[发明专利]旋转角检测装置及测量装置

权利要求书

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；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。

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或2所述的旋转角检测装置，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，检测所述旋转轴的径向振摆。

4.权利要求1-3中任一项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。

5.权利要求1-4中任一项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。

6.权利要求1-5中任一项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。

7.权利要求6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。

8.权利要求7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。

9.权利要求2-6中任一项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。

10.权利要求9所述的旋转角检测装置，其中，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。

11.权利要求9所述的旋转角检测装置，其中，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。

12.一种测量装置，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。