(57)【要約】アブソリュート測定スケール（１８）は、光反射ライン（１２）と非光反射ライン（１４）とが交番するインクリメンタルスケール（１０）を具える。ここで、インクリメンタルスケールには、反射ラインの除去（２２）によって分散コードワード形態の絶対データが組み込まれている。コードワードは、スケールが回文式かつ循環式となるよう配列される。ルックアップテーブルを用い、スケールから抽出したアブソリュート位置データをルックアップテーブル内のアブソリュートコードワードと比較することで、粗いアブソリュートデータを決定する。アブソリュート位置は、抽出したデータ内の第１コードワードのスタート位置に粗いアブソリュート位置を組み合わせることによって決定される。アブソリュート位置をインクリメンタル位置に組み合わせることによって、スケールピッチ内にアブソリュート位置を定めることができる。
2004529344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の特性を有するラインおよび第２の特性を有して概ね交番するラインの列を具備するインクリメンタルスケールのトラックを具えた測定スケールであって、
前記インクリメンタルスケールのトラック内に、分散したコードワードの形態のアブソリュート位置データが組み込まれていることを特徴とする測定スケール。
【請求項２】
第１の特性を有する前記ラインは光反射性または光透過性ラインであり、第２の特性を有する前記ラインは非光反射性または非光透過性ラインである請求項１に係る測定スケール。
【請求項３】
前記特性の一方を有するラインを追加もしくは少なくし、該ラインが前記特性の他方を持つ場合に比較して前記コードワードを形成するパターンとなるようにすることにより、前記インクリメンタルスケールのトラック内に前記アブソリュートデータが組み込まれてなる請求項１または請求項２に係る測定スケール。
【請求項４】
前記インクリメンタルスケールのトラック内の前記ラインの幅または間隔を変えることで、前記インクリメンタルスケールのトラック内に前記アブソリュートデータが組み込まれてなる請求項１または請求項２に係る測定スケール。
【請求項５】
前記第１または第２の特性を有する前記ラインが前記スケールの幅をほぼ横切って延在している請求項１ないし請求項４のいずれかに係る測定スケール。
【請求項６】
前記スケール上の前記アブソリュートデータは回文式である請求項１ないし請求項５のいずれかに係る測定スケール。
【請求項７】
各コードワードの始点はスタートシンボルによってマーキングされ、各スタートシンボルを等しくしてなる請求項１ないし請求項６のいずれかに係る測定スケール。
【請求項８】
前記コードワードはスケールのある範囲にわたってＮ個の特有位置を定義し、第（Ｎ+１）番目の位置が第１番目の位置と同等となるよう前記範囲が繰り返されてなる請求項１ないし請求項７のいずれかに係る測定スケール。
【請求項９】
前記アブソリュートデータはバイナリコードからなる請求項１ないし請求項８のいずれかに係る測定スケール。
【請求項１０】
各コードワードはほぼ等しい数の１および０を有する請求項９に係る測定スケール。
【請求項１１】
各コードワードは６個以下の連続した１または０の並びを含んでいる請求項９に係る測定スケール。
【請求項１２】
所定範囲のスケールのどの範囲内でもほぼ等しい数の１があるように前記コードワードが配列されてなる請求項９に係る測定スケール。
【請求項１３】
互いに相対的に移動可能な測定スケールおよびスケールリーダを具え、
前記測定スケールは、第１の特性を有して第２の特性を有するラインに概ね交番するラインの列と、分散したコードワードの形態でインクリメンタルスケールのトラック内に組み込まれたアブソリュート位置データとを具え、
前記スケールリーダは、前記スケールを照射する光源と、インクリメンタル位置を決定するためのインクリメンタル読取ヘッドと、前記アブソリュート位置を決定するための検出器システムおよびイメージングシステムとを含む、アブソリュート位置の測定システム。
【請求項１４】
第１の特性を有する前記ラインは光反射性または光透過性ラインであり、第２の特性を有する前記ラインは非光反射性または非光透過性ラインである請求項１３に係るアブソリュート位置の測定システム。
【請求項１５】
前記インクリメンタル位置を決定するのに用いられる読取ヘッドはフィルタリング読取ヘッドである請求項１３または請求項１４に係るアブソリュート位置の測定システム。
【請求項１６】
前記検出器システムはリニアアレイの画素を具える請求項１３ないし請求項１５のいずれかに係るアブソリュート位置の測定システム。
【請求項１７】
マイクロレンズアレイを用いて前記スケールを前記検出器システム上に結像させる請求項１３ないし請求項１６のいずれかに係るアブソリュート位置の測定システム。
【請求項１８】
各アブソリュートデータビットは１または０の値を有し、
各アブソリュートデータビット間に０の値をもつクロックビットがあり、
前記スケールのあるビットがアブソリュートデータビットであるかクロックビットであるかを、当該ビットのいずれの側でも（ｍ+１）番目（ｍは任意の偶数）までのビットの値を測定することで決定し、
これらビットの値を互いに加算して、当該加算値が所定値より小である場合に当該ビットがアブソリュートビットであるとされるようにした請求項１３ないし請求項１７のいずれかに係るアブソリュート位置の測定システム。
【請求項１９】
各コードワードの始点はスタートシンボルによってマーキングされ、前記スケール上でアブソリュートコードワードの位置を決めるために前記スケール上の前記スタートシンボルの識別を用いる請求項１３ないし請求項１８のいずれかに係る測定システム。
【請求項２０】
ルックアップテーブルを用い、前記スケールから抽出したアブソリュート位置データを前記ルックアップテーブル内のアブソリュートコードワードと比較することによって、粗いアブソリュート位置の決定を行う請求項１３ないし請求項１９のいずれかに係る測定システム。
【請求項２１】
前記ルックアップテーブル内の前記コードワードと前記スケールから抽出した前記コードワードとの整合性の良さを、抽出データのｎビットのブロックの並びを前記ルックアップテーブル内のｎビットと比較することによって決定するものであって、
抽出データの各ビットを、前記ルックアップテーブル内の前記コードワードにおいて対応するビットが１であれば反転し、
抽出データのｎビットの値を互いに加算し、
当該加算値が小であれば前記整合性が良いとする、
請求項２０に係るアブソリュート位置の測定システム。
【請求項２２】
前記粗いアブソリュート位置を、前記検出器システムによって抽出されたデータ内の第１コードワードのスタート位置および前記検出器システムによって抽出されたデータ内の第１の完全なデータビットの位置に組み合わせることによって、一インクリメンタルスケールピッチの範囲内に対し前記アブソリュート位置を決定可能である請求項２０または請求項２１に係るアブソリュート位置の測定システム。
【請求項２３】
前記アブソリュート位置をインクリメンタル位置に組み合わせることによって、スケールピッチの端数の範囲内に対し前記アブソリュート位置を決定可能である請求項２２に係るアブソリュート位置の測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体のアブソリュート位置の測定法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクリメンタル位置エンコーダは２物体の相対位置を測定するための装置である。一般的には、２物体の一方にスケールが、他方に読取ヘッドが取り付けられ、スケールは規則的に間隔を置いて同等のマーキングをその上に有している。読取ヘッドはスケール上に投光し、スケールの構成に従って光が反射または透過する。反射または透過光から、読取ヘッドが信号列を発生し、２物体の相対変位を示すインクリメンタルの計数値を生成するのに用いることができる。
【０００３】
読取ヘッドはいくつかの電子的補間値を提供し、スケール上のマーキングの直接的計数によって得られるものよりも分解能を高くすることができる。いくつかの場合、出力はアナログ量（しばしば、位相が９０度ずれた２つの正弦波（two sinusoidal in quadrature））であり、これによって読取ヘッド外の電子回路による補間が可能となる。インクリメンタルエンコーダからはスケールに沿った読取ヘッドの絶対位置を知ることができない。
【０００４】
アブソリュートエンコーダは一般に、擬似乱数シーケンス（pseudorandom sequence）または離散的な（discrete）コードワードの形態でデータが書かれたスケールを具えている。スケール上を読取ヘッドが通過するときにこのデータを読み取ることで、読取ヘッドはその絶対位置を決定することができる。
【０００５】
ハイブリッドのインクリメンタル・アブソリュート位置エンコーダというものもある。インクリメンタルエンコーダはアブソリュートエンコーダよりも分解能度高く作製できるので、多くのアブソリュートエンコーダには分離したインクリメンタルチャネルも組み込まれている。アブソリュートチャネルは、インクリメンタルチャネルの少なくとも１周期に対して正確な絶対位置を与える。インクリメンタルチャネルの補間は、分解能を細かくする要求に対して、インクリメンタルチャネルの周期内の位置を与える。両者を組み合わせることで、２つのシステムが分解能の高い絶対位置を与える。しかしながら、アブソリュートチャネルおよびインクリメンタルチャネルは分離したトラック内にあるので、インクリメンタルおよびアブソリュート位置の組み合わせ時に、読取ヘッドのヨーイングによって誤差が生じ得る。さらに、位置を定める際には、スケールを正しい姿勢にすることでインクリメンタルおよびアブソリュートトラックがそれぞれの読取ヘッドに位置合わせされるようにしなければならない。
【０００６】
ハイブリッドのインクリメンタル・アブソリュート位置エンコーダは特許文献１に開示されており、ここでは擬似乱数コードでなるアブソリュートチャネルとインクリメンタルチャネルとが組み合わされて単一の合成チャネルを形成している。
【０００７】
【特許文献１】
欧州特許第０５０３７１６号明細書
【特許文献２】
欧州特許第０２０７１２１号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の形態は、第１の特性を有して第２の特性を有するラインに概ね交番するラインの列を具備するインクリメンタルスケールのトラックを具えた測定スケールであって、
前記インクリメンタルスケールのトラック内に、分散したコードワードの形態のアブソリュート位置データが組み込まれていることを特徴とする測定スケールを提供する。
【０００９】
ここで好適には、第１の特性を有する前記ラインは光反射性または光透過性ラインであり、第２の特性を有する前記ラインは非光反射性または非光透過性ラインである。
【００１０】
好適には、前記特性の一方を有するラインを追加もしくは少なくし、該ラインが前記特性の他方を持つ場合に比較して前記コードワードを形成するパターンとなるようにすることにより、前記インクリメンタルスケールのトラック内に前記アブソリュートデータが組み込まれる。あるいは、前記インクリメンタルスケールのトラック内の前記ラインの幅または間隔を変えることで、前記インクリメンタルスケールのトラック内に前記アブソリュートデータが組み込まれる。
【００１１】
好適には、前記第１または第２の特性を有する前記ラインが前記スケールの幅をほぼ横切って延在する。前記スケール上の前記アブソリュートデータを回文式とすることができる。
【００１２】
アブソリュートデータを分散したコードワードに分け、各コードワードの始点が等しいスタートシンボルによってマークされていてもよい。アブソリュートデータは、コードワードおよびスタートシンボルの双方についてバイナリコードを含んでいてもよい。
【００１３】
好適には、前記コードワードはスケールのある範囲にわたってＮ個の特有位置を定義し、第（Ｎ+１）番目の位置が第１番目の位置等と同等となるよう前記範囲が繰り返される。
【００１４】
本発明の第２の形態は、互いに相対的に移動可能な測定スケールおよびスケールリーダを具え、
前記測定スケールは、第１の特性を有して第２の特性を有するラインに概ね交番するラインと、分散したコードワードの形態でインクリメンタルスケールのトラック内に組み込まれたアブソリュート位置データとを具え、
前記スケールリーダは、前記スケールを照射する光源と、インクリメンタル位置を決定するためのインクリメンタル読取ヘッドと、前記アブソリュート位置を決定するための検出器システムおよびイメージングシステムとを含む、アブソリュート位置の測定システムを提供する。
【００１５】
好適には、前記インクリメンタル位置を決定するのに用いられる読取ヘッドはフィルタリング読取ヘッドである。
【００１６】
好適には、各アブソリュートデータビットは１または０の値を有し、各アブソリュートデータビット間に０の値をもつクロックビットがあり；前記スケールのあるビットがアブソリュートデータビットであるかクロックビットであるかを、当該ビットのいずれの側でも（ｍ+１）番目（ｍは任意の偶数）までのビットの値を測定することで決定し、これらビットの値を互いに加算して、当該加算値が所定値より小である場合に当該ビットがアブソリュートビットであるとされるようにする。
【００１７】
好適には、ルックアップテーブルを用い、前記スケールから抽出したアブソリュート位置データを前記ルックアップテーブル内のアブソリュートコードワードと比較することによって、粗いアブソリュート位置の決定を行う。前記粗いアブソリュート位置を、前記検出器システムによって抽出されたデータ内の第１コードワードのスタート位置および前記検出器システムによって抽出されたデータ内の第１の完全なデータビットの位置に組み合わせることによって、一インクリメンタルスケールピッチの範囲内に対し前記アブソリュート位置を決定可能である。前記アブソリュート位置をインクリメンタル位置に組み合わせることによって、スケールピッチの端数の範囲内に対し前記アブソリュート位置を決定可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
添付の図面を参照し、本発明の好適な実施形態を例として説明する。
【００１９】
図１Ａはインクリメンタルスケール１０のある範囲を示している。そのインクリメンタルスケールは、反射ライン１２と非反射ライン１４との繰返しパターンを有している。図１Ｂはアブソリュートスケール１６のある範囲を示している。このスケールもまた、反射ライン１２と非反射ライン１４とを具えており、それぞれがアブソリュートデータのビットを表し、それらが組み合わさって絶対位置を定義するコードを形成している。
【００２０】
図１Ｃおよび図１Ｄは、図１Ａおよび図１Ｂのインクリメンタルおよびアブソリュートスケールの組み合わせ１８を示している。１ビットのアブソリュートデータはインクリメンタルスケールのピッチに組み入れられる。この例では、バイナリの符号化が行われており、従って「１」と「０」との二つの状態を取り得る。アブソリュートスケールにおいて状態「１」であるときは、インクリメンタルスケールの反射ラインはその元の状態２０のままとなる。状態「０」であるときは、２２で示すようにインクリメンタルスケールの反射ラインが除去される。
【００２１】
インクリメンタルパターンを部分的に除去するとインクリメンタルチャネルからの信号が劣化するが、しかしダメージがスケールに沿って一貫していれば（consistent）その効果は重大ではない。この例では、インクリメンタルスケールの反射ラインが除去されるとインクリメンタル信号が下がり、バックグラウンド光もまた同じ比率で下がる。しかしながら、その代わりに反射ラインが付加される場合には、同じ量だけインクリメンタル信号が下がり、バックグラウンド光は増すことになる。
【００２２】
インクリメンタルラインを付加または除去することなく、アブソリュートデータをインクリメンタルスケールに組み入れることもできる。代わりにラインの幅またはライン間の距離を変化させてもよいのである。
【００２３】
アブソリュートデータがインクリメンタルスケールに組み入れられるので、スケールはプリズム的（prismatic）なものとなり得る。これは、従来知られていたハイブリッドのインクリメンタルおよびアブソリュートスケールのように平行なデータトラックを用いる代わりに、図１Ｄに見られるように幅に沿って一様なものであることを意味する。これは、「平行トラック」システムの３つの欠点を解決する。第１には、スケールに対しその周りのどこにでも読取ヘッドを取り付けることができるようになることである。第２には、互いに位相を合わせて平行トラックを保持する必要がないために、読取ヘッドのヨーイングが重大なものとならないことである。第３には、スケールに対する読取ヘッド横方向のオフセットの公差に制限がないことである。
【００２４】
インクリメンタルスケールに組み入れられるアブソリュートデータは回文式（palindromic）となるように設計されている。これは、コードの並びをいずれの端から読んでも、スケール上のアブソリュートデータが正確に等しくなることを意味する。図２Ａはスケール上のコードワードＡおよびＢを示している。スケールが１８０度回転した場合でも、図２Ｂに示すように、スケールは同じである。コードワードＢは元のＡと等しく、同じ位置にある一方、コードワードＡは元のＢと等しく、また同じ位置にある。これにより、スケールをどの向きとしても表面に取り付けることが可能となり、プログラミングを行う必要や読取ヘッドの向きを変更する必要がなくなる。
【００２５】
スケール上のアブソリュートデータは、数メートルなどのある範囲にわたって特徴位置を規定する。その長さを越えると継ぎ目なくコーディングを繰り返し、コーディングが始点および終点を持たないようにする。スケールがその始めから終わりまでの範囲に沿ってＮ個の特徴位置を規定しているのであれば、第（Ｎ＋１）番目の位置のものを第１位置のものと等しくし、第（Ｎ＋２）番目の位置のものを第２位置のものと等しくするなどにより、スケールは循環式のものとなる。スケールコードの１サイクルの長さは繰返し長として知ることができる。繰返し長より長いスケール範囲を用いてもよいが、それに沿って形成される位置は特徴的なものではなくなる。図３Ａに示すように、スケールの全長は範囲ｄにおいて特徴位置Ｘ，Ｙを形成している。これらの位置は範囲ｄ２において繰り返される。
【００２６】
サイクリックなコーディングにより、スケールを連続的に製造し、長尺のものをストックしておくことができる。その後どの範囲で裁断されても、その全長にわたって有効なコーディングが含まれることになる。例えば、図３Ｂは循環式に繰り返されるある範囲ｄをもつスケールの範囲を示している。長さＬの裁断を行う場合、どこで裁断しても連続スケールを形成する。
【００２７】
インクリメンタルスケールのピッチ毎にアブソリュートデータの１ビットがある。ビットはグループ化されてコードワードおよびスタートシンボルをなす。各スタートシンボルは等しく、各コードワードの開始をマークするのに役立つのに対し、コードワードは絶対位置を定義するのに用いられる。スタートシンボルの選択に次のような制限がある。つまり、スタートシンボルについて選択した並びが、どのコードワード内にも現れてはならないことである。さもなければ、コードワードの部分がスタートシンボルとして誤認識されてしまうことになる。さらに、スタートシンボルの開始部分を終端にもつコードワードがないことであり、逆もまた同様である。数ビット分、コードワードの位置が誤解釈され得るからである。
【００２８】
スケールが回文式かつ循環式の双方であるためには、スタートシンボルもまた回文式でなければならない。加えて、繰り返されるコードワードをもつことなく、ある繰返し範囲内で２つのコードワードだけを回文式とすることができる。図４Ａおよび図４Ｂに示すスケール１８は双方とも、繰返し範囲ｄをもつ循環式かつ回文式のものである。図４Ａに示すスケールは２つの回文式コードワード「ＡＢＡ」および「ＬＭＬ」を有し、範囲ｄにおいては繰り返されるコードワードをもたない。図４Ｂに示すスケールは３つの回文式コードワード「ＡＢＡ」、「ＦＧＦ」および「ＬＭＬ」を有している。しかし、「ＦＧＦ」は繰り返し範囲ｄでスケールに２回現れている。
【００２９】
使用されるコードワードがインクリメンタルチャネルの測定精度を低下させないようにするためには、様々な方策がある。これら方策のいくつかには、インクリメンタル信号に悪影響を及ぼすコードワードを使用しないことが含まれる。
【００３０】
第１の方策は、１の数と０の数とが等しくないコードワードを使用しないことである。例えば、１６ビットのコードワードが丁度８個の１と８個の０とを含んでいることである。これにより、読取ヘッドがスケールをトラバースするときのインクリメンタル信号のサイズを一定とすることができる。コードワードが７から９個の１および０をもつようにすることで、この制限を緩和することも可能であり、さらに広い範囲とすることもできる。
【００３１】
第２の方策は、１または０の並びが所定個数を越えるストリングを含むコードワードを使用しないことである。例えば、１の並びの最大個数を６個とすることができ、好ましくは４個とすることができる。これらの長く一様な並びは、読取ヘッドがこれを通過するときに、９０度位相のずれた２つの正弦波信号によって形成されるインクリメンタルリサージュ（incremental Lissajous）に瞬間的な偏りを生じさせる。
【００３２】
第３の方策は、使用されないコードワードを含まないことである。インクリメンタルチャネルに及ぼすアブソリュートデータの影響を最小限にするためには、インクリメンタルチャネルの読み取りウィンドウの範囲（一般的には５０ビット長）にわたってスケールが一様に見えなければならない。これは、スケールに沿ってコードワードの順序を再アレンジし、５０個の連続ビットのいずれの並びにおいても、可能な限り同数に近い個数の１（０についても同じ）をもつようにすることで実現される。
【００３３】
スケールを読むのに使用される読取ヘッドは、スケールに照射を行うための少なくとも一つの光源と、インクリメンタルおよびアブソリュート位置を決定するための少なくとも一つの検出器とを具える。
【００３４】
単純化した形態の読取ヘッド５４およびスケール１８が図８に示されている。スケールのインクリメンタル部分を読むために、光源ＬＳ１、割り出し格子（index grating）５２および検出器（例えばフォトダイオードアレイ）５０が備えられている。スケールのアブソリュート部分を読むために、光源ＬＳ２、結像レンズ（imaging lens）２５および検出器（例えばリニアイメージセンサ）２６が備えられている。
【００３５】
分離した検出器が用いられてもよいし、あるいはその代わりに、両検出器が一チップ上に組み込まれていてもよい（すなわちアブソリュートおよびインクリメンタル位置の双方を同じ画素が検出するようにしてもよい）。同様に、共通または分離した光源およびレンズアレイが用いられてもよい。
【００３６】
インクリメンタル位置を決定する上で、特許文献２に開示されたようなフィルタリング読取ヘッドを使用することが適している。かかる読取ヘッドにおいては、スケール上の各点が検出器に正弦波状の縁（fringe）を生成する。検出器での縁のそれぞれは、スケール上の多くの点によって生成される。スケールの一部が失われた場合、検出器での信号は僅かに劣化するであろうが、この効果は均され、周波数および正弦形状は同じままである。スケールの基本周波数のみが検出され、スケールの失われた部分によって生じる高調波は濾波される。
【００３７】
このようにフィルタリング読取ヘッドを使用することで、非回折性（non-diffraction quality）のスケールを用いることが可能となり、選択されたスケールマーキングが失われ、または追加されたときにも、読取ヘッドがスケールの一ピッチ内でインクリメンタル位置を決定することができるようになる。よってフィルタリング読取ヘッドは、あたかも純粋なインクリメンタルスケールであるかのように、アブソリュートおよびインクリメンタルのハイブリッドスケールを読むことが可能となる。
【００３８】
アブソリュート位置を決定するために、画素のリニアアレイからなる光学式検出器システムを用いることができる。各画素の最大寸法はナイキスト規範（Nyquist criterion）によって設定されるが、より小さい画素を用いるのが好ましい。
【００３９】
図６に示すように、検出器２６（例えば光学検出器システム）上にスケール１８を結像するために、マイクロレンズアレイ２７を用いることができる。各レンズ２８は実際には一対のレンズ２８Ａ，２８Ｂであり、これらは連続画像を生成する正立像化システム（erect imaging system）として作用する。マイクロレンズアレイを使用することで、スケール１８および検出器２６間の作動距離が従来の結像システム（imaging system）よりかなり小さくなる。
【００４０】
アブソリュートデータは、ハイブリッドのアブソリュートおよびインクリメンタルスケールから抽出されなければならない。個々の画素の値がデータビットを表しているか否かを決定するためにテストを要する。アブソリュートデータは元のインクリメンタルスケールの反射ライン上に組み入れられるだけである。これらのデータビットは今、反射ラインが除去されているか、またはそのまま残されているかに従って、０または１の値を有している。インクリメンタルスケール上の元の非反射ラインは変わっていない。これらは０の値を有し、クロックビットとして参照される。各データビット間にクロックビットがある。
【００４１】
典型的なスケール１８は、図５に示すように、４０μｍのピッチを有し、検出器上でピッチあたり例えば５．１２画素をもつものとすることができる。そして、スケールと検出器との間で光学的に等倍率（unity optical magnification）を有するものとすることができる。従って、検出器上の２．５６画素毎にデータビット（「１」または「０」）とクロックビット（Ｃ）とのいずれかが存在することになる。テストされる画素（Ｐ）がデータビットを表している場合、Ｐの一方の側部にある（ｍ＋１）番目の各位置がクロックビットとなる。従って、次の画素位置
..., (-5x2.56), (-3x2.56), (-1x2.56), (+1x2.56), (+3x2.56), (+5x2.56)，...
にクロックビットが存在する。
【００４２】
端数の画素は存在しないので、次の画素
−２３，−１８，−１３，−８，−３，＋３，＋８，＋１３，＋１８，＋２３
がテスト対象の画素に対するクロックデータに最も近くなる。
【００４３】
これらの位置（すなわち「１」と「０」との間）の値は互いに加算される。総計が小さいほど、画素がクロックビットを表している蓋然性が高く、従ってテスト対象の画素がデータビットを表している蓋然性が高くなる。正確な倍率を知ることはできないので（例えば読取ヘッドの取り付け高さ（rideheight））に起因した振動による）、テスト対象画素のある距離内でクロックビットをサーチすることだけが有用である。テスト対象画素からあまり離れてクロックビットをサーチすると、倍率誤差に起因して真の位置と一致しない（out-of-step）結果となってしまう。
【００４４】
この方法によって画像中に第１データビットの位置を決定することはできない。このデータビットのいずれかのサイドで十分な画素の読み取りが行えないからである。同じ推論により、この方法によって画像中に最終データビットを配置することはできない。画像の中央にさらに向かうデータビットが上記プロセスによって決定され、さらに、倍率が一定と仮定して、各端のデータビットを読み出すことが可能となる。各データビット間の画素の数が今や知られているからである。
【００４５】
この段階で、抽出されたデータのブロックが生成される。図７のフロー図は、粗いアブソリュート位置を、抽出されたアブソリュートデータからどのように決定できるかの概略である。この抽出されたアブソリュートデータのブロック３２は、４コードワード分を少し超えるデータと、少なくとも３つのスタートシンボルとを含む。各スタートシンボルは等しく、本例では９ビット長である。抽出されたデータがスキャンされ（３４）、９ビットのブロック毎にスタートシンボルの並びと比較される（３６）。９ビットのブロックのデータと整合性（match）が良いかは、スタートシンボルの並びにおけるその対応ビットが１である場合、データブロックの各ビットを反転することによって判定される。ブロックにおける全９ビットの値が加算され、その結果が整合性の良さであり（３８）、値が小さいほど整合性がよい。スタートシンボルが正確に間隔を置いたものでなければ（すなわち各スタートシンボル間の一つのコードワードに対して正確に）、画像は悪いものとなる。この場合、画像は廃棄され、新たな画像３０に対してはじめからプロセスを再開する。
【００４６】
一旦スタートシンボルが見つかれば（４０）、抽出データ内の３つの完全なコードワードの配置が計算される。これは、読取ヘッドのメモリに恒久的にストアされ、３つのコードワードをデコードするのに用いられるルックアップテーブルを用いることによって行うことができる。ルックアップテーブル内の３つの連続したワードの各シリーズは画像の３つのワードと比較される（４２）。それぞれの場合において、スタートシンボルの計算についてと同じ方法で、整合性の良さが計算される（４４）。ルックアップテーブル内で整合性が最良の位置が、読取ヘッドの粗いアブソリュートデータを与える。２番目に整合性が良いものの整合性の良さの率もまたストアされ、さらにこの率は上記粗い位置の信頼性を判定するのに用いられる（４６）。整合性最良のものが２番目に良いものより僅かに良いだけであれば、報告されていた粗い位置は信頼できないものとなる。これに対して、整合性最良のものが２番目に良いものよりかなり良ければ、信頼性の度合いも高くなる。この値にスレッショルドを適用し、読取ヘッドが粗いアブソリュート位置４８を計算するのにそのデータを用いるか、あるいはその結果を廃棄して新たな画像３０に対し再開するか、を決定することができる。
【００４７】
データが十分に信頼できると判断されたとすると、最終ステップではアブソリュート位置を計算する。４ピースのデータを要する。これらは、（ａ）ルックアップテーブルからの粗位置（スケール上の最も近いコードワードに対して）、（ｂ）抽出データ内の最初のワードの開始位置（最も近いスケールピッチに対して）、（ｃ）元の画像内の最初の完全データビットの開始位置（最も近い検出器画素に対して）、および、（ｄ）インクリメンタルチャネルからのリサージュの位相（解像度の単位に対して）である。
【００４８】
（ａ）および（ｂ）は最も近いスケールピッチに対する読取ヘッドのアブソリュート位置を計算するのに十分である。（ｄ）は所要の最終解像度に対する１スケールピッチ内の位置を決定するのに用いられる。しかしながら、この情報単独では、位置スケールピッチの位置誤差を取り得る。（ｃ）はこれをチェックし、必要に応じて位置を補正するのに十分な情報を含んでいる。
【００４９】
本発明は、光反射型スケールの代わりに光透過型スケールを用いても実施できる。
【００５０】
この実施形態ではリニアスケールおよび読取ヘッドについて述べたが、本発明はロータリスケールあるいは２次元スケールに対しても好適なものである。
【００５１】
さらに、スケールはバイナリコーディングに限られない。多値（Multi-level）コーディングを用いることもできる。例えば、クロームをデポジットしたガラスプレートをスケールが備えている場合、クロックビットに対してはガラスを透明なままにしておき、「０」のデータのビットに対しては中間の濃さのクロームを、「１」のデータのビットに対しては最高の濃さのクロームを適用することで、コードを作製することができる。あるいは、「０」のデータのビットが破線を備え、「１」のデータのビットが実線を備えるものでもよい。
【００５２】
本発明はまた、例えば容量型あるいは磁気スケールなど、非光学式のスケールに対しても好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１Ａ〜図１Ｄはインクリメンタルスケール、アブソリュートスケールおよびハイブリッドスケールの模式的説明図である。
【図２】図２Ａおよび図２Ｂは回文式スケール上のコードワードの模式的説明図である。
【図３】図３Ａおよび図３Ｂはスケールの循環性（cyclic nature）を示す。
【図４】図４Ａおよび図４Ｂは繰り返し長さあたりそれぞれ２および３の回文式コードワードをもつ回文式および循環式スケールの模式的説明図である。
【図５】ハイブリッドスケールおよび、読取ヘッド内の結像光学素子（imaging optics）からの画素列の模式的説明図である。
【図６】マイクロレンズアレイである。
【図７】粗いアブソリュート位置を決定するための処理に関するフロー図である。
【図８】読取ヘッドおよびスケールの模式的説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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