(57)【要約】  スケール（１０）は、トラック（１０ａ）の磁気増分スケールマーク、および参照マークトラック（１０ｂ）の擬似ランダムコードシーケンスを有する。センサ（２、３）はトラック（１０ｂ）のコードのパターンを双方向シフトレジスタ（１８）に供給する。ユーザが参照マークとして使用するために所望の位置を選択できるように、メモリ（２４）が設けられ、そこに選択されたコード値を予め保存することができる。コンパレータ（２６）は次いでシフトレジスタ（１８）のコード値をメモリ（２４）のコード値と比較し、それらが一致したときに参照マーク信号（Ｒｉ）を出力する。
2005514610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スケールおよびスケールリーダを備えるエンコーダであって、
前記スケールは長さ方向に離間した複数の参照マークを有し、
前記スケールリーダは前記参照マークを読み取るセンサを含み、
前記参照マークはランダムまたは擬似ランダムパターンで前記スケールに沿って配置され、
前記スケールリーダが前記参照マークの前記パターン上を移動すると、前記パターンは以前に保存されたパターンと連続的に比較され、
前記参照マークの前記パターンが前記以前に保存されたパターンと一致したとき、参照信号が出力される
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
スケールおよびスケールリーダを備えるエンコーダであって、
前記スケールはその長さに沿って延びる一連の増分マーク、および長さ方向に離間した複数の参照マークを有し、
前記スケールリーダは前記増分マークを読み取り、そこから出力を生成し、前記参照マークを読み取る１つまたは複数のセンサを含み、
前記参照マークはランダムまたは擬似ランダムパターンで前記スケールに沿って配置され、
前記スケールリーダが前記参照マークの前記パターンの上を移動すると、前記パターンは以前に保存されたパターンと連続的に比較され、
前記参照マークの前記パターンが前記以前に保存されたパターンと一致したとき、参照信号が出力される
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項３】
前記スケールに沿った読取りヘッドの位置を指示するカウンタを含み、
前記参照信号は、カウンタをプリセット値にリセットするために前記カウンタの入力に接続されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエンコーダ。
【請求項４】
シフトレジスタを含み、
前記スケールリーダは、前記参照マーク上を通過すると、前記参照マークのパターンを表す値が前記シフトレジスタに読み込まれ、前記シフトレジスタの前記パターンが前記以前に保存されたパターンと比較されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のエンコーダ。
【請求項５】
前記値は、前記シフトレジスタの一端に導入され、前記参照マーク上の前記スケールリーダの前記通過と同期して前記シフトレジスタに沿ってシフトされることを特徴とする請求項４記載のエンコーダ。
【請求項６】
前記値は、前記スケールに沿った前記スケールリーダの走行方向に応じて、前記シフトレジスタのいずれかの端部に導入されることができることを特徴とする請求項４又は請求項５記載のエンコーダ。
【請求項７】
前記以前に保存されたパターンを保持するためのメモリと、前記スケールからの前記参照マークの前記パターンを前記メモリの前記以前に保存されたパターンと比較するコンパレータとを含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のエンコーダ。
【請求項８】
前記以前に保存されたパターンをその中に保存するための前記メモリへの入力を含み、前記スケールリーダが前記参照マーク上を通過すると、前記パターンが前記スケールリーダから受信されることを特徴とする請求項７記載のエンコーダ。
【請求項９】
前記以前に保存されたパターンを保持するためのメモリと、前記シフトレジスタの前記参照マークの前記パターンを前記メモリの前記以前に保存されたパターンと比較するコンパレータとを含むことを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載のエンコーダ。
【請求項１０】
前記保存されたパターンをその中に保存するための前記メモリへの入力を含み、前記パターンは前記シフトレジスタから受信されることを特徴とする請求項９記載のエンコーダ。
【請求項１１】
前記シフトレジスタの前記パターンの妥当性を決定し、それが無効である場合に前記入力が前記メモリに保存されるのを防止する回路を含むことを特徴とする請求項１０記載のエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンコーダに関し、２つの相対的に移動可能な部材の互いに関する位置を指示するための回転エンコーダと直線エンコーダの両方に適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
既知の増分エンコーダは、規則的な増分マークを有するスケール、およびスケールに沿って移動可能であり、増分マークに応答して出力パルスまたは周期的な波形を、それらが通過する際に生成するスケールリーダを備える。出力は、このようにして生成された増分パルスまたはサイクルをカウントするカウンタに取られ、進行した距離を測定することを可能にする。
【０００３】
増分スケールにおいて、スケールに沿った１つのトラックに増分マークを与え、また（それはまた増分トラックにそれらを埋め込むために示唆されているが、通例平行トラックで）１つまたは複数の参照マークを与えることが知られている。読取りヘッドは、参照マークを検知するための適切な検出器を有する。参照マークが検知されたとき、カウンタをゼロまたはある他のプリセット値にリセットすることによって、カウンタ出力が絶対位置、たとえば参照マークの位置からの実際の距離を指示することが可能である。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４４５９７５０号明細書
【特許文献２】米国特許第４００９３７７号明細書
【特許文献３】米国特許第６１２７９４８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
参照トラックにいくつかの参照マークを有すること、どの参照マークを使用するか、すなわちどれがカウンタをリセットするかをユーザが選択できることが望ましい。
【０００６】
１例が特許文献１に示され、セレクタ要素を選択された参照マークに対して位置決めすることができる。この問題は、参照マークが必然的に互いに極めて広く離間することを含む。したがって、ユーザは、参照マークの正確な位置に対して自由な選択肢を有さず、適切な参照マークに達する前に読取りヘッドをスケールに沿ってかなりの距離移動しなければならない。また、セレクタ要素を機械的に位置決めする必要がある。
【０００７】
絶対および擬似絶対エンコーダも知られており、スケールに沿った絶対位置を符号化する情報がスケールの１つまたは複数のトラックに与えられる。絶対位置をエンコードする１つの方法が擬似ランダムコードを使用することであることが特許文献２および特許文献３から知られている。擬似ランダムコードは絶対位置を得るために電子的に、またはコンピュータで復号される。しかし、これは、たとえばカウンタをリセットするために、上記で議論した様式で参照マークを与えることを対象にしていない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、スケールおよびスケールリーダを備えるエンコーダであって、
スケールは長さ方向に離間した複数の参照マークを有し、
スケールリーダは参照マークを読み取るセンサを含み、
参照マークがランダムまたは擬似ランダムパターンでスケールに沿って配置され、
スケールリーダが参照マークのパターンに沿って移動すると、パターンが以前に保存されたパターンと連続的に比較され、
参照マークのパターンが以前に保存されたパターンと一致したとき、参照信号が出力されることを特徴とするエンコーダを提供する。
【０００９】
本発明の他の態様はスケールおよびスケールリーダを備えるエンコーダであって、
スケールはその長さに沿って延びる一連の増分マークを有し、長さ方向に離間した複数の参照マークを生成し、
スケールリーダは増分マークを読み取り、そこから出力を生成し、参照マークを読み取る１つまたは複数のセンサを含み、
参照マークはランダムまたは擬似ランダムパターンでスケールに沿って配置され、
スケールリーダが参照マークのパターンの上を移動すると、パターンは以前に保存されたパターンと連続的に比較され、
参照マークのパターンが以前に保存されたパターンと一致したとき、参照信号が出力されることを特徴とするエンコーダを提供する。
【００１０】
エンコーダはスケールに沿った読取りヘッドの位置を示すカウンタを含むことができ、前記参照信号は、カウンタをゼロなどのプリセット値にリセットするためにカウンタの入力に接続される。
【００１１】
好ましい実施形態において、スケールリーダは、それが参照マーク上を通過する際にそれらのパターンをシフトレジスタに読み込み、シフトレジスタのパターンは以前に保存されたパターンと比較される。値は参照マークのパターンから受信した値に応じて、シフトレジスタの一端に導入されることがあり、これらの値は、参照マーク上のスケールリーダの通過と同時にシフトレジスタに沿ってシフトされる。好ましくは、値はスケールに沿ったスケールリーダの走行方向に応じて、シフトレジスタのいずれかの端部に導入することができる。
【００１２】
以上を具体的に説明すると、以下のようになる。
スケール（１０）は、トラック（１０ａ）の磁気増分スケールマーク、および参照マークトラック（１０ｂ）の擬似ランダムコードシーケンスを有する。センサ（２、３）はトラック（１０ｂ）のコードのパターンを双方向シフトレジスタ（１８）に供給する。ユーザが参照マークとして使用するために所望の位置を選択できるように、メモリ（２４）が設けられ、そこに選択されたコード値を予め保存することができる。コンパレータ（２６）は次いでシフトレジスタ（１８）のコード値をメモリ（２４）のコード値と比較し、それらが一致したときに参照マーク信号（Ｒｉ）を出力する。
次に、本発明の好ましい実施形態について例として添付の図面を参照しながら説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、スケールリーダ１２がそれに沿って走ることができる細長いスケール１０を示す。実際には、スケール１０およびスケールリーダ１２は機械のそれぞれの相対的に移動可能な部材に固定され、それらの相対的な移動を測定する。
【００１４】
スケール１０は、スケールリーダ１２における読取りヘッドまたはセンサ１によって読み取られる一連の離間したマークを備える増分トラック１０ａを含む。好ましい実施形態において、増分トラックのマークは、たとえば１ｍｍ離間した磁気マークであり、読取りヘッド１は本出願人であるスロベニアのＲＬＳｄ．ｏ．ｏ．によって販売されているＰＯＴと示された集積回路チップである。
【００１５】
このチップはスケールマークから生サインおよびコサイン出力（ｓｉｎ１、ｃｏｓ１）を生成する。これらから、チップは、チップ内の補間によって、増分トラック１０ａのピッチの２５倍で生成することができる直角方形波を線Ａ、Ｂ上に生成する。チップはまた、ｓｉｎ１がｃｏｓ１に等しく、ｓｉｎ１とｃｏｓ１の両方がゼロよりも大きいときに、増分トラックの周期ごとに参照パルスＲｉｌを生成する。この参照パルスは１０μｍに対応する幅を有する。
【００１６】
追加のクロックパルスＣＬＫがコンパレータ５０およびＡＮＤゲート５２によって、読取りヘッドチップ１の出力ｓｉｎ１、ｃｏｓ１から増分トラックの周期ごとに導出される。
【００１７】
ＰＯＴチップは磁気スケールマークに反応するためにホール効果センサを組み込む。信号ｓｉｎ１、ｃｏｓ１、Ａ、ＢおよびＲｉｌを生成する技術はよく知られており、さらには説明しない。もちろん、他のピッチをもつスケールを使用することもできる。ＰＯＴチップの代わりに他の磁気読取りヘッドを使用することもできる。本発明は磁気以外の技術を使用したスケール、たとえば光スケールおよび光電子スケールリーダにも適用可能である。
【００１８】
直角信号Ａ、Ｂはデバイスの主出力を与え、スケール１０に沿ったスケールリーダ１２の位置をカウントするために通常の方法でアップダウンカウンタ７０に取られる。実際には、これは通常、スケールおよびスケールリーダがそれに取り付けられる顧客の機器において、外部から与えられるのが普通である。外部カウンタ７０は、スケールに対するスケールリーダの位置の指示を与えるために増分信号Ａ、Ｂをカウントする。以下で説明するように、信号Ｒｉは、カウントが何らかの理由で不正確になった場合にこのカウンタをリセットすることができる。
【００１９】
スケール１０はまた増分トラック１０ａの脇に、コード化参照トラック１０ｂを含む。図示のように、これは増分マークの選択されたものを脇に延長するだけで生成することができる。しかし、代わりに別個の参照トラックを与えることが可能である。また、スケールを実際にどちら側にも取り付けることができるように、増分トラック１０ａのいずれかの側に対称的に配置された、２つの参照トラックを与えることが可能である。
【００２０】
参照トラック１０ｂの磁気マークは、コードがただ一定の間隔で繰り返されるように選択される、擬似ランダムコード（連鎖コードシーケンスまたは擬似ランダム２進シーケンスとも呼ばれる）を形成する。単純な４ビット例では、以下のコードパターンを繰り返し使用することができる。
【００２１】
．．．．００００１００１１０１０１１１１０００．．．．
【００２２】
（ただし１および０はマークの存在および不在を表す）
【００２３】
このコードにおける各連続４ビットパターンが一意の値を与える。以下のように、スケールの周期が１ｍｍである場合に１６ｍｍごとに繰り返される、１６個の異なる値がある。
【００２４】
【表１】
2005514610.tif 000003
【００２５】
実際には、より長い擬似ランダムコード、たとえば８ビットコードを使用することがしばしば好ましいことになる。２５６ｍｍごとに繰り返される８ビットコードの適当なコードパターンは以下のようになる。
【００２６】
【表２】
2005514610.tif 000004
【００２７】
このコードシーケンスにおいて、各連続８ビットパターンが一意の値を与える。これらの値の最初のいくつかは以下のようになる。
【００２８】
【表３】
2005514610.tif 000005
【００２９】
より大きい繰り返し間隔が必要な場合、より一層長いコード、たとえば１４または１５個のビットコードを使用することもできる。より大きい繰り返し間隔で、ユーザは参照のために一意のコード値を選択することが可能なより長いスケール長さを有することができる。
【００３０】
コード化参照トラック１０ｂは、スケールリーダ１２内の、２つの読取りヘッドまたはセンサ２、３によって読み取られる。経済のために、これらは読取りヘッド１と同等のＰＯＴチップとすることができるが、これは必須ではない。参照トラックの単一の読取りヘッドも可能であろうが、本実施形態において２つを使用する理由はまもなく明らかになろう。読取りヘッドチップ２および３に対する読取りヘッドチップ１の位置は、読取りヘッドチップ２および３が参照トラック１０ｂの磁気マークの存在を検知した時点でクロック信号ＣＬＫが現れるようにすべきである。
【００３１】
ＰＯＴチップ２、３からのアナログ出力が使用される。これらはサインまたはコサイン信号、またはそれらから導出される参照信号とすることができる。チップ２、３からの出力はコンパレータ１４、１６に取られ、そこでそれらは方形化される。したがって、各コンパレータ１４、１６は、参照トラック１０ｂのマークのコードに対応する、０および１の列として表すことができるデジタルパルス列を与える。
【００３２】
図１に見られるように、コンパレータ１４、１６からのパルス列は双方向シフトレジスタ１８の両端のデータ入力ＤＳＲ、ＤＳＬに供給される。シフトレジスタ１８は擬似ランダムコードのビット数、たとえば上記の例における４ビットまたは８ビットと同数のビット数を有する。シフトレジスタ１８はコンパレータ５０およびＡＮＤゲート５２からの参照パルスによって入力ＣＬＫでクロックされる。したがって、１つの新しいデータビットがスケール１０の周期ごとにシフトレジスタの一端または他端に読み込まれ、このデータビットは参照トラック１０ｂの擬似ランダムコードの０または１に対応する。
【００３３】
方向検出器２０は読取りヘッド１の直角出力Ａ、Ｂを受信し、スケール１０に沿ったスケールリーダ１２の走行方向に応じて、高または低の出力を生成する。これは、データビットがシフトレジスタを介してシフトされる方向を決定するために、方向入力ＳＬおよび（インバータ２２を介して）シフトレジスタ１８の相補方向入力ＳＲに取られる。したがって、スケールリーダが（図１に見られるように）右へ向って移動したときは、参照トラック１０ｂの擬似ランダムコードからの新しいデータ値が読取りヘッド３によってピックアップされ、入力ＤＳＬを介して右から左にシフトレジスタ１８に供給される。逆に、スケールリーダ１２が左へ向って移動しているときは、擬似ランダムコードの新しい値が入力ＤＳＲによって左から右にシフトレジスタに供給される。
【００３４】
スケールリーダ１２の読取りヘッド２、３は擬似ランダムコードの１つのワードに対応する距離だけわざと離間している。したがって、たとえば、４ビットコード、および１ｍｍ周期スケールの場合、読取りヘッド２、３は４ｍｍだけ離間している。８ビットコード、および１ｍｍ周期の場合、それらは８ｍｍだけ離間している。
【００３５】
結果として、シフトレジスタ１８に保持されたビットは読取りヘッド２、３間の参照トラック１０ｂにあるコードビットに常に対応し、スケールリーダ１２がスケール１０に沿って移動する際に今日まで連続的に維持されることが分かるであろう。
【００３６】
読取りヘッド１は好ましくはスケールリーダ１２の読取りヘッド２、３間の中間に離間している。しかし、コードトラックからのパルスがシフトレジスタ１８によって正しくサンプリングされるように、クロック信号ＣＬＫの位相が読取りヘッド２および３と比較して正しい限り、これは必須ではない。
【００３７】
スケール１０およびスケールリーダ１２が機械に設置されたとき、擬似ランダムコードの１つの特定の値が参照値として選択されることになり、以下で説明するようにメモリ２４に保存される。メモリ２４は、たとえば電子的に消去可能およびプログラム可能な読取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）から構成することができる。コンパレータ２６は連続的にシフトレジスタ１８の出力をメモリ２４の出力と比較する。シフトレジスタ１８内の値がメモリ２４内の値と等しくなるようにスケールリーダ１２がスケール１０に対する位置に移動されたとき、コンパレータ２６は出力をＡＮＤゲート２８に与える。ここで、それは１０μｍの参照パルスＲｉｌと論理積をとられ、１０μｍの出力Ｒｉを生成する。これは、たとえば増分トラック１０ａからの直角信号Ａ、Ｂをカウントする外部カウンタ７０をリセットするために、参照パルスとして、スケールおよびスケールリーダが設置される機械の制御システムに取ることができる。したがって、カウンタは、何らかの理由でカウントを失った場合、たとえばシステムが最初にオンにされたときまたはスケールからの増分信号の電気停止または破壊があった場合にリセットすることができる。
【００３８】
次に、選択されたコード値がメモリ２４に保存される様式について説明する。スケールリーダ１２がスケール１０上の所望の位置に移動され、次いで入力が、たとえばプッシュボタンから「バーン」入力３０に与えられる。これがＡＮＤゲート３０を介してメモリ２４に取られ、シフトレジスタ１８からの電流値がバス３４を介してメモリ２４にバーンされることになる。
【００３９】
しかし、システムがちょうどオンに切り替えられた場合、シフトレジスタ１８のデータは有効でなくなることが理解されよう。スケールリーダ１２は、データが有効であるために少なくともコードの長さ（たとえば８ビットコードおよび１ｍｍスケール周期の場合８ｍｍ）だけ移動しなければならない。この状態は、コンデンサ抵抗回路Ｃ、Ｒによって電源投入されるとリセットされるフリップフロップ３６の出力によって指示される。この状態において、それはＡＮＤゲート３２（無効のデータがメモリ２４にバーンされるのを防ぐため）とＡＮＤゲート２８（無効の出力参照パルスＲｉを防ぐため）の両方を禁止する。
【００４０】
フリップフロップ３６は設定され、カウンタ３８およびゲート４０がスケールリーダ１２の十分な距離の移動を示したときＡＮＤゲート３２、２８を可能にする。それらは読取りヘッド１からのクロックパルスＣＬＫをカウントすることによってこれを行う。
【００４１】
単純なシステムにおいて、メモリ２４は、疑似ランダムコードのビットと同数のスイッチを有するＤＩＰスイッチとすることができる。その場合、参照パルスＲｉを生成すべきコード値はこれらのスイッチ上で手動で設定される。
【００４２】
次に図２〜図４を参照しながらエンコーダの第２の実施形態について説明する。この実施形態は、図１の２つの読取りヘッド２、３の代わりに、コード参照マークのためにただ１つの読取りヘッドまたはセンサを必要とする。
【００４３】
図２を参照すると、スケール１０は、増分スケールマークを有するトラック１０ａ、および擬似ランダムコードの参照マークを有するトラック１０ｂを含めて、図１と同じものとすることができる。たとえば、それは、前に説明した８ビットコードとすることができる。
【００４４】
スケールリーダ１２は、図１と同じものとすることができる増分トラックのための読取りヘッドまたはセンサ１を含有する。これは、補間器６２に取られる生サインおよびコサイン出力６０（図３に、および図２にも対照的に示される）を生成する。補間器は図２に示すように生サインおよびコサイン信号６０の２５倍の周波数を有する２つのデジタル直角信号Ａ、Ｂを生成する。信号Ａ、Ｂの周期ごとに４つのゼロ交差点があるので、補間係数は事実上１００である。図２は参照目的で０−１００からのこれらの補間された位置に番号を付けている。
【００４５】
デジタル直角信号Ａ、Ｂに加えて、補間器６２もデジタル参照マーク信号Ｒｉｌを生成する。図１の実施形態と同様に、図３により詳細に示すように、サインおよびコサイン信号が等しく、正（波形の４５°の位置）のときに、信号Ｒｉｌはサインおよびコサイン信号６０の周期ごとに生成される。
【００４６】
スケールリーダ１２はまたコードトラック１０ｂのためのセンサ４を含む。これはコンパレータ６６によってデジタルコード信号６８に方形化されるアナログコード信号６４を生成する。
【００４７】
図１の実施形態と同様に、センサ４はセンサ１と同等とすることができるが、これは必須ではない。
【００４８】
図３において、デジタルコード信号６８は、コード値が１であるコードトラック１０ｂの位置に対して示されている。コード値が０である場合、コード信号６８はゼロになることが理解されよう。
【００４９】
図４は、図２および図３に示す様々な信号からの出力参照マーク信号Ｒｉを生成するための回路を示す。この参照マーク信号Ｒｉは、顧客またはユーザが自由に選択することができるスケール１０に沿った位置で生成される。実際には、デジタル直角信号Ａ、Ｂおよび選択可能な参照マーク信号Ｒｉはすべて図４に７０で示される外部カウンタに取られるが、実際にはスケールおよびスケールリーダを取り付けるべき顧客の機器に通常設けられる。外部カウンタ７０はスケールに対してスケールリーダの位置の指示を与えるために増分信号Ａ、Ｂをカウントする。カウンタ７０は、参照マーク信号Ｒｉを受信したとき、ゼロまたは別のプリセット値にリセットされる。
【００５０】
この外部カウンタ７０とは別に、図４の回路は、図２および図３の信号Ａ、ＢおよびＲｉを受信する第１のカウンタ７２を含む。このカウンタは１００の値までをカウントする。これはまた、線７４上に方向信号を与える、スケールに沿ったスケールリーダの走行方向を決定する。信号Ｒｉｌが表れたとき、カウンタ７２の状態は、セレクタ回路７６から受信された１００か０のいずれかの値に設定される。セレクタ７６は、線７４上に指示されるように走行方向に応じて、値１００または０を選択する。
【００５１】
したがって、カウンタ７２は、図３のデジタル直角信号Ａ、Ｂに対して指示された１００個の補間された値で、サインおよびコサイン信号６０の１サイクル内で位置の指示を出力する。
【００５２】
第１のカウンタ７２の出力は、図３に見られるクロック信号Ｃｌｋを生成するために使用される。このクロック信号はデジタルコード信号６８をサンプリングするために使用される。クロック信号は、コードトラック１０ｂから情報を読み取るために最も信頼できるサイクル内の位置で生成されるべきである。これは、センサ１、４の互いに対する位置に応じるので、実験的に決定される。本例では、サイクル内の補間位置数７３が使用される。したがって、値７３がコード位置回路７８にプリセットされる。デジタルコンパレータ８０はカウンタ７２の出力をコード位置回路７８からの値と比較し、それらが等しいときにクロック信号Ｃｌｋを生成する。
【００５３】
コードトラック１０ｂから読み取られた擬似ランダムコードの値６８は、コンパレータ６６（図２）から双方向シフトレジスタ８２に供給される。シフトレジスタのサイズはコードサイズの２倍、たとえば８ビット擬似ランダムコードの本例の場合１６ビットである。擬似ランダムコードパターン６８は入力ＤＬおよびＤＲにおいて、シフトレジスタの両端に同時に供給される。しかし、これらのうちのどれがパターンをロードするのに有効であるかは、シフトレジスタのシフト方向を制御する線７４上に指示される走行方向に応じる。クロック信号Ｃｌｋの各パルスにおいて、コードパターンからの新しい値はシフトレジスタの一端または他端にロードされ、残りのパターンは場合によって左または右にシフトされる。
【００５４】
コードパターンに対してただ１つのセンサ４が存在するので、また走行方向に応じていずれかの端部においてシフトレジスタに供給されるので、シフトレジスタの低半部か上半部のいずれかがコードトラックのパターンを表す有効なデータを含有することが理解できる。したがって、以降の処理の目的で、シフトレジスタは２つの別個の部品Ｓ１およびＳ２で考慮される。これらは図４に別々の枠として示されているが、これは以下の説明における便宜のために過ぎないことが理解できる。枠Ｓ１は、スケールリーダが右に移動しているときに使用されるシフトレジスタの最下８ビット（以下Ｂ０〜Ｂ７と呼ぶ）を表す。枠Ｓ２は、スケールリーダが左に移動しているときに使用される、シフトレジスタ８２の上部からのデータの８ビットを表す。しかし、それは最上位の８ビットではないが、右に１ビットの位置（Ｂ８〜Ｂ１５の代わりにＢ７〜Ｂ１４）から取られる。これは走行方向が変化したときに生じる１つの位置（１ビット）のヒステリシスを保証する。
【００５５】
さらなるカウンタ８４は、シフトレジスタ８２の２つの半部におけるデータの妥当性を決定するために使用される。カウンタ８４はクロック信号Ｃｌｋのパルスをカウントする。これは８の最大値と−８の最小値の間をカウントアップおよびダウンし、走行方向を指示する線７４から入力を受信する。８の最大値までカウントアップした後、次のクロックパルスはそれを−８位まで（走行方向が逆になった場合は反対に）ロールさせる。
【００５６】
電源投入時、カウンタ７２、８４およびシフトレジスタ８２内のすべてのデータはゼロである。まず、第１のカウンタ７２と増分スケールトラック１０ａの間に同期が確立されなければならない。カウンタ７２は第１のパルスＲｉｌが検知されるまでディスエーブルにされ、これは次いでそのカウンタをイネーブルにする。電源投入後、スケールリーダ１２は後続の動作がイネーブルにされる前にいずれかの方向に１６ｍｍ移動しなければならない。これはシフトレジスタ８２がデータで充填されることを保証する。
【００５７】
図１の実施形態と同様に、顧客またはユーザによって選択された参照マークの位置に対するコード値はＥＥＰＲＯＭに保存される。シフトレジスタ８２と同様に、これはコード値のサイズの２倍でなければならず、２半部Ｄ１およびＤ２に分けられるものと考えられる。Ｄ１はコードパターンの上側８ビットＢ８〜Ｂ１５を含有し、一方、Ｄ２は下側８ビットＢ０〜Ｂ７を含有する。経済のために、単一のＥＥＰＲＯＭは両方の半部Ｄ１およびＤ２を含有するが、必要であればそれらを別々にすることができる。
【００５８】
顧客またはユーザは次のようにＥＥＰＲＯＭ  Ｄ１、Ｄ２に参照マークを保存する。
【００５９】
カウンタ８４の出力は枠８６に指示され、保存の目的でカウンタ８４の出力値８または−８だけのＥＥＰＲＯＭ  Ｄ１、Ｄ２のコード値は有効とみなされる。選択された参照マークに対する値を保存するために、顧客はまずスケール１０の上の所望の位置へスケールリーダ１２を移動する。たとえばプッシュボタンを使用して、次いで線９０の上に入力を与える。少なくとも１６ｍｍのいずれかの方向におけるスケールリーダの連続移動によって、ゲート８８はカウンタ８４の出力８６が８または−８の値を有するときにＥＥＰＲＯＭ  Ｄ１、Ｄ２にプリセット入力を可能にする。シフトレジスタ８２の全内容は次いでＥＥＰＲＯＭ  Ｄ１、Ｄ２の対応ビットに移される。
【００６０】
エンコーダの通常使用中に、走行方向のいずれかの方向に、選択された参照マークの位置が通過するごとに出力Ｒｉを与えることが必要である。カウンタ８４の出力９４はカウンタにおいて保存された値（８６に指示された）がプラス（ゼロより大きいまたは等しい）またはマイナス（ゼロより小さい）であるかを指示する。この出力９４はコンパレータＣｏｍｐ１またはＣｏｍｐ２いずれかの出力を選択するため、ゲート回路９２を可能にし不可能にするために使用される。Ｃｏｍｐ１はＥＥＰＲＯＭデータＤ２をシフトレジスタデータＳ２と比較し、一方Ｃｏｍｐ２はＥＥＰＲＯＭデータＤ１をシフトレジスタデータＳ１と比較する。可能にされたときコンパレータＣｏｍｐ１またはＣｏｍｐ２は、出力信号Ｒｉが生成される一致が達成（すなわち、スケールリーダ１２が選択された参照マークの位置にある）されたことを指示する。ゲート９６は図１におけるように１０マイクロメートルの一定パルス幅を確実にするために、信号Ｒｉｌでゲートされる。
【００６１】
参照値の実際の位置はＥＥＰＲＯＭ  Ｄ１、Ｄ２に保存されたとき位置の後ろ８ｍｍ（すなわち、１ｍｍのピッチで８ビット）になる。理由は次の通りである。参照コードトラックを読むのに１個だけのセンサを使用しており、ＥＥＰＲＯＭは参照コードの長さの２倍である値を保存する。システムが動作しているとき、シフトレジスタの上部は、データが保存された（および逆）ときシフトレジスタの下部から受信したＥＥＰＲＯＭデータと比較される。参照マークの位置における上記シフトは結果として生じる。
【００６２】
８ビットコードおよび１ｍｍピッチの例の場合では、２５６ｍｍのスケール内で一意の参照マークを設定できる。より大きいビットを有するコードは長い長さのスケールにおいて一意の参照マークを与えるために使用できる。
【００６３】
説明したシステムの特定な利点は顧客がスケールの上のあらゆる所望の位置の非常に近接した距離内で参照マークを選択できることである。これは従来技術システム、たとえば各参照マークが残念ながらコードトラックにおいてスペースを取る、一意の選択可能距離コードを与えるタイプを上回るかなりの改善である。参照マークの選択は機械的部品が設定されていないボタンを押すだけで完全に電子的に行うことができる。さらに、参照コードが２５６ｍｍ（たとえば）ごとに繰り返されるだけなので、２５６ｍｍ以上の任意長さのスケールの任意長さを与えることができる。これらは長い無駄なオフカットがないテープスケールのリールを除き、何メートルものスケールで必要とされるごときカットオフができる。
【００６４】
より多くのビットを有するコード、たとえば参照コードが３２メートルにおいて決して繰り返されることがないようなコードを与えることも可能である。次いで所望の長さ、極めて短いか全３２メートルまで長いかのいずれかをカットオフできる。
【００６５】
本発明は記載の磁気タイプに加え他のタイプのスケールにも有用である。たとえば、１ｍｍより遙に短いピッチを有する光スケールにおいて、参照マークコードがある程度長いスケールにおいて一意であることを確実にするため、より多くのビットを有するコードを使用することも必要であろう。しかしスケールの上の所望の位置の極めて近い距離内で参照マークを選択することが依然可能である。増分トラックが光学的（高解像度および精度のため）である一方、参照マークが上記で議論したように磁気的であるハイブリッドシステムを有することも可能である。または、他のハイブリドシステムは他の光学技術によって生成された参照コードトラックを有する、レーザ磨耗によって生成された光学増分トラックを有することができる。
【００６６】
説明したシステムの拡張はスケールに沿った異なる位置の多数のプログラマブル参照マークを可能にするであろう。これは単に、プログラムすべきマークのための対応する数のメモリおよびシフトレジスタのパターン値を比較するための各々のためのコンパレータを必要とする。１つの用途は２つまたはそれ以上の限定マークをもつシステムである。増分トラックのないシステムはプログラマブル安全システムのために使用することもできる。
【００６７】
本発明について例として線形スケールを使用して説明したが、完全な解像度にわたる測定ならびに部分孤を測定するためのシステムの両方で、回転エンコーダのコードデスクで使用することもできる。
【００６８】
シフトレジスタのないシステムも想定することができる。たとえば、センサ要素のアレイ上にコードパターンの多数のビットを結像するラインカメラでコードパターンを読み取ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】参照信号を生成するためのスケール、読取りヘッド、および回路を示す、エンコーダの第１の実施形態の概略図である。
【図２】エンコーダの第２の実施形態の概略図である。
【図３】第２の実施形態における信号のタイミングを示す波形図である。
【図４】第２の実施形態のより詳細な概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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