特許7897665IP Force 特許公報全文掲載

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回転角を検出するための光学式エンコーダ、回転角を検出する方法、プログラム、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】角度情報を高次元空間に符号化することで、ロバストな角度復元技術を提供する。
【解決手段】回転角を検出するための光学式エンコーダ１００は、光源１０２と、所定軸を中心に回転可能に配置され、２次元平面において空間的に分布する幾何学的位相分布を有し、光源１０２からの入射光に対して、回転角に応じて２次元的に変化する空間応答を生成し、空間応答が互いに異なる複数の空間周波数成分を含むように構成された幾何学的位相素子１０８と、幾何学的位相素子１０８からの透過光を受光し、空間応答として複数の画素の受光信号を取得するイメージセンサ１１４と、複数の画素の受光信号を成分とする観測ベクトルを構成し、観測ベクトルと回転角との対応関係に基づいて複数の画素の受光信号を統合的に用いた推定処理を行うことによって、幾何学的位相素子１０８の回転角を算出するコンピュータ２００とを備える。
【選択図】図１

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

しかしながら、従来の検出方式では、各検出チャネルが実質的に同一の単一周波数の１次元周期信号を測定するため、分解能は信号対雑音比及び空間周波数により制限される。その結果、理論的及び実用的な分解能には限界が存在する。また、回転対称な幾何学的位相素子（例えば、ｑプレート）を用いた検出方式では、各画素が等価な角度応答を示すため、２次元イメージセンサを用いても情報次元が増えることはない。よって、雑音、画素欠損等が生じると、回転角の検出が困難となる。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明の一態様に係る光学式エンコーダは、回転角を検出するための光学式エンコーダであって、光源と、所定軸を中心に回転可能に配置され、２次元平面において空間的に分布する幾何学的位相分布を有する幾何学的位相素子であって、光源からの入射光に対して、回転角に応じて２次元的に変化する空間応答を生成し、空間応答が互いに異なる複数の空間周波数成分を含むように構成された幾何学的位相素子と、幾何学的位相素子から・・・　続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明によれば、幾何学的位相素子の回転角を、互いに異なる複数の空間周波数成分を含む２次元の空間応答として符号化し、複数の画素の受光信号を成分とする観測ベクトルとして取り扱うことにより、角度情報が複数の画素に冗長に分散され、ロバストな角度推定が可能となる。

この特許の権利範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】 本光学式エンコーダの基本構成を示す模式図である。
【図2】 コンピュータのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図3】 幾何学的位相素子の位相パターンの一例である。
【図4】 図３に示す位相パターンに基づいて得られるフィッシャー情報量分布を示す図である。
【図5A】 幾何学的位相素子の回転に応じて生成された単一画素の角度応答信号の一例を表すグラフである。
【図5B】 図５Ａに示す角度応答信号のフーリエスペクトルを表すグラフである。
【図6A】 単一画素について角度方向にずらした２つの角度応答信号を表すグラフである。
【図6B】 全画素の角度応答信号を統合したグローバル相関により得られた角度復元結果を表すグラフである。

代表図 図1本件の代表的な図

１００ 光学式エンコーダ １０２ 光源 １０４ コリメートレンズ １０６ ポラライザ １０８ 幾何学的位相素子 １１０ アナライザ １１２ 結像レンズ １１４ イメージセンサ ２００ コンピュータ ２０２ プロセッサ ２０４ 入力デバイス ２０６ ディスプレイ ２０８ メモリ ２１０ データベース ２１２ Ｉ／Ｆ

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