JP2002139352A - 位置を検出するためのエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型軽量化が可能であり、且つ、スケールの
相対移動の方向によらず、スケール又はスライダの位置
を検出できるエンコーダを提供する。 【解決手段】 位置情報を記録したＡＢＳコードトラッ
ク１７１、及びマーカトラック１７２を形成したスケー
ル１７０を備え、スライダ１８０は、位置情報を取得す
るＡＢＳ検出ヘッド１８１、スケール１７０の相対移動
を検出するマーカ検出ヘッド１８３、位置情報とダミー
情報を異なる方向から格納する第１の双方向シフトレジ
スタ１８４Ａ、これとは反対の方向から位置情報とダミ
ー情報を格納する第２の双方向シフトレジスタ１８４
Ｂ、位置情報の格納を制御するシフトレジスタ制御信号
発生回路１８６、及び信号選択回路１８９を備える。信
号選択回路は、第１の双方向シフトレジスタに基づく第
１のアブソリュート信号又は第２の双方向シフトレジス
タに基づく第２のアブソリュート信号から正しい位置情
報に基づく信号を選択出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種装置の可動ユ
ニットの位置を検出するためのエンコーダに関し、特に
直線上の絶対位置を検出するためのアブソリュート形リ
ニアエンコーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、直線上の絶対位置を検出する
絶対位置検出器の１つにアブソリュート形リニアエンコ
ーダ（ａｂｓｏｌｕｔｅ ｌｉｎｅａｒ ｅｎｃｏｄｅ
ｒ）がある。このアブソリュート形リニアエンコーダ
（以下、ＡＢＳリニアエンコーダ）は、位置情報を高精
度に且つ高速に取得する必要がある装置に組み込まれて
いる。そのような装置の例として、マシニングセンタ、
旋盤、フライス盤、ボール盤などのＮＣ工作機械があ
る。また、他にも三次元測定機などにＡＢＳリニアエン
コーダが組み込まれている。

【０００３】図８は、従来のＡＢＳリニアエンコーダの
概略を示す概略平面図である。

【０００４】ＡＢＳリニアエンコーダ１は、スケールを
内部に有するスケールホルダ１０、及びスケールを透過
する光を検出する検出ヘッドやその検出ヘッドから出力
された信号を処理する手段などが内蔵されたスライダ２
０などから構成されている。

【０００５】スケールホルダ１０は、スケールを片側か
ら照射する光源（図示せず）を内蔵している。

【０００６】スライダ２０は摺動機構（図示せず）によ
り、スケールホルダ１０に対して矢印Ａ方向及びこれと
は反対の方向（矢印Ｂ方向）に移動できる。また、スラ
イダ２０には信号処理手段によって処理された信号を情
報処理装置など（図示せず）に伝送するためのケーブル
３０が取り付けられている。

【０００７】図９は、図８のＡＢＳリニアエンコーダ１
の主要部の概略構成を示すブロック図である。

【０００８】図９において、スケール４０はガラス板で
あり、一方の面には金属蒸着膜（黒く示した部分）によ
ってスケールパターンが形成されている。スケールパタ
ーンは、スケール４０の長手方向に並列に形成されたア
ブソリュートコードトラック（ａｂｓｏｌｕｔｅ ｃｏ
ｄｅ ｔｒａｃｋ）４１，４２，４３，４４とマーカト
ラック（ｍａｒｋｅｒ ｔｒａｃｋ）４５とからなる。

【０００９】アブソリュートコードトラック（以下、Ａ
ＢＳコードトラック）４１，４２，４３，４４は、位置
情報を提供するＡＢＳコード（ａｂｓｏｌｕｔｅ ｃｏ
ｄｅ）がスケール４０の長手方向に連続するトラックで
ある。ＡＢＳコードは金属蒸着部分４１ａ，４２ａ，４
３ａ，４４ａと非蒸着部分４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４
４ｂとから形成されている。

【００１０】図示したＡＢＳコードの語長（ビット数）
は４ビットである。このため、４本のＡＢＳコードトラ
ック４１，４２，４３，４４が並列にＡＢＳコードトラ
ック列を形成している。４本のＡＢＳコードトラック４
１，４２，４３，４４のうちスケール４０の長手方向に
直交する方向（図９の紙面上縦方向）に並んだ１ビット
ずつのＡＢＳコードが１語を形成する。１語には１つの
位置情報が記録されている。

【００１１】マーカトラック４５は、金属蒸着部分４５
ａと非蒸着部分４５ｂとが交互に連続するトラックであ
る。このマーカトラック４５はスケール４０（若しくは
スライダ２０）の移動を検出するためのものである。

【００１２】一方、スライダ２０は、光源から発射され
てＡＢＳコードトラック４１，４２，４３，４４の非蒸
着部分４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂを透過した光を
検出する４つのＡＢＳコード検出ヘッド２１，２２，２
３，２４、及び光源から発射されてマーカトラック４５
の非蒸着部分４５ｂを透過した光を検出するマーカ検出
ヘッド２５を備えている。さらに、これら検出ヘッドか
らの信号を処理する各種の手段を内蔵している。

【００１３】ＡＢＳコード検出ヘッド２１はＡＢＳコー
ドトラック４１に面する位置に配置されており、非蒸着
部分４１ｂを透過した光を検出する。ＡＢＳコード検出
ヘッド２２はＡＢＳコードトラック４２に面する位置に
配置されており、非蒸着部分４２ｂを透過した光を検出
する。同様に、ＡＢＳコード検出ヘッド２３，２４は夫
々ＡＢＳコードトラック４３，４４に面する位置に配置
されており、非蒸着部分４３ｂ，４４ｂを透過した光を
検出する。ＡＢＳコード検出ヘッド２１，２２，２３，
２４が取得した位置情報は並列アブソリュートコード信
号としてアブソリュート信号発生手段２６に出力され
る。

【００１４】一方、マーカ検出ヘッド２５はマーカトラ
ック４５に面する位置に配置されており、非蒸着部分４
５ｂを透過した光を検出する。マーカ検出ヘッド２５は
透過光を検出すると、増減マーカ信号をインクリメンタ
ル信号発生手段２７及び検出同期信号発生手段２８に出
力する。

【００１５】増減マーカ信号を受信したインクリメンタ
ル信号発生手段２７は増減マーカ信号に応じたインクリ
メンタル信号を出力する。一方、検出同期信号発生手段
２８は検出同期信号をアブソリュート信号発生手段２６
に出力する。並列アブソリュートコード信号と検出同期
信号を受信したアブソリュート信号発生手段２６はアブ
ソリュート信号を出力する。

【００１６】これらアブソリュート信号とインクリメン
タル信号とはケーブル３０を介して情報処理装置（図示
せず）に伝送される。情報処理装置は受信した信号か
ら、スケール４０（若しくはスライダ２０）の位置を算
出する。

【００１７】図１０と図１１とを参照して、ＡＢＳリニ
アエンコーダの他の例を説明する。

【００１８】図１０は、図９のＡＢＳリニアエンコーダ
１とは異なるＡＢＳリニアエンコーダの主要部の概略構
成を示すブロック図である。

【００１９】図１０のＡＢＳリニアエンコーダでは、直
列（シリアル）コードのトラックであるＡＢＳコードト
ラック５１が１本だけスケール５０に形成されている
点、スライダ６０はＡＢＳコード検出ヘッド６１を１つ
だけ備えている点などで図９のＡＢＳリニアエンコーダ
１とは異なる。また、このＡＢＳリニアエンコーダは検
出同期信号発生手段２８を備えていない点、ＡＢＳリニ
アエンコーダ１には備えられていないシフトレジスタ６
３及びシフトレジスタ制御信号発生手段６５を備えてい
る点なども図９のＡＢＳリニアエンコーダ１とは異な
る。

【００２０】ＡＢＳコードトラック５１はスケール５０
の長手方向に直列に並べた４ビットの直列コードによっ
て位置情報を提供している。ＡＢＳコードは金属蒸着部
分５１ａと非蒸着部分５１ｂとから形成されている。マ
ーカトラック５２は、金属蒸着部分５２ａと非蒸着部分
５２ｂとが交互に連続するトラックである。

【００２１】ＡＢＳコード検出ヘッド６１がＡＢＳコー
ドトラック５１から取得した位置情報はシリアルアブソ
リュートコード信号としてシフトレジスタ６３に出力さ
れる。このシフトレジスタ６３は、後述する増減マーカ
信号を受信したシフトレジスタ制御信号発生手段６５が
出力するシフトレジスタ制御信号を受信し、シリアルア
ブソリュートコード信号を直列コードに並べてアブソリ
ュート信号発生手段６６にデータを出力する。シフトレ
ジスタ６３に示した直列コードは「１０１０」である。
データを受信したアブソリュート信号発生手段６６はＲ
ＯＭテーブル等を用いてアブソリュート位置情報を生成
し、アブソリュート信号に変換して出力する。

【００２２】一方、マーカ検出ヘッド６２はマーカトラ
ック５２の非蒸着部分５２ｂを透過した光を検出する
と、インクリメンタル信号発生手段６４及びシフトレジ
スタ制御信号発生手段６５に増減マーカ信号を出力す
る。増減マーカ信号を受信したインクリメンタル信号発
生手段６４はインクリメンタル信号を出力する。

【００２３】これらインクリメンタル信号とアブソリュ
ート信号とは情報処理装置（図示せず）に伝送される。
情報処理装置は受信した信号から、スケール５０（若し
くはスライダ６０）の位置を算出する。

【００２４】図１１は、図１０におけるスケール５０が
スライダ６０に対して相対的に矢印Ａ方向に移動した場
合を示すブロック図である。

【００２５】スケール５０は、図１０におけるスケール
５０の位置よりも相対的に矢印Ａ方向に最小単位の移動
をしている。ここで、「最小単位」とは、マーカトラッ
ク５２における隣接する蒸着部分５２ａと非蒸着部分５
２ｂとの１組分の長さである。この移動に伴ってＡＢＳ
コード検出ヘッド６１が透過光を検出して出力したシリ
アルアブソリュートコード信号は、シフトレジスタ６３
の最後尾（図１１の紙面上左端）に格納される。すでに
格納されていたデータは先頭（紙面上右側）に向かって
一桁シフトする。この結果、シフトレジスタ６３に示さ
れたデータは「１１０１」となる。移動に伴う新たなイ
ンクリメンタル信号とアブソリュート信号とが情報処理
装置に出力されて、移動後のスケール５０の位置が算出
される。

【００２６】このようなＡＢＳリニアエンコーダは、Ｎ
Ｃ工作機械など他の装置に装備される場合が多いので、
小型軽量であることが望ましい。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＡＢＳ
コードに並列コードを用いたＡＢＳリニアエンコーダ
（図９参照）ではＡＢＳコードの語長（トラック数）と
同数の検出ヘッドが必要である。このため、この形態の
ＡＢＳリニアエンコーダは小型軽量化しにくく、コスト
もかかるという問題がある。

【００２８】一方、図１０と図１１とに示したＡＢＳリ
ニアエンコーダでは、ＡＢＳコードのトラックは１本な
ので検出ヘッドの数は１つでよい。従って、この形態の
ＡＢＳリニアエンコーダによれば、小型軽量化と低コス
ト化が両立する。しかし、この形態のＡＢＳリニアエン
コーダには次のような問題が生じる。

【００２９】図１２は、図１１のスライダ６０に対して
スケール５０が相対的に矢印Ｂ方向（矢印Ａ方向とは反
対の方向）に移動した場合を示すブロック図である。

【００３０】図１２において、スケール５０は図１１に
示した位置から図１０に示した位置に戻っている。この
移動に伴ってＡＢＳコード検出ヘッド６１から出力され
たシリアルアブソリュート信号は、シフトレジスタ６３
の最後尾に格納される。この結果、並列データは「１１
１０」になる。ところが、図１０においては、同じ位置
の並列データが「１０１０」である。これは、スケール
５０の相対移動の仕方によっては、同じ位置でも並列デ
ータが異なることを意味する。この結果、スケール５０
の移動方向が一方向である場合でなければこの形態のＡ
ＢＳリニアエンコーダは利用できないという大きな問題
点がある。

【００３１】本発明の目的は、小型軽量化が可能であ
り、且つ、スケールの相対移動の方向によらず、スケー
ル又はスライダの位置を検出できるエンコーダを提供す
ることにある。

【００３２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載のエンコーダは、位置情報を直線方向
に連続して記録した位置情報パターン及び前記直線方向
に連続する連続パターン双方が形成されたスケールと、
前記位置情報パターンから前記スケールが位置する位置
の位置情報を検出すると共に前記直線方向に向いた前記
スケールの相対移動を前記連続パターンから検出するた
めのスライダとを備えた位置を検出するためのエンコー
ダにおいて、前記スライダは、前記位置情報パターンか
ら前記位置情報を検出する１つの位置情報検出手段と、
前記スケールの相対移動を前記連続パターンから検出す
る１つの移動検出手段と、前記相対移動の方向に応じて
前記位置情報を異なる格納場所に格納する格納手段と、
前記異なる格納場所に格納された前記位置情報に基づく
信号を前記スケールの相対移動に基づいて選択し、出力
する信号選択手段とを備えることを特徴とする。

【００３３】上記目的を達成するために、請求項２記載
のエンコーダは、位置情報を直線方向に連続して記録し
た位置情報パターン及び前記直線方向に連続する連続パ
ターン双方が形成されたスケールと、前記位置情報パタ
ーンから前記スケールが位置する位置の位置情報を検出
すると共に前記直線方向に向いた前記スケールの相対移
動を前記連続パターンから検出するためのスライダとを
備えた位置を検出するためのエンコーダにおいて、前記
スライダは、前記位置情報パターンから前記位置情報を
検出する１つの位置情報検出手段と、前記スケールの相
対移動を前記連続パターンから検出する１つの移動検出
手段と、前記位置情報検出手段が検出した前記位置情報
を一方向から格納し、他方向からダミー情報を格納する
第１の格納手段と、前記一方向とは反対の方向から前記
位置情報と前記ダミー情報を格納する第２の格納手段
と、前記移動検出手段が検出した相対移動の向きに対応
して前記位置情報を前記第１の格納手段又は前記第２の
格納手段のいずれか一方が格納するように制御する格納
制御手段と、前記第１の格納手段に格納した前記位置情
報に基づいて出力される第１の信号又は前記第２の格納
手段に格納した前記位置情報に基づいて出力される第２
の信号のうち、位置情報に基づく信号を選択して出力す
る信号選択手段とを備えることを特徴とする。

【００３４】請求項３記載のエンコーダは、請求項２記
載の位置を検出するためのエンコーダにおいて、前記第
１の格納手段及び前記第２の格納手段は、前記位置情報
を記録した前記位置情報パターンの語長の少なくとも２
倍のデータを格納するものであることを特徴とする。

【００３５】請求項４記載のエンコーダは、請求項２又
は３記載の位置を検出するためのエンコーダにおいて、
前記信号選択手段は、前記相対移動の向きによって正若
しくは負に定まる計数を前記スケールの単位移動量に応
じて実行すると共に計数後の数値に基づいた計数信号を
出力する相対移動応答カウンタと、該計数信号に応じて
前記第１の信号及び前記第２の信号のいずれか一方を選
択して出力する信号選択回路とを備えるものであること
を特徴とする。

【００３６】請求項５記載のエンコーダは、請求項４記
載の位置を検出するためのエンコーダにおいて、前記単
位移動量は、前記位置情報パターンの語長を形成する単
位の大きさに等しいことを特徴とする。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
位置を検出するためのエンコーダを図面を参照しながら
詳細に説明する。

【００３８】図１は、本発明の実施の形態における直線
上の位置を検出するためのエンコーダの主要部の概略構
成を示すブロック図である。

【００３９】本発明の実施の形態における位置を検出す
るためのエンコーダは、アブソリュート形リニアエンコ
ーダ（ａｂｓｏｌｕｔｅ ｌｉｎｅａｒ ｅｎｃｏｄｅ
ｒ）１００であり、ＮＣ工作機械や三次元測定機などに
組み込まれるものである。

【００４０】図１において、アブソリュート形リニアエ
ンコーダ（以下、ＡＢＳリニアエンコーダ）１００は、
スケール１７０を内部に有するスケールホルダ（図示せ
ず）、及びスケール１７０を透過する光を検出する検出
ヘッド（１８１，１８２，１８３）やその検出ヘッドか
ら出力された信号を処理するための手段（１８４，１８
５，１８６，１８７）などが内蔵されたスライダ１８０
などから構成されている。以下、三次元測定機などを構
成するユニットのうち不動の不動ユニット（図示せず）
にスライダ１８０が固定され、移動可能な可動ユニット
（図示せず）にスケールホルダが固定されているものと
して説明する。

【００４１】スケールホルダは、スケール１７０を境に
してスライダ１８０の配置された側とは反対側に光源
（図示せず）を内蔵している。この光源は例えば発光ダ
イオードであり、スケール１７０に光を照射するもので
ある。

【００４２】スケール１７０はガラス板であり、一方の
面には金属蒸着膜（黒く示した部分）などによってスケ
ールパターンが形成されている。スケールパターンは、
位置情報を記録したアブソリュートコードトラック（ａ
ｂｓｏｌｕｔｅ ｃｏｄｅｔｒａｃｋ）１７１（位置情
報パターン）と、スケール１７０の移動の向きを検出す
るためのマーカトラック１７２（連続パターン）であ
る。

【００４３】アブソリュートコードトラック（以下、Ａ
ＢＳコードトラック）１７１は、位置情報を提供するＡ
ＢＳコード（ａｂｓｏｌｕｔｅ ｃｏｄｅ）がスケール
１７０の長手方向に連続する１本のトラックである。Ａ
ＢＳコードは４ビットの語長の直列コードである。この
ＡＢＳコードは光源からの光を遮る遮光部分１７１ａ
（金属蒸着部分）と光を透過させる光透過部分１７１ｂ
（非蒸着部分）とによって形成されている。

【００４４】マーカトラック（ｍａｒｋｅｒ ｔｒａｃ
ｋ）１７２は、遮光部分１７２ａ（金属蒸着部分）と光
透過部分１７２ｂ（非蒸着部分）とがスケール１７０の
長手方向に交互に短冊状に連続して形成されたものであ
る。遮光部分１７２ａと光透過部分１７２ｂとは同一サ
イズである。隣り合う１つの遮光部分１７２ａと１つの
光透過部分１７２ｂとを１組としたものの幅はＡＢＳコ
ードトラック１７１における１ビット分の長さと同じで
ある。このマーカトラック１７２は、スケール１７０の
移動方向などを検出するためのものである。後述するよ
うにＡＢＳコード検出ヘッド１８１（位置情報検出手
段）がＡＢＳコードから位置情報を取得（検出）すると
きに、マーカ検出ヘッド１８３（移動検出手段）はマー
カトラック１７２からスケール１７０の移動方向の情報
を取得する。

【００４５】一方、スライダ１８０は摺動機構（図示せ
ず）を備えている。このためスライダ１８０に組み合わ
されたスケール１７０は、矢印Ｃ方向及びこれとは反対
の矢印Ｄ方向（図５参照）に移動する可動ユニットと共
に移動できる。スライダ１８０は、光源から発射されて
ＡＢＳコードトラック１７１の光透過部分１７１ｂを透
過した光を検出するＡＢＳコード検出ヘッド１８１（位
置情報検出手段）を１つと、光源から発射されてマーカ
トラック１７２の光透過部分１７２ｂを透過した光を検
出するマーカ検出ヘッド１８３（移動検出手段）を１つ
備えている。さらに、これら検出ヘッドからの信号を処
理する各種の回路などがスライダ１８０に内蔵されてい
る。ＡＢＳコード検出ヘッド１８１及びマーカ検出ヘッ
ド１８３は、例えば、ホトダイオードやホトトランジス
タなどの受光素子を備えている。

【００４６】ＡＢＳコード検出ヘッド１８１はＡＢＳコ
ードトラック１７１に面する位置に配置されており、光
透過部分１７１ｂに面すると光透過部分１７１ｂを透過
した光を検出する。このＡＢＳコード検出ヘッド１８１
は取得した位置情報を後述する第１の双方向シフトレジ
スタ１８４Ａ（第１の格納手段）及び第２の双方向シフ
トレジスタ１８４Ｂ（第２の格納手段）にシリアルアブ
ソリュートコード信号として出力する。

【００４７】一方、マーカ検出ヘッド１８３はマーカト
ラック１７２に面する位置に配置されている。マーカ検
出ヘッド１８３は光透過部分１７２ｂに面すると光透過
部分１７２ｂを透過した光を検出する。

【００４８】図２は、図１におけるマーカトラック１７
２などを示す模式図である。

【００４９】図２において、マーカ検出ヘッド１８３は
図示したように配置された２つの受光素子１８３ａ，１
８３ｂを備えている。この受光素子１８３ａ，１８３ｂ
は、ホトダイオード（又はホトトランジスタ）である。
ホトダイオード１８３ａ，１８３ｂはスケール１７０が
移動するに従って信号を出力する。

【００５０】図３は、図２におけるホトダイオード１８
３ａ，１８３ｂが出力する信号を示す図である。

【００５１】図３において、信号３００ａは、ホトダイ
オード１８３ａが出力する信号であり、一方、信号３０
０ｂは、ホトダイオード１８３ｂが出力する信号であ
る。ホトダイオード１８３ａ，１８３ｂはこのような位
相差が９０°でオン／オフ比率５０％の２相の信号（増
減マーカ信号）３００ａ，３００ｂを出力するように配
置されている。これによって、スケール１７０の移動方
向が矢印Ｃ方向であるのか矢印Ｄ方向であるのかを検出
できる。

【００５２】図１に示すように、マーカ検出ヘッド１８
３は透過光を検出すると、増減マーカ信号３００ａ，３
００ｂをインクリメンタル信号発生回路１８５及びシフ
トレジスタ制御信号発生回路１８６（格納制御手段）に
出力する。増減マーカ信号３００ａ，３００ｂを受信し
たインクリメンタル信号発生回路１８５はインクリメン
タル信号を出力する。このインクリメンタル信号は不図
示の情報処理装置に送信される。また、インクリメンタ
ル信号は２ｎ＋１状態カウンタ１８８（相対移動応答カ
ウンタ）にも出力される。

【００５３】２ｎ＋１状態カウンタ１８８は、桁上げ及
び桁下げがともに無い２ｎ＋１進のカウンタであり、最
大値と最小値で計数が飽和する形式のものである。ここ
で、ｎはコード長である。

【００５４】本実施の形態においては、ＡＢＳコード長
が４ビットであるので、２ｎ＋１状態カウンタ１８８
は、最大値が＋４、中央値が０、最小値が−４の９状カ
ウンタである。２ｎ＋１状態カウンタ（以下、９状カウ
ンタ）１８８は、後述する選択指令信号を信号選択回路
１８９に出力する。

【００５５】一方、増減マーカ信号３００ａ，３００ｂ
を受信したシフトレジスタ制御信号発生回路１８６（レ
ジスタ制御手段）はシフトレジスタ制御信号を第１の双
方向シフトレジスタ１８４Ａ及び第２の双方向シフトレ
ジスタ１８４Ｂに出力する。

【００５６】第１の双方向シフトレジスタ１８４Ａ及び
第２の双方向シフトレジスタ１８４Ｂは、格納したデー
タを選択的に正負いずれの方向（図１の紙面上、左右の
いずれの方向）にも桁移動でき、新規のデータを選択的
に正負いずれの方向からでも格納できる可逆シフトレジ
スタである。データを正負いずれの方向から格納するか
は、後述するようにスケール１７０の移動方向によって
決まる。第１の双方向シフトレジスタ１８４Ａ及び第２
の双方向シフトレジスタ１８４Ｂに格納できるデータ長
はＡＢＳコード長の２倍以上である。本実施の形態で
は、格納できるデータ長はいずれも８ビットである。

【００５７】第１の双方向シフトレジスタ１８４Ａは、
ＡＢＳコード検出ヘッド１８１から出力されたシリアル
アブソリュートコード信号を最後尾（図１の紙面上の左
端であり、正方向）から格納する一方で、先頭（図１の
紙面上の右端であり、負方向）からは無効なダミーデー
タ「０ｄ」を格納する。これらの格納したデータはデジ
タルデータとして直列コードに並べられる。格納された
データのうち最後尾からＡＢＳコード長分（４ビット）
のデータを第１のアブソリュート信号発生器１８７Ａが
参照し、ＲＯＭテーブル等を用いて第１のアブソリュー
ト信号（第１の信号）を生成する。

【００５８】第２の双方向シフトレジスタ１８４Ｂは、
ＡＢＳコード検出ヘッド１８１から出力されたシリアル
アブソリュートコード信号を先頭から格納する一方で、
最後尾からは無効なダミーデータ「０ｄ」を格納する。
これらの格納したデータはデジタルデータとして直列コ
ードに並べられる。格納されたデータのうち先頭からＡ
ＢＳコード長分（４ビット）のデータを第２のアブソリ
ュート信号発生器１８７Ｂが参照し、ＲＯＭテーブル等
を用いて第２のアブソリュート信号（第２の信号）を生
成する。

【００５９】尚、後述するように、ＡＢＳコード検出ヘ
ッド１８１から出力されたシリアルアブソリュートコー
ド信号が同時に第１の双方向シフトレジスタ１８４Ａと
第２の双方向シフトレジスタ１８４Ｂとに格納されるこ
とはない。また、ダミーデータが同時に第１の双方向シ
フトレジスタ１８４Ａと第２の双方向シフトレジスタ１
８４Ｂとに格納されることもない。

【００６０】第１のアブソリュート信号と第２のアブソ
リュート信号はいずれか一方が信号選択回路１８９によ
って選択されて情報処理装置に送信される。信号選択回
路１８９は、９状カウンタ１８８から受信した選択指令
信号によってこの選択を実行する。この選択はスケール
１７０の移動に基づいている。

【００６１】スケール１７０が移動すると、上述のよう
にマーカ検出ヘッド１８３から増減マーカ信号３００
ａ，３００ｂが出力される。この増減マーカ信号３００
ａ，３００ｂを受信したインクリメンタル信号発生回路
１８５はインクリメンタル信号を出力する。このインク
リメンタル信号を９状カウンタ１８８が計数する。この
際、ＡＢＳリニアエンコーダ１００の機動時に９状カウ
ンタ１８８の初期値を０にしておけば、後述する初期動
作時のスケール１７０の移動方向を問わずにすむ。

【００６２】９状カウンタ１８８がインクリメンタル信
号を計数し、計数値が０から＋１に変化したときは、信
号選択回路１８９が第１のアブソリュート信号を選択し
て出力するように選択指令信号を出力する。また、９状
カウンタ１８８がインクリメンタル信号を計数し、計数
値が０から−１に変化したときは、信号選択回路１８９
が第２のアブソリュート信号を選択して出力するように
選択指令信号を出力する。９状カウンタ１８８の計数値
の変化がこのパターン以外のときは、信号選択回路１８
９による選択の変更は実行されず、それまでの選択状態
が継続される。

【００６３】このようにして出力されたアブソリュート
信号と、上述したインクリメンタル信号とから情報処理
装置はスケール１７０の位置を算出する。

【００６４】以下、スケール１７０の移動にともなうＡ
ＢＳリニアエンコーダ１００の動作について説明する。

【００６５】ＡＢＳリニアエンコーダ１００の機動時に
は、図１に示すように、第１の双方向シフトレジスタ１
８４Ａ及び第２の双方向シフトレジスタ１８４Ｂ双方と
もに位置情報が格納されていない。そこで、スケール１
７０にＡＢＳコードの語長の２倍以上の距離を移動させ
る。例として、スケール１７０を正方向（図２における
矢印Ｃ方向）にＡＢＳコードの語長の２倍（８ビット）
だけ移動させた場合について説明する。

【００６６】図４は、図１におけるスケール１７０を正
方向に移動したときのＡＢＳリニアエンコーダの概略を
示すブロック図である。図４において、スケール１７０
は正方向にＡＢＳコードの語長の２倍（８ビット）だけ
移動している。この移動によって９状カウンタ１８８は
インクリメンタル信号を８回カウントする。スケール１
７０の移動は正方向であるので、増減マーカ信号３００
ａ，３００ｂは増加を示す。

【００６７】この場合、第１の双方向シフトレジスタ１
８４Ａ及び第２の双方向シフトレジスタ１８４Ｂ双方と
もに格納データを正方向（矢印Ｅ方向）にシフトさせて
新しいデータを最後尾に格納する。このとき、第１の双
方向シフトレジスタ１８４ＡにはＡＢＳコード検出ヘッ
ド１８１からのデータが格納されるが、第２の双方向シ
フトレジスタ１８４Ｂにはダミーデータが格納される。

【００６８】９状カウンタ１８８は最大値の＋４までカ
ウントアップしている。このカウントの途中で計数値が
０から＋１に変わっているので、正しいデータが格納さ
れている第１の双方向シフトレジスタ１８４Ａの値から
生成された第１のアブソリュート信号が信号選択回路１
８９によって選択される。従って、第１のアブソリュー
ト信号が信号選択回路１８９から出力される。なお、こ
の時点では、第２の双方向シフトレジスタ１８４Ｂには
ダミーデータのみが格納されている。

【００６９】図５は、図４におけるスケール１７０が正
方向に移動したときのＡＢＳリニアエンコーダの概略を
示すブロック図である。

【００７０】図５において、スケール１７０の移動は正
方向であるので、増減マーカ信号３００ａ，３００ｂは
増加を示す。移動は＋１カウント分であるので、第１の
双方向シフトレジスタ１８４Ａ及び第２の双方向シフト
レジスタ１８４Ｂ双方ともに格納データが正方向（矢印
Ｅ方向）に１桁シフトされ、新しいデータが各々の最後
尾に格納される。従って、ＡＢＳコード検出ヘッド１８
１からのデータは第１の双方向シフトレジスタ１８４Ａ
の最後尾に格納される。ＡＢＳコード検出ヘッド１８１
は光透過部分１７１ｂに面した位置にあるので光透過部
分１７１ｂを透過した光を検出する。従って、第１の双
方向シフトレジスタ１８４Ａの最後尾にはデータ「１」
が格納されている。一方、第２の双方向シフトレジスタ
１８４Ｂの最後尾にはダミーデータ「０ｄ」が格納され
ている。

【００７１】９状カウンタ１８８は＋１を計数するが、
既に最大値の＋４までカウントアップしているので計数
値は変わらず、アブソリュート信号の選択状態も変更さ
れない。このため、第１のアブソリュート信号が引き続
き出力される。

【００７２】図６は、図４におけるスケール１７０が負
方向に移動したときのＡＢＳリニアエンコーダの概略を
示すブロック図である。

【００７３】図６において、スケール１７０の移動は負
方向（矢印Ｄ方向）であるので、増減マーカ信号３００
ａ，３００ｂは減少を示す。移動量は−１カウント分で
あるので、第１の双方向シフトレジスタ１８４Ａ及び第
２の双方向シフトレジスタ１８４Ｂ双方ともに格納デー
タが負方向（矢印Ｆ方向）に１桁シフトされる。この場
合、スケール１７０が正方向に移動する場合とは逆に、
新しいデータは各々の先頭に格納される。

【００７４】ＡＢＳコード検出ヘッド１８１からのデー
タは第２の双方向シフトレジスタ１８４Ｂの先頭に格納
される。ＡＢＳコード検出ヘッド１８１は遮光部分１７
１ａに面した位置にあるので、スケール１７０を透過す
る光は検出されない。従って、第２の双方向シフトレジ
スタ１８４Ｂの先頭にはデータ「０」が格納されてい
る。一方、第１の双方向シフトレジスタ１８４Ａの先頭
にはダミーデータ「０ｄ」が格納されている。

【００７５】９状カウンタ１８８は＋４から＋３へ１つ
カウントダウンしているが、０から−１への計数値の変
化は無いので、アブソリュート信号の選択状態は変更さ
れない。このため、信号選択回路１８９からは第１のア
ブソリュート信号が引き続き出力される。

【００７６】第１の双方向シフトレジスタ１８４Ａを参
照すると、その先頭にはダミーデータ「０ｄ」が格納さ
れている。しかしながら、第１のアブソリュート信号発
生器１８７Ａが参照する最後尾から４桁分のデータは正
しいデータが格納されている。従って、第１のアブソリ
ュート信号は正しいデータから生成された信号である。

【００７７】図７は、図６におけるスケール１７０が負
方向に移動したときのＡＢＳリニアエンコーダの概略を
示すブロック図である。

【００７８】図７において、スケール１７０は図６にお
ける位置から更に負方向に４カウント分移動している。
スケール１７０の移動が負方向であるので、増減マーカ
信号３００ａ，３００ｂは減少を示す。移動は−４カウ
ント分であるので、第１の双方向シフトレジスタ１８４
Ａ及び第２の双方向シフトレジスタ１８４Ｂ双方ともに
格納データが負方向（矢印Ｆ方向）に４桁シフトされ
る。４桁分の新しいデータが各々の先頭に順次に格納さ
れる。

【００７９】図６の場合と同様に、ＡＢＳコード検出ヘ
ッド１８１からのデータは第２の双方向シフトレジスタ
１８４Ｂの先頭に格納される。一方、第１の双方向シフ
トレジスタ１８４Ａの先頭には、ダミーデータ「０ｄ」
が格納される。

【００８０】９状カウンタ１８８は＋４から−１の計数
を５回行う。５回目の計数で計数値が０から−１にな
る。この０から−１への変化があったときは、９状カウ
ンタ１８８から出力される選択指令信号に基づいて信号
選択回路１８９は出力するアブソリュート信号を第１の
アブソリュート信号から第２のアブソリュート信号に変
更する。

【００８１】この場合、第１のアブソリュート信号発生
器１８７Ａが参照する第１の双方向シフトレジスタ１８
４Ａの最後尾から４桁分のデータには最後尾から４桁目
にダミーデータが格納されている。従って、この４桁分
のデータから生成された第１のアブソリュート信号は正
しい位置情報を示していない。一方、第２の双方向シフ
トレジスタ１８４Ｂは先頭から５桁目まで正しいデータ
が格納されている。従って、第２のアブソリュート信号
発生器１８７Ｂが参照する先頭から４桁分のデータは正
しいので、第２のアブソリュート信号は正しい位置情報
を示している。これにより、信号選択回路１８９は正し
いデータから生成されたアブソリュート信号を出力す
る。

【００８２】このように、信号選択回路１８９は正しい
データから生成されたアブソリュート信号を常に出力す
る。従って、スケール１７０の位置情報はスケール１７
０の移動方向や移動量にかかわらず常に正しく出力でき
る。

【００８３】上記のように、ＡＢＳコードからの位置情
報の取得は１つのＡＢＳコード検出ヘッド１８１だけで
できる、また、マーカトラック１７２からスケール１７
０の移動方向の情報を取得するにはマーカ検出ヘッド１
８３が１つあればよい。このため、ＡＢＳリニアエンコ
ーダ１００は小型化できると共に低コスト化も可能にな
る。

【００８４】なお、上記の例においては、三次元測定機
を構成するユニットのうち不動ユニットにスライダ１８
０が固定され、可動ユニットにスケールホルダが固定さ
れている場合について説明したが、スケールホルダが不
動ユニットに固定され、可動ユニットに固定されたスラ
イダ１８０が可動ユニットと共に移動する場合であって
もよい。

【００８５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１乃
至５に記載の位置を検出するためのエンコーダによれ
ば、スケールの相対移動の方向に応じて異なる格納場所
に格納した位置情報に基づく信号をスケールの相対移動
に基づいて信号選択手段が選択し、出力するので、スケ
ールの相対移動の方向によらず、スケール又はスライダ
の位置を正しく検出できる。また、位置情報検出手段及
び移動検出手段ともに１つでよいのでエンコーダは小型
軽量化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るＡＢＳリニアエンコ
ーダの一例の概略を示すブロック図である。

【図２】図１におけるマーカトラック１７２などを示す
模式図である。

【図３】図２におけるホトダイオード１８３ａ，１８３
ｂが出力する信号を示す図である。

【図４】図１におけるスケール１７０を正方向に移動し
たときのＡＢＳリニアエンコーダの一例の概略を示すブ
ロック図である。

【図５】図４におけるスケール１７０が正方向に移動し
たときのＡＢＳリニアエンコーダの概略を示すブロック
図である。

【図６】図４におけるスケール１７０が負方向に移動し
たときのＡＢＳリニアエンコーダの概略を示すブロック
図である。

【図７】図６におけるスケール１７０が負方向に移動し
たときのＡＢＳリニアエンコーダの概略を示すブロック
図である。

【図８】従来のＡＢＳリニアエンコーダの一例の概略を
示す概略平面図である。

【図９】図８のＡＢＳリニアエンコーダ１の主要部の概
要を示すブロック図である。

【図１０】図９のＡＢＳリニアエンコーダ１とは異なる
ＡＢＳリニアエンコーダの主要部の概要を示すブロック
図である。

【図１１】図１０におけるスケール５０がスライダ６０
に対して相対的に矢印Ａ方向に移動した場合を示すブロ
ック図である。

【図１２】図１１のスライダ６０に対してスケール５０
が相対的に矢印Ｂ方向に移動した場合を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１００ エンコーダ １７０ スケール １７１ ＡＢＳコードトラック（位置情報パターン） １７２ マーカトラック（連続パターン） １８０ スライダ １８１ ＡＢＳコード検出ヘッド（位置情報検出手段） １８３ マーカ検出ヘッド（移動検出手段） １８６ シフトレジスタ制御信号発生回路（格納制御手
段） １８４Ａ 第１の双方向シフトレジスタ（第１の格納手
段） １８４Ｂ 第２の双方向シフトレジスタ（第２の格納手
段） １８８ ９状カウンタ（相対移動応答カウンタ） １８９ 信号選択回路 Ｃ，Ｄ 直線方向 23

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位置情報を直線方向に連続して記録した
   位置情報パターン及び前記直線方向に連続する連続パタ
   ーン双方が形成されたスケールと、前記位置情報パター
   ンから前記スケールが位置する位置の位置情報を検出す
   ると共に前記直線方向に向いた前記スケールの相対移動
   を前記連続パターンから検出するためのスライダとを備
   えた位置を検出するためのエンコーダにおいて、前記ス
   ライダは、 前記位置情報パターンから前記位置情報を検出する１つ
   の位置情報検出手段と、 前記スケールの相対移動を前記連続パターンから検出す
   る１つの移動検出手段と、 前記相対移動の方向に応じて前記位置情報を異なる格納
   場所に格納する格納手段と、 前記異なる格納場所に格納された前記位置情報に基づく
   信号を前記スケールの相対移動に基づいて選択し、出力
   する信号選択手段とを備えることを特徴とする位置を検
   出するためのエンコーダ。
2. 【請求項２】 位置情報を直線方向に連続して記録した
   位置情報パターン及び前記直線方向に連続する連続パタ
   ーン双方が形成されたスケールと、前記位置情報パター
   ンから前記スケールが位置する位置の位置情報を検出す
   ると共に前記直線方向に向いた前記スケールの相対移動
   を前記連続パターンから検出するためのスライダとを備
   えた位置を検出するためのエンコーダにおいて、前記ス
   ライダは、 前記位置情報パターンから前記位置情報を検出する１つ
   の位置情報検出手段と、 前記スケールの相対移動を前記連続パターンから検出す
   る１つの移動検出手段と、 前記位置情報検出手段が検出した前記位置情報を一方向
   から格納し、他方向からダミー情報を格納する第１の格
   納手段と、 前記一方向とは反対の方向から前記位置情報と前記ダミ
   ー情報を格納する第２の格納手段と、 前記移動検出手段が検出した相対移動の向きに対応して
   前記位置情報を前記第１の格納手段又は前記第２の格納
   手段のいずれか一方が格納するように制御する格納制御
   手段と、 前記第１の格納手段に格納した前記位置情報に基づいて
   出力される第１の信号又は前記第２の格納手段に格納し
   た前記位置情報に基づいて出力される第２の信号のう
   ち、位置情報に基づく信号を選択して出力する信号選択
   手段とを備えることを特徴とする位置を検出するための
   エンコーダ。
3. 【請求項３】 前記第１の格納手段及び前記第２の格納
   手段は、前記位置情報を記録した前記位置情報パターン
   の語長の少なくとも２倍のデータを格納するものである
   ことを特徴とする請求項２記載の位置を検出するための
   エンコーダ。
4. 【請求項４】 前記信号選択手段は、前記相対移動の向
   きによって正若しくは負に定まる計数を前記スケールの
   単位移動量に応じて実行すると共に計数後の数値に基づ
   いた計数信号を出力する相対移動応答カウンタと、該計
   数信号に応じて前記第１の信号及び前記第２の信号のい
   ずれか一方を選択して出力する信号選択回路とを備える
   ものであることを特徴とする請求項２又は３記載の位置
   を検出するためのエンコーダ。
5. 【請求項５】 前記単位移動量は、前記位置情報パター
   ンの語長を形成する単位の大きさに等しいことを特徴と
   する請求項４記載の位置を検出するためのエンコーダ。