[发明专利]具有至少五个自由度的目标物的位置检测系统

权利要求书

1.一种用来检测一个目标物相对于所述系统沿所述三个轴的位移的位移以及检测该目标物绕一正交直角坐标系的三个轴中两轴的旋转角的位置检测系统，所述目标物具有一个反射基准面，在所述反射基准面上设置一个球形元件，所述系统包括：光源，用来提供测量光束；光学系统，用来形成一个第一测量子光束和一个第二测量子光束，将所述第一测量子光束聚焦于球形元件的曲率中心，用来测量所述位移，所述第二测量子光束基本上照射到基准面上球形元件的外侧，用来测量所述旋转角；光敏检测系统，设置于由基准面所反射的、并穿过光学系统的测量子光束的光路上，所述光敏检测系统包括用于第一测量子光束的第一检测器和用于第二测量子光束的第二检测器，其中光学系统装有一个分束器，其特征在于所述光学系统还装有一个反射器，它把由所述分束器传送的测量光束部分作为一个测量子光束向基准面反射，并且其中所述分束器把测量光束的另一部分作为另一测量子光束向基准面反射。

2.一种如权利要求1中所述的位置检测系统，其特征在于第二测量子光束还测量目标物绕第三轴的旋转角，为此，基准面设有至少一个具有与其周围不同的反射面的区域。

3.一种如权利要求1或2中所述的位置检测系统，其特征在于，在一个与测量光束的主光束成某一夹角的位置处设置所述反射器，以使由所述反射器反射的测量子光束与法线成一锐角照射在基准面上，其中所述测量子光束为第二测量子光束，并且其中在由分束器向基准面反射的第一测量子光束的光路中设置一个会聚透镜系统。

4.一种如权利要求1或2中所述的位置检测系统，其特征在于，所述分束器的分束面设置在与测量光束的主光束成一夹角处，以使由该面反射的测量子光束与法线成一锐角照射在基准面上，其中所述测量子光束是第二测量子光束，且其中在由反射器反射的第一测量子光束的光路中设置一个会聚透镜系统。

5.一种用电磁法扫描一个媒体的光学设备，该光学设备装有一个光学扫描装置，在其工作中，该扫描装置用一个电磁照射光斑沿至少一个方向扫描媒体，该扫描装置还装有一个旋转扫描元件以及一个用于该扫描元件的位置检测系统，其特征在于所述位置检测系统是一种如权利要求1、2、3或4中所述的系统，所述目标物是所述的扫描元件。

6.一种如权利要求5中所述的光学设备，其中所述媒体为一种带形光学记录载体，用来记录分布于信息记录道中可用光学法检测的信息区域的结构，所述信息记录道相对于记录带的纵向沿一第一方向横向延伸，所述设备设有一供带盘和一接收盘，它们用来沿第二方向传输所述载体，第二方向为记录载体的纵向，还设有用来提供扫描光束的光源，所述扫描元件由具有绕其周边设置的镜面的一个可旋转的多面镜构成并可实现扫描光束沿第一方向的扫描运动。

7.一种如权利要求5中所述的光学设备，用于按照一个线图案将可视可读信号写入一个光敏层，所述设备装有一个光源，用来提供一个写光束和用来根据要被写的信息来调制所述光束的装置，所述扫描元件确保线扫描并由具有绕其周边设置的镜面的一个可旋转的多面镜构成，所述扫描元件实现了扫描光斑沿线方向的扫描运动。

8.一种如权利要求5中所述的光学设备，用于用电磁法写一个设有光敏层的的反射图像显示板，所述设备装有一个用来提供一个写光束的光源和用来根据要被写的信息来调制所述光束的装置，所述扫描元件用来以线的顺序扫描所述层并由具有绕其周边设置的镜面的一个可旋转的多面镜构成，所述扫描元件实现了扫描光束沿线方向的扫描运动。

9.一种如权利要求5中所述的光学设备，用于按照一个线图案将可视图像写在一个投影屏幕或起同样作用的表面上，所述设备装有一个用来提供一个写光束的光源，和用来根据要被写的图像来调制所述光束的装置，所述扫描元件用来以线的顺序扫描所述屏幕并由具有绕其周边设置的镜面的一个可旋转的多面镜构成，所述扫描元件实现了写光束沿线方向的扫描运动。

10.一种如权利要求5中所述的光学设备，用于将景物的图像转换成电信号，其中所述媒体是一个光敏检测器，所述扫描元件用来以线的顺序将所述图像扫过所述检测器并由具有绕其周边设置的镜面的一个可旋转的多面镜构成，所述扫描元件实现了图像沿线方向的运动。