JP2022106662A

JP2022106662A - 電磁誘導式エンコーダ用の検知巻線構成

Info

Publication number: JP2022106662A
Application number: JP2021207533A
Authority: JP
Inventors: ステイトンクックテッド; Staton Cook Ted
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2022-07-20
Also published as: DE102021134289A1; US20220205815A1; CN114763981A

Abstract

【課題】測定軸方向に沿った２つの要素間の相対位置を測定するために使用可能な電磁誘導式エンコーダの提供。【解決手段】電磁誘導式エンコーダは、スケール、検出部、および信号処理部を含む。スケールは、測定軸（ＭＡ）に沿って配置された信号変調素子（ＳＭＥ）の空間波長Ｗ１の周期的なパターンを含む。検出部は、検知素子と、磁場生成コイルとで構成される。検知素子は、導電性ループを備えており、隣接するＳＭＥがもたらす磁束への影響に反応して検知信号を出力する。導電性ループは、第3次の空間高調波信号成分を空間的にフィルタリングする平均的なＭＡ寸法を有し、正極性および負極性の第１および第２の同数のループがＷ１／４Ｋ（Ｋ＝３、５、７、９）だけ反対方向にシフトする「ループ内」シフト関係に従ってＭＡに沿って配置される。第３次および第Ｋ次の空間高調波成分を低減しながら、「レイアウトフレンドリー」なループ配置を採用する。【選択図】図９

Description

本出願は、２０２０年１２月３１日に出願された"SENSING WINDING CONFIGURATON FOR INDUCTIVE POSITION ENCODER"と題する米国特許出願第１７／１３９，５９６号の一部継続出願であり、その開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、測定機器に関し、より詳細には、精密測定機器において利用され得る電磁誘導式エンコーダに関する。

様々なエンコーダ構成には、様々なタイプの光学式、静電容量式、磁気式、電磁誘導式、移動および／または位置トランスデューサが含まれうる。これらのトランスデューサは、読取ヘッド内の送信器および受信器の様々な幾何学的構成を使用して、読取ヘッドとスケールとの間の移動を測定する。

米国特許第６，０１１，３８９号（第‘３８９号特許）、米国特許第７，２３９，１３０号（第‘１３０号特許）、および米国特許第６，１２４，７０８号（第‘７０８号特許）は、高精度用途に使用可能である電磁誘導式トランスデューサについて説明している。米国特許第５，９７３，４９４号（第‘４９４号特許）および米国特許第６，００２，２５０号（第‘２５０号特許）は、信号生成および処理回路を含む電磁誘導式インクリメンタル型ノギスおよびリニアスケールについて説明している。米国特許第５，８８６，５１９号（第‘５１９号特許）、米国特許第５，８４１，２７４号（第‘２７４号特許）、および米国特許第５，８９４，６７８号（第‘６７８号特許）は、電磁誘導式トランスデューサを使用する電磁誘導式アブソリュート型ノギスおよび電子式巻き尺について説明している。米国特許第１０，５２０，３３５号（第‘３３５号特許）、米国特許第１０，６１２，９４３号（第‘９４３号特許）、および米国特許第１０，７７５，１９９号（第‘１９９号特許）は、電磁誘導式エンコーダの精度、ロバスト性および位置合わせの容易さを高めるために有用な巻線構成の改良を開示している。上記のすべては、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。これらの特許および出願に記載されているように、電磁誘導式トランスデューサは、プリント回路基板技術を使用して製造することができ、汚れに対してほとんど影響を受けない。

しかし、これらのシステムは、小型サイズ、高解像度、精度、低コスト、汚れに対するロバスト性、ミスアライメントに対するロバスト性などの組合せなど、ユーザが望む特徴の特定の組合せを提供する能力が制限されることがある。このような特徴の改善された組合せを提供するエンコーダの構成が望まれている。

この概要は、以下の詳細な説明において更に説明される概念のセレクションを、簡略形式で紹介するために提供される。この概要は、請求項に係る主題の重要な特徴を特定することを意図しておらず、また、請求項に係る主題の範囲を決定する助けとして使用されることも意図していない。

測定軸方向に沿った２つの要素間の相対位置を測定するために使用可能な電磁誘導式エンコーダが提供される。様々な実施形態では、電磁誘導式エンコーダは、スケール、検出部、および信号処理部を含む。

スケールは、測定軸方向に沿って延在し、少なくとも第１のタイプの信号変調素子を含む周期的スケールパターンを含む。周期的スケールパターンは、空間波長Ｗ１を有する。第１のタイプの信号変調素子は、空間波長Ｗ１に対応して測定軸方向に沿って配置された複数の導電性プレートまたは複数の導電性ループを備える。検出部は、周期的スケールパターンに近接して取り付けられ、周期的スケールパターンに対して測定軸方向に沿って移動するように構成される。様々な実施形態において、検出部は、磁場生成コイルと、それぞれの公称空間位相に対応する少なくとも１つのそれぞれの検知素子セット（例えば、空間位相が９０度異なる２つのそれぞれのセットが直交信号を提供するもの、または空間位相が１２０度異なる３つのそれぞれのセットが３相信号を提供するもの）を含む。磁場生成コイルは、基板に固定され、動作中に信号変調素子の周期的スケールパターンの有効領域と位置合わせされる内部領域を取り囲む。本明細書で使用されるように、「取り囲む」という用語は、様々な実施形態において、完全に取り囲むか、または部分的に取り囲むことを意味することができる。唯一の制約は、磁場生成コイルが、コイル駆動信号に応答して、本明細書に開示され、特許請求される原理による動作をサポートするように、内部領域に磁束変化を発生するように構成されることである。各検知素子セットは、測定軸方向に沿って配置され、基板に固定される。検知素子セットのメンバーは、磁場生成コイルで囲まれた内部領域と位置合わせされるか、または内部領域と重なる検知素子の部分に対応する検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを定義する導電性ループまたは導電性ループ部分で構成される。

各検知素子セットは、スケールパターンの隣接する信号変調素子によって提供される磁束変化への局所的影響に応じた検出信号を提供するように構成されており、それぞれの公称空間位相に対応している。信号処理部は、コイル駆動信号を提供するように検出部に動作可能に接続されてよく、検出部から入力される検出信号に基づいて、検出部とスケールパターンとの相対的位置を決定する。

本明細書に開示された原理による第１のタイプの様々な実施形態（例えば、図９～１３に示される）では、それぞれの公称空間位相に対応する少なくとも１つのそれぞれの検知素子セットは、組み合わされた特徴Ａ１、Ｂ１およびＣ１を具備し、さらに、以下のように定義される特徴Ｄ１またはＥ１の少なくとも１つが組み合わされている。

Ａ１）第１の巻線方向または極性に対応する複数の正極性ループと、第１の巻線と反対の第２の巻線方向または極性に対応する同数の負極性ループを備える。

Ｂ１）正極性ループと負極性ループのそれぞれは、内部領域と位置合わせされるか１つ以上の内部領域と重なっている全検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを有し、測定軸方向に垂直な１つ以上の内部領域の寸法の合計であるｙ軸方向に沿った有効ｙ軸寸法ＥｆｆＹＳＥＮを有するように定義され、正極性ループと負極性ループの少なくとも半分以上は、測定軸方向に沿った検知素子平均寸法ＤＳＥＮａｖｇ＝（ＥｆｆＡＳＥＮ／ＥｆｆＹＳＥＮ）が０．３３＊Ｗ１±１５％の範囲内になるように構成される。

Ｃ１）正極性ループは、検知素子有効領域が、それぞれの検知素子セットのそれぞれの公称空間位相に対して正極性ループ規定関係（略して正ループ規定関係）に配置されるように構成され、負極性ループは、検知素子有効領域が、それぞれの検知素子セットのそれぞれの公称空間位相に対して負極性ループ規定関係（略して負ループ規定関係）に配置されるように構成される。正ループ規定関係は、複数の正極性ループにおける全検知素子有効領域の半分までのシフト比率が、それぞれの公称空間位相との関係で（Ｗ１）／４Ｋだけ第１方向に測定軸方向に沿ってシフトされ、複数の正極性ループの全検知素子有効領域の名目上同じシフト比率が、それぞれの公称空間位相との関係で（Ｗ１）／４Ｋだけ第１方向とは反対方向に測定軸方向に沿ってシフトされ、正極性ループ領域の全検知素子有効領域の２つのシフト比率が互いに相対的に（Ｗ１）／２Ｋだけシフトされるような構成からなり、Ｋは３、５、７、９のうちの１つであることを特徴とする。負ループ規定関係は、複数の負極性ループの全検知素子有効領域の半分までのシフト比率が、それぞれの公称空間位相との関係で（Ｗ１）／４Ｋだけ第１方向に測定軸方向に沿ってシフトされ、複数の負極性ループの全検知素子有効領域の名目上同じシフト比率が、それぞれの公称空間位相との関係で（Ｗ１）／４Ｋだけ第１方向とは反対方向に測定軸方向に沿ってシフトされ、負極性ループ領域の全検知素子有効領域の２つのシフト比率が互いに相対的に（Ｗ１）／２Ｋだけシフトされるような構成からなる。

Ｄ１）正極性および負極性の各ループは、測定軸方向の最大寸法ＤＳＥＮｍａｘが最大で０．４５＊Ｗ１である検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮで構成される。

Ｅ１）それぞれの公称空間位相（ＳＥＴＳＥＮＰｈ０）に対応するそれぞれの検知素子セットは、同数の正極性ループおよび負極性ループで構成される第１の分離部と、第１の分離部と測定軸方向に沿って名目上位置合わせされ、第１の分離部と同数の正極性ループおよび負極性ループを備える第２の分離部との、２つの部分からなる構成であり、第１の分離部と第２の分離部は、第１の分離部と第２の分離部との間の測定軸方向に沿って位置するギャップによって分離されており、ギャップは、測定軸方向に沿って正極性ループまたは負極性ループの一方と少なくとも同じ幅であり、それぞれの検知素子セットの正極性ループの有効領域または負極性ループの有効領域はギャップ内に位置していない。

これにより、それぞれの公称空間位相（ＳＥＴＳＥＮＰｈ０）に対応するそれぞれの検知素子セットは、空間的にフィルタリングされた検出信号または複数の検出信号を提供する実用的な構成になっており、検出部とスケールパターンとの間の決定された相対的な位置の誤差の原因となる可能性のある、潜在的な不要な第３次の空間高調波検出信号成分および潜在的な不要な第Ｋ次の空間高調波検出信号成分の両方を低減または抑制するために使用可能である。

上記のように特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１を特徴Ｄ１および／またはＥ１の少なくとも１つとともに実施した結果、それぞれの公称空間位相に対応するそれぞれの検知素子セットは、それによって、検出部とスケールパターンとの間の決定された相対的位置の誤差に寄与する可能性のある潜在的な不要な第３次の空間高調波信号成分および潜在的な不要な第Ｋ次の空間高調波信号成分の両方を低減または抑制するために使用可能な空間的にフィルタリングされた検出信号または複数の検出信号を提供するように構成される。さらに、この構成は、上述の空間フィルタリングを提供すると同時に、以下に詳述するように、長年の有害なレイアウト問題を解決するための斬新な「レイアウトフレンドリー」なループ配置を提供する。第１のタイプのいくつかの実施形態では、Ｋ＝５のときに特に有利になることがある。第１のタイプの特定の実施形態では、様々な図を参照して以下でより詳細に説明するように、正極性および負極性ループの少なくとも半分以上が、少なくとも０．２９＊Ｗ１、最大で０．３１＊Ｗ１である検知素子平均寸法ＤＳＥＮａｖｇを提供するように構成されていると、有利である。

第１のタイプの様々な実施形態では、特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１と、特徴Ｄ１および／またはＥ１のうちの少なくとも１つとを具備する、それぞれの検知素子セットに含まれるそれぞれの正極性または負極性ループは、それぞれの検知素子セットに含まれる他のそれぞれの正極性または負極性ループの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮと重ならないそれぞれの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを提供するように構成されてもよい。これにより、製造コストの低いレイアウトが可能になり、また、従来の空間フィルタリング機能やミスアライメントエラー低減機能を提供する方法で発生していたレイアウト上の問題から生じる有害なループ形状の不規則性を排除することができる。従来の技術では、空間フィルタリング性能、ミスアライメントに対するロバスト性、検知素子全体の比較的理想的なループ形状を、経済的な製造レイアウトで実現できる構成はなかった。

第１のタイプのいくつかの実施形態では、それぞれの公称空間位相に対応する少なくとも第１のそれぞれの検知素子セットは、特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、およびＤ１を具備し、特徴Ｅ１を具備しない。いくつかのそのような実施形態では、第１のそれぞれの検知素子セットは、同数の正極性ループおよび負極性ループで構成される第１の隣接部と、第１の隣接部と測定軸方向に沿って名目上位置合わせされており、第１の隣接部と同数の正極性ループおよび負極性ループで構成される第２の隣接部とを備えてもよい。第１および第２の隣接部は、正極性または負極性のループの一方の幅よりも、測定軸方向に沿って互いに近くに位置していてもよく（そのため、本明細書では「隣接」部と呼ばれる）、互いに最も近い第１および第２の隣接部のそれぞれのループは、反対のループ極性を有してもよい。いくつかのそのような実施形態では、電磁誘導式エンコーダは、第１のそれぞれの検知素子セットの公称空間位相と９０度異なるそれぞれの公称空間位相に対応する少なくとも第２のそれぞれの検知素子セットを含んでいてもよい。第２のそれぞれの検知素子セットは、特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、およびＥ１を具備する。第２のそれぞれの検知素子セットは、互いに最も近いその第１および第２の分離部のそれぞれのループが同じループ極性を有する。第１のそれぞれの検知素子セットは、その第１および第２の隣接部の間に測定軸に沿って位置するその全検知素子有効領域の第１の領域重心を有する。第２のそれぞれの検知素子セットは、その第１および第２の分離部の間に測定軸に沿って位置するその全検知素子有効領域の第２の領域重心を有する。第１および第２のそれぞれの検知素子セットは、それぞれの第１および第２の領域重心が測定軸方向に沿って同じ位置に配置される。このように重心を揃えた実施形態は、検出部とスケールパターンの間の「ピッチ」のずれによる特定のエラーを排除するという点で、ある種の利点を提供すると同時に、経済的なレイアウトと製造を容易にすることができる。いくつかのこのような実施形態では、第１または第２のそれぞれの検知素子セットの１つに含まれるそれぞれの正極性または負極性ループは、第１または第２のそれぞれの検知素子セットの同じ１つに含まれる他のそれぞれの正極性または負極性ループの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮと重ならないそれぞれの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを提供するように構成される。

上で概説したように、２つの隣接部、または２つの分離部を含む様々な実施形態では、電磁誘導式エンコーダは、Ｍ１またはＭ２のいずれかに従って構成されてもよい。Ｍ１）第１の隣接（または分離）部が第１の検出信号を出力するように構成され、第２の隣接（または分離）部が第２の検出信号を出力するように構成され、信号処理部が、第１および第２の信号の組み合わせに少なくとも部分的に基づいて、検出部とスケールパターンとの間の相対位置を決定するように構成される。または、Ｍ２）第１の隣接（または分離）部が第２の隣接（または分離）部と直列に接続されて複合信号を形成し、直列接続は、複合信号において第１および第２の部分のそれぞれの信号寄与が加算されるように構成され、信号処理部は、複合信号に少なくとも部分的に基づいて、検出部とスケールパターンの間の相対位置を決定するように構成される。隣接部が直列に接続される場合、第１および第２の隣接部は、いくつかの実施形態では、連続した途切れない検知素子セットの一部と解釈することができる。

第１のタイプのいくつかの実施形態では、それぞれの公称空間位相に対応する少なくとも第１のそれぞれの検知素子セットは、特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、およびＥ１を具備する。いくつかのそのような実施形態では、第１のそれぞれの検知素子セットは、互いに最も近いその第１および第２の分離部のそれぞれのループが同じループ極性を有するように構成されるとよい。いくつかのそのような実施形態は、第１のそれぞれの検知素子セットの公称空間位相と９０度異なるそれぞれの公称空間位相に対応する少なくとも第２のそれぞれの検知素子セットを含んでいてもよい。第２のそれぞれの検知素子セットは、特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、およびＥ１を具備する。第２のそれぞれの検知素子セットは、互いに最も近いその第１および第２の分離部のそれぞれのループが反対のループ極性を有する。第１のそれぞれの検知素子セットは、その第１および第２の分離部の間に測定軸に沿って位置するその全検知素子有効領域の第１の領域重心を有する。第２のそれぞれの検知素子セットは、その第１および第２の分離部の間に測定軸に沿って位置するその全検知素子有効領域の第２の領域重心を有する。第１および第２のそれぞれの検知素子セットは、それぞれの第１および第２の領域重心が測定軸方向に沿って同じ位置に配置される。いくつかのこのような実施形態では、第１または第２のそれぞれの検知素子セットの１つに含まれるそれぞれの正極性または負極性ループは、第１または第２のそれぞれの検知素子セットの同じ１つに含まれる他のそれぞれの正極性または負極性ループの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮと重ならないそれぞれの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを提供するように構成される。いくつかのこのような実施形態では、第１および第２のそれぞれの検知素子セットの両方が、特徴Ｄ１およびＥ１の両方を具備する。

第１のタイプのいくつかの実施形態では、それぞれの公称空間位相に対応する少なくとも第１のそれぞれの検知素子セットは、特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、および少なくとも特徴Ｄ１を具備し、特徴Ｃ１に従って、隣接する正極性ループおよび負極性ループの検知素子有効領域の複数の対を（Ｗ１）／４Ｋだけ測定軸方向に沿って第１の方向にシフトさせ、同数の隣接する正極性ループおよび負極性ループの検知素子有効領域の対を（Ｗ１）／４Ｋだけ測定軸方向に沿って第１の方向と反対の方向にシフトさせて構成されている。正と負の極性の検知ループを「対」でシフトするこのような構成は、（例えば、正極性ループを第１の方向に、負極性ループを反対の方向にシフトする場合と比較して）精度やミスアライメントに対する堅牢性が向上する可能性がある。いくつかのそのような実施形態では、第１のそれぞれの検知素子セットの反対側の端部にある隣接するループの２つのそれぞれの対が、それらの２つのそれぞれの対において測定軸に沿って同じ方向にシフトされた正極性ループおよび負極性ループの検知素子有効領域を有すると有利である場合がある（例えば、図１２を参照して概説されるように）。

上述した第１のタイプの様々な実施形態は、単一のスケールパターントラックを有する「シングルトラック」スケール（例えば、図９、１０、１１、および１２を参照して以下で概説される）で動作するように構成されてもよいし、２つのスケールパターントラックを有する「ツートラック」スケール（例えば、図１３を参照して以下で概説される）で動作するように構成されてもよい。様々な「２トラック」の実施形態では、スケールパターンは、測定軸方向に沿って延びる第１および第２のトラックに配置された信号変調素子を備え、磁場生成コイルは、第１のトラックに位置合わせされる第１の内部領域部分と、第２のトラックに位置合わせされる第２の内部領域とを取り囲むように構成される。このような実施形態では、それぞれの検知素子セットは、特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、および特徴Ｄ１および／またはＥ１のうちの少なくとも１つを具備し、それぞれが第１および第２の内部領域部分を横切って測定軸方向に延びて、それぞれ第１および第２の内部領域部分と位置合わせされているかまたは重なっている検知素子の部分に対応する第１および第２の検知素子有効領域部分を定義する導電性ループを備え、それによって、各導電性ループに生じる検出信号の寄与は、その第１および第２の検知素子有効領域部分からのそれぞれの検出信号の寄与を結合する。

このような２トラックの実施形態のいくつかでは、スケールパターンが、波長Ｗ１に応じて第１のトラックに周期的に配置された信号変調素子または信号変調素子部分と、波長Ｗ１に応じて第２のトラックに周期的に配置された信号変調素子または信号変調素子部分とで構成され、第１のトラックと第２のトラックの周期的配置が（Ｗ１）／２だけ相対的にオフセットされている、という構成を用いることが有利な場合がある。磁場生成コイルは、第１の内部領域部分に第１の極性の磁束変化を発生させ、第２の内部領域部分に反対の第２の極性の磁束変化を発生させるように構成される。

もちろん、上に概説した様々な有利な特徴は、任意のエンコーダにおいて複数のそれぞれの空間位相に対応する複数のそれぞれの検知素子セットに使用することができる（例えば、上に概説したように、直交信号、または３相信号を提供するために）。例えば、いくつかのそのような実施形態では、複数のそれぞれの空間位相に対応する複数のそれぞれの検知素子セットはそれぞれ、少なくとも特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１を具備してもよく、複数のそれぞれの検知素子セットのうちの少なくとも１つは、少なくとも特徴Ｅ１をさらに具備してもよい。このような実施形態は、それにより、検出部とスケールパターンとの間の決定された相対的な位置の誤差に寄与する可能性のある、潜在的な不要な第３次の空間高調波検出信号成分および潜在的な不要な第Ｋ次の空間高調波検出信号成分を低減または抑制するために使用可能な、複数の空間的にフィルタリングされた検出信号を提供するように構成されてもよい。いくつかのこのような実施形態では、複数のそれぞれの検知素子セットのそれぞれは、測定軸に沿ったその範囲内に位置するその全検知素子有効領域の領域重心を有し、複数のそれぞれの検知素子セットは、それらのそれぞれの領域重心が測定軸方向に沿った名目上同じ場所に位置するように構成されてもよい。このような構成により、以下に詳述するように、特定のミスアライメント誤差を確実に排除することができる。いくつかのこのような実施形態では、複数のそれぞれの検知素子セットのいずれか１つに含まれるそれぞれの正極性または負極性ループは、複数のそれぞれの検知素子セットの同じ１つに含まれる他のそれぞれの正極性または負極性ループの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮと重ならないそれぞれの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを提供するように構成される。

本明細書に開示された原理による第２のタイプの様々な実施形態（例えば、図１４～１７に示される）では、それぞれの公称空間位相に対応する少なくとも１つのそれぞれの検知素子セットは、以下のように定義される特徴Ａ２およびＢ２を具備する。

Ａ２）第１の巻線方向または極性に対応する複数の正極性ループと、第１の巻線と反対の第２の巻線方向または極性に対応する同数の負極性ループを備える。

Ｂ２）正極性ループの少なくとも半分以上と負極性ループの少なくとも半分以上は、検知素子有効領域が、それぞれの検知素子セットのそれぞれの公称空間位相に対して所定のループ内シフト関係で配置されているように構成される。ループ内シフト関係は、そのような各ループ内で、それらの検知素子有効領域の半分までのループ内シフト比率が、それぞれの公称空間位相との関係で（Ｗ１）／４Ｋだけ第１方向に測定軸方向に沿ってシフトされ、それらの検知素子有効領域の名目上同じループ内シフト比率が、それぞれの公称空間位相との関係で（Ｗ１）／４Ｋだけ第１方向とは反対方向に測定軸方向に沿ってシフトされるような構成を有している。それによって、２つのループ内シフト比率は、互いに対して相対的に（Ｗ１）／２Ｋだけシフトされる。Ｋは３、５、７、または９のうちの１つである。

上記の特徴（Ａ２、Ｂ２）を実施した結果、それぞれの公称空間位相に対応する検知素子セットは、それによって、検出部とスケールパターンとの間の決定された相対位置の誤差の原因となる可能性のある、潜在的な不要な第Ｋ次の空間高調波検出信号成分を低減または抑制するために使用可能な、空間的にフィルタリングされた検出信号または複数の検出信号を提供する実用的な構成になっている。

第２のタイプのいくつかの実施形態では、所定のループ内シフト関係で検知素子有効領域を配置して構成された正極性および負極性ループでは、ループ内シフト比率は、公称でそれらの検知素子有効領域の半分であってもよい。第２のタイプのいくつかの実施形態では、すべての正極性ループおよび負極性ループが、それらの検知素子有効領域が所定のループ内シフト関係で配置された状態で構成されていると、特に有利である場合がある。

第２のタイプのいくつかの実施形態では、少なくとも第１のそれぞれの検知素子セットは、特徴Ａ２およびＢ２に従って構成されており、それらの検知素子有効領域に対して名目上合同の形状を有するように構成されている正極性および負極性ループの少なくとも第１の対と、それらの検知素子有効領域に対して名目上合同の形状を有するように構成されている正極性および負極性ループの少なくとも第２の対とを備えており、第１および第２の対における合同の形状は、名目上互いに鏡像であり、第１および第２の対の正極性および負極性ループは、互いに隣接して配置される。このような「鏡像対」からなる構成は、いくつかの実施形態において、特定のミスアラインメントに対する精度および／または堅牢性を向上させる可能性がある。いくつかのそのような実施形態では、第１のそれぞれの検知素子セットが、少なくとも、第１の端部対内でその検知素子有効領域について名目上合同の形状を有するように構成されている正極性および負極性ループの少なくとも第１の端部対と、第２の端部対内でその検知素子有効領域について名目上合同の形状を有するように構成されている正極性および負極性ループの少なくとも第２の端部対とを備え、第１の端部対と第２の端部対の間でも名目上合同の形状を有するように、さらに構成されていると有利である。第１および第２の端部対は、第１のそれぞれの検知素子セットの第１および第２の端部に位置していることが理解されよう。

第２のタイプのいくつかの実施形態では、特徴Ａ２およびＢ２を具備するように構成されたそれぞれの検知素子セットに含まれる各検知素子は、１つまたは複数の内部領域と位置合わせされているかまたは重なっている全検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを有してもよく、測定軸方向に直交する１つまたは複数の内部領域の寸法の合計であるｙ軸方向に沿った有効ｙ軸寸法ＥｆｆＹＳＥＮを有するように定義されてもよい。様々な実施形態において、そのような検知素子の少なくとも半分以上が、様々な図に関して以下でより詳細に説明するように、０．３３＊Ｗ１±１５％の範囲内にある、測定軸方向に沿った検知素子平均寸法ＤＳＥＮａｖｇ＝（ＥｆｆＡＳＥＮ／ＥｆｆＹＳＥＮ）を提供するように構成されていると、有利であり得る。このような様々な実施形態では、Ｋは５、７、または９であってもよい。このような実施形態では、特徴Ａ２およびＢ２を備えるように構成されたそれぞれの検知素子セットは、それによって、検出部とスケールパターンとの間の決定された相対的な位置の誤差に寄与する可能性のある、潜在的な不要な第３次の空間高調波検出信号成分および潜在的な不要な第Ｋ次の空間高調波検出信号成分を低減するために使用可能な、空間的にフィルタリングされた検出信号または複数の検出信号を提供するように構成される。いくつかのこのような実施形態では、Ｋ＝５であると特に有利になることがある。いくつかのそのような実施形態では、特徴Ａ２およびＢ２を具備するように構成されたそれぞれの検知素子セットに含まれるそれぞれの正極性または負極性ループは、それぞれの検知素子セットに含まれる他のそれぞれの正極性または負極性ループの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮと重ならないそれぞれの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを提供するように構成されてもよい。

第２のタイプのいくつかの実施形態では、それぞれの公称空間位相に対応する少なくとも第１のそれぞれの検知素子セットは、特徴Ａ２およびＢ２に従って構成され、２つの部分からなる構成であることを特徴とする。その２つの部分からなる構成は、同数の正極性ループおよび負極性ループで構成される第１の分離部と、第１の分離部と測定軸方向に沿って名目的に位置合わせされており、第１の分離部と同数の正極性ループおよび負極性ループから構成される第２の分離部とを備える。第１の分離部と第２の分離部は、第１の分離部と第２の分離部との間の測定軸方向に沿って位置するギャップによって分離されており、ギャップは、測定軸方向に沿って正極性ループまたは負極性ループの一方と少なくとも同じ幅であり、それぞれの検知素子セットの正極性ループの有効領域または負極性ループの有効領域はギャップ内に位置していない。いくつかのそのような実施形態では、第１のそれぞれの検知素子セットは、互いに最も近いその第１および第２の分離部のそれぞれのループが同じループ極性を有するように構成される。いくつかのそのような実施形態では、電磁誘導式エンコーダは、第１のそれぞれの検知素子セットの公称空間位相と９０度異なるそれぞれの公称空間位相に対応する少なくとも第２のそれぞれの検知素子セットをさらに備え、第２のそれぞれの検知素子セットは、特徴Ａ２およびＢ２に従って構成されており、２つの部分からなる構成となっている。その２つの部分からなる構成は、いくつかの実施形態では２つの「隣接部」、または他の実施例では２つの「分離部」のいずれかで構成される。以下の説明では、「分離部」に関連する代替特性を括弧書きで参照しながら、両方のケースを説明する。その２つの部分からなる構成は、同数の正極性ループおよび負極性ループで構成される第１の隣接部（分離部）と、第１の隣接部（分離部）と測定軸方向に沿って名目上位置合わせされており、第１の隣接部（分離部）と同数の正極性ループおよび負極性ループで構成される第２の隣接部（分離部）とを備えてもよい。第１および第２の隣接部（分離部）は、正極性または負極性のループの一方の幅よりも、測定軸方向に沿って互いに近くに（互いから離れて）位置し、互いに最も近い第１および第２の隣接部（分離部）のそれぞれのループは、反対のループ極性を有する。第１のそれぞれの検知素子セットは、測定軸に沿ってその第１および第２の分離部の間に位置する全検知素子有効領域の第１の領域重心を有し、第２のそれぞれの検知素子セットは、測定軸に沿ってその第１および第２の隣接部（分離部）の間に位置する全検知素子有効領域の第２の領域重心を有する。いくつかのこのような実施形態では、第１および第２のそれぞれの検知素子セットは、それぞれの第１および第２の領域重心が測定軸方向に沿って同じ位置に配置されてもよい。このように重心を揃えた実施形態は、検出部とスケールパターンの間の「ピッチ」のずれによる特定のエラーを排除するという点で、ある種の利点を提供すると同時に、経済的なレイアウトと製造を容易にすることができる。いくつかのこのような実施形態では、第１または第２のそれぞれの検知素子セットの１つに含まれるそれぞれの正極性または負極性ループは、第１または第２のそれぞれの検知素子セットの同じ１つに含まれる他のそれぞれの正極性または負極性ループの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮと重ならないそれぞれの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを提供するように構成される。

上で概説したように、２つの隣接部、または２つの分離部を含む第２のタイプの様々な実施形態では、電磁誘導式エンコーダは、Ｍ１またはＭ２のいずれかに従って構成されてもよい。Ｍ１）第１の隣接（または分離）部が第１の検出信号を出力するように構成され、第２の隣接（または分離）部が第２の検出信号を出力するように構成され、信号処理部が、第１および第２の信号の組み合わせに少なくとも部分的に基づいて、検出部とスケールパターンとの間の相対位置を決定するように構成される。または、Ｍ２）第１の隣接（または分離）部が第２の隣接（または分離）部と直列に接続されて複合信号を形成し、直列接続は、複合信号において第１および第２の部分のそれぞれの信号寄与が加算されるように構成され、信号処理部は、複合信号に少なくとも部分的に基づいて、検出部とスケールパターンの間の相対位置を決定するように構成される。隣接部が直列に接続される場合、第１および第２の隣接部は、いくつかの実施形態では、連続した途切れない検知素子セットの一部と解釈することができる。

上述した第２のタイプの様々な実施形態は、単一のスケールパターントラックを有する「シングルトラック」スケール（例えば、図１４、１５、および１６を参照して以下で概説される）で動作するように構成されてもよいし、２つのスケールパターントラックを有する「２トラック」スケール（例えば、図１７を参照して以下で概説される）で動作するように構成されてもよい。様々な「２トラック」の第２のタイプの実施形態では、スケールパターンは、測定軸方向に沿って延びる第１および第２のトラックに配置された信号変調素子を備え、磁場生成コイルは、第１のトラックに位置合わせされる第１の内部領域部分と、第２のトラックに位置合わせされる第２の内部領域とを取り囲むように構成される。このような実施形態では、それぞれの検知素子セットは、特徴Ａ２およびＢ２を具備し、それぞれが第１および第２の内部領域部分を横切って測定軸方向に延びて、それぞれ第１および第２の内部領域部分と位置合わせされているかまたは重なっている検知素子の部分に対応する第１および第２の検知素子有効領域部分を定義する導電性ループを備えてもよい。各導電性ループに生じる検出信号の寄与は、その第１および第２の検知素子有効領域部分からのそれぞれの検出信号の寄与を結合する。

このような２トラックの第２のタイプの実施形態のいくつかでは、スケールパターンが、波長Ｗ１に応じて第１のトラックに周期的に配置された信号変調素子または信号変調素子部分と、波長Ｗ１に応じて第２のトラックに周期的に配置された信号変調素子または信号変調素子部分とで構成され、第１のトラックと第２のトラックの周期的配置が（Ｗ１）／２だけ相対的にオフセットされている、という構成を用いることが有利な場合がある。磁場生成コイルは、第１の内部領域部分に第１の極性の磁束変化を発生させ、第２の内部領域部分に反対の第２の極性の磁束変化を発生させるように構成される。

上述し、様々な図に関して以下でより詳細に説明するように、第２のタイプの多くの異なる実施形態は、特徴Ａ２およびＢ２を備えるそれぞれの検知素子セットに含まれる各導電性ループまたは導電性ループ部分が、その同じそれぞれの検知素子セットに含まれる他の導電性ループまたは導電性ループ部分の他のそれぞれの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮと重ならないそれぞれの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを備えるように構成されてもよい。これは、第２のタイプのいくつかの実施形態では、経済的なレイアウトと製造を容易にするために特に有利であると考えられ、同時に、上で概説し、以下でより詳細に説明するように、空間的にフィルタリングされた検出信号とミスアライメントエラーの抑制の比較的理想的な組み合わせを提供する。従来の技術では、これに匹敵する機能と性能の組み合わせを提供する構成はない。

もちろん、上に概説した第２のタイプの実施形態のいずれかは、上に概説したように、任意のエンコーダにおいて複数のそれぞれの空間位相に対応する複数のそれぞれの検知素子セットに使用することができる（例えば、直交信号、または３相信号を提供するために）。このような実施形態では、複数のそれぞれの空間的位相に対応する複数のそれぞれの検知素子セットのそれぞれが、特徴Ａ２）、およびＢ２）を具備するように構成され、それにより、検出部とスケールパターンとの間の決定された相対的な位置の誤差に寄与する可能性のある、潜在的な不要な第Ｋ次の空間高調波検出信号成分を低減または抑制するために使用可能な、空間的にフィルタリングされた検出信号を提供するように構成される。いくつかのこのような実施形態では、複数のそれぞれの検知素子セットのそれぞれは、測定軸に沿ったその範囲内に位置するその全検知素子有効領域の領域重心を有し、複数のそれぞれの検知素子セットは、それらのそれぞれの領域重心が測定軸方向に沿った同じ場所に位置合わせされるように構成される。これは、上で概説し、以下でより詳細に説明するように、他の方法で発生する可能性のある特定のミスアライメントエラーを減らすのに有利な場合がある。上に示したように、いくつかのそのような実施形態では、特徴Ａ２およびＢ２を具備するそれぞれの検知素子セットに含まれる各導電性ループまたは導電性ループ部分は、その同じそれぞれの検知素子セットに含まれる他の導電性ループまたは導電性ループ部分の他のそれぞれの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮと重ならないそれぞれの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを備えてもよい。いくつかのそのような実施形態では、複数のそれぞれの検知素子セットに含まれる各検知素子は、内部領域と位置合わせされるか１つ以上の内部領域と重なっている全検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを有し、測定軸方向に垂直な１つ以上の内部領域の寸法の合計であるｙ軸方向に沿った有効ｙ軸寸法ＥｆｆＹＳＥＮを有するように定義され、複数のそれぞれの検知素子セットに含まれる検知素子の少なくとも半分以上は、測定軸方向に沿った検知素子平均寸法ＤＳＥＮａｖｇ＝（ＥｆｆＡＳＥＮ／ＥｆｆＹＳＥＮ）が０．３３＊Ｗ１±１５％の範囲内になるように構成される。それにより、電磁誘導式エンコーダは、検出部とスケールパターンとの間の決定された相対的な位置の誤差に寄与する可能性のある、潜在的な不要な第３次の空間高調波検出信号成分および潜在的な不要な第Ｋ次の空間高調波検出信号成分を低減または抑制するために使用可能な、複数の空間的にフィルタリングされた検出信号を提供するように構成される。

検出部およびスケールを含む電磁誘導式エンコーダを利用するハンドツール型ノギスの組立分解等角図である。本明細書に開示される様々な原理に関連する背景情報として提示される、代表的な従来技術の電磁誘導式エンコーダの特定の特徴を概略的に示す平面図である。図１に示されるような電磁誘導式エンコーダにおいて使用可能な検出部およびスケールパターンの実施形態の平面図であり、本明細書に開示される原理による信号変調素子が、本明細書で開示される原理によるそれらの特徴を特徴付けることができる様々な寸法とともに、「あまり望ましくない」既知の検知素子と組み合わせて示される。図３に示される検出部およびスケールパターンの一部の拡大等角図であり、電磁誘導式エンコーダにおける信号変調素子の動作に関連し得る磁束および磁束結合特性の定性的表現を含む。本明細書に開示された原理に従ってそれらの特徴を特徴づけることができる特定の例示的な寸法の追加例を含む、図３に示されたものに類似したそれぞれの信号変調素子および検知素子の実施形態の特定の側面を模式的に示す平面図である。本明細書に開示された原理に従ってそれらの特徴を特徴づけることができる特定の例示的な寸法の追加例を含む、図３に示されたものに類似したそれぞれの信号変調素子および検知素子の実施形態の特定の側面を模式的に示す平面図である。図９～１２を参照して本明細書に開示されている検知素子構成原理と互換性があり、図１に示されるような電磁誘導式エンコーダの検出部およびスケールパターンに使用するのに適した検知素子およびスケールパターンのさまざまな実施形態を、それらの特徴を特徴づける可能性のある様々な寸法の例とともに示す平面図である。図９～１２を参照して本明細書に開示されている検知素子構成原理と互換性があり、図１に示されるような電磁誘導式エンコーダの検出部およびスケールパターンに使用するのに適した検知素子およびスケールパターンのさまざまな実施形態を、それらの特徴を特徴づける可能性のある様々な寸法の例とともに示す平面図である。図９～１２を参照して本明細書に開示されている検知素子構成原理と互換性があり、図１に示されるような電磁誘導式エンコーダの検出部およびスケールパターンに使用するのに適した検知素子およびスケールパターンのさまざまな実施形態を、それらの特徴を特徴づける可能性のある様々な寸法の例とともに示す平面図である。図１に示すような電磁誘導式エンコーダの検出部で使用するために、空間的にフィルタリングされた信号を提供するために、本明細書に開示されている第１のタイプの所定の関係原理に従って構成された検知素子セットの第１の例示的な構成である、第１の空間位相に対応する第１の検知素子セットの特定の側面を、第１の互換性のある磁場生成コイルおよびスケールパターンとともに、本明細書に開示されている原理による検知素子構成を特徴づける様々な寸法を含めて示す平面図である。図９に示された第１の検知素子と同様に構成された第２の空間位相に対応する第２の検知素子セットの特定の側面を、図９に示された第１の検知素子セットのゴースト化された表現に重ねて示した平面図であり、第１および第２の検知素子セットの空間位相が９０度異なる動作クアドラチャ構成を示している。本明細書に開示されている第１のタイプの所定の関係原理に従って構成された検知素子セットの第２の例示的な構成である、第２の空間位相に対応する第２の検知素子セットのある側面を、図９に示された第１の検知素子セットとともに示す平面図である。説明のために、第１および第２の検知素子セットの空間位相が９０度異なる動作クアドラチャ構成における個々の特性および測定軸方向に沿った互いに相対的な位置合わせをよりよく示すべく、第１および第２のセットは、図１１Ａにおける垂直方向に沿って互いにオフセットされている。本明細書に開示されている第１のタイプの所定の関係原理に従って構成された検知素子セットの第３の例示的な構成である、第１の空間位相に対応する第１の検知素子セットの特定の側面を、図１１Ａに示された第２の検知素子セットとともに示す平面図である。説明のために、第１および第２の検知素子セットの空間位相が９０度異なる動作クアドラチャ構成における個々の特性および測定軸方向に沿った互いに相対的な位置合わせをよりよく示すべく、第１および第２のセットは、図１１Ｂにおける垂直方向に沿って互いにオフセットされている。本明細書に開示されている第１のタイプの所定の関係原理に従って構成された検知素子セットの第４および第５の例示的な構成である、それぞれの空間位相に対応する第１および第２の検知素子セットの特定の側面を示す平面図である。説明のために、第１および第２の検知素子セットの空間位相が９０度異なる動作クアドラチャ構成における個々の特性および測定軸方向に沿った互いに相対的な位置合わせをよりよく示すべく、第１および第２のセットは、図１２における垂直方向に沿って互いにオフセットされている。図１に示すような電磁誘導式エンコーダの検出部で使用するために、空間的にフィルタリングされた信号を提供するために、本明細書に開示されている第１のタイプの所定の関係原理に従って構成された検知素子セットの第６の例示的な構成である、第１の空間位相に対応する第１の検知素子セットの特定の側面を、第２の互換性のある磁場生成コイルおよびスケールパターンとともに、本明細書に開示されている原理による検知素子構成を特徴づける様々な寸法を含めて示す平面図である。図１に示すような電磁誘導式エンコーダの検出部で使用するために、空間的にフィルタリングされた信号を提供するために、本明細書に開示されている第２のタイプの所定の関係原理に従って構成された検知素子セットの第１の例示的な構成である、第１の空間位相に対応する第１の検知素子セットのある側面を、図９に示された第１の互換性のある磁場生成コイルおよびスケールパターンとともに、本明細書に開示されている原理による検知素子構成を特徴づける様々な寸法を含めて示す平面図である。図１に示すような電磁誘導式エンコーダの検出部で使用するために、空間的にフィルタリングされた信号を提供するために、本明細書に開示されている第２のタイプの所定の関係原理に従って構成された検知素子セットの第２の例示的な構成である、第１の空間位相に対応する第１の検知素子セットの特定の側面を、図９および１４に示された第１の互換性のある磁場生成コイルおよびスケールパターンとともに、本明細書に開示されている原理による検知素子構成を特徴づける様々な寸法を含めて示す平面図である。本明細書に開示されている第２のタイプの所定の関係原理に従って構成された検知素子セットの第３の例示的な構成である、第２の空間位相に対応する第２の検知素子セットのある側面を、図１５に示された第１の検知素子セットとともに示す平面図である。説明のために、第１および第２の検知素子セットの空間位相が９０度異なる動作クアドラチャ構成における個々の特性および測定軸方向に沿った互いに相対的な位置合わせをよりよく示すべく、第１および第２のセットは、図１６における垂直方向に沿って互いにオフセットされている。図１に示すような電磁誘導式エンコーダの検出部で使用するために、空間的にフィルタリングされた信号を提供するために、本明細書に開示されている第２のタイプの所定の関係原理に従って構成された検知素子セットの第４の例示的な構成である、第１の空間位相に対応する第１の検知素子セットの特定の側面を、図１３に示された第２の互換性のある磁場生成コイルおよびスケールパターンとともに、本明細書に開示されている原理による検知素子構成を特徴づける様々な寸法を含めて示す平面図である。

図１は、スケール部材１７２およびスライダアセンブリ１２０を含むハンドツール型ノギス１００の組立分解等角図である。スケール部材１７２は、溝内に配置されたスケール１７０を含む、略矩形の断面の本尺を備えてもよい。スライダアセンブリ１２０は、以下により詳細に説明するベース１４０、電子アセンブリ１６０、およびカバー１５０を含むことができる。電子アセンブリ１６０は、基板１６２上に配置された検出部１６７および信号処理部１６６を含むことができる。弾性シール（図示せず）がカバー１５０と基板１６２との間で圧縮されて、電子回路および接続部から汚れを排除するとよい。スケール１７０、検出部１６７、および信号処理部１６６は、協働して、測定軸方向ＭＡに沿った２つの要素間（例えば、スケール部材１７２とスライダアセンブリ１２０との間）の相対位置を測定するために使用可能な電磁誘導式エンコーダを提供するように動作する。

様々な実施形態では、スケール１７０は、（例えば、ｘ軸方向に対応する）測定軸方向ＭＡに沿って延在し、（例えば、既知のプリント回路製造方法を使用して）スケール基板上に作成された信号変調素子ＳＭＥを含む信号変調スケールパターン１８０を含む。本明細書に示す様々な実施形態では、信号変調スケールパターン１８０は、代替的に、図１に空間波長Ｗ１を有するように示されている周期的スケールパターン１８０と呼ぶことがある。図示された実施形態では、既知のタイプのカバー層１７４（例えば、厚さ１００μｍ）が（図１において一部を切り取って示されるように）スケール１７０を覆っている。

様々な実施形態では、ノギス１００の機械的構造および動作は、共通に譲渡された米国特許第５，９０１，４５８号、および／または米国特許第６，４００，１３８号、および／または米国再発行特許第３７４９０号（これらの各々は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる）のものなど、特定の従来の電子ノギスのものと同様であってもよい。スケール部材１７２の第１の端部付近のジョー１７６および１７８、ならびにスライダアセンブリ１２０上の可動ジョー１４６および１４８は、既知の方法で物体の寸法を測定するために使用される。測定された寸法は、電子アセンブリ１６０のカバー１５０内に取り付けられたデジタルディスプレイ１５８上に表示することができる。カバー１５０はまた、オン／オフスイッチ１５４と、必要に応じて、電子アセンブリ１６０に含まれる回路または要素を作動させる他の任意選択の制御ボタンとを含むことができる。スライダアセンブリ１２０のベース１４０は、スライダアセンブリ１２０をスケール１７０に対して移動させながら、測定のための適切な位置合わせを確実にするために、スケール部材１７２の嵌合エッジに沿ってそれを案内するように構成された様々な既知の要素を含んでもよい。

図１に示すように、検出部１６７は、磁場生成コイルＦＧＣと、測定軸方向ＭＡに沿って配置された検知素子セットＳＥＴＳＥＮとを含むことができる。１つの特定の例示的な例では、検出部１６７は、スケール１７０と平行にかつスケール１７０に面して配置されてもよく、スケール１７０に面する検出部１６７の前面は、Ｚ軸方向に沿って０．５ｍｍ程度の隙間によってスケール１７０（および／またはスケールパターン１８０）から分離されてもよい。検出部１６７の前面（例えば、その構成導体）は、絶縁コーティングによって覆われてもよい。磁場生成コイルＦＧＣおよび検知素子セットＳＥＴＳＥＮの構造および動作を以下により詳細に説明する。

図１に示されるノギス１００は、コンパクトサイズ、低電力動作（例えば、長いバッテリ寿命のため）、高分解能および高精度測定、低コスト、汚れに対するロバスト性などの比較的最適化された組合せを提供するために、長年にわたって発展した電磁誘導式エンコーダを典型的に実装する様々な用途のうちの１つであることが理解されるであろう。例えば、進化した精度の向上、費用対効果の高い設計と製造という点で、おそらくさらに困難な他のアプリケーションには、中精度および高精度のデジタル「ダイヤル」インジケータがある（これらは、例えば、それぞれ１０マイクロメートルおよび１マイクロメートルのオーダーの精度を提供する）。これらのいずれかのアプリケーションにおけるこれらの要因のいずれかにおけるわずかな改善でさえも、非常に望ましいが、特に、様々な用途において商業的成功を達成するために課される設計制約の観点から、これを達成することは困難である。本明細書に開示され、特許請求される原理は、様々なアプリケーションのために、多くのこれらの要因における改善を提供する。

図２は、本明細書の他の場所に開示された様々な原理に関連する背景情報として提示された、第‘３８９号特許に示された代表的な従来技術の電磁誘導式エンコーダの特定の特徴を概略的に示す平面図である。図２は、さらに、ここに含まれる他の図における同等の要素を示すために使用される同等の参照番号または記号を示すための参照番号を含む。第‘３８９号特許の開示に基づく以下の省略された説明では、本開示の他の図における同等の参照番号は、第‘３８９号特許からの元の参照番号に続く括弧内に示される。従来技術の図２に関する完全な説明は、第‘３８９号特許に見出すことができる。したがって、本開示に関連する第‘３８９号特許からの教示を含む省略された説明のみが、本明細書に含まれる。本発明者が確認することができる限り、図２を参照して以下に概説する教示は、当技術分野で知られている、および／または市販の電磁誘導式エンコーダで使用される従来の理論および従来の設計手法を表す。

第‘３８９号特許に開示されているように、図２に示されているようなトランスデューサは、ワイヤまたは巻線の少なくとも２つの実質的に同一平面上の経路を含む。送信巻線１０２（ＦＧＣ）は、大きな平面ループを形成する。送信巻線１０２と実質的に同じ平面にある受信巻線１０４（ＳＥＴＳＥＮ）は、ジグザグまたは正弦波パターンで矢印によって示されるように一方向に配置され、次いで矢印によって示されるように、巻線がそれ自身を横切って逆方向に配置され、互いの間に交互に配置されるループ１０６（ＳＥＮ＋）および１０８（ＳＥＮ－）を形成する。その結果、受信巻線１０４（ＳＥＴＳＥＮ）の交互ループ１０６（ＳＥＮ＋）および１０８（ＳＥＮ－）の各々は、隣接するループと比較して異なる巻線方向または極性を有する。送信巻線１０２（ＦＧＣ）に交流（変化する）電流を印加することによって、送信巻線は、受信巻線１０４（ＳＥＴＳＥＮ）のループ１０６（ＳＥＮ＋）および１０８（ＳＥＮ－）を貫通する時間変化する磁界を生成する。

導電性物体（例えば、導電性プレート１１４（ＳＭＥ）（そのいくつかは、図２におけるスケールパターン１１２上の短点線を使用して輪郭が描かれている）を含むスケールまたはスケールパターン１１２（１８０）（そのセグメントは、図２において交互の長点線および短点線を示すエッジによって輪郭が描かれている）がトランスデューサの近くに移動されると、送信巻線１０２（ＦＧＣ）によって生成される変動磁界は、導電性物体に渦電流を誘導し、これは、次に、トランスミッタ磁界の変動を打ち消す磁場を導電性物体から生じさせる。その結果、受信巻線１０４（ＳＥＴＳＥＮ）が受信する磁束は、変化または乱され、それによって、受信巻線は、受信巻線１０４の出力端子Ｖ＋およびＶ－で非ゼロＥＭＦ信号（電圧）を出力し、これは、導電性物体が正極性「＋」ループ１０６（ＳＥＮ＋）と負極性「－」ループ１０８（ＳＥＮ－）との間を移動するにつれて極性を変化させる。

この先行技術の例では、同じ極性の２つのループの位置間（例えば、ループ１０６（ＳＥＮ＋）の位置と次のループ１０６（ＳＥＮ＋）の位置との間）の距離は、トランスデューサのピッチまたは波長１１０（Ｗ１）として定義される。そのため、各ループ１０６（ＳＥＮ＋）および／または１０８（ＳＥＮ－）は、測定軸方向３００に沿った長さまたは最大寸法０．５＊Ｗ１を有していることがわかるだろう。上述の導電性物体（例えば、導電性プレート１１４（ＳＭＥ））が受信巻線１０４（ＳＥＴＳＥＮ）に近接し、測定軸３００（ＭＡ）に沿った位置で連続的に変化する場合、受信巻線（ＳＥＴＳＥＮ）から出力される信号のＡＣ振幅は、ループ１０６（ＳＥＮ）および１０８（ＳＥＮ）の周期的な極性の変化、ならびに導電性物体（例えば、導電性プレート１１４（ＳＭＥ））によって引き起こされる送信磁界の局所的な乱れのために、波長１１０（Ｗ１）で連続的かつ周期的に変化する。

第‘３８９号特許は、導電性物体（例えば、導電性プレート１１４（ＳＭＥ））がループ１０６および／または１０８（ＳＥＮ＋、ＳＥＮ－）よりもはるかに小さいかまたは大きい場合、信号出力の振幅は弱く、高精度を得ることが困難であることを強調している。導電性物体（例えば、導電性プレート１１４（ＳＭＥ））が波長１１０（Ｗ１）の約半分に等しい長さを有する場合（すなわち、物体がループ１０６または１０８（ＳＥＮ＋またはＳＥＮ－）と正確に一致して配置されることが可能である場合）、信号出力は、大きな振幅を有し、したがって、導電性物体の位置に最も敏感である。したがって、（第‘３８９号特許に記載の）本開示は、好ましくは、波長１１０（Ｗ１）の半分に等しい（ｘ軸方向に沿った）長さを有する導電性物体（例えば、導電性プレート１１４（ＳＭＥ））を使用する。

図２に示され上述された送信巻線１０２および受信巻線１０４（ＳＥＴＳＥＮ）は、本明細書において検出部として指定された素子（例えば、図１に示された検出部１６７）の従来技術の実施例の一例であり、スケールまたはスケールパターン１１２（１８０）は、本明細書においてスケールパターンとして示された従来技術の実施例の一例である（例えば、図１に示されたスケールパターン１８０）。

図３は、図１に示されるような電磁誘導式エンコーダにおいて使用可能な検出部３６７およびスケールパターン３８０の実施形態の平面図であり、本明細書に開示される原理による信号変調素子ＳＭＥが、説明を明確にするために、従来から知られている「あまり望ましくない」既知の検知素子ＳＥＮと組み合わせて示されている。また、図３は、本明細書で開示された原理による信号変調素子ＳＭＥおよび検知素子ＳＥＮの特徴を特徴づけることができる様々な寸法を紹介している。本明細書に開示されている原理に従ったより好ましい検知素子ＳＥＮのサイズと形状について、図６、７、および８を参照して以下にさらに詳細に説明する。本明細書に開示されている原理に従って、検知素子ＳＥＮの位置および／または形状を決めるための望ましい代替的な構成および／または所定の関係について、図９～１３、および１４～１７を参照して以下にさらに説明する。

検出部３６７およびスケールパターン３８０の様々な特徴は、特に信号変調素子ＳＭＥに関して、本明細書に開示され、特許請求される様々な設計原理を満たすように構成される。図３のいくつかの番号が付された構成要素３ＸＸは、図１および／または図２の同様の番号が付された構成要素１ＸＸに対応し、および／または同様の動作または機能を提供し得るものであり（例えば、検出部３６７は、検出部１６７と同様の動作または機能を提供する）、別段の指示がない限り、同様に理解され得ることを理解される。

図３は、一部は具象的であり、一部は概略的であるとみなすことができる。検出部３６７およびスケールパターン３８０の拡大部分は、図３の下部に示されている。図３では、以下に説明する様々な要素は、それらの形状または輪郭によって表現され、特定の幾何学的関係を強調するために互いに重ね合わされて示されている。以下の説明および引用する文献に基づいて当業者に明らかであるように、様々な動作ギャップおよび／または絶縁層を提供するべく、必要に応じて、ｚ軸方向に沿って異なる平面に位置する様々な加工層上に様々な要素が存在してもよいことを理解されるであろう。本開示の図面を通して、１つまたは複数の要素の図示されたｘ軸、ｙ軸、および／またはｚ軸の寸法は、明確にするために誇張されていることがあるが、それらは、本明細書で開示され、特許請求される様々な寸法設計原理および関係と矛盾することを意図していないことが理解されるであろう。

スケールパターン３８０の図示された部分は、ドット塗りされ破線の輪郭で示された第１のタイプの信号変調素子ＳＭＥを含む。周期的スケールパターン３８０は、空間波長Ｗ１を有する。この実施形態では、第１のタイプの信号変調素子ＳＭＥは、（例えば、プリント回路基板上に製造された領域によって形成されるような、または導電性基板から延在する隆起領域によって形成されるような）複数の導電性プレートを備える。しかし、他の実施形態では、それらは、以下でより詳細に説明するように、（例えば、プリント回路基板上のトレースによって形成されるような）複数の導電性ループを含むことができる。いずれの場合も、空間波長Ｗ１に対応する測定軸方向ＭＡに沿って配置される。スケールパターン３８０は、一般に、スケール（例えば、図１に示されるスケール１７０）上に実装される。図３に示す実施例では、ほとんどの信号変調素子ＳＭＥのｙ方向の端部は、（例えば、第‘３３５号特許、第‘９４３号特許、および第‘１９９号特許に記載されているように、）磁場生成コイルＦＧＣの第１の伸長部ＥＰ１および第２の伸長部ＥＰ２の下に隠れている。図１に示すように、スケールパターン３８０は、動作中に検出部３６７に対して移動することが理解されるであろう。

図３の例では、スケールパターン３８０は、ｙ軸方向に沿って公称スケールパターン幅寸法ＮＳＰＷＤを有し、測定軸方向ＭＡに沿って周期的に（例えば、ｘ軸方向に対応して）配置された概ね矩形の信号変調素子ＳＭＥを備える。しかし、より一般的には、スケールパターン３８０は、パターンがｘ軸方向に沿った位置の関数として変化する空間特性を有し、検出部３６７内の検知素子セットＳＥＴＳＥＮの検知素子ＳＥＮ（例えば、ＳＥＮ１４）内で生じる位置依存検出信号（いくつかの実施形態では、検出信号成分とも呼ばれる）を提供することを条件として、代替の信号変調素子構成を含む様々な代替の空間変調パターンを含むことができる。

様々な実施形態では、検出部３６７は、スケールパターン３８０に近接して取り付けられ、スケールパターン３８０に対して測定軸方向ＭＡに沿って移動するように構成される。当業者には理解されるように、検出部は、磁場生成コイルＦＧＣと、様々な実施形態において様々な対応する信号処理スキームと組み合わせて使用される様々な代替構成をとることができる検知素子セットＳＥＴＳＥＮとを含む。図３は、検知素子ＳＥＮ１～ＳＥＮ２４の単一の代表的なセットを示し、これは、この実施形態では、直列に接続された検知ループ素子（あるいは、検知コイル素子または検知巻線素子と呼ばれる）を備える。この実施形態では、隣接するループ要素は、ＰＣＢの様々な層上の導体の構成によって接続され（例えば、フィードスルーによって接続され）、既知の方法（例えば、図４に示すような）に従って、反対の巻線極性を有するように接続される。すなわち、第１のループが磁界の変化に正極性の検出信号寄与で応答する場合、隣接するループは負極性の検出信号寄与で応答する。正極性の検出信号寄与を有するループは、本明細書ではＳＥＮ＋検知素子と呼ぶことができ、負極性の検出信号寄与を有するループは、本明細書の様々な文脈ではＳＥＮ－検知素子と呼ぶことができる。この実施形態では、検知素子は、それらの検出信号または信号寄与が加算されるように直列に接続され、「加算された」検出信号が、検出信号出力接続ＳＤＳ１およびＳＤＳ２で信号処理部（図示せず）に出力される。

図３は、視覚的混同を回避するために１組の検知素子を示しているが、様々な実施形態では、異なる空間位相位置で１つまたは複数の（例えば、ＳＥＴＳＥＮと同様の）追加の検知素子セットを提供するように（例えば、直交信号を提供するように）検出部を構成することが有利であることが当業者には理解されよう。しかし、本明細書で説明される検知素子の構成は、例示に過ぎず、限定するものではないことを理解されたい。一例として、個々の検知素子のループは、例えば、米国特許第９，９５８，２９４号明細書に開示されているように、いくつかの実施形態では、対応する信号処理部に個々の信号を出力することができる。より一般的には、様々な既知のスケールパターンおよび信号処理スキームと組み合わせて使用するために、様々な既知の検知素子の構成を、本明細書に開示され、特許請求される原理と組み合わせて、様々な実施形態で使用することができる。

検知素子セットＳＥＴＳＥＮおよび磁場生成コイルＦＧＣのセットの様々なメンバーは、基板（例えば、図１の基板１６２）上に固定されてもよい。磁場生成コイルＦＧＣは、ｘ軸方向に沿った公称コイル面積長さ寸法ＮＣＡＬＤと、ｙ軸方向に沿った約ＹＳＥＰの公称コイル面積幅寸法とを有する内部領域ＩＮＴＡを囲むものとして説明することができる。内部領域ＩＮＴＡは、ほぼ図示されるように、動作中、信号変調素子ＳＭＥの周期的スケールパターン３８０と位置合わせされる。図示の実施形態では、磁場生成コイルＦＧＣは、内部領域ＩＮＴＡを取り囲む単一の巻線を含む。しかし、様々な他の実施形態では、磁場生成コイルＦＧＣは、複数の巻きを含むことができ、および／または蛇行して、スケールパターン３８０と位置合わせされた内部領域ＩＮＴＡを動作可能に取り囲む（例えば、動作可能に部分的に取り囲む）とともに、参考文献に開示されているように、他のスケールパターンを含むスケールトラックと位置合わせされた他の内部領域を動作可能に取り囲む（例えば、動作可能に部分的に取り囲む）。いずれにしても、動作時には、磁場生成コイルＦＧＣは、コイル駆動信号に応答して内部領域ＩＮＴＡに磁束変化を発生する。図示の実施形態では、第１の接続部分ＣＰ１および第２の接続部分ＣＰ２を使用して、信号処理部（例えば、図１の信号処理部１６６）からのコイル駆動信号を磁場生成コイルＦＧＣに接続することができる。

検知素子セットＳＥＴＳＥＮ（例えば、検知素子ＳＥＮ１～ＳＥＮ２４のセット）は、ｘ軸方向（例えば、測定軸方向ＭＡに対応する）に沿って配置され、基板（例えば、図１の基板１６２）上に固定される。図３に示すように、検知素子セットのメンバーは、磁場生成コイルＦＧＣで囲まれた内部領域ＩＮＴＡと位置合わせされるか、または内部領域ＩＮＴＡと重なる検知素の部分（すなわち、検知素子のうち、ＩＮＴＡの寸法ＹＳＥＰと位置合わせされているか、または重なっている部分）に対応する検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを定義する導電性ループまたは導電性ループ部分（例えばＳＥＮ１～ＳＥＮ２４）で構成される。様々な実施形態において、内部領域ＩＮＴＡと位置合わせされる、または重なる検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮは、測定軸方向と直交するｙ軸方向に沿った有効ｙ軸寸法ＥｆｆＹＳＥＮと、測定軸方向（ｘ軸方向）に沿った最大寸法ＤＳＥＮｍａｘとを有するものとして説明することができる。図３に示す特定の実施形態では、有効ｙ軸寸法ＥｆｆＹＳＥＮはＹＳＥＰに等しい。これは、検知素子ＳＥＮのそれぞれが、ＹＳＥＰを超えるｙ軸方向に沿った最大検知素子寸法ＹＳＥＮＭＡＸを有し、したがって、その有効領域ＥｆｆＡＳＥＮが寸法ＹＳＥＰ全体に及ぶからである。測定軸方向の最大寸法ＤＳＥＮｍａｘは、公称０．５＊Ｗ１である。しかし、これらの特徴は、この実施形態に特有のものであり、限定的なものではなく、図５Ｂ、図６、図７、および図８を参照して以下でより詳細に説明するように、様々な実施形態においては任意に選択できるもの（または望ましくないもの）であってもよい。

測定軸方向に沿った検知素子平均寸法ＤＳＥＮａｖｇ＝（ＥｆｆＡＳＥＮ／ＥｆｆＹＳＥＮ）によって、検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮをさらに特徴づけることが有用である。図３に示す特定の実施形態では、検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮがｘ軸方向に垂直な平行辺を持つため、ＤＳＥＮａｖｇはＤＳＥＮｍａｘと等しくなる。しかし、図５Ｂ、図６、図７、および図８を参照して以下で詳しく説明するように、すべての実施形態においてそうである必要はない。

検知素子セットＳＥＴＳＥＮの検知素子は、スケールパターン３８０の隣接する信号変調素子ＳＭＥ（例えば、１つ以上の信号変調素子ＳＭＥ）によって提供される磁束変化への局所的影響に応じた検出信号を提供するように構成される。信号処理部（例えば、図１の信号処理部１６６など）は、検出部３６７から入力された検出信号に基づいて、スケールパターン３８０に対する検知素子セットＳＥＴＳＥＮの位置を決定するように構成されてもよい。一般に、磁場生成コイルＦＧＣおよび検知素子セットＳＥＴＳＥＮなどは、参考文献に記載されているような既知の原理（例えば、電磁誘導式エンコーダ）に従って動作してもよい。

様々な実施形態では、磁場生成コイルＦＧＣおよび検知素子ＳＥＮは、（例えば、プリント回路基板の異なる層に配置されるように）互いに絶縁される。そのような一実施形態では、検知素子ＳＥＮの最大ｙ軸方向検知素子寸法ＹＳＥＮＭＡＸは、公称コイル面積幅寸法ＹＳＥＰよりも大きいことが有利であり、重なり寸法として定義される量だけ伸長部ＥＰ１またはＥＰ２の内側縁部を越えて延びる。さらに、磁場生成コイルＦＧＣは、ｙ軸方向に沿った伸長部ＥＰ１およびＥＰ２のトレース幅が、対応する重なり寸法よりも大きくなるように有利に構成されてもよい。様々な実施形態では、伸長部ＥＰ１およびＥＰ２は、プリント回路基板の第１の層上に製造することができ、検知素子ＳＥＮは、少なくとも重なり寸法の近傍で、第１の層とは異なる層を含むプリント回路基板の１つまたは複数の層内に製造された導電性ループを含むことができる。しかし、このような実施形態は例示的なものであり、以下にさらに説明するように、限定的なものではない。

先に示したように、いくつかの実施形態では、磁場生成コイルＦＧＣは、プリント回路基板上に作製された１つまたは複数の導電性トレースを含むことができ、検知素子セットＳＥＴＳＥＮの検知素子ＳＥＮは、プリント回路基板上に作製された導電性トレースによって形成された磁束検知ループまたはループ部分を含むことができる。図１に関して上述したように、様々な実施形態では、検出部３６７は、様々なタイプの測定機器（例えば、ノギス、マイクロメータ、ゲージ、リニアスケールなど）に含まれてもよい。例えば、検出部３６７をスライド部材に固定し、スケールパターン３８０を測定軸がｘ軸方向に一致する柄または本尺に固定してもよい。このような構成では、スライド部材は、ビームまたは桁部材上に移動可能に取り付けられ、ｘ軸方向およびｙ軸方向に沿って延在する平面内で測定軸方向ＭＡに沿って移動可能であり、ｚ軸方向は平面に直交する。

図３の下部に示される検出部３６７およびスケールパターン３８０の拡大断面に関して、それは、磁場生成コイルＦＧＣの部分によって境界付けられた、検知素子セットＳＥＴＳＥＮの３つの例示的な検知素子ＳＥＮ１４、ＳＥＮ１５、およびＳＥＮ１６と、２つの例示的な信号変調素子ＳＭＥとを示す。この実施形態では、検知素子は、回路基板の第１および第２の層上に、それらの間に絶縁体の層を挟んで製造されたトレースによって形成することができる。「第１層」トレースは実線で示され、「第２層」トレースは破線で示されている。小さな矢印は、磁場生成コイルＦＧＣから生じる磁界の変化によってトレース内に誘導される電流の方向を示す。検知素子ＳＥＮ１４は、その関連する電流方向のために「ＳＥＮ＋」正極性ループとして特徴付けることができ、隣接する検知素子ＳＥＮ１５は、その関連する「反対極性」電流方向のために「ＳＥＮ－」負極性ループとして特徴付けることができることが分かる。次の隣接する検知素子ＳＥＮ１６は、再び、「ＳＥＮ＋」正極性ループとして特徴付けられてもよく、以下同様である。

ＤＳＭＥは、（第１のタイプの）信号変調素子ＳＭＥの「有効領域」ＥｆｆＲＳＭＥの測定軸方向ＭＡに沿った平均寸法である。信号変調素子ＳＭＥの有効領域ＥｆｆＲＳＭＥは、ここでは、内部領域ＩＮＴＡのｙ軸寸法と位置合わせされるか、または重なり合う。有効領域ＥｆｆＲＳＭＥは、検知素子ＳＥＮにおいて一次信号変調効果を生成する。図３に示す例では、これは信号変調素子ＳＭＥのうち、ｙ軸方向に沿った寸法ＹＳＥＰのスパンと一致する部分であることがわかるだろう。様々な実施形態では、信号変調素子ＳＭＥの平均寸法ＤＳＭＥは、信号変調素子ＳＭＥの有効領域ＥｆｆＲＳＭＥの面積を有効領域ＥｆｆＲＳＭＥのｙ軸方向寸法で割ったものとみなすことができる。信号変調素子ＳＭＥの他の構成のための寸法ＤＳＭＥのさらなる例が、図５Ａ、図５Ｂ、図６、図７、および図８に示されている。

図２を参照して先に概説したように、検知素子ＳＥＮのような検知素子は、０．５＊Ｗ１である測定軸方向に沿った最大寸法ＤＳＥＮｍａｘを有することが従来から行われている。そのような寸法は、様々な実施形態において有利であり得る。さらに、図２を参照して前述したように、信号変調素子ＳＭＥのような信号変調素子が０．５＊Ｗ１である平均幅寸法ＤＳＭＥを有することも従来から行われている。上述した従来の先行技術の設計方法とは逆に、本発明者は、図３に示すように、信号変調素子ＳＭＥが０．５＊Ｗ１よりも大幅に大きい平均幅寸法ＤＳＭＥを有するように構成されている場合、特定の性能特性が向上する可能性があることを見出した。例えば、いくつかの実施形態では、ＤＳＭＥが少なくとも０．５５＊Ｗ１であり、かつ、最大で０．８＊ＤＳＥＮである場合に有利であり得る。いくつかのそのような実施形態では、ＤＳＭＥが少なくとも０．６６＊Ｗ１、または０．７＊Ｗ１またはそれ以上である場合に有利であり得る。その理由については、図４を参照して後述する。

さらに、本発明者は、さもなければ現れるであろうある種の誤差を軽減するために、様々なアプリケーションで最高の精度を得るためには、それらの検知素子平均寸法ＤＳＥＮａｖｇが０．５＊Ｗ１よりも大幅に小さい範囲に入るように構成された従来にない検知素子ＳＥＮと組み合わせて使用することが最も望ましいことをさらに見出した。例えば、様々な実施形態において、検知素子平均寸法ＤＳＥＮａｖｇが少なくとも０．２８５＊Ｗ１であり、かつ、最大で０．３１５＊Ｗ１であることが望ましい。本発明のこの側面は、図６、図７、および図８を参照して以下でより詳細に説明される。上記のような従来とは異なる特徴の組み合わせにより、従来技術の設計原理による構成と比較して、有利な検出信号特性を提供する（例えば、より良好な信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比を提供する、および／または検出信号における誤差成分を低減する）。

図４は、このような電磁誘導式エンコーダにおける信号変調素子ＳＭＥの動作に関連し得る磁束および磁束結合特性の定性的表現を含む、図３に示される検出部３６７およびスケールパターン３８０の一部の拡大等角図である。図４は、様々な実施形態において、信号変調素子ＳＭＥが、少なくとも０．５５＊Ｗ１であり、かつ、最大で０．８＊Ｗ１である平均幅寸法ＤＳＭＥを有するように構成されることが有利であり得る理由に関連する様々な考察を示している。

図４は、前に概説したように、磁場生成コイルＦＧＣによって提供される、発生した変化磁界ＧＣＭＦに対する信号変調素子ＳＭＥの応答を示す。図４に示すように、磁場生成コイルＦＧＣに印加されたコイル駆動信号電流Ｉｇｅｎは、信号変調素子ＳＭＥに誘導結合する変化磁界ＧＣＭＦを発生する。信号変調素子ＳＭＥは、図４に導電性ループとして概略的に示されており、結合された変化磁界ＧＣＭＦに応答して、誘導電流Ｉｉｎｄが信号変調素子ＳＭＥ内に生成され、これは、磁束線（図４の矢印を含む磁束線）によって表される誘導磁界を生成する。図示された磁束線は、中心磁束線ＣＦＬによって表される中心磁束ＣＦと、信号変調素子ＳＭＥの導電性ループを取り囲むように示された、閉じた周辺の磁束線ＭＦＬ１～ＭＦＬ３によって表される周辺の磁束ＭＦとを表している。

一般的に言えば、検知素子セットＳＥＴＳＥＮの検知素子は、上で概説したように表される誘導された磁束変化に応答する信号（または信号寄与）を生成することが理解されるであろう。特に、生成された信号は、その内部ループ領域を介して効果的に結合される磁束の量に応答して、図４の検知素子ＳＥＮ１４において電流Ｉｓｅｎｓｅとして表される信号寄与または信号成分を生成する。図４に示されるように、種々の実施において、検出部３６７およびスケールパターン３８０は、ほぼ平面であってもよく（例えば、それらは、ほぼ平面基板を含んでもよく、またはほぼ平面基板上に形成されてもよい）、検出部３６７は、周期的スケールパターン３８０とほぼ平行に、且つ互いの導体間に公称動作ギャップＧａｐＺを有して取り付けられるように構成されてもよい。例えば、様々な実施形態では、公称動作ギャップＧａｐＺは、実際の組立および位置合わせ公差を容易にするために、少なくとも０．０７５＊Ｗ１とすることができる。いくつかのそのような実施形態では、公称動作ギャップは、少なくとも０．１５＊Ｗ１であってもよい。図４に示すように、中心磁束ＣＦは、一般に、実用的な範囲の動作ギャップにわたって検知素子ＳＥＮ１４を介して効果的に結合される。しかし、動作ギャップのために、周辺の磁束ＭＦの少なくとも一部は、検知素子ＳＥＮ１４を介して効果的に結合されないことがある。例えば、図４で誇張されているように、動作ギャップＧａｐＺの比較的大きな寸法では、周辺の磁束線ＭＦＬ１～ＭＦＬ３のいずれも検知素子ＳＥＮ１４を介して結合されず、電流Ｉｓｅｎｓｅに寄与しない。その結果、図４に定性的に示す構成では、検知素子ＳＥＮ１４によって検知される信号変調素子ＳＭＥの有効幅Ｗｅｆｆ（図４に破線の棒線で示す）は、結合された中心磁束線ＣＦＬのみに対応する。図４からわかるように、例えば、検知素子ＳＥＮ１４を介して周辺の磁束線ＭＦＬ３を結合するために、動作ギャップＧａｐＺを減少させたとしても、有効幅Ｗｅｆｆは、信号変調素子ＳＭＥの平均寸法ＤＳＭＥよりも小さいままである。

したがって、図２を参照して上記で概説した従来技術の教示に反して、信号変調素子ＳＭＥは、所望の有効幅Ｗｅｆｆよりも大きい平均寸法ＤＳＭＥを有することが有利であり、これにより、測定軸方向に沿ってその検知素子ＳＥＮを通過する際に所望の最大信号変動および／または所望の信号プロファイル対変位を生成する。例えば、いくつかの実施形態では、寸法Ｗｅｆｆが約０．５＊Ｗ１であることが望ましい場合があり、これは、前述の説明によれば、実際の動作ギャップＧａｐＺを使用する場合、信号変調素子ＳＭＥの平均寸法ＤＳＭＥが、いくつかのそのような実施形態では、少なくとも０．６６＊Ｗ１、または０．７＊Ｗ１、またはそれ以上であることが望ましい場合があることを意味する。

信号変調素子ＳＭＥが、図４に示されるような導電性ループではなく導電性プレートである場合、「同心」渦電流の分布が、生成された変化磁界ＧＣＭＦに応答して、そのような導電性プレートにおいて生成され得ることが理解されるべきである。これらの渦電流は、図４に示す誘導電流Ｉｉｎｄに動作的に匹敵する。導電性プレートが図４に示す導電性ループＳＭＥと同じ平均寸法ＤＳＭＥを有する場合、その渦電流の分布した「同心」パターンのために、それらの「等価電流位置」は、導電性プレートの縁部の内側のどこかにあり、その結果、同様のサイズの導電性ループに関連するものよりもさらに小さい有効幅Ｗｅｆｆが得られる。その結果、検出部３６７とスケールパターン３８０との間に比較的大きな動作ギャップを使用する場合に平均寸法ＤＳＭＥの値を比較的大きくすることに加えて、導電性プレート型信号変調素子ＳＭＥが、上記で概説した望ましい範囲のより大きな端部に向かう平均寸法ＤＳＭＥを有することが特に望ましい場合がある。例えば、本発明者は、０．７＊Ｗ１から０．８＊Ｗ１の間の平均寸法ＤＳＭＥが、いくつかのそのような実施形態において有利であることを見出した。

さらなる考察として、望ましい信号プロファイル対変位に関して、信号プロファイルに含まれる望ましくない空間高調波は、一般的に言えば、信号変調素子ＳＭＥの形状とその有効幅Ｗｅｆｆ、および検知素子ＳＥＮの形状と幅、およびそれらの間の動作ギャップに依存することを理解すべきである。例えば、上述のような検出部とスケールの構成では、有効幅Ｗｅｆｆが約０．５＊Ｗ１の場合、偶数次の空間高調波が検出信号からほとんど除去される。しかし、０．３３＊Ｗ１などに対応する奇数次の空間高調波が残ることがある。ＵＳ２０２０／０００３５８１として公開された米国特許出願第１６／０２１，５２８号では、０．６６＊Ｗ１の有効幅Ｗｅｆｆを提供するように信号変調素子ＳＭＥを構成することで、０．３３＊Ｗ１に対応する奇数次の空間高調波を抑制する傾向があることが示唆されている。また、本発明者は最近になって、第‘７０８号特許において、信号変調素子を、その中央に幅１／６＊Ｗ１のスロットがあるかないかに関わらず、実際の幅が５／６＊Ｗ１（約０．８３＊Ｗ１）になるように構成すると、０．３３＊Ｗ１に対応する奇数次の空間高調波を抑制する傾向があることが示唆されていることを知った。これは、上述の有効幅Ｗｅｆｆの説明を考慮していないため、第‘７０８号特許に記載されているようには動作しない可能性があることに注意されたい。いずれにしても、これらの構成では、実際には期待される、あるいは望まれるレベルの空間フィルタリングを実現できなかった。これまでに知られている最先端の電磁誘導式エンコーダではすでに高い精度が達成されているため、これらの構成では、期待または予測されるレベルの空間フィルタリングは提供されておらず、この点に関する最先端技術を望ましく改善または進歩させることはできなかった。

本明細書に開示されているように、本発明者は、上述した空間フィルタリングの欠点を改善するために、上述した信号変調素子ＳＭＥの構成と組み合わせて使用することができる検知素子ＳＥＮの特定の構成を発見した。検知素子ＳＥＮの形状の様々な望ましい構成は、図６、７、および８を参照して以下にさらに詳細に説明される。また、検知素子ＳＥＮの位置および／または形状のための所定の関係に従った様々な望ましい構成について、図９～１３、および１４～１７を参照して以下に詳細に説明される。しかし、それに先立ち、図５Ａおよび図５Ｂに示す例を参照して、その説明で使用される特定の寸法および用語の定義または解釈を明確にする。図５Ａおよび図５Ｂは、本明細書に開示された原理に従ってそれらの特徴を特徴づけることができる特定の例示的な寸法の追加例を含む、図３に示されたものに類似したそれぞれの信号変調素子および検知素子の実施形態の特定の側面を模式的に示す平面図である。

図５Ａおよび図５Ｂは、図３を参照して前に概説した寸法および用語ＤＳＥＮｍａｘ、ＤＳＥＮａｖｇ、ＤＳＭＥ、ＥｆｆＲＳＭＥ、ＥｆｆＡＳＥＮ、およびＥｆｆＹＳＥＮのさらなる例を示す、それぞれの電磁誘導式エンコーダの実施形態を概略的に示す平面図である。また、寸法ＹＳＥＧについても紹介および説明がなされている。図５Ａおよび図５Ｂのいくつかの番号付けされた構成要素５ＸＸは、図３の同様の番号付けされた構成要素３ＸＸと同様の動作または機能に対応し、かつ／またはそれらを提供することができ、別段の指示がない限り、同様に理解され得ることが理解されるであろう。

図５Ａおよび図５Ｂは、図５Ａの信号変調素子ＳＭＥおよび図５Ｂの検知素子の非直線境界プロファイルに適用される、空間波長Ｗ１および前述の寸法および用語を示している。先に示した信号変調素子ＳＭＥの有効領域ＥｆｆＲＳＭＥは、信号変調素子ＳＭＥの領域またはエリア内の破線で示した境界内にあり、内部領域ＩＮＴＡと位置合わせされ、または重なっており、ドット塗りにより示されている。ＤＳＭＥは、信号変調素子ＳＭＥの「有効領域」ＥｆｆＲＳＭＥの測定軸方向ＭＡに沿った平均寸法である。様々な実施形態では、平均寸法ＤＳＭＥは、信号変調素子ＳＭＥの有効領域ＥｆｆＲＳＭＥの面積をその有効領域ＥｆｆＲＳＭＥのｙ軸方向寸法で割ったものとみなすことができる。便宜上および定義の一貫性のために、導電性プレート型の信号変調素子ＳＭＥの場合、関連する寸法はＳＭＥのエッジに対応することがあり、導電性ループ型信号変調素子ＳＭＥの場合、関連する寸法は導体の中央線に対応することがある。図５Ａおよび図５Ｂに示す実施形態では、磁場生成コイルＦＧＣの内部領域ＩＮＴＡの寸法ＹＳＥＰが、信号変調素子ＳＭＥの－ｙ軸方向の寸法よりも小さく、その中に含まれているため、その有効領域ＥｆｆＲＳＭＥのｙ軸方向の寸法は、寸法ＹＳＥＰと等しい。しかし、これは、（例えば、図７に示すように）全ての実施例において当てはまる必要はなく、有効領域ＥｆｆＲＳＭＥの以前の定義は、その有効領域ＥｆｆＲＳＭＥのｙ軸方向の寸法がＹＳＥＰの寸法よりも小さい場合を含む、より一般的なものである。

先に概説した検知素子ＳＥＮの有効領域ＥｆｆＡＳＥＮは、検知素子ＳＥＮの領域内の実線で示された境界内にあり、内部領域ＩＮＴＡと位置合わせされ、または重なっており、斜線塗りにより示されている。先に概説したように、ＤＳＥＮｍａｘは、検知素子ＳＥＮの有効領域ＥｆｆＡＳＥＮのｘ軸方向または測定軸方向ＭＡに沿った最大検知素子幅寸法である。ＤＳＥＮａｖｇは、平均的な検知素子の幅寸法であり、ＤＳＥＮａｖｇ＝ＥｆｆＡＳＥＮ／ＥｆｆＹＳＥＮと定義される。前述したように、ＥｆｆＹＳＥＮは、検知素子の有効領域ＥｆｆＡＳＥＮのｙ軸方向の寸法である。図５Ａおよび図５Ｂに示す特定の実施形態では、有効ｙ軸寸法ＥｆｆＹＳＥＮはＹＳＥＰに等しい。これは、検知素子ＳＥＮのそれぞれが、ＹＳＥＰを超えるｙ軸方向に沿った最大検知素子寸法を有し、したがって、その有効領域ＥｆｆＡＳＥＮが寸法ＹＳＥＰ全体に及ぶからである。図５Ａに示す特定の実施形態では、有効領域ＥｆｆＡＳＥＮがｘ軸方向に垂直な平行辺を有し、ＹＳＥＰにまたがる寸法ＹＳＥＧを有するため、ＤＳＥＮａｖｇはＤＳＥＮｍａｘと等しくなる。ＹＳＥＧは、便宜上、検知素子ＳＥＮを規定する導体のセグメントのうち、最大寸法ＤＳＥＮｍａｘで互いに離れて配置され、ｙ軸方向に沿って直線的に延びるセグメントのｙ方向の寸法として定義される。図５Ｂに示す特定の実施形態では、有効領域ＥｆｆＡＳＥＮは、ｙ軸方向に沿って中央部に寸法ＤＳＥＮｍａｘを持つ構成となっているが、その側部は、有効領域ＥｆｆＡＳＥＮの上部および下部に向かって狭くなるように先細りまたは湾曲している。そのため、図示されたようにＤＳＥＮａｖｇはＤＳＥＮｍａｘよりも多少小さくなる。利便性と定義の一貫性のために、検知素子ＳＥＮのＤＳＥＮａｖｇ＝ＥｆｆＡＳＥＮ／ＥｆｆＹＳＥＮを決定する際、関連する寸法はその定義する導体の中央線に対応するものとしてもよい。図５Ａおよび図５Ｂに示す実施形態では、ＤＳＥＮｍａｘは公称０．５＊Ｗ１である。ただし、（例えば、以下の図８に示されるように）この値は限定的なものではない。図５Ａおよび図５Ｂに示された検知素子ＳＥＮの構成の寸法ＤＳＥＮａｖｇは、図６、図７、および図８を参照して以下で概説される原則によると好ましいものではなく、ＤＳＥＮａｖｇの定義または定量を明確にするためにのみ提示されている。図５Ｂに示す寸法ＣＣＳＥＮは、ｘ軸方向に沿った検知素子ＳＥＮの中心間の間隔である。様々な実施形態において、検知素子ＳＥＮの形状または寸法ＤＳＥＮａｖｇに関わらず、ＣＣＳＥＮが０．５＊Ｗ１であると有利である場合がある。

図５Ａおよび図５Ｂは、また、Ｗ１からＤＳＭＥを引いたものに等しい寸法ＤＳＰＣを示す。第１の方法について説明すると、寸法ＤＳＰＣは、第１のタイプの信号変調素子ＳＭＥ間の「非信号変調空間」に対応するものとして説明することができる。しかしながら、周期的スケールパターンの様々な他の実施形態に適用される第２の方法をより一般的に説明すると、寸法ＤＳＰＣは、第２のタイプの信号変調素子に対応するものとして説明することができ、第２のタイプの信号変調素子は、測定軸方向に沿って第１のタイプの信号変調素子ＳＭＥの間に配置される。第２のタイプの信号変調素子は、第１のタイプの信号変調素子ＳＭＥと比較して、磁束変化に対して影響が比較的少ないように構成される。例えば、いくつかの実施形態では、第２のタイプの信号変調素子は、非導電性材料の領域を含む。いくつかのそのような実施形態では、第２のタイプの信号変調素子は、非導電性スケール基板の領域を含み、第１のタイプの信号変調素子ＳＭＥは、非導電性スケール基板上に製造および／または固定された導体を含む。別の例として、いくつかの実施形態では、第２のタイプの信号変調素子は、スケールパターンを形成するために使用される導電性材料の「より深く凹んだ」領域を含むことができ、第１のタイプの信号変調素子ＳＭＥは、導電性材料の「凹んでいない」領域を含むことができる。

ここで、検知素子の信号から３次空間高調波の誤差成分（０．３３＊Ｗ１の周期）をフィルタリングする議論に戻ると、先に述べたように、本発明者は、上述した空間フィルタリングの欠点を改善するために、上述した信号変調素子ＳＭＥの構成と組み合わせて使用することができる検知素子ＳＥＮの特定の構成を発見した。従来の技術では、様々な手段で検知素子の信号から３次空間高調波の誤差成分をフィルタリングすることが知られている。一つのアプローチは、理論的にはＷ１に対応する基本空間周波数のみを含む正弦波状に検知素子を構成する方法である。しかし、実用上の様々な配慮や製造上の制限、組み立てやギャップのばらつきなどにより、３次空間高調波の誤差成分を完全には抑制できない。もう一つのアプローチは、０．３３＊Ｗ１だけ離れた空間位相に検知素子セットＳＥＴＳＥＮを配置し、得られた信号を処理して３次空間高調波の誤差成分を除去する方法である。この方法は比較的効果的であるが、多くのアプリケーションでは、実用上の理由から、検知素子セットＳＥＴＳＥＮから直交信号（つまり、０．２５＊Ｗ１離れた空間的な位相の信号）を提供することが望ましく、そのため、一組の検知素子ＳＥＴＳＥＮを０．３３＊Ｗ１離れた空間的な位相で配置することは（例えば、レイアウト上の制約や干渉のため）困難であるか、あるいは現実的ではないかもしれない。

上で概説したアプローチに固有の問題および欠陥を解決するために、本発明者は、特に有利な範囲の検知素子平均寸法ＤＳＥＮａｖｇを提供する検知素子ＳＥＮの構成を、上で概説した信号変調素子ＳＭＥの構成と組み合わせて使用して、３次空間高調波の誤差成分を実質的にフィルタリングおよび／または抑制することができることを発見した。驚くべきことに、いくつかのエンコーダの検出部および／または検知素子の構成では、特に有利な範囲に０．３３＊Ｗ１が含まれていないが、これは明らかに理論的な考察に基づいて予想されることである。例えば、本明細書で開示されているように、実用的な範囲の波長Ｗ１と動作ギャップに対して、少なくとも０．２８５＊Ｗ１、最大で０．３１５＊Ｗ１の検知素子平均寸法ＤＳＥＮａｖｇを提供するように構成された検知素子ＳＥＮが、少なくとも０．５５＊Ｗ１であり、かつ、最大で０．８＊Ｗ１の平均寸法ＤＳＭＥを有する信号変調素子ＳＭＥと組み合わせて使用される場合、いくつかの検出部および／または検知素子の構成にとって特に有利である。そのような検知素子ＳＥＮの様々な望ましい構成が、図６、図７、および図８を参照して以下にさらに詳細に説明される。

図６、７、および８は、検知素子ＳＥＮおよび信号変調素子ＳＭＥを備えるスケールパターン６８０の様々な実施形態を示す平面図である。開示された実施形態は、図９～１２を参照して本明細書に開示された検知素子の構成原理と互換性があり、または独立して使用することができる。いずれにしても、開示された実施形態は、図１に示すような電磁誘導式エンコーダにおける検出部６６７（および／または７６７、または８６７）およびスケールパターン６８０に使用するのに適している。また、図６、７、および８は、検知素子ＳＥＮの重要な特徴を特徴づける可能性のある様々な寸法の例を含んでいる。検知素子ＳＥＮの導体のレイアウトを理解しやすくするために、以下の図では、導体セグメントにおける電流の流れを示す矢印、および／またはループの内部にある「＋」および／または「－」の記号、および／またはラベルの接尾語（＋）または（－）で、ループの極性が示される。図６、７、および８におけるいくつかの番号および／または名前が付けられた構成要素は、図５Ａおよび図５Ｂの同様の番号または名前が付けられた構成要素に対応し、および／または同様の動作を提供することができ、別段の指示がない限り、同様に理解され得ることが理解されるであろう。したがって、以下の説明では、検知素子ＳＥＮと信号変調素子ＳＭＥの特定の相違点のみを強調して説明する。

図６に示す実施形態は、図５Ａおよび図５Ｂに示すものに類似した信号変調素子ＳＭＥを含み、（この特定の実施形態では）約０．７５＊Ｗ１である平均寸法ＤＳＭＥを有する有効領域ＥｆｆＲＳＭＥを有している。

検知素子ＳＥＮは、第１の加工層上の導体（実線で表示）と、第２の加工層上の導体（破線で表示）を含み、これらは既知の方法（例えば、引用した文献に記載されている方法）に従ってフィードスルーＦＴを介して接続される。磁場生成コイルＦＧＣは、本実施形態では、フィードスルーＦＴと絶縁するために、第３の加工層に作製されている。図６に示すように、検知素子ＳＥＮの導体は、短いｙ軸方向寸法ＹＳＥＧを有し、ｘ軸方向に沿ってＤＳＥＮｍａｘ＝０．５＊Ｗ１だけ離間しているｙ軸方向セグメントと、ｙ軸方向セグメントからフィードスルーＦＴに向かってテーパ状になっているセグメントとを含む。関連する台形状の有効領域ＥｆｆＡＳＥＮ（図６において斜線の塗りつぶしで示されている）は、ｙ軸方向寸法ＥｆｆＹＳＥＮを有しており、これはこの実施形態ではＹＳＥＰと等しい。これに類似した検知素子の形状および信号変調素子ＳＭＥを使用する様々な実施形態において、意外なことに、ＤＳＥＮａｖｇ＝ＥｆｆＡＳＥＮ／ＥｆｆＹＳＥＮが少なくとも０．２８５＊Ｗ１であり、かつ、最大で０．３１５＊Ｗ１であるように検知素子ＳＥＮが構成されている場合が有利であると判断された。いくつかの実施形態では、ＤＳＥＮａｖｇは、少なくとも０．２９＊Ｗ１であり、かつ、最大で０．３１＊Ｗ１であれば特に望ましい場合がある。ＤＳＥＮｍａｘの特定の選択に対して、ＹＳＥＧの寸法、並びにフィードスルーおよび隣接する導体の位置を適切に設定することで、様々な値のＤＳＥＮａｖｇを提供することができる。いくつかのそのような実施形態では、ｙ軸方向寸法ＹＳＥＧは、少なくとも０．１５＊Ｗ１とするとよい。図示されている特定の実施形態では、ＤＳＥＮｍａｘは公称０．５＊Ｗ１であるが、必要に応じて、ＤＳＥＮｍａｘが０．５＊Ｗ１未満となるように、寸法ＹＳＥＧの近傍および隣接する検知素子ＳＥＮとの間に重複するｘ軸方向セグメントを含むように、様々な層の導体を構成することが可能である。

図７は、図６（並びに図５Ａおよび図５Ｂ）の同様の番号または名前が付けられた構成要素に対応し、および／または同様の動作し得るいくつかの番号および／または名前が付けられた構成要素を含み、これらは別段の指示がない限り、同様に理解することができる。したがって、以下の説明では、検知素子ＳＥＮと信号変調素子ＳＭＥの特定の相違点のみを強調して説明する。図７に示す実施形態は、図６に示すものに類似した信号変調素子ＳＭＥを含み、（この特定の実施形態では）約０．７５＊Ｗ１である平均寸法ＤＳＭＥを有する有効領域ＥｆｆＲＳＭＥを有している。

検知素子ＳＥＮは、図６に示したものと類似しており、第１の加工層上の導体（実線で表示）と、第２の加工層上の導体（破線で表示）を含み、これらは既知の方法（例えば、引用した文献に記載されている方法）に従ってフィードスルーＦＴを介して接続される。しかし、フィードスルーＦＴは内部領域ＩＮＴＡ内に配置されている。これにより、本実施形態では、磁場生成コイルＦＧＣを第１および／または第３の加工層上に作製することができ、検出部７６７の製造コストを低減できるという利点がある。図６に示した実施形態に比べて検知素子ＳＥＮの有効領域ＥｆｆＡＳＥＮが小さくなり、信号強度が低下する可能性があるという欠点がある。しかし、アプリケーションによっては、これが望ましいトレードオフになることもある。有効領域ＥｆｆＡＳＥＮ（図７において斜線の塗りつぶしで示されている）は、ｙ軸方向寸法ＥｆｆＹＳＥＮを有しており、これはこの実施形態ではＹＳＥＰよりも小さい値となっている。これに類似した検知素子の形状および信号変調素子ＳＭＥを使用する様々な実施形態において、意外なことに、ＤＳＥＮａｖｇ＝ＥｆｆＡＳＥＮ／ＥｆｆＹＳＥＮが少なくとも０．２８５＊Ｗ１であり、かつ、最大で０．３１５＊Ｗ１であるように検知素子ＳＥＮが構成されている場合が有利であると判断された。いくつかの実施形態では、ＤＳＥＮａｖｇは、少なくとも０．２９＊Ｗ１であり、かつ、最大で０．３１＊Ｗ１であれば特に望ましい場合がある。ＤＳＥＮｍａｘの特定の選択に対して、ＹＳＥＧの寸法、並びにフィードスルーおよび隣接する導体の位置を適切に設定することで、様々な値のＤＳＥＮａｖｇを提供することができる。図示されている特定の実施形態では、ＤＳＥＮｍａｘは公称０．５＊Ｗ１であるが、必要に応じて、ＤＳＥＮｍａｘが０．５＊Ｗ１未満となるように、寸法ＹＳＥＧの近傍および隣接する検知素子ＳＥＮとの間に重複するｘ軸方向セグメントを含むように、様々な層の導体を構成することが可能である。同様の形状の実施形態では、ＤＳＥＮｍａｘが０．５＊Ｗ１以下の場合、ＤＳＥＮａｖｇが０．２８５＊Ｗ１以上になるように、ＹＳＥＧの寸法を少なくとも０．１４＊ＥｆｆＹＳＥＮ以上にする必要がある場合がある。

図８は、図６（並びに図５Ａおよび図５Ｂ）の同様の番号または名前が付けられた構成要素に対応し、および／または同様の動作し得るいくつかの番号および／または名前が付けられた構成要素を含み、これらは別段の指示がない限り、同様に理解することができる。したがって、以下の説明では、検知素子ＳＥＮと信号変調素子ＳＭＥの特定の相違点のみを強調して説明する。図８に示す実施形態は、図６に示すものに類似した信号変調素子ＳＭＥを含み、（この特定の実施形態では）約０．７５＊Ｗ１である平均寸法ＤＳＭＥを有する有効領域ＥｆｆＲＳＭＥを有している。

検知素子ＳＥＮは、図６に示したものと類似しており、第１の加工層上の導体（実線で表示）と、第２の加工層上の導体（破線で表示）を含み、これらは既知の方法（例えば、引用した文献に記載されている方法）に従ってフィードスルーＦＴを介して接続される。磁場生成コイルＦＧＣは、本実施形態では、フィードスルーＦＴと絶縁するために、第３の加工層に作製されている。図８に示すように、検知素子ＳＥＮの導体は、（内部領域ＩＮＴＡの寸法ＹＳＥＰよりも長く、かつそれを横切る）長いｙ軸方向寸法ＹＳＥＧを有し、ｘ軸方向に沿ってＤＳＥＮｍａｘだけ離間しているｙ軸方向セグメントと、これらのセグメントをフィードスルーＦＴに結合するセグメントとを含む。関連する矩形状の有効領域ＥｆｆＡＳＥＮ（図８において斜線の塗りつぶしで示されている）は、ｙ軸方向寸法ＥｆｆＹＳＥＮを有しており、これはこの実施形態ではＹＳＥＰと等しい。本実施形態では、ＤＳＥＮａｖｇ＝ＤＳＥＮｍａｘである。これに類似した検知素子の形状および信号変調素子ＳＭＥを使用する様々な実施形態において、意外なことに、ＤＳＥＮｍａｘおよびＤＳＥＮａｖｇが少なくとも０．２８５＊Ｗ１であり、かつ、最大で０．３１５＊Ｗ１であるように検知素子ＳＥＮが構成されている場合が有利であると判断された。いくつかの実施形態では、ＤＳＥＮｍａｘおよびＤＳＥＮａｖｇは、少なくとも０．２９＊Ｗ１であり、かつ、最大で０．３１＊Ｗ１であれば特に望ましい場合がある。図８に示す実施形態では、様々な位置ずれ誤差に起因して発生する可能性のある不要な信号の変化に対する感度が低くなる可能性がある。

上記の信号変調素子ＳＭＥの寸法ＤＳＭＥの有利な範囲については、信号強度を考慮して許容される最大の実用的なギャップを使用する多くの実用的なアプリケーションでは、ＤＳＭＥの最も有利な値は、少なくとも０．６６＊Ｗ１、または０．７＊Ｗ１、またはそれ以上である場合がある。例えば、様々な実施形態において、ＤＳＭＥの値を０．７５＊Ｗ１とすることが特に有利であることが確認されている。しかし、これまでの議論で示唆されているように、これは、特定の波長Ｗ１、特定の動作ギャップと動作周波数、および信号変調素子ＳＭＥの特定の形状と構造にある程度依存する可能性がある。

上記の検知素子ＳＥＮの寸法ＤＳＥＮａｖｇの有利な範囲については、信号強度を考慮して許容される最大の実用的なギャップおよび上で概説されたＤＳＭＥの最も有利な値（例えば、ＤＳＭＥ＝０．７５＊Ｗ１）を使用する多くの実用的なアプリケーションでは、少なくとも、図６～９を参照して上で概説したものと同様の検知素子の形状および信号変調素子ＳＭＥを使用する実施形態については、最も有利な組み合わせとなるＤＳＥＮａｖｇの値は、０．２９＊Ｗ１から０．３１＊Ｗ１の範囲内とするとよい。このような実施形態では、ＤＳＥＮａｖｇ＝０．３０＊Ｗ１が特に有利であることが確認されている。しかし、これまでの議論で示唆されているように、これは、特定の波長Ｗ１、特定の動作ギャップ、特定の寸法ＤＳＭＥ、および信号変調素子ＳＭＥの特定の形状と構造にある程度依存する。

信号変調素子セットＳＥＴＳＥＮからの信号における３次空間高調波の誤差成分は、上記に開示された範囲内の寸法の選択に極めて敏感であることが理解されたい。例えば、寸法ＤＳＥＮａｖｇは、製造された寸法の実用的な変動や、信号変調素子セットＳＥＴＳＥＮに関連する動作ギャップの変動に対して、信号の３次空間高調波の誤差成分を排除する（ｒｅｊｅｃｔ）ように選択されることが望ましい。驚くべきことに、上述したものと同様の検知素子の形状および信号変調素子ＳＭＥを使用する場合、ＤＳＥＮａｖｇに対して０．３＊Ｗ１の値を提供するように構成された１つの実施形態において、３次空間高調波の誤差成分に関連する誤差成分は、ＤＳＭＥ＝０．７２＊Ｗ１からＤＳＭＥ＝０．７９＊Ｗ１の範囲にわたって、信号変調素子ＳＥＮの寸法ＤＳＭＥの変動に対して一様に鈍感であることを本発明者は発見した。一方、ＤＳＥＮａｖｇをこの値から１０％程度（例えば、０．２７＊Ｗ１や０．３３＊Ｗ１に）変更した場合、ＤＳＭＥ＝０．７２＊Ｗ１からＤＳＭＥ＝０．７９＊Ｗ１の範囲の検知素子ＳＥＮの変動に対して、３次空間高調波の誤差成分が１０倍以上に増加し、許容できない。

開示されている寸法ＤＳＥＮａｖｇの有利な範囲が、「単純に」期待される値である０．３３＊と大きく異なる理由については、スケールの位置に依存した検出部のインピーダンス変動による誤差成分がＤＳＥＮａｖｇの影響を受けているという説明が考えられる。このような位置依存のインピーダンス変動は、１％のオーダーである可能性があり、従来の技術では知られておらず、あるいは、考慮されていなかった。本明細書で開示されているＤＳＥＮａｖｇの有利な範囲は、これらのインピーダンス変動を「調整」または「チューニング」し、その信号成分の寄与が「エイリアシング」されて３次空間高調波の誤差成分の他のソースと組み合わされたときに、その効果の合計が３次空間高調波の誤差成分を打ち消すようにすることが可能である。このような微妙な効果や関連するデザイン特性は、従来の技術では考慮されていなかった。図６～８を参照して上記で概説したものと同様の検出部および信号変調素子の実施形態について、ＤＳＥＮａｖｇの特に有利な値は、上記で検証および特定されているが、そのような値は例示的なものであり、限定的なものではないことを理解されたい。例えば、他の検出部や信号変調素子の実施形態では、ＤＳＥＮａｖｇの値の有利な範囲が異なる場合がある。これは、上述したように、検出部のスケール位置依存のインピーダンス変動から生じる誤差成分が異なるためと考えられる。したがって、図９～１７を参照して以下に開示される第１のタイプまたは第２のタイプの所定の関係原理に従って構成された特定の検出部は、０．２８５＊Ｗ１～０．３１５＊Ｗ１の範囲外にある特定のＤＳＥＮａｖｇの値を使用することが有益である場合があることが理解されるべきである。例えば、ＤＳＥＮａｖｇの値が０．３３＊Ｗ１±１５％の大きな範囲内であれば、以下に示す第１のタイプまたは第２のタイプの所定の関係原理に従って構成された様々な検出部において、不要な第３次の空間高調波検出信号成分を十分に低減または抑制するのに有用な場合がある。特に、０．３３＊Ｗ１±１５％の範囲内のＤＳＥＮａｖｇの値を用いて、不要な第３次の空間高調波検出信号成分を十分に低減または抑制するように構成され、さらに、以下に示す第１のタイプまたは第２のタイプの所定の関係原理に従って、不要な第５次（または第７次、または第９次）の空間高調波検出信号成分を低減または抑制するように構成されている場合、不要な空間高調波を抑制するために、これまでにないレベルの空間フィルタリングが提供される。さらに、これまでにないレベルの空間フィルタリングは、より複雑でなく、より高性能で、より経済的に製造可能な検出部のレイアウトを用いて実現される。

図９～１３は、図１に示すような電磁誘導式エンコーダの検出部Ｘ６７（例えば、９６７、１３６７など）で使用するための空間的にフィルタリングされた信号を、検知素子ＳＥＴＳＥＮが、それぞれ互換性のある磁場生成コイルＦＧＣおよびスケールパターンＸ８０（例えば、９８０、１３８０など）とともに提供するように配置されている、本明細書に開示されている第１のタイプの所定の関係原理に従って構成または配置された検知素子セットＳＥＴＳＥＮの様々な例示的構成の特定の側面を示す、部分的に具体的で、部分的に概略的な、平面図であり、それらの検知素子ＳＥＴＳＥＮを配置するために使用される第１のタイプの所定の関係原理を特徴付けることができる様々な寸法を含んでいる。本明細書で使用される約束によれば、（以下でより詳細に説明する）第１のタイプの所定の関係原理に準拠する実施形態を、略して第１のタイプの実施形態と呼ぶことがある。

図９～１３を参照して以下に概説する原理は、検出信号内の潜在的な第５次（または第７次、または第９次）の高調波成分を空間的にフィルタリングするために検知素子ＳＥＮを配置するのに有利であり、上に概説した原理に従って検出信号内の潜在的な第３高調波成分を空間的にフィルタリングするように形成された検知素子ＳＥＮと組み合わせて使用すると、特に有利である。しかし、図９～１３を参照して以下に概説される、潜在的な高調波誤差成分を空間的にフィルタリングするために検知素子ＳＥＮを配置するための原理は、そのように限定されるものではないことを理解すべきである。より一般的には、これらの原理は、様々な他の検知素子ＳＥＮおよび信号変調素子ＳＭＥ（例えば、先行技術で知られている）と組み合わせて使用することができ、依然として大きな利点を提供し得る。

従来、検知素子ＳＥＮは、先に説明したように波長Ｗ１に応じて測定に沿って周期的に配置されていた。特に、検知素子ＳＥＮの正極性ループは、典型的には中心間間隔Ｗ１、またはＷ１の倍数で一様に配置され、検知素子ＳＥＮの負極性ループは、典型的には中心間間隔Ｗ１、またはＷ１の倍数で一様に配置される。さらに、正極性ループと負極性ループの位置は、測定軸方向に沿って（Ｗ１）／２だけ互いに一様にオフセットされているのが一般的である。このような位置や間隔は、信号強度や、検出信号に含まれる潜在的な空間高調波（２次、４次など）を空間的にフィルタリングするために最適であると考えられる。しかし、本発明者は、さもなければ現れる可能性のある特定の追加的な誤差成分を軽減するための空間フィルタリングを提供するべく、様々な用途で最高の精度を得るためには、以下でより詳細に説明するように、検知素子ＳＥＮが異なる位置および／または間隔を使用することが望ましい場合があることを見出した。

図９は、図１に示すような電磁誘導式エンコーダの検出部で使用するために、空間的にフィルタリングされた信号を提供するために、本明細書に開示されている第１のタイプの所定の関係原理に従って構成された検知素子セットの第１の例示的な構成である、第１の空間位相Ｐｈ０に対応する第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０（略してＳＥＴＳＥＮとも呼ばれる）の特定の側面を、第１の互換性のある磁場生成コイルＦＧＣおよびスケールパターン９８０とともに、本明細書に開示されている原理による検知素子構成を特徴づける様々な寸法を含めて示す平面図である。図９は、図２、３、および８の同様の番号または名前が付けられた構成要素に対応し、および／または同様の動作し得るいくつかの番号および／または名前が付けられた構成要素を含み、これらは別段の指示がない限り、同様に理解することができる。したがって、以下の説明では、検出部９６７の検知素子ＳＥＮの位置についての特定の相違点のみを強調して説明する。

簡単に説明すると、検知素子ＳＥＮは、その一般的な形状とその有効領域ＥｆｆＡＳＥＮ、およびその寸法ＤＳＥＮａｖｇの点で、図８に示したものと類似している。図９に示した特定の実施形態では、ＤＳＥＮａｖｇは約０．３＊Ｗ１であるが、先に説明したように、これは例示的なものであり、第１のタイプの様々な実施形態において限定的なものではない。検知素子ＳＥＮは、第１の加工層上の導体（実線で表示）と、第２の加工層上の導体（破線で表示）を含み、これらは既知の方法（例えば、引用した文献に記載されている方法）に従ってフィードスルーＦＴ（例えば、磁場生成コイルＦＧＣから絶縁されている内層フィードスルー）を介して接続される。図９のいくつかの場所では、異なる層の導体の「非ループ」部分が互いに位置合わせされており、単一の導体層のみが示されている。隠れた「位置合わせされた」導体の存在は、当業者であれば推察できるであろう。磁場生成コイルＦＧＣは、本実施形態では、フィードスルーＦＴおよびそれに接続された導体と絶縁するために、第３の加工層に作製されている。検知素子ＳＥＮの導体のレイアウトを理解しやすくするために、以下の図では、導体セグメントにおける電流の流れを示す矢印、および／またはループの内部にある「＋」および／または「－」の記号、および／またはラベルの接尾語（＋）または（－）で、ループの極性が示される。

図９に暗に示されているように、スケールは、測定軸方向（ＭＡ）に沿って延びており、信号変調素子ＳＭＥを備え空間波長Ｗ１を有する周期的スケールパターン９８０を含んでいる。検出部９６７は、測定軸方向ＭＡに沿ってそれらの間で相対移動するように、周期的スケールパターン９８０に近接して取り付けられるよう構成される。検出部９６７は、磁場生成コイルＦＧＣと、それぞれの公称空間位相に対応する少なくとも１つのそれぞれの検知素子セットＳＥＴＳＥＮとを含む。図９に示す特定の実施形態では、それぞれの検知素子トセッＳＥＴＳＥＮは、２つのサブセットまたは部分ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ１およびＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ２を備え、以下でより詳細に説明するように、それぞれの公称空間位相Ｐｈ０に対応している。磁場生成コイルは、動作中の信号変調素子ＳＭＥの有効領域ＥｆｆＲＳＥＮと位置合わせされた内部領域ＩＮＴＡを取り囲んでいる。各検知素子セットＳＥＴＳＥＮは、測定軸方向に沿って配置され、基板に固定される。検知素子セットのメンバーは、内部領域ＩＮＴＡと位置合わせされるか、または内部領域と重なる検知素子の部分に対応する検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを定義する導電性ループまたは導電性ループ部分で構成される。検知素子セットＳＥＴＳＥＮは、スケールパターン９８０の隣接する信号変調素子ＳＭＥによって提供される磁束変化への局所的影響に応じた検出信号を提供するように構成されており、その公称空間位相Ｐｈ０に対応している。信号処理部は、本明細書で先に概説したように、コイル駆動信号を提供するように検出部に動作可能に接続されてよく、検出部から入力される検出信号に基づいて、検出部とスケールパターンとの相対的位置を決定する。

図９～１３を参照して以下に開示されるように、空間的にフィルタリングされた検出信号を提供するように構成されている第１のタイプの様々な実施形態において、それぞれの公称空間位相に対応する少なくとも第１のそれぞれの検知素子セットＳＥＴＳＥＮは、組み合わされる特徴Ａ１、Ｂ１およびＣ１を具備し、さらに、以下のように定義される特徴Ｄ１またはＥ１の少なくとも１つを組み合わせる。

Ｃ１）正極性ループは、検知素子有効領域が、それぞれの検知素子セットのそれぞれの公称空間位相に対して正極性ループ規定関係（略して正ループ規定関係）に配置されるように構成され、負極性ループは、検知素子有効領域が、それぞれの検知素子セットのそれぞれの公称空間位相に対して負極性ループ規定関係（略して負ループ規定関係）に配置されるように構成される。正ループ規定関係は、複数の正極性ループの全検知素子有効領域の半分までのシフト比率が、それぞれの公称空間位相との関係で（Ｗ１）／４Ｋだけ第１方向に測定軸方向に沿ってシフトされ、複数の正極性ループの全検知素子有効領域の名目上同じシフト比率が、それぞれの公称空間位相との関係で（Ｗ１）／４Ｋだけ第１方向とは反対方向に測定軸方向に沿ってシフトされ、正極性ループ領域の全検知素子有効領域の２つのシフト比率が互いに相対的に（Ｗ１）／２Ｋだけシフトされるような構成からなり、Ｋは３、５、７、９のうちの１つであることを特徴とする。負ループ規定関係は、複数の負極性ループの全検知素子有効領域の半分までのシフト比率が、それぞれの公称空間位相との関係で（Ｗ１）／４Ｋだけ第１方向に測定軸方向に沿ってシフトされ、複数の負極性ループの全検知素子有効領域の名目上同じシフト比率が、それぞれの公称空間位相との関係で（Ｗ１）／４Ｋだけ第１方向とは反対方向に測定軸方向に沿ってシフトされ、負極性ループ領域の全検知素子有効領域の２つのシフト比率が互いに相対的に（Ｗ１）／２Ｋだけシフトされるような構成からなる。

上記の特徴Ａ１、Ｂ１、およびＣ１、並びに少なくとも特徴Ｄ１またはＥ１の少なくとも一方の組み合わせを実施した結果、それぞれの公称空間位相に対応する検知素子セットＳＥＴＳＥＮは、それによって、検出部とスケールパターンとの間の決定された相対位置の誤差の原因となる可能性のある、潜在的な不要な第３次の空間高調波検出信号成分および第Ｋ次の空間高調波検出信号成分の両方を低減または抑制するために使用可能な、空間的にフィルタリングされた検出信号または複数の検出信号を提供する実用的な構成になっている。第１のタイプのいくつかの実施形態では、様々な図に関して以下でより詳細に説明するように、Ｋ＝５のときに特に有利になることがある。第１のタイプの特定の実施形態では、正極性および負極性ループＳＥＮの少なくとも半分以上が、少なくとも０．２９＊Ｗ１、最大で０．３１＊Ｗ１である検知素子平均寸法ＤＳＥＮａｖｇを提供するように構成されていると有利な場合があるが、この範囲は特定の実施形態に対してのみ例示的なものであり、限定的なものではない。

図９～１３（およびさらに以下の図１４～１７）は、それぞれ、波長Ｗ１によって分離されたそれぞれの空間位相Ｐｈ０（公称空間位相Ｐｈ０ｎｏｍとも呼ばれる、および／または、指示される）のいくつかのインスタンスの位置を示す「基準グリッド」を含み、上述した原理に従ってそれぞれの検知素子セットＳＥＴＳＥＮがどのように構成されるかをより明確に示している。また、各検知素子ＳＥＮの有効領域ＥｆｆＡＳＥＮの中心位置は、同様の目的で、破線の中心線ＣＬＳＥＮの位置で示される。

図９に示す実施形態のさらなる議論に戻ると、図９に示す基準グリッドおよび中心線のインジケータに基づいて、図９に示す検知素子セットＳＥＴＳＥＮが、上で概説した特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１およびＤ１を実装していることが、図９の精査によって理解されるであろう。簡単な説明は以下の通りである。

図９に示す実施形態では、それぞれの検知素子セットＳＥＴＳＥＮは、それぞれの公称空間位相Ｐｈ０に対応する２つの同様のサブセットまたは部分ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ１およびＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ２を備える。それぞれの検知素子セットＳＥＴＳＥＮは、第１の巻線方向または極性に対応する複数の正極性ループ（ループの内部に「＋」で示される）と、第１の巻線と反対の第２の巻線方向または極性に対応する同数の負極性ループ（ループの内部に「－」で示される）とを含む。図９に示す特定の実施形態では、２つのサブセットまたは部分ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ１およびＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ２は、個別に、同数の正極性および負極性のループを含んでいる。

検知素子ＳＥＴＳＥＮの正極性ループの全検知素子有効領域のうち、正極性ループＳＥＮ２およびＳＥＮ４に位置する第１の半分（すなわち、それらの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮの合計の第１の半分）は、公称空間位相Ｐｈ０との関係で（Ｗ１）／４Ｋだけ測定軸方向ＭＡに沿って第１の方向にシフトされ、正極性ループの全検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮのうち、正極性ループＳＥＮ５およびＳＥＮ７に位置する第２の半分は、公称空間位相Ｐｈ０ｎｏｍとの関係で、（Ｗ１）／４Ｋだけ測定軸方向ＭＡに沿って第１方向とは反対方向にシフトされている。その結果、正極性ループ領域の全検知素子有効領域の第１および第２の半分は、測定軸方向に沿って相対的に互いに（Ｗ１）／２Ｋだけシフトする。

検知素子ＳＥＴＳＥＮの負極性ループの全検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮのうち、負極性ループＳＥＮ１およびＳＥＮ３に位置する第１の半分は、公称空間位相Ｐｈ０ｎｏｍからの（Ｗ１）／２のオフセットとの関係で、（Ｗ１）／４Ｋだけ測定軸方向ＭＡに沿って第１の方向にシフトされ、負極性ループの全検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮのうち＜負極性ループＳＥＮ６およびＳＥＮ８に位置する第２の半分は、公称空間位相Ｐｈ０ｎｏｍからの（Ｗ１）／２のオフセットとの関係で、（Ｗ１）／４Ｋだけ測定軸方向ＭＡに沿って第１方向とは反対方向にシフトされている。その結果、負極性ループ領域の全検知素子有効領域の第１および第２の半分は、測定軸方向に沿って相対的に互いに（Ｗ１）／２Ｋだけシフトする。図９に示す特定の実施形態では、図示されたシフトはＫ＝５に対応しており、これは例示的なものであり、特徴Ｃ１の説明で既に示したように限定的なものではない。

図９に示す特定の実施形態では、検知素子平均寸法ＤＳＥＮａｖｇ（＝ＥｆｆＡＳＥＮ／ＥｆｆＹＳＥＮ）は、０．３３＊Ｗ１±１５％の範囲に収まるように図示されており、これは、原理または特徴Ｂ１に関するこれまでの説明に準拠している。

上記のように特徴Ａ１、Ｂ１、およびＣ１を実施した結果、図９に示されるそれぞれの公称空間位相Ｐｈ０に対応するそれぞれの検知素子セットＳＥＴＳＥＮは、それによって、検出部とスケールパターンとの間の決定された相対的位置の誤差に寄与する可能性のある潜在的な不要な第３次の空間高調波信号成分を（上記のＢ１に基づいて）低減または抑制し、また、潜在的な不要な第Ｋ次の空間高調波信号成分を（上記のＣ１に基づいて）低減または抑制するために使用可能な空間的にフィルタリングされた検出信号または複数の検出信号を提供するように構成される。

特徴Ｄ１の実施形態に関して、図９に示す実装では、検知素子最大寸法ＤＳＥＮｍａｘは、検知素子平均寸法ＤＳＥＮａｖｇと同じであり、約０．３３＊Ｗ１である。これは、特徴Ｄ１の要件である０．４５＊Ｗ１よりも小さい。図９に示す実施形態における特徴Ｄ１の有用性の一側面は、図示の実施形態では総量（Ｗ１／１０）だけ互いにシフトしている検知素子ＳＥＮ４およびＳＥＮ５のレイアウトによって示される。検知素子ＳＥＮ４およびＳＥＮ５の最大寸法ＤＳＥＮｍａｘが広ければ、それらの導体のレイアウトがそれらの間で重なり、および／または干渉し、フィードスルーの配置を容易にするため、および／または様々な導体間に絶縁を提供するために、レイアウトの調整および／または検知素子の不規則性または歪み（例えば、第‘１３０号特許に描かれているようなもの）が必要になることが理解されるであろう。第‘１３０号特許は、「ピッチ」のずれ（Ｚ軸を中心とした検出部またはスケールの回転）によるエラーを排除する目的で、位置合わせされた重心を提供することを目的としている。そのソリューションは、Ｗ／２の公称最大寸法を持つ検知素子を使用してその教示を実装するため、多数の問題のあるレイアウト調整と検知領域の不規則性（例えば、図８に示されているような）を必要とする。しかし、このようなレイアウトや検知領域の不規則性は、細心の注意を払っても、製造コスト、精度、ミスアライメントへの感度などに悪影響を及ぼすことがある。対照的に、図９に示す構成で特徴Ｄ１を実施することにより、検知素子セットＳＥＴＳＥＮの検知素子ＳＥＮのいずれもが、他の検知素子ＳＥＮの検知素子有効領域と重なったり干渉したりする検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを持たず、本明細書に開示された原理に従って検知素子ＳＥＮをシフトさせたにも関わらず、レイアウトの不規則性、検知素子の不規則性、およびそれらに関連する有害な効果が回避される。

図９に示す特定の実施形態では、検知素子セットＳＥＴＳＥＮは、２つの部分からなる構成で構成されており、検知素子セットＳＥＴＳＥＮは、複数（２つ）の正極性ループ（ＳＥＮ１およびＳＥＮ３）と同数（２つ）の負極性ループ（ＳＥＮ２およびＳＥＮ４）とを備える第１の隣接部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ１、および複数（２つ）の正極性ループ（ＳＥＮ５およびＳＥＮ７）と同数（２つ）の負極性ループ（ＳＥＮ６およびＳＥＮ８）を備える第２の隣接部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ２を備える。第１および第２の隣接部は、正極性または負極性のループの一方の幅よりも、測定軸方向に沿って互いに近くに位置しており（そのため、本明細書では「隣接」部と呼ばれる）、互いに最も近い第１および第２の隣接部のそれぞれのループ（すなわち、ＳＥＮ４とＳＥＮ５）は、反対のループ極性を有する。しかし、このような実施形態は例示的なものであり、限定的なものではない。２つの部分からなる構成の代替例については、以下で詳しく説明される。検知素子セットＳＥＴＳＥＮの領域重心ＣＥＮ－ＳＥＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０については、図１０および図１１を参照して後述する。

様々な２つの部分からなる構成に関する信号処理については、第１および第２の部分（例えば、さらに概説するように、２つの隣接部、または２つの分離部）を含む様々な実施形態において、電磁誘導式エンコーダは、以下に説明する方法Ｍ１またはＭ２のいずれかに従って構成されてもよい。

方法Ｍ１）第１の部分は第１の検出信号（例えば、検出信号出力接続ＳＤＳ１およびＳＤＳ２間の電圧信号Ｖ０）を出力するように構成され、第２の部分は、第２の検出信号（例えば、検出信号出力接続ＳＤＳ１’およびＳＤＳ２’間の電圧信号Ｖ０’）を出力するように構成され、信号処理部は、第１および第２の信号の組み合わせに少なくとも部分的に基づいて、検出部とスケールパターンとの間の相対位置を決定するように構成される。

方法Ｍ２）第１の部分が第２の部分と直列に接続されて複合信号を形成し、直列接続は、複合信号において第１および第２の部分のそれぞれの信号寄与が加算されるように構成され、信号処理部は、複合信号に少なくとも部分的に基づいて、検出部とスケールパターンの間の相対位置を決定するように構成される。

Ｍ２による直列接続の１つの例示的な実施形態を、図９に示す整列トレースゾーンＡＴＺを参照して説明することができる。特に、整列トレースゾーンＡＴＺに図示されたフィードスルーを排除し、整列トレースゾーンＡＴＺに接触する検知素子ＳＥＮ４およびＳＥＮ５の「実線」トレースを、それらがともに配される金属層上で、整列トレースゾーンＡＴＺを横切るトレースによって接続してもよい。同様、整列トレースゾーンＡＴＺに接触する検知素子ＳＥＮ４およびＳＥＮ５の「破線」トレースを、それらがともに配される金属層上で、整列トレースゾーンＡＴＺを横切るトレースによって接続してもよい。２つの層にある２つの接続用のトレースが互いに位置合わせされていれば、ループ領域は発生せず、大きな信号の乱れを引き起こすことはない。このような直列接続が使用される場合、一対の検出信号出力接続ＳＤＳ１およびＳＤＳ２、またはＳＤＳ１’およびＳＤＳ２’（例えば、図９および／または本明細書の他の図に示されている）のうちの１つが省略されてもよく、図示されている他の「コネクションレス」検知素子ループと同様の方法で、その関連する検知素子ループ上の関連する接続点が、導体の導通のために再構成されてもよい。このタイプの直列接続は、その隣接部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１とＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ２の間（つまり、それぞれの検知素子ＳＥＮ４とＳＥＮ５の間）の直列接続を示す図１６に示されている。隣接部が直列に接続される場合、いくつかの実施形態では、結果として得られる検知素子セットＳＥＴＳＥＮは、連続した途切れない検知素子セットとして視覚的に表される場合がある（例えば、図１６に示されるように）。このような場合、そのような検知素子セットＳＥＴＳＥＮは、いくつかの文脈では、単一の連続したセットとして解釈されることがあり、あるいは代替的に、いくつかの文脈では、連続した途切れない検知素子セットの外観を作り出すために接続された第１および第２の隣接部として解釈されることがあることを理解すべきである。いくつかの実施形態では、検出信号出力接続部ＳＤＳ１またはＳＤＳ２のうちの適切な１つと、検出信号出力接続部ＳＤＳ１’またはＳＤＳ２’のうちの適切な１つとの間に直列接続を設けることができる。直列接続の他の代替構成は、当技術分野の通常の当業者には明らかであろう。上述した２つの部分からなる信号処理および／または直列接続の選択肢は、図９～１７のいずれかに示された互換性のある２つの部分からなる構成のいずれにも一般的に適用可能であることが理解されよう。図１０に示した検知素子セットのそれぞれにおいて、ＳＥＮ４とＳＥＮ５の間の整列トレースゾーンＡＴＺに直列接続が提供された場合、それらはそれぞれ、上述したように、視覚的に連続した途切れない検知素子セットとして表され、および／または、みなされる可能性があることが理解されるであろう。このような場合、図１０の各検知素子セットは、特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１およびＤ１を具備し、特徴Ｅ１は具備しないと考えられることが理解されるであろう。

図１０は、第２の空間位相Ｐｈ９０（図１０ではＰｈ９０ｎｏｍと示されている）に対応する第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０（以下のいくつかの文脈では略してＳＥＴＳＥＮと呼ぶ）のある側面を示す平面図である。これは、図９に示した第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０と（その空間位相を除いて）同様または同一に構成されており、したがって、ここでは詳細な説明はしない。図１０に示される検知素子ＳＥＮの符号は、第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の検知素子の中心に配置されている。これは、図９に図示された第１の空間位相Ｐｈ０に対応する第１の検知素子セットの非強調表現に重ねて示されており、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の空間位相が９０度異なる動作クアドラチャ構成を示している。図１０は、図９の同様の番号または名前が付けられた構成要素に対応し、および／または同様または同一に動作し得るいくつかの番号および／または名前が付けられた構成要素を含み、これらは別段の指示がない限り、同様に理解することができる。したがって、以下の説明では、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の間の特定の関係のみを強調して説明する。

図１０に示すように、第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０の空間位相に対して９０度異なる（すなわち、９０度右にシフトした）対応する空間位相を有する。第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０はそれぞれ、視覚的な乱雑さを避けるために図１０およびそれ以降の他の図では省略されているが、図９に示されているものに類似した検出信号出力接続ＳＤＳ１およびＳＤＳ２、ならびにＳＤＳ１’およびＳＤＳ２’を含むことが理解されるであろう。第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、一緒に動作することで、非常に高精度な位置測定を行うために、上述の原理に従って高度な空間フィルタリングを含む直交信号を出力する。第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の両方は、特徴Ａ１、Ｂ、Ｃ１およびＤ１を具備しており、したがって、図９を参照して上述した様々な利点を提供する。図１０を見れば、これらの特徴の実施形態に関連するレイアウトおよび性能の利点が、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の重畳された「クアドラチャ・レイアウト」にも及ぶことが理解されるであろう。すなわち、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、それらの導体が互いに干渉することなく、また、検知素子ＳＥＮの形状に不規則性や差異を必要とすることなく、容易に所望の位相関係でレイアウトされることが理解されるであろう。したがって、先に概説したレイアウトと性能上の利点が、図１０に示すように完全に動作するクアドラチャ型のエンコーダのレイアウトで提供される。

図１０に示した実施形態には、アプリケーションによっては理想的ではない側面がある。特に、図１０に示すように、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０が実質的に類似または同一であり、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０または第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０のいずれも特徴Ｅ１を備えないため、第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の領域重心ＣＥＮ－ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０の領域重心ＣＥＮ－ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０に対して９０度の空間位相シフト（つまり、Ｗ１／４）でずれている。第‘１３０号特許に教示されているように、２つの異なる空間位相に対応する２つの異なる検知素子セットの領域重心がずれている場合、それらの関連する検出部（例えば、検出部９６７）またはスケール（例えば、スケールパターン９８０）のピッチずれは、それらのそれぞれの動作ギャップおよび信号強度の違いをもたらす。このようなピッチのずれは、様々な用途において、静的な場合もあれば、動的な場合もある。いずれにしても、２つの直交信号（または３つの三相信号）間の信号強度の静的または動的な違いは、より複雑な信号処理（例えば、望ましくないほど高価な、および／または、遅い信号処理）を必要とするか、望ましくない測定誤差の原因となる。図１１Ａに示す実施形態は、これらの潜在的な懸念を扱ったものである。

図１１Ａは、第２の空間位相Ｐｈ９０（図１１ＡではＰｈ９０ｎｏｍと示されている）に対応する第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０（以下のいくつかの文脈では略してＳＥＴＳＥＮと呼ぶ）の特定の側面を示す平面図である。それは、本明細書に開示されている第１のタイプの所定の関係原理に従って構成された検知素子セットの第２の例示的な構成である。それは、図９に図示された第１の空間位相Ｐｈ０に対応する第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０とともに、図１１Ａに示されている。説明のために、個々の特性および測定軸方向に沿った互いに相対的な位置合わせをよりよく示すべく、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、図１１Ａにおける垂直方向に互いにオフセットされている。これらは、測定軸方向に沿って動作可能なクアドラチャ構成で配置されており、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の空間位相は９０度ずつ異なっている。実際のエンコーダでは、それらは「ｙ軸」方向に沿っては互いにオフセットされていないことが理解できるだろう。むしろ、図１０に示した第１および第２の検知素子セットと同様に、これらは互いに重なり合っている。

図１１Ａは、図９および／または図１０の同様の番号または名前が付けられた構成要素に対応し、および／または同様または同一に動作し得るいくつかの番号および／または名前が付けられた構成要素を含み、これらは別段の指示がない限り、同様に理解することができる。したがって、図１１Ａについての以下の説明では、第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の構成における特定の相違点のみを強調して説明する。

図１１Ａに示す第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－ＰＨ９０の実施形態と、図１０に示す実施形態との違いは、以下のように簡単に説明することができる。第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０は、図９および図１０の説明から変更されていないとみなすことができる。第２部分ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ２の検知素子ＳＥＮ５～ＳＥＮ８は、図１０の説明から変更されていないとみなすことができる。第１部分ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１の検知素子ＳＥＮ１～ＳＥＮ４は、図１０の説明から変更されている。特に、図１０におけるそれらの位置に対して、図１１Ａに示す実施形態では、それらのレイアウトは（Ｗ１）／２だけ左に移動しており、出力信号接続は現在、最右端の検知素子ＳＥＮ４に設けられており、図１０と図１１の間の概念的な連続性のために、正極性ループのトレースに関連付けられたままになっている。以上の説明によれば、信号出力と位置の関係では、図１０および図１１に示すように、第１部分ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１の動作に違いはない。また、図１１Ａに示す第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、特徴Ａ１、Ｂ、Ｃ１およびＤ１を備えており、したがって、図１０を参照して上述した様々な利点を提供する。

重要なのは、図１１Ａに示す実施形態には、ピッチのずれを含む可能性のあるアプリケーションに対して、図１０に示す実施形態よりも理想的な一面があることである。特に、図１１Ａに示すように、第１部分ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１が、図１０の位置に対して、（Ｗ１）／２だけ左にシフトしているため、第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の全体的な領域重心ＣＥＮ－ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０の領域重心ＣＥＮ－ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０と位置合わせされるように、（Ｗ１）／４だけ左にシフトしていることになる。第‘１３０号特許に教示されているように、２つの異なる空間位相に対応する２つの異なる検知素子セットの領域重心が位置合わせされている場合、それらのそれぞれの動作ギャップおよび信号強度は、静的または動的なピッチのずれによって同様の影響を受け、これにより、ピッチのずれによって生じる可能性のある誤差の大部分が排除される。

図１１Ａに示す第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の実施形態は、図１０を参照することなく、以下のように包括的に説明することができる。第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０は、第１の空間位相Ｐｈ０に対応し、特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、およびＤ１を具備する（特徴Ｅ１は具備しない）。それは、複数（２つ）の正極性ループ（ＳＥＮ１およびＳＥＮ３）と同数（２つ）の負極性ループ（ＳＥＮ２およびＳＥＮ４）とを備える第１の隣接部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ１、および複数（２つ）の正極性ループ（ＳＥＮ５およびＳＥＮ７）と同数（２つ）の負極性ループ（ＳＥＮ６およびＳＥＮ８）を備える第２の隣接部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ２を備える、２つの部分からなる構成で構成される。第１および第２の隣接部は、正極性または負極性のループの一方の幅よりも、測定軸方向に沿って互いに近くに位置しており（そのため、本明細書では「隣接」部と呼ばれる）、互いに最も近い第１および第２の隣接部のそれぞれのループ（すなわち、ＳＥＮ４とＳＥＮ５）は、反対のループ極性を有する。第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、第２の公称空間位相Ｐｈ９０に対応し、特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、およびＥ１を具備する。それは、以下のように特徴Ｅ１を具備するように構成される。それは、正極性ループ（ＳＥＮ２、ＳＥＮ４）と負極性ループ（ＳＥＮ１、ＳＥＮ３）が同数（２つ）で構成された第１の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１と、第１の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１と測定軸方向に沿って名目的に位置合わせされており、第１の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１と同数（２つ）の正極性ループ（ＳＥＮ５、ＳＥＮ７）および負極性ループ（ＳＥＮ６、ＳＥＮ８）を備える第２の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ２を備える、２つの部分からなる構成で構成される。第１の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１と第２の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ２は、第１の分離部と第２の分離部との間の測定軸方向に沿って位置するギャップによって分離されており、ギャップは、測定軸方向に沿って正極性ループまたは負極性ループの一方と少なくとも同じ幅である。第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の正極性ループ有効領域ＥｆｆＡＳＥＮまたは負極性ループ有効領域ＥｆｆＡＳＥＮは、ギャップ内には位置しない。

第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、以下のようにさらに説明することができる。第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、第１のそれぞれの検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０の公称空間位相Ｐｈ０とは９０度異なる公称空間位相Ｐｈ９０に対応している。第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、その第１の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１および第２の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ２のうち、互いに最も近い部分（例えば、ＳＥＮ４とＳＥＮ５）のそれぞれのループが、同じループ極性を有するように構成されている。第１の検知素子セットは、その第１および第２の隣接部の間に測定軸に沿って位置するその全検知素子有効領域の第１の領域重心を有する。第２のそれぞれの検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、第１の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１および第２の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ２の間に測定軸に沿って位置する全検知素子有効領域の第２の領域重心ＣＥＮ－ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０を有する。第１および第２の検知素子セットは、それぞれの第１の領域重心ＣＥＮ－ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の領域重心ＣＥＮ－ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０が測定軸方向に沿って同じ位置に配置される。

前述のように、２つの異なる空間位相に対応する２つの異なる検知素子セットの領域重心が位置合わせされている場合、それらのそれぞれの動作ギャップおよび信号強度は、静的または動的なピッチのずれによって同様の影響を受け、これにより、ピッチのずれによって生じる可能性のある誤差の大部分が排除される。１つの有用な観点によれば、第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０が特徴Ｅ１を具備しているため、複数の検知素子セットＳＥＴＳＥＮの領域重心が使用可能な構成で整列するように検知素子セットＳＥＴＳＥＮの領域重心をその公称空間位相に対して所望の関係で再配置するために、特定のループまたは検知素子ＳＥＮを再配列および／または再配置することを容易にする（またはその副産物である）ギャップ（すなわち、ＳＥＮ４とＳＥＮ５の間に図示されているギャップ）を含むことが理解されるべきである。

図１１Ａを見れば、第‘１３０号特許に開示されている領域重心整列技術とは対照的に、図１１Ａに示されている第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、それらの導体が互いに干渉することなく、また、検知素子ＳＥＮの形状に不規則性や差異を必要とすることなく、容易に所望の位相関係で、それらの領域重心が整列した状態で、レイアウトされることが理解されるであろう。したがって、図１１Ａを参照して示された特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１およびＥ１の組み合わせを使用することで、図９および図１０を参照して説明したレイアウトおよび性能の利点が、完全に動作する直交エンコーダのレイアウトで提供され、さらに整列した領域重心に関連する利点も提供される。

図１１Ａに示す実施形態では、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０または第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の１つに含まれるそれぞれの正極性または負極性ループ（例えば、各検知素子ＳＥＮ）は、第１または第２の検知素子セットの同じ１つに含まれる他のそれぞれの正極性または負極性ループの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮと重ならないそれぞれの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを提供するように構成されることが理解されよう。図９、１０、および１１Ａを参照して上記で概説した第１のタイプの実施形態は、先行技術の空間フィルタリング検出器（例えば、第‘１３０号特許に開示されているものなど）よりも複雑でなく、高性能であり、かつ経済的に製造できる検出部のレイアウトを使用して、複数の不要な空間高調波信号成分を抑制する前例のないレベルの空間フィルタリングを提供することができることが理解されるであろう。

図１１Ｂは、第１の空間位相Ｐｈ０（図１１ＢではＰｈ０ｎｏｍと示されている）に対応する第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０（以下のいくつかの文脈では略してＳＥＴＳＥＮと呼ぶ）の特定の側面を示す平面図である。それは、本明細書に開示されている第１のタイプの所定の関係原理に従って構成された検知素子セットの第３の例示的な構成である。それは、図１１Ａに図示された第２の空間位相Ｐｈ９０に対応する第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０とともに、図１１Ｂに示されている。説明のために、個々の特性および測定軸方向に沿った互いに相対的な位置合わせをよりよく示すべく、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、図１１Ｂにおける垂直方向に互いにオフセットされている。これらは、測定軸方向に沿って動作可能なクアドラチャ構成で配置されており、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の空間位相は９０度ずつ異なっている。実際のエンコーダでは、それらは「ｙ軸」方向に沿っては互いにオフセットされていないことが理解できるだろう。むしろ、図１０に示した第１および第２の検知素子セットと同様に、これらは互いに重なり合っている。図１１Ｂは、図１１Ａの同様の番号または名前が付けられた構成要素に対応し、および／または同様または同一に動作し得るいくつかの番号および／または名前が付けられた構成要素を含み、これらは別段の指示がない限り、同様に理解することができる。図１１Ｂにおける第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、図１１Ａの説明から変更されていないとみなすことができる。したがって、図１１Ｂについての以下の説明では、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０の構成における特定の相違点のみを強調して説明する。

図１１Ｂに示す第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０の実施形態と、図１１Ｂに示す実施形態との違いは、以下のように簡単に説明することができる。図１１Ａの位置に対して、図１１Ｂに示す実施形態では、第１部分ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ１が（Ｗ１）／２だけ左に移動し、第２部分ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ２が（Ｗ１）／２だけ右に移動している。出力信号接続は現在、最右端の検知素子ＳＥＮ４およびＳＥＮ６に設けられており、図１１Ａとの概念的な連続性のために、正極性ループのトレースに関連付けられたままになっている。以上の説明に基づいて、信号出力と位置の関係では、図１１Ｂおよび図１１Ａに示すように、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０の動作に違いはない。

図１１Ｂに示す第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の実施形態は、以下のように包括的に説明することができる。第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、第２の空間位相に対応し、特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、およびＥ１を具備する。そして、その第１の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１および第２の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ２のうち、互いに最も近い部分（例えば、ＳＥＮ４とＳＥＮ５）のそれぞれのループが、同じループ極性を有するように構成されている。これらはすべて、図１１Ａについて説明と変わらない。対照的に、第１の公称空間位相Ｐｈ０に対応する第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０は、図１１Ａに含まれる特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１に加えて、特徴Ｅ１を具備している。正極性ループＳＥＮまたは負極性ループＳＥＮの一方の幅と同等以上の隙間で分離された第１の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１および第２の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ２を備えていたことから、特徴Ｅ１を具備していることは明らかである。第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の正極性ループ有効領域ＥｆｆＡＳＥＮまたは負極性ループ有効領域ＥｆｆＡＳＥＮは、ギャップ内には位置しない。

第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、以下のようにさらに説明することができる。第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、第１のそれぞれの検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０の公称空間位相Ｐｈ０とは９０度異なる公称空間位相Ｐｈ９０に対応している。第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０は、その第１の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ１および第２の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ２のうち、互いに最も近い部分（例えば、ＳＥＮ４とＳＥＮ５）のそれぞれのループが、反対のループ極性を有するように構成されている。第１の検知素子セットは、その第１および第２の隣接部の間に測定軸に沿って位置するその全検知素子有効領域の第１の領域重心を有する。第２のそれぞれの検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、第１の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１および第２の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ２の間に測定軸に沿って位置する全検知素子有効領域の第２の領域重心ＣＥＮ－ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０を有する。第１および第２の検知素子セットは、それぞれの第１の領域重心ＣＥＮ－ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の領域重心ＣＥＮ－ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０が測定軸方向に沿って同じ位置に配置される。

前述の説明は、２つのそれぞれの検知素子セットの一方（図１１Ａのように）、または両方（図１１Ｂのように）に特徴Ｅ１を含むことによって、２つのそれぞれの検知素子セットの領域重心の位置合わせが容易になることを示している。前述の説明に基づいて、図１１Ｂに示す実施形態は、図１１Ａを参照して上で概説したすべての様々な利点を提供することが理解されるであろう。

図１２は、本明細書に開示されている第１のタイプの所定の関係原理に従って構成された検知素子セットの第４および第５の例示的な構成である、第１の空間位相Ｐｈ０および第２の空間位相Ｐｈ９０に対応する第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の特定の側面を示す平面図である。説明のために、第１の検知素子セットの空間位相Ｐｈ０および第２の検知素子セットの空間位相Ｐｈ９０が９０度異なる動作クアドラチャ構成における個々の特性および測定軸方向に沿った互いに相対的な位置合わせをよりよく示すべく、第１のセットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２のセットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、図１２における垂直方向に沿って互いにオフセットされている。実際のエンコーダでは、それらは「ｙ軸」方向に沿っては互いにオフセットされていないことが理解できるだろう。むしろ、図１０に示した第１および第２の検知素子セットと同様に、これらは互いに重なり合っている。図１２は、図１１Ａの同様の番号または名前が付けられた構成要素に対応し、および／または同様または同一に動作し得るいくつかの番号および／または名前が付けられた構成要素を含み、これらは別段の指示がない限り、同様に理解することができる。したがって、図１２についての以下の説明では、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の構成における特定の相違点のみを強調して説明する。

図１２に示す第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の実施形態と、図１１Ａに示す実施形態との違いは、以下のように簡単に説明することができる。図１２に示す各検知素子セットにおいて、それらの第１部分ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ１およびＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１の検知素子ＳＥＮ１とＳＥＮ２の対は、図１１Ａのように右にではなく、それらの公称空間位相に対して左に（Ｗ１）／４Ｋだけシフトされている。反対に、図１２に示す各検知素子セットにおいて、それらの第２部分ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ２およびＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ２の検知素子ＳＥＮ５とＳＥＮ６の対は、図１１Ａのように左にではなく、それらの公称空間位相に対して右に（Ｗ１）／４Ｋだけシフトされている。

上で概説し、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０または第２の検知素子セッＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０のいずれかで図１１Ｂに示す検知素子ＳＥＮの「シフトした対」の実装は、いずれの検知素子セットにおいても、以下のように包括的に説明することができる。実施形態の第１の側面によれば、それぞれの公称空間位相Ｐｈ０（Ｐｈ９０）に対応する少なくとも第１（第２）の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０（ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０）は、特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、およびＤ１を具備し、特徴Ｃ１に従って、隣接する正極性ループおよび負極性ループの検知素子有効領域の複数の対を（Ｗ１）／４Ｋだけ測定軸方向に沿って第１の方向にシフトさせ、同数の隣接する正極性ループおよび負極性ループの検知素子有効領域の対を（Ｗ１）／４Ｋだけ測定軸方向に沿って第１の方向と反対の方向にシフトさせて構成されている。

第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０のいずれかは、以下のようにさらに説明することができる。実施形態の第２の側面によれば、第１のそれぞれの検知素子セットの反対側の端部にある隣接するループの２つのそれぞれの対（例えば、ＳＥＮ１とＳＥＮ２の対、およびＳＥＮ７とＳＥＮ８の対）が、それらの２つのそれぞれの対において測定軸に沿って同じ方向にシフトされた正極性ループおよび負極性ループの検知素子有効領域を有する。

また、図１２に示す第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、特徴Ａ１、Ｂ、Ｃ１、Ｄ１に加えて、特徴Ｅ１を具備しており、領域重心ＣＥＮ－ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０とＣＥＮ－ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０とは位置合わせされている。

前述の説明に基づいて、図１２に示す実施形態は、図１１Ａを参照して上で概説したすべての様々な利点を提供することが理解されるであろう。それは以下のような追加の利点を提供することができる。先に述べたように、図１１Ａに示す実施形態の位置合わせされた領域重心は、第１および第２の検知素子セットのそれぞれの動作ギャップおよび信号強度が、静的または動的なピッチのずれによって同様に影響を受けるという利点をもたらし、これにより、ピッチのずれによって発生する可能性のある誤差の大部分を排除することができる。しかし、実施形態における左半分の検知素子ＳＥＮのすべてが、（Ｗ１）／４Ｋの空間位相のシフトによってそれぞれの第１方向にシフトされ、実施形態における右半分の検知素子ＳＥｎのすべてが、（Ｗ１）／４Ｋの空間位相のシフトによってそれぞれの反対方向にシフトされていることを理解することができる。静的または動的なピッチのずれにより、右半分と左半分の信号の寄与がアンバランスになる。その結果、右半分と左半分の逆方向への空間位相のシフトによる信号の寄与がある程度アンバランスになり、ピッチのずれに対する位置誤差の感度が小さくなる。対照的に、図１２に示す実施形態では、一対の検知素子ＳＥＮが、実施形態の右半分と左半分の両方で両方向にシフトされており、静的または動的なピッチのずれによる空間的な位相誤差が低減または除去されるようになっている。１つの参考例として、図１２に示す実施形態では、右半分と左半分の反対側の端にある検知素子ＳＥＮ１とＳＥＮ８が（Ｗ１）／４Ｋだけ同じ方向にシフトしているため、それらの合計信号の寄与の振幅と空間的な位相の両方が、ピッチのずれによって公称的に変化しないことが理解されるだろう。

上述の第１の側面は、第２の側面を使用しない場合でも、特定の実施形態において上述のような何らかの利点を提供することができることを理解すべきである。しかし、さまざまな実施形態では、図１２に示すように、第１および第２の側面を組み合わせて使用することが最も有利な場合がある。

図１３は、図１に示すような電磁誘導式エンコーダの検出部で使用するために、空間的にフィルタリングされた信号を提供するために、本明細書に開示されている第１のタイプの所定の関係原理に従って構成された検知素子セットの第６の例示的な構成である、それぞれの空間位相Ｐｈ９０に対応するそれぞれの検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の特定の側面を、第２の互換性のある磁場生成コイルＦＧＣおよびスケールパターン１３８０とともに、本明細書に開示されている原理による検知素子構成を特徴づける様々な寸法を含めて示す平面図である。図１３は、図９および１２の同様の番号または名前が付けられた構成要素に対応し、および／または同様または同一に動作し得るいくつかの番号および／または名前が付けられた構成要素を含み、これらは別段の指示がない限り、同様に理解することができる。特に、図１３と図１２に示す検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の構成は、どちらも特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、およびＥ１を同様の方法で実装している点で類似しており、また、どちらも図１２を参照して上述した「シフトした対」の構成の第１および第２の側面を同様の方法で実装している。したがって、以下の説明では、「２トラック」の磁場生成コイルＦＧＣ、およびスケールパターン１３８０と連動して検出部１３６７で動作するための適応に関連する、検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の特定の相違点のみを強調して説明する。

検出部１３６７は、以下の簡単な説明に基づいて理解することができる「２トラック」構成で配置されており、また、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第１０，７７５，１９９号（第‘１９９号特許）に開示されている同様の実施形態に基づいて理解することができる。簡単に言えば、スケールパターン１３８０は、図示のように、測定軸方向ＭＡに沿って延びる第１のトラックＦＰＴおよび第２のトラックＳＰＴにそれぞれ配置された信号変調素子ＳＭＥを備える。磁場生成コイルＦＧＣは、第１のトラックＦＰＴに位置合わせされた第１の内部領域部分ＦＩＮＴＡを囲む第１部分と、第２のトラックＳＰＴに位置合わせされた第２の内部領域部分ＳＩＮＴＡを囲む第２部分とを有するように構成されている。磁場生成コイルＦＧＣの各部間の接続と電流の流れは、図１３に示す電流の流れの矢印の例に基づいて理解されるであろう。

この実施形態では、以前に開示された原理に従って、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０は、２つの分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１およびＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ２を含む。それらのレイアウトには、当業者であれば理解できるように、２トラックの実施形態との互換性を高めるための小さな工夫が施されている。公称空間位相Ｐｈ０ｎｏｍに対応する第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０は、それぞれが第１の内部領域部分ＦＩＮＴＡおよび第２の内部領域部分ＳＩＮＴＡを横切って測定軸方向ＭＡに横方向に延びて、それぞれ第１の内部領域部分ＦＩＮＴＡおよび第２の内部領域部分ＳＩＮＴＡと位置合わせされているかまたは重なっている検知素子ＳＥＮの部分に対応する第１の検知素子有効領域部分ＦＥｆｆＡＳＥＮおよび第２の検知素子有効領域部分ＳＥｆｆＡＳＥＮを定義する導電性ループを備えてもよい。したがって、各導電性ループに生じる検出信号の寄与は、その第１の検知素子有効領域部分ＦＥｆｆＡＳＥＮおよび第２の検知素子有効領域部分ＳＥｆｆＡＳＥＮからのそれぞれの検出信号の寄与を結合したものとなる。図９の先述の説明と比較すると、検知素子ＳＥＮの第１の検知素子有効領域部分ＦＥｆｆＡＳＥＮおよび第２の検知素子有効領域部分ＳＥｆｆＡＳＥＮの合計は、検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮとして解釈することができる。

図１３に示す実施形態では、スケールパターン１３８０が、波長Ｗ１に応じて第１のトラックＦＰＴに周期的に配置された信号変調素子ＳＭＥ（または信号変調素子部分ＳＭＥ）と、波長Ｗ１に応じて第２のトラックＳＰＴに周期的に配置された信号変調素子ＳＭＥ（または信号変調素子部分ＳＭＥ）とで構成され、第１のトラックＦＰＴと第２のトラックＳＰＴの周期的配置が（Ｗ１）／２だけ相対的にオフセットされている。さらに、磁場生成コイルＦＧＣは、第１の内部領域部分ＦＩＮＴＡに第１の極性の磁束変化を発生させ、第２の内部領域部分ＳＩＮＴＡに反対の第２の極性の磁束変化を発生させるように構成される。

結合された検出信号の寄与の性質は、重複する信号変調素子ＳＭＥと組み合わせて、図１３の各検知素子ＳＥＮの内部にある対になった符号「＋，＋」または「＋，－」または「－，－」または「－，＋」によって明確になる。対における第１の符号は、検知素子のループ極性を示し、第２の符号は、対応する内部領域部分において発生される磁束の極性を示す。一例として、検知素子ＳＥＮ２では、第１の検知素子有効領域部分ＦＥｆｆＡＳＥＮからの信号寄与は、重複する信号変調素子ＳＭＥによって低減されない公称正極性の寄与である。第２の検知素子有効面積ＦＥｆｆＡＳＥＮからの信号の寄与は、（負極性の磁束による）公称負極性の寄与となるが、この寄与は、重複する信号変調素子ＳＭＥによって低減または実質的に除去される。その結果、図示されているスケール位置に対する検知素子ＳＥＮ２の正味の信号寄与は、正味の正の信号寄与となる。他の検知素子ＳＥＮの信号寄与、および／または他のスケール位置について信号寄与は、前述の説明との類推により、および／または第‘１９９号特許に詳述されているように理解することができる。

先に示したように、検知素子ＳＥＮの第１の検知素子有効領域部分ＦＥｆｆＡＳＥＮおよび第２の検知素子有効領域部分ＳＥｆｆＡＳＥＮの合計は、２トラックの実施形態に関しては、検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮとして解釈することができる。この解釈は、２トラック構成の原理または特徴Ｂ１に概説されている検知素子の平均寸法ＤＳＥＮａｖｇを決定する際に適切に適用される。

原理または特徴Ｂ１に概説されている検知素子平均寸法ＤＳＥＮａｖｇの解釈の追加的な側面に関して、２トラック構成の場合、２つの内部領域（例えば、ＦＩＮＴＡおよびＳＩＮＴＡ）と位置合わせされているか、または重なっている各検知素子の検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮについて、測定軸方向ＭＡと直交する１つ以上の内部領域（例えば、ＦＩＮＴＡおよびＳＩＮＴＡ）の寸法の合計であるｙ軸方向に沿った有効ｙ軸寸法ＥｆｆＹＳＥＮを有すると定義されてもよい。図１３に示す特定の実施形態では、上記の解釈による検知素子平均寸法ＤＳＥＮａｖｇ（＝ＥｆｆＡＳＥＮ／ＥｆｆＹＳＥＮ）は、０．３３＊Ｗ１±１５％の範囲に収まるように図示されており、これは、原理または特徴Ｂ１に関するこれまでの説明に準拠している。

図１３に示され、さらに以下で図１７に示される２トラック構成を参照して本明細書に開示された第１のタイプまたは第２のタイプの実施形態は、例示的なものに過ぎず、限定的なものではないことが理解されるであろう。より一般的には、本開示および本明細書の教示の恩恵を受けた当業者は、本明細書で開示および請求されている第１のタイプまたは第２のタイプの所定の関係原理または特徴に従った様々な空間フィルタリング構成を、第‘１９９号特許に開示されているような他の様々な２トラックの実施形態で使用するために適応させることができる。

図９から図１３を参照して上述した第１のタイプの様々な実施形態に開示されている検知素子セットＳＥＴＳＥＮは、例示的なものに過ぎず、限定的なものではないことが理解されるであろう。例えば、検知素子セットＳＥＴＳＥＮのいずれかは、結果として得られる検知素子セットＳＥＴＳＥＮが、上述のように所定の関係の特徴Ａ１、Ｂ１、およびＣ１、並びに特徴Ｄ１およびＥ１のうちの少なくとも１つを具備するような形状および位置であることを条件に、追加の検知素子ＳＥＮ（または、特定の開示された実施形態においては、より少ない数の検知素子）を含むように変更され得る。

さらに、特徴Ｄ１は、図９～１３に示す各実施形態に含まれているが、特徴Ｅ１が少なくとも１つのそれぞれの検知素子のセットに含まれていることを条件に、すべての実施形態で必要とされるわけではない。図１１Ａを参照した１つの特定の例として、検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０におけるすべての検知素子ＳＥＮのシフト方向が逆になっており、図１１Ａに示した検知素子ＳＥＮのすべてが、図６に示した検知素子ＳＥＮ（最大寸法ＤＳＥＮｍａｘが約０．５＊Ｗ１）に置き換えられている場合、結果として得られるエンコーダは、以下のように記述することができる。エンコーダは、複数のそれぞれの空間位相（例えば、Ｐｈ０およびＰｈ９０）に対応する複数のそれぞれの検知素子セット（例えば、ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０およびＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０）を備え、検知素子セットのそれぞれが特徴Ａ１、Ｂ１、およびＣ１を具備し（例えば、ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０は、特徴Ｄ１もＥ１も含まない）、複数のそれぞれの検知素子セットのうち少なくとも１つが、少なくとも特徴Ｅ１をさらに含む（例えば、ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０）。そして、電磁誘導式エンコーダは、検出部とスケールパターンとの間の決定された相対的な位置の誤差に寄与する可能性のある、潜在的な不要な第３次の空間高調波検出信号成分および潜在的な不要な第Ｋ次（第５次）の空間高調波検出信号成分を低減または抑制するために使用可能な、複数の空間的にフィルタリングされた検出信号を提供するように構成される。結果として得られるエンコーダは、さらに以下のように説明できる。複数のそれぞれの検知素子セット（例えば、ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０およびＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０）のそれぞれは、測定軸に沿ったその範囲内に位置するその全検知素子有効領域の領域重心を有し、複数のそれぞれの検知素子セットは、それらのそれぞれの領域重心が測定軸方向に沿った名目上同じ場所に位置するように構成される。さらに、結果として得られるエンコーダは、複数のそれぞれの検知素子セットのいずれか１つに含まれるそれぞれの正極性または負極性ループが、複数のそれぞれの検知素子セットの同じ１つに含まれる他のそれぞれの正極性または負極性ループの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮと重ならないそれぞれの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを提供するように構成されてもよい。

また、必要に応じて、特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１を具備する３つの検知素子セットを含むように類似の３相エンコーダを構成することも可能であり、その際には、少なくとも２つの検知素子セットが特徴Ｅ１を具備する。

このように、第１のタイプの好適な実施形態が図示および説明されたが、本開示に基づけば当業者には、図示および説明された特徴の配置における多数の変形態様が明らかであろう。

図１４～１７は、図１に示すような電磁誘導式エンコーダの検出部（例えば、１４６７、１５６７、１７６７など）で使用するために、空間的にフィルタリングされた信号を検知素子ＳＥＮが提供するように形成されるように、本明細書に開示されている第２のタイプの所定の関係原理に従って構成または配置された検知素子セットＳＥＴＳＥＮの様々な例示的構成のある側面を示す、部分的に具体的で、部分的に概略的な、平面図である。互換性のある磁場生成コイルＦＧＣおよびスケールパターン（例えば９８０、１３８０）も描かれている。本明細書で使用される約束によれば、（以下でより詳細に説明する）第２のタイプの所定の関係原理に準拠する実施形態を、略して第２のタイプの実施形態と呼ぶことがある。

図９～１３を参照して以下に概説する原理は、様々な代替的な実施形態において、検出信号内の潜在的な第３次、第５次、第７次、または第９次の空間高調波成分を空間的にフィルタリングするために検知素子ＳＥＮを配置するのに有利であり、検知素子ＳＥＮの寸法ＤＳＥＮａｖｇが検出信号内の潜在的な第３高調波成分を空間的にフィルタリングするように構成されるように、上記に概説する原理に従って検知素子検知素子ＳＥＮをサイジングすることと組み合わせて使用される場合、潜在的な第５次の空間高調波成分を空間的にフィルタリングするために検知素子ＳＥＮを形成するのに特に有利である。しかし、その用途は以下に開示する実施例に限定されるものではない。より一般的には、これらの原理は、本明細書に開示されているものに加えて（例えば、先行技術で知られているように）、様々な他の検知素子セットＳＥＴＳＥＮの構成および信号変調素子ＳＭＥと組み合わせて使用することができ、依然として大きな利点を提供し得る。

図１４は、図１に示すような電磁誘導式エンコーダの検出部で使用するために、空間的にフィルタリングされた信号を提供するために、本明細書に開示されている第２のタイプの所定の関係原理に従って構成された検知素子セットの第１の例示的な構成である、第１の空間位相Ｐｈ９０に対応する第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０（以下のいくつかの文脈では略してＳＥＴＳＥＮと呼ぶ）の特定の側面を、図９に示された第１の互換性のある磁場生成コイルＦＧＣおよびスケールパターン９８０とともに、本明細書に開示されている原理による検知素子構成を特徴づける様々な寸法を含めて示す平面図である。図１４は、以前の図、特に図９および／または図１１Ａの同様の番号または名前が付けられた構成要素に対応し、および／または同様または同一に動作し得るいくつかの番号および／または名前が付けられた構成要素を含み、これらは別段の指示がない限り、同様に理解することができる。簡単に言えば、図１３に示す実施形態の全体的な動作およびその中の様々な要素は、上記の図９および図１１Ａ（および該当する他のもの）の説明との類推によって理解することができる。図１４と図１１Ａに示す検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の最も大きな違いは、図１４に示す検知素子ＳＥＮのそれぞれの形状が、各検知素子ＳＥＮ内に所望の空間フィルタリングを提供する目的で、所定の量だけ反対方向にシフトされた２つの「ループ内」シフト比率を含むことである。この特徴が第２のタイプの実施形態に実装されている場合、第１のタイプの実装で必要とされた原理または機能Ｃ１を実装する必要なく、望ましい空間フィルタリングが実現される。図１４および図１１Ａに示す検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の全体的な検知動作は、それ以外の点では類似しているため、以下の説明では、図１４および図１１Ａに示す検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の構成のうち、検知素子ＳＥＮの形状およびそれらに含まれるループ内シフト比率に関連する特定の側面のみを強調して説明する。

図１４～１７を参照して以下に開示されるように、空間的にフィルタリングされた検出信号を提供するように構成されている第２のタイプの様々な実施形態において、それぞれの公称空間位相に対応する少なくとも第１のそれぞれの検知素子セットは、以下のように定義される特徴Ａ２およびＢ２を具備する。

Ａ１）第１の巻線方向または極性に対応する複数の正極性ループと、第１の巻線方向または極性と反対の第２の巻線方向または極性に対応する同数の負極性ループを備える。

Ｂ２）正極性ループの少なくとも半分以上と負極性ループの少なくとも半分以上は、検知素子有効領域が、それぞれの検知素子セットのそれぞれの公称空間位相に対して所定のループ内シフト関係で配置されているように構成される。

ループ内シフト関係は、そのような各ループ内で、それらの検知素子有効領域の半分までのループ内シフト比率が、それぞれの公称空間位相との関係で（Ｗ１）／４Ｋだけ第１方向に測定軸方向に沿ってシフトされ、それらの検知素子有効領域の名目上同じループ内シフト比率が、それぞれの公称空間位相との関係で（Ｗ１）／４Ｋだけ第１方向とは反対方向に測定軸方向に沿ってシフトされ、それによって、２つのループ内シフト比率は、互いに対して相対的に（Ｗ１）／２Ｋだけシフトされるような構成を有しており、Ｋは３、５、７、または９のうちの１つである。

これにより、それぞれの公称空間位相（ＳＥＴＳＥＮＰｈ０）に対応する検知素子セットは、それによって、検出部とスケールパターンとの間の決定された相対位置の誤差の原因となる可能性のある、潜在的な不要な第Ｋ次の空間高調波検出信号成分を低減または抑制するために使用可能な、空間的にフィルタリングされた検出信号または複数の検出信号を提供する実用的な構成になっている。

上記の特徴Ａ２およびＢ２を実施した結果、それぞれの公称空間位相に対応する検知素子セットＳＥＴＳＥＮは、それによって、検出部とスケールパターンとの間の決定された相対位置の誤差の原因となる可能性のある、潜在的な不要な第Ｋ次の空間高調波検出信号成分を低減または抑制するために使用可能な、空間的にフィルタリングされた検出信号または複数の検出信号を提供する実用的な構成になっている。

図１４～１７はそれぞれ、本明細書で以前に説明したような「基準グリッド」を含み、各検知素子ＳＥＮの第１のトラック有効領域ＦＥｆｆＡＳＥＮおよび第２のトラック有効領域ＳＥｆｆＡＳＥＮの中心位置は、以下でより詳細に説明するように、各検知素子ＳＥＮが特徴Ｂ２に従ってどのように構成されるかを説明するために、破線の中心線ＣＬＳＥＮの位置によって示されている。

図１４に示す実施形態のさらなる議論に戻ると、図１４に示す基準グリッドおよび中心線のインジケータに基づいて、図１４に示す検知素子セットＳＥＴＳＥＮが、以下のように、上で概説した構成原理または特徴Ａ２およびＢ２を満たすことが理解されるであろう。図１４に示す実施形態では、それぞれの公称空間位相Ｐｈ９０に対応するそれぞれの検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、第１の巻線方向または極性に対応する複数の正極性ループ（ループの内部に「＋」で示される）と、第１の巻線と反対の第２の巻線方向または極性に対応する同数の負極性ループ（ループの内部に「－」で示される）とを含む。図１４に示す実施形態では、正極性ループの全てと負極性ループの全ては、検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮが、それぞれの検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０のそれぞれの公称空間位相Ｐｈ９０ｎｏｍに対して所定のループ内シフト関係で配置されているように構成される。ループ内シフト関係は、そのような各ループＳＥＮ内で、それらの検知素子有効領域の半分までのループ内シフト比率ＩＬＳＰが、それぞれの公称空間位相Ｐｈ９０ｎｏｍとの関係で（Ｗ１）／４Ｋだけ第１方向に測定軸方向ＭＡに沿ってシフトされ、それらの検知素子有効領域の名目上同じループ内シフト比率ＩＬＳＰが、それぞれの公称空間位相Ｐｈ９０ｎｏｍとの関係で（Ｗ１）／４Ｋだけ第１方向とは反対方向に測定軸方向に沿ってシフトされ、それによって、２つのループ内シフト比率ＩＬＳＰ（例えば、ＦＥｆｆＡＳＥＮおよびＳＥｆｆＡＳＥＮ）は、互いに対して相対的に（Ｗ１）／２Ｋだけシフトされるような構成を有しており、Ｋは３、５、７、または９のうちの１つである。そのような検知素子ＳＥＮはそれぞれ、互いに１８０度位相がずれている第Ｋ次の空間高調波に対する２つの空間的にフィルタリングされた検出信号成分（例えば、２つのループ内シフト比率ＩＬＳＰ（つまり、ＦＥｆｆＡＳＥＮおよびＳＥｆｆＡＳＥＮ）から生じる）を結合し、それらの結合された信号寄与においてそのような第Ｋ次の空間高調波信号成分を公称的に相殺または抑制するように構成されている。

図１４に示す特定の実施形態では、検知素子ＳＥＮ）のループ内シフト比率ＩＬＳＰ（例えば、ＦＥｆｆＡＳＥＮおよび／またはＳＥｆｆＡＳＥＮ）は、その検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮの公称半分であり、これにより、最良の空間フィルタリングを提供することができる。しかし、特徴Ｂ２の定義にも暗示されているように、ループ内シフト比率ＩＬＳＰが検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮの半分以下であるようないくつかの実施形態では、その提供される空間フィルタリングで十分な場合がある。

図１４に示す特定の実施形態では、正極性ループＳＥＮの全てと負極性ループＳＥＮの全ては、それらの検知素子有効領域（例えば、ＥｆｆＡＳＥＮ＝ＦＥｆｆＡＳＥＮ＋ＳＥｆｆＡＳＥＮ）が、所定のループ内シフト関係で配置されており、これにより、最良の空間フィルタリングを提供することができる。しかし、特徴Ｂ２の定義にも暗示されているように、正極性ループと負極性ループの大部分のみが検知素子有効領域を所定のループ内シフト関係に配置して構成されているようないくつかの実施形態では、その提供される空間フィルタリングで十分な場合がある。

図１４に示す検知素子ＳＥＮの全検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮは、本明細書で先に概説したように定義される。これは、１つ以上の内部領域（例えば、図１４のＩＮＴＡ）と位置合わせされているか、または重なっている検知素子ＳＥＮ内の領域を指し、測定軸方向ＭＡと直交する１つ以上の内部領域（例えば、図１４のＩＮＴＡ）の寸法の合計である、ｙ軸方向に沿った有効ｙ軸寸法ＥｆｆＹＳＥＮを有するように定義されてもよい。図１４に示す第２のタイプの特定の実施形態では、Ｋ＝５であり、検知素子ＳＥＮは、測定軸方向に沿った検知素子平均寸法ＤＳＥＮａｖｇが０．３３＊Ｗ１±１５％の範囲内になるように構成され、これにより、それぞれの公称空間位相（ＳＥＴＳＥＮＰｈ０）に対応するそれぞれの検知素子セットは、それによって、潜在的な不要な第３次の空間高調波検出信号成分および潜在的な不要な第５次の空間高調波検出信号成分を低減するために使用可能な空間的にフィルタリングされた検出信号または複数の検出信号を提供するように構成される。しかし、先に示したように、この実施形態は例示的なものであり、限定的なものではない。様々な他の実施形態では、Ｋは５、７、または９であってもよい。このような実施形態では、特徴Ａ２およびＢ２を備えるように構成されたそれぞれの検知素子セットは、それによって、検出部とスケールパターンとの間の決定された相対的な位置の誤差に寄与する可能性のある、潜在的な不要な第３次の空間高調波検出信号成分および潜在的な不要な第Ｋ次の空間高調波検出信号成分を低減するために使用可能な、空間的にフィルタリングされた検出信号または複数の検出信号を提供するように構成される。

図１４に示す特定の実施形態では、検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、互いに鏡面対称に配置された２つの同様のサブセットまたは部分ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ１およびＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ２を備える。この構成の１つの利点は、部分ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ１およびＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ２のうちの１つを単独で使用する場合と比較して、横方向のオフセットのずれ（すなわち、ｙ軸方向に沿った並進による検出部１６６７および／またはスケールパターン９８０のずれ）に対する位置誤差の感度を低減または排除することができることである。しかし、このような２つの部分からなる構成は例示的なものであり、限定的なものではない。例えば、ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ１またはＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ２のいずれかの部分は、個々に特徴Ａ２およびＢ２を具備しており、（例えば、そのまま、またはそれらの検知素子ＳＥＮのパターンを複製して長さを長くすることにより）単独で使用することができ、上述の空間フィルタリングの利点は、様々な実施形態において依然として得られる。

図１５は、図１に示すような電磁誘導式エンコーダの検出部で使用するために、空間的にフィルタリングされた信号を提供するために、本明細書に開示されている第２のタイプの所定の関係原理に従って構成された検知素子セットの第２の例示的な構成である、第１の空間位相Ｐｈ９０に対応する第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０（以下のいくつかの文脈では略してＳＥＴＳＥＮと呼ぶ）の特定の側面を、図１４に示された第１の互換性のある磁場生成コイルＦＧＣおよびスケールパターン９８０とともに示す平面図である。図１５は、図１４の同様の番号または名前が付けられた構成要素に対応し、および／または同様または同一に動作し得るいくつかの番号および／または名前が付けられた構成要素を含み、これらは別段の指示がない限り、同様に理解することができる。したがって、以下の説明では、図１５および図１４に示す構成における特定の相違点のみを強調して説明する。

簡単に言えば、図１５に示す実施形態の全体的な動作およびその中の様々な要素は、上記の図１４（および該当する他のもの）の説明との類推によって理解することができる。図１５と図１４に示された検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の間の唯一の重要な違いは、図１５に示された検知素子ＳＥＮのいくつかの向きが、図１４に示されたような向きと比較して反転している、あるいは「裏返し」になっている点である。特に、検知素子ＳＥＮ１およびＳＥＮ２の対と、検知素子ＳＥＮ５およびＳＥＮ６の対とは、図１４に示すように、それらの向きと比較して反転または裏返しになっている。

図１５に示す検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の実施形態は、図１４を参照することなく、以下のように包括的に説明することができる。第１のそれぞれの検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、特徴Ａ２およびＢ２に従って構成されており、それらの検知素子有効領域に対して名目上合同の形状を有するように構成されている正極性および負極性ループの少なくとも第１の対（例えば、ＳＥＮ１－ＳＥＮ２の対、またはＳＥＮ７－ＳＥＮ８の対）と、それらの検知素子有効領域に対して名目上合同の形状を有するように構成されている正極性および負極性ループの少なくとも第２の対（例えば、ＳＥＮ３－ＳＥＮ４の対、またはＳＥＮ５－ＳＥＮ６の対）とを備えており、第１および第２の対における合同の形状は、名目上互いに鏡像であり、第１および第２の対の正極性および負極性ループは、互いに隣接して配置される（例えば、ＳＥＮ１－ＳＥＮ２の対とＳＥＮ３－ＳＥＮ４の対、または、ＳＥＮ５－ＳＥＮ６の対とＳＥＮ７－ＳＥＮ８）。

このような「鏡像対」を備える構成は、いくつかの実施形態において、特定のミスアラインメントに対する精度および／または堅牢性を向上させる可能性がある。例えば、横方向のオフセットと組み合わされたピッチミスアライメントや、ヨーミスアライメントと組み合わせたピッチミスアライメント（すなわち、Ｚ軸を中心とした検出部１７６７またはスケールパターン９８０の回転）において、位置誤差検知が低減されていることがある。

図１５に示す検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の実施形態は、さらに以下のように説明することができる。第１のそれぞれの検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、少なくとも、第１の端部対内でその検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮについて名目上合同の形状を有するように構成されている正極性および負極性ループの少なくとも第１の端部対（例えば、ＳＥＮ１－ＳＥＮ２の対）と、第２の端部対内でその検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮについて名目上合同の形状を有するように構成されている正極性および負極性ループの少なくとも第２の端部対（例えば、ＳＥＮ７－ＳＥＮ８の対）とを備え、第１の端部対と第２の端部対における名目上合同の形状は、第１の端部対と第２の端部対の間でも名目上合同である。第１および第２の端部対は、第１のそれぞれの検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の第１および第２の端部に位置していることが理解されよう。

「鏡像対」を備える構成の利点は、いくつかの実施形態では、上述の概要と図１５に示されているように、合同な端部対をさらに備える場合に、強化される可能性がある。しかし、合同な端部対を含まない「鏡像対」を備える構成（例えば、図１５に図示されているよりも、さらに追加の検知素子およびより多くの鏡像対を有する構成）であっても、上述のような大きな利点を提供することができることを理解すべきである。

図１６は、第２の空間位相Ｐｈ０（図１６ではＰｈ０ｎｏｍと示されている）に対応する第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０の特定の側面を示す平面図である。それは、本明細書に開示されている第２のタイプの所定の関係原理に従って構成された検知素子セットの第３の例示的な構成である。それは、図１５に図示された第２の空間位相Ｐｈ９０に対応する第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０とともに、図１６に示されている。説明のために、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０は、図１６における垂直方向に互いにオフセットされている。これらは、測定軸方向に沿って動作可能なクアドラチャ関係で配置されており、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の空間位相は９０度ずつ異なっている。実際のエンコーダでは、それらは「ｙ軸」方向に沿っては互いにオフセットされていないことが理解できるだろう。むしろ、図１０に示した第１および第２の検知素子セットと同様に、これらは互いに重なり合っている。図１６は、図１５の同様の番号または名前が付けられた構成要素に対応し、および／または同様または同一に動作し得るいくつかの番号および／または名前が付けられた構成要素を含み、これらは別段の指示がない限り、同様に理解することができる。図１６における第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、図１５の説明から変更されていないとみなすことができる。したがって、図１６についての以下の説明では、第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０の構成における特定の側面のみを強調して説明する。

図１６に示した第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０と第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の実施形態の違いを簡単に説明すると、第１部分ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ１は第１部分ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１に比べて（Ｗ１）／４だけ右に移動しており、第２部分ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ２は第１部分ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１に比べて（Ｗ１）／４だけ左に移動している。その結果、検知素子ＳＥＮの有効ループ極性は、図１６に示されるようになる。出力信号接続は、検知素子ＳＥＮ５に設けられており、図１５との概念的な連続性のために、正極性ループのトレースに関連付けられたままになっている。図１６に示す特定の実施形態では、第１部分ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ１と第２部分ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ２が、図９を参照して既に概説した方法で、整列トレースゾーンＡＴＺにおいて直列接続によって接続されるため、１つの出力信号接続の場所のみが必要である。

図１６に示す第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の実施形態は、以下のように包括的に説明することができる。公称空間位相Ｐｈ９０に対応する第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、特徴Ａ２およびＢ２に従って構成されており、同数の正極性ループおよび負極性ループを備える第１の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１と、第１の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１と測定軸方向に沿って名目的に位置合わせされており、第１の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１と同数の正極性ループおよび負極性ループを備える第２の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ２を備える、２つの部分からなる構成となっている。第１の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１と第２の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ２は、測定軸方向に沿ってそれらの間に位置するギャップによって分離されており、ギャップは、測定軸方向ＭＡに沿って正極性ループまたは負極性ループの一方と少なくとも同じ幅であり、第１のそれぞれの検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の正極性ループの有効領域ＥｆｆＡＳＥＮまたは負極性ループの有効領域ＥｆｆＡＳＥＮはギャップ内に位置していない。第１のそれぞれの検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、その第１および第２の分離部のうち、互いに最も近い部分（すなわち、ＳＥＮ４とＳＥＮ５）のそれぞれのループが、同じループ極性を有するように構成されている。

図１６に示す実施形態では、公称空間位相Ｐｈ９０とは９０度異なる公称空間位相Ｐｈ０に対応する第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０をさらに備える。第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０は、特徴Ａ２およびＢ２に従って構成されており、それはまた、２つの部分からなる構成で構成されている。その２の部分構成は、同数の正極性ループおよび負極性ループを備える第１の隣接部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ１と、第１の隣接部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ１と測定軸方向に沿って名目的に位置合わせされ、第１の隣接部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ１と同数の正極性ループおよび負極性ループを備える第２の隣接部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ２とを備える。第１の隣接部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ１および第２の隣接部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ２は、測定軸方向に沿って、正極性または負極性のループの一方の幅よりも互いに近くに位置する。第１の隣接部分と第２の隣接部分のうち、互いに最も近い部分（つまり、ＳＥＮ４とＳＥＮ５）のそれぞれのループは、反対のループ極性を有する。

図１６に示すように、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０は、測定軸ＭＡに沿ってその第１の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ１および第２の分離部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０ｓｕｂ２の間に位置する全検知素子有効領域の第１の領域重心ＣＥＮ－ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０を有し、第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０は、測定軸ＭＡに沿ってその第１の隣接部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ１および第２の隣接部ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０ｓｕｂ２の間に位置する全検知素子有効領域の第２の領域重心ＣＥＮ－ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０を有する。第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０は、図１６に示すように、それぞれの第１の領域重心ＣＥＮ－ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０および第２の領域重心ＣＥＮ－ＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０が測定軸方向に沿って同じ位置に配置される。

図１６に示す実施形態は、検出部とスケールパターンとの間の決定された相対的な位置の誤差に寄与する可能性のある、潜在的な不要な第３次の空間高調波検出信号成分および潜在的な不要な第Ｋ次の空間高調波検出信号成分を低減するために使用可能な、空間的にフィルタリングされた検出信号または複数の検出信号を提供するように構成されていることが、これまでの説明に基づいて理解されるであろう。さらに、位置合わせされた領域重心および様々なタイプのミスアライメントに関連する位置測定誤差を排除する他の特徴も含まれている。さらに、第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０または第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９の１つに含まれるそれぞれの正極性または負極性ループ（例えば、各検知素子ＳＥＮ）は、第１または第２の検知素子セットの同じ１つに含まれる他のそれぞれの正極性または負極性ループの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮと重ならないそれぞれの検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを提供するように構成される。

一般的に言えば、図１４、１５、および１６を参照して上記で概説した第２のタイプの実施形態は、先行技術の空間フィルタリング検出器よりも複雑でなく、高性能であり、かつ経済的に製造できる検出部のレイアウトを使用して、複数の不要な空間高調波信号成分を抑制する前例のないレベルの空間フィルタリングを提供することができることが理解されるであろう。

図１７は、図１に示すような電磁誘導式エンコーダの検出部で使用するために、空間的にフィルタリングされた信号を提供するために、本明細書に開示されている第２のタイプの所定の関係原理に従って構成された検知素子セットの第４の例示的な構成である、それぞれの空間位相Ｐｈ９０に対応する第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の特定の側面を、図１３に示された第２の互換性のある磁場生成コイルＦＧＣおよびスケールパターン１３８０とともに示す平面図である。図１７は、図１３に示された２トラック構成の同様の番号または名前が付けられた構成要素に対応し、および／または同様に動作し得るいくつかの番号および／または名前が付けられた構成要素を含む「２トラック」構成であり、これらは別段の指示がない限り、同様に理解することができる。図１７に示す検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の構成は、両方とも特徴Ａ２およびＢ２を実装し、検知素子ＳＥＴＳＥＮを同様の方法で配置するという点で、図１５および図１６を参照して図示および説明した検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０と類似している。図１７におおける検知素子ＳＥＮの導体のレイアウトは、上述の図１３の説明との類推によって理解され得るように、２トラックの磁場生成コイルＦＧＣおよびスケールパターン１３８０との協働のために適合されている。

これまでの図との類似性に関する前述の説明に基づき、図１７に示された実施態様、およびその様々な利点は、図１３、１４、１５、および１６のこれまでの説明との類推によって理解することができる。そのため、ここではさらに詳しく説明する必要はない。

図１３から図１７を参照して上述した第２のタイプの様々な実施形態における検知素子セットＳＥＴＳＥＮは、例示的なものに過ぎず、限定的なものではないことが理解されるであろう。例えば、検知素子のセットＳＥＴＳＥＮ、サブセット、または部分のいずれかは、結果として得られる検知素子セットＳＥＴＳＥＮが、上で概説したように所定の関係の特徴Ａ２およびＢ２適合するように形成および構成されることを条件に、追加の検知素子ＳＥＮを含むように変更され得る。

さらに、上に開示された様々な実施形態は、検知素子有効領域を構成する検知素子が、それぞれの検知素子セットに含まれる他の導電性ループまたは導電性ループ部分の他の検知素子有効領域と重ならないように構成されているが、そのような実施形態は例示的なものであり、限定的なものではない。一般的に言えば、特徴Ａ２およびＢ２は、従来技術で一般的に使用されているオーバーラップ配置を含む、任意の所望の検知素子の配置で実施することができる。そのような実施形態では、特徴Ａ２およびＢ２を具備する検知素子は、そのような実施形態を強化するために、上述のように第Ｋ次の空間高調波の追加の空間フィルタリングを提供してもよい。

一例として、上記の様々な実施形態は、Ｋ＝５に対応しており、０．３３＊Ｗ１±１５％の範囲内の検知素子平均寸法ＤＳＥＮａｖｇを有する検知素子から構成されているが、このような組み合わせは例示的なものであり、当業者であれば明らかなように、限定的なものではない。

別の例として、図１６に示す検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－ＰＨ０は、その部分の間のギャップを、図１６に示す検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－ＰＨ０を参照して説明したのと同様の方法で変更して、クオドラチャエンコーダ構成を提供する２つの「分離」部を構成するようにしてもよい。したがって、図１６に示す第１の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ０および第２の検知素子セットＳＥＴＳＥＮ－Ｐｈ９０の一般的な構成は、例示的なものであり、限定的なものではない。

別の例として、上述の第２のタイプの様々な実施形態のいずれかに類似した方法で、３相エンコーダの検知素子セットのそれぞれを構成することが可能である。このような実施形態では、複数のそれぞれの空間的位相に対応する複数のそれぞれの検知素子セットのそれぞれが、特徴Ａ２）、およびＢ２）を具備するように構成され、それにより、検出部とスケールパターンとの間の決定された相対的な位置の誤差に寄与する可能性のある、潜在的な不要な第Ｋ次の空間高調波検出信号成分を低減または抑制するために使用可能な、空間的にフィルタリングされた検出信号を提供するように構成される。

第２のタイプの好適な実施形態が図示および説明されたが、本開示に基づけば当業者には、図示および説明された特徴の配置における多数の変形態様が明らかであろう。本明細書で開示される所定の関係性の特徴Ａ２およびＢ２を実装するために、様々な代替形態を使用することができる。

本明細書で開示され、請求されている原理は、組み込まれる文献に開示されている様々な特徴と、その開示が参照によりその全体がここに組み込まれている２０２０年３月２３日に出願された「TRANSMITTER AND RECEIVER CONFIGURATION FOR AN INDUCTIVE POSITION ENCODER」と題された共通に譲渡された同時係属中の米国特許出願第１６／８２６，８４２号に開示されている様々な特徴と、容易にかつ望ましく組み合わせることができることが理解されるであろう。上述の様々な実施形態を組み合わせて、さらなる実施形態を提供することができる。本明細書で言及される米国特許および米国特許出願のすべては、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。実施形態の態様は、さらにさらなる実施形態を提供するために、必要であれば、様々な特許および出願の概念を使用するように修正することができる。これらおよび他の変更は、上記の詳細な説明に照らして実施に加えることができる。一般に、以下の特許請求の範囲では、使用される用語は、特許請求の範囲を明細書および特許請求の範囲に開示される特定の実施態様に限定するように解釈されるべきではなく、そのような特許請求の範囲が権利を与えられる均等物の全範囲とともに、すべての可能な実施態様を含むように解釈されるべきである。

Claims

測定軸方向に沿って２つの要素間の相対位置を測定するために使用可能な電磁誘導式エンコーダであって、
測定軸方向に沿って延在し、磁場生成コイルの内部領域と位置合わせされまたは重複する有効領域を含む、少なくとも第１のタイプの信号変調素子を含み空間波長Ｗ１を有する周期的スケールパターンを含むスケールと、
前記周期的スケールパターンに近接して取り付けられ、前記周期的スケールパターンに対して測定軸方向に沿って移動するように構成される検出部と、
コイル駆動信号を提供するように前記検出部に動作可能に接続され、前記検出部から入力される検出信号に基づいて、前記検出部と前記スケールパターンとの相対的位置を特定する信号処理部と、を備え、
前記第１のタイプの信号変調素子は、空間波長Ｗ１に対応して前記測定軸方向に沿って配置された複数の導電性プレートまたは複数の導電性ループを備え、
前記検出部は、
基板に固定され、動作中に前記信号変調素子の前記周期的スケールパターンの有効領域と位置合わせされる内部領域を取り囲み、前記コイル駆動信号に応答して前記内部領域に磁束変化を生成する磁場生成コイルと、
測定軸方向に沿って配置され、前記基板上に固定された、それぞれの公称空間位相に対応する少なくとも１つのそれぞれの検知素子セットを備え、
前記検知素子セットのメンバーは、前記内部領域と位置合わせされるか、または前記内部領域と重なる検知素子の部分に対応する検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを定義する導電性ループまたは導電性ループ部分で構成され、
前記検知素子セットは、前記スケールパターンの隣接する前記信号変調素子によって提供される磁束変化への局所的影響に応じたそれぞれの検出信号を提供するように構成され、それぞれの公称空間位相に対応しており、
それぞれの前記公称空間位相に対応する少なくとも１つのそれぞれの前記検知素子セットは、以下のように定義される特徴Ａ１、Ｂ１、およびＣ１を具備し、
特徴Ａ１は、第１の巻線方向または極性に対応する複数の正極性ループと、第１の巻線方向または極性と反対の第２の巻線方向または極性に対応する同数の負極性ループを備え、
特徴Ｂ１は、正極性ループと負極性ループのそれぞれは、内部領域と位置合わせされるか１つ以上の内部領域と重なっている全検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを有し、測定軸方向に垂直な１つ以上の内部領域の寸法の合計であるｙ軸方向に沿った有効ｙ軸寸法ＥｆｆＹＳＥＮを有するように定義され、正極性ループと負極性ループの少なくとも半分以上は、測定軸方向に沿った検知素子平均寸法ＤＳＥＮａｖｇ＝（ＥｆｆＡＳＥＮ／ＥｆｆＹＳＥＮ）が０．３３＊Ｗ１±１５％の範囲内になるように構成され、
特徴Ｃ１は、正極性ループは、検知素子有効領域が、それぞれの検知素子セットのそれぞれの公称空間位相に対して正極性ループ規定関係に配置されるように構成され、負極性ループは、検知素子有効領域が、それぞれの検知素子セットのそれぞれの公称空間位相に対して負極性ループ規定関係に配置されるように構成され、
前記正極性ループ規定関係は、複数の正極性ループの全検知素子有効領域の半分までのシフトされた割合が、それぞれの公称空間位相との関係で（Ｗ１）／４Ｋだけ第１方向に測定軸方向に沿ってシフトされ、複数の正極性ループの全検知素子有効領域の名目上同じシフトされた割合が、それぞれの公称空間位相との関係で（Ｗ１）／４Ｋだけ第１方向とは反対方向に測定軸方向に沿ってシフトされ、複数の正極性ループ領域の全検知素子有効領域の２つのシフトされた割合が互いに相対的に（Ｗ１）／２Ｋだけシフトされるような構成からなり、Ｋは３、５、７、９のうちの１つであり、
前記負極性ループ規定関係は、複数の負極性ループの全検知素子有効領域の半分までのシフトされた割合が、それぞれの公称空間位相との関係で（Ｗ１）／４Ｋだけ第１方向に測定軸方向に沿ってシフトされ、複数の負極性ループの全検知素子有効領域の名目上同じシフトされた割合が、それぞれの公称空間位相との関係で（Ｗ１）／４Ｋだけ第１方向とは反対方向に測定軸方向に沿ってシフトされ、複数の負極性ループ領域の全検知素子有効領域の２つのシフトされた割合が互いに相対的に（Ｗ１）／２Ｋだけシフトされるような構成からなり、
さらに、以下のように定義される特徴Ｄ１またはＥ１の少なくとも１つを具備し、
特徴Ｄ１は、正極性および負極性の各ループは、測定軸方向の最大寸法ＤＳＥＮｍａｘが最大で０．４５＊Ｗ１である検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮで構成され、
特徴Ｅ１は、
それぞれの公称空間位相（ＳＥＴＳＥＮ－ＰＨ０）に対応する少なくとも１つのそれぞれの検知素子セットは、２つの部分からなる構成により構成され、
当該２つの部分からなる構成は、同数の正極性ループと負極性ループを備える第１の分離部と、
前記第１の分離部と測定軸方向に沿って名目的に位置合わせされ、第１の分離部と同数の正極性ループおよび負極性ループから構成される第２の分離部とを備え、
前記第１の分離部と前記第２の分離部は、前記第１の分離部と前記第２の分離部との間の測定軸方向に沿って位置するギャップによって分離されており、ギャップは、測定軸方向に沿って正極性ループまたは負極性ループの一方と少なくとも同じ幅であり、それぞれの検知素子セットの正極性ループの有効領域または負極性ループの有効領域はギャップ内に位置しておらず、
これにより、それぞれの公称空間位相（ＳＥＴＳＥＮＰｈ０）に対応するそれぞれの検知素子セットは、空間的にフィルタリングされた検出信号または複数の検出信号を提供する実用的な構成になっており、検出部とスケールパターンとの間の決定された相対的な位置の誤差の原因となる可能性のある、潜在的な不要な第３次の空間高調波検出信号成分および潜在的な不要な第Ｋ次の空間高調波検出信号成分の両方を低減または抑制するために使用可能である、電磁誘導式エンコーダ。
Ｋ＝５であることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導式エンコーダ。
ＤＳＥＮａｖｇが少なくとも０．２９＊Ｗ１であり、かつ、最大で０．３１＊Ｗ１であることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導式エンコーダ。
特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１と、特徴Ｄ１および／またはＥ１のうちの少なくとも１つとを具備し、
それぞれの前記検知素子セットに含まれるそれぞれの前記正極性または前記負極性ループは、それぞれの検知素子セットに含まれる他のそれぞれの前記正極性または前記負極性ループの前記検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮと重ならないそれぞれの前記検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを提供するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導式エンコーダ。
それぞれの公称空間位相に対応する少なくとも第１のそれぞれの検知素子セットは、特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、およびＤ１を具備し、特徴Ｅ１を具備しないことを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導式エンコーダ。
前記第１のそれぞれの検知素子セットは、
当該２つの部分からなる構成は、同数の正極性ループと負極性ループを備える第１の隣接部と、
前記第１の隣接部と測定軸方向に沿って名目的に位置合わせされ、前記第１の隣接部と同数の正極性ループおよび負極性ループから構成される第２の隣接部とを備え、
前記第１および第２の隣接部は、正極性または負極性のループの一方の幅よりも、測定軸方向に沿って互いに近くに位置し、互いに最も近い前記第１および第２の隣接部のそれぞれのループは、反対のループ極性を有する、ことを特徴とする請求項５に記載の電磁誘導式エンコーダ。
以下のＭ１またはＭ２のいずれかを具備し、
特徴Ｍ１は、前記第１の隣接部が第１の検出信号を出力するように構成され、前記第２の隣接部が第２の検出信号を出力するように構成され、前記信号処理部が、第１および第２の信号の組み合わせに少なくとも部分的に基づいて、前記検出部と前記スケールパターンとの間の相対位置を決定するように構成され、
特徴Ｍ２は、前記第１の隣接部が前記第２の隣接部と直列に接続されて複合信号を形成し、直列接続は、前記複合信号において第１および第２の部分のそれぞれの信号寄与が加算されるように構成され、前記信号処理部は、前記複合信号に少なくとも部分的に基づいて、前記検出部と前記スケールパターンの間の相対位置を決定するように構成される、ことを特徴とする請求項６に記載の電磁誘導式エンコーダ。
前記第１のそれぞれの検知素子セットの公称空間位相と９０度異なるそれぞれの公称空間位相に対応する少なくとも第２のそれぞれの検知素子セットを含み、
前記第２のそれぞれの検知素子セットは、特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、およびＥ１を具備し、
前記第２のそれぞれの検知素子セットは、互いに最も近い第１および第２の分離部のそれぞれのループが同一のループ極性を持つように構成され、
第１のそれぞれの検知素子セットは、その第１および第２の隣接部の間に測定軸に沿って位置するその全検知素子有効領域の第１の領域重心を有し、
第２のそれぞれの検知素子セットは、その第１および第２の分離部の間に測定軸に沿って位置するその全検知素子有効領域の第２の領域重心を有し、
前記第１および第２のそれぞれの検知素子セットは、それぞれの前記第１および第２の領域重心が測定軸方向に沿って名目上同じ位置に配置される、ことを特徴とする請求項６に記載の電磁誘導式エンコーダ。
前記第１または第２のそれぞれの検知素子セットの１つに含まれるそれぞれの正極性または負極性ループは、前記第１または第２のそれぞれの検知素子セットの同じ１つに含まれる他のそれぞれの正極性または負極性ループの前記検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮと重ならないそれぞれの前記検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを提供するように構成される、ことを特徴とする請求項８に記載の電磁誘導式エンコーダ。
それぞれの公称空間位相に対応する少なくとも第１のそれぞれの検知素子セットが、特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、およびＥ１を具備することを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導式エンコーダ。
特徴Ｍ１または特徴Ｍ２のいずれかを具備し、
特徴Ｍ１は、前記第１のそれぞれの検知素子セットにおける前記第１の分離部が第１の検出信号を出力するように構成され、前記第１のそれぞれの検知素子セットにおける前記第２の分離部が第２の検出信号を出力するように構成され、前記信号処理部が、第１および第２の信号の組み合わせに少なくとも部分的に基づいて、前記検出部と前記スケールパターンとの間の相対位置を決定するように構成され、
特徴Ｍ２は、前記第１のそれぞれの検知素子セットにおける前記第１の分離部が前記第１のそれぞれの検知素子セットにおける前記第２の分離部と直列に接続されて複合信号を形成し、直列接続は、前記複合信号において前記第１および第２の分離部のそれぞれの信号寄与が加算されるように構成され、前記信号処理部は、前記複合信号に少なくとも部分的に基づいて、前記検出部と前記スケールパターンの間の相対位置を決定するように構成される、ことを特徴とする請求項１０に記載の電磁誘導式エンコーダ。
前記第１のそれぞれの検知素子セットは、互いに最も近いその前記第１および第２の分離部のそれぞれのループが同じループ極性を有するように構成されることを特徴とする請求項１０に記載の電磁誘導式エンコーダ。
前記第１のそれぞれの検知素子セットの公称空間位相と９０度異なるそれぞれの公称空間位相に対応する少なくとも第２のそれぞれの検知素子セットを含み、
前記第２のそれぞれの検知素子セットは、特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、およびＥ１を具備し、
前記第２のそれぞれの検知素子セットは、互いに最も近い前記第１および第２の分離部のそれぞれのループが反対のループ極性を持つように構成され、
前記第１のそれぞれの検知素子セットは、その第１および第２の分離部の間に測定軸に沿って位置するその全検知素子有効領域の第１の領域重心を有し、
前記第２のそれぞれの検知素子セットは、その第１および第２の分離部の間に測定軸に沿って位置するその全検知素子有効領域の第２の領域重心を有し、
前記第１および第２のそれぞれの検知素子セットは、それぞれの前記第１および第２の領域重心が測定軸方向に沿って名目上同じ位置に配置される、ことを特徴とする請求項１２に記載の電磁誘導式エンコーダ。
前記第１または第２のそれぞれの検知素子セットの１つに含まれるそれぞれの正極性または負極性ループは、前記第１または第２のそれぞれの検知素子セットの同じ１つに含まれる他のそれぞれの正極性または負極性ループの前記検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮと重ならないそれぞれの前記検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを提供するように構成されることを特徴とする請求項１３に記載の電磁誘導式エンコーダ。
前記第１および第２のそれぞれの検知素子セットの両方が、特徴Ｄ１およびＥ１の両方を具備することを特徴とする請求項１４に記載の電磁誘導式エンコーダ。
それぞれの公称空間位相に対応する少なくとも前記第１のそれぞれの検知素子セットは、特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、および特徴Ｄ１を具備し、特徴Ｃ１に従って、隣接する正極性ループおよび負極性ループの前記検知素子有効領域の複数の対を（Ｗ１）／４Ｋだけ測定軸方向に沿って第１の方向にシフトさせ、同数の隣接する正極性ループおよび負極性ループの前記検知素子有効領域の対を（Ｗ１）／４Ｋだけ測定軸方向に沿って第１の方向と反対の方向にシフトさせて構成されることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導式エンコーダ。
前記第１のそれぞれの検知素子セットの反対側の端部にある隣接するループの２つのそれぞれの対が、それらの２つのそれぞれの対において測定軸に沿って同じ方向にシフトされた正極性ループおよび負極性ループの前記検知素子有効領域を有することを特徴とする請求項１６に記載の電磁誘導式エンコーダ。
前記スケールパターンは、測定軸方向に沿って延びる第１および第２のトラックにそれぞれ配置された信号変調素子を備え、
前記磁場生成コイルは、前記第１のトラックに位置合わせされる第１の内部領域部分と、前記第２のトラックに位置合わせされる第２の内部領域とを取り囲むように構成され、
それぞれの公称空間位相に対応する少なくとも前記第１のそれぞれの検知素子セットは、特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、および特徴Ｄ１および／またはＥ１のうちの少なくとも１つを具備し、それぞれが前記第１および第２の内部領域部分を横切って測定軸方向に延びて、それぞれ前記第１および第２の内部領域部分と位置合わせされているかまたは重なっている検知素子の部分に対応する第１および第２の前記検知素子有効領域部分を定義する導電性ループを備える検知素子を備え、各導電性ループに生じる検出信号の寄与は、その第１および第２の前記検知素子有効領域部分からのそれぞれの検出信号の寄与を結合したものとなる、ことを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導式エンコーダ。
前記スケールパターンが、波長Ｗ１に応じて前記第１のトラックに周期的に配置された信号変調素子または信号変調素子部分と、波長Ｗ１に応じて前記第２のトラックに周期的に配置された信号変調素子または信号変調素子部分とで構成され、前記第１のトラックと前記第２のトラックの周期的配置が（Ｗ１）／２だけ相対的にオフセットされており、
前記磁場生成コイルは、前記第１の内部領域部分に第１の極性の磁束変化を発生させ、前記第２の内部領域部分に反対の第２の極性の磁束変化を発生させるように構成されていることを特徴とする請求項１８に記載の電磁誘導式エンコーダ。
複数のそれぞれの空間位相に対応する複数のそれぞれの前記検知素子セットはそれぞれ、少なくとも特徴Ａ１、Ｂ１、Ｃ１を具備し、複数のそれぞれの検知素子セットのうちの少なくとも１つは、少なくとも特徴Ｅ１をさらに具備し、電磁誘導式エンコーダは、前記検出部と前記スケールパターンとの間の決定された相対的な位置の誤差に寄与する可能性のある、潜在的な不要な第３次の空間高調波検出信号成分および潜在的な不要な第Ｋ次の空間高調波検出信号成分を低減または抑制するために使用可能な、複数の空間的にフィルタリングされた検出信号を提供するように構成され、
複数のそれぞれの前記検知素子セットのそれぞれは、測定軸に沿ったその範囲内に位置するその全検知素子有効領域の領域重心を有し、
複数のそれぞれの前記検知素子セットは、それらのそれぞれの前記領域重心が測定軸方向に沿った名目上同じ場所に位置するように構成され、
複数のそれぞれの前記検知素子セットのいずれか１つに含まれるそれぞれの正極性または負極性ループは、複数のそれぞれの検知素子セットの同じ１つに含まれる他のそれぞれの正極性または負極性ループの前記検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮと重ならないそれぞれの前記検知素子有効領域ＥｆｆＡＳＥＮを提供するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導式エンコーダ。