TW202210793A - 絕對編碼器 - Google Patents

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Abstract

絕對編碼器(1X)根據來自配置有絕對值碼圖案之標度尺(20)的第一位置的光及來自第二位置的光，而算出在標度尺(20)上的第一絕對位置。絕對值碼圖案由在圓板狀的標度尺之與發光元件相對向之側的面內朝向徑向延伸且於周方向交錯設置的線狀的反射部及線狀的非反射部所形成，反射部及非反射部在第一位置之線寬比在第二位置之線寬窄，在第一位置包含的反射部的條數比在第二位置包含的反射部的條數多。

Description

絕對編碼器
本揭示係關於對測定對象物的角度位置進行測定之絕對編碼器。
測定轉軸(shaft)等之測定對象物的機械的角度位置之絕對編碼器，係具備有：排列有複數個標記(mark)之圓板標度尺(scale)；以及藉由照射光到圓板標度尺來從圓板標度尺取得與測定對象物的角度位置對應的訊號之光感測器模組。
專利文獻1中揭示的絕對編碼器，係在圓板標度尺排列有由ABS　(ABSolute，絕對型的)圖案、INC(INCremental，增量型的)圖案所組合而成的標記。此絕對編碼器係利用兩個檢測器來取得從圓板標度尺取得的位置資訊，並將之分解成ABS圖案的位置資訊及INC圖案的位置資訊，再求出該兩種位置資訊的平均值，以此方式來提高位置資訊的解析度。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特許第5787513號公報
[發明所欲解決之課題]
然而，在上述專利文獻1之技術中，從圓板標度尺接收的光係從圓板標度尺的一個區域接收者，根據從一個區域接收的光而算出ABS圖案的位置資訊及INC圖案的位置資訊再求出平均值。因此，上述專利文獻1之技術，若兩個檢測器的任一個有異物附著等就會有損及位置資訊的可靠性之問題。
本揭示係有鑑於上述課題而完成者，目的在於得到可算出可靠性高且解析度高的位置資料之絕對編碼器。 [解決課題之手段]
為了解決上述的課題，達成上述目的，本發明之絕對編碼器係具備有：配置有絕對值碼圖案之圓板狀的標度尺(scale)；以及照射光至標度尺之發光元件。而且，本揭示之絕對編碼器係具備有：接收來自與標度尺的中心相距第一距離的第一位置之第一光而輸出與第一光對應的第一類比訊號之第一影像感測器(image sensor)；以及接收來自與標度尺的中心相距第二距離的第二位置之第二光而輸出與第二光對應的第二類比訊號之第二影像感測器。而且，本發明之絕對編碼器係具備有：將第一類比訊號轉換為第一數位訊號之第一訊號轉換部；將第二類比訊號轉換為第二數位訊號之第二訊號轉換部；以及根據第一數位訊號及第二數位訊號而算出在標度尺上的第一絕對位置之絕對位置演算部。絕對值碼圖案係由在圓板狀的標度尺之與發光元件相對向之側的面內朝向徑向延伸且於周方向交錯設置的線狀的反射部及線狀的非反射部所形成，反射部及非反射部在第一位置的線寬比在第二位置的線寬窄，且在第一位置包含的反射部的條數比在第二位置包含的反射部的條數多。 [發明的效果]
本發明之絕對編碼器會產生可算出可靠性高且解析度高的位置資料之效果。
以下，根據圖式來詳細說明本發明的實施型態之絕對編碼器。
實施型態1. 圖1係顯示實施型態1之絕對編碼器的構成之圖。絕對編碼器1X係具備有發光元件2、影像感測器3X、4X、標度尺20、AD (類比至數位)轉換器5A、5B、及絕對位置演算部6X。
發光元件2係照射光至標度尺20之照明部。發光元件2係採用例如點光源LED(Light Emitting Diode:發光二極體)。影像感測器3X、4X係接收來自標度尺20的光之光檢測部。影像感測器3X、4X係採用CCD(Charge Coupled Device:電荷耦合元件)影像感測器、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互補金屬氧化物膜半導體)影像感測器等之攝像裝置。實施型態1雖然是針對影像感測器3X、4X為一維的影像感測器之情況進行說明，但影像感測器3X、4X亦可為二維的影像感測器。
標度尺20係圓板狀的標度尺。標度尺20係連結至馬達(未圖示)等所具備的旋轉軸7，而藉由旋轉軸7旋轉來使標度尺20旋轉。標度尺20在沿著圓周的方向設有一道軌跡(track)，該軌跡具有屬於絕對位置圖案之絕對值碼圖案30。在絕對值碼圖案30，配置有朝向標度尺20的徑向延伸之複數個反射部31及複數個非反射部32。
反射部31係會反射來自發光元件2的光的部分，非反射部32係會吸收來自發光元件2的光或讓來自發光元件2的光透射過的部分。非反射部32為以比反射部31的反射率低的反射率來進行反射的部分即可。反射部31及非反射部32以對於投影到影像感測器3X、4X上的光強度分布進行調變之方式發揮功能。
絕對值碼圖案30係以對標度尺20的角度位置附加特徵之方式由反射部31及非反射部32構成。絕對值碼圖案30的排列係採用例如將M序列(M sequence)等之虛擬隨機碼(pseudo random codes)予以曼徹斯特編碼(Manchester coding)而得的碼列。
實施型態1揭示的例子，係發光元件2及影像感測器3X、4X都配置在標度尺20的單側的面之上表面之反射型編碼器。實施型態1之絕對編碼器1X亦可採用將發光元件2與影像感測器3X、4X配置在隔著標度尺20而相對向的位置之上表面及下表面之透射型編碼器。
透射型編碼器之情況，絕對值碼圖案30可由光會透射過的透射部及光不會透射過的非透射部所構成。不論是在反射型編碼器還是透射型編碼器的情況，只要是會對於投影到影像感測器3X、4X上的光強度分布進行調變的構成即可，絕對值碼圖案30的構成並沒有特別的限制。
另外，實施型態1雖例示從標度尺20的中心沿著徑向，按照發光元件2、影像感測器3X、影像感測器4X的順序依序配置發光元件2及影像感測器3X、4X，但配置的順序並不限於此順序。亦即，只要是要接收的光在標度尺20上的反射位置不同即可，發光元件2及影像感測器3X、4X的配置的順序並沒有限制。
影像感測器3X、4X及發光元件2係配置成在標度尺20的上表面側朝旋轉軸方向觀看時，會重疊在從標度尺20的中心往標度尺20的第一徑向延伸之半直線上。實施型態1中，將影像感測器3X、4X及發光元件2配置成在從標度尺20的上表面側觀看時，影像感測器3X的中心、影像感測器4X的中心及發光元件2的中心會重疊在該半直線上。
就實施型態1而言，影像感測器3X為第一影像感測器，影像感測器4X為第二影像感測器。影像感測器3X係接收來自與標度尺20的中心相距第一距離的第一位置之第一光，而輸出與第一光對應的類比訊號。影像感測器4X係接收來自與標度尺20的中心相距第二距離的第二位置之第二光，而輸出與第二光對應的類比訊號。就實施型態1而言，第一距離與第二距離為不同的距離，影像感測器3X輸出的類比訊號為第一類比訊號，影像感測器4X輸出的類比訊號為第二類比訊號。
AD轉換器5A係將影像感測器3X所檢測出的類比訊號轉換為數位訊號之第一訊號轉換部。AD轉換器5B係將影像感測器4X所檢測出的類比訊號轉換為數位訊號之第二訊號轉換部。AD轉換器5A所轉換出的數位訊號為第一數位訊號，AD轉換器5B所轉換出的數位訊號為第二數位訊號。
絕對位置演算部6X係根據AD轉換器5A、5B的輸出來演算出標度尺20的絕對位置之演算部。絕對位置演算部6X係根據第一數位訊號及第二數位訊號而算出在標度尺20上的絕對位置，並將之輸出作為位置資料40X。就實施型態1而言，位置資料40X為第一絕對位置。
絕對位置演算部6X具有光量修正部10A、10B、邊緣檢測部11A、11B、解碼部12A、粗略檢測部13A、相位檢測部14B及高精度檢測部15X。
光量修正部10A係使從AD轉換器5A傳送來的數位訊號的訊號強度均等化，然後傳送到邊緣檢測部11A。光量修正部10B係使從AD轉換器5B傳送來的數位訊號的訊號強度均等化，然後傳送到邊緣檢測部11B。
邊緣檢測部11A係針對經光量修正部10A使訊號強度均等化後的訊號，求出與預先設定的閾值準位(level)一致之在影像感測器3X上的邊緣位置(以下稱為邊緣像素位置)。另外，邊緣檢測部11A係判別邊緣像素位置為表示邊緣的上升之上升邊緣，還是表示邊緣的下降之下降邊緣。
邊緣檢測部11B係針對經光量修正部10B使訊號強度均等化後的訊號，求出與預先設定的閾值準位(level)一致之在影像感測器4X上的邊緣像素位置。另外，邊緣檢測部11B係判別邊緣像素位置為表示邊緣的上升之上升邊緣，還是表示邊緣的下降之下降邊緣。
解碼部12A係根據邊緣檢測部11A所判別出的上升邊緣及下降邊緣，將訊號轉換為由位元值「1」及位元值「0」所構成的位元列。
粗略檢測部13A係從解碼部12A所轉換出的位元列來檢測出粗略的絕對位置。粗略檢測部13A係例如藉由將表示絕對值碼圖案30的位元列之查找表(look-up table)與解碼部12A所轉換出的位元列相比較，來檢測出粗略的絕對位置。就實施型態1而言，粗略檢測部13A所檢測出的粗略的絕對位置為第二絕對位置。
相位檢測部14B係根據邊緣檢測部11B所判別出的上升邊緣及下降邊緣，算出相對於作為基準的像素位置(後述的基準像素位置150)的相位偏移量。
高精度檢測部15X係藉由將粗略檢測部13A所檢測出的粗略的絕對位置與相位檢測部14B所算出的相位偏移量予以相加，來算出標度尺20的絕對位置。高精度檢測部15X將算出的絕對位置輸出作為位置資料40X。
影像感測器3X、4X及發光元件2亦可不是配置成在半直線上重疊。換言之，影像感測器3X、4X亦可不是配置成在從標度尺20的上面側朝旋轉軸方向看時，重疊在從標度尺20的中心往標度尺20的第一徑向延伸之半直線上。亦即，連結影像感測器3X與標度尺20的中心之直線，和連結影像感測器4X與標度尺20的中心之直線可為不同方向的直線。
在影像感測器3X、4X及發光元件2並未重疊在半直線上之情況，絕對位置演算部6X只要使用預先算出的影像感測器3X、4X的相位差來修正從影像感測器3X、4X得到的絕對位置的至少任一方即可。例如，粗略檢測部13A係將從影像感測器3X得到的絕對位置修正為當影像感測器3X、4X及發光元件2被配置於半直線上的情況從影像感測器3X得到的絕對位置。另外，相位檢測部14B將從影像感測器4X得到的相位偏移量修正為當影像感測器3X、4X及發光元件2被配置於半直線上的情況從影像感測器4X得到的相位偏移量。
影像感測器3X、4X及發光元件2並未重疊在半直線上之情況，絕對編碼器1X係配置有兩個發光元件2。影像感測器3X接收從兩個發光元件2之中的一個發光元件2發出的光，影像感測器4X接收從兩個發光元件2之中的另一個發光元件2發出的光。
接著，說明絕對位置演算部6X的各構成部的動作。AD轉換器5A將影像感測器3X所檢測出的類比訊號轉換為數位訊號並傳送給光量修正部10A，光量修正部10A就將數位訊號的訊號強度予以均等化後傳送給邊緣檢測部11A。
當AD轉換器5B將影像感測器4X所檢測出的類比訊號轉換為數位訊號並傳送給光量修正部10B，光量修正部10B就將數位訊號的訊號強度予以均等化後傳送給邊緣檢測部11B。
圖2係顯示實施型態1之絕對編碼器的輸入至光量修正部的訊號之圖。圖2的橫軸為像素位置，縱軸為訊號強度。輸入至光量修正部10A、10B之訊號係具有如同光強度分布70之分布。
輸入至光量修正部10A之訊號與輸入至光量修正部10B之訊號，係為依影像感測器3X、4X的配置位置的差異而不同之訊號。因為影像感測器3X、4X執行相同的處理，光量修正部10A、10B進行相同的處理，邊緣檢測部11A、11B執行相同的處理，所以在圖2至圖5中，只針對影像感測器3X、光量修正部10A、邊緣檢測部11A所進行的處理來做說明。
圖2所示的High位元8係代表標度尺20的反射部31的圖案，Low位元9係代表標度尺20的非反射部32的圖案。投影到影像感測器3X上的與標度尺20的絕對值碼圖案30對應的訊號係如圖2所示，High位元8與Low位元9呈現不均等的光強度分布70。亦即，因為絕對值碼圖案30而產生的訊號會由於發光元件2本身的光強度分布有偏差、影像感測器3X的各像素的增益有偏差等之影響而成為不均等的光強度分布70。因此，光量修正部10A係以讓不均等的光強度分布70成為均等的光強度分布之方式，根據預先計測得到的光量修正值來針對每個像素進行光量的修正。
圖3係顯示實施型態1之絕對編碼器的光量修正部所輸出的訊號之圖。圖3的橫軸為像素位置，縱軸為訊號強度。圖3顯示由光量修正部10A將圖2所示的訊號的光量修正後的訊號的光強度分布71。如圖3所示，經光量修正後，與絕對值碼圖案30對應的訊號係High位元8及Low位元9呈現均等的光強度分布71。光量修正部10A將光強度分布71傳送至邊緣檢測部11A。另外，光量修正部10B將進行過光量的修正之光強度分布傳送至邊緣檢測部11B。
邊緣檢測部11A針對光強度分布71的訊號，求出與預先設定的閾值準位105一致之在影像感測器3X上的邊緣像素位置(後述的邊緣像素位置110)。圖3中顯示邊緣區域75來作為屬於包含邊緣像素位置的區域之邊緣區域的一例。
圖4係顯示圖3所示的邊緣區域的訊號之圖。圖4的橫軸為像素位置，縱軸為訊號強度。圖4係顯示圖3所示的邊緣區域75的放大圖。光強度分布71的訊號之中與閾值準位105一致之像素位置為邊緣像素位置110。
邊緣檢測部11A係檢測出在相隣的第i (i為自然數)個像素的訊號強度與第i＋1個像素的訊號強度之中，一方的訊號強度比閾值準位105低，另一方訊號強度比閾值準位105高之兩個像素。具體而言，邊緣檢測部11A係判斷第i個像素的訊號強度比閾值準位105低，且第i＋1個像素的訊號強度比閾值準位105高之兩個像素間有邊緣像素位置110，邊緣檢測部11A也判斷第i個像素的訊號強度比閾值準位105高，且第i＋1個像素的訊號強度比閾值準位105低之兩個像素間有邊緣像素位置110。
然後，邊緣檢測部11A針對判定為有邊緣像素位置110之第i個像素與第i＋1個像素，以跨過閾值準位105之方式對第i個像素與第i＋1個像素進行線性內插。邊緣檢測部11A係檢測出經線性內插而得的訊號與閾值準位105之一致點作為邊緣像素位置110。如此的邊緣像素位置110為數位訊號的上升或下降的位置。換言之，邊緣像素位置110係數位訊號之有無的交界。
然後，邊緣檢測部11A藉由判定所檢測出的邊緣像素位置110是上升邊緣還是下降邊緣，來檢測出上升邊緣及下降邊緣。
圖5係用來說明實施型態1之絕對編碼器的邊緣檢測部所檢測出的上升邊緣及下降邊緣之圖。圖5的橫方向對應於像素位置。
邊緣檢測部11A所檢測出的上升邊緣51，為所檢測出的邊緣像素位置110之中第i個像素的訊號強度比第i＋1個像素的訊號強度低之邊緣像素位置110。
邊緣檢測部11A所檢測出的下降邊緣52，為所檢測出的邊緣像素位置110之中第i個像素的訊號強度比第i＋1個像素的訊號強度高之邊緣像素位置110。
藉此，邊緣檢測部11A針對各邊緣像素位置110分別設定表示邊緣像素位置110是上升邊緣51還是下降邊緣52之邊緣方向資訊50。邊緣檢測部11A將邊緣方向資訊50及邊緣像素位置110傳送至解碼部12A。
邊緣檢測部11B也藉由與邊緣檢測部11A相同的處理而得到邊緣方向資訊50及邊緣像素位置110。邊緣檢測部11B將邊緣方向資訊50及邊緣像素位置110傳送至相位檢測部14B。
解碼部12A係根據邊緣方向資訊50及邊緣像素位置110而將High位元8及Low位元9轉換為「1」或「0」之位元值，藉此將訊號轉換為位元列。
圖6係顯示與圖5所示的邊緣資訊對應的位元列之圖。圖6係顯示解碼部12A根據邊緣方向資訊50及邊緣像素位置110將High位元8及Low位元9轉換為「1」或「0」而得到的位元列120。
解碼部12A係例如將從上升邊緣51到下降邊緣52之間設為位元值「1」，將從下降邊緣52到上升邊緣51之間設為位元值「0」來產生出位元列120。經此，High位元8被表現成位元值「1」，Low位元9被表現成位元值「0」。
而且，解碼部12A係以每一位元的像素的寬度與基本周期寬度相等的方式產生出位元列120。基本周期寬度係由反射部31及非反射部32所構成的絕對值碼圖案30的最小線寬。不過，因為絕對值碼圖案30係從標度尺20的中心呈輻射狀形成，所以基本周期寬度的值係依標度尺20的徑向而改變。
解碼部12A可藉二值化處理將High位元8及Low位元9轉換為「1」或「0」之位元值來將訊號轉換為位元列120。解碼部12A只要是可將訊號轉換為由「1」及「0」所構成的位元列120之方法即可，而能夠用任何方法將訊號轉換為位元列120。解碼部12A將位元列120傳送至粗略檢測部13A。
粗略檢測部13A係從解碼部12A所轉換出的位元列120檢測出粗略的絕對位置。粗略檢測部13A係例如預先將構成絕對值碼圖案30之位元列儲存在查找表內。粗略檢測部13A藉由將解碼部12A所檢測出的位元列120與查找表內的位元列相比較來具體指出粗略的絕對位置。粗略檢測部13A根據位元列120為對應於查找表內的哪個位元列，來具體指出粗略的絕對位置。
圖7係用來說明實施型態1之絕對編碼器的粗略檢測部具體指出粗略的絕對位置的處理之圖。粗略檢測部13A係參照查找表130，搜尋出與位元列120一致的位元列140。粗略檢測部13A藉由求出與位元列140相當的絕對位置，來決定出與位元列120對應的粗略的絕對位置。粗略檢測部13A檢測出與位元列120一致的位元列140的位置所對應之位置，作為粗略的絕對位置而檢出。粗略檢測部13A將所具體指出的絕對位置傳送至高精度檢測部15X。
粗略檢測部13A在以相當於位元列140的中央位元之像素位置為基準而具體指出粗略的絕對位置之情況，所具體出的絕對位置係相當於由影像感測器3X取得的中心像素位置之絕對位置。
當相位檢測部14B從邊緣檢測部11B接收到邊緣方向資訊50及邊緣像素位置110，就算出屬於基準的像素位置之基準像素位置與訊號之間的相位偏移量。
圖8係用來說明實施型態1之絕對編碼器的相位檢測部所算出的訊號的相位偏移量之圖。相位檢測部14B係算出影像感測器4X之相對於基準像素位置150的相位偏移量θ。將基準像素位置150的中心位置設成P，將最靠近P之邊緣像素位置110設成ZC(i)時，ZC(i)可用相對於基準像素位置150的相位偏移量θ以下的式(1)來表示。
ZC(i)＝P＋θ   ...(1)
θ係若相對於基準像素位置150在左邊就為負號，在右邊就為正號。換言之，θ係若在旋轉方向位於基準像素位置150之前的位置就為負號，若在旋轉方向位於基準像素位置150之後的位置就為正號。相位檢測部14B找出邊緣檢測部11B所檢測出的邊緣像素位置110之中與P最靠近的ZC(i)，求出ZC(i)與P的差分來算出相位偏移量θ。
實施型態1中，相位檢測部14B雖然只使用ZC(i)及P來算出相位偏移量θ，但相位檢測部14B亦可使用所有的邊緣像素位置110，以最小平方法來算出相位偏移量θ。另外，基準像素位置150可為影像感測器4X的中心像素，亦可為左端或右端的像素，基準像素位置150的位置並沒有特別的限制。相位檢測部14B將相位偏移量θ傳送至高精度檢測部15X。
高精度檢測部15X係將粗略檢測部13A所算出的粗略的絕對位置與相位檢測部14B所算出的相位偏移量θ相加，來算出標度尺20的絕對位置。高精度檢測部15X係使在粗略的絕對位置的具體指定中使用的位元所對應的像素位置與在相位偏移量θ的算出中使用的基準像素位置150一致，而算出標度尺20的絕對位置。高精度檢測部15X將算出的絕對位置輸出作為位置資料40X。
如上所述，絕對編碼器1X係就訊號檢測用的圖案而言僅依據絕對值碼圖案30而可檢測出高精度的絕對位置。因此，絕對編碼器1X不用使訊號檢測用的圖案複雜化就可檢測出高可靠性且高解析度的絕對位置。
而且，絕對編碼器1X因為使用沿著標度尺20的徑向配置的兩個影像感測器3X、4X，所以可使絕對位置的檢測精度提高。在此，針對絕對編碼器1X使用兩個影像感測器3X、4X可使絕對位置的檢測精度提高的理由進行說明。
絕對編碼器1X係如圖1所示，將發光元件2、影像感測器3X、4X配置成在從標度尺20的旋轉軸方向觀看時，相對於標度尺20的徑向，發光元件2的中心、影像感測器3X的中心及影像感測器4X的中心會位在一直線上。而且，影像感測器3X配置於比影像感測器4X要為靠近標度尺20的中心之位置。此處的影像感測器3X、4X為相同規格者。
在此，針對利用AD轉換器5A、5B及絕對位置演算部6X來處理影像感測器3X、4X所接收的光而得到的訊號的特徵進行說明。
圖9係用來說明實施型態1之絕對編碼器所得到的訊號的特徵之圖。在圖9的左側所示的標度尺20的一部分，顯示了影像感測器3X所接收的光之在標度尺20上的反射地點160，及影像感測器4X所接收的光之在標度尺20上的反射地點170。在圖9的右側，顯示了投影到影像感測器3X、4X之光的光量修正後的光強度分布72、73。光強度分布72為在反射地點160之光的強度分布，光強度分布73為在反射地點170之光的強度分布。
在影像感測器3X接收的光的反射地點160，包含比影像感測器4X接收的光的反射地點170多的絕對值碼圖案30。因此，邊緣檢測部11B對於投影到影像感測器3X的光的光強度分布72執行邊緣檢測處理時，會檢測到比對於投影到影像感測器4X的光的光強度分布73之邊緣檢測多的邊緣像素位置110。
另外，就反射地點160、170所包含的相同的反射部31的線寬或相同的非反射部32的線寬而言，在反射地點160之線寬係比在反射地點170之線寬窄。因此，在光強度分布72之基本周期寬度會比在光強度分布73之基本周期寬度窄。此表示解碼部12A針對光強度分布72而產生的位元列18相較於針對光強度分布73而產生的位元列19，每一位元的像素數較少，位元數(位元長度)較多。亦即，影像感測器4X接收的光相較於影像感測器3X接收的光，每一位元的像素數較多，所以解析度比影像感測器3X接收的光高。另一方面，影像感測器3X接收的光相較於影像感測器4X接收的光，位元數較多，所以可靠度比影像感測器4X接收的光高。
實施型態1之絕對編碼器1X係在絕對位置演算部6X內分別處理影像感測器3X、4X所得到的訊號，然後高精度檢測部15X將分別求出的位置資訊予以相加。
絕對編碼器1X中，AD轉換器5A將來自影像感測器3X的類比訊號轉換為數位訊號，並輸入至絕對位置演算部6X。絕對位置演算部6X對於來自該AD轉換器5A的數位訊號執行光量修正處理、邊緣檢測處理及解碼處理，再由粗略檢測部13A算出粗略的絕對位置。
粗略檢測部13A將從影像感測器3X所取得的訊號產生的位元列18與查找表130內儲存的位元列相比較，來具體指出粗略的絕對位置。位元列18的位元數比位元列19多，所以粗略檢測部13A能夠以比使用位元列19的情況多的位元作為比較對象，可提高所算出的絕對位置的可靠性。例如，即使在照射到標度尺20的光因為有異物附著於標度尺20而受到遮擋，使位元列18的一部分的位元發生錯誤之情況，只要作為比較對象之位元數較多，粗略檢測部13A就能夠不受異物附著的影響而決定出絕對位置。
再者，絕對編碼器1X中，AD轉換器5B將來自影像感測器4X的類比訊號轉換為數位訊號，並輸入至絕對位置演算部6X。絕對位置演算部6X對於來自該AD轉換器5B的數位訊號執行光量修正處理及邊緣檢測處理，再由相位檢測部14B算出相位偏移量θ。
相位檢測部14B所算出的相位偏移量θ的單位為像素數。影像感測器4X所取得的位元列19的每一位元的像素數比位元列18的每一位元的像素數多。因此，與相位偏移量θ相當的像素數中，位元列19的像素數會比位元列18的像素數多。相位檢測部14B因為是使用位元列19來算出相位偏移量θ，所以可算出比使用位元列18來算出相位偏移量θ的情況高的解析度的相位偏移量θ。
高精度檢測部15X係將粗略檢測部13A所算出的可靠性高的粗略的絕對位置與相位檢測部14B所算出的高解析度的相位偏移量θ相加。如上所述，絕對編碼器1X藉由分別處理從影像感測器3X、4X所得到的訊號再予以相加，可得到可靠性高且解析度高之絕對位置。
如上所述，絕對編碼器1X因為是根據在絕對值碼圖案30之中的兩處計測的兩個訊號來算出位置資料40X，所以可得到可靠性高且解析度高的絕對位置。
而且，因為絕對編碼器1X可得到可靠性高且解析度高的絕對位置，所以不須使AD轉換器5A、5B的解析度提高，也不須增加檢測次數。
又，因為絕對編碼器1X的標度尺20係在沿著圓周的方向只設置一道具有絕對值碼圖案30之軌跡(track)，所以可用簡單的構成得到可靠性高且解析度高的絕對位置。
實施型態1雖然是針對使用相同規格的影像感測器3X、4X之情況進行說明，但只要滿足位元列18的位元數比位元列19的位元數多之條件即可，亦可採用比影像感測器4X小型的影像感測器3X。如此，可減小絕對編碼器1X的安裝體積。此外，絕對編碼器1X亦可使用三個以上的影像感測器來檢測絕對位置。
如上所述的實施型態1之絕對編碼器1X，影像感測器3X、4X係配置成重疊在從標度尺20的中心往徑向延伸之半直線上。而且，絕對位置演算部6X係根據來自影像感測器3X的訊號而算出標度尺20上的粗略的絕對位置，以及根據來自影像感測器4X的訊號而算出相對於基準像素位置150的相位偏移量θ。以及，絕對位置演算部6X係將粗略的絕對位置與相位偏移量θ相加起來以算出位置資料40X。因此，絕對位置演算部6X可將根據可靠度高的粗略的資訊而算出的絕對位置與根據解析度高的資訊而算出的相位偏移量θ相加，而可算出可靠性高且解析度高的位置資料40X。
實施型態2. 接著，利用圖10及圖11來說明實施型態2。實施型態2中，絕對位置演算部係產生將使用從一方的影像感測器取得的訊號而算出的位元列與使用從另一方的影像感測器取得的訊號而算出的位元列相接而成的位元列，來算出粗略的絕對位置。
圖10係顯示實施型態2之絕對編碼器的構成之圖。圖11係用來說明實施型態2之絕對編碼器中的影像感測器的配置位置之圖。圖10的各構成元件之中達成與圖1所示的實施型態1之絕對編碼器1X相同機能之構成元件都標以相同符號，而將重複的說明省略。
絕對編碼器1Y係具備有發光元件2、影像感測器3Y、4Y、標度尺20、AD轉換器5A、5B及絕對位置演算部6Y。影像感測器3Y、4Y為與影像感測器3X、4X相同的影像感測器，相較於影像感測器3X、4X係沿著標度尺20的圓周的方向的配置位置不同。
絕對位置演算部6Y係具有光量修正部10A、10B、邊緣檢測部11A、11B、解碼部12A、12B、粗略檢測部13Y、相位檢測部14A、14B、高精度檢測部15A、15B及演算部45。
絕對編碼器1Y中，影像感測器3Y的中心Ca與影像感測器4Y的中心Cb係相對於沿著標度尺20的圓周的方向位於不同的位置。換言之，絕對編碼器1Y中，影像感測器3Y、4Y係配置成在從上表面側觀看標度尺20時，影像感測器3Y的中心Ca以外的位置及影像感測器4Y的中心Cb以外的位置的至少其中一方，係重疊在從標度尺20的中心C1往標度尺20的第一徑向延伸之半直線22上。亦即，影像感測器3Y、4Y係配置成：影像感測器3Y的一部分及影像感測器4Y的一部分係重疊在半直線22上，且影像感測器3Y的中心Ca及影像感測器4Y的中心Cb的至少其中一方並不重疊在半直線22上。發光元件2係配置成發光元件2的中心C2重疊在該半直線22上。從中心Ca到半直線22的最短距離與從中心Cb到半直線22的最短距離係相同。
另外，在絕對編碼器1Y中，影像感測器3Y、4Y係配置成連結發光元件2的中心C2與標度尺20的中心C1之半直線22會通過影像感測器3Y的受光面21A及影像感測器4Y的受光面21B。並且，在絕對編碼器1Y中，影像感測器3Y、4Y還配置成影像感測器3Y的在長度方向延伸的中央線41與影像感測器4Y的在長度方向延伸的中央線42並不重疊。影像感測器3Y、4Y的長度方向係與半直線22垂直之方向。就實施型態2而言，影像感測器3Y為第一影像感測器，影像感測器4Y為第二影像感測器。
如上所述，在絕對編碼器1Y中，影像感測器3Y、4Y配置成影像感測器3Y、4Y之在沿著圓周的方向上的位置及徑向的位置不相同，且半直線22通過受光面21A、21B。
如此的影像感測器3Y、4Y的配置，使得受光面21A、21B接收的光會有一部分包含共通的絕對值碼圖案。因此，絕對編碼器1Y可得到將藉由對影像感測器3Y、4Y的訊號進行解碼而得到的位元列相接而成的位元列23。
絕對位置演算部6Y中，光量修正部10A、邊緣檢測部11A、解碼部12A、相位檢測部14A及高精度檢測部15A分別執行與光量修正部10B、邊緣檢測部11B、解碼部12B、相位檢測部14B及高精度檢測部15B相同的處理。因此，此處只針對光量修正部10A、邊緣檢測部11A、解碼部12A、相位檢測部14A及高精度檢測部15A所執行的處理進行說明。另外，針對粗略檢測部13Y及演算部45所執行的處理進行說明。
絕對位置演算部6Y的光量修正部10A、邊緣檢測部11A、解碼部12A、 粗略檢測部13Y、相位檢測部14A及高精度檢測部15A分別執行與絕對位置演算部6X的光量修正部10A、邊緣檢測部11A、解碼部12A、粗略檢測部13A、相位檢測部14B及高精度檢測部15X相同的處理。
亦即，光量修正部10A係使從AD轉換器5A傳送來的數位訊號的訊號強度均等化，然後傳送到邊緣檢測部11A。邊緣檢測部11A係針對訊號強度經均等化後的訊號，求出與閾值準位105一致之邊緣像素位置110。另外，邊緣檢測部11A將表示邊緣的上升或下降之邊緣方向資訊50設定給各邊緣像素位置110。絕對位置演算部6Y的邊緣檢測部11A將邊緣方向資訊50及邊緣像素位置110傳送至解碼部12A及相位檢測部14A。
解碼部12A係根據邊緣方向資訊50及邊緣像素位置110將訊號轉換為由位元值「1」及位元值「0」所構成的位元列。解碼部12A將位元列傳送至粗略檢測部13Y。
解碼部12B係進行與解碼部12A一樣的處理。亦即，解碼部12B根據從邊緣檢測部11B接收到的邊緣方向資訊50及邊緣像素位置110，將訊號轉換為由位元值「1」及位元值「0」所構成的位元列。解碼部12B將位元列傳送至粗略檢測部13Y。
粗略檢測部13Y係將解碼部12A所轉換出的位元列與解碼部12B所轉換出的位元列相接而產生位元列23。粗略檢測部13Y藉由將位元列23與查找表130相比較來檢測出粗略的絕對位置。此時，粗略檢測部13Y係以讓所具體指出的粗略的絕對位置成為半直線22上的標度尺角度位置之方式調整粗略的絕對位置而檢測出粗略的絕對位置。就實施型態2而言，粗略檢測部13Y所檢測出的粗略的絕對位置為第二絕對位置。粗略檢測部13Y將調整後的粗略的絕對位置傳送至高精度檢測部15A、15B。
相位檢測部14A係根據邊緣檢測部11A所判別出的上升邊緣51及下降邊緣52，來算出相對於基準像素位置24之相位偏移量θ。此時，相位檢測部14A係以讓影像感測器3Y的基準像素位置成為半直線22上的基準像素位置24之方式調整相位偏移量θ而算出相位偏移量θ。相位檢測部14A將相位偏移量θ傳送至高精度檢測部15A。
相位檢測部14B係根據邊緣檢測部11B所判別出的上升邊緣51及下降邊緣52，來算出相對於基準像素位置25之相位偏移量θ。此時，相位檢測部14B係以讓影像感測器4Y的基準像素位置成為半直線22上的基準像素位置25之方式調整相位偏移量θ而算出相位偏移量θ。相位檢測部14B將相位偏移量θ傳送至高精度檢測部15B。
就實施型態2而言，基準像素位置24為第一基準像素位置，相位檢測部14A所算出的相位偏移量θ為第一相位偏移量。並且，在實施型態2中，基準像素位置25為第二基準像素位置，相位檢測部14B所算出的相位偏移量θ為第二相位偏移量。
高精度檢測部15A係藉由將粗略檢測部13Y所檢測出的粗略的絕對位置與相位檢測部14A所算出的相位偏移量θ相加，來算出標度尺20的絕對位置。高精度檢測部15A將算出的絕對位置傳送至演算部45。
高精度檢測部15B係與高精度檢測部15A相同地，藉由將粗略檢測部13Y所檢測出的粗略的絕對位置與相位檢測部14B所算出的相位偏移量θ相加，來算出標度尺20的絕對位置。高精度檢測部15B將算出的絕對位置傳送至演算部45。
就實施型態2而言，高精度檢測部15A所算出的絕對位置為第三絕對位置，高精度檢測部15B所算出的絕對位置為第四絕對位置。
如上所述，影像感測器3Y所取得的訊號經過從光量修正部10A到高精度檢測部15A的處理而演算為標度尺20的絕對位置，影像感測器4Y所取得的訊號經過從光量修正部10B到高精度檢測部15B的處理而演算為標度尺20的絕對位置。
演算部45係算出高精度檢測部15A所算出的絕對位置與高精度檢測部15B所算出的絕對位置的平均位置，並將算出的平均位置輸出作為位置資料40Y。就實施型態2而言，位置資料40Y為第一絕對位置。
如上所述的實施型態2之絕對位置演算部6Y，因為粗略檢測部13Y係產生將解碼部12A所轉換出的位元列與解碼部12B所轉換出的位元列相接而成的位元列23並算出絕對位置，所以可得到可靠性高的絕對位置。
實施型態3. 接著，利用圖12至圖16來說明實施型態3。實施型態3之絕對編碼器係將兩個影像感測器配置於中間隔著標度尺20的中心而相對向的位置。實施型態3之絕對編碼器，係在兩個影像感測器之中的一個角度檢測功能為異常之情況，輸出從正常的影像感測器得到的絕對位置，在兩個的角度檢測功能都正常之情況輸出絕對位置的平均位置。
圖12係顯示實施型態3之絕對編碼器的構成之圖。圖12的各構成元件之中，關於達成與圖1所示的實施型態1之絕對編碼器1X或圖10所示的實施型態2之絕對編碼器1Y相同功能之構成元件都標以相同符號，並將重複的說明省略。
絕對編碼器1Z係具備有發光元件2A、2B、影像感測器3Z、4Z、標度尺20、AD轉換器5A、5B及絕對位置演算部6Z。影像感測器3Z、4Z為與影像感測器3X、4X相同的影像感測器，與影像感測器3X、4X不同之處在於配置位置不同。
實施型態3中，影像感測器3Z、4Z係配置於相對於旋轉軸7的轉軸呈對稱且相差180°的位置。換言之，影像感測器3Z、4Z係配置成於中間隔著標度尺20的中心位置並相對向。
發光元件2A、2B係與實施型態1的發光元件2相同為照射光至標度尺20之照明部。影像感測器3Z係接收發光元件2A所照射並於標度尺20反射的光，並將與接收的光對應的類比訊號輸出至AD轉換器5A。影像感測器4Z係接收發光元件2B所照射並於標度尺20反射的光，並將與接收的光對應的類比訊號輸出至AD轉換器5B。
就實施型態3而言，發光元件2A為照射光到標度尺20的第一位置之第一發光元件，發光元件2B為照射光到標度尺20的第二位置之第二發光元件。再者，在實施型態3中，影像感測器3Z為第一影像感測器，影像感測器4Z為第二影像感測器。影像感測器3Z係接收來自與標度尺20的中心相距第一距離的第一位置之第一光而輸出與第一光對應的類比訊號。影像感測器4Z係接收來自與標度尺20的中心相距第二距離的第二位置之第二光而輸出與第二光對應的類比訊號。實施型態3中，第一距離與第二距離可為不同的距離，亦可為相同的距離。影像感測器3Z輸出的類比訊號為第一類比訊號，影像感測器4Z輸出的類比訊號為第二類比訊號。
絕對位置演算部6Z係具有光量修正部10A、10B、邊緣檢測部11A、11B、解碼部12A、12B、粗略檢測部13A、13B、相位檢測部14A、14B、高精度檢測部15A、15B及位置資料產生部16。
粗略檢測部13A係藉由將解碼部12A所轉換出的位元列與查找表130相比較來檢測出粗略的絕對位置。粗略檢測部13A將調整後的粗略的絕對位置傳送至高精度檢測部15A。
粗略檢測部13B係藉由將解碼部12B所轉換出的位元列與查找表130相比較來檢測出粗略的絕對位置。粗略檢測部13B將調整後的粗略的絕對位置傳送至高精度檢測部15B。
高精度檢測部15A係藉由將粗略檢測部13A所檢測出的粗略的絕對位置與相位檢測部14A所算出的相位偏移量θ相加，來算出標度尺20的絕對位置。高精度檢測部15A將算出的絕對位置傳送至位置資料產生部16。
高精度檢測部15B係藉由將粗略檢測部13B所檢測出的粗略的絕對位置與相位檢測部14B所算出的相位偏移量θ相加，來算出標度尺20的絕對位置。高精度檢測部15B將算出的絕對位置傳送至位置資料產生部16。
如上所述，絕對位置演算部6Z個別處理影像感測器3Z所取得的訊號及影像感測器4Z所取得的訊號，並從各自的訊號算出絕對位置。亦即，絕對位置演算部6Z經由從光量修正部10A到高精度檢測部15A的處理，從影像感測器3Z所取得的訊號算出絕對位置。以及，絕對位置演算部6Z經由從光量修正部10B到高精度檢測部15B的處理，從影像感測器4Z所取得的訊號算出絕對位置。
位置資料產生部16係算出影像感測器3Z的絕對位置與影像感測器4Z的絕對位置的平均位置並將之輸出以作為位置資料40Z。就實施型態3而言，影像感測器3Z的絕對位置為第二絕對位置，影像感測器4Z的絕對位置為第三絕對位置。另外，在實施型態3中，位置資料40Z為第一絕對位置。
圖13係實施型態3之絕對編碼器的位置資料產生部所進行的位置資料的產生處理步驟之流程圖。位置資料產生部16係將高精度檢測部15A所算出的絕對位置及高精度檢測部15B所算出的絕對位置的相位差與以修正(步驟S10)。高精度檢測部15A所算出的絕對位置為從影像感測器3Z得到的絕對位置，高精度檢測部15B所算出的絕對位置為從影像感測器4Z得到的絕對位置。位置資料產生部16使用預先算出的影像感測器3Z、4Z的相位差，來修正從影像感測器3Z、4Z得到的絕對位置的至少其中一方。
位置資料產生部16判定絕對編碼器1Z有無異常(步驟S20)。絕對編碼器1Z之異常係影像感測器3Z的角度檢測功能及影像感測器4Z的角度檢測功能的至少其中一方之異常。位置資料產生部16檢測到異常時，就使絕對編碼器1Z的動作緊急停止，或將絕對位置修正為正常的絕對位置並繼續動作。
圖14係實施型態3之絕對編碼器的位置資料產生部所進行的異常判定處理的第一例的處理步驟之流程圖。位置資料產生部16在修正相位差之後判定從影像感測器3Z、4Z得到的絕對位置的差分是否為差分的基準值以上(步驟S110)。
若絕對位置的差分為差分的基準值以上(步驟S110的結果為“是”)，則位置資料產生部16判定為絕對編碼器1Z的異常。亦即，位置資料產生部16判定為影像感測器3Z的角度檢測功能及影像感測器4Z的角度檢測功能的至少其中一方為異常。在此情況，位置資料產生部16使讓旋轉軸7旋轉之馬達緊急停止來使標度尺20的旋轉緊急停止(步驟S120)。具體而言，在絕對位置的差分為差分的基準值以上之情況，位置資料產生部16將用來使馬達緊急停止的指令發送至控制馬達之馬達控制裝置。藉此，馬達控制裝置就使馬達停止。
另一方面，若絕對位置的差分小於差分的基準值(步驟S110的結果為“否”)，則位置資料產生部16判定為絕對編碼器1Z正常。在此情況，位置資料產生部16將從影像感測器3Z、4Z得到的修正過相位差的絕對位置的平均位置輸出作為位置資料40Z (步驟S130)。以此方式，絕對編碼器1Z可用簡單的演算得到可靠性高的絕對位置。
圖15係實施型態3之絕對編碼器的位置資料產生部所進行的異常判定處理的第二例的處理步驟之流程圖。位置資料產生部16判定影像感測器3Z的角度檢測功能是否異常(步驟S210)。位置資料產生部16係例如在邊緣檢測部11A所檢測出的邊緣像素位置110的個數為邊緣數的基準值以下之情況判定為異常。此外，位置資料產生部16亦可在粗略檢測部13A所求出的位元列120與查找表130內的位元列140的差異位元數為閾值以上之情況判定為異常。
在影像感測器3Z的角度檢測功能為異常之情況(步驟S210的結果為“是”)，位置資料產生部16判定影像感測器4Z的角度檢測功能是否異常(步驟S220)。位置資料產生部16係例如在邊緣檢測部11B所檢測出的邊緣像素位置110的個數為邊緣數的基準值以下之情況判定為異常。在影像感測器3Z之邊緣像素位置110為第一邊緣位置，在影像感測器4Z之邊緣像素位置110為第二邊緣位置。
此外，位置資料產生部16亦可在粗略檢測部13B所求出的位元列120與查找表130內的位元列140的差異位元數為閾值以上之情況判定為異常。就實施型態3而言，粗略檢測部13A所求出的位元列120為第一位元列，粗略檢測部13B所求出的位元列120為第二位元列。並且，查找表130內的位元列140為第三位元列。再者，在實施型態3中，影像感測器3Z的角度檢測功能為第一角度檢測功能，影像感測器4Z的角度檢測功能為第二角度檢測功能。
在影像感測器4Z的角度檢測功能為異常之情況(步驟S220的結果為“是”)，位置資料產生部16使馬達緊急停止(步驟S230)。
在影像感測器3Z的角度檢測功能為異常，但影像感測器4Z的角度檢測功能並非異常之情況(步驟S220的結果為“否”)，位置資料產生部16將從影像感測器4Z得到的絕對位置輸出作為位置資料40Z (步驟S240)。亦即，位置資料產生部16將從高精度檢測部15B傳送來的絕對位置輸出作為位置資料40Z。
在影像感測器3Z的角度檢測功能並非異常之情況(步驟S210的結果為“否”)，位置資料產生部16判定影像感測器4Z的角度檢測功能是否異常(步驟S250)。此處之位置資料產生部16亦可在邊緣檢測部11B所檢測出的邊緣像素位置110的個數為邊緣數的基準值以下之情況判定為異常，在位元列120與位元列140的差異位元數為閾值以上之情況判定為異常。
在影像感測器3Z的角度檢測功能並非異常，但影像感測器4Z的角度檢測功能為異常之情況(步驟S250的結果為“是”)，位置資料產生部16將從影像感測器3Z得到的絕對位置輸出作為位置資料40Z (步驟S260)。亦即，位置資料產生部16將從高精度檢測部15A傳送來的絕對位置輸出作為位置資料40Z。
在影像感測器3Z、4Z的角度檢測功能並非異常之情況(步驟S250的結果為“否”)，位置資料產生部16將從影像感測器3Z、4Z得到的絕對位置的平均位置輸出作為位置資料40Z (步驟S270)。亦即，位置資料產生部16將從高精度檢測部15A、15B傳送來的絕對位置的平均位置輸出作為位置資料40Z。
如上所述，因為位置資料產生部16判定影像感測器3Z、4Z的角度檢測功能是否異常，且只要有正常的角度檢測功能就繼續動作，所以絕對編碼器1Z可穩健地得到絕對位置。
另外，在絕對編碼器1Z中，以180°之相位差配置影像感測器3Z、4Z。而且，絕對編碼器1Z產生出利用影像感測器3Z、4Z而得到的絕對位置的平均位置作為位置資料40Z。因此，絕對編碼器1Z可去除由於旋轉的標度尺20的面偏擺而產生的絕對位置的誤差成分。
圖16係用來說明實施型態3之絕對編碼器的標度尺發生的面偏擺之圖。絕對編碼器1Z中，將標度尺20的上表面與控制基板27的上表面配置成相向。
發光元件2A、2B及影像感測器3Z、4Z係配置在控制基板27的上表面。圖16顯示標度尺20因為面偏擺而相對於控制基板27傾斜的情況。此外，也有控制基板27相對於標度尺20而傾斜的情況。
如上所述的實施型態3之絕對編碼器1Z，因為影像感測器3Z、4Z以180°的相位差配置，所以影像感測器3Z與標度尺20之間的距離和影像感測器4Z與標度尺20之間的距離之和，不會受標度尺20的旋轉位置影響而為一定。因此，絕對位置演算部6Z可藉由以從影像感測器3Z、4Z得到的絕對位置的平均位置作為位置資料40Z，而去除因面偏擺而產生的絕對位置的誤差成分。
此外，影像感測器3Z與標度尺20之間的距離和影像感測器4Z與標度尺20之間的距離亦可不同。即使在此情況，絕對位置演算部6Z也一樣可藉由以從影像感測器3Z、4Z得到的絕對位置的平均位置作為位置資料40Z，而去除因面偏擺而產生的絕對位置的誤差成分。
實施型態4. 接著，利用圖17至圖21來說明實施型態4。實施型態4係將發光元件2及影像感測器3X、4X安裝於一個模組。
圖17係顯示實施型態4之絕對編碼器的概略構成之圖。圖17的各構成元件之中達成與圖1所示的實施型態1之絕對編碼器1X相同功能之構成元件都標以相同符號，並將重複的說明省略。
實施型態4之絕對編碼器1X係具有與實施型態1之絕對編碼器1X相同的構成元件。實施型態4之絕對編碼器1X中，將發光元件2及影像感測器3X、4X係整合成一個模組80a，安裝於構成絕對編碼器1X的硬體之控制基板27上。具體而言，發光元件2及影像感測器3X、4X係安裝在小基板26上，該小基板26再安裝於控制基板27的上表面。
在此，針對模組80a的構成以及在與模組80a不同的位置之配置有發光元件2或影像感測器3X、4X之模組80b、80c的構成進行說明。
圖18係顯示實施型態4之絕對編碼器的安裝有影像感測器的模組的第一構成例之圖。圖18顯示在從影像感測器3X、4X的安裝方向觀看模組80a時之模組80a的頂面圖。
圖19係顯示實施型態4之絕對編碼器的安裝有影像感測器的模組的第二構成例之圖。圖19顯示在從影像感測器3P、4P的安裝方向觀看模組80b時之模組80b的頂面圖。模組80b可適用於在實施型態1中說明過的絕對編碼器1X等。
圖20係顯示實施型態4之絕對編碼器的安裝有影像感測器的模組的第三構成例之圖。圖20顯示在從影像感測器3Z的安裝方向觀看模組80c時之模組80c的頂面圖。模組80c可適用於在實施型態3中說明過的絕對編碼器1Z等。
模組80a中，發光元件2及影像感測器3X、4X係配置於小基板26的上表面。模組80a中，影像感測器4X配置在與發光元件2相對向的位置，影像感測器3X配置於發光元件2與影像感測器4X之間。
模組80b中，發光元件2及影像感測器3P、4P係配置於小基板26的上表面。影像感測器3P、4P為與影像感測器3X、4X一樣的影像感測器，與影像感測器3X、4X不同之處在於配置位置不同。模組80b中，影像感測器3P、4P配置成影像感測器3P與影像感測器4P為相對向，且發光元件2配置於影像感測器3P與影像感測器4P之間。
模組80c中，發光元件2A及影像感測器3Z係配置於小基板26的上表面。模組80c中，影像感測器3Z配置在與發光元件2A相對向的位置。另外，發光元件2B及影像感測器4Z係配置於與圖20所示的小基板26不同的小基板26的上表面。
圖21係顯示將圖20所示的模組適用於實施型態3之絕對編碼器的情況之絕對編碼器的構成之圖。圖21中，於上段顯示絕對編碼器1Z所具備的控制基板27等的剖面圖，於下段顯示絕對編碼器1Z所具備的控制基板27的頂面圖。
在控制基板27的上表面，模組80c、80c配置成隔著標度尺20的中心而相對向。一方的模組80c係利用圖20說明過的模組，安裝有發光元件2A及影像感測器3Z。在另一方的模組80c，影像感測器4Z安裝在與發光元件2B相對向的位置。
此外，亦可將在實施型態2中說明過的絕對編碼器1Y的發光元件2及影像感測器3Y、4Y安裝於一個模組。如此的絕對編碼器1X、1Y、1Z係將至少一個發光元件及至少一個影像感測器安裝於一個模組。
根據如此的實施型態4，可藉由使用模組80a、80b、80c的任一者來實現整合安裝零件，可抑制壓縮控制基板27的安裝面積。另外，因為能夠以模組的型態安裝零件，所以可提高生產時的安裝速度，且可減低安裝時的安裝位置錯誤。
在此，針對絕對位置演算部6X～6Z的硬體構成進行說明。因為絕對位置演算部6X～6Z具有同樣的硬體構成，所以此處只針對絕對位置演算部6X的硬體構成進行說明。
圖22係顯示實現實施型態1之絕對編碼器所具備的絕對位置演算部的硬體構成例之圖。絕對位置演算部6X可藉由輸入裝置300、處理器100、記憶體200及輸出裝置400而實現。處理器100之例為CPU (Central Processing Unit：中央處理單元，也稱為處理裝置、演算裝置、微處理器、微電腦、DSP (Digital Signal Processor：數位訊號處理器))或系統LSI (Large Scale Integration：大型積體電路)。記憶體200之例為RAM (Random Access Memory：隨機存取記憶體)、ROM (Read Only Memory：唯讀記憶體)。
藉由處理器100讀出並執行記憶體200中儲存的用來執行絕對位置演算部6X的動作之電腦可執行的絕對位置演算程式，而實現絕對位置演算部6X。作為用來執行絕對位置演算部6X的動作的程式之絕對位置演算程式，也稱為使電腦執行絕對位置演算部6X的步驟或方法之程式。
在絕對位置演算部6X執行的絕對位置演算程式，係為包含光量修正部10A、10B、邊緣檢測部11A、11B、解碼部12A、粗略檢測部13A、相位檢測部14B、高精度檢測部15X之模組構成，各部分被載入(load)到主記憶裝置上，在主記憶裝置上產生上述各部。
輸入裝置300係從AD轉換器5A、5B接收數位訊號並將之傳送至處理器100。記憶體200係被使用為處理器100執行各種處理之際的暫時記憶體。並且，記憶體200係記憶閾值準位105、查找表130等。輸出裝置400係將處理器100所算出的位置資料40X輸出。
絕對位置演算程式能夠以可安裝的形式或可執行的形式之檔案(file)之方式儲存於電腦可讀取的記憶媒體，並以電腦程式產品的型態提供。絕對位置演算程式亦可透過網際網路(Internet)等之網路而提供給絕對位置演算部6X。絕對位置演算部6X的功能可一部分由專用電路等之專用的硬體實現，一部分由軟體或韌體實現。
以上的實施型態揭示的構成僅為一例，還可與別的公知的技術組合，亦可將實施型態彼此組合，亦可在未脫離主旨的範圍內將構成的一部分省略、變更。
1X,1Y,1Z:絕對編碼器 2,2A,2B:發光元件 3P,3X,3Y,3Z,4P,4X,4Y,4Z:影像感測器 5A,5B:AD轉換器 6X～6Z:絕對位置演算部 7:旋轉軸 8:High位元 9:Low位元 10A,10B:光量修正部 11A,11B:邊緣檢測部 12A,12B:解碼部 13A,13B,13Y:粗略檢測部 14A,14B:相位檢測部 15A,15B,15X:高精度檢測部 16:位置資料產生部 18:位元列 19:位元列 20:標度尺 21A,21B:受光面 22:半直線 23:位元列 24,25:基準像素位置 26:小基板 27:控制基板 30:絕對值碼圖案 31:反射部 32:非反射部 40X,40Y,40Z:位置資料 41:中央線 42:中央線 45:演算部 50:邊緣方向資訊 51:上升邊緣 70～73:光強度分布 75:邊緣區域 80a,80b,80c:模組 100:處理器 105:閾值準位 110:邊緣像素位置 120:位元列 130:查找表 140:位元列 150:基準像素位置 160,170:反射地點 200:記憶體 300:輸入裝置 400:輸出裝置
圖1係顯示實施型態1之絕對編碼器的構成之圖。 圖2係顯示實施型態1之絕對編碼器的輸入至光量修正部的訊號之圖。 圖3係顯示實施型態1之絕對編碼器的光量修正部所輸出的訊號之圖。 圖4係顯示圖3所示的邊緣區域的訊號之圖。 圖5係用來說明實施型態1之絕對編碼器的邊緣檢測部所檢測出的上升邊緣及下降邊緣之圖。 圖6係顯示與圖5所示的邊緣資訊對應的位元列之圖。 圖7係用來說明實施型態1之絕對編碼器的粗略檢測部決定出粗略的絕對位置的處理之圖。 圖8係用來說明實施型態1之絕對編碼器的相位檢測部所算出的訊號的相位偏移量之圖。 圖9係用來說明實施型態1之絕對編碼器所得到的訊號的特徵之圖。 圖10係顯示實施型態2之絕對編碼器的構成之圖。 圖11係用來說明實施型態2之絕對編碼器中的影像感測器的配置位置之圖。 圖12係顯示實施型態3之絕對編碼器的構成之圖。 圖13係顯示實施型態3之絕對編碼器的位置資料產生部所進行的位置資料的產生處理步驟之流程圖。 圖14係顯示實施型態3之絕對編碼器的位置資料產生部所進行的異常判定處理的第一例的處理步驟之流程圖。 圖15係顯示實施型態3之絕對編碼器的位置資料產生部所進行的異常判定處理的第二例的處理步驟之流程圖。 圖16係用來說明實施型態3之絕對編碼器的標度尺發生的面偏擺之圖。 圖17係顯示實施型態4之絕對編碼器的概略構成之圖。 圖18係顯示實施型態4之絕對編碼器的安裝有影像感測器的模組的第一構成例之圖。 圖19係顯示實施型態4之絕對編碼器的安裝有影像感測器的模組的第二構成例之圖。 圖20係顯示實施型態4之絕對編碼器的安裝有影像感測器的模組的第三構成例之圖。 圖21係顯示將圖20所示的模組應用於實施型態3之絕對編碼器的情況的絕對編碼器的構成之圖。 圖22係顯示實現實施型態1之絕對編碼器所具備的絕對位置演算部的硬體構成例之圖。
1X:絕對編碼器
2:發光元件
3X,4X:影像感測器
5A,5B:AD轉換器
6X:絕對位置演算部
7:旋轉軸
10A,10B:光量修正部
11A,11B:邊緣檢測部
12A:解碼部
13A:粗略檢測部
14B:相位檢測部
15X:高精度檢測部
20:標度尺
30:絕對值碼圖案
31:反射部
32:非反射部
40X:位置資料

Claims (14)

  1. 一種絕對編碼器，係具備有： 圓板狀的標度尺，係配置有絕對值碼圖案； 發光元件，係照射光至前述標度尺； 第一影像感測器，係接收來自與前述標度尺的中心相距第一距離的第一位置之第一光而輸出與前述第一光對應的第一類比訊號； 第二影像感測器，係接收來自與前述標度尺的中心相距第二距離的第二位置之第二光而輸出與前述第二光對應的第二類比訊號； 第一訊號轉換部，係將前述第一類比訊號轉換為第一數位訊號； 第二訊號轉換部，係將前述第二類比訊號轉換為第二數位訊號；以及 絕對位置演算部，係根據前述第一數位訊號及前述第二數位訊號而算出在前述標度尺上的第一絕對位置， 前述絕對值碼圖案係由在前述圓板狀的標度尺之與前述發光元件相對向之側的面內朝向徑向延伸且於周方向交錯設置的線狀的反射部及線狀的非反射部所形成，前述反射部及前述非反射部在前述第一位置之線寬比在前述第二位置之線寬窄，在前述第一位置包含的前述反射部的條數係比在前述第二位置包含的前述反射部的條數多。
  2. 如請求項1所述之絕對編碼器，其中， 前述絕對位置演算部係根據前述第一數位訊號而算出在前述標度尺上的第二絕對位置，並根據前述第二數位訊號而算出相對於基準像素位置的相位偏移量，然後將前述第二絕對位置與前述相位偏移量相加起來以算出前述第一絕對位置，其中前述基準像素位置為作為基準的像素位置。
  3. 如請求項1或2所述之絕對編碼器，其中， 前述第一影像感測器、前述第二影像感測器及前述發光元件係配置成在從前述標度尺的旋轉軸方向觀看時，重疊於從前述標度尺的中心往前述標度尺的第一徑向延伸之半直線上。
  4. 如請求項3所述之絕對編碼器，其中， 前述第一影像感測器、前述第二影像感測器及前述發光元件係配置成在從前述標度尺的旋轉軸方向觀看時，前述第一影像感測器的中心、前述第二影像感測器的中心及前述發光元件的中心重疊於前述半直線上。
  5. 如請求項1所述之絕對編碼器，其中， 前述第一影像感測器及前述第二影像感測器係配置成在從前述標度尺的旋轉軸方向觀看時，重疊於從前述標度尺的中心往前述標度尺的第一徑向延伸之半直線上，且前述第一影像感測器的中心及前述第二影像感測器的中心係配置成並不重疊於前述半直線上， 前述絕對位置演算部係根據前述第一數位訊號及前述第二數位訊號而算出在前述標度尺上的第二絕對位置，並根據前述第一數位訊號而算出相對於第一基準像素位置的第一相位偏移量，根據前述第二數位訊號而算出相對於第二基準像素位置的第二相位偏移量，然後將前述第二絕對位置與前述第一相位偏移量相加起來以算出第三絕對位置，將前述第二絕對位置與前述第二相位偏移量相加起來以算出第四絕對位置，再算出前述第三絕對位置及前述第四絕對位置的平均位置來作為前述第一絕對位置，其中前述第一基準像素位置為作為基準的像素位置，且前述第二基準像素位置為作為基準的像素位置。
  6. 如請求項1所述之絕對編碼器，其中， 前述發光元件與前述第一影像感測器及前述第二影像感測器的至少其中一方的影像感測器係安裝於一個模組。
  7. 一種絕對編碼器，係具備有： 圓板狀的標度尺，係配置有絕對值碼圖案； 第一發光元件，係照射光至與前述標度尺的中心相距第一距離的第一位置； 第二發光元件，係照射光至與前述標度尺的中心相距第二距離的第二位置； 第一影像感測器，係接收來自前述第一位置之第一光而輸出與前述第一光對應的第一類比訊號； 第二影像感測器，係接收來自前述第二位置之第二光而輸出與前述第二光對應的第二類比訊號； 第一訊號轉換部，係將前述第一類比訊號轉換為第一數位訊號； 第二訊號轉換部，係將前述第二類比訊號轉換為第二數位訊號；以及 絕對位置演算部，係根據前述第一數位訊號及前述第二數位訊號而算出在前述標度尺上的第一絕對位置， 前述絕對位置演算部係根據前述第一數位訊號及前述第二數位訊號，而判定前述第一影像感測器的第一角度檢測功能及前述第二影像感測器的第二角度檢測功能是否異常，若前述第一角度檢測功能及前述第二角度檢測功能正常，就算出前述第一數位訊號所對應之在前述標度尺上的第二絕對位置與前述第二數位訊號所對應之在前述標度尺上的第三絕對位置的平均位置來作為前述第一絕對位置。
  8. 如請求項7所述之絕對編碼器，其中， 前述絕對位置演算部係在前述第一角度檢測功能為正常且前述第二角度檢測功能為異常時，算出前述第二絕對位置來作為前述第一絕對位置， 前述絕對位置演算部係在前述第一角度檢測功能為異常且前述第二角度檢測功能為正常時，算出前述第三絕對位置來作為前述第一絕對位置。
  9. 如請求項7所述之絕對編碼器，其中， 前述絕對位置演算部係在前述第一角度檢測功能及前述第二角度檢測功能都異常時，使前述標度尺的旋轉停止。
  10. 如請求項7至9中任一項所述之絕對編碼器，其中， 前述絕對位置演算部係在前述第一絕對位置與前述第二絕對位置的差分為基準值以上時，判定為前述第一角度檢測功能及前述第二角度檢測功能的至少其中一方為異常，並使前述標度尺的旋轉停止。
  11. 如請求項7至9中任一項所述之絕對編碼器，其中， 前述絕對位置演算部係檢測出屬於前述第一數位訊號的上升或下降的位置且為前述第一數位訊號之有無的交界之第一邊緣位置，且在前述第一邊緣位置的個數為基準值以下時判定為前述第一角度檢測功能異常， 前述絕對位置演算部係檢測出屬於前述第二數位訊號的上升或下降的位置且為前述第二數位訊號之有無的交界之第二邊緣位置，且在前述第二邊緣位置的個數為前述基準值以下時判定為前述第二角度檢測功能異常。
  12. 如請求項7至9中任一項所述之絕對編碼器，其中， 前述絕對位置演算部係產生與前述第一數位訊號對應的第一位元列，並產生與前述第二數位訊號對應的第二位元列， 前述絕對位置演算部係在前述第一位元列與第三位元列的差異位元數為閾值以上之情況，判定為前述第一角度檢測功能為異常，其中前述第三位元列為表示前述絕對值碼圖案的位元列之查找表內的位元列， 前述絕對位置演算部係在前述第二位元列與前述第三位元列的差異位元數為前述閾值以上之情況，判定為前述第二角度檢測功能為異常。
  13. 如請求項7所述之絕對編碼器，其中， 前述第一影像感測器及前述第二影像感測器係配置於在從前述標度尺的旋轉軸方向觀看時隔著前述標度尺的中心而相對向的位置。
  14. 如請求項7所述之絕對編碼器，其中， 前述第一發光元件及前述第二發光元件的至少其中一方與前述第一影像感測器及前述第二影像感測器的至少其中一方係安裝於一個模組。
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