項16ないし26のいずれ
かに記載の位置検出機構。 - 【請求項28】 前記レーザー光の波長は、0.4〜
1.7μmである請求項16ないし27のいずれかに記
載の位置検出機構。 - 【請求項29】 前記球面上で回折された前記回折光を
集光する光学系を有する請求項16ないし28のいずれ
かに記載の位置検出機構。 - 【請求項30】 前記光学系は、前記レーザー光照射手
段が発する前記レーザー光を平行光束にして前記球面体
に照射する請求項29に記載の位置検出機構。
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