JP5011201B2 - 絶対位置測長型エンコーダ - Google Patents

Description

本発明は、発光素子と、該発光素子の投射光に擬似ランダム符号で明暗パターンを形成するスケールと、受光素子とを有する絶対位置測長型エンコーダに係り、特に、高精度でありながら演算量の少ない絶対位置測長型エンコーダに関する。

計測機や測定装置などでは正確な位置の制御や計測が不可欠である。そのために、ある程度の長さに亘り、絶対位置測定が可能な絶対位置測長型エンコーダが用いられている。特に、高精度が要求されている場合には、光電式のものが用いられている。

一般に、光電式の絶対位置測長型エンコーダは、粗い移動距離を計測するためのアブソリュートパターン（以下、ＡＢＳパターンとも称する）と、その求められた粗い移動距離の間を補完して分解能の高い移動距離を計測するためのインクリメンタルパターン（以下、ＩＮＣパターンと称する）とを、スケールに有している（例えば、特許文献１、２）。そして、例えば、スケールを移動するステージ側に取り付け、発光素子と受光素子とをステージを支えるベース側に取り付ける。

そして、ステージの移動に伴い、スケールに形成されたＡＢＳパターンとＩＮＣパターンで形成される明暗パターンが、それを受光する受光素子上で変化するので、その変化を信号処理回路において処理することで、移動距離を精度良く計測することができる。詳しくいうならば、ＡＢＳパターンにより粗い絶対位置が求められて、ＩＮＣパターンによりＡＢＳパターンで求められた絶対位置と絶対位置との間の細かい位置が求められる。つまり、ＡＢＳパターンによって求められる絶対位置自体は、精度が高く安定している必要がある。

なお、ＡＢＳパターンとしては、周期の異なるパターンが複数使われ、その位相関係から絶対位置が求められるものもある。しかし、測定距離が長くなると、上記パターン数が多くなり、スケールや受光素子の大型化などの問題が生じてしまう。このため、ＡＢＳパターンとしては、擬似ランダム符号に基づいた１つのパターンを用いることで、絶対位置測長型エンコーダ自体を小型化することが行われている。

特開２０００―２３４９４１号公報 特表２００５−５１５４１８号公報

しかしながら、上記擬似ランダム符号をＡＢＳパターンに用いた場合には、絶対位置の計測については演算量が多くなり、演算処理に時間がかかり、高速に移動距離の計測結果を出力することができなかった。具体的に説明するならば、明暗パターンを受光した受光素子の信号をデジタル信号として処理する際に、例えば、絶対位置の計測位置精度を確保するために受光素子の信号を４ｂｉｔ階調で変換した場合には、１つの画素データは４ｂｉｔとなる。その画素データ長を直接用いて、擬似ランダム符号に基づく循環周期データ全体と相関演算すると、演算量が膨大となるためである。

それゆえ、移動距離の計測は、ＡＢＳパターンに基づく位置計測を頻繁に行わず、ＩＮＣパターンに基づく位置計測を定常的に行うようにしている。しかし、これでは、ＡＢＳパターンを備えていながら、高速移動時にＩＮＣパターンによるミスカウントが発生しても、正しい絶対位置は出力されない。そして、次の絶対位置の計測が実行されるまでの間は、間違った位置計測の値が出力され続けてしまうこととなる。即ち、絶対位置測長型エンコーダであるにも拘らず、絶対位置計測の信頼性が低いという問題を有していた。なお、受光素子同士で出力を比較したりすることで、絶対位置の精度を保持しつつ当該画素データを２値化して絶対位置を求める試みもなされている（特に特許文献２など）。しかし、結局処理が複雑で演算量が増えてしまうという同様の問題を有していた。

また、上記ＡＢＳパターンは、擬似ランダム符号に基づき正確な間隔で形成されなければいけないところ、その形成プロセスの条件によっては、そのパターンに太りや細りが生じてしまうことがある。この場合にはＡＢＳパターンによって求められる絶対位置は、精度が落ちてしまい、不安定となるという問題点も有していた。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、ＡＢＳパターンに擬似ランダム符号を用いても少ない演算量で絶対位置を算出すると共に、ＡＢＳパターンに太りや細りが生じた場合でも求める絶対位置の精度を確保できる絶対位置測長型エンコーダを提供することを課題とする。

本願の請求項１に係る発明は、発光素子と、擬似ランダム符号に基づいたアブソリュートパターン（ＡＢＳパターン）を備えると共に、前記発光素子からの投射光に該アブソリュートパターン（ＡＢＳパターン）で明暗パターンを形成するスケールと、該明暗パターンを受光する受光素子と、該受光素子から出力される信号に従うデジタル信号に２値化処理をして、前記アブソリュートパターン（ＡＢＳパターン）の最小線幅区間毎に、該２値化された値の微分後の絶対値が極大となる位置を求めるエッジ位置検出回路と、該最小線幅区間で該極大となる位置についてのヒストグラムを作成し、該ヒストグラムからピーク位置を求めるピーク位置検出回路と、該２値化処理された値に基づいて擬似ランダム符号を復号する復号回路と、該復号された擬似ランダム符号を前記擬似ランダム符号の設計値に参照して前記受光素子に対する前記スケールの絶対位置を算出する位置検出回路（ＡＢＳ位置検出回路）と、該位置検出回路で求められた前記スケールの絶対位置を、前記ピーク位置で補正する位置データ合成回路と、を備えたことにより、前記課題を解決したものである。

本願の請求項２に係る発明は、前記復号回路が、求められた前記ピーク位置を擬似ランダム符号の基準位置として、前記２値化処理された値から擬似ランダム符号を復号したものである。

又、本願の請求項３に係る発明は、前記復号回路で求めるピーク位置が、前記ヒストグラムの値を内挿して求めたものである。

又、本願の請求項４に係る発明は、前記復号回路が、前記最小線幅内で前記２値化処理された値（０と１）のそれぞれの総数を求めて、該総数の多いほうの値（０、あるいは１）で、該最小線幅の符号を決定して復号したものである。

本発明によれば、ＡＢＳパターンに擬似ランダム符号を用いても少ない演算量で精度の高い絶対位置を算出することができる。そのため、ＡＢＳパターンから頻繁に絶対位置を算出することができ、例えば、スケールが急激に大きく移動した場合でも、精度を保ったままで、追従性のよい受光素子に対するスケールの移動距離の計測が可能となる。

又、ＡＢＳパターンに太りや細りが生じた場合でも求める絶対位置の精度を確保することができる。このため、ＡＢＳパターンの形成プロセス条件を厳しく追及する必要はないので、スケール及び絶対位置測長型エンコーダの低コスト化を実現することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本発明に係る第１実施形態について、図１から図７を用いて説明する。図１は本実施形態に係る絶対位置測長型エンコーダの全体概略図、図２は発光素子とスケールと受光素子との関係を模式的に示す斜視図、図３はスケールの模式図、図４は受光素子の模式図、図５はエッジ位置検出回路から位置データ合成回路までの動作を示すフロー図を示す図、図６は図５の各ステップに対応した信号を示す模式図、図７はＡＢＳパターンの線幅に太りなどが生じていたときの図５の各ステップに対応した信号を示す模式図、である。

最初に、本実施形態の全体構成と主要構成要素について、概略的に説明する。

絶対位置測長型エンコーダ１００は、主に図１に示す如く、発光素子１０８と、擬似ランダム符号に基づいたアブソリュートパターン（以下、ＡＢＳパターンと称する）１０４を備えると共に、発光素子１０８からの投射光Ｒ０にＡＢＳパターン１０４で明暗パターンを形成するスケール１０２と、明暗パターンを受光する受光素子１１２と、受光素子１１２から出力される信号（ＡＢＳ明暗信号ＳＡ１）に従うデジタル信号ＳＡ３に２値化処理をして、ＡＢＳパターン１０４の最小線幅Ｐ_ＡＢＳ区間毎に、２値化処理された値の微分後の絶対値が極大となる位置を求めるエッジ位置検出回路１２４と、最小線幅Ｐ_ＡＢＳ区間で極大となる位置についてのヒストグラムを作成し、該ヒストグラムからピーク位置ＰＫを求めるピーク位置検出回路１２６と、２値化処理された値に基づいて擬似ランダム符号を復号する復号回路１２８と、復号された擬似ランダム符号を擬似ランダム符号の設計値に参照して受光素子１１２に対するスケール１０２の絶対位置を算出するＡＢＳ位置検出回路（位置検出回路）１３０と、ＡＢＳ位置検出回路（位置検出回路）１３０で求められたスケール１０２の絶対位置をピーク位置ＰＫで補正する位置データ合成回路１３２と、を備えている。

以下、各構成要素について詳細に説明する。

スケール１０２は、図２、図３に示す如く、ＡＢＳパターン１０４とＩＮＣパターン１０６とを有する。発光素子１０８から投射される光Ｒ０が光軸方向（Ｙ方向）に直交するスケール１０２に照射されると、ＡＢＳパターン１０４とＩＮＣパターン１０６とにより、レンズ１１０を介して受光素子１１２上に明暗パターンが結像される。ＡＢＳパターン１０４とＩＮＣパターン１０６は、例えば、符号が１であれば投射光Ｒ０を遮らない透明状態とし、符号が０であれば投射光Ｒ０を遮ぎる不透明状態とすることで実現されている。

ＡＢＳパターン１０４には擬似ランダム符号が用いられている。ここで、擬似ランダム符号としては、例えばシフトレジスタによって生成される符号系列のうちの最長の周期となるＭ系列のものを使用することができる。このとき、擬似ランダム符号１個当たりの線幅は、ＡＢＳパターン１０４の最小線幅Ｐ_ＡＢＳとなる。ＩＮＣパターン１０６は、周期的に形成された１と０とからなるパターンである。本実施形態においては、ＡＢＳパターン１０４が、図３においてＺ軸方向で上側に配置され、ＩＮＣパターン１０６がその下側に配置されている。発光素子１０８としては、例えば、ＬＥＤを使用することができる。

レンズ１１０としては、図２に示すように２つのパターン１０４、１０６を同時に結像できる１つのレンズ（例えば、シリンドリカルレンズなど）で構成することができる。あるいは、レンズ１１０としては、ＡＢＳパターン１０４とＩＮＣパターン１０６を個別に結像するように２つから構成されてもよい。なお、レンズ１１０は必ずしも用いなくてもよい。

受光素子１１２は、図４に示す如く、２つの受光素子アレイ１１４、１１６を有する。１つがＡＢＳ用受光素子アレイ１１４であり、もう１つはＩＮＣ用受光素子アレイ１１６である。ＡＢＳ用受光素子アレイ１１４のアレイ配置ピッチＰ_ＰＤＡは図４に示す如くである。即ち、ＡＢＳ用受光素子アレイ１１４の空間分解能はアレイ配置ピッチＰ_ＰＤＡとなる。ここでアレイ配置ピッチＰ_ＰＤＡは、ＡＢＳパターン１０４の最小線幅Ｐ_ＡＢＳよりも狭く、例えば１／３以下とすることができる。アレイ配置ピッチＰ_ＰＤＡがより細かくなれば、最小線幅Ｐ_ＡＢＳ内のサンプリング数が増えて、より高精度に絶対位置を測定することができる。ＡＢＳ用受光素子アレイ１１４は、ＡＢＳパターン１０４によって形成された明暗パターンをそのアレイ方向（Ｘ方向）に順次読み出してＡＢＳ明暗信号ＳＡ１を出力する。

ＩＮＣ用受光素子アレイ１１６は、９０°位相差の４相出力を有する（図示せず）。ＩＮＣ用受光素子アレイ１１６は、ＩＮＣパターン１０６によって形成された明暗パターンをそのアレイ方向（Ｘ方向）に順次読み出してＩＮＣ明暗信号ＳＩ１を出力する。ＩＮＣパターン１０６によって形成された明暗パターンを９０°位相差の４相出力からなるＩＮＣ用受光素子アレイ１１６が検出した場合には、９０°位相差の４相正弦波信号が出力される。なお、ＩＮＣ用受光素子アレイ１１６のアレイ配置ピッチは、求められる絶対位置と絶対位置の間を補完するため、ＡＢＳ用受光素子アレイ１１４のアレイ配置ピッチＰ_ＰＤＡよりも細かいものとなっている。

ノイズフィルタ・増幅回路１２０は、図１に示す如く、受光素子１１２によって出力されたＡＢＳ明暗信号ＳＡ１を処理する。その際に、ローパスフィルタで高周波ノイズをカットすると共に、所定のゲインで増幅を行い、信号ＳＡ２を出力する。

ＡＤ変換回路１２２は、図１に示す如く、ノイズフィルタ・増幅回路１２０から出力された信号ＳＡ２をアナログ信号からデジタル信号に変換して、信号ＳＡ３を出力する。

エッジ位置検出回路１２４は、図１に示す如く、ＡＤ変換回路１２２から出力された信号ＳＡ３を、最初に２値化処理する。２値化処理を行う際に、所定のしきい値ＴＨを設ける必要があるが、例えば本実施形態においては、信号ＳＡ３の最小値と最大値との中間値を所定のしきい値ＴＨとして用いることができる。他に所定のしきい値ＴＨをヒストグラムの基づき求めてもよいし、区域を分けて区域毎にしきい値ＴＨを求めてもよい。そして、２値化処理された値は信号ＳＡ４として出力される。又、２値化処理された値は、微分された後に絶対値化される。その値は信号ＳＡ５として出力される。

ピーク位置検出回路１２６は、図１に示す如く、ＡＢＳパターン１０４の最小線幅Ｐ_ＡＢＳ毎に信号ＳＡ５から得られる値の極大値（最小線幅Ｐ_ＡＢＳ内での最大値）となる位置についてのヒストグラムを作成し、そのヒストグラムからピーク位置ＰＫを求める。求めた値は信号ＳＡ６として出力される。

復号回路１２８は、図１に示す如く、信号ＳＡ６のピーク位置ＰＫを、復号する擬似ランダム符合の切替わる位置（基準位置）として、信号ＳＡ４の２値化処理された値に基づいて処理を行う。具体的には、復号回路１２８は、ピーク位置ＰＫだけシフトした位置からＡＢＳパターン１０４の最小線幅Ｐ_ＡＢＳ単位で、０若しくは１の擬似ランダム符号に復号する。復号された値は、ＡＢＳ復号信号ＳＡ７として出力される。

ＡＢＳ位置検出回路（位置検出回路）１３０は、図１に示す如く、ＡＢＳ復号信号ＳＡ７である復号された擬似ランダム符合を擬似ランダム符合の設計値に参照して受光素子１１２に対するスケール１０２の絶対位置を算出する。本実施形態においては、入力したＡＢＳ復号信号ＳＡ７と、ＡＢＳパターン１０４を形成するために用いた擬似ランダム符号の設計値との相関演算をする。なお、このときに、擬似ランダム符合の設計値をテーブル化して、そのテーブルに復号された擬似ランダム符合を参照して絶対位置を求めてもよい。得られた絶対位置は、ＡＢＳ位置信号ＳＡ８として出力される。

位置データ合成回路１３２は、図１に示す如く、ＡＢＳ位置検出回路（位置検出回路）１３０から出力されたＡＢＳ位置信号ＳＡ８に、ピーク位置検出回路１２６で得られたピーク位置信号ＳＡ６でピーク位置ＰＫ分だけ加算して合成（補正）することにより、正確な絶対位置を求める。求められた絶対位置は、ＡＢＳ合成位置信号ＳＡ９として出力される。

ノイズフィルタ・増幅回路１４０は、図１に示す如く、ＩＮＣ明暗信号ＳＩ１である９０°位相差の４相正弦波信号を処理するための回路である。具体的にはＩＮＣ明暗信号ＳＩ１に対して、ローパスフィルタで高周波ノイズをカットすると共に、所定のゲインで増幅を行い、信号ＳＩ２を出力する。

ＩＮＣ位置検出回路１４２は、図１に示す如く、ノイズフィルタ・増幅回路１４０から出力された信号ＳＩ２を処理する。具体的には９０°位相差の４相正弦波信号から９０°位相差の２相正弦波信号を生成してアークタンジェント演算を行い、相対位置を求める。

絶対位置出力回路１４４は、図１に示す如く、ＩＮＣ位置検出回路１４２から出力された信号ＳＩ３と、位置データ合成回路１３２から出力されたＡＢＳ合成位置信号ＳＡ９のどちらを位置データ信号Ｓｏｕｔとして出力するかを選択する。本実施形態では、例えば通常は信号ＳＩ３を選択して、所定時間（使用条件により適切に設定する）間隔毎に信号ＳＩ３をＡＢＳ合成位置信号ＳＡ９と参照して、２つの信号から得られる絶対位置に差があればＡＢＳ合成位置信号ＳＡ９を位置データ信号Ｓｏｕｔとして出力する。それと共に、位置データ信号ＳｏｕｔをＩＮＣ位置検出回路１４２にフィードバックして、ＩＮＣ位置検出回路１４２内部に現在値としてセットする。なお、このフィードバックは、位置データ合成回路１３２がデータリフレッシュレートでデータが更新されていないときに行う。

次に、エッジ位置検出回路１２４から位置データ合成回路１３２までの信号処理フローについて図５に基づいて、図６、図７を参照しながら説明する。

最初に、ＡＤ変換回路１２２よりデジタル化された信号ＳＡ３（図６（Ａ）を参照）が、エッジ位置検出回路１２４で、所定のしきい値ＴＨによって２値化処理される（ステップＳ２）。ここで図６（Ａ）に示す如く、デジタル化された信号ＳＡ３は、ＡＢＳ用受光素子アレイ１１４のアレイ配置ピッチＰ_ＰＤＡ間隔でサンプリングされたデジタルデータである。そして、２値化されて出力される信号ＳＡ４は、図６（Ｂ）の形態となる。

次に、同じエッジ位置検出回路１２４にて、２値化された値が微分され、立上り位置と立下り位置の検出がなされる（ステップＳ４）。このときの信号は、図６（Ｃ）の形態となる。

次に、同じエッジ位置検出回路１２４にて、得られた微分信号を絶対値化する（ステップＳ６）。このときの信号は、図６（Ｄ）の形態となる。このときの値が信号ＳＡ５である。

次に、ピーク位置検出回路１２６にて、ＡＢＳパターン１０４の最小線幅Ｐ_ＡＢＳ毎に絶対値化された値が極大（最小線幅Ｐ_ＡＢＳ単位では最大値）となる位置について、ＡＢＳパターン１０４の最小線幅Ｐ_ＡＢＳ区間でヒストグラムを作成する（ステップＳ８）。

次に、同じピーク位置検出回路１２６にて、ヒストグラムにおける頻度のピーク位置ＰＫを算出する（ステップＳ１０）。図６（Ｅ）に、ＡＢＳパターン１０４の最小線幅Ｐ_ＡＢＳ区間における極大となる位置についてのヒストグラムを示す。この図で、頻度が最大となっている位置がピーク位置ＰＫである。本実施形態では、確率分布関数（例えば、ガウス分布関数）を最小二乗法でフィッティングすることで、ヒストグラムの各値を内挿して、ピーク位置ＰＫを求めている。なお、他の確率分布関数でもよいし、確率分布関数に限らず、隣接２点間の補完や多次関数によるフィッティングなどによってもよいし、単に度数が高い位置をそのまま、ピーク位置ＰＫとして用いてもよい。求められたピーク位置ＰＫは、ピーク位置信号ＳＡ６として復号回路１２８及び位置データ合成回路１３２へ出力される。

次に、復号回路１２８にて、ピーク位置信号ＳＡ６のピーク位置ＰＫだけシフトした位置から最小線幅Ｐ_ＡＢＳ区間毎に、各ＡＢＳパターン１０４の最小線幅Ｐ_ＡＢＳ内で１と０のそれぞれで集計を行い、それぞれの総数を求める（ステップＳ１２）。

次に、同じ復号回路１２８にて、ＡＢＳパターン１０４の最小線幅Ｐ_ＡＢＳ単位で、上記集計した結果、１の総数が多いのか０の総数が多いのかを比較し、多いほうの値によって符号を決定する。決定された符号に基づき、符号の復号が行われる（ステップＳ１４）。復号されて復号回路１２８から出力されるＡＢＳ復号信号ＳＡ７は、図６（Ｆ）の形態となる。

次に、ＡＢＳ位置検出回路（位置検出回路）１３０にて、ＡＢＳ復号信号ＳＡ７の復号された擬似ランダム符合と擬似ランダム符合の設計値との相関演算を行い、受光素子１１２に対するスケール１０２の絶対位置を求める（ステップＳ１６）。その値がＡＢＳ位置信号ＳＡ８として出力される。

次に、位置データ合成回路１３２にて、ＡＢＳ位置信号ＳＡ８の絶対位置にピーク位置信号ＳＡ６のピーク位置ＰＫを加えることで、位置データを合成（補正）する（ステップＳ１８）。その合成された値が、位置データ信号Ｓｏｕｔとして出力される。

以上、ＡＢＳパターン１０４が理想的な形状で形成されていた場合について説明したが、ＡＢＳパターン１０４の形成プロセスにおいて、ＡＢＳパターン１０４の太りや細りが発生する可能性がある。この場合にも図５の信号処理フローに従い、その信号形態は図７に示す。

図７において、実線は図６に相当するＡＢＳパターン１０４の理想的な場合であり、破線はＡＢＳパターン１０４に太りや細りが生じていた場合に得られる信号を示している。なお、図７（Ａ）〜図７（Ｆ）は、それぞれ、図６（Ａ）〜図６（Ｆ）に対応する。図７（Ｂ）〜図７（Ｄ）に示す如く、ＡＢＳパターン１０４の線幅の太りや細りがあると、信号の立上り位置と立下り位置がシフトする。しかしながら、ＡＢＳパターン１０４の線幅の太りや細り、どちらの場合であっても、図７（Ｃ）に示す如く、信号の立上り位置と立下り位置のシフトが相殺する。このため、図７（Ｅ）に示すとおりヒストグラムにおいて頻度分布がなだらかとなってもピーク位置ＰＫはシフトせず、実線におけるピーク位置ＰＫと破線におけるピーク位置ＰＫは一致している。即ち、ＡＢＳパターン１０４に太りや細りが生じていたとしても、そのピーク位置ＰＫに対しては影響を与えないようにすることができる。つまり、本実施形態のピーク位置検出回路１２６を用いることによって、ＡＢＳパターン１０４の太りや細りによる影響を回避することができ、そのためスケール１０２の製造上パターン寸法誤差の許容範囲を大きくすることが可能となる。

このようにして、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換されたデジタル値から直接相関演算をするのではなく、エッジ検出回路１２４、ピーク位置検出回路１２６、復号回路１２８を用いて、２値化処理して符号に復号してから設計値の擬似ランダム符号との相関演算をするので、演算量を極めて少なくすることができる。例えば、従来、ＡＢＳ用受光素子アレイ１１４のアレイ配置ピッチ（空間分解能）Ｐ_ＰＤＡ単位で４ｂｉｔのデジタル値を用いて相関演算をしていたとすると、本実施形態ではＡＢＳパターン１０４の最小線幅Ｐ_ＡＢＳ単位で１ｂｉｔの極めて少ないデータ量で相関演算を行うことができる。すなわち、頻繁にＡＢＳパターン１０４を用いて絶対位置を計測しても、追従性のよい安定した移動距離の計測が可能である。

同時に、復号は、ＡＢＳパターン１０４の最小線幅Ｐ_ＡＢＳ単位でなされており、設計値の擬似ランダム符号の最小単位と同一である。このため、相関演算した際に互いの符号の長さが一致しているので、相関の有無が極めてはっきりと判別できる。そして、位置データ合成回路１３２において、ＡＢＳパターン１０４の線幅の太りなどの影響を除去可能なピーク位置ＰＫによって絶対位置が補正されるので、精度の高い絶対位置を計測することが可能である。

即ち、ＡＢＳパターン１０４に擬似ランダム符号を用いても少ない演算量で精度の高い絶対位置を算出することができる。そのため、ＡＢＳパターン１０４から頻繁に絶対位置を算出することができ、例えばスケール１０２が急激に大きく移動した場合でも、精度を保ったままで追従性の良い受光素子１１２に対するスケールの移動距離の計測が可能となる。

又、ＡＢＳパターン１０４に太りや細りが生じた場合でも、求める絶対位置の精度を確保することができる。このため、ＡＢＳパターン１０４の形成プロセス条件を厳しく追及する必要はないので、スケール１０２及び絶対位置測長エンコーダ１００の低コスト化を実現することができる。

本発明について第１実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち本発明の要旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでも無い。

第１実施形態において、信号処理回路１１８は、エッジ位置検出回路１２４と、ピーク位置検出回路１２６、復号回路１２８と、ＡＢＳ位置検出回路（位置検出回路）１３０と、位置データ合成回路１３２と、を備えていたが、本発明はこれらの回路名に限定されるものではない。本発明は、本実施形態で説明した各回路の機能を備えたものであればよい。

又、第１実施形態においては、スケール１０２によって形成される明暗パターンはスケール１０２の透過光によって形成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば図８に示す第２実施形態のように、スケール１０２に対して投射光Ｒ０が反射されることで明暗パターンが形成されて、受光素子１１２上で受光するような構成を採っても構わない。

又、第１実施形態においては、復号回路１２８での擬似ランダム符合の復号に際して、ピーク位置ＰＫを基準位置としていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、任意の位置から最小線幅Ｐ_ＡＢＳ毎に復号してもよい。

又、上記実施形態においては、２値化処理された値から疑似ランダム符号を復号するのに、最小線幅Ｐ_ＡＢＳ内で１と０のそれぞれの総数を求めて、１の総数が多いのか０の総数が多いのかを比較し、多いほうの値によって符号を決定して復号が行われていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、最小線幅Ｐ_ＡＢＳ内の特定の位置（例えば中心）での値が１あるいは０であるかを判断することで、最小線幅Ｐ_ＡＢＳの符号を決定して復号してもよい。

本発明の第１実施形態に係る絶対位置測長型エンコーダの全体概略図 同じく発光素子とスケールと受光素子との関係を模式的に示す斜視図 同じくスケールの模式図 同じく受光素子の模式図 同じくエッジ位置検出回路から位置データ合成回路までの動作を示すフロー図を示す図 同じく図５の各ステップに対応した信号を示す模式図 同じくＡＢＳパターンの線幅に太りなどが生じていたときの図５の各ステップに対応した信号を示す模式図 本発明の第２実施形態に係る発光素子とスケールと受光素子との関係を模式的に示す概略図

符号の説明

１００…絶対位置測長型エンコーダ
１０２…スケール
１０４…ＡＢＳパターン（アブソリュートパターン）
１０６…ＩＮＣパターン
１０８…発光素子
１１０…レンズ
１１２…受光素子
１１４…ＡＢＳ用受光素子アレイ
１１６…ＩＮＣ用受光素子アレイ
１１８…信号処理回路
１２０、１４０…ノイズフィルタ・増幅回路
１２２…Ａ／Ｄ変換回路
１２４…エッジ位置検出回路
１２６…ピーク位置検出回路
１２８…復号回路
１３０…ＡＢＳ位置検出回路（位置検出回路）
１３２…位置データ合成回路
１４２…ＩＮＣ位置検出回路
１４４…絶対位置出力回路
ＳＡ１…ＡＢＳ明暗信号
ＳＡ６…ピーク位置信号
ＳＡ７…ＡＢＳ復号信号
ＳＡ８…ＡＢＳ位置信号
ＳＡ９…ＡＢＳ合成位置信号
ＳＩ１…ＩＮＣ明暗信号
Ｓｏｕｔ…位置データ信号

Claims (4)

1. 発光素子と、
   擬似ランダム符号に基づいたアブソリュートパターンを備えると共に、前記発光素子からの投射光に該アブソリュートパターンで明暗パターンを形成するスケールと、
   該明暗パターンを受光する受光素子と、
   該受光素子から出力される信号に従うデジタル信号に２値化処理をして、前記アブソリュートパターンの最小線幅区間毎に、該２値化処理された値の微分後の絶対値が極大となる位置を求めるエッジ位置検出回路と、
   該最小線幅区間で該極大となる位置についてのヒストグラムを作成し、該ヒストグラムからピーク位置を求めるピーク位置検出回路と、
   該２値化処理された値に基づいて擬似ランダム符号を復号する復号回路と、
   該復号された擬似ランダム符号を前記擬似ランダム符号の設計値に参照して前記受光素子に対する前記スケールの絶対位置を算出する位置検出回路と、
   該位置検出回路で求められた前記スケールの絶対位置を前記ピーク位置で補正する位置データ合成回路と、
   を備えることを特徴とする絶対位置測長型エンコーダ。
2. 前記復号回路は、求められた前記ピーク位置を擬似ランダム符号の基準位置として、前記２値化処理された値から擬似ランダム符号を復号することを特徴とする請求項１に記載の絶対位置測長型エンコーダ。
3. 前記復号回路で求めるピーク位置は、前記ヒストグラムの値を内挿して求めることを特徴とする請求項１に記載の絶対位置測長型エンコーダ。
4. 前記復号回路は、前記最小線幅内で前記２値化処理された値のそれぞれの総数を求めて、該総数の多いほうの値で、該最小線幅の符号を決定して復号することを特徴とする請求項１又は２に記載の絶対位置測長型エンコーダ。

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