JPH07270182A

JPH07270182A - アブソリュートエンコーダ

Info

Publication number: JPH07270182A
Application number: JP6082452A
Authority: JP
Inventors: Yoshiji Takahashi; 喜二高橋; Yasushi Ono; 康大野; Tadashi Horikawa; 正堀川; Makoto Arai; 眞新井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-03-29
Filing date: 1994-03-29
Publication date: 1995-10-20
Anticipated expiration: 2017-10-21
Also published as: JP3336396B2

Abstract

(57)【要約】【目的】中間内挿エラーが発生しても正しい絶対位置
データに補正することのできるアブソリュートエンコー
ダを提供すること。【構成】本発明では、検出手段に対する符号板の相対
移動方向を示す方向信号を出力するための方向判別手段
と、前回のサンプリング時における絶対位置データと今
回のサンプリング時における絶対位置データとを比較し
て、１サンプリング周期における前記符号板の相対移動
量を算出するための比較手段と、前記方向判別手段が出
力する前記符号板の相対移動方向と前記比較手段が出力
する前記符号板の相対移動量とに基づいて、インクリメ
ンタル信号の内挿分割において発生する中間内挿エラー
を補正するための中間内挿エラー補正手段と、を備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアブソリュートエンコー
ダに関する。

【０００２】

【従来の技術】アブソリュートエンコーダは、たとえば
数値制御工作機械の位置制御用検出機として使用されて
いる。一般に、アブソリュートエンコーダは、絶対位置
を示す信号を得るためのパターンが形成された符号板
と、この符号板に対して相対移動し符号板に形成された
パターンを検出するための検出手段と、検出手段からの
検出信号を絶対位置を示す信号に変換するための信号処
理部とから構成されている。

【０００３】また、アブソリュートパターンと、第１の
インクリメンタルパターンと、該第１のインクリメンタ
ルパターンのピッチのｎ倍（ｎは２より大きい整数）の
ピッチを有する第２のインクリメンタルパターンとが互
いに平行に形成された符号板を備えた中間内挿方式のア
ブソリュートエンコーダがある。この種の中間内挿方式
アブソリュートエンコーダでは、一定サンプリング周
期にしたがって、アブソリュートパターンから求められ
た粗位置データと、２つのインクリメンタルパターンか
ら求められた微位置データとを合成して、絶対位置デー
タを求める。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のようなアブソリ
ュートパターンと２つのインクリメンタルパターンが形
成され、２つのインクリメンタルパターンのピッチの比
が１：ｎ（ｎ＞２）である符号板を備えた中間内挿方式
のアブソリュートエンコーダでは、第１のインクリメン
タルパターンから検出された第１のインクリメンタル信
号と第２のインクリメンタルパターンから検出された第
２のインクリメンタル信号とをそれぞれ内挿分割して合
成する際に、信号精度の経年変化または不測の状態に起
因して、内挿分割が正常に行われないことがある。その
結果、局所的に合成部分の同期がとれなくなり、合成デ
ータにして第１のインクリメンタルパターンの１ピッチ
分だけ位置誤差、すなわち中間内挿エラーが発生すると
いう不都合があった。

【０００５】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、中間内挿エラーが発生しても正しい絶対位置
データに補正することのできるアブソリュートエンコー
ダを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、アブソリュートパターンと第１
のインクリメンタルパターンと該第１のインクリメンタ
ルパターンのピッチのｎ倍（ｎは２より大きい整数）の
ピッチを有する第２のインクリメンタルパターンとが互
いに平行に形成された符号板と、前記符号板に対して相
対移動し、前記アブソリュートパターンを検出してアブ
ソリュート信号を出力するためのアブソリュート検出手
段と、前記符号板に対して相対移動し、前記第１のイン
クリメンタルパターンを検出して第１インクリメンタル
信号を出力するための第１インクリメンタル検出手段
と、前記符号板に対して相対移動し、前記第２のインク
リメンタルパターンを検出して第２インクリメンタル信
号を出力するための第２インクリメンタル検出手段と、
一定サンプリング周期にしたがって、前記アブソリュー
ト信号に基づいて求められた粗位置データと、前記第１
インクリメンタル信号を内挿分割した信号および前記第
２インクリメンタル信号を内挿分割した信号に基づいて
求められた微位置データとを合成することによって、絶
対位置データを出力するための信号処理手段とを備えた
アブソリュートエンコーダにおいて、前記検出手段に対
する前記符号板の相対移動方向を示す方向信号を出力す
るための方向判別手段と、前回のサンプリング時におけ
る絶対位置データと今回のサンプリング時における絶対
位置データとを比較して、１サンプリング周期における
前記符号板の相対移動量を算出するための比較手段と、
前記方向判別手段が出力する前記符号板の相対移動方向
と前記比較手段が出力する前記符号板の相対移動量とに
基づいて、前記インクリメンタル信号の内挿分割におい
て発生する中間内挿エラーを補正するための中間内挿エ
ラー補正手段と、を備えていることを特徴とするアブソ
リュートエンコーダを提供する。

【０００７】好ましい態様によれば、前記方向判別手段
は、前記第１インクリメンタル信号または前記第２イン
クリメンタル信号に基づいて、前記符号板の相対移動方
向を検出する。また、前記中間内挿エラー補正手段は、
前記前記符号板の相対移動方向と前記符号板の相対移動
量の正負とに基づいて、前記中間内挿エラーの発生を検
知するのが好ましい。さらに、前記中間内挿エラー補正
手段は、前記符号板の相対移動量の大きさに基づいて、
前記中間内挿エラーの発生を検知するのが好ましい。

【０００８】

【作用】本発明のアブソリュートエンコーダでは、たと
えばインクリメンタル信号のＡ相信号およびＢ相信号に
基づいて、検出手段に対する符号板の相対移動方向を検
出するための方向判別手段を備えている。また、前回の
サンプリング時における絶対位置データと今回のサンプ
リング時における絶対位置データとを比較して、１サン
プリング周期における符号板の相対移動量を算出するた
めの比較手段を備えている。したがって、符号板の相対
移動方向と比較手段が出力する前記符号板の相対移動量
とに基づいて、いわゆる中間内挿エラーの発生を検知す
ることができる。

【０００９】たとえば、絶対位置データが増加する方向
に符号板が相対移動しているにもかかわらず符号板の相
対移動量が減少した場合には、中間内挿エラーが発生し
たことがわかる。逆に、絶対位置データが減少する方向
に符号板が相対移動しているにもかかわらず符号板の相
対移動量が増加した場合には、中間内挿エラーが発生し
たことがわかる。さらに、符号板の相対移動方向にかか
わらず、符号板の相対移動量の大きさが所定の範囲を逸
脱しているような場合にも、中間内挿エラーが発生した
ことがわかる。

【００１０】このように、内挿エラーが発生したことが
検知されると、実際に検出した絶対位置データに所定の
誤差分を適宜加減することによって、正しい絶対位置デ
ータに補正することが可能になる。こうして、本発明の
アブソリュートエンコーダでは、サンプリング時にたま
たま中間内挿エラーが発生することがあっても、常に正
しい絶対位置データを出力することが可能になり、出力
絶対位置データの精度がひいてはアブソリュートエンコ
ーダの信頼性が著しく向上する。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の実施例にかかるアブソリュート
エンコーダの構成を示すブロック図である。図１のアブ
ソリュートエンコーダは、第１インクリメンタル信号検
出部１００、第２インクリメンタル信号検出部１０１お
よびアブソリュート信号検出部１０２を備えている。な
お、図２には、図１の第１インクリメンタル信号検出部
１００、第２インクリメンタル信号検出部１０１、およ
びアブソリュート信号検出部１０２の構成を具体的に示
している。

【００１２】まず、図２を参照すると、アブソリュート
エンコーダの符号板（不図示）には、１２８μｍピッチ
の第２インクリメンタルパターン６１と、１６μｍピッ
チの第１インクリメンタルパターン６２と、最小読み取
り単位が１２８μｍのＭ系列パターン６０とが、互いに
平行に形成されている。なお、Ｍ系列パターン６０は第
１検出器５０および第２検出器５１によって検出され、
第２インクリメンタルパターン６１は第３検出器５２に
よって検出され、第２インクリメンタルパターン６２は
第４検出器５３によって検出されるようになっている。

【００１３】第１検出器５０には、１２８μｍ間隔に配
置されたセンサ５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０
ｅ・・・が合計で１４個設けられている（図２では５つ
のセンサのみ図示）。また、第２検出器５１には、第１
検出器５０の各センサから図中右方向に６４μｍだけ相
対移動した位置に、センサ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５
１ｄ、５１ｅ・・・が合計で１４個設けられている（図
２では５つのセンサのみ図示）。なお、第１検出器５０
および第２検出器５１は、Ｍ系列パターン６０に対して
相対移動する。

【００１４】ここで、Ｍ系列パターン６０に対して最小
読み取り単位の半分（すなわち１２８／２＝６４μｍ）
だけピッチをずらせて２つの検出器５０、５１を設ける
理由は、一方の検出器が最小読み取り単位の境界に位置
してパターンの検出が困難になったとしても、他方の検
出器により確実にパターンを検出することができるから
である。この目的のため、図示のように、第１検出器５
０と第２検出器５１とをＸ／Ｙ信号によって切り換えら
れるようになっている。Ｘ／Ｙ信号によって適宜切り換
えられた第１検出器５０または第２検出器５１は、Ｍ系
列パターン６０を検出してＭ系列データ（アブソリュー
トデータ）７０を発生し、スキャンクロック信号すなわ
ちＳＣＫ信号に同期させてＭ系列データ７０をシリアル
に出力する。このように、第１検出器５０および第２検
出器５１は、図１のアブソリュート信号検出部１０２を
構成している。

【００１５】一方、第３検出器５２は、センサ５２ａ
と、このセンサ５２ａに対して第１インクリメンタルパ
ターン６１のピッチの１／４だけ位相をずらしたセンサ
５２ｂとを有する。そして、第３検出器５２は、第２イ
ンクリメンタルパターン６１に対して相対移動して、各
センサ５２ａ、５２ｂの出力に応じた１２８μｍピッチ
の第２インクリメンタルＡ相信号Ａ２と、このＡ相信号
Ａ２に対して９０°位相のずれた第２インクリメンタル
Ｂ相信号Ｂ２とを発生する。このように、第３検出器５
２は、図１の第２インクリメンタル信号検出部１０１を
構成している。

【００１６】さらに、第４検出器５３は、センサ５３ａ
と、このセンサ５３ａに対して第１インクリメンタルパ
ターン６２のピッチの１／４だけ位相をずらしたセンサ
５３ｂとを有する。そして、第４検出器５３は、第１イ
ンクリメンタルパターン６２に対して相対移動して、各
センサ５３ａ、５３ｂの出力に応じた１６μｍピッチの
第１インクリメンタルＡ相信号Ａ１と、このＡ相信号Ａ
１に対して９０°位相のずれた第１インクリメンタルＢ
相信号Ｂ１とを発生する。このように、第４検出器５３
は、図１の第１インクリメンタル信号検出部１００を構
成している。このように、符号板に形成された１つのア
ブソリュートパターン６０および２つのインクリメンタ
ルパターン６１、６２に対して、各検出部５０乃至５４
が一体的に相対移動しながらパターン検出する。

【００１７】図１のアブソリュートエンコーダはさら
に、第１インクリメンタル信号検出部１００が出力する
Ａ相信号Ａ１およびＢ相信号Ｂ１に基づいて、符号板に
形成されたパターンの各検出部に対する相対移動方向を
示す信号（ＳＩＧＮ）を出力する方向判別回路１０６を
備えている。なお、Ａ相信号Ａ１の位相がＢ相信号Ｂ１
の位相よりも進んでいるときには方向判別回路１０６の
出力（ＳＩＧＮ）が正となり、Ｂ相信号Ｂ１の位相がＡ
相信号Ａ１の位相よりも進んでいるときには方向判別回
路１０６の出力（ＳＩＧＮ）が負となる。

【００１８】図示のアブソリュートエンコーダはさら
に、第１インクリメンタル信号検出部１００からのＡ相
信号Ａ１およびＢ相信号Ｂ１を１６０分割（内挿分割）
して８ビットバイナリーデータを出力するための内挿回
路１０３と、第２インクリメンタル信号検出部１０１か
らのＡ相信号Ａ２およびＢ相信号Ｂ２を１６分割（内挿
分割）して４ビットバイナリーデータを出力するための
内挿回路１０４とを備えている。

【００１９】図示のアブソリュートエンコーダはまた、
アブソリュート信号検出部１０２からのアブソリュート
信号を１４ビットバイナリーデータに変換して出力する
ためのバイナリーデータ変換部１０５を備えている。方
向判別回路１０６の出力（ＳＩＧＮ）、内挿回路１０３
の８ビットバイナリーデータ出力、内挿回路１０４の４
ビットバイナリーデータ出力、およびバイナリーデータ
変換部１０５の１４ビットバイナリーデータ出力を受け
て、演算合成部１０７は絶対位置データとして０．１μ
ｍ単位の絶対位置バイナリーデータＡＢＳを算出する。
なお、演算合成部１０７の内部には、中間内挿エラー補
正部１０８（詳細は後述）が設けられている。

【００２０】以上の構成を有する本実施例のアブソリュ
ートエンコーダの動作について説明する。図３は、本実
施例における各出力信号の処理を説明するタイミングチ
ャートである。図３を参照すると、（ａ）は、Ｍ系列パ
ターン６０を検出する第１検出部５０の出力信号を矩形
波で表したものである。一方、（ｂ）は、Ｍ系列パター
ン６０を検出する第２検出部５１の出力信号を矩形波で
表したものである。また、（ｄ）は第２インクリメンタ
ルＡ相信号Ａ２を１周期１２８μｍの矩形波で表したも
のであり、（ｃ）は第２インクリメンタルＢ相信号Ｂ２
を１周期１２８μｍの矩形波で表したものである。

【００２１】さらに、（ｅ）は、内挿回路１０４におい
てＡ相信号Ａ２およびＢ相信号Ｂ２を内挿分割（１６分
割）して、４ビットバイナリー化した信号を表してい
る。また、（ｆ）は、第１インクリメンタルＡ相信号Ａ
１を１周期１６μｍの矩形波で表したものである。そし
て、（ｇ）は、Ｍ系列データ７０の位相と、内挿回路１
０３が出力する４ビットバイナリーデータの位相と、内
挿回路１０４が出力する８ビットバイナリーデータの位
相とが一致した３ビットバイナリーデータである。３ビ
ットバイナリーデータ（ｇ）は、次の式（１）乃至
（４）によって算出される。

【００２２】 (e) が偶数で(f) がHiのとき (g)=(e)/2 （１） (e) が偶数で(f) がLoのとき (g)=[(e)-2]/2 （２） (e) が奇数で(f) がHiのとき (g)=[(e)-1]/2 （３） (e) が奇数で(f) がLoのとき (g)=[(e)-1]/2 （４）

【００２３】また、（ｈ）は、３ビットバイナリーデー
タ（ｇ）の最上位ビットＭＳＢ（２²）信号であり、Ｍ
系列パターン６０を検出する第１検出部５０と第２検出
部５１とを切り換えるＸ／Ｙ信号である。さらに、
（ｉ）は（ａ）の矩形波および（ｂ）の矩形波をＸ／Ｙ
信号（ｈ）に基づいて切り換えたものであり、位相を一
致させたＭ系列データ７０を矩形波で表したものであ
る。具体的には、（ｉ）の矩形波は、Ｘ／Ｙ信号（ｈ）
がＨｉのときには（ａ）の矩形波に、Ｘ／Ｙ信号（ｈ）
がＬｏのときには（ｂ）の矩形波に切り換えて生成され
ている。

【００２４】また、（ｊ）は、内挿回路１０３において
第１インクリメンタルＡ相信号Ａ１および第１インクリ
メンタルＢ相信号Ｂ１を内挿分割（１６０分割）して、
１６０進の８ビットバイナリー化した信号を表してい
る。こうして、バイナリーデータ変換部１０５におい
て、矩形波（ｉ）をＲＯＭなどの変換テーブルを用いて
１４ビットのバイナリーデータに変換した信号（ｌ）が
得られる。なお、信号（ｌ）に基づいて（後述の式
（６）を参照）、１２８μｍ単位の絶対値である粗位置
が算出される。また、３ビットバイナリーデータ（ｇ）
および８ビットバイナリーデータ（ｊ）に基づいて（後
述の式（７）を参照）、１２８μｍ内における０．１μ
ｍ単位の絶対値である微位置（ｋ）が求まる。

【００２５】以上の信号処理動作の結果、演算合成部１
０７において、０．１μｍ単位の絶対位置バイナリーデ
ータ（ＡＢＳ）は、次の式（５）乃至（７）によって算
出される。（ＡＢＳ）＝（粗位置）＋（微位置）（５）（粗位置）＝〔（ｌ）×１２８０）〕（６）（微位置）＝〔（ｇ）×１６０＋（ｊ）〕＝（ｋ）（７）

【００２６】次に、微位置の算出について詳述する。図
４は、内挿分割が正常に行われ、その結果微位置が正常
に算出される様子を説明する図である。図４において、
各信号（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）および（ｊ）は微位置を
求めるのに必要な信号であって、それぞれ図３における
各信号（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）および（ｊ）に対応して
いる。以下、（ｇ）を上位データ、（ｊ）を下位データ
という。図４において、（ｍ）は上位データ（ｇ）をグ
ラフ化して視覚的に表したものである。また、（ｎ）は
下位データ（ｊ）をグラフ化して視覚的に表したもので
ある。こうして、上位データ（ｇ）と下位データ（ｊ）
との合成データ（ｏ）が得られる。合成データ（ｏ）は
データ（ｍ）とデータ（ｎ）とを足し合わせたものであ
って、微位置（ｋ）に他ならない。

【００２７】図５および図６は、内挿分割が正常に行わ
れず、その結果微位置が正常に算出されなかった様子を
説明する図である。なお、Ａ相信号とＢ相信号との内挿
分割が正常に行われない原因として、検出波形のレベ
ル、振幅または位相の変動などが考えられる。図５にお
いては、各信号（ｅ）、（ｆ）から式（１）乃至（４）
にしたがって上位データ（ｇ）を求めると、（ｅ）のデ
ータ“７”の部分が狭く内挿分割されているため、本来
“３”になるべき上位データ（ｇ）の値が“４”になっ
ている。この結果、合成データ（ｏ）では、数値で＋１
６０の誤差が、すなわち位置データとして＋１６μｍの
誤差が、中間内挿エラーとして発生する。

【００２８】一方、図６においては、各信号（ｅ）、
（ｆ）から式（１）乃至（４）にしたがって上位データ
（ｇ）を求めると、（ｅ）のデータ“６”の部分が広く
内挿分割されているため、本来“３”になるべき上位デ
ータ（ｇ）の値が“２”になっている。この結果、合成
データ（ｏ）では、数値で−１６０の誤差が、すなわち
位置データとして−１６μｍの誤差が、中間内挿エラー
として発生する。このように、本実施例のアブソリュー
トエンコーダのように中間内挿方式のアブソリュートエ
ンコーダでは、＋１６μｍまたは−１６μｍの中間内挿
エラーが、微位置データにおいてひいては絶対位置デー
タにおいて、一時的に発生する可能性が潜在している。

【００２９】そこで、本実施例にかかるアブソリュート
エンコーダでは、上述の中間内挿エラーを補正するため
に、演算合成部１０７の内部に中間内挿エラー補正部１
０８を備えている。図７は、中間内挿エラー補正部１０
８における中間内挿エラー補正動作を説明するフローチ
ャートである。以下、図５乃至図７を参照して中間内挿
エラー補正動作を説明する。

【００３０】本実施例にかかるアブソリュートエンコー
ダでは、まず粗位置の読み込みを行い（２０１）、次い
で微位置の読み込みを行う（２０２）。そして、読み込
んだ粗位置および微位置に基づいて絶対位置データＡＢ
Ｓ１を演算により求める。このように、符号板の位置情
報データを所定周期ごとにサンプリングし、絶対位置デ
ータＡＢＳ１に変換する。

【００３１】前回のサンプリング時における絶対位置デ
ータはステップ２０７に示すようにＡＢＳ０として記憶
されている。そこで、前回のサンプリング時における絶
対位置データＡＢＳ０と今回のサンプリング時における
絶対位置データをＡＢＳ１とを比較して、１サンプリン
グ周期における符号板の移動量Δ＝ＡＢＳ１−ＡＢＳ０
を求める（２０４）。次いで、方向判別回路１０６の出
力信号（ＳＩＧＮ）を参照する（２０５）。なお、上述
したように、信号（ＳＩＧＮ）は符号板の相対移動方向
を示す信号であって、（ＳＩＧＮ）が正であれば絶対位
置データが増加する方向に移動していることを示し、
（ＳＩＧＮ）が負であれば絶対位置データが減少する方
向に移動していることを示している。

【００３２】ステップ２０６では、求めた移動量Δと信
号（ＳＩＧＮ）の正負とに基づいて、中間内挿エラーが
発生したと認めた以下の４つの場合には、式（８）乃至
（１１）に示す補正を行う。ＳＩＧＮ＞０かつΔ＜０のときＡＢＳ１＝ＡＢＳ１＋１６０（８）ＳＩＧＮ＜０かつΔ＞０のときＡＢＳ１＝ＡＢＳ１−１６０（９） Δ≧１６０のときＡＢＳ１＝ＡＢＳ１−１６０（10） Δ≦−１６０のときＡＢＳ１＝ＡＢＳ１＋１６０（11）

【００３３】ただし、上述のような補正を行うには、１
サンプリング周期内における最大移動量Δmax が数値デ
ータで１６０を、すなわち位置データで１６μｍを越え
ないように、サンプリング周期Ｔと符号板の最大許容速
度Ｖmax との間には、次の式（12）で示す関係が成立す
る必要がある。 Δmax ＝Ｖmax × Ｔ＜１６μｍ（12）

【００３４】式（８）は、図６において前回のサンプリ
ング時ｔ（ｋ）における微位置データが５４０であった
のに対し、今回のサンプリング時ｔ（ｋ＋１）における
微位置データが４１０になった場合に対応している。な
お、移動量Δは絶対位置データＡＢＳに基づいて算出さ
れるが、これは微位置データの差に他ならないことはい
うまでもない。このように、ＳＩＧＮ＞０であって移動
量Δが増加すべきであるにもかかわらず移動量Δ＜０と
なった場合には、中間内挿エラーが発生したことがわか
る。したがって、今回のサンプリングにおいて算出した
絶対位置データＡＢＳ１＝４１０に１６０（１６μｍ）
を加えて、正しい絶対位置データＡＢＳ１として５７０
を得る。

【００３５】式（９）は、図５において前回のサンプリ
ング時ｔ（ｋ）における微位置データが６００であった
のに対し、今回のサンプリング時ｔ（ｋ＋１）における
微位置データが７３０になった場合に対応している。こ
のように、ＳＩＧＮ＜０であって移動量Δが減少すべき
であるにもかかわらず移動量Δ＞０となった場合には、
中間内挿エラーが発生したことがわかる。したがって、
今回のサンプリングにおいて算出した絶対位置データＡ
ＢＳ１＝７３０から１６０（１６μｍ）を差し引いて、
正しい絶対位置データＡＢＳ１として５７０を得る。

【００３６】式（１０）は、図５において前回のサンプ
リング時ｔ（ｋ＋２）における微位置データが５４０で
あったのに対し、今回のサンプリング時ｔ（ｋ＋１）に
おける微位置データが７３０に急増した場合に対応して
いる。ただし、この場合の説明に際して、図５におい
て、ＳＩＧＮ＞０であり、ｔ（ｋ＋２）、ｔ（ｋ＋
１）、ｔ（ｋ）の順にサンプリングしているものと考え
る必要がある。上述したように、１サンプリング周期内
の移動距離が数値データで１６０（１６μｍ）を越えな
いようになっている。したがって、移動量Δが急増して
移動量Δ≧１６０となった場合には、中間内挿エラーが
発生したことがわかる。このため、今回のサンプリング
において算出した絶対位置データＡＢＳ１＝７３０から
１６０（１６μｍ）を差し引いて、正しい絶対位置デー
タＡＢＳ１として５７０を得る。

【００３７】式（１１）は、図６において前回のサンプ
リング時ｔ（ｋ＋２）における微位置データが６００で
あったのに対し、今回のサンプリング時ｔ（ｋ＋１）に
おける微位置データが４１０に急減した場合に対応して
いる。ただし、この場合の説明に際して、図６におい
て、ＳＩＧＮ＜０であり、ｔ（ｋ＋２）、ｔ（ｋ＋
１）、ｔ（ｋ）の順にサンプリングしているものと考え
る必要がある。このように、移動量Δが急減して移動量
Δ≦１６０となった場合には、中間内挿エラーが発生し
たことがわかる。したがって、今回のサンプリングにお
いて算出した絶対位置データＡＢＳ１＝４１０に１６０
（１６μｍ）を加えて、正しい絶対位置データＡＢＳ１
として５７０を得る。

【００３８】すでに上述したように、求められた正しい
絶対位置データＡＢＳ１は前回のサンプリング時におけ
る絶対位置データＡＢＳ０として記憶される。こうし
て、上述の中間内挿エラー補正動作を繰り返すことによ
り、中間内挿エラーが発生している期間にたまたまサン
プリングが行われるようなことがあっても、正しく補正
された絶対位置データＡＢＳを得ることができる。

【００３９】なお、上述の実施例では、粗位置の検出用
パターンとしてＭ系列パターンを使用する例を示した
が、たとえばグレイコードなどの他の適当なパターン手
段を用いてアブソリュートデータを検出してもよい。ま
た、上述の実施例では、パターンが直線的に形成された
アブソリュートリニアエンコーダについて説明したが、
２つのインクリメンタルパターンを有し中間内挿方式を
適用したアブソリュートエンコーダであれば、アブソリ
ュートロータリーエンコーダであっても原点信号との整
合を考慮すれば、本発明を適用することができることは
いうまでもない。

【００４０】さらに、上述の実施例では、第１インクリ
メンタル信号検出部１００のＡ相信号およびＢ相信号に
基づいて、符号板に対する検出部の相対移動方向を検出
しているが、第２インクリメンタル信号検出部１０１の
Ａ相信号およびＢ相信号に基づいて、信号（ＳＩＧＮ）
を求めてもよいし、あるいは適当な他の手段により相対
移動方向を検出してもよい。また、上記各パターンのピ
ッチは例示的であって、これらのピッチに本発明が限定
されることはない。

【００４１】

【効果】以上説明したように、本発明のアブソリュート
エンコーダでは、中間内挿エラーの補正手段を設けたの
で、信号精度の経年変化または不測の状態に起因して、
内挿分割が正常に行われず局所的に合成部分の同期がと
れなくなった場合にも、中間内挿エラーを補正して常に
正しい絶対位置データを検出することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかるアブソリュートエンコ
ーダの構成を示すブロック図である。

【図２】図１の第１インクリメンタル信号検出部１０
０、第２インクリメンタル信号検出部１０１、およびア
ブソリュート信号検出部１０２の構成を具体的に示す図
である。

【図３】本実施例における各出力信号の処理を説明する
タイミングチャートである。

【図４】内挿分割が正常に行われ、その結果微位置が正
常に算出される様子を説明する図である。

【図５】内挿分割が正常に行われず、その結果微位置が
正常に算出されなかった様子を説明する図である。

【図６】内挿分割が正常に行われず、その結果微位置が
正常に算出されなかった様子を説明する図である。

【図７】中間内挿エラー補正部１０８における中間内挿
エラー補正動作を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

６０Ｍ系列パターン６１第１インクリメンタルパターン６２第２インクリメンタルパターン５０第１検出器５１第２検出器５２第３検出器５３第４検出器１００第１インクリメンタル信号検出部１０１第２インクリメンタル信号検出部１０２アブソリュート信号検出部１０３内挿回路１０４内挿回路１０５バイナリーデータ変換部１０６方向判別回路１０７演算合成部１０８中間内挿エラー補正部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者新井眞神奈川県横浜市栄区長尾台町471番地株式会社ニコン横浜製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アブソリュートパターンと第１のインク
リメンタルパターンと該第１のインクリメンタルパター
ンのピッチのｎ倍（ｎは２より大きい整数）のピッチを
有する第２のインクリメンタルパターンとが互いに平行
に形成された符号板と、前記符号板に対して相対移動し、前記アブソリュートパ
ターンを検出してアブソリュート信号を出力するための
アブソリュート検出手段と、前記符号板に対して相対移動し、前記第１のインクリメ
ンタルパターンを検出して第１インクリメンタル信号を
出力するための第１インクリメンタル検出手段と、前記符号板に対して相対移動し、前記第２のインクリメ
ンタルパターンを検出して第２インクリメンタル信号を
出力するための第２インクリメンタル検出手段と、一定サンプリング周期にしたがって、前記アブソリュー
ト信号に基づいて求められた粗位置データと、前記第１
インクリメンタル信号を内挿分割した信号および前記第
２インクリメンタル信号を内挿分割した信号に基づいて
求められた微位置データとを合成することによって、絶
対位置データを出力するための信号処理手段とを備えた
アブソリュートエンコーダにおいて、前記検出手段に対する前記符号板の相対移動方向を示す
方向信号を出力するための方向判別手段と、前回のサンプリング時における絶対位置データと今回の
サンプリング時における絶対位置データとを比較して、
１サンプリング周期における前記符号板の相対移動量を
算出するための比較手段と、前記方向判別手段が出力する前記符号板の相対移動方向
と前記比較手段が出力する前記符号板の相対移動量とに
基づいて、前記インクリメンタル信号の内挿分割におい
て発生する中間内挿エラーを補正するための中間内挿エ
ラー補正手段と、を備えていることを特徴とするアブソリュートエンコー
ダ。
【請求項２】前記方向判別手段は、前記第１インクリ
メンタル信号または前記第２インクリメンタル信号に基
づいて、前記符号板の相対移動方向を検出することを特
徴とする請求項１に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項３】前記中間内挿エラー補正手段は、前記前
記符号板の相対移動方向と前記符号板の相対移動量の正
負とに基づいて、前記中間内挿エラーの発生を検知する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のアブソリュ
ートエンコーダ。
【請求項４】前記中間内挿エラー補正手段は、前記符
号板の相対移動量の大きさに基づいて、前記中間内挿エ
ラーの発生を検知することを特徴とする請求項１乃至３
のいずれか１項に記載のアブソリュートエンコーダ。