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KREUZVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die vorliegende, nicht vorläufige Anmeldung nimmt laut U.S.C. §119(a) die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-021126 , eingereicht am 5. Februar 2016, in Anspruch, deren gesamter Inhalt hiermit zur Bezugnahme übernommen wird.
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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen photoelektrischen Positionsgeber.
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Verwandte Technik
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Herkömmlicherweise ist ein photoelektrischer Positionsgeber bekannt, der eine Skala, die ein Skalenmuster aufweist, und einen Detektionskopf, der sich entlang der Skala bewegt und einen relativen Bewegungsbetrag mit der Skala detektiert, umfasst. Der Detektionskopf umfasst eine Licht emittierende Einheit, um mit einem Lichtstrahl in Richtung auf die Skala zu strahlen, und eine Detektionseinheit, um Interferenzstreifen zu detektieren, die dadurch generiert werden, dass sie von der Skala gebeugt werden, um ein elektrisches Signal auszugeben, und der relative Bewegungsbetrag wird basierend auf dem elektrischen Signal, das von der Detektionseinheit ausgegeben wird, berechnet.
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Als Typen zum Detektieren des relativen Bewegungsbetrags eines derartigen photoelektrischen Positionsgebers sind ein inkrementeller (INC) und ein absoluter (ABS) Typ bekannt. Der INC-Typ detektiert ständig inkrementelle (INC) Muster, die auf der Skala mit einem konstanten Abstand bereitgestellt werden, und detektiert eine relative Position durch Vorwärts- oder Rückwärtszählen der Anzahl von Skalenteilungen des durchlaufenen INC-Musters. Der ABS-Typ detektiert absolute (ABS) Muster, die zufallsmäßig auf der Skala mit einer geeigneten Zeiteinstellung bereitgestellt werden, und detektiert absolute Positionen durch Analysieren der ABS-Muster.
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Der photoelektrische Positionsgeber umfasst einen, der entweder den INC-Typ oder den ABS-Typ verwendet, und einen, der den kombinierten INC-ABS-Typ verwendet, der darin besteht, eine nebeneinandergelegte Skala des INC-Musters und des ABS-Musters zu verwenden. Der kombinierte INC-ABS-Typ ist jedoch dadurch problematisch, dass, da das INC-Muster und das ABS-Muster, die in der Querrichtung der Skala nebeneinandergelegt sind, unter Verwendung von jeweiligen verschiedenen Detektionseinheiten detektiert werden, wenn die Lage des Detektionskopfes verlagert wird oder es zu einer Welligkeit in der Skala kommt, ein Fehler in den Positionsinformationen auftritt, die durch die Detektionseinheit detektiert werden. Somit wurde ein Positionsgeber (photoelektrischer Positionsgeber), der hybride integrierte INC-ABS-Skalenmuster verwendet, welche die INC-Muster und die ABS-Muster mit einer Reihe von Skalenmustern kombinieren, vorgeschlagen (siehe beispielsweise das
japanische Patent Nr. 4008356 ).
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Bei dem photoelektrischen Positionsgeber, der die herkömmlichen integrierten INC-ABS-Skalenmuster verwendet, wie in dem
japanischen Patent Nr. 4008356 beschrieben, sind die INC-Muster jedoch ausgedünnt, um mit den ABS-Mustern integriert zu sein, und sind keine Reihe von INC-Mustern mehr, die in einem vorbestimmten Abstand durchgehend ist. Aus diesem Grund besteht das Problem, dass das inkrementelle (INC) Signal, das durch die INC-Muster detektiert wird, ein unvollständiges Signal in einem ausgedünnten Zustand wird und eine verschlechterte Genauigkeit aufweist, weil das zu detektierende INC-Signal im Vergleich zu demjenigen, das die INC-Muster in einem nicht ausgedünnten Zustand verwendet, einen Ausfall aufweist, und dass die Detektionsgenauigkeit des photoelektrischen Positionsgebers abnimmt.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen photoelektrischen Positionsgeber bereitzustellen, der in der Lage ist, Fehler in Positionsinformationen zwischen den INC-Mustern und den ABS-Mustern zu reduzieren, und in der Lage ist, die Detektionsgenauigkeit zu verbessern, indem er ein INC-Signal ohne Signalausfall detektiert.
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Ein photoelektrischer Positionsgeber der vorliegenden Erfindung ist ein photoelektrischer Positionsgeber zum Erfassen von Positionsinformationen aus einem relativen Bewegungsbetrag zwischen einer Skala, die ein Skalenmuster aufweist, und einem Detektionskopf, und wobei der photoelektrische Positionsgeber Folgendes umfasst: eine Licht emittierende Einheit, die konfiguriert ist, um einen Lichtstrahl zu emittieren; einen Index, der konfiguriert ist, um den Lichtstrahl aus der Licht emittierenden Einheit in Richtung auf die Skala zu beugen; und eine Detektionseinheit, die konfiguriert ist, um einen Interferenzstreifen zu detektieren, der durch den Index und die Skala hindurch generiert wird, um ein elektrisches Signal auszugeben, wobei der Index Folgendes umfasst: einen ersten Indexabschnitt, der aus Beugungs- und Nicht-Beugungsabschnitten besteht, die abwechselnd in einem vorbestimmten Abstand in einer Längsrichtung der Skala angeordnet sind, und einen zweiten Indexabschnitt, der aus Beugungs- und Nicht-Beugungsabschnitten besteht, die abwechselnd in dem doppelten Abstand des ersten Indexabschnitts angeordnet sind, wobei das Skalenmuster Folgendes umfasst: einen ersten Musterabschnitt, der aus Beugungs- und Nicht-Beugungsabschnitten besteht, die abwechselnd in einem vorbestimmten Abstand in einer Längsrichtung der Skala angeordnet sind, und einen zweiten Musterabschnitt, der aus Beugungs- und Nicht-Beugungsabschnitten besteht, die in einem Schachbrettmuster mit einem vorbestimmten Abstand in einer Längsrichtung der Skala angeordnet sind, wobei der erste Musterabschnitt und der zweite Musterabschnitt abwechselnd in einer Längsrichtung der Skala nebeneinandergelegt sind, und wobei die Detektionseinheit Folgendes detektiert: ein inkrementelles Signal durch einen Interferenzstreifen, der durch den ersten Indexabschnitt, den ersten Musterabschnitt und den zweiten Musterabschnitt generiert wird, und ein absolutes Signal durch einen Interferenzstreifen, der durch den zweiten Indexabschnitt, den ersten Musterabschnitt und den zweiten Musterabschnitt generiert wird.
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Dabei ist die Beugung ein Phänomen, bei dem sich, wenn ein Lichtstrahl von einem Hindernis abgefangen wird, der Lichtstrahl derart ausbreitet, das er um das Hindernis herum geht. Ein Beugungsgitter, das Beugungsabschnitte und Nicht-Beugungsabschnitte aufweist, um dieses Phänomen zu ergeben, umfasst einen durchlässigen Typ, bei dem ein Lichtstrahl, der durch die Beugungsabschnitte und die Nicht-Beugungsabschnitte aus dem abgestrahlten Lichtstrahl durchgelassen wird, in einem beliebigen Winkel gebeugt wird, und einen reflektierenden Typ, bei dem der Lichtstrahl, der durch die Beugungsabschnitte und die Nicht-Beugungsabschnitte aus dem abgestrahlten Lichtstrahl reflektiert wird, in einem beliebigen Winkel gebeugt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht das Beugen des Lichtstrahls aus der Licht emittierenden Einheit durch zwei Typen von Indexabschnitten eines vorbestimmten Abstands und eines doppelten Abstands des vorbestimmten Abstands und eine Reihe von Skalenmustern, bei denen zwei Typen von Musterabschnitten, welche verschiedene Anordnungsmuster aufweisen, abwechselnd nebeneinandergelegt werden, um Interferenzstreifen zu generieren, die Detektion eines inkrementellen (INC) Signals und eines absoluten (ABS) Signals.
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Da bei der vorliegenden Erfindung das zu detektierende INC-Signal als ein INC-Signal in einem Zustand ohne Ausfall detektiert wird, kann die Detektionsgenauigkeit der Positionsinformationen verbessert werden, selbst wenn das INC-Muster und das ABS-Muster in eine Reihe von anzuordnenden Skalenmustern integriert sind. Da zudem das ABS-Signal auch gleichzeitig erzielt werden kann, können genauere Positionsinformationen detektiert werden, und die Genauigkeit der zu detektierenden Positionsinformationen kann verbessert werden.
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Ferner können, selbst wenn die Lage des Detektionskopfes von der Skala abweicht oder es zu einer Welligkeit an der Skala kommt, die Fehler in den Positionsinformationen, die herkömmlicherweise durch ein getrenntes Lesen verursacht werden, reduziert werden, und daher kann die Detektionseinheit die Positionsinformationen zuverlässig detektieren.
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Obwohl zudem ein Signal aus jedem Muster detektiert wird, indem ein optisches Linsensystem in einem normalen photoelektrischen Positionsgeber verwendet wird, da die vorliegende Erfindung eine Konfiguration aufweist, die erreicht werden kann, ohne eine Linse und dergleichen zu verwenden, kann der photoelektrische Positionsgeber mit einer geringen Anzahl von Bestandteilen konfiguriert sein, und es kann eine Kostenreduzierung und Miniaturisierung erreicht werden.
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Dabei wird es bei dem photoelektrischen Positionsgeber der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass der erste Musterabschnitt und der zweite Musterabschnitt derart nebeneinandergelegt sind, dass die gegenseitigen Längen des ersten Musterabschnitts und des zweiten Musterabschnitts in der Längsrichtung der Skala einen M-Sequenz-Code bilden.
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Typischerweise wird ein Gray-Code für das ABS-Muster verwendet, um das ABS-Signal zu generieren. Der Gray-Code ist eine Art binäre Zahl, die als abwechselnder binärer Code bezeichnet wird, und ist dadurch gekennzeichnet, dass das wechselnde Bit immer auf eine Position eingeschränkt ist, wenn die Codes von angrenzenden Zahlenwerten verglichen werden. Als ein Code, der eine Auflösung aufweist, die der dieses Gray-Codes gleichkommt, gibt es ein Anordnungsmuster, das auf einem M-Sequenz-Code basiert, der Teil eines pseudozufälligen Codes ist.
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Der M-Sequenz-Code wird durch (2 hoch n – 1) Codes gebildet, die aus 0 oder 1 bestehen, und ist ein Muster, in dem alle Kombinationen von n aufeinanderfolgenden Codes verschiedene Codereihen sind. Die Detektionseinheit kann die absolute Position aus dem Anordnungsmuster des M-Sequenz-Codes durch Lesen von n aufeinanderfolgenden Codes von 0 oder 1 detektieren.
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Das Anordnen des ersten Musterabschnitts und des zweiten Musterabschnitts in der Längsrichtung der Skala, so dass ihre gegenseitigen Längen einen M-Sequenz-Code bilden, ermöglicht das Codieren des zu berechnenden ABS-Signals, das dieser Anordnung entsprechend erscheint, als 0 oder 1, und somit können detailliertere Positionsinformationen berechnet werden.
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Dabei wird es bevorzugt, dass der erste Indexabschnitt und der zweite Indexabschnitt in einer Querrichtung der Skala nebeneinandergelegt sind.
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Durch diese Konfiguration kann der Index die Länge in der Längsrichtung der Skala im Vergleich mit dem Fall, bei dem sie in der Längsrichtung der Skala nebeneinandergelegt sind, verkürzen; und daher kann eine Kostenreduzierung und Miniaturisierung erreicht werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht, die einen photoelektrischen Positionsgeber gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine Skala des photoelektrischen Positionsgebers;
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3 einen Index des photoelektrischen Positionsgebers;
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4A ein Diagramm, das abbildet, wie ein INC-Signal durch eine Skala und den ersten Indexabschnitt generiert wird;
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4B ein Diagramm, das abbildet, wie ein ABS-Signal durch die Skala und den zweiten Indexabschnitt generiert wird;
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5A den ersten Indexabschnitt in einem Index;
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5B den zweiten Musterabschnitt in der Skala;
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5C eine Wirkungsweise des photoelektrischen Positionsgebers durch den zweiten Musterabschnitt und den ersten Indexabschnitt im Querschnitt entlang der Linie A-A aus 5A und 5B gesehen;
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6A den zweiten Indexabschnitt in dem Index;
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6B den zweiten Musterabschnitt;
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6C eine Wirkungsweise des photoelektrischen Positionsgebers durch den zweiten Musterabschnitt und den zweiten Indexabschnitt im Querschnitt entlang der Linie B-B aus 6A und 6B gesehen;
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7 eine perspektivische Ansicht, die einen photoelektrischen Positionsgeber gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 eine Skala des photoelektrischen Positionsgebers;
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9 eine perspektivische Ansicht, die einen photoelektrischen Positionsgeber gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 einen Index des photoelektrischen Positionsgebers;
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11 ein geändertes Beispiel des Index des photoelektrischen Positionsgebers gemäß jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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12 ein geändertes Beispiel des Skalenmusters des photoelektrischen Positionsgebers gemäß jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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Nachstehend wird die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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In jeder Figur sei die Längsrichtung der Skala als X-Richtung, die Querrichtung als Y-Richtung und die Höhenrichtung als Z-Richtung bezeichnet, und in der folgenden Beschreibung werden sie manchmal jeweils als X-Richtung, Y-Richtung und Z-Richtung beschrieben.
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen photoelektrischen Positionsgeber gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Der photoelektrische Positionsgeber 1 umfasst eine längliche Skala 2 und einen Detektionskopf 3 zum Bewegen entlang der Skala 2 und zum Erfassen der Positionsinformationen aus dem relativen Bewegungsbetrag mit der Skala 2.
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Der Detektionskopf 3 umfasst eine Licht emittierende Einheit 4 zum Bestrahlen mit einem Lichtstrahl, einen Index 5 zum Beugen des Lichtstrahls aus der Licht emittierenden Einheit 4 in Richtung auf die Skala 2, und eine Detektionseinheit 6 zum Detektieren von Interferenzstreifen, die durch die Skala 2 und den Index 5 hindurch generiert werden, um ein elektrisches Signal auszugeben. Der Detektionskopf 3, der diese Teile umfasst, wird einstückig bereitgestellt, um in der Lage zu sein, sich im Verhältnis zu der Skala 2 in der X-Richtung hin und her zu bewegen.
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Die Skala 2 besteht aus einem durchscheinenden Element, wie etwa Glas, das in der Lage ist, einen Lichtstrahl aus der Licht emittierenden Einheit 4 durchzulassen, und umfasst ein durchlässiges Beugungsgitter, das auf einer Seite der Skala 2 bereitgestellt wird. In dem durchlässigen Beugungsgitter ist der Beugungsabschnitt ein Durchlassabschnitt, und der Nicht-Beugungsabschnitt ist ein Nicht-Durchlassabschnitt. Das durchlässige Beugungsgitter, das auf einer Seite der Skala 2 bereitgestellt wird, weist eine abwechselnde Anordnung in der X-Richtung eines ersten Musterabschnitts 20, der aus Durchlassabschnitten und Nicht-Durchlassabschnitten besteht, die in einem vorbestimmten Abstand P in der X-Richtung abwechselnd nebeneinandergelegt sind, und eines zweiten Musterabschnitts 21, der aus Durchlassabschnitten und Nicht-Durchlassabschnitten besteht, die in einem Schachbrettmuster in einem bereitzustellenden vorbestimmten Abstand in der X-Richtung angeordnet sind, auf.
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Die Licht emittierende Einheit 4 verwendet beispielsweise eine LED (Leuchtdiode). Es versteht sich, dass die Licht emittierende Einheit 4 nicht auf eine LED eingeschränkt ist, sondern auch eine beliebige Lichtquelle verwenden kann. Zudem ist die Licht emittierende Einheit 4 in einem geeigneten Winkel installiert, um die Skala 2 und den Index 5 mit einem Lichtstrahl zu bestrahlen.
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Der Index 5 besteht aus einem durchscheinenden Element, wie etwa Glas, das in der Lage ist, einen Lichtstrahl aus der Licht emittierenden Einheit 4 durchzulassen, und ist der Skala 2 zugewandt installiert, um auf einer Seite in der Z-Richtung der Skala 2 (nach oben) zu überlappen. Dann wird ein durchlässiges Beugungsgitter auf einer Seite des Indexes 5 bereitgestellt. Insbesondere werden ein erster Indexabschnitt 50, der aus Durchlassabschnitten und Nicht-Durchlassabschnitten besteht, die abwechselnd in einem vorbestimmten Abstand in der X-Richtung nebeneinandergelegt sind, und ein zweiter Indexabschnitt 51, der aus Durchlassabschnitten und Nicht-Durchlassabschnitten besteht, die abwechselnd mit dem doppelten Abstand des ersten Indexabschnitts 50 nebeneinandergelegt sind, bereitgestellt, und der erste Indexabschnitt 50 und der zweite Indexabschnitt 51 sind in der Y-Richtung des Indexes 5 nebeneinandergelegt.
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Die Detektionseinheit 6 verwendet ein PDA (Photodioden-Array) und ist der Skala 2 zugewandt installiert, um auf einer anderen Seite in der Z-Richtung der Skala 2 (nach unten) zu überlappen. D. h. der Index 5 und die Detektionseinheit 6 sind einander zugewandt installiert, um sich über die Skala 2 hinweg zu überlappen, und sind in Positionen installiert, in denen die jeweiligen Entfernungen von der Skala 2 die gleichen sind.
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Das PDA ist ein Detektor, der eine Eigenschaft aufweist, die in der Lage ist, eine Vielzahl von Interferenzstreifen gleichzeitig zu messen. Es sei zu beachten, dass die Detektionseinheit 6 nicht auf ein PDA eingeschränkt ist, sondern einen beliebigen Detektor verwenden kann, wie etwa einen PSD (lageabhängigen Detektor) und ein CCD (ladungsgekoppeltes Bauelement).
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Die Detektionseinheit 6 detektiert das INC-Signal unter Verwendung der Interferenzstreifen, die durch den ersten Indexabschnitt 50, den ersten Musterabschnitt 20 und den zweiten Musterabschnitt 21 generiert werden, und detektiert das ABS-Signal unter Verwendung der Interferenzstreifen, die durch den zweiten Indexabschnitt 51, den ersten Musterabschnitt 20 und den zweiten Musterabschnitt 21 generiert werden. Das INC-Signal und das ABS-Signal, die durch die Detektionseinheit 6 detektiert werden, werden durch einen Mikrocomputer (nicht gezeigt) und dergleichen analysiert und als Positionsinformationen an einer Anzeigeeinheit (nicht gezeigt) angezeigt.
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Der photoelektrische Positionsgeber 1 der vorliegenden Erfindung ist durch die Skala 2 und den Detektionskopf 3, der die Licht emittierende Einheit 4, den Index 5 und die Detektionseinheit 6 umfasst, wie zuvor beschrieben konfiguriert.
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2 ist ein Diagramm, das die Skala des photoelektrischen Positionsgebers abbildet.
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Wie in 2 abgebildet, ist die Skala 2 konfiguriert, um ein Skalenmuster zu umfassen, in dem der erste Musterabschnitt 20 und der zweite Musterabschnitt 21 in der X-Richtung abwechselnd angeordnet sind. Dieser erste Musterabschnitt 20 und dieser zweite Musterabschnitt 21 sind derart angeordnet, dass ihre gegenseitigen Längen in der X-Richtung einen M-Sequenz-Code darstellen.
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Der erste Musterabschnitt 20 umfasst Durchlassabschnitte 20a und Nicht-Durchlassabschnitte 20b, die in der X-Richtung abwechselnd angeordnet sind. Die Durchlassabschnitte 20a und die Nicht-Durchlassabschnitte 20b sind in der X-Richtung in einem vorbestimmten Abstand P angeordnet, und die Länge des Nicht-Durchlassabschnitts 20b in der X-Richtung ist auf P/2 eingestellt.
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Der zweite Musterabschnitt 21 umfasst Durchlassabschnitte 21a und Nicht-Durchlassabschnitte 21b, die in einem Schachbrettmuster angeordnet sind. Die Durchlassabschnitte 21a und die Nicht-Durchlassabschnitte 21b sind in dem vorbestimmten Abstand P in der X-Richtung angeordnet und sind in einem Abstand Q in der Y-Richtung angeordnet. Zudem ist die Länge des Nicht-Durchlassabschnitts 21b in der X-Richtung auf P/2 eingestellt, und die Länge in der Y-Richtung ist auf Q/2 eingestellt. Der Abstand Q in der Y-Richtung kann der gleiche wie der vorbestimmte Abstand P in der X-Richtung sein, wodurch der Nicht-Durchlassabschnitt 21b in einer Quadratform gebildet sein kann, kann größer als der vorbestimmte Abstand P sein, wodurch der Nicht-Durchlassabschnitt 21b in einer Rechteckform gebildet sein kann, die in der Y-Richtung länger ist, und kann kleiner als der vorbestimmte Abstand P sein, wodurch der Nicht-Durchlassabschnitt 21b in einer rechteckigen Form gebildet werden kann, die in der X-Richtung länger ist.
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3 ist ein Diagramm, das den Index des photoelektrischen Positionsgebers abbildet.
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Wie in 3 abgebildet, umfasst der Index 5 einen ersten Indexabschnitt 50 und einen zweiten Indexabschnitt 51, und der erste Indexabschnitt 50 und der zweite Indexabschnitt 51 sind in der Y-Richtung des Index 5 nebeneinandergelegt.
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Der erste Indexabschnitt 50 umfasst Durchlassabschnitte 50a und Nicht-Durchlassabschnitte 50b, die in der X-Richtung abwechselnd angeordnet sind. Die Durchlassabschnitte 50a und die Nicht-Durchlassabschnitte 50b sind in der X-Richtung in einem vorbestimmten Abstand P angeordnet, und die Länge des Nicht-Durchlassabschnitts 50b in der X-Richtung ist auf P/2 eingestellt.
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Der zweite Indexabschnitt 51 umfasst Durchlassabschnitte 51a und Nicht-Durchlassabschnitte 51b, die in der X-Richtung abwechselnd angeordnet sind. Die Durchlassabschnitte 51a und die Nicht-Durchlassabschnitte 51b sind in einem vorbestimmten Abstand 2P, der doppelt so groß wie der vorbestimmte Abstand P ist, in der X-Richtung angeordnet, und die Länge des Nicht-Durchlassabschnitts 51b in der X-Richtung ist auf P eingestellt.
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Dabei umfassen der erste Musterabschnitt 20 und der zweite Musterabschnitt 21 (siehe 2) der Skala 2 und der erste Indexabschnitt 50 des Index 5 die jeweiligen Durchlassabschnitte 20a, 21a und 50a und Nicht-Durchlassabschnitte 20b, 21b und 50b, deren vorbestimmte Abstände P in der X-Richtung eingestellt sind, um die gleichen zu sein. D. h. die Längen der Durchlassabschnitte 20a, 21a und 50a und der Nicht-Durchlassabschnitte 20b, 21b und 50b in der X-Richtung sind eingestellt, um gleich P/2 zu sein.
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4A und 4B sind Diagramme, die Signale abbilden, die durch den photoelektrischen Positionsgeber detektiert werden.
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Insbesondere ist 4A ein Diagramm, das abbildet, wie das INC-Signal 7 durch die Skala 2 und den ersten Indexabschnitt 50 generiert wird, und 4B ist ein Diagramm, das abbildet, wie das ABS-Signal 8 durch die Skala 2 und den zweiten Indexabschnitt 51 generiert wird.
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Wie in 4A abgebildet, wird das INC-Signal 7 durch die Skala 2 und den ersten Indexabschnitt 50 generiert und durch die Detektionseinheit 6 detektiert (siehe 1).
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Zuerst wird die Skala 2 mit dem Lichtstrahl aus der Licht emittierenden Einheit 4 durch die Durchlassabschnitte 50a und die Nicht-Durchlassabschnitte 50b des ersten Indexabschnitts 50 in dem Index 5 hindurch bestrahlt (siehe 3). Dann generiert der Lichtstrahl, der durch die Durchlassabschnitte 50a des ersten Indexabschnitts 50 durchgelassen wird, Interferenzstreifen durch die Durchlassabschnitte 20a und die Nicht-Durchlassabschnitte 20b des ersten Musterabschnitts 20 in der Skala 2 hindurch (siehe 2). Die Detektionseinheit 6 detektiert ein Signal 70 aus den generierten Interferenzstreifen.
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Als Nächstes wird die Skala 2 mit dem Lichtstrahl aus der Licht emittierenden Einheit 4 durch die Durchlassabschnitte 50a und die Nicht-Durchlassabschnitte 50b des ersten Indexabschnitts 50 in dem Index 5 hindurch bestrahlt. Dann generiert der Lichtstrahl, der durch die Durchlassabschnitte 50a des ersten Indexabschnitts 50 durchgelassen wird, Interferenzstreifen durch die Durchlassabschnitte 21a und die Nicht-Durchlassabschnitte 21b des zweiten Musterabschnitts 21 in der Skala 2 hindurch (siehe 2). Die Detektionseinheit 6 detektiert ein Signal 71 aus den generierten Interferenzstreifen.
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Da die Signale 70 und 71, die durch die Detektionseinheit 6 detektiert werden, Signale sind, welche die gleiche Periode und die gleiche Phase aufweisen, generiert die Überlagerung übereinander ein einziges Signal. Daher kann der photoelektrische Positionsgeber 1 das INC-Signal 7 anhand der Analyse durch einen Mikrocomputer und dergleichen (nicht gezeigt) detektieren.
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Wie in 4B abgebildet, wird das ABS-Signal 8 durch die Skala 2 und den zweiten Indexabschnitt 51 generiert und durch die Detektionseinheit 6 detektiert (siehe 1).
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Zuerst wird die Skala 2 mit dem Lichtstrahl aus der Licht emittierenden Einheit 4 durch die Durchlassabschnitte 51a und die Nicht-Durchlassabschnitte 51b des zweiten Indexabschnitts 51 in dem Index 5 bestrahlt (siehe 3). Dann generiert der Lichtstrahl, der durch die Durchlassabschnitte 51a des zweiten Indexabschnitts 51 durchgelassen wird, Interferenzstreifen durch die Durchlassabschnitte 20a und die Nicht-Durchlassabschnitte 20b des ersten Musterabschnitts 20 in der Skala 2 hindurch (siehe 2). Die Detektionseinheit 6 detektiert ein Signal 80 aus den generierten Interferenzstreifen.
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Als Nächstes wird die Skala 2 mit dem Lichtstrahl aus der Licht emittierenden Einheit 4 durch die Durchlassabschnitte 51a und die Nicht-Durchlassabschnitte 51b des zweiten Indexabschnitts 51 in dem Index 5 hindurch bestrahlt. Dann generiert der Lichtstrahl, der durch die Durchlassabschnitte 51a des zweiten Indexabschnitts 51 durchgelassen wird, Interferenzstreifen durch die Durchlassabschnitte 21a und die Nicht-Durchlassabschnitte 21b des zweiten Musterabschnitts 21 in der Skala 2 hindurch (siehe 2). Die Detektionseinheit 6 detektiert aus den generierten Interferenzstreifen eine Vielzahl von Signalen mit der gleichen Periode mit einer Phasenverschiebung um 180°. Die Detektionseinheit 6 kann kein Signal detektieren, weil die Vielzahl von Signalen mit der gleichen Periode mit der Phasenverschiebung um 180° einander aufheben. Daher detektiert die Detektionseinheit 6 das Nicht-Signal 81.
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Nachstehend wird die Wirkungsweise des photoelektrischen Positionsgebers 1 dadurch, dass der zweite Musterabschnitt 21 das Schachbrettmuster in der Skala 2 und dem Index 5 aufweist, mit Bezug auf 5A bis 5C und 6A bis 6C beschrieben.
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5A bis 5C und 6A bis 6C sind Diagramme, welche die Wirkungsweise der Skala 2 und des Index 5 des photoelektrischen Positionsgebers 1 abbilden.
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5A bildet den ersten Indexabschnitt 50 in dem Index 5 ab. 5B bildet den zweiten Musterabschnitt 21 in der Skala 2 ab. 5C bildet eine Wirkungsweise des photoelektrischen Positionsgebers 1 durch den zweiten Musterabschnitt 21 und den ersten Indexabschnitt 50 im Querschnitt entlang der Linie A-A aus 5A und 5B gesehen ab.
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In dem ersten Indexabschnitt 50, der in 5A abgebildet ist, sind die Durchlassabschnitte 50a und die Nicht-Durchlassabschnitte 50b abwechselnd in einem vorbestimmten Abstand P in der X-Richtung der Skala 2 angeordnet. In dem zweiten Musterabschnitt 21, der in 5B abgebildet ist, sind die Durchlassabschnitte 21a und 22a und die Nicht-Durchlassabschnitte 21b und 22b in einem Schachbrettmuster angeordnet, und diese Durchlassabschnitte 21a und 22a und die Nicht-Durchlassabschnitte 21b und 22b sind jeweils in einem vorbestimmten Abstand P in der X-Richtung angeordnet, sind in der Y-Richtung der Skala 2 jeweils nebeneinandergelegt und angeordnet, um gegenseitig um eine halbe Periode in der X-Richtung verschoben zu sein.
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Wie in 5C abgebildet, beugt der erste Indexabschnitt 50, in dem die Nicht-Durchlassabschnitte 50b, die eine Länge P/2 in der X-Richtung aufweisen, in einem vorbestimmten Abstand P angeordnet sind, den Lichtstrahl aus der Licht emittierenden Einheit 4 und lässt den gebeugten Lichtstrahl in Richtung auf den zweiten Musterabschnitt 21 durch. Der zweite Musterabschnitt 21 beugt den Lichtstrahl aus der Licht emittierenden Einheit 4 durch die Durchlassabschnitte 21a und die Nicht-Durchlassabschnitte 21b, der gebeugte Lichtstrahl rückt in der Richtung vor, die durch den durchgezogenen Pfeil angegeben wird, um Interferenzstreifen auszubilden, und die Interferenzstreifen werden durch die Detektionseinheit 6 (nicht gezeigt) als ein Signal S1 detektiert.
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Zudem rückt der Lichtstrahl aus der Licht emittierenden Einheit 4, der durch die Durchlassabschnitte 22a und die Nicht-Durchlassabschnitte 22b des zweiten Musterabschnitts 21 gebeugt wird, in der Richtung des doppelt strichpunktierten Pfeils vor, um Interferenzstreifen auszubilden, und die Interferenzstreifen werden durch die Detektionseinheit 6 als ein Signal S2 detektiert. Da demnach eine Vielzahl von Signalen S1 und S2, welche die gleiche Phase und die gleiche Periode aufweisen, aus den Interferenzstreifen durch die Detektionseinheit 6 detektiert werden, und diese Signale S1 und S2 Signale mit der gleichen Phase und der gleichen Periode sind, werden die Signale S1 und S2 übereinander überlagert und als das Signal 71 detektiert, wie in 4A abgebildet.
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6A bildet den zweiten Indexabschnitt 51 in dem Index 5 ab. 6B bildet den zweiten Musterabschnitt 21 ab. 6C bildet eine Wirkungsweise des photoelektrischen Positionsgebers 1 durch den zweiten Musterabschnitt 21 und den zweiten Indexabschnitt 51 im Querschnitt entlang der Linie B-B aus 6A und 6B gesehen ab.
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In dem zweiten Indexabschnitt 51, der in 6A abgebildet ist, sind die Durchlassabschnitte 51a und die Nicht-Durchlassabschnitte 51b abwechselnd in einem vorbestimmten Abstand 2P, der doppelt so groß wie der vorbestimmte Abstand P ist, in der X-Richtung der Skala 2 angeordnet. Der zweite Musterabschnitt 21, der in 6B abgebildet ist, ist der gleiche wie der in 5B abgebildete.
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Wie in 6C abgebildet, beugt der zweite Indexabschnitt 51, in dem die Nicht-Durchlassabschnitte 51b, die eine Länge P in der X-Richtung aufweisen, in einem vorbestimmten Abstand 2P angeordnet sind, den Lichtstrahl aus der Licht emittierenden Einheit 4 und lässt den gebeugten Lichtstrahl in Richtung auf den zweiten Musterabschnitt 21 durch. Der zweite Musterabschnitt 21 beugt den Lichtstrahl aus der Licht emittierenden Einheit 4 durch die Durchlassabschnitte 21a und die Nicht-Durchlassabschnitte 21b, der gebeugte Lichtstrahl rückt in der Richtung vor, die durch den durchgezogenen Pfeil angegeben wird, um Interferenzstreifen auszubilden, und die Interferenzstreifen werden durch die Detektionseinheit 6 (nicht gezeigt) als ein Signal S3 detektiert.
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Zudem rückt der Lichtstrahl aus der Licht emittierenden Einheit 4, der durch die Durchlassabschnitte 22a und die Nicht-Durchlassabschnitte 22b des zweiten Musterabschnitts 21 gebeugt wird, in der Richtung des doppelt strichpunktierten Pfeils vor, um Interferenzstreifen auszubilden, und die Interferenzstreifen werden durch die Detektionseinheit 6 als ein Signal S4 detektiert. Daher werden zwei Arten von Signalen S3 und S4, welche die gleiche Periode aufweisen und um 180° phasenverschoben sind, durch die Detektionseinheit 6 aus den Interferenzstreifen detektiert, diese beiden Arten von Signalen S3 und S4 heben sich gegenseitig auf, weil sie die gleiche Periode aufweisen und um 180° phasenverschoben sind, und die Detektionseinheit 6 detektiert das Nicht-Signal 81, wie in 4B abgebildet.
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Wie in 4B abgebildet, detektiert die Detektionseinheit 6 das Signal 80 und das Nicht-Signal 81 durch die zuvor beschriebene Wirkungsweise. Da dabei der erste Musterabschnitt 20 und der zweite Musterabschnitt 21 derart angeordnet sind, dass sie ein Anordnungsmuster des M-Sequenz-Codes sind, werden das detektierte Signal 80 und das Nicht-Signal 81 durch einen Mikrocomputer (nicht gezeigt) und dergleichen analysiert, wodurch das ABS-Signal 8 detektiert werden kann.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie zuvor beschrieben, können die folgenden Wirkungsweisen und Effekte erzielt werden.
- (1) Der photoelektrische Positionsgeber 1 lässt den Lichtstrahl aus der Licht emittierenden Einheit 4 auf den Index 5 durch und generiert Interferenzstreifen, indem er den Lichtstrahl der auf den Index 5 durchgelassen wird, weiter auf die Skala 2 durchlässt; und das aus den generierten Interferenzstreifen zu detektierende INC-Signal 7 wird als ein einziges INC-Signal 7 in einem Nicht-Ausfallzustand detektiert; und daher kann die Detektionsgenauigkeit der Positionsinformationen verbessert werden, sogar wenn das INC-Muster und das ABS-Muster in eine Reihe von anzuordnenden Skalenmustern integriert sind.
- (2) Da zudem das ABS-Signal 8 auch zur gleichen Zeit wie das INC-Signal 7 erzielt werden kann, können genauere Positionsinformationen detektiert werden, und die Genauigkeit der zu detektierenden Positionsinformationen kann verbessert werden.
- (3) Selbst wenn die Lage des Detektionskopfes 3 von der Skala 2 abweicht oder eine Wellung in der Skala 2 vorliegt, umfasst die Skala 2 ferner den ersten Musterabschnitt 20 und den zweiten Musterabschnitt 21 in einer Reihe von Skalenmustern, wodurch der Fehler der Positionsinformationen, der durch getrenntes Ablesen des INC-Musters und des ABS-Musters verursacht wird, reduziert werden kann. Daher kann die Detektionseinheit 6 die Positionsinformationen zuverlässig detektieren.
- (4) Da der photoelektrische Positionsgeber 1 die Konfiguration aufweist, die erreicht werden kann, ohne Linsen und dergleichen zu verwenden, indem die Skala 2 und der Index 5 verwendet werden, kann der photoelektrische Positionsgeber 1 mit einer geringen Anzahl von Komponenten konfiguriert sein, und die Kostenreduzierung und die Miniaturisierung können erreicht werden.
- (5) Das Anordnen des ersten Musterabschnitts 20 und des zweiten Musterabschnitts 21 der Skala 2 in der X-Richtung, so dass ihre gegenseitigen Längen einen M-Sequenz-Code bilden, und das Codieren des zu berechnenden ABS-Signals, das dieser Anordnung entsprechend erscheint, als 0 oder 1, ermöglichen die Berechnung detaillierterer Positionsinformationen.
- (6) Da das Nebeneinanderlegen des ersten Indexabschnitts 50 und des zweiten Indexabschnitts 51 in der Y-Richtung in dem Index 5 ermöglicht, dass die Länge des Index 5 in der X-Richtung der Skala 2 im Vergleich zu dem Fall des Nebeneinanderlegens in der X-Richtung gekürzt wird, können die Kostenreduzierung und die Miniaturisierung erreicht werden.
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Zweite Ausführungsform
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Nachstehend wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Obwohl bei der ersten Ausführungsform das durchlässige Beugungsgitter in der Skala 2 und dem Index 5 bereitgestellt wird, kann das reflektierende Beugungsgitter in der Skala 2 bereitgestellt werden, und das durchlässige Beugungsgitter kann in dem Index 5 bereitgestellt werden.
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7 ist eine perspektivische Ansicht, die einen photoelektrischen Positionsgeber gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Der photoelektrische Positionsgeber 1A umfasst eine längliche Skala 2A und einen Detektionskopf 3A zum Bewegen entlang der Skala 2A und zum Erfassen der Positionsinformationen aus dem relativen Bewegungsbetrag mit der Skala 2A.
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Der Detektionskopf 3A umfasst eine Licht emittierende Einheit 4 zum Bestrahlen mit einem Lichtstrahl, einen Index 5 zum Durchlassen des Lichtstrahls aus der Licht emittierenden Einheit 4 in Richtung auf die Skala 2A und eine Detektionseinheit 6 zum Detektieren von Interferenzstreifen, die durch die Skala 2A und den Index 5 hindurch generiert werden, um ein elektrisches Signal auszugeben. Der Detektionskopf 3A, der diese Teile umfasst, wird einstückig bereitgestellt, um in der Lage zu sein, sich im Verhältnis zu der Skala 2A in der X-Richtung hin und her zu bewegen.
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Die Skala 2A besteht aus einem Element, das in der Lage ist, den Lichtstrahl zu reflektieren, der aus der Licht emittierenden Einheit 4 emittiert wird, wie etwa aus Glas, das auf einer Seite mit Metall beschichtet ist, und das reflektierende Beugungsgitter wird auf einer Seite der Skala 2A bereitgestellt. In dem reflektierenden Beugungsgitter ist der Beugungsabschnitt ein Reflexionsabschnitt, und der Nicht-Beugungsabschnitt ist ein Nicht-Reflexionsabschnitt. Das reflektierende Beugungsgitter, das auf einer Seite der Skala 2A bereitgestellt wird, weist eine abwechselnde Anordnung in der X-Richtung eines ersten Musterabschnitts 20A, der aus Reflexionsabschnitten und Nicht-Reflexionsabschnitten besteht, die in einem vorbestimmten Abstand P in der X-Richtung abwechselnd nebeneinandergelegt sind, und eines zweiten Musterabschnitts 21A, der aus Reflexionsabschnitten und Nicht-Reflexionsabschnitten besteht, die in einem Schachbrettmuster in einem bereitzustellenden vorbestimmten Abstand in der X-Richtung angeordnet sind, auf.
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Obwohl die Licht emittierende Einheit 4 und der Index 5 die gleichen sind wie in 1 gezeigt, ist die Licht emittierende Einheit 4 in einem geeigneten Winkel installiert, um den abgestrahlten Lichtstrahl auf die Skala 2A zu reflektieren.
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Die Detektionseinheit 6 ist der Skala 2A zugewandt auf einer Seite in der Z-Richtung der Skala 2A (nach oben) installiert. D. h. der Index 5 und die Detektionseinheit 6 sind in der X-Richtung auf einer Seite in der Z-Richtung der Skala 2A (nach oben) nebeneinandergelegt und sind in Positionen installiert, in denen die jeweiligen Entfernungen von der Skala 2A die gleichen sind.
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Die Detektionseinheit 6 detektiert das INC-Signal unter Verwendung der Interferenzstreifen, die durch den ersten Indexabschnitt 50, den ersten Musterabschnitt 20A und den zweiten Musterabschnitt 21A generiert werden, und detektiert das ABS-Signal unter Verwendung der Interferenzstreifen, die durch den zweiten Indexabschnitt 51, den ersten Musterabschnitt 20A und den zweiten Musterabschnitt 21A generiert werden. Das INC-Signal und das ABS-Signal, die durch die Detektionseinheit 6 detektiert werden, werden durch einen Mikrocomputer (nicht gezeigt) und dergleichen analysiert und als Positionsinformationen an einer Anzeigeeinheit (nicht gezeigt) angezeigt.
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Der photoelektrische Positionsgeber 1A der vorliegenden Erfindung ist durch die Skala 2A und den Detektionskopf 3A, der die Licht emittierende Einheit 4, den Index 5 und die Detektionseinheit 6 umfasst, wie zuvor beschrieben konfiguriert.
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8 ist ein Diagramm, das die Skala des photoelektrischen Positionsgebers gemäß der zweiten Ausführungsform abbildet.
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Wie in 8 abgebildet, ist die Skala 2A, die ein reflektierendes Beugungsgitter aufweist, konfiguriert, um ein Skalenmuster zu umfassen, in dem der erste Musterabschnitt 20A und der zweite Musterabschnitt 21A in der X-Richtung abwechselnd angeordnet sind. Dieser erste Musterabschnitt 20A und dieser zweite Musterabschnitt 21A sind derart angeordnet, dass ihre gegenseitigen Längen in der X-Richtung einen M-Sequenz-Code darstellen.
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Der erste Musterabschnitt 20A umfasst Reflexionsabschnitte 20c und Nicht-Reflexionsabschnitte 20d, die in der X-Richtung abwechselnd angeordnet sind. Die Reflexionsabschnitte 20c und die Nicht-Reflexionsabschnitte 20d sind in einem vorbestimmten Abstand P in der X-Richtung angeordnet, und die Länge des Nicht-Reflexionsabschnitts 20d in der X-Richtung ist auf P/2 eingestellt.
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Der zweite Musterabschnitt 21A umfasst Reflexionsabschnitte 21c und Nicht-Reflexionsabschnitte 21d, die in einem Schachbrettmuster angeordnet sind. Die Reflexionsabschnitte 21c und die Nicht-Reflexionsabschnitte 21d sind in der X-Richtung in einem vorbestimmten Abstand P angeordnet und sind in der Y-Richtung in einem Abstand Q angeordnet. Zudem ist die Länge des Nicht-Reflexionsabschnitts 21d in der X-Richtung auf P/2 eingestellt, und die Länge in der Y-Richtung ist auf Q/2 eingestellt. Der Abstand Q in der Y-Richtung kann der gleiche sein wie der vorbestimmte Abstand P in der X-Richtung, wodurch der Nicht-Reflexionsabschnitt 21d in einer quadratischen Form gebildet sein kann; kann größer als der vorbestimmte Abstand P sein, wodurch der Nicht-Reflexionsabschnitt 21d in einer rechteckigen Form gebildet sein kann, die in der Y-Richtung länger ist; und kann kleiner als der vorbestimmte Abstand P sein, wodurch der Nicht-Reflexionsabschnitt 21d in einer rechteckigen Form gebildet sein kann, die in der X-Richtung länger ist.
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Dabei sind in dem ersten Musterabschnitt 20A und dem zweiten Musterabschnitt 21A der Skala 2A und in dem ersten Indexabschnitt 50 des Index 5 (siehe 3) die Längen der Reflexionsabschnitte 20c und 21c, des Durchlassabschnitts 50a, der Nicht-Reflexionsabschnitte 20d und 21d und des Nicht-Durchlassabschnitts 50b in der X-Richtung alle auf P/2 eingestellt.
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Diese Konfiguration bewirkt, dass der Lichtstrahl aus der Licht emittierenden Einheit 4 durch den ersten Indexabschnitt 50 geht, und der erste Musterabschnitt 20A und der zweite Musterabschnitt 21A der Skala 2A, die das reflektierende Beugungsgitter aufweisen, werden mit dem Lichtstrahl bestrahlt, der durch das Durchlassen gebeugt wird. Der abgestrahlte Lichtstrahl wird durch den ersten Musterabschnitt 20A und den zweiten Musterabschnitt 21A reflektiert, der Lichtstrahl, der durch die Reflexion gebeugt wird, wird auf die Detektionseinheit 6 als Interferenzstreifen angewendet, und die Detektionseinheit 6 detektiert das INC-Signal 7 aus den Interferenzstreifen (siehe 4A).
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Zudem geht der Lichtstrahl aus der Licht emittierenden Einheit 4 durch den zweiten Indexabschnitt 51, und der erste Musterabschnitt 20A und der zweite Musterabschnitt 21A der Skala 2A, die das reflektierende Beugungsgitter aufweisen, werden mit dem Lichtstrahl bestrahlt, der durch das Durchlassen gebeugt wird. Der abgestrahlte Lichtstrahl wird durch den ersten Musterabschnitt 20A und den zweiten Musterabschnitt 21A reflektiert, der Lichtstrahl, der durch die Reflexion gebeugt wird, wird auf die Detektionseinheit 6 als Interferenzstreifen angewendet, und die Detektionseinheit 6 detektiert das ABS-Signal 8 aus den Interferenzstreifen (siehe 4B).
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie zuvor beschrieben, können die gleichen Wirkungsweisen und Effekte wie Punkt (2) bis (6) bei der obigen Ausführungsform erreicht werden, und es können die folgenden Wirkungsweisen und Effekte erreicht werden.
- (7) Der photoelektrische Positionsgeber 1A lässt den Lichtstrahl aus der Licht emittierenden Einheit 4 auf den Index 5 durch und generiert Interferenzstreifen, indem er bewirkt, dass der Lichtstrahl, der durch den Index 5 durchgelassen wird, durch die Skala 2A reflektiert wird, und das aus den generierten Interferenzstreifen zu detektierende INC-Signal 7 wird als ein einziges INC-Signal 7 in einem Nicht-Ausfallzustand detektiert, und demnach kann die Detektionsgenauigkeit der Positionsinformationen verbessert werden, selbst wenn das INC-Muster und das ABS-Muster in eine Reihe von anzuordnenden Skalenmustern integriert sind.
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Dritte Ausführungsform
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Nachstehend wird die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Obwohl bei der zweiten Ausführungsform das reflektierende Beugungsgitter in der Skala 2A bereitgestellt wird, und das durchlässige Beugungsgitter in dem Index 5 bereitgestellt wird, kann ein durchlässiges Beugungsgitter in der Skala 2 bereitgestellt werden, und ein reflektierendes Beugungsgitter kann in dem Index 5 bereitgestellt werden.
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9 ist eine perspektivische Ansicht, die einen photoelektrischen Positionsgeber gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Der photoelektrische Positionsgeber 1B umfasst eine längliche Skala 2 und einen Detektionskopf 3B zum Bewegen entlang der Skala 2 und zum Erfassen der Positionsinformationen aus dem relativen Bewegungsbetrag mit der Skala 2.
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Der Detektionskopf 3B umfasst eine Licht emittierende Einheit 4 zum Bestrahlen mit einem Lichtstrahl, einen Index 5B zum Reflektieren des Lichtstrahls aus der Licht emittierenden Einheit 4 in Richtung auf die Skala 2 und eine Detektionseinheit 6 zum Detektieren von Interferenzstreifen, die durch die Skala 2 und den Index 5B generiert werden, um ein elektrisches Signal auszugeben. Der Detektionskopf 3B, der diese Teile umfasst, wird einstückig bereitgestellt, um in der Lage zu sein, sich im Verhältnis zu der Skala 2 in der X-Richtung hin und her zu bewegen.
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Obwohl die Skala 2 und die Licht emittierende Einheit 4 die gleichen wie in 1 gezeigt sind, ist die Licht emittierende Einheit 4 in einem geeigneten Winkel installiert, um zu bewirken, dass der Index 5B den abgestrahlten Lichtstrahl reflektiert.
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Der Index 5B besteht aus einem Element, das in der Lage ist, den Lichtstrahl zu reflektieren, der aus der Licht emittierenden Einheit 4 emittiert wird, wie etwa aus Glas, das auf einer Seite mit Metall beschichtet ist, und ist der Skala 2 zugewandt auf einer anderen Seite in der Z-Richtung der Skala 2 (nach unten) installiert. Dann wird ein reflektierendes Beugungsgitter auf einer Seite des Index 5B bereitgestellt. In dem reflektierenden Beugungsgitter ist der Beugungsabschnitt ein Reflexionsabschnitt und der Nicht-Beugungsabschnitt ist ein Nicht-Reflexionsabschnitt. In dem reflektierenden Beugungsgitter, das auf einer Seite des Index 5B bereitgestellt wird, werden ein erster Indexabschnitt 50B, der aus Reflexionsabschnitten und Nicht-Reflexionsabschnitten besteht, die abwechselnd in einem vorbestimmten Abstand in der X-Richtung angeordnet sind, und ein zweiter Indexabschnitt 51B, der aus Reflexionsabschnitten und Nicht-Reflexionsabschnitten besteht, die abwechselnd im doppelten Abstand des ersten Indexabschnitts 50B nebeneinandergelegt sind, bereitgestellt, und der erste Indexabschnitt 50B und der zweite Indexabschnitt 51B sind in der Y-Richtung des Index 5B nebeneinandergelegt.
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Die Detektionseinheit 6 ist der Skala 2 zugewandt auf einer Seite in der Z-Richtung der Skala 2 (nach oben) installiert. D. h. der Index 5B und die Detektionseinheit 6 sind einander über die Skala 2 hinweg zugewandt installiert, und sind in Positionen installiert, in denen die jeweiligen Entfernungen von der Skala 2 die gleichen sind.
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Die Detektionseinheit 6 detektiert das INC-Signal unter Verwendung der Interferenzstreifen, die durch den ersten Indexabschnitt 50B, den ersten Musterabschnitt 20 und den zweiten Musterabschnitt 21 generiert werden, und detektiert das ABS-Signal unter Verwendung der Interferenzstreifen, die durch den zweiten Indexabschnitt 51B, den ersten Musterabschnitt 20 und den zweiten Musterabschnitt 21 generiert werden. Das INC-Signal und das ABS-Signal, die durch die Detektionseinheit 6 detektiert werden, werden von einem Mikrocomputer (nicht gezeigt) und dergleichen analysiert und als Positionsinformationen an einer Anzeigeeinheit (nicht gezeigt) angezeigt.
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Der photoelektrische Positionsgeber 1B der vorliegenden Erfindung ist durch die Skala 2 und den Detektionskopf 3B, der die Licht emittierende Einheit 4, den Index 5B und die Detektionseinheit 6 umfasst, wie zuvor beschrieben konfiguriert.
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10 ist ein Diagramm, das den Index des photoelektrischen Positionsgebers gemäß der dritten Ausführungsform abbildet.
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Wie in 10 abgebildet, umfasst der Index 5B einen ersten Indexabschnitt 50B und einen zweiten Indexabschnitt 51B, und der erste Indexabschnitt 50B und der zweite Indexabschnitt 51B sind in der Y-Richtung des Index 5B nebeneinandergelegt.
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Der erste Indexabschnitt 50B umfasst Reflexionsabschnitte 50c und Nicht-Reflexionsabschnitte 50d, die in der X-Richtung abwechselnd angeordnet sind. Die Reflexionsabschnitte 50c und die Nicht-Reflexionsabschnitte 50d sind in der X-Richtung in einem vorbestimmten Abstand P angeordnet, und die Länge des Nicht-Reflexionsabschnitt 50d in der X-Richtung ist auf P/2 eingestellt.
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Der zweite Indexabschnitt 51B umfasst Reflexionsabschnitte 51c und Nicht-Reflexionsabschnitte 51d, die in der X-Richtung abwechselnd angeordnet sind. Die Reflexionsabschnitte 51c und die Nicht-Reflexionsabschnitte 51d sind in einem vorbestimmten Abstand 2P, der doppelt so groß wie der vorbestimmte Abstand P ist, in der X-Richtung angeordnet, und die Länge des Nicht-Reflexionsabschnitts 51d in der X-Richtung ist auf P eingestellt.
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Dabei umfassen der erste Musterabschnitt 20 und der zweite Musterabschnitt 21 der Skala 2 (siehe 2) und der erste Indexabschnitt 50B des Index 5B die jeweiligen Durchlassabschnitte 20a und 21a, den Reflexionsabschnitt 50c, die Nicht-Durchlassabschnitte 20b und 21b und den Nicht-Reflexionsabschnitt 50d, deren vorbestimmte Abstände P in der X-Richtung gleich eingestellt sind. D. h. die Längen der Durchlassabschnitte 20a und 21a, des Reflexionsabschnitts 50c, der Nicht-Durchlassabschnitte 20b und 21b und des Nicht-Reflexionsabschnitts 50d in der X-Richtung sind alle auf P/2 eingestellt.
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Diese Konfiguration bewirkt, dass ein Lichtstrahl aus der Licht emittierenden Einheit 4 von dem ersten Indexabschnitt 50B, der ein reflektierendes Beugungsgitter aufweist, reflektiert wird, und der Lichtstrahl, der durch die Reflexion gebeugt wird, wird auf den ersten Musterabschnitt 20 und den zweiten Musterabschnitt 21 der Skala 2 angewendet. Der abgestrahlte Lichtstrahl geht durch den ersten Musterabschnitt 20 und den zweiten Musterabschnitt 21 hindurch, der Lichtstrahl, der durch das Durchlassen gebeugt wird, wird auf die Detektionseinheit 6 als Interferenzstreifen angewendet, und die Detektionseinheit 6 detektiert das INC-Signal 7 aus den Interferenzstreifen (siehe 4A).
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Zudem wird ein Lichtstrahl aus der Licht emittierenden Einheit 4 durch den zweiten Indexabschnitt 51B, der ein reflektierendes Beugungsgitter aufweist, reflektiert, und der Lichtstrahl, der durch die Reflexion gebeugt wird, wird auf den ersten Musterabschnitt 20 und den zweiten Musterabschnitt 21 der Skala 2 angewendet. Der abgestrahlte Lichtstrahl geht durch den ersten Musterabschnitt 20 und den zweiten Musterabschnitt 21, der Lichtstrahl, der durch das Durchlassen gebeugt wird, wird auf die Detektionseinheit 6 als Interferenzstreifen angewendet, und die Detektionseinheit 6 detektiert das ABS-Signal 8 aus den Interferenzstreifen (siehe 4B).
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie zuvor beschrieben, können die gleichen Wirkungsweisen und Effekte wie (2) bis (6) bei der obigen Ausführungsform erreicht werden, und es können die folgenden Wirkungsweisen und Effekte erreicht werden.
- (8) Der photoelektrische Positionsgeber 1B generiert Interferenzstreifen, indem er bewirkt, dass der Index 5B den Lichtstrahl aus der Licht emittierenden Einheit 4 reflektiert und den Lichtstrahl 20, der von dem Index 5B reflektiert wird, auf die Skala 2 durchlässt, und das aus den generierten Interferenzstreifen zu detektierende INC-Signal 7 wird als ein einziges INC-Signal 7 in einem Nicht-Ausfallzustand detektiert, und demnach kann die Detektionsgenauigkeit der Positionsinformationen verbessert werden, selbst wenn das INC-Muster und das ABS-Muster in eine Reihe von anzuordnenden Skalenmustern integriert sind.
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Änderung der Ausführungsformen
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Es sei zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf jede der Ausführungsformen eingeschränkt ist und dass Variationen, Verbesserungen und dergleichen im Umfang des Erfüllens der Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
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Obwohl beispielsweise bei jeder der Ausführungsformen der erste Indexabschnitt 50 oder 50B und der zweite Indexabschnitt 51 oder 51B in dem Index 5 oder 5B in der Y-Richtung nebeneinandergelegt sind, wie in 11 abgebildet, kann bei dem Index 5C, der den ersten Indexabschnitt 50C und den zweiten Indexabschnitt 51C aufweist, der aus beugenden Abschnitten 51e (Durchlassabschnitten oder Reflexionsabschnitten) und Nicht-Beugungsabschnitten 51f (Nicht-Durchlassabschnitten oder Nicht-Reflexionsabschnitten) besteht, der erste Indexabschnitt 50C und der zweite Indexabschnitt 51C in der X-Richtung angeordnet sein. Es sei zu beachten, dass in 11 der erste Indexabschnitt 50C auf der linken Seite in der X-Richtung angeordnet ist, und der zweite Indexabschnitt 51C auf der rechten Seite angeordnet ist, doch dass der zweite Indexabschnitt 51C auf der linken Seite in der X-Richtung angeordnet sein kann und der erste Indexabschnitt 50C auf der rechten Seite angeordnet sein kann. Selbst wenn somit der erste Indexabschnitt 50C und der zweite Indexabschnitt 51C in der Längsrichtung der Skala 2 oder 2A nebeneinandergelegt sind, ist die Detektionsposition der Detektionseinheit 6, die jedem der Indexabschnitte 50C und 51C entspricht, vorgegeben, und daher können das INC-Signal 7 und das ABS-Signal 8 dadurch detektiert werden, dass die detektierten Interferenzstreifen entsprechend berechnet werden.
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Obwohl zudem bei jeder der Ausführungsformen der Nicht-Durchlassabschnitt 21b des zweiten Musterabschnitts 21 und der Nicht-Reflexionsabschnitt 21d des zweiten Musterabschnitts 21A in der Skala 2 oder 2A rechteckig sind, ist die Form nicht auf ein Rechteck eingeschränkt und kann eine beliebige Form sein. Wie beispielsweise in 12 abgebildet, kann der zweite Musterabschnitt 21C, der eines von dem durchlässigen Beugungsgitter oder dem reflektierenden Beugungsgitter aufweist, die Nicht-Beugungsabschnitte 21f in einer Kreisform bilden. Zudem kann der zweite Musterabschnitt 21C die Beugungsabschnitte 21e in einer Kreisform bilden. D. h. die Beugungsabschnitte 21e und die Nicht-Beugungsabschnitte 21f des zweiten Musterabschnitts 21C können gegenseitig in einem Schachbrettmuster in den X- und Y-Richtungen angeordnet sein, und die einzelnen Formen des Beugungsabschnitts 21e und des Nicht-Beugungsabschnitts 21f sind nicht besonders eingeschränkt, und geeignete Formen, wie etwa eine elliptische Form oder eine beliebige vieleckige Form, können neben der rechteckigen Form und der kreisförmigen Form ausgewählt werden.
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Obwohl bei jeder der Ausführungsformen der erste Musterabschnitt 20 oder 20A und der zweite Musterabschnitt 21 oder 21A der Skala 2 oder 2A in dem Anordnungsmuster des M-Sequenz-Codes angeordnet sind, sind sie nicht darauf eingeschränkt, und müssen nur in einem beliebigen Anordnungsmuster angeordnet sein, wie etwa in der pseudozufälligen Anordnung. D. h. das ABS-Signal muss nur aus dem jeweiligen Muster der Interferenzstreifen basierend auf der Anordnung des ersten Musterabschnitts 20 oder 20A und des zweiten Musterabschnitts 21 oder 21A detektiert werden, und das Anordnungsmuster kann beliebig eingestellt werden.
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Obwohl bei der zweiten Ausführungsform der Detektionskopf 3A den Index 5 und die Detektionseinheit 6 in der X-Richtung nebeneinandergelegt umfasst, können der Index 5 und die Detektionseinheit 6 in der Y-Richtung nebeneinandergelegt sein.
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GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
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Wie zuvor beschrieben, kann die vorliegende Erfindung für einen photoelektrischen Positionsgeber verwendet werden, der in der Lage ist, Fehler in Positionsinformationen zwischen dem INC-Muster und dem ABS-Muster zu reduzieren, und in der Lage ist, die Detektionsgenauigkeit durch Detektieren des INC-Signals ohne Signalausfall zu verbessern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016-021126 [0001]
- JP 4008356 [0005, 0006]
