JP5425209B2 - 絶対位置測定装置 - Google Patents

Description

多くの分野において、互いに相対的に移動する二つの物体の位置を計測するために、絶対角度測定装置が益々用いられてきている。絶対角度測定装置は、純粋な増分式測定システムと比べて、各相対位置において、供給エネルギーの中断後でも直ちに正しい位置情報を出力できるという利点を有する。

この場合、絶対位置は、角度符号部によって具体的に規定されている。符号エレメントが測定方向に並んで配置された単一の符号トラックで位置情報を配置することは、特に省スペースな構成となる。その場合、符号エレメントが、疑似ランダム配列で順次配置されており、その結果所定の数の連続する符号エレメントは、それぞれ絶対値を一義的に規定する一つの符号語を形成している。単一の符号エレメントだけ走査装置をスライドさせると、新しい符号語が直ちに形成されるとともに、絶対位置を検出すべき周囲全体に渡って、異なる符号語の配列が提供される。そのようなシリアル又はシーケンシャル符号は、しばしばチェーン符号又は疑似ランダム符号（ＰＲＣ）とも呼ばれている。

（復号とも呼ばれる）走査した符号語から絶対位置を求めるために、各符号語に一つの位置を割り当てる復号テーブルが用いられている。走査した符号語に絶対位置を割り当てるために、符号語は、復号テーブル用のアドレスを形成し、その結果その符号語に関して保存された絶対位置が出力されて、更なる処理のために提供される。今日、そのような不揮発性のテーブルは、速いアクセスを可能にするために、ＡＳＩＣ内にハードウェア配線された形で構成することができる。

角度測定装置の分解能に関する要件は、常に高く、その結果３６０°に渡って、多くの位置が一義的に符号化されるべきである。符号化しなければならない位置が多くなる程、それに続く復号の負担が大きくなる。シリアル符号の場合、分解能を向上させるためには、非常に多くの異なる符号語を生成して、復号しなければならないことが問題である。テーブルを用いて復号を行う場合、可能性の有る符号語毎に、それに対応する絶対位置を保存した大きなテーブルが必要となる。計算機を用いて復号を行う場合、そのための計算時間が比較的長くなる。

特許文献１は、復号の負担を軽減するために、如何にして角度符号部と角度測定装置を構成可能であるかに関する手法を提示している。その場合、第一の符号シーケンスと第二の符号シーケンスが、３６０°に渡って、互いに平行に延びるトラックで配置されている。第一の符号シーケンスは、３６０°に渡って５回配置され、第二の符号シーケンスは、３６０°に渡って１４回配置されている。それらの符号シーケンスは、異なる角度区画をカバーしている。第一の符号シーケンスのビット幅は、第二の符号シーケンスのビット幅と異なっている。この復号器は、第一の符号シーケンスの復号用の第一の値のストックと、第二の符号シーケンスの復号用の第二の値のストックとを有する。３６０°に渡る各場所における絶対位置は、二つの部分分解位置の組合せによって一義的に得られている。

この場合、３６０°に対して、それぞれ二つの符号シーケンスの長さの整数倍である一定数の位置だけを符号化できることが欠点である。

米国特許第６，３３０，５２２号明細書

以上のことから、本発明の課題は、３６０°に渡る任意の数の位置を一義的に符号化することが可能であるとともに、角度測定装置において、角度符号部の走査によって生成される符号語の配列を簡単に復号することができる角度符号部を提示することである。

本課題は、請求項１に記載された角度符号部によって解決される。

請求項１２は、そのような角度符号部を備えた絶対角度測定装置を規定している。

この絶対角度符号部は、３６０°内に配置された複数の符号シーケンスを有し、それらの符号シーケンスを組み合わせて、３６０°に渡っての絶対位置を一義的に符号化し、それらの符号シーケンスの中の第一の符号シーケンスは、符号エレメントの配列から成り、第一の角度区画をカバーし、複数回順次配置されるとともに、複数回サイクリックに繰り返され、第二の符号シーケンスは、符号エレメントの配列から成り、第二の角度区画をカバーし、複数回順次配置されるとともに、複数回サイクリックに繰り返され、第一の角度区画は、第二の角度区画と等しくなく、これらの符号シーケンスの中の少なくとも一つは、３６０°内において、その一部だけを形成されるとともに、その次の符号シーケンスとの間に継目箇所を構成している。

言い換えると、二つの符号シーケンスの中の少なくとも一方は、３６０°内において一回、その一部だけを実装されて、その部分は、その次の符号シーケンスと繋がっている。この場合、走査時に符号エレメントの新しい配列、即ち、新しいビットパターン又は語を発生させる継目領域が生じているので、そのような接続箇所では、その符号シーケンスが中断している。新しいビットパターンとは、そのビットパターンが符号シーケンス及びそのサイクリックな繰り返し部分の構成要素ではないことを意味する。

この場合、これらの符号シーケンスは、円盤上に、或いはドラムの周囲に渡って円環状に配置されている。

一つの符号エレメントは、それぞれ１ビットを導き出すことが可能な角度符号部の一つの領域である。

符号シーケンスとは、符号エレメントの配列を意味し、その配列は、符号シーケンスの全長に渡っての異なる位置を符号エレメントの走査パターンにより規定する。

サイクリックに繰り返される符号シーケンスとは、その符号シーケンスの終端に、その同じ符号シーケンスの始端が再び続くことを意味する。

ここで、本発明に基づき構成された角度符号部によって、特に、３６０°に渡って、有利には、ｋがｋ＞４かつ整数であるとして、２^k 個の異なる位置を符号化することが可能である。

第一の符号シーケンスと第二の符号シーケンスの符号エレメントは、有利には、それぞれ同じ角度区画をカバーする。それを前提とすると、一つの角度区画の大きさは、特に、符号エレメントの数によって簡単に定義することができる。

第一の符号シーケンスの長さが第二の符号シーケンスの長さと１つの符号エレメントだけ異なる場合、最も大きな数の異なる位置が得られる。この場合、第一の符号シーケンスの長さは、第一の符号シーケンスの符号エレメントの数であり、第二の符号シーケンスの長さは、第二の符号シーケンスの符号エレメントの数である。

符号シーケンスの走査によって得られる語（ビットパターン）の比較的簡単な評価は、第一の符号シーケンスと第二の符号シーケンスが異なるトラックで配置された場合に得られる。

二つのトラックで配置した場合、二つのトラックでは、それぞれ３６０°に渡って、Ｍ₁ ＜ＫＧＶ（Ｌ_A ，Ｌ_B ）を満たすＭ₁ 個の同数の符号エレメントが配置され、ここで、ＫＧＶ（Ｌ_A ，Ｌ_B ）は、Ｌ_A とＬ_B の最小公倍数であり、Ｌ_A は、第一の符号シーケンスの符号エレメントの個数を表す整数であり、Ｌ_b は、第二の符号シーケンスの符号エレメントの個数を表す整数である。

第一の符号シーケンスの一つの部分と第二の符号シーケンスの一つの部分をそれぞれ交互に配置することによって、第一の符号シーケンスと第二の符号シーケンスが一つの共通のトラックで配置された場合、３６０°に渡って、複数の異なる位置を符号化することができる。特に、第一の符号シーケンスの一つの符号エレメントには、それぞれ第二の符号シーケンスの単一の符号エレメントが続き、第二の符号シーケンスの一つの符号エレメントには、それぞれ第一の符号シーケンスの単一の符号エレメントが続く。

一つの共通のトラックで配置した場合、そのトラックでは、３６０°に渡って、Ｍ₂ ＜２＊ＫＧＶ（Ｌ_A ，Ｌ_B ）を満たす、Ｍ₂ 個の一定数の符号エレメントが配置され、ここで、ＫＧＶ（Ｌ_A ，Ｌ_B ）は、Ｌ_A とＬ_B の最小公倍数であり、Ｌ_A は、第一の符号シーケンスの符号エレメントの個数であり、Ｌ_b は、第二の符号シーケンスの符号エレメントの個数である。

二つの符号シーケンスＡ，Ｂによって検出した位置の値を更に分解する必要が有る場合、絶対角度符号部と同心に、少なくとも一つの増分トラックを配置することができる。その増分トラックの目盛サイクルは、例えば、符号シーケンスＡ，Ｂの一つの符号エレメントの幅の分数倍である。

ここで、角度測定装置は、角度符号部の第一と第二の符号シーケンスを走査して、符号語を生成する検出器配列と、その符号語を復号して、位置の値を生成する復号器とを有する。

この復号器は、第一の符号シーケンスとそのサイクリックな繰り返し部分の中の一つの走査時にそれぞれ発生する符号語の第一の配列を復号するための第一の値のストックと、第二の符号シーケンスとそのサイクリックな繰り返し部分の中の一つの走査時にそれぞれ発生する符号語の第二の配列を復号するための第二の値のストックとを有し、この復号器は、第一の符号シーケンスと第二の符号シーケンスの中の一つ以上における継目箇所の復号に適した更に別の値のストックを有する。

本発明の別の有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。

本発明の実施例を図面に基づき詳しく説明する。

第一の角度符号部を備えた第一の角度測定装置の模式図 第一の角度測定装置での位置を検出するためのフロー図と計算規則 第一の角度符号部の実施例に基づく、読み出されたビットパターン（語）から位置を算出するための図表 第二の角度符号部を備えた第二の角度測定装置の模式図 第二の角度測定装置の検出器配列のビットパターン 第二の角度測定装置での位置を検出するためのフロー図と計算規則 第二の角度符号部の実施例に基づく、読み出されたビットパターン（語）から位置を算出するための図表

本発明では、バーニヤ方式を採用している。絶対位置の測定のために、異なる角度区画Ｌ_A とＬ_B をカバーする二つのシリアル符号シーケンスＡ，Ｂを使用している。ここで、３６０°の測定範囲内の各位置において、複数のシリアル符号シーケンスＡ，Ｂの部分分解位置ｘ_A ，ｘ_B の組合せから一義的な絶対位置ＰＯＳが得られる。そのような符号部の利点は、復号器３がそれぞれ比較的短い複数のシリアル符号シーケンスＡ，Ｂとそのサイクリックな繰り返し部分だけを復号すればよく、そしてそれらの復号した符号シーケンスＡ，Ｂから、比較的簡単な関係式により、３６０°に渡っての一義的な位置ＰＯＳを算出することができることである。テーブルを用いて復号を行う場合、複数の小さいテーブルだけが必要である。絶対位置が出力可能な場合よりも少ない登録項目を有するテーブルを非常に多く必要である。

図１には、本発明に基づき構成された第一の絶対角度符号部１と角度測定装置が模式的に図示されている。角度符号部１は、一回の全回転内の、即ち、３６０°に渡っての連続する位置の各々において、一義的な絶対位置ＰＯＳを規定するように構成されている。そのために、角度符号部１は、それぞれ同じ大きさの角度区画をカバーする順次配置された符号エレメントの配列Ａ０〜Ａ４又はＢ０〜Ｂ３から構成されている。符号エレメントの第一の配列Ａ０〜Ａ４は、第一のトラックで配置されて、第一の符号シーケンスＡを構成し、符号エレメントの第二の配列Ｂ０〜Ｂ３は、第二のトラックで配置されて、第二の符号シーケンスＢを構成している。二つの符号トラックは、互いに同心に配置されている。二つの符号トラックの符号エレメントを互いに同列に並べることが特に有利である。

この位置測定の原理は、カバーする角度区画Ｌ_A とＬ_B の大きさが異なる二つの符号シーケンスＡ，Ｂのビートをベースとしている。そのために、角度区画Ｌ_A とＬ_B の大きさは、互いに僅かに異なり、その結果角度区画Ｌ_A は、角度区画Ｌ_B の整数倍となっていない。

実施例で図示されている通り、符号エレメントＡ０〜Ａ４の角度区画が符号エレメントＢ０〜Ｂ３の角度区画と等しい場合、更なる説明を容易にするために、符号シーケンスＡ，Ｂの角度区画の大きさを符号エレメントの個数によって表すことができる。従って、符号エレメントの個数としてのＬ_A とＬ_B は、整数であり、有利には、互いに素である。復号すべき最大の長さＭ_1maxは、Ｌ_A とＬ_B が１だけ異なる場合に得られる。

第一の符号シーケンスＡは、次の長さＬ_A のビット列で与えられる。

Ａ₀ Ａ₁ Ａ₂ Ａ_3...Ａ_LA-1
第二の符号シーケンスＢは、次の長さＬ_B のビット列で与えられる。

Ｂ₀ Ｂ₁ Ｂ₂ Ｂ_3...Ｂ_LB-1
この場合、Ａ_i ，Ｂ_i ∈｛０；１｝である。

符号シーケンスＡと符号シーケンスＢの長さＬ_A ，Ｌ_B が異なるために、符号シーケンスＡとＢの間にビートが生じる。Ｌ_A −Ｌ_B ＝１の場合、符号化可能な全長（即ち、ビットパターンが繰り返される長さ）Ｍ_1maxは、次の通り与えられる。

Ｍ_1max＝ＫＧＶ（Ｌ_A ，Ｌ_B ）＝Ｌ_A ＊Ｌ_B
ここで、ＫＧＶ（Ｌ_A ，Ｌ_B ）は、Ｌ_A とＬ_B の最小公倍数である。

多くの用途に関して、一回転に対して、即ち、３６０°内において、Ｍ₁ ＝２^k 個の異なる位置を定義する角度符号部１が望ましい。そのため、そのような角度符号部１を構成するために、３６０°内における符号シーケンスＡ，Ｂの中の少なくとも一つを完全には構成しないようにして、所要のＭ₁ ＝２^k 個の異なる位置を定義する。

位置測定のために、例えば、符号エレメントが位置に応じて光束を変調し、その結果走査機器の検出器配列２の所で位置に応じた光分布を発生させて、その光分布を検出器配列２によって電気走査信号ｗに変換する形の光学方式で、角度符号部１は走査される。検出器配列２は、検出器エレメントの配列が測定方向に配置されたラインセンサーである。これらの検出器エレメントは、相対的な位置に有る各符号エレメントに対して、検出器エレメントの中の少なくとも一つが一義的に割り当てられ、そのため各符号エレメントから、ビット０又は１を得ることができるように構成されている。そのために、光学走査方式の場合、符号エレメントは、反射性又は非反射性であるか、或いは透明又は非透明であり、反射性の符号エレメントは、例えば、ビット値１に割り当てられ、非反射性の符号エレメントはビット値０に割り当てられる。そのような一つの符号シーケンスＡ，Ｂ内の走査長Ｌ_L に応じたビット数のビット配列（ビットパターン）は、二つの符号シーケンスＡ，Ｂに対して、それぞれ一つの符号語ｗを構成する。走査信号、即ち、符号語ｗは、復号器３に供給されて、その復号器は、一つの符号シーケンスＡ，Ｂの符号語ｗの各々から、一つの部分分解位置ｘ_A ，ｘ_B を導き出し、そしてそれらの部分分解位置ｘ_A ，ｘ_B から、一つの絶対位置ＰＯＳを算出する。検出器配列２が角度符号部１に対して一つの符号エレメントＡ，Ｂの幅又は長さだけスライドした場合、各符号シーケンスＡ，Ｂから、それぞれ一つの新しい符号語ｗが生成される。

検出器配列２は、それぞれ走査長Ｌ_L1の符号シーケンスＡ，Ｂの中の一つを走査する一つの検出器２Ａ，２Ｂを有する。ここで、そのような角度符号部に関して、二つの領域が存在する。
・第一の領域
この領域内では、全ての符号シーケンスＡ，Ｂが完全な形で実現されるとともに、サイクリックに繰り返された形で存在する。
・第二の領域
新しい継目箇所ＳＴが生じており、そこでは、少なくとも一つの符号シーケンス（ここでは、符号シーケンスＡ）のサイクリックな繰り返しが中断している。復号の際、そのような継目箇所ＳＴに渡る走査時に発生するビットパターンが、テーブルＴ_A とＴ_B の中に存在しないので、そのような継目箇所ＳＴに渡る領域のために、少なくとも一つの別個のテーブルを用いた別個の処理が必要となる。

以下において、一つの実施例に基づき、更なる説明を行う。

円周当りに必要なビット数： Ｍ₁ ＝１６＝２⁴
走査長：Ｌ_L1＝４
Ｌ_A ＝５
Ｌ_B ＝４
完全な角度符号部１は、長さ＝Ｌ_A ＊Ｌ_B ＝２０個の位置を有し、必要な角度符号部１を実現するために、１６個の位置の長さＭ₁ にカット又は短縮されている。

符号シーケンスＡとＢは、次の通り与えられる。

符号シーケンスＡ： Ａ₀ Ａ₁ Ａ₂ Ａ₃ Ａ₄
符号シーケンスＢ： Ｂ₀ Ｂ₁ Ｂ₂ Ｂ₃
符号シーケンスＡに関するテーブルＴ_A ：

符号シーケンスＢに関するテーブルＴ_B ：

ここで、符号シーケンスＡとＢに関して、新しい継目箇所ＳＴで何が起こるか？
先ずは、符号シーケンスＢがちょうどそのサイクリックな繰り返し部分（即ち、Ｂ₃ とＢ₀ の間）でカットされていることが分かる。即ち、検出器配列２Ｂが継目箇所ＳＴの上を通過して行く時、符号シーケンスＢ（Ｂ走査パターン）とテーブルＴ_B に関して、ビットＢ₃ には、再びＢ₀ が続くので、何ら問題が起こらない。即ち、符号シーケンスＢとそのサイクリックな繰り返し部分は、中断されていない。

それに対して、継目箇所ＳＴで符号シーケンスＡの中の一つがカットされて、完全な形では実装されていないので、符号シーケンスＡは、継目箇所ＳＴで中断されている。ここで、符号シーケンスＡに関して、検出器配列２Ａが継目箇所ＳＴの上を通過する時、テーブルＴ_A に存在しない新しいビットパターンが出現することとなる。ビットＡ₀ には、ちょうどＡ₁ ではなく、再びＡ₀ が続き、その次に改めてＡ₁ が現れる。継目箇所ＳＴでの符号シーケンスＡの新しい位置は、新しいテーブルＴ_STA （継目箇所に対する「ＳＴ」と符号シーケンスＡに対する「Ａ」）に纏められている。この追加のテーブルＴ_STA は、継目箇所ＳＴで検出器２Ａが発生した語Ｗ_STA を復号するための値のストックを提供する。その登録数は、Ｌ_L1−１であり、この実施例では３である。

テーブルＴ_STA ：

ここで、位置ＰＯＳは、継目箇所ＳＴ以外では部分分解位置ｘ_A とｘ_B から算出され、継目箇所ＳＴの上を通過する時は部分分解位置ｘ_A とｘ_STA から算出される。

一つの具体的な角度符号部に基づき、本発明を更に詳しく説明する。

符号シーケンスＡとＢは、次の通り与えられる。

符号シーケンスＡ： ０１１１１
符号シーケンスＢ： ０１００
符号化可能な最大長＝ＫＧＶ（５；４）＝２０
符号シーケンスＡの完全なトラック：０１１１１０１１１１０１１１１０１１１１
符号シーケンスＢの完全なトラック：０１０００１０００１０００１０００１００
符号シーケンスＡを１６個の位置に短縮したトラック：０１１１１０１１１１０１１１１０
符号シーケンスＢを１６個の位置に短縮したトラック：０１０００１０００１０００１００
走査長Ｌ_L ＝４（二つのトラックの各々に関して）
符号シーケンスＡに関するテーブルＴ_A ：

符号シーケンスＢに関するテーブルＴ_B ：

テーブルＴ_STA ：

読み取ったビットパターンから位置ＰＯＳを算出するためのフロー図と計算規則は、図２に図示されている。

図３は、具体的な例に基づき読み取ったビットパターン（語）から位置ＰＯＳを算出するための図表を図示している。

二つの符号シーケンスＡ，Ｂによって算出された位置の測定値を更に分解する必要が有る場合、絶対符号部又は増分目盛を備えた更に別の一つのトラック又は更に別の複数のトラックによって、前述した角度符号部１を補完することができる。

絶対符号部１から、一つの符号エレメントの幅（角度区画）又は幅の整数倍に相当するサイクルを有する周期的な増分信号を導き出すことが特に有利である。

先ずは、符号シーケンスＡ，Ｂのトラックに対して平行に、即ち、同心に増分トラック４を配置することが有利である。そのような増分トラック４の目盛サイクルは、有利には、符号シーケンスＡ，Ｂの符号エレメントの幅の分数倍である。一つの符号エレメントの角度区画内には、有利には、１以上の数の増分目盛サイクルが配置されている。そのような増分トラック４のサイズによって、符号エレメントの幅を更に分割することが可能である。そのために、増分トラック４は、周知の手法で互いに位相のずれた複数の増分信号を発生する図示されていない更に別の検出器ユニットを用いて走査される。そのような増分信号は、増分信号を更に分割して、符号エレメントの幅内における絶対的な部分分解位置を出力する補間ユニットに供給される。絶対角度符号部１から得られた絶対位置ＰＯＳと増分トラック４から得られた部分分解位置は、結合ユニットに供給され、そのユニットは、それらから、３６０°の測定範囲に関して絶対的であり、そのため一義的であるとともに、増分目盛から算出される補間ステップに対応した分解能を有する全体的な位置を算出する。即ち、３６０°に渡って、例えば、２¹¹個の符号エレメントが配置され、２¹⁵個の増分サイクルから成る増分目盛が配置される。そして、一つの符号エレメント内には、１６個の増分サイクルが配置されている。

ここで、以下において、本発明の第二の実施例を図４〜７に基づき説明する。この場合、角度符号部１０は、符号シーケンスＡの一つの符号エレメント（ビット）と符号シーケンスＢの一つの符号エレメント（ビット）が交互に配置された形で構成されている。

符号シーケンスＡと符号シーケンスＢの長さＬ_A ，Ｌ_B が異なるために、符号シーケンスＡとＢの間にビートが生じる。

Ｌ_A −Ｌ_B ＝１の場合、符号化可能な全長Ｍ_2max（即ち、ビットパターンが繰り返される長さ）は、次の通り与えられる。

Ｍ_2max＝２＊ＫＧＶ（Ｌ_A ，Ｌ_B ）＝２＊Ｌ_A ＊Ｌ_B
ここで、ＫＧＶ（Ｌ_A ，Ｌ_B ）は、Ｌ_A とＬ_B の最小公倍数である。

角度符号部１０を構成するために、又もや符号シーケンスＡ，Ｂの中の少なくとも一つは、３６０°内において、完全な形では形成されておらず、例えば、所要のＭ₂ ＝２^k 個の異なる位置を規定するようにしている。角度符号部１０は、又もや符号シーケンスＡとＢの長さＬ_A とＬ_B によって与えられ、ここで、Ｌ_A ≠Ｌ_B で、Ｌ_A とＬ_B は整数である。全ての符号エレメントは、等しい角度区画をカバーしているので、長さＬ_A とＬ_B は、又もや対応する符号シーケンスＡ，Ｂの符号エレメントの個数として定義される。

ここで、更に、走査長Ｌ_L2の検出器配列２０が与えられ、この場合、Ｌ_L2は偶数である。そこで、そのようなシステムに関して、二つの領域が存在する。
・第一の領域 位置０〜Ｍ₂ −Ｌ_L2
この領域内では、角度符号部１０に関して、３６０°に渡って完全な符号シーケンスＡとＢだけが存在する。この場合、全体的な位置ＰＯＳは、図６による計算規則Ｒ₁ とＲ₂ を用いて計算される。
・第二の領域 位置Ｍ₂ −Ｌ_L2＋１〜Ｍ₂ −１
継目箇所ＳＴでは、符号シーケンスＡ，Ｂの中の少なくとも一つがカットされており、そのため、それらの符号シーケンスの中の少なくとも一つのサイクリックな繰り返し部分（ここでは、符号シーケンスＡ）が中断している。そのような継目箇所ＳＴに渡っての走査によって発生するビットパターンが、テーブルＴ_A とＴ_B の中に存在しないので、そのような継目箇所ＳＴに渡る領域のために、少なくとも一つの別個のテーブルを用いた別個の処理が必要となる。

以下において、一つの実施例に基づき、更なる説明を行う。

円周当りに必要なビット数： Ｍ₂ ＝３２＝２⁵
走査長：Ｌ_L2＝８
Ｌ_A ＝５
Ｌ_B ＝４
完全な角度符号部１は、長さＭ_2max＝２＊Ｌ_A ＊Ｌ_B 、即ち、この実施例では４０個の位置を有し、必要な角度符号部１０を実現するために、３２個の位置の長さＭ₂ にカット又は短縮されている。

符号シーケンスＡとＢは、次の通り与えられる。

符号シーケンスＡ： Ａ₀ Ａ₁ Ａ₂ Ａ₃ Ａ₄
符号シーケンスＢ： Ｂ₀ Ｂ₁ Ｂ₂ Ｂ₃
そして、テーブルＴ_A とＴ_B は、次の通り与えられる。

符号シーケンスＡに関するテーブルＴ_A ：

符号シーケンスＢに関するテーブルＴ_B ：

ここで、符号シーケンスＡとＢに関して、新しい継目箇所ＳＴで何が起こるか？
先ずは、符号シーケンスＢがちょうどそのサイクリックな繰り返し部分（即ち、Ｂ₃ とＢ₀ の間）でカットされていることが分かる。即ち、検出器配列２０が継目箇所ＳＴの上を通過して行く時、符号シーケンスＢ（Ｂ走査パターン）とテーブルＴ_B に関して、ビットＢ₃ には、再びＢ₀ が続くので、何ら問題が起こらない。即ち、符号シーケンスＢとそのサイクリックな繰り返しは、中断されていない。

それに対して、符号シーケンスＡは継目箇所ＳＴで中断されている。ここで、符号シーケンスＡに関して、検出器配列２０が継目箇所ＳＴの上を通過する時、テーブルＴ_A に存在しない新しいビットパターンが出現することとなる。ビットＡ₀ には、ちょうどＡ₁ ではなく、再びＡ₀ が続き、その次に改めてＡ₁ が現れる。継目箇所ＳＴでの符号シーケンスＡの新しい位置は、新しいテーブルＴ_STA （継目箇所に対する「ＳＴ」と符号シーケンスＡに対する「Ａ」）に纏められている。

テーブルＴ_STA ：

位置ＰＯＳを算出するための計算規則Ｒ₁ ，Ｒ₂ ，Ｒ₃ 及びＲ₄ は、図６に図示されている。この場合、別の関係式を適用することもできるので、これらの計算規則Ｒ₁ ，Ｒ₂ ，Ｒ₃ 及びＲ₄ は、単なる例示のために示されていることに留意されたい。

継目箇所ＳＴで位置ＰＯＳ_STを算出するための別の手法は、連続するビットパターンを全体として観察することである。そのために、継目領域ＳＴの（Ｌ_L2−１）＝７個のビットパターンがテーブルＴ_STに記録されており、ここで、そのテーブルＴ_ST内の語長はＬ_L2、この実施例では８である。

テーブルＴ_ST：

次に、上記の実施例に関する符号とそれに対応するテーブルが、次の通り示される。

符号シーケンスＡ： ０１１１１
符号シーケンスＢ： ０１００
完全な角度符号部（４０ビットの長さ）：
００１１１０１０１００１１０１０１０１１００１０１０１１１０００１０１１１０１０
角度符号部１０（４０ビットの完全な角度符号部の中の３２ビットの切除部分）：
００１１１０１０１００１１０１０１０１１００１０１０１１１０００
符号シーケンスＡに関するテーブルＴ_A ：

符号シーケンスＢに関するテーブルＴ_B ：

テーブルＴ_STA ：

テーブルＴ_ST：

二つの実施例に関して、一方の符号シーケンスの長さ（Ｌ_A 又はＬ_B ）がちょうど２の累乗である場合に特に有利であることが分かっている。上記の第二の実施例では、全長Ｍ₂ ＝３２とＬ_B ＝４である。この場合の利点は、符号シーケンスＡ又はＢの中の一つだけ（ここでは、即ち、符号シーケンスＡだけ）を「カット」すればよいことである。他方の符号シーケンス（ここでは、符号シーケンスＢ）では、全ての符号シーケンスとそのサイクリックな繰り返し部分が全体として３６０°に渡って完全な形で保持されている。

そして、第二の実施例では、３６０°内の符号エレメントの個数に関して、次の通りとなる。

Ｍ₂ ＝２＊（ＫＧＶ（Ｌ_A ，Ｌ_B ）−Ｅ＊Ｌ_A ）
これは、符号シーケンスＢの中の一つだけが不完全であることを意味するか、或いは
Ｍ₂ ＝２＊（ＫＧＶ（Ｌ_A ，Ｌ_B ）−Ｅ＊Ｌ_B ）
これは、符号シーケンスＡの中の一つだけが不完全であることを意味し、
ここで、Ｅは、整数であり、Ｅ＞０である。

上で考察したＬ_A ＝５、Ｌ_B ＝４及びＥ＝１である実施例では、符号シーケンスＡが不完全であり、Ｍ₂ ＝３２である。

図７には、第二の角度符号部１０の実施例に基づく読み取ったビットパターン（語）から位置ＰＯＳを算出するための図表が図示されている。第二と第三の列には、図５に基づき語ｗから算出した語ｗ１とｗ２が表示されている。それに続く六つの列は、語ｗ１又はｗ２が表Ｔ_A ，Ｔ_B ，Ｔ_STA 内に見い出されるか否かとの問いを表している。この場合、「１」は、見い出されることを規定している。その次の「ＲＶ」で表示された列は、使用すべき計算規則Ｒ₁ ，Ｒ₂ ，Ｒ₃ 又はＲ₄ を規定している。その次の三つの列には、部分分解位置ｘ_A ，ｘ_B 及びｘ_STA が示されている。その次の列には、図６に図示された計算規則に基づき算出された値「ｎ」が有る。ここで、最後の列には、当該の計算規則Ｒ₁ ，Ｒ₂ ，Ｒ₃ 又はＲ₄ に基づき算出された位置ＰＯＳが有る。

有利には、復号器３，３０は、ＡＳＩＣとして構成されており、所要のテーブルＴ、即ち、所要の値のストックは、それぞれＡＳＩＣの製作時に固定的に配線された形で構成される。しかし、それに代わって、テーブルＴ又は値のストックは、ＥＰＲＯＭなどの読み出し専用メモリに保存することもできる。

本発明により実現された角度測定装置では、混合形態のメモリが特に有利であり、一方では、メモリデータ、即ち、値のストックへの速いアクセスが実現され、他方では、目的とする用途への速い適合も可能となる。それは、一方で符号シーケンスＡとＢ及びそれらのサイクリックな繰り返し部分に関する値のストックＴ_A ，Ｔ_B を固定的に配線した形で構成するとともに、更に、マスク製造方式に基づきプログラミング可能なメモリも配備して、そのプログラミング可能なメモリに、個別に必要な継目領域ＳＴの値のストックＴ_ST，Ｔ_STA 、即ち、テーブルＴ_ST又はＴ_STA を保存することによって実現される。そのようなプログラミング可能なメモリは、読み出し専用メモリであり、例えば、ＥＰＲＯＭとして構成される。

テーブルＴ_ST又はＴ_STA は、角度測定装置の製造時に固定的に規定する、即ち、保存することができる。それに代わって、テーブルＴ_ST又はＴ_STA は、所定の演算規則を用いて自動的に生成して、保存するか、或いは走査したビットパターン（語）毎に一つの位置を対応させて保存する計測プロセスを用いて、そのような生成を行うこともできる。

図４に模式的に図示されている通り、図１の実施例に対応する絶対角度符号部１０は、増分目盛４０によって補完することができる。その場合、又もや一つの符号エレメントの角度区画内には、一定数、有利には、一つ以上の増分目盛サイクルが配置される。

光学走査方式の場合には、３６０°に渡って最大限可能な異なる位置を有する光学的に走査可能な角度符号部１，１０を再現可能な形で製造することができ、そのため特に高解像度の位置測定が可能となるので、本発明を特に有利に用いることが可能である。その場合、検出器配列２，２０と復号器３，３０は、一つのオプトＡＳＩＣ内に一緒に収容することができる。

しかし、本発明は、光学走査方式に限定されるものではなく、磁気、誘導及び容量走査方式でも用いることが可能である。

Claims (14)

1. ３６０°内に配置された複数の符号シーケンス（Ａ，Ｂ）を有する絶対角度符号部であって、それらの符号シーケンスを組み合わせて、３６０°に渡っての絶対位置を一義的に符号化し、それらの符号シーケンスの中の第一の符号シーケンス（Ａ）は、符号エレメントの配列から成り、第一の角度区画（Ｌ_A ）をカバーし、複数回順次配置されるとともに、複数回サイクリックに繰り返され、第二の符号シーケンス（Ｂ）は、符号エレメントの配列から成り、第二の角度区画（Ｌ_B ）をカバーし、複数回順次配置されるとともに、複数回サイクリックに繰り返され、第一の角度区画（Ｌ_A ）がカバーする角度は、第二の角度区画（Ｌ_B ）がカバーする角度と等しくなく、符号シーケンス（Ａ，Ｂ）の中の少なくとも一つが、３６０°内において、その一部だけを形成されるとともに、その次の符号シーケンス（Ａ，Ｂ）との間に継目箇所（ＳＴ）を構成している絶対角度符号部。
2. 第一の符号シーケンス（Ａ）と第二の符号シーケンス（Ｂ）の符号エレメントが同じ角度区画をカバーしていることを特徴とする請求項１に記載の絶対角度符号部。
3. 第一の符号シーケンス（Ａ）の長さ（Ｌ_A ）と第二の符号シーケンス（Ｂ）の長さ（Ｌ_B ）が、１だけ異なり、第一の符号シーケンス（Ａ）の長さ（Ｌ_A ）は、第一の符号シーケンスの符号エレメントの個数を表す整数であり、第二の符号シーケンス（Ｂ）の長さ（Ｌ_B ）は、第二の符号シーケンス（Ｂ）の符号エレメントの個数を表す整数であることを特徴とする請求項２に記載の絶対角度符号部。
4. 第一の符号シーケンス（Ａ）が第一のトラックで配置され、第二の符号シーケンス（Ｂ）が第一のトラックと同心に延びる別のトラックで配置されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の絶対角度符号部。
5. 第一のトラックと別のトラックでは、３６０°に渡って、それぞれＭ₁ ＜ＫＧＶ（Ｌ_A ，Ｌ_B ）を満たすＭ₁ 個の同じ数の符号エレメントが配置されており、
   ここで、ＫＧＶ（Ｌ_A ，Ｌ_B ）は、Ｌ_A とＬ_B の最小公倍数であり、
   Ｌ_A は、第一の符号シーケンス（Ａ）の符号エレメントの個数を表す整数であり、
   Ｌ_B は、第二の符号シーケンス（Ｂ）の符号エレメントの個数を表す整数である、
   ことを特徴とする請求項４に記載の絶対角度符号部。
6. 数Ｍ₁ ＝２^k であり、ここで、ｋは、ｋ＞４かつ整数であることを特徴とする請求項５に記載の絶対角度符号部。
7. 第一の符号シーケンス（Ａ）の一つの部分と第二の符号シーケンス（Ｂ）の一つの部分がそれぞれ交互に配置される形で、第一の符号シーケンス（Ａ）と第二の符号シーケンス（Ｂ）が一つの共通のトラックで配置されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の絶対角度符号部。
8. ３６０°に渡って、それぞれＭ₂ ＜２＊ＫＧＶ（Ｌ_A ，Ｌ_B ）を満たすＭ₂ 個の符号エレメントが配置されており、
   ここで、ＫＧＶ（Ｌ_A ，Ｌ_B ）は、Ｌ_A とＬ_B の最小公倍数であり、
   Ｌ_A は、第一の符号シーケンス（Ａ）の符号エレメントの個数を表す整数であり、
   Ｌ_B は、第二の符号シーケンス（Ｂ）の符号エレメントの個数を表す整数である、
   ことを特徴とする請求項７に記載の絶対角度符号部。
9. 数Ｍ₂ ＝２^k であり、ここで、ｋは、ｋ＞４かつ整数であることを特徴とする請求項８に記載の絶対角度符号部。
10. 絶対角度符号部（１，１０）と同心に、少なくとも一つの増分トラック（４，４０）が配置されていることを特徴とする請求項１から９までのいずれか一つに記載の絶対角度符号部。
11. 絶対角度符号部（１，１０）と同心に、単一の増分トラック（４，４０）が配置されるとともに、一つの符号エレメント内には、一つ以上の整数個の増分目盛サイクルが配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の絶対角度符号部。
12. ３６０°内に配置された複数の符号シーケンス（Ａ，Ｂ）を有する絶対角度符号部（１，１０）であって、それらの符号シーケンスを組み合わせて、３６０°に渡っての絶対位置を一義的に符号化し、それらの符号シーケンスの中の第一の符号シーケンス（Ａ）は、符号エレメントの配列から成り、第一の角度区画（Ｌ_A ）をカバーし、複数回順次配置されるとともに、複数回サイクリックに繰り返され、第二の符号シーケンス（Ｂ）は、符号エレメントの配列から成り、第二の角度区画（Ｌ_B ）をカバーし、複数回順次配置されるとともに、複数回サイクリックに繰り返され、第一の角度区画（Ｌ_A ）がカバーする角度は、第二の角度区画（Ｌ_B ）がカバーする角度と等しくなく、符号シーケンス（Ａ，Ｂ）の中の少なくとも一つが、３６０°内において、その一部だけを形成されるとともに、その次の符号シーケンス（Ａ，Ｂ）との間に継目箇所（ＳＴ）を構成している角度符号部と、
    角度符号部（１，１０）の第一と第二の符号シーケンス（Ａ，Ｂ）を走査して、符号語（ｗ）を生成する検出器配列（２，２０）と、
    符号語（ｗ）を復号して、位置の値（ＰＯＳ）を生成する復号器（３，３０）と、
    を備えた絶対角度測定装置。
13. 請求項１から１１までのいずれか一つに記載の絶対角度符号部を備えた請求項１２に記載の絶対角度測定装置であって、
    復号器（３，３０）は、第一の符号シーケンス（Ａ）とそのサイクリックな繰り返し部分の中の一つの走査時にそれぞれ発生する符号語（ｗ_A ）の第一の配列を復号するための第一の値のストック（Ｔ_A ）を有し、
    復号器（３，３０）は、第二の符号シーケンス（Ｂ）とそのサイクリックな繰り返し部分の中の一つの走査時にそれぞれ発生する符号語（ｗ_B ）の第二の配列を復号するための第二の値のストック（Ｔ_B ）を有し、
    復号器（３０）は、第一の符号シーケンス（Ａ）と第二の符号シーケンス（Ｂ）の中の一つ以上における継目箇所（ＳＴ）の復号に適した更に別の値のストック（Ｔ_STA ，Ｔ_ST）を有する、
    絶対角度測定装置。
14. 更に別の値のストック（Ｔ_STA ，Ｔ_ST）が、プログラミング可能な読み出し専用メモリ内に保存されており、第一の値のストック（Ｔ_A ）と第二の値のストック（Ｔ_B ）が、固定的に配線された形で存在していることを特徴とする請求項１３に記載の絶対角度測定装置。

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