JP2780409B2 - 角度検出装置 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/22—Analogue/digital converters pattern-reading type
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01D5/26—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
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は角度検出装置に関し、特にレーザ等の光源か
らの光束を回転反射鏡で反射させ、スクリーン面上に導
光し、該スクリーン面上を光走査する際の該回転反射鏡
の回転角度を検出する角度検出装置に関するものであ
る。
らの光束を回転反射鏡で反射させ、スクリーン面上に導
光し、該スクリーン面上を光走査する際の該回転反射鏡
の回転角度を検出する角度検出装置に関するものであ
る。
（従来の技術） 従来よりレーザ等の光源からの光束を回転反射鏡で反
射させ、該光束で表示用スクリーン面を光走査する際、
該回転反射鏡を駆動制御する為に該回転反射鏡の回転角
度を検出するようにした角度検出装置が種々と提案され
ている。
射させ、該光束で表示用スクリーン面を光走査する際、
該回転反射鏡を駆動制御する為に該回転反射鏡の回転角
度を検出するようにした角度検出装置が種々と提案され
ている。
第５図は従来のこの種の角度検出装置の要部概略図で
ある。同図において１は回転反射鏡で回転軸（シャフ
ト）２によってモーター等の駆動部３に軸支されてい
る。４は表示用スクリーン、５はレーザ等の光源であ
る。
ある。同図において１は回転反射鏡で回転軸（シャフ
ト）２によってモーター等の駆動部３に軸支されてい
る。４は表示用スクリーン、５はレーザ等の光源であ
る。
同図ではレーザ５からの光束Ｋを回転反射鏡１を介し
て表示用スクリーン４に導光している。そして駆動部３
により回転反射鏡１を回転させ、これにより回転反射鏡
１からの反射光束で表示用スクリーン４面上を光走査し
ている。
て表示用スクリーン４に導光している。そして駆動部３
により回転反射鏡１を回転させ、これにより回転反射鏡
１からの反射光束で表示用スクリーン４面上を光走査し
ている。
このとき駆動部３には回転反射鏡１（回転軸２）の回
転角度を検出する角度センサー（不図示）が設けられて
おり、該角度センサーにより回転反射鏡１の回転角度に
比例した角度信号を得ている。
転角度を検出する角度センサー（不図示）が設けられて
おり、該角度センサーにより回転反射鏡１の回転角度に
比例した角度信号を得ている。
そしてこのときの角度信号は駆動部３の駆動信号に座
標補正用コンピュータを介して入力信号と共にフィード
バックされて回転軸２の回転を駆動制御している。
標補正用コンピュータを介して入力信号と共にフィード
バックされて回転軸２の回転を駆動制御している。
（発明が解決しようとする問題点） 第５図に示す角度検出装置は次のような問題点があっ
た。第６図は第５図の一部分の平面図である。同図はレ
ーザ光束Ｋと回転反射鏡１、そして表示用スクリーン４
面上でのレーザ光束Ｋの入射位置関係を示している。
た。第６図は第５図の一部分の平面図である。同図はレ
ーザ光束Ｋと回転反射鏡１、そして表示用スクリーン４
面上でのレーザ光束Ｋの入射位置関係を示している。
今、回転反射鏡１が角度θだけ回転するとレーザ光束
Ｋは回転反射鏡１で角度２θだけ偏向される。回転反射
鏡１の回転中心と表示用スクリーン４までの距離をＬと
すると表示用スクリーン４面上でのレーザ光束Ｋの入射
位置、即ち描画位置Y1は Y1＝Ｌ・tan2θ ‥‥‥（１） となる。同様にして回転反射鏡１が角度２θだけ回転す
ると表示用スクリーン４面上での描画位置Y2は Y2＝Ｌ・tan4θ ‥‥‥（２） となる。従って描画位置Y1とY2との間隔ΔＹは ΔＹ＝Y2−Y1 ＝Ｌ（tan4θ−tan2θ） ＝Y1/cos4θ ‥‥‥（３） となる。即ち入射位置Y1とY2は回転角度に対して等間隔
にならない。
Ｋは回転反射鏡１で角度２θだけ偏向される。回転反射
鏡１の回転中心と表示用スクリーン４までの距離をＬと
すると表示用スクリーン４面上でのレーザ光束Ｋの入射
位置、即ち描画位置Y1は Y1＝Ｌ・tan2θ ‥‥‥（１） となる。同様にして回転反射鏡１が角度２θだけ回転す
ると表示用スクリーン４面上での描画位置Y2は Y2＝Ｌ・tan4θ ‥‥‥（２） となる。従って描画位置Y1とY2との間隔ΔＹは ΔＹ＝Y2−Y1 ＝Ｌ（tan4θ−tan2θ） ＝Y1/cos4θ ‥‥‥（３） となる。即ち入射位置Y1とY2は回転角度に対して等間隔
にならない。
この為、第７図で示すように回転反射鏡１が等角度θ
で回転したとしても表示用スクリーン４面上での描画点
列Ｙは等間隔にならない。
で回転したとしても表示用スクリーン４面上での描画点
列Ｙは等間隔にならない。
一般に駆動部３で用いられている従来の角度検出装置
は回転角度に比例した信号を出力するものであったが、
結局角度検出装置の角度信号と表示用スクリーン４面上
での描画位置との間には直線関係が成り立たなくなって
くる。
は回転角度に比例した信号を出力するものであったが、
結局角度検出装置の角度信号と表示用スクリーン４面上
での描画位置との間には直線関係が成り立たなくなって
くる。
この為、従来の角度検出装置では第５図に示すように
座標補正用コンピュータを用いて描画点列の直線性を保
証しなければならず、装置全体の信号処理回路が複雑化
してくるという問題点があった。
座標補正用コンピュータを用いて描画点列の直線性を保
証しなければならず、装置全体の信号処理回路が複雑化
してくるという問題点があった。
本発明は回転軸（回転反射鏡）の角度検出の為に回転
目盛板に設ける目盛形状（スリット列）を適切に設定す
ることにより、回転反射鏡に関する回転角度検出信号と
表示用スクリーン面上での光束の入射位置とが直線関係
になるようにし、これにより駆動部への入力信号の補正
を不必要とし信号処理回路の簡素化を図った角度検出装
置の提供を目的とする。
目盛板に設ける目盛形状（スリット列）を適切に設定す
ることにより、回転反射鏡に関する回転角度検出信号と
表示用スクリーン面上での光束の入射位置とが直線関係
になるようにし、これにより駆動部への入力信号の補正
を不必要とし信号処理回路の簡素化を図った角度検出装
置の提供を目的とする。
（問題点を解決するための手段） 本発明の角度検出装置は、回転部の一部に反射鏡と回
転目盛板とを連結し、該回転目盛板を利用して、該回転
部の回転角度を検出手段により検出する角度検出装置に
おいて、該回転目盛板は円周方向に配置した複数のスリ
ットより成るスリット列を有し、θｎ（ｎ＝0,±1,±2,
±3,‥‥）を基準のスリットからｎ番目のスリットの該
基準のスリットからの角度としたとき、該スリット列の
各スリットは tan2θn+1−tan2θｎ＝tan2θｎ−tan2θn-1 なる角度関係を満足するように配列されていることを特
徴としている。
転目盛板とを連結し、該回転目盛板を利用して、該回転
部の回転角度を検出手段により検出する角度検出装置に
おいて、該回転目盛板は円周方向に配置した複数のスリ
ットより成るスリット列を有し、θｎ（ｎ＝0,±1,±2,
±3,‥‥）を基準のスリットからｎ番目のスリットの該
基準のスリットからの角度としたとき、該スリット列の
各スリットは tan2θn+1−tan2θｎ＝tan2θｎ−tan2θn-1 なる角度関係を満足するように配列されていることを特
徴としている。
この他本発明では、前記回転目盛板の円周方向に配置
したスリット列は、該回転目盛板の回転中心に対して点
対称に配列したことを特徴としている。
したスリット列は、該回転目盛板の回転中心に対して点
対称に配列したことを特徴としている。
ここでスリットとは目盛りを形成するパターン、或い
はパターン間の間隔部に相当しており、例えば光透過部
と遮光部が交互に配列されて成る目盛りの場合、光透過
部がスリットに相当し、光透過部と光反射部が交互に配
列して成る目盛りの場合、光反射部がスリットに相当
し、また、位相型の回折格子（レリーフ形状）の場合に
は凹部又は凸部が相当する。そして角度θｎは基準スリ
ットの中心軸（回転中心を向いたパターンの中心線）か
ら他のスリットの中心軸までの角度を示す。
はパターン間の間隔部に相当しており、例えば光透過部
と遮光部が交互に配列されて成る目盛りの場合、光透過
部がスリットに相当し、光透過部と光反射部が交互に配
列して成る目盛りの場合、光反射部がスリットに相当
し、また、位相型の回折格子（レリーフ形状）の場合に
は凹部又は凸部が相当する。そして角度θｎは基準スリ
ットの中心軸（回転中心を向いたパターンの中心線）か
ら他のスリットの中心軸までの角度を示す。
（実施例） 第１図は本発明の一実施例の要部概略図である。同図
において４は表示用スクリーン、５はレーザであり、１
は回転反射鏡であり、レーザ５からのビームを反射して
スクリーン５に向ける。又回転反射鏡１は回転軸（シャ
フト）２によってモータ等の駆動部６に軸支されてい
る。20は検出手段であり、回転軸２、即ち回転反射鏡１
の回転角度を検出している。21は差動回路であり、検出
手段20からの出力信号と入力手段（不図示）からの入力
信号が入力されている。そして差動回路21はこれらの信
号に基づいて回転軸２を回転駆動制御する駆動信号を駆
動部６に送出している。又、図示されるように回転反射
鏡１とスクリーン５の間にはｆθレンズなどの光学系は
何ら設けられていない。
において４は表示用スクリーン、５はレーザであり、１
は回転反射鏡であり、レーザ５からのビームを反射して
スクリーン５に向ける。又回転反射鏡１は回転軸（シャ
フト）２によってモータ等の駆動部６に軸支されてい
る。20は検出手段であり、回転軸２、即ち回転反射鏡１
の回転角度を検出している。21は差動回路であり、検出
手段20からの出力信号と入力手段（不図示）からの入力
信号が入力されている。そして差動回路21はこれらの信
号に基づいて回転軸２を回転駆動制御する駆動信号を駆
動部６に送出している。又、図示されるように回転反射
鏡１とスクリーン５の間にはｆθレンズなどの光学系は
何ら設けられていない。
次に本実施例の特徴とする検出手段20について説明す
る。
る。
10は回転目盛板であり、回転軸２に軸支されている。
第２図は回転目盛板２の一実施例の平面図である。同図
に示すように回転目盛板10は円周方向に配置した複数の
スリット10aを後述するように配列した２つのスリット
列101,102を有している。16は原点用の基準となるスリ
ットである。尚、図中にはスリットの中心軸のみ示して
ある。
第２図は回転目盛板２の一実施例の平面図である。同図
に示すように回転目盛板10は円周方向に配置した複数の
スリット10aを後述するように配列した２つのスリット
列101,102を有している。16は原点用の基準となるスリ
ットである。尚、図中にはスリットの中心軸のみ示して
ある。
複数のスリット10aは基準のスリット16を起点とし、
同図に示すように１本目のスリット10a−１の角度をθ
１、２本目のスリット10a−２の角度をθ2,‥‥ｎ−１
本目のスリット10a−（ｎ−１）の角度をθn-1、ｎ本目
のスリットの角度をθｎ、ｎ＋１本目のスリット10a−
（ｎ＋１）の角度をθn+1としたとき各スリットは tan2θn+1−tan2θｎ＝tan2θｎ−tan2θn-1 ‥‥（４） なる条件を満足するように配列されている。
同図に示すように１本目のスリット10a−１の角度をθ
１、２本目のスリット10a−２の角度をθ2,‥‥ｎ−１
本目のスリット10a−（ｎ−１）の角度をθn-1、ｎ本目
のスリットの角度をθｎ、ｎ＋１本目のスリット10a−
（ｎ＋１）の角度をθn+1としたとき各スリットは tan2θn+1−tan2θｎ＝tan2θｎ−tan2θn-1 ‥‥（４） なる条件を満足するように配列されている。
本実施例の回転目盛板10は、ガラス基板上にCr膜より
成る多数の遮光部を配列して成り、ここで言うスリット
とはCr膜の遮光部間にある透光部を指す。又金属板で回
転目盛板10を製作する場合にはエッチングにより金属板
に等間隔の穴（スリット）を形成すれば良い。
成る多数の遮光部を配列して成り、ここで言うスリット
とはCr膜の遮光部間にある透光部を指す。又金属板で回
転目盛板10を製作する場合にはエッチングにより金属板
に等間隔の穴（スリット）を形成すれば良い。
又、２つのスリット列101,102は回転目盛板10の回転
中心に対して点対称となるように配列されている。そし
て２つのスリット列101,102の各スリット10aは入射した
光束が該スリットで回折される程度の細かさより成って
いる。即ち各スリットは回折格子と同様の光学的作用を
有している。
中心に対して点対称となるように配列されている。そし
て２つのスリット列101,102の各スリット10aは入射した
光束が該スリットで回折される程度の細かさより成って
いる。即ち各スリットは回折格子と同様の光学的作用を
有している。
本実施例では半導体レーザ７からの光束を偏光ビーム
スプリッター９を有する偏光プリズム８に入射させ直線
偏光の透過光束（白線）と同じく直線偏光の反射光束
（黒線）の２つの光束に分割している。このときレーザ
７の出射光束の直線偏光方位が偏光ビームスプリッター
９に対して45度となるようにレーザ７の取付位置を調整
している。これにより偏光ビームスプリッター９からの
透過光束と反射光束の強度比が略1:1となるようにして
いる。
スプリッター９を有する偏光プリズム８に入射させ直線
偏光の透過光束（白線）と同じく直線偏光の反射光束
（黒線）の２つの光束に分割している。このときレーザ
７の出射光束の直線偏光方位が偏光ビームスプリッター
９に対して45度となるようにレーザ７の取付位置を調整
している。これにより偏光ビームスプリッター９からの
透過光束と反射光束の強度比が略1:1となるようにして
いる。
そして偏光ビームスプリッター９からの反射光束と透
過光束を1/4波長板111,112を介して円偏光とし、反射鏡
181,182で反射させてスリット列101に入射させる際、対
象とするスリット列101からのｍ次回折光が回転目盛板1
0から略垂直に反射するように入射させている。
過光束を1/4波長板111,112を介して円偏光とし、反射鏡
181,182で反射させてスリット列101に入射させる際、対
象とするスリット列101からのｍ次回折光が回転目盛板1
0から略垂直に反射するように入射させている。
即ち、スリット列101のスリット10aの平均ピッチを
Ｐ、可干渉性光束の波長をλ、ｍを整数とし、可干渉性
光束のスリット列101への入射角度をθｍとしたとき θｍ≒sin-1（ｍλ/P） ‥‥‥（ａ） となるように入射させている。
Ｐ、可干渉性光束の波長をλ、ｍを整数とし、可干渉性
光束のスリット列101への入射角度をθｍとしたとき θｍ≒sin-1（ｍλ/P） ‥‥‥（ａ） となるように入射させている。
スリット列101から略垂直に射出したｍ次回折光を例
えばキャッツアイ光学系等から成る反射光学系12に入射
させている。反射光学系12の焦点面近傍には反射膜が施
されているので入射した光束は反射膜で反射した後、元
の光路を戻り反射光学系12から射出し再度スリット列10
1に入射する。
えばキャッツアイ光学系等から成る反射光学系12に入射
させている。反射光学系12の焦点面近傍には反射膜が施
されているので入射した光束は反射膜で反射した後、元
の光路を戻り反射光学系12から射出し再度スリット列10
1に入射する。
そしてスリット列101で再度回折されたｍ次の反射回
折光は元の光路を戻り、反射鏡181,182で反射し、1/4波
長板111,112を透過し偏光ビームスプリッター９に再入
射する。このとき再回折光は1/4波長板111,112を往復し
ているので、偏光ビームスプリッター９で最初反射した
光束は再入射するときは偏光ビームスプリッター９に対
して偏光方位が90度異なっている為透過するようにな
る。逆に偏光ビームスプリッター９で最初透過した光束
は再入射したとき反射されるようになる。
折光は元の光路を戻り、反射鏡181,182で反射し、1/4波
長板111,112を透過し偏光ビームスプリッター９に再入
射する。このとき再回折光は1/4波長板111,112を往復し
ているので、偏光ビームスプリッター９で最初反射した
光束は再入射するときは偏光ビームスプリッター９に対
して偏光方位が90度異なっている為透過するようにな
る。逆に偏光ビームスプリッター９で最初透過した光束
は再入射したとき反射されるようになる。
こうして偏光ビームスプリッター９で２つの回折光を
重なり合わせ1/4波長板113を介した後、円偏光とし、ビ
ームスプリッター（光分割器）13で２つの光束に分割
し、各々偏光板141,142を介した後、直線偏光とし受光
素子151,152に各々入射させている。
重なり合わせ1/4波長板113を介した後、円偏光とし、ビ
ームスプリッター（光分割器）13で２つの光束に分割
し、各々偏光板141,142を介した後、直線偏光とし受光
素子151,152に各々入射させている。
偏光板141,142の偏光方向は45゜ずれており、受光素
子151,152からは90度の位相差を有した正弦波信号を得
ている。一方、受光素子17は原点用の基準のスリット16
を検出して原点信号を得ている。
子151,152からは90度の位相差を有した正弦波信号を得
ている。一方、受光素子17は原点用の基準のスリット16
を検出して原点信号を得ている。
尚、（１）式の角度θｍは回折光が反射光学系12に入
射し、再度スリット列101に入射出来る程度の範囲内で
あれば良いことを示している。
射し、再度スリット列101に入射出来る程度の範囲内で
あれば良いことを示している。
本実施例においてｍ次の回折光の位相はスリットが１
ピッチ移動すると2mπだけ変化する。従って受光素子15
1,152からは正と負のｍ次の回折を２回ずつ受けた光束
の干渉を受光している為、スリット列のうちスリットの
１ピッチ分移動すると4m個の正弦波信号が得られる。
ピッチ移動すると2mπだけ変化する。従って受光素子15
1,152からは正と負のｍ次の回折を２回ずつ受けた光束
の干渉を受光している為、スリット列のうちスリットの
１ピッチ分移動すると4m個の正弦波信号が得られる。
本実施例では光分割器13により光束を２分割し各々の
光束間に90度の位相差をつけることにより回転物体の回
転方向も判別出来るようにしている。
光束間に90度の位相差をつけることにより回転物体の回
転方向も判別出来るようにしている。
本実施例におけるスリット列101,102は（４）式を満
足するように配列されているので回転反射鏡１の回転に
伴う受光素子151,152の信号出力数Ｎと被走査面である
ターゲット104上の描画点位置Ｙとの関係は第３図の如
く直線関係が保証される。ｍ＝１の±１次回折光を用い
回転反射鏡１の回転中心からターゲット104までの距離
を100mm、角度検出信号１パルスあたりのターゲット104
での描画位置間隔を10μｍとすると、１パルスあたりの
回転反射鏡１の回転角θは θ＝tan-1（10/100000）/2＝0.0028648゜ ｍ＝１の±１次回折光の場合、上述した如く１スリット
のピッチ間を４分割できるのでスリット列101,102のス
リット配列は次の（５）式の如くすればよい。
足するように配列されているので回転反射鏡１の回転に
伴う受光素子151,152の信号出力数Ｎと被走査面である
ターゲット104上の描画点位置Ｙとの関係は第３図の如
く直線関係が保証される。ｍ＝１の±１次回折光を用い
回転反射鏡１の回転中心からターゲット104までの距離
を100mm、角度検出信号１パルスあたりのターゲット104
での描画位置間隔を10μｍとすると、１パルスあたりの
回転反射鏡１の回転角θは θ＝tan-1（10/100000）/2＝0.0028648゜ ｍ＝１の±１次回折光の場合、上述した如く１スリット
のピッチ間を４分割できるのでスリット列101,102のス
リット配列は次の（５）式の如くすればよい。
θ１＝４×θ＝0.0114592゜ tan2θn+1−tan2θｎ＝tan2θｎ−tan2θn-1 ‥‥‥（５） （５）式は、 tan2θｎ＝ntan2θ１＝0.0004×ｎ ‥‥（６） となる。スリット配列番号、スリット角度θｎ、信号出
力数Ｎ、そしてターゲット104面上における描画位置Ｙ
との関係を表−１に示す。表−１に示すように本実施例
によれば検出手段で得られる信号出力数Ｎとターゲット
104面上の描画位置Ｙとの直線性が保証されていること
がわかる。
力数Ｎ、そしてターゲット104面上における描画位置Ｙ
との関係を表−１に示す。表−１に示すように本実施例
によれば検出手段で得られる信号出力数Ｎとターゲット
104面上の描画位置Ｙとの直線性が保証されていること
がわかる。
第４図は本発明をＸ−Ｙ表示装置に適用したときの一
実施例の概略図である。同図において21はフォーカシン
グレンズである。ターゲット104上のＸ方向走査用にＸ
スキャナー51、Ｙ方向走査用にＹスキャナー52が配置さ
れている。各スキャナー51,52の駆動部31,32には第１図
と同様の検出手段20が組み込まれている。
実施例の概略図である。同図において21はフォーカシン
グレンズである。ターゲット104上のＸ方向走査用にＸ
スキャナー51、Ｙ方向走査用にＹスキャナー52が配置さ
れている。各スキャナー51,52の駆動部31,32には第１図
と同様の検出手段20が組み込まれている。
本実施例ではX,Yスキャナー51,52の回転反射鏡11,12
の回転に伴って角度検出信号のカウント数と、Ｘ−Ｙタ
ーゲット104上での画像表示装置との直線性が保証され
るので信号処理回路に従来のような座標補正用コンピュ
ータは不要となり装置全体が簡素化されている。
の回転に伴って角度検出信号のカウント数と、Ｘ−Ｙタ
ーゲット104上での画像表示装置との直線性が保証され
るので信号処理回路に従来のような座標補正用コンピュ
ータは不要となり装置全体が簡素化されている。
以上説明した装置は、回転目盛板10の回転角を、そこ
から生じる一対の回折光同志により形成した干渉光の強
度変化に基づいて検出する方式を用いている。しかしな
がら本発明の装置は、このような検出方式に限定される
ものではない。例えば良く知られたメインスケールとイ
ンデックススケールとを対向配置させて、各々の格子部
を通過した光を光電変換することにより回転角を検出す
る方式にも本発明は適用できる。この場合、メインスケ
ールとして前記実施例の回転目盛板10を用い、インデッ
クススケールとして単一のスリット（透光部）を備えた
スケールを用いることにより、より正確に回転角の検出
が行なえる。
から生じる一対の回折光同志により形成した干渉光の強
度変化に基づいて検出する方式を用いている。しかしな
がら本発明の装置は、このような検出方式に限定される
ものではない。例えば良く知られたメインスケールとイ
ンデックススケールとを対向配置させて、各々の格子部
を通過した光を光電変換することにより回転角を検出す
る方式にも本発明は適用できる。この場合、メインスケ
ールとして前記実施例の回転目盛板10を用い、インデッ
クススケールとして単一のスリット（透光部）を備えた
スケールを用いることにより、より正確に回転角の検出
が行なえる。
第８図は本発明の他の一実施例の要部概略図である。
本実施例における基本構成は第１図の実施例と略同様で
あるが、本実施例では回転軸２の回転中心に対して略点
対称の２つの位置M1,M2のスリット列101,102からの回折
光を利用することにより回転物体の回転中心と放射状に
配置したスリット列101,102の中心との偏心による測定
誤差を軽減させていることを特徴としている。
本実施例における基本構成は第１図の実施例と略同様で
あるが、本実施例では回転軸２の回転中心に対して略点
対称の２つの位置M1,M2のスリット列101,102からの回折
光を利用することにより回転物体の回転中心と放射状に
配置したスリット列101,102の中心との偏心による測定
誤差を軽減させていることを特徴としている。
本実施例ではレーザ７より放射された光束を偏光ビー
ムスプリッター９を有する偏光プリズム８に入射させ、
略等光量の反射光束と透過光束の２つの直線偏光の光束
に分割している。このうち反射した光束（黒線）は被測
定回転物体と連結した回転目盛板10上の放射状のスリッ
ト列101が設けられている位置M1に入射させている。そ
してスリット列101に入射し回折した透過回折光のうち
特定次数の回折光を1/4波長板111を介し反射光学系121
により反射させ、同一光路を逆行させ再度1/4波長板111
を介してスリット列101上の略同一位置M1に再入射させ
ている。そしてスリット列101により再回折された特定
次数の回折光を入射したときと90度偏光方位の異なる直
線偏光とし偏光プリズム８に入射させている。
ムスプリッター９を有する偏光プリズム８に入射させ、
略等光量の反射光束と透過光束の２つの直線偏光の光束
に分割している。このうち反射した光束（黒線）は被測
定回転物体と連結した回転目盛板10上の放射状のスリッ
ト列101が設けられている位置M1に入射させている。そ
してスリット列101に入射し回折した透過回折光のうち
特定次数の回折光を1/4波長板111を介し反射光学系121
により反射させ、同一光路を逆行させ再度1/4波長板111
を介してスリット列101上の略同一位置M1に再入射させ
ている。そしてスリット列101により再回折された特定
次数の回折光を入射したときと90度偏光方位の異なる直
線偏光とし偏光プリズム８に入射させている。
本実施例では偏光ビームスプリッター９から反射光学
系121に至る特定次数の回折光の往復光色を同一として
いる。
系121に至る特定次数の回折光の往復光色を同一として
いる。
又、偏光プリズム８で分割された２つの光束のうち透
過した光束（白線）は回転目盛板10上のスリット列102
上の位置M1と回転軸２に対して略点対象の位置M2に入射
させている。そしてスリット列102に入射し回折した透
過回折光のうち特定次数の回折光を1/4波長板112を介し
前述の反射光学系121と同様の反射光学系122により同一
光路を逆行させて再度1/4波長板112を介しスリット列10
2の略同一位置M2に再入射させている。そしてスリット
列102より再回折された特定次数の回折光を入射したと
きとは90度偏光方位の異なる直線偏光とし偏光プリズム
８に入射させている。
過した光束（白線）は回転目盛板10上のスリット列102
上の位置M1と回転軸２に対して略点対象の位置M2に入射
させている。そしてスリット列102に入射し回折した透
過回折光のうち特定次数の回折光を1/4波長板112を介し
前述の反射光学系121と同様の反射光学系122により同一
光路を逆行させて再度1/4波長板112を介しスリット列10
2の略同一位置M2に再入射させている。そしてスリット
列102より再回折された特定次数の回折光を入射したと
きとは90度偏光方位の異なる直線偏光とし偏光プリズム
８に入射させている。
このとき透過光束も前述の反射光束と同様に偏光ビー
ムスプリッター３から反射光学系122に至る特定次数の
回折光の往復光路を同一としている。そして反射光学系
121を介し入射してきた回折光と重なり合わせた後、1/4
波長板113を介し円偏光とし、光分割器13で２つの光束
に分割し、各々の光束を互いの偏光方位を45度傾けて配
置した偏光板141,142を介して双方の光束に90度の位相
然を付けた直線偏光として各々の受光手段151,152に入
射させている。そして受光手段151,152により形成され
た２光束の干渉縞の強度を検出している。
ムスプリッター３から反射光学系122に至る特定次数の
回折光の往復光路を同一としている。そして反射光学系
121を介し入射してきた回折光と重なり合わせた後、1/4
波長板113を介し円偏光とし、光分割器13で２つの光束
に分割し、各々の光束を互いの偏光方位を45度傾けて配
置した偏光板141,142を介して双方の光束に90度の位相
然を付けた直線偏光として各々の受光手段151,152に入
射させている。そして受光手段151,152により形成され
た２光束の干渉縞の強度を検出している。
本実施例において被測定回転物体がスリットの１ピッ
チ分だけ回転するとｍ次の回折光の位相は2mπだけ変化
する。同様にスリット列102により再回折されたｍ次の
回折光の位相は2mπだけ変化する。これにより全体とし
て受光手段からは4m個の正弦波形が得られる。本実施例
ではこのときの正弦波形を検出することにより第１図の
実施例と同様に回転軸２、即ち回転反射鏡１の回転角を
検出している。
チ分だけ回転するとｍ次の回折光の位相は2mπだけ変化
する。同様にスリット列102により再回折されたｍ次の
回折光の位相は2mπだけ変化する。これにより全体とし
て受光手段からは4m個の正弦波形が得られる。本実施例
ではこのときの正弦波形を検出することにより第１図の
実施例と同様に回転軸２、即ち回転反射鏡１の回転角を
検出している。
（発明の効果） 本発明によれば回転目盛板に設ける複数のスリットよ
り成るスリット列を前述の式を満足するように配列する
ことにより、回転軸、即ち回転反射鏡の回転角度検出信
号と被走査面であるターゲット上での光束照射位置とを
直線関係にすることができ駆動部への入力信号の補正を
不必要とし信号処理回路の簡素化を図った角度検出装置
を達成することができる。
り成るスリット列を前述の式を満足するように配列する
ことにより、回転軸、即ち回転反射鏡の回転角度検出信
号と被走査面であるターゲット上での光束照射位置とを
直線関係にすることができ駆動部への入力信号の補正を
不必要とし信号処理回路の簡素化を図った角度検出装置
を達成することができる。
又、本発明によれば２つのスリット列を回転軸の回転
中心に対して点対称に配列することによりスリット列の
回転軸への取付偏心誤差に伴う角度検出誤差を補正した
高精度な角度検出を可能とした角度検出装置を達成する
ことができる。
中心に対して点対称に配列することによりスリット列の
回転軸への取付偏心誤差に伴う角度検出誤差を補正した
高精度な角度検出を可能とした角度検出装置を達成する
ことができる。
第１図は本発明の第１実施例の要部概略図、第２図は第
１図の回転目盛板の説明図、第３図は本発明の角度検出
装置で得られる角度信号出力数と描画位置との関係を示
す説明図、第４図は本発明をＸ−Ｙ表示装置に適用した
ときの要部概略図、第５図は従来の角度検出装置の概略
図、第６図は第５図の一部分の説明図、第７図は第５図
の角度検出装置で得られる角度信号出力数と描画位置と
の関係を示す説明図、第８図は本発明の第２実施例の要
部概略図である。 図中、１は回転反射鏡、２は回転軸、3,16は駆動部、4,
104は表示用スクリーン、5,7は光源、20は検出手段、10
は回転目盛板、101,102はスリット列、10aはスリット、
16は原点用スリットである。
１図の回転目盛板の説明図、第３図は本発明の角度検出
装置で得られる角度信号出力数と描画位置との関係を示
す説明図、第４図は本発明をＸ−Ｙ表示装置に適用した
ときの要部概略図、第５図は従来の角度検出装置の概略
図、第６図は第５図の一部分の説明図、第７図は第５図
の角度検出装置で得られる角度信号出力数と描画位置と
の関係を示す説明図、第８図は本発明の第２実施例の要
部概略図である。 図中、１は回転反射鏡、２は回転軸、3,16は駆動部、4,
104は表示用スクリーン、5,7は光源、20は検出手段、10
は回転目盛板、101,102はスリット列、10aはスリット、
16は原点用スリットである。
Claims (2)
- 【請求項１】回転部の一部に反射鏡と回転目盛板とを連
結し、該回転目盛板を利用して、該回転部の回転角度を
検出手段により検出する角度検出装置において、該回転
目盛板は円周方向に配置した複数のスリットより成るス
リット列を有し、θｎ（ｎ＝0,±1,±2,±3,‥‥）を基
準のスリットからｎ番目のスリットの該基準のスリット
からの角度としたとき、該スリット列の各スリットは tan2θn+1−tan2θｎ＝tan2θｎ−tan2θn-1 なる角度関係を満足するように配列されていることを特
徴とする角度検出装置。 - 【請求項２】前記回転目盛板の円周方向に配置したスリ
ット列は、該回転目盛板の回転中心に対して点対称に配
列されていることを特徴とする請求項１記載の角度検出
装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011532A JP2780409B2 (ja) | 1990-01-20 | 1990-01-20 | 角度検出装置 |
| US07/641,891 US5159192A (en) | 1990-01-20 | 1991-01-16 | Encoder and scanning system using a scale having a non-uniform pitch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011532A JP2780409B2 (ja) | 1990-01-20 | 1990-01-20 | 角度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03215813A JPH03215813A (ja) | 1991-09-20 |
| JP2780409B2 true JP2780409B2 (ja) | 1998-07-30 |
Family
ID=11780580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011532A Expired - Fee Related JP2780409B2 (ja) | 1990-01-20 | 1990-01-20 | 角度検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5159192A (ja) |
| JP (1) | JP2780409B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190035612A (ko) * | 2016-05-03 | 2019-04-03 | 아르게스 게엠베하 | 광학 회전각 측정 시스템 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3005131B2 (ja) * | 1992-12-28 | 2000-01-31 | キヤノン株式会社 | 変位検出装置 |
| US5652426A (en) * | 1993-04-19 | 1997-07-29 | Ricoh Company, Ltd. | Optical encoder having high resolution |
| US5537210A (en) * | 1993-06-10 | 1996-07-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Rotation detecting apparatus and scale having a multi helix diffraction grating for the same |
| JP3196459B2 (ja) * | 1993-10-29 | 2001-08-06 | キヤノン株式会社 | ロータリーエンコーダ |
| US5625183A (en) * | 1994-06-15 | 1997-04-29 | Nec Corporation | Rotary mirror scanner unit having optical angular displacement sensor |
| US5781817A (en) * | 1996-01-26 | 1998-07-14 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Exposure controlling device and encoder for camera |
| GB2309519B (en) * | 1996-01-26 | 1999-12-15 | Asahi Optical Co Ltd | Encoder for camera |
| US5883384A (en) * | 1996-04-16 | 1999-03-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Rotational displacement information detection apparatus |
| DE19754524A1 (de) * | 1997-12-09 | 1999-06-10 | Mannesmann Vdo Ag | Wegsensor |
| WO2008132721A1 (en) * | 2007-04-28 | 2008-11-06 | Meir Ben-Levy | Optical scanning beam steering mirror |
| FR2960292B1 (fr) * | 2010-05-21 | 2013-05-10 | Codechamp | Capteur optique de position angulaire absolue utilisant la technique de la polarimetrie |
| US8537377B2 (en) | 2011-04-27 | 2013-09-17 | Raytheon Company | Absolute position encoder |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4263506A (en) * | 1978-12-21 | 1981-04-21 | Hewlett-Packard Company | Pulse generating apparatus |
| JPH0621902B2 (ja) * | 1985-04-19 | 1994-03-23 | 日本電気株式会社 | ビームポジショナ |
| JPS61256321A (ja) * | 1985-05-10 | 1986-11-13 | Hitachi Ltd | 液晶投射型表示装置 |
| JPH0621801B2 (ja) * | 1985-07-03 | 1994-03-23 | キヤノン株式会社 | ロ−タリ−エンコ−ダ− |
| JPS6212814A (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-21 | Canon Inc | ロ−タリ−エンコ−ダ− |
| US4928008A (en) * | 1987-12-11 | 1990-05-22 | The Boeing Company | Variable light transmission filter and optical analog position sensor |
| US4874941A (en) * | 1988-05-11 | 1989-10-17 | Simmonds Precision Products, Inc. | Optical displacement sensor with a multi-period grating |
-
1990
- 1990-01-20 JP JP2011532A patent/JP2780409B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-01-16 US US07/641,891 patent/US5159192A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190035612A (ko) * | 2016-05-03 | 2019-04-03 | 아르게스 게엠베하 | 광학 회전각 측정 시스템 |
| KR102377478B1 (ko) * | 2016-05-03 | 2022-03-21 | 아르게스 게엠베하 | 광학 회전각 측정 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03215813A (ja) | 1991-09-20 |
| US5159192A (en) | 1992-10-27 |
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Legal Events
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