JP2022106663A - Sensing winding configuration for electromagnetic induction encoder - Google Patents

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Abstract

To provide an electromagnetic induction encoder usable for measuring the relative position between two elements along a measurement axis direction.SOLUTION: An electromagnetic induction encoder includes a scale, a detection unit, and a signal processing unit. The scale includes a periodic pattern of signal modulating elements (SMEs) arranged along a measuring axis (MA) with a spatial wavelength W1. The detection unit comprises sensing elements and a field generating coil that generates a change in magnetic flux. The sensing elements comprise conductive loops and outputs detection signals in response to a local influence on the change in magnetic flux provided by adjacent SMEs. Part or all of the conductive loops are configured in accordance with an inter-loop shift relationship in which the equal "shift ratios" of the loops are shifted in opposite directions by W1/4K. K is an odd integer. The inter-loop shift relationship can be used for preventing the K-th spatial harmonic components of the detection signals, and can solve a long-time, harmful layout problem.SELECTED DRAWING: Figure 14

Description

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。 The present disclosure relates to measuring instruments, and more particularly to electromagnetic induction encoders that can be used in precision measuring instruments.

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。 Different encoder configurations can include different types of optical, capacitive, magnetic, electromagnetic induction, moving and / or position transducers. These transducers use various geometric configurations of transmitters and receivers within the read head to measure movement between the read head and the scale.

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。 US Pat. No. 6,011,389 ('389), US Pat. No. 7,239,130 ('130), and US Pat. No. 6,124,708 ('708). ) Describes an electromagnetic induction transducer that can be used in high precision applications. US Pat. No. 5,973,494 (Patent No. '494) and US Pat. No. 6,002,250 (Patent No. '250) are electromagnetic induction incremental calipers and linears that include signal generation and processing circuits. Explains the scale. US Pat. No. 5,886,519 (Patent No. 519), US Pat. No. 5,841,274 (Patent No. '274), and US Pat. No. 5,894,678 (Patent No. '678). ) Describes an electromagnetic induction type absolute caliper and an electronic winding scale using an electromagnetic induction type transducer. US Pat. Nos. 10,520,335 ('335 patent), US Pat. No. 10,612,943 ('943 patent), and US Pat. No. 10,775,199 ('199 patent). ) Discloses winding configuration improvements that are useful for increasing the accuracy, robustness and ease of alignment of electromagnetic induction encoders. All of the above are incorporated herein by reference in their entirety. As described in these patents and applications, electromagnetic induction transducers can be manufactured using printed circuit board technology and are largely immune to fouling.

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。 However, these systems are limited in their ability to provide a particular combination of features that the user desires, such as small size, high resolution, accuracy, low cost, robustness against dirt, robustness against misalignment, etc. There is. An encoder configuration that provides an improved combination of such characteristics is desired.

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。 This overview is provided to provide a simplified selection of concepts that will be further explained in the detailed description below. This summary is not intended to identify important features of the claimed subject matter, nor is it intended to be used as an aid in determining the scope of the claimed subject matter.

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。 An electromagnetic induction encoder that can be used to measure the relative position between two elements along the measurement axis direction is provided. In various embodiments, the electromagnetic induction encoder includes a scale, a detector, and a signal processor.

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。 The scale extends along the measurement axis direction and includes a periodic scale pattern that includes at least a first type of signal modulation element. The periodic scale pattern has a spatial wavelength W1. The first type of signal modulation element includes a plurality of conductive plates or a plurality of conductive loops arranged along the measurement axis direction corresponding to the spatial wavelength W1. The detection unit is mounted close to the periodic scale pattern and is configured to move along the measurement axis direction with respect to the periodic scale pattern. In various embodiments, the detector provides a magnetic field generation coil and at least one respective set of sensing elements corresponding to their respective nominal spatial phases (eg, two sets of spatial phases that differ by 90 degrees, each providing an orthogonal signal. Or one in which each of the three sets of spatial phases differing 120 degrees provides a three-phase signal). The magnetic field generation coil is fixed to the substrate and surrounds an internal region that is aligned with the effective region of the periodic scale pattern of the signal modulation element during operation. As used herein, the term "surrounding" can mean, in various embodiments, fully or partially encircling. The only constraint is that the magnetic field generating coil is configured to generate a flux change in the internal region in response to a coil drive signal to support operation according to the principles disclosed and claimed herein. Is Rukoto. Each detection element set is arranged along the measurement axis direction and fixed to the substrate. Members of the sensing element set are conductive loops or conductive loops that define the sensing element effective region EffASEN corresponding to the portion of the sensing element that is aligned with or overlaps the internal region surrounded by the magnetic field generation coil. It consists of parts.

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。 Each detection element set is configured to provide a detection signal according to the local effect on the magnetic flux change provided by the adjacent signal modulation elements of the scale pattern and corresponds to their respective nominal spatial phases. .. The signal processing unit may be operably connected to the detection unit to provide a coil drive signal and determines the relative position of the detection unit and the scale pattern based on the detection signal input from the detection unit.

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。 In various embodiments of the first type according to the principles disclosed herein (eg, shown in FIGS. 9-13), at least one respective set of sensing elements corresponding to their respective nominal spatial phases is combined. It comprises the features A1, B1 and C1 described above, and is further combined with at least one of the features D1 or E1 defined as follows.

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。 A1) A plurality of positive loops corresponding to the first winding direction or polarity and the same number of negative loops corresponding to the second winding direction or polarity opposite to the first winding are provided.

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。 B1) Each of the positive loop and the negative loop has all detection element effective regions EffASEN that are aligned with the internal region or overlap with one or more internal regions, and one or more perpendicular to the measurement axis direction. Defined to have an effective y-axis dimension EffYSEN along the y-axis direction, which is the sum of the dimensions of the internal regions of the DSENavg = (EffASEN / EffYSEN) is configured to be within the range of 0.33 * W1 ± 15%.

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。 C1) The positive electrode loop is configured such that the effective region of the detection element is arranged in a positive loop regulation relationship (abbreviated as a positive loop regulation relationship) with respect to each nominal spatial phase of each detection element set, and is a negative electrode. The sex loop is configured such that the detection element effective region is arranged in a negative loop regulation relationship (abbreviated as a negative loop regulation relationship) with respect to each nominal spatial phase of each detection element set. In the positive loop regulation relationship, the shift ratio up to half of the effective region of all detection elements in a plurality of positive electrode loops is (W1) / 4K in relation to each nominal spatial phase along the measurement axis direction in the first direction. Shifted, the nominally same shift ratio of all detection element effective regions of multiple positive loops is along the measurement axis direction in the direction opposite to the first direction by (W1) / 4K in relation to each nominal spatial phase. The two shift ratios of the effective regions of all the detection elements in the positive loop region are shifted relative to each other by (W1) / 2K, and K is among 3, 5, 7, and 9. It is characterized by being one of. In the negative loop regulation relationship, the shift ratio up to half of the effective region of all the detection elements of the plurality of negative electrode loops is (W1) / 4K in relation to the respective nominal spatial phases along the measurement axis direction in the first direction. Shifted, the nominally same shift ratio of all detection element effective regions of multiple negative electrode loops is along the measurement axis direction in the direction opposite to the first direction by (W1) / 4K in relation to each nominal spatial phase. The two shift ratios of the effective regions of all the detection elements in the negative electrode loop region are shifted relative to each other by (W1) / 2K.

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。 D1) Each of the positive and negative loops is composed of a detection element effective region EffASEN in which the maximum dimension DSENmax in the measurement axis direction is 0.45 * W1 at the maximum.

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。 E1) Each detection element set corresponding to each nominal spatial phase (SETSENPh0) has a first separation portion composed of the same number of positive electrode loops and negative electrode loops, and the first separation portion and the measurement axis direction. It is composed of two parts, a second separation part that is nominally aligned along the line and has the same number of positive and negative loops as the first separation part, and is composed of a first separation part and a second separation part. The separation part is separated by a gap located along the measurement axis direction between the first separation part and the second separation part, and the gap is a positive loop or a negative electrode along the measurement axis direction. It has at least the same width as one of the loops, and the effective region of the positive loop or the effective region of the negative loop of each detection element set is not located in the gap.

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。 As a result, each detection element set corresponding to each nominal spatial phase (SETSENPh0) has a practical configuration for providing a spatially filtered detection signal or a plurality of detection signals, and has a detection unit and a scale. Potentially unwanted third-order spatial harmonic detection signal components and potentially unwanted third-order spatial harmonics that can cause a determined relative position error with the pattern. It can be used to reduce or suppress both wave detection signal components.

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。 As a result of implementing features A1, B1, and C1 together with at least one of features D1 and / or E1 as described above, each detection element set corresponding to each nominal spatial phase thereby has a detector and a scale pattern. Both potentially unwanted third-order spatial harmonic signal components and potentially unwanted K-th-order spatial harmonic signal components that can contribute to the determined relative position error between It is configured to provide a spatially filtered detection signal or multiple detection signals that can be used to reduce or suppress. In addition, this configuration provides the spatial filtering described above, while at the same time providing a novel "layout-friendly" loop arrangement to solve long-standing harmful layout problems, as detailed below. In some embodiments of the first type, it may be particularly advantageous when K = 5. In a particular embodiment of the first type, at least half or more of the positive and negative loops are at least 0.29 * W1 and up to 0, as described in more detail below with reference to various figures. It is advantageous if it is configured to provide a detection element average dimension DSENavg of .31 * W1.

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。 In various embodiments of the first type, the respective positive or negative properties included in each detection element set comprising features A1, B1, C1 and at least one of features D1 and / or E1. The loop may be configured to provide each detection element effective region EffASEN that does not overlap the detection element effective region EffASEN of each of the other positive or negative loops included in the respective detection element set. This allows for low manufacturing cost layouts and also eliminates harmful loop shape irregularities resulting from layout problems that occur with traditional methods of providing spatial filtering and misalignment error reduction. Can be eliminated. With conventional techniques, there has been no configuration that can realize spatial filtering performance, robustness against misalignment, and a relatively ideal loop shape of the entire detection element with an economical manufacturing layout.

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。 In some embodiments of the first type, at least each of the first set of sensing elements corresponding to each nominal spatial phase comprises features A1, B1, C1, and D1 and does not include feature E1. In some such embodiments, each first set of sensing elements has a first adjacent portion composed of the same number of positive and negative loops, and a first adjacent portion in the measurement axial direction. It is nominally aligned along the line and may include a second adjacent portion composed of the same number of positive and negative loops as the first adjacent portion. The first and second flanking sections may be located closer to each other along the measurement axis direction than the width of one of the positive or negative loops (hence the "adjacent" section herein. The loops of the first and second adjacent parts closest to each other may have opposite loop polarities. In some such embodiments, the electromagnetic induction encoder has at least a second set of sensing elements corresponding to each nominal spatial phase that is 90 degrees different from the nominal spatial phase of each set of first sensing elements. It may be included. Each of the second detection element sets comprises features A1, B1, C1, D1, and E1. Each of the second sets of sensing elements has the same loop polarity in the respective loops of its first and second separators that are closest to each other. Each first set of sensing elements has a first region centroid of its entire effective region of sensing elements located along the measurement axis between its first and second adjacent portions. Each of the second sets of detection elements has a second region center of gravity of its entire detection element effective region located along the measurement axis between its first and second separations. In each of the first and second detection element sets, the centers of gravity of the first and second regions are arranged at the same position along the measurement axis direction. Such center-of-gravity embodiments offer some advantage in eliminating certain errors due to "pitch" shifts between the detector and the scale pattern, while at the same time economical layout and manufacturing. Can be facilitated. In some such embodiments, the respective positive or negative loops contained in one of the first or second respective detection element sets are the same in the first or second detection element set. It is configured to provide each detection element effective region EffASEN that does not overlap with the detection element effective region EffASEN of each of the other positive or negative loops contained in one.

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。 As outlined above, in various embodiments that include two adjacent portions, or two separate portions, the electromagnetic induction encoder may be configured according to either M1 or M2. M1) The first adjacent (or separated) unit is configured to output the first detection signal, the second adjacent (or separated) unit is configured to output the second detection signal, and signal processing. The unit is configured to determine the relative position between the detector and the scale pattern, at least partially based on the combination of the first and second signals. Alternatively, M2) the first adjacent (or separated) part is connected in series with the second adjacent (or separated) part to form a composite signal, and the series connection is the first and second parts of the composite signal. Each signal contribution is configured to be added, and the signal processor is configured to determine the relative position between the detector and the scale pattern, at least partially based on the composite signal. When the adjacencies are connected in series, the first and second adjacencies can, in some embodiments, be interpreted as part of a continuous, uninterrupted set of sensing elements.

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。 In some embodiments of the first type, at least each first set of sensing elements corresponding to each nominal spatial phase comprises features A1, B1, C1, and E1. In some such embodiments, the first respective set of sensing elements may be configured such that the respective loops of its first and second separators closest to each other have the same loop polarity. Some such embodiments may include at least each second set of sensing elements corresponding to each nominal spatial phase 90 degrees different from the nominal spatial phase of each first set of sensing elements. Each of the second detection element sets comprises features A1, B1, C1, and E1. Each of the second sets of sensing elements has opposite loop polarities in the respective loops of its first and second separators closest to each other. Each first set of detection elements has a first region center of gravity of its entire detection element effective region located along the measurement axis between its first and second separations. Each of the second sets of detection elements has a second region center of gravity of its entire detection element effective region located along the measurement axis between its first and second separations. In each of the first and second detection element sets, the centers of gravity of the first and second regions are arranged at the same position along the measurement axis direction. In some such embodiments, the respective positive or negative loops contained in one of the first or second respective detection element sets are the same in the first or second detection element set. It is configured to provide each detection element effective region EffASEN that does not overlap with the detection element effective region EffASEN of each of the other positive or negative loops contained in one. In some such embodiments, both the first and second sets of sensing elements include both features D1 and E1.

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)。 In some embodiments of the first type, at least each set of sensing elements corresponding to each nominal spatial phase comprises features A1, B1, C1, and at least feature D1, according to feature C1. Multiple pairs of detection element effective regions of adjacent positive and negative loops are shifted in the first direction along the measurement axis by (W1) / 4K, and the same number of adjacent positive and negative loops are used. The pair of effective regions of the detection element is shifted by (W1) / 4K in the direction opposite to the first direction along the measurement axis direction. Such a configuration that shifts the positive and negative polarity detection loops in "pairs" (as compared to, for example, shifting the positive loop in the first direction and the negative loop in the opposite direction). May improve accuracy and robustness against misalignment. In some such embodiments, two respective pairs of adjacent loops at the opposite ends of each first set of sensing elements are along the measurement axis in each of those two pairs. It may be advantageous to have detection element effective regions of positive and negative loops shifted in the same direction (eg, as outlined with reference to FIG. 12).

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。 The various embodiments of the first type described above operate on a "single track" scale having a single scale pattern track (eg, outlined below with reference to FIGS. 9, 10, 11, and 12). It may be configured to operate on a "two-track" scale having two scale pattern tracks (eg, outlined below with reference to FIG. 13). In various "two-track" embodiments, the scale pattern comprises signal modulation elements located on the first and second tracks extending along the measurement axis, and the magnetic field generation coil is located on the first track. It is configured to surround a first internal region portion to be aligned and a second internal region aligned with the second track. In such an embodiment, each sensing element set comprises at least one of features A1, B1, C1, and features D1 and / or E1, each comprising a first and second internal region portion. Defines first and second detection element effective region portions that extend across and in the measurement axis direction and correspond to portions of the sensing element that are aligned or overlap with the first and second internal region portions, respectively. It comprises a conductive loop, whereby the detection signal contributions generated in each conductive loop combine the contributions of the respective detection signals from its first and second detection element effective region portions.

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。 In some of these two-track embodiments, the scale pattern is a signal modulation element or signal modulation element portion periodically arranged on the first track according to the wavelength W1 and a second scale pattern according to the wavelength W1. It is composed of a signal modulation element or a signal modulation element portion periodically arranged on the track, and the periodic arrangement of the first track and the second track is offset by (W1) / 2. It may be advantageous to use this configuration. The magnetic field generation coil is configured to generate a magnetic flux change of the first polarity in the first internal region portion and to generate a magnetic flux change of the opposite second polarity in the second internal region portion.

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。 Of course, the various advantageous features outlined above can be used for each set of multiple sensing elements corresponding to each of the plurality of spatial phases in any encoder (eg, orthogonal, as outlined above). To provide a signal, or a three-phase signal). For example, in some such embodiments, the plurality of respective detection element sets corresponding to the plurality of respective spatial phases may each comprise at least features A1, B1, C1 and each of the plurality of detections. At least one of the element sets may further include at least feature E1. Such an embodiment thereby provides a potentially unwanted third-order spatial harmonic detection signal that can contribute to a determined relative position error between the detector and the scale pattern. It may be configured to provide a plurality of spatially filtered detection signals that can be used to reduce or suppress components and potentially unwanted K-order spatial harmonic detection signal components. In some such embodiments, each of the plurality of respective detection element sets has a region centroid of its entire detection element effective region located within its range along the measurement axis, and each of the plurality of detections. The device set may be configured such that the centers of gravity of their respective regions are nominally co-located along the measurement axis direction. With such a configuration, a specific misalignment error can be reliably eliminated, as described in detail below. In some such embodiments, the respective positive or negative loops included in any one of the plurality of respective detection element sets are included in the same one of the plurality of respective detection element sets. Each detection element effective region EffASEN that does not overlap with the detection element effective region EffASEN of each positive electrode or negative electrode loop is provided.

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。 In various embodiments of the second type according to the principles disclosed herein (eg, shown in FIGS. 14-17), at least one respective set of sensing elements corresponding to each nominal spatial phase is: It comprises features A2 and B2 defined as.

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。 A2) A plurality of positive loops corresponding to the first winding direction or polarity and the same number of negative loops corresponding to the second winding direction or polarity opposite to the first winding are provided.

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。 B2) At least half of the positive loop and at least half of the negative loop have detection element effective regions arranged in a predetermined in-loop shift relationship with respect to each nominal spatial phase of each detection element set. It is configured as follows. In the loop shift relationship, in each such loop, the shift ratio in the loop up to half of the effective region of the detection element is measured in the first direction by (W1) / 4K in relation to the respective nominal spatial phase. The shift ratios in the loop, which are shifted along the axial direction and are nominally the same in the effective region of the detection element, are measured in the direction opposite to the first direction by (W1) / 4K in relation to the respective nominal spatial phases. It has a structure that shifts along. Thereby, the shift ratios in the two loops are shifted relative to each other by (W1) / 2K. K is one of 3, 5, 7, or 9.

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。 As a result of implementing the above features (A2, B2), the detection element set corresponding to each nominal spatial phase can thereby cause a determined relative position error between the detector and the scale pattern. A practical configuration that provides a spatially filtered detection signal or multiple detection signals that can be used to reduce or suppress potentially unwanted K-order spatial harmonic detection signal components. It has become.

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。 In some embodiments of the second type, in positive and negative loops configured by arranging the detection element effective regions in a predetermined intra-loop shift relationship, the intra-loop shift ratio is nominally their detection element. It may be half of the effective area. In some embodiments of the second type, it is particularly advantageous that all positive and negative loops are configured with their sensing element effective regions arranged in a predetermined intra-loop shift relationship. May be.

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。 In some embodiments of the second type, at least each of the first sensing element sets is configured according to features A2 and B2 so that they have a nominally congruent shape with respect to their sensing element effective regions. At least the first pair of positive and negative loops configured in and at least the first pair of positive and negative loops configured to have a nominally congruent shape with respect to their detection element effective region. It comprises two pairs, the congruent shape in the first and second pairs is nominally a mirror image of each other, and the positive and negative loops of the first and second pairs are placed adjacent to each other. Will be done. Such a "mirror image pair" configuration may, in some embodiments, improve accuracy and / or robustness to a particular misalignment. In some such embodiments, each first set of sensing elements is configured to have a nominally congruent shape with respect to the effective region of the sensing element, at least within the first end pair. And at least the second of the positive and negative loops configured to have a nominally congruent shape with respect to at least the first end pair of the negative loop and the effective region of the detection element within the second end pair. It is advantageous that the pair of ends is provided and further configured to have a nominally congruent shape between the first pair of ends and the pair of second ends. It will be appreciated that the first and second end pairs are located at the first and second ends of the first set of sensing elements, respectively.

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。 In some embodiments of the second type, is each sensing element included in each sensing element set configured to comprise features A2 and B2 aligned with one or more internal regions? Alternatively, it may have all overlapping effective detection element effective regions EffASEN, and may have an effective y-axis dimension EffYSEN along the y-axis direction, which is the sum of the dimensions of one or more internal regions orthogonal to the measurement axis direction. May be defined in. In various embodiments, at least half or more of such detectors are in the range of 0.33 * W1 ± 15%, along the measurement axis, as described in more detail below with respect to the various figures. It may be advantageous if it is configured to provide the average dimension DSENavg = (EffASEN / EffYSEN) of the detection element. In such various embodiments, K may be 5, 7, or 9. In such an embodiment, each detection element set configured to include features A2 and B2 can thereby contribute to a determined relative position error between the detector and the scale pattern. Spatial filtered, which can be used to reduce potential unwanted third-order spatial harmonic detection signal components and potential unwanted Kth-order spatial harmonic detection signal components. It is configured to provide a detection signal or a plurality of detection signals. In some such embodiments, K = 5 can be particularly advantageous. In some such embodiments, each positive or negative loop included in each set of detectors configured to comprise features A2 and B2 is included in each set of detectors. It may be configured to provide each detection element effective region EffASEN that does not overlap with the detection element effective region EffASEN of each positive or negative loop.

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。 In some embodiments of the second type, at least each first set of sensing elements corresponding to their respective nominal spatial phases is configured according to features A2 and B2 and is characterized by a two-part configuration. And. The configuration consisting of the two parts is nominally aligned with the first separation part, which is composed of the same number of positive and negative loops, and the first separation part along the measurement axis direction. A second separation portion composed of the same number of positive electrode loops and negative electrode loops as the first separation portion is provided. The first separation part and the second separation part are separated by a gap located along the measurement axis direction between the first separation part and the second separation part, and the gap is separated in the measurement axis direction. Along it, it is at least as wide as one of the positive and negative loops, and the effective region of the positive loop or the effective region of the negative loop of each detection element set is not located within the gap. In some such embodiments, each of the first sets of sensing elements is configured such that the respective loops of its first and second separators closest to each other have the same loop polarity. In some such embodiments, the electromagnetic induction encoder has at least a second set of sensing elements corresponding to each nominal spatial phase 90 degrees different from the nominal spatial phase of each first sensing element set. Further provided, each of the second detection element sets is configured according to features A2 and B2, and is composed of two parts. The two-part configuration is composed of either two "adjacent parts" in some embodiments or two "separation parts" in other embodiments. In the following description, both cases will be described with reference to the alternative characteristics associated with the "separation" in parentheses. The configuration consisting of the two parts is nominally along the measurement axis direction with the first adjacent portion (separation portion) composed of the same number of positive electrode loops and negative electrode loops, and the first adjacent portion (separation portion). It is top-aligned and may include a second adjacent portion (separation portion) composed of the same number of positive electrode loops and negative electrode loops as the first adjacent portion (separation portion). The first and second adjacent portions (separations) are located closer to each other (away from each other) along the measurement axis direction than the width of one of the positive or negative loops, and are closest to each other. Each loop of the first and second adjacent portions (separations) has opposite loop polarities. Each of the first detection element sets has a first region center of gravity of the entire detection element effective region located between the first and second separation portions along the measurement axis, and each of the second detection elements. The element set has a second region center of gravity of the entire detection element effective region located between its first and second adjacent portions (separations) along the measurement axis. In some such embodiments, the first and second detection element sets may have their respective first and second region centroids co-located along the measurement axis direction. Such center-of-gravity embodiments offer some advantage in eliminating certain errors due to "pitch" shifts between the detector and the scale pattern, while at the same time economical layout and manufacturing. Can be facilitated. In some such embodiments, the respective positive or negative loops contained in one of the first or second sets of detectors are included in the same one of the first or second sets of detectors. It is configured to provide each detection element effective region EffASEN that does not overlap with the detection element effective region EffASEN of each of the other positive or negative loops.

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。 As outlined above, in various embodiments of the second type that include two flanking sections, or two separating sections, the electromagnetic induction encoder may be configured according to either M1 or M2. M1) The first adjacent (or separated) unit is configured to output the first detection signal, the second adjacent (or separated) unit is configured to output the second detection signal, and signal processing. The unit is configured to determine the relative position between the detector and the scale pattern, at least partially based on the combination of the first and second signals. Alternatively, M2) the first adjacent (or separated) part is connected in series with the second adjacent (or separated) part to form a composite signal, and the series connection is the first and second parts of the composite signal. Each signal contribution is configured to be added, and the signal processor is configured to determine the relative position between the detector and the scale pattern, at least partially based on the composite signal. When the adjacencies are connected in series, the first and second adjacencies can, in some embodiments, be interpreted as part of a continuous, uninterrupted set of sensing elements.

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。 The various embodiments of the second type described above are to operate on a "single track" scale having a single scale pattern track (eg, outlined below with reference to FIGS. 14, 15, and 16). It may be configured to operate on a "two-track" scale having two scale pattern tracks (eg, outlined below with reference to FIG. 17). In various "two-track" second type embodiments, the scale pattern comprises signal modulation elements located on the first and second tracks extending along the measurement axis, and the magnetic field generation coil is the first. It is configured to surround a first internal region portion aligned with one track and a second internal region aligned with the second track. In such an embodiment, each sensing element set comprises features A2 and B2, each extending across the first and second internal region portions in the measurement axis direction, respectively, of the first and second. Conductive loops may be provided that define first and second detection element effective region portions that correspond to portions of the sensing element that are aligned or overlap with the internal region portion. The contribution of the detection signal generated in each conductive loop combines the contribution of the respective detection signal from the first and second detection element effective region portions.

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。 In some of these two-track second-type embodiments, the scale pattern is a signal-modulating element or signal-modulating element portion periodically arranged on the first track according to wavelength W1 and wavelength W1. It is composed of a signal modulation element or a signal modulation element portion periodically arranged on the second track according to the above, and the periodic arrangement of the first track and the second track is relative to (W1) / 2. It may be advantageous to use a configuration that is offset. The magnetic field generation coil is configured to generate a magnetic flux change of the first polarity in the first internal region portion and to generate a magnetic flux change of the opposite second polarity in the second internal region portion.

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。 As described above and described in more detail below with respect to the various figures, many different embodiments of the second type include each conductive loop or conductivity included in each detection element set with features A2 and B2. The loop portion is configured to include a respective detection element effective region EffASEN that does not overlap with another conductive loop or other respective detection element effective region EffASEN included in the same respective detection element set. You may. This is considered to be particularly advantageous in order to facilitate economical layout and manufacturing in some embodiments of the second type, and at the same time, as outlined above and described in more detail below. Provides a relatively ideal combination of spatially filtered detection signals and suppression of misalignment errors. Conventional techniques do not provide a comparable combination of functionality and performance.

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。 Of course, any of the second types of embodiments outlined above can be used in any encoder for a plurality of respective detection element sets corresponding to a plurality of respective spatial phases, as outlined above. Can (eg, to provide orthogonal signals, or three-phase signals). In such an embodiment, each of the plurality of respective detection element sets corresponding to the plurality of respective spatial phases is configured to include features A2) and B2), whereby the detection unit and the scale are provided. Spatial, which can be used to reduce or suppress potentially unwanted K-th order spatial harmonic detection signal components that can contribute to the determined relative positional error with and from the pattern. Is configured to provide a filtered detection signal. In some such embodiments, each of the plurality of respective detection element sets has a region centroid of its entire detection element effective region located within its range along the measurement axis, and each of the plurality of detections. The element set is configured such that the centers of gravity of their respective regions are aligned at the same location along the measurement axis direction. This may be beneficial in reducing certain misalignment errors that may occur in other ways, as outlined above and described in more detail below. As shown above, in some such embodiments, each conductive loop or conductive loop portion included in each detection element set comprising features A2 and B2 is the same respective detection element set. Each detection element effective region EffASEN that does not overlap with each other detection element effective region EffASEN included in the other conductive loop or the conductive loop portion may be provided. In some such embodiments, each detection element included in each of the plurality of detection element sets has a full detection element effective region EffASEN that is aligned with the internal region or overlaps with one or more internal regions. Detection that is defined to have an effective y-axis dimension EffYSEN along the y-axis direction, which is the sum of the dimensions of one or more internal regions perpendicular to the measurement axis direction, and is included in each of the plurality of detection element sets. At least half of the elements are configured so that the average dimension DSENavg = (EffASEN / EffYSEN) of the detection element along the measurement axis direction is within the range of 0.33 * W1 ± 15%. Thereby, the electromagnetic induction encoder has a potential unwanted third-order spatial harmonic detection signal component that can contribute to a determined relative position error between the detector and the scale pattern. And are configured to provide a plurality of spatially filtered detection signals that can be used to reduce or suppress potentially unwanted K-order spatial harmonic detection signal components.

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。It is an assembly disassembly isometric view of a hand tool type caliper using an electromagnetic induction type encoder including a detection part and a scale. 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。FIG. 5 is a plan view schematically showing a specific feature of a typical prior art electromagnetic induction encoder presented as background information related to various principles disclosed herein. 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。FIG. 1 is a plan view of an embodiment of a detection unit and a scale pattern that can be used in an electromagnetic induction encoder as shown in FIG. 1, and a signal modulation element based on the principle disclosed in the present specification is disclosed in the present specification. It is shown in combination with known "less desirable" sensing elements, along with various dimensions that can characterize their characteristics by principle. 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。FIG. 3 is an enlarged isometric view of a portion of the detector and scale pattern shown in FIG. 3 and includes a qualitative representation of magnetic flux and magnetic flux coupling characteristics that may be associated with the operation of the signal modulation element in the electromagnetic induction encoder. 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。Implementation of each signal modulation element and detection element similar to those shown in FIG. 3, including additional examples of specific exemplary dimensions capable of characterizing their features according to the principles disclosed herein. It is a top view schematically showing a specific aspect of a form. 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。Implementation of each signal modulation element and detection element similar to those shown in FIG. 3, including additional examples of specific exemplary dimensions capable of characterizing their features according to the principles disclosed herein. It is a top view schematically showing a specific aspect of a form. 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。It is compatible with the detection element configuration principles disclosed herein with reference to FIGS. 9-12 and is suitable for use in the detector and scale patterns of electromagnetic induction encoders as shown in FIG. FIG. 5 is a plan view showing various embodiments of detector elements and scale patterns, along with examples of various dimensions that may characterize their characteristics. 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。It is compatible with the detection element configuration principles disclosed herein with reference to FIGS. 9-12 and is suitable for use in the detector and scale patterns of electromagnetic induction encoders as shown in FIG. FIG. 5 is a plan view showing various embodiments of detector elements and scale patterns, along with examples of various dimensions that may characterize their characteristics. 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。It is compatible with the detection element configuration principles disclosed herein with reference to FIGS. 9-12 and is suitable for use in the detector and scale patterns of electromagnetic induction encoders as shown in FIG. FIG. 5 is a plan view showing various embodiments of detector elements and scale patterns, along with examples of various dimensions that may characterize their characteristics. 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。According to the predetermined relational principle of the first type disclosed herein to provide a spatially filtered signal for use in the detector of an electromagnetic induction encoder as shown in FIG. A first compatible magnetic field generation coil and scale pattern on a particular aspect of the first detection element set corresponding to the first spatial phase, which is the first exemplary configuration of the configured detection element set. It is a plan view including various dimensions that characterize the detection element configuration according to the principle disclosed in this specification. 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。Specific aspects of the second detection element set corresponding to the second spatial phase configured similar to the first detection element shown in FIG. 9 of the first detection element set shown in FIG. It is a plan view which is superposed on the ghosted expression, and shows the operation quadrature configuration which the spatial phase of the 1st and 2nd detection element sets is different by 90 degrees. 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。A second detection element set corresponding to a second spatial phase, which is a second exemplary configuration of a detection element set configured according to a predetermined relational principle of the first type disclosed herein. It is a top view which shows a certain side surface together with the 1st detection element set shown in FIG. For illustration purposes, the first and second detector sets are to better show the individual characteristics and their relative alignment along the measurement axis in an operating quadrature configuration where the spatial phases differ by 90 degrees. The second set is offset from each other along the vertical direction in FIG. 11A. 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。A first detection element set corresponding to a first spatial phase, which is a third exemplary configuration of a detection element set configured according to a predetermined relational principle of the first type disclosed herein. It is a top view which shows a specific side surface together with the 2nd detection element set shown in FIG. 11A. For illustration purposes, the first and second detector sets are to better show the individual characteristics and their relative alignment along the measurement axis in an operating quadrature configuration where the spatial phases differ by 90 degrees. The second set is offset from each other along the vertical direction in FIG. 11B. 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。The first and second corresponding spatial phases, which are the fourth and fifth exemplary configurations of the sensing element set configured according to the predetermined relational principle of the first type disclosed herein. It is a top view which shows the specific side surface of the detection element set of. For illustration purposes, the first and second detector sets are to better show the individual characteristics and their relative alignment along the measurement axis in an operating quadrature configuration where the spatial phases differ by 90 degrees. The second set is offset from each other along the vertical direction in FIG. 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。According to the predetermined relational principle of the first type disclosed herein to provide a spatially filtered signal for use in the detector of an electromagnetic induction encoder as shown in FIG. A second compatible magnetic field generation coil and scale pattern on a particular aspect of the first detection element set corresponding to the first spatial phase, which is the sixth exemplary configuration of the configured detection element set. It is a plan view including various dimensions that characterize the detection element configuration according to the principle disclosed in this specification. 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。According to the predetermined relational principle of the second type disclosed herein to provide a spatially filtered signal for use in the detector of an electromagnetic induction encoder as shown in FIG. A side of the first detection element set corresponding to the first spatial phase, which is the first exemplary configuration of the configured detection element set, is exposed to a first compatible magnetic field shown in FIG. FIG. 5 is a plan view including a generation coil and a scale pattern, as well as various dimensions that characterize the detection element configuration according to the principles disclosed herein. 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。According to the predetermined relational principle of the second type disclosed herein to provide a spatially filtered signal for use in the detector of an electromagnetic induction encoder as shown in FIG. A particular aspect of the first detection element set corresponding to the first spatial phase, which is the second exemplary configuration of the configured detection element set, is the first compatibility shown in FIGS. 9 and 14. It is a plan view which includes a magnetic field generation coil and a scale pattern, and various dimensions which characterize the detection element composition by the principle disclosed in this specification. 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。A second detection element set corresponding to a second spatial phase, which is a third exemplary configuration of a detection element set configured according to a predetermined relational principle of the second type disclosed herein. It is a top view which shows a certain side surface together with the 1st detection element set shown in FIG. For illustration purposes, the first and second detector sets are to better show the individual characteristics and their relative alignment along the measurement axis in an operating quadrature configuration where the spatial phases differ by 90 degrees. The second set is offset from each other along the vertical direction in FIG. 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。According to the predetermined relational principle of the second type disclosed herein to provide a spatially filtered signal for use in the detector of an electromagnetic induction encoder as shown in FIG. A particular aspect of the first detection element set corresponding to the first spatial phase, which is the fourth exemplary configuration of the configured detection element set, is the second compatible aspect shown in FIG. FIG. 5 is a plan view including a magnetic field generation coil and a scale pattern, as well as various dimensions that characterize the detection element configuration according to the principles disclosed herein.

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。 FIG. 1 is an assembled and disassembled isometric view of a hand tool type caliper 100 including a scale member 172 and a slider assembly 120. The scale member 172 may include a main scale having a substantially rectangular cross section, including a scale 170 arranged in the groove. The slider assembly 120 can include a base 140, an electronic assembly 160, and a cover 150, which are described in more detail below. The electronic assembly 160 can include a detection unit 167 and a signal processing unit 166 arranged on the substrate 162. An elastic seal (not shown) may be compressed between the cover 150 and the substrate 162 to remove dirt from the electronics and connections. The scale 170, the detection unit 167, and the signal processing unit 166 work together to measure the relative position between the two elements (eg, between the scale member 172 and the slider assembly 120) along the measurement axis direction MA. Acts to provide an electromagnetic induction encoder that can be used for.

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。 In various embodiments, the scale 170 extends along the measurement axial MA (eg, corresponding to the x-axis direction) and is created on the scale substrate (eg, using known printed circuit manufacturing methods). The signal modulation scale pattern 180 including the signal modulation element SME is included. In the various embodiments presented herein, the signal modulation scale pattern 180 may optionally be referred to as the periodic scale pattern 180, which is shown in FIG. 1 to have the spatial wavelength W1. In the illustrated embodiment, a known type of cover layer 174 (eg, 100 μm thick) covers the scale 170 (as shown cut out in FIG. 1).

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。 In various embodiments, the mechanical structure and operation of Nogis 100 is commonly assigned US Pat. No. 5,901,458, and / or US Pat. No. 6,400,138, and / or US Reissue. It may be similar to that of a particular conventional electronic nogis, such as that of Japanese Patent No. 37490, each of which is incorporated herein by reference in its entirety. Jaw 176 and 178 near the first end of the scale member 172, as well as movable jaws 146 and 148 on the slider assembly 120, are used to dimension the object in a known manner. The measured dimensions can be displayed on a digital display 158 mounted within the cover 150 of the electronic assembly 160. The cover 150 can also include an on / off switch 154 and, optionally, other optional control buttons that activate the circuits or elements contained in the electronic assembly 160. The base 140 of the slider assembly 120 guides the slider assembly 120 along the mating edge of the scale member 172 to ensure proper alignment for measurement while moving the slider assembly 120 with respect to the scale 170. It may contain various known elements configured as such.

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。 As shown in FIG. 1, the detection unit 167 can include a magnetic field generation coil FGC and a detection element set SETSEN arranged along the measurement axial direction MA. In one particular exemplary example, the detector 167 may be arranged parallel to the scale 170 and facing the scale 170, with the front surface of the detector 167 facing the scale 170 along the Z-axis direction. It may be separated from the scale 170 (and / or the scale pattern 180) by a gap of about 0.5 mm. The front surface of the detector 167 (eg, its constituent conductors) may be covered with an insulating coating. The structure and operation of the magnetic field generation coil FGC and the detection element set SETSEN will be described in more detail below.

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。 The Nogis 100 shown in FIG. 1 offers a relatively optimized combination of compact size, low power operation (eg, due to long battery life), high resolution and precision measurements, low cost, and stain robustness. In order to do so, it will be understood that it is one of a variety of applications that typically implements electromagnetic induction encoders that have evolved over the years. Other applications that are perhaps even more difficult, for example, in terms of advanced precision improvements, cost-effective design and manufacturing, include medium-precision and high-precision digital "dial" indicators (these are, for example, respectively). Provides precision on the order of 10 micrometers and 1 micrometer). Even the slightest improvement in any of these factors in any of these applications is highly desirable, but especially in view of the design constraints imposed to achieve commercial success in a variety of applications. Is difficult to achieve. The principles disclosed and claimed herein provide improvements in many of these factors for a variety of applications.

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。 FIG. 2 is a specific specification of a representative prior art electromagnetic induction encoder set forth in Japanese Patent No. '389, presented as background information relating to various principles disclosed elsewhere herein. It is a top view which shows the feature roughly. FIG. 2 further includes a reference number to indicate an equivalent reference number or symbol used to indicate an equivalent element in the other figures contained herein. In the following abbreviated description based on the disclosure of patent '389, the equivalent reference number in the other figures of the present disclosure is shown in parentheses following the original reference number from patent '389. A complete description of FIG. 2 of the prior art can be found in patent '389. Therefore, only abbreviated explanations, including teachings from patent '389, which are relevant to this disclosure, are included herein. As far as the inventor can confirm, the teachings outlined below with reference to FIG. 2 are the conventional theories known in the art and / or used in commercially available electromagnetic induction encoders and Represents a conventional design method.

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。 As disclosed in Japanese Patent No. 389, a transducer as shown in FIG. 2 includes at least two substantially coplanar paths of wire or winding. The transmit winding 102 (FGC) forms a large planar loop. The receiving winding 104 (SETSEN), which is substantially coplanar with the transmitting winding 102, is arranged in one direction as indicated by the arrows in a zigzag or sinusoidal pattern, and then the windings are indicated by the arrows. They form loops 106 (SEN +) and 108 (SEN−) that are arranged in opposite directions across themselves and alternate between each other. As a result, each of the alternating loops 106 (SEN +) and 108 (SEN−) of the receiving winding 104 (SETSEN) has a different winding direction or polarity as compared to the adjacent loop. By applying an alternating current (changing) current to the transmit winding 102 (FGC), the transmit winding changes over time through loops 106 (SEN +) and 108 (SEN−) of the receive winding 104 (SETSEN). Generates a magnetic field.

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。 A scale or scale pattern 112 (180) containing a conductive object (eg, a conductive plate 114 (SME), some of which are outlined using short dots on the scale pattern 112 in FIG. 2). When (the segment is outlined in FIG. 2 by edges showing alternating long and short dots) is moved closer to the transducer, the fluctuating magnetic field generated by the transmit winding 102 (FGC) , Inducing an eddy current into the conductive object, which in turn creates a magnetic field from the conductive object that counteracts fluctuations in the transmitter magnetic field, so that the magnetic field received by the receiving winding 104 (SETSEN) changes or Disturbed, thereby causing the receiving winding to output a non-zero EMF signal (voltage) at the output terminals V + and V- of the receiving winding 104, which is a positive "+" loop 106 (SEN +) of the conductive object. ) And the negative “−” loop 108 (SEN−), the polarity is changed as it moves.

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。 In this prior art example, the distance between the positions of two loops of the same polarity (eg, between the position of loop 106 (SEN +) and the position of the next loop 106 (SEN +)) is the transducer pitch or wavelength 110. Defined as (W1). Therefore, it will be found that each loop 106 (SEN +) and / or 108 (SEN−) has a length or maximum dimension of 0.5 * W1 along the measurement axis direction 300. When the above-mentioned conductive object (for example, the conductive plate 114 (SME)) is close to the receiving winding 104 (SETSEN) and continuously changes at a position along the measurement axis 300 (MA), the receiving winding (eg, the receiving winding (SME)). The AC amplitude of the signal output from the SETSEN) is the periodic change in polarity of loops 106 (SEN) and 108 (SEN), as well as the transmission magnetic field caused by the conductive object (eg, the conductive plate 114 (SME)). Due to the local disturbance of, it changes continuously and periodically at the wavelength 110 (W1).

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。 The '389 patent states that when a conductive object (eg, conductive plate 114 (SME)) is much smaller or larger than loop 106 and / or 108 (SEN +, SEN-), the amplitude of the signal output is weak. Emphasizes that it is difficult to obtain high accuracy. If the conductive object (eg, conductive plate 114 (SME)) has a length equal to about half the wavelength 110 (W1) (ie, the object exactly matches loop 106 or 108 (SEN + or SEN-)). The signal output has a large amplitude and is therefore most sensitive to the position of the conductive object. Therefore, the present disclosure (as described in Patent No. '389) preferably has a length equal to half the wavelength 110 (W1) (along the x-axis direction) (eg, a conductive plate 114). (SME)) is used.

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)。 The transmit winding 102 and the receive winding 104 (SETSEN) shown in FIG. 2 and described above are prior art of the element designated as the detection unit in the present specification (for example, the detection unit 167 shown in FIG. 1). An example of an example, scale or scale pattern 112 (180) is an example of a prior art embodiment shown herein as a scale pattern (eg, scale pattern 180 shown in FIG. 1).

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。 FIG. 3 is a plan view of an embodiment of a detection unit 367 and a scale pattern 380 that can be used in an electromagnetic induction encoder as shown in FIG. For clarity of explanation, it is shown in combination with the conventionally known "less desirable" known detection element SEN. In addition, FIG. 3 introduces various dimensions that can characterize the characteristics of the signal modulation element SME and the detection element SEN according to the principles disclosed herein. The size and shape of the more preferred detection element SEN according to the principles disclosed herein will be described in more detail below with reference to FIGS. 6, 7, and 8. Refer to FIGS. 9-13 and 14-17 for desirable alternative configurations and / or predetermined relationships for determining the position and / or shape of the detector SEN according to the principles disclosed herein. This will be further described below.

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。 Various features of the detector 367 and scale pattern 380 are configured to meet the various design principles disclosed and claimed herein, especially with respect to the signal modulation element SME. The several numbered components 3XX of FIG. 3 correspond to the similarly numbered components 1XX of FIGS. 1 and / or 2 and may provide / or provide similar behavior or functionality. It is understood that, for example, the detection unit 367 provides the same operation or function as the detection unit 167 and can be understood in the same manner unless otherwise instructed.

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。 FIG. 3 can be regarded as partly concrete and partly schematic. An enlarged portion of the detection unit 367 and the scale pattern 380 is shown at the bottom of FIG. In FIG. 3, the various elements described below are represented by their shape or contour and are shown superimposed on top of each other to emphasize a particular geometric relationship. As will be apparent to those skilled in the art based on the following description and cited references, various located in different planes along the z-axis, as needed, to provide various operating gaps and / or insulating layers. It will be understood that various elements may be present on various processed layers. Throughout the drawings of the present disclosure, the illustrated x-axis, y-axis, and / or z-axis dimensions of one or more elements may be exaggerated for clarity, but they are described herein. It will be appreciated that it is not intended to be inconsistent with the various dimensional design principles and relationships disclosed and claimed in writing.

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。 The illustrated portion of the scale pattern 380 includes a first type of signal modulation element SME that is dot-painted and outlined with a dashed line. The periodic scale pattern 380 has a spatial wavelength W1. In this embodiment, the first type of signal modulation element SME is such that (eg, formed by regions manufactured on a printed circuit board, or by raised regions extending from a conductive substrate). It is equipped with a plurality of conductive plates. However, in other embodiments, they can include multiple conductive loops (eg, formed by traces on a printed circuit board), as described in more detail below. In either case, it is arranged along the measurement axial direction MA corresponding to the spatial wavelength W1. The scale pattern 380 is generally mounted on a scale (eg, scale 170 shown in FIG. 1). In the embodiment shown in FIG. 3, the y-direction end of most signal modulator SMEs is as described in (eg, '335, '943, and '199 patents. ,) Hidden under the first extension EP1 and the second extension EP2 of the magnetic field generation coil FGC. As shown in FIG. 1, it will be understood that the scale pattern 380 moves relative to the detector 367 during operation.

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。 In the example of FIG. 3, the scale pattern 380 has a nominal scale pattern width dimension NSPWD along the y-axis direction and is periodically (eg, corresponding to the x-axis direction) arranged along the measurement axis direction MA. It also includes a substantially rectangular signal modulation element SME. However, more generally, the scale pattern 380 has a spatial characteristic in which the pattern changes as a function of the position along the x-axis direction, and the detection element SEN (for example, SEN14) of the detection element set SETSEN in the detection unit 367. ) Can include various alternative spatial modulation patterns, including alternative signal modulation element configurations, provided that the position-dependent detection signal (also referred to as the detection signal component in some embodiments) is provided. ..

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。 In various embodiments, the detector 367 is mounted in close proximity to the scale pattern 380 and is configured to move along the measurement axial direction MA with respect to the scale pattern 380. As will be appreciated by those skilled in the art, the detector is a set of detectors capable of taking various alternative configurations used in combination with the magnetic field generation coil FGC and various corresponding signal processing schemes in various embodiments. Includes with SETSEN. FIG. 3 shows a single representative set of detection elements SEN1 to SEN24, which in this embodiment are referred to as detection loop elements (or detection coil elements or detection winding elements) connected in series. To be equipped. In this embodiment, adjacent loop elements are connected by the configuration of conductors on various layers of the PCB (eg, connected by feedthrough) and opposite according to known methods (eg, as shown in FIG. 4). It is connected so as to have the winding polarity of. That is, when the first loop responds to the change in the magnetic field with a positive detection signal contribution, the adjacent loop responds with a negative detection signal contribution. Loops with positive detection signal contributions can be referred to herein as SEN + detection elements, and loops with negative detection signal contributions are referred to herein as SEN-detection elements. Can be done. In this embodiment, the detection elements are connected in series so that their detection signals or signal contributions are added, and the "added" detection signals are signaled by the detection signal output connections SDS1 and SDS2 (shown). Is output to.

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。 FIG. 3 shows a set of detectors to avoid visual confusion, but in various embodiments, one or more additional detectors (eg, similar to SETSEN) at different spatial phase positions. Those skilled in the art will appreciate that it is advantageous to configure the detector to provide a set of elements (eg, to provide an orthogonal signal). However, it should be understood that the configuration of the detection element described herein is merely exemplary and not limiting. As an example, loops of individual detectors output individual signals to the corresponding signal processor in some embodiments, as disclosed, for example, in US Pat. No. 9,958,294. can do. More generally, the configurations of various known sensing devices for use in combination with various known scale patterns and signal processing schemes are combined with the principles disclosed and claimed herein. It can be used in various embodiments.

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。 Various members of the detection element set SETSEN and the set of magnetic field generation coil FGC may be fixed on a substrate (eg, substrate 162 in FIG. 1). The magnetic field generation coil FGC can be described as enclosing an internal region INTA having a nominal coil area length dimension NCALD along the x-axis direction and a nominal coil area width dimension of about YSEP along the y-axis direction. .. The internal region INTA is aligned with the periodic scale pattern 380 of the signal modulation element SME during operation, as approximately illustrated. In the illustrated embodiment, the magnetic field generation coil FGC comprises a single winding surrounding the internal region INTA. However, in various other embodiments, the magnetic field generation coil FGC can include multiple turns and / or meander to operably surround the internal region INTA aligned with the scale pattern 380 (eg,). As disclosed in the bibliography, operably encloses other internal areas aligned with the scale track containing other scale patterns (eg, operably enclosing). Surrounding). In any case, during operation, the magnetic field generation coil FGC generates a magnetic flux change in the internal region INTA in response to the coil drive signal. In the illustrated embodiment, the first connection portion CP1 and the second connection portion CP2 are used to connect the coil drive signal from the signal processing unit (for example, the signal processing unit 166 in FIG. 1) to the magnetic field generation coil FGC. can do.

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。 The detection element set SETSEN (for example, a set of detection elements SEN1 to SEN24) is arranged along the x-axis direction (for example, corresponding to the measurement axis direction MA) and fixed on the substrate (for example, the substrate 162 in FIG. 1). Will be done. As shown in FIG. 3, the members of the detection element set are aligned with the internal region INTA surrounded by the magnetic field generation coil FGC, or the portion of the detection element that overlaps the internal region INTA (that is, of the detection elements). It is composed of a conductive loop or a conductive loop portion (for example, SEN1 to SEN24) that defines the detection element effective region EffASEN corresponding to the portion that is aligned with or overlaps the INTA dimension YSEP. In various embodiments, the detection element effective region EffASEN, which is aligned with or overlaps the internal region INTA, has an effective y-axis dimension EffYSEN along the y-axis direction orthogonal to the measurement axis direction and a measurement axis direction (x-axis direction). ), And can be described as having the maximum dimension DSENmax. In the particular embodiment shown in FIG. 3, the effective y-axis dimension EffYSEN is equal to YSEP. This is because each of the detection elements SEN has a maximum detection element dimension YSENMAX along the y-axis direction that exceeds YSEP, and therefore its effective region EffASEN covers the entire dimension YSEP. The maximum dimension DSENmax in the measurement axis direction is nominally 0.5 * W1. However, these features are specific to this embodiment and are not limiting, as will be described in more detail below with reference to FIGS. 5B, 6, 7, and 8. In various embodiments, it may be of arbitrary choice (or undesired).

測定軸方向に沿った検知素子平均寸法SENavg=(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。 It is useful to further characterize the detection element effective region EffASEN by the detection element average dimension SENavg = (EffASEN / EffYSEN) along the measurement axis direction. In the particular embodiment shown in FIG. 3, since the detection element effective region EffASEN has parallel sides perpendicular to the x-axis direction, DSENavg is equal to DRENmax. However, this does not have to be the case in all embodiments, as described in detail below with reference to FIGS. 5B, 6, 7, and 8.

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。 The detection element of the detection element set SETSEN provides a detection signal according to the local influence on the magnetic flux change provided by the adjacent signal modulation element SME (for example, one or more signal modulation element SMEs) of the scale pattern 380. It is configured as follows. The signal processing unit (for example, the signal processing unit 166 in FIG. 1) may be configured to determine the position of the detection element set SETSEN with respect to the scale pattern 380 based on the detection signal input from the detection unit 367. .. In general, the magnetic field generation coil FGC, the sensing element set SETSEN, and the like may operate according to known principles (eg, electromagnetic induction encoders) as described in the references.

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。 In various embodiments, the magnetic field generation coil FGC and the sensing element SEN are isolated from each other (eg, as arranged on different layers of a printed circuit board). In such one embodiment, it is advantageous that the maximum y-axis direction detection element dimension YSENMAX of the detection element SEN is larger than the nominal coil area width dimension YSEP, and the extension portion EP1 or EP2 is increased by the amount defined as the overlap dimension. Extends beyond the inner edge of. Further, the magnetic field generation coil FGC may be advantageously configured such that the trace widths of the extension portions EP1 and EP2 along the y-axis direction are larger than the corresponding overlapping dimensions. In various embodiments, the extension parts EP1 and EP2 can be manufactured on the first layer of the printed circuit board, and the detection element SEN has a layer different from the first layer, at least in the vicinity of the overlap dimension. Included Conductive loops made within one or more layers of the printed circuit board can be included. However, such embodiments are exemplary and are not limiting, as will be further described below.

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。 As shown above, in some embodiments, the magnetic field generation coil FGC can include one or more conductive traces made on a printed circuit board and the detection element SEN of the detection element set SETSEN. Can include a magnetic flux detection loop or loop portion formed by a conductive trace made on a printed circuit board. As mentioned above with respect to FIG. 1, in various embodiments, the detector 367 may be included in various types of measuring instruments (eg, calipers, micrometer, gauges, linear scales, etc.). For example, the detection unit 367 may be fixed to the slide member, and the scale pattern 380 may be fixed to a handle or a main scale whose measurement axis coincides with the x-axis direction. In such a configuration, the slide member is movably mounted on the beam or girder member and is movable along the measurement axial MA in a plane extending along the x-axis and y-axis directions. The z-axis direction is orthogonal to the plane.

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。 With respect to the enlarged cross-section of the detector 367 and scale pattern 380 shown at the bottom of FIG. 3, it is the three exemplary detectors SEN14, SEN15, and SEN15 of the detector set SETSEN, bounded by a portion of the magnetic field generation coil FGC. SEN16 and two exemplary signal modulation elements SMEs are shown. In this embodiment, the detection element can be formed by a trace manufactured on the first and second layers of the circuit board with a layer of insulator sandwiched between them. The "first layer" trace is shown as a solid line and the "second layer" trace is shown as a dashed line. The small arrows indicate the direction of the current induced in the trace by the change in magnetic field generated from the magnetic field generation coil FGC. The sensing element SEN14 can be characterized as a "SEN +" positive loop due to its associated current direction, and the adjacent sensing element SEN15 is "SEN-" negative due to its associated "opposite polarity" current direction. It turns out that it can be characterized as a loop. The next adjacent detection element SEN16 may again be characterized as a "SEN +" positive loop, and so on.

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。 The DSME is an average dimension along the measurement axis MA of the "effective domain" EffRSME of the (first type) signal modulation element SME. The effective region EffRSME of the signal modulation element SME is here aligned with or overlaps the y-axis dimension of the internal region INTA. The effective domain EffRSME produces a primary signal modulation effect in the detection element SEN. In the example shown in FIG. 3, it can be seen that this is the portion of the signal modulation element SME that coincides with the span of dimension YSEP along the y-axis direction. In various embodiments, the average dimension DSME of the signal modulation element SME can be considered to be the area of the effective region EffRSME of the signal modulation element SME divided by the y-axis dimension of the effective region EffRSME. Further examples of dimensional DSMEs for other configurations of the signal modulator SME are shown in FIGS. 5A, 5B, 6, 7, and 8.

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。 As outlined above with reference to FIG. 2, a detection element such as the detection element SEN has conventionally been used to have a maximum dimension DSENmax along the measurement axis direction of 0.5 * W1. Such dimensions can be advantageous in various embodiments. Further, as described above with reference to FIG. 2, it has been conventionally practiced that a signal modulation element such as the signal modulation element SME has an average width dimension DSME of 0.5 * W1. Contrary to the conventional design method of the prior art described above, the present inventor is configured such that the signal modulation element SME has an average width dimension DSME significantly larger than 0.5 * W1 as shown in FIG. If so, we have found that certain performance characteristics may be improved. For example, in some embodiments, it may be advantageous if the DSPE is at least 0.55 * W1 and at most 0.8 * DSEN. In some such embodiments, it may be advantageous if the DSPE is at least 0.66 * W1, or 0.7 * W1 or higher. The reason will be described later with reference to FIG.

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)。 In addition, the inventor has an average dimension DSENavg of 0.5 * W1 for the detection elements in order to obtain the highest accuracy in various applications in order to mitigate certain errors that would otherwise appear. It has been further found that it is most desirable to use it in combination with a non-conventional detection element SEN configured to fall within a significantly smaller range. For example, in various embodiments, it is desirable that the average dimension DSENavg of the detection element is at least 0.285 * W1 and at most 0.315 * W1. This aspect of the invention will be described in more detail below with reference to FIGS. 6, 7, and 8. The combination of non-conventional features as described above provides advantageous detection signal characteristics compared to configurations based on prior art design principles (eg, better signal-to-noise (S / N) ratios). And / or reduce the error component in the detection signal).

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。 FIG. 4 is a portion of the detector 367 and scale pattern 380 shown in FIG. 3, including a qualitative representation of the magnetic flux and magnetic flux coupling characteristics that may be associated with the operation of the signal modulation element SME in such an electromagnetic induction encoder. It is an enlarged isometric view. FIG. 4 shows, in various embodiments, it is advantageous that the signal modulation element SME is configured to have an average width dimension DSME of at least 0.55 * W1 and at most 0.8 * W1. It presents various considerations related to the possible reasons.

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。 FIG. 4 shows the response of the signal modulation element SME to the generated changing magnetic field GCMF provided by the magnetic field generating coil FGC, as outlined above. As shown in FIG. 4, the coil drive signal current Igen applied to the magnetic field generation coil FGC generates a changing magnetic field GCMF that is inductively coupled to the signal modulation element SME. The signal modulation element SME is schematically shown as a conductive loop in FIG. 4, in response to a coupled changing magnetic field GCMF, an induced current Iind is generated in the signal modulation element SME, which is a magnetic flux line. Generates an induced magnetic field represented by (magnetic flux lines including the arrow in FIG. 4). The illustrated magnetic flux lines are the central magnetic flux CF represented by the central magnetic flux line CFL and the peripheral magnetic flux lines MFL1 to MFL3 shown to surround the conductive loop of the signal modulation element SME. Represents the magnetic flux MF of.

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。 Generally speaking, it will be appreciated that the sensing elements of the sensing element set SETSEN generate signals (or signal contributions) in response to the induced magnetic flux changes represented as outlined above. In particular, the generated signal produces a signal contribution or signal component represented as a current sense in the detection element SEN14 of FIG. 4 in response to the amount of magnetic flux effectively coupled through its internal loop region. .. As shown in FIG. 4, in various embodiments, the detector 367 and the scale pattern 380 may be substantially planar (eg, they may include a substantially planar substrate or be formed on a substantially planar substrate). The detection unit 367 may be configured to be mounted substantially parallel to the periodic scale pattern 380 and with a nominal operating gap GapZ between the conductors. For example, in various embodiments, the nominal operating gap GapZ can be at least 0.075 * W1 to facilitate actual assembly and alignment tolerances. In some such embodiments, the nominal operating gap may be at least 0.15 * W1. As shown in FIG. 4, the central magnetic flux CF is generally effectively coupled via the detection element SEN 14 over a practical range of operating gaps. However, due to the operating gap, at least a portion of the peripheral magnetic flux MF may not be effectively coupled via the detection element SEN14. For example, as exaggerated in FIG. 4, in the relatively large size of the operating gap GapZ, none of the peripheral magnetic flux lines MFL1 to MFL3 are coupled via the detection element SEN14 and do not contribute to the current sense. As a result, in the configuration qualitatively shown in FIG. 4, the effective width Weff (indicated by the broken line in FIG. 4) of the signal modulation element SME detected by the detection element SEN14 is limited to the coupled central magnetic flux line CFL only. handle. As can be seen from FIG. 4, for example, even if the operating gap GapZ is reduced in order to couple the peripheral magnetic flux lines MFL3 via the detection element SEN14, the effective width Weff is higher than the average dimension DSME of the signal modulation element SME. Also remains small.

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。 Therefore, contrary to the teachings of the prior art outlined above with reference to FIG. 2, it is advantageous for the signal modulation element SME to have an average dimension DSME larger than the desired effective width Weff, thereby the measurement axis. It produces the desired maximum signal variation and / or the desired signal profile pair displacement as it passes through the sensing element SEN along the direction. For example, in some embodiments, it may be desirable for the dimension Weff to be about 0.5 * W1, which, according to the aforementioned description, is a signal modulation element when using the actual operating gap GapZ. This means that it may be desirable for the average dimension DSME of the SME to be at least 0.66 * W1, or 0.7 * W1, or higher in some such embodiments.

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。 When the signal modulator SME is a conductive plate rather than a conductive loop as shown in FIG. 4, the distribution of "concentric" eddy currents responds to the generated changing magnetic field GCMF and is such conductive. It should be understood that it can be produced on the plate. These eddy currents are operational comparable to the induced current Iind shown in FIG. If the conductive plates have the same average dimension DSME as the conductive loop SME shown in FIG. 4, their "equivalent current positions" are at the edges of the conductive plate due to the distributed "concentric" pattern of their eddy currents. Somewhere inside, the result is an effective width eff that is even smaller than that associated with a conductive loop of similar size. As a result, when a relatively large operating gap is used between the detection unit 367 and the scale pattern 380, the value of the average dimension DSME is relatively large, and in addition, the conductive plate type signal modulation element SME is described above. It may be particularly desirable to have an average dimension DSPE towards the larger end of the desired range outlined in. For example, the inventor has found that an average dimension DSME between 0.7 * W1 and 0.8 * W1 is advantageous in some such embodiments.

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。 As a further consideration, with respect to the desired signal profile vs. displacement, the unwanted spatial harmonics contained in the signal profile are generally the shape of the signal modulation element SME and its effective width Gap, and the shape and width of the detection element SEN. And it should be understood that it depends on the operating gap between them. For example, in the above-described detection unit and scale configuration, when the effective width Weff is about 0.5 * W1, even-order spatial harmonics are mostly removed from the detection signal. However, odd-order spatial harmonics corresponding to 0.33 * W1 and the like may remain. In US Patent Application No. 16 / 021,528 published as US2020 / 0003581, 0.33 * W1 is supported by configuring the signal modulation element SME so as to provide an effective width Weff of 0.66 * W1. It is suggested that there is a tendency to suppress odd-order spatial harmonics. In addition, the present inventor has recently in patent No. 708 that the signal modulation element has an actual width of 5/6 * W1 regardless of whether or not there is a 1/6 * W1 width slot in the center thereof. It was found that it is suggested that the configuration so as to be (about 0.83 * W1) tends to suppress the odd-order spatial harmonics corresponding to 0.33 * W1. Note that this may not work as described in patent '708 because it does not take into account the description of effective width Weff above. In any case, these configurations did not actually achieve the expected or desired level of spatial filtering. Due to the high precision already achieved with the state-of-the-art electromagnetic induction encoders known to date, these configurations do not provide the expected or expected level of spatial filtering, which is the best in this regard. Advanced technology could not be improved or advanced as desired.

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。 As disclosed herein, the inventor identifies a detection element SEN that can be used in combination with the configuration of the signal modulation element SME described above to ameliorate the drawbacks of spatial filtering described above. I found the composition. Various desirable configurations of the shape of the sensing element SEN are described in more detail below with reference to FIGS. 6, 7, and 8. Also, various desirable configurations according to predetermined relationships for the position and / or shape of the detection element SEN will be described in detail below with reference to FIGS. 9-13 and 14-17. However, prior to that, the definitions or interpretations of the specific dimensions and terms used in the description will be clarified with reference to the examples shown in FIGS. 5A and 5B. 5A and 5B are signals similar to those shown in FIG. 3, including additional examples of specific exemplary dimensions that can characterize their features according to the principles disclosed herein. FIG. 5 is a plan view schematically showing a specific aspect of an embodiment of a modulation element and a detection element.

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。 5A and 5B illustrate embodiments of the respective electromagnetic induction encoders, showing further examples of the dimensions and terms DSENmax, DSENavg, DSME, EffRSME, EffASEN, and EffYSEN outlined earlier with reference to FIG. It is a plan view shown in. The dimensions YSEG are also introduced and explained. Some numbered components 5XX of FIGS. 5A and 5B may correspond to and / or provide similar behaviors or functions as the similar numbered components 3XX of FIG. It will be understood that, unless otherwise instructed, it can be understood as well.

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。 5A and 5B show the spatial wavelength W1 and the aforementioned dimensions and terms applied to the non-linear boundary profile of the signal modulation element SME of FIG. 5A and the detection element of FIG. 5B. The effective region EffRSME of the signal modulation element SME shown above is within the region of the signal modulation element SME or the boundary indicated by the broken line in the area, is aligned with or overlaps with the internal region INTA, and is indicated by dot painting. Has been done. The DSME is an average dimension along the measurement axis direction MA of the "effective domain" EffRSME of the signal modulation element SME. In various embodiments, the average dimension DSME can be considered as the area of the effective region EffRSME of the signal modulation element SME divided by the y-axis dimension of the effective region EffRSME. For convenience and consistency of definition, in the case of the conductive plate type signal modulation element SME, the relevant dimensions may correspond to the edges of the SME, and in the case of the conductive loop type signal modulation element SME, the relevant dimensions. May correspond to the center line of the conductor. In the embodiment shown in FIGS. 5A and 5B, the dimension YSEP of the internal region INTA of the magnetic field generation coil FGC is smaller than the dimension in the −y axis direction of the signal modulation element SME and is included therein. The dimension of the region EffRSME in the y-axis direction is equal to the dimension YSEP. However, this does not have to be true in all embodiments (eg, as shown in FIG. 7), and the previous definition of effective region EffRSME is that the y-axis dimension of the effective region EffRSME is greater than the dimension of YSEP. It is more general, including small cases.

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。 The effective region EffASEN of the detection element SEN outlined above is within the boundary indicated by the solid line within the region of the detection element SEN, is aligned with or overlaps the internal region INTA, and is indicated by diagonal marking. .. As outlined above, DSENmax is the maximum detection element width dimension along the x-axis direction or the measurement axis direction MA of the effective region EffASEN of the detection element SEN. DSENavg is the width dimension of the average detection element, and is defined as DSENavg = EffASEN / EffYSEN. As described above, EffYSEN is the dimension of the effective region EffASEN of the detection element in the y-axis direction. In the particular embodiment shown in FIGS. 5A and 5B, the effective y-axis dimension EffYSEN is equal to YSEP. This is because each of the detection elements SEN has a maximum detection element dimension along the y-axis direction that exceeds YSEP, and therefore its effective region EffASEN covers the entire dimension YSEP. In the particular embodiment shown in FIG. 5A, DSENavg is equal to DSNmax because the effective region EffASEN has parallel sides perpendicular to the x-axis and has a dimension YSEG that spans YSEP. For convenience, YSEG is defined as the y-direction dimension of a segment of a conductor that defines the detection element SEN, which is arranged apart from each other at the maximum dimension DSENmax and extends linearly along the y-axis direction. In the particular embodiment shown in FIG. 5B, the effective region EffASEN has a dimension DSENmax in the center along the y-axis direction, with its sides towards the top and bottom of the effective region EffASEN. Tapered or curved to narrow. Therefore, as shown, DSENavg is slightly smaller than DSENmax. For convenience and consistency of definition, when determining DSENavg = EffASEN / EffYSEN of the detection element SEN, the relevant dimensions may correspond to the center line of the conductor being defined. In the embodiments shown in FIGS. 5A and 5B, DSENmax is nominally 0.5 * W1. However, this value is not limited (for example, as shown in FIG. 8 below). The dimensions of the configuration of the detection element SEN shown in FIGS. 5A and 5B, DSENavg, are not preferred according to the principles outlined below with reference to FIGS. 6, 7, and 8, and the definition or quantification of DSENavg. It is presented only to clarify. The dimension CCSEN shown in FIG. 5B is the distance between the centers of the detection elements SEN along the x-axis direction. In various embodiments, it may be advantageous for CCSEN to be 0.5 * W1 regardless of the shape or size of the detection element SEN, DSENavg.

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。 5A and 5B also show dimensions DSPC equal to W1 minus DSPE. Explaining the first method, the dimension DSPC can be described as corresponding to the "non-signal modulation space" between the first type of signal modulation element SMEs. However, to more generally describe a second method applied to various other embodiments of the periodic scale pattern, the dimensional DSPC can be described as corresponding to a second type of signal modulation element. The second type of signal modulation element can be arranged between the first type of signal modulation element SME along the measurement axis direction. The second type of signal modulation element is configured to have a relatively small effect on changes in magnetic flux as compared with the first type of signal modulation element SME. For example, in some embodiments, the second type of signal modulation device comprises a region of non-conductive material. In some such embodiments, the second type of signal modulation element comprises a region of a non-conductive scale substrate, and the first type of signal modulation element SME is manufactured and manufactured on the non-conductive scale substrate. / Or includes fixed conductors. As another example, in some embodiments, the second type of signal modulation device can include a "deeper recessed" region of conductive material used to form a scale pattern. One type of signal modulation device SME can include a "non-recessed" region of conductive material.

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。 Here, returning to the discussion of filtering the error component (period of 0.33 * W1) of the third-order spatial harmonic from the signal of the detection element, as described above, the present inventor of the above-mentioned spatial filtering In order to improve the drawbacks, we have discovered a specific configuration of the detection element SEN that can be used in combination with the configuration of the signal modulation element SME described above. In the conventional technique, it is known that the error component of the third-order spatial harmonic is filtered from the signal of the detection element by various means. One approach is to theoretically configure the detection element in a sinusoidal shape that includes only the basic spatial frequency corresponding to W1. However, the error component of the third-order spatial harmonic cannot be completely suppressed due to various practical considerations, manufacturing restrictions, variations in assembly and gaps, and the like. Another approach is to arrange the detection element set SETSEN in the spatial phase separated by 0.33 * W1 and process the obtained signal to remove the error component of the third-order spatial harmonics. Although this method is relatively effective, many applications provide an orthogonal signal (ie, a spatially phased signal 0.25 * W1 away) from the detector set SETSEN for practical reasons. Is desirable, and therefore it is difficult or impractical to place a set of detectors SETSEN in spatial phases 0.33 * W1 apart (eg, due to layout constraints or interference). Maybe.

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。 In order to solve the problems and defects inherent in the approach outlined above, we have described the configuration of the detector SEN to provide a particularly advantageous range of detector average dimensions DSENavg, the signal modulator SME outlined above. It has been found that the error components of the third-order spatial harmonics can be substantially filtered and / or suppressed when used in combination with the above configuration. Surprisingly, some encoder detectors and / or detector configurations do not include 0.33 * W1 in a particularly advantageous range, which is clearly expected based on theoretical considerations. Is to be done. For example, as disclosed herein, a detection element average dimension DSENavg of at least 0.285 * W1 and up to 0.315 * W1 is provided for wavelengths W1 and operating gaps in the practical range. When the detection element SEN configured as described above is used in combination with a signal modulation element SME having an average dimension DSPE of at least 0.55 * W1 and a maximum of 0.8 * W1, some detections. It is particularly advantageous for the configuration of the unit and / or the detection element. Various desirable configurations of such detection element SEN are described in more detail below with reference to FIGS. 6, 7, and 8.

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。 6, 7, and 8 are plan views showing various embodiments of the scale pattern 680 including the detection element SEN and the signal modulation element SME. The disclosed embodiments are compatible with or can be used independently of the configuration principles of the detection elements disclosed herein with reference to FIGS. 9-12. In any case, the disclosed embodiments are suitable for use in the detector 667 (and / or 767, or 867) and scale pattern 680 in an electromagnetic induction encoder as shown in FIG. Also, FIGS. 6, 7, and 8 include examples of various dimensions that may characterize important features of the detector SEN. To make it easier to understand the conductor layout of the detector SEN, in the figure below, an arrow indicating the flow of current in the conductor segment and / or the "+" and / or "-" symbol inside the loop, The suffix (+) or (-) on the and / or label indicates the polarity of the loop. Some numbered and / or named components in FIGS. 6, 7, and 8 correspond to and / or similar components with similar numbers or names in FIGS. 5A and 5B. It will be understood that the operation can be provided and can be understood as well unless otherwise instructed. Therefore, in the following description, only specific differences between the detection element SEN and the signal modulation element SME will be emphasized.

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。 The embodiment shown in FIG. 6 includes a signal modulation element SME similar to that shown in FIGS. 5A and 5B and has an effective region EffRSME having an average dimension DSPE of about 0.75 * W1 (in this particular embodiment). have.

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。 The detection element SEN includes a conductor on the first machined layer (shown by a solid line) and a conductor on the second machined layer (shown by a dashed line), which are described in known methods (eg, cited literature). It is connected via the feedthrough FT according to the above method). In this embodiment, the magnetic field generation coil FGC is formed in a third processed layer in order to insulate the feedthrough FT. As shown in FIG. 6, the conductor of the detection element SEN has a short y-axis dimension YSEG, and is separated by DSENmax = 0.5 * W1 along the x-axis direction from the y-axis direction segment and the y-axis direction segment. Includes a segment that tapers from the directional segment towards the feedthrough FT. The relevant trapezoidal effective domain EffASEN (indicated by the shaded area in FIG. 6) has the y-axis dimension EffYSEN, which in this embodiment is equal to YSEP. Surprisingly, DSENavg = EffASEN / EffYSEN is at least 0.285 * W1 and at most 0.315 * in the shape of the detection element similar to this and in various embodiments using the signal modulation element SME. It was determined that it is advantageous when the detection element SEN is configured to be W1. In some embodiments, DSENavg may be particularly desirable if it is at least 0.29 * W1 and at most 0.31 * W1. Various values of DSENavg can be provided by appropriately setting the dimensions of the YSEG, as well as the positions of the feedthroughs and adjacent conductors, for a particular selection of DSENmax. In some such embodiments, the y-axis dimension YSEG may be at least 0.15 * W1. In the particular embodiment shown, the DSNmax is nominally 0.5 * W1, but if necessary, the detection element SEN near and adjacent to the dimension YSEG so that the DSNmax is less than 0.5 * W1. It is possible to construct the conductors of various layers so as to include overlapping x-axis segments between and.

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。 FIG. 7 corresponds to similar numbered or named components of FIG. 6 (and FIGS. 5A and 5B) and / or has several numbered and / or named components that may operate similarly. It includes components, which can be similarly understood unless otherwise indicated. Therefore, in the following description, only specific differences between the detection element SEN and the signal modulation element SME will be emphasized. The embodiment shown in FIG. 7 includes a signal modulation element SME similar to that shown in FIG. 6 and has an effective region EffRSME with an average dimension DSME of about 0.75 * W1 (in this particular embodiment). ing.

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。 The detection element SEN is similar to that shown in FIG. 6 and includes a conductor on the first machined layer (shown by a solid line) and a conductor on the second machined layer (shown by a dashed line). Connected via feedthrough FT according to known methods (eg, methods described in cited literature). However, the feedthrough FT is located within the internal region INTA. Thereby, in the present embodiment, the magnetic field generation coil FGC can be manufactured on the first and / or the third processed layer, and there is an advantage that the manufacturing cost of the detection unit 767 can be reduced. Compared with the embodiment shown in FIG. 6, the effective region EffASEN of the detection element SEN becomes smaller, and there is a drawback that the signal strength may decrease. However, for some applications this can be a desirable trade-off. The effective domain EffASEN (indicated by the shaded area in FIG. 7) has a y-axis dimension EffYSEN, which is smaller than YSEP in this embodiment. Surprisingly, DSENavg = EffASEN / EffYSEN is at least 0.285 * W1 and at most 0.315 * in the shape of the detection element similar to this and in various embodiments using the signal modulation element SME. It was determined that it is advantageous when the detection element SEN is configured to be W1. In some embodiments, DSENavg may be particularly desirable if it is at least 0.29 * W1 and at most 0.31 * W1. Various values of DSENavg can be provided by appropriately setting the dimensions of the YSEG, as well as the positions of the feedthroughs and adjacent conductors, for a particular selection of DSENmax. In the particular embodiment shown, the DSNmax is nominally 0.5 * W1, but if necessary, the detection element SEN near and adjacent to the dimension YSEG so that the DSNmax is less than 0.5 * W1. It is possible to construct the conductors of various layers so as to include overlapping x-axis segments between and. In the embodiment of the same shape, when DRENmax is 0.5 * W1 or less, it may be necessary to make the dimension of YSEG at least 0.14 * EffYSEN or more so that DSENavg is 0.285 * W1 or more. be.

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。 FIG. 8 corresponds to similar numbered or named components of FIG. 6 (and FIGS. 5A and 5B) and / or has several numbered and / or named components that may operate similarly. It includes components, which can be similarly understood unless otherwise indicated. Therefore, in the following description, only specific differences between the detection element SEN and the signal modulation element SME will be emphasized. The embodiment shown in FIG. 8 includes a signal modulation element SME similar to that shown in FIG. 6 and has an effective region EffRSME with an average dimension DSME of about 0.75 * W1 (in this particular embodiment). ing.

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。 The detection element SEN is similar to that shown in FIG. 6 and includes a conductor on the first machined layer (shown by a solid line) and a conductor on the second machined layer (shown by a dashed line). Connected via feedthrough FT according to known methods (eg, methods described in cited literature). In this embodiment, the magnetic field generation coil FGC is formed in a third processed layer in order to insulate the feedthrough FT. As shown in FIG. 8, the conductor of the detection element SEN has a long y-axis dimension YSEG (longer than and across the inner region INTA dimension YSEP) and is separated by DSENmax along the x-axis direction. Includes y-axis segments and segments that combine these segments into a feedthrough FT. The relevant rectangular effective domain EffASEN (shown in shaded area in FIG. 8) has a y-axis dimension EffYSEN, which in this embodiment is equal to YSEP. In this embodiment, DSENavg = DSENmax. In various embodiments using similar detection element shapes and signal modulation element SMEs, surprisingly, DSENmax and DSENavg are at least 0.285 * W1 and at most 0.315 * W1. It was determined that it is advantageous when the detection element SEN is configured as such. In some embodiments, DSENmax and DSENavg may be particularly desirable if they are at least 0.29 * W1 and at most 0.31 * W1. In the embodiment shown in FIG. 8, the sensitivity to unwanted signal changes that may occur due to various misalignment errors may be reduced.

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。 For the advantageous range of dimensions DSME of the above signal modulation element SME, in many practical applications using the maximum practical gap allowed in consideration of signal strength, the most advantageous value of DSME is It may be at least 0.66 * W1, or 0.7 * W1, or more. For example, in various embodiments, it has been confirmed that it is particularly advantageous to set the value of DSME to 0.75 * W1. However, as suggested in previous discussions, this may depend to some extent on a particular wavelength W1, a particular operating gap and operating frequency, and a particular shape and structure of the signal modulation element SME.

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。 For the advantageous range of the dimensions DSENavg of the above-mentioned detector element SEN, the maximum practical gap allowed in consideration of signal strength and the most advantageous value of DSME outlined above (eg DSME = 0.75). In many practical applications using * W1), at least for the shape of the sensing element similar to that outlined above with reference to FIGS. 6-9 and for embodiments using the signal modulation element SME. The value of DSENavg, which is an advantageous combination, is preferably in the range of 0.29 * W1 to 0.31 * W1. In such an embodiment, DSENavg = 0.30 * W1 has been confirmed to be particularly advantageous. However, as suggested in previous discussions, this depends to some extent on a particular wavelength W1, a particular operating gap, a particular dimensional DSME, and a particular shape and structure of the signal modulation element SME.

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。 It should be understood that the error component of the third-order spatial harmonics in the signal from the signal modulation element set SETSEN is extremely sensitive to dimensional selection within the ranges disclosed above. For example, the dimension DSENavg may reject the error component of the third-order spatial harmonics of the signal with respect to the practical variation of the manufactured dimensions and the variation of the operating gap associated with the signal modulation element set SETSEN. It is desirable to be selected. Surprisingly, when using a sensing element shape and signal modulation element SME similar to those described above, in one embodiment configured to provide a value of 0.3 * W1 for DSENavg. The error component related to the error component of the third-order spatial harmonic is uniformly insensitive to fluctuations in the dimensional DSME of the signal modulation element SEN over the range of DSPE = 0.72 * W1 to DSPE = 0.79 * W1. The present inventor has found that. On the other hand, when DSENavg is changed from this value by about 10% (for example, to 0.27 * W1 or 0.33 * W1), the detection element in the range of DSME = 0.72 * W1 to DSME = 0.79 * W1. The error component of the third-order spatial harmonic increases more than 10 times with respect to the fluctuation of SEN, which is unacceptable.

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。 The reason why the advantageous range of the disclosed dimensions DSENavg is so different from the "simply" expected value of 0.33 * is that the error component due to the impedance fluctuation of the detector depending on the position of the scale is DSENavg. There may be an explanation that it is affected. Such position-dependent impedance fluctuations can be on the order of 1% and are not known or considered in the prior art. The advantageous range of DSENavg disclosed herein is to "tune" or "tune" these impedance fluctuations, and the contribution of their signal components to be "aliased" in addition to the error components of the third-order spatial harmonics. It is possible that the sum of the effects cancels out the error component of the third-order spatial harmonics when combined with the source of. Such subtle effects and related design characteristics have not been considered in the prior art. For embodiments of detectors and signal modulation devices similar to those outlined above with reference to FIGS. 6-8, particularly advantageous values for DSENavg have been verified and identified above, but such values are Please understand that it is exemplary and not limiting. For example, in the embodiment of other detection units and signal modulation elements, the advantageous range of the value of DSENavg may be different. It is considered that this is because, as described above, the error components generated from the scale position-dependent impedance fluctuation of the detection unit are different. Therefore, the specific detector configured according to the predetermined relational principle of the first type or the second type disclosed below with reference to FIGS. 9 to 17 is 0.285 * W1 to 0.315 * W1. It should be understood that it may be beneficial to use a particular DSENavg value that is outside the range of. For example, if the value of DSENavg is within a large range of 0.33 * W1 ± 15%, it is unnecessary in various detectors configured according to the predetermined relational principle of the first type or the second type shown below. It may be useful to sufficiently reduce or suppress the third-order spatial harmonic detection signal component. In particular, the value of DSENavg in the range of 0.33 * W1 ± 15% is configured to sufficiently reduce or suppress unnecessary third-order spatial harmonic detection signal components, which are further shown below. It is configured to reduce or suppress unwanted 5th (or 7th, or 9th) spatial harmonic detection signal components according to a predetermined relationship principle of the first type or the second type. In the case, an unprecedented level of spatial filtering is provided to suppress unwanted spatial harmonics. In addition, unprecedented levels of spatial filtering are achieved using a less complex, more powerful, and more economically manufacturable detector layout.

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。 In FIGS. 9 to 13, the detection element SETSEN is compatible with the spatially filtered signal for use in the detection unit X67 (for example, 967, 1367, etc.) of the electromagnetic induction type encoder as shown in FIG. Configured or arranged according to the predetermined relational principle of the first type disclosed herein, which is arranged to provide with a magnetic field generation coil FGC and a scale pattern X80 (eg, 980, 1380, etc.). Sensing Element Set Set is a partially specific, partially schematic, plan view showing specific aspects of various exemplary configurations of the detector set SETTEN and used to dispose of those detector elements SETSEN. It contains various dimensions that can characterize a given type of relational principle of the first type. According to the promises used herein, embodiments that comply with certain first type of relational principles (discussed in more detail below) may be referred to as first type embodiments for short. be.

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。 The principles outlined below with reference to FIGS. 9-13 are detection elements for spatially filtering potential 5th (or 7th, or 9th) harmonic components in the detection signal. It is advantageous to place the SEN, especially when used in combination with a detection element SEN formed to spatially filter potential third harmonic components in the detection signal according to the principles outlined above. Is. However, the principles for arranging the detection element SEN to spatially filter potential harmonic error components, outlined below with reference to FIGS. 9-13, are not so limited. It should be understood that there is no such thing. More generally, these principles can be used in combination with various other sensing element SENs and signal modulation element SMEs (eg, known in the prior art) and may still provide great advantages. ..

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。 Conventionally, the detection element SEN has been periodically arranged along the measurement according to the wavelength W1 as described above. In particular, the positive loops of the detection element SEN are typically uniformly arranged with a center spacing W1 or a multiple of W1, and the negative loops of the detection element SEN are typically center spacing W1 or a multiple of W1. It is uniformly arranged in multiples of W1. Further, the positions of the positive electrode loop and the negative electrode loop are generally offset uniformly from each other by (W1) / 2 along the measurement axis direction. Such positions and intervals are considered to be optimal for spatially filtering the signal strength and potential spatial harmonics (second, fourth, etc.) contained in the detected signal. However, the inventor has the following in order to obtain the highest accuracy in a variety of applications in order to provide spatial filtering to mitigate certain additional error components that may otherwise appear. As described in detail, it has been found that it may be desirable for the sensing element SEN to use different positions and / or spacings.

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。 FIG. 9 is a predetermined of the first type disclosed herein to provide a spatially filtered signal for use in the detector of an electromagnetic induction encoder as shown in FIG. A specific aspect of the first detection element set SETSEN-Ph0 (also abbreviated as SETSEN) corresponding to the first spatial phase Ph0, which is the first exemplary configuration of the detection element set configured according to the relational principle of. Is shown, along with a first compatible magnetic field generation coil FGC and scale pattern 980, including various dimensions that characterize the detection element configuration according to the principles disclosed herein. FIG. 9 corresponds to similar numbered or named components of FIGS. 2, 3, and 8 and / or some numbered and / or named components that may operate similarly. Including, these can be understood as well unless otherwise indicated. Therefore, in the following description, only specific differences in the position of the detection element SEN of the detection unit 967 will be emphasized.

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。 Briefly, the detection element SEN is similar to that shown in FIG. 8 in terms of its general shape, its effective region EffASEN, and its dimensions DSENavg. In the particular embodiment shown in FIG. 9, DSENavg is about 0.3 * W1, but as described above, this is exemplary and limited in various embodiments of the first type. It's not something like that. The detection element SEN includes a conductor on the first machined layer (shown by a solid line) and a conductor on the second machined layer (shown by a dashed line), which are described in known methods (eg, cited literature). It is connected via a feedthrough FT (eg, an inner layer feedthrough that is insulated from the magnetic field generation coil FGC) according to the above method. In some places in FIG. 9, the "non-loop" portions of the conductors of different layers are aligned with each other, showing only a single conductor layer. The presence of hidden "aligned" conductors can be inferred by those skilled in the art. In this embodiment, the magnetic field generation coil FGC is made in a third processed layer in order to insulate the feedthrough FT and the conductor connected thereto. To make it easier to understand the conductor layout of the detector SEN, in the figure below, an arrow indicating the flow of current in the conductor segment and / or the "+" and / or "-" symbol inside the loop, The suffix (+) or (-) on the and / or label indicates the polarity of the loop.

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を有する周期的なスケールパターン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。 As implicitly shown in FIG. 9, the scale extends along the measurement axis direction (MA) and includes a periodic scale pattern 980 with a signal modulation element SME and a spatial wavelength W1. The detector 967 is configured to be mounted in close proximity to the periodic scale pattern 980 so as to move relative to each other along the measurement axial direction MA. The detection unit 967 includes a magnetic field generation coil FGC and at least one respective detection element set SETSEN corresponding to each nominal spatial phase. In the particular embodiment shown in FIG. 9, each sensing element Tosset SETSEN comprises two subsets or partials of SETSEN-Ph0sub1 and SETSEN-Ph0sub2, each with a nominal spatial phase Ph0, as described in more detail below. It corresponds. The magnetic field generation coil surrounds an internal region INTA aligned with the effective region EffRSEN of the operating signal modulation element SME. Each detection element set SETSEN is arranged along the measurement axis direction and fixed to the substrate. Members of the detection element set consist of a conductive loop or conductive loop portion that defines the detection element effective region EffASEN corresponding to the portion of the detection element that is aligned with or overlaps the internal region INTA. The detection element set SETSEN is configured to provide a detection signal according to the local influence on the magnetic flux change provided by the adjacent signal modulation element SME of the scale pattern 980, and corresponds to its nominal spatial phase Ph0. ing. The signal processing unit may be operably connected to the detection unit to provide a coil drive signal, as outlined earlier herein, with the detection unit based on the detection signal input from the detection unit. Determine the position relative to the scale pattern.

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。 In various embodiments of the first type configured to provide spatially filtered detection signals, as disclosed below with reference to FIGS. 9-13, for each nominal spatial phase. Each of the corresponding at least first detection element sets SETSEN comprises features A1, B1 and C1 to be combined, and further combines at least one of features D1 or E1 as defined below.

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。 A1) A plurality of positive loops corresponding to the first winding direction or polarity and the same number of negative loops corresponding to the second winding direction or polarity opposite to the first winding are provided.

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。 B1) Each of the positive loop and the negative loop has all detection element effective regions EffASEN that are aligned with the internal region or overlap with one or more internal regions, and one or more perpendicular to the measurement axis direction. Defined to have an effective y-axis dimension EffYSEN along the y-axis direction, which is the sum of the dimensions of the internal regions of the DSENavg = (EffASEN / EffYSEN) is configured to be within the range of 0.33 * W1 ± 15%.

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。 C1) The positive electrode loop is configured such that the effective region of the detection element is arranged in the positive loop regulation relationship (abbreviated as the positive loop regulation relationship) with respect to each nominal spatial phase of each detection element set, and the negative electrode. The sex loop is configured such that the detection element effective region is arranged in a negative loop regulation relationship (abbreviated as a negative loop regulation relationship) with respect to each nominal spatial phase of each detection element set. In the positive loop regulation relationship, the shift ratio up to half of the effective region of all detection elements of a plurality of positive electrode loops is (W1) / 4K in relation to each nominal spatial phase along the measurement axis direction in the first direction. Shifted, the nominally same shift ratio of all detection element effective regions of multiple positive loops is along the measurement axis direction in the direction opposite to the first direction by (W1) / 4K in relation to each nominal spatial phase. The two shift ratios of the effective regions of all the detection elements in the positive loop region are shifted relative to each other by (W1) / 2K, and K is among 3, 5, 7, and 9. It is characterized by being one of. In the negative loop regulation relationship, the shift ratio up to half of the effective region of all the detection elements of the plurality of negative electrode loops is (W1) / 4K in relation to each nominal spatial phase along the measurement axis direction in the first direction. Shifted, the nominally same shift ratio of all detection element effective regions of multiple negative electrode loops is along the measurement axis direction in the direction opposite to the first direction by (W1) / 4K in relation to each nominal spatial phase. The two shift ratios of the effective regions of all the detection elements in the negative electrode loop region are shifted relative to each other by (W1) / 2K.

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。 D1) Each of the positive and negative loops is composed of a detection element effective region EffASEN in which the maximum dimension DSENmax in the measurement axis direction is 0.45 * W1 at the maximum.

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。 E1) Each detection element set corresponding to each nominal spatial phase (SETSENPh0) has a first separation portion composed of the same number of positive electrode loops and negative electrode loops, and the first separation portion and the measurement axis direction. It is composed of two parts, a second separation part that is nominally aligned along the line and has the same number of positive and negative loops as the first separation part, and is composed of a first separation part and a second separation part. The separation part is separated by a gap located along the measurement axis direction between the first separation part and the second separation part, and the gap is a positive loop or a negative electrode along the measurement axis direction. It has at least the same width as one of the loops, and the effective region of the positive loop or the effective region of the negative loop of each detection element set is not located in the gap.

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。 As a result of implementing the combination of the above features A1, B1, and C1 and at least one of the features D1 or E1, the detection element set SETSEN corresponding to each nominal spatial phase is thereby subjected to the detection unit and the scale pattern. Reduces or suppresses both potentially unwanted third-order spatial harmonic detection signal components and K-th-order spatial harmonic detection signal components that can cause errors in the determined relative positions between. It has a practical configuration that provides a spatially filtered detection signal or multiple detection signals that can be used to do so. Some embodiments of the first type may be particularly advantageous when K = 5, as described in more detail below with respect to the various figures. In certain embodiments of the first type, at least half or more of the positive and negative loop SENs provide a detection element average dimension DSENavg of at least 0.29 * W1 and up to 0.31 * W1. Although it may be advantageous to be configured, this scope is exemplary only and not limiting for specific embodiments.

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。 9-13 (and further below FIGS. 14-17) are several instances of each spatial phase Ph0 (also referred to and / or indicated) separated by wavelength W1. It includes a "reference grid" that indicates the position of, and more clearly shows how each sensing element set SETSEN is configured according to the principles described above. Further, the center position of the effective region EffASEN of each detection element SEN is indicated by the position of the center line CLSEN of the broken line for the same purpose.

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。 Returning to the further discussion of the embodiment shown in FIG. 9, based on the reference grid and centerline indicators shown in FIG. 9, the detection element set SETSEN shown in FIG. 9 has features A1, B1, C1 and D1 outlined above. Will be understood by the scrutiny of FIG. A brief explanation is as follows.

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。 In the embodiment shown in FIG. 9, each sensing element set SETSEN comprises two similar subsets or partial SETSEN-Ph0sub1 and SETSEN-Ph0sub2 corresponding to their respective nominal spatial phases Ph0. Each sensing element set SETSEN has a plurality of positive loops (indicated by "+" inside the loop) corresponding to the first winding direction or polarity and a second winding opposite to the first winding. Includes the same number of negative loops (indicated by "-" inside the loop) corresponding to the line direction or polarity. In the particular embodiment shown in FIG. 9, the two subset or partial SETSEN-Ph0sub1 and SETSEN-Ph0sub2 individually contain the same number of positive and negative loops.

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。 Of all the detection element effective regions of the positive loop of the detection element SETSEN, the first half located in the positive loops SEN2 and SEN4 (that is, the first half of the total of the detection element effective regions EffASEN) is nominal. In relation to the spatial phase Ph0, it is shifted in the first direction along the measurement axial direction MA by (W1) / 4K, and is located in the positive loops SEN5 and SEN7 in the effective region EffASEN of all the detection elements of the positive loop. The second half is shifted in the direction opposite to the first direction along the measurement axis direction MA by (W1) / 4K in relation to the nominal spatial phase Ph0nom. As a result, the first and second halves of the entire detection element effective region of the positive loop region are relatively shifted to each other (W1) / 2K along the measurement axis direction.

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。 Of all the detection element effective regions EffASEN of the negative electrode loop of the detection element SETSEN, the first half located in the negative loops SEN1 and SEN3 is related to the offset of (W1) / 2 from the nominal spatial phase Ph0nom. (W1) / 4K is shifted in the first direction along the measurement axial direction MA, and the second half of the effective region EffASEN of the entire detection element of the negative electrode loop, which is located in the negative loops SEN6 and SEN8, is nominal. In relation to the offset of (W1) / 2 from the spatial phase Ph0nom, only (W1) / 4K is shifted along the measurement axis direction MA in the direction opposite to the first direction. As a result, the first and second halves of the entire detection element effective region of the negative electrode loop region are relatively shifted to each other (W1) / 2K along the measurement axis direction. In the particular embodiment shown in FIG. 9, the illustrated shift corresponds to K = 5, which is exemplary and not limiting as already shown in the description of feature C1.

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。 In the particular embodiment shown in FIG. 9, the average detection element dimension DSENavg (= EffASEN / EffYSEN) is illustrated to be within the range of 0.33 * W1 ± 15%, which relates to principle or feature B1. It conforms to the explanation so far.

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。 As a result of implementing the features A1, B1, and C1 as described above, each detection element set SETSEN corresponding to each nominal spatial phase Ph0 shown in FIG. 9 is thereby between the detector and the scale pattern. Potentially unwanted third-order spatial harmonic signal components that may contribute to the determined relative position error are reduced or suppressed (based on B1 above) and are also potentially unwanted. It is configured to provide a spatially filtered detection signal or plurality of detection signals that can be used to reduce or suppress the Kth order spatial harmonic signal component (based on C1 above).

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。 Regarding the embodiment of the feature D1, in the implementation shown in FIG. 9, the detection element maximum dimension DRENmax is the same as the detection element average dimension DSENavg, and is about 0.33 * W1. This is smaller than the requirement of feature D1 of 0.45 * W1. One aspect of the usefulness of the feature D1 in the embodiment shown in FIG. 9 is shown by the layout of the detection elements SEN4 and SEN5, which are shifted from each other by the total amount (W1 / 10) in the illustrated embodiment. If the maximum dimensions DSENmax of the detectors SEN4 and SEN5 are wide, the layout of their conductors will overlap and / or interfere between them, facilitating the placement of feedthroughs, and / or insulating between the various conductors. It will be appreciated that layout adjustments and / or irregularities or distortions of the sensing elements (eg, as depicted in the '130 patent) are required to provide. Patent No. '130 aims to provide an aligned center of gravity for the purpose of eliminating errors due to "pitch" deviations (rotation of the detector or scale about the Z axis). The solution implements the teaching using a detector element with a nominal maximum dimension of W / 2, resulting in a number of problematic layout adjustments and irregularities in the detection area (eg, shown in FIG. 8). Like). However, such layout and irregularities in the detection area can adversely affect manufacturing cost, accuracy, sensitivity to misalignment, and the like, even with the utmost care. In contrast, by implementing feature D1 with the configuration shown in FIG. 9, any of the detection elements SEN of the detection element set SETSEN overlaps or interferes with the detection element effective region of the other detection element SEN. Despite having no effective region EffASEN and shifting the detection element SEN according to the principles disclosed herein, layout irregularities, detection element irregularities, and the harmful effects associated therewith are present. Avoided.

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。 In the specific embodiment shown in FIG. 9, the detection element set SETSEN is composed of two parts, and the detection element set SETSEN has the same number as a plurality (two) positive electrode loops (SEN1 and SEN3). A first adjacent portion SETSEN-Ph0sub1 with (2) negative electrode loops (SEN2 and SEN4), and the same number (2) negative loops as a plurality (2) positive loops (SEN5 and SEN7). A second adjacent portion SETSEN-Ph0sub2 comprising (SEN6 and SEN8) is provided. The first and second flanking sections are located closer to each other along the measurement axis than the width of one of the positive or negative loops (hence the term "adjacent" section herein. ), The respective loops of the first and second adjacent portions closest to each other (ie, SEN4 and SEN5) have opposite loop polarities. However, such embodiments are exemplary and not limiting. An alternative example of the two-part configuration will be described in detail below. The region center of gravity CEN-SEETSEN-Ph0 of the detection element set SETSEN will be described later with reference to FIGS. 10 and 11.

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。 For signal processing relating to a configuration consisting of various two parts, in various embodiments including the first and second parts (eg, two adjacent parts, or two separate parts, as further outlined), electromagnetic. The inductive encoder may be configured according to either method M1 or M2 described below.

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。 Method M1) The first part is configured to output the first detection signal (eg, the voltage signal V0 between the detection signal output connection SDS1 and SDS2), and the second part is the second detection signal (eg, the second detection signal). , Detection signal output connection is configured to output a voltage signal V0') between SDS1'and SDS2', and the signal processing unit and the detection unit are at least partially based on the combination of the first and second signals. It is configured to determine the relative position with respect to the scale pattern.

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。 Method M2) The first part is connected in series with the second part to form a composite signal, and the series connection is configured such that the signal contributions of the first and second parts are added to each other in the composite signal. The signal processor is configured to determine the relative position between the detector and the scale pattern, at least partially based on the composite signal.

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。 One exemplary embodiment of series connection by M2 can be described with reference to the aligned trace zone ATZ shown in FIG. In particular, the feedthrough illustrated in the aligned trace zone ATZ is eliminated and "solid" traces of the detector elements SEN4 and SEN5 in contact with the aligned trace zone ATZ are placed on the metal layer in which they are arranged together. May be connected by a trace across. Similarly, "dashed" traces of the detector elements SEN4 and SEN5 that come into contact with the aligned trace zone ATZ may be connected by traces across the aligned trace zone ATZ on the metal layer in which they are located. If the two connection traces on the two layers are aligned with each other, no loop region will occur and no significant signal disturbance will occur. When such a series connection is used, of a pair of detection signal output connections SDS1 and SDS2, or SDS1'and SDS2'(eg, shown in FIGS. 9 and / or other figures herein). One of may be omitted and the associated connection points on the associated detector loop are reconstructed for conductor conduction in a manner similar to the other "connectionless" detector loops shown. May be done. This type of series connection is shown in FIG. 16 showing a series connection between its adjacent portions SETSEN-Ph90sub1 and SETSEN-Ph90sub2 (ie, between the respective detection elements SEN4 and SEN5). When the adjacent portions are connected in series, in some embodiments, the resulting set of detectors SETSEN may be visually represented as a continuous, uninterrupted set of detectors (eg, FIG. 16). As shown). In such cases, such a detector set SETSEN may be interpreted as a single contiguous set in some contexts, or, in some contexts, a contiguous, uninterrupted detection. It should be understood that it may be interpreted as the first and second adjacencies connected to create the appearance of the device set. In some embodiments, a series connection may be provided between the appropriate one of the detection signal output connections SDS1 or SDS2 and the appropriate one of the detection signal output connections SDS1'or SDS2'. .. Other alternative configurations of series connection will be apparent to those skilled in the art. The two-part signal processing and / or series connection options described above are generally applicable to any of the compatible two-part configurations shown in any of FIGS. 9-17. Will be understood. In each of the detection element sets shown in FIG. 10, when a series connection is provided to the aligned trace zone ATZ between SEN4 and SEN5, they are each a visually continuous and uninterrupted detection element set, as described above. It will be appreciated that it may be expressed and / or considered as. In such a case, it will be understood that each detection element set of FIG. 10 is considered to include features A1, B1, C1 and D1 and not feature E1.

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。 FIG. 10 shows an aspect of a second sensing element set SETSEN-Ph90 (referred to as SETSEN for short in some contexts below) corresponding to a second spatial phase Ph90 (denoted as Ph90nom in FIG. 10). It is a top view which shows. It is configured to be similar or identical to the first detection element set SETSEN-Ph0 shown in FIG. 9 (except for its spatial phase) and is therefore not described in detail here. The reference numeral of the detection element SEN shown in FIG. 10 is arranged at the center of the detection element of the second detection element set SETSEN-Ph90. This is shown superimposed on the non-emphasized representation of the first detection element set corresponding to the first spatial phase Ph0 illustrated in FIG. 9, the first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection. The operation quadrature configuration in which the spatial topologies of the element set SETSEN-Ph90 differ by 90 degrees is shown. FIG. 10 corresponds to similar numbered or named components of FIG. 9 and / or includes several numbered and / or named components that may operate similarly or identically. Can be understood in the same way unless otherwise instructed. Therefore, in the following description, only a specific relationship between the first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90 will be emphasized.

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。 As shown in FIG. 10, the second detection element set SETSEN-Ph90 is 90 degrees different from the spatial phase of the first detection element set SETSEN-Ph0 (that is, shifted 90 degrees to the right) and corresponds to the spatial phase. Has. The first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90 are omitted in FIG. 10 and the other figures thereafter to avoid visual clutter, respectively, but are shown in FIG. It will be appreciated that the detection signal output connections SDS1 and SDS2, as well as SDS1'and SDS2', are similar to those shown. The first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90 include advanced spatial filtering according to the above principle in order to operate together to perform highly accurate position measurement. Output an orthogonal signal. Both the first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90 have features A1, B, C1 and D1 and therefore the various advantages described above with reference to FIG. I will provide a. As seen in FIG. 10, the layout and performance advantages associated with the embodiments of these features are superimposed "quadrature layouts" of the first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90. It will be understood that it extends to. That is, in the first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90, their conductors do not interfere with each other, and the shape of the detection element SEN requires irregularity or difference. It will be appreciated that it is easily laid out in the desired phase relationship without the need for it. Therefore, the layout and performance advantages outlined above are provided in a fully operational quadrature encoder layout as shown in FIG.

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。 The embodiment shown in FIG. 10 has some aspects that are not ideal for some applications. In particular, as shown in FIG. 10, the first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90 are substantially similar or the same, and the first detection element set SETSEN-Ph0 or the second detection element set is set. Since none of the detection element sets SETSEN-Ph90 of the above has the feature E1, the region center of gravity CEN-SETENS-Ph90 of the second detection element set SETSEN-Ph90 is the region center of gravity CEN-of the first detection element set SETSEN-Ph0. It is shifted by 90 degrees spatial phase shift (that is, W1 / 4) with respect to SETSEN-Ph0. If the region centroids of two different sets of sensing elements corresponding to two different spatial phases are misaligned, as taught in patent '130, their associated detectors (eg, detector 967) or The pitch shift of the scales (eg, scale pattern 980) results in differences in their respective operating gaps and signal strengths. Such pitch shifts may be static or dynamic in a variety of applications. In any case, the static or dynamic difference in signal strength between two orthogonal signals (or three three-phase signals) is more complex signal processing (eg, undesirably expensive and / or slow). It requires signal processing) or causes unwanted measurement errors. The embodiment shown in FIG. 11A addresses these potential concerns.

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。 FIG. 11A is a specific set of second sensing element sets SETSEN-Ph90 (referred to as SETSEN for short in some contexts below) corresponding to a second spatial phase Ph90 (indicated as Ph90nom in FIG. 11A). It is a top view which shows the side surface. It is a second exemplary configuration of a set of sensing elements configured according to a given type of relational principle of the first type disclosed herein. It is shown in FIG. 11A together with the first detection element set SETSEN-Ph0 corresponding to the first spatial phase Ph0 illustrated in FIG. For illustration purposes, the first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90 are shown in FIG. 11A to better show the individual characteristics and their relative alignment along the measurement axis direction. Are vertically offset from each other. These are arranged in a quadrature configuration that can operate along the measurement axis direction, and the spatial phases of the first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90 are different by 90 degrees. In a real encoder, you can see that they are not offset from each other along the "y-axis" direction. Rather, they overlap each other, similar to the first and second sets of sensing elements shown in FIG.

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。 FIG. 11A corresponds to similar numbered or named components of FIGS. 9 and / or 10 and / or some numbered and / or named configurations that may operate similarly or identically. It includes elements, which can be understood as well unless otherwise indicated. Therefore, in the following description of FIG. 11A, only specific differences in the configuration of the second detection element set SETSEN-Ph90 will be emphasized.

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。 The difference between the embodiment of the second detection element set SETSEN-PH90 shown in FIG. 11A and the embodiment shown in FIG. 10 can be briefly explained as follows. The first detection element set SETSEN-Ph0 can be regarded as unchanged from the description of FIGS. 9 and 10. It can be considered that the detection elements SEN5 to SEN8 of the second part SETSEN-Ph90sub2 have not been changed from the description of FIG. The detection elements SEN1 to SEN4 of the first portion SETSEN-Ph90sub1 have been changed from the description of FIG. In particular, in the embodiment shown in FIG. 11A with respect to those positions in FIG. 10, their layout has moved to the left by (W1) / 2, and the output signal connection is currently connected to the rightmost detection element SEN4. It is provided and remains associated with the trace of the positive loop due to the conceptual continuity between FIGS. 10 and 11. According to the above description, there is no difference in the operation of the first portion SETSEN-Ph90sub1 in the relationship between the signal output and the position, as shown in FIGS. 10 and 11. Further, the first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90 shown in FIG. 11A have features A1, B, C1 and D1 and are therefore described above with reference to FIG. It offers various advantages.

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。 Importantly, the embodiment shown in FIG. 11A has a more ideal aspect than the embodiment shown in FIG. 10 for applications that may include pitch shifts. In particular, as shown in FIG. 11A, since the first portion SETSEN-Ph90sub1 is shifted to the left by (W1) / 2 with respect to the position of FIG. 10, the entire second detection element set SETSEN-Ph90. The regional center of gravity CEN-SETSEN-Ph90 is shifted to the left by (W1) / 4 so as to be aligned with the regional center of gravity CEN-SETSEN-Ph0 of the first detection element set SETSEN-Ph0. Become. When the regional centroids of two different sets of sensing elements corresponding to two different spatial phases are aligned, their respective operating gaps and signal strengths are static, as taught in patent '130. Targeted or dynamic pitch shifts are similarly affected, which eliminates most of the errors that can occur due to pitch shifts.

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。 Embodiments of the first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90 shown in FIG. 11A can be comprehensively described as follows without referring to FIG. The first detection element set SETSEN-Ph0 corresponds to the first spatial phase Ph0 and includes features A1, B1, C1, and D1 (not features E1). It is a first adjacent portion SETSEN-Ph0sub1 with a plurality of (2) positive loops (SEN1 and SEN3) and an equal number (2) of negative loops (SEN2 and SEN4), and a plurality (2). It is composed of two parts including a second adjacent portion SETSEN-Ph0sub2 having the same number (two) of negative loops (SEN6 and SEN8) as positive loops (SEN5 and SEN7). The first and second flanking sections are located closer to each other along the measurement axis than the width of one of the positive or negative loops (hence the term "adjacent" section herein. ), The respective loops of the first and second adjacent portions closest to each other (ie, SEN4 and SEN5) have opposite loop polarities. The second detection element set SETSEN-Ph90 corresponds to the second nominal spatial phase Ph90 and comprises features A1, B1, C1, D1, and E1. It is configured to include feature E1 as follows. It is a first separation part SETSEN-Ph90sub1 composed of the same number (two) of positive electrode loops (SEN2, SEN4) and negative electrode loops (SEN1, SEN3), a first separation part SETSEN-Ph90sub1 and a measurement shaft. A second that is nominally aligned along the direction and has the same number (two) of positive loops (SEN5, SEN7) and negative loops (SEN6, SEN8) as the first separator SETSEN-Ph90sub1. It is composed of two parts including a separation part SETSEN-Ph90sub2. The first separation part SETSEN-Ph90sub1 and the second separation part SETSEN-Ph90sub2 are separated by a gap located along the measurement axis direction between the first separation part and the second separation part. Is at least as wide as either the positive or negative loop along the measurement axis. The positive loop effective region EffASEN or the negative loop effective region EffASEN of the second detection element set SETSEN-Ph90 is not located in the gap.

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。 The first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90 can be further described as follows. The second detection element set SETSEN-Ph90 corresponds to a nominal spatial phase Ph90 that is 90 degrees different from the nominal spatial phase Ph0 of each of the first detection element sets SETSEN-Ph0. In the second detection element set SETSEN-Ph90, the loops of the first separation part SETSEN-Ph90sub1 and the second separation part SETSEN-Ph90sub2, which are closest to each other (for example, SEN4 and SEN5), are the same. It is configured to have loop polarity. The first detection element set has a first region center of gravity of its entire detection element effective region located along the measurement axis between its first and second adjacent portions. Each of the second detection element sets SETSEN-Ph90 is a second region of the entire detection element effective region located along the measurement axis between the first separation unit SETSEN-Ph90sub1 and the second separation unit SETSEN-Ph90sub2. It has a center of gravity CEN-SETSEN-Ph90. In the first and second detection element sets, the first region center of gravity CEN-SETSEN-Ph0 and the second region center of gravity CEN-SETSEN-Ph90 are arranged at the same position along the measurement axis direction.

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。 As mentioned above, when the regional centroids of two different sets of sensing elements corresponding to two different spatial topologies are aligned, their respective operating gaps and signal intensities are static or dynamic pitch shifts. Is similarly affected by, which eliminates most of the errors that can be caused by pitch shifts. According to one useful point of view, since the second detection element set SETSEN-Ph90 includes the feature E1, the detection element set so that the regional centers of gravity of the plurality of detection element sets SETSEN are aligned in a usable configuration. It facilitates (or is a by-product of) rearranging and / or rearranging a particular loop or sensing element SEN in order to rearrange the region centroid of the SETSEN in the desired relationship with respect to its nominal spatial phase. It should be understood to include a gap (ie, the gap shown between SEN4 and SEN5).

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。 Looking at FIG. 11A, in contrast to the region center of gravity alignment technique disclosed in Patent No. 130, the first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN shown in FIG. 11A. -Ph90 is a state in which the center of gravity of their regions is easily aligned in a desired phase relationship without the conductors interfering with each other and without requiring irregularities or differences in the shape of the detection element SEN. It will be understood that it will be laid out. Therefore, by using the combination of features A1, B1, C1, D1 and E1 shown with reference to FIG. 11A, the layout and performance advantages described with reference to FIGS. 9 and 10 are fully operational. It is provided with an orthogonal encoder layout, and also offers the advantages associated with aligned region centroids.

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。 In the embodiment shown in FIG. 11A, each positive or negative loop (eg, each detection element SEN) included in one of the first detection element set SETSEN-Ph0 or the second detection element set SETSEN-Ph90 is , Each detection element effective region EffASEN that does not overlap with the detection element effective region EffASEN of each other positive or negative loop contained in the same one of the first or second detection element set. Will be understood. The first type of embodiment outlined above with reference to FIGS. 9, 10, and 11A is more complex than prior art spatial filtering detectors (eg, those disclosed in patent '130). Instead, it is understood that a high-performance, economically manufacturable detector layout can be used to provide an unprecedented level of spatial filtering that suppresses multiple unwanted spatial harmonic signal components. Will be done.

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。 FIG. 11B is a specific set of first sensing element sets SETSEN-Ph0 (referred to as SETSEN for short in some contexts below) corresponding to a first spatial phase Ph0 (indicated as Ph0nom in FIG. 11B). It is a top view which shows the side surface. It is a third exemplary configuration of a set of sensing elements configured according to a given type of relational principle of the first type disclosed herein. It is shown in FIG. 11B, along with a second detection element set SETSEN-Ph90 corresponding to the second spatial phase Ph90 illustrated in FIG. 11A. For illustration purposes, the first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90 are shown in FIG. 11B to better show the individual characteristics and their relative alignment along the measurement axis direction. Are vertically offset from each other. These are arranged in a quadrature configuration that can operate along the measurement axis direction, and the spatial phases of the first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90 are different by 90 degrees. In a real encoder, you can see that they are not offset from each other along the "y-axis" direction. Rather, they overlap each other, similar to the first and second sets of sensing elements shown in FIG. FIG. 11B corresponds to similar numbered or named components of FIG. 11A and / or includes several numbered and / or named components that may operate similarly or identically. Can be understood in the same way unless otherwise instructed. The second detection element set SETSEN-Ph90 in FIG. 11B can be regarded as unchanged from the description of FIG. 11A. Therefore, in the following description of FIG. 11B, only specific differences in the configuration of the first detection element set SETSEN-Ph0 will be emphasized.

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。 The difference between the embodiment of the first detection element set SETSEN-Ph0 shown in FIG. 11B and the embodiment shown in FIG. 11B can be briefly explained as follows. In the embodiment shown in FIG. 11B with respect to the position of FIG. 11A, the first portion SETSEN-Ph0sub1 moves to the left by (W1) / 2, and the second portion SETSEN-Ph0sub2 moves to the right by (W1) / 2. is doing. Output signal connections are currently provided on the rightmost sensing elements SEN4 and SEN6 and remain associated with the trace of the positive loop for conceptual continuity with FIG. 11A. Based on the above description, there is no difference in the operation of the first detection element set SETSEN-Ph0 in the relationship between the signal output and the position, as shown in FIGS. 11B and 11A.

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。 Embodiments of the first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90 shown in FIG. 11B can be comprehensively described as follows. The second detection element set SETSEN-Ph90 corresponds to the second spatial phase and includes features A1, B1, C1, D1, and E1. Then, the loops of the first separation portion SETSEN-Ph90sub1 and the second separation portion SETSEN-Ph90sub2, which are closest to each other (for example, SEN4 and SEN5), are configured to have the same loop polarity. There is. All of these are the same as described for FIG. 11A. In contrast, the first detection element set SETSEN-Ph0 corresponding to the first nominal spatial phase Ph0 includes feature E1 in addition to features A1, B1, C1, D1 included in FIG. 11A. The feature E1 is provided because the first separation portion SETSEN-Ph90sub1 and the second separation portion SETSEN-Ph90sub2 separated by a gap equal to or larger than one width of the positive loop SEN or the negative loop SEN are provided. It is clear that they are doing. The positive loop effective region EffASEN or the negative loop effective region EffASEN of the second detection element set SETSEN-Ph90 is not located in the gap.

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。 The first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90 can be further described as follows. The second detection element set SETSEN-Ph90 corresponds to a nominal spatial phase Ph90 that is 90 degrees different from the nominal spatial phase Ph0 of each of the first detection element sets SETSEN-Ph0. In the first detection element set SETSEN-Ph0, the loops of the first separation part SETSEN-Ph0sub1 and the second separation part SETSEN-Ph0sub2, which are closest to each other (for example, SEN4 and SEN5), are opposite to each other. It is configured to have the loop polarity of. The first detection element set has a first region center of gravity of its entire detection element effective region located along the measurement axis between its first and second adjacent portions. Each of the second detection element sets SETSEN-Ph90 is a second region of the entire detection element effective region located along the measurement axis between the first separation unit SETSEN-Ph90sub1 and the second separation unit SETSEN-Ph90sub2. It has a center of gravity CEN-SETSEN-Ph90. In the first and second detection element sets, the first region center of gravity CEN-SETSEN-Ph0 and the second region center of gravity CEN-SETSEN-Ph90 are arranged at the same position along the measurement axis direction.

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。 The above description describes the region centroid of each of the two detection element sets by including feature E1 in one (as in FIG. 11A) or both (as in FIG. 11B) of each of the two detection element sets. It shows that the alignment becomes easy. Based on the above description, it will be understood that the embodiment shown in FIG. 11B provides all the various advantages outlined above with reference to FIG. 11A.

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。 FIG. 12 is a first spatial phase Ph0 and a first exemplary configuration of a set of sensing elements configured according to a predetermined relational principle of the first type disclosed herein. It is a top view which shows the specific side surface of the 1st detection element set SETSEN-Ph0 and the 2nd detection element set SETENS-Ph90 corresponding to the spatial phase Ph90 of 2. For the sake of explanation, the spatial phase Ph0 of the first detection element set and the spatial phase Ph90 of the second detection element set differ by 90 degrees. The first set SETSEN-Ph0 and the second set SETSEN-Ph90 are offset from each other along the vertical direction in FIG. In a real encoder, you can see that they are not offset from each other along the "y-axis" direction. Rather, they overlap each other, similar to the first and second sets of sensing elements shown in FIG. FIG. 12 comprises several numbered and / or named components that correspond to and / or may operate similarly or identically to the similarly numbered or named components of FIG. 11A. Can be understood in the same way unless otherwise instructed. Therefore, in the following description with respect to FIG. 12, only specific differences in the configurations of the first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90 will be emphasized.

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。 The difference between the embodiment of the first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90 shown in FIG. 12 and the embodiment shown in FIG. 11A can be briefly explained as follows. .. In each of the detection element sets shown in FIG. 12, the pair of detection elements SEN1 and SEN2 of their first part SETSEN-Ph0sub1 and SETSEN-Ph90sub1 is not to the right as in FIG. 11A, but to their nominal spatial phase. It is shifted to the left by (W1) / 4K. On the contrary, in each detection element set shown in FIG. 12, the pair of the detection elements SEN5 and SEN6 of their second part SETTEN-Ph0sub2 and SETSEN-Ph90sub2 is not on the left as shown in FIG. 11A, but their nominal spatial phase. It is shifted to the right by (W1) / 4K.

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。 As outlined above, the implementation of the "shifted pair" of detection elements SEN shown in FIG. 11B in either the first detection element set SETSEN-Ph0 or the second detection element set SETSEN-Ph90 is any detection element set. In this case as well, it can be comprehensively explained as follows. According to the first aspect of the embodiment, at least the first (second) detection element set SETSEN-Ph0 (SETSEN-Ph90) corresponding to each nominal spatial phase Ph0 (Ph90) has features A1, B1, C1. , And D1, and according to feature C1, a plurality of pairs of detection element effective regions of adjacent positive and negative loops are shifted in the first direction along the measurement axis direction by (W1) / 4K. The same number of pairs of detection element effective regions of adjacent positive and negative loops are shifted along the measurement axis direction by (W1) / 4K in a direction opposite to the first direction.

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。 Either the first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90 can be further described as follows. According to a second aspect of the embodiment, two respective pairs of adjacent loops at the opposite ends of each first set of sensing elements (eg, a pair of SEN1 and SEN2, and a pair of SEN7 and SEN8). Pairs) have detection element effective regions of positive and negative loops shifted in the same direction along the measurement axis in each of those two pairs.

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。 Further, the second detection element set SETSEN-Ph90 shown in FIG. 12 includes the feature E1 in addition to the features A1, B, C1 and D1, and has the region center of gravity CEN-SETENS-Ph0 and CEN-SETSEN-Ph90. Is aligned with.

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。 Based on the above description, it will be understood that the embodiment shown in FIG. 12 provides all the various advantages outlined above with reference to FIG. 11A. It can provide additional benefits such as: As described above, the aligned region centroids of the embodiment shown in FIG. 11A have static or dynamic pitch shifts in the operating gaps and signal intensities of the first and second detector sets, respectively. It has the advantage of being similarly affected by, which eliminates most of the errors that can occur due to pitch shifts. However, all of the left half detection elements SEN in the embodiment are shifted in their respective first directions by shifting the spatial phase of (W1) / 4K, and all of the right half detection elements SEN in the embodiment are (W1). ) / 4K It can be understood that they are shifted in opposite directions by shifting the spatial phase. Due to static or dynamic pitch shifts, the contributions of the right and left halves of the signal are unbalanced. As a result, the contribution of the signal due to the shift of the spatial phase in the opposite directions of the right half and the left half becomes unbalanced to some extent, and the sensitivity of the position error to the pitch shift becomes small. In contrast, in the embodiment shown in FIG. 12, the pair of sensing elements SEN are shifted in both directions in both the right and left halves of the embodiment, spatially due to static or dynamic pitch shifts. The phase error is reduced or eliminated. As one reference example, in the embodiment shown in FIG. 12, since the detection elements SEN1 and SEN8 at the opposite ends of the right half and the left half are shifted in the same direction by (W1) / 4K, they are totaled. It will be appreciated that both the amplitude and spatial phase of the signal contribution do not nominally change due to pitch shifts.

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。 It should be understood that the first aspect described above can provide some of the advantages described above in a particular embodiment without using the second aspect. However, in various embodiments, it may be most advantageous to use the first and second aspects in combination, as shown in FIG.

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。 FIG. 13 is a predetermined of the first type disclosed herein to provide a spatially filtered signal for use in the detector of an electromagnetic induction encoder as shown in FIG. The specific aspects of each detection element set SETSEN-Ph90 corresponding to each spatial phase Ph90, which is the sixth exemplary configuration of the detection element set configured according to the relational principle of FIG. 5 is a plan view showing the magnetic field generation coil FGC and the scale pattern 1380, including various dimensions that characterize the detection element configuration according to the principles disclosed herein. FIG. 13 corresponds to similar numbered or named components of FIGS. 9 and 12 and / or includes several numbered and / or named components that may operate similarly or identically. , These can be understood in the same way unless otherwise instructed. In particular, the configurations of the detection element sets SETSEN-Ph90 shown in FIGS. 13 and 12 are similar in that features A1, B1, C1, D1 and E1 are both implemented in the same manner. Both implement the first and second aspects of the "shifted pair" configuration described above with reference to FIG. 12 in a similar manner. Therefore, in the following description, only specific differences in the detection element set SETSEN-Ph90 relating to the adaptation to operate in the detector 1367 in conjunction with the "two-track" magnetic field generation coil FGC and the scale pattern 1380. Will be emphasized and explained.

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。 The detector 1367 is arranged in a "two-track" configuration that can be understood based on the following brief description, and is incorporated herein by reference in its entirety. It can be understood based on a similar embodiment disclosed in No. 199 (Patent No. 199). Simply put, the scale pattern 1380 includes signal modulation elements SMEs arranged on the first track FPT and the second track SPT, respectively, extending along the measurement axis direction MA, as shown in the figure. The magnetic field generation coil FGC surrounds a first portion surrounding the first internal region portion FINTA aligned with the first track FPT and a second internal region portion FINTA aligned with the second track SPT. It is configured to have two parts. The connection between the parts of the magnetic field generation coil FGC and the current flow will be understood based on the example of the current flow arrow shown in FIG.

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。 In this embodiment, according to the previously disclosed principle, the first detection element set SETSEN-Ph0 includes two separate parts SETSEN-Ph90sub1 and SETSEN-Ph90sub2. These layouts have been slightly devised to improve compatibility with the two-track embodiment so that those skilled in the art can understand. The first detection element set SETSEN-Ph0 corresponding to the nominal spatial phase Ph0nom extends laterally across the first internal region portion FINTA and the second internal region portion FINTA in the measurement axial direction MA, respectively. The first detection element effective region portion FEffASEN and the second detection element effective region corresponding to the portion of the detection element SEN that is aligned with or overlaps the first internal region portion FINTA and the second internal region portion FINTA. It may include a conductive loop that defines the partial SEffASEN. Therefore, the contribution of the detection signal generated in each conductive loop is a combination of the contributions of the respective detection signals from the first detection element effective region portion FEffASEN and the second detection element effective region portion SEffASEN. Compared with the above description of FIG. 9, the total of the first detection element effective region portion FEffASEN and the second detection element effective region portion SEffASEN of the detection element SEN can be interpreted as the detection element effective region EffASEN.

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。 In the embodiment shown in FIG. 13, the scale pattern 1380 has a signal modulation element SME (or a signal modulation element partial SME) periodically arranged on the first track FPT according to the wavelength W1 and a th-order according to the wavelength W1. It is composed of a signal modulation element SME (or a signal modulation element partial SME) periodically arranged on the second track SPT, and the periodic arrangement of the first track FPT and the second track SPT is only (W1) / 2. It is relatively offset. Further, the magnetic field generation coil FGC is configured to generate a magnetic flux change of the first polarity in the first internal region portion FINTA and to generate a magnetic flux change of the opposite second polarity in the second internal region portion FINTA. Will be done.

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。 The nature of the contribution of the combined detection signals, in combination with the overlapping signal modulation element SMEs, is the paired reference numerals "+, +" or "+,-" or "inside each detection element SEN of FIG. It is clarified by "-,-" or "-, +". The first reference numeral in the pair indicates the loop polarity of the detection element, and the second reference numeral indicates the polarity of the magnetic flux generated in the corresponding internal region portion. As an example, in the detection element SEN2, the signal contribution from the first detection element effective region portion FEffASEN is a nominal positive contribution that is not reduced by the overlapping signal modulation element SMEs. The signal contribution from the second detection element effective area FEffASEN is the nominal negative electrode contribution (due to the negative flux), but this contribution is reduced or substantially eliminated by the overlapping signal modulation element SMEs. .. As a result, the net signal contribution of the detection element SEN2 to the illustrated scale position is the net signal contribution. The signal contribution of the other sensing element SEN and / or the signal contribution for other scale positions can be understood by analogy with the above description and / or as detailed in patent '199. ..

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。 As shown above, the sum of the first detection element effective region portion FEffASEN and the second detection element effective region portion SEffASEN of the detection element SEN is interpreted as the detection element effective region EffASEN in the two-track embodiment. be able to. This interpretation is appropriately applied in determining the average dimension DSENavg of the sensing elements outlined in the two-track configuration principle or feature B1.

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。 With respect to an additional aspect of the interpretation of the sensory element average dimension DSENavg outlined in Principles or Features B1, in the case of a two-track configuration, it is aligned with or overlaps with two internal regions (eg FINTA and SINTA). For the detection element effective region EffASEN of each detection element, the effective y-axis dimension EffYSEN along the y-axis direction, which is the sum of the dimensions of one or more internal regions (for example, FINTA and SINTA) orthogonal to the measurement axis direction MA. May be defined as having. In the specific embodiment shown in FIG. 13, the average dimension DSENavg (= EffASEN / EffYSEN) of the detection element according to the above interpretation is illustrated so as to fall within the range of 0.33 * W1 ± 15%, which is the principle. Alternatively, it conforms to the explanation so far regarding the feature B1.

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。 The first or second type of embodiment shown herein and further disclosed herein with reference to the two-track configuration shown in FIG. 17 below is only exemplary. It will be understood that it is not limited. More generally, those skilled in the art who have benefited from this disclosure and the teachings of this specification will be subject to certain relational principles or features of type 1 or type 2 disclosed and claimed herein. Accordingly, various spatial filtering configurations can be adapted for use in various other two-track embodiments as disclosed in Japanese Patent No. 199.

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。 It is understood that the detection element set SETSEN disclosed in the various embodiments of the first type described above with reference to FIGS. 9 to 13 is merely exemplary and not limiting. Will. For example, in any of the detection element set SETSEN, the resulting detection element set SETSEN comprises at least one of the features A1, B1, and C1 and features D1 and E1 of the predetermined relationship as described above. It may be modified to include an additional detection element SEN (or, in certain disclosed embodiments, a smaller number of detection elements), provided that it is in such a shape and position.

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。 Further, feature D1 is included in each of the embodiments shown in FIGS. 9 to 13, but is required in all embodiments provided that feature E1 is included in at least one set of each sensing element. It is not said that. As one specific example with reference to FIG. 11A, the shift directions of all the detection elements SEN in the detection element set SETSEN-Ph0 are reversed, and all of the detection elements SEN shown in FIG. 11A are shown in FIG. When replaced with the detection element SEN (maximum dimension DSENmax is about 0.5 * W1), the resulting encoder can be described as follows. The encoder includes a plurality of respective detection element sets (for example, SETSEN-Ph0 and SETSEN-Ph90) corresponding to a plurality of respective spatial phases (for example, Ph0 and Ph90), and each of the detection element sets is characterized by A1 and B1. , And C1 (eg, SETSEN-Ph0 does not contain feature D1 or E1), and at least one of each of the plurality of detection element sets further comprises at least feature E1 (eg, SETSEN-Ph90). The electromagnetic induction encoder then provides a potentially unwanted third-order spatial harmonic detection signal component that can contribute to a determined relative position error between the detector and the scale pattern. It is configured to provide a plurality of spatially filtered detection signals that can be used to reduce or suppress potentially unwanted K-th (fifth) spatial harmonic detection signal components. The resulting encoder can be further described as follows. Each of the plurality of respective detection element sets (eg, SETSEN-Ph0 and SETSEN-Ph90) has a region center of gravity of the entire detection element effective region located within the range along the measurement axis, and each of the plurality of detection elements. The detection element set is configured such that the centers of gravity of their respective regions are nominally located at the same location along the measurement axis direction. Further, the resulting encoder includes each positive or negative loop contained in any one of the plurality of respective detection element sets in the same one of the plurality of respective detection element sets. It may be configured to provide each detection element effective region EffASEN that does not overlap with the detection element effective region EffASEN of each positive or negative loop.

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。 Further, if necessary, it is also possible to configure a similar three-phase encoder so as to include three detection element sets having the features A1, B1 and C1, in which case at least two detection element sets. Is equipped with the feature E1.

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。 Thus, although preferred embodiments of the first type have been illustrated and described, those skilled in the art will appreciate a number of variations in the arrangement of features illustrated and described based on the present disclosure.

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。 14-17 are such that the detection element SEN provides a spatially filtered signal for use in a detector (eg, 1467, 1567, 1767, etc.) of an electromagnetic induction encoder as shown in FIG. Partially concrete, showing aspects of various exemplary configurations of a sensing element set SETTEN configured or arranged according to a predetermined relational principle of the second type disclosed herein as formed in. It is a target, partially schematic, plan view. Compatible magnetic field generation coils FGC and scale patterns (eg 980, 1380) are also drawn. According to the promises used herein, an embodiment that conforms to a predetermined relational principle of the second type (discussed in more detail below) may be abbreviated as the second type of embodiment. be.

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。 The principles outlined below with reference to FIGS. 9-13 are the potential third, fifth, seventh, or ninth spatial harmonics in the detection signal in various alternative embodiments. It is advantageous to arrange the detection element SEN to spatially filter the wave component, and the dimension DSENavg of the detection element SEN is configured to spatially filter the potential third harmonic component in the detection signal. As such, when used in combination with sizing the detector SEN according to the principles outlined above, the detector SEN to spatially filter potential fifth-order spatial harmonic components. Is particularly advantageous for forming. However, its use is not limited to the examples disclosed below. More generally, these principles, in addition to those disclosed herein (eg, as known in the prior art), are the configurations and signal modulations of various other detector set SETSENs. It can be used in combination with the device SME and can still provide great advantages.

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。 FIG. 14 is a second type of predetermined specification disclosed herein to provide a spatially filtered signal for use in the detector of an electromagnetic induction encoder as shown in FIG. The first detection element set SETSEN-Ph90 corresponding to the first spatial phase Ph90, which is the first exemplary configuration of the detection element set configured according to the relational principle of A particular aspect of (referred to as), along with the first compatible magnetic field generation coil FGC and scale pattern 980 shown in FIG. 9, characterizes a variety of detector configurations according to the principles disclosed herein. It is a top view which shows including the dimension. FIG. 14 corresponds to similar numbered or named components of earlier figures, in particular FIG. 9 and / or FIG. 11A, and / or some numbers and / or names that may operate similarly or identically. Includes components marked with, which can be similarly understood unless otherwise indicated. Simply put, the overall operation of the embodiment shown in FIG. 13 and the various elements therein can be understood by analogy with the description of FIGS. 9 and 11A (and others applicable) above. can. The biggest difference between the detection element set SETSEN-Ph90 shown in FIGS. 14 and 11A is that each shape of the detection element SEN shown in FIG. 14 is predetermined for the purpose of providing desired spatial filtering in each detection element SEN. It is to include two "in-loop" shift ratios that are shifted in opposite directions by quantity. When this feature is implemented in a second type of embodiment, the desired spatial filtering is achieved without the need to implement the principles or function C1 required in the first type of implementation. Since the overall detection operation of the detection element set SETSEN-Ph90 shown in FIGS. 14 and 11A is otherwise similar, the following description describes the detection element set SETSEN-Ph90 shown in FIGS. 14 and 11A. Of the configurations of the above, only specific aspects related to the shape of the detection element SEN and the shift ratio in the loop included therein will be emphasized and described.

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。 In various embodiments of the second type configured to provide spatially filtered detection signals, as disclosed below with reference to FIGS. 14-17, for each nominal spatial phase. Each corresponding at least first set of sensing elements comprises features A2 and B2 as defined below.

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。 A1) A plurality of positive loops corresponding to the first winding direction or polarity and the same number of negative loops corresponding to the second winding direction or polarity opposite to the first winding direction or polarity are provided.

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。 B2) At least half of the positive loop and at least half of the negative loop have detection element effective regions arranged in a predetermined in-loop shift relationship with respect to each nominal spatial phase of each detection element set. It is configured as follows.

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。 In the loop shift relationship, in each such loop, the shift ratio in the loop up to half of the effective region of the detection element is measured in the first direction by (W1) / 4K in relation to the respective nominal spatial phase. The shift ratios in the loop, which are shifted along the axial direction and are nominally the same in the effective region of the detection element, are measured in the direction opposite to the first direction by (W1) / 4K in relation to the respective nominal spatial phases. The shift ratios in the two loops are such that they are shifted relative to each other by (W1) / 2K, where K is 3, 5, 7, or. It is one of nine.

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。 Thereby, the detection element set corresponding to each nominal spatial phase (SETSENPh0) can potentially cause an error in the determined relative position between the detector and the scale pattern. It has a practical configuration that provides a spatially filtered detection signal or a plurality of detection signals that can be used to reduce or suppress unnecessary K-th order spatial harmonic detection signal components.

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。 As a result of implementing the above features A2 and B2, the detection element set SETSEN corresponding to each nominal spatial phase may thereby cause a determined relative position error between the detector and the scale pattern. In a practical configuration that provides a spatially filtered detection signal or multiple detection signals that can be used to reduce or suppress potentially unwanted K-order spatial harmonic detection signal components. It has become.

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。 14 to 17 each include a "reference grid" as previously described herein, and the center positions of the first track effective region FEffASEN and the second track effective region SEffASEN of each detection element SEN are as follows. As described in more detail in, in order to explain how each detection element SEN is configured according to feature B2, it is indicated by the position of the dashed centerline CLSEN.

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。 Returning to further discussion of the embodiments shown in FIG. 14, based on the reference grid and centerline indicators shown in FIG. 14, the detection element set SETSEN shown in FIG. 14 has the configuration principle outlined above or as follows: It will be appreciated that features A2 and B2 are satisfied. In the embodiment shown in FIG. 14, each sensing element set SETSEN-Ph90 corresponding to each nominal spatial phase Ph90 has a plurality of positive loops (inside the loop, "+" corresponding to the first winding direction or polarity. (Indicated by ")" and the same number of negative electrode loops (indicated by "-" inside the loop) corresponding to the second winding direction or polarity opposite to the first winding. In the embodiment shown in FIG. 14, all the positive loops and all the negative loops have the detection element effective region EffASEN in a predetermined loop with respect to each nominal spatial phase Ph90nom of each detection element set SETSEN-Ph90. It is configured to be arranged in a shift relationship. The intra-loop shift relationship is such that in each loop SEN, the intra-loop shift ratio ILSP up to half of the effective region of the detection element is the first in relation to the respective nominal spatial phase Ph90nom (W1) / 4K. The shift ratio ILSP in the loop, which is shifted in the direction along the measurement axial direction MA and is nominally the same in the effective region of the detection element, is the first direction by (W1) / 4K in relation to each nominal spatial phase Ph90nom. The configuration is such that the two in-loop shift ratios ILSPs (eg, FEffASEN and SEffASEN) are shifted in opposite directions along the measurement axis, thereby shifting relative to each other by (W1) / 2K. Has, K is one of 3, 5, 7, or 9. Each such detector SEN has two spatially filtered detection signal components (eg, two intra-loop shift ratio ILSPs (ie, FEffASEN) for K-th spatial harmonics that are 180 degrees out of phase with each other. And SEffASE)) are combined and configured to nominally cancel or suppress such K-th order spatial harmonic signal components in their combined signal contributions.

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。 In the particular embodiment shown in FIG. 14, the in-loop shift ratio ILSP (eg, FEffASEN and / or SEffASEN) of the detection element SEN is nominally half of its detection element effective region EffASEN, thereby providing the best spatial filtering. Can be provided. However, as implied in the definition of feature B2, in some embodiments where the in-loop shift ratio ILSP is less than half the detection element effective region EffASEN, the spatial filtering provided is sufficient. There is.

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。 In the specific embodiment shown in FIG. 14, in all of the positive loop SEN and all of the negative loop SEN, their detection element effective regions (for example, EffASEN = FEffASEN + SEffASEN) are arranged in a predetermined in-loop shift relationship. This can provide the best spatial filtering. However, as implied in the definition of feature B2, some such that only most of the positive and negative loops are configured by arranging the detection element effective regions in a predetermined intra-loop shift relationship. In some embodiments, the spatial filtering provided may be sufficient.

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。 The entire detection element effective region EffASEN of the detection element SEN shown in FIG. 14 is defined as outlined above herein. This refers to a region within the detection element SEN that is aligned with or overlaps with one or more internal regions (eg, INTA in FIG. 14) and is one or more internal regions orthogonal to the measurement axis direction MA. It may be defined to have an effective y-axis dimension EffYSEN along the y-axis direction, which is the sum of the dimensions (eg, INTA in FIG. 14). In a specific embodiment of the second type shown in FIG. 14, K = 5, and the detection element SEN has a detection element average dimension DSENavg along the measurement axis direction within the range of 0.33 * W1 ± 15%. Therefore, each detection element set corresponding to each nominal spatial phase (SETSENPh0) is thereby potentially unwanted third-order spatial harmonic detection signal component and potential unwanted. It is configured to provide a spatially filtered detection signal or a plurality of detection signals that can be used to reduce the fifth-order spatial harmonic detection signal component. However, as shown above, this embodiment is exemplary and not limiting. In various other embodiments, K may be 5, 7, or 9. In such an embodiment, each detection element set configured to include features A2 and B2 can thereby contribute to a determined relative position error between the detector and the scale pattern. Spatial filtered, which can be used to reduce potential unwanted third-order spatial harmonic detection signal components and potential unwanted Kth-order spatial harmonic detection signal components. It is configured to provide a detection signal or a plurality of detection signals.

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。 In the particular embodiment shown in FIG. 14, the sensing element set SETSEN-Ph90 comprises two similar subsets or partial SETSEN-Ph0sub1 and SETSEN-Ph0sub2 arranged mirror-symmetrically with each other. One advantage of this configuration is the lateral offset shift (ie, translational detection along the y-axis) as compared to using one of the partial SETSEN-Ph0sub1 and SETSEN-Ph0sub2 alone. The sensitivity of the position error to the portion 1667 and / or the deviation of the scale pattern 980) can be reduced or eliminated. However, such a two-part configuration is exemplary and not limiting. For example, any portion of either SETSEN-Ph0sub1 or SETSEN-Ph0sub2 individually comprises features A2 and B2 (eg, as is or by duplicating the pattern of their sensing element SEN to increase its length). By itself, it can be used alone, and the advantages of spatial filtering described above are still available in various embodiments.

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。 FIG. 15 is a second type of predetermined specification disclosed herein to provide a spatially filtered signal for use in the detector of an electromagnetic induction encoder as shown in FIG. The first detection element set SETSEN-Ph90 (abbreviated in some contexts below) corresponding to the first spatial phase Ph90, which is the second exemplary configuration of the detection element set configured according to the relational principle of It is a plan view showing a specific aspect of (referred to as) together with the first compatible magnetic field generation coil FGC and scale pattern 980 shown in FIG. FIG. 15 corresponds to similar numbered or named components of FIG. 14 and / or includes several numbered and / or named components that may operate similarly or identically. Can be understood in the same way unless otherwise instructed. Therefore, in the following description, only specific differences in the configurations shown in FIGS. 15 and 14 will be emphasized.

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。 Simply put, the overall operation of the embodiment shown in FIG. 15 and the various elements therein can be understood by analogy with the description of FIG. 14 (and others applicable) above. The only important difference between the detector set SETSEN-Ph90 shown in FIGS. 15 and 14 is that some orientations of the detector SEN shown in FIG. 15 are oriented as shown in FIG. It is a point that is inverted or "inside out" compared to. In particular, the pair of detection elements SEN1 and SEN2 and the pair of detection elements SEN5 and SEN6 are inverted or turned inside out as compared with their orientations, as shown in FIG.

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)。 The embodiment of the detection element set SETSEN-Ph90 shown in FIG. 15 can be comprehensively described as follows without referring to FIG. Each of the first detection element sets SETSEN-Ph90 is configured according to features A2 and B2, and is configured to have a nominally congruent shape with respect to the effective region of those detection elements. Positive electrodeposition configured to have a nominally congruent shape with respect to at least the first pair of loops (eg, a pair of SEN1-SEN2 or a pair of SEN7-SEN8) and their sensing element effective regions. It comprises at least a second pair of negative loops (eg, a pair of SEN3-SEN4 or a pair of SEN5-SEN6), and the congruent shapes in the first and second pairs are nominally mirror images of each other. The first and second pairs of positive and negative loops are arranged adjacent to each other (eg, a pair of SEN1-SEN2 and a pair of SEN3-SEN4, or a pair of SEN5-SEN6 and 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。 Configurations with such "mirror image pairs" may, in some embodiments, improve accuracy and / or robustness to a particular misalignment. For example, in pitch misalignment combined with lateral offset and pitch misalignment combined with yaw misalignment (that is, rotation of the detector 1767 or scale pattern 980 around the Z axis), position error detection is reduced. May have been done.

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。 The embodiment of the detection element set SETSEN-Ph90 shown in FIG. 15 can be further described as follows. Each of the first detection element sets, SETSEN-Ph90, is at least a positive and negative loop configured to have a nominally congruent shape with respect to its detection element effective region EffASEN within the first end pair. Positive and negative loops configured to have a nominally congruent shape for the first end pair (eg, SEN1-SEN2 pair) and its sensing element effective region EffASEN within the second end pair. With at least a second end pair (eg, a pair of SEN7-SEN8), the nominally congruent shape of the first end pair and the second end pair is the first end pair and the first. It is also nominally congruent between the two end pairs. It will be appreciated that the first and second end pairs are located at the first and second ends of each of the first detection element sets SETSEN-Ph90.

「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。 The advantage of a configuration with "mirror image pairs" may be enhanced in some embodiments if further congruent end pairs are provided, as shown in the overview above and FIG. .. However, even configurations with "mirror image pairs" that do not include congruent end pairs (eg, configurations with more detection elements and more mirror image pairs than are shown in FIG. 15). It should be understood that it can provide the great advantages mentioned above.

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。 FIG. 16 is a plan view showing a specific aspect of the second detection element set SETSEN-Ph0 corresponding to the second spatial phase Ph0 (indicated as Ph0nom in FIG. 16). It is a third exemplary configuration of a set of sensing elements configured according to a predetermined relational principle of the second type disclosed herein. It is shown in FIG. 16 together with the first detection element set SETSEN-Ph90 corresponding to the second spatial phase Ph90 illustrated in FIG. For the sake of explanation, the first detection element set SETSEN-Ph90 and the second detection element set SETSEN-Ph0 are offset from each other in the vertical direction in FIG. These are arranged in a quadrature relationship that can operate along the measurement axis direction, and the spatial phases of the first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90 are different by 90 degrees. In a real encoder, you can see that they are not offset from each other along the "y-axis" direction. Rather, they overlap each other, similar to the first and second sets of sensing elements shown in FIG. FIG. 16 corresponds to similar numbered or named components of FIG. 15 and / or includes several numbered and / or named components that may operate similarly or identically. Can be understood in the same way unless otherwise instructed. The first detection element set SETSEN-Ph90 in FIG. 16 can be regarded as unchanged from the description of FIG. Therefore, in the following description of FIG. 16, only specific aspects of the configuration of the second detection element set SETSEN-Ph0 will be emphasized.

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。 Briefly explaining the difference between the embodiments of the second detection element set SETSEN-Ph0 and the first detection element set SETSEN-Ph90 shown in FIG. 16, the first portion SETSEN-Ph0sub1 is compared with the first portion SETSEN-Ph90sub1. (W1) / 4 is moved to the right, and the second portion SETSEN-Ph0sub2 is moved to the left by (W1) / 4 as compared with the first portion SETSEN-Ph90sub1. As a result, the effective loop polarity of the detection element SEN is shown in FIG. The output signal connection is provided on the sensing element SEN5 and remains associated with the trace of the positive loop for conceptual continuity with FIG. In the particular embodiment shown in FIG. 16, the first portion SETSEN-Ph0sub1 and the second portion SETSEN-Ph0sub2 are connected by series connection in the aligned trace zone ATZ in the manner already outlined with reference to FIG. Only one output signal connection location is required.

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。 Embodiments of the first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90 shown in FIG. 16 can be comprehensively described as follows. The first detection element set SETSEN-Ph90 corresponding to the nominal spatial phase Ph90 is configured according to features A2 and B2, and has a first separation part SETSEN-Ph90sub1 having the same number of positive and negative loops, and a first A second separation part SETSEN- that is nominally aligned with the separation part SETSEN-Ph90sub1 of 1 along the measurement axis direction and has the same number of positive and negative loops as the first separation part SETSEN-Ph90sub1. It is composed of two parts including Ph90sub2. The first separation part SETSEN-Ph90sub1 and the second separation part SETSEN-Ph90sub2 are separated by a gap located between them along the measurement axis direction, and the gap is positive along the measurement axis direction MA. It has at least the same width as either the loop or the negative loop, and the effective region EffASEN of the positive loop or the effective region EffASEN of the negative loop of each of the first detection element sets SETSEN-Ph90 is not located in the gap. Each of the first detection element sets SETSEN-Ph90 is configured such that the loops of the first and second separation portions closest to each other (that is, SEN4 and SEN5) have the same loop polarity. Has been done.

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。 In the embodiment shown in FIG. 16, a second detection element set SETSEN-Ph0 corresponding to the nominal spatial phase Ph0, which is 90 degrees different from the nominal spatial phase Ph90, is further provided. The second detection element set, SETSEN-Ph0, is configured according to features A2 and B2, which is also composed of two parts. The second partial configuration is nominally aligned with the first adjacent portion SETSEN-Ph0sub1 having the same number of positive and negative loops and the first adjacent portion SETSEN-Ph0sub1 along the measurement axis direction. It includes a second adjacent portion SETSEN-Ph0sub2 having the same number of positive and negative loops as the first adjacent portion SETSEN-Ph0sub1. The first adjacent portion SETSEN-Ph0sub1 and the second adjacent portion SETSEN-Ph0sub2 are located closer to each other along the measurement axis direction than the width of one of the positive or negative loops. The loops of the first adjacent portion and the second adjacent portion that are closest to each other (that is, SEN4 and SEN5) have opposite loop polarities.

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。 As shown in FIG. 16, the first detection element set SETSEN-Ph90 is a total detection element located between the first separation part SETSEN-Ph90sub1 and the second separation part SETSEN-Ph90sub2 along the measurement axis MA. Having a first region center of gravity CEN-SETSEN-Ph90 of the effective region, the second detection element set SETSEN-Ph0 has its first adjacent portion SETSEN-Ph0sub1 and second adjacent portion SETSEN along the measurement axis MA. It has a second region center of gravity CEN-SETSEN-Ph0 of the effective region of all detection elements located between -Ph0sub2. As shown in FIG. 16, the first detection element set SETSEN-Ph90 and the second detection element set SETSEN-Ph0 have the first region center of gravity CEN-SETENS-Ph90 and the second region center of gravity CEN-SETSEN-, respectively. Ph0 is arranged at the same position along the measurement axis direction.

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。 The embodiments shown in FIG. 16 include potentially unwanted third-order spatial harmonic detection signal components that may contribute to a determined relative position error between the detector and the scale pattern. It is configured to provide a spatially filtered detection signal or multiple detection signals that can be used to reduce potentially unwanted K-order spatial harmonic detection signal components. It will be understood based on the explanation up to. In addition, it also includes other features that eliminate positioning errors associated with aligned region centroids and various types of misalignment. Further, each positive or negative loop (for example, each detection element SEN) included in one of the first detection element set SETSEN-Ph90 or the second detection element set SETSEN-Ph9 is a first or second detection element set. Each detection element effective region EffASEN that does not overlap with the detection element effective region EffASEN of each of the other positive or negative loops included in the same one of the detection element sets of the above is configured to provide.

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。 Generally speaking, the second type of embodiment outlined above with reference to FIGS. 14, 15, and 16 is less complex, more powerful, and more economical than prior art spatial filtering detectors. It will be appreciated that the layout of the detectors that can be manufactured in a productive manner can be used to provide an unprecedented level of spatial filtering that suppresses multiple unwanted spatial harmonic signal components.

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。 FIG. 17 is a second type of predetermined specification disclosed herein to provide a spatially filtered signal for use in the detector of an electromagnetic induction encoder as shown in FIG. A specific aspect of the first detection element set SETSEN-Ph90 corresponding to each spatial phase Ph90, which is a fourth exemplary configuration of the detection element set configured according to the relational principle of FIG. 13, is shown in FIG. FIG. 5 is a plan view shown with a second compatible magnetic field generation coil FGC and scale pattern 1380. FIG. 17 corresponds to a similar numbered or named component of the two-track configuration shown in FIG. 13 and / or some numbered and / or named configurations that may behave similarly. It is a "two-track" configuration that includes elements, which can be similarly understood unless otherwise indicated. The configuration of the detection element set SETSEN-Ph90 shown in FIG. 17 is illustrated and described with reference to FIGS. 15 and 16 in that both mount features A2 and B2 and the detection element SETSEN is arranged in a similar manner. It is similar to the detection element set SETSEN-Ph90. The conductor layout of the detection element SEN in FIG. 17 is adapted for collaboration with the two-track magnetic field generation coil FGC and scale pattern 1380, as can be understood by analogy with the description of FIG. 13 above. ing.

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。 Based on the above description of similarity to previous figures, the embodiments shown in FIG. 17 and their various advantages are understood by analogy with the previous description of FIGS. 13, 14, 15, and 16. can do. Therefore, it is not necessary to explain in more detail here.

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。 It will be appreciated that the detection element set SETSEN in the various embodiments of the second type described above with reference to FIGS. 13-17 is only exemplary and not limiting. For example, either a set of detectors, a subset, or a portion, is formed and configured such that the resulting set of detectors, SETSEN, conforms to features A2 and B2 of a given relationship, as outlined above. Subject to this, it can be modified to include an additional detection element SEN.

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。 Further, in the various embodiments disclosed above, the detection elements constituting the detection element effective region may be combined with other detection element effective regions of other conductive loops or conductive loop portions included in the respective detection element sets. Although configured so that they do not overlap, such embodiments are exemplary and not limiting. Generally speaking, features A2 and B2 can be implemented in any desired sensing element arrangement, including overlapping arrangements commonly used in the prior art. In such an embodiment, the sensing element comprising features A2 and B2 may provide additional spatial filtering of the Kth order spatial harmonics as described above to enhance such embodiments. good.

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。 As an example, the various embodiments described above correspond to K = 5 and are composed of detection elements having an average detection element dimension DSENavg within the range of 0.33 * W1 ± 15%. The combinations are exemplary and are not limiting, as will be apparent to those skilled in the art.

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。 As another example, in the detection element set SETSEN-PH0 shown in FIG. 16, the gap between the portions is changed in the same manner as described with reference to the detection element set SETSEN-PH0 shown in FIG. , The two "separation" parts that provide the quadrature encoder configuration may be configured. Therefore, the general configurations of the first detection element set SETSEN-Ph0 and the second detection element set SETSEN-Ph90 shown in FIG. 16 are exemplary and not limited.

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。 As another example, it is possible to configure each of the detection element sets of a three-phase encoder in a manner similar to any of the various embodiments of the second type described above. In such an embodiment, each of the plurality of respective detection element sets corresponding to the plurality of respective spatial phases is configured to include features A2) and B2), whereby the detection unit and the scale are provided. Spatial, which can be used to reduce or suppress potentially unwanted K-th order spatial harmonic detection signal components that can contribute to the determined relative positional error with and from the pattern. Is configured to provide a filtered detection signal.

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。 Although preferred embodiments of the second type have been illustrated and described, those skilled in the art will appreciate a number of variations in the arrangement of features illustrated and described based on the present disclosure. Various alternative forms can be used to implement the predetermined relationship features A2 and B2 disclosed herein.

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。 The principles disclosed and claimed herein are filed on March 23, 2020, with the various features disclosed in the incorporated literature and the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety. Easily and preferably combined with the various features disclosed in the commonly assigned Simultaneously Assigned US Patent Application No. 16 / 286,842 entitled "TRANSMITTER AND RECEIVER CONFIGURATION FOR AN INDUCTIVE POSITION ENCODER". It will be understood that it can be done. Further embodiments can be provided by combining the various embodiments described above. All US patents and US patent applications referred to herein are incorporated herein by reference in their entirety. The embodiments may be modified to use various patent and application concepts, if desired, to provide further embodiments. These and other changes can be added to the implementation in the light of the detailed description above. Generally, in the following claims, the terms used should not be construed to limit the scope of the claims to the specific embodiments disclosed in the specification and claims, as such. The claims should be construed to include all possible embodiments, as well as the full range of entitled equivalents.

Claims (19)

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、以下のように定義される特徴A2およびB2を具備し、
特徴A2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B2は、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が、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、
前記ループ内シフト関係は、そのような各ループ内で、それらの前記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、それらの前記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つであり、
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、電磁誘導式エンコーダ。
An electromagnetic induction encoder that can be used to measure the relative position between two elements along the measurement axis direction.
Includes a periodic scale pattern that includes at least the first type of signal modulation element and has a spatial wavelength W1 that extends along the measurement axis and contains an effective region that extends along the measurement axis and is aligned or overlaps with the internal region of the magnetic field generation coil. Scale and
A detector that is mounted close to the periodic scale pattern and is configured to move along the measurement axis direction with respect to the periodic scale pattern.
A signal processing unit operably connected to the detection unit to provide a coil drive signal and specifying a relative position between the detection unit and the scale pattern based on the detection signal input from the detection unit. With,
The first type of signal modulation element comprises a plurality of conductive plates or a plurality of conductive loops arranged along the measurement axis direction corresponding to the spatial wavelength W1.
The detection unit
A magnetic field generation that is fixed to a substrate, surrounds an internal region of the signal modulation element that is aligned with the effective region of the periodic scale pattern during operation, and generates a magnetic flux change in the internal region in response to the coil drive signal. With the coil
It comprises at least one set of each sensing element, arranged along the measurement axis direction and fixed on the substrate, corresponding to each nominal spatial phase.
A member of the detection element set comprises a conductive loop or a conductive loop portion that defines a detection element effective region EffASEN corresponding to a portion of the detection element that is aligned with or overlaps the internal region. ,
The detection element set is configured to provide each detection signal according to the local influence on the magnetic flux change provided by the signal modulation element adjacent to the scale pattern, and corresponds to each nominal spatial phase. And
Each at least the first set of sensing elements corresponding to each nominal spatial phase comprises features A2 and B2 as defined below.
Feature A2 comprises a plurality of positive loops corresponding to the first winding direction or polarity and the same number of negative loops corresponding to the second winding direction or polarity opposite to the first winding direction or polarity. Prepare,
In feature B2, at least half of the positive loop and at least half of the negative loop are arranged so that the detection element effective region has a predetermined intra-loop shift relationship with respect to each nominal spatial phase of each detection element set. Is configured to be
The intra-loop shift relationship is such that in each such loop, the in-loop shift ratio up to half of the effective region of the detection element is in the first direction by (W1) / 4K in relation to the respective nominal spatial phase. The shift ratio in the loop, which is nominally the same in the effective region of the detection element, is shifted in the direction opposite to the first direction by (W1) / 4K in relation to the respective nominal spatial phases. It is shifted along the measurement axis direction, so that the shift ratios in the two loops are shifted by (W1) / 2K relative to each other, and K is 3, 5, It is one of 7 or 9 and
The set of detectors corresponding to each nominal spatial phase can thereby cause a determined relative position error between the detector and the scale pattern, potentially unwanted K-th order. An electromagnetic induction encoder having a practical configuration that provides a spatially filtered detection signal or multiple detection signals that can be used to reduce or suppress the spatial harmonic detection signal component.
特徴B2において、所定の前記ループ内シフト関係で前記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、前記ループ内シフト比率は、公称でそれらの前記検知素子有効領域の半分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。 In feature B2, in the positive and negative loops formed by arranging the detection element effective regions in a predetermined in-loop shift relationship, the in-loop shift ratio is nominally half of those detection element effective regions. The electromagnetic induction type encoder according to claim 1, wherein the electromagnetic induction type encoder is characterized in that. 特徴B2において、すべての正極性ループおよび負極性ループが、それらの前記検知素子有効領域が所定の前記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。 The first aspect of the feature B2 is that all the positive electrode loops and the negative electrode loops are configured in a state in which the detection element effective regions thereof are arranged in a predetermined in-loop shift relationship. The electromagnetic induction encoder described. 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A2およびB2に従って構成されており、それらの前記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、それらの前記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、前記第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。 At least each of the first detection element sets is configured according to features A2 and B2, and has a positive electrode property and a negative electrode property which are configured to have a nominally congruent shape with respect to the effective region of the detection element. It comprises at least a first pair of loops and at least a second pair of positive and negative loops configured to have a nominally congruent shape with respect to the effective region of the sensing element. The congruent shape of the first and second pairs is nominally a mirror image of each other, and the positive and negative loops of the first and second pairs are arranged adjacent to each other. The electromagnetic induction type encoder according to claim 1. 前記第1のそれぞれの検知素子セットが、少なくとも、第1の端部対内でその前記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、前記第1の端部対と前記第2の端部対の間でも名目上合同の形状を有するように、さらに構成されており、前記第1および前記第2の端部対は、前記第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を特徴とする、請求項4に記載の電磁誘導式エンコーダ。 At least the first of the positive and negative loops in which each of the first set of sensing elements is configured to have at least a nominally congruent shape with respect to the effective region of the sensing element within the first end pair. And at least a second end pair of positive and negative loops configured to have a nominally congruent shape for the effective region of the detection element within the second end pair. The first and second end pairs are further configured to have a nominally congruent shape between the first end pair and the second end pair, and the first and second end pairs are the first. The electromagnetic induction encoder according to claim 4, wherein the electromagnetic induction encoder is located at the first and second ends of the respective detection element sets of the above. 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。 The electromagnetic induction encoder according to claim 1, wherein K = 5. 特徴A2およびB2を具備するように構成されるそれぞれの前記検知素子セットに含まれる各前記検知素子は、前記内部領域と位置合わせされるか1つ以上の前記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つ以上の前記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、それぞれの前記検知素子セットに含まれる前記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、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。 Each of the detection elements included in each of the detection element sets configured to include features A2 and B2 is a total detection element that is aligned with the internal region or overlaps with one or more of the internal regions. Each said detection element set is defined to have an effective region EffASEN and an effective y-axis dimension EffYSEN along the y-axis direction, which is the sum of the dimensions of one or more internal regions perpendicular to the measurement axis direction. At least half of the detection elements included in the above are configured so that the average dimension DSENavg = (EffASEN / EffYSEN) of the detection elements along the measurement axis direction is within the range of 0.33 * W1 ± 15%. The detector set thereby provides a potentially unwanted third-order spatial harmonic detection signal component that can contribute to a determined relative position error between the detector and the scale pattern. It is characterized in that it is configured to provide a spatially filtered detection signal or a plurality of detection signals that can be used to reduce potential unwanted fifth-order spatial harmonic detection signal components. The electromagnetic induction type encoder according to claim 6. 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前記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、前記第1の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7に記載の電磁誘導式エンコーダ。 Each positive or negative loop included in each of the sensing element sets configured to comprise features A2 and B2 is another positive or negative loop included in each of the first sensing element sets. The electromagnetic induction type encoder according to claim 7, wherein each of the detection element effective regions EffASEN that does not overlap with the detection element effective region EffASEN of the negative electrode loop is provided. 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り、
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、前記第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、前記ギャップは、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、前記第1の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前記ギャップ内に位置してい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。
Each at least the first set of sensing elements corresponding to each nominal spatial phase is configured according to features A2 and B2 and is composed of two parts.
The configuration consisting of the two parts includes a first separation part having the same number of positive and negative loops, and a first separation part.
It is provided with a second separating portion that is nominally aligned with the first separating portion along the measurement axis direction and is composed of the same number of positive and negative loops as the first separating portion.
The first separation portion and the second separation portion are separated by a gap located along the measurement axis direction between the first separation portion and the second separation portion, and the gap is formed. The width is at least the same as that of either the positive electrode loop or the negative electrode loop along the measurement axis direction, and the effective region of the positive loop or the effective region of the negative loop of each of the first detection element sets is within the gap. The electromagnetic induction type encoder according to claim 1, wherein the electromagnetic induction type encoder is not located at.
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9に記載の電磁誘導式エンコーダ。
Equipped with either M1 or M2 below
The feature M1 is configured such that the first separation unit in each of the first detection element sets outputs a first detection signal, and the second separation unit in each of the first detection element sets. Is configured to output a second detection signal, the signal processing unit is at least partially based on the combination of the first and second signals, and the relative position between the detection unit and the scale pattern. Is configured to determine
In the feature M2, the first separation unit in each of the first detection element sets is connected in series with the second separation unit in each of the first detection element sets to form a composite signal, and the composite signal is formed in series. The connection is configured such that the signal contributions of the first and second separation units are added to the composite signal, and the signal processing unit is at least partially based on the composite signal and the detection unit. The electromagnetic induction encoder according to claim 9, wherein the electromagnetic induction encoder is configured to determine a relative position between the and the scale pattern.
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、
前記電磁誘導式エンコーダは、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さらに備え、前記第2のそれぞれの検知素子セットは、特徴A2およびB2を具備するように構成されており、2つの部分からなる構成となっており、
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、
前記第1のそれぞれの検知素子セットは、その前記第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、その前記第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同じ位置に配置されることを特徴とする請求項9に記載の電磁誘導式エンコーダ。
Each of the first detection element sets is configured such that the respective loops of the first and second separations closest to each other have the same loop polarity.
The electromagnetic induction encoder further includes at least each of the second detection element sets corresponding to each nominal space phase 90 degrees different from the nominal space phase of each of the first detection element sets, respectively. The detection element set of is configured to include features A2 and B2, and is composed of two parts.
The composition consisting of the two parts
A first adjacent portion with the same number of positive and negative loops,
It is provided with a second adjacent portion that is nominally aligned with the first adjacent portion along the measurement axis direction and is composed of the same number of positive and negative loops as the first adjacent portion.
The first and second adjacent portions are located closer to each other along the measurement axis direction than the width of one of the positive or negative loops, and the first and second adjacent portions closest to each other, respectively. Loops have opposite loop polarities and
Each of the first detection element sets has a first region center of gravity of its entire detection element effective region located along the measurement axis between the first and second separation portions.
Each of the second detection element sets has a second region center of gravity of its entire detection element effective region located along the measurement axis between the first and second adjacent portions.
The electromagnetic wave according to claim 9, wherein each of the first and second detection element sets has the center of gravity of the first and second regions arranged at the same position along the measurement axis direction. Inductive encoder.
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11に記載の電磁誘導式エンコーダ。 Each positive or negative loop included in one of the first or second detection element sets is each other contained in the same one of the first or second detection element sets. The electromagnetic induction type encoder according to claim 11, wherein each of the detection element effective regions EffASEN that does not overlap with the detection element effective region EffASEN of the positive electrode or negative electrode loop is provided. 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ており、
前記電磁誘導式エンコーダは、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さらに備え、前記第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おり、
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、前記第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および第2の分離部は、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離れて位置し、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、
前記第1のそれぞれの検知素子セットは、その前記第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、その前記第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、それぞれの第1および第2の前記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とを特徴とする請求項9に記載の電磁誘導式エンコーダ。
Each of the first detection element sets is configured such that the respective loops of the first and second separation portions closest to each other have the same loop polarity.
The electromagnetic induction encoder further includes at least each of the second detection element sets corresponding to each nominal space phase 90 degrees different from the nominal space phase of each of the first detection element sets, respectively. The detection element set of is configured according to features A2 and B2, and is composed of two parts.
The configuration consisting of the two parts includes a first separation part having the same number of positive and negative loops, and a first separation part.
It is provided with a second separating portion that is nominally aligned with the first separating portion along the measurement axis direction and is composed of the same number of positive and negative loops as the first separating portion.
The first and second separation portions are located farther from each other along the measurement axis direction than the width of one of the positive electrode or negative electrode loops, and are the closest to each other, respectively. Loops have opposite loop polarities and
Each of the first detection element sets has a first region center of gravity of its entire detection element effective region located along the measurement axis between the first and second separation portions.
Each of the second detection element sets has a second region center of gravity of its entire detection element effective region located along the measurement axis between the first and second separation portions.
The electromagnetic wave according to claim 9, wherein the first and second detection element sets have their respective first and second center of gravity of the region arranged at the same position along the measurement axis direction. Inductive encoder.
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1つのそれぞれの前記検知素子セットは、特徴A2およびB2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前記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前記検知素子を備え、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。
The scale pattern comprises signal modulation elements arranged on the first and second tracks extending along the measurement axis direction, respectively.
The magnetic field generation coil is configured to surround a first internal region portion aligned with the first track and a second internal region aligned with the second track.
Each at least one set of sensing elements corresponding to each nominal spatial phase comprises features A2 and B2, each extending in the measurement axis direction across the first and second internal region portions, respectively. The detection comprising a conductive loop defining the first and second detection element effective region portions corresponding to the portions of the detection element that are aligned or overlap with the first and second internal region portions. A claim comprising an element, wherein the contribution of the detection signal generated in each conductive loop is a combination of the contributions of the respective detection signals from the first and second detection element effective region portions. Item 1. The electromagnetic induction type encoder according to Item 1.
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14に記載の電磁誘導式エンコーダ。
The scale pattern is a signal modulation element or a signal modulation element portion periodically arranged on the first track according to the wavelength W1, and a signal periodically arranged on the second track according to the wavelength W1. It is composed of a modulation element or a signal modulation element portion, and the periodic arrangement of the first track and the second track is offset by (W1) / 2 relative to each other.
The magnetic field generation coil is configured to generate a magnetic flux change of the first polarity in the first internal region portion and to generate a magnetic flux change of the opposite second polarity in the second internal region portion. The electromagnetic induction encoder according to claim 14.
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前記検知素子セットは、それぞれ特徴A2およびB2を具備し、前記電磁誘導式エンコーダは、それにより、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。 Each of the plurality of respective detector element sets corresponding to the plurality of respective spatial phases comprises features A2 and B2, respectively, and the electromagnetic induction encoder thereby between the detector and the scale pattern. Multiple spatially filtered that can be used to reduce or suppress potentially unwanted K-th order spatial harmonic detection signal components that can contribute to the determined relative position error. The electromagnetic induction type encoder according to claim 1, wherein the electromagnetic induction type encoder is configured to provide a detection signal. 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同じ場所に位置するように構成され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。
Each of the plurality of respective detection element sets has a region center of gravity of the entire detection element effective region located within the range along the measurement axis.
The electromagnetic induction encoder according to claim 16, wherein each of the plurality of detection element sets is configured such that the center of gravity of each of the regions is located at the same position along the measurement axis direction.
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。 Each positive or negative loop contained in any one of the plurality of respective detection element sets is each other positive or negative loop contained in the same one of the plurality of respective detection element sets. The electromagnetic induction type encoder according to claim 1, wherein each of the detection element effective regions EffASEN that does not overlap with the detection element effective region EffASEN is provided. 複数のそれぞれの前記検知素子セットに含まれる各前記検知素子は、前記内部領域と位置合わせされるか1つ以上の前記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つ以上の前記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、複数のそれぞれの前記検知素子セットに含まれる前記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、それにより、前記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。


Each of the detection elements included in each of the plurality of detection element sets has a total detection element effective region EffASEN that is aligned with the internal region or overlaps with one or more of the internal regions, and has a measurement axial direction. At least one of the detection elements defined to have an effective y-axis dimension EffYSEN along the y-axis direction, which is the sum of the dimensions of one or more of the internal regions perpendicular to, and included in each of the plurality of detection element sets. More than half is configured so that the average dimension DSENavg = (EffASEN / EffYSEN) of the detection element along the measurement axis direction is within the range of 0.33 * W1 ± 15%, whereby the electromagnetic induction type encoder is configured. Potentially unwanted third-order spatial harmonic detection signal components and potentially unwanted thirds that may contribute to a determined relative positional error between the detector and the scale pattern. 18. The electromagnetic field according to claim 18, characterized in that it is configured to provide a plurality of spatially filtered detection signals that can be used to reduce or suppress K-order spatial harmonic detection signal components. Inductive encoder.


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