(57)【要約】【課題】配線の数を少なくし、構成を簡略化する。【解決手段】微小領域検出部１２−１〜１２−ｍに対して、上記ｍ個の微小領域検出手段が、ｍ個の検出手段のうち任意の２〜ｍ個が出力する信号の組み合わせを合成した値以外の値の信号を出力するように、検出素子ｅを備える。例えば、微小領域検出部１２−ｋには、２ｋ−１個の検出素子ｅを備える。そして、ＡＢＳヘッド１０−１が、微小領域検出部１２−１〜１２−ｍから出力された信号を、合成して出力する。【選択図】　図２
2004061440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理的性質が異なる２種類の微小領域が、ピッチλ（但し、λ＞０）で一列に並べられたトラックと、
上記微小領域の物理的性質を検出して信号を出力するｍ（但し、ｍは２以上の整数。）個の微小領域検出手段が上記トラックに沿ってλの間隔で配置されており、上記トラックに沿った方向に移動可能であり、上記微小領域検出手段が出力した信号を合成して出力するヘッドとを備え、
上記ｍ個の微小領域検出手段は、それぞれ異なる重み付けがされた信号を出力すること
を特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
上記トラックは、物理的性質が異なる２種類の微小領域が、複数の互いに異なるｎ（但し、ｎはｍ以上の整数。）ビットの符号を与える配列で一列に並べられたアブソリュートトラックであること
を特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】
上記ｍ個の微小領域検出手段は、ｍ個の微小領域検出手段のうち任意の２〜ｍ個が出力する信号の組み合わせを合成した値以外の値の信号を、それぞれ出力すること
を特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項４】
上記ｍ個の微小領域検出手段は、上記微小領域の物理的性質を検出する検出素子を、それぞれ異なる重み付けがされた信号を出力するように備えていること
を特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項５】
一定周期で物理的性質が変化するインクリメンタルトラックと、
上記インクリメンタルトラックと対向して配置され上記インクリメンタルトラックの物理的性質を検出して信号を出力し、上記インクリメンタルトラックに沿った方向へ移動可能とされているインクリメンタルヘッドとを備えること
を特徴とする請求項２記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械、産業機械などにおいて、直線移動及び回転移動などによって変化した位置を検出する位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械、産業機械などにおいて、直線移動などによる位置の変化を検出する位置検出装置としては、特開昭５０−９９５６４号公報、特開昭６３−１７７０１９号公報、特開平１−１５２３１４号公報などに開示された位置検出装置が挙げられる。
【０００３】
図１０に示すように、当該位置検出装置１２０は、１トラックのアブソリュートトラック（以下、ＡＢＳトラックと称する。）１２１と、ｎ個のＡＢＳトラック用ヘッド（以下、ＡＢＳヘッドと称する。）１２３−１，１２３−２，・・・１２３−ｎを有するＡＢＳトラック用検出部（以下、ＡＢＳ検出部と称する。）１２４とを備える。なお、以下では、ＡＢＳヘッド１２３−１，１２３−２，・・・１２３−ｎを総称するときには、ＡＢＳヘッド１２３−１〜１２３−ｎと称する。
【０００４】
ＡＢＳトラック１２１は、「０」で表される微小領域と「１」で表される微小領域とがｎ次の巡回符号に従った配列で並べられてなる。「１」で表される微小領域と「０」で表される微小領域とは物理的性質が異なる。例えば、位置検出装置１２０が磁気を利用してＡＢＳヘッド１２４の位置を検出するときには、「１」で表される微小領域が着磁されており、「０」で表される微小領域が未着磁とされている。
【０００５】
ＡＢＳ検出部１２４は、ＡＢＳトラック１２１からｎビットの符号（以下、ＡＢＳ値と称する。）を検出する。ＡＢＳ検出部１２４は、図中矢印Ｙで示すＡＢＳトラック１２１の長手方向に移動可能とされている。各ＡＢＳヘッド１２３−１〜１２３−ｎは、ＡＢＳトラック１２１に対向する位置に設けられている。また、ＡＢＳヘッド１２３−１〜１２３−ｎは、微小領域のピッチをλとしたときに、それぞれ間隔がλとなるように設けられる。
【０００６】
ＡＢＳヘッド１２３−１は、検出素子１２３−１ａ及び検出素子１２３−１ｂを備えている。検出素子としては、例えばＭＲ素子などが使用される。また、ＡＢＳヘッド１２３−１は配線を備えており、当該配線に電流が流れることによって、動作する。なお、ＡＢＳヘッド１２３−２，１２３−３，・・・１２３−ｎは、ＡＢＳヘッド１２３−１と同一の構造とされている。
【０００７】
以上説明した位置検出装置１２０では、ＡＢＳトラック１２１が、ｎ次の巡回符号に従った配列で「０」で表される微小領域と「１」で表される微小領域とを並べられてなるため、備えられているＡＢＳトラックが１トラックであるにも拘わらず、ＡＢＳトラック１２１に対するＡＢＳ検出部１２４の位置が変化するに従って、ＡＢＳ検出部１２４によって検出されるＡＢＳ値が全て異なる値となる。したがって、位置検出装置１２０は、ＡＢＳ検出部１２４が検出するＡＢＳ値により、ＡＢＳトラック１２１に対するＡＢＳ検出部１２４の位置を検出することができる。
【０００８】
位置検出装置１２０は、備えられているＡＢＳトラックが１トラックであるため、図中矢印Ｚで示すＡＢＳトラック１２１の幅方向の大きさを小さくすることができる。すなわち、位置検出装置１２０は、小型化を図ることが容易になる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した位置検出装置１２０では、ＡＢＳトラック１２１に対するＡＢＳトラック用検出部１２４の位置の変化をさらに正確に測定するために、さらなる高精度化及び高分解能化が要求されている。位置検出装置１２０をさらに高精度化及び高分解能化する方法の１つとして、ＡＢＳ検出部１２４が検出する符号のビット数を増やす方法が挙げられる。ＡＢＳ検出部１２４が検出する符号のビット数を増やすためには、ＡＢＳ検出部１２４に備えられるＡＢＳヘッドの数が増加する必要が生じる。
【００１０】
しかしながら、各ＡＢＳヘッドには電流を流すための配線が備えられているので、ＡＢＳ検出部１２４に備えられるＡＢＳヘッドの数が増加すると、ＡＢＳ検出部１２４に備えられる配線の数も増加する。
【００１１】
ＡＢＳ検出部１２４に備えられる配線が増加すると、ＡＢＳ検出部１２４は構成が複雑となり、設計が困難となる。
【００１２】
また、ＡＢＳ検出部１２４に備えられる配線が増加すると、配線が所定の領域内に集中し易くなる。配線が所定の領域内に集中したときには、配線を細くする必要が生じる。配線を細くすると、配線の断線や隣接するＡＢＳヘッドへの電流のリークなどが生じ易くなり、位置検出装置１２４は誤動作を起こし易くなる。
【００１３】
一方、位置検出装置１２０では、各ＡＢＳヘッド１２３−１〜１２３−ｎが微小領域の境界付近と対向しているときには、ＡＢＳトラック１２３から感知する物理的性質が隣接する微小領域の影響を受けてしまう。例えば、ＡＢＳヘッド１２３−１が着磁している微小領域を境界付近で検出しており、隣接している微小領域が未着磁であるときには、ＡＢＳヘッド１２３−１が感知する磁界は小さくなり、ＡＢＳヘッド１２３−１が出力する信号は小さくなる。
【００１４】
すなわち、位置検出装置１２０では、各ＡＢＳヘッド１２３−１〜１２３−ｎが微小領域の境界付近にあるときには、ＡＢＳトラック１２１に対するＡＢＳヘッド１２４の位置を正しく検出することが困難となる。
【００１５】
ＡＢＳトラックに対するＡＢＳヘッドの位置を誤差なく検出できる位置検出装置としては、特許第２５７１３９３号、特許第２５７１３９４号、特許第３０６３０４４号、特許第３１０３２６６号に示された位置検出装置が挙げられる。当該位置検出装置は、２つのＡＢＳヘッドを１組としてｎ組のＡＢＳヘッドを備え、２つのＡＢＳヘッドのうち安定領域にある方のＡＢＳヘッドから出力される信号を採用することによって、ＡＢＳ値を検出する。
【００１６】
しかしながら、以上説明した位置検出装置では、ＡＢＳ検出部が、ＡＢＳ値を示すｎビットの符号を検出するために２ｎ個のＡＢＳヘッドを備えることとなる。すなわち、当該位置検出装置では、ＡＢＳ検出部が検出する符号のビット数に対して備えられるＡＢＳヘッドの数が多くなる。すなわち、当該ＡＢＳ検出部では、検出する符号のビット数に対して備えられる配線が多くなる。
【００１７】
本発明は以上説明した従来の実情を鑑みて提案されたものであり、トラック用ヘッドの数がｎ個未満であるときにもトラックからｎビットのパターンを検出することが可能な位置検出装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明を適用した位置検出装置は、物理的性質が異なる２種類の微小領域が、ピッチλ（但し、λ＞０）で一列に並べられたトラックと、上記微小領域の物理的性質を検出して信号を出力するｍ（但し、ｍ≧２であり且つｍは整数。）個の微小領域検出手段が上記トラックに沿ってλの間隔で配置されており、上記トラックに沿った方向に移動可能であり、上記微小領域検出手段が出力した信号を合成して出力するトラック用ヘッドとを備え、上記ｍ個の微小領域検出手段は、それぞれ異なる重み付けがされた信号を出力することを特徴とする。
【００１９】
本発明を適用した位置検出装置では、ｍ個の微小領域検出手段からそれぞれ出力された異なる重み付けがされた信号を、トラック用ヘッドが合成して出力する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００２２】
図１に示すように、本発明を適用した位置検出装置１は、アブソリュートトラック（以下、ＡＢＳトラックという。）２と、ＡＢＳトラック用検出部（以下、ＡＢＳ検出部という。）３と、絶対位置検出部４とを備える。
【００２３】
ＡＢＳトラック２は、物理的性質が異なる２つの微小領域をそれぞれ数字の「０」又は「１」の２つの符号で表すときに、「０」で表される微小領域と「１」で表される微小領域とが、ピッチλ（但し、λ＞０）で、物理的性質が異なる２種類の微小領域が、複数の互いに異なるｎビットの符号を与える配列で一列に並べられたパターンである。「０」で表される領域と「１」で表される領域とは、例えば、ｎ次の原始多項式によって生成された最大周期系列に従って並べられる。１つの微小領域はｎビットの符号のうちの１ビットを示す。また、例えば位置検出装置１が磁気を利用したものであるときには、「１」で表される微小領域は着磁されており、「０」で表される微小領域は未着磁とされている。
【００２４】
ＡＢＳ検出部３は、ＡＢＳトラック２の長手方向に移動可能に備えられている。ＡＢＳ検出部３は、ＡＢＳトラック２からｎビットの符号（以下、ＡＢＳ値という。）を検出し、検出したＡＢＳ値に応じた信号を出力する。なお、ＡＢＳ検出部３については、詳細を後述する。
【００２５】
絶対位置検出部４は、ＡＢＳ検出部３から出力された信号に基づいて、ＡＢＳトラック２に対するＡＢＳ検出部３の位置を検出する。絶対位置検出部４は、図示しないＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）を備えている。ＲＯＭには、ＡＢＳ検出部３から供給される信号と、ＡＢＳトラック２に対するＡＢＳヘッド３の位置を区間で示す区間絶対位置信号との関係を示すデータが記憶されている。
【００２６】
以下では、ＡＢＳ検出部３について、詳細に説明する。
【００２７】
ＡＢＳ検出部３は、図１（Ｂ）に示すように、ＡＢＳヘッド１０−１、ＡＢＳヘッド１０−２、・・・ＡＢＳヘッド１０−ｘ（以下総称するときには、ＡＢＳヘッド１０−１〜１０−ｘという。なお、ｘはｎ／ｍである。）を備える。ＡＢＳヘッド１０−１〜１０−ｘは、ＡＢＳトラック２の長手方向に沿ってλの間隔で一列に並べられており、電圧がＶである電源１１に接続されている。
【００２８】
ＡＢＳヘッド１０−１は、図２に示すように、微小領域検出部１２−１、１２−２、・・・１２−ｍ（以下、総称するときには、微小領域検出部１２−１〜１２−ｍという。なお、ｍは２以上ｎ以下の整数である。）を備えている。
【００２９】
微小領域検出部１２−１〜１２−ｍは、ＡＢＳトラック２と対向して、λの間隔で設けられている。微小領域検出部１２−１〜１２−ｍは、ｎビットのＡＢＳ値の０ビット目から（ｍ−１）ビット目を示す微小領域の物理的性質を検出し、信号を出力する。詳述すると、微小領域検出部１２−ｋ（但し、ｋはｍ以下の自然数。）が（ｋ−１）ビット目を示す微小領域の物理的性質を検出する。微小領域検出部１２−１〜１２−ｍには、それぞれ微小領域の物理的性質を検出可能な検出素子ｅが、微小領域と対向するように備えられている。
【００３０】
検出素子ｅは、「１」で表される微小領域と対向しているときには抵抗値がｒ１となり、「０」で表される微小領域と対向しているときには抵抗値がｒ０となる。検出素子ｅとしては、例えば、位置検出装置１が磁気を利用したものであれば磁気抵抗効果素子などが使用され、位置検出装置１が光を利用したものであればフォトダイオードなどが使用される。
【００３１】
微小領域と対向する検出素子ｅは、それぞれ直列に接続されている。また、当該検出素子ｅは、微小領域検出部１２−１〜１２−ｍに対して、各微小領域検出部１２−１〜１２−ｍからそれぞれ異なる重み付けがされた信号が出力されるように備えられている。さらに、当該検出素子ｅは、微小領域検出部１２−１〜１２−ｍに対して、上記ｍ個の微小領域検出手段が、ｍ個の検出手段のうち任意の２〜ｍ個が出力する信号の組み合わせを合成した値以外の値の信号を出力するように備えられている。本実施の形態では、微小領域検出部１２−ｋに微小領域と対向する２ｋ−１個の検出素子ｅが備えられる。
【００３２】
ＡＢＳヘッド１０−１は、以上説明したように微小領域と対向する検出素子ｅが配設されているため、検出したｍビットのパターンに応じて異なる信号を出力することが可能となる。すなわち、ＡＢＳヘッド１０−１は、１つの出力からｍビットのパターンを検出することが可能となる。
【００３３】
なお、ＡＢＳヘッド１０−２、ＡＢＳヘッド１０−３、・・・ＡＢＳヘッド１０−ｎは、ＡＢＳヘッド１０−１と同じ構成とされているので、詳細な説明は、ＡＢＳヘッド１０−１に関する説明を援用する。
【００３４】
以上説明したように、本発明を適用した位置検出装置１では、微小領域検出部１２−１〜１２−ｍが出力するそれぞれ異なる重み付けがされた信号を、ＡＢＳヘッド１０−１が合成して出力する。すなわち、ＡＢＳヘッド１０−１は、検出したｍビットのパターンに応じて異なる信号を出力する。また、ＡＢＳヘッド１０−２、ＡＢＳヘッド１０−３、・・・ＡＢＳヘッド１０−ｘは、ＡＢＳヘッド１０−１と同じ構成とされている。
【００３５】
したがって、位置検出装置１では、ｎ個よりも少ない数のＡＢＳヘッド１０−１〜１０−ｘによって、ｎビットのＡＢＳ値を検出することが可能となる。すなわち、位置検出装置１は、備えるＡＢＳヘッドの数を少なくすることによって、備える配線の数を検出するＡＢＳ値のビット数に対して少なくすることが可能となり、構成を簡略化することが可能となる。
【００３６】
例えば、位置検出装置１の高精度化、高分解能化を図るために、検出するＡＢＳ値のビット数を増やしたときにも、配線数の増加を抑制することが可能となり、構成の複雑化を防ぐことが可能となる。したがって、位置検出装置１の設計が困難になることを防ぐことが可能となる。すなわち、位置検出装置１は、高精度であり高分解能であり且つ設計が容易なものとなる。
【００３７】
また、位置検出装置１は、検出するＡＢＳ値のビット数を増やしたときにも配線数の増加を抑制することが可能となるために、検出するＡＢＳ値のビット数を増やすことによって配線が所定の領域内に集中することを回避し易くなる。配線が所定の領域内に集中することを回避し易くなるために、位置検出装置１は、検出するＡＢＳ値のビット数を増やしたときにも配線を細くする必要性が少なくなる。配線を細くする必要性が少なくなることにより、位置検出装置１は、断線や隣接するＡＢＳヘッドへの電流のリークなどが生じにくくなるため、誤動作などがなくなり信頼性の高いものとなる。
【００３８】
以下では、ＡＢＳヘッド１０−１の具体例について説明する。
【００３９】
まず、ＡＢＳヘッド１０−１の第１の具体例として、図３に示すＡＢＳヘッド２０について説明する。
【００４０】
ＡＢＳヘッド２０は、第１の微小領域検出部２１−１と、第２の微小領域検出部２１−２と、抵抗値がＲ１である抵抗２４と、出力端子２５とを備える。ＡＢＳヘッド２０は、それぞれ隣接する２ビットのパターンを検出する。すなわち、ＡＢＳヘッド２０は、ｍ＝２とされている。
【００４１】
第１の微小領域検出部２１−１は、検出素子ｅ１を備えている。また、第２の微小領域検出部２１−２は、検出素子ｅ２及び検出素子ｅ３を備えている。第１の微小領域検出部２１−１と第２の微小領域検出部２１−２とは、間隔がλとされている。なお、以下では、検出素子ｅ１、検出素子ｅ２、検出素子ｅ３を総称するときには、検出素子ｅ１〜ｅ３という。
【００４２】
ＡＢＳヘッド２０は、電源１１に検出素子ｅ１〜ｅ３及び抵抗２４が接続された構成とされている。検出素子ｅ１〜ｅ３は、電源１１に近い側から、検出素子ｅ１、検出素子ｅ２、検出素子ｅ３の順番で、直列に接続されている。また、抵抗２４は、一端が検出素子ｅ３に接続されており他端がアースに接続されている。また、検出素子ｅ１は０ビット目を示す微小領域と対向する位置に備えられ、検出素子ｅ２及び検出素子ｅ３は１ビット目を示す微小領域と対向する位置に備えられている。さらに、出力端子２５は、検出素子ｅ３と抵抗２４との間に備えられる。したがって、出力端子２５からは、第１の微小領域２１−１からの出力と第２の微小領域２１−２からの出力とが合成された信号が出力する。当該信号は位置検出装置４へ供給される。具体的に説明すると、出力端子２５からは、以下の式１で示される電圧Ｅ１が出力される。
【００４３】
Ｅ１＝Ｒ１×Ｖ／（検出素子ｅ１〜ｅ３が示す抵抗値の合計＋Ｒ１）・・・式１
したがって、ＡＢＳヘッド２０における出力端子２５からは以下の表１に示す電圧が出力される。
【００４４】
【表１】
2004061440.tif 000003
【００４５】
ＡＢＳヘッド２０では、検出素子ｅ１〜ｅ３の配置を以上説明した配置とすることにより、検出した２ビットのパターンに応じて異なる信号を出力することが可能となる。
【００４６】
つぎに、ＡＢＳヘッド１０−１の第２の具体例として、図４に示すＡＢＳヘッド３０について説明する。
【００４７】
ＡＢＳヘッド３０は、第１の微小領域検出部３１−１と、第２の微小領域検出部３１−２と、第３の微小領域検出部３１−３と、抵抗値がＲ２である抵抗３４と、出力端子３５とを備える。ＡＢＳヘッド３０は、隣接する３ビットのパターンを検出する。
【００４８】
第１の微小領域検出部３１−１は、検出素子ｅ１１を備えている。また、第２の微小領域検出部３１−２は、検出素子ｅ１２と検出素子ｅ１３とを備えている。さらに、第３の微小領域検出部３１−３は、検出素子ｅ１４と、検出素子ｅ１５と、検出素子ｅ１６と、検出素子ｅ１７とを備える。なお、以下では、検出素子ｅ１１と、検出素子ｅ１２と、検出素子ｅ１３と、検出素子ｅ１４と、検出素子ｅ１５と、検出素子ｅ１６と、検出素子ｅ１７とを総称するときには、検出素子ｅ１１〜ｅ１７という。
【００４９】
ＡＢＳヘッド３０は、電源１１に検出素子ｅ１１〜ｅ１７と、抵抗３４とが接続された構成とされている。検出素子ｅ１１〜ｅ１７は、電源１１に近い側から、検出素子ｅ１１、検出素子ｅ１２、検出素子ｅ１３、検出素子ｅ１４、検出素子ｅ１５、検出素子ｅ１６、検出素子ｅ１７の順番で、直列に接続されている。また、抵抗３４は、一端が検出素子ｅ１７に接続され、他端がアースに接続されている。さらに、検出素子ｅ１１は０ビット目を示す微小領域と対向する位置に備えられ、検出素子ｅ１２及び検出素子ｅ１３は１ビット目を示す微小領域と対向する位置に備えられ、検出素子ｅ１４、検出素子ｅ１５、検出素子ｅ１６、検出素子ｅ１７は、２ビット目を示す微小領域と対向する位置に備えられている。さらにまた、出力端子３５は、検出素子ｅ１７と抵抗３４との間に備えられる。したがって、出力端子３５からは、第１の微小領域検出部３１−１からの出力と、第２の微小領域検出部３１−２からの出力と、第３の微小領域検出部３１−３からの出力とが合成された信号が出力される。当該信号は、絶対位置検出部４へ供給される。具体的に説明すると、出力端子３５からは、以下の式２で示される電圧Ｅ２が出力される。
【００５０】
Ｅ２＝Ｒ２×Ｖ／（検出素子ｅ１１〜ｅ１７が示す抵抗値の合計＋Ｒ２）・・・式２
したがって、ＡＢＳヘッド３０における出力端子３５からは以下の表２に示す電圧が出力される。
【００５１】
【表２】
2004061440.tif 000004
【００５２】
ＡＢＳヘッド３０では、検出素子ｅ１１〜ｅ１７の配置を以上説明した配置とすることにより、検出した３ビットのパターンに応じて異なる信号を出力することが可能となる。
【００５３】
次に、ＡＢＳヘッド１０−１の第３の具体例として、図５に示すＡＢＳヘッド４０について説明する。
【００５４】
ＡＢＳヘッド４０は、第１の微小領域検出部４１−１と、第２の微小領域検出部４１−２と、出力端子４５とを備える。ＡＢＳヘッド４０は、それぞれ隣接する２ビットのパターンを検出する。
【００５５】
第１の微小領域４１−１と第２の微小領域４１−２とは、λの間隔で設けられている。第１の微小領域検出部４１−１は、検出素子ｅ２１及び検出素子ｅ２２を備えている。また、第２の微小領域検出部４１−２は、検出素子ｅ２３と検出素子ｅ２４とを備えている。なお、以下では、検出素子ｅ２１と、検出素子ｅ２２と、検出素子ｅ２３と、検出素子ｅ２４とを総称するときには、検出素子ｅ２１〜ｅ２４という。
【００５６】
ＡＢＳヘッド４０では、検出素子ｅ２１〜ｅ２４が電源１１に接続された構成とされている。検出素子ｅ２１〜ｅ２４は、電源１１に近い側から、検出素子ｅ２１、検出素子ｅ２２、検出素子ｅ２３、検出素子ｅ２４の順番に、直列に接続されている。また。検出素子ｅ２４はアースに接続されている。さらに、検出素子ｅ２２は０ビット目を示す微小領域と対向する位置に備えられ、検出素子ｅ２１は微小領域と対向しない位置に設けられ、検出素子ｅ２３及び検出素子ｅ２４は１ビット目を示す微小領域と対向する位置に備えられている。さらにまた、出力端子４５は、検出素子ｅ２２と検出素子ｅ２３との間に備えられる。
【００５７】
したがって、出力端子４５からは、以下の式３で示される電圧Ｅ３が出力される。
【００５８】
Ｅ３＝検出素子ｅ２３及び検出素子ｅ２４が示す抵抗値の合計×Ｖ／検出素子ｅ２１〜ｅ２４が示す抵抗値の合計・・・式３
すなわち、ＡＢＳヘッド４０における出力端子４５からは、第１の微少領域４１−１からの出力と第２の微小領域４１−２からの出力とが合成された信号が出力される。当該信号は絶対位置検出部４へ供給される。具体的に説明すると、ＡＢＳヘッド４０における出力端子４５からは、以下の表３に示す電圧が出力される。
【００５９】
【表３】
2004061440.tif 000005
【００６０】
ＡＢＳヘッド４０では、検出素子ｅ２１〜ｅ２４の配置を以上説明した配置とすることにより、検出した２ビットのパターンに応じて異なる信号を出力することが可能となる。
【００６１】
ところで、ＡＢＳトラック２では、各微小領域の境界付近に、隣接する微小領域の影響を受ける領域が生じる。なお、以下では、隣接する微小領域の影響を受ける領域を不安定領域と称する。
【００６２】
微小領域検出部１２−１〜１２−ｍが「１」領域と「０」領域との境界付近の不安定領域と対向すると、検出素子ｅは、隣接する微小領域の影響を受けるために抵抗値が不安定となる。したがって、微小領域検出部１２−１〜１２−ｍは、出力が不安定となる。
【００６３】
したがって、各微小領域検出部１２−１〜１２−ｍが不安定領域に存在するときには、ＡＢＳ検出部３はｎビットの符号を正確に検出することが不可能となり、位置検出装置１はＡＢＳトラック２に対するＡＢＳ検出部３の位置を検出することが不可能となる。
【００６４】
以下では、本発明の第２の実施の形態として、各微小領域検出部が不安定領域に存在するときにも、ＡＢＳトラックに対するＡＢＳ検出部の位置を検出することが可能な位置検出装置について説明する。
【００６５】
図６に示すように、位置検出装置５０は、ＡＢＳトラック５１と、ＡＢＳ検出部５２と、インクリメンタルトラック（以下、ＩＮＣトラックと称する。）５３と、ＩＮＣトラック用検出部（以下、ＩＮＣ検出部と称する。）５４と、絶対位置検出部５５とを備える。位置検出装置５０は、４ビットのＡＢＳ値を検出する。
【００６６】
ＡＢＳトラック５１は、物理的性質が異なる２種類の微小領域が、複数の互いに異なるｎビットの符号を与える配列で一列に並べられたパターンである。また、１つの微小領域は符号１ビットを示す。本実施の形態では、４次の原始多項式によって生成された最大周期系列に従って、「０」で表される微小領域と「１」で表される微小領域とが並べられている。
【００６７】
ＡＢＳ検出部５２は、第１のＡＢＳヘッド６０−１と、第２のＡＢＳヘッド６０−２と、第３のＡＢＳヘッド６０−３と、第４のＡＢＳヘッド６０−４（以下、総称するときは、第１〜第４のＡＢＳヘッド６０−１〜６０−４という。）を備える。第１〜第４のＡＢＳヘッド６０−１〜６０−４は、電源６１に接続されている。ＡＢＳ検出部５２は、ＡＢＳトラック５１から４ビットのＡＢＳ値を検出する。なお、ＡＢＳ検出部５２については、詳細を後述する。
【００６８】
ＩＮＣトラック５３は、波長λ／２の周期で物理的性質が変化するパターンであり、ＡＢＳトラック２に併設される。
【００６９】
ＩＮＣ検出部５４は、ＩＮＣトラック５３の長手方向に移動可能に設けられている。また、ＩＮＣ検出部５４は、ＡＢＳ検出部５２がＡＢＳトラック５３の長手方向へ移動するのに従って、ＩＮＣトラック５３の長手方向に移動する。ＩＮＣ検出部５４は、第１のインクリメンタルトラック用ヘッド（以下、ＩＮＣヘッドと称する。）６２−１と、第２のＩＮＣヘッド６２−２とを備える。第１のＩＮＣヘッド６２−１及び第２のＩＮＣヘッド６２−２は、検出面がそれぞれＩＮＣトラック５３に対向して配置される。第１のＩＮＣヘッド６２−１及び第２のＩＮＣヘッド６２−２は、電源６３に接続されている。
【００７０】
第１のＩＮＣヘッド６２−１及び第２のＩＮＣヘッド６２−２は、ＩＮＣトラック５３からの情報を感知する。位置検出装置５０では、第１のＩＮＣヘッド６２−１及び第２のＩＮＣヘッド６２−２が感知した情報に基づいて絶対位置検出部５４が演算を行うことで、微小領域検出部１２−１〜１２−ｍがＡＢＳトラック２の微小領域におけるどの位置で情報を感知したかを判断する。
【００７１】
第１のＩＮＣヘッド６２−１は、検出素子ｅ３１と、検出素子ｅ３２と、出力端子６４とを備える。
【００７２】
検出素子ｅ３１及び検出素子ｅ３２は、ＡＢＳヘッド１０−１〜１０−ｘで使用された検出素子ｅと同じものを使用することができる。検出素子ｅ３１と検出素子ｅ３２とは直列に接続され、検出素子ｅ３１が電源６３と接続され、検出素子ｅ３２はアースに接続される。また、検出素子ｅ３１と検出素子ｅ３２とは、λ／２の間隔で配置される。さらに、検出素子ｅ３１と検出素子ｅ３２との間に出力端子６４が備えられる。
【００７３】
第２のＩＮＣヘッド６２−２は、検出素子ｅ３３と、検出素子ｅ３４と、出力端子６５とを備える。
【００７４】
検出素子ｅ３３及び検出素子ｅ３４は、ＡＢＳヘッド１０−１〜１０−ｘで使用された検出素子ｅと同じものを使用することができる。検出素子ｅ３３と検出素子ｅ３４とは直列に接続され、検出素子ｅ３３が電源６３と接続され、検出素子ｅ３４はアースに接続される。また、検出素子ｅ３３と検出素子ｅ３４とはλ／２の間隔で配置される。さらに、検出素子ｅ３３と検出素子ｅ３４との間に出力端子６５が備えられる。
【００７５】
なお、本実施の形態では、検出素子ｅ３１と検出素子ｅ３３との間隔を５／４λとしている。検出素子ｅ３１と検出素子ｅ３３との間隔を５／４λとすることで、第１のＩＮＣヘッド６２−１及び第２のＩＮＣヘッド６２−２からは、それぞれ位相がπ／２ずれた信号が検出される。
【００７６】
絶対位置検出部５５は、ＡＢＳトラック５１に対するＡＢＳ検出部５２の位置を検出する。なお、絶対位置検出部５５については、詳細を後述する。
【００７７】
以下では、ＡＢＳ検出部５２について詳細に説明する。
【００７８】
ＡＢＳ検出部５２では、第１のＡＢＳヘッド６０−１と第３のＡＢＳヘッド６０−３とが第１のＡＢＳヘッド群６６−１を構成して４ビットのＡＢＳ値を検出し、第２のＡＢＳヘッド６０−２と第４のＡＢＳヘッド６０−４とが第２のＡＢＳヘッド群６６−２を構成して４ビットのＡＢＳ値を検出する。
【００７９】
第１のＡＢＳヘッド群６６−１においては、第１のＡＢＳヘッド６０−１がＡＢＳ値の０ビット目と１ビット目とを検出し、第３のＡＢＳヘッド６０−３がＡＢＳ値の２ビット目と３ビット目とを検出する。また、第２のＡＢＳヘッド群６６−２においては、第２のＡＢＳヘッド６０−２がＡＢＳ値の０ビット目と１ビット目とを検出し、第４のＡＢＳヘッド６０−４がＡＢＳ値の２ビット目と３ビット目とを検出する。
【００８０】
第１のＡＢＳヘッド６０−１は、第１の微小領域検出部７０−１と第２の微小領域検出部７０−２とを備える。また、第２のＡＢＳヘッド６０−２は、第３の微小領域検出部７１−１と、第４の微小領域検出部７１−２とを備える。さらに、第３のＡＢＳヘッド６０−３は、第５の微小領域検出部７２−１と第６の微小領域検出部７２−２とを備える。さらにまた、第４のＡＢＳヘッド６０−４は、第７の微小領域検出部７３−１と第８の微小領域検出部７３−２とを備える。
【００８１】
なお、第１の微小領域検出部７０−１、第３の微小領域検出部７１−１、第５の微小領域検出部７２−１、第７の微小領域検出部７３−１は、ＡＢＳ検出部４０に備えられた第１のＡＢＳヘッド４１−１における第１の微小領域検出部４１−１と同じ構成であるので、詳細な説明については、第１の微小領域検出部４１−１における説明を援用する。また、第２の微小領域検出部７０−２、第４の微小領域検出部７１−２、第６の微小領域検出部７２−２、第８の微小領域検出部７３−２は、ＡＢＳ検出部４０に備えられた第１のＡＢＳヘッド４１−１における第２の微小領域検出部４１−２と同じ構成であるので、詳細な説明については、第２の微小領域検出部４１−２における説明を援用する。
【００８２】
ＡＢＳ検出部５２では、第１のＡＢＳヘッド６０−１と第２のＡＢＳヘッド６０−２とが、第１の微小領域検出部７０−１と第３の微小領域検出部７１−１との間隔をｗ１とするときに、ｗ１＝（２ｙ＋１）λ／２（但し、ｙは自然数。）となる位置関係で配設される。また、第３のＡＢＳヘッド６０−３と第４のＡＢＳヘッド６０−４とが、第５の微小領域検出部７２−１と第７の微小領域検出部７３−１との間隔をｗ２とするときに、ｗ２＝（２ｚ＋１）λ／２（但し、ｚは自然数。）となる位置関係で配設される。さらに、第１のＡＢＳヘッド６０−１と第３のＡＢＳヘッド６０−３とが、第１の微小領域検出部７０−１と第５の微小領域検出部７２−１との間隔をｗ３とするときに、ｗ３＝ａλ（但し、ａは自然数。）となる位置関係で配設される。さらにまた、第２のＡＢＳヘッド６０−２と第４のＡＢＳヘッド６０−４とが、第３の微小領域検出部７１−１と第７の微小領域検出部７３−１との間隔をｗ４とするときに、ｗ４＝ｂλ（但し、ｂは自然数。）となる位置関係で配設される。
【００８３】
以上説明した位置関係で第１〜第４のＡＢＳヘッド６０−１〜６０−４を配設することにより、第１のＡＢＳヘッド群６６−１に備えられた各微小領域検出部（第１の微小領域検出部７０−１、第２の微小領域検出部７０−２、第５の微小領域検出部７２−１、第６の微小領域検出部７２−２）と、第２のＡＢＳヘッド群６６−２に備えられた各微小領域検出部（第３の微小領域検出部７１−１、第４の微小領域検出部７１−２、第７の微小領域検出部７３−１、第８の微小領域検出部７３−１）とが共に不安定領域に存在することがなくなる。
【００８４】
したがって、位置検出装置１では、第１のヘッド群６６−１に備えられた各微小領域検出部が不安定領域と対向しているときには、第２のヘッド群６６−２が検出したＡＢＳ値に基づいてＡＢＳトラック５１に対するＡＢＳ検出部５２の位置を検出することが可能となる。一方、第２のヘッド群６６−２に備えられた各微小領域検出部が不安定領域と対向しているときには、第１のヘッド群６６−１が検出したＡＢＳ値に基づいてＡＢＳトラック５１に対するＡＢＳ検出部５２の位置を検出することが可能となる。すなわち、位置検出装置５０によれば、ＡＢＳ検出部５２の位置に拘わらず、ＡＢＳトラック５１に対するＡＢＳ検出部５２の位置を正確に知ることが可能となる。
【００８５】
つぎに、絶対位置検出部５５について詳細に説明する。
【００８６】
絶対位置検出部５５は、図７に示すように、内挿部８０と、ヘッド選択部８１と、Ａ／Ｄ変換部８２と、ＲＯＭ８３と、演算部８４とを備える。
【００８７】
内挿部８０は、第１のＩＮＣヘッド６２−１及び第２のＩＮＣヘッド６２−２が感知した情報に基づいて、微小領域内の第１〜第４のＡＢＳヘッド６０−１〜６０−４の位置を検出する。内挿部８０は、例えば特許第２５７１３９４号に開示された方法に従って、１／ｖ内挿（但し、ｖ＞２。）及び１／２内挿を行う。
【００８８】
内挿部８０が特許第２５７１３９４号に開示された方法に従って１／ｖ内挿を行うと、図８中（Ａ）に示す各ＩＮＣヘッド６２−１，６２−２から出力する信号に基づいて、図８中（Ｂ）に示すデジタル信号（以下、１／ｖ内挿信号という。）が得られる。１／ｖ内挿信号は演算部８４においてＡＢＳ値と加算される。演算部８４が１／ｖ内挿信号とＡＢＳ値とを加算することにより、位置検出装置５０は、ＡＢＳトラック５１に対するＡＢＳ検出部５２の位置をＡＢＳ値の１／ｖの精度で検出することが可能となる。
【００８９】
また、内挿部８０が特許第２５７１３９４号に開示された方法に従って１／２内挿を行うと、図９中（Ａ）に示すような各ＩＮＣヘッド６２−１，６２−１から出力する信号に基づいて、図９中（Ｂ）に示すデジタル信号（以下、１／２内挿信号という。）が得られる。１／２内挿信号は「０」又は「１」で示される。本実施の形態では、１／２内挿信号が「０」であるときには、第１のヘッド群６６−１に備えられた各微小領域検出部が不安定領域と対向しており、１／２内挿信号が「１」であるときには、第２のヘッド群６６−２に備えられた各微小領域検出部が安定領域と対向している。１／２内挿信号は、ヘッド選択部８１へ供給される。なお、１／２内挿信号が「０」であるときに第１のヘッド群６６−１に備えられた各微小領域検出部が安定領域と対向しており、１／２内挿信号が「１」であるときに第２のヘッド群６６−２に備えられた各微小領域検出部が不安定領域と対向していても良い。
【００９０】
ヘッド選択部８１は、内挿部８０から供給された１／２内挿信号に応じて、第１のヘッド群６６−１から出力された信号と第２のヘッド群６６−２から出力された信号とのうち、Ａ／Ｄ変換部８２へ供給する信号を選択する。本実施の形態では、ヘッド内挿部８１は、１／２内挿信号が「０」のときには第２のヘッド群６６−２から出力された信号をＡ／Ｄ変換部８２へ供給し、１／２内挿信号が「１」のときには第１のヘッド群６６−１から出力された信号をＡ／Ｄ変換部８２へ供給する。
【００９１】
Ａ／Ｄ変換部８２は、ヘッド選択部８１から供給されたアナログ信号をデジタル信号に変換して、ＲＯＭ８３へ供給する。
【００９２】
ＲＯＭ８３は、Ａ／Ｄ変換部８２から供給された信号とＡＢＳトラック５１に対するＡＢＳ検出部５２の位置を区間で示す区間絶対位置信号との関係を示すデータが記憶されている。当該データは、Ａ／Ｄ変換部８２から供給された信号が第１のヘッド群６６−１から出力された信号である場合と、第２のヘッド群６６−２から出力された信号である場合とに応じて記憶されている。ＲＯＭ８３では、Ａ／Ｄ変換部８２から供給された信号が第１のヘッド群６６−１から出力された信号であるか第２のヘッド群６６−２から出力された信号であるかを判断し、ＡＢＳトラック５１に対するＡＢＳ検出部５２の位置を示す区間絶対位置信号を出力する。
【００９３】
演算部８４は、ＲＯＭ８３から供給された区間絶対位置信号と、内挿部８０から供給された１／ｖ内挿信号とを加算し、ＡＢＳトラック５１に対するＡＢＳヘッド５２の位置を、区間絶対位置信号の１／ｖの精度で示す。
【００９４】
以下では、位置検出装置５０の具体的な動作について詳細に説明する。
【００９５】
先ず、第１のＡＢＳヘッド群６６−１及び第２のＡＢＳヘッド群６６−２が、それぞれＡＢＳトラックから４ビットのＡＢＳ値を検出し、検出したＡＢＳ値に応じた信号を出力する。第１のＡＢＳヘッド群６６−１及び第２のＡＢＳヘッド群６６−２が出力した信号は、ヘッド選択部８１へ供給される。
【００９６】
また、ＩＮＣ検出部５４がＩＮＣトラック５３から物理的性質を検出し、検出した物理的性質に応じた信号を出力する。ＩＮＣ検出部５４が出力した信号は、内挿部８０へ供給される。
【００９７】
次に、内挿部８０は、ＩＮＣ検出部５４から供給された信号に基づいて、１／２内挿及び１／ｖ内挿を行い、１／２内挿信号及び１／ｖ内挿信号を出力する。１／２内挿信号はヘッド選択部８１へ供給され、１／ｖ内挿信号は演算部８４へ供給される。
【００９８】
ヘッド選択部８１は、供給された１／２内挿信号が「０」であるときには第２のＡＢＳヘッド群６６−２から供給された信号をＡ／Ｄ変換部８２へ供給し、供給された１／２内挿信号が「１」であるときには第１のＡＢＳヘッド群６６−１から供給された信号をＡ／Ｄ変換部８２へ供給する。
【００９９】
次に、Ａ／Ｄ変換部８２が、ヘッド選択部８１から供給された信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換する。
【０１００】
次に、ＲＯＭ８３は、Ａ／Ｄ変換部８２から供給された信号が、第１のＡＢＳヘッド群６６−１から出力されたものであるか、第２のＡＢＳヘッド群６６−２から出力されたものであるかを判断し、判断した結果に基づいて、Ａ／Ｄ変換部８２から供給された信号を区間絶対位置信号に変換する。区間絶対位置信号は、演算部８４へ供給される。
【０１０１】
そして、演算部８４が、区間絶対位置信号と１／ｖ内挿信号とを加算して、ＡＢＳトラック５１に対するＡＢＳ検出部５２の位置を検出する。
【０１０２】
以上説明したように、位置検出装置５０では、ＡＢＳ検出部５２が４ビットのＡＢＳ値を検出可能なＡＢＳヘッド群を２つ備えている。２つのＡＢＳヘッド群は、一方が不安定領域と対向しているときに、他方が安定領域と対向している位置関係で配置されている。
【０１０３】
すなわち、位置検出装置５０は、ヘッド選択部８１が、ＡＢＳ検出部５２の位置に応じて第１のヘッド群６６−１から出力された信号と、第２のヘッド群６３−２から出力された信号とのうちいずれかを選択し、選択した信号をＲＯＭ８３へ供給することにより、ＡＢＳ検出部５２の位置に拘わらずＡＢＳトラック５１に対するＡＢＳ検出部５２の位置を正確に知ることができ、且つ配線が少ないものとなる。また、位置検出装置５０は、配線を少ないために、構成を簡略化することが可能となり、設計が容易なものとなる。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明に係る位置検出装置は、ｍ個の微小領域検出手段からそれぞれ出力された異なる重み付けがされた信号を、トラック用ヘッドが合成して出力することにより、トラック用ヘッドが、検出したｍビットのパターンに応じて異なる信号を出力する。すなわち、本発明に係る位置検出装置では、ｎ個よりも少ない数のヘッドによって、ｎビットのパターンを検出することが可能となる。したがって、本発明に係る位置検出装置は、ｎビットのパターンを検出するために備えるヘッドの数を少なくすることが可能となり、構成を簡略化することが可能となる。
【０１０５】
また、本発明に係る位置検出装置は、構成を簡略化することにより、設計し易いものとなる。さらに、検出する符号のビット数を増やすことが容易となり、高精度化及び高分解能化を図ることが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した位置検出装置を示す模式図である。
【図２】同位置検出装置に備えられたＡＢＳ検出部を示す模式図である。
【図３】同ＡＢＳ検出部の具体例を示す模式図である。
【図４】同ＡＢＳ検出部の具体例を示す他の模式図である。
【図５】同ＡＢＳ検出部の具体例を示すさらに他の模式図である。
【図６】本発明を適用した他の位置検出装置であり、インクリメンタルトラックが備えられた位置検出装置を示す模式図である。
【図７】同位置検出装置に備えられた絶対位置検出部のブロック図である。
【図８】内挿部が１／ｖ内挿を行うときに供給される信号と出力される信号とを示す図である。
【図９】内挿部が１／２内挿を行うときに供給される信号と出力される信号とを示す図である。
【図１０】従来の位置検出装置を示す模式図である。
【符号の説明】
２　ＡＢＳトラック、１０−１　ＡＢＳヘッド、１１　電源、１２−１〜１２−ｍ　微小領域検出部
【図１】
2004061440.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004061440.tif 000010
【図６】
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【図７】
2004061440.tif 000012
【図８】
2004061440.tif 000013
【図９】
2004061440.tif 000014
【図１０】
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