(57)【要約】【課題】光学アナログ直交位相エンコーダにおいて、検出装置が受光する信号の高調波を低減し、読み取られる位置のエラーを回避するための方法および装置を提供する。【解決手段】本発明の一態様によれば、光線を放射する光源１４を有するエミッタ１２を有する光学エンコーダ１０を提供する。レンズ１６を、当該光源１４が生成する光線を受光して十分に平行な光線にコリメートする位置に置いてもよい。エミッタ１２の反対側に検出装置２２を置いて、エミッタ１２から受光した光を検出、処理する。複数のマーキングと空間とを有する符号化要素４０をエミッタ１２と検出装置２２との間に配置して、パターンにしたがって光線を妨害する。マーキングは長さと幅とを有し、その長さ方向の少なくとも片方の辺は直線でない。【選択図】図１
2004219422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光線を放射する光源を含むエミッタと、前記エミッタから受光した光を検出し、処理して出力信号にする検出装置と、複数の空間およびマーキングを有して光線が空間およびマーキングのパターンによって妨害されるようにした符号化要素であって、前記マーキングは出力信号の少なくとも１個の高調波周波数を排除するように設計された符号化要素と、を有する、光学エンコーダ。
【請求項２】
前記マーキングの各々の少なくとも第１の辺は直線ではない、請求項１に記載の光学エンコーダ。
【請求項３】
第１のマーキングの第１の辺から第２のマーキングの第１の辺までの距離を１単位とし、
前記符号化要素のマーキングの各々は、第１の傾斜に対する第２の傾斜の比が２：１〜５：１である傾斜比率によって規定された第１の辺であって、前記第１の傾斜は、前記第１の辺の第１の点と第２の点との間に規定され、前記第２の傾斜は、前記第１の辺の第２の端点と第３の点との間に規定された、請求項１に記載の光学エンコーダ。
【請求項４】
前記第２の点の前記第１の点からの水平変位は０．０５〜０．５単位の間であり、
前記第３の点の前記第２の点からの水平変位は０．０１〜０．１単位の間である、請求項３に記載の光学エンコーダ。
【請求項５】
前記第２の点の前記第１の点からの水平変位は約０．０９４７９５４単位であり、
前記第３の点の前記第２の点からの水平変位は約０．３４５１２単位の間である、請求項３に記載の光学エンコーダ。
【請求項６】
前記符号化要素の前記マーキングの各々は、第１の辺と第２の辺とを有し、前記第１の辺は複数の規定された点を有し、前記点の少なくともいくつかは水平方向において相互にオフセットされ、前記第２の辺は、前記第１の辺の前記複数の規定された点から水平に、これらと対応する複数の規定された点を有し、前記第１の辺および第２の辺は直線ではない、請求項１に記載の光学エンコーダ。
【請求項７】
前記マーキングの各々は、前記検出装置の高さの範囲内に完結する垂直方向の周期を形成する寸法である、請求項１に記載の光学エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置変換器や回転動作エンコーダに関し、更に、ワークピース輸送システムを使用する装置のための機械制御情報を符号化する方法に関する。本発明は特に、連続ストリームまたはドロップオンデマンドと呼ばれることが多い種類のプリンタを含むプリンタ等の装置に対して動作出力制御信号を供給するパルスエンコーダにおいて特に有用である。熱、圧電、および音響プリンタを含むこのようなプリンタは少なくとも１個のプリンタヘッドを有し、このプリンタヘッドからインクまたはインク以外の流体の小滴が記録媒体に向かって吹き付けられる。しかし、本発明の概念を、位置検出や回転動作エンコーダが有用だと思われる上記以外の印刷システムや、印刷システム以外のシステムに適用してもよい。
【背景技術】
【０００２】
リニアエンコーダおよび回転エンコーダは使って可動部材を位置決めしたり、そのタイミングを知らせたりするのに用いられる。リニアエンコーダは符号化要素を有する。これは、間隔をあけて配置された複数の不透明マーキングを有し、光に対して透過性または反射性を有する物質によるリニアストリップ等である。
【０００３】
回転エンコーダは通常、回転部材と結合された透明または反射性のディスクを使用する。このディスクは、間隔をあけて配置された複数のマーキングを有する。
【０００４】
ストリップまたはディスクを用いる既存のアナログ符号化システムは通常、多くの高調波成分を有するラウンドオフされた三角波形の出力を生成する。この出力波形は十分に整形されていない。高調波成分は、照射源の先鋭さや、ストリップまたはディスクに対するエンコーダアセンブリの位置や回転に依存して生ずる。このような予想不可能性や不均質性のために、エンコーダによって読みとられる位置にエラーが混入してしまう。
【０００５】
これらのエラーは単純動作においては無視し得るであろう。しかし、エラーを無視すれば、システム動作や印刷画像の劣化につながる。十分に平行でない光の光源を用いて高調波成分を減らしてもよいが、その効果は、光源と検出装置との間のストリップまたはディスクの位置によって大きく変わる。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４，４７２，６２９号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、光線を放射する光源を有するエミッタを有する光学エンコーダを提供する。レンズを、当該光源が生成する光線を受光して十分に平行な光線にコリメートする位置に置いてもよい。エミッタの反対側に検出装置を置いて、エミッタから受光した光を検出、処理する。複数のマーキングと空間とを有する符号化要素をエミッタと検出装置との間に配置して、パターンにしたがって光線を妨害する。マーキングは長さと幅とを有し、その長さの方向の少なくと片方の辺（edge）は直線でない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明の概念を適用した光学インクリメントエンコーダ１０を示す。エミッタ部１２は光源１４を有する。光源１４は、一実施形態では、発光ダイオード（ＬＥＤ）であるが、これ以外の周知の光源でもよい。レンズ１６を、光源１４から放射された光を受信し平行ビーム１８にコリメートする位置に配置してもよい。レンズ１６は、平行ビーム１８を十分に生成できるポリカーボネートレンズ等の任意の周知の合焦要素でもよい。
【０００９】
エミッタ部１２に対向するように検出装置回路２０が配置される。一実施形態では、検出回路は、検出装置２２と、信号処理回路２４と、差動増幅器２６、２８と、それぞれに関連する第１の出力チャネル３０および第２の出力チャネル３２とから成る一体型の検出装置として設計される。アナログ信号の出力を生成し、これを用いて、エンコーダ１０の関連装置を制御する。図１のエンコーダ１０は、電圧源入力３４や接地端子３６も有するように示されている。検出装置２２はフォトダイオードを含むが、これに限定されない多種類の光検出装置の中の１種類でもよい。
【００１０】
エミッタ部１２と検出装置回路２０との間には符号化要素４０が配置される。符号化要素４０は、この実施形態では、符号化円盤として示される。図１では、符号化要素４０はエミッタ部１２と検出装置回路２０との間で回転し、マーキング４２と空間（即ち、窓）４４によるパターンにしたがって光線１８を選択的に妨害するように設計されている。光線を検出する検出装置２２は、また、符号化要素４０の半径や設計に対応するようなパターンに配置されている。検出装置２２も、一対の検出装置の光区間が、隣接する検出装置対の暗区間に対応するように間隔をあけて配置されている。検出装置２２からの出力は信号処理回路２４を通って差動増幅器２６、２８に入力される。差動増幅器２６ヘの入力はＡおよびＡ＿であり、差動増幅器２８への入力はＢおよびＢ＿である。差動増幅器２６、２８からの出力は第１の出力チャネル３０（位相Ａ）および第２の出力チャネル３２（位相Ｂ）のそれぞれに供給される。この設計によって位相が統制される。ここで、第１の出力チャネル３０のデジタル出力は、第２の出力チャネル３２のデジタル出力に対して直交位相（quadrature）（つまり、９０度ずれた位相）である。
【００１１】
レンズ１６は必ずしも必要でないことは理解されよう。光源が検出装置から十分離れて配置されているため、レンズが無くても十分に平行な光になる場合もある。更に、反射型の符号化ストリップまたはディスクエンコーダとして設計した場合、検出装置をエンコーダの反対側ではなく、これに隣接するように配置する。本明細書は、図面も含めて、これらの設計について説明する。
【００１２】
図２は、エンコーダ１０に最大の出力信号振幅を出力させるために、検出装置２２の列を符号化要素４０の光学トラックピッチ４６と一致させた場合の上面図を示す。特に、図２が示すデコーダ２２および符号化要素４０では、光学トラックピッチ４６が検出装置の列と一致しており、最大の出力信号振幅を生成する。この例では、光学トラック５０の中心から検出装置２２の中心までの距離は２．２３２６６ｃｍ（０．８７９インチ）である。
【００１３】
図１および図２で説明した２チャンネル光学インクリメントエンコーダは多数の光学エンコーダの内の任意のものでよく、Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＨＥＤＳ９２０２，ＨＥＤＳ９７１０／９７１１またはＱＥＤＳ９５９０シリーズのエンコーダを含むが、これに限定されない。また、図１の設計を主に符号化円盤と関連づけて説明したが、この概念はリニア符号化要素にも同様に適用できる。これについて以下で詳細に説明する。
【００１４】
２チャンネルのアナログ直交位相エンコーダはラウンドオフされた三角波形の出力を生成する。これらのエンコーダによって出力されるラウンドオフされた三角波形の出力の形状は十分に整形されていない。特に、波形（高調波成分）はＬＥＤ照射源の先鋭度（つまり焦点）や、符号化要素に対するエンコーダアセンブリの位置や回転に依存する。こういった状態は大量の高調波成分を有する波形を生み、エンコーダによって読み取られる位置にエラーを引き起こす。例えば、図１および図２の設計のエンコーダにおいては、高確度の出力は、僅か８点（２つのチャンネル出力の１つがゼロの点または２つのチャンネル出力の大きさが一致する点）においてしか出力されない。
【００１５】
図３は、上述したランドオフされた基本周波数の三角波形５４、５６（それぞれ位相ＡおよびＢ）の一例を示す。また、位相Ａ信号のフーリエ変換５８も示す。
【００１６】
高調波が存在する理由の一つは、マーキングから窓部（図１の４２および４４）にかけての急激な変化のためである。図４は、既存のリニア符号化要素６０を示す。これは、通常の間隔で配置され、直線の辺を有するマーキング６２と窓部６４とを有する。このようにマーキング６２から窓部６４、または逆へ急激に変化するのは、マーキングに直線の不透明な縁または辺があって、透明から不透明に急激に変化するためである。
【００１７】
図４は、通常の間隔で配置され、直線の辺を有するマーキングおよび窓によるリニアまたはストリップ符号化要素を示すことは理解されよう。一方図５は、マーキング部６８と窓部６９とを有する符号化円盤６７の一部を示す。マーキンブ部６８や窓部６９は図４とは若干異なる設計を有している。これは、上部および底部の辺に対して引き伸ばしや収縮を行って、この符号化要素を、円形の符号化円盤に使用できるようにしたものである。しかし、このような変更を行っても、リニアストリップと同様の結果が得られる。
【００１８】
便宜上、以下ではリニア設計のマーキングについて説明する。しかし、この説明は符号化円盤形状の設計も含むことは理解されよう。このような構成は、円形の領域に配置できるように設計を変更すれば実現できるだろう。つまり、上部辺を引き延ばし、下部辺を縮める。リニアまたはストリップ状の符号化要素を符号化円盤設計に変更する、またはその逆に変更することは当業では周知なので、別途詳細に説明することはしない。
【００１９】
本発明の発明者により、これらの三角波形の高調波成分を削除すれば、正弦波形状に近い信号が得られ、エンコーダから得られる位置情報の精度が改善されることが分かっている。本明細書に説明するような、より緊密に正弦波に近似する波形を作る方法の一つは、符号化要素のマーキングの辺を選択的に変更することである。
【００２０】
図６および図７は、本発明にしたがって実現する符号化要素の２個の実施形態を示す。つまり、図６および図７は、このような処理をしない場合にエンコーダの出力信号に見られるであろう高調波をノッチ（つまり削除）するために用いる符号化要素の一部に対するマーキング／窓部のパターンの拡大図である。これらのマーキングの幾何学構造をディメンションのない単位で説明する。ここでは、１単位をマーキングのピッチ（つまり、１ピッチは、第１のマーキングの第１の辺から第２のマーキングの第１の辺まで）として規定する。これらのパターンは、既存の符号化要素の長方形のマーキングに代わるものであり、検出された信号の高調波成分を軽減するために設計された。この実施形態では、符号化要素のパターンを元にして信号を検出する検出装置列自身が、直線の辺を有する四辺形として設けられている。以下で符号化ストリップマークについて説明するような、直線でない辺を有する幾何学構造と同様の構造を、符号化ストリップマークではなく、検出装置列の光検出要素（例えばフォトダイオード）に適用した場合に、同様に効果的であることは理解されよう。したがって、図１に示す検出装置２２のエンコーダが、図６および図７に示す（図８〜図１４については後述する）設計のように直線でない辺を有し、符号化要素が直線の辺を有するように構成してもよいことが分かる。更に、符号化要素および検出装置が共に直線でない辺を有する設計にすることもできる。
【００２１】
従来のシステムでは、符号化要素のマーキングと検出装置の両方が直線の辺を有する四辺形に構成されていた。画像形成は完全に鮮明であるという理論の下では、このような種類の設計は、符号化要素の位置に対応したフォトダイオード電流の三角波形出力を生成する。これらの三角波形は、１／（ｎ＊ｎ）倍の振幅の全ての奇数高調波を含む。特に、第３の高調波は１／９倍の振幅であり、第５の高調波は１／２５倍の振幅であり、第７の高調波は１／４９倍の振幅である。実際は、より高いオーダーの高調波は、光学的曖昧性（fuzziness）によるローパスフィルタ効果のために素早く減衰(fall off)する。しかし、第３の高調波と、時には第５および第７の高調波は、既存のエンコーダシステムにとっては重大かつ厄介である。
【００２２】
上述のように、図６および図７に示すマーキングパターンは、所望でない高調波をノッチ（除去）するために設計された。図６を実現する場合、符号化要素７０は、基礎周波数の第３および第７の高調波をノッチするために設計されたマーキング７２と窓部７４とを有する。マーキング７２は、マーキング７２の長さに沿って２個の同一の辺パターン７６、７８を含む。これらのパターンの垂直方向の寸法は重要でないが、整数個の周期が検出装置の長さ内に収まることが望ましい。マーキングの左または第１の辺に沿って「ｂ、ｄ、ｅ、ｆ、ｊ、ｋ、ｍ、ｎ」と書かれた点は、完結した周期（つまりｂからｎの終わり、つまり「次の」ｂの始まりまで）を規定する。左側の点の各々から、それに対応する右側または第２の辺の点までの距離は０．５単位である。これらの点は大文字「Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｊ、Ｋ、Ｍ、Ｎ」で識別されている。
【００２３】
第１の辺において、ｂ、ｄ、ｅによって形成されるパターンを垂直方向に鏡に映し（mirrored）してｅ、ｆ、ｊを作り、ｂ、ｄ、ｅ、ｆ、ｊを水平方向に鏡に映してｊ、ｋ、ｍ、ｎ、ｂを作る。また図６に示すように、ｂ−ｄおよびｄ−ｅ間の垂直距離は同じように見えるが、実際は同じではない。
【００２４】
ｂ、ｄ、ｅ、ｆ、ｊ、ｋ、ｍ、ｎの辺パターンを作り、これらの点を（ｂ−ｎ）から右辺（Ｂ−Ｎ）に水平距離（つまり０．５単位）平行移動することによってマーキング７２を生成する。この時、水平距離はエンコーダの設計の必要条件にしたがって決定する。上記の説明は、点を左辺から右辺に平行移動する処理として説明したが、これはマーキング７２を作る方法の１例にすぎず、他の生成技術も使用できることは理解されよう。例えば、右辺を作って左辺に平行移動する等である。また、左辺と右辺との間の距離は０．５単位であると説明したが、０．５単位以外の距離を用いてもよい実施形態があることも理解されよう。
【００２５】
上述の鏡写し（ミラーリング、mirroring）という点からは、マーキング７２を作るために、たった３個のパラメータを使えば第３と第７の高調波をノッチする辺パターンを作ることができる。第１の設計パラメータは、ｂ−ｄの傾斜に対するｄ−ｅの傾斜の比が約２：１〜約５：１の比率の範囲内であって好適には約３：１であるということである。この設計パラメータは全ての角部をほぼ同じ角度するのに十分であるものと考えられる。これは、第３と第７の高周波をノッチするために選択する２個のパラメータを与える。正確には任意の角度を数値で設定することとなる。これらの値はｄのｂからの水平変位と、ｅのｄからの水平変位である。図６に示す実施形態では、ｄのｂからの水平変位は約０．０５〜０．１の範囲内であって好適には約０．０９４７９５４単位であり、ｅのｄからの水平変位は０．０１〜０．１の範囲内であって好適には約０．０３４５１２単位である。したがって、好適な設計では、ｄは０．０９４７９５４単位分ｂから右であり、ｅは０．０３４５１２単位分ｄから右である（１単位がマーキングのピッチの場合）。これらの特定の値は、当業において周知の最適化技術によって得られるであろう。
【００２６】
これらのパラメータを用いれば、残りの点の位置は上述のミラーリング技術を用いて決定できる。マーキング７２に関して、ｆはｄと同じ水平位置にあり、ｊはｂと同じ水平位置にあることに注意する。ｋはｊから０．０５〜０．５単位、好適には０．０９４７９５４単位分、左にあり、ｍはｋから０．０１〜０．１単位、好適には０．０３４５１２単位分、左にある。ｎはｋと同じ水平位置にある。次のｂは第１の周期７６の終わりにあって、第２周期７８の最初を指定する。
【００２７】
図６に示す実際の傾斜は、線分ｂｄおよびｄｅについて、それぞれ値２および値６である。実務上、これらの傾斜は、マーキングが、検出装置列の長さ内に収まる完結した周期を作る寸法である。垂直位置は、傾斜と、以前に規定した垂直位置とを使って計算してもよい。値６および値２の傾斜について、ある実施形態では、ｄはｂから２＊０．０９４７９５４＝０．１８９５９０８だけ上方にあり、ｅはｄから６＊０．０３４５１２＝０．２０７０７２だけ上方にある。残り部分の垂直距離については、ミラーリングに基づいたこれらの最初の２本の距離を繰り返せばよい。
【００２８】
図７は、第２の実施形態に係るマーキング８２および窓部８４を有する符号化要素８０を示す。符号化要素８０のようにマーキング／窓部を配置することで、出力信号の第３、第５、第７の高周波をノッチする設計ができる。この図では、「ａ，ｂ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｊ，ｋ，ｍ，ｎ，ｒ」による１周期（つまりａからｒの最後、つまり次のａの始め）のみを示す。ここでは、傾斜値を上記の例と同じ値６と値２とするが、実際には２：１〜５：１、好適には３：１の傾斜比である任意の値をとることが適切である。このパターンをミラーリングしてマーキング８２を得ることは、図６と同様である。特に、ｅ，ｆ，ｇ，ｈはａ，ｂ，ｄ，ｅの垂直方向の鏡象（mirror）であり、ｈ，ｊ，ｋ，ｍ，ｎ，ｒ，ａはａ，ｂ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈの水平方向の鏡象である。
【００２９】
上記のミラーリングおよび傾斜指定を行った後、マーキング８２のパターンを規定するために使用する残りの水平距離パラメータは、ｂはａから０．０５〜０．５単位、好適には０．１１４１７４６単位分右、ｄはｂから０．０１〜０．１単位、好適には０．０３８７３９単位分右、ｅはｄから０．０１〜０．１単位、好適には０．０３４７９１６単位分、右である。これらの特定の値は当業において周知である最適化技術から得られる。
【００３０】
図６および図７における傾斜比率は、全ての角部がほぼ同じ角度に維持されるように選択される。このように比率を選択すれば、滑らかな曲線に最も近いパターンができる。このパターンは、例えば符号化要素を作るための、写真画像形成処理を行った場合に生じるであろう、角部が丸くなることによる劣化に対して、非常に鈍感である。このようにして決定した比率以外の傾斜比率を用いる場合でも、それに見合った適切な距離を用いれば、高周波をノッチできる。あるいは、連続曲線関数を作って同様の高周波をノッチしてもよい。この方法によれば、写真画像の丸まり（image rounding）に対して若干鈍感にできるだろうが、正確な幾何学的構造を見つけるために、より複雑な計算をしなければならない。
【００３１】
図６および図７では、マーキング７２，８２を作るために、図６においてｂ−ｎ、図７においてａ−ｒの文字で指定されるような左辺を作り、その後、左辺から離した位置に右辺（図６ではＢ−Ｎ、図７ではＡ−Ｒ）を作る。この時、左辺上の点を水平に右辺まで移動するという設計方法を用いる。あるいは、代替的な方法として、左辺上の点を、平行移動ではなく、反転し、これらの点を左辺上の点から水平方向に離れた位置に配置し、第１の辺の鏡画像を作ることで、第２の辺を作ってもよい。
【００３２】
これらの概念を、図８および図９に示す実施形態によって、より詳細に説明する。図８および図９に示す符号化要素は、第３および第５の高周波を軽減するように変更されたマーキングおよび窓部のための辺を有する。図８の符号化要素９０は、マーキング９２と窓部９４とを有する。これは、図６および図７と同様、出力波形の第３および第５の高周波を排除、または軽減するために第１の、直線でない辺９６を形成し、次に、第１の辺の点を水平方向に平行移動して、第１の辺９６から離れた第２の辺９８を形成する。第１の辺９６および第２の辺９８の点が相互に同じように配置されてマーキング９２を形成していることが分かる。
【００３３】
マーキング９２の第１の辺にある同じ点を使って、図９に示すような代替的な設計を実現してもよい。この実施形態では、符号化要素１００はマーキング１０２と窓部１０４を有する。マーキング１０２について、第１の辺１０６（図８の第１の辺９６と実質的に同じ）を形成する。しかし、ここでは、第１の辺の点を反転して水平距離移動することによって、第２の辺１０８を作る。この第２の方法において点の位置を反転するとは、第１の辺の点がゼロ垂直軸１０９から−ｚ単位分離れた位置にある場合、第２の辺の対応する点をゼロ垂直軸１０９から＋ｚ単位分離れた位置に配置することである。
【００３４】
所望でない高調波を除去する理想的な辺形状は、滑らかで連続的な曲線である。しかし、本技術を用いてそのような曲線を実現することは、実際には限界がある。そのような曲線は無限に細い尖端を形成して終端するからである。したがって、図８および図９に示す設計は、理論上の設計を近似するものである。特に、図１０Ａに示す近似は、高調波を十分に減少して、補間スキームに使用できる正弦波を提供する試みである。図１０Ａに示すように、全体の端部１１０は、エンコーダ列の検知装置の高さの整数比倍である長さ１１１を有する。この端部は、出力の第３の高調波を排除するために加えた部分１１２と、第５の高調波を排除するために加えた尖端部分１１４とを有する。図１０Ａの構成は、図８および図９に示すマーキングの第１の辺における１周期を構成することに注意する。この設計では、図１０Ｂの切片１１５によって更に示されるように、距離Ａは光学トラックピッチの３／３０であり、距離Ｂは光学トラックピッチの７／３０であり、距離Ｃは光学トラックピッチの２／３０であり、距離Ｐは光学トラックピッチであり、領域Ｂの辺傾斜は領域Ａの辺傾斜の２倍である。
【００３５】
上記のように、図８および図９のマーキングに関した問題点は、図１０Ａ，図１０Ｂに示すように、例えば領域Ａの辺に比較的先鋭な先端が作成されてしまうことである。これらの問題点は、第７の高調波を除去するための部位を加えた場合には、更に強調される。つまり、既存の写真画層形成や、符号化要素の製造に用いるその他の技術においては、このような尖端を作るために必要な正確さを実現することが難しい。
【００３６】
つまり、図８および図９に示すマーキング実施形態と、図６および図７に示すマーキング実施形態との違いは、図８および図９のマーキングは、上述のような厳密な設計のパラメータが必要なことである。図８および図９のパターンの点は角張っているので、これらのパターンを光学的な再現方法によって物理的な符号化要素を作るには、正確な製造公差が必要である。特にこの設計の鋭い尖端に匹敵するものを製造することは困難である。このパターンを作るために用いる光学機器の曖昧さ（fuzziness）や、符号化要素を設計するために用いる感光乳剤処理が高コントラストであることによって、所望の正確なパターン設計を得ることが難しいからである。
【００３７】
図６および図７の設計は丸みを帯びた特徴のため、実際に物理的に実現しようとする場合に、より大きな誤差のバラツキを許容するので、従来の技術の限界を考慮すれば、このような符号化要素は、図８および図９に示す実施形態より製造し易い。しかし、製造能力が向上すれば、より鋭い辺を有する設計を大量生産することも実用的になるだろう。
【００３８】
図１１は、所望でない高調波を排除する別のマーキング設計のための第１の辺１２０を示す。第１の辺１２０は基本的な三角形状（図示せず）に構成されて第３の高調波を排除する。しかし、第５の高調波を排除するために、尖端を付けるのではなく、外側の角部１２２および内側の角部１２４のそれぞれを１個おきに水平方向に移動する。この移動距離は、図９および図１０の実施形態において尖端を延ばした距離と同じ距離である。垂直距離１２５は検出装置列の高さの整数比倍になるように設計される。第１の辺１２０を形成したら、これを平行移動して、図１２に示すようにマーキング１３２と窓部１３４を有する符号化要素１３０を作成する。同様に、同じ辺の設計を、図１３に示すように反転法と共に用いてもよい。この時、符号化要素１４０は、互いに反転した第１および第２の辺位置を有するマーキング部１４２と、窓部１４４とを有する。点を水平移動した後に、各辺の傾斜を本来の値に維持しつつ、これらの点を垂直方向にも移動する。
【００３９】
この概念を拡大して、４個の角毎に最初の２個を光学トラックピッチの１／１４だけ水平方向に動かすことによって第７の高調波を排除し、８個の角毎に最初の４個を光学トラックの１／２２だけ水平方向に動かすことによって第１１の高調波を排除してもよい。第５の高調波を排除するステップを行った場合と同様、この処理を各マーキング部における両方の辺の内側および外側の角部に別々に適用する。第９の高調波は、最初の第３の高調波排除パターンによって排除される。高調波を排除する各々のステップは、殆どのより高いオーダーの高調波の振幅を減少する。
【００４０】
図１４を参照する。より発展させた辺部パターン１５０を用いて、回転装着エラーに対するエンコーダの感度を鈍化させることができる。これは、マーキングを水平線に対して鏡対称にするものである。偶数個の水平対称線がエンコーダの検出装置１５２の垂直寸法内に収まらなければならない。例えば、図１１の第５の高調波を排除するパターンに基づいて、図１４に示すように、１個おきではなく残された全ての突角（左側の外側の角部と、右側の内側の角部）について、角部の位置を調整する。
【００４１】
図１５は、長方形マーキング１６２と空間１６４とを含む、高調波を除去する代替的な符号化要素１６０を示す。しかし、ここでは、空間１６４から急激に長方形マーキング１６２に移行するのではなく、グレースケールシェーディングを使って、通常の間隔をあけたマーキング１６２を作る。つまり、透明（つまり窓）領域から幾分透明な領域１６６に移行し、更に、幾分不透明な領域１６８、完全に不透明な領域１７０へと移行する。透明から完全に不透明な領域への移行を制御することで、急激な移行が排除され、高調波は軽減されるだろう。
【００４２】
上記のように、マーキングの辺を直線から可変の線に変更するという概念を、透明から不透明な状態に移行するという概念と組み合わせてもよい。
【００４３】
上記の説明では主に、符号化要素を四辺形または長方形の形状から、直線以外の辺を有するマーキングに変形することに注目してきたが、符号化要素のマーキングではなく検出装置を変更することによって高調波を軽減してもよい。特に、既存のシステムでは、（例えば、図２に示すように）検出装置列の第１の辺が実質的に直線であって、既存のマーキングと一致するように配置されている。しかし、本発明の概念は、符号化要素のマーキングを実質的に直線である第１および第２の辺を有する長方形として形成し、検出装置を上記の実施形態に示す構成や直線の辺を有さない上記以外の設計等にするように、実現してもよい。
【００４４】
さらに、三角波形を、より純粋な正弦波である出力にするための更なる概念は、センサと光学トラックピッチとを不一致させることで大きな振幅の出力にせず、それによって出力信号の高調波成分を減少することである。同様に、センサと光学トラックを意図的に整列させないことによって、三角波形をより純粋な正弦波とする形状に変えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の概念を含むアナログ直交位相エンコーダのブロック図である。
【図２】最大の振幅出力を得るための、検出装置と符号化円盤との関係を示す上面図である。
【図３】エンコーダからの基本周波数信号出力と、高調波出力とを示す図である。
【図４】直線の辺を有する四辺形のマーキングと窓部を実現する符号化要素を示す図である。
【図５】四辺形のマーキングと空間を有する符号化円盤の部分図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る符号化要素を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る符号化要素を示す図である。
【図８】マーキング部を形成するために平行移動方法を用いて形成した符号化要素の更なる実施形態を示す図である。
【図９】図８の第１の辺と同じ第１の辺を有し、点反転法を用いて第１の辺のミラー画像を作ってマーキングを形成する、符号化要素の実施形態を示す図である。
【図１０Ａ】図８および図９の設計において用いる尖端の形成を示す図である。
【図１０Ｂ】図８および図９の設計において用いる尖端の形成を示す図である。
【図１１】本発明に係るマーキングの更なる実施形態の第１の端部を得るための方法を示す図である。
【図１２】マーキングを形成するために平行移動方法を使用した、図１１に示す第１の端部を用いるマーキングを示す図である。
【図１３】点反転方法を用いてマーキングを作成し、図１１の第１の端部を実現するマーキングを示す図である。
【図１４】本発明の適用を発展させたマーキングを作成するために使用する第１の辺を示す図である。
【図１５】グレースケール動作によってマーキングを形成した実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  エンコーダ、１２  エミッタ部、１４  光源、１６  レンズ、１８  平行ビーム、２０  検出装置回路、２２  検出装置、２４  信号処理回路、２６，２８  差動増幅器、４０，７０，８０，９０，１００，１３０，１４０，１６０  符号化要素、４２  マーキング、４４  窓部、４６  光学トラックピッチ、５０  光学トラック、６０  リニア符号化要素、６７  符号化円盤。
【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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