JP3393134B2 - ランダムシーケンスの復号化 - Google Patents
ランダムシーケンスの復号化Info
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- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
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-
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Description
ンスの復号化に関し、例えば、絶対位置エンコードに適
用することができる。
(mシーケンス)を用いることが可能である。mシーケ
ンスは、2n−1ビットのシーケンスであり、連続するビ
ットのnチュプルのグループの全体が一意的であるよう
に配列されている。シーケンスが循環していると考えら
れる場合には、2n−1個の一意的なnチュプルが存在す
る。従って、それぞれのnチュプルのビット・パターン
が、mシーケンスにおけるその位置を定義する。従っ
て、物理的分解能の限度がmシーケンスの1ビットであ
るような絶対エンコーダを作ることができる。このこと
は、物理的分解能が複数の光学トラックを用いることを
排除する光学的な高精度なエンコーダにとって特に有用
である。
似ランダムであって、どのnチュプルとシーケンスにお
けるその位置との間に単純な関係が存在しないというこ
とである。実際には、例えば、 (1)通常はすべて1である既知の基準点が見つかるま
で、決定すべき位置からシーケンスを通じてステッピン
グするか、または、 (2)すべてのnチュプルの絶対位置が書き込まれてい
るルックアップ・テーブルを作るかのいずれか一方によ
って、任意の与えられたnチュプルの位置を決定するこ
とができる。
に、生成多項式(generating polynomial)の係数が既
知である場合には、これらの技術は、両方とも用いるこ
とができる。しかし、第1の技術は、提供されているn
チュプルと利用可能な絶対位置との間に処理上の遅れを
生じさせる。第2のアプローチは高速であるが、記憶用
メモリを必要とする。n>20であるような長いシーケン
スが使用されるときには、どちらのアプローチも魅力的
でなくなる。例えば、(1)のアプローチでは、一致を
見つけるまでに最大で2n−1個のnチュプルをステッピ
ングすることが必要になる可能性があるし、(2)のア
プローチは、1MX20ビットより大きなルックアップ・テ
ーブルを必要とする。
トが共通因数を有さない長さである場合には、同じ最大
長のシーケンスのフラグメント、例えば、2個のフラグ
メントを、インターリーブすることを含む。
2つのアプローチを、より経済的に用いることが可能に
なる。
(sequence of bits)を有する装置が提供される。ここ
で、前記ビット・シーケンスは、1つの最大長シーケン
スの異なるインターリーブされたフラグメントを複数有
する。前記フラグメントの長さは、共通因数を有さな
い。このとき、ある整数xが存在し、前記ビット・シー
ケンスのx個の連続するビットの任意のxチュプルが、
シーケンスにおける絶対位置を定義する。
て、2個のフラグメントだけを用いることもできる。
ーケンスを有する装置が提供される。ある整数xが与え
られると、前記シーケンスのx個の連続するビットの任
意のxチュプルにおいて、このXチュプル中の異なるビ
ットが、前記シーケンスにおけるxチュプルの位置を一
意的に定義する1組のYチュプルを形成する。それぞれ
のXチュプルは一意的であるが、それぞれのyチュプル
は、異なるxチュプルにおいて、2回以上生じる。
は、容易に一般的に達成することができる。ある例で
は、nを偶数として、n次のシーケンスを代えるために
は、(n/2+1)次のシーケンス(すなわち、長さは、
2(n/2+1)−1である)を発生させ、このシーケン
スを、長さ2n/2と2n/2−1とのフラグメントに分割す
る。
スを、それぞれの長さが相互に共通因数を有さないよう
な複数のフラグメントに分解するステップと、(b)こ
れらのフラグメントをインターリーブして新たなシーケ
ンスを形成し、その新たなシーケンスに対してある整数
xが存在して、新たなシーケンスのx個の連続的なビッ
トの任意のxチュプルが、その新たなシーケンスにおけ
る絶対位置を定義するようにする、ステップと、(c)
前記新たなシーケンスの1つのXチュプルを読み出すス
テップと、(d)前記Xチュプルから絶対位置を計算す
るステップと、を含むことを特徴とする絶対位置の決定
方法が提供される。
ーケンスを、それぞれの長さが相互に共通因数を有さな
いような複数のフラグメントに分割するステップと、
(f)前記複数のフラグメントをインターリーブして、
前記符号化されたシーケンスを形成するステップと、を
含む符号化シーケンスを準備する方法が提供される。
してよりよく理解するために、例示として、以下の添付
の図面を参照する。
を示す。
す。
す。
モアレ信号を示す。
れ図を示す。
1ビット)を有している上述のエンコーダの場合を考え
ると、この例では、[(20/2)+1]次の、すなわち、
11(すなわち、2(22/2)−1=2047ビットの長さ)の
mシーケンスを用いる。このシーケンスは、相互に共通
因子をもたない長さが1024(=2(22/2)/2)と1023
(=2(22/2)/2−1)とである2つのフラグメントに
分割される。それぞれの11チュプルは、分割される前の
シーケンスにおいて1回だけ生じるのであるから、2分
割されたAフラグメントとBフラグメントとのどちらか
一方のフラグメントにおいてだけ生じる。両方のフラグ
メントで生じることは決してない。任意のmシーケンス
は、長さの差が1である、そのような2つのフラグメン
トに分割することができる。しかし、必要な特性を維持
しながらこのmシーケンスを分割することができる正確
な位置は、コンピュータを用いた完全なサーチによっ
て、最も良く見出すことができる。
ット毎に(図1を参照)インターリーブされ、長さが10
24X1023X2の新たなシーケンスを生じる。このシーケン
スでは、それぞれの22チュプルは、一意的である。より
一般的には、このシーケンスは、2nビットよりも長い。
大長シーケンスではないことに注意すべきである。
数だけ反復される。このようにして、Aフラグメントが
ビットA1、A2、…、Afから構成され、Bフラグメント
が、B1、B2、…、Bf-1から構成される場合には、これら
のフラグメントのシーケンスをインターリーブし、2
(1014・1023)ビットを与えた後では、エンコーダのビ
ット・シーケンスは、図1に示されているようになる。
フラグメントは、長さが異なっているので、コードが進
行するにつれて、相互に対してますます変位しているよ
うになる。
の中における全く独立で別々のフラグメントではない場
合には、デコーダは、2つのストリームの位相を決定す
る何らかの方法を有する必要がある。提案されている方
式では、エンコーダ自体が、特定の11チュプルがフラグ
メントAに由来するのかフラグメントBに由来するのか
を、読み取られたxチュプル(22チュプル)において、
調べることによって、位相を決めることができる。従っ
て、一方のyチュプルは、フラグメントAのA1、A2など
の代替(alternate)ビットから構成され、他方のyチ
ュプルは、フラグメントBのB1、B2などの中間(interm
ediate)ビットから構成される。
コード・ビットを用いて実現することが可能になる。従
来のアプローチと比較して唯一の不利益は、長さにおい
て余分な2ビットを有するnチュプルを入力することで
ある。すなわち、20または21ではなく、22ビットを入力
することである。
ドの2つのフラグメントを有するエンコーダを、例とし
て考える。
ーケンスが、(光学的)読み取りヘッドから、デコーダ
電子装置のFIFOシフト・レジスト1に与えられ、Yチュ
プルであるインターリーブされた2個の11ビットのフラ
グメントが抽出され、ルックアップ・テーブルROM2に提
供される。ただし、これらは、先に述べたように、カウ
ンタ方式によって、または、2個のストリームの間で多
重化されラッチされた1つのROMによる代替することが
可能である。ROMの出力は、11チュプルが、どちらのフ
ラグメント(AかBか)から来たのかと、フラグメント
内でのそれらの絶対位置を定義する。マルチプレクサ3
が、AおよびBカウントを、AおよびBカウント出力で
ある4および5に分岐させ、シフト・レジスタのビット
0がどちらのフラグメントから来たのか定義する別の出
力Qを与える。単純な算術演算が、算術ユニット6によ
って実行され、AフラグメントがBフラグメントに対し
て先行しているという事実に基づき、22チュプルの絶対
位置(カウント)を発生させる。
来た場合には、Q=0であり、nチュプルのビット0が
Bフラグメントから来た場合にはQ=1である。A'およ
びB'は、AおよびBフラグメントの中でのカウントすな
わち位置を示す。AおよびBは、AおよびBフラグメン
トの長さをそれぞれ表す。
純なシフト、加算および減算となり、これらは、必要な
コストと性能とに従って、ほとんどのプロセッサや、デ
ィスクリートな論理回路や、カスタム設計の集積回路で
実行することができる。
2と若干のロジックとにまで減少している。この技術
は、シーケンスが長ければ長い程その効果は大きいが、
任意の長さのシーケンスに適用することができる。
て、以下で説明する。
成14と共に運動制御システム12を含む。
されている実施例では、工具数値制御システムが示され
ている。この技術分野の当業者であれば、その他のいず
れかの適当な制御システムを、図3のシステムの代わり
に用いることができることは明らかである。
は、右から左)に移動可能なように、ガイドに装着され
た移動(translation)テーブル16を含む。テーブル16
は、回転可能で直線のリードねじ20と、ねじ係合するナ
ット18を担持する。ステッパ・モータ22が、リードねじ
20を駆動するように結合されており、マイクロプロセッ
サ26から放射されたパルスにより、ステッパ増幅器24を
介して制御される。移動テーブル16は、直線のモアレ・
ストリップ28を担持し、そのストリップ28のトラック
が、図4Bに示されているような、白黒交互の領域により
形成されている。これらのトラックは公知の構造の静止
型のモアレ・リーダ30により読み取られ、このリーダ
は、図4Cに示すようにカウンタ32へ、また、直接マイク
ロプロセッサ26へモアレ信号を送る。リーダ30がモアレ
トラックの白色領域から黒色領域への変移を検出する
と、リーダ30は正の信号すなわち結果的に生じているモ
アレ信号の立上りエッジを発生させる。カウンタ値の出
力34およびカウンタ・リセットの入力36は、マイクロプ
ロセッサ26に結合されている。
由は、マイクロプロセッサ26内のプログラムによって、
所望の既知数のパルスであって運動すべき希望距離に対
応する数のパルスが、ステッパ・モータ22に送られるか
らである。移動テーブル16が移動すると、モアレ・トラ
ックからリーダ30により発生されたモアレ信号が、カウ
ンタ32へ送られる。カウンタ32は、モアレ信号が正とな
るように変移する度に増分(インクリメント)され、移
動した距離をチェックする。このように、得られたシス
テムは、テーブル16をコンピュータ制御するための、従
来型の閉ループ運動制御システムである。
密な制御を行うための絶対位置の決定が可能である。こ
の目的のために、移動テーブル16は、例えば前述したも
ののような疑似ランダムコード(PRC)を有するガラス
・ストリップ38上でクロームを有する。コードはビット
の連続したシーケンスの形態であって、各ビットはクロ
ーム・ゾーンの不存在(0)または存在(1)のいずれ
かにより表示される。図4Aは、異なる陰影を図解してお
り、1つのmシーケンスの2個のインタリーブされたフ
ラグメントのビットによって占有されている2つのゾー
ンを示している。a、c、e等のゾーンは一方のフラグ
メントを表し、b、d、f等のゾーンは他方のフラグメ
ントを表す。
9を、図5を参照して以下説明する。この装置は、光線
吸収ライニングを有するケース40内に支持され、LED4
2、感光性検出器44、検出器用の光学アパーチャを提供
するスリット46、キューブ・ビーム・スプリッタ48(す
なわち、キューブを形成するよう配置され、境界面50に
おいて金属即ち誘電性コーティングを有する2個の45度
プリズム)、円柱レンズ52および凸レンズ54を含む。LE
D42により放射された光は、それぞれ円柱レンズ52およ
び凸レンズ54に向かう方向に、ビーム・スプリッタ48に
より反射される。この光は、レンズ52および54によっ
て、スプリット38上に合焦される。LED42からビーム・
スプリッタ48を介して真直ぐに伝達された光は、ケーシ
ング40により実質的に吸収される。検出されているビッ
トが入射光の殆んどを透過するガラスゾーンにより表示
されると、それほどの反射は存在せず、検出器44は、実
質的に何ら光線を受け取らない。これは、ビット値が
「0」であることを示す。検出されているビットがクロ
ーム・ゾーンにより表示されると、光はレンズ52,54を
介してビーム・スプリッタ48へ反射して戻り、そこで真
直ぐに透過されて検出器44に衝突する。検出器44は受光
した光線により励起され、これはビット値が「1」であ
ることを意味する。光学装置は、それに対してPRCスプ
リット38が運動する間は固定されたままであり、光学装
置は、LED42からの光線が一時に1ビットに合焦され
て、その1ビットのイメージが検出器44において形成さ
れるように構成さあれる。例えば、検出器のアレイを用
いることにより、一時にコードの数ビットを読み取るこ
とができる。
サ26に結合され、検出されたビット値は、モアレ信号が
正に移行する度にマイクロプロセッサ26のメモリに読み
取られ、この時点は、概ね中間点におけるビットの読み
取りと一致する。そのコントラストが最大値でありSN比
が最大値となるように情報の中間点でコードビットを読
み取ることは、明らかに有利であるが不可欠ではない。
従って、それが絶対位置を識別できる前に、PRCを20ビ
ット読み出す必要がある。このように最初の20ビット分
読み取った後の各々の後続コードは、直前の19ビットを
用いて新しい絶対位置を識別する。このように長さ2
(18/2+1)−1の最大シーケンスの2個のフラグメン
トをインタリーブすることにより、PRCが発生する。最
初の20ビットの後で読み取られた各々の後続コードビッ
トは、直前の19ビットを用いて新しい絶対位置を識別す
る。このように、マイクロプロセッサ26におけるソフト
ウエアは、20ビートのFIFOシフトレジスタのように、こ
れらのビットに対して作用する。
チャートに示すステップを実行させる。これは図2を参
照して説明したハードウエアのソフトウエアによる実行
を含んでいる。ソフトウエアの最初のステップは、カウ
ンタ32をゼロに設定し、テーブル16に対する所望の位置
PDの値を獲得することを含む、本システムの初期化であ
る。この位置PDは、決定可能な数のパルスをステッパモ
ータ22へ送ることにより、おおむね達成することができ
る。マイクロプロセッサ26は、位置PDを達成するに必要
なパルスXの数を計算し、パルスをステッパ・モータ22
へ送り始める。次いで、駆動スクリュ20がナット18、従
って移動テーブル16を運動させるよう回転し始める。リ
ーダ30がモアレ・トラックを走査してモアレ信号を発生
させ、光学装置39がPRCのビットを読み取り始める。ソ
フトウエアは、モアレ信号の立上りエッジをチェックす
る。ソフトウエアは、モアレ信号の立上りエッジを検出
すると、PRCビットの読み取り値をメモリに記憶する。
ソフトウエアは、先入れ先出しの20ビットのシフトレジ
スタを励起させる。立上りエッジは、カウンタ32を1だ
け増分させる。次に、マイクロプロセッサ26は、カウン
タのカウントをXと比較する。2つの値が近接していな
い場合には、ソフトウエアは、モアレ信号を探索するス
テップまで戻る。カウンタの値がXに近接する場合に
は、マイクロプロセッサ26は、以下ではDEワードと称す
る20ビットのパターンをメモリにおいて読み取る。DEワ
ードは、デインターリーブされ、DワードおよびEワー
ドと称される2個の10ビットの必要なワードが得られ
る。2個のフラグメントAおよびBにおけるDワードの
各位置は、メモリ内のルックアップ・テーブルによって
見つけられる。これらは、それぞれAワードとBワード
である。DワードまたはEワード(すなわち、10チュプ
ル)は、AフラグメントまたはBフラグメントのどちら
か一方において現われ、両方同時には決して現われない
ので、どちらのフラグメントからDワードやEワードが
来たかを識別することができる。DワードとEワードと
がシーケンスの同じフラグメントから来た場合には、DE
ワードにエラーのあったことを意味し、エラー信号が送
られる。それらがシーケンスの同じフラグメントから来
たのでない場合には、絶対位置PAは、既に述べた式に従
って、AワードおよびBワードから計算できる。次に、
マイクロプロセッサ26は、PAをPDと比較する。これらの
2つの位置が一致する場合には、プロセスは停止する
か、あるいは新しい位置PDに対して反復される。2つの
位置が一致しない場合には、プロセスは、2つの値が同
じになるまで継続される。
フトウエアの各要素は、ハードウエアにおいて実行でき
る。例えば、FIFOシフトレジスタに関しては、図3の点
線で示されているようにハードウエアで実現され構成さ
れる立上りエッジ検出器58と、シフト・レジスタ60とが
あり得る。このようなハードウエア構成は、アプリケー
ションによっては、速度の点で優れている。
に符号化されたストリップに対していずれかの形態の電
磁放射線を適合させることも可能である。ある種の実施
例では、符号化したストリップは磁気テープの形態であ
ってもよい。
Claims (13)
- 【請求項1】機械可読ビットのシーケンスの形式で符号
を運ぶ符号キャリア(38)と、前記シーケンスのビット
を読み取る手段(39)と、前記読み取ったビットを前記
シーケンスの連続するxチュプルとして処理し前記読み
取り手段(39)に対する前記符号キャリアの位置を識別
する手段(2、3、6)と、を備え、前記シーケンス
は、擬似ランダムなシーケンスに基づいている装置にお
いて、 前記符号は、共通因子をもたない長さを有する擬似ラン
ダムなシーケンスの複数のフラグメントから構成され、
前記フラグメントはビットごとにインターリーブされ
て、それぞれのフラグメントは複数回反復され、よっ
て、前記フラグメントは、前記符号が進行するにつれて
相互の位置が更に変位して、前記符号キャリア上の前記
符号シーケンスにおいて任意のxチュプルはそれぞれの
フラグメントからのyチュプル(y<x)の組から成る
という性質を提供し、前記識別する手段は、前記それぞ
れのフラグメント内のyチュプルの相対的な位置を決定
する手段(2)と、前記相対的な位置の関数として絶対
的な符号キャリアの位置を決定する手段(3、6)とを
備えていることを特徴とする装置。 - 【請求項2】請求項1記載の装置において、前記相対位
置決定手段(2)は、それぞれのyチュプルの位置を定
義するメモリを備えていることを特徴とする装置。 - 【請求項3】請求項1又は請求項2記載の装置におい
て、2つのフラグメント(A1…AFおよびB1…BF-1)が用
いられていることを特徴とする装置。 - 【請求項4】請求項3記載の装置において、前記フラグ
メントは長さが1だけ異なることを特徴とする装置。 - 【請求項5】請求項1ないし請求項4の任意の1つに記
載の装置において、前記擬似ランダムなシーケンスは、
長さが2(x/2)−1の最大長シーケンスであることを
特徴とする装置。 - 【請求項6】請求項5記載の装置において、前記擬似ラ
ンダムなシーケンスは、長さが2(x/2)−1の最大長
シーケンスであり、前記フラグメントは、長さが2
(x/2)/2および2(x/2)/2−1であることを特徴とす
る装置。 - 【請求項7】請求項1ないし請求項6の任意の1つに記
載され位置制御システムに組み入れられた装置におい
て、2つの相対的に運動可能な部品と、前記部品の間の
相対的な運動を生成する手段(22)と、を備え、前記符
号キャリア(38)は前記部品の一方に接着し、前記読み
取り手段は他方の部品に接着しており、更に、前記生成
手段(22)を前記決定された符号キャリア位置の関数と
して制御する手段(26)を備えていることを特徴とする
装置。 - 【請求項8】請求項1ないし請求項7の任意の1つに記
載された装置において使用する符号キャリアを準備する
方法であって、擬似ランダムなシーケンスを用いて機械
可読の態様で前記符号キャリアによって運ばれる前記符
号を得るステップを有する方法において、前記シーケン
スは共通因子をもたない長さを有する複数のフラグメン
トに分割され、前記フラグメントはビットごとにインタ
ーリーブされ、それぞれのフラグメントは複数回反復さ
れ、それによって、前記フラグメントは前記符号が進行
するにつれて前記符号キャリアによって運ばれる符号に
おける相互の位置が更に変位し、前記符号において、そ
れぞれのxチュプルがそれぞれのフラグメントからのy
チュプル(y<x)の組から構成される一意的で連続す
るxチュプルを与え、それにより前記xチュプルの位置
が前記それぞれのフラグメントにおける前記yチュプル
の相対的位置によって定義されることを特徴とする方
法。 - 【請求項9】請求項8記載の方法において、2つのフラ
グメントが用いられることを特徴とする方法。 - 【請求項10】請求項9記載の方法において、前記フラ
グメントは、長さが1だけ異なることを特徴とする方
法。 - 【請求項11】請求項8、請求項9、又は請求項10記載
の方法において、xを前記符号における一意的で連続的
なxチュプルを与えるワード長に対応する整数とする
と、前記擬似ランダムなシーケンスは、長さが2
(x/2)−1の最大長シーケンスであることを特徴とす
る方法。 - 【請求項12】請求項8ないし請求項11の任意の1つに
従って準備された符号キャリアを使用する絶対位置決定
方法において、前記符号のxチュプルを読み取るステッ
プと、前記フラグメントのそれぞれに属する複数のyチ
ュプル(y<x)を前記xチュプルから得るステップ
と、前記フラグメントにおける前記yチュプルの位置を
決定するステップと、前記yチュプルの前記位置から絶
対位置を計算するステップと、を含むことを特徴とする
方法。 - 【請求項13】請求項12記載の方法において、2つのフ
ラグメントが用いられ、1つのyチュプルが前記xチュ
プルの代替ビット(alternate bits)から得られ、第2
のyチュプルが前記xチュプルの中間ビット(intermed
iate bits)から得られることを特徴とする方法。
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