JP2000074608A - 簡易長尺絶対位置誘導型トランスデュ―サ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易に長尺化が可能な絶対位置誘導型トラン
スデューサを提供する。 【解決手段】 絶対位置誘導型トランスデューサは、互
いに相対移動可能な読み取りヘッド部材とスケール部材
を備えると共に、コードトラックトランスデューサと二
つの微波長トランスデューサを備える。二つの微波長ト
ランスデューサの位相角度差により中間波長を発生さ
せ、さらに一つの微波長トランスデューサとコードトラ
ックトランスデューサの位相角度差は、別の中間波長を
発生させる。コードトラックは、第１の分解能で絶対位
置を識別できる連続的なｎビットコードワードを備え
る。各々の中間波長は、適切なコードワードのスタート
位置（スタートビット）を識別するために使用される。
微トラックトランスデューサは、一層微細な第２の分解
能で絶対位置を規定するために使用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶対位置誘導型ト
ランスデューサに関する。特に、本発明は、絶対位置ス
ケールの長さを拡張するための簡易長尺コードトラック
を含む絶対位置誘導型トランスデューサに関する。

【０００２】

【背景技術】Auchterlonieに付与された米国特許第4,89
3,077 号は、誘導型トランスデューサのいくつかのリニ
アトラックを使用する絶対位置センサを説明している。
このセンサの各々のトラックは、わずかに異なった波長
あるいは周波数を有する。センサ内の回路は、読み取り
ヘッドの絶対位置を決定するために、トラックの間の位
相差を分析する。同様な既知のシートは、Andermo に付
与された米国特許第4,879,508 号および第 5,023,599号
のような容量型素子のマルチプルトラックを有する容量
型トランスデューサを使用する。しかしながら、Auchte
rlonieおよびAndermo の絶対位置センサは、スケール長
の制限、汚染に対する感受性、厳格な許容量要求による
製造コストの増加、ハンドヘルド装置の中への組み込み
の困難性を含む多くの問題を抱えている。

【０００３】Howbrookに付与された米国特許第4,697,14
4 号は、不活性部材を使用して絶対位置を同様に提供す
るために、数ピッチのコイル（各々のピッチが３６０°
の位相変化を表す）を使用するトランスデューサを開示
している。このトランスデューサは、しかしながら不活
性部材の絶対位置を決定するするための限定された範囲
を有する。これに加えて、このトランスデューサは、ほ
とんどのアプリケーションについて十分な精度を提供す
ることができない。

【０００４】Craneに付与された米国特許第5,027,526
号は、巻かれたテープに印刷されたバーコードパターン
を読み取る光学トランスデューサを説明している。この
バーコードパターンは、スタートバーコードパターンと
ストップバーコードパターンの間に幾つかの数を符号化
する標準のインターリーブ（交互配置）された２オブ５
バーコードシンボルである。この数は、テープの粗絶対
位置に順々に相当する。回路は、バーコードシンボルを
読み取り、テープの絶対位置を表す数にそれらを変換す
る。テープを巻くドラムの位置に基づいたクロッキング
が、微位置測定値を決定する。

【０００５】しかしながら、この絶対的なトランスデュ
ーサは、スケール長の制限、汚染に対する感受性、製造
コストの増加、および大電流電源の要求のような、光学
トランスデューサの従来の問題を抱えている。更に、こ
の絶対トランスデューサは、全ての位置で正確な絶対ト
ランスデューサであるとはかぎらない。なぜなら、トラ
ンスデューサは、絶対位置測定値を得るか、あるいは、
更新するために、バーコードと同じ長さの範囲にわたる
走査運動を必要とするからである。これにより、多くの
アプリケーションでは使用できなくなる。

【０００６】それぞれその全体が引用文献としてここに
組み入れられる1997年1 月29日に出願されてMasreliez
他の米国特許出願第08/788,469号および第08/790,494号
は、多数の長尺絶対位置トランスデューサを開示してい
る。一つの現在の絶対位置トランスデューサは、異なっ
た繰り返し長さを備えたマルチプルアナログトラックを
使用することによって絶対位置範囲を増加する。しかし
ながら、誘導型および容量型のトランスデューサについ
ての現在の技術水準は、（比が基本波長によって確立さ
れるか、あるいは、密接して間隔を置かれた波長の間の
ビート周波数によって確立されるかにかかわらず）約３
２：１のトラックの間の波長の最大の実際的な比、１．
２８ｍｍから５．１２ｍｍまでの微波長のための最小
値、および、ほとんどの度量衡アプリケーションについ
て少なくとも５微波長の読み取りヘッド長さを必要とす
る。微波長が長くなると、これに比例して分解能および
精度が低くなる。それゆえに、２トラックスケールの最
大の長さは、３２微波長（約４０から１６０ｍｍ）にな
る。スケールが長くなると、より多くのトラック、より
多くの読み取りヘッド、および、より幅広の全体のスケ
ール幅を必要とすることになる。従って、より高価であ
り、またより大きな物理的なサイズを必要とする。２．
５６ｍｍの微波長を持つ典型的なスケールは、８０ｍｍ
と２５００ｍｍの間のスケール長を達成するために、三
つのトラックおよび読み取りヘッドを必要とすることに
なる。

【０００７】Masreliez に開示された別の現在の絶対位
置トランスデューサは、絶対位置範囲を増加するため
に、二値符号化されたトラックを使用する。このトラン
スデューサは、２N 微波長の粗スケール長を達成するた
めに、ＮビットコードワードおよびＮ個の読み取りヘッ
ドを有するコードトラックを必要とする。スケールは、
２５６微波長の粗スケール長を達成するために、８個の
読み取りヘッドを必要とすることになる。このトランス
デューサは、コードトラックに沿って分析されたコード
ワードの擬似ランダムシーケンスを使用する。シーケン
スのどこかで読み取りヘッドを１コード位置だけシフト
すると、全ての他のコードワードから区別することがで
きる唯一のコードワードを発生させることになる。各々
のコードワード位置は、ほぼ２N 微波長を有する微波長
スケールの特定の微波長に対応しており、そして、これ
を唯一のものとして識別する。一旦特定の微波長が識別
されると、微波長スケールは、微分解能に対する絶対位
置を識別するために使用することができる。しかしなが
ら、このトランスデューサの長さは、粗波長の長さに限
定されている。更に、あるコードワードを明瞭に決定す
ることができないので、全てのコードワードが使用でき
るというわけではない。

【０００８】別の現在のトランスデューサは、コードワ
ードの間のスタートビット、ストップビット、および、
パリティービットのようなセパレータマークを使用す
る。それゆえに、８ビットコードワードを読み取ること
ができ、同期を達成するために３ビットを使用する２進
システムにおいては、最大スケール長は８＊２(8-3)
（２５６）ビット位置となる。

【０００９】さらに、別の現在のトランスデューサは、
連続的に変化する波長を使用する。この技術は、単一の
トラックで動作することになる。しかしながら、読み取
りヘッドの下方には微細なスケールマークが少ししかな
いので、波長がスケールの端部に向かって増加するのに
つれて微スケール精度は劣化する。これに加えて、マー
ク間の間隔が減少するので、位相間のコントラストが減
少する。この装置においては、読み取りヘッド長、マー
クを正確に区別できる最小間隔、十分な精度のために読
み取りヘッドの下方に必要とされるマークの最少数によ
り制限される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、油および
強磁性粒子のような汚染物質に対して感受性がなく、広
範囲な種々の適用性に富み、非常に長い測定距離への適
用性および低電力化への適用性を含んでおり、上述した
周知慣用のトランスデューサに比較して製造するのが比
較的安価であり、また、絶対位置出力信号を提供する絶
対位置トランスデューサシステムへの適用要求がある。

【００１１】本発明は、所定の読み取りヘッド長さにつ
いてより長いスケール、すなわち、所定のスケール長に
対してより小さな読み取りヘッドを有する誘導型絶対位
置トランスデューサを提供する。誘導型絶対位置トラン
スデューサは、擬似ランダムのコードトラックを使用す
るものよりも長い最大スケール長を提供する。

【００１２】本発明は、連続コードを使用する誘導型絶
対位置トランスデューサを別々に提供し、これにより、
擬似ランダムのコードトラックに対する復号を簡単化す
る。

【００１３】本発明は、簡単なスケールと読み取りヘッ
ド設計を使用して誘導型絶対位置トランスデューサを別
々に提供する。

【００１４】本発明の絶対位置トランスデューサは、リ
ニアエンコーダあるいはロータリーエンコーダのような
高精度アプリケーションのために有用である。この高精
度は、１メートルの絶対スケールについて約０．１ミク
ロンである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の誘導型絶対位置
トランスデューサの一つの実施態様においては、三つの
トラック、すなわち、二つのアナログの微トラックスケ
ールとトランスデューサの絶対的な粗い長さを規定する
一つの符号化された数値コードトラックしか必要としな
い。所定の位置における二つの微波長の間の位相差が個
々の微波長のいずれかよりずっと長い中間波長を規定す
るように、二つの微トラックスケールは、異なった繰り
返し長さを有する。同じ位相角度が、中間波長当たり１
回だけ両方のトラックに発生する。コードトラックは、
各々の中間波長が一つの連続的に配置されたコードワー
ドあるいはコードワードのブロックと整列するように配
置される。このように、曖昧さを防止するためにコード
を避ける必要がない。読み取りヘッドは、微トラックス
ケールの間の位相差を測定する。位相角度でのその差
は、次いで、コードワードの出発点を決定するために使
用される。

【００１６】代わりに、微スケールトラックの一つの代
わりに、中程度の波長スケールトラックを中間波長を提
供するために使用することができる。この場合には、中
間波長は中程度の波長に等しい。しかしながら、両方の
場合において、コードトラックは、スケールに対する読
み取りヘッドの位置がどの中間波長の中に入っているの
かを決定するために使用された絶対位置情報を提供す
る。

【００１７】８ビットコードトラックワードが、連続的
に「００００００００」から全２５６ステップを通って
「１１１１１１１１」に左から右に増加する場合には、
絶対位置コードワードは、差動位相角度から決定される
いずれかのビットを、コードワードの開始点の左に一つ
だけインクリメントし、それらをコードワードの右端に
シフトすることにより決定される。コードトラックが左
から右にデクリメントする場合には、絶対位置コードワ
ードは、差動位相角度から決定されるいずれかのビット
を、それらをコードワードの右端にシフトする前に、コ
ードワードの開始点の左に一つだけデクリメントするこ
とにより決定される。このように、一つの８ビットコー
ドワードの長さに等しいと中間波長を有する絶対位置ト
ランスデューサについては、最大スケール長は、２０４
８（＝８＊２8 ）ビット位置である。なぜなら、適切な
コードワードとコードワードに対する読み取りヘッドの
位置の両方を、スケールに対する読み取りヘッドの絶対
位置とは独立に決定することができるからである。この
ように、最大スケール長は、出願’４６９および’４９
４におけるようなコードトラックワード長とビット長の
代わりに、最大コードトラックワード長と粗波長の倍数
である。それゆえに、読み取りヘッド長を増加すること
なく、単に、コードワードにおいてビットの数を増やす
ことによって、スケール長を更に増やすことができる。

【００１８】コードトラックの別の実施態様において
は、中間波長がＰ（Ｐは１より大きな整数）個の同一の
コードワードを含むようにコードトラックを配列するこ
とによって、スケール長を更に増やすことができる。こ
のように、中間波長につきＰ個のコードワードがあるの
で、前述の最大スケール長は、Ｐ個のビット位置の要因
によって増やされることになる。

【００１９】同様に、読み取りヘッド長を増やすことな
く、この技術を使用してスケール長を増やすことがで
き、リーダー精度およびコードワード内のデジットの数
によってのみ制限される。たとえば、コードトラック
は、基となるＭ（Ｍは２より大きな整数）個のコードワ
ードを生成するために二値レベルより多くを使用するこ
とができる。別の実施態様においては、二つ以上のコー
ドトラックを使用することによってスケール長を更に増
やすことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を用いた好適な実施
の形態について図面を用いて説明する。なお、全図中に
おいて同一符号を付したものは同一構成要素を表わして
いる。本発明の構造および方法は、リニアおよびロータ
リーの両方の度量衡において、光学的、磁気的、容量
型、あるいは、誘導型スケールに対して容易に適用可能
であるが、以下の説明および例は、誘導技術を使用する
リニアスケールに関するものである。当業者は、ここに
開示された構造および方法を、どのように光学的、磁気
的、および、容量型トランスデューサに適用するのかは
容易に理解できるであろう。このように、出願人は、こ
のような実施態様をカバーするようにこの出願の範囲を
意図するものであるが、不必要な重複を避けるために、
誘導型トランスデューサのみが、本発明を説明するため
に使用される。すなわち、当業者は、ここに説明された
技術および方法を、予測可能な方法で光学的、磁気的、
および、容量型トランスデューサに過度の実験なしで適
用することができる。従ってどのようにしてこれらのト
ランスデューサに適用できるかについての詳細な説明は
省略する。

【００２１】図１は、本発明に従った簡易長尺絶対位置
誘導型トランスデューサの一つの実施態様を示す。図１
に示された誘導型トランスデューサの一般的な構造、図
１に示された誘導型トランスデューサの読み取りヘッド
部材とスケール部材の間の誘導結合の詳細な記述、図１
に示された誘導型トランスデューサの一般的な動作の詳
細な記述は、1997年8 月29日に出願された同時継続中の
米国特許出願第08/912567 号と同様に、組み込まれた
出願 '469 および'494で述べられており、それらの全体
がここに引用文献としてそれぞれ組み込まれる。これら
の組み込まれた引用文献の各々は、図１に示された誘導
型トランスデューサの一般的な構造および動作を十分に
説明しているので、本発明に従った簡易長尺絶対位置ト
ランスデューサの以下の詳細な説明は、図１に示された
誘導型トランスデューサの一般化された構造および動作
説明は省略する。

【００２２】図１は、本発明に従った簡易長尺絶対位置
トランスデューサの一つの好適な実施態様を示す。所定
の測定分解能のために、本発明の簡易長尺絶対位置トラ
ンスデューサは、組み込まれた出願'469および'494に開
示されたもののような周知慣用の絶対位置誘導型トラン
スデューサによって一般に可能とされたものよりずっと
長い絶対位置測定範囲を経済的に提供することができる

【００２３】図１に示されるように、簡易長尺絶対位置
誘導型トランスデューサ１００は、読み取りヘッド部材
１０２およびスケール部材１０４を含む。読み取りヘッ
ド部材１０２は、測定軸１０６に沿ってスケール部材１
０４に沿って移動可能である。簡易長尺絶対位置誘導型
トランスデューサ１００は、第１および第２のインクリ
メンタル型誘導型の微波長トランスデューサ２１０およ
び２２０とコードトラックトランスデューサ２３０を同
様に含む。第１および第２の微波長トランスデューサ２
１０および２２０とコードトラックトランスデューサ２
３０は、測定軸１０６に沿って伸延する。第１および第
２の微波長トランスデューサ２１０および２２０は、好
ましくは、第１および第２の微波長λ1 およびλ2 をそ
れぞれ有する。

【００２４】図１に示されるように、第１の微波長トラ
ンスデューサ２１０は、読取りヘッド部材１０２上に配
置され、測定軸１０６に沿って直交して（すなわち、互
いに１／４波長オフセットして）配置された第１の受信
器巻線２１４および第２の受信器巻線２１６を含む。同
様に、第２のインクリメンタル型誘導型の微波長のトラ
ンスデューサ２２０は、読取りヘッド部材１０２上に配
置され、測定軸１０６に沿って直交して配置された第１
の受信器巻線２２４および第２の受信器巻線２２６を含
む。受信器巻線２１４、２１６、２２４、および２２６
の各々は、等しい数の正および負のループ部を含む。

【００２５】同様に、２進のコードトラックトランスデ
ューサ２３０は、読み取りヘッド部材１０２に配置され
て測定軸１０６に沿って伸延する（ｎ＋１）個の受信器
巻線すなわち平衡なループ対２３７を含む。ここで、ｎ
はコードワード当たりのビットの数である。図１に示さ
れるように、コードトラックトランスデューサ２３０の
受信器巻線すなわち平衡なループ対２３７の各々は、正
極性ループ部２３４と負極性ループ部２３６を含んでお
り、一方の受信器巻線すなわち平衡なループ対２３７の
正極性ループ部２３４は、隣接する受信器巻線すなわち
平衡なループ対２３７の負極性ループ部２３６と重なっ
ている。

【００２６】第１および第２の微波長トランスデューサ
２１０および２２０とコードトラックトランスデューサ
２３０は、同様に読み取りヘッド部材１０２上に形成さ
れた単一の送信器巻線２１２を共有する。別法として、
読取りヘッド部材１０２は、各トランスデューサについ
て一つ設けられた三つの別々の送信器巻線（図示せず）
を含むことができる。スケール部材１０４は、第１の微
波長トランスデューサ２１０の第１の微波長スケール２
１８と、第２の微波長トランスデューサ２２０の第２の
微波長スケール２２８を含む。スケール部材１０４は、
コードトラックトランスデューサ２３０のコードトラッ
ク２３８を同様に含む。各々の微波長スケール２１８お
よび２２８は、複数の磁束変調器１７０を含む。同様
に、スケール２１８および２２８の上の各々の磁束変調
器１７０は、対応する第１および第２の波長λ1および
λ 2の２分の１に等しい測定軸１０６に沿って測定され
た長さ１７４および１７６をそれぞれ有する。組み込ま
れた出願'469および'494で説明されたように、磁束変調
器１７０は、磁束中断器（disrupter ）あるいは磁束強
化器（enhancer）のいずれか一方とすることができる。

【００２７】好ましくは、第１の微波長λ1 は２．５４
ｍｍであり、波長λ2 は２．５６ｍｍである。第１およ
び第２のインクリメンタル型誘導型の微波長トランスデ
ューサ２１０あるいは２２０のいずれも、微波長インク
リメンタル型測定を提供するために使用することができ
る。第２の微波長λ2 （２．５６ｍｍ）は、簡単なデジ
タル的な計算が可能であるのでミリメートルでの測定に
好適である。第１の微波長λ1 （２．５４ｍｍ）は、
０．１インチに等しい。このように、簡単なインチ／ミ
リメートル変換計算が可能であるので、それはインチで
の測定で使用される。

【００２８】第１および第２の微波長λ1 およびλ2
は、互いに等しい。このように、これらの波長の対の間
の空間位相差は、個々の第１および第２の波長λ1ある
いはλ2のいずれかよりもずっと長い空間長すなわち中
間波長の周期の３６０°全部にわたる。従って、二つの
微波長トランスデューサ２１０および２２０のような、
異なった波長を備えた二つのトランスデューサからの位
置出力情報は、長尺測定のために結合することができ
る。

【００２９】結合された位置情報は、中間波長にわたる
空間「位相関係」決定に基づいて絶対位置情報を提供す
る。この中間波長は、相対空間位相シフトの３６０°に
相当し、第１および第２の微波長トランスデューサ２１
０および２２０の空間波長から得られる。この中間波長
は、第１および第２の微波長トランスデューサ２１０あ
るいは２２０のいずれかによって単独で達成することが
できる絶対測定の範囲よりずっと長い。

【００３０】二つの微波長トランスデューサのいずれか
の空間波長が互いにほぼ等しくなるように増加するのに
従って、二つのトランスデューサからの信号から得られ
る位相差は、増加した一層長い位相関係長すなわち中間
波長の周期の３６０°全部にわたる。これは、一層大き
な絶対測定距離に相当する。

【００３１】トランスデューサ２１０および２２０の第
１および第２の微波長λ1 およびλ2 の許容できる実際
的な関係は、およびこのような中間波長は、波長／トラ
ンスデューサの各々についての測定精度に依存する。個
々のトランスデューサについての高い測定精度は、位置
がトランスデューサ波長の小部分である分解能を正確に
決定できることを示す。

【００３２】第１および第２の微波長λ1 およびλ2 の
間の位相差は、それぞれ２．５４ｍｍおよび２．５６ｍ
ｍに等しいときに、３２５．１２ｍｍの有効な中間波長
を提供する。このように、粗／微比は約１２８／１であ
る。この波長比は、第１および第２の微波長トランスデ
ューサ２１０および２２０と、対応する第１および第２
の微波長λ1およびλ 2の各々について期待されている
２５６／ｌの定格精度と補間比に対する十分な安全マー
ジンを提供する。波長比は、システム設計許容値および
許容コストに依存して増やすことができる。しかしなが
ら、これはしばしば不正確な絶対測定読み取りを引き起
こす誤差の危険性を大きくする結果となる。誘導型絶対
位置トランスデューサが十分な測定範囲を有することを
確実にするために、粗／微比は好ましくは少なくとも１
００であることが理解されるべきである。次の量的な説
明は、本発明の簡易長尺絶対位置トランスデューサにお
いて好適な微（ミリメートルおよびインチ）と粗の動作
モードに対応する好適な設計ガイドラインを要約するも
のである。

【００３３】別法として、微スケールトランスデューサ
２１０および２２０の代わりに、中間波長に等しい波長
を有する中程度の波長のスケールトランスデューサを、
中間波長を提供するために使用することができる。

【００３４】上記したように、各々の微波長トランスデ
ューサ２１０および２２０は、二つの受信器巻線２１４
および２１６、および２２４および２２６をそれぞれ使
用する。第１および第２の受信器巻線２１４および２１
６、および２２４および２２６は直交して配置されるの
で、第１および第２の受信器巻線２１４および２１６、
および２２４および２２６から出力された信号は、空間
的に位相が９０°ずれている。二つの受信器巻線からの
信号の関係により移動の方向を決定することが可能とな
り、また、微波長の中のどこにおいても、曖昧さがない
微位置測定値を決定することが可能となる。

【００３５】図１に示された簡易長尺絶対位置誘導型ト
ランスデューサ１００においては、受信器巻線の信号振
幅は、読取りヘッド部材１０２が測定軸１０６に沿った
スケール部材１０４に沿って移動するのにつれて周期的
な関数に従う。対応する受信器巻線に対するスケール部
材１０４の一つのローカル波長の中の直線位置および位
相位置ｘおよびφｎは、 ｘ＝ｔａｎ-1（ｓ１／ｓ２）＊（λn ／２π） φ1n＝ｔａｎ-1（ｓ１／ｓ２） として得られる。ここで、ｘは、一つの微波長の中の直
線位置である。φ1nは、空間の位相位置であり、ここ
で、第１あるいは第２の微波長トランスデューサ２１０
あるいは２２０について、それぞれｎ＝１あるいは２で
ある。ｓ１およびｓ２は、対応する第１および第２の受
信器巻線２１４および２１６、および２２４および２２
６からの出力信号の振幅である。λn は、対応する波長
である。ｔａｎ-1関数は、信号ｓ１およびｓ２に対応す
る波長の適切な「四分円」を識別するために、ｓ１およ
びｓ２の信号の信号極性を使用することによって０と２
πの間の値を繰り返す。

【００３６】第１および第２の微波長トランスデューサ
２１０および２２０は、ある程度寄生的に結合すること
がある。これは、トランスデューサからの受信器出力信
号に誤差を引き起こすおそれがある。微波長トランスデ
ューサ２１０および２２０の間の寄生結合を減少させる
ために、二つの波長は、簡易長尺絶対位置誘導型トラン
スデューサ１００の中で互いに最も離れた距離に配置す
ることができる。

【００３７】図１に示されたコードトラック２３８は、
測定軸１０６に沿って配置された磁束変調器１７０とス
ペース１７２のパターンを有する２進コードスケールで
ある。組み込まれた出願’４６９および’４９４で説明
されたように、磁束変調器１７０は、磁束中断器か磁束
強化器のいずれかである。隣接する磁束変調器１７０と
スペース１７２の各々の組が、唯一の多ビット２進コー
ドワードの連続的な系列の一つを規定する。２進コード
ワードの数は、２進コードワード内のビットの数とその
コードワードについての設計ルールに依存することにな
る。これらの設計ルールは、以下に更に詳細に説明され
る。

【００３８】図１に示されるように、コードトラック２
３８については、各々の磁束変調器１７０と各々のスペ
ース１７２は、測定軸１０６に沿って長さ１７８を占有
する。特に、コードスケール２３８については、磁束変
調器１７０の長さ１７８は、エッジ間距離である長さ１
７９よりも僅かに小さい。これは、磁束変調器１７０が
互いに隣接しているときに、磁束変調器１７０を囲んで
区画する狭い絶縁ギャップを提供する。エッジ間の長さ
１７９も、コードトラックトランスデューサ２３０の各
々の正極性ループ２３４および負極性ループ２３６の長
さ２３５に等しい。スケール部材１０４の一部のみが、
したがって、２進のコードトラック２３８の一部のみが
図１に示されていることが理解されるべきである。

【００３９】図１に示されるように、各々の第１の正極
性ループ２３４は、第２の負極性ループ２３６に直列に
接続される。このように、隣接する第１および第２の正
極性ループ２３４および負極性ループ２３６の対は、複
数の平衡したループ対２３７を形成する。送信器巻線２
１２によって発生させられた磁束変調するための磁束変
調器１７０がない場合には、各々の平衡したループ対２
３７は定格上は出力信号を作り出さない。

【００４０】平衡したループ対２３７の第１の正極性ル
ープ２３４と第２の負極性ループ２３６の両方が一対の
スペース１７２あるいは一対の変調器１７０の上方に配
置されるときには、第１および第２の正極性ループ２３
４および負極性２３６の各々に誘起された電磁束（ＥＭ
Ｆ）は、定格上は同一のものである。このように、平衡
したループ対２３７から出力された信号の正味の電圧振
幅は定格上はゼロである。これは、磁束変調器１７０あ
るいはスペース１７２に関して平衡したループ対２３７
のどのような対称的な配置についても真である。

【００４１】これに対して、磁束変調器１７０が中断器
型素子であると仮定すると、正極性ループ２３４が平衡
したループ対２３７のスペース１７２の上方に配置さ
れ、その平衡したループ対の平衡したループ対２３７の
負極性ループ２３６が磁束中断器型の磁束変調器１７０
の上方に配置されているときには、第１の正極性ループ
２３４は正極性ループであり、第２の負極性ループ２３
６は負極性ループであり、平衡したループ対２３７は正
振幅の電圧信号を出力する。すなわち、正極性ループ２
３４に誘起されたＥＭＦは中断されない。しかしなが
ら、負極性ループ２３６に誘起されたＥＭＦは中断され
る。このように、正味の正のＥＭＦは、平衡したループ
対２３７で誘起される。平衡したループ対２３７は、こ
のように正振幅の電圧信号を出力する。

【００４２】なお、平衡したループ対２３７の正極性ル
ープ２３４が磁束中断器型の磁束変調器１７０の上方に
配置され、一方、平衡したループ対２３７の負極性ルー
プ２３６がスペース１７２の上方に配置される場合に
は、平衡したループ対２３７は正味の負振幅の電圧信号
を出力する。すなわち、負極性ループ２３６に誘起され
たＥＭＦは中断されることはなく、一方、正極性ループ
２３４に誘起されたＥＭＦは中断されることになる。こ
のように、正味の負のＥＭＦは平衡したループ対２３７
に誘起される。平衡したループ対２３７は、このように
負電圧振幅信号を出力する。

【００４３】磁束変調器１７０が磁束中断器の代わりに
強化器型素子である場合、あるいは、第１の正極性ルー
プ２３４と第２の負極性ループ２３６の極性を逆にする
場合には、電圧振幅も同様に逆になることが理解される
べきである。勿論、これらの変更の両方が同時に行われ
る場合には、電圧振幅は同一のもののままとなる。

【００４４】このように、スペース１７２が磁束変調器
１７０に隣接しているときには、スペース１７２と隣接
する磁束変調器１７０のその対の上方に横たわる平衡し
たループ対２３７からの出力は、正電圧あるいは負電圧
のいずれか一方である。これらの電圧の両方は、論理的
な「１」値として規定される。特に、各々の論理的な
「１」値は、磁束変調器１７０とスペース１７２の間の
コードスケール２３８に沿った遷移に相当する。同様
に、各々の論理的な「０」値は、コードトラック２３８
での遷移の欠如に相当する。

【００４５】このように、２進のコードトラック２３８
の磁束変調器１７０とスペース１７２の７個の隣接する
対の各々の組は、７ビット２進コードワードを規定す
る。すなわち、８個の隣接する磁束変調器１７０および
／またはスペース１７２は、７対の隣接する素子、すな
わち、７個のコード対を形成する。隣接する素子の７個
のコード対の各々は、２進のコードトラックトランスデ
ューサ２３０の７個の平衡したループ対２３７によって
感知される。

【００４６】２進のコードトラックトランスデューサ２
３０が任意の平衡したループ対２３７を含むことができ
ることも同様に認識されるべきである。なお、２進のコ
ードトラックトランスデューサ２３０の平衡したループ
対２３７の各々の追加されたものは、連続的な２進のコ
ードトラック２３８で符号化することができる利用可能
なコードワードの数を２倍にする。平衡したループ対２
３７が使用することによって、単一の２進コードワード
を読み取るために、２進のコードトラックトランスデュ
ーサ２３０を２進のコードトラック２３８に沿って移動
させる必要がないことも同様に理解されるべきである。

【００４７】平衡したループ対２３７は遷移の有無を検
出するので、スペースを２進のコードトラック２３８に
おいて隣接する素子の間に残す必要がないことも同様に
理解されるべきである。すなわち、別法として、介在す
るスペースなしに二つの磁束変調器１７０を互いに直ぐ
隣に配置することができる。このように、この代替実施
態様においては、長さ１７８は長さ１７９に等しいこと
になる。更に、この代替実施態様においては、２進のコ
ードトラックトランスデューサ２３０の２進コードトラ
ック２３８は、磁束変調器１７０とスペース１７２の最
大密度を好都合に使用することになる。同様に、コード
トラック２３０および読み取りヘッド部材１０２は、各
々の導電性素子１７０について実質的に全体のユニット
の長さ１７９を使用して、利用可能なスペースから最も
強い受信器出力信号を効率的に提供することができる。

【００４８】簡易長尺絶対位置誘導型トランスデューサ
１００は、上述したように、二つの微波長スケールトラ
ックと、一連の連続的な個別のコードワードを備えた一
つのコードトラックの三つトラックを使用する。同じ位
相角度が両方の微スケール上で中間波長につき１回だけ
発生するように、二つの微波長スケールは異なった繰り
返し長さを有する。これに加えて、１中間波長は、一つ
のコードワードあるいは整数個の同一のコードワードを
含む一つのブロックのいずれかに揃えられることが望ま
しい。

【００４９】直交（正弦と余弦）する信号を作り出すよ
うに間隔を空けて配置された各々の微波長スケール２１
８および２２８についての二つの巻線のような、上記さ
れたような、また、組み込まれた引用文で説明されたよ
うな周知の装置および方法によって、中間波長に対する
読み取りヘッド部材１０２の位相角度は測定される。位
相角度は、各々のスケールについての正弦／余弦信号の
逆正接に等しい。読み取りヘッド巻線の他の間隔につい
て、あるいは、二つより多い巻線について同様の式を得
ることができる。巻線は、好ましくは、１８０°／Ｎの
間隔で配置される。ここで、Ｎは巻線の数である。

【００５０】微波長トランスデューサおよびコードトラ
ックトランスデューサに関連する回路および信号処理ス
テップは、組み込まれた出願'469および'494で開示され
たものと本質的に同じである。

【００５１】例示の目的で、また、本発明を一層容易に
理解できるように、図２は、このトランスデューサにつ
いて１中間波長を規定するポイントＡとＢの間に２５微
波長を有する第１の微波長スケールについての位置に対
する位相角度を示す。図３は、ポイントＡとＢの間に２
４波長を有する第２微波長スケールについての位相角度
を示す。微波長スケールは、ポイントＡとＢにおいて互
いに整列される。ポイントＡからポイントＢまでの距離
は、このように１中間波長を表す。二つの微波長スケー
ル位相角度の間の位相差は、図４に示される。差は不連
続であるが、任意の負の値に３６０°を表す値を加える
ことによって二つの微波長スケールの間の連続的な位相
関係を形成するように修正することができる。

【００５２】図５は、中間波長に対する読み取りヘッド
部材の位置の一次関数である修正された位相差を示す。
各々の中間波長は一つのコードワードあるいは一つのコ
ードブロックと整列されるので、コードワードあるいは
コードブロックのスタート点に対する読み取りヘッド部
材の位置を決定するために位相差を使用することができ
る。それゆえに、位相差は、スケール部材に対する読み
取りヘッド部材の相対位置とは独立した、コードワード
のスタート点に対する読み取りヘッド部材の位置の曖昧
さがない測定値である。コードワードのスタート点を二
つの微波長スケールパターンが整列されるポイントに整
列させることは好都合であるが、必要条件ではないこと
は理解されるべきである。絶対位置を決定するためにス
ケールの一部の上方で読み取りヘッド部材を走査するの
を避けるために、読み取りヘッド部材は、一度に少なく
とも一つの全部のコードワードを読み取るために十分な
長さと数の受信器巻線を有しなければならない。

【００５３】図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の簡易長尺
絶対位置誘導型トランスデューサの読み取りヘッド部材
の絶対位置を決定する方法を概説する。ステップＳ１０
０で始まり、制御はステップＳ２００に続き、そこでは
送信器巻線が駆動される。次いで、ステップＳ３００に
おいては、第１の微波長受信器巻線の出力が入力されて
格納される。次に、ステップＳ４００においては、第２
の微波長受信器巻線の出力が入力されて格納される。次
いで、ステップＳ５００においては、ｎ個のコードトラ
ック受信器巻線の出力が入力されて格納される。変数
「ｎ」は、コードワードのビットの数を表す。次いで、
ステップＳ６００においては、コードトラック受信器巻
線の「ｎ」個の出力がデジタル化される。

【００５４】次に、ステップＳ７００においては、第１
および第２の微波長受信器巻線の位相角度が判別され
る。次いで、ステップＳ８００においては、第１および
第２の微波長受信器巻線の出力の位相差が判別される。
次に、ステップＳ９００においては、判別された位相差
に基づいて、ｎ個のコードトラックビットに対するコー
ドワードのスタート位置の相対位置が判別される。

【００５５】次いで、Ｓ１０００においては、スタート
位置ビットの左側のコードトラックビットの数ｋが判別
される。次に、ステップＳ１１００においては、ｋ個の
コードトラックビットの２進シーケンスが１だけインク
リメントされる。次いで、ステップＳ１２００において
は、インクリメントされた２進シーケンスの最も右側の
ｋビットが右側に（ｎ−ｋ）位置だけシフトされる。

【００５６】次に、ステップＳ１３００においては、結
果として生じたｎビットコードワードが読み取られる。
次いで、ステップＳ１４００においては、結果として生
じたｎビットコードワードに基づいて、スケール部材に
対する読み取りヘッド部材の粗絶対位置が１中間波長の
中で判別される。次に、ステップＳ１５００において
は、微波長受信器巻線出力の一組の位相角度に基づい
て、スケール部材に対する読み取りヘッド部材の微絶対
位置が、前記の判別された中間波長の中で判別される。
次いで、ステップ１６００においては、絶対位置測定の
処理が停止する。

【００５７】本発明の別の好適な実施態様においては、
簡易長尺絶対位置誘導型トランスデューサ１００は、各
々のコードブロックが複数の同一のコードワードを含む
コードブロックを有するコードトラックを含むことがで
きる。図６Ｂは、この特徴を実施する一つの方法を概説
する。コードブロック特徴が実施される場合には、ステ
ップＳ１０５０（図６Ｂにおいて破線で示される）は、
スタート位置の左側のコードトラックビットの数ｋが判
別された後に含められることになる。この場合は、ステ
ップＳ１０００においてスタート位置の左側のコードト
ラックビットの数ｋが判別された後のステップＳ１１０
０に続く制御経路Ｌ１０１０の代わりに、破線で示され
る制御経路Ｌ１０２０がステップＳ１０５０に続く。ス
テップＳ１０５０においては、読み取りヘッドによって
読み取られたコードワードがコードブロックと重なるか
どうかが判別される。次いで、ステップＳ１０６０にお
いては、コードワードがコードブロックと重なると判別
された場合には、処理は制御経路Ｌ１０８０でステップ
Ｓ１１００に続く。ステップＳ１１００〜Ｓ１６００
は、上述したように、次いで実行される。

【００５８】ステップＳ１０６０においては、コードワ
ードがコードブロックと重ならないと判別された場合に
は、制御は経路Ｌ１０９０に沿ってステップＳ１２００
にジャンプする。ステップＳ１２００〜Ｓ１６００は、
上述したように、次いで実行される。

【００５９】コードトラック２３８は、所望のスケール
長および精度に依存して、種々の構成で配置することが
できる。図７は、本発明の簡易長尺絶対位置誘導型トラ
ンスデューサのコードトラックの配置の第１の実施態様
の例を示す。図７においては、８ビット２進コードトラ
ックワードは、左から右に「００００００００」から全
２５６ステップを通って「１１１１１１１１」まで連続
的に増加する。この実施態様においては、最上位ビット
は左にあり、最下位ビットは右にある。これに加えて、
図７においては、測定軸に沿ったコードトラックトラン
スデューサの各々の「ビット位置」の幅は、トランスデ
ューサの構造に依存して、微波長トランスデューサの一
つの波長の半分あるいは全体のいずれかに等しく、独自
のコードワードを形成する８ビット位置の幅は中間波長
に等しい。「ビット位置」は、そのビット位置を占めて
る磁束変調器あるいはスペースに基づいた出力によって
与えられた受信器巻線の位置に、したがって、コードト
ラック読み取りヘッドの受信器巻線の一つのデジタル化
された出力に相当するように規定されたコードトラック
スケールの上の位置である。このように、図１に示され
るように、各々の「ビット位置」は、各々の受信器巻線
の左のループ、あるいは別法として、各々の受信器巻線
の右のループに相当するように規定するころができる。
読み取りヘッド上の各々のビット位置に対応する右ある
いは左のループの位置は既知であるので、ビット位置に
対する、したがって、スケールに対する読み取りヘッド
の位置が決定できる。

【００６０】図７〜図１０は、コードワードのシーケン
スの一部分のみを示す。図７においては、各々のコード
ワードのスタート点は、ビリオド（．）によって示され
る。２進値は各々のビット位置に割り当てられ、コード
トラック読み取りヘッドの受信器巻線の下にあるビット
位置は括弧（［］）で囲まれる。省略（・・・）は連続
的な系列の継続を示すために使用される。

【００６１】図７に示されたコードトラック読み取りヘ
ッド部材の受信器巻線のデジタル化された出力のシーケ
ンス「０１１１１１１０」は独自ではない。例えば、読
み取りヘッド部材が左に９ビットシフトされるときに
も、スケール部材上のいくつかの他の位置と同様にこの
シーケンスが発生する。しかしながら、このコードワー
ドについてのスタート位置は発見するのが容易である。
スタート位置「０１１１１１１」の左に発生する、コー
ドトラック読み取りヘッドの受信器巻線からのデジタル
化された出力のシーケンスが判別され、結果として生ず
る２進数「０１１１１１１」は１だけインクリメントさ
れて新しい２進数「１００００００」が得られる。イン
クリメントすることが、以前の２進数より多くのビット
を含む新しい２進数を生じさせる場合には、新しい２進
数の最上位ビットが切り捨てられる。次いで、この結果
として生じたビットのシーケンスは、スタート位置の右
に発生するコードトラック読み取りヘッド部材の受信器
巻線のデジタル化された出力の元のシーケンスと結合さ
れる。特に、結果として生ずるシーケンスがコードトラ
ック受信器巻線によって入力されたコードワードを決定
するために、元のシーケンスの右へ配置されるように、
結果として生ずるシーケンスは元のシーケンスと結合さ
れる。判別されたコードワードは、読み取りヘッド部材
の粗絶対位置を示す。すなわち、各々のコードワード
は、それが中間波長につき一度現れるか、あるいは、中
間波長につき複数回現れるかにかかわらず、特定の中間
波長を独自に識別する。

【００６２】これに加えて、図７に示されるように、各
々のコードワードが中間波長につき一度現れる時には、
スタート位置に対するコードトラック読み取りヘッド部
材の位置は、読み取りヘッド部材がどの微波長に対して
配置されているかも同様に示す。すなわち、この場合
は、感知された２進シーケンス内のスタート位置の相対
的な位置は、「中程度の」分解能のスケールに対しての
読み取りヘッド部材の絶対位置を示す。この中程度の分
解能は、読み取りヘッド部材が、識別された中間波長の
どの微波長に配置されているのかを示す。次いで、微波
長受信器巻線の一つの直交する出力を読み取ることによ
って、識別された微波長内の微絶対位置を決定すること
ができる。位相差は、感知された２進シーケンスの中の
スタート位置の位置を判別することができることに加え
て、読み取りヘッドが、識別された中間波長のどの微波
長に対して配置されているのかを判別するためにも同様
に使用することができることも同様に理解されるべきで
ある。なお、以下に説明されるように、一つの中間波長
内にコードワードが複数回発生する場合には、特定の微
波長を識別するために位相差を使用しなければならな
い。

【００６３】コードトラックの読み取りヘッド部材が、
コードワードと整列していないコードトラックの次の六
つのビット位置のいずれかと整列した場合には、六つの
２進シーケンス「１１１１１１．０１」、「１１１１
１．０１０」、「１１１１．０１００」、「１１１．０
１０００」、「１１．０１００００」、および、「１．
０１０００００」を発生させるために、同じコードワー
ド「０１００００００」がこの手続きを使用して依然判
別されることになる。コードスケールに対する読み取り
ヘッド部材の次の位置「．０１００００００」は、スタ
ート位置に整列されるので訂正を必要としない。

【００６４】この例から、少なくとも８ビットを読み取
ってスタート位置を判別することができる限りにおいて
は、コードトラックに対する読み取りヘッドの任意の位
置から２５６個の独自のコードワードの各々を再構築す
ることができることが明らかである。同様に、この方法
は８デジットより多いあるいは少ないものに対して適用
され、また、二つのより多くのレベルが、たとえば、大
きさ、サイズ、高さ、幅、深さ、位置、強度、あるい
は、他の特性によって区別することができる場合には、
底２より多い底を有するデジットシーケンスに対して適
用される。別法として、前に判別されたデジットシーケ
ンスから一つを引くことによって、読み取りヘッド部材
の左の端のワードを再構築することができる。同様に他
のアルゴリズムを使用することができることが理解され
るべきである。インクリメントすることがデクリメント
することと置換され、左にシフトすることが右にシフト
することと置換される限りにおいては、最上位ビットを
ワードの右の端とし、最下位ビットをワードの左の端と
することができる。

【００６５】本発明の簡易長尺絶対位置誘導型トランス
デューサのコードトラックの配置の第２の実施態様にお
いては、コードトラックは、Ｐコードワード長毎のみ中
間スケールの位相と同期することができる。ここで、Ｐ
は１より大きな整数である。この場合は、コードワード
の前の各々の中間波長の中のコードブロックがインクリ
メントされるのにしたがって、各々のコードワードは同
じものがＰ回繰り返され、後続する中間波長については
コードブロックの次のＰ個のコードワードについて繰り
返される。この場合は、コードワードのスタート位置も
同様にコードブロックのスタート位置であるときには、
コードワードのスタート位置の左側のビット位置は、コ
ードワードの適切な端にシフトされる前に、インクリメ
ントあるいはデクリメントされることだけが必要であ
る。

【００６６】図８および図９は、この第２の実施態様の
例を示す。図８においては、各々の６ビットコードトラ
ックワードは、コードワードがインクリメントされる前
に、特定の中間波長について各々のブロック内で４回繰
り返される。コードブロックに表れるコードワードは、
「００００００」から全６４ステップを通って「１１１
１１１」に左から右に連続してインクリメントされる。
各々のコードワードにおいて、最上位ビットは左にあ
り、最下位ビットは右にある。各々のコードブロックの
スタート点はコロン（：）によって示され、各々のコー
ドワードのスタート点はピリオド（．）によって示され
る。２進値は各々のビット位置に割り当てられ、コード
トラック読み取りヘッドの受信器巻線の下にあるビット
位置は括弧（［］）で囲まれる。省略（・・・）は連続
的な系列の継続を示すために使用される。

【００６７】図８の例においては、コードトラックの読
み取りヘッド部材は、コードブロックのスタート位置と
一致するコードワードのスタート位置と重なる。しかし
ながら、このコードワードについてのスタート位置は、
見つけるのが容易である。スタート位置「１０」の左に
発生する、コードトラック読み取りヘッドの受信器巻線
からのデジタル化された出力のシーケンスが判別され、
結果として生ずる２進数「１０」が１だけインクリメン
トされて新しい２進数「１１」が得られる。次いで、ビ
ット「１１」のこの結果として生じたシーケンスは、ス
タート位置の右に発生する、コードトラック読み取りヘ
ッド部材の受信器巻線のデジタル化された出力の元のシ
ーケンス「１０１１」と結合される。特に、結果として
生ずるシーケンスがコードトラック受信器巻線によって
入力されたコードワード「１０１１１１」を判別するた
めに、結果として生ずるシーケンスは、元のシーケンス
の右に配置されるように元のシーケンスと結合される。
判別されたコードワードは、読み取りヘッド部材の粗絶
対位置を示す。

【００６８】図９においては、コードトラックの読み取
りヘッド部材は、コードブロックのスタート位置と一致
しないコードワードのスタート位置に重なる。このよう
に、スタート位置が判別された後に、スタート位置「１
１１」の左に発生する、コードトラックの読み取りヘッ
ド部材の受信器巻線からのデジタル化された出力のシー
ケンスが判別される。結果として生ずる２進数「１１
１」はインクリメントされず、スタート位置の右に発生
する、コードトラックの読み取りヘッド部材の受信器巻
線のデジタル化された出力の元のシーケンス「１０１」
と単に結合される。特に、結果として生ずるシーケンス
は、結果として生ずるシーケンスがコードトラック受信
器巻線によって入力されたコードワードを決定するため
に、元のシーケンスの右に配置されるように元のシーケ
ンスと結合される。判別されたコードワード「１０１１
１１」は、読み取りヘッド部材の粗絶対位置を示す。

【００６９】本発明の簡易長尺絶対位置誘導型トランス
デューサのコードトラックの配置の第３の実施態様にお
いては、第２のコードトラックはコードビットの数を２
倍にするために加算され、コードビット中の最大スケー
ル長が二乗される。第３のコードトラックを加えること
は、コードビット中の最大スケール長を三乗することに
なるが、簡易読み取りヘッドは依然維持されたままであ
る。このように、マイクロメートルの分解能で数百キロ
メートルの絶対トランスデューサが可能である。

【００７０】図１０は、コードトラックスケールの第３
の実施態様を示す。この実施態様は、二つの６ビットコ
ードワードトラックから形成される１２ビットコードワ
ードを含む。図１０においては、第１の（下位の）コー
ドトラックは、１２ビットコードワードの６個の最下位
ビットを表し、第２の（上位の）コードトラックは、１
２ビットコードワードの６個の最上位ビットを表す。各
々の６ビットコードワードおよび１２ビットコードワー
ドにおいて、最上位ビットは左にあり、最下位ビットは
右にある。

【００７１】図１０においては、第１のコードトラック
は「００００００」から全６４ステップを通って「１１
１１１１」に左から右に連続的にインクリメントする
が、第２のコードトラックは不変のままである。第２の
コードトラックは、次いで、１だけインクリメントさ
れ、第１のコードトラックは、「００００００」から全
６４ステップを通って「１１１１１１」に左から右に再
び連続的にインクリメントする。このように、ビット位
置の最大値数は４０９６（＝６４2 ）である。第２のコ
ードトラックをインクリメントするポイントはコロ
ン（：）によって示され、コードワードの各々の対のス
タート点は、ピリオド（．）によって示される。２進値
は、各々のビット位置に割り当てられ、コードトラック
の読み取りヘッド部材の受信器巻線の下にあるビット位
置は括弧（［］）で囲まれる。省略（・・・）は連続的
な系列の継続を示すために使用される。

【００７２】図１０においては、コードトラックの読み
取りヘッド部材は、第１のコードトラックが最大２進値
「１１１１１１」に到達し、また、第２のコードトラッ
クがインクリメントされる位置に一致するコードワード
のスタート位置に重なる。しかしながら、このコードワ
ードについてのスタート位置は発見するのが容易であ
る。第１および第２のコードトラックの読み取りヘッド
部材の受信器巻線からのデジタル化された出力の完全な
２進シーケンスは、「０１０１１１１０００００」であ
る。次いで、このシーケンスは、各々のコードトラック
の読み取りヘッド部材から一つのシーケンスである二つ
の２進シーケンスに分離される。

【００７３】スタート位置「１」の左に発生する、第１
のコードトラックの読み取りヘッド部材の受信器巻線か
らのデジタル化された出力のシーケンスが判別され、結
果として生ずる２進数「１」が１だけインクリメントさ
れて、新しい２進数「１０」が得られる。新しい２進数
「１０」は、スタート位置の左に対する出力の元のシー
ケンスより多いビット数を含んでいるので、新しい２進
数の最上位ビット「１」は切り捨てられ、ビット「０」
の結果として生ずるシーケンスは、スタート位置の右に
発生する、コードトラックの読み取りヘッド部材の受信
器巻線のデジタル化された出力の元のシーケンス「００
０００」と結合される。特に、結果として生ずるシーケ
ンスは、結果として生ずるシーケンスが第１のコードト
ラック受信器巻線によって入力されたコードワード「０
０００００」を判別するするために、元のシーケンスの
右に配置されるように元のシーケンスと結合される。

【００７４】コードワード「００００００」は、第２の
コードトラックをインクリメントする必要があることを
示すので、スタート位置「０」の左に発生する、第２の
コードトラックの読み取りヘッド部材の受信器巻線から
のデジタル化された出力のシーケンスが判別され、結果
として生ずる２進数「０」が１だけインクリメントされ
て、新しい２進数「１」が得られる。ビット「１」の結
果として生ずるシーケンスは、スタート位置の右に発生
する、コードトラックの読み取りヘッド部材の受信器巻
線のデジタル化された出力の元のシーケンス「１０１１
１」と結合される。特に、結果として生ずるシーケンス
が第２のコードトラック受信器巻線によって入力された
コードワード「１０１１１１」を判別するために、元の
シーケンスの右へ配置されるように、結果として生ずる
シーケンスは元のシーケンスと結合される。次いで、第
１および第２の受信器巻線によって入力されたコードワ
ードは、読み取りヘッド部材の粗絶対位置を示すコード
ワード「１０１１１１００００００」を形成するために
結合される。

【００７５】図１１は、本発明の簡易長尺絶対位置誘導
型トランスデューサ１１００の第２の実施態様を示す。
特に、図１１は、読み取りヘッド部材１１０２とスケー
ル部材１１０４を重なった関係で示す。本発明の簡易長
尺絶対位置誘導型トランスデューサ１１００の第２の実
施態様は、二つのスケール、微波長トランスデューサ１
２１０の微波長スケール１２１８、および、コードトラ
ックトランスデューサ１２３０のコードトラック１２３
８のみを使用する。

【００７６】簡易長尺絶対位置誘導型トランスデューサ
１１００の第２の実施態様においては、図１１に示され
るように、コードトラックトランスデューサ１２３０は
直交する二つの巻線を有し、各々の巻線は八つの平衡な
ループ対１２３７を含む。複数の平衡なループ対１２３
７は、送信器巻線１２３２によって取り囲まれ、一方、
送信器巻線１２１２は、微波長トランスデューサ１２１
０の受信器巻線１２１４および１２１６のみを取り囲
む。これは、三つ全てのトランスデューサについて共通
の送信器巻線を使用する第１の実施態様とは対照的であ
る。

【００７７】第１の実施態様と同様に、各々の平衡なル
ープ対１２３７は、第１の正極性ループ１２３４および
第２の負極性ループ１２３６を有している。しかしなが
ら、この第２の実施態様においては、第１および第２の
正極性ループ１２３４および負極性ループ１２３６は、
以前の実施態様のように測定軸１１０６に沿って整列さ
れるのではなくて、測定軸１１０６に対して垂直な方向
に整列される。

【００７８】第２の実施態様の２進のコードトラックト
ランスデューサ１２３０は、スケール部材１１０４上に
形成された二つの平行な部分を含むスケール素子１１７
４を有する。２進のコードトラック１２３８は、上側部
分１２３９および下側部分１２３９’を含む。二つの部
分は、測定軸１１０６に沿って配列される。上側部分１
２３９および下側部分１２３９’は、複数の磁束変調器
１１７０および複数のスペース１１７２を含む複数のス
ケール素子１１７４をそれぞれ含む。各々のスケール素
子１１７４は、エッジ間距離１１７９の２分の１に等し
い長さを有する。

【００７９】正電圧は論理的な「１」値に対応し、負電
圧は論理的な「０」値に対応する。正極性ループ１２３
４がスペース１１７２の上方にあり、負極性ループ１２
３６が磁束中断器１１７０の上方にあるときには、平衡
なループ対１２３７は、正振幅信号（すなわち論理的な
「１」）を出力する。別法として、正極性ループ１２３
４が磁束中断器１１７０の上方にあり、負極性ループ１
２３６がスペース１１７２の上方にあるときには、平衡
なループ対１２３７は、負振幅信号（すなわち論理的な
「０」）を出力する。このように、論理的な「１」と論
理的な「０」の間の電圧差は、潜在的に、第１の実施態
様の２進のコードトラックトランスデューサ２３０のも
のの２倍の電位であり、論理的な「１」を論理的な
「０」と区別するための能力を改善する。

【００８０】なお、この第２の実施態様においては、第
１の実施態様と同じく、磁束変調器１１７０が磁束中断
器であると仮定すると、スペース１１７２は磁束強化器
で置換することができる。この場合は、平衡なループ対
１２３７で発生した正味の正および負の信号振幅は、ス
ペース１１７２が使用された場合よりも再度大きくなる
ことになる。これは、論理的な「１」と論理的な「０」
の間の電圧差を更に増加させ、論理的な「１」を論理的
な「０」と区別する能力を更に改善する。

【００８１】本発明の簡易長尺絶対トランスデューサ１
１００のこの第２の実施態様においては、コードトラッ
クトランスデューサ１２３０は、（１）微波長トランス
デューサ１２１０の位相角度の間の位相差とコードトラ
ックトランスデューサ１２３０の微波長出力を計算する
ことにより中間波長を発生させること、および、（２）
図７〜図１０に関して上述された連続的なコードの一つ
のような連続的なコードを発生させることの二つの目的
のために使用される。それゆえに、簡易長尺絶対位置誘
導型トランスデューサ１１００は、一つの微波長トラン
スデューサ１２１０とコードトラックトランスデューサ
１２３０のみ必要とする。このように、簡易長尺絶対位
置誘導型トランスデューサ１１００の読み取りヘッド部
材１１０２のサイズは更に減少させられる。

【００８２】図１に示された簡易長尺絶対位置誘導型ト
ランスデューサ１００の二つの微波長トランスデューサ
２１０および２２０と同様に、微波長トランスデューサ
１２１０およびコードトラックトランスデューサ１２３
０の出力に同じ位相角度が中間波長につき１回だけ発生
するように、それぞれ異なった繰り返し長さを有する。
これに加えて、１中間波長は、好ましくは、一つのコー
ドワードあるいは整数個の同一のコードワードを含む一
つのコードブロックのいずれかと整列される。微波長お
よびコードトラックとの中間波長の整列は好都合である
が、本発明の必要条件ではない。

【００８３】微波長スケールに対する読み取りヘッド部
材の位相角度は、上述したような周知慣用の手段によっ
て測定される。たとえば、微波長スケール１２１８につ
いての二つの巻線は、それらが直交した信号を作り出す
ように間隔を空けて配置される。これに加えて、二つあ
るいはそれより多くのセンサが、コードトラック１２３
８に対する読み取りヘッドパターンの位相角度の同様の
測定ができるようにコードトラック１２３８について使
用される。

【００８４】０°あるいは１８０°の整数倍以外のこれ
らのセンサパターンの任意の変位を使用することができ
るが、巻線は、好ましくは１８０°／Ｎの間隔で配置さ
れる。ここで、Ｎは巻線の数である。好適な間隔は、二
つのセンサ（直交する信号を作り出す）では９０°、三
つのセンサでは６０°である。直交する信号の場合に
は、位相角度は、各々のスケールについて正弦／余弦信
号の逆正接に等しい。読み取りヘッド巻線の他の間隔に
ついて、および／または、二つより多い巻線について、
同様の式を得ることができる。

【００８５】例示の目的で、また、本発明を一層容易に
理解できるように、図１２は、このトランスデューサの
１中間波長を規定するポイントＡとＢの間に９波長を有
する微波長スケールについての位置に対する位相角度を
示す。図１３は、ポイントＡとＢの間の８コードトラッ
クサイクルについての位相角度を示す。微波長スケール
とコードトラックサイクルは、ポイントＡとＢで互いに
整列される。ＡからＢまでの距離は、このように１中間
波長を表す。二つの位相角度の間の位相差は、図１４に
示される。差は不連続であるが、３６０°を表す値を任
意の負の値に加算することにより修正することができ
る。

【００８６】図１５は、中間波長に対して読み取りヘッ
ド部材の位置の一次関数である修正された位相差を示
す。各々の中間波長は、上述したように、一つのコード
ワードあるいは一つのコードブロックと整列されるの
で、コードワードあるいはコードブロックのスタート点
に対する読み取りヘッド部材の位置を判別するために位
相差は使用することができる。それゆえに、位相差は、
スケールに対する読み取りヘッド部材の位置とは独立し
た、コードワードのスタートに対する読み取りヘッドの
位置の曖昧さのない測定値である。コードワードのスタ
ートを、微およびコードトラックスケールパターンが整
列する点に整列させることは好都合であるが、必要条件
ではないことが理解されるべきである。

【００８７】本発明の簡易長尺絶対位置誘導型トランス
デューサの第１の実施態様に関して上述されたコードト
ラックの配置の実施態様は、本発明の簡易長尺絶対位置
誘導型トランスデューサのこの第２の実施態様で等しく
使用することができることが理解されるべきである。更
に、図６に示された読み取りヘッド部材の絶対位置を判
別するためのプロセスは、本発明の簡易長尺絶対位置誘
導型トランスデューサのこの第２の実施態様へ等しく適
用することができる。このように、本発明の簡易長尺絶
対位置誘導型トランスデューサのこの第２の実施態様
は、第１の実施態様の利点の全てを提供し、そして、二
つの微波長トランスデューサの必要性を除去するため
に、一層小さい読み取りヘッド部材でこれを行う。

【００８８】図１６〜図１８は、本発明の簡易長尺絶対
位置誘導型トランスデューサの第３の実施態様を示す。
本発明の簡易長尺絶対位置誘導型トランスデューサのこ
の第３の実施態様においては、簡易長尺絶対位置誘導型
トランスデューサ２２００は、ここにことごとく引用文
として組み込まれる1997年4 月16日に出願された米国特
許出願第08/834,432号に記述されたオフセット低減型位
置トランスデューサのようなオフセット低減型位置トラ
ンスデューサとして構成される。

【００８９】特に、図１６は、簡易長尺絶対位置誘導型
トランスデューサ２２００のオフセット低減型のスケー
ル部材２２１０の第１の好適な実施態様を示す。図１６
に示されるように、オフセット低減型のスケール部材２
２１０は、第２のクローズドループの結合ループ２２１
６にインターリーブ（交互配置）された第１のクローズ
ドループの結合ループ２２１２を含む。結合ループ２２
１２および２２１６の各々は、それぞれ互いに電気的に
絶縁される。

【００９０】第１の結合ループ２２１２は、第１のルー
プ部分２２１３と接続導体２２１５により接続された複
数の第２のループ部分２２１４を含む。同様に、第２の
結合ループ２２１６は、第１のループ部分２２１７と接
続導体２２１９により接続された複数の第２のループ部
分２２１８を含む。

【００９１】第１の結合ループ２２１２においては、第
１のループ部分２２１３はスケール部材２２１０の一つ
の側縁に沿って配列され、第２のループ部分２２１４は
スケール部材２２１０の中心に沿って配列され、測定軸
に沿って整列させられる。接続導体２２１５は、第１の
ループ部分２２１３を第２のループ部分２２１４に接続
するために測定軸２１０６に対して垂直に伸延する。

【００９２】同様に、第２の結合ループ２２１６におい
ては、第１のループ部分２２１７はスケール部材２２１
０の第２の側縁に沿って配列され、第２のループ部分２
２１８はスケール部材２２１０の中心に沿って配列さ
れ、測定軸に沿って整列させられ、第１の結合ループ２
２１２の第２のループ部分２２１４とインターリーブ
（交互配置）される。接続導体２２１９は、第１のルー
プ部分２２１７を第２のループ部分２２１８に接続する
ために測定軸２１０６に対してほぼ垂直に伸延する。第
１のループ部分２２１３および２２１７の各々は、同様
に、コードトラックのコードワードあるいはコードブロ
ックのシーケンスを発生させるための磁束変調器２１７
０を含む。

【００９３】図１７に示されるように、簡易長尺絶対位
置誘導型トランスデューサ２２００の読み取りヘッド部
材２２２０は、第１の送信器ループ部分２２２３Ａおよ
び第２の送信器ループ部分２２２３Ｂを有する送信器巻
線２２２２を含む。図１７に示されるように、第１の送
信器ループ部分２２２３Ａは読み取りヘッド部材２２２
０の第１の側縁に備えられ、一方、第２の送信器ループ
部分２２２３Ｂは読み取りヘッド部材２２２０の他方の
側縁に備えられる。第１および第２の送信器ループ部分
２２２３Ａおよび２２２３Ｂの各々は、測定軸２１０６
に沿って伸延する同じ長さの寸法を有する。なお、第１
および第２の送信器ループ部分２２２３Ａおよび２２２
３Ｂの各々は、測定軸２１０６と垂直を成している方向
に伸延する短い寸法を有する。

【００９４】図１７に示された送信器巻線２２２２の送
信器巻線端子２２２２Ａおよび２２２２Ｂは、送信器駆
動信号発生器（図示せず）に接続される。送信器駆動信
号発生器は、時間の経過と共に変化する駆動信号を送信
器巻線端子２２２２Ａに出力する。このように、時間の
経過と共に変化する電流は、送信器巻線２２２２を通っ
て送信器巻線端子２２２２Ａから送信器巻線端子２２２
２Ｂに流れる。

【００９５】これに応答して、第１の送信器ループ部分
２２２３Ａは、第１の方向を有する第１の変化する磁場
を発生させ、一方、第２の送信器ループ部分２２２３Ｂ
は、第１の方向と反対の第２の方向に第２の磁場を発生
させる。この第２の磁場は、第１の送信器ループ部分２
２２３Ａによって発生した第１の磁場の磁界強度に等し
い磁界強度を有する。

【００９６】このように、第１の結合ループ部分２２１
３および２２１７の各々で誘起された電流は、送信器ル
ープ部分２２２３Ａおよび２２２３Ｂのそれぞれの隣接
している部分に流れる電流と反対の方向に流れる。従っ
て、スケールの中心セクションの第２のループ部分２２
１４および２２１８の隣接部分は、反対極性を有するル
ープ電流を有する。このように、第２の磁場は、スケー
ルの中心セクションに沿って周期的に分布する反対極性
の磁界を有するように生成される。周期的な第２の磁場
の波長λは、連続する第２のループ部分２２１４（ある
いは２２１８）の間の距離に等しい。

【００９７】読み取りヘッド部材２２２０は、第１およ
び第２の送信器ループ部分２２２３Ａおよび２２２３Ｂ
の間で読み取りヘッド部材２２２０の中心に配置された
第１および第２の受信器巻線２２２４および２２２６を
同様に含む。

【００９８】第１および第２の複数の結合ループ２２１
２および２２１６の第２のループ部分２２１４および２
２１８は、波長λに等しいピッチで配列される。しかし
ながら、第２のループ部分２２１４および２２１８の各
々は、測定軸に沿ってできるだけ波長λの半分だけ近づ
くように伸延する。絶縁スペース２２０２は、図１６に
示されるように、第１および第２の結合ループ２２１２
および２２１６の各々の隣接している対の第２のループ
部分２２１４および２２１８の間に備えられる。このよ
うに、第１および第２の結合ループ２２１２および２２
１６の第２のループ部分２２１４および２２１８は、ス
ケール部材２２１０の長さに沿ってインターリーブ（交
互配置）される。

【００９９】図１８に示されるように、読み取りヘッド
部材２２２０がスケール部材２２１０に接近して置かれ
るときには、第１の送信器ループ部分２２２３Ａは、第
１の結合ループ２２１２の第１のループ部分２２１３と
整列する。同様に、第２の送信器ループ部分２２２３Ｂ
は、第２の結合ループ２２１６の第１のループ部分２２
１７と整列する。最後に、第１および第２の受信器巻線
２２２４および２２２６は、第１および第２の結合ルー
プ２２１２および２２１６の第２のループ部分２２１４
および２２１８と整列する。

【０１００】図１６に示されるように、二つの対称的な
絶対コードトラックセンサアレイ２２３０および２２４
０は、５つの微波長につき６つのコードビットを含む。
図１７に示された二つの対称的な絶対コードトラックセ
ンサアレイ２２３０および２２４０は、送信器ループ部
分２２２３Ａと２２２３Ｂの上にそれぞれ備えられる。
絶対コードトラックセンサアレイ２２３０および２２４
０の各々のコードトラックセンサ素子２２５０は、３つ
の３ターン巻線２２５１のグループを含む。このよう
に、３つの３ターン巻線２２５１の各々のグループは、
一つのコードビットを作り出すためにデジタル化された
出力を発生させる。各々の３ターン巻線２２５１は、信
号処理回路（図示せず）への接続のための二つのリード
２２５２Ａおよび２２５２Ｂを有する。巻線が互いに重
なるが物理的に接触しないことが理解されるべきであ
る。なぜなら、それらはプリント回路基板（図示せず）
の反対側あるいは異なった層に配置されるからである。

【０１０１】コードトラックセンサ素子２２５０の巻線
は直交して配列されないが、当該技術分野で知られてい
る方法に従って、コードトラックセンサ素子２２５０の
長さに沿って位相角度を判別することができる。それゆ
えに、コードトラックと微波長スケールの位相角度の間
の差は、図１１〜図１５に関して上述したように、中間
波長を発生させるために使用することができる。

【０１０２】更に、二つの読み取りヘッド部材は、１２
個のビットコードワードを読み取るために使用すること
ができ、あるいは、絶対コードトラックセンサアレイ２
２３０の各々のコードトラックセンサ素子２２５０は、
信号強度を２倍にして６個のビットコードワードを読み
取るために絶対コードトラックセンサアレイ２２４０の
対応する素子に直列に接続することができる。別法とし
て、絶対コードトラックセンサアレイ２２３０および２
２４０の一方のみから読み取って、絶対コードトラック
センサアレイ２２３０および２２４０の他方は、単に送
信器磁界の対称的な中断を生じさせるために備えること
ができる。

【０１０３】動作中は、時間の経過と共に変化する駆動
信号は、送信器駆動信号発生器（図示せず）によって送
信器巻線端子２２２２Ａと２２２２Ｂに出力される。こ
のように、第１の送信器ループ部分２２２３Ａは第１の
方向を有する第１の変化する磁場を発生させ、一方、第
２の送信器ループ部分２２２３Ｂは第１の方向とは反対
の第２の方向に第２の磁場を発生させる。この第２の磁
場は、第１の送信器ループ部分２２２３Ａによって発生
した第１の磁場の磁界強度に等しい磁界強度を有する。

【０１０４】それゆえに、第１の結合ループ２２１２
が、第１の送信器ループ部分２２２３Ａによって発生し
た第１の磁場によって第１の送信器ループ部分２２２３
Ａに誘導的に結合するとき、第２の結合ループ２２１６
は、第２の送信器ループ部分２２２３Ｂによって発生し
た第２の磁場によって第２の送信器ループ部分２２２３
Ｂに誘導的に接続される。このように、この時点におい
て、誘起された電流が第１の結合ループ２２１２を通っ
て時計回りに流れる場合には、別の誘起された電流は第
２の結合ループ２２１６に反時計回りに流れる。すなわ
ち、結合ループ２２１２および２２１６の第２の部分２
２１４および２２１８を通る電流は反対方向に流れる。

【０１０５】同時に、第１の結合ループ２２１２の第２
のループ部分２２１４の各々で時計回りに流れる電流
は、第２のループ部分２２１４内で図１８の平面の中へ
下降する第３の磁場を発生させる。これに対して、同時
に、第２の結合ループ２２１６の第２のループ部分２２
１８で反時計回りに流れる電流は、第２の結合ループ２
２１６の第２のループ部分２２１８内で図１８の平面か
ら上昇する第４の磁場を発生させる。このように、正味
の互い違いの磁場が測定軸２１０６に沿って形成され
る。この正味の互い違いの磁場は、第１および第２の受
信器巻線２２２４および２２２６の波長λに等しい波長
を有する。時計回り／反時計回り方向は、周期的な駆動
信号に従って時間の半分で逆にされることが理解される
べきである。

【０１０６】読み取りヘッド部材２２２０およびスケー
ル部材２２１０が互いに対して移動するのに従って、周
期的な信号出力が受信器巻線２２２４および２２２６の
各々によって作り出される。第１および第２の受信器巻
線２２２４および２２２６は直交して（すなわち、１／
４波長だけ間隔を空けて）配列されるので、第１の受信
器巻線２２２４によって発生した出力信号は、第２の受
信器巻線２２６によって出力された信号とは位相が９０
°ずれている。

【０１０７】上述されたコードトラックの配置の実施態
様は、本発明の簡易長尺絶対位置誘導型トランスデュー
サの第３の実施態様において等しく使用することができ
ることは理解されるべきである。更に、図６に関して上
述された読み取りヘッド部材の絶対位置を判別するプロ
セスは、本発明の簡易長尺絶対位置誘導型トランスデュ
ーサのこの第３の実施態様に等しく適用することができ
る。このように、本発明の簡易長尺絶対位置誘導型トラ
ンスデューサの第３の実施態様は、第１および第２の実
施態様の利点の全てを提供し、比較的小さな読み取りヘ
ッド部材でこれを行い、送信器および受信器巻線のオフ
セット低減型構成によって発生した出力信号を増加させ
た。

【０１０８】なお、二進のコードトラックが好適な実施
態様として説明され、そこでは各々のコードトラック受
信器巻線が二進のコードワードの一つのビットを提供し
ているが、当業者は、各々のコードトラック受信器巻線
から一層高い分解能の測定値を得ることができることが
理解できるであろう。この場合は、各々の磁束変調器の
サイズは、種々のサイズの組から選択することができ
る。このように、コードトラック受信器巻線に対応する
各々のコードワード素子は、三つあるいはそれより多く
の状態の一つを示すことができる。当業者は、同様に、
「平衡した」巻線がコードトラック受信器巻線のために
好適であるが、単純な非平衡のループも多くの状況の下
では同様に十分であることが理解できるであろう。

【０１０９】本発明は、誘導型トランスデューサに関連
して上述されているが、本発明は、リニアおよびロータ
リーの度量衡で、光学的、磁気的、あるいは、容量型ト
ランスデューサに容易に適用できる。磁束変調器が対応
する感知素子によって交換可能であるかぎりは、どのよ
うなタイプのセンサも受信巻線と置換することができ
る。

【０１１０】本発明の好適な実施態様は、概して本発明
の誘導型トランスデューサを使用するものとして説明さ
れたが、トランスデューサは、光学エンコーダのような
既知のトランスデューサ構成を使用して実施することが
できる。光学エンコーダでは、磁束変調器は、反射器の
間のスペースのものとは異なった反射率を有する反射器
と置換される。反射器はこのように論理的な「１」値を
表し、一方、スペースは論理的な「０」値を表す。読み
取りヘッド部材は、その反射率に依存して、論理的な
「１」あるいは「０」値のいずれかとして一度に一つの
ビットを感知する光検出器を含むことになる。

【０１１１】本発明は、概してリニア位置トランスデュ
ーサに関してここに説明されている。しかしながら、こ
の詳細な説明に基づいて、組み込まれた出願’４６９お
よび’４９４で前述されたような平面ロータリーエンコ
ーダとして、あるいは、円筒ロータリーエンコーダある
いは他のタイプのトランスデューサとして動作させるよ
うに、このトランスデューサは適合させることができる
ということが理解されるべきである。これに加えて、正
確さを改善するために、あるいは、受信器出力信号につ
いてのアナログ信号処理回路への要求を減少させるため
に、二つより多い重なる受信器巻線を各トランスデュー
サで使用することができる。これらおよび他の代替例お
よびここに開示されたトランスデューサの設計および動
作に関する詳細は、上記した組み込まれた引用文に開示
されたものと同様である。

【０１１２】本発明の上述した実施態様の各々において
は、微波長トランスデューサの送信器巻線および受信器
巻線は、好ましくは、単一のプリント回路基板の二つの
層の上に作られる。

【０１１３】本発明は上に概説された特定の実施態様と
共に記述されたが、多くの代替案、修正案、および変形
が当業者にとって明白であることは明らかである。した
がって、本発明の好適な実施態様は、上述したように、
例となるように意図されるものであり、限定することを
意図するものではない。本発明の精神および範囲から外
れることなく、種々の変形を行うことができる。

【０１１４】以上、本発明について好適な実施例を挙げ
て説明したが、本発明は、この実施例に限られるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での変更が可能
である。

【０１１５】

【発明の効果】本発明により、油および強磁性粒子のよ
うな汚染物質に対して感受性がなく、広範囲な種々の適
用性に富み、非常に長い測定距離への適用性および低電
力化への適用性を含んだ絶対位置出力信号を提供する絶
対位置トランスデューサシステムを簡易かつ比較的安価
に構成可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従った簡易長尺絶対位置トランスデュ
ーサの一つの実施態様の平面図である。

【図２】本発明に従った図１のトランスデューサの一つ
の中間波長にわたる第１の微トラックトランスデューサ
の位相角度を示す図である。

【図３】本発明に従った図１のトランスデューサの一つ
の中間波長にわたる第２の微トラックトランスデューサ
の位相角度を示す図である。

【図４】本発明に従った図１のトランスデューサの一つ
の中間波長にわたる第１および第２の微トラックトラン
スデューサの間の位相差を示す図である。

【図５】本発明に従った図１のトランスデューサの一つ
の中間波長にわたる第１および第２の微波長トランスデ
ューサの間の修正された位相差によって発生させられた
中間波長の位相角度を示す図である。

【図６】本発明に従ったトランスデューサの読み取りヘ
ッドの絶対位置を決定する方法を概説するフローチャー
トである。

【図７】図１に示された本発明のトランスデューサのコ
ードトラックの実施態様で使用することができる連続的
な８ビットコードワードパターンを示す図である。

【図８】本発明のコードトラックの第２の実施態様に従
った２４ビットコードブロックの連続的な６ビットコー
ドシーケンスパターンの図を示す。

【図９】本発明のコードトラックの第２の実施態様に従
った２４ビットコードブロックの連続的な６ビットコー
ドシーケンスパターンの図を示す。

【図１０】本発明のコードトラックの第３の実施態様に
従った１組の連続的な６ビットコードワードパターンを
示す図である。

【図１１】本発明に従った簡易長尺絶対位置トランスデ
ューサの第２の実施態様の平面図である。

【図１２】本発明に従った図１１のトランスデューサの
一つの中間波長にわたる微波長トラックの位相角度を示
す図である。

【図１３】本発明に従った図１１のトランスデューサの
一つの中間波長にわたるコードトラックの位相角度を示
す図である。

【図１４】本発明に従った図１１のトランスデューサの
一つの中間波長にわたる微波長とコードトラックの間の
差を示す図である。

【図１５】本発明による図１１のトランスデューサの微
波長とコードトラックの間の修正された位相差によって
発生させられた中間波長の位相角度を示す図である。

【図１６】本発明に従った簡易長尺絶対位置トランスデ
ューサの第３の実施態様に従った本発明に従ったオフセ
ット減少型微波長とコートラックスケールの平面図であ
る。

【図１７】本発明に従った簡易長尺絶対位置トランスデ
ューサの第３の実施態様の読み取りヘッドの平面図であ
る。

【図１８】本発明に従った簡易長尺絶対位置トランスデ
ューサの第３の実施態様の平面図である。

【図１９】本発明に従ったトランスデューサの読み取り
ヘッドの絶対位置を決定する方法を概説するフローチャ
ートである。

【符号の説明】

100,1100,2200 ・・・簡易長尺絶対位置誘導型トランス
デューサ 106,1106,2106 ・・・測定軸 238,1238・・・コードトラック 230,1230・・・コードトラックトランスデューサ 104,1104,2210 ・・・スケール部材 102,1102,2220 ・・・読み取りヘッド部材 106,1106,2106 ・・・測定軸 237,1237・・・ループ対 2212,2216 ・・・結合ループ 170,1170,2170 ・・・磁束変調器 212,1212,1232,2222・・・送信器巻線 214,216,224,226,1214,1216,2224,2226 ・・・受信器巻
線 234,1234・・・正極性ループ 236,1236・・・負極性ループ 2230,2240 ・・・絶対コードトラックセンサアレイ

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スケール部材と、 このスケール部材に対して測定軸に沿って相対移動可能
   な読み取りヘッド部材と、 前記スケール部材上に形成されると共に測定軸に沿って
   分散された複数のゾーンの少なくとも幾つかに少なくと
   も一つの感知素子を備えたコードトラックと、 前記読み取りヘッド部材上に形成されると共にＮ個（こ
   こでＮは１より大きな整数）のセンサを含んでいる少な
   くとも１組のコードトラックセンサと、 前記コードトラック及び前記コードトラックセンサを含
   んで前記スケール部材に対する前記読み取りヘッド部材
   の位置を第１の分解能で規定する出力を提供するコード
   トラック位置トランスデューサと、 前記読み取りヘッド部材および前記スケール部材上に形
   成された少なくとも一つの位置トランスデューサと、 少なくとも１つの前記位置トランスデューサを含んで前
   記スケール部材に対する前記読み取りヘッド部材の位置
   を前記第１の分解能よりも微細な第２の分解能で規定さ
   れる中間波長にわたって連続的周期的に変化する出力を
   提供する中間位置トランスデューサと、 前記コードトラックセンサの各々の組および少なくとも
   一つの前記位置トランスデューサに電気的に接続された
   信号処理回路と、を備え、 前記感知素子は、前記読み取りヘッド部材と前記スケー
   ル部材の間の相対的な位置に基づいて前記コードトラッ
   クセンサの各々の組のセンサの出力を変調すると共に、
   重なったセンサにおいて１組の出力状態の一つを各々の
   ゾーンが作り出すことができるように前記スケール部材
   上に分散配置され、 前記ゾーンは、測定軸に沿って伸延する一連のコード素
   子を形成すると共に、ｎ個のコード素子はブロックに配
   列されてコードワードが形成され、 各々の前記中間波長は、ｎ個のコード素子のｍ個（ここ
   でｍは１以上の整数）の同一のブロックの組に一致する
   ことを特徴とする絶対位置トランスデューサ。
2. 【請求項２】 少なくとも１組の前記コードトラックセ
   ンサは、少なくとも１組の受信器巻線であり、前記感知
   素子はこの受信器巻線への誘導型磁束結合を変調する請
   求項１に記載の絶対位置トランスデューサ。
3. 【請求項３】 前記コードトラック位置トランスデュー
   サは、前記読み取りヘッド部材上に形成されたコードト
   ラック送信器巻線を含む請求項２に記載の絶対位置トラ
   ンスデューサ。
4. 【請求項４】 前記コードトラック送信器巻線および各
   々の前記受信器巻線は、誘導型結合を形成して、前記感
   知素子は、各々の前記受信器巻線と前記コードトラック
   送信器巻線の間の誘導型結合を変調する請求項３に記載
   の絶対位置トランスデューサ。
5. 【請求項５】 前記コードトラックの複数の前記感知素
   子は、複数の磁束中断器、複数の磁束強化器、複数の磁
   束中断器および磁束強化器、および、複数の結合ループ
   のいずれか一つを含む請求項２に記載の絶対位置トラン
   スデューサ。
6. 【請求項６】 少なくとも１組の前記コードトラックセ
   ンサは、第１の組のコードトラックセンサと第２の組の
   コードトラックセンサを含むと共に、第２の組のコード
   トラックセンサは、測定軸に沿って第１の組のコードト
   ラックセンサから空間的にオフセットされる請求項１に
   記載の絶対位置トランスデューサ。
7. 【請求項７】 前記絶対位置トランスデューサは、ノギ
   ス、リニアスケール、マイクロメータ、ロータリーエン
   コーダ、巻き尺、およびハイトゲージのいずれか一つに
   含まれる請求項１に記載の絶対位置トランスデューサ。
8. 【請求項８】 前記中間位置トランスデューサの少なく
   とも一つの前記位置トランスデューサは、別の空間周波
   数で周期的な信号を作り出す少なくとも一つの微トラッ
   クトランスデューサを含んでおり、 前記読み取りヘッド部材上に形成された少なくとも一つ
   の微トラックセンサと、 前記スケール部材上に形成された微トラックスケール部
   分であって、少なくとも一つのセンサの出力が前記読み
   取りヘッド部材と前記スケール部材の間の相対的な位置
   に基づくように、前記スケール部材上で測定軸に沿って
   別の空間周波数で空間的に分散された複数の前記感知素
   子を含んでおり、 少なくとも一つの前記微トラックトランスデューサの一
   つは、中間波長によって規定された第２の分解能より微
   細な第３の分解能で前記スケール部材に対する前記読み
   取りヘッド部材の微位置を規定する請求項１に記載の絶
   対位置トランスデューサ。
9. 【請求項９】 前記コードトラックトランスデューサと
   少なくとも一つの前記微トラックトランスデューサの位
   相差は、中間波長を発生させる請求項８に記載の絶対位
   置トランスデューサ。
10. 【請求項１０】 二つの前記微トラックトランスデュー
    サを含み、二つの前記微トラックトランスデューサの位
    相差は、中間波長を発生させる請求項８に記載の絶対位
    置トランスデューサ。
11. 【請求項１１】 少なくとも一つの前記微トラックセン
    サの各々は、微トラック受信器巻線を含み、前記感知素
    子は、前記受信器巻線への誘導型磁束結合を変調する請
    求項８に記載の絶対位置トランスデューサ。
12. 【請求項１２】 各々の前記微トラックトランスデュー
    サは、前記読み取りヘッド部材上に形成された微トラッ
    ク送信器巻線を含む請求項１１に記載の絶対位置トラン
    スデューサ。
13. 【請求項１３】 各々の前記微トラック送信器巻線およ
    び各々の前記受信器巻線は、誘導型結合され、 前記微トラックトランスデューサの複数の前記感知素子
    は、複数の磁束中断器、複数の磁束強化器、複数の磁束
    中断器および磁束強化器、および、複数の結合ループの
    いずれか一つを含む請求項１２に記載の絶対位置トラン
    スデューサ。
14. 【請求項１４】 前記微トラックスケール部分の複数の
    前記感知素子は、複数の磁束中断器、複数の磁束強化
    器、複数の磁束中断器および磁束強化器、および、複数
    の結合ループのいずれか一つを含む請求項１１に記載の
    絶対位置トランスデューサ。
15. 【請求項１５】 各々の少なくとも一つの前記微トラッ
    クセンサは、第１の微トラック受信器巻線および第２の
    微トラック受信器巻線を含み、 第１の微トラック受信器巻線は、測定軸に沿って第２の
    微トラック受信器巻線から空間的にオフセットされる請
    求項８に記載の絶対位置トランスデューサ。
16. 【請求項１６】 前記第１の微トラック受信器巻線は、
    前記第２の微トラック受信器巻線から少なくとも一つの
    前記微トラック受信器巻線の波長の４分の１だけ空間的
    にオフセットされる請求項１５に記載の絶対位置トラン
    スデューサ。
17. 【請求項１７】 単一の送信器巻線は、前記微トラック
    送信器巻線と前記コードトラック送信器巻線の両方を形
    成する請求項１６に記載の絶対位置トランスデューサ。
18. 【請求項１８】 各々の少なくとも一つの前記微トラッ
    クセンサは、第３の微トラック受信器巻線を含み、 第１、第２、および第３の微トラック受信器巻線は、少
    なくとも一つの前記微トラック受信器巻線の波長の６分
    の１だけ空間的にに互いに対してオフセットされる請求
    項１５に記載の絶対位置トランスデューサ。
19. 【請求項１９】 各々の少なくとも一つの前記微トラッ
    クセンサは、ｐ個（ここでｐは３以上）の前記微トラッ
    ク受信器巻線を含むと共に、ｐ個の前記微トラック受信
    器巻線の各々は、測定軸に沿ってλ／２（ここでλはｐ
    個の前記微トラック受信器巻線の波長である）だけ空間
    的に互いにオフセットされる請求項８に記載の絶対位置
    トランスデューサ。
20. 【請求項２０】 前記中間位置トランスデューサの少な
    くとも一つの前記位置トランスデューサは、中間トラッ
    クトランスデューサを含む絶対位置トランスデューサで
    あって、 読み取りヘッド部材上に形成された少なくとも一つの中
    間トラックセンサと、 スケール部材上に形成された中間トラックスケール部分
    であって、前記スケール部材上で測定軸に沿って中間波
    長に対応する中程度の空間周波数で空間的に分散配置さ
    れた複数の前記感知素子を含んでおり、 第２の分解能で前記スケール部材に対する前記読み取り
    ヘッド部材の中間位置を規定する請求項１に記載の絶対
    位置トランスデューサ。
21. 【請求項２１】 前記微トラックトランスデューサを更
    に含む絶対位置トランスデューサであって、 前記読み取りヘッド部材上に形成された少なくとも一つ
    の前記微トラックセンサと、 前記スケール部材上に形成された前記微トラックスケー
    ル部分であって、微空間周波数で測定軸に沿ってスケー
    ル部材上に空間的に分散配置された複数の感知素子を含
    んでいる前記微トラックスケール部分と、 前記中間トラックトランスデューサによって規定された
    第２の分解能よりも微細な第３の分解能で前記スケール
    部材に対する前記読み取りヘッド部材の微位置を規定す
    る前記微トラックトランスデューサとを含む請求項２０
    に記載の絶対位置トランスデューサ。
22. 【請求項２２】 前記コードトラックセンサの組がｎ個
    のコード素子の二つのブロックの間の境界と重なるとき
    に、前記信号処理回路が、前記中間位置トランスデュー
    サの出力に基づいてブロックの少なくとも一つの実施可
    能なシーケンスを判別する請求項１に記載の絶対位置ト
    ランスデューサ。
23. 【請求項２３】 絶対位置トランスデューサにおいて、
    第２の部材に対する第１の部材の絶対位置を判別するた
    めの方法であって、 ｊ個の隣接するコード素子測定値の組を入力するステッ
    プであって、各々のコード素子測定値は、第１および第
    ２の部材の一つの上に配置されて測定軸に沿って伸延す
    る複数のコード素子の少なくとも一つに応答するもので
    あり、 ｊ個のコード素子測定値の各々を出力値に変換するステ
    ップと、 ｊデジットの絶対位置コードワードのスタート点に対す
    るｊ個の出力値の相対位置を判別するステップと、 スタート点に対するｊ個の出力値の判別された相対位置
    に基づいてｊデジットの絶対位置コードワードを判別す
    るステップと、 ｊデジットコードワードに基づいて第１の分解能の絶対
    位置測定値を判別するステップとを含む方法。
24. 【請求項２４】 第２の分解能で第１および第２の部材
    の間の第２の分解能の増分位置測定値を求めるステップ
    と、 第１の分解能の絶対位置測定値と第２の分解能の増分位
    置測定値から第１および第２の部材の間の第２の分解能
    の絶対位置測定値を判別するステップとを更に含んでお
    り、 第１の分解能は第２の分解能よりも粗い請求項２３に記
    載の方法。
25. 【請求項２５】 第２の分解能の増分位置測定値を求め
    るステップは、 第２の分解能の増分位置測定値の位相φF を判別するス
    テップと、 位相φF と増分のスケール波長λF から第２の分解能の
    増分の位置測定値を判別するステップとを含む請求項２
    ４に記載の方法。
26. 【請求項２６】 ｊデジットの絶対位置コードワードの
    スタート点に対するｊ個の出力値の相対位置を判別する
    ステップは、 絶対位置トランスデューサの中間波長の中の第１および
    第２の部材の中間相対位置を判別するステップと、 １）判別された第１および第２の部材の中間相対位置、
    および、２）スタート点の相対位置と第１および第２の
    部材の中間相対位置の間の所定の関係に基づいて絶対位
    置コードワードのスタート点に対するｊ個の出力値の相
    対位置を判別するステップとを含む請求項２３に記載の
    方法。