(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号板の移動方向に形成され、最低識別幅λのパターン幅を有し、絶対位置を識別するＮ（Ｎは自然数）次のアブソリュートパターンと、
前記アブソリュートパターンのうち前記移動方向に連続する（Ｎ＋１）個以上の連続パターンによって示される範囲を第１の検出領域と定め、該第１の検出領域を検出可能な検出部と、を備え、
前記検出部は、前記符号板の移動に応じて、前記第１の検出領域から選択された選択パターンによって示される第２の検出領域を検出する
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
請求項１に記載のエンコーダにおいて、
前記符号板の移動最高速度と、検出間隔と、前記最低識別幅λとのうち少なくともいずれかの変数に基づいて、前記第２の検出領域を決定する演算処理部
を備えることを特徴とするエンコーダ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のエンコーダにおいて、
前記符号板の移動最高速度ｖと検出間隔ｔとの積を前記最低識別幅λによって除算した結果に基づいて、前記第２の検出領域を決定する演算処理部
を備えることを特徴とするエンコーダ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のエンコーダにおいて、
前記検出部による前記第１の検出領域の検出は、
保持する前記絶対位置を初期化する初期化動作に応じて、予め定められる所定の回数を繰り返し検出する
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のエンコーダにおいて、
前記検出部による前記第２の検出領域の検出は、
前記絶対位置を初期化する初期化動作が完了した後の定常動作状態に行われる
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項６】
請求項３から請求項５のいずれかに記載のエンコーダにおいて、
前記検出部は、
ｉ個以上Ｎ個未満の前記選択パターンを検出し、
前記ｉは、
（v×t/λの整数部分＋１）×２＜２i
として示される関係式を満たす最小の整数である
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のエンコーダにおいて、
前記検出部は、２次元の検出領域を検出可能な２次元イメージセンサを備える
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載のエンコーダにおいて、
前記第１の検出領域において検出されうる予測パターン情報に関連付けて前記第２の検出領域の範囲を定めた選択情報を記憶する記憶部
を備え、
前記検出部は、
前記第１の検出領域において検出された前記連続パターンに基づいて、前記選択情報を参照し前記第２の検出領域の範囲を選択する
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載のエンコーダにおいて、
前記検出部からの受光画像に基づいて前記選択パターンの検出に必要とされる画素か否かを選択する選択部
を備えることを特徴とするエンコーダ。
【請求項１０】
請求項７から請求項９のいずれかに記載のエンコーダにおいて、
前記２次元イメージセンサは、前記符号板の移動方向に沿って３列以上の前記第１の検出領域を受光可能な受光領域を有し、
該受光領域においてそれぞれ検出された結果に基づく多数決によって、前記符号板の位置情報の判定を行う判定部
を備えることを特徴とするエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出を行うエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンコーダでは、制御対象の位置検出を行うために符号板に設けられたパターンを２次元センサを用いて検出し、検出した位置情報から絶対位置情報を検出する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
近年、エンコーダが適用される制御システムは、デジタル制御方式が適用された上位の制御システムの制御周期が短縮化することにより、エンコーダに要求される応答周期(検出サイクル)も短縮化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１８７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年では、エンコーダの用途が拡大することにより、エンコーダにおける位置決め精度の向上と、位置検出のための演算処理の高速化とが望まれている。
しかしながら、位置決め精度を高める場合には、符号板に設けられる絶対位置を特定するためのパターン（アブソリュートパターン）の微細化が必要となり、絶対位置の判定に必要なパターンに含まれる指標の数が増加する。そして、パターンを識別する指標の数が増加するのに応じて、そのパターンにおける絶対位置を識別するための符号化処理（例えば、Ｍ系列符号）の次数も増加する。また、検出サイクルが短くなることにより、検出サイクル１周期の間で行う処理を高速化することが必要とされるが、処理を高速化すると電力消費が増加するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、絶対位置を検出する処理を省電力化できるエンコーダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明の一態様は、符号板の移動方向に形成され、最低識別幅λのパターン幅を有し、絶対位置を識別するＮ（Ｎは自然数）次のアブソリュートパターンと、前記アブソリュートパターンのうち前記移動方向に連続する（Ｎ＋１）個以上の連続パターンによって示される範囲を第１の検出領域と定め、該第１の検出領域を検出可能な検出部と、を備え、前記検出部は、前記符号板の移動に応じて、前記第１の検出領域から選択された選択パターンによって示される第２の検出領域を検出することを特徴とするエンコーダである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、絶対位置を検出する際の省電力化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態によるエンコーダに用いられる符号板に示されるパターンを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるエンコーダの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による符号板１０、光源２０及びセンサ３０の配置を示す側面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるセンサ３０の受光面３１を示す上面図である。
【図５】本発明の一実施形態による符号板からのパターンの検出を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による９次のＭ系列パターンのパターン例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による８次のＭ系列パターンのパターン例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態によるＮ次のＭ系列符号の場合の選択モデルを示す図である。
【図９】本発明の一実施形態によるエンコーダの構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の一実施形態による符号板に示されるパターンの検出を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態によるエンコーダに用いられる符号板に示されるパターンを示す図である。
図１に示される符号板１０は、パターン１１を含んだアブソリュート・トラックと、パターン１２を含んだインクリメンタル・トラックの双方のトラックを備える。アブソリュート・トラックに含まれるパターン１１は、センサ３０と符号板１０との位置関係を絶対位置として示す位置情報を符号化して示すものである。また、インクリメンタル・トラックに含まれるパターン１２は、同一の形状の指標を等間隔に配置したものである。
このパターンを読み取る方法には、透過式と反射式がある。
透過式は、光源からの光を符号板の裏面から照射して、センサの検出部に、そのパターンの影を作り読み取る。反射式は、符号板１０の表面から光源２０の光を照射し、符号板１０からの反射光をセンサ３０で読み取る。以下、反射式を例示して説明する。
符号板１０の各トラックに設けられるパターン１１と１２とは、光源２０から射出される光を反射する反射型のパターンである。パターン１１と１２とは、それらのパターンが示す情報に応じて反射量が異なるように、例えば、異なる反射率を有する状態に表面処理が施される。この図１では、反射率が低い領域を濃い色で、反射率が高い領域を白で示す。
以下、アブソリュート・トラックのパターン１１に、Ｍ系列符号を用いた場合について説明する。
【００１０】
図２は、本実施形態によるエンコーダの構成を示すブロック図である。
この図に示されるエンコーダ１ａは、符号板１０、光源２０、センサ３０、光源駆動部４０、センサ駆動部５０、増幅部６０、記憶部（メモリ）７０、及び、演算処理部９０を備える。図１と同じ構成は同じ符号を付す。
【００１１】
光源２０は、符号板１０のトラックに設けられたパターンの検出に必要とされる光を照射する。光源２０は、光源駆動部４０から供給される制御信号に応じて点灯状態が制御される。
センサ３０は、符号板１０のトラックに設けられたパターンを検出する。
２次元の格子上に配置された光検出素子（受光素子）がセンサ３０の受光面に設けられる。
センサ３０の受光面は、符号板１０のトラックが設けられた面と対向して配置される。また、センサ３０は、符号板１０のトラックが配置された位置と対向する位置であって、符号板１０に設けられたトラックの接線方向と並行な方向に、又は、トラックに沿った方向に、複数の光検出素子が設けられた２次元イメージセンサである。
センサ３０の各光検出素子は、受光量に応じて光電変換を行い、それぞれの光量に対応した電圧によって示されるアナログ信号に変換する。各光検出素子は、例えば、Ｃ−ＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどが適用できる。Ｃ−ＭＯＳセンサの場合における光検出素子は、フォトダイオード、電荷電圧変換部、セレクタスイッチなどを含んで構成される。センサ３０の各光検出素子は、センサ駆動部５０から供給される制御信号に応じて選択され、選択された光検出素子が出力する情報から受光した光量を検出できる。
【００１２】
光源駆動部４０は、符号板１０のトラックに設けられたパターンの検出に必要とされる光を光源２０に照射させるための制御信号を供給する。
センサ駆動部５０は、演算処理部９０からの指示により、センサ３０の受光面において選択された領域に含まれる光検出素子の受光量を検出するための制御信号及びタイミング信号をセンサ３０に供給する。
センサ駆動部５０は、選択された領域に対応する範囲に含まれる光検出素子に対して、受光量に応じて蓄積された電荷に応じた信号電圧を順に出力する。
増幅部６０は、センサ３０における光検出素子によって検出された受光量に応じた信号を増幅する。増幅部６０は、センサ３０が出力した信号レベルに応じて、適当な信号レベルとなるように増幅率が調整される。
【００１３】
記憶部（メモリ）７０は、外部から供給された動作モードの指定情報、判定処理に用いる基準値、センサ３０の状態に応じた設定情報などを変数領域に記憶する。記憶部７０は、半導体メモリ素子に限らず、状態を記憶するラッチなどであってもよい。
演算処理部９０は、エンコーダ１ａにおける各種設定を行い、動作時には各部への制御指示を出力し、センサ３０において検出された光量に基づいて検出した位置情報を生成して出力する。演算処理部９０は、入出力部９１、光源制御部９２、センサ制御部９３、信号検出部９４及び位置検出部９５を備える。
入出力部９１は、外部から供給される設定情報に応じて、エンコーダ１ａの動作を定める初期値、閾値などの設定情報を受け、メモリ７０に記録する。また、入出力部９１は、外部から設定状態などを参照する指示が供給されると、該当する情報を参照し出力する。
光源制御部９２は、入出力部９１からの指示に基づき光源２０の発光状態を制御する制御信号を光源駆動部４０に供給する。
センサ制御部９３は、入出力部９１からの指示に基づきセンサ３０から出力させる情報を支持する制御信号をセンサ駆動部５０に供給する。
信号検出部９４は、センサ３０によって検出された信号に基づいた情報が、増幅部６０を経て供給される。信号検出部９４は、その情報に対して信号変換処理を行う。信号変換処理として、例えば、フィルタリング処理、アナログデジタル変換処理などがある。
位置検出部９５は、信号処理部９４によって処理された結果に基づいて、判定処理を行う。判定処理として、予め定められた基準値と比較する判定処理などがある。
【００１４】
次に、図を参照し、上記した各構成の配置を説明する。
図３は、符号板１０、光源２０及びセンサ３０の配置を示す側面図である。
この図３に示される符号板１０には、下側の面に図２に示したパターン１１と１２とが設けられたトラックが配置される。センサ３０の受光面３１は、パターン１１と１２とが配置された面と平行でかつ対向する状態で配置される。光源２０は、光軸を符号板１０の方に向けて、センサ３０の受光面３１上に配置される。光源２０から射出される光は、符号板１０に向けて照射され、符号板１０のパターン１１と１２とを介した各反射光が、センサ３０の受光面３１にそれぞれ照射される。
【００１５】
図４は、センサ３０の受光面３１を示す上面図である。
この図４では、パターン１１、１２からの反射光を検出するための光検出素子が選択された領域３２と３３、及び、受光面３１上に照射される光によって生じる光量の変化を模式的に示す。
例えば、反射率が低い部分で反射した光は、符号板１０に設けられたパターン１１、１２によって吸収され、反射光によって受光面３１上に照射される光量が低下する。この図４では、反射率の低いパターンに応じて四角い領域で示された影が形成される。
パターン１１とパターン１２とは、符号板１０の回転軸を基準として各パターンがそれぞれ半径の異なる同周上に設けられることにより、符号板１０上に並行するパターンになる。光源２０は、パターン１１とパターン１２との間に形成される隙間部分と対向する受光面３１上に、配置される。光源２０の光軸は、符号板１０の回転軸と平行であり、パターン１１とパターン１２との間に形成される隙間部分を通るように設ける。すなわち、光源２０は、並行して設けられるパターン１１とパターン１２との間の隙間と対向する位置に設けられる。光源２０をそのような位置に配置すると、図に示されるように受光面３１において、光源２０を挟んでパターン１１とパターン１２との影が投影される。
【００１６】
図５は、本実施形態における符号板からのパターンの検出を示す図である。
図５（ａ）は、パターン１１とパターン１２とが並行して設けられた符号板１０を、センサ３０によって検出する範囲を示す。
この符号板１０には、パターン１１として示される最低識別幅λ（最小読み取り単位）を100μｍ（マイクロメートル）として、絶対位置を識別可能なＮ次（Ｎは、自然数）のＭ系列パターンと、パターン１２として示される基本ピッチ（１ピッチ）を100μｍとする繰り返しパターンのインクリメンタルパターンと、が存在する。この図５に示される範囲では、パターン１１とパターン１２との一部をそれぞれ示しており、そのパターン１１とパターン１２とは、符号板１０の移動方向に形成される。
Ｎ次のＭ系列パターンを用いて絶対位置を特定する場合には、符号板１０の移動方向に連続する（Ｎ＋１）個の連続パターンを検出できれば、絶対位置を特定することができる。つまり、符号板１０の移動方向に連なって設けられた指標から、Ｍ系列パターンにおける絶対位置を判定できるので、その連続するパターンによって示された領域（第１の検出領域）のパターンを連続的に検出する範囲とする。センサ３０は、少なくとも同時に（Ｎ＋１）個の連続パターンを検出可能な検出領域を有する。以下、パターン１１に示されるＭ系列パターンの次数が９次（Ｎ=９）の場合を示す。
【００１７】
この図５の符号板１０は、作図の都合で直線的に描いているが、ロータリー型エンコーダに適用するために、一例として、円盤状の符号板１０とする。符号板１０に形成されたパターンの半径を19mm(ミリメートル)、最高回転速度ｖ（移動最高速度）を6000min-1（回転毎分）であるとすれば、その円周上の最高接線速度は12m/s(メートル毎秒)となる。  
一方、上位のシステムから位置情報を参照する要求が、25μｓ（マイクロ秒）を周期（サイクルタイム）として繰り返し供給されるとすれば、最高回転速度で回転していても１回のサイクルタイムにおける接線上における符号板１０の移動量は、300μｍが上限である。
つまり、最高回転速度で回転していても、検出間隔ｔとなる１サイクルタイムの範囲では、符号板１０は、Ｍ系列パターンの３ピッチ分しか移動しない。
この最大３ピッチ分の移動を検出するために、より広い検出領域を有するセンサ３０（２次元センサ）全体を活性化させることは、消費電力の低減や応答速度の向上を行うことに対して適さないことになる。
【００１８】
さらに、エンコーダ１ａが検出する符号板１０の移動量は、最高回転速度の6000min-1の時、１秒間に19 mm（半径）であるので、11938 mm（約12 m）である。エンコーダ１ａは、25μｓごとに符号板１０のパターンを検出しているので、１秒間に40000回検出していることになる。そして、その間の移動量は、0.298mmである。
停止状態から100ms後に最高回転速度の6000min-1になった場合の接線加速度（最大加速度）は、(12m/s−0m/s)/0.1ms=120m/s2（メートル毎秒毎秒）となる。従って、25μｓの検出間隔において、最大速度変化は、120m/s2×25μｓ=3mm/sとなる。その時の移動量の変化は、(3mm/s×25μｓ)/2=0.00004mmとなる。符号板１０が最高回転速度の6000min-1で移動している時に、上記最大加速度が符号板１０にかかったとしても、１区間における変動量は0.04μmである。従って、この１区間における変動量0.04μmは無視できるほど小さい値であると考えられる。ここで、あるｍ回目に検出した位置をＤＥＴ（ｍ）とし、次の（ｍ＋１）回目の位置をＤＥＴ（ｍ＋１）とすると、25μｓ間隔で位置検出した場合、ＤＥＴ（ｍ）とＤＥＴ（ｍ＋１）との差は２区間（0.466 mm）以内に限定されることになる。
また、１回の移動差分の値は、298μｍとなる。このように、1回ごとの変化は微小であるので、エンコーダ１ａでは、あるｍ回目に検出した位置をＤＥＴ（ｍ）で示すと、次の（ｍ＋１）回目の位置ＤＥＴ（ｍ＋１）は、（（ｍ回目に計算された速度の移動量）±300）μｍとして示される範囲内の位置にあると限定することができる。
【００１９】
このことから、９次のＭ系列パターンの場合であれば、連続する１１個のＭ系列パターンを検出することにより、次の回までに移動する符号板１０の移動量を特定することができる。
本実施形態では、冗長分を加味した連続する１４個分のパターン（連続パターン）が、センサ３０の受光面に投影される。センサ３０は、その１４個のパターンの内、特定の４個のパターン（選択パターン）を検出する。従って、センサ３０は、連続する１４個のパターンによって示される範囲（第１の検出領域）を検出する。また、センサ３０は、その１４個のパターンのうち、特定の４個のパターンによって示される範囲（第２の検出領域）を検出する。
また、エンコーダ１ａは、あるm回目に検出された位置情報det(m)から、（m+1）回目に検出された位置情報det(m+1)を推定できる。
位置情報det(m)及びdet(m+1)として検出されたパターンを行列として示す。
【００２０】
det(m)  ＝（1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0）
det(m+1)＝（0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0）
【００２１】
この２つの位置情報を比べると、２パターン分だけ右に移動していることがわかる。
【００２２】
次に、図を参照し、９次のＭ系列パターンにおける特定パターンの抽出について説明する。
図６は、９次のＭ系列パターンのパターン例を示す図である。
図６（ａ）は、符号板１０の現在位置で検出されたパターン（「元」パターンという。）と、「元」パターンが次の検出サイクルまでに移動しうるパターンの状態を示す図である。
符号板１０の検出は、センサ３０によって、検出位置（１）から（１４）で示される互いに隣接するパターンを検出できる間隔でサンプリングされる。
上述の「元」パターンの位置から次の検出サイクルまでに移動可能な範囲は、符号板１０の移動方向に３パターンずつである。したがって、「元」パターンの位置から次の検出サイクルまでに移動可能な範囲は、検出位置（１）から（１４）に示した範囲を一度に検出可能なセンサ３０によってカバーできる。「元」パターンの位置から、右方向に１，２，３パターン移動した場合を、それぞれ「右１」、「右２」として示す。また、左方向に１，２，３パターン移動した場合を、それぞれ「左１」、「左２」として示す。
【００２３】
エンコーダ１ａは、図６（ｂ）に示すように、「元」パターンの位置から２パターンの移動範囲内において、１４個の検出位置から得られる全てのパターンを比較しなくても、符号板１０の移動位置を識別できる位置情報を算出することができる。つまり、センサ３０の出力信号から得られる１４個のパターンの内から抽出した特定のパターン（選択パターン）に基づいて、符号板１０の位置情報移動先を特定可能な検出位置を定めることができる。
図６（ａ）の現在位置を基準にすると、検出位置（１）、（５）、（１０）、（１４）の４箇所のパターンを抽出（選択）する。このとき、「右１」の位置に移動した場合の「右１」パターンには、（0 1 0 1）の組合せによって検出される。また、「右２」、「元」、「左１」、「左２」の各パターンについて同様に示すと、（0 1 0 0）、（1 0 0 1）、（0 1 1 0）、（1 1 0 1）となる。
このように、現在の位置と４箇所の推定移動位置との識別は少数（例、４個）の検出位置で行えることがわかる。
なお、１４個の検出位置からどの検出位置を抽出するかの選択は、現在の位置のパターン（「元」パターン）によって異なるが、それぞれの検出位置に応じて一意に特定することができる。また、上述のように、検出位置を特定する情報を、現在の位置のパターンごとにメモリ７０にテーブルとして予め記憶させておき、位置検出部９５が検出サイクルにおいて位置判定を行う際に、そのテーブルを基に検出位置を選択するようにしてもよい。
なお、センサ制御部９３及び信号処理部９４の動作は、位置検出部９５がテーブルを参照して得られた検出位置を特定する情報に基づいて、制御しても良い。
例えば、位置検出部９５は、センサ制御部９３に対し、センサ３０を活性化させる範囲を制限することができる。センサ制御部９３は、位置検出部９５から指示された範囲の光検出素子の情報を検出するように、センサ３０に対し制御信号、タイミング信号を変更する。
また、位置検出部９５は、信号処理部９４に対し、検出する信号を限定することにより、必要な情報を取得させることができる。信号処理部９４は、位置検出部９５から指示された範囲の光検出素子の情報を検出するように、センサ３０から供給される検出信号に基づいて、検出タイミングを変更して、有効な情報を検出するタイミングの場合に情報を取得する。
上記の処理により、収集される情報の量を大幅に削減することができ、収集された情報から位置検出を行う位置検出部９５の演算処理も削減することが可能となる。
【００２４】
（第２実施形態）
次に、図を参照し、８次のＭ系列パターンにおける特定パターンの抽出について説明する。
図７は、８次のＭ系列パターンのパターンを示す図である。
図７（ａ）は、符号板１０の現在位置で検出されたパターン（「元」パターンという。）と、「元」パターンが、次の検出サイクルまでに移動しうるパターンの状態を示す図である。
符号板１０の検出は、センサ３０によって、検出位置（１）から（１１）で示される互いに隣接するパターンを検出できる間隔でサンプリングされる。
符号板１０に形成されたパターンの半径を第１実施形態と同じ半径であるとすると、Ｍ系列パターンの１ピッチは0.466 mm、最大速度変化時の接線移動量は第１実施形態と同じく0.298mmなので、符号板１０の移動量は１ピッチとなる。上述の「元」パターンの位置から次の検出サイクルまでに移動可能な範囲は、符号板１０の移動方向に１パターンずつである。したがって、「元」パターンの位置から次の検出サイクルまでに移動可能な範囲は、検出位置（１）から（１１）に示した範囲を一度に検出可能なセンサ３０によってカバーできる。「元」パターンの位置から、右方向に１，２，３パターン移動した場合を、「右１」として示す。また、左方向に１パターン移動した場合を、「左１」として示す。
【００２５】
図７（ｂ）は、「元」パターンの位置から１パターンの移動範囲内において、冗長性を含め１３個の検出位置から得られる全てのパターンを比較しなくても、符号板１０の移動位置を識別できる位置情報を算出することができる。つまり、センサ３０の出力信号から得られる１３個のパターンの内から抽出した特定のパターン（選択パターン）に基づいて、符号板１０の位置情報を特定可能な検出位置を定めることができる。従って、センサ３０は、連続する１３個のパターンによって示される範囲（第１の検出領域）を検出する。また、センサ３０は、その１３個のパターンのうち、特定の４個のパターンによって示される範囲（第２の検出領域）を検出する。
図７（ａ）の現在位置を基準にすると、検出位置（１）、（５）、（９）、（１１）の４箇所を抽出（選択）する。このとき、「右１」の位置に移動した場合の「右１」パターンには、（1 1 0 1）の組合せによって検出される。また、「元」、「左１」の各パターンについて同様に示すと、（1 1 1 1）、（0 1 1 0）となる。
このように、現在の位置と２箇所の推定移動位置との識別は少数（例、４個）の検出位置で行えることがわかる。
【００２６】
（第３実施形態）
次に、図を参照し、初期化状態から稼動状態に遷移する際の演算量の削減について示す。
図８は、Ｎ次のＭ系列符号の場合の選択モデルを示す。
（初期化モードの処理）エンコーダ１は、初期化状態、すなわち電源投入時には、符号板１０の位置を特定できていないことから、パターン１１の検出は、（Ｎ＋１）個以上のパターンを、検出サイクル周期ｔ秒ごとにセンサ３０を用いて検出する。この場合の検出位置は、特定に必要な連続した（Ｎ＋１）個以上のパターン（連続パターン）である。
（省電力モードの処理）エンコーダ１は、電源投入後の検出パターンの数を、ｉ個まで削減することができる。その数ｉは、移動最高速度ｖ、検出サイクルの周期(検出間隔)ｔ、パターンの最低識別幅λによって定められる次の関係によって導かれる。
ｉは、（（（v×t/λ）の整数部分）＋１）×２＜２iを満たす、最小整数とする。
したがって、抽出するパターン（選択パターン）の数は、ｉ個以上Ｎ個未満のパターンとして定めることができる。
【００２７】
以下、一例をあげて説明する。例えば、８次のＭ系列符号のパターンである場合（Ｎ=８）を示す。エンコーダ１の要求仕様を、以下の条件とする。
【００２８】
移動速度  ：  最高速度6000  min-1（回転毎分）、（＝100  s-1（回転毎秒））、
波長      ：  λ＝360度／256、
角速度    ：  v=36000  度/s（度毎秒）、
検出間隔  ：  100  μs
このときの、（v×t/λ）の値は、次の式から導かれる。
【００２９】
v×t/λ=36000÷（1000000×360/256）＝0.025
【００３０】
すなわち、上記の結果から、（２＜２i）を満たす最小整数iは２である。
最高速度で回転していても、検出サイクルが100μｓごとであれば、現在の位置に対し、１ピッチ分しか動かない。
従って、図８に示すように、検出箇所を特定する８次の数列の隣は、「０」か「１」の組み合わせで表すことができ、その組合せは、４種類である。図の記載では、８次の数列部分の記載を省略している。
【００３１】
位置検出部９５は、両端のパターンのみを検出していた場合には、（０，１）であれば右に、（１，０）であれば左に移動したと判定する条件であれば検出できるが、両端が「０」同士（０,０）、「１」同士と（１,１）の組合せが検出された場合には、右か左かを判定ができない。
しかし、８次のＭ系列符号でコード化されていることにより、８個連続して「１」（又は「０」）となることはないことから、８個の数列の中には、「１」と「０」は、少なくとも１個以上それぞれ存在する。
したがって、両端が「０」同士、「１」同士の場合は、８個の数列部分の「１」になる部分か、「０」になる部分かを定めて、２個目の検出部にすればよい。
【００３２】
（第４実施形態）
図９は、本実施形態によるエンコーダの構成を示すブロック図である。
この図９に示されるエンコーダ１ｂは、符号板１０、光源２０、センサ３０、光源駆動部４０、センサ駆動部５０、増幅部６０、記憶部（メモリ）７０Ｂ、及び、演算処理部９０Ｂを備える。図１、２と同じ構成に同じ符号を付す。
記憶部（メモリ）７０Ｂは、図１の記憶部（メモリ）７０に示した構成に加え、センサ３０が備える光検出素子のうち、参照する領域を定める情報を記憶する。参照する領域は、光検出素子を符号板の移動方向に並んだ複数の列を単位として定めることができる。
【００３３】
演算処理部９０Ｂは、入出力部９１、光源制御部９２、センサ制御部９３、信号検出部９４Ｂ、位置検出部９５Ｂ及び判定部９６を備える。
演算処理部９０Ｂにおける信号検出部９４Ｂは、センサ３０によって検出された複数の光検出素子列の情報に基づいて増幅部６０から供給される複数の光検出素子列の信号を検出する。
位置検出部９５Ｂは、先に検出された現在位置の情報に基づいて、記憶部（メモリ）７０Ｂを参照し、センサ３０が備える光検出素子のうち、参照する領域を定める情報を取得する。位置検出部９５Ｂは、取得した領域を定める情報に基づいて、符号板１０の移動方向に並んだ複数の列を選択し、その複数の列に含まれる光検出素子の検出を、光源駆動部５０に対して指示する。
位置検出部９５Ｂは、信号検出部９４Ｂにて検出された複数の光検出素子列の情報を、判定部９６によって判定処理を行い、その判定結果に基づいて符号板１０の回転角度位置の検出を行う。
判定部９６は、センサ３０によって検出された複数の光検出素子列の情報を判定した結果に基づいて多数決演算処理を行う。
【００３４】
図１０は、本実施形態による符号板１０に示されるパターンの検出を示す図である。
図１０（ａ）に示される符号板１０は、図１に示した構成と同じである。
その符号板１０をセンサ３０によって検出する範囲を、検出範囲ＤＥＴで示す。
また、この図では、パターン１１を含んだアブソリュート・トラックの領域を複数の検出領域に分割する。ここで、領域の分割数は３以上とする。この図では、分割検出領域ＤＥＴａ、ＤＥＴｂ、ＤＥＴｃの３つの領域を示す。
【００３５】
図１０（ｂ）では、検出領域ＤＥＴを検出したときに検出されるべき情報を示す。
ただし、各分割検出領域において、一部の領域におけるパターンの検出において、何らかの理由により誤検出が生じた場合を想定する。ここでは、分割検出領域ＤＥＴｂの左から４パターン目が誤検出されたパターンであり、本来であれば「１」と判定されるべきところを、「０」と検出したとする。したがって、同じパターンの位置を検出した分割検出領域ＤＥＴａとＤＥＴｃの結果は、正しく「１」と判定される。
【００３６】
図１０（ｃ）では、多数決演算処理について示す。
そこで、符号判定部９４は、それぞれの分割検出領域で検出された結果に差が生じた場合には、多く判定された判定値を、そのパターンの真の判定値と判定する。これにより、検出された結果に基づいて、多数決演算処理が行えるので、仮に１つの分割検出領域に誤検出が生じた場合であっても、他の領域が正しく判定していれば、誤検出を除いて正しい違反結果を出力することができる。
【００３７】
また、上述の多数決演算処理に加え、上述のように所定の６箇所の移動位置のパターンを用いて（m+1）回目の正確な位置を確定できる。本実施形態におけるエンコーダは、１４個のパターンをすべて検出するよりも、推定に必要な比較回数などの演算処理を削減できることから、次の回の位置を短時間で確定できる。また、本実施形態におけるエンコーダは、センサ３０における検出範囲を制限することにより、消費電力の削減が可能である。
【００３８】
本実施形態におけるエンコーダは、符号板の移動方向に形成され、最低識別幅λのパターン幅を有し、絶対位置を識別するＮ（Ｎは自然数）次のアブソリュートパターンと、前記アブソリュートパターンのうち前記移動方向に連続する（Ｎ＋１）個以上の連続パターンによって示される範囲を第１の検出領域と定め、該第１の検出領域を検出可能な検出部と、を備え、前記検出部は、前記符号板の移動に応じて、前記第１の検出領域から選択された選択パターンによって示される第２の検出領域を検出することを備える。
これにより、エンコーダは、絶対位置を検出する際の省電力化することが可能となる。
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１ａ、１ｂ  エンコーダ
１０  符号板
１１  パターン（アブソリュートパターン）
１２  パターン（インクリメンタルパターン）
３０  センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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