(57)【要約】      （修正有）【課題】ユーザによって望まれる特徴の特定の組み合わせをもつエンコーダを提供する。【解決手段】検出部７６７では、第１トラック及び第２トラックの磁場発生コイル部ＦＴＦＧＣＰ、ＳＴＦＧＣＰが、それぞれ、第１のパターントラックＦＰＴ及び第２のパターントラックＳＰＴと位置合わせされる第１の内部領域ＦＩＮＴＡ内及び第２の内部領域ＳＩＮＴＡ内に磁場を発生させる。第１のパターントラックＦＰＴ及び第２のパターントラックＳＰＴと、それぞれ、位置合わせされる第１及び第２の検知コイル部が、測定方向に沿ってＳＴＯ＋／−０．５＊Ｗだけ互いに対してオフセットにされる。第１及び第２の検知コイル部は、発生磁場の極性が異なる場合、個々のコイル極性の同じシーケンスを有し、発生磁場の極性が同じである場合、反転又は反対のシーケンスを有してよい。【選択図】図７
2019144227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸方向と一致する測定軸方向に沿って２つの要素の相対的位置を測定するために使用可能である電子式エンコーダであって、
前記測定軸方向に沿って延在し、互いに平行に配置される第１のパターントラック及び第２のパターントラックを含む信号変調スケールパターンを含むスケールであって、各パターントラックは、磁束変化を局所的に比較的大きく減衰させる磁場減衰要素、及び、磁束変化を局所的に比較的小さく減衰させる、又は、前記磁束変化を局所的に増大させる磁場持続要素を含み、前記磁場減衰要素及び前記磁場持続要素は、空間波長Ｗを有する周期パターンで前記Ｘ軸方向に沿って交互配置される、前記スケールと、
前記パターントラックに近接して取り付けられ、前記パターントラックに対して前記測定軸方向に沿って移動するように構成される検出部と、
を含み、
前記検出部は、
基板上に固定される少なくとも１つの磁場発生ループを含む磁場発生コイル部と、
検知コイル部と、
を含み、
前記磁場発生コイル部は、コイル駆動信号に応えて、前記第１のパターントラックと位置合わせされる第１の内部領域内に第１の磁束変化を提供し、コイル駆動信号に応えて、前記第２のパターントラックと位置合わせされる第２の内部領域内に第２の磁束変化を提供するように構成され、
前記検知コイル部は、
前記第１の内部領域内に配置され、前記空間波長Ｗに対応する前記Ｘ軸方向に沿って繰り返す正極性巻線ゾーンに分布するＮ個の正極性巻線からなるセット、及び、前記正極性巻線ゾーンと交互に配置され、前記空間波長Ｗに対応する前記Ｘ軸方向に沿って繰り返す負極性巻線ゾーンに分布するＮ個の負極性巻線からなるセットを含み、Ｎは、少なくとも２である整数であり、前記正極性巻線及び前記負極性巻線のそれぞれは、隣接する磁場減衰要素又は磁場持続要素によって提供される前記磁束変化への局所的な作用に反応し、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部によって提供される第１トラックの第１空間位相信号成分に信号寄与を提供する、前記第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部と、
前記第２の内部領域内に配置され、前記空間波長Ｗに対応する前記Ｘ軸方向に沿って繰り返す正極性巻線ゾーンに分布するＭ個の正極性巻線からなるセット、及び、前記正極性巻線ゾーンと交互に配置され、前記空間波長Ｗに対応する前記Ｘ軸方向に沿って繰り返す負極性巻線ゾーンに分布するＭ個の負極性巻線からなるセットを含み、Ｍは、少なくとも２である整数であり、前記正極性巻線及び前記負極性巻線のそれぞれは、隣接する磁場減衰要素又は磁場持続要素によって提供される前記磁束変化への局所的な作用に反応し、第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部によって提供される第２トラックの第１空間位相信号成分に信号寄与を提供する、前記第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部と、
を含み、
前記第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部及び前記第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、それぞれ、前記Ｘ軸方向に沿って第１の検知スパン及び第２の検知スパンを規定し、前記第１の検知スパン及び前記第２の検知スパンは、前記Ｘ軸方向に沿って互いに位置合わせされず、前記第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部及び前記第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、前記第１のパターントラックと前記第２のパターントラックとの間の前記Ｘ軸方向に沿った境界線に対して互いに関して対称ではなく、
前記第２のパターントラックの前記周期パターンは、前記第１のパターントラックの前記周期パターンに対して、前記Ｘ軸方向に沿って位置合わせされるか、又は、０．５＊ＷではないスケールトラックパターンオフセットＳＴＯだけシフトされ、
前記電子式エンコーダは、
Ａ）前記磁場発生コイル部が、前記第１のパターントラックに沿った前記第１の内部領域及び前記第２のパターントラックに沿った前記第２の内部領域内に、相反する極性の磁束変化を提供するように構成され、
開始端から前記検知コイル部に沿って進むと、前記第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、前記第１のパターントラックに沿ったその開始端巻線が第１の巻線極性を有する構成を有し、前記第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、前記第２のパターントラックに沿ったその開始端巻線も前記第１の巻線極性を有する構成を有し、前記第１のパターントラック及び前記第２のパターントラックに沿った前記開始端巻線は、前記Ｘ軸方向に沿って、巻線オフセットＷＯ＝ＳＴＯ＋／−０．５＊Ｗだけ互いにオフセットにされる、又は、
Ｂ）前記磁場発生コイル部が、前記第１のパターントラックに沿った前記第１の内部領域及び前記第２のパターントラックに沿った前記第２の内部領域内に、同じ極性の磁束変化を提供するように構成され、
開始端から前記検知コイル部に沿って進むと、前記第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、前記第１のパターントラックに沿ったその開始端巻線が第１の巻線極性を有する構成を有し、前記第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、前記第２のパターントラックに沿ったその開始端巻線が、前記第１の巻線極性とは反対である第２の巻線極性を有する構成を有し、前記第１のパターントラック及び前記第２のパターントラックに沿った前記開始端巻線は、前記Ｘ軸方向に沿って、巻線オフセットＷＯ＝ＳＴＯ＋／−０．５＊Ｗだけ互いにオフセットにされる、
のうちの一方に従って構成される、電子式エンコーダ。
【請求項２】
Ａ）に従って構成される、請求項１に記載の電子式エンコーダ。
【請求項３】
Ｎ＝Ｍである、請求項２に記載の電子式エンコーダ。
【請求項４】
前記スケールトラックパターンオフセットＳＴＯは、０＋／−０．２５Ｗの範囲内である、請求項２に記載の電子式エンコーダ。
【請求項５】
前記スケールトラックパターンオフセットＳＴＯは、ゼロである、請求項４に記載の電子式エンコーダ。
【請求項６】
前記開始端から前記検知コイル部に沿って進むと、
前記第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、前記第１のパターントラックに沿ったその開始端巻線が前記第１の巻線極性を有し、その終了端巻線が、前記第１の巻線極性とは反対である前記第２の巻線極性を有する構成を有し、
前記第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、前記第２のパターントラックに沿ったその開始端巻線が前記第１の巻線極性を有し、その終了端巻線が、前記第１の巻線極性とは反対である前記第２の巻線極性を有する構成を有する、請求項４に記載の電子式エンコーダ。
【請求項７】
前記開始端から前記検知コイル部に沿って進むと、
前記第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、前記第１のパターントラックに沿ったその開始端巻線が前記第１の巻線極性を有し、その終了端巻線も前記第１の巻線極性を有し、前記開始端巻線と前記終了端巻線との間の少なくとも１つの巻線ゾーンが、前記第１の巻線極性とは反対である前記第２の巻線極性を有する２つの巻線を含む構成を有し、
前記第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、前記第２のパターントラックに沿ったその開始端巻線が前記第１の巻線極性を有し、その終了端巻線も前記第１の巻線極性を有し、前記開始端巻線と前記終了端巻線との間の少なくとも１つの巻線ゾーンが、前記第１の巻線極性とは反対である前記第２の巻線極性を有する２つの巻線を含む構成を有する、請求項４に記載の電子式エンコーダ。
【請求項８】
前記第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部の各巻線ゾーンにある前記巻線の少なくとも半分以上が、
前記第１の内部領域内で前記Ｘ軸方向に対して横断方向に位置合わせされ、前記第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部の巻線の一部を形成するように、前記第２の内部領域内で前記Ｘ軸方向に対して横断方向に位置合わせされる導体セグメントに検知電流を直接出力するように、第１の直列接続部を介して直列接続される第１の導体セグメントと、
前記第１の内部領域内で前記Ｘ軸方向に対して横断方向に位置合わせされ、前記第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部の巻線の一部を形成するように、前記第２の内部領域内で前記Ｘ軸方向に対して横断方向に位置合わせされる導体セグメントから検知電流を直接入力するように、第２の直列接続部を介して直列接続される第２の導体セグメントと、
を含む、請求項４に記載の電子式エンコーダ。
【請求項９】
前記第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部及び前記第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部の前記巻線は、プリント回路基板の複数の層内に作られる導体を含み、前記導体は、前記プリント回路基板の様々な層を接続するフィードスルーを含み、前記第１の内部領域及び前記第２の内部領域内にある前記巻線の部分にはフィードスルーは含まれない、請求項８に記載の電子式エンコーダ。
【請求項１０】
Ｂ）に従って構成される、請求項１に記載の電子式エンコーダ。
【請求項１１】
Ｎ＝Ｍである、請求項１０に記載の電子式エンコーダ。
【請求項１２】
前記スケールトラックパターンオフセットＳＴＯは、０＋／−０．２５Ｗの範囲内である、請求項１０に記載の電子式エンコーダ。
【請求項１３】
前記スケールトラックパターンオフセットＳＴＯは、ゼロである、請求項１２に記載の電子式エンコーダ。
【請求項１４】
前記開始端から前記検知コイル部に沿って進むと、
前記第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、前記第１のパターントラックに沿ったその開始端巻線が前記第１の巻線極性を有し、その終了端巻線が、前記第１の巻線極性とは反対である前記第２の巻線極性を有する構成を有し、
前記第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、前記第２のパターントラックに沿ったその開始端巻線が、前記第１の巻線極性とは反対である前記第２の巻線極性を有し、その終了端巻線が前記第１の巻線極性を有する構成を有する、請求項１２に記載の電子式エンコーダ。
【請求項１５】
前記開始端から前記検知コイル部に沿って進むと、
前記第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、前記第１のパターントラックに沿ったその開始端巻線が前記第１の巻線極性を有し、その終了端巻線も前記第１の巻線極性を有し、前記開始端巻線と前記終了端巻線との間の少なくとも１つの巻線ゾーンが、前記第１の巻線極性とは反対である前記第２の巻線極性を有する２つの巻線を含む構成を有し、
前記第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、前記第２のパターントラックに沿ったその開始端巻線が、前記第１の巻線極性とは反対である前記第２の巻線極性を有し、その終了端巻線も前記第１の巻線極性とは反対である前記第２の巻線極性を有し、前記開始端巻線と前記終了端巻線との間の少なくとも１つの巻線ゾーンが、前記第１の巻線極性を有する２つの巻線を含む構成を有する、請求項１２に記載の電子式エンコーダ。
【請求項１６】
前記第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部の各巻線ゾーンにある前記巻線の少なくとも半分以上が、
前記第１の内部領域内で前記Ｘ軸方向に対して横断方向に位置合わせされ、前記第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部の巻線の一部を形成するように、前記第２の内部領域内で前記Ｘ軸方向に対して横断方向に位置合わせされる導体セグメントに検知電流を直接出力するように、第１の直列接続部を介して直列接続される第１の導体セグメントと、
前記第１の内部領域内で前記Ｘ軸方向に対して横断方向に位置合わせされ、前記第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部の巻線の一部を形成するように、前記第２の内部領域内で前記Ｘ軸方向に対して横断方向に位置合わせされる導体セグメントから検知電流を直接入力するように、第２の直列接続部を介して直列接続される第２の導体セグメントと、
を含み、
前記第１の直列接続部及び前記第２の直列接続部は、前記第１の内部領域及び前記第２の内部領域間の領域に、交差又はツイストを提供する、請求項１２に記載の電子式エンコーダ。
【請求項１７】
前記第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部及び前記第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部の前記巻線は、プリント回路基板の複数の層内に作られる導体を含み、前記導体は、前記プリント回路基板の様々な層を接続するフィードスルーを含み、前記第１の内部領域及び前記第２の内部領域内にある前記巻線の部分にはフィードスルーは含まれない、請求項１６に記載の電子式エンコーダ。
【請求項１８】
前記第１トラックの第１空間位相信号成分及び前記第２トラックの第１空間位相信号成分は組み合わされて、組み合わせ第１空間位相信号が形成される、請求項１に記載の電子式エンコーダ。
【請求項１９】
前記第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部及び前記第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部の各巻線は、連続導体の対応する部分を含み、前記第１トラックの第１空間位相信号成分及び前記第２トラックの第１空間位相信号成分は、前記連続導体内で本質的に組み合わされて、前記組み合わせ第１空間位相信号が形成される、請求項１８に記載の電子式エンコーダ。
【請求項２０】
信号処理回路が、前記検出部に動作可能に接続され、前記第１トラックの第１空間位相信号成分及び前記第２トラックの第１空間位相信号成分は、前記信号処理回路の入力部に接続され、信号処理によって組み合わされて、前記組み合わせ第１空間位相信号が形成される、請求項１８に記載の電子式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本願は、２０１６年８月２４日に出願された「WINDING CONFIGURATION FOR INDUCTIVE POSITION ENCODER」なる名称の米国特許出願第１５／２４５，５６０号の一部継続出願である２０１７年１２月２１日に出願された「WINDING AND SCALE CONFIGURATION FOR INDUCTIVE POSITION ENCODER」なる名称の米国特許出願第１５／８５０，４５７号の一部継続出願であり、これらの特許出願それぞれの開示は、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、測定器に関し、より具体的には、精密測定器において使用できる電磁誘導式エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００３】
様々なエンコーダ構成には、様々なタイプの光学式、静電容量式、磁気式、電磁誘導式、移動及び／又は位置トランスデューサが含まれうる。これらのトランスデューサは、読取ヘッド内の送信器及び受信器の様々な幾何学的構成を使用して、読取ヘッドとスケールとの間の移動を測定する。磁気式及び電磁誘導式トランスデューサは、汚れに対して比較的ロバストではあるが、完璧にそうあるわけではない。
【０００４】
米国特許第６，０１１，３８９号（以下、第‘３８９号特許）は、高精度用途に使用可能である電磁誘導式トランスデューサについて説明している。米国特許第５，９７３，４９４号（以下、第‘４９４号特許）及び米国特許第６，００２，２５０号（以下、第‘２５０号特許）は、信号生成及び処理回路を含む電磁誘導式インクリメンタル型ノギス及びリニアスケールについて説明している。米国特許第５，８８６，５１９号（以下、第‘５１９号特許）、米国特許第５，８４１，２７４号（以下、第‘２７４号特許）及び米国特許第５，８９４，６７８号明細書（以下、第‘６７８号特許）は、電磁誘導式トランスデューサを使用する電磁誘導式アブソリュート型ノギス及び電子式巻き尺について説明している。米国特許第７，９０６，９５８号（以下、第‘９５８号特許）は、高精度用途に使用可能である電磁誘導式トランスデューサについて説明しており、２つの平行の半分部と送信コイル及び受信コイルの複数のセットとを有するスケールが、特定の信号オフセット成分を軽減する。当該成分は、軽減されなければ、電磁誘導式トランスデューサにおいて誤差を生じさせる場合がある。しかし、第‘９５８号特許は、非従来型のスケールを必要とし、概略的なコイルレイアウトしか示さない。したがって、その教示は、有用ではあるが、「理想的」なセンサ又は少なくとも「同一」のセンサによって生成された信号に関する。対照的に、第‘９５８号特許は、実際のレイアウト、製造及びコスト制約から生じる、通常「非理想的」なセンサをもたらす幾つかの製造問題及び／又は制限を考慮及び／又は解決していない。これらの問題及び関連の設計要素について、以下により詳細に説明する。
【０００５】
これらの特許に説明されるように、電磁誘導式トランスデューサは、プリント回路基板技術を使用して製造されてよく、汚れにほとんど影響されない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、これらの従来技術のシステムは、例えば小型サイズ、信号強度、高分解能、価格、実際のレイアウト、位置ずれ及び汚れに対するロバスト性等の組み合わせといったユーザによって望まれる特徴の特定の組み合わせを提供する能力に限界がある場合がある。改良された組み合わせを提供するエンコーダの構成が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この概要は、以下の詳細な説明において更に説明される概念のセレクションを、簡略形式で紹介するために提供される。この概要は、請求項に係る主題の重要な特徴を特定することを意図しておらず、また、請求項に係る主題の範囲を決定する助けとして使用されることも意図していない。
【０００８】
Ｘ軸方向と一致する測定軸方向に沿って２つの要素の相対的位置を測定するために使用可能な電子式エンコーダが提供される。様々な実施態様において、電子式エンコーダは、スケールと、検出部とを含む。様々な実施態様において、信号処理部が、（例えば磁場発生コイル部への）駆動信号を提供し、検出部から（例えば検知コイル部から）入力される検出信号に基づいて、検出部とスケールパターンとの相対的位置を決定するように、検出部に動作可能に接続されてよい。様々な実施態様において、信号処理部は、（例えば検出部の基板として使用される回路基板上の回路として）検出部と一体にされてよい。他の実施態様では、信号処理部は、コネクタを介して検出部に接続される外部回路を含んでもよい。
【０００９】
スケールは、測定軸方向に沿って延在し、互いに平行に配置される第１のパターントラック及び第２のパターントラックを含む信号変調スケールパターンを含む。各パターントラックは、磁束変化を局所的に大きく減衰させる磁場減衰要素と、磁束変化を局所的に小さく減衰させるか、又は、磁束変化を局所的に増大させる磁場持続要素とを含む。磁場減衰要素及び磁場持続要素は、空間波長Ｗを有する周期パターンでＸ軸方向に沿って交互配置される。
【００１０】
検出部は、パターントラックに近接して取り付けられ、パターントラックに対して測定軸方向に沿って移動するように構成される。様々な実施態様において、検出部は、磁場発生コイル部と、検知コイル部とを含む。
【００１１】
磁場発生コイル部は、基板上に固定されうる少なくとも１つの磁場発生ループを含む。磁場発生コイル部は、コイル駆動信号に応えて、第１のパターントラックと位置合わせされる第１の内部領域内に第１の磁束変化を提供し、コイル駆動信号に応えて、第２のパターントラックと位置合わせされる第２の内部領域内に第２の磁束変化を提供するように構成される。
【００１２】
検知コイル部は、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部を含む。様々な実施態様において、検知コイル部は更に、既知の原理に従って、また、検出部と併せて使用される所望の信号処理及び位置測定技術に応じて、第１トラックの第１空間位相信号コイル部及び第２トラックの第１空間位相信号コイル部に類似する第１及び第２トラックの「追加」の空間位相信号コイル部（例えば第２、第３、第４の空間位相信号コイル部等）を含んでもよい。
【００１３】
第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、第１の内部領域内に配置され、空間波長Ｗに対応するＸ軸方向に沿って繰り返す正極性巻線ゾーンに分布するＮ個の正極性巻線からなるセット、及び、正極性巻線ゾーンと交互に配置され、空間波長Ｗに対応するＸ軸方向に沿って繰り返す負極性巻線ゾーンに分布するＮ個の負極性巻線からなるセットを含む。Ｎは、少なくとも２である整数である。正極性巻線及び負極性巻線のそれぞれは、隣接する磁場減衰要素又は磁場持続要素によって提供される磁束変化への局所的な作用に反応し、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部によって提供される第１トラックの第１空間位相信号成分に信号寄与を提供する。第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、第２の内部領域内に配置され、空間波長Ｗに対応するＸ軸方向に沿って繰り返す正極性巻線ゾーンに分布するＭ個の正極性巻線からなるセット、及び、正極性巻線ゾーンと交互に配置され、空間波長Ｗに対応するＸ軸方向に沿って繰り返す負極性巻線ゾーンに分布するＭ個の負極性巻線からなるセットを含む。Ｍは、少なくとも２である整数である。正極性巻線及び負極性巻線のそれぞれは、隣接する磁場減衰要素又は磁場持続要素によって提供される磁束変化への局所的な作用に反応し、第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部によって提供される第２トラックの第１空間位相信号成分に信号寄与を提供する。
【００１４】
（例えば第‘９５８号特許に開示されるような）従来技術の構成とは対照的に、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿って第１の検知スパン及び第２の検知スパンを規定し、第１の検知スパン及び第２の検知スパンは、Ｘ軸方向に沿って互いに位置合わせされず、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、第１のパターントラックと第２のパターントラックとの間のＸ軸方向に沿った境界線に対して互いに関して対称ではない。これは、以下により詳細に説明される幾つかの実用的設計の自由及び他の利点を提供する。
【００１５】
（例えば第‘９５８号特許に開示されるような）従来技術の構成とは対照的に、様々な実施形態において、第２のパターントラックの周期パターンは、第１のパターントラックの周期パターンに対して、Ｘ軸方向に沿って位置合わせされるか、又は、０．５＊Ｗ（Ｗはスケールパターン波長又はピッチである）ではないスケールトラックパターンオフセットＳＴＯだけシフトされる。
【００１６】
様々な実施形態において、電子式エンコーダは、次のＡ）又はＢ）の一方に従って構成される。
【００１７】
Ａ）磁場発生コイル部が、第１のパターントラックに沿った第１の内部領域及び第２のパターントラックに沿った第２の内部領域内に、相反する極性の磁束変化を提供するように構成され、
開始端から検知コイル部に沿って進むと、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、第１のパターントラックに沿ったその開始端巻線が第１の巻線極性を有する構成を有し、第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、第２のパターントラックに沿ったその開始端巻線も第１の巻線極性を有する構成を有し、第１のパターントラック及び第２のパターントラックに沿った開始端巻線は、Ｘ軸方向に沿って、巻線オフセットＷＯ＝ＳＴＯ＋／−０．５＊Ｗだけ互いからオフセットにされる。
【００１８】
又は、
Ｂ）磁場発生コイル部が、第１のパターントラックに沿った第１の内部領域及び第２のパターントラックに沿った第２の内部領域内に、同じ極性の磁束変化を提供するように構成され、
開始端から検知コイル部に沿って進むと、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、第１のパターントラックに沿ったその開始端巻線が第１の巻線極性を有する構成を有し、第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、第２のパターントラックに沿ったその開始端巻線が、第１の巻線極性とは反対である第２の巻線極性を有する構成を有し、第１のパターントラック及び第２のパターントラックに沿った開始端巻線は、Ｘ軸方向に沿って、巻線オフセットＷＯ＝ＳＴＯ＋／−０．５＊Ｗだけ互いからオフセットにされる。
【００１９】
Ａ）又はＢ）の何れかによる様々な実施形態において、Ｎは、Ｍと同じであってよい。Ａ）又はＢ）の何れかによる様々な実施形態において、スケールトラックパターンオフセットＳＴＯは、０＋／−０．２５Ｗの範囲内であってよい。Ａ）又はＢ）の何れかによる幾つかの実施形態では、スケールトラックパターンオフセットＳＴＯは、ゼロであってよく、これは、従来のスケールの構成に相当する。Ａ）又はＢ）の何れかによる様々な実施形態において、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部の巻線は、プリント回路基板の複数の層内に作られる導体を含み、導体は、プリント回路基板の様々な層を接続するフィードスルーを含み、第１の内部領域及び第２の内部領域内にある巻線の部分にはフィードスルーは含まれない
【００２０】
Ａ）又はＢ）の何れかによる様々な実施形態において、第１トラックの第１空間位相信号成分及び第２トラックの第１空間位相信号成分は組み合わされて、組み合わせ第１空間位相信号が形成される。幾つかのこのような実施形態では、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部の各巻線は、連続導体の対応する部分を含み、第１トラックの第１空間位相信号成分及び第２トラックの第１空間位相信号成分は、連続導体内で本質的に組み合わされて、組み合わせ第１空間位相信号が形成される。他のこのような実施形態では、信号処理部が、前述されたように、検出部に動作可能に接続されてよく、第１トラックの第１空間位相信号成分及び第２トラックの第１空間位相信号成分は、信号処理回路の入力部に接続され、信号処理によって組み合わされて、組み合わせ第１空間位相信号が形成される。
【００２１】
Ａ）による様々な実施形態では、開始端から検知コイル部に沿って進むと、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、第１のパターントラックに沿ったその開始端巻線が第１の巻線極性を有し、その終了端巻線が、第１の巻線極性とは反対である第２の巻線極性を有する構成を有する。この場合、第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、第２のパターントラックに沿ったその開始端巻線が第１の巻線極性を有し、その終了端巻線が、第１の巻線極性とは反対である第２の巻線極性を有する構成を有する。
【００２２】
Ａ）による様々な他の実施形態では、開始端から検知コイル部に沿って進むと、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、第１のパターントラックに沿ったその開始端巻線が第１の巻線極性を有し、その終了端巻線も第１の巻線極性を有し、開始端巻線と終了端巻線との間の少なくとも１つの巻線ゾーンが、第１の巻線極性とは反対である第２の巻線極性を有する２つの巻線を含む構成を有する。この場合、第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、第２のパターントラックに沿ったその開始端巻線が第１の巻線極性を有し、その終了端巻線も第１の巻線極性を有し、開始端巻線と終了端巻線との間の少なくとも１つの巻線ゾーンが、第１の巻線極性とは反対である第２の巻線極性を有する２つの巻線を含む構成を有する。
【００２３】
Ｂ）による様々な実施形態では、開始端から検知コイル部に沿って進むと、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、第１のパターントラックに沿ったその開始端巻線が第１の巻線極性を有し、その終了端巻線が、第１の巻線極性とは反対である第２の巻線極性を有する構成を有する。この場合、第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、第２のパターントラックに沿ったその開始端巻線が、第１の巻線極性とは反対である第２の巻線極性を有し、その終了端巻線が第１の巻線極性を有する構成を有する。
【００２４】
Ｂ）による様々な他の実施形態では、開始端から検知コイル部に沿って進むと、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、第１のパターントラックに沿ったその開始端巻線が第１の巻線極性を有し、その終了端巻線も第１の巻線極性を有し、開始端巻線と終了端巻線との間の少なくとも１つの巻線ゾーンが、第１の巻線極性とは反対である第２の巻線極性を有する２つの巻線を含む構成を有する。この場合、第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、第２のパターントラックに沿ったその開始端巻線が、第１の巻線極性とは反対である第２の巻線極性を有し、その終了端巻線も第１の巻線極性とは反対である第２の巻線極性を有し、開始端巻線と終了端巻線との間の少なくとも１つの巻線ゾーンが、第１の巻線極性を有する２つの巻線を含む構成を有する。
【００２５】
上で開示された設計特徴の最も基本的な組み合わせが、従来技術において（例えば第‘９５８号特許において）、電磁誘導式エンコーダにおける特定の「オフセット」信号成分を相殺又は無効化するために必要な設計制約であると当然に思われていた幾つかの設計制約を取り除くのに十分である。一例として、第‘９５８号特許は、広く利用されない非従来型のスケール（つまり、２つの平行トラックを有し、スケールパターンが互いに対して、そのスケールピッチの半分だけオフセットにされるスケール）を必要とする。このようなスケールは、コスト及び入手可能性についての不利点があり、また、他のタイプの検出器と互換性がない。有利なことに、非従来型スケールも従来型スケールも、本明細書に開示される様々な対応する実施形態で使用できる。別の例として、従来技術（例えば第‘９５８号特許）は、２つの平行スケールトラックに沿って整列する検出部の２つの対称の半分部内に完全な対称性を前提又は必要とする。しかし、当該従来技術は、実際のレイアウト、製作又は製造制約により生じうるレイアウト及びルーティングの非対称性を考慮していない。当該非対称性は、様々な信号非対称性をもたらし、また、「信号オフセット」の無効化を阻止する。これは、第‘９５８号特許に示される単純な「単一位相」の概略表現とは対照的に、複数の「空間位相」コイル部が同じ領域内で重ね合わされなければならないことを考えると特に当てはまることである。また、これは、高分解能及び適切な信号レベルを達成するために、小さい寸法を有する検知ループを多く必要としうる比較的長い検出器設計についても特に当てはまる。有利なことに、本明細書に開示される様々な検出部の設計原理は、多数の実用的レイアウト及び製造の選択肢を可能にし、実際のレイアウト及び製造制約により生じる潜在的な信号非対称性は、本明細書に開示されるレイアウト原理及び特徴により低減されて取るに足りなくなる。
【００２６】
有利なことに、本明細書に開示される様々な設計原理及び特徴は更に、米国特許第５，９９８，９９０号及び第７，２３９，１３０号（それぞれ第‘９９０号特許及び第‘１３０号特許）に説明されるような「動的ピッチ」作用により生じる位置測定誤差を克服する選択肢を提供する。これらの特許は、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。本明細書に開示される設計原理及び特徴は、微細ピッチ及び／又は高分解能エンコーダであっても、従来のスケール及び／又はコストの低い検出部設計構成を使用しつつ、例えば「動的ピッチ」作用から生じる誤差を低減及び／又は無効化するために、第‘９９０号特許及び／又は第‘１３０号特許に開示される設計原理及び特徴とは別々に又は組み合わせて使用されてよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、検出部及びスケールを含む電子式エンコーダを使用するハンドツールタイプのノギスの組立分解等角図である。
【図２】図２は、電子式エンコーダに使用可能である検出部の第１の例示的な実施態様を示す平面図である。
【図３】図３は、電子式エンコーダに使用可能である検出部の第２の例示的な実施態様を示す平面図である。
【図４】図４は、検出部の磁場発生コイルの端部の第１の例示的な実施態様を示す等角図である。
【図５】図５は、検出部の磁場発生コイルの端部の第２の例示的な実施態様を示す等角図である。
【図６】図６は、電子式エンコーダを含む測定システムのコンポーネントの１つの例示的な実施態様を示すブロック図である。
【図７】図７は、電子式エンコーダに使用可能である検出部及び互換スケールパターンの第３の例示的な実施態様を示す平面図である。
【図８】図８は、電子式エンコーダに使用可能である検出部及び互換スケールパターンの第４の例示的な実施態様を示す平面図である。
【図９】図９は、電子式エンコーダに使用可能である検出部及び互換スケールパターンの第５の例示的な実施態様を示す平面図である。
【図１０】図１０は、電子式エンコーダに使用可能である検出部及び互換スケールパターンの第６の例示的な実施態様を示す平面図である。
【図１１】図１１は、電子式エンコーダに使用可能である検出部及び互換スケールパターンの第７の例示的な実施態様を示す平面図である。
【図１２】図１２は、電子式エンコーダに使用可能である検出部及び互換スケールパターンの第８の例示的な実施態様を示す平面図である。
【図１３】図１３は、電子式エンコーダに使用可能である検出部及び互換スケールパターンの第９の例示的な実施態様を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、スケール１７０を含む略長方形の横断面の本尺を有するスケール部材１０２と、スライダアセンブリ１２０とを含むハンドツールタイプのノギス１００の組立分解等角図である。様々な実施態様において、スケール１７０は、（例えばＸ軸方向に相当する）測定軸方向ＭＡに沿って延在してよく、また、信号変調スケールパターン１８０を含んでよい。既知のタイプのカバー層１７２（例えば１００μｍの厚さ）が、スケール１７０を覆ってよい。スケール部材１０２の第１の端の近くのジョー１０８及び１１０と、スライダアセンブリ１２０上の可動ジョー１１６及び１１８とが、既知の方法で、物体の寸法を測定するために使用される。スライダアセンブリ１２０は、端止め具１５４によって、スケール部材１０２の下のデプスバー溝１５２内に収められるデプスバー１２６を含んでもよい。デプスバー測定面１２８を穴の中に延ばして、その深さを測定することができる。スライダアセンブリ１２０のカバー１３９が、オン／オフスイッチ１３４と、ゼロ設定スイッチ１３６と、測定結果ディスプレイ１３８とを含んでよい。スライダアセンブリ１２０のベース１４０は、スケール部材１０２のサイドエッジ１４６に接触するガイドエッジ１４２を含み、ネジ１４７によって弾性圧力バー１４８をスケール部材１０２の対向するエッジに付勢することで、測定、及び、スケール１７０に対する読取ヘッド部１６４の移動に適切な位置合わせを保証する。
【００２９】
ベース１４０上にはピックオフアセンブリ１６０が設けられている。このピックオフアセンブリ１６０は、読取ヘッド部１６４を保持している。読取ヘッド部１６４は、本実施態様では、磁場発生コイル及び測定軸方向ＭＡに沿って配置された検知要素群（例えば集合的に磁場発生及び検知巻線部）を含む検出部１６７と、信号処理部（例えば制御回路）１６６とを搭載した基板１６２を含んでいる。回路及び接続部の汚染を防止するように、弾性シール１６３が、カバー１３９と基板１６２との間で圧縮されるとよい。検出部１６７は、絶縁コーティングによって覆われてよい。
【００３０】
１つの特定の例示的な例では、検出部１６７は、スケール１７０と平行にかつスケール１７０に対向して配置され、また、スケール１７０に対向する検出部１６７の前面は、深さ（Ｚ）方向に沿って、約０．５ｍｍの間隙によって、スケール１７０（及び／又は信号変調スケールパターン１８０）から離間されてよい。読取ヘッド部１６４とスケール１７０とを合わせて、電子式エンコーダの一部としてのトランスデューサが形成されうる。一実施態様では、トランスデューサは、変化する磁場を発生させることによって動作する渦電流トランスデューサであってよい。以下により詳細に説明されるように、変化する磁場は、当該変化する磁場内に置かれた信号変調スケールパターン１８０の信号変調要素の幾つかにおいて、エディカレントと知られる渦電流を誘導する。当然ながら、図１に示されるノギス１００は、小型サイズ、（例えば長い電池寿命のための）低電力動作、高分解能及び高精度測定、低価格、汚れに対するロバスト性等の比較的最適化された組み合わせを提供するように、長年にわたって進化してきた電子式エンコーダを通常実装する様々な応用のうちの１つである。これらの要素の何れかにおける小さい改良でも、非常に望ましいことであるが、特に、様々な応用における商業上の成功を達成するために課される設計上の制約を鑑みると、達成することは困難である。以下の説明に開示される原理は、特に費用効果的に、また、コンパクトに、これらの要素のうちの幾つかに改良を提供する。
【００３１】
図２は、図１等に示される電子式エンコーダに使用可能な検出部１６７及び信号変調スケールパターン１８０を示す第１の例示的な実施態様の平面図である。図２は、部分的に具象的、部分的に概略的であるとみなされてよい。図２の下部に、検出部１６７及び信号変調スケールパターン１８０の拡大部が示される。図２では、以下に説明される様々な要素は、その形状又は外形によって表され、また、互いに重ね合わされて、特定の幾何学的関係を強調するように示される。当然ながら、以下の説明に基づいて当業者には明らかであるように及び／又は以下に図４を参照してより詳細に説明されるように、各種要素は、必要に応じて、様々な動作間隙及び／又は絶縁層を提供するように、Ｚ軸方向位置がそれぞれ異なる平面に配置された異なるレイヤー上にあってよい。本開示の全図面を通して、当然ながら、１つ以上の要素のＸ軸、Ｙ軸及び／又はＺ軸寸法は、明確にするために拡大されている。
【００３２】
信号変調スケールパターン１８０の図示される部分は、破線の外形で示される信号変調要素ＳＭＥを含み、信号変調要素は、（図１に示される）スケール１７０上に配置される。図２に示される実施形態では、ほとんどの信号変調要素ＳＭＥのＹ軸方向の端は、第１の伸長部ＥＰ１及び第２の伸長部ＥＰ２の下に隠れている。図１において見られるように、当然ながら、信号変調スケールパターン１８０は、動作中、検出部１６７に対して移動する。
【００３３】
図２の例では、信号変調スケールパターン１８０は、Ｘ軸に垂直であるＹ軸に沿って、公称スケールパターン幅寸法ＮＳＰＷＤを有し、また、（例えばＸ軸方向に相当する）測定軸方向ＭＡに沿って周期的に配置される個別の信号変調要素ＳＭＥを含む。しかし、より一般的には、信号変調スケールパターン１８０は、パターンがＸ軸方向に沿った位置の関数として変化する空間特徴を有し、これにより、既知の方法に従って、検出部１６７の検知要素ＳＥＮ（例えばＳＥＮ１４）に生じる位置依存検出信号（幾つかの実施形態では、検出信号成分とも呼ばれる）を提供するならば、個別の要素又は１つ以上の連続パターン要素を含む様々な代替空間変調パターンを含んでよい。
【００３４】
様々な実施態様では、検出部１６７は、信号変調スケールパターン１８０に近接して取り付けられ、信号変調スケールパターン１８０に対して測定軸方向ＭＡに沿って移動するように構成される。検出部は、磁場発生コイルＦＧＣと複数の検知要素とを含み、これらは、当業者には理解されるように、様々な実施形態において、多種多様の対応する信号処理スキームと組み合わせて使用される様々な代替構成を取りうる。図２は、検知要素ＳＥＮ１〜ＳＥＮ２４の単一の代表セットを示す。検知要素ＳＥＮ１〜ＳＥＮ２４は、この特定の実施形態では、直列に接続される検知ループ要素（或いは、検知コイル要素又は検知巻線要素とも呼ばれる）を含む。この実施形態では、隣接するループ要素は、反対の巻線極性を有するように、（例えば図４に示されるように）既知の方法に従って、フィードスルーによって接続されるＰＣＢの様々な層上の導体の構成によって接続される。つまり、第１のループが、正の極性の検出信号寄与を有する変化する磁場に反応する場合、隣接するループは、負の極性の検出信号寄与で反応する。この特定の実施形態では、検知要素は、それらの検出信号又は信号寄与が合計され、「合計」検出信号が、検出信号出力接続部ＳＤＳ１及びＳＤＳ２において、信号処理部（図示せず）へと出力されるように、直列に接続される。図２は、視覚的な混乱を避けるために、検知要素の単一セットを示すが、当然ながら、当業者には理解されるように、幾つかの実施形態では、（例えば直交信号を提供するために）異なる空間位相位置において、検知要素の１つ以上の追加のセットを提供するように、検出を構成することが有利である。しかし、当然ながら、本明細書において説明される検知要素の構成は、例示に過ぎず、限定ではない。一例として、個々の検知要素ループは、幾つかの実施形態では、例えば２０１６年６月３０日に出願され、本発明の譲受人に譲渡された同時係属中の米国特許出願番号第１５／１９９７２３号に開示されるように、対応する信号処理部に個別の信号を出力してもよい。より一般的には、様々な実施形態において、様々な既知の検知要素構成が、様々な既知の信号変調スケールパターン及び信号処理スキームと組み合わせた使用のために、本明細書において開示され、請求項に係る原理と組み合わせて使用されてよい。
【００３５】
様々な検知要素及び磁場発生コイルＦＧＣは、基板（例えば図１の基板１６２）上に固定されてよい。磁場発生コイルＦＧＣは、Ｘ軸方向に沿って公称コイル領域長さ寸法ＮＣＡＬＤと、Ｙ軸方向に沿って約ＹＳＥＰの公称コイル領域幅寸法とを有する内部領域ＩＮＴＡを取り囲むものとして説明されてよい。様々な実施態様において、磁場発生コイルＦＧＣは、内部領域ＩＮＴＡを取り囲む単一の巻回を含んでよい。動作中、磁場発生コイルＦＧＣは、コイル駆動信号に応えて、内部領域ＩＮＴＡ内に磁束変化を発生させる。
【００３６】
様々な実施態様において、磁場発生コイルＦＧＣは、（例えば図４及び／又は図５を参照して開示されるように実現される）入力部ＩＮＰと、第１の伸長部ＥＰ１及び第２の伸長部ＥＰ２と、終端部ＥＤＰとを含んでよい。入力部ＩＮＰは、信号処理部（例えば図１の信号処理部１６６又は図６の信号処理部７６６等）からのコイル駆動信号を、磁場発生コイルＦＧＣに提供するように接続する第１の接続部ＣＰ１及び第２の接続部ＣＰ２を含む。第１の接続部ＣＰ１及び第２の接続部ＣＰ２は、プリント回路基板フィードスルー等を介して、信号処理部に接続されてよく、当該接続は、幾つかの実施形態では、終端部ＥＤＰを参照して以下に開示される原理と同様の原理を使用してシールドされてもよい。第１の伸長部ＥＰ１及び第２の伸長部ＥＰ２それぞれは、内部領域ＩＮＴＡの側面に隣接してＸ軸方向に沿って延在し、Ｙ軸方向に沿って公称磁場発生トレース幅寸法ＮＧＴＷＤを有する。図示される実施形態では、公称磁場発生トレース幅寸法ＮＧＴＷＤは、第１の伸長部ＥＰ１及び第２の伸長部ＥＰ２について同じであるが、これは、すべての実施形態で必須というわけではない。（例えば図４及び／又は図５を参照して開示されるように実現される）終端部ＥＤＰは、第１の伸長部ＥＰ１及び第２の伸長部ＥＰ２間の公称コイル領域幅寸法ＹＳＥＰに相当するＹ軸方向の距離間隔に亘り、内部領域ＩＮＴＡの端の近くおいて、第１の伸長部ＥＰ１及び第２の伸長部ＥＰ２間の接続を提供する。本明細書に開示される原理による様々な実施態様では、磁場発生コイルＦＧＣは、各公称磁場発生トレース幅寸法ＮＧＴＷＤが、公称コイル領域幅寸法ＹＳＥＰの少なくとも０．１倍である設計比率を使用して構成されることが有利である。幾つかの実施態様では、磁場発生コイルＦＧＣは、各公称磁場発生トレース幅寸法ＮＧＴＷＤが、公称コイル領域幅寸法ＹＳＥＰの少なくとも０．１５倍、又は、少なくとも０．２５倍、又は、少なくとも０．５０倍であるように構成されてよい。幾つかの実施態様では、磁場発生コイルＦＧＣは、各公称磁場発生トレース幅寸法ＮＧＴＷＤが、磁束変化に応じて生じる検出信号に対応する、規定された公称動作周波数における伸長部ＥＰ１及びＥＰ２の表皮深さの少なくとも２５倍であるように構成されてよい。
【００３７】
検知要素ＳＥＮ１〜ＳＥＮ２４は、（例えば測定軸方向ＭＡに相当する）Ｘ軸方向に沿って配置され、基板（例えば図１の基板１６２）上に固定される。図２の例では、各検知要素ＳＥＮは、Ｙ軸方向に沿って公称検知要素幅寸法ＮＳＥＷＤを有する。図２の例では、各検知要素ＳＥＮは、Ｙ軸方向に沿って公称検知要素幅寸法ＮＳＥＷＤを有する。公称検知要素幅寸法ＮＳＥＷＤの少なくとも半分以上は、Ｙ軸方向に沿った公称コイル領域幅寸法ＹＳＥＰに含まれる。検知要素ＳＥＮは、スケール１７０の（例えば１つ以上の信号変調要素ＳＭＥである）信号変調スケールパターン１８０の隣接する信号変調部によって提供される磁束変化への局所的影響に応じた検出信号を提供するように構成される。なお、「信号変調スケールパターン１８０の隣接する信号変調部」とは、スケール１７０の信号変調スケールパターン１８０における各検知要素ＳＥＮに対向している部位を意味し、例えば、信号変調要素ＳＭＥ及び信号変調要素ＳＭＥ間の隙間（信号変調要素ＳＭＥが設けられていない部位）がこれに該当する。信号処理部（例えば図１の信号処理部１６６又は図６の信号処理部７６６等）は、検出部１６７から入力された検出信号に基づいて、スケール１７０に対する複数の検知要素ＳＥＮ１〜ＳＥＮ２４の位置を決定するように構成されてよい。一般に、磁場発生コイルＦＧＣ及び検知要素ＳＥＮ１〜ＳＥＮ２４等は、組み込まれた各参照文献において説明されるような（例えば電磁誘導式エンコーダの）既知の原理に従って動作してよい。
【００３８】
様々な実施態様では、磁場発生コイルＦＧＣと検知要素ＳＥＮとは、（例えばプリント回路基板の異なる層内に配置されること等によって）互いから絶縁されている。１つのそのような実施態様では、少なくとも１つの検知要素ＳＥＮの公称検知要素幅寸法ＮＳＥＷＤは、公称コイル領域幅寸法ＹＳＥＰよりも大きく、伸長部の少なくとも１つの伸長部ＥＰ１又はＥＰ２の内側の縁ＩＥを、オーバーラップ寸法ＯＤとして規定される量だけ超えて延在することが有利である。更に、様々な実施形態において、磁場発生コイルＦＧＣは、各公称磁場発生トレース幅寸法ＮＧＴＷＤが、対応するオーバーラップ寸法ＯＤよりも大きいように構成されることが有利でありうる。様々な実施態様において、伸長部ＥＰ１及びＥＰ２は、プリント回路基板の第１の層上に作成されてよく、検知要素ＳＥＮは、少なくともオーバーラップ寸法ＯＤの付近において、上記第１の層とは異なる層を含むプリント回路基板の１つ以上の層内に作成される導電性ループを含んでよい。
【００３９】
様々な実施態様において、基板は、プリント回路基板を含んでよく、磁場発生コイルＦＧＣは、当該プリント回路基板上に作成された（例えば伸長部Ｅ１及びＥ２を含む）導電性トレースを含んでよい。様々な実施態様において、検知要素ＳＥＮは、プリント回路基板上に作成された導電性トレースによって形成される磁束検知ループを含んでよい。図１に関して上記されたように、様々な実施態様において、検出部１６７は、様々なタイプの測定器（例えばノギス、マイクロメータ、ゲージ、リニアスケール等）内に含まれてよい。例えば検出部１６７は、スライド部材に固定されてよく、信号変調スケールパターン１８０は、Ｘ軸方向と一致する測定軸を有するはり部材に固定されてよい。このような構成において、スライド部材は、はり部材に移動可動に取り付けられ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って延在する平面（Ｚ軸方向は、当該平面に対して直交する）内で測定軸方向ＭＡに沿って移動可能である。
【００４０】
図３は、図１等に示される電子式エンコーダにおいて検出部１６７として使用可能である検出部３６７の第２の例示的な実施態様を示す平面図である。検出部３６７は、図２の検出部１６７と同様の特徴及びコンポーネントを有し、その設計及び動作は、本明細書に開示され、請求項に記載される様々な設計原理を満たすように構成されている。具体的には、図３において「プライム記号（’）の付いた」参照符号によって指定される要素は、図２における対応する同様の「プライム記号の付いていない」参照符号を有する要素に類似し、以下に明記されない限り、同様に動作すると理解されてよい。
【００４１】
図３及び図２の実施形態の主な相違点は、公称スケールパターン幅寸法ＮＳＰＷＤが公称検知要素幅寸法ＮＳＥＷＤ’及び検出部３６７の他のＹ軸寸法よりも有意に大きいように、検出部３６７が、Ｙ軸方向に沿って、検出部１６７よりも狭い点である。例えば１つの特定の実施態様において、公称検知要素幅寸法ＮＳＥＷＤ’は、公称スケールパターン幅寸法ＮＳＰＷＤの約２／３以下であってよい。様々な実施態様において、このような構成は、信号変調スケールパターン１８０に対する検出部３６７の側方移動に関してより大きい側方オフセット許容範囲をもたらしうる。
【００４２】
この相違点に関わらず、検出部３６７の他の特徴は、検出部１６７の他の特徴に類似する。例えば各検知要素ＳＥＮ’は、Ｙ軸方向に沿って公称検知要素幅寸法ＮＳＥＷＤ’を有してよく、公称検知要素幅寸法ＮＳＥＷＤ’の少なくとも半分以上は、Ｙ軸方向に沿った公称コイル領域幅寸法ＹＳＥＰ’に含まれる。様々な実施態様において、磁場発生コイルＦＧＣ’は、（例えば図４及び／又は図５を参照して開示されるように実現される）第１の伸長部ＥＰ１’及び第２の伸長部ＥＰ２’と、終端部ＥＤＰ’とを含み、これらはすべて、検出部１６７の対応する要素に類似した構成を有してよい。幾つかの実施態様では、磁場発生コイルＦＧＣ’は、公称磁場発生トレース幅寸法ＮＧＴＷＤ’が、公称コイル領域幅寸法ＹＳＥＰ’の少なくとも０．１０倍、又は、少なくとも０．１５倍、又は、少なくとも０．２５倍、又は、少なくとも０．５０倍であるように構成されてよい。他の特徴及び／又は設計関係も、必要に応じて、図２を参照して説明された特徴及び／又は設計関係に類似するようにされてよい。
【００４３】
上記検出部１６７及び３６７の例示的な構成に関して、当然ながら、幾つかの従前のシステムは、磁場発生コイルに、比較的狭いトレース幅及び／又は比較的大きい内部領域（例えばより大きい内部領域ＩＮＴＡ及び／又は公称コイル領域幅寸法ＹＳＥＰ）を利用していた。より具体的には、幾つかの従前のシステムでは、一般に、システムが比較的長い期間の間、共鳴するように十分に高いＱ値を有するように、関連の検出部要素が、比較的高いインダクタンスを有することが望ましいと考えられていた。これは、使用された信号処理及び測定方法に関して、有利であると考えられていたからである。対照的に、本明細書に開示される原理によれば、より広いトレース幅が使用される（例えば特定の応用によって課される検出部全体のＹ軸寸法制限について、ＩＮＴＡ及び／又はＹＳＥＰを犠牲にして）。これは、比較的小さいインダクタンスと、更に、より小さい全体インピーダンスとをもたらし、これに対し、より大きい量の電流が、比較的短い期間に流れることが可能となる（例えばより強い信号を生成できる）。また、測定の所望の長さの時間について、共鳴が依然として達成可能である。検出部１６７及び３６７に関して上記されたように、様々な実施態様において、各公称磁場発生トレース幅寸法ＮＧＴＷＤは、公称コイル領域幅寸法ＹＳＥＰの少なくとも０．１０倍、又は、少なくとも０．１５倍、又は、少なくとも０．２５倍、又は、少なくとも０．５０倍である。幾つかの実施態様において、幾つかの特定の例示的な値として、公称コイル領域幅寸法ＹＳＥＰは、約２．０ｍｍ、又は、８．０ｍｍ、又は、１０ｍｍであってよく、また、各公称磁場発生トレース幅寸法ＮＧＴＷＤは、少なくとも約０．２５ｍｍ、又は、０．５０ｍｍ、又は、１．００ｍｍ又はそれ以上であってよい。これらは、約０．１０ｍｍであった幾つかの従前のシステムにおけるトレース幅と比較されうる。本明細書に開示される構成といった構成は、幾つかの事例では、同等の駆動信号を磁場発生コイルに入力した際に、同等の従来技術の構成の信号レベルを、１．５倍以上、また、幾つかの事例では、３倍以上で超える検出信号レベルを達成することが分かっている。
【００４４】
検出部１６７及び３６７等の例示的な構成に関して、様々な実施態様において、検知要素ＳＥＮ（例えば図２及び図３に示されるように領域を取り囲むループ又はコイル要素）は、本明細書に開示される最大信号利得設計原理に従って構成される場合に、より従来型の検知要素に優る幾つかの利点（例えは増加された利得等）を提供しうる。磁場発生コイルＦＧＣに一致する又は磁場発生コイルＦＧＣ内（例えばＩＮＴＡ内）に置かれる検知要素の磁場受信領域の量は、相対的に最大化されるべきである一方で、（例えばＹ軸方向に沿った）磁場発生コイル部ＦＧＣを形成する導体の外側にある検知要素の磁場受信領域の量は、相対的に最小化されるべきである。当然ながら、図２及び図３に示される検知要素ＳＥＮは、この原理に一致する上記設計関係を有するオーバーラップ寸法ＯＤを示す。例えば各公称磁場発生トレース幅寸法ＮＧＴＷＤは、対応するオーバーラップ寸法ＯＤよりも大きいようにされる。
【００４５】
図４は、本明細書に開示され、請求項に係る原理に従った検出部４６７内に含まれる磁場発生コイルＦＧＣの終端部ＥＤＰの第１の例示的な実施態様を示す等角図の「ワイヤフレーム」図である。当然ながら、検出部４６７の要素は、図２の検出部１６７の同様の参照符号が付けられた要素と同様に設計され、機能してよく、一般に、それらとの類似性によって理解されるものとする。検出部４６７は、磁場発生コイルＦＧＣと、複数の検知要素ＳＥＮ１〜ＳＥＮ２４（図４には、代表検知要素ＳＥＮ１７〜ＳＥＮ２４が示されている）とを含む。磁場発生コイルＦＧＣは、第１の伸長部ＥＰ１及び第２の伸長部ＥＰ２と、終端部ＥＤＰとを含み、基板（例えば図１の基板１６２）上に固定され、内部領域ＩＮＴＡを取り囲む。
【００４６】
様々な実施態様において、磁場発生コイルＦＧＣと検知要素ＳＥＮとは、例えばプリント回路基板の様々な層（図４では、層構造は明示的に示されてはいない）内に配置されることによって、互いから絶縁される。図４において、様々なラベル付けされたＺ座標が、様々なプリント回路基板（ＰＣＢ）層の各表面と一致する又は各表面を特定すると理解されるものとする。しかし、別の作成方法が使用されてもよい。信号変調スケールパターン１８０の信号変調要素ＳＭＥは、Ｚ座標Ｚｓｍｅにある（図１に示される）スケール１７０の表面上にある。当然ながら、スケール１７０は、検出部４６７の要素を担持するプリント回路基板（ＰＣＢ）と離間している。図４に示される実施形態では、ＰＣＢは、Ｚ座標Ｚｆｓにある前面（例えば絶縁コーティングの前面）を有する。動作間隙が、スケール要素のＺ座標Ｚｓｍｅと、前面のＺ座標Ｚｆｓとの間に存在する。伸長部ＥＰ１及びＥＰ２は、Ｚ座標Ｚｅｐを有するＰＣＢ層表面上に作成されてよく、また、絶縁コーティングによって覆われてよい。検知要素ＳＥＮは、Ｚ座標ＺｓｅＬ１及びＺｓｅＬ２を有する各ＰＣＢ層表面上にある相互接続された導電性ループ部を含んでよい。導電性ループ部は、上記されたように、導体が、互いに交差する一方で、検知要素の信号寄与を直列に接続し、各信号寄与極性を提供するように、フィードスルーを使用して、層間で接続されてよい。
【００４７】
第１の伸長部ＥＰ１及び第２の伸長部ＥＰ２それぞれは、Ｘ軸方向に沿って延在し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に垂直であるＺ軸方向に沿って、信号変調スケールパターン１８０に対向する検出部４６７のＰＣＢの前面から、伸長部のｚ距離ＥＰＺＤ＝（Ｚｅｐ−Ｚｆｓ）に、名目上位置する。上記されたように、終端部ＥＤＰは、第１の伸長部ＥＰ１と第２の伸長部ＥＰ２との間の公称コイル領域幅寸法ＹＳＥＰに相当するＹ軸方向の距離間隔に亘り、内部領域ＩＮＴＡの端の付近において、それらの間に接続を提供する導電性経路を含む。図４に示される実施形態では、終端部ＥＤＰは、検出部４６７のＰＣＢの前面から、シールドされた終端セクションのｚ距離ＳＥＳＺＤ＝（Ｚｓｅｓ−Ｚｆｓ）に名目上位置しているＺ座標Ｚｓｅｓを有する対応するＰＣＢ層の表面上にあるシールドされた終端セクションＳＥＳを含む。シールドされた終端セクションのｚ距離ＳＥＳＺＤは、伸長部のｚ距離ＥＰＺＤよりも大きい。第１の接続部ＣＮＰ１（例えばＰＣＢフィードスルー）は、第１の伸長部ＥＰ１を、シールドされた終端セクションＳＥＳの第１の端に接続し、第２の接続部ＣＮＰ２（例えばＰＣＢフィードスルー）は、第２の伸長部ＥＰ２を、シールドされた終端セクションＳＥＳの第２の端に接続する。
【００４８】
図４に示される実施態様では、検出部４６７は更に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って延在し、Ｚ座標Ｚｃｓｒを有する対応するＰＣＢ層の表面上に名目上位置し、また、検出部４６７のＰＣＢの前面から、シールド領域のｚ距離ＳＲＺＤ＝（Ｚｃｓｒ−Ｚｆｓ）に名目上位置する導電性シールド領域ＣＳＲ（例えば図４において、幾分任意に配置された破線の「縁」線によって表される導電性の平面領域）を含む。様々な実施態様において、シールド領域のｚ距離ＳＲＺＤは、シールドされた終端セクションのｚ距離ＳＥＳＺＤよりも小さく、導電性シールド領域ＣＳＲは、シールドされた終端セクションＳＥＳの少なくとも一部と、検出部４６７のＰＣＢの前面との間に配置される。導電性シールド領域ＣＳＲは、検出部４６７のＰＣＢにおける広いグランドプレーン層の一部を含んでもよいし、又は、幾つかの実施形態では、個別の領域を含んでもよい。導電性シールド領域ＣＳＲは、第１の接続部ＣＮＰ１及び第２の接続部ＣＮＰ２（例えばＰＣＢフィードスルー）が、導電性シールド領域ＣＳＲから分離又は絶縁されるように、クリアランスホールＣＨを含んでもよい。
【００４９】
一般に、磁場発生コイルの終端部（例えばＹ軸方向に沿って延在する終端部）の以前から知られている構成によって発生される磁場成分は、終端部に最も近い検知要素の検出信号にエラー成分（いわゆる「終端効果（end effect）」）を生じさせる。検出部内に「テーパされた終端構成」を使用して、及び／又は、終端部を終端検知要素から遠くに離すことによって、この終端効果を軽減する試みがなされてきている。しかし、これらのアプローチは、望ましくなく信号強度を低下させるか、検出部のＸ軸寸法を増加させるか、又は、その両方を生じさせる。対照的に、上記シールド構成は、終端部によって生成される磁場成分を減少させる、及び／又は、それが、信号変調要素ＳＥＭに達しないようにする傾向がある。したがって、最も近い検知要素に結合される磁場成分は、より小さいか、及び／又は、スケール位置に関係なく、略一定であり、したがって、任意の終端効果を実質的に軽減する。
【００５０】
上記されたように、様々な実施態様において、伸長部ＥＰ１及びＥＰ２は、プリント回路基板の第１の層上に作成されてよく、シールドされる終端セクションＳＥＳは、プリント回路基板の第２の層上に作成されてよく、導電性シールド領域ＣＳＲは、プリント回路基板の第２の層よりも検出部の前面（例えば検出部のＰＣＢの前面）に近い回路基板の層上に作成される。１つのそのような実施態様では、導電性シールド領域ＣＳＲは、第１の層と第２の層との間に配置されるプリント回路基板の層上に作成されてよい。このような構成では、導電性シールド領域ＣＳＲは、プリント回路基板のグランドプレーン層の少なくとも一部を含んでよく、グランドプレーン層は、第１の層と第２の層との間に配置される。１つの実施態様において、伸長部ＥＰ１又はＥＰ２と、シールドされた終端セクションＳＥＳとの間の（例えば第１の接続部ＣＮＰ１又は第２の接続部ＣＮＰ２の一部としての）接続は、Ｚ軸方向に沿って延在するプリント回路基板フィードスルーを含んでよい。１つのこのような構成において、導電性シールド領域ＣＳＲは、第１の層と第２の層との間に配置されるプリント回路基板の層上に作成されてよく、プリント回路基板のフィードスルーは、導電性シールド領域ＣＳＲ内に作成される開口を貫通してよい。
【００５１】
図５は、本明細書に開示され、請求項に係る原理に従って、検出部５６７内に含まれる磁場発生コイルＦＧＣ’’の終端部ＥＤＰ’’の第２の例示的な実施態様を示す等角図の「ワイヤフレーム」図である。当然ながら、検出部５６７の要素は、図２の検出部１６７及び／又は図４の検出部４６７の同様の参照符号が付けられた要素と同様に設計され、操作されてよく、一般に、それらとの類似性によって理解されるものとする。
【００５２】
図５では、図４にあるように、様々なラベル付けされたＺ座標が、様々なプリント回路基板（ＰＣＢ）層の各表面と一致する又は各表面を特定すると理解されるものとする。しかし、別の作成方法を使用してもよい。信号変調スケールパターン１８０の要素ＳＭＥは、Ｚ座標Ｚｓｍｅにある（図１に示される）スケール１７０の表面上にある。検出部５６７は、Ｚ座標Ｚｆｓにある前面（例えば検出部５６７のＰＣＢ上の絶縁コーティングの前面）を有する。動作間隙が、スケール要素のＺ座標Ｚｓｍｅと、前面のＺ座標Ｚｆｓとの間に存在する。伸長部ＥＰ１及びＥＰ２は、Ｚ座標Ｚｅｐを有するＰＣＢ層の表面上に作成されてよく、また、絶縁コーティングによって覆われてよい。検知要素ＳＥＮは、Ｚ座標ＺｓｅＬ１及びＺｓｅＬ２を有するＰＣＢ層の各表面上にある相互接続された導電性ループ部を含んでよく、これらは、検出部４６７を参照して上で述べたように接続される。
【００５３】
第１の伸長部ＥＰ１及び第２の伸長部ＥＰ２は、検出部５６７の信号変調スケールパターン１８０に対向する前面から、伸長部のｚ距離ＥＰＺＤ＝（Ｚｅｐ−Ｚｆｓ）に、名目上位置している。検出部４６７にあるように、終端部ＥＤＰ’’は、第１の伸長部ＥＰ１と第２の伸長部ＥＰ２との間の公称コイル領域幅寸法ＹＳＥＰに相当するＹ軸方向の距離間隔に亘り、内部領域ＩＮＴＡの端の付近において、それらの間に接続を提供する導電性経路を含む。図５に示される実施形態では、終端部ＥＤＰ’’は、Ｚ座標Ｚｓｅｓ’’を有する対応するＰＣＢ層の表面上にあるシールドされた終端セクションＳＥＳ’’を含む。終端セクションＳＥＳ’’は、検出部５６７の前面から、シールドされた終端セクションのｚ距離ＳＥＳＺＤ’’＝（Ｚｓｅｓ’’−Ｚｆｓ）に名目上位置する。シールドされた終端セクションのｚ距離ＳＥＳＺＤ’’は、伸長部のｚ距離ＥＰＺＤよりも大きい。（例えばＰＣＢフィードスルーＣＮＰ１Ａ及び導電性トレースＣＮＰ１Ｂを含む）第１の接続部ＣＮＰ１は、第１の伸長部ＥＰ１を、シールドされた終端セクションＳＥＳの第１の端に接続し、（例えばＰＣＢフィードスルーＣＮＰ２Ａ及び導電性トレースＣＮＰ２Ｂを含む）第２の接続部ＣＮＰ２は、第２の伸長部ＥＰ２を、シールドされた終端セクションＳＥＳの第２の端に接続する。
【００５４】
図５に示される実施態様では、検出部５６７は更に、導電性シールド領域ＣＳＲ’’（例えば図５において、破線の縁線によって表される導電性の平面領域）を含む。導電性シールド領域ＣＳＲ’’は、Ｘ軸及びＹ軸方向に沿って延在し、Ｚ座標Ｚｃｓｒ’’を有する対応するＰＣＢ層の表面上に名目上位置し、また、検出部５６７のＰＣＢの前面から、シールド領域のｚ距離ＳＲＺＤ’’＝（Ｚｃｓｒ’’−Ｚｆｓ）に名目上位置する。様々な実施態様において、シールド領域のｚ距離ＳＲＺＤ’’は、シールドされた終端セクションのｚ距離ＳＥＳＺＤ’’よりも小さく、導電性シールド領域ＣＳＲ’’は、シールドされた終端セクションＳＥＳ’’の少なくとも一部と、検出部５６７のＰＣＢの前面との間に配置される。図５に示される実施形態について、当然ながら、幾つかの実施態様では、シールド領域ＣＳＲ’’は、必要に応じて、伸長部ＥＰ１及びＥＰ２と同じ表面上に配置されてもよい（つまり、必要に応じて、Ｚｃｓｒ’’＝Ｚｅｐ及びＥＰＺＤ＝ＳＲＺＤ’’である）。更に、１つのこのような実施態様において、必要に応じて、シールドされた終端セクションＳＥＳ’’及び導電性トレースＣＮＰ１Ｂ及びＣＮＰ２Ｂは、検知要素ＳＥＮに使用されたのと同じ表面上に配置されてよい（つまり、必要に応じて、Ｚｓｅｓ’’＝ＺｓｅＬ１又はＺｓｅｓ’’＝ＺｓｅＬ２等である）。このような実施態様では、検出部５６７のＰＣＢが、検出部４６７よりも、少ない層を含んでも、及び／又は、Ｚ軸方向に沿ってより薄くてもよい。いずれの場合でも、検出部５６７における終端部ＥＤＰ’’のシールドされた構成は、検出部４６７における終端部ＥＤＰを参照して上で述べた様態と同様の様態で、終端効果を軽減する。
【００５５】
上記例示的な検出部４６７及び５６７に関して、当然ながら、導電性シールド領域ＣＳＲ（ＣＳＲ’’）は、磁場発生コイルＦＧＣの伸長部ＥＰ１及びＥＰ２の層の位置に比べて、（例えば異なるＰＣＢ層等の上に配置された）シールドされた終端セクションＳＥＳの相対的な層の位置に少なくとも部分的に基づいて、検知要素ＳＥＮ上のシールドされた終端セクションＳＥＳの（例えば磁束変化に関連する）効果を減少させることができる。このような構成は、導電性シールド領域ＣＳＲ（ＣＳＲ’’）の利用を可能にし、磁場発生コイルＦＧＣに、より短い全体のＸ軸寸法を可能にする（例えばこれに対し、終端部ＥＤＰは、磁束変化等に応じて生じる検出信号に影響を及ぼすことを回避するために、検知要素ＳＥＮから遠く離れて配置される必要がない）。
【００５６】
図６は、電子式エンコーダ７１０を含む測定システム７００のコンポーネントの１つの例示的な実施態様を示すブロック図である。当然ながら、図６の幾つかの番号が付けられたコンポーネント７ＸＸは、以下に特に指定のない限り、図１の同様に番号が付けられたコンポーネント１ＸＸに対応するか、及び／又は、同様の動作を有する。電子式エンコーダ７１０は、信号処理部７６６と、合わされるとトランスデューサを形成するスケール７７０及び検出部７６７とを含む。様々な実施態様では、検出部７６７は、図２乃至図６に関して説明された構成の何れか又は他の構成を含んでよい。測定システム７００は更に、ディスプレイ７３８及びユーザによって操作可能なスイッチ７３４、７３６といったユーザインターフェースを含み、また、電源７６５を追加的に含んでもよい。様々な実施態様では、外部データインターフェース７３２が含まれてもよい。これらの要素はすべて、信号プロセッサとして具体化されうる信号処理部７６６（又は信号処理及び制御回路）に結合される。信号処理部７６６は、検出部７６７から入力される検出信号に基づいて、スケール７７０に対する検出部７６７の検知要素の位置を決定する。
【００５７】
様々な実施態様において、図６の信号処理部７６６（及び／又は図１の信号処理部１６６）は、本明細書において説明される機能を行うように、ソフトウェアを実行する１つ以上のプロセッサを含んでも又はそれらから構成されてよい。プロセッサは、プログラマブル汎用又は特殊用途向けマイクロプロセッサ、プログラマブルコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）等又はこのようなデバイスの組み合わせを含む。ソフトウェアは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ等、又は、このようなコンポーネントの組み合わせといったメモリに記憶されてよい。ソフトウェアは更に、光学ベースのディスク、フラッシュメモリデバイス又はデータを記憶する任意の他のタイプの不揮発性記憶媒体といった１つ以上の記憶デバイスに記憶されてもよい。ソフトウェアは、特定のタスクを行う又は特定のアブストラクトデータタイプを実現するルーティン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等を含む１つ以上のプログラムモジュールを含んでよい。分散型コンピュータ環境では、プログラムモジュールの機能は、組み合わされても、複数のコンピュータシステム又はデバイスにわたって分散され、有線又は無線構成のサービスコールを介してアクセスされてよい。
【００５８】
図７は、図１等に示される電子式エンコーダにおいて、検出部１６７及びスケールパターン１８０としてそれぞれ使用可能である検出部７６７及び互換スケールパターン７８０の第３の例示的な実施態様を示す平面図である。検出部７６７は、図２の検出部１６７と同様の特徴及びコンポーネントを有し、その設計及び動作は、本明細書に開示され、請求項に記載される様々な設計原理を満たすように構成されている。具体的には、図２又は本明細書における他の図面における参照符号又はラベルと同様又は同一の図７における参照符号又はラベル（例えば７ＸＸ及び２ＸＸのように同様の「ＸＸ」との接尾語）によって指定される要素は、類似の要素を指定し、以下に明記される点を除き、同様に動作すると理解されてよい。したがって、検出部７６７及びスケールパターン７８０の重要な相違点についてのみ、以下に説明する。検出部７６７及び互換スケールパターン７８０は、以下により詳細に説明されるように、上記実施態様と比べてよりロバストな信号精度及び／又は信号強度を提供する点で、追加の利点を提供する。
【００５９】
図７及び図２の実施形態の主な相違点は、スケールパターン７８０が、互いに平行に配置された第１のパターントラックＦＰＴ及び第２のパターントラックＳＰＴを含む点である。第１のパターントラックＦＰＴは、もう１つのパターントラックに最も近い第１トラック内部境界ＦＴＩＢと、もう１つのパターントラックから最も遠い第１トラック外部境界ＦＴＥＢとの間のＹ軸方向に沿った公称第１パターントラック幅寸法ＦＰＴＷＤを有する。第２のパターントラックＳＰＴは、もう１つのパターントラックに最も近い第２トラック内部境界ＳＴＩＢと、もう１つのパターントラックから最も遠い第２トラック外部境界ＳＴＥＢとの間のＹ軸方向に沿った公称第２パターントラック幅寸法ＳＰＴＷＤを有する。第１のパターントラックＦＰＴ及び第２のパターントラックＳＰＴそれぞれは、Ｘ軸方向に沿った位置の周期関数として変化する空間変化特徴を提供するように配置される信号変調要素ＳＭＥを含む。図７において、斜線で領域を示した信号変調要素ＳＭＥは、既知の原理に従って、磁束変化を局所的に比較的大きく減衰させる磁場減衰要素（例えば磁場減衰要素は、回路基板タイプのスケールの伝導性プレート、又は、金属バータイプのスケールの凸部）を表すと考えられ、斜線で領域を示した信号変調要素ＳＭＥ間の空間は、磁束変化の局所的な減衰が比較的小さいか、または、既知の原理に従って、磁束変化を局所的に増大させる磁場持続要素（例えば磁場持続要素は、回路基板タイプのスケールの非伝導性領域、又は、金属バータイプのスケールの凹部）を表すと考えられる。
【００６０】
別の主な相違点は、検出部７６７が、スケールパターン７８０との互換動作のために構成される点である。検出部７６７は、磁場発生コイル部ＦＧＣを含み、当該磁場発生コイル部ＦＧＣは、基板上に固定されていてよく、また、第１トラック磁場発生コイル部ＦＴＦＧＣＰと第２トラック磁場発生コイル部ＳＴＦＧＣＰとを含む。磁場発生コイル部ＦＧＣは、信号処理部からのコイル駆動信号を磁場発生コイル部ＦＧＣに提供するように接続する少なくとも２つの接続部（例えばＣＰ１及びＣＰ２）を含む入力部ＩＮＰを含んでよい。磁場発生コイル部ＦＧＣにおいて、第１トラック磁場発生コイル部ＦＴＦＧＣＰは、第１のパターントラックＦＰＴと位置合わせされた第１の内部領域ＦＩＮＴＡを取り囲み、Ｘ軸方向に沿って公称第１内部領域長さ寸法ＦＩＡＬＤと、Ｙ軸方向に沿って公称第１内部領域幅寸法ＹＳＥＰ１とを有し、コイル駆動信号に応えて、第１の内部領域ＦＩＮＴＡ内に第１の磁束変化を発生させる。同様に、第２トラック磁場発生コイル部ＳＴＦＧＣＰは、第２のパターントラックＳＰＴと位置合わせされた第２の内部領域ＳＩＮＴＡを取り囲み、Ｘ軸方向に沿って公称第２内部領域長さ寸法ＳＩＡＬＤと、Ｙ軸方向に沿って公称第２内部領域幅寸法ＹＳＥＰ２とを有し、コイル駆動信号に応えて、第２の内部領域ＳＩＮＴＡ内に変化する第２の磁束を発生させる。
【００６１】
検出部７６７は更に、Ｘ軸方向に沿って配置され、基板上に固定される複数の検知要素ＳＥＮ（例えばＳＥＮ１、ＳＥＮ１４）を含む。各検知要素ＳＥＮは、第１の内部領域ＦＩＮＴＡ及び第２の内部領域ＳＩＮＴＡに亘るＹ軸方向に沿った公称検知要素幅寸法ＮＳＥＷＤを有する。複数の検知要素は、スケールパターン７８０の隣接する信号変調要素ＳＭＥによって提供される磁束変化への局所的影響に応じた検出器信号を提供するように構成される。様々な実施態様において、複数の検知要素ＳＥＮは、磁束検知ループを含み、プリント回路基板上に作成される導電性トレース及びフィードスルーによって形成されうる。（例えば図７に示されるような）様々な実施態様において、（例えば第１の方向における電流を生成するために第１の極性の磁束変化に応じる）第１の検知ループ極性を提供するように構成される磁束検知ループは、Ｘ軸方向に沿って、（例えば第２の方向における電流を生成するために第１の極性とは反対極性の磁束変化に応じる）第１の検知ループ極性とは反対の第２検知ループ極性を提供するように構成される磁束検知ループと交互配置される。信号処理部が、コイル駆動信号を提供するために、検出部に動作可能に接続されてよく、既知の方法に従って、検出部７６７の図示される検知要素ＳＥＮから（及び既知の原理に従って他の空間位相位置に提供される他の図示されていない検知要素ＳＥＮから）の検出信号入力に基づいて、検出部とスケールパターンとの相対位置を決定する。
【００６２】
図７に示されるように、磁場発生コイル部ＦＧＣ及び検知要素ＳＥＮは、本明細書においてすでに開示した原理に従って有利に構成される。磁場発生コイル部ＦＧＣは、終端部ＥＤＰの１つ以上について、シールド構成を実現するために、図示されるフィードスルーの１つ以上を含んでよい。当然ながら、特定の実施態様において不要である又は所望されない図示されるフィードスルーは、省略されてよい。
【００６３】
図７に示される実施態様では、第１トラック内側伸長部ＦＴＩＥＰ及び第１トラック外側伸長部ＦＴＯＥＰそれぞれは、第１の内部領域ＦＩＮＴＡに隣接してＸ軸方向に沿って延在する。第１トラック内側伸長部ＦＴＩＥＰは、第１トラック内部境界ＦＴＩＢに隣接して位置付けられ、第１トラック外側伸長部ＦＴＯＥＰは、第１トラック外部境界ＦＴＥＢに隣接して位置付けられる。第１トラック内側伸長部ＦＴＩＥＰは、Ｙ軸方向に沿って公称第１トラック内側磁場発生トレース幅寸法ＮＦＴＩＧＴＷＤを有する。第１トラック外側伸長部ＦＴＯＥＰは、Ｙ軸方向に沿って公称第１トラック外側磁場発生トレース幅寸法ＮＦＴＯＧＴＷＤを有する。本明細書に開示される原理によれば、公称第１トラック磁場発生トレース幅寸法ＮＦＴＩＧＴＷＤ及びＮＦＴＯＧＴＷＤ（同じであっても互いに異なっていてもよい）それぞれは、公称第１内部領域幅寸法ＹＳＥＰ１の少なくとも０．１倍である。幾つかの実施態様では、第１トラック磁場発生トレース幅寸法ＮＦＴＩＧＴＷＤ及びＮＦＴＯＧＴＷＤが、公称第１内部領域幅寸法ＹＳＥＰ１の少なくとも０．１５倍、少なくとも０．２５倍、又は、少なくとも０．５０倍であることが有利でありうる。
【００６４】
第２トラック内側伸長部ＳＴＩＥＰ及び第２トラック外側伸長部ＳＴＯＥＰそれぞれは、第２の内部領域ＳＩＮＴＡに隣接してＸ軸方向に沿って延在する。第２トラック内側伸長部ＳＴＩＥＰは、第２トラック内部境界ＳＴＩＢに隣接して位置付けられ、第２トラック外側伸長部ＳＴＯＥＰは、第２トラック外部境界ＳＴＥＢに隣接して位置付けられる。第２トラック内側伸長部ＳＴＩＥＰは、Ｙ軸方向に沿って公称第２トラック内側磁場発生トレース幅寸法ＮＳＴＩＧＴＷＤを有する。第２トラック外側伸長部ＳＴＯＥＰは、Ｙ軸方向に沿って公称第２トラック外側磁場発生トレース幅寸法ＮＳＴＯＧＴＷＤを有する。本明細書に開示される原理によれば、公称第２トラック磁場発生トレース幅寸法ＮＳＴＩＧＴＷＤ及びＮＳＴＯＧＴＷＤ（同じであっても互いに異なっていてもよい）それぞれは、公称第２内部領域幅寸法ＹＳＥＰ２の少なくとも０．１倍である。幾つかの実施態様では、第２トラック磁場発生トレース幅寸法ＮＳＴＩＧＴＷＤ及びＮＳＴＯＧＴＷＤが、公称第２内部領域幅寸法ＹＳＥＰ２の少なくとも０．１５倍、少なくとも０．２５倍、又は、少なくとも０．５０倍であることが有利でありうる。他の特徴及び／又は設計関係も、必要に応じて、図２を参照して説明された特徴及び／又は設計関係と類似するようにされてよい。
【００６５】
様々な実施態様において、上記特徴と組み合わせて、公称検知要素幅寸法ＮＳＥＷＤの少なくとも半分以上が、第１トラック外側伸長部ＦＴＯＥＰと第２トラック外側伸長部ＳＴＯＥＰとの間に含まれる。幾つかの実施態様では、公称検知要素幅寸法ＮＳＥＷＤの半分以上が、第１の内部領域ＦＩＮＴＡ及び第２の内部領域ＳＩＮＴＡ内に含まれる。様々な実施態様において、磁場発生コイル部ＦＧＣ及び検知要素ＳＥＮは、互いから絶縁される。図７に示されるように、少なくとも１つの検知要素ＳＥＮの公称検知要素幅寸法ＮＳＥＷＤは、第１トラック外側伸長部ＦＴＯＥＰと第２トラック外側伸長部ＳＴＯＥＰとの間に亘る全体内部領域幅寸法ＯＩＡＷＤよりも大きく、第１トラック外側伸長部ＦＴＯＥＰ及び第２トラック外側伸長部ＳＴＯＥＰの少なくとも一方の内側エッジＩＥを、オーバーラップ寸法（例えば第１トラックオーバーラップ寸法ＦＴＯＤ及び／又は第２トラックオーバーラップ寸法ＳＴＯＤ）と規定される量だけ越えて延在する。様々な実施態様では、磁場発生コイル部ＦＧＣは、各公称外側磁場発生トレース幅寸法（ＮＦＴＯＧＴＷＤ及びＮＳＴＯＧＴＷＤ）が、その関連付けられるオーバーラップ寸法よりも大きいように構成される。様々な実施態様では、すべての伸長部（ＦＴＩＥＰ、ＦＴＯＥＰ、ＳＴＩＥＰ及びＳＴＯＥＰ）は、プリント回路基板の第１の層内に作成され、検知要素ＳＥＮは、少なくともオーバーラップ寸法の付近において、第１の層とは異なる層を含むプリント回路基板の１つ以上の層内に作成される導電性ループを含む。
【００６６】
図７に示される特定の実施態様では、第１のパターントラックＦＰＴ及び第２のパターントラックＳＰＴそれぞれは、第１のパターントラックＦＰＴ及び第２のパターントラックＳＰＴにおいて、Ｘ軸方向に沿って同じ空間的周期又は波長Ｗに従って配置される同じタイプの信号変調要素ＳＭＥを含んでよい。第２のパターントラックＳＰＴにおける信号変調要素ＳＭＥは、第１のパターントラックにおける信号変調要素に対して約Ｗ／２の公称スケールトラックオフセットＳＴＯだけ、測定軸方向（Ｘ軸方向）に沿ってオフセットされている。図７における電流の流れの矢印によって示されるように、磁場発生コイル部ＦＧＣは、第１の内部領域ＦＩＮＴＡにおいて、第１の極性を有する第１トラック変化磁束を発生させ、また、第２の内部領域ＳＩＮＴＡにおいて、第１の極性とは反対の第２の極性を有する第２トラック変化磁束を発生させるように構成される。
【００６７】
上記されたように、複数の検知要素ＳＥＮは、Ｘ軸方向に沿って検知ループ極性が交互にされ、プリント回路基板上に作成される導電性トレースによって形成される磁束検知ループ（或いは、検知コイル又は検知巻線とも呼ばれる）を含んでよい。様々な実施形態において、各磁束検知ループの少なくとも半分以上が、Ｙ軸方向に沿って第１の内部領域ＦＩＮＴＡ及び第２の内部領域ＳＩＮＴＡに亘ってよい。図７に示されるように、特定の検知要素ＳＥＮ１４が、例えば第１トラックの正極性巻線（又は巻線部）ＦＴＳＥＮ１４と、第２トラックの負極性巻線（又は巻線部）ＳＴＳＥＮ１４とを含むものとして説明されうる。特定の検知要素ＳＥＮ１５は、例えば第１トラックの負極性巻線（又は巻線部）ＦＴＳＥＮ１５と、第２トラックの負極性巻線（又は巻線部）ＳＴＳＥＮ１５とを含むものとして説明され、他の検知要素について、以下同様にされてよい。第１（トラック）の内部領域ＦＩＮＴＡと位置合わせされる巻線（又は巻線部）のセット又はグループは、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣの１つ実施態様を提供する。第２（トラック）の内部領域ＳＩＮＴＡと位置合わせされる巻線（又は巻線部）のセット又はグループは、第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣの１つの実施態様を提供する。第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣは共に、スケールパターン７８０と協働して、その巻線又は巻線部（例えばＦＴＳＥＮ及びＳＴＳＥＮ）のそれぞれにおいて生じるすべての信号成分が同じ空間位相を有するように構成される全体の検知コイル部ＳＣＣを形成する。つまり、この特定の実施形態において、各検知要素ＳＥＮは、第１の内部領域ＦＩＮＴＡ及び第２の内部領域ＳＩＮＴＡにおいて、同じ検知ループ極性を提供する巻線又は巻線部を含む。第１の内部領域ＦＩＮＴＡにおける発生磁束の極性は、第２の内部領域ＳＩＮＴＡにおける発生磁束の極性とは反対であるので、これは、第１のパターントラックＦＰＴ及び第２のパターントラックＳＰＴにおいて約Ｗ／２のスケールトラックパターンオフセットＳＴＯを有する信号変調要素ＳＭＥのパターンと相互作用して、各検知要素ＳＥＮにおいて、強化信号寄与が生成される。当然ながら、様々な空間位相を有する追加の検知コイル部ＳＣＣが同様に構成されて、既知の原理に従って、検出部７６７に追加されてもよく、結果として生じる信号（例えば直交信号）はすべて処理されて、ロバストな位置測定値が提供されうる。
【００６８】
図８は、図１等に示される電子式エンコーダにおいて、検出部１６７及びスケールパターン１８０としてそれぞれ使用可能である検出部８６７及び互換スケールパターン７８０の第４の例示的な実施態様を示す平面図である。図８に示されるスケールパターン７８０は、図７に示されるスケールパターン７８０と同様又は同一であってよく、検出部８６７とのその動作に関すること以外、以下に詳細には説明しない。検出部８６７は、図７の検出部７６７の特徴及びコンポーネントに類似する特徴及びコンポーネントを有し、その設計及び動作は、本明細書に開示され、請求項に記載される同様の設計原理を満たすように構成されており、また、同様の利点を提供する。図７又は本明細書における他の図面における参照符号又はラベルと同様又は同一の図８における参照符号又はラベル（例えば８ＸＸ及び７ＸＸのように同様の「ＸＸ」との接尾語）によって指定される要素は、類似の要素を指定し、以下に明記される点を除き、同様に動作すると理解されてよい。したがって、検出部８６７及び検出部７６７の重要な相違点についてのみ、以下に詳述する。
【００６９】
検出部７６７と同様に、検出部８６７は、スケールパターン７８０との互換動作のために構成される。第１トラック磁場発生コイル部ＦＴＦＧＣＰは、第１のパターントラックＦＰＴと位置合わせされた第１の内部領域ＦＩＮＴＡを取り囲み、Ｘ軸方向に沿って公称第１内部領域長さ寸法ＦＩＡＬＤと、Ｙ軸方向に沿って公称第１内部領域幅寸法ＹＳＥＰ１とを有し、コイル駆動信号に応えて、第１の内部領域ＦＩＮＴＡ内に第１の磁束変化を発生させる。同様に、第２トラック磁場発生コイル部ＳＴＦＧＣＰは、第２のパターントラックＳＰＴと位置合わせされた第２の内部領域ＳＩＮＴＡを取り囲み、Ｘ軸方向に沿って公称第２内部領域長さ寸法ＳＩＡＬＤと、Ｙ軸方向に沿って公称第２内部領域幅寸法ＹＳＥＰ２とを有し、コイル駆動信号に応えて、第２の内部領域ＳＩＮＴＡ内に変化する第２の磁束を発生させる。
【００７０】
検出部８６７と検出部７６７との１つの重要な相違点は、図８における電流の流れの矢印によって示されるように、磁場発生コイル部ＦＧＣが、第１の内部領域ＦＩＮＴＡにおいて第１の極性を有する第１トラック変化磁束を発生させ、また、第２の内部領域ＳＩＮＴＡにおいて第１の極性と同じ極性を有する第２トラック変化磁束を発生させるように構成される点である。これに関連して、以下に説明されるように、複数の検知要素ＳＥＮ（例えばＳＥＮ１、ＳＥＮ１４）において、第２の重要な相違点がある。
【００７１】
検出部７６７と同様に、検出部８６７において、複数の検知要素ＳＥＮは、第１の内部領域ＦＩＮＴＡ及び第２の内部領域ＳＩＮＴＡに亘るＹ軸方向に沿った公称検知要素幅寸法ＮＳＥＷＤを有し、複数の検知要素ＳＥＮは、スケールパターン７８０の隣接する信号変調要素ＳＭＥによって提供される磁束変化への局所的影響に応じた検出器信号を提供するように構成される。複数の検知要素ＳＥＮは、プリント回路基板上に作成される導電性トレースによって形成される磁束検知ループ（或いは、検知コイル又は検知巻線とも呼ばれる）を含んでよい。様々な実施形態において、磁束検知ループの少なくとも半分以上が、Ｙ軸方向に沿って第１の内部領域ＦＩＮＴＡ及び第２の内部領域ＳＩＮＴＡに亘ってよい。しかし、検出部７６７とは対照的に、検出部８６７内に示される磁束検知ループそれぞれは、第１の内部領域ＦＩＮＴＡ及び第２の内部領域ＳＩＮＴＡにおいて、相反する検知ループ極性を提供するように、それらの導電性トレースの交差又はツイストを含む。様々な実施形態では、磁束検知ループの少なくとも半分以上について、それらの導電性トレースの交差又はツイストは、不所望の信号外乱を作成しないように、第１の内部領域ＦＩＮＴＡと第２の内部領域ＳＩＮＴＡとの間の第１トラック内側伸長部ＦＴＩＥＰ及び第２トラック内側伸長部ＳＴＩＥＰを含む「非アクティブ」中心領域内又は上に位置付けられる。
【００７２】
図８に示されるように、特定の検知要素ＳＥＮ１４が、例えば第１トラックの正極性巻線（又は巻線部）ＦＴＳＥＮ１４と、第２トラックの負極性巻線（又は巻線部）ＳＴＳＥＮ１４とを含むものとして説明されうる。特定の検知要素ＳＥＮ１５は、例えば第１トラックの負極性巻線（又は巻線部）ＦＴＳＥＮ１５と、第２トラックの正極性巻線（又は巻線部）ＳＴＳＥＮ１５とを含むものとして説明され、他の検知要素について、以下同様にされてよい。第１（トラック）の内部領域ＦＩＮＴＡと位置合わせされる巻線（又は巻線部）のセット又はグループは、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣの別の実施態様を提供する。第２（トラック）の内部領域ＳＩＮＴＡと位置合わせされる巻線（又は巻線部）のセット又はグループは、第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣの別の実施態様を提供する。図８に示されるように、検知要素ＳＥＮの磁束検知ループは更に、（例えば図８の下部に拡大図で示される１つの例示的な検知ループ導体図及び関連の電流の流れの矢印によって概略的に示されるように）、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣのそれぞれにおいて、相反する検知ループ極性をＸ軸方向に沿って交互配置するように構成される。
【００７３】
第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣは共に、スケールパターン７８０と協働して、その巻線又は巻線部（例えばＦＴＳＥＮ及びＳＴＳＥＮ）のそれぞれにおいて生じるすべての信号成分が同じ空間位相を有するように構成される全体の検知コイル部ＳＣＣを形成する。
【００７４】
つまり、上記説明によれば、第１の内部領域ＦＩＮＴＡにおける発生磁束の極性は、第２の内部領域ＳＩＮＴＡにおける発生磁束の極性と同じであるので、これは、第１のパターントラックＦＰＴ及び第２のパターントラックＳＰＴにおいて約Ｗ／２のスケールトラックオフセットＳＴＯを有する信号変調要素ＳＭＥと相互作用し、「ツイストした」検知要素ＳＥＮのそれぞれにおいて、強化信号寄与が生成される。信号処理部が、コイル駆動信号を提供するために、検出部に動作可能に接続されてよく、既知の方法に従って、検出部８６７の図示される検知要素ＳＥＮから（及び既知の原理に従って他の空間位相位置に提供される他の図示されていない検知要素ＳＥＮから）の検出信号入力に基づいて、検出部とスケールパターンとの相対位置を決定する。
【００７５】
図８に示されるように、磁場発生コイル部ＦＧＣ及び検知要素ＳＥＮは、本明細書においてすでに開示した原理に従って有利に構成される。磁場発生コイル部ＦＧＣは、終端部ＥＤＰの１つ以上について、シールド構成を実現するために、図示されるフィードスルーの１つ以上を含んでよい。当然ながら、特定の実施態様において不要である又は所望されない図示されるフィードスルーは、省略されてよい。本明細書に開示される原理によれば、公称第１トラック磁場発生トレース幅寸法ＮＦＴＩＧＴＷＤ及びＮＦＴＯＧＴＷＤそれぞれは、公称第１内部領域幅寸法ＹＳＥＰ１の少なくとも０．１倍である。幾つかの実施態様では、第１トラック磁場発生トレース幅寸法ＮＦＴＩＧＴＷＤ及びＮＦＴＯＧＴＷＤが、公称第１内部領域幅寸法ＹＳＥＰ１の少なくとも０．１５倍、少なくとも０．２５倍、又は、少なくとも０．５０倍であることが有利でありうる。本明細書に開示される原理によれば、公称第２トラック磁場発生トレース幅寸法ＮＳＴＩＧＴＷＤ及びＮＳＴＯＧＴＷＤそれぞれは、公称第２内部領域幅寸法ＹＳＥＰ２の少なくとも０．１倍である。幾つかの実施態様では、第２トラック磁場発生トレース幅寸法ＮＳＴＩＧＴＷＤ及びＮＳＴＯＧＴＷＤが、公称第２内部領域幅寸法ＹＳＥＰ２の少なくとも０．１５倍、少なくとも０．２５倍、又は、少なくとも０．５０倍であることが有利でありうる。
【００７６】
検出部８６７において使用される他の特徴及び／又は設計関係も、必要に応じて、検出部７６７を参照して説明された互換性のある特徴及び／又は設計関係に類似するようにされてよい。
【００７７】
図７及び図８を参照して上記されたものと同様の磁場発生極性及び検知要素極性と組み合わせて使用される２トラックスケールパターンは、参照することによりすでに本明細書に組み込まれている第‘９５８号特許において、詳細な作成又はレイアウトの配慮点に言及することなく開示されたように、単一トラックスケールパターン構成において生じうる特定の信号オフセット成分を低減又は排除するのに役立ちうる。本明細書においてすでに述べたように、従来のシステム（例えば第‘９５８号特許において言及されるシステム）は、磁場発生コイルに、比較的細いトレース及び／又は比較的大きい内部領域（例えば大きい内部領域ＦＩＮＴＡ及び／若しくはＳＩＮＴＡ並びに／又は公称コイル領域幅寸法ＹＳＥＰ１及び／若しくはＹＳＥＰ２）を使用する。幾つかの従来のシステムでは、検出部の検知要素に、磁場発生コイル内部領域内の変化磁束を受け取るために比較的大きい領域が結合されていることが望ましいと、通常考えられていた。これは、電流の流れ及び信号強度に関して有利であると考えられていたことによる。対照的に、本明細書に開示される原理によれば、（例えば特定の応用によって課される全体検出部Ｙ軸寸法制限について、内部領域ＦＩＮＴＡ及び／若しくはＳＩＮＴＡ並びに／又はＹＳＥＰ１及び／若しくはＹＳＥＰ２を犠牲にして）より太いトレース幅が使用され、これは、磁場発生コイル部ＦＧＣに比較的小さい全体インピーダンスをもたらし、これにより、より多くの量の電流が、比較的短時間の間に流れる（例えばより強い信号を生成する）ことが可能となり、また、測定のために望ましい長さの時間について、共鳴も依然として達成可能である。これは、実施上の配慮点（例えばこれまでに使用されてきた単一トラックエンコーダと同じ空間に収まるようにすること）によって比較的小さい第１トラックパターン幅及び第２のトラックパターン幅に制限されうる２トラックスケールパターンにとって特に有益である。本明細書に開示される原理に従って構成される２トラック構成は、同等の駆動信号を磁場発生コイル部に入力した場合に、同等の従来技術の構成の信号レベルを、時には、１．５倍以上、更には、３倍以上に超える検出信号レベルを達成することが分かっている。
【００７８】
図１乃至図８を参照して、好適な実施態様が図示及び説明されたが、本開示に基づけば当業者には、図示及び説明された特徴の配置及び動作の順序における多数の変形態様が明らかであろう。上で開示される原理を実現するために、様々な代替形態が使用されてもよい。
【００７９】
一例として、図２、図３、図７及び図８に示され、図２、図３、図７及び図８を参照して説明された実施形態は、非ゼロであるオーバーラップ寸法ＯＤを使用するが、これは、すべての実施形態における要件ではない。別の例として、図７及び図８に示される検知要素ＳＥＮの特定の構成及びスケールトラックパターンオフセットＳＴＯは、例示に過ぎず、限定ではない。上記説明及び開示された原理に基づいて、当業者には理解可能であるように、他のスケールトラックパターンオフセットＳＴＯを、特定のスケールトラックオフセット量に対応するように検知要素ＳＥＮの形状の適切な適応と組み合わせて使用してもよい。
【００８０】
図９は、電子式エンコーダにおいて使用可能である検出部９６７及び互換スケールパターン９８０の第５の例示的な実施態様を示す平面図である。検出部９６７は、図７の検出部７６７と同様の特徴及びコンポーネントを有し、その設計及び動作は、本明細書に開示され、請求項に記載される様々な設計原理を満たすように構成されている。具体的には、図７又は本明細書における他の図面における参照符号又はラベルと同様又は同一の図９における参照符号又はラベル（例えば９ＸＸ及び２ＸＸのように同様の「ＸＸ」との接尾語）によって指定される要素は、類似の要素を指定し、以下に明記される点を除き、同様に動作すると理解されてよい。したがって、検出部９６７及びスケールパターン９８０の重要な相違点についてのみ、以下に説明する。検出部９６７及び互換スケールパターン９８０は、幾つかの実施形態において入手が容易な従来のスケールを使用できることは勿論のこと、追加のレイアウト及び製造オプションを提供し、検出部９６７のコストを削減する点においても、幾つかの利点を提供する。また、以下により詳細に説明されるように、開示される設計原理及び特徴は更に、前述され、組み込まれている第‘９９０号特許及び第‘１３０号特許に説明されているように、特定の取り付け傾斜又は位置ずれによる「動的ピッチ」作用から生じる位置測定誤差を解決するための代替案も提供する。
【００８１】
スケールパターン７８０と同様に、スケールパターン９８０は、互いに平行に配置された第１のパターントラックＦＰＴ及び第２のパターントラックＳＰＴを含み、各パターントラックは、磁束変化を局所的に比較的大きく減衰させる磁場減衰要素と、磁束変化の局所的な減衰が比較的小さい、又は磁束変化を局所的に増大させる磁場持続要素とを含んでよい信号変調要素ＳＭＥを含む。信号変調要素ＳＭＥ（磁場減衰要素）及び磁場持続要素は、空間波長Ｗを有する周期パターンでＸ軸方向に沿って交互配置される。しかし、１つの主な相違点は、スケールパターン７８０とは対照的に、スケールパターン９８０では、第２のパターントラックＳＰＴは、第１のパターントラックに対して、約Ｗ／２又は厳密にＷ／２のスケールトラックパターンオフセットＳＴＯでオフセットされていない。むしろ、スケールパターン９８０では、第２のパターントラックの周期パターンは、第１のパターントラックの周期パターンに対して、Ｘ軸方向に沿って位置合わせされるか、又は、約又は厳密に０．５＊ＷではないスケールトラックパターンオフセットＳＴＯだけシフトされる。例えばスケールパターンオフセットＳＴＯは、有利には、０＋／−０．２５Ｗの範囲内にあってよい。幾つかの実施形態では、より一層有利には、スケールパターンオフセットＳＴＯはゼロであってよく、これは、従来のスケールの構成に対応する。（従来のスケールでは、信号変調要素は、通常、中断や切れ目又はオフセットなくスケールパターンの全幅に亘って延在する細い長方形の要素又はストリップである。）従来のスケールは、様々な長さがあり、様々なパターン又はオフセットを有する複数のトラックを有する特殊スケールよりもコストが低いことにより、すぐに利用可能である。
【００８２】
検出部７６７と同様に、検出部９６７は、パターントラックＦＰＴ及びＳＰＴに近接して取り付けられ、パターントラックＦＰＴ及びＳＰＴに対して測定軸方向に沿って移動するように構成され、磁場発生コイル部ＦＧＣと、対応する空間位相を有する信号成分を提供する少なくとも１つの対応する検知コイル部ＳＣＣとを含む。磁場発生コイル部ＦＧＣについては、ここでは簡単にしか説明しない。磁場発生コイル部ＦＧＣは、基板上に固定され、コイル駆動信号に応えて、第１のパターントラックＦＰＴと位置合わせされた第１の内部領域ＦＩＮＴＡ内に第１の磁束変化を提供するように構成される第１トラック磁場発生コイル部ＦＴＦＧＣＰと、コイル駆動信号に応えて、第２のパターントラックＳＰＴと位置合わせされた第２の内部領域ＳＩＮＴＡ内に第２の磁束変化を提供するように構成される第２トラック磁場発生コイル部ＳＴＦＧＣＰとを含む。検出部９６７では、第２の磁束変化は、第１の磁束変化の磁場極性とは反対の磁場極性を有する。磁場発生コイル部ＦＧＣは、有利には、上記原理に従って構成されてよい。しかし、当該設計原理は、様々な実施態様における例示に過ぎず、限定ではない。
【００８３】
検出部９６７の検知コイル部ＳＣＣは、検出部７６７の検知コイル部と同様であってよく、また、以下に説明される幾つかの相違点を除き、同様に理解されてよい。
【００８４】
幾つかの同様の態様を簡単にまとめると、図９に示される検知コイル部ＳＣＣは、第１トラック巻線又は巻線部ＦＴＳＥＮ及び第２トラック巻線又は巻線部ＳＴＳＥＮをそれぞれ含む複数の検知要素ＳＥＮを含む。例えばＳＥＮ１３は、第１トラック正極性巻線（又は巻線部）ＦＴＳＥＮ１３と、第２トラック正極性巻線（又は巻線部）ＳＴＳＥＮ１３とを含むものとして説明されうる。第１の（トラック）内部領域ＦＩＮＴＡと位置合わせされる巻線（又は巻線部）ＦＴＳＥＮのセット又はグループは、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣの一実施態様を提供する。第２の（トラック）内部領域ＳＩＮＴＡと位置合わせされる巻線（又は巻線部）ＦＴＳＥＮのセット又はグループは、第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣの一実施態様を提供する。第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣは共に、全体の検知コイル部ＳＣＣを形成し、スケールパターン９８０と協働して、巻線又は巻線部（例えばＦＴＳＥＮ及びＳＴＳＥＮ）のそれぞれにおいて生じるすべての信号成分が同じ空間位相を有するように構成される。
【００８５】
検出部７６７との比較における相違点に関して、検出部９６７は、スケールパターン７８０とは異なるスケールトラックパターンオフセットＳＴＯを有するスケールパターン９８０との互換動作のために構成される幾つかの追加の及び／又は変更された特徴を含む。具体的には、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣは、Ｘ軸方向に沿って、巻線オフセットＷＯ＝ＳＴＯ＋／−０．５＊Ｗに従って配置され、ＳＴＯは、スケールパターン９８０の特定の実施態様に使用される特定のスケールトラックパターンオフセットＳＴＯである。図９に示される実施形態について上述されたように、スケールトラックパターンオフセットＳＴＯは、０．５＊Ｗになることはなく、有利には、（例えば図９に示されるように）０＋／−０．２５Ｗの範囲内であり、より一層有利には、ゼロであってよい。図９に示される実施形態から分かるように、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣは、それぞれ、Ｘ軸方向に沿って、第１の検知スパンＦＳＳ及び第２の検知スパンＳＳＳを規定する。前述の実施形態とは対照的に、第１の検知スパンＦＳＳ及び第２の検知スパンＳＳＳは、Ｘ軸方向に沿って互いに位置合わせされず、また、第１のパターントラックＦＰＴと第２のパターントラックＳＰＴとの間のＸ軸方向に沿った境界線に対して互いに対称に置かれていない。代わりに、それらのスパンＦＳＳ及びＳＳＳは、巻線オフセットＷＯだけ互いにオフセットにされる。図９の下の部分に示される特定の実施態様では、各検知要素ＳＥＮにおいて、第１トラック巻線ＦＴＳＥＮは、第２トラック巻線ＳＴＳＥＮからＷＯだけオフセットにされる。
【００８６】
図９に示される特定の実施態様では、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣのそれぞれは、Ｘ軸方向に沿って中断なく交互配置される同数の正極性巻線（巻線部）及び負極性巻線（巻線部）を提供するように構成される。しかし、第‘９９０号特許及び第‘１３０号特許は、検知コイル部における仮想の交互配置される正極性ゾーン及び負極性ゾーンに関して、ピッチ補正について説明している。様々なピッチ補正された検知コイル部が、同数の正極性巻線及び負極性巻線を有しうるが、各極性ゾーン内に巻線が分布する必要はない。例えば幾つかのピッチのバランスが取れた構成では、１つの正極性ゾーンは２つの正極性巻線を含み、別の正極性ゾーンは空であってもよい。このような原理は、本明細書に開示される様々な原理及び特徴と組み合わされてよい。したがって、図９に示される具体的な中断されない及び均一の第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣは例示に過ぎず、限定ではない。より一般的に、第１の内部領域ＦＩＮＴＡ内に配置される第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣは、空間波長Ｗに対応するＸ軸方向に沿って繰り返す正極性巻線ゾーンに分布するＮ個の正極性巻線からなるセットと、正極性巻線ゾーンと交互に配置され、空間波長Ｗに対応するＸ軸方向に沿って繰り返す負極性巻線ゾーンに分布するＮ個の負極性巻線からなるセットとを含んでよく、Ｎは、少なくとも２である整数である。正極性巻線及び負極性巻線（例えばＦＴＳＥＮ１〜ＦＴＳＥＮ２４）はそれぞれ、隣接する磁場減衰要素（例えば信号変調要素ＳＭＥ）又は磁場持続要素によって提供される磁束変化への局所的な作用に反応し、（例えば検出信号出力接続部ＳＤＳ１及びＳＤＳ２において）第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣによって提供される第１トラックの第１空間位相信号成分に信号寄与を提供する。同様に、第２の内部領域ＳＩＮＴＡ内に配置される第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣは、空間波長Ｗに対応するＸ軸方向に沿って繰り返す正極性巻線ゾーンに分布するＭ個の正極性巻線からなるセットと、正極性巻線ゾーンと交互に配置され、空間波長Ｗに対応するＸ軸方向に沿って繰り返す負極性巻線ゾーンに分布するＭ個の負極性巻線からなるセットとを含んでよく、Ｍは、少なくとも２である整数である。正極性巻線及び負極性巻線（例えばＳＴＳＥＮ１〜ＳＴＳＥＮ２４）はそれぞれ、隣接する磁場減衰要素（例えば信号変調要素ＳＭＥ）又は磁場持続要素によって提供される磁束変化への局所的な作用に反応し、（例えば検出信号出力接続部ＳＤＳ１及びＳＤＳ２において）第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣによって提供される第２トラックの第１空間位相信号成分に信号寄与を提供する。様々な実施形態では、Ｎ＝Ｍであるならば、有利である。しかし、幾つかの実施形態において、これが厳密に必要なわけではない。
【００８７】
当然ながら、図９に示される特定の実施形態では、各検知要素ＳＥＮは、巻線オフセットＷＯ＝ＳＴＯ＋／−０．５＊Ｗを有し、第１の内部領域ＦＩＮＴＡ及び第２の内部領域ＳＩＮＴＡ内に同じ検知ループ極性を提供する巻線又は巻線部ＦＴＳＥＮ及びＳＴＳＥＮを含む。第１の内部領域ＦＩＮＴＡ内の発生磁束極性は、第２の内部領域ＳＩＮＴＡ内の発生磁束極性とは反対であるので、これは、スケールパターン９８０の第１のパターントラックＦＰＴ及び第２のパターントラックＳＰＴにおいてスケールトラックパターンオフセットＳＴＯを有する信号変調要素ＳＭＥのパターンと相互作用して、各検知要素ＳＥＮにおいて、強化信号寄与が生成される。更に、当然ながら、開始端（例えば図９における左端）から検知コイル部ＳＣＣに沿って進むと、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣは、第１のトラックＦＰＴに沿ったその開始端巻線（例えばＦＴＳＥＮ１）が第１の巻線極性（例えば正極性）を有する構成を有し、第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣは、第２のトラックＳＰＴに沿ったその開始端巻線（例えばＳＴＳＥＮ１）も第１の巻線極性（例えば正極性）を有する構成を有し、第１のトラック及び第２のトラックに沿った開始端巻線は、Ｘ軸方向に沿って、巻線オフセットＷＯ＝ＳＴＯ＋／−０．５＊Ｗだけ互いにオフセットにされる。この特定の特徴は、スケールパターン９８０に対する検出部９６７の静的又は動的「ピッチ」位置ずれによって生じうる信号オフセット成分を相殺又は除去するために重要である。ピッチ位置ずれは、検出部９６７が、検出部９６７がスケールパターン９８０の平面と平行ではないようにＹ軸周りに回転されたある角度に傾斜されていることを指す。発明者は、第‘９９０号特許及び／又は第‘１３０号特許に開示されているピッチ補正に関する留意事項に加えて、以前は認識されていなかった別の検討事項は、スケールパターン（例えばスケールパターン７８０又は９８０）の磁場減衰要素及び磁場持続要素の作用におけるわずかな違いに関連することを発見した。上記原理に従って構成される検知コイル部ＳＣＣは、他の異なる以前から知られているピッチ補正に関する留意事項に加えて、このピッチ補正に関する留意事項に対処する。
【００８８】
図１０は、上記スケールパターン９８０とも互換性がある検出部１０６７の第６の例示的な実施態様を示す平面図である。検出部１０６７は、図８の検出部８６７及び図９の検出部９６７と同様の特徴及びコンポーネントを有し、その設計及び動作は、本明細書に開示され、請求項に記載される様々な設計原理を満たすように構成されている。具体的には、図８及び／又は図９、又は本明細書における他の図面における参照符号又はラベルと同様又は同一の図１０における参照符号又はラベルによって指定される要素は、類似の要素を指定し、以下に明記される点を除き、同様に動作すると理解されてよい。したがって、検出部１０６７の重要な相違点についてのみ、以下に説明する。検出部１０６７は、スケールパターン９８０との組み合わせで、検出部９６７を参照して上述された利点と同様の利点を幾つか提供する。
【００８９】
検出部８６７及び９６７と同様に、検出部１０６７は、パターントラックＦＰＴ及びＳＰＴに近接して取り付けられ、パターントラックＦＰＴ及びＳＰＴに対して測定軸方向に沿って移動するように構成され、磁場発生コイル部ＦＧＣと、対応する空間位相を有する信号成分を提供する少なくとも１つの対応する検知コイル部ＳＣＣとを含む。磁場発生コイル部ＦＧＣについては、ここでは簡単にしか説明しない。磁場発生コイル部ＦＧＣは、基板上に固定されてよく、図示される実施形態では、第１のパターントラックＦＰＴに沿った第１の内部領域ＦＩＮＴＡ及び第２のパターントラックＳＰＴに沿った第２の内部領域ＳＩＮＴＡ内に同じ極性の磁束変化を提供するように構成された第１トラック磁場発生コイル部ＦＴＦＧＣＰと、第２トラック磁場発生コイル部ＳＴＦＧＣＰとを含む。磁場発生コイル部ＦＧＣは、有利には、上記原理に従って構成されてよい。しかし、当該設計原理は、様々な実施態様における例示に過ぎず、限定ではない。幾つかの実施態様では、第１トラック磁場発生コイル部ＦＴＦＧＣＰ及び第２トラック磁場発生コイル部ＳＴＦＧＣＰは、同じ極性の磁束変化を提供するので、検知コイル部ＳＣＣを囲む単一の巻線が、第１トラック内側伸長部ＦＴＩＥＰ及び第２トラック内側伸長部を使用する必要なく、両方の「コイル部」を提供すると見なされてよい。当該構成は、幾つかの上記利点を提供しないかもしれないが、幾つかの実施態様では十分でありうる。
【００９０】
検出部１０６７の検知コイル部ＳＣＣは、検出部８６７の検知コイル部と同様であってよく、また、以下に説明される幾つかの相違点を除き、同様に理解されてよい。
【００９１】
幾つかの同様の態様を簡単にまとめると、図１０に示される検知コイル部ＳＣＣは、第１トラック巻線又は巻線部ＦＴＳＥＮ及び第２トラック巻線又は巻線部ＳＴＳＥＮをそれぞれ含む複数の検知要素ＳＥＮを含む。例えばＳＥＮ１３は、第１トラック正極性巻線（又は巻線部）ＦＴＳＥＮ１３と、第２トラック負極性巻線（又は巻線部）ＳＴＳＥＮ１３とを含むものとして説明されうる。第１の（トラック）内部領域ＦＩＮＴＡと位置合わせされる巻線（又は巻線部）ＦＴＳＥＮのセット又はグループは、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣの一実施態様を提供する。第２の（トラック）内部領域ＳＩＮＴＡと位置合わせされる巻線（又は巻線部）のセット又はグループは、第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣの一実施態様を提供する。第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣは共に、全体の検知コイル部ＳＣＣを形成し、スケールパターン９８０と協働して、巻線又は巻線部（例えばＦＴＳＥＮ及びＳＴＳＥＮ）のそれぞれにおいて生じるすべての信号成分が同じ空間位相を有するように構成される。
【００９２】
検出部８６７との比較における相違点に関して、検出部１０６７は、スケールパターン７８０とは異なるスケールトラックパターンオフセットＳＴＯを有するスケールパターン９８０との互換動作のために構成される幾つかの追加の及び／又は変更された特徴を含む。具体的には、検出部９６７における巻線オフセットＷＯとの関連で前述された原理に従って理解されうるように、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣは、Ｘ軸方向に沿って、巻線オフセットＷＯ＝ＳＴＯ＋／−０．５＊Ｗに従って配置される。前述のとおり、スケールパターン９８０のスケールトラックパターンオフセットＳＴＯは、０．５＊Ｗになることはなく、有利には、０＋／−０．２５Ｗの範囲内であり、より一層有利には、ゼロであってよい。当該スケールパターン９８０との互換性のために、検出部１０６７では、第１の検知スパンＦＳＳ及び第２の検知スパンＳＳＳは、Ｘ軸方向に沿って互いに位置合わせされず、また、第１のパターントラックＦＰＴと第２のパターントラックＳＰＴとの間のＸ軸方向に沿った境界線に対して互いに関して対称ではない。代わりに、それらのスパンＦＳＳ及びＳＳＳは、巻線オフセットＷＯだけ互いにオフセットにされる。図９の下の部分に示される特定の実施態様では、各検知要素ＳＥＮにおいて、第１トラック巻線ＦＴＳＥＮは、第２トラック巻線ＳＴＳＥＮからＷＯだけオフセットにされる。
【００９３】
図１０に示される特定の実施態様では、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣのそれぞれは、Ｘ軸方向に沿って中断なく交互配置される同数の正極性巻線（巻線部）及び負極性巻線（巻線部）を提供するように構成される。しかし、検出部９６７を参照して前述された理由から、図１０に示される具体的な中断されない及び均一の第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣは例示に過ぎず、限定ではない。より一般的に、第１の内部領域ＦＩＮＴＡ内に配置される第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣは、空間波長Ｗに対応するＸ軸方向に沿って繰り返す正極性巻線ゾーンに分布するＮ個の正極性巻線からなるセットと、正極性巻線ゾーンと交互に配置され、空間波長Ｗに対応するＸ軸方向に沿って繰り返す負極性巻線ゾーンに分布するＮ個の負極性巻線からなるセットとを含んでよく、Ｎは、少なくとも２である整数である。正極性巻線及び負極性巻線（例えばＦＴＳＥＮ１〜ＦＴＳＥＮ２４）はそれぞれ、隣接する磁場減衰要素（例えば信号変調要素ＳＭＥ）又は磁場持続要素によって提供される磁束変化への局所的な作用に反応し、（例えば検出信号出力接続部ＳＤＳ１及びＳＤＳ２において）第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣによって提供される第１トラックの第１空間位相信号成分に信号寄与を提供する。同様に、第２の内部領域ＳＩＮＴＡ内に配置される第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣは、空間波長Ｗに対応するＸ軸方向に沿って繰り返す正極性巻線ゾーンに分布するＭ個の正極性巻線からなるセットと、正極性巻線ゾーンと交互に配置され、空間波長Ｗに対応するＸ軸方向に沿って繰り返す負極性巻線ゾーンに分布するＭ個の負極性巻線からなるセットとを含んでよく、Ｍは、少なくとも２である整数である。正極性巻線及び負極性巻線（例えばＳＴＳＥＮ１〜ＳＴＳＥＮ２４）はそれぞれ、隣接する磁場減衰要素（例えば信号変調要素ＳＭＥ）又は磁場持続要素によって提供される磁束変化への局所的な作用に反応し、（例えば検出信号出力接続部ＳＤＳ１及びＳＤＳ２において）第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣによって提供される第２トラックの第１空間位相信号成分に信号寄与を提供する。様々な実施形態では、Ｎ＝Ｍであるならば、有利である。しかし、幾つかの実施形態において、これが厳密に必要なわけではない。
【００９４】
当然ながら、図９に示される特定の実施形態では、各検知要素ＳＥＮは、巻線オフセットＷＯ＝ＳＴＯ＋／−０．５＊Ｗを有し、第１の内部領域ＦＩＮＴＡ及び第２の内部領域ＳＩＮＴＡ内に反対の検知ループ極性を提供する巻線又は巻線部ＦＴＳＥＮ及びＳＴＳＥＮを含む。第１の内部領域ＦＩＮＴＡ内の発生磁束極性は、第２の内部領域ＳＩＮＴＡ内の発生磁束極性と同じであるので、これは、スケールパターン９８０の第１のパターントラックＦＰＴ及び第２のパターントラックＳＰＴにおいてスケールトラックパターンオフセットＳＴＯを有する信号変調要素ＳＭＥのパターンと相互作用して、各検知要素ＳＥＮにおいて、強化信号寄与が生成される。更に、当然ながら、開始端（例えば図１０における左端）から検知コイル部ＳＣＣに沿って進むと、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣは、第１のトラックＦＰＴに沿ったその開始端巻線（例えばＦＴＳＥＮ１）が第１の巻線極性（例えば正極性）を有する構成を有し、第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣは、第２のトラックＳＰＴに沿ったその開始端巻線（例えばＳＴＳＥＮ１）が、第１の巻線極性と反対の第２の巻線極性（例えば負極性）を有する構成を有し、第１のトラック及び第２のトラックに沿った開始端巻線は、Ｘ軸方向に沿って、巻線オフセットＷＯ＝ＳＴＯ＋／−０．５＊Ｗだけ互いにオフセットにされる。検出部９６７を参照して前述された原理に従って、この特定の特徴は、スケールパターン９８０に対する検出部１０６７の静的又は動的「ピッチ」位置ずれによって生じうる信号オフセット成分を相殺又は除去するために重要である。
【００９５】
図１１は、検出部９６７と機能的に類似し、上記スケールパターン９８０とも互換性がある検出部１１６７の第７の例示的な実施態様を示す平面図である。図９における参照符号又はラベルと同様又は同一の図１１における参照符号又はラベルによって指定される要素は、類似の要素を指定し、同様に動作すると理解されてよい。検出部１１６７及び互換スケールパターン９８０は、検出部９６７について前述された利点と同様の利点を幾つか提供する。
【００９６】
検出部１１６７の磁場発生コイル部ＦＧＣは、検出部９６７の磁場発生コイル部と同様又は同一であってよい。検出部９６７との比較において、検出部１１６７の重要な相違点ついてのみ、以下に説明する。
【００９７】
検出部９６７では、検知コイル部ＳＣＣは、検知要素ＳＥＮと呼ばれる対応する検知ループの一部として、対で提供される第１トラック巻線ＦＴＳＥＮ及び第２トラック巻線ＳＴＳＥＮを含む。この配置を説明する１つの方法として、検出部９６７では、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣの対応する巻線ゾーン内にある第１トラック巻線ＦＴＳＥＮは、第１の内部領域ＦＩＮＴＡ内でＸ軸方向に対して横断方向に位置合わせされる第１の導体セグメント及び第２の導体セグメントを含む。第１の導体セグメントは、第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣの（例えば第２トラック巻線部ＳＴＳＥＮの）巻線の一部を形成するように、第２の内部領域ＳＩＮＴＡ内でＸ軸方向に対して横断方向に位置合わせされる（例えば第２トラック巻線部ＳＴＳＥＮの）導体セグメントに検知電流を直接出力するように、第１の直列接続部を介して直列接続される。更に、第２の導体セグメントは、第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣの（例えば第２トラック巻線部ＳＴＳＥＮの）巻線の一部を形成するように、第２の内部領域ＳＩＮＴＡ内でＸ軸方向に対して横断方向に位置合わせされる（例えば第２トラック巻線部ＳＴＳＥＮの）導体セグメントから検知電流を直接入力するように、第２の直列接続部を介して直列接続される。
【００９８】
対照的に、検出部１１６７では、検知コイル部ＳＣＣは、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣ内に「別々に」提供され、図示されるように、図１１の右側にあるそれらの端においてのみ直列接続される第１トラック巻線ＦＴＳＥＮ及び第２トラック巻線ＳＴＳＥＮを含む。図１１の下の部分に、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣを提供するために使用される導体の１つの例示的な構成が示される。これ以外の点について、検出部１１６７は、検出部９６７を参照して説明された原理に従って提供される構成特徴と同様の構成特徴を有し、同様の利点を提供すると理解されるものとする。
【００９９】
図１２は、検出部１０６７と機能的に類似し、上記スケールパターン９８０とも互換性がある検出部１２６７の第８の例示的な実施態様を示す平面図である。図１０における参照符号又はラベルと同様又は同一の図１２における参照符号又はラベルによって指定される要素は、類似の要素を指定し、同様に動作すると理解されてよい。検出部１２６７及び互換スケールパターン９８０は、検出部１０６７について前述された利点と同様の利点を幾つか提供する。
【０１００】
検出部１２６７の磁場発生コイル部ＦＧＣは、検出部１０６７の磁場発生コイル部と同様又は同一であってよい。検出部１０６７との比較において、検出部１２６７の重要な相違点ついてのみ、以下に説明する。
【０１０１】
検出部１０６７では、検知コイル部ＳＣＣは、検知要素ＳＥＮと呼ばれる対応する検知ループの一部として、対で提供される第１トラック巻線ＦＴＳＥＮ及び第２トラック巻線ＳＴＳＥＮを含む。この配置を説明する１つの方法として、検出部１０６７では、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣの対応する巻線ゾーン内にある第１トラック巻線ＦＴＳＥＮは、第１の内部領域ＦＩＮＴＡ内でＸ軸方向に対して横断方向に位置合わせされる第１の導体セグメント及び第２の導体セグメントを含む。第１の導体セグメントは、第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣの（例えば第２トラック巻線部ＳＴＳＥＮの）巻線の一部を形成するように、第２の内部領域ＳＩＮＴＡ内でＸ軸方向に対して横断方向に位置合わせされる（例えば第２トラック巻線部ＳＴＳＥＮの）導体セグメントに検知電流を直接出力するように、第１の直列接続部を介して直列接続される。更に、第２の導体セグメントは、第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣの（例えば第２トラック巻線部ＳＴＳＥＮの）巻線の一部を形成するように、第２の内部領域ＳＩＮＴＡ内でＸ軸方向に対して横断方向に位置合わせされる（例えば第２トラック巻線部ＳＴＳＥＮの）導体セグメントから検知電流を直接入力するように、第２の直列接続部を介して直列接続される。第１の直列接続部及び第２の直列接続部は、第１の内部領域ＦＩＮＴＡ及び第２の内部領域ＳＩＮＴＡ間の領域内に交差又はツイストを提供する。
【０１０２】
対照的に、検出部１２６７では、検知コイル部ＳＣＣは、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣ内に「別々に」提供され、図示されるように、図１２の右側にあるそれらの端においてのみ直列接続される第１トラック巻線ＦＴＳＥＮ及び第２トラック巻線ＳＴＳＥＮを含む。図１２の下の部分に、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣを提供するために使用される導体の１つの例示的な構成が示される。これ以外の点について、検出部１２６７は、検出部１０６７を参照して説明された原理に従って提供される構成特徴と同様の構成特徴を有し、同様の利点を提供すると理解されるものとする。
【０１０３】
図１３は、検出部１１６７と機能的に類似し、上記スケールパターン９８０とも互換性がある検出部１３６７の第９の例示的な実施態様を示す平面図である。図１１における参照符号又はラベルと同様又は同一の図１３における参照符号又はラベルによって指定される要素は、類似の要素を指定し、同様に動作すると理解されてよい。検出部１３６７及び互換スケールパターン９８０は、検出部１１６７について前述された利点と同様の利点を幾つか提供する。
【０１０４】
検出部１３６７の磁場発生コイル部ＦＧＣは、検出部１１６７の磁場発生コイル部と同様又は同一であってよい。検出部１３６７は、検出部１１６７との好都合な比較のために、Ｘ軸方向に沿って同じ長さで示されるが、検出部１３６７における磁場発生コイル部ＦＧＣの長さが短くされることにより、必要に応じて、大幅に短く作られてもよいことは理解されるものとする。検出部１１６７との比較において、検出部１３６７の重要な相違点ついてのみ、以下に説明する。
【０１０５】
検出部１１６７（だけでなく検出部９６７でも）では、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣのそれぞれは、交互に配置される正極性ゾーン及び負極性ゾーンにおいて、Ｘ軸方向に沿って中断なく交互配置される正極性巻線（巻線部）及び負極性巻線（巻線部）で構成される。更に、開始端（例えば図における左端）から検知コイル部に沿って進むと、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣは、第１のトラックＦＰＴに沿ったその開始端巻線が第１の巻線極性を有し、その終了端巻線（例えば図における右端）が、第１の巻線極性とは反対である第２の巻線極性を有する構成を有し、第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣは、第２のトラックＳＰＴに沿ったその開始端巻線が第１の巻線極性を有し、その終了端巻線が、第１の巻線極性とは反対である第２の巻線極性を有する構成を有する。
【０１０６】
しかし、前述されたように、検出部１１６７（だけでなく検出部９６７）における特定の中断されない及び均一の第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣは、例示に過ぎず、限定ではない。検出部１３６７は、幾つかの可能な代替構成のうちの１つを示す。図１３に示される特定の実施形態では、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣは、４つの第１トラック巻線ＦＴＳＥＮを含む。正極性の第１トラック巻線ＦＴＳＥＮ１及びＦＴＳＥＮ４が、対応する正極性巻線ゾーン内にあり、２つの負極性の第１トラック巻線ＦＴＳＥＮ２及びＦＴＳＥＮ３が、正極性巻線ゾーン間の間にある負極性巻線ゾーン内にある。第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣは、４つの第２トラック巻線ＳＴＳＥＮを含む。正極性の第２トラック巻線ＳＴＳＥＮ１及びＳＴＳＥＮ４が、対応する正極性巻線ゾーン内にあり、２つの負極性の第１トラック巻線ＳＴＳＥＮ２及びＳＴＳＥＮ３が、正極性巻線ゾーン間の間にある負極性巻線ゾーン内にある。
【０１０７】
検出部１３６７の検知コイル部ＳＣＣとその代わりとして使用可能である様々な代替案のより一般的な説明として、開始端（例えば図１３における左端）から検知コイル部ＳＣＣに沿って進むと、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣは、第１のトラックＦＰＴに沿ったその開始端巻線（例えばＦＴＳＥＮ１）が第１の巻線極性（例えば正極性）を有し、その終了端巻線（例えばＦＴＳＥＮ４）も第１の巻線極性（例えば正極性）を有し、その開始端巻線とその終了端巻線との間の少なくとも１つの巻線ゾーンが、第１の巻線極性とは反対である第２の巻線極性（例えば負極性）を有する２つの巻線（例えばＦＴＳＥＮ２及びＦＴＳＥＮ３）を含む構成を有する。第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣは、第２のトラックに沿ったその開始端巻線が第１の巻線極性を有し、その終了端巻線も第１の巻線極性を有し、その開始端巻線とその終了端巻線との間の少なくとも１つの巻線ゾーンが、第１の巻線極性とは反対である第２の巻線極性を有する２つの巻線を含む構成を有する。
【０１０８】
なお、図１３は、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ用の検出信号出力接続部ＳＤＳ１及びＳＤＳ２の第１のセットと、第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣ用の検出信号出力接続部ＳＤＳ１及びＳＤＳ２の第２のセットとを含む。これらは、それぞれ、第１トラックの第１空間位相信号成分及び第２トラックの第１空間位相信号成分を運ぶ及び／又は出力してよい。様々なこのような実施形態において、信号処理回路が検出部１３６７に動作可能に接続され、これらの接続部のセットにおいて入手できる第１トラックの第１空間位相信号成分及び第２トラックの第１空間位相信号成分は、信号処理回路の入力部に接続され、信号処理によって組み合わせられ、組み合わせ第１空間位相信号が形成されうる。これは、本明細書に開示される様々な実施形態において、組み合わせ第１空間位相信号を形成するために、第１トラックの第１空間位相信号成分及び第２トラックの第１空間位相信号成分を組み合わせる１つの代替方法である。対照的に、図９乃至図１２に示される検出部は、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣの各巻線が、連続導体の対応する部分を含み、第１トラックの第１空間位相信号成分及び第２トラックの第１空間位相信号成分は、連続導体内で本質的に組み合わされて、組み合わせ第１空間位相信号が形成される別の代替方法を使用する。組み合わせ第１空間位相信号は、検出信号出力接続部ＳＤＳ１及びＳＤＳ２の単一セットにおいて入手できる。当然ながら、図９乃至図１３に示される検出部構成のいずれも、組み合わせ第１空間位相信号を提供する何れかの方法に容易に適応することができる。
【０１０９】
当然ながら、検出部１１６７と機能的に類似する検出部１３６７は、検出部１２６７と機能的に類似する同様の検出部を示唆する。当該検出部では、磁場発生コイル部ＦＧＣは、検出部１２６７の磁場発生コイル部と同様又は同一でありうるが、様々な実施態様において、短くされた長さを有してもよい。検出部１２６７（だけでなく検出部１０６７においても）では、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣのそれぞれは、交互に配置される正極性ゾーン及び負極性ゾーンにおいて、Ｘ軸方向に沿って中断なく交互配置される正極性巻線（巻線部）及び負極性巻線（巻線部）で構成される。更に、開始端（例えば図における左端）から検知コイル部に沿って進むと、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣは、第１のトラックＦＰＴに沿ったその開始端巻線が第１の巻線極性を有し、その終了端巻線（例えば図における右端）が、第１の巻線極性とは反対である第２の巻線極性を有する構成を有し、第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣは、第２のトラックＳＰＴに沿ったその開始端巻線が、第１の巻線極性とは反対である第２の巻線極性を有し、その終了端巻線が第１の巻線極性を有する構成を有する。
【０１１０】
対照的に、検出部１２６７について説明された検知コイル部ＳＣＣの代わりに使用されてよい様々な機能的に類似する検知コイル部ＳＣＣの一般的な説明として、開始端から検知コイル部ＳＣＣに沿って進むと、その第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、第１のトラックに沿ったその開始端巻線が第１の巻線極性を有し、その終了端巻線も第１の巻線極性を有し、その開始端巻線とその終了端巻線との間の少なくとも１つの巻線ゾーンが、第１の巻線極性とは反対である第２の巻線極性を有する２つの巻線を含む構成を有する。その第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部は、第２のトラックに沿ったその開始端巻線が、第１の巻線極性とは反対である第２の巻線極性を有し、その終了端巻線も、第１の巻線極性とは反対である第２の巻線極性を有し、その開始端巻線とその終了端巻線との間の少なくとも１つの巻線ゾーンが、第１の巻線極性を有する２つの巻線を含む構成を有する。
【０１１１】
当然ながら、図９乃至図１３に示されたすべての検出部構成では、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣの巻線は、プリント回路基板の複数の層内に作られる導体を含んでよい。導体は、プリント回路基板の様々な層を接続するフィードスルーを含むが、第１の内部領域ＦＩＮＴＡ及び第２の内部領域ＳＩＮＴＡ内にある巻線の部分にはフィードスルーは含まれない。これは、巻線が、第１の内部領域ＦＩＮＴＡ及び第２の内部領域ＳＩＮＴＡでは、第１トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＦＴＦＳＰＳＣＣ及び第２トラックの第１空間位相信号検知コイル部ＳＴＦＳＰＳＣＣの主な信号発生領域から外れるため、フィードスルーを収容するために必要となる、非理想的な導体ルーティングに関連付けられうるループ面積の不均衡に関連付けられる信号不均衡が大幅に取り除かれる点で有利である。
【０１１２】
本開示の好適な実施態様が図示及び説明されたが、本開示に基づけば当業者には、図示及び説明された特徴の配置及び動作の順序における多数の変形態様が明らかであろう。本明細書に開示される原理を実現するために、様々な代替形態が使用されてもよい。
【０１１３】
一例として、図９乃至図１３を参照して説明され且つ強調された例示的な原理は、図７及び図８を参照して説明され且つ強調されたＹ軸方向に沿った様々な例示的な寸法及び寸法関係と組み合わされて説明される。しかし、当該組み合わせは例示に過ぎず、限定ではない。より一般的に、図９乃至図１３を参照して説明され且つ強調された例示的な原理は、本明細書に開示される原理に基づき、当業者には明らかであるように、Ｙ軸方向に沿った寸法及び寸法関係における上記制約とは無関係の他の検出部構成に使用された場合に、幾つかの便益を提供する場合もある。
【０１１４】
別の例として、当然ながら、信号変調要素ＳＭＥは、様々な実施態様において、ループ要素若しくはプレート要素、又は、材料特性変化を含んでもよく、及び／又は、様々な実施態様において、所望の周期信号プロファイルを生成するために、Ｗ／２又はＷ／２よりも大きい若しくは小さいＸ軸方向に沿った寸法を有してもよい。別の例として、当然ながら、本明細書に開示される様々な特徴及び原理は、回転式エンコーダに適用されてもよく、その場合、円形測定軸方向及び半径方向が、上記説明において言及されるＸ軸方向及びＹ軸方向と同様となる。
【０１１５】
より一般的には、上記様々な実施態様及び特徴は、更なる実施態様を提供するために、組み合わされてもよい。本明細書において参照されたすべての米国特許及び米国特許出願は、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。必要に応じて、実施態様の態様は、更なる実施態様を提供するために、様々な特許及び出願の概念を採用するように、変更されてもよい。
【０１１６】
上記詳細な説明に照らせば、これらの及び他の変更を実施態様に行うことができる。一般に、次の請求項において使用される用語は、請求項を、本明細書及び請求項に開示される特定の実施態様に限定すると解釈されるべきではなく、むしろ、当該請求項の等価物の全範囲内のあらゆる可能な実施態様を含むと解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
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