(57)【要約】【課題】副尺式絶対値エンコーダの移動位置を、高分解能、高精度かつ簡便に求めることができる信号処理回路をもつ絶対値エンコーダを提供する。【解決手段】スリット数が異なる主尺と副尺を有し、主尺と副尺の位相をそれぞれ検出し、求められた２つの位相の組み合わせにより移動スケール板の絶対位置を求めるようにした絶対値エンコーダであり、移動スケール板が移動して位置θにあるとき移動主尺及び移動副尺の信号が受光器４１〜４４により検出され、Ａ／Ｄ変換器６１，６２，６３，６４により変換された値Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１が出力されると、（Ａ１，Ｂ１）の値の組から位相変換テーブル８１を用いることにより主尺の位相Ｉを得、（Ｃ１，Ｄ１）の値の組から位相変換テーブル８２を用いて副尺の位相Ｊを得る。このＩ，Ｊの値から２位相→変位量変換テーブル９０を用いて位置θを得る。【選択図】　　　　　図１
2004132912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主尺スリットを有する移動主尺と、
前記主尺スリットとスリット数が異なる副尺スリットを有する移動副尺と、
前記主尺スリット信号を検出する第１の主尺信号検出手段と、
前記主尺スリットの間隔の１／４の距離だけ異なる位置に配置された第２の主尺信号検出手段と、
前記副尺スリットの信号を検出する第１の副尺信号検出手段と、
前記副尺スリットの間隔の１／４の距離だけ異なる位置に配置された第２の副尺信号検出手段と、
前記第１の主尺信号検出手段で検出された信号と前記第２の主尺信号検出手段で検出された信号に基づいて前記主尺スリット内の位相を検出する第１の位相検出手段と、
前記第１の副尺信号検出手段で検出された信号と前記第２の副尺信号検出手段で検出された信号に基づいて前記副尺内の位相を検出する第２の位相検出手段と、
前記第１の位相検出手段と第２の位相検出手段により得られた主尺スリット内の位相と副尺スリット内の位相を、前記移動主尺および移動副尺が取り付けられる移動体の位置に換算する位相変位量変換テーブルと
を有する絶対値エンコーダ。
【請求項２】
主尺スリットを有する移動主尺と、
前記主尺スリットとスリット数が異なる第１の副尺スリットを有する第１の移動副尺と、
前記主尺スリット及び前記第１の副尺スリットとスリット数が異なる第２の副尺スリットを有する第２の移動副尺と、
前記主尺スリット信号を検出する第１の主尺信号検出手段と、
前記主尺スリットの間隔の１／４の距離だけ異なる位置に配置された第２の主尺信号検出手段と、
前記第１の副尺スリットの信号を検出する第１の副尺信号検出手段と、
前記第１の副尺スリットの間隔の１／４の距離だけ異なる位置に配置された第２の副尺信号検出手段と、
前記第２の副尺スリットの信号を検出する第３の副尺信号検出手段と、
前記第２の副尺スリットの間隔の１／４の距離だけ異なる位置に配置された第４の副尺信号検出手段と、
前記第１の主尺信号検出手段で検出された信号と前記第２の主尺信号検出手段で検出された信号に基づいて前記主尺スリット内の位相を検出する第１の位相検出手段と、
前記第１の副尺信号検出手段で検出された信号と前記第２の副尺信号検出手段で検出された信号に基づいて前記第１の副尺内の位相を検出する第２の位相検出手段と、
前記第３の副尺信号検出手段で検出された信号と前記第４の副尺信号検出手段で検出された信号に基づいて前記第２の副尺内の位相を検出する第３の位相検出手段と、
前記第１の位相検出手段と第２の位相検出手段と第３の位相検出手段により得られた主尺スリット内の位相と第１の副尺スリット内の位相と第２の副尺スリット内の位相を、前記移動主尺および第１の移動副尺並びに第２の移動副尺が取り付けられる移動体の位置に換算する位相変位量変換テーブルと
を有する絶対値エンコーダ。
【請求項３】
前記各位相検出手段を、それぞれの位相検出手段に入力される検出信号をそれぞれデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、それぞれの前記デジタル値に基づいて各スリット内の位相を求めるための予め設定された位相変換テーブルとにより構成した請求項１または２に記載の絶対値エンコーダ。
【請求項４】
前記各位相検出手段を、位相差検出方式位相検出器とした請求項１または２に記載の絶対値エンコーダ。
【請求項５】
前記各位相検出手段を、トラッキング方式位相検出器とした請求項１または２に記載の絶対値エンコーダ。
【請求項６】
前記各位相検出手段を、アークタンジェント方式位相検出器とした請求項１または２に記載の絶対値エンコーダ。
【請求項７】
前記主尺スリット内の位相を検出する第１の位相検出手段を位相差検出方式位相検出器又はトラッキング方式位相検出器又はアークタンジェント方式位相検出器とし、前記副尺スリット内の位相を検出する位相検出手段を、Ａ／Ｄ変換器と位相変換テーブルとにより構成した、請求項１または２に記載の絶対値エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主尺と、主尺とはスリット数が異なる副尺とを有する副尺式の絶対値エンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来副尺式の絶対値エンコーダの信号処理方式として特許文献１（特開２００１−１１６５９１号公報）記載のものがある。図１４は、その従来の副尺式の絶対値エンコーダの概略図を示している。図１５は、その信号処理回路を示す図である。
図１４において、移動スケール板１０上には、スリット数が異なる移動主尺１１及び移動副尺１２が配置されており、ＬＥＤ等により構成されている投光部３０からの光を移動主尺１１及び移動副尺１２に対応する固定スケール板２０に配置された２つの固定主尺２１，２２及び固定副尺２３，２４を透過させて４つの受光部４１〜４４により光量を検出している。
固定主尺２１と受光部４１、固定主尺２２と受光部４２とで、それぞれ第１、第２の主尺信号検出手段を構成し、固定副尺２３と受光部４３、固定副尺２４と受光部４４とで、それぞれ第１、第２の副尺信号検出手段を構成している。
【０００３】
図１５の信号処理回路における演算器７０では、４つの受光信号ｓｉｎθ，ｃｏｓθ，ｓｉｎθ（ｎ−１）／ｎ，ｃｏｓθ（ｎ−１）／ｎを次の［数１］及び［数２］に基づいて演算処理し、１回転に１周期の正弦波Ｅと余弦波Ｆを合成してこの正弦波Ｅと余弦波Ｆの位相θを位相／変位換算部７１により求めることによって、絶対位置の検出を行い、表示器８０で検出結果を出力するようにしている。
【０００４】
【数１】
2004132912.tif 000003
【０００５】
【数２】
2004132912.tif 000004
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１１６５９１号公報
【特許文献２】
特開２０００−２１３９５８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した特許文献１の副尺式の絶対値エンコーダの信号処理方法では、１回転で１周期になる正弦波信号Ｅ及び余弦波信号Ｆを合成するため、このＥ及びＦを逓倍して得られる絶対位置θは合成前の信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが持つオフセット電圧、高調波電圧や振幅変動等の理想的な正弦波信号および余弦波信号が持つ誤差要因の影響を受ける。その誤差要因が大きい場合、波形Ｅ及び波形Ｆはそれぞれ理想的な正弦波信号からずれたものとなり、波形Ｅと波形Ｆを用いて逓倍を行う場合、その逓倍数には限界が生じる。
【０００８】
逓倍数を大きくするためには、合成前の信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを正弦波信号に近づける必要があり、信号が正弦波信号に近い場合に限って［数１］及び［数２］の式が成立して大きな逓倍数を得ることができ、求める絶対値位置を高分解能・高精度に求めることができるようになる。
しかし、信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは正弦波に対する誤差を持ちこの誤差要因のため絶対値エンコーダの性能が低下する。誤差要因を補正する方法も、例えば特許文献２（特開２０００−２１３９５８号公報）等において提案されているが回路構成が複雑となるという問題点がある。
そこで本発明の課題は、副尺式絶対値エンコーダの移動位置を、高分解能、高精度かつ簡便に求めることができる信号処理回路をもつ絶対値エンコーダを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の第１の構成は、主尺スリットを有する移動主尺と、前記主尺スリットとスリット数が異なる副尺スリットを有する移動副尺と、前記主尺スリット信号を検出する第１の主尺信号検出手段と、前記主尺スリットの間隔の１／４の距離だけ異なる位置に配置された第２の主尺信号検出手段と、前記副尺スリットの信号を検出する第１の副尺信号検出手段と、前記副尺スリットの間隔の１／４の距離だけ異なる位置に配置された第２の副尺信号検出手段と、前記第１の主尺信号検出手段で検出された信号と前記第２の主尺信号検出手段で検出された信号に基づいて前記主尺スリット内の位相を検出する第１の位相検出手段と、前記第１の副尺信号検出手段で検出された信号と前記第２の副尺信号検出手段で検出された信号に基づいて前記副尺内の位相を検出する第２の位相検出手段と、前記第１の位相検出手段と第２の位相検出手段により得られた主尺スリット内の位相と副尺スリット内の位相を、前記移動主尺および移動副尺が取り付けられる移動体の位置に換算する位相変位量変換テーブルとを有する絶対値エンコーダである。
この第１の構成においては、主尺スリットと副尺スリットの位相が与えられると、その組み合わせから絶対位置を求めることができ、エンコーダの主尺と副尺の正弦波信号と余弦波信号から計算により絶対位置を求める作業は不要となる。主尺と副尺の位相の組み合わせから得られる絶対位置のテーブルをあらかじめ作成しておくことにより、２つの位相の組み合わせからあらかじめ作成したテーブルを利用することにより絶対位置を得ることができる。その結果、絶対位置を計算するための高速の計算処理装置は不要となり、絶対位置を高速かつ高精度に得られる絶対値エンコーダを簡単に構成することができる。
【００１０】
本発明の第２の構成は、主尺スリットを有する移動主尺と、前記主尺スリットとスリット数が異なる第１の副尺スリットを有する第１の移動副尺と、前記主尺スリット及び前記第１の副尺スリットとスリット数が異なる第２の副尺スリットを有する第２の移動副尺と、前記主尺スリット信号を検出する第１の主尺信号検出手段と、前記主尺スリットの間隔の１／４の距離だけ異なる位置に配置された第２の主尺信号検出手段と、前記第１の副尺スリットの信号を検出する第１の副尺信号検出手段と、前記第１の副尺スリットの間隔の１／４の距離だけ異なる位置に配置された第２の副尺信号検出手段と、前記第２の副尺スリットの信号を検出する第３の副尺信号検出手段と、前記第２の副尺スリットの間隔の１／４の距離だけ異なる位置に配置された第４の副尺信号検出手段と、前記第１の主尺信号検出手段で検出された信号と前記第２の主尺信号検出手段で検出された信号に基づいて前記主尺スリット内の位相を検出する第１の位相検出手段と、前記第１の副尺信号検出手段で検出された信号と前記第２の副尺信号検出手段で検出された信号に基づいて前記第１の副尺内の位相を検出する第２の位相検出手段と、前記第３の副尺信号検出手段で検出された信号と前記第４の副尺信号検出手段で検出された信号に基づいて前記第２の副尺内の位相を検出する第３の位相検出手段と、前記第１の位相検出手段と第２の位相検出手段と第３の位相検出手段により得られた主尺スリット内の位相と第１の副尺スリット内の位相と第２の副尺スリット内の位相を、前記移動主尺および第１の移動副尺並びに第２の移動副尺が取り付けられる移動体の位置に換算する位相変位量変換テーブルとを有する絶対値エンコーダである。
この第２の構成では、副尺を２つ設け、主尺スリットと第１および第２の副尺スリットの３つのスリット内の位相に基づいて移動体の絶対位置を求めるようにしている。そして、位相変位量変換テーブルを作成する際に、各スリット間の位相誤差等が発生した場合も含めた位相変位量変換テーブルの構成とすることにより、スリット間の位相誤差等の発生が許容値以内の場合には確実に位相変位量変換テーブルにより移動体の絶対位置が求まる。
【００１１】
本発明の第３の構成は、第１または第２の構成において、前記各位相検出手段を、それぞれの位相検出手段に入力される検出信号をそれぞれデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、それぞれの前記デジタル値に基づいて各スリット内の位相を求めるための予め設定された位相変換テーブルとで構成したものである。
この第３の構成においては、位相信号に対応するデジタル値に対し、主尺スリットと副尺スリットの位相の組み合わせに応じた絶対位置を求める位相変換テーブルを予めオフラインで作成しておき、検出時には、検出信号をデジタル信号に変換してそのデジタル値に対する位相を位相変換テーブルで求めて位相変位量変換テーブルから絶対位置を求める。
【００１２】
本発明の第４の構成は、第１または第２の構成において、前記各位相検出手段を、位相差検出方式位相検出器としたものである。
この第４の構成においては、各スリット内の位相を、位相差検出法により検出して、位相変位量変換テーブルから絶対位置を求める。
ここで、位相差検出法は、エンコーダの２相信号と正弦波信号と余弦波信号を発生する２相発振器の２つの信号の合計４つの信号の積和をとることにより発振器の正弦波信号からスリット内の位相に比例した位相差を有する正弦波信号を生成し、この２つの正弦波信号の位相差を、両信号のゼロクロス点の時間差を高周波のクロック信号等を用いて計数することにより、現在のエンコーダスリット内の位相を検出する方法である。
本発明において、スリット内の位相を高精度に求めるためには、２つの正弦波信号の位相差を高精度に求めることが要求されるが、位相差検出法を用いると、本発明の第３の構成において高分解能かつ高精度の逓倍を行う際に必要になる高分解能のＡ／Ｄ変換器等は必要なくなり、第３の構成において高精度、高分解能化するよりも容易かつ安価に回路を構成することができる。
【００１３】
本発明の第５の構成は、第１または第２の構成において、前記各位相検出手段を、トラッキング方式位相検出器としたものである。
この第５の構成においては、各スリット内の位相を、トラッキング方式位相検出法により検出して、位相変位量変換テーブルから絶対位置を求める。
トラッキング方式位相検出法は、エンコーダの変位に伴って変化する１ピッチ内の位相を常に追いかけることにより現在のエンコーダの位相を求めるものである。求められた１ピッチ内の位相から得られる正弦波信号および余弦波信号をエンコーダの正弦波信号および余弦波信号に近づくようにフィードバックループをかけて、求められる位相を変更する。そして、ループの偏差が一定値以下に収束した場合に、この位相を現在のエンコーダの位相とする。
このトラッキング方式位相検出法は、ループのゲインを大きくすることにより収束速度を上げることができ、かつ逓倍精度を向上させることができる。そのため、トラッキング方式位相検出法を用いることにより、現在の１ピッチ内の位相を簡単でかつ安価な回路により構成することができる。
【００１４】
本発明の第６の構成は、第１または第２の構成において、前記各位相検出手段を、アークタンジェント方式位相検出器としたものである。
この第６の構成においては、各スリット内の位相をアークタンジェント方式により検出して、位相変位量変換テーブルから絶対位置を求める。
アークタンジェント方式は、エンコーダから得られる正弦波信号と余弦波信号から正弦正接信号を計算してその値の逆正接をとることにより現在のスリット内の位相を求める方法である。
このアークタンジェント方式位相検出器を用いることにより、簡単でかつ逓倍精度の高い位相検出を行うことができる。
【００１５】
本発明の第７の構成は、第１または第２の構成において、前記主尺スリット内の位相を検出する第１の位相検出手段を位相差検出方式位相検出器又はトラッキング方式位相検出器又はアークタンジェント方式位相検出器とし、前記副尺スリット内の位相を検出する位相検出手段を、Ａ／Ｄ変換器と位相変換テーブルとにより構成したものである。
この第７の構成においては、主尺スリット内の位相は位相差検出方式位相検出器又はトラッキング方式位相検出器又はアークタンジェント方式位相検出器とすることで、エンコーダの分解能および精度を決定する主尺の位相検出精度を高める。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る信号処理回路のブロック図である。
ここで、本実施形態ではロータリエンコーダを想定しているが、図１４の副尺式リニアエンコーダの符号にあわせて動作を説明する。ロータリエンコーダにおいては、移動主尺１１及び移動副尺１２が円周状に形成された移動スケール板１０を用い、これが回転体に取り付けられて回転位置を測定することになるが、原理としては、リニアエンコーダと同じである。
【００１７】
本実施形態の絶対値エンコーダにおいては、スリット数の異なる主尺と副尺を有しており、主尺と副尺の位相をそれぞれ検出し、求められた２つの位相の組み合わせにより移動スケール板１０の絶対位置を求めるようにしている。そのため、移動スケール板１０上には移動主尺１１と移動副尺１２が形成されており、移動主尺１１および移動副尺１２にはスリット数の異なるスリットが形成されている。また、移動主尺１１に対応する固定スケール板２０上には固定主尺２１，２２が形成されていて、移動副尺１２に対応して固定副尺２３，２４が形成されている。すなわち主尺は移動主尺１１と固定主尺２１，２２により構成され、副尺は移動副尺１２と固定副尺２３，２４により構成されている。
本例においては、移動主尺１１のスリット数はｎ個であり、移動副尺１２のスリット数はｎ−１個であるとする。投光部３０から出射された光は移動主尺１１を透過した後、一部は第１の固定主尺２１を透過して第１の主尺用受光部４１で受光され、他の一部は固定主尺２２を透過して第２の主尺用受光部４２で受光される。
また、投光部３０から出射された光は移動副尺１２を透過した後、一部は第１の固定副尺２３を透過して第１の副尺用受光部４３で受光され、他の一部は固定副尺２４を透過して第２の副尺用受光部４４で受光される。
移動主尺１１、移動副尺１２、第１の固定主尺２１、第２の固定主尺２２、第１の固定副尺２３、第２の固定副尺２４の光学的寸法は、受光部４１〜４４の信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが、次の［数３］に示されるような位相関係となるように設計されている。
【００１８】
【数３】
2004132912.tif 000005
【００１９】
受光部４１，４２からの信号Ａ，ＢをＡ／Ｄ変換器６１，６２によりデジタル信号Ａ１，Ｂ１として取り込み、位相変換テーブル８１により移動主尺１１の位相Ｉに変換する。同様に、受光部４３，４４からの信号Ｃ，ＤをＡ／Ｄ変換器６３，６４によりデジタル信号Ｃ１，Ｄ１として取り込み、位相変換テーブル８２により移動副尺１２の位相Ｊに変換する。
例えば、デジタル値として取り込まれた信号Ａ１及びＢ１はＸ−Ｙの位相面上で図２のようにプロットされる。ここではＡ／Ｄ変換器６１，６２は５ビット、位相の分割数は８としている。位相面上で８分割された位相をＩ０、Ｉ１、Ｉ２、・・・、Ｉ７とすると（Ａ１，Ｂ１）は８分割されたどこかの位置にプロットされる。それが現在の移動主尺１１の位相Ｉとなる。
【００２０】
振幅，オフセット電圧，位相差，高調波等の条件が理想的な場合においては、移動スケール板１０の位置θの変化に伴い（Ａ１，Ｂ１）の軌跡は幅を持たない円周上を移動するが、振幅変動やオフセット変動等が生じる場合、図２の位相面上の（Ａ１，Ｂ１）の軌跡は幅を持つことになる。図２上で（Ａ１，Ｂ１）＝（５，１０）の点は位相Ｉ１にプロットされる。逆に（Ａ１，Ｂ１）の組み合わせが現れた場合、それから移動主尺１１の位相Ｉを求める位相テーブル８１を作成することができ、（Ａ１，Ｂ１）の組み合わせにより位相Ｉを位相テーブル８１から読み取ることができる。
同様に、Ａ／Ｄ変換器６３，６４の出力である（Ｃ１，Ｄ１）の点から移動副尺１２の位相Ｊを求める位相テーブル８２を作成することができ、この位相テーブル８２から移動副尺の位相Ｊを読み取ることができる。
【００２１】
図３に位相変換テーブル８１の一例を示す。図示しないが、位相変換テーブル８２も同様に作成する。
位相変換テーブル８１，８２により読み取られた位相Ｉ，Ｊの組に対して移動スケール板１０の位置θを求める２位相→変位量変換テーブル９０は次のように構成されている。位置θの変化とともに主尺の位相Ｉと副尺の位相Ｊは図４のように変化する。ここで、移動主尺１１のスリット数ｎは３、移動副尺１２のスリット数は２、１スリットは８分割されたものとする。
【００２２】
移動主尺１１のスリットは３スリットであるため移動スケール板１０の１回転の位置θは２４分割されそれぞれの点に対して位相Ｉ，Ｊの組（Ｉ，Ｊ）が対応する。図４の場合、θ＝６に対して（Ｉ，Ｊ）＝（５，３）となる。逆に（Ｉ，Ｊ）＝（５，３）となるθは６のみとなり、Ｉ，Ｊの組み合わせが求まると移動スケール板１０の位置θが一意に求まることになる。この（Ｉ，Ｊ）の組み合わせから位置θを求める２位相→変位量変換テーブル９０の一例を図５に示している。この２位相→変位量変換テーブル９０は、あらかじめオフラインで位相Ｉ、Ｊの組み合わせに対して絶対位置θを求め、ＥＥＰＲＯＭ等に格納して作成される。
【００２３】
移動スケール板１０が移動して位置θにあるとき移動主尺１１及び移動副尺１２の信号がＡ／Ｄ変換器６１，６２，６３，６４により変換された値Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１が出力されると、（Ａ１，Ｂ１）の値の組から位相変換テーブル８１を用いることにより主尺の位相Ｉを得ることができ、（Ｃ１，Ｄ１）の値の組から位相変換テーブル８２を用いて副尺の位相Ｊを得ることができる。このＩ，Ｊの値から２位相→変位量変換テーブル９０を用いて位置θを得ることができる。
ここで［数３］により理想的な４つの正弦波信号を仮定したが、信号が誤差を含む場合も許容値以内であれば、位相変換テーブル８０及び８１のテーブルから位相Ｉ，Ｊを求めることができ、２位相→変位量変換テーブル９０を用いて位置θを得ることができる。
【００２４】
（第２実施形態）
図６に本発明の第２実施形態を示す。第１実施形態においては移動スケール板１０の位置θにおいて理想的な信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが得られる場合、主尺と副尺の信号の位相Ｉ及びＪから２位相→変位量変換テーブル９０を用いることにより位置θを求めることができる。しかし、移動主尺１１及び移動副尺１２の位相の組み合わせから位置θを求める場合、２つのテーブル８１と８２を用いて、（Ｉ，Ｊ）＝（１，０）からθ＝２を求めるときと（Ｉ，Ｊ）＝（１，６）からθ＝１０を求めるときに、第１の固定副尺２３と第２の固定副尺２４の位相がずれることによって（Ｉ，Ｊ）＝（１，７）の値の組が得られた場合、位置がθ＝２かθ＝１０かの区別がつかなくなるという問題がある。そのため、本実施形態では副尺を２つにする構成としている。
【００２５】
すなわち、本実施形態においては、第１実施形態の構成に対し、主尺スリット及び第１の副尺スリット間隔とは異なる間隔の第２の副尺スリットを有する第２の移動副尺（図示せず）と、第２の副尺スリットの信号を検出する第３の固定副尺２５および受光部４５からなる第３の副尺信号検出手段と、第２の副尺スリットの間隔の１／４の距離だけ異なる位置に配置された第４の固定副尺２６および受光部４６からなる第４の副尺信号検出手段を有しており、受光部４５，４６からの信号Ｇ，ＨをＡ／Ｄ変換器６５，６６によりデジタル信号Ｇ１，Ｈ１として取り込み、位相変換テーブル８３により第２の移動副尺位相Ｋに変換するようにしている。
図７に本実施形態における３つのスリットの変位θに対する主尺、第１の副尺、第２の副尺の位相を示す。ここでは、移動主尺のスリット数は３個、第１の移動副尺のスリット数は２個、そして第２の移動副尺のスリット数は１個の構成としている。また、位相の分割数は８分割としている。
【００２６】
図８に３位相→変位量変換テーブル９１の一例を示す。この構成により主尺の位相Ｉ、第１の副尺の位相Ｊ、第２の副尺の位相Ｋによる組み合わせから位置θを求めることができる。このとき上で述べた２つの点（Ｉ，Ｊ）＝（１，０）及び（Ｉ，Ｊ）＝（１，６）はそれぞれ第２の副尺の値Ｋを含めて（Ｉ，Ｊ，Ｋ）＝（１，０，０）と（Ｉ，Ｊ，Ｋ）＝（１，６，３）という２つの整数の組となり第１の副尺の位相Ｊに変動が生じて７となった場合においても第２の副尺の位相Ｋを参照することによりθ＝２かθ＝１０かの区別をつけることが可能となる。許容される各スリット間の位相から３位相→変位量変換テーブル９１は図９に示すテーブルように拡張することができる。ここでは、位相Ｊのずれが全体の±１／１２存在する場合である。この位相ずれの拡張は（Ｊ，Ｋ）の誤差の許容値から決められテーブル３を容易に拡張することができる。
この第２実施形態においては、スリット間の位相誤差等の発生が許容値以内の場合には確実に３位相→変位量テーブル９１により絶対位置θを求めることができる。
【００２７】
（第３実施形態）
図１０に本発明の第３実施形態を示す。本実施形態においては第１実施形態のＡ／Ｄ変換器６１，６２及び位相変換テーブル８１，８２の代わりに位相差検出法により、主尺、副尺の位相Ｉ，Ｊを求めるようにしたものである。これは位相変換テーブルによる位相検出法の場合、位相Ｉ，Ｊの逓倍精度を上げるためにはＡ／Ｄ変換器６１〜６４の精度を上げる必要があり、Ａ／Ｄ変換器の精度により位相精度が制限を受けるためである。位相差検出方式位相検出器８１０，８１１で求められた主尺のスリットの位相Ｉ、副尺のスリットの位相Ｊは、第１実施形態と同様に２位相→変位量変換テーブル９０により変位量θが求められる。
なお、第３実施形態は、第２実施形態の主尺、第１の副尺、第２の副尺の位相Ｉ，Ｊ，Ｋの算出についても拡張することができる。
【００２８】
（第４実施形態）
図１１に本発明の第４実施形態を示す。本実施形態においては第１実施形態のＡ／Ｄ変換器６１，６２及び位相変換テーブル８１，８２の代わりにトラッキング方式位相検出器８２０，８２１により、主尺、副尺の位相Ｉ，Ｊを求める。
すなわち、信号Ａと信号Ｂから位相Ｉを、信号Ｃと信号Ｄから位相Ｊをトラッキング方式位相検出器８２０，８２１により算出するようにしている。トラッキング方式位相検出器８２０，８２１により算出された位相Ｉ及び位相Ｊの値の組み合わせから２位相→変位量変換テーブル９０により絶対位置θを求めることができる。
なお、第４実施形態は、第２実施形態の主尺、第１の副尺、第２の副尺の位相Ｉ，Ｊ，Ｋの算出についても拡張することができる。
【００２９】
（第５実施形態）
図１２に本発明の第５実施形態を示す。本実施形態においては第１実施形態のＡ／Ｄ変換器６１，６２及び位相変換テーブル８１，８２の代わりに逆正接（アークタンジェント）方式位相検出器８３０，８３１により、主尺，副尺の位相Ｉ，Ｊを求める。
アークタンジェント方式位相検出器を用いることにより、簡単でかつ高精度の位相検出を行うことができる。
なお、第５実施形態は、第２実施形態の主尺、第１の副尺、第２の副尺の位相Ｉ，Ｊ，Ｋの算出についても拡張することができる。
【００３０】
（第６実施形態）
図１３に本発明の第６実施形態を示す。本実施形態においては主尺の位相検出にはトラッキング方式の位相検出器８２０を用い、副尺にはＡ／Ｄ変換器６３および６４と変換テーブル８２を用いる。
これはエンコーダの分解能及び精度を決定するのは主尺の逓倍精度であるためである。
【００３１】
以上の実施形態において、多位相→変位量変換テーブル９０，９１を多回転式絶対値エンコーダに適用することもできる。一般に、多回転を検出する方法としてギヤ比の異なる複数のギヤにより回転数を落としその複数の回転数をそれぞれインクリメンタルエンコーダで検出する方法が提案されている。それぞれのインクリメンタルエンコーダに、本発明を適用することにより、容易に多回転式絶対値エンコーダを構成することができる。
【００３２】
以上、各実施形態は、本発明の絶対値エンコーダをロータリエンコーダに適用した例を示したが、リニアエンコーダに適用することができることはもちろんである。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の構成によれば、主尺の１スリット内の位相と副尺の１スリット内の位相の組み合わせから位相変位量変換テーブルを用いて変位量の絶対位置を検出するようにしているため、絶対位置を計算するための高速の計算処理装置は不要となり、絶対位置を高速かつ高精度に得られる絶対値エンコーダを簡単な構成により得ることができる。
本発明の第２の構成によれば、第２の副尺を設けることにより第２の副尺の１スリット内位相を測定し、３つの位相の組み合わせから移動体の絶対位置を求めるようにしたことにより、第１及び第２の副尺の位相が主尺の位相の間に位相ずれを起こした場合においても、移動体の変位量の絶対位置を簡単にかつ正確に検出することができる。
本発明の第３の構成によれば、位相信号に対応するデジタル値に対し、主尺スリットと副尺スリットの位相の組み合わせに応じた絶対位置を求める位相変換テーブルを予めオフラインで作成しておき、検出時には、検出信号をデジタル信号に変換してそのデジタル値に対する位相を位相変換テーブルで求めて位相変位量変換テーブルから絶対位置を求めるようにしたことにより、そのエンコーダのスリットの誤差を考慮した正確な位相変換テーブルを作成して高精度の絶対位置検出が可能となる。
本発明の第４の構成によれば、主尺及び副尺の位相を位相差検出方式位相検出器により検出することにより、主尺の位相及び副尺の位相を高分解能に検出することができる。
本発明の第５の構成によれば、主尺及び副尺の位相をトラッキング方式位相検出器により検出することにより、主尺の位相及び副尺の位相を高分解能に検出することができる。
本発明の第６の構成によれば、主尺及び副尺の位相をアークタンジェント方式位相検出器により検出することにより、主尺の位相及び副尺の位相を高分解能に検出することができる。
本発明の第７の構成によれば、主尺の位相を位相差検出方式位相検出器又はトラッキング方式位相検出器又はアークタンジェント方式位相検出器により検出することにより、エンコーダの分解能および精度を決定する主尺の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態における位相変換テーブルを説明するための説明図である。
【図３】第１実施形態における位相変換テーブルの一例を示す図である。
【図４】第１実施形態における２位相→変位量変換テーブルを説明するための図である。
【図５】第１実施形態における２位相→変位量変換テーブルの一例である。
【図６】本発明の第２実施形態の構成を示すブロック図である。
【図７】第２実施形態における３位相→変位量変換テーブルを説明するための図である。
【図８】第２実施形態における３位相→変位量変換テーブル（理想的な場合）の一例である。
【図９】第２実施形態における３位相→変位量変換テーブル（拡張した場合）の一例である。
【図１０】本発明の第３実施形態を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第４実施形態を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第５実施形態を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第６実施形態を示すブロック図である。
【図１４】副尺式エンコーダを説明するための構成を示す図である。
【図１５】従来の副尺式エンコーダの信号処理回路の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０　移動スケール板
１１　移動主尺
１２　移動副尺
２０　固定スケール板
２１　第１の固定主尺
２２　第２の固定主尺
２３　第１の固定副尺
２４　第２の固定副尺
２５　第３の固定副尺
２６　第４の固定副尺
３０　投光部
４１　第１の主尺用受光部
４２　第２の主尺用受光部
４３　第１の副尺用受光部
４４　第２の副尺用受光部
４５　第３の副尺用受光部
４６　第４の副尺用受光部
６１〜６６　Ａ／Ｄ変換器
７０　演算器
８１　主尺用位相変換テーブル
８２　第１の副尺用位相変換テーブル
８３　第２の副尺用位相変換テーブル
９０　２位相→変位量変換テーブル
９１　３位相→変位量変換テーブル
８１０　主尺用位相差検出方式位相検出器
８１１　副尺用位相差検出方式位相検出器
８２０　主尺用トラッキング方式位相検出器
８２１　副尺用トラッキング方式位相検出器
８３０　主尺用アークタンジェント方式位相検出器
８３１　副尺用アークタンジェント方式位相検出器
【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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【図１４】
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【図１５】
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