JP5639421B2 - エンコーダを用いた位置検出装置及び位置検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、変位測定や角度測定に用いられる光学式エンコーダなどのエンコーダを用いた位置検出装置及び位置検出方法に関する。特には、確実な原点検出と、高精度な相対位置検出の両立が可能な位置検出装置及び位置検出方法に関する。

従来、光を用いる光学式エンコーダは、例えば、次の様な構成を有する。すなわち、第１の光学格子（光に対して作用する周期的パターン）が形成されたメインスケールと、これに対向して配置され第２の光学格子が形成されたインデックススケールと、メインスケールに光を照射する光源と、受光素子を備える。メインスケールとインデックススケールが相対移動するとき、光源からの光が、メインスケールの第１の光学格子において透過又は反射し、更にインデックススケールの第２の光学格子に至り、受光素子がインデックススケールから戻って来る光信号を受光する。この種の光学式エンコーダにおいて、インデックススケールを兼ねて受光素子アレイを用いる方式が、特許文献１に提案されている。この構成のエンコーダは、インクリメンタル型と云われ、スケールの移動に対するパルスの増減により、スケールの移動量を検出することが可能である。このインクリメンタル型においては、回転角度の絶対位置が分からず、絶対位置を検出するセンサが別途に必要になる課題がある。

この課題を解決する手段として、特許文献２、特許文献３の手法が提案されている。特許文献２では、各受光素子の出力信号を加算する加算回路を設け、加算電圧値の減衰を検出すること、又は、発光量をコントロールする回路へ加算電圧値をフィードバックしその結果得られたＬＥＤ電流を検出すること、で基準位置を決定している。このため、エンコーダそのものの回路規模が大きくなり易い。更に、エンコーダから加算回路の出力、又は、電流検出回路の出力を装置のメインシステムへフィードバックする必要がある。そのため、エンコーダと装置のメインシステムとの間の信号線やコネクタのピン数の増大しがちとなり、小型化を図りたい機器に対しては、コスト、レイアウトスペースにおいて好ましいとは言い難かった。

特公平６−５６３０４号公報 特開２００５−２９１９８０号公報 特開２００８−０７６２８４号公報

また、特許文献３に開示の例では、エンコーダ信号の振幅の中心電圧を検出することで信号振幅の変化点を検出し、基準位置を決定している。この手法によると、中心電圧の変化は信号振幅のピーク値の変化の１／２であり、ノイズや繰り返しによる検出バラツキの影響を受け易くなる場合がある。

更に、何れの方法においても、原点ないし基準位置の検出のために、スケールの周期的パターンに不連続部分を設けて意図的にエンコーダ出力の振幅を変化させ、その振幅の変化を検出する手法をとっている。それと同時に、同じエンコーダ出力を用いてリニアエンコード処理を行うインクリメンタル型のエンコーダを構成し、相対的な位置変化を検出している。このインクリメンタル型のリニアエンコード処理においては、原点検出のために意図的に振幅を変化させたエンコーダ出力が、相対位置検出精度を悪化させる要因となる可能性がある。

上記課題に鑑み、本発明の位置検出装置は、エンコーダと補正手段と相対位置検出手段と原点検出手段と絶対位置決定手段を備えることを特徴とする。前記エンコーダは、相対移動可能に設けられたスケールと受信部を有し、前記スケールは、物理的性質が周期的に変化する周期的パターン及び前記周期的パターンが中断する不連続部分を有する。前記受信部は、前記スケールと前記受信部が相対移動するときに、前記周期的パターンから来る信号を受信して位置検出のための出力信号を生成する。前記補正手段は、前記受信部の出力信号について、前記不連続部分に由来する信号部分を補正する。前記相対位置検出手段は、前記補正手段により補正をかけた信号に対してエンコード処理を施すことにより、前記スケールと前記受信部との相対位置を検出する。前記原点検出手段は、前記不連続部分に由来する信号部分を含む前記受信部の出力信号であって前記補正手段による補正をかけていない出力信号に基づいて、原点位置を検出する。前記絶対位置決定手段は、前記相対位置検出手段の相対位置の検出結果と前記原点検出手段の原点位置の検出結果に基づいて前記スケール又は前記受信部の絶対位置を決定する。

また、上記課題に鑑み、本発明の位置検出方法は、次の工程を有する。物理的性質が周期的に変化する周期的パターン及び前記周期的パターンが中断する不連続部分を設けたスケールと受信部が相対移動するときに、受信部に、前記周期的パターンから来る信号を受信して位置検出のための出力信号を生成させる工程。前記受信部の出力信号について、前記不連続部分に由来する信号部分を補正する工程。前記補正をかけた信号に対してエンコード処理を施すことにより、前記スケールと前記受信部との相対位置を検出する工程。前記不連続部分に由来する信号部分を含む前記受信部の出力信号であって前記補正をかけていない出力信号に基づいて、原点位置を検出する工程。前記相対位置の検出結果と前記原点位置の検出結果に基づいて前記スケール又は前記受信部の絶対位置を決定する工程。

本発明の位置検出装置及び位置検出方法では、スケール（又はその付帯部材）に周期的パターンの不連続部分を設けると共に、不連続部分に由来して変化させられた振幅を補正して振幅変化のない補正信号を得ることを行う。そして、不連続部分に由来して振幅が変化させられたエンコーダ出力から原点検出を行って原点位置を得る一方で、補正された信号を用いてエンコード処理を行うことにより相対位置を得るので、確実な原点検出と高精度な相対位置検出の両立が可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る光学式エンコーダの構成図である。 第１の実施形態に係る光学式エンコーダの受光部と検出される光の明暗パターンとの説明図である 第１の実施形態に係る光学式エンコーダの処理回路の構成図である。 第１の実施形態のブロック図である。 第１の実施形態に係る補正手段の説明図である。 第１の実施形態に係る相対位置検出手段の説明図である。 第１の実施形態に係る相対位置検出手段の説明図である。 第１の実施形態に係る原点検出手段の説明図である。 第１の実施形態に係るピーク検出処理のフロー図である。 第１の実施形態に係る原点検出手段における処理フロー図である。 第１の実施形態に係る絶対位置決定手段における処理フロー図である。 第２の実施形態に係る原点検出手段における処理フロー図である。 第３及び第４の実施形態に係る原点検出手段における処理フロー図である。 第５の実施形態に係る原点検出手段における処理フロー図である。 第６の実施形態に係る原点検出手段における処理フロー図である。 第６の実施形態に係る絶対位置決定手段における処理フロー図である。 第６の実施形態に係る原点検出及び絶対位置決定手段の説明図である。

本発明の位置検出装置及び位置検出方法は、原点位置検出のために設けたスケールの周期的パターンの不連続部分に由来する信号を補正して、補正をかけた信号に対してエンコード処理を施すことによりスケールと受信部との相対位置を検出することを特徴とする。この考え方に基づき、本発明の位置検出装置及び位置検出方法は上記課題を解決するための手段のところで述べた様な基本的な構成を有する。エンコーダは、物理的性質が周期的に変化する周期的パターン及びこれが中断する不連続部分を有するスケールと受信部を備え、相対移動可能な両者が相対移動するときに、受信部が周期的パターンからの信号を受けて位置検出用の信号を生成できるものであればよい。典型的には、エンコーダは、光透過部又は光反射部を周期的に配列することで周期的パターンを形成したスケールと、複数の受光素子を含む受光部と、スケールを介して受光部に光を照射する発光部を有する後述の実施形態で説明する様な光学式エンコーダである。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）〜ピーク値判定〜
図１〜図１１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る位置検出装置及び方法について説明する。最初に、本実施形態を構成する光学式エンコーダについて説明する。図１は、エンコーダの構成図であり、発光部１１、受信部である受光部１２、移動体であるスケール１３から成る。発光部１１で発光した光は、細かい間隔の反射部分１３ａと非反射部分（黒い部分）からなる周期的パターンを持つスケール１３で反射して、図２（ｂ）に示す受光部１２の受光素子であるフォトダイオード１４の列上に明暗の分布を与える。図１のスケール１３は極く一部のみを図示していて、実際にはスケール１３は移動方向に長く伸びていて、反射部分１３ａが所定周期（ピッチ）で並んだ領域の一部に、反射部分が欠落した非反射部分１３ｂ（斜線で示す部分）がある。スケールは、上述した様に、物理的性質が周期的に変化する周期的パターン及びこれが中断する不連続部分を有すればよく、周期的パターンは、デジタル的（非連続的）に物理的性質が周期的に変化していてもよいし、アナログ的（連続的に）に変化していてもよい。非反射部分は、光を反射しなければよいので、光透過部分でもよいし、光吸収部分でもよい。また、スケールを挟んで、受光部の配置側と反対側に発光部を配置して、スケールの光反射部分を光透過部分に置き換える構成にしてもよい。ただし、この場合は、図１のスケールの黒い部分と斜線部を非透過部分（光反射部分や光吸収部分）とする。

この様に、本実施形態のエンコーダは、光透過部又は光反射部が周期的に連続して配列された周期的パターンを持つ光学格子を形成したスケールと、複数の受光素子を持つ受信部と、スケールを介して受信部に光を照射する発光部を有する光学式エンコーダである。図２（ｂ）の受光部１２においては、多数のフォトダイオード１４が配列されており、４個のフォトダイオード１４で１組とされる測定部分が複数個存在している。この４個のフォトダイオード１４で１組を成す測定部分が、スケール１３の明暗１周期分の長さに対応している。つまり、フォトダイオードなどの受光素子ないし測定部分は、前記周期に関係付けして配設されている。例えば、前記周期の整数分の一又は整数倍の周期で配設されている。この１組の測定部分を１セグメントと称し、図２（ｂ）においては、６セグメントとされている。この４個のフォトダイオード１４から得られる信号を演算することで、位相が９０°ずれた２相の正弦波信号を得ることができる。

図２（ａ）に示す様に、スケール１３を介して受光部１２に戻ってきた光の強度の強い部分Ｌａがスケールのピッチと或る関係で分布し、受光部１２側の１セグメントにおいて光の強度の強い部分Ｌａが存在する。本実施形態では、スケール１３に連続した３個の非反射部分１３ｂを設けているため、光の強度の強い部分Ｌａ中に光の弱い部分Ｌｂが発生する。この構成によれば、反射光がスケール１３の非反射部分１３ｂによって完全に１つ欠落したとしても、光を受ける他のフォトダイオード１４が存在するために、ほぼこうしたフォトダイオード１４が残っている割合で信号振幅が得られる。例えば、本実施形態では、受光部１２は６個の光強度の強い部分Ｌａを受ける構成になっており、そのうちの連続した３つが欠落するので、通常と比較して３／６の光量が得られることになる。

図３は本実施形態の処理回路構成図であり、１セグメントの４個のフォトダイオード１４ａ〜１４ｄの後段にそれぞれ電流電圧変換器が接続されている。フォトダイオード１４ａ〜１４ｄからはそれぞれ位相が９０°ずれた信号が出力され、フォトダイオード１４ａと１４ｃ、１４ｂと１４ｄのそれぞれ位相が１８０°ずれた信号がアナログ増幅器２１ａ〜２１ｄに接続されている。更に、アナログ増幅器２１ａ〜２１ｄの出力は差動増幅器２３ａ、２３ｂに接続され、Ａ相、Ｂ相のアナログ信号Ａ、Ｂが出力される。こうして、受信部から複数相の出力信号が出力される。

次に、本発明ないし本実施形態の位置検出装置のブロック図を、図４を用いて説明する。１０１は光学式エンコーダであり、先に図１を用いて説明したものである。光学式エンコーダ１０１から出力され位相が９０°ずれたアナログ信号Ａ、Ｂは、ＡＤコンバータ１０２でアナログ信号Ａ、Ｂからデジタル信号Ａ、Ｂへ変換され、振幅補正手段１０３へ入力されると共に、原点検出手段１０４へ入力される。本実施形態においては、ＡＤコンバータ１０２は１０ｂｉｔ分解能とし、デジタル信号Ａ、Ｂは、図５（ａ）で示す様に、０〜１０２３の値の範囲で表現される。原点検出手段１０４の詳細については、図８を用いて後述する。

補正手段１０３は、図５で示す様に、デジタル信号Ａ、Ｂ（図５（ａ））の振幅の中点が０となる様にオフセットを付けたデジタル信号Ａ１、Ｂ１を算出する（図５（ｂ））。そして、そのデジタル信号Ａ１、Ｂ１の交点における信号レベルが＋１２８及び−１２８となる振幅補正係数を乗算したデジタル信号Ａ２、Ｂ２を出力する（図５（ｃ））。その際、初期の補正係数Ｇ_０に対して、現在のデジタル信号Ａ、Ｂの二乗和の平方根と所定の値との比率を乗算することでデジタル信号Ａ、Ｂの二乗和の平方根が一定値となるよう、振幅補正係数Ｇはサンプリング毎に更新される。すなわち、デジタル信号Ａ２、Ｂ２の振幅が一定に保たれるよう、振幅補正係数Ｇはサンプリング毎に更新される。こうして、補正手段１０３は、エンコーダ１０１の出力信号について、前記不連続部分に由来する信号部分を補正する。

１０５は相対位置検出手段であり、図６で示す様に、補正手段１０３の出力信号Ａ２、Ｂ２より、正負を反転した信号Ａ２’、Ｂ２’を生成し、ドメイン・カウンタ、メイン・カウンタ、信号Ａ２、Ｂ２のデジタル値、からなる相対位置カウンタを構成する。ドメイン・カウンタは、それぞれの波形の交点及びゼロクロス点が到来する毎にカウントアップ／ダウンを行う。メイン・カウンタは、ドメイン・カウンタがオーバーフローすると１カウントアップされ、ドメイン・カウンタがアンダーフローすると１カウントダウンされる１４ｂｉｔカウンタである。

相対位置カウンタは、図７の如く、ドメイン・カウンタ７０１を下位３ｂｉｔ、メイン・カウンタ７０２を上位１４ｂｉｔとしてビット結合した１７ｂｉｔカウンタ７０３を７ビット左シフトし、下位７ｂｉｔに‘０’を詰めた２４ｂｉｔのデジタル値７０４とする。ここで得られた２４ｂｉｔデジタル値７０４と信号Ａ２又はＢ２のデジタル値７０５とを加算して相対位置カウンタの値７０６、すなわち、相対位置検出手段１０５の出力とする。この様にして、光学式エンコーダの一周期を１０２４分解能で表現する。

次に、原点検出手段１０４の詳細を、図８を用いて説明する。図８（ａ）は、スケール１３の非反射部１３ｂの連続した３本が欠落している箇所（非連続部）が受光部１２上を通過している時のエンコーダ出力を示している。実線８０１は、デジタル信号Ａの波形を示し、破線で階段状に示される波形８０２は、原点検出手段１０４がデジタル信号Ａの上側ピーク値として検出している検出値を示す。本実施形態においては、信号Ａ、Ｂそれぞれについて、最大値及び最小値を保持するハードウェア・ロジックが構成されている。下側ピーク値が到来すると、保持している最大値をクリアすることで、上側ピーク値が到来してから下側ピーク値が到来するまでの期間、上側のピーク値を読み出すことができる。なお、最大値及び最小値検出のためのデジタル信号処理は公知であるので、その説明は割愛する。一点鎖線で示した線８０３は、ピーク値の大小関係を判定する際の閾値である。

次に、ピーク検出処理について、図９を用いて説明する。例えば、信号Ａが信号Ｂよりも９０°位相が遅れて出力される方向へスケール１３が移動する場合、次の様になる。

〜１〜
ドメイン・カウンタが“１１１”から“０００”へ遷移したことを検出すると（Ｓ１０）、Ｓ１１へ進む。Ｓ１１では、前回ドメイン・カウンタが“１１１”から“０００”へ遷移したことを検出したときのメイン・カウンタ７０２の値である記憶領域Ｓ１の値と、現在のメイン・カウンタの値を比較する。記憶領域Ｓ１の値と現在のメイン・カウンタの値が一致した場合（Ｓ１１）、移動体の移動がなされていない、又は、移動体の挙動に発振などの異常があると判断し、Ｓ１０へ戻る。記憶領域Ｓ１の値と現在のメイン・カウンタの値が一致しない場合（Ｓ１１）、信号Ａの上側ピーク値を検出したと判断する（Ｓ１２）。続けて、Ｓ１３へ進み、信号Ａの下側ピーク値の値をクリアするとともに、Ｓ１４でメイン・カウンタ７０２の値を記憶領域Ｓ１へ保持する。

〜２〜
ドメイン・カウンタが“００１”から“０１０”へ遷移したことを検出すると（Ｓ１０）、Ｓ２１へ進む。Ｓ２１では、前回ドメイン・カウンタが“００１”から“０１０”へ遷移したことを検出したときのメイン・カウンタ７０２の値である記憶領域Ｓ２の値と、現在のメイン・カウンタの値を比較する。記憶領域Ｓ２の値と現在のメイン・カウンタの値が一致した場合（Ｓ２１）、移動体の移動がなされていない、又は、移動体の挙動に発振などの異常があると判断し、Ｓ１０へ戻る。記憶領域Ｓ２の値と現在のメイン・カウンタの値が一致しない場合（Ｓ２１）、信号Ｂの上側ピークが到来したと判断する（Ｓ２２）。続けて、Ｓ２３へ進み、信号Ｂの下側ピーク値の値をクリアするとともに、Ｓ２４でメイン・カウンタ７０２の値を記憶領域Ｓ２へ保持する。

〜３〜
ドメイン・カウンタが“０１１”から“１００”へ遷移したことを検出すると（Ｓ１０）、Ｓ３１へ進む。Ｓ３１では、前回ドメイン・カウンタが“０１１”から“１００”へ遷移したことを検出したときのメイン・カウンタ７０２の値である記憶領域Ｓ３の値と、現在のメイン・カウンタの値を比較する。記憶領域Ｓ３の値と現在のメイン・カウンタの値が一致した場合（Ｓ３１）、移動体の移動がなされていない、又は、移動体の挙動に発振などの異常があると判断し、Ｓ１０へ戻る。記憶領域Ｓ３の値と現在のメイン・カウンタの値が一致しない場合（Ｓ３１）、信号Ａの下側ピークが到来したと判断する（Ｓ３２）。続けて、Ｓ３３へ進み、信号Ａの上側ピーク値の値をクリアするとともに、Ｓ３４でメイン・カウンタ７０２の値を記憶領域Ｓ３へ保持する。

〜４〜
ドメイン・カウンタが“１０１”から“１１０”へ遷移したことを検出すると（Ｓ１０）、Ｓ４１へ進む。Ｓ４１では、前回ドメイン・カウンタが“１０１”から“１１０”へ遷移したことを検出したときのメイン・カウンタ７０２の値である記憶領域Ｓ４の値と、現在のメイン・カウンタの値を比較する。記憶領域Ｓ４の値と現在のメイン・カウンタの値が一致した場合（Ｓ４１）、移動体の移動がなされていない、又は、移動体の挙動に発振などの異常があると判断し、Ｓ１０へ戻る。記憶領域Ｓ４の値と現在のメイン・カウンタの値が一致しない場合（Ｓ４１）、信号Ｂの下側ピークが到来したと判断する（Ｓ４２）。続けて、Ｓ４３へ進み、信号Ｂの上側ピーク値の値をクリアするとともに、Ｓ４４でメイン・カウンタ７０２の値を記憶領域Ｓ４へ保持する。

また、信号Ｂが信号Ａよりも９０°位相が遅れて出力される方向へスケール１３が移動する場合においても、同様に、次の様になる。

〜５〜
ドメイン・カウンタが“０００”から“１１１”へ遷移したことを検出すると（Ｓ１０）、Ｓ５１へ進む。Ｓ５１では、前回ドメイン・カウンタが“０００”から“１１１”へ遷移したことを検出したときのメイン・カウンタ７０２の値である記憶領域Ｓ５の値と、現在のメイン・カウンタの値を比較する。記憶領域Ｓ５の値と現在のメイン・カウンタの値が一致した場合（Ｓ５１）、移動体の移動がなされていない、又は、移動体の挙動に発振などの異常があると判断し、Ｓ１０へ戻る。記憶領域Ｓ５の値と現在のメイン・カウンタの値が一致しない場合（Ｓ５１）、信号Ａの上側ピークが到来したと判断する（Ｓ５２）。続けて、Ｓ５３へ進み、信号Ａの下側ピーク値の値をクリアするとともに、Ｓ５４でメイン・カウンタ７０２の値を記憶領域Ｓ５へ保持する。

〜６〜
ドメイン・カウンタが“０１０”から“００１”へ遷移したことを検出すると（Ｓ１０）、Ｓ６１へ進む。Ｓ６１では、前回ドメイン・カウンタが“０１０”から“００１”へ遷移したことを検出したときのメイン・カウンタ７０２の値である記憶領域Ｓ６の値と、現在のメイン・カウンタの値を比較する。記憶領域Ｓ６の値と現在のメイン・カウンタの値が一致した場合（Ｓ６１）、移動体の移動がなされていない、又は、移動体の挙動に発振などの異常があると判断し、Ｓ１０へ戻る。記憶領域Ｓ６の値と現在のメイン・カウンタの値が一致しない場合（Ｓ６１）、信号Ｂの上側ピークが到来したと判断する（Ｓ６２）。続けて、Ｓ６３へ進み、信号Ｂの下側ピーク値の値をクリアするとともに、Ｓ６４でメイン・カウンタ７０２の値を記憶領域Ｓ６へ保持する。

〜７〜
ドメイン・カウンタが“１００”から“０１１”へ遷移したことを検出すると（Ｓ１０）、Ｓ７１へ進む。Ｓ７１では、前回ドメイン・カウンタが“１００”から“０１１”へ遷移したことを検出したときのメイン・カウンタ７０２の値である記憶領域Ｓ７の値と、現在のメイン・カウンタの値を比較する。記憶領域Ｓ７の値と現在のメイン・カウンタの値が一致した場合（Ｓ７１）、移動体の移動がなされていない、又は、移動体の挙動に発振などの異常があると判断し、Ｓ１０へ戻る。記憶領域Ｓ７の値と現在のメイン・カウンタの値が一致しない場合（Ｓ７１）、信号Ａの下側ピークが到来したと判断する（Ｓ７２）。続けて、Ｓ７３へ進み、信号Ａの上側ピーク値の値をクリアするとともに、Ｓ７４でメイン・カウンタ７０２の値を記憶領域Ｓ７へ保持する。

〜８〜
ドメイン・カウンタが“１１０”から“１０１”へ遷移したことを検出すると（Ｓ１０）、Ｓ８１へ進む。Ｓ８１では、前回ドメイン・カウンタが“１１０”から“１０１”へ遷移したことを検出したときのメイン・カウンタ７０２の値である記憶領域Ｓ８の値と、現在のメイン・カウンタの値を比較する。記憶領域Ｓ８の値と現在のメイン・カウンタの値が一致した場合（Ｓ８１）、移動体の移動がなされていない、又は、移動体の挙動に発振などの異常があると判断し、Ｓ１０へ戻る。記憶領域Ｓ８の値と現在のメイン・カウンタの値が一致しない場合（Ｓ８１）、信号Ｂの下側ピークが到来したと判断する（Ｓ８２）。続けて、Ｓ８３へ進み、信号Ｂの上側ピーク値の値をクリアするとともに、Ｓ８４でメイン・カウンタ７０２の値を記憶領域Ｓ８へ保持する。

以上、図９を用いてピーク検出処理について説明した。これにより、何れのピークが到来したかを判断するとともに、検出されたピーク値の検出が可能となる。

次に、原点検出処理について図１０に沿って説明する。図８（ｂ）は、図８（ａ）でピーク値が閾値８０３を下回る付近を拡大して示しており、これを用いて、信号Ａの上側ピーク値の検出及びピーク値の判定について説明する。原点検出手段１０４は、図９で説明したピーク検出処理（Ｓ１０１）の結果から、信号Ａの上側ピーク値が到来したと判断したならば（Ｓ１０２）、ピーク判定処理（Ｓ１０１）で得られた信号Ａの上側ピーク値と閾値との大小関係を判定する（Ｓ１０３）。信号Ａの上側ピーク値が所定の閾値よりも大きい場合には（Ｓ１０３）、Ｓ１０１〜Ｓ１０２を繰り返す。信号Ａの上側ピーク値が所定の閾値よりも小さい場合には、初めて閾値を下回ったと判断、すなわち原点位置を検出したと判断し、原点検出信号を出力する（Ｓ１０４）。この所定の閾値は、前記周期的パターンの不連続部分以外の部分に由来するエンコーダの出力信号のピーク値に基づいて決定することができる。例えば、こうしたエンコーダの出力信号のピーク値に所定の比率を掛けた値を閾値とすることができる。この閾値の決定方法は、後述する他の実施形態でも適用できる。

絶対位置決定手段１０６は、図１１に示す様に、原点検出手段１０４が出力する原点検出信号を受けると（Ｓ１０４）、そのときの相対位置検出手段１０５の出力を記憶領域１に保持する（Ｓ１０５）。予め決定された原点設定位置でのカウント値から差し引いた値を相対位置検出手段１０５に対するオフセット値として算出し（Ｓ１０６）、記憶領域２へ保持する（Ｓ１０７）。そして、相対位置検出手段１０５の出力と記憶領域２に保持されたオフセット値を加算した値を絶対位置として出力する（Ｓ１０８）。この様子を図８（ｂ）の８０６〜８０８に示す。本実施形態においては原点設定値を５００として示している。こうして、絶対位置決定手段１０６は、相対位置検出手段１０５の相対位置の検出結果と原点検出手段１０４の原点位置の検出結果に基づいてスケール又は受信部の絶対位置を決定する。

上記説明では、信号Ａの上側ピーク値を原点検出の判定対象としているが、信号Ａの下側ピーク値、信号Ｂの上側ピーク値、信号Ｂの下側ピーク値の何れを判定に用いてもよい。

本実施形態によると、周期的パターンの不連続部分に由来する意図的に振幅を変化させたエンコーダ出力から原点検出を行う。その一方で、意図的に変化させられた振幅に対して補正を行う補正手段を備えることで、あたかも振幅が変化していない様に見せかけた信号を生成し、その信号を用いてリニアエンコード処理を行う。そのため、高精度な相対位置検出が可能となる。これにより、従来両立が容易ではなかった確実な原点検出と高精度な相対位置検出の両立が可能となり、高精度な絶対位置検出が可能となる。

また、本実施形態では、原点検出の方法についても、検出されたピーク値と所定の閾値との大小関係を比較するのみで原点位置を検出することができるため、簡単な構成で原点検出が可能となる。また、絶対位置検出を行う際に、受信部のセグメント数とスケールの周期的パターンの不連続部分との関係を基に、簡単な構成で、原点検出が可能となる。更に、エンコーダ信号と原点信号が同じスケールから得られる同期した信号のため、精度の良い原点信号となり、かつ原点信号検出のための新たな部品の追加をすることなく、原点検出機能付き位置検出システムが実現できる。

（実施形態２）〜振幅判定〜
原点検出方法が実施形態１と異なる実施形態２を説明する。実施形態２における原点検出手段１０４について、図１２を用いて説明する。原点検出手段１０４は、ピーク検出処理（Ｓ２０１）の結果より、信号Ａのピーク到来の判定を行う（Ｓ２０２）。このピーク検出処理（Ｓ２０１）の処理内容は、実施形態１の図１０のＳ１０１と同様である。信号Ａの上側ピークが到来すると（Ｓ２０２）、検出した上側ピーク値を記憶領域Ａへ保持する（Ｓ２０３）。他方、信号Ａの下側ピーク値が到来すると（Ｓ２０２）、検出した下側ピーク値を記憶領域Ｂへ保持する（Ｓ２０４）。続けて、Ｓ２０５へ進み、記憶領域Ａと記憶領域Ｂの差、すなわち、振幅を算出する（Ｓ２０５）。これにより、上側のピーク値、下側のピーク値を問わず、ピーク値が到来する毎に振幅が更新されることになる。そして、Ｓ２０５で算出された振幅が、閾値よりも大きい場合（Ｓ２０６）、Ｓ２０１へ戻る。Ｓ２０５で算出された振幅が、閾値よりも小さい場合（Ｓ２０６）、原点を検出したと判断し、原点検出信号を出力する（Ｓ２０７）。

これにより、スケール１３の反射部１３ａを欠落させた非反射部１３ｂを発光部１１及び受光部１２が通過する際に生じるエンコーダ出力の振幅の減衰を検出でき、原点検出が可能となる。Ｓ２０７で出力された原点検出信号は、絶対位置決定手段１０６へ入力され、実施形態１と同様な処理を行う。本実施形態では、信号Ａの振幅を原点検出の判定対象としているが、信号Ｂの振幅値を用いてもよい。

本実施形態によると、実施形態１と同様に、確実な原点検出と高精度な相対位置検出の両立が可能となる。また、本実施形態の原点検出手段においては、検出されたピーク値より振幅を算出しているため、実施形態１と比較して処理が増えているが、ピーク値よりも変化する値のダイナミックレンジが大きくなるので、より安定した原点検出が可能となる。

（実施形態３）〜二乗和判定〜
実施形態３における原点検出手段１０４について、図１３（ａ）を用いて説明する。原点検出手段１０４は、補正手段１０３で振幅補正係数Ｇを算出する際に計算されたデジタル信号Ａ１、Ｂ１の二乗和（Ａ１）^２＋（Ｂ１）^２の値を読み出し（Ｓ３０１）、閾値との大小関係を判定する（Ｓ３０２）。デジタル信号Ａ１、Ｂ１の二乗和が閾値よりも大きい場合（Ｓ３０２）、Ｓ３０１へ戻る。デジタル信号Ａ１、Ｂ１の二乗和が閾値よりも小さい場合（Ｓ３０２）、原点検出信号を出力する（Ｓ３０３）。

これにより、スケール１３の反射部１３ａを欠落させた非反射部１３ｂを発光部１１及び受光部１２が通過する際に生じるエンコーダ出力の振幅の減衰を検出でき、原点検出が可能となる。Ｓ３０３で出力された原点検出信号は、絶対位置決定手段１０６へ入力され、実施形態１と同様な処理を行う。

本実施形態によると、実施形態１と同様に、確実な原点検出と高精度な相対位置検出の両立が可能となる。その上、原点検出手段においては、補正手段１０３で既に計算された値に対して、閾値との大小関係を判定するのみでよいので、原点検出のための演算処理は発生しない。そのため、処理負荷の非常に少ない原点検出が可能となる。

（実施形態４）〜ゲイン判定〜
実施形態４における原点検出手段１０４について、図１３（ｂ）を用いて説明する。原点検出手段１０４は、補正手段１０３で算出されるゲインである振幅補正係数Ｇの値を読み出し（Ｓ４０１）、閾値との大小関係を判定する（Ｓ４０２）。振幅補正係数Ｇが閾値よりも小さい場合（Ｓ４０２）、Ｓ４０１へ戻る。振幅補正係数Ｇが閾値よりも大きい場合（Ｓ４０２）、原点検出信号を出力する（Ｓ４０３）。

これにより、スケール１３の反射部１３ａを欠落させた非反射部１３ｂを発光部１１及び受光部１２が通過する際に生じるエンコーダ出力の振幅の減衰を検出でき、原点検出が可能となる。Ｓ４０３で出力された原点検出信号は、絶対位置決定手段１０６へ入力され、実施形態１と同様な処理を行う。

本実施形態によると、実施形態１と同様に、確実な原点検出と高精度な相対位置検出の両立が可能となる。その上、原点検出手段においては、補正手段１０３で既に計算された値に対して、閾値との大小関係を判定するのみでよいので、原点検出のための演算処理は発生しない。そのため、実施形態３と同様、処理負荷の非常に少ない原点検出が可能となる。

（実施形態５）〜パターン判定〜
実施形態５における原点検出手段１０４について、図１４を用いて説明する。原点検出手段１０４は、Ｓ５０１の初期化処理により、振幅増減カウンタをゼロクリアすると共に、振幅判定ステータスを０とする。続けて、ピーク値検出処理（Ｓ５０２）を行う。ピーク値検出処理の内容については、実施形態１の図１０のＳ１０１と同様である。ピーク検出処理（Ｓ５０２）の結果により、信号Ａの上側ピーク値が到来したと判断すると（Ｓ５０３）、検出した上側ピーク値を記憶領域Ａへ保持する（Ｓ５０４）。信号Ａの下側ピーク値が到来したと判断すると（Ｓ５０３）、検出した下側ピーク値を記憶領域Ｂへ保持する（Ｓ５０５）。続けて、Ｓ５０６へ進み、記憶領域Ａと記憶領域Ｂの差、すなわち、振幅を算出し（Ｓ５０６）、前回の振幅値が保持されている記憶領域Ｃ１の値を記憶領域Ｃ０へ保持し直す（Ｓ５０７）。そして、Ｓ５０６で算出された今回の振幅値を記憶領域Ｃ１へ保持する（Ｓ５０８）。更に、記憶領域Ｃ０から記憶領域Ｃ１の値を減算し、前回の振幅値と今回の振幅値の差分を算出する（Ｓ５０９）。

次に、Ｓ５１０で振幅判定ステータスが０（ゼロ）であったならば、Ｓ５１１へ進み、Ｓ５０９で算出された振幅の差分と閾値との大小関係を判定する。Ｓ５０９で算出された振幅の差分が閾値Ａよりも小さい場合（Ｓ５１１）、Ｓ５０２へ戻る。Ｓ５０９で算出された振幅の差分が閾値Ａよりも大きい場合（Ｓ５１１）、振幅の増減回数をカウントする第１のカウンタを１カウントアップする（Ｓ５１２）。続けて、振幅の増減回数をカウントする第１のカウンタの値を調べ、６でない場合（Ｓ５１３）、すなわち、振幅の減衰が最終レベルに到達していないと判断される場合、Ｓ５０２へ戻る。振幅の増減回数をカウントする第１のカウンタの値が６であった場合（Ｓ５１３）、すなわち、振幅の減衰が最終レベルに到達したと判断される場合、振幅判定ステータスを１として（Ｓ５１４）、Ｓ５０２へ戻る。

Ｓ５１０で振幅判定ステータスが１であったならば、Ｓ５２１へ進み、Ｓ５０９で算出された振幅の差分と閾値Ａ、閾値Ｂとの大小関係を判定する。Ｓ５０９で算出された振幅の差分が閾値Ａよりも大きい場合、又は、閾値Ｂよりも小さい場合（Ｓ５２１）、Ｓ５０２へ戻る。Ｓ５０９で算出された振幅の差分が閾値Ａよりも小さく、かつ、閾値Ｂよりも大きい場合（Ｓ５２１）、振幅の増減回数をカウントする第２のカウンタを１カウントアップする（Ｓ５２２）。続けて、振幅の増減回数をカウントする第２のカウンタの値を調べて、６でない場合（Ｓ５２３）、Ｓ５０２へ戻る。振幅の増減回数をカウントする第２のカウンタの値が６であった場合（Ｓ５２３）、振幅判定ステータスを２として（Ｓ５２４）、Ｓ５０２へ戻る。

Ｓ５１０で振幅判定ステータスが２であったならば、Ｓ５３１へ進み、Ｓ５０９で算出された振幅の差分と閾値Ｂとの大小関係を判定する。Ｓ５０９で算出された振幅の差分が、閾値Ｂよりも大きい場合（Ｓ５３１）、Ｓ５０２へ戻る。Ｓ５０９で算出された振幅の差分が、閾値Ｂ以下である場合（Ｓ５３１）、振幅の増減回数をカウントする第３のカウンタを１カウントアップする（Ｓ５３２）。続けて、振幅の増減回数をカウントする第３のカウンタの値を調べ、６でない場合（Ｓ５３３）、Ｓ５０２へ戻る。振幅の増減回数をカウントする第３のカウンタの値が６であった場合（Ｓ５３３）、振幅の増加が最終レベルに到達したと判断し、振幅判定ステータスを０（ゼロ）として（Ｓ５３４）、原点検出信号を出力する（Ｓ５３５）。この様に、本実施形態では、次の様に原点位置を決定している。まず、エンコーダの出力信号の前回の振幅と今回の振幅の差分が所定の値以上減少している状態が周期的パターンの不連続部分における構成要素の欠落個数に関連した回数連続する。続けて、前回の振幅と今回の振幅の差分が所定の値以下である状態が前記欠落個数に関連した回数連続する。そして、更に続けて、前回の振幅と今回の振幅の差分が所定の値以上増加している状態が前記欠落個数に関連した回数連続したときの位置を原点位置と決定している。

この様に、パターンを検出して原点検出を判断することで、突発的なノイズにより原点検出の精度が劣化することを防ぐことができる。また、本実施形態では、振幅が減衰する部分、振幅が減衰した状態を保持する部分、振幅が増大する部分の全体をパターンとして判定したが、次の様にしてもよい。すなわち、振幅が減衰する部分、振幅が減衰した状態を保持する部分、振幅が増大する部分の何れか一部のみをパターンとして判定してもよい。つまり、エンコーダの出力信号の前回の振幅と今回の振幅の差分が所定の値との関係で或る条件を満たす状態が、周期的パターンの不連続部分における構成要素の欠落個数に関連した回数連続したときの位置を原点位置と決定することができる。

更に、本実施形態では、スケール１３に連続した３個の非反射部分１３ｂを設けている。よって、上側ピーク値、下側ピーク値はそれぞれ３回連続してピーク値の減衰、増加を起こすと共に、ピーク値が減衰した後、ピーク値の増大を開始するまでに３回連続して振幅の増減が少ない状態が続く。このため、振幅では、その２倍の６回連続してピーク値の減衰、増加、及び振幅減衰後の振幅の増減が少ない状態が続く。従って、図１４のＳ５１３、Ｓ５２３、Ｓ５３３では、判定の回数は６としているが、これに限らず、非反射部分１３ｂの個数に関連した数値としてもよい。例えば、スケール１３の非反射部分１３ｂの個数３に対して２倍した値から１差し引いた値とすると、突発的な振幅の変動によりパターン検出できなくなることを防ぐことができる。

本実施形態では、Ａ相の振幅についてパターン検知を行ったが、Ｂ相の振幅についてパターン検知を行ってもよい。また、Ａ相、Ｂ相の上側ピーク値、下側ピークのそれぞれに対して、パターン検知を行ってもよい。この場合、Ｓ５１３、Ｓ５２３、Ｓ５３３での判定値は、スケール１３の非反射部分１３ｂの個数３に関連した値とすることでパターン検知を実現できる。更に、Ａ相、Ｂ相のそれぞれの振幅に対して図１４で示す判定処理を行いながら、Ｓ５１０のステータスの判定については、次の様にできる。すなわち、Ａ相の処理のＳ５１４、Ｓ５２４、Ｓ５３４から決定される判定ステータス、Ｂ相の処理の同様の判定ステータスのどちらか先についてパターン検知を行った上で、そのパターン検知に基づいて原点検出を行うことができる。また、エンコーダの各相の出力信号から各相毎に基準位置を決定し、それに基づいて（典型的にはその平均をとる）原点位置を決定することができる。更には、上記二乗和或いは振幅補正係数について同様にパターン検知を行って原点位置を決定することもできる。

本実施形態でも、実施形態１と同様に、確実な原点検出と高精度な相対位置検出の両立が可能となる。その上、原点検出手段においては、エンコーダ出力の変化をパターンとして認識するため、突発的なエンコーダ出力の変動により誤った原点検出を行うことを無くすことができる。

（実施形態６）
実施形態６における原点検出手段１０４について、図１５を用いて説明する。原点検出手段１０４は、まず、原点判定ステータスを初期化し、ゼロとする（Ｓ６００）。次に、ピーク検出処理（Ｓ６０1）を行う。ピーク値検出処理は、実施形態１の図１０のＳ１０１と同様である。ピーク検出処理（Ｓ６０１）の結果により、信号Ａの上側ピーク値の到来を検出すると（Ｓ６０２）、検出した上側ピーク値を記憶領域Ａへ保持する（Ｓ６０３）。信号Ａの下側ピーク値の到来を検出すると（Ｓ６０２）、検出した下側ピーク値を記憶領域Ｂへ保持する（Ｓ６０４）。

続けて、Ｓ６０５へ進み、記憶領域Ａと記憶領域Ｂの差、すなわち、信号Ａの振幅を算出する。これにより、上側のピーク値、下側のピーク値を問わず、ピーク値が到来するたびに振幅が更新されることになる。次に、６０６へ進み、前回のピーク値到来時の信号Ａの振幅が記憶された記憶領域Ｃ１の値を記憶領域Ｃ０へ保持し直し、Ｓ６０７へ進む。Ｓ６０７では、今回のピーク値到来時の振幅としてＳ６０５で算出した信号Ａの振幅値を記憶領域Ｃ１へ保持する。これにより、前回の振幅値が記憶領域Ｃ０に、今回の振幅値が記憶領域Ｃ１に保持されたことになる。

更に、Ｓ６０８へ進み、前回のピーク値到来時の相対位置検出手段１０５の出力である相対位置カウント値が記憶された記憶領域Ｐ１の値を記憶領域Ｐ０へ保持し直しＳ６０９へ進む。Ｓ６０９では、今回のピーク値到来時の相対位置検出手段出力１０５の出力である相対位置カウント値を記憶領域Ｐ１へ保持する。これにより、前回のピーク値到来時の相対位置カウント値が記憶領域Ｐ０に、今回のピーク値到来時の相対位置カウント値が記憶領域Ｐ１に保持されたことになる。

続けて、Ｓ６１０へ進み、原点判定ステータスが０であるならば、次の様にする。すなわち、スケール１３の反射部１３ａを欠落させた非反射部１３ｂの部分以外の領域を通過している、すなわち、振幅の減衰を起こしていない状態、つまり、振幅値が閾値Ｃよりも大きいと判断し、Ｓ６１１へ進む。Ｓ６１１では、Ｓ６０５で算出した振幅が、閾値Ｃよりも小さくなっていることの判定を行う。原点判定ステータスが１であるならば（Ｓ６１０）、スケール１３の反射部１３ａを欠落させた非反射部１３ｂの領域を通過しており、振幅が減衰した状態、つまり、振幅値が閾値Ｄよりも小さいと判断し、Ｓ６１４へ進む。Ｓ６１４では、Ｓ６０５で算出した振幅が閾値Ｄよりも大きくなっていることの判定を行う。

Ｓ６１１へ進んだならば、Ｓ６０５で算出された振幅が閾値Ｃよりも大きい場合（Ｓ６１１）、Ｓ６０１へ戻る。Ｓ６０５で算出された振幅が閾値Ｃよりも小さい場合（Ｓ６１１）、振幅の減衰部分を検出したと判断し、基準位置信号Ａを出力する（Ｓ６１２）。続けて、Ｓ６１３へ進み、原点判定ステータスを１にセットする。Ｓ６１４へ進んだならば、Ｓ６０５で算出された振幅が閾値Ｄよりも小さい場合（Ｓ６１４）、Ｓ６０１へ戻る。Ｓ６０５で算出された振幅が閾値Ｄよりも小さい場合（Ｓ６１４）、振幅の増加部分を検出したと判断し、基準位置信号Ｂを出力する（Ｓ６１５）。続けて、Ｓ６１６へ進み、原点判定ステータスを０にセットする。これにより、スケール１３の反射部１３ａを欠落させた非反射部１３ｂを発光部１１及び受光部１２が通過する際に生じるエンコーダ出力の振幅の減衰部分及び増加部分が検出される。

図１６に本実施形態の絶対位置決定手段１０６の処理フローを示す。絶対位置決定手段１０６は、原点検出手段１０４が出力する基準位置信号Ａが検出されなければ（Ｓ６２１）、基準位置信号Ａが検出されるまで、Ｓ６２１を繰り返す。原点検出手段１０４が出力する基準位置信号Ａが検出されると（Ｓ６２１）、次の式６０１により基準位置Ａの算出を行う（Ｓ６２２）。
基準位置Ａ＝記憶領域Ｐ０＋距離ａ＊｛（閾値Ｃ−記憶領域Ｃ０）／（記憶領域Ｃ１−記憶領域Ｃ０）｝…（式６０１）
つまり、ここでは、次の様に基準位置を決定している。１つの比率を、エンコーダの出力信号の振幅が所定の閾値を下回ったときの振幅と閾値の差分と、エンコーダの出力信号の振幅が所定の閾値を下回る直前の振幅と閾値の差分との比率とする。他の比率を、エンコーダの出力信号の振幅が所定の閾値を下回ったときの相対位置検出手段の出力と当該基準位置との差分と、エンコーダの出力信号の振幅が所定の閾値を下回わる直前の相対位置検出手段の出力と当該基準位置との差分との比率とする。そして、両者の比率がと同一となる様に基準位置Ａを決定している。この基準位置Ａをそのまま原点位置とすることも可能である。

ここで、基準位置信号Ａが出力された時の様子について、図１７を用いて説明する。図１７において、（ａ）は信号Ａを示し、（ｂ）は原点検出及び絶対位置決定の様子を示し、（ｃ）は（ｂ）の一部を拡大して示す。基準位置信号Ａが出力されたとき、記憶領域Ｃ０には、閾値Ｃを下回る直前のピーク値の検出により得られた振幅６０１の値が保持され、記憶領域Ｃ１には、閾値Ｃを下回った直後のピーク値の検出により得られた振幅６０２の値が保持されている。また、記憶領域Ｐ０には、振幅６０１が得られた時の相対位置検出手段１０５の出力である相対位置カウント値が保持され、記憶領域Ｐ１には、振幅６０２が得られた時の相対位置検出手段１０５の出力である相対位置カウント値が保持されている。距離aは、信号Ａの周期の１／２にあたる距離、すなわち、スケール１３のピッチの１／２である。これにより、位置スケール１３の１／２のピッチよりも細かい単位で検出することが可能となる。

Ｓ６２３へ進んだならば、基準位置信号Ｂが検出されていないか判断する。原点検出手段１０４が出力する基準位置信号Ｂが検出されなければ（Ｓ６２３）、基準位置信号Ｂが検出されるまで、Ｓ６２３を繰り返す。原点検出手段１０４が出力する基準位置信号Ｂが検出されると（Ｓ６２３）、次の式６０２により基準位置Ｂの算出を行う（Ｓ６２４）。
基準位置Ｂ＝記憶領域Ｐ０＋距離ａ＊｛（閾値Ｄ−記憶領域Ｃ０）／（記憶領域Ｃ１−記憶領域Ｃ０）｝…（式６０２）
ここでも、前記基準位置Ａの決定方法と実質的に同様な方法で基準位置Ｂを決定している。また、この基準位置Ｂをそのまま原点位置とすることも可能である。

ここで、基準位置信号Ｂが出力された時の様子について、図１７（ｂ）を用いて説明する。基準位置信号Ｂが出力されたとき、記憶領域Ｃ０には、閾値Ｄを上回る直前のピーク値の検出により得られた振幅６０４の値が保持され、記憶領域Ｃ１には、閾値Ｄを上回った直後のピーク値の検出により得られた振幅６０３の値が保持されている。また、記憶領域Ｐ０には、振幅６０４が得られた時の相対位置検出手段１０５の出力である相対位置カウント値が保持されており、記憶領域Ｐ１には、振幅６０３が得られた時の相対位置検出手段１０５の出力である相対位置カウント値が保持されている。距離aは前述した通りである。続けて、基準位置の平均値を算出、すなわち、原点検出信号Ａが検出された位置と原点検出信号Ｂが検出された位置の中点位置を算出する（Ｓ６２５）。そして、予め決定された原点設定位置でのカウント値からＳ６２５で算出した中点位置を差し引いた値を、相対位置検出手段１０５に対するオフセット値として算出し（Ｓ６２６）、記憶領域２へ保持する（Ｓ６２７）。更に、相対位置検出手段１０５と記憶領域２に保持されたオフセット値を加算した値を絶対位置として出力する（Ｓ６２８）。以上の様子が図１７に示されている。

以上の様に、本実施形態では、エンコーダの出力信号の振幅が所定の閾値を下回ったときの位置を第一の基準位置と決定し、エンコーダの出力信号の振幅が所定の閾値を上回ったときの位置を第二の基準位置と決定する。そして、第一の基準位置と第二の基準位置に関連して決定される位置（典型的には中点位置）を原点位置としている。ただし、振幅は、上述した様なピーク値、又は、各相の出力の二乗和、又は、振幅補正係数とすることもできる。

本実施形態によると、実施形態１と同様に、確実な原点検出と高精度な相対位置検出の両立が可能となる。その上、原点検出手段においては、振幅の減衰部分で基準位置Ａを決定すると共に、振幅の増加部分で基準位置Ｂを決定する。このことで、Ａ、Ｂどちらか一方の基準位置にずれを生じた場合でも、２点間の中点位置を原点位置とするため、原点位置のずれを基準位置のずれの１／２に抑えることができる。

更に、基準位置Ａ、基準位置Ｂそれぞれを決定する際においても、従来はエンコーダ出力の振幅のピーク値を検出する毎に基準位置を決定しているためスケールピッチの１／２の単位でしか原点位置を検出されなかったものを、次の様にできる。すなわち、検出した振幅値が閾値に対してどのくらい離れているかを加味した距離を、ピーク値を検出した位置に加減することで、基準位置を決定するため、極めて細かい単位で基準位置を決定できる。つまり、更に従来の１／２の細かさで原点位置を決定できるため、検出分解能及び検出精度を向上させることが可能になる。

１１：発光部 、１２：受光部（受信部）、１３：スケール、１３ａ：反射部、１３ｂ：非反射部、１０１：エンコーダ、１０３：補正手段、１０４：原点検出手段、１０５：相対位置検出手段、１０６：絶対位置決定手段

Claims (5)

1. エンコーダと補正手段と相対位置検出手段と原点検出手段と絶対位置決定手段を備える位置検出装置であって、
   前記エンコーダは、相対移動可能に設けられたスケールと受信部を有し、
   前記スケールは、物理的性質が周期的に変化する周期的パターン及び前記周期的パターンが中断する不連続部分を有し、
   前記受信部は、前記スケールと前記受信部が相対移動するときに、前記周期的パターンから来る信号を受信して位置検出のための出力信号を生成し、
   前記補正手段は、前記エンコーダの出力信号について、前記不連続部分に由来する信号部分を補正し、
   前記相対位置検出手段は、前記補正手段により補正をかけた信号に対してエンコード処理を施すことにより、前記スケールと前記受信部との相対位置を検出し、
   前記原点検出手段は、前記不連続部分に由来する信号部分を含む前記エンコーダの出力信号であって前記補正手段による補正をかけていない出力信号に基づいて、前記スケール又は前記受信部の原点位置を検出するにあたり、前記エンコーダの出力信号の振幅が所定の閾値を下回ったときの振幅と閾値の差分と前記エンコーダの出力信号の振幅が所定の閾値を下回る直前の振幅と閾値の差分との比率が、前記エンコーダの出力信号の振幅が所定の閾値を下回ったときの前記相対位置検出手段の出力と前記原点位置との差分と前記エンコーダの出力信号の振幅が所定の閾値を下回わる直前の前記相対位置検出手段の出力と前記原点位置との差分との比率と同一となる様に前記原点位置を決定し、
   前記絶対位置決定手段は、前記相対位置検出手段の相対位置の検出結果と前記原点検出手段の原点位置の検出結果に基づいて前記スケール又は前記受信部の絶対位置を決定することを特徴とする位置検出装置
2. 前記エンコーダは、
   光透過部又は光反射部を周期的に配列することで前記周期的パターンを形成したスケールと、前記スケールに対して相対移動可能に設けると共に、前記光透過部又は光反射部のピッチに関係付けして配設した複数の受光素子を含む受光部と、前記スケールを介して前記受光部に光を照射する発光部とを有する光学式エンコーダであることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記原点検出手段は、
   前記周期的パターンの前記不連続部分以外の部分に由来する前記エンコーダの出力信号の振幅、ピーク値、各相の出力の二乗和、振幅補正係数のうちの何れかに基づいて決定した値を前記閾値とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置検出装置。
4. 前記受信部は複数相の出力信号を出力し、
   前記原点検出手段は、
   前記エンコーダの各相の出力信号から各相毎に基準位置を決定し、その平均位置を前記原点位置と決定することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の位置検出装置。
5. 物理的性質が周期的に変化する周期的パターン及び前記周期的パターンが中断する不連続部分を設けたスケールと受信部が相対移動するときに、受信部に、前記周期的パターンから来る信号を受信して位置検出のための出力信号を生成させる工程と、
   前記受信部の出力信号について、前記不連続部分に由来する信号部分を補正する工程と、
   前記補正をかけた信号に対してエンコード処理を施すことにより、前記スケールと前記受信部との相対位置を検出する工程と、
   前記不連続部分に由来する信号部分を含む前記受信部の出力信号であって前記補正をかけていない出力信号に基づいて、原点位置を検出するにあたり、前記エンコーダの出力信号の振幅が所定の閾値を下回ったときの振幅と閾値の差分と前記エンコーダの出力信号の振幅が所定の閾値を下回る直前の振幅と閾値の差分との比率が、前記エンコーダの出力信号の振幅が所定の閾値を下回ったときの前記相対位置を検出する工程の出力と前記原点位置との差分と前記エンコーダの出力信号の振幅が所定の閾値を下回わる直前の前記相対位置を検出する工程の出力と前記原点位置との差分との比率と同一となる様に前記原点位置を決定する工程と、
   前記相対位置の検出結果と前記原点位置の検出結果に基づいて前記スケール又は前記受信部の絶対位置を決定する工程と、
   を有することを特徴とする位置検出方法。