JP6263343B2 - エンコーダ - Google Patents

Description

本発明は、絶対位置を測定するためのエンコーダに関する。

アブソリュートエンコーダが、多くの分野で益々使用されている。当該アブソリュートエンコーダの場合、絶対位置情報が、測定方向に前後して配置された複数のコード要素を有する１つのコードトラックから取り出される。この場合、これらのコード要素は、疑似ランダムの分布で設けられている。その結果、連続する一定数のコード要素がそれぞれ、１つのビットパターンを形成する。走査装置が、このコードトラックに対して１つのコード要素分だけ移動した場合、新しい１つのビットパターンが直ぐに形成され、連続する異なった複数のビットパターンが、アブソリュート式に検出すべき全ての測定領域にわたって検出され得る。

当該シーケンシャルコードは、チェーンコード又は疑似ランダムコード（ＰＲＣ）と呼ばれる。

本発明の起点となるアブソリュートエンコーダが、欧州特許出願公開第２４１６１２６号明細書に記されている。この明細書の図３に開示された実施の形態によれば、当該エンコーダが、コードトラック付のコードキャリアを有する。このコードキャリアは、測定方向に連続する前後して配置された複数のコード要素から成る。周期的なインクリメンタル目盛が、このコードトラックに対して平行に配置されたトラック内に配置されている。走査装置の複数の検出器がそれぞれ、このコードトラックとこのインクリメンタル目盛とを同時に走査し、したがって共通の１つの走査信号を当該両トラックから生成する。この走査信号は、評価ユニットに供給される。この評価ユニットは、この走査信号からコード情報及び周期的なインクリメンタル信号を生成する。

この場合、走査信号の比較的小さい変調度及び比較的込み入った評価が、欠点である。

欧州特許出願公開第２４１６１２６号明細書 欧州特許出願公開第１８２１０７３号明細書 独国特許出願公開第１０２００４０４１９５０号明細書

本発明の課題は、高い信頼性を有する正確な絶対位置と少なくとも１つの周期的なインクリメンタル信号とが簡単に生成可能であるアブソリュートエンコーダを提供することにある。

この課題は、請求項１に記載の特徴によって解決される。当該特徴によれば、エンコーダが、連続する複数のコード要素を有するコードキャリアを備え、各コード要素が、互いにコンプリメンタルな特性を有する、第１部分領域及び第２部分領域と、周期的なインクリメンタル目盛とから成り、
前記エンコーダが、複数の検出器を有する走査装置を備え、第１検出器が、前記複数のコード要素のうちの１つのコード要素の前記第１部分領域と、前記インクリメンタル目盛とを同時に走査するために形成されていて、第１走査信号が、当該同時の走査によって生成可能であり、第２検出器が、前記複数のコード要素のうちの１つのコード要素の前記第２部分領域と、前記インクリメンタル目盛とを同時に走査するために形成されていて、第２走査信号が、当該同時の走査によって生成可能であり、
前記エンコーダが、評価ユニットを備え、前記第１走査信号及び前記第２走査信号が、この評価ユニットに供給され、この評価ユニットは、前記コード要素に対するコード情報と周期的なインクリメンタル信号とを、前記第１走査信号及び前記第２走査信号から生成するために構成されている。

これらのコード要素の構成は、公知の方法で走査原理にしたがって選択される。すなわち、これらのコード要素は、光学式に、磁気式に、静電容量式に又は電磁誘導式に構成され得る。検出器も、これらのコード要素の構成に応じて選択される。

この場合、コンプリメンタルな特性とは、これらのコード要素の部分領域が、反対の特性を有することを意味する。その結果、これらの反対の特性は、走査時に互いに反転して進行する走査信号を生成する。それ故に、１つのコード要素内でこうして生成された走査信号は、クロック信号及び反転クロック信号とも呼ばれる。

特に好適な光学走査のため、１つのコード要素の２つの部分領域がそれぞれ、互いにコンプリメンタルな光学特性を有し、したがって透過走査では、透過性の部分領域と非透過性の部分領域とを有し、又は照射走査では反射性の部分領域と非反射性の部分領域とを有する。

コード情報と周期的なインクリメンタル信号とを生成するため、第１走査信号及び第２走査信号が、評価ユニットに供給される。これらの走査信号が、電流又は電圧としてのアナログ信号として評価ユニットによって処理され得る。この代わりに、これらの走査信号が、２桁以上のワード（ｎビット、ｎ＞１）としてのデジタル値として評価ユニットによって処理されてもよい。このため、検出器によって生成されたアナログ走査信号が、当該処理の前にＡ／Ｄ変換される。

周期的なインクリメンタル信号は、特に評価ユニットによって第１走査信号と第２走査信号とを加算することで生成される。周期的なインクリメンタル信号が、当該加算によって得られる。このインクリメンタル信号は、一周期内に良好に補間可能である。当該補間によって、正確な絶対中間値が、一周期内に、すなわち１つのコード要素の長さ内で生成され得る。

１つのコード要素の、互いにコンプリメンタルに形成された部分領域のシーケンスが、それぞれのコード要素のコード情報を決定する。第１二進値が、第１シーケンスに割り当てられ、第２二進値が、第２シーケンスに割り当てられる。

コード情報は、特に第１走査信号を第２走査信号と比較することによって生成され、特に差を作ることによって生成され、特に好適な方法では第１走査信号から第２走査信号を引くことによって生成される。アナログ信号が、評価ユニット内で処理される場合、互いに比較すべき走査信号は、比較器によって比較される電流又は電圧である。デジタル信号が、評価ユニット内で処理される場合、互いに比較すべき走査信号は、比較器によって比較されるデジタル値である。この場合には、コード情報が、デジタル値（１ビット）としてこの比較器の出力部から直接に出力される。

本発明の場合、複数のコード要素の第１部分領域とこれらのコード要素の第２部分領域とがそれぞれ、測定方向に連続して配置されていることによって、これらのコード要素の互いにコンプリメンタルな２つの部分領域が、互いに平行に別々に延在する複数のコードトラック内に配置され得る、又はこの代わりに共通の１つのコードトラック内に配置され得る。

当該両配置の場合、インクリメンタル目盛及び／又はコードトラックが、互いに平行に且つ揃って配置された複数の同じ部分トラックに分割されていることが好ましい。当該分割によって、測定方向に対して対称な複数のトラックの配置を得ることが可能である。対称なこれらのトラックの配置のときに、検出器の、測定方向に対して垂直の延在部分が、当該トラックの配置より小さく選択された場合、走査信号が変化することなしに、測定方向に対して垂直の方向における、すなわちインクリメンタル目盛の目盛線方向における比較的大きい許容誤差範囲が、走査装置に対して実現される。コードキャリアに対する相対運動が、当該許容誤差範囲内で可能である。

本発明のその他の好適な構成は、従属請求項に記載されている。

本発明を図面に基づいて詳しく説明する。

第１エンコーダを概略的に示す。 図１によるエンコーダの第１走査信号を示す。 図１によるエンコーダの第２走査信号を示す。 これらの走査信号から得られる周期的なインクリメンタル信号を示す。 これらの走査信号から得られるコード情報を示す。 第２エンコーダを示す。 第３エンコーダを示す。 第４エンコーダを示す。

本発明のアブソリュートエンコーダは、直線運動又は回転運動を測定するために使用され得る。この場合、コードキャリアが、測定すべき複数の物体のうちの一方の物体に取り付けられていて、走査装置が、測定すべきこれらの物体のうちの他方の物体に取り付けられている。このとき、測定すべきこれらの物体は、工作機械若しくは座標測定機のテーブル及びキャリッジ又は電動機の回転子及び固定子でもよい。エンコーダの第１の実施の形態を図１〜５に基づいて詳しく説明する。このエンコーダは、コードキャリア１を有する。このコードキャリア１は、複数の検出器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を有する走査装置によって走査可能である。このコードキャリア１は、この走査装置に対して測定方向Ｘに移動可能である。

当該エンコーダは、信頼できるアブソリュートエンコーダが保証されるように仕様されている。

信頼できるエンコーダは、特別なコード化を使用することによって得られる。コードキャリア１のこのコード化は、疑似ランダムコードである。この疑似ランダムコードは、連続する複数のコード要素Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４から成る。これらのコード要素は、測定方向Ｘに連続して配置されている。また、各コード要素Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、互いにコンプリメンタリに構成されている２つの部分領域Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂ；Ｃ２Ａ，Ｃ２Ｂ；Ｃ３Ａ，Ｃ３Ｂ；Ｃ４Ａ，Ｃ４Ｂから成る。この場合、コンプリメンタリとは、当該２つの部分領域が、逆の特性を有することを意味する。すなわち、光学式走査原理の場合、これらの２つの部分領域は、透過走査では透過及び非透過であり、又は照射走査では反射若しくは非反射である。この実施の形態では、コード要素Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の第１部分領域Ｃ１Ａ，Ｃ２Ａ，Ｃ３Ａ，Ｃ４Ａは、第１コードトラックＳＡ内に配置されていて、コード要素Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の第２部分領域Ｃ１Ｂ，Ｃ２Ｂ，Ｃ３Ｂ，Ｃ４Ｂは、この第１コードトラックＳＡに対して平行に延在する第２コードトラックＳＢ内に配置されている。

図示された図１による例では、コード要素Ｃ１〜Ｃ４のそれぞれのコード要素の、第１コードトラックＳＡの部分領域Ｃ１Ａ，Ｃ２Ａ，Ｃ３Ａ，Ｃ４Ａから第２コードトラックの部分領域Ｃ１Ｂ，Ｃ２Ｂ，Ｃ３Ｂ，Ｃ４Ｂへのシーケンスのうちの、暗い部分領域→明るい部分領域のシーケンスが、ビット＝０としてのコード情報Ｂを規定し、明るい部分領域→暗い部分領域のシーケンスが、ビット＝１としてのコード情報Ｂを規定することが基本になる。したがって、図１中に示されたコードの連続するコード要素Ｃ１〜Ｃ４が、コード情報０１００を規定する。

コードキャリア１は、コードトラックＳＡ，ＳＢのほかに周期的なインクリメンタル目盛を有する。このインクリメンタル目盛は、インクリメンタル部分トラックＳ１，Ｓ２，Ｓ３に分割されていて、第１コードトラックＳＡに対してその両側に配置されていて、かつ第２コードトラックＳＢに対してその両側に配置されている。これらのインクリメンタル部分トラックＳ１，Ｓ，Ｓ３は、当該両コードトラックＳＡ，ＳＢに対して平行に測定方向Ｘに延在する。

検出器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、コード要素Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の第１部分領域Ｃ１Ａ，Ｃ２Ａ，Ｃ３Ａ，Ｃ４Ａとインクリメンタル目盛とをそれぞれ同時に走査するために少なくとも１つの第１検出器Ｄ１を有する。このため、この第１検出器Ｄ１は、第１コードトラックＳＡと、この第１コードトラックＳＡに対してその両側に延在するインクリメンタル部分トラックＳ１，Ｓ２とに割り当てられていて、位置測定時にこれらのトラックを走査する。この第１検出器Ｄ１は、当該走査によって第１走査信号Ｄ１を供給する。この第１走査信号の、コード要素Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に沿った位置に応じた経時変化が、図２に概略的に示されている。

さらに、複数の検出器Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が、コード要素Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４のそれぞれ１つの第２部分領域Ｃ１Ｂ，Ｃ２Ｂ，Ｃ３Ｂ，Ｃ４Ｂと、インクリメンタル目盛とを同時に走査するために少なくとも１つの第２検出器Ｄ２を含む。このため、第２検出器Ｄ２が、第２コードトラックＳＢと、この第２コードトラックＳＢに対してその両側に延在するインクリメンタル部分トラックＳ２，Ｓ３とに割り当てられていて、位置測定時にこれらのトラックを走査する。この第２検出器Ｄ２は、当該走査によって第２走査信号Ａ２を提供する。この第２走査信号Ａ２の、コード要素Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に沿った位置に応じた経時変化が、図３に概略的に示されている。

これらの検出器Ｄ１，Ｄ２はそれぞれ、位置測定時にその時の光分布を検出し、当該光強度に応じて、当該検出された光強度に比例する位置に応じたアナログ走査信号Ａ１，Ａ２を生成する。これらの走査信号Ａ１，Ａ２の実際の経時変化は、図２及び３に示された経時変化と異なり、特に鋭角を成す角のない経時変化が生じる。その結果、実際には、正弦波状の経時変化が、図４に示された周期的なインクリメンタル信号Ｉ１に対して生じる。

第１走査信号Ａ１及び第２走査信号Ａ２が、評価ユニット３に供給される。この評価装置３は、第１走査信号Ａ１を第２走査信号Ａ２と比較するために仕様されている。その比較結果が、示された走査位置におけるコード要素Ｃ１のコード情報Ｂ１を規定する。当該比較器は、除算器又は差分器でもよい。差分器が、特に簡単に実現可能である。インクリメンタル目盛の走査から生じる部分が、第１走査信号Ａ１と第２走査信号Ａ２との差を作ることによって完全に相殺される。さらに、コード要素Ｃ１の走査から生じる部分が積算する。コード情報Ｂ１を規定する信号の変調度が、当該積算によって２倍になる。コード情報Ｂを規定する信号の、コード要素Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に沿った位置に応じた経時変化が、図５に概略的に示されている。コード要素Ｃ１の両部分領域Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂが、互いにコンプリメンタルに形成されている結果、したがって第１コードトラックＳＡの走査信号の強度及び第２コードトラックＳＢの走査信号の強度も、別々に互いに反転して観察されていることに起因して、当該変調度が上がる。

図示されたこの例では、第１比較器３．１が、両走査信号Ａ１，Ａ２を比較するために設けられていて、第２比較器３．２が、両走査信号Ａ３，Ａ４を比較するために設けられている。当該両比較器は、それぞれの走査信号Ａ１，Ａ２及びＡ３，Ａ４をアナログ信号として又はその代わりにデジタル信号として互いに比較するように構成され得る。

さらに、第１走査信号Ａ１と第２走査信号Ａ２とを結合することによって、周期的なインクリメンタル信号Ｉ１を生成するため、これらの第１走査信号Ａ１及び第２走査信号Ａ２が、評価ユニット３に供給される。特に、これらの結合は、簡単な加算である。この加算では、コードトラックＳＡ，ＳＢの走査からの信号の部分が相殺され、インクリメンタル目盛の走査からの信号の部分、すなわちインクリメンタル部分トラックＳ１，Ｓ２，Ｓ３が積算する。周期的なインクリメンタル信号Ｉ１の位置に応じた経時変化が、図４に概略的に示されている。

１つの瞬時位置に対して２桁以上のコード語を得るため、走査装置が、別の検出器を有する。これらの別の検出器はそれぞれ、第１検出器Ｄ１と第２検出器Ｄ２とに対向して１つのコード要素Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の１つの部分領域Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂ，Ｃ２Ａ，Ｃ２Ｂ，Ｃ３Ａ，Ｃ３Ｂ，Ｃ４Ａ，Ｃ４Ｂの長さの整数倍だけ離れて配置されている。この例では、別の第２検出器Ｄ３及び別の第２検出器Ｄ４が、図１に示されている。第２コード要素Ｃ２に対する第２コード情報Ｂ２が、差を作ることによって得られ、別の周期的なインクリメンタル信号Ｉ２が、加算によって得られることによって、当該検出器Ｄ３，Ｄ４によって得られる走査信号Ａ３，Ａ４が、走査信号Ａ１，Ａ２に応じて処理される。両インクリメンタル信号Ｉ１，Ｉ２は、同位相である。その結果、これらのインクリメンタル信号Ｉ１，Ｉ２は、共通の周期的なインクリメンタル信号Ｉに加算され得る。これによって、評価ユニット３で処理された周期的なインクリメンタル信号Ｉの変調度が上がる。

図示されたこの例では、第１モジュール３．３が、両走査信号Ａ１，Ａ２を結合するために設けられていて、第２モジュール３．４が、両走査信号Ａ３，Ａ４を結合するために設けられている。これらの両モジュールは、それぞれの走査信号Ａ１，Ａ２及びＡ３，Ａ４をアナログ信号として又はその代わりにデジタル信号として互いに結合するように、特に加算するように構成され得る。

周期的なインクリメンタル目盛の周期長さＴが、１つの部分領域Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂ，Ｃ２Ａ，Ｃ２Ｂ，Ｃ３Ａ，Ｃ３Ｂ，Ｃ４Ａ，Ｃ４Ｂの（測定方向Ｘの）長さに一致することが特に好ましい。このため、長さＴに一致する信号周期を有するインクリメンタル信号Ｉ１が、アブソリュートコード情報Ｂと一緒に得られる。

図示されなかった方式では、追加の検出器を長さＴ内に設けることが可能である。このとき、上述した走査信号Ａ１，Ａ２に対して移相している走査信号が、これらの別の検出器によって生成され得る。同様に、存在するコード情報Ｂ１に対して移相しているコード情報と、インクリメンタル信号Ｉ１に対して移相しているインクリメンタル信号とが、当該走査信号から生成され得る。９０°ずつだけ互いに移相している４つの周期的なインクリメンタル信号を生成するためには、４つの検出器Ｄ１及び４つの検出器Ｄ２を１つの周期Ｔ内に配置することが必要である。

周期的なインクリメンタル信号Ｉ又はＩ１若しくはＩ２は、コード情報Ｂによって長さＴに相当するステップで絶対位置分解された区間をさらにより細かくアブソリュート式に分割するために使用され得る。このため、インクリメンタル信号Ｉ又はＩ１若しくはＩ２が、公知の方法で補間される。

さらに細分された位置測定が必要になる場合、既存のトラックに対して平行に、別のインクリメンタルトラックがさらに配置され得る。このとき、このインクリメンタルトラックの目盛周期は、周期長さＴより小さい。

周期的なインクリメンタル信号Ｉ１，Ｉ２，Ｉは、コード要素Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の走査を最適化するためにも使用され得る。複数の検出器が、１つのコード要素Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の長さ内に配置され、インクリメンタル信号（１つの目盛周期Ｔの補間値）からの位置情報が、コード情報Ｂを生成するように、これらの複数の検出器のうちの１つの検出器を選択するために使用されることによって、当該走査の最適化は、公知の方法で実施され得る。このとき、明確なコード情報を得るため、当該１つのコード要素の可能な限り中心を走査する検出器が選択される。このことに関しては、欧州特許出願公開第１８２１０７３号明細書に明記されている。

省スペースの配置が達成可能であり、走査時の大きい許与誤差も可能であるように、本発明に必要なコード要素Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４とインクリメンタル目盛との幾何学的な配置が選択されている。

当該省スペースの配置は、第１コードトラックＳＡと、−ここではインクリメンタル部分トラックＳ１，Ｓ２としての−インクリメンタル目盛とを第１検出器Ｄ１を用いて同時に走査することによって、及び第２コードトラックＳＢと、−ここではインクリメンタル部分トラックＳ２，Ｓ３としての−インクリメンタル目盛とを第２検出器Ｄ２を用いて同時に走査することによって保証される。したがって、コードトラックＳＡ，ＳＢ及びインクリメンタル部分トラックＳ１，Ｓ２，Ｓ３を（測定方向Ｘに対して垂直方向に見て）直に並べて配置することが可能になる。

大きい許容誤差は特に、第１検出器Ｄ１が第１走査信号Ａ１を生成するために第１コードトラックＳＡと、この第１コードトラックＳＡに対してその両側に延在するインクリメンタル部分トラックＳ１，Ｓ２とに割り当てられていること、及び、第２検出器Ｄ２が第２走査信号Ａ２を生成するために第２コードトラックＳＢと、この第２コードトラックＳＢに対してその両側に延在するインクリメンタル部分トラックＳ２，Ｓ３とに割り当てられていることによって達成される。それぞれのコードトラックＳＡ，ＳＢに対して対称に配置されたこれらのインクリメンタルトラックＳ１，Ｓ２，Ｓ３によって、第１検出器Ｄ１が、測定方向Ｘに対して垂直に延在し、この第１検出器Ｄ１が、第１コードトラックＳＡに対してその両側に延在するインクリメンタル部分トラックＳ１，Ｓ２の一部だけと重なり合うこと、及び、第２検出器Ｄ２が、測定方向Ｘに対して垂直に延在し、この第２検出器Ｄ２が、第２コードトラックＳＢに対してその両側に延在するインクリメンタル部分トラックＳ２，Ｓ３の一部だけと重なり合うことが可能である。重なり合っていない領域は、測定方向Ｘに対して垂直のコードキャリア１に対する走査装置の位置のための許容誤差領域として働く。この場合、第１走査信号Ａ１及び第２走査信号Ａ２が変化することなしに、当該走査装置は、この許容誤差領域内で測定方向Ｘに対して垂直のコードキャリア１に対するこの走査装置の位置を変更できる。

第２の実施の形態を図６に基づいて説明する。コード要素Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の互いにコンプリメンタルな部分領域Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂ；Ｃ２Ａ，Ｃ２Ｂ；Ｃ３Ａ，Ｃ３Ｂ；Ｃ４Ａ，Ｃ４Ｂが、同様に別々のコードトラック内に配置されている。上記の実施の形態とは違って、（測定方向Ｘに対して垂直方向に）大きい許容誤差を達成するために要求される対称条件は、ここでは第１コードトラックが互いに平行に延在する第１コード部分トラックＳＡ１，ＳＡ２内に配置されていて、第２コードトラックが互いに平行に延在する第２コード部分トラックＳＢ１，ＳＢ２内に配置されていることによって達成されている。この場合、第１コード部分トラックＳＡ１，ＳＡ２がそれぞれ、インクリメンタル部分トラックのうちの１つのインクリメンタル部分トラックＳ４に対して平行にその両側に延在し、第２コード部分トラックＳＢ１，ＳＢ２がそれぞれ、インクリメンタル部分トラックのうちの１つのインクリメンタル部分トラックＳ５に対して平行にその両側に延在する。見やすさの理由から、図６では、コード部分トラックＳＡ１，ＳＡ２，ＳＢ１，ＳＢ２の部分領域Ｃ４Ａ及びＣ４Ｂだけが付記されている。

走査のため、第１検出器Ｄ１が、測定方向Ｘに対して垂直に延在し、この検出器Ｄ１は、第１インクリメンタル部分トラックＳ４の両側にそれぞれ配置された第１コード部分トラックＳＡ１，ＳＡ２の一部だけと重なり合い、第２検出器Ｄ２が、測定方向Ｘに対して垂直に延在し、この検出器Ｄ２は、第２インクリメンタル部分トラックＳ５の両側にそれぞれ配置された第２コード部分トラックＳＢ１，ＳＢ２の一部だけと重なり合う。

この第２の実施の形態では、第１の実施の形態の場合と同じ走査信号Ａ１〜Ａ４が生成される。その結果、評価が、上述した方法で評価ユニット３に基づいて実施され、両コード要素Ｃ１及びＣ２に対するコード情報Ｂ１及びＢ２並びに周期的なインクリメンタル信号Ｉが生成される。

本発明の第３及び第４の実施の形態を図７及び８に基づいて説明する。この場合、コード要素Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の各々の第１部分領域Ｃ１Ａ，Ｃ２Ａ，Ｃ３Ａ，Ｃ４Ａ及び第２部分領域Ｃ１Ｂ，Ｃ２Ｂ，Ｃ３Ｂ，Ｃ４Ｂがそれぞれ、測定方向Ｘに連続して共通のコードトラックＳＡＢ内に配置されている。第１検出器Ｄ１及び第２検出器Ｄ２は、コード情報Ｂ１及び周期的なインクリメンタルＩ１を生成するために部分領域Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂ；Ｃ２Ａ，Ｃ２Ｂ；Ｃ３Ａ，Ｃ３Ｂ；Ｃ４Ａ，Ｃ４Ｂのうちの１つの部分領域の長さに相当する間隔をあけて配置されている。同様に、第１走査信号Ａ１が、第１検出器Ｄ１を用いて同時に走査することによって第１部分領域Ｃ１Ａと付設されたインクリメンタル目盛とから生成される。同様に、第２走査信号Ａ２が、第２検出器Ｄ２を用いて同時に走査することによって第２部分領域Ｃ１Ｂと付設されたインクリメンタル目盛とから生成される。

大きい許容誤差を達成するため、図７によれば、インクリメンタル目盛が、共通のコードトラックＳＡＢに対して平行にその両側のインクリメンタル部分トラックＳ６，Ｓ７内に配置されている。第１検出器Ｄ１及び第２検出器Ｄ２がそれぞれ、特に測定方向Ｘに対して垂直に延在し、当該それぞれの検出器は、共通のコードトラックＳＡＢに対してその両側に延在するそれぞれのインクリメンタル部分トラックＳ６，Ｓ７の一部だけと重なり合う。

これによって、第１の実施の形態の場合と同じ走査信号Ａ１〜Ａ４が生成される。その結果、評価が、上述した方法で評価ユニット３に基づいて実施され、両コード要素Ｃ１及びＣ２に対するコード情報Ｂ１及びＢ２並びに周期的なインクリメンタル信号Ｉが生成される。大きい許容誤差を達成するため、図８によれば、共通のコードトラックが、コード部分トラックＳＡＢ１，ＳＡＢ２内に配置されている。これらのコード部分トラックＳＡＢ１，ＳＡＢ２は、インクリメンタルトラックＳ８に対して平行にその両側に延在する。

第１検出器Ｄ１及び第２検出器Ｄ２が、測定方向Ｘに対して垂直に延在し、これらの第１検出器Ｄ１及び第２検出器Ｄ２は、第１コード部分トラックＳＡＢ１及び第２コード部分トラックＳＡＢ２の一部だけと重なり合う。

これによって、第１の実施の形態の場合と同じ走査信号Ａ１〜Ａ４が生成される。その結果、評価が、上述した方法で評価ユニット３に基づいて実施され、両コード要素Ｃ１及びＣ２に対するコード情報Ｂ１及びＢ２並びに周期的なインクリメンタル信号Ｉが生成される。

これらの実施の形態に示されている、大きい許容誤差を達成するためにトラックを部分トラックに分割することは、特に有益であるものの、本発明にとっては必須なものではない。すなわち、走査装置が、コードキャリアに対して位置測定時に測定方向Ｘに良好に移動される場合、この走査装置の横方向の運動が無視できる。

説明したこれらの実施の形態では、周期的なインクリメンタル目盛が、測定方向Ｘに対して９０°を成して延在する複数の縁部を有する。これらの縁部は、高調波を濾波するために公知の方法で別の形に形成されてもよい。例が、独国特許出願公開第１０２００４０４１９５０号明細書に開示されている。この場合、インクリメンタル目盛の縁部が、測定方向Ｘに対して９０°の角度だけ反れて延在する。

１ コードキャリア
３ 評価ユニット
３．１ 第１比較器
３．２ 第２比較器
３．３ 第１モジュール
３．４ 第２モジュール
Ａ１〜Ａ４ 走査信号
Ｂ，Ｂ１，Ｂ２ コード情報
Ｃ１〜Ｃ４ コード要素
Ｃ１Ａ〜Ｃ４Ａ 部分領域
Ｃ１Ｂ〜Ｃ４Ｂ 部分領域
Ｄ１〜Ｄ４ 検出器
Ｓ１〜Ｓ８ インクリメンタル部分トラック
ＳＡ 第１コードトラック
ＳＢ 第２コードトラック
Ｉ１，Ｉ２，Ｉ インクリメンタル信号
ＳＡＢ コードトラック
ＳＡＢ１ 第１コード部分トラック
ＳＡＢ２ 第２コード部分トラック
Ｘ 測定方向
Ｔ 長さ

Claims (21)

1. エンコーダにおいて、
   前記エンコーダは、連続する複数のコード要素（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）を有するコードキャリア（１）を備え、各コード要素（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）が、互いにコンプリメンタルな特性を有する、第１部分領域（Ｃ１Ａ，Ｃ２Ａ，Ｃ３Ａ，Ｃ４Ａ）及び第２部分領域（Ｃ１Ｂ，Ｃ２Ｂ，Ｃ３Ｂ，Ｃ４Ｂ）と、周期的なインクリメンタル目盛とから成り、
   前記エンコーダは、複数の検出器（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４）を有する走査装置を備え、第１検出器（Ｄ１）が、前記複数のコード要素のうちの１つのコード要素（Ｃ１）の前記第１部分領域（Ｃ１Ａ）と、前記インクリメンタル目盛とを同時に走査するために形成されていて、第１走査信号（Ａ１）が、当該同時の走査によって生成可能であり、第２検出器（Ｄ２）が、前記複数のコード要素のうちの１つのコード要素（Ｃ１）の前記第２部分領域（Ｃ１Ｂ）と、前記インクリメンタル目盛とを同時に走査するために形成されていて、第２走査信号（Ａ２）が、当該同時の走査によって生成可能であり、
   前記エンコーダは、評価ユニット（３）を備え、前記第１走査信号（Ａ１）及び前記第２走査信号（Ａ２）が、この評価ユニットに供給され、この評価ユニットは、前記コード要素（Ｃ１）に対するコード情報（Ｂ１）と周期的なインクリメンタル信号（Ｉ１）とを、前記第１走査信号及び前記第２走査信号から生成するために構成されている当該エンコーダ。
2. 前記コード要素（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）の前記第１部分領域（Ｃ１Ａ，Ｃ２Ａ，Ｃ３Ａ，Ｃ４Ａ）は、第１コードトラック（ＳＡ）内に配置されていて、前記コード要素（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）の前記第２部分領域（Ｃ１Ｂ，Ｃ２Ｂ，Ｃ３Ｂ，Ｃ４Ｂ）は、この第１コードトラック（ＳＡ）に対して平行に延在する第２コードトラック（ＳＢ）内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
3. 前記インクリメンタル目盛は、前記第１コードトラック（ＳＡ）に対して平行にその両側の複数のインクリメンタル部分トラック（Ｓ１，Ｓ２）内に配置されていて、かつ前記第２コードトラック（ＳＢ）に対して平行にその両側の複数のインクリメンタル部分トラック（Ｓ２，Ｓ３）内に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のエンコーダ。
4. 前記第１検出器（Ｄ１）は、前記第１走査信号（Ａ１）を生成するために前記第１コードトラック（ＳＡ）と、この第１コードトラック（ＳＡ）に対してその両側に延在する前記複数のインクリメンタル部分トラック（Ｓ１，Ｓ２）とに割り当てられていること、及び、前記第２検出器（Ｄ２）は、前記第２走査信号（Ａ２）を生成するために前記第２コードトラック（ＳＢ）と、この第２コードトラック（ＳＢ）に対してその両側に延在する前記インクリメンタル部分トラック（Ｓ２，Ｓ３）とに割り当てられていることを特徴とする請求項３に記載のエンコーダ。
5. 前記第１検出器（Ｄ１）は、測定方向Ｘに対して垂直に延在し、この第１検出器（Ｄ１）は、前記第１コードトラック（ＳＡ）に対してその両側に延在する前記インクリメンタル部分トラック（Ｓ１，Ｓ２）の一部だけと重なり合うこと、及び、前記第２検出器（Ｄ２）は、測定方向Ｘに対して垂直に延在し、この第２検出器（Ｄ２）は、前記第２コードトラック（ＳＢ）に対してその両側に延在する前記インクリメンタル部分トラック（Ｓ２，Ｓ３）の一部だけと重なり合うことを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ。
6. 前記インクリメンタル目盛は、複数のインクリメンタル部分トラック（Ｓ４，Ｓ５）内に配置されていて、前記第１コードトラックは、複数の第１コード部分トラック（ＳＡ１，ＳＡ２）内に配置されていて、前記第２コードトラックは、複数の第２コード部分トラック（ＳＢ１，ＳＢ２）内に配置されていて、これらの第１コード部分トラック（ＳＡ１，ＳＡ２）はそれぞれ、前記インクリメンタル部分トラックのうちの１つのインクリメンタル部分トラック（Ｓ４）に対して平行にその両側に延在し、これらの第２コード部分トラック（ＳＢ１，ＳＢ２）はそれぞれ、前記インクリメンタル部分トラックのうちの１つのインクリメンタル部分トラック（Ｓ５）に対して平行にその両側に延在することを特徴とする請求項２に記載のエンコーダ。
7. 前記第１検出器（Ｄ１）は、測定方向Ｘに対して垂直に延在し、この第１検出器（Ｄ１）は、前記インクリメンタル部分トラック（Ｓ４）の両側に配置された前記複数の第１コード部分トラック（ＳＡ１，ＳＡ２）の一部だけと重なり合うこと、及び、前記第２検出器（Ｄ２）は、測定方向Ｘに対して垂直に延在し、この第２検出器（Ｄ２）は、前記インクリメンタル部分トラック（Ｓ５）の両側に配置された前記複数の第２コード部分トラック（ＳＢ１，ＳＢ２）の一部だけと重なり合うことを特徴とする請求項６に記載のエンコーダ。
8. 複数の第１検出器（Ｄ１，Ｄ３）及び複数の第２検出器（Ｄ２，Ｄ４）が、複数の前記部分領域（Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂ，Ｃ２Ａ，Ｃ２Ｂ，Ｃ３Ａ，Ｃ３Ｂ，Ｃ４Ａ，Ｃ４Ｂのうちの１つの部分領域の長さに相当する間隔を測定方向Ｘにあけて配置されていることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載のエンコーダ。
9. 前記複数のコード要素（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）の各々の前記第１部分領域Ｃ１Ａ，Ｃ２Ａ，Ｃ３Ａ，Ｃ４Ａ）及び前記第２部分領域Ｃ１Ｂ，Ｃ２Ｂ，Ｃ３Ｂ，Ｃ４Ｂは、測定方向Ｘに連続して共通の１つのコードトラック（ＳＡＢ）内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
10. 前記インクリメンタル目盛は、前記共通のコードトラック（ＳＡＢ）に対して平行にその両側の複数のインクリメンタル部分トラック（Ｓ６，Ｓ７）内に配置されていることを特徴とする請求項９に記載のエンコーダ。
11. 前記第１検出器（Ｄ１）及び前記第２検出器（Ｄ２）はそれぞれ、測定方向Ｘに対して垂直に延在し、当該それぞれの検出器は、前記共通のコードトラック（ＳＡＢ）に対してその両側に延在するそれぞれのインクリメンタル部分トラック（Ｓ６，Ｓ７）の一部だけと重なり合うことを特徴とする請求項１０に記載のエンコーダ。
12. 前記共通のコードトラックは、コード部分トラック（ＳＡＢ１，ＳＡＢ２）を有し、これらのコード部分トラック（ＳＡＢ１，ＳＡＢ２）は、前記インクリメンタル目盛を有するインクリメンタルトラック（Ｓ８）に対して平行にその両側に延在することを特徴とする請求項９に記載のエンコーダ。
13. 前記第１検出器（Ｄ１）及び前記第２検出器（Ｄ２）は、測定方向Ｘに対して垂直に延在し、この第１検出器（Ｄ１）及びこの第２検出器（Ｄ２）はそれぞれ、複数の前記コード部分トラック（ＳＡＢ１，ＳＡＢ２）の一部だけと重なり合うことを特徴とする請求項１２に記載のエンコーダ。
14. 複数の第１検出器（Ｄ１，Ｄ３）が、１つのコード要素（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）の長さに相当する間隔をあけて測定方向Ｘに配置されていること、及び、複数の第２検出器（Ｄ２，Ｄ４）が、１つのコード要素（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）の長さに相当する間隔をあけて測定方向Ｘに配置されていることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載のエンコーダ。
15. 前記評価装置（３）は、前記周期的なインクリメンタル信号（Ｉ１）を生成するように前記第１走査信号（Ａ１）と前記第２走査信号（Ａ２）とを互いに結合するために構成されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載のエンコーダ。
16. 当該結合は、前記第１走査信号（Ａ１）を前記第２走査信号（Ａ２）に加算することであることを特徴とする請求項１５に記載のエンコーダ。
17. 前記評価ユニット（３）は、前記コード要素（Ｃ１）の前記コード情報（Ｂ１）を生成するように前記第１走査信号（Ａ１）を前記第２走査信号（Ａ２）と比較するために構成されていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載のエンコーダ。
18. 当該比較は、前記第１走査信号（Ａ１）と前記第２走査信号（Ａ２）との差を生成することである請求項１７に記載のエンコーダ。
19. 前記コード要素（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）の前記第１部分領域（Ｃ１Ａ，Ｃ２Ａ，Ｃ３Ａ，Ｃ４Ａ）及び前記第２部分領域（Ｃ１Ｂ，Ｃ２Ｂ，Ｃ３Ｂ，Ｃ４Ｂ）はそれぞれ、互いにコンプリメンタルな光学特性を有することを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載のエンコーダ。
20. 前記周期的なインクリメンタル目盛の前記周期長さ（Ｔ）は、前記コード要素（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）の１つの部分領域（Ｃ１Ａ，Ｃ１Ｂ；Ｃ２Ａ，Ｃ２Ｂ；Ｃ３Ａ，Ｃ３Ｂ；Ｃ４Ａ，Ｃ４Ｂ）の長さに一致することを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載のエンコーダ。
21. 移相している１つの走査信号を前記第１走査信号（Ａ１）と前記第２走査信号（Ａ２）とに対してそれぞれ生成するため、複数の検出器が、前記周期長さ（Ｔ）内に配置されていて、前記周期的なインクリメンタル信号（Ｉ１）に対して移相している少なくとも１つの周期的なインクリメンタル信号を前記評価ユニット（３）から生成するため、これらの走査信号が、この評価ユニット（３）に供給されていることを特徴とする請求項２０に記載のエンコーダ。

Images