CN108027259B

CN108027259B - 绝对式编码器

Info

Publication number: CN108027259B
Application number: CN201680054040.1A
Authority: CN
Inventors: 野口琢也; 那须督; 仲岛一; 竹山治彦; 佐佐木通; 关真规人; 立井芳直; 竹田滋纪; 武舍武史; 杰伊·E·桑顿; 阿米特·阿格拉瓦尔
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-09-22
Filing date: 2016-04-04
Publication date: 2020-09-18
Anticipated expiration: 2036-04-04
Also published as: DE112016004275T5; JP2017531783A; US9605981B1; JP6355827B2; WO2017051559A1; US20170082463A1; KR20180040629A; CN108027259A; KR102008632B1

Abstract

提供了一种绝对式编码器，其能够高分辨率和高精度地检测绝对角度。图像传感器接收标尺的绝对值编码图案中的光，边缘检测单元从接收到的光信号检测边缘像素位置和边缘方向，边缘位置校正单元基于所述边缘方向校正所述边缘像素位置。相位检测单元从校正后的边缘像素位置检测从所述图像传感器的基准像素位置偏移的相移量，并且高精度检测单元使用由粗略检测单元检测到的粗略绝对位置和由所述相位检测单元检测到的所述相移量来高精度地检测绝对位置。

Description

绝对式编码器

技术领域

本发明涉及一种用于检测测量对象的绝对位置的绝对式编码器。

背景技术

绝对式编码器用于机床、机器人等领域，以实现高度精确的定位控制。绝对式编码器例如包括具有明暗光学图案的标尺、用于以光照射所述标尺的发光元件、用于检测透过所述标尺或由所述标尺反射的光的光接收元件、以及设置在所述光接收元件的下游的算法装置，并检测与电动机等的旋转轴联结的标尺的绝对角度。

这种类型的绝对式编码器通常在刻度上具有绝对图案，该绝对图案由用于检测粗略绝对角度的角度特有图案和用于提高分辨率的等距增量图案组成。如此结构化，绝对式编码器能够以高分辨率检测绝对角度。

然而，分辨率的提高使得迄今被忽略的误差变得不可忽略，并且更精确的检测方法的重要性正在增加。

迄今为止，已经提出了专利文献1和专利文献2中公开的方法作为实现高精度检测的方法。

在专利文献1中，例如，绝对式旋转编码器包括：旋转圆柱体，其具有沿圆周方向以固定周期排列在圆柱面上的多个标记；用于向所述圆柱面发射光的光源；检测器，其用于通过以比所述标记的周期小的间距排列的多个光电转换元件来检测所述标记；以及计算单元，其用于基于所述检测器的输出计算绝对角度。所述计算单元利用校正数据来校正由所述圆柱面和所述检测器相对于彼此的几何布置而引起的畸变误差。

在专利文献2中，位移检测装置包括：标尺，其具有包括增量成分的标尺图案；用于利用光来形成所述标尺图案的图像的光学***；用于检测所形成的标尺图案图像的光接收元件阵列；以及算法电路，其用于基于所述光接收元件阵列的信号来分析所述标尺的位置。所述位移检测装置通过基于畸变表虚拟地重新排列所述光接收元件来消除所述光学***的畸变，所述畸变表是从所述光学***的畸变信息获得的。

引用列表

专利文献

专利文献1

US 8,759,747 B2(图3)

专利文献2

日本专利申请特许公开No.2013-96757(图5)

发明内容

技术问题

然而，专利文献1和专利文献2具有以下问题：

专利文献1的绝对式旋转编码器针对检测器的每个位置校正圆柱面的影响，因此可以消除圆柱面的影响。然而，存在一个问题，即，，由于光衍射现象，导致为了提高分辨率而减少标记的周期对由接收到的光信号的明部分和暗部分构成的标记的明部分和暗部分给予了不同的宽度，所以，仅通过对检测器的每个位置进行校正，未改善精度。

在专利文献2的位移检测装置、位移检测方法、和位移检测程序中，针对检测器的每个位置校正光学***的畸变，因此可以降低由于成像透镜的畸变而导致的精度劣化。然而，专利文献2存在与专利文献1相同的问题，即，由于光衍射现象，导致为了提高分辨率而减少标记的周期对由明部分和暗部分构成的标记的明部分和暗部分给予了不同的宽度，所以，仅通过针对检测器的每个位置进行校正，未改善精度。

本发明是为了解决上述问题而做出的，因此本发明的一个目标在于提供一种能够高精度且高分辨率地检测绝对角度的绝对式编码器。

问题的解决方案

根据本发明的一个实施例，提供了一种绝对式编码器，其包括：标尺，其包括绝对值编码图案；发光元件，其用于用光照射所述标尺；图像传感器，其用于接收来自于所述标尺的光；A/D转换器，其用于将来自所述图像传感器的输出转换为数字输出；以及绝对位置计算单元，其中：所述绝对位置计算单元包括：边缘检测单元，其用于基于来自于所述A/D转换器的信号的信号强度和预先设置的阈值电平来检测所述绝对值编码图案在所述图像传感器上的边缘像素位置和所述绝对值编码图案在所述边缘像素位置处的边缘方向；和边缘位置校正单元，其用于以根据所检测到的边缘方向是上升沿还是下降沿而变化的方式校正由所述边缘检测单元获取的所述边缘像素位置；并且所述绝对位置计算单元基于校正后的边缘像素位置来获取所述标尺的绝对位置。

发明的有益效果

根据本发明的一个实施例的绝对式编码器，即使在标尺为了提高分辨率而减小绝对值编码图案的最小线宽时，也能够高精度地检测绝对位置，而不受光的衍射影响。

附图说明

图1是用于示出根据本发明的第一实施例的绝对式编码器的配置的示图。

图2是用于示出根据本发明的第一实施例的绝对式编码器的图像传感器上所投射的光的光量分布的示例的曲线图。

图3是用于示出根据本发明的第一实施例的绝对式编码器的光量校正单元中的校正后的波形的示例的曲线图。

图4是用于示出根据本发明的第一实施例的绝对式编码器的平滑处理单元中的处理后的波形的示例的曲线图。

图5是用于示出根据本发明的第一实施例的绝对式编码器的边缘检测单元的操作的示图。

图6是用于示出根据本发明的第一实施例的绝对式编码器的边缘检测单元的操作的示图。

图7是用于示出如何从根据本发明的第一实施例的绝对式编码器中得到边缘校正量的示图。

图8是用于示出根据本发明的第一实施例的绝对式编码器的边缘位置校正单元的操作的示图。

图9是用于示出根据本发明的第一实施例的绝对式编码器的解码单元的操作的示图。

图10是用于示出根据本发明的第一实施例的绝对式编码器的相位检测单元的操作的示图。

图11是用于示出根据本发明的第二实施例的绝对式编码器的配置的示图。

图12是用于示出由于衍射的影响而导致高位宽度和低位宽度变化的事实的示图。

图13是用于示出如何从根据本发明的第二实施例的绝对式编码器中得到边缘校正量的示图。

图14是用于示出测量根据本发明的第二实施例的绝对式编码器中的高位和低位的基本周期宽度数据的示例的曲线图。

图15是用于示出根据本发明的第三实施例的绝对式编码器的配置的示图。

图16是用于示出测量根据本发明的第三实施例的绝对式编码器中的高位和低位的基本周期宽度数据的示例的曲线图。

图17是用于示出根据本发明的第四实施例的绝对式编码器的配置的示图。

图18是用于示出根据本发明的第四实施例的绝对式编码器中的边缘的各组的示图。

图19是用于示出根据本发明的第四实施例的绝对式编码器中的边缘位置残差的示例的曲线图。

图20是一组曲线图，其中每幅曲线图用于示出根据本发明的第四实施例的绝对式编码器的校正方法。

图21是一组曲线图，其中每幅曲线图用于示出根据本发明的第四实施例的绝对式编码器的校正方法。

图22是用于示出根据本发明的每个实施例的绝对式编码器的绝对位置计算单元的硬件配置的示例的示意性配置图。

具体实施方式

现在参照附图描述根据本发明的每个实施例的绝对式编码器。注意，在每个实施例中，相同或相应的部分由相同的附图标记表示，并且省略对其重复的描述。

第一实施例

图1中示出了根据本发明的第一实施例的绝对式编码器1的配置。绝对式编码器1的基本配置包括：发光元件2、图像传感器3、标尺200、A/D转换器4、和绝对位置计算单元5。下面逐一描述绝对式编码器1的组件。

发光元件2是用于利用光来照射标尺200的照明单元。例如，使用点光源LED作为发光元件2。

图像传感器3是用于接收来自于标尺200的光的光检测单元，并且是诸如CCD图像传感器或CMOS图像传感器的摄像装置。图像传感器3在本实施例中是一维的，但也可以是二维的。

标尺200联结到电动机等的旋转轴6，并且设置有具有绝对值编码图案300的一个轨道。在绝对值编码图案300中，多个反射部分301和多个非反射部分302沿圆周方向排列。反射部分301是反射来自于发光元件2的光的部分。非反射部分302是吸收或透射来自于发光元件2的光的部分，或者是以低于反射部分301的反射率来反射来自于发光元件2的光的部分。反射部分301和非反射部分302发挥作用以调制投射到图像传感器3上的光的光强分布。

绝对值编码图案300包括反射部分301和非反射部分302，使得标尺200的角度位置被表征，并且使用例如通过编码伪随机码而获得的编码串(例如，通过曼彻斯特编码而获得的M系列编码)。

虽然本实施例以反射型编码器作为示例，其中发光元件2和图像传感器3两者均放置在标尺200的一侧上；但本发明也可应用于透射型编码器，其中发光元件2和图像传感器3放置为跨越标尺200彼此面对。在透射型编码器的情况下，绝对值编码图案300包括透射部分和非透射部分。无论绝对式编码器1是反射型还是透射型，绝对值编码图案300都不限于特定配置，只要绝对值编码图案300改变投射到图像传感器3上的光的光强分布即可。

标尺200的反射部分301和非反射部分302通过例如通过气相沉积在玻璃基板上沉积金属(例如，铬)并且通过光刻对所得到的金属膜进行图案化而形成。标尺200不限于特定的材料和制造方法，只要在反射型编码器的情况下形成了反射部分和非反射部分、并且在透射型编码器的情况下形成了透射部分和非透射部分即可。

A/D转换器4是用于将来自于图像传感器3的模拟信号转换为数字信号的信号转换单元。

绝对位置计算单元5是用于基于来自于A/D转换器4的输出来计算标尺200的绝对位置的计算单元，并且包括光量校正单元100、平滑处理单元101、边缘检测单元102、边缘位置校正单元103、解码单元104、粗略检测单元105、相位检测单元106、和高精度检测单元107。

现在描述绝对位置计算单元5的操作。

首先，由图像传感器3获得的图像被A/D转换器4转换成数字信号，然后该数字信号被输入到光量校正单元100。输入到光量校正单元100的信号例如具有如图2所示的光量分布70，其中横坐标轴代表像素位置、纵坐标轴代表信号强度。图2中的高位8表示标尺200的反射部分301处的图案，低位9表示标尺200的非反射部分302中的图案。如图2所示，在投影到图像传感器3上的标尺200的绝对值编码图案300中，由于发光元件2自身的光量分布、图像传感器3的像素间的增益波动等的影响，高位8和低位9的光量分布不均匀。因此，光量校正单元100基于预先测量的光量校正值对每个像素进行校正，以将不均匀的光量分布转换成均匀的光量分布。作为结果，获得例如图3的光量校正后的光量分布71。

作为光量校正单元100中的校正结果，光量校正后的光量分布71被发送到平滑处理单元101，其中对光量校正后的光量分布71执行平滑处理。平滑处理单元101例如使用移动平均滤波器来获取例如图4所示的平滑处理后的光量分布72。虽然本实施例以移动平均滤波器为例，但作为替代也可以通过高斯滤波器等执行处理，并且可以使用使信号平滑的任何方法。可以在平滑处理之后执行在本实施例中在平滑处理之前的光量校正。本发明也可应用于不执行平滑处理的情况。

平滑处理后的光量分布72被发送到边缘检测单元102，边缘检测单元102获取图像传感器3上等于预设阈值电平10的边缘位置(以下称为边缘像素位置11)。

图5是图4中的虚线框所包围的边缘像素位置附近的放大图。

如图5所示，边缘检测单元102首先基于作为相邻像素的第i像素和第(i+1)像素的信号强度来确定是否存在边缘。当第i像素的信号强度低于阈值电平10、并且第(i+1)像素的信号强度高于阈值电平10时，或者当第i像素的信号强度高于阈值水平10、并且第(i+1)像素的信号强度低于阈值水平10时，边缘检测单元102确定存在边缘。

当确定存在关于第i像素和第(i+1)像素的边缘时，边缘检测单元102接下来通过对位于阈值电平10两侧的第i像素和第(i+1)像素执行线性插值、通过子像素处理来获取等于阈值电平10的边缘像素位置11。

尽管在本实施例中基于位于阈值电平10两侧的两个像素通过线性插值来获得等于阈值电平10的边缘像素位置11，但是也可以使用位于阈值电平10两侧的两个或更多个像素来获得边缘像素位置11。替代线性插值，可以将诸如二次函数或三次函数的高阶函数用于插值。

除了边缘像素位置11，边缘检测单元102还例如基于位于阈值电平10的两侧的第i像素和第(i+1)像素的信号强度来检测图6中的边缘方向50。边缘方向50在第i像素的信号强度低于第(i+1)像素的信号强度时是上升沿51，而在第i像素的信号强度大于第(i+1)像素的信号强度时是下降沿52。

由边缘检测单元102检测到的边缘像素位置11和边缘方向50被发送到边缘位置校正单元103。边缘位置校正单元103从由边缘检测单元102检测到的边缘像素位置11和边缘方向50获取边缘校正量，并且基于边缘方向50校正边缘像素位置11的像素位置。

现在参照图7描述边缘位置校正单元103如何校正边缘像素位置11。

以下描述是高位较窄的情况。高位是窄还是宽取决于图像传感器3和标尺200之间的距离。在单一狭缝的情况下，光由于衍射而扩散，高位较宽。在编码器或其他装置具有多个狭缝的情况下，通过衍射干涉而形成图像，其中一个狭缝的衍射图案与另一个狭缝的衍射图案发生干涉，因此高位宽度取决于所述距离。

如图7所示，投射到图像传感器3的光的高位8和低位9分别具有基本周期宽度fh和基本周期宽度fl，基本周期宽度fh和基本周期宽度fl由于光的衍射的影响彼此并不相等。术语“基本周期宽度”是指包括反射部分301和非反射部分302的绝对值编码图案300的最小线宽。

当第(i-1)边缘像素位置被给定为ZC(i-1)、第i边缘像素位置被给定为ZC(i)、并且第(i+1)边缘像素位置被给定为ZC(i+1)时，如下获取第i边缘像素位置的边缘校正量：

边缘位置校正单元103首先将上升沿51与下降沿52之间的间隔识别为高位，并将下降沿52与上升沿51之间的间隔识别为低位。基于与第i边缘像素位置相邻的高位8和低位9，边缘位置校正单元103通过表达式(1)和表达式(2)来获取高位8的边缘像素位置之间的距离Lh和低位9的边缘像素位置之间的距离Ll。

高位8的宽度，即高位8两侧的边缘像素位置之间的距离是Lh。低位9的宽度，即低位9两侧的边缘像素位置之间的距离是Ll。

如图7所示，当高位8和低位9具有它们各自的基本周期宽度时，满足Lh＝fh和Ll＝fl。

Lh＝ZC(i)-ZC(i-1) (1)

Ll＝ZC(i+1)-ZC(i) (2)

距离Lh和Ll分别除以绝对值编码图案300的理想基本周期宽度F，并且商被舍入到最接近的整数以获得理想基本周期宽度F的整数倍N(N等于或大于1)。高位8的基本周期宽度fh和低位9的基本周期宽度fl由它们各自的整数倍N表示，如下：

fh＝Lh/N (3)

fl＝Ll/N (4)

因为Lh的N和Ll的N是分别获得的(Nh≈Lh/F：高位8的N，Nl≈Ll/F：低位9的N，Nh和Nl各自为等于或大于1的数)，所以基本周期宽度更精细地表示如下：

fh＝Lh/Nh (3a)

fl＝Ll/Nl (4a)

每个整数倍N(Nh或Nl)表示连续位的数量(整数)。换句话说，N表示连续观察到多少高位，或者连续观察到多少低位。

例如，当绝对值编码图案300的理想基本周期宽度F是十个像素并且图7中的边缘位置ZC(i-1)、ZC(i)、和ZC(i+1)分别采取6、14、和26，则Lh是8且Ll是12。

另一方面，将Lh和Ll除以F并对商进行舍入而得到的整数Nh和Nl分别表示为Nh＝Lh/F≈1和Nl＝Ll/F≈1。因此基本周期宽度fh和fl分别是8和12。

当ZC(i+2)在本示例中为44时，Lh＝44-26＝18，Nh＝Lh/F≈2，因此基本周期宽度fh为fh＝18/2＝9。

当目标边缘校正量给定为δ、高位8校正后的基本周期宽度给定为fh'、并且低位9校正后的基本周期宽度给定为fl'时，fh'和fl'由表达式(5)和表达式(6)表达。

fh′＝ZC(i)-ZC(i-1)+2δ＝fh+2δ (5)

fl′＝ZC(i+1)-ZC(i)-2δ＝fl-2δ (6)

高位8校正后的基本周期宽度fh'和低位9校正后的基本周期宽度fl'彼此相等。根据表达式(5)和表达式(6)，第(i)边缘像素位置的边缘校正量δ由表达式(7)表示。

δ＝(fl-fh)/4 (7)

这意味着第i边缘像素位置的边缘校正量δ可以获得为以下两者之差的1/4：与第i边缘像素位置相邻的高位8的未校正的基本周期宽度fh和与第i边缘像素位置相邻的低位9的未校正的基本周期宽度fl。因此，当边缘像素位置11给定为x(＝ZC(i))、上升沿51的校正后的边缘像素位置11给定为XR、下降沿52的校正后的边缘像素位置11给定为XF时，边缘位置校正单元103获取用于每个边缘像素位置的边缘校正量δ，并且根据边缘方向50(即，上升沿51或下降沿52)利用表达式(8)或表达式(9)进行校正。边缘位置校正处理之后的边缘像素位置11例如如图8所示。

XR＝x-δ (8)

XF＝x+δ (9)

接下来，解码单元104基于边缘方向50和边缘像素位置11将高位8和低位9转换成1/0位串12。位串生成为例如使得从上升沿51到下降沿52位值为1，并且从下降沿52到上升沿51位值为0。简言之，高位8表示为位值“1”，而低位9表示为位值“0”。如在边缘位置校正单元103中一样，解码单元104根据理想基本周期宽度F和边缘像素位置之间的距离来计算整数倍数N(Nh和Hl)，并且依次布置各自具有位值“1”和位值“0”中的一个的N位。例如，如图9所示，在本实施例中，通过曼彻斯特编码来编码伪随机编码(例如，M系列编码)，因此位串12理想地包括最多连续两个位值“1”或位值“0”的位。

虽然在本实施例中基本周期宽度基于边缘方向50和边缘像素位置11被转换为1/0位串，但是可以替代性地使用现有技术中的数字化处理来将基本周期宽度转换为1/0位串，本发明不限于特定方法，只要所使用的方法能够将基本周期宽度转换为1/0位串即可。

接下来，粗略检测单元105根据解码单元104所检测到的图9中的位串12来检测粗略绝对位置。粗略检测单元105例如通过预先将形成了标尺200的绝对值编码图案300的位串存储在查找表中、并将由解码单元104检测到的位串12与查找表中的位串进行比较，来识别粗略绝对位置。

接下来，如图10所示，相位检测单元106获取与图像传感器3的基准像素位置13相关的相移量θ。

现在描述相位检测单元106如何获取相移量θ。

在边缘检测单元102检测到M个边缘的情况下，边缘位置校正单元103校正这M个检测到的边缘的边缘像素位置，并且校正后的边缘像素位置由ZC(1))、ZC(2)、...ZC(i)、...和ZC(M)来表示。当基准像素位置13的中心位置给定为P、并将与P最接近的边缘像素位置给定为ZC(i)时，ZC(i)由表达式(10)利用从基准像素位置13偏移的相移量θ来表达。

ZC(i)＝P+θ (10)

当ZC(i)位于基准像素位置13的左侧时，相移量θ为负值；并且当ZC(i)位于基准像素位置13的右侧时，相移量θ是正值。

然后相位检测单元106通过相对于边缘像素位置ZC(i)获取基本周期F的整数倍N(i)来处理除了离基准像素中心位置P最近的ZC(i)的其它边缘。整数倍N(i)的示例计算如下：

N(i-1)＝(ZC(i-1)-ZC(i))/F

N(i+1)＝(ZC(i+1)-ZC(i))/F

整数倍N(i)计算为N(i)＝(ZC(i)-ZC(i))/F＝0。在图10的示例中，N(i-1)＝2、N(i+1)＝2、以及N(i+2)＝1。使用基本周期宽度F的整数倍N，通过表达式(11)和表达式(12)来表达边缘像素位置ZC(i-1)和ZC(i+1)。

ZC(i-1)＝P+θ+F×N(i-1)+αN(i-1)²+βN(i-1)³ (11)

ZC(i+1)＝P+θ+F×N(i+1)+αN(i+1)²+βN(i+1)³ (12)

符号α和β分别表示二维参数和三维参数。因此，通过使用整数倍N、基准像素中心位置P、相移量θ、和高维参数α和β，通过表达式(13)来表达边缘像素位置。

通过求解表达式(13)的等式，可以以最小二乘法的形式获得相移量θ。

基准像素位置13可以是图像传感器3的中心像素、或者最左边或最右边的像素，并且不受特别限制。尽管在本实施例中所有边缘像素位置被用来以最小二乘法的形式获得相移量θ，但是相移量θ可直接根据基准像素位置13的中心位置和最接近基准像素位置13的边缘像素位置ZC(i-1)之间的差获得。

最后，高精度检测单元107将由粗略检测单元105获取的粗略绝对位置和由相位检测单元106获取的相移量θ相加，以获得标尺200的绝对位置。

根据上述配置，即使为了提高分辨率而减小了绝对值编码图案300的最小线宽，也能够以高精度检测绝对位置，这是因为绝对位置计算单元5包括边缘检测单元102和边缘位置校正单元103，边缘检测单元102检测与预先设置的阈值电平10交叉的边缘像素位置11、和边缘方向50，边缘位置校正单元103获取表示投影到图像传感器3上的绝对值编码图案300的反射部分301的高位8的宽度和表示投影到图像传感器3上的绝对值编码图案300的非反射部分302的低位9的宽度，根据高位8的宽度和低位9的宽度来计算边缘校正量δ，利用边缘校正量δ、以根据边缘方向50是上升边缘51还是下降边缘52而变化的方式来校正边缘像素位置11，并且绝对位置计算单元5使用校正后的边缘像素位置来检测标尺200的绝对位置。

绝对位置计算单元5还包括：解码单元104、粗略检测单元105、相位检测单元106、和高精度检测单元107；其中，解码单元104用于基于由边缘检测单元102获取的边缘方向和由边缘位置校正单元103校正的边缘像素位置的信息而将高位8和低位9转换成1/0位串12，粗略检测单元105用于根据由解码单元104获取的位串12而识别粗略绝对位置，相位检测单元106用于基于校正后的边缘像素位置的信息而获取与图像传感器3的基准像素位置13相关的相移量，以及高精度检测单元107用于根据由粗略检测单元105获取的粗略绝对位置和由相位检测单元106获取的相移量的信息而获取高精度绝对位置。因此，可以单独根据绝对值编码图案300来以高精度获得绝对位置。因此，消除了如现有技术中的为了检测绝对位置而提供具有两个轨道的标尺(即，绝对图案和增量图案)的需要，这意味着可以减小装置尺寸并可以在高分辨率下以高精度检测绝对位置。

此外，利用根据与边缘像素位置11相邻的高位8和低位9的宽度而计算出的边缘校正量，可以使与边缘像素位置11相邻的高位8和低位9在宽度上彼此相等，而无论取决于图像传感器3的像素位置的高位8和低位9在宽度上的变化为如何。因此消除了用于对来自于发光元件2的光进行准直的透镜等，并且可以使装置变薄。

第二实施例

第一实施例配置为使得边缘位置校正单元103获取边缘像素位置11的边缘校正量。本发明的第二实施例描述了一种方法：其中，如图11所示设置有边缘校正数据存储器113，边缘校正量作为图像传感器3的像素位置的函数而被获得，边缘校正数据存储器113存储预先获得的边缘校正量信息，并且边缘位置校正单元103使用边缘校正数据存储器113中的信息来校正边缘像素位置11。

除了添加了边缘校正数据存储器113以及边缘位置校正单元103使用不同的计算方法外，第二实施例的绝对式编码器1在基本配置上与第一实施例的绝对式编码器1相同。其余组件与第一实施例中的相同，并且由相同的附图标记表示以省略其描述。

如图12所示，在不使用成像透镜或类似组件的情况下，由于从发光元件2到图像传感器3的距离朝向图像传感器3的***部分而增长，因此衍射的影响在图像传感器3的中心部分和***部分不同。因此，高位8的宽度和低位9的宽度之间的差异朝向图像传感器3的***部分而增大。因此第二实施例的绝对式编码器1获取作为图像传感器3的像素位置的函数的边缘校正量。

给出了对根据关于高位8和低位9的基本周期宽度的数据来计算图像传感器3的像素位置的边缘校正量的方法的描述。

首先，通过将绝对式编码器1安装到电动机上，图像传感器3在适当的角度位置处获得图像，并且执行通过边缘检测单元102中的计算的处理，以获得边缘像素位置11和边缘方向50。如图13所示，当第i边缘像素位置给定为ZC(i))并且第(i+1)边缘像素位置给定为ZC(i+1)时，如果ZC(i)为上升沿51则该位识别为高位8，并且通过表达式(14)、表达式(15)和表达式(16)，根据高位8的中心像素xh和高位8的边缘像素位置之间的距离Lh来计算高位8的基本周期宽度fh(xh)。

Lh＝ZC(i+1)-ZC(i) (14)

xh＝(ZC(i+1)+ZC(i))/2 (15)

fh＝Lh/N (16)

符号N是等于或大于1的整数，并且如第一实施例中那样表示理想基本周期宽度的整数倍。

低位9的中心像素xl和低位9的基本周期宽度fl(xl)以相同的方式获得。在低位9的情况下，当ZC(i)为下降沿52时，该位识别为低位9。

如第一实施例中那样，整数倍N(Nh或Nl)更精细地表达为Nh＝Lh/F或Nl＝Ll/F。

通过改变标尺200的角度位置，可以获得不同像素位置处的高位8和低位9的位中心位置数据和基本周期宽度数据。例如，当以0.2度的角度间距对测量对象测量1800次时，高位8和低位9的中心像素数据和基本周期宽度数据绘制为如图14所示。高位8的测量数据由H14a表示，高位8的近似曲线由H14b表示，低位9的测量数据由L14a表示，以及低位9的近似曲线由L14b表示。如图14所示，高位8和低位9相对于像素位置具有不同的基本周期宽度特性，并且高位8的基本周期宽度与低位9的基本周期宽度之间的差朝向图像传感器3的***部分而增长。

接下来，通过二次最小二乘法获得用于高位8的基本周期宽度数据相对于像素位置的近似函数fh(x)和用于低位9的基本周期宽度数据相对于像素位置的近似函数fl(x)。当像素位置给定为x并且函数的参数给定为fho、αh、βh、flo、αl、和βl时，所获得的二次函数由表达式(17)和表达式(18)表示。

fh(x)＝fho+αh×x+βh×x² (17)

fl(x)＝flo+αl×x+βl×x² (18)

通过与第一实施例中相同的原理获得边缘校正量，即，高位8的基本周期宽度与低位9的基本周期宽度之差的1/4。通过表达式(19)获得图像传感器3的像素位置x的边缘校正量δ(x)。

δ(x)＝(fl(x)-fh(x))/4

＝(flo-fho)/4+{(αl-αh)/4}×x+{(βl-βh)/4}×x²

(19)

例如，通过边缘校正量δ(x)进行的校正与编码器发货之前的常规测试相结合，并且将所获得的边缘校正量函数δ(x)的参数保存在边缘校正数据存储器113中。

接下来描述由边缘位置校正单元103使用的边缘位置校正方法。

在边缘检测单元102计算出边缘像素位置11和边缘方向50之后，边缘位置校正单元103从边缘校正数据存储器113获取边缘校正量δ(x))的参数。在边缘像素位置给定为x、上升沿51的校正后的边缘像素位置给定为XR(x))、下降沿52的校正后的边缘像素位置给定为XF(x)的情况下，边缘位置校正单元103根据边缘方向50是上升沿51还是下降沿52而利用表达式(20)或表达式(21)进行校正。

XR(x)＝x-δ(x) (20)

XF(x)＝x+δ(x) (21)

根据上述配置，在预先测量高位8和低位9的相对于图像传感器3的像素位置的基本周期宽度数据、并且从所测量的数据获得作为图像传感器3的像素位置的函数的边缘校正量δ的情况下，可以以更高的精度校正边缘像素位置11。

此外，使用所测量的高位8和低位9的基本周期宽度数据来分析近似函数，并且根据分析出的近似函数计算边缘校正量δ。这防止了一些边缘像素位置处的由外物等引起的误差对其他边缘造成很大影响，并且即使存在诸如外物等误差因素，也可以高精度地检测绝对位置。

此外，在安装了发光元件2和图像传感器3的情况下，在获得高位8和低位9的基本周期宽度特性之后计算边缘校正量δ，其中高位8和低位9的基本周期宽度特性是根据发光元件2和图像传感器3相对于标尺200安装的位置而变化的。因此可以放宽发光元件2和图像传感器3的附接公差。

此外，边缘校正数据存储器113设置为使得边缘位置校正单元103通过使用边缘校正数据存储器113中的数据来校正边缘像素位置11，消除了每次计算边缘校正量δ的需要，计算量因此减轻。

尽管在第二实施例中将二次函数拟合到高位8和低位9的基本周期宽度数据，但是也可以使用更高阶的拟合函数来代替。替代性地，可以将数据划分为用于线性插值的区域，并且可以利用表示高位8和低位9的基本周期宽度特性的任何函数。

代替将预先获得的边缘校正量函数δ(x)的参数保存在边缘校正数据存储器113中，可以针对图像传感器3的每个像素保存边缘校正量的值。在这种情况下，边缘位置校正单元103通过边缘校正量δ来校正边缘，所述边缘校正量δ例如通过线性插值等对像素之间的间隔进行插值而获得。保存在边缘校正数据存储器113中的数据不受特别限制，只要保存的数据是获得像素位置x的边缘校正量δ(x)所需的信息即可。

当在本实施例中以0.2度的间距对测量对象测量1800次，以获得高位8和低位9的基本周期宽度数据的情况下，当数据在至少一个角度位置处可用时本发明可适用。

本实施例配置为使得作为图像传感器3的像素位置的函数而获得的边缘校正量的信息被预先测量并存储在边缘校正数据存储器113中。代替设置边缘校正数据存储器113，如在第一实施例中那样，边缘位置校正单元103可以获取作为图像传感器3的像素位置的函数的边缘校正量来校正边缘像素位置11。

第三实施例

第二实施例配置为使得边缘位置校正单元103利用预先获得的边缘校正数据存储器113中的边缘校正量信息来校正边缘像素位置11。替代性地，可以通过如图15所示设置校正数据重算单元123来定期更新边缘校正数据存储器113中的数据。

除了添加校正数据重算单元123之外，第三实施例的绝对式编码器1在基本结构上与第二实施例的绝对式编码器1相同。其余组件与第一实施例和第二实施例中的组件相同，并且由相同的附图标记表示以省略其描述。

环境温度的变化改变了发光元件2和图像传感器3与标尺200的位置关系。例如，从标尺200到发光元件2和图像传感器3的间隙的变化改变了高位8和低位9的基本周期宽度特性。例如，在高位8和低位9的基本周期宽度特性在初始附接位置处如图14所示的情况下，当间隙增大时所获得的高位8和低位9的基本周期宽度特性如图16所示。高位8的测量数据由H16a表示，高位8的近似曲线由H16b表示，低位9的测量数据由L16a表示，以及低位9的近似曲线由L16b表示。

当发光元件2和图像传感器3相对于标尺200的位置发生变化时，因为边缘是由错误的边缘校正量δ(x)校正的，所以高位8和低位9的基本周期宽度特性的如此改变导致绝对位置检测的精度下降。因此，第三实施例配置为使得校正数据重算单元123更新作为图像传感器3的像素位置的函数而获得的边缘校正量δ(x)。

现在描述校正数据重算单元123的操作。

由边缘检测单元102计算的关于边缘像素位置11和边缘方向50的信息被发送到校正数据重算单元123以及边缘位置校正单元103。校正数据重算单元123在边缘方向50是上升沿51时将该位识别为高位8，以与在第二实施例中所用的方式相同的方式计算高位8的中心像素xh和基本周期宽度fh(xh)以创建边缘校正数据，并且将数据存储在边缘校正数据存储器113中的对于高位8来说安全的存储区域中。类似地，校正数据重算单元123在边缘方向50是下降沿52时将该位识别为低位9，以与在第二实施例中所用的方式相同的方式计算低位9的中心像素xl和基本周期宽度fl(xl)以创建边缘校正数据，并且将数据存储在边缘校正数据存储器113中的对于低位9来说安全的存储区域(未示出)中。

校正数据重算单元123保持收集关于边缘像素位置11和边缘方向50的信息，直到从数据收集开始起经过了T秒为止，然后使用对于高位8来说安全的存储区域中的数据、通过二次最小二乘法来获得表达式(17)的参数。类似地，校正数据重算单元123使用对于低位9来说安全的存储区域中的数据、通过二次最小二乘法来获取表达式(18)的参数。根据所获取的参数，通过表达式(19)计算边缘校正量δ(x)的参数，以重写边缘校正数据存储器113中的数据。清除对于高位8来说安全的存储区域中的数据和对于低位9来说安全的存储区域中的数据，并且校正数据重算单元123开始再次收集数据。

尽管在第三实施例中从数据收集开始起经过T秒之后更新边缘校正数据存储器113中的数据，但是可以基于图像传感器3的像素位置信息来确定数据更新的定时。例如，将图像传感器3的像素范围划分为M个区域，当位中心像素xh和xl进入所有这M个区域时，根据对于高位8来说安全的存储区域中的数据和对于低位9来说安全的存储区域中的数据来计算边缘校正量δ(x)的参数，以更新边缘校正数据存储器113中的数据。因此，存在关于对边缘校正数据存储器113中的数据的定时进行更新的各种可能模式。边缘校正数据存储器113中的数据当然可以根据需要、通过根据由图像传感器3获得的一个图像的数据计算校正数据重算单元123中的边缘校正量δ(x)的参数来更新。

根据这种配置，在校正数据重算单元123被设置为更新边缘校正数据存储器113中的数据的情况下，防止了伴随着温度变化或其他变化的部件位移导致精度降低，并且因此可以维持高精度检测。

此外，可以通过以下步骤提高编码器的可靠性：比较校正数据重算单元123计算的边缘校正量δ(x)的信息和存储在边缘校正数据存储器113中的边缘校正量δ(x)的更新前信息；当更新前信息和更新后信息之间的变化超过了预先设置的范围时，确定存在编码器异常；以及拉响警报或以其他方式发出警告。

第四实施例

第一实施例至第三实施例配置为使得边缘位置校正单元103以根据边缘方向50而变化的方式校正边缘像素位置11。这里描述的是这样的方法：其中，如图17所示设置了绝对(ABS)图案校正数据存储器133，以适合于绝对值编码图案300的方式校正边缘像素位置11，以及相位检测单元106使用校正后的边缘像素位置11来计算相移量θ。

除了添加ABS图案校正数据存储器133并且相位检测单元106执行不同处理外，根据本发明的第四实施例的绝对式编码器1在基本配置上与第三实施例的绝对式编码器1相同。其余组件与第一实施例至第三实施例中的相同，并且由相同的附图标记表示以省略其描述。

在第四实施例的标尺200上使用的编码图案300是通过曼彻斯特编码对诸如M系列编码的伪随机编码进行编码而获得的图案。曼彻斯特编码将一位转换成两位，例如使得具有值“1”的位变为“1 0”，而具有值“0”的位变为“0 1”。例如，M系列图案101110通过曼彻斯特编码变成100110101001。换言之，在通过曼彻斯特编码创建的位串中，连续的“1”位和“0”位的数目最多为2。

因此，由曼彻斯特编码如此创建的位串在上升沿51和下降沿52之间被划分，以分类为如图18所示的由组401至408组成的八个组。

如已经描述的那样，当关注反射部分301中的一个时，由反射部分301反射的光导致上升沿51和下降沿52的边缘像素位置11由于光衍射现象而改变，并具有高位8和低位9具有彼此不同的宽度的结果。然而，上升沿51和下降沿52的边缘像素位置11也由于来自于另一反射部分301的干涉而变化。因此，第四实施例涉及将位串划分为用于进行校正的上升沿51的组和下降沿52的组，即总共8个组。

接下来描述创建ABS图案校正数据存储器133的校正值的方法。

首先，在绝对式编码器1安装到电动机的情况下，图像传感器3在适当的角度位置处获得图像，执行在相位检测单元106中的计算之前的处理，并且相位检测单元106通过最小二乘法计算从图像传感器3的基准像素位置13偏移的相移量θ。相位检测单元106还根据最小二乘法的拟合结果来计算每个边缘位置的残差，并将边缘位置残差以及与粗略检测单元105所获取的粗略绝对位置相对应的位串保存在残差保存存储器(未示出)中。

在标尺200的不同角度位置处执行相同的计算。例如，当以0.2度的角度间距对测量对象测量1800次时，如图19所示相对于像素位置绘制边缘位置残差。R19表示上升沿，F19表示下降沿。基于残差保存存储器中的位串，将边缘位置残差相对于像素位置的结果划分为图18中的组，即如图20和图21所示的总共八组。如图20和图21所示，边缘位置残差相对于图像传感器3的像素位置的特性在上升沿51和下降沿52之间变化。残差特性在四个属于相同边缘(即，上升沿51或下降沿52)的组之间也存在轻微变化。因此，将边缘位置残差的数据用于分析上升沿51的组和下降沿52的组(即，总共八组)的近似函数。例如，将像素位置划分为十六个区域、并近似为直线，以便将各个区域的直线的参数保存在ABS图案校正数据存储器133中。

尽管在第四实施例中将像素位置划分为十六个区域并近似为直线，但是所划分的区域的数量可以小于或大于16，而当划分区域的数量越大时，校正精度也越高。可以使用最小二乘法来拟合高阶函数(例如，二次函数或三次函数)，而不是划分区域。

例如，在编码器出货之前，结合常规测试执行ABS图案校正数据的创建和保存。

接下来描述在相位检测单元106中执行的处理。

通过粗略检测单元105中的计算，通过第一实施例至第三实施例中描述的方法对图像传感器3获得的图像进行处理，并且将查找表中的与粗略绝对位置相对应的位串与边缘像素位置11和边缘方向50一起发送到相位检测单元106。相位检测单元106基于边缘方向50、对应于粗略绝对位置的位串、以及在边缘像素位置11之前和之后的两个相邻像素，针对每个边缘像素位置11从图18的组当中识别出边缘像素位置11所属的组。

相位检测单元106接下来基于所识别的组从ABS图案校正数据存储器133获取校正参数，并根据所获得的校正参数计算边缘像素位置11处的边缘校正量。当计算出的校正量给定为边缘校正量δ2(x)时，在上升沿51和下降沿52这两种情况下，通过将δ2(x)添加到边缘像素位置11来校正边缘像素位置11。相位检测单元106使用这样校正的边缘像素位置11来获取相移量θ，并且以高精度计算绝对位置。

根据该配置，在设置有ABS图案校正数据存储器133的情况下，在上升沿51和下降沿52之间将位串划分为总共八组，并且通过分别针对每个组预先获得的边缘校正量校正边缘像素位置11，消除由于衍射的影响而引起的误差，并且可以高精度地检测绝对位置。

当在第四实施例中预先获得ABS图案校正数据存储器133中的数据时，可以如第三实施例那样设置由图17中的虚线表示的ABS图案校正数据重算单元133a，以更新ABS图案校正数据存储器133。

图22是用于示出根据本发明的每个实施例的绝对式编码器中的绝对位置计算单元5的硬件配置的示例的示意性配置图。在图22中，通过总线连接将接口(I/F)551、处理器552、存储器553、和警告装置554连接到总线BL。I/F 551接收来自于A/D转换器4等的信号。存储器553存储由处理器552执行的处理的程序以及与该处理有关的各种类型的数据。例如，在编码器异常的情况下，警告装置554拉响警报或以其他方式发出警告。

图1、图11、图15、和图17中的光量校正单元100、平滑处理单元101、边缘检测单元102、边缘位置校正单元103、解码单元104、粗略检测单元105、相位检测单元106、高精度检测单元107、校正数据重算单元123、ABS图案校正数据重算单元133a和其他单元的功能作为程序存储在例如存储器553中，并由处理器552执行。图11、图15、和图17中的边缘校正数据存储器113和图17中的ABS图案校正数据存储器133对应于存储器553。

此外，存储器553还存储第一实施例中描述的预先测量的光量校正值和形成绝对值编码图案300的位串的查找表，以及第四实施例中描述的计算出的边缘位置残差和与粗略检测单元105获取的粗略绝对位置相对应的位串。残差保存存储器从存储器553构建。

可以由执行各个功能的数字电路而不是处理器来配置以下两项：光量校正单元100、平滑处理单元101、边缘检测单元102、边缘位置校正单元103、解码单元104、粗略检测单元105、相位检测单元106、高精度检测单元107、校正数据重算单元123、ABS图案校正数据重算单元133a和其他单元的功能，以及将要由各个单元使用的写入存储器中的数据的生成。

本发明的第一实施例至第四实施例可以组合使用或单独使用。

尽管本发明的第一实施例至第四实施例描述了反射光学***，但是本发明也可应用于透射光学***。本发明不限于实施例中描述的用于检测旋转角度的旋转编码器，并且还可应用于用于测量直线上的位置的线性编码器。

尽管本发明的第一实施例到第四实施例描述了在标尺200上仅设置一个具有编码图案300的轨道的情况，但是本发明也可应用于具有多个轨道的编码器。

工业实用性

本发明的绝对式编码器可应用于多种领域的编码器。

Claims

1.一种绝对式编码器，其包括：

标尺，其包括绝对值编码图案；

发光元件，其用于用光照射所述标尺；

图像传感器，其用于接收来自于所述标尺的光；

A/D转换器，其用于将所述图像传感器的输出转换为数字输出；以及

绝对位置计算单元，

其中，所述绝对位置计算单元包括：

边缘检测单元，其用于基于来自于所述A/D转换器的信号的信号强度和预先设置的阈值电平来检测作为所述绝对值编码图案在所述图像传感器上的边缘位置的边缘像素位置和所述绝对值编码图案在所述边缘像素位置处的边缘方向；和

边缘位置校正单元，其用于以根据所检测到的边缘方向是上升沿还是下降沿而变化的方式校正由所述边缘检测单元获取的所述边缘像素位置，并且

其中，所述绝对位置计算单元基于校正后的边缘像素位置来获取所述标尺的绝对位置。

2.根据权利要求1所述的绝对式编码器，其中，根据由所述边缘检测单元获取的所述边缘像素位置和所述边缘方向，将所述上升沿和所述下降沿之间的间隔视为高位，并将所述下降沿和所述上升沿之间的间隔视为低位，并且

其中，根据所述高位的宽度和所述低位的宽度之间的差来计算所述边缘位置校正单元校正所述边缘像素位置所采用的边缘校正量。

3.根据权利要求2所述的绝对式编码器，

其中，所述高位的宽度和所述低位的宽度各自包括对应于一个最小线宽的基本周期宽度，所述最小线宽是所述标尺上的所述绝对值编码图案的组成部分，并且

其中，当与由所述边缘检测单元获取的所述边缘像素位置相邻的所述高位和所述低位二者的基本周期宽度分别给定为fh和fl时，通过表达式δ＝(fl-fh)/4计算所述边缘像素位置的边缘校正量δ。

4.根据权利要求3所述的绝对式编码器，其中，当由所述边缘检测单元获取的边缘像素位置给定为x、所述上升沿的校正后的边缘像素位置给定为XR、并且所述下降沿的校正后的边缘像素位置给定为XF时，通过使用所述边缘校正量δ、并根据所述边缘方向是所述上升沿还是所述下降沿而通过使用表达式XR＝x-δ和表达式XF＝x+δ中的一个来校正所获取的边缘像素位置x，所述边缘校正量δ是根据与由所述边缘检测单元获取的所述边缘像素位置x相邻的所述高位和所述低位之间的基本周期宽度差来计算的。

5.根据权利要求2所述的绝对式编码器，

其中，所述高位的基本周期宽度和所述低位的基本周期宽度中的每一个对应于一个最小线宽，所述最小线宽是所述标尺上的所述绝对值编码图案的组成部分，并根据由所述边缘检测单元获取的所述像素位置、所述上升沿、和所述下降沿来计算所述高位的基本周期宽度和所述低位的基本周期宽度，

其中，所述图像传感器的不同像素位置处的高位和低位的多条基本周期宽度数据用于分析近似函数，所述近似函数作为所述图像传感器的像素位置x的函数，并且

其中，当所述高位的基本周期宽度数据的近似函数给定为fh(x)，并且所述低位的基本周期宽度数据的近似函数给定为fl(x)时，通过表达式δ(x)＝(fl(x)-fh(x))/4来计算所述像素位置x的边缘校正量δ(x)。

6.根据权利要求5所述的绝对式编码器，其中，当由所述边缘检测单元获取的边缘像素位置给定为x、所述上升沿的校正后的边缘像素位置给定为XR、并且所述下降沿的校正后的边缘像素位置给定为XF时，通过使用所述边缘校正量δ(x)、并根据所述边缘方向是所述上升沿还是所述下降沿而通过使用表达式XR(x)＝x-δ(x)和表达式XF(x)＝x+δ(x)中的一个来校正所获取的边缘像素位置x，所述边缘校正量δ(x)被计算作为所述图像传感器的像素位置的函数。

7.根据权利要求1所述的绝对式编码器，其中，由所述边缘位置校正单元获取边缘校正量，所述边缘位置校正单元通过所述边缘校正量来校正所述边缘像素位置。

8.根据权利要求1所述的绝对式编码器，

其中，所述绝对位置计算单元包括边缘校正数据存储器，

其中，所述边缘校正数据存储器存储关于边缘校正量的信息，所述边缘位置校正单元通过所述边缘校正量来校正所述边缘像素位置，并且所述边缘校正量是被预先测量的，并且

其中，所述边缘位置校正单元使用所述边缘校正数据存储器中的关于所述边缘校正量的信息来校正所述边缘像素位置。

9.根据权利要求8所述的绝对式编码器，其中，

根据由所述边缘检测单元获取的所述边缘像素位置和所述边缘方向，将所述上升沿和所述下降沿之间的间隔视为高位，并将所述下降沿和所述上升沿之间的间隔视为低位，

所述绝对位置计算单元包括所述边缘校正数据存储器和校正数据重算单元，

其中，由所述边缘检测单元获取的所述边缘像素位置和由所述边缘检测单元获取的所述上升沿和所述下降沿的信息被发送到所述校正数据重算单元，

其中，所述校正数据重算单元分析所述高位的基本周期宽度和所述低位的基本周期宽度，所述高位的基本周期宽度和所述低位的基本周期宽度中的每一个对应于一个最小线宽，所述最小线宽是所述标尺上的所述绝对值编码图案的组成部分，

其中，根据所述高位的基本周期宽度数据的近似函数和所述低位的基本周期宽度数据的近似函数来计算所述边缘像素位置x的边缘校正量δ(x)，并且利用计算出的边缘校正量δ(x)的信息更新所述边缘校正数据存储器中的数据。

10.根据权利要求1所述的绝对式编码器，其中，所述绝对位置计算单元包括：

解码单元，其用于基于由所述边缘检测单元检测到的所述上升沿和所述下降沿的信息以及由所述边缘位置校正单元校正的所述边缘像素位置，将高位和低位转换为1/0位串；

粗略检测单元，其用于根据由所述解码单元检测到的所述1/0位串，来检测所述标尺的粗略绝对位置；

相位检测单元，其用于基于由所述边缘位置校正单元校正的所述边缘像素位置，来检测从所述图像传感器的基准像素位置偏移的相移量；以及

高精度检测单元，其用于根据由所述粗略检测单元检测到的所述粗略绝对位置和由所述相位检测单元检测到的所述相移量，来检测高精度绝对位置。

11.根据权利要求10所述的绝对式编码器，

其中，所述标尺的所述绝对值编码图案包括通过曼彻斯特编码对伪随机编码进行编码而创建的图案，

其中，所述绝对位置计算单元包括绝对图案校正数据存储器，

其中，所述相位检测单元基于由所述边缘位置校正单元校正的所述边缘像素位置的信息和最小二乘法的拟合结果来获取所述相移量，

其中，获得所述最小二乘法的拟合结果与由所述边缘位置校正单元校正的所述边缘像素位置之间的残差，

其中，当作为所述绝对值编码图案的组成部分的最小线宽是1位时，对于每个边缘像素位置，基于与由所述粗略检测单元获取的所述粗略绝对位置相对应的位串来检测所述边缘像素位置之前和之后的两个位的图案，将所获得的残差结果划分为包括0011、0010、1011、1010、1100、1101、0100、和0101的总共八组，并且残差结果被分别用于分析针对所述八组中的每一组的近似函数，

其中，所述绝对图案校正数据存储器存储预先获得的针对八组中的每一组的近似函数的信息，并且

其中，所述相位检测单元基于存储在所述绝对图案校正数据存储器中的针对所述八组中的每一组的所述近似函数来校正所述边缘像素位置，并使用校正后的边缘像素位置来检测从所述图像传感器的所述基准像素位置偏移的所述相移量。

12.根据权利要求1所述的绝对式编码器，其中，所述标尺仅设置有包含所述绝对值编码图案的一个轨道。