JP2005337757A - 光学式エンコーダ - Google Patents

Abstract

【課題】 移動範囲の大きな被測定対象物の正確な位置測定が可能なアブソリュートリニアエンコーダの提供。
【解決手段】 複数検出用スケール１〜３と同数のピックアップ１〜３を検出ヘッド４上に設けて相対移動させると状態１〜６が示現される。状態１、３、５では各々ピックアップ１、２、３の信号Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 を採用し、状態２、４中の各所定位置で各々Ｓ1 とＳ2 、Ｓ2 とＳ3 の間で採用信号の切替を行なう。正しい絶対位置信号を得るために、信号切替時の連続性が保証されるような加減算補正をＳ2 とＳ3 について行なう。補正量はキャリブレーションにより状態２、４で両ピックアップ信号の比較から計算、記憶される。状態２、４でその都度ピックアップ及び検出用スケールの相互位置関係から計算しても良い。ピックアップ数を２個としても、状態３での信号切替を追加すれば同様の絶対位置検出が可能である。
【選択図】 図３

Description

本発明は、アブソリュートリニアエンコーダに関し、特に、移動範囲の大きな被測定対象物の位置測定が可能なアブソリュートリニアエンコーダに関する。

アブソリュートタイプのリニアエンコーダを構成する場合、アブソリュート位置検出用パターンが形成された検出用スケールの長さが長ければ長い程、検出レンジを大きくとることが可能であると一応は考えられる。しかし、製造技術上の限界により、３ｍを越えるようなものの使用は現実的ではなかった。また、例えば下記特許文献１に記されているように、アブソリュート位置検出用パターンが形成された検出用スケールを持つユニットをいくつかつなぎ合わせて３ｍ以上の検出レンジを得ることも可能であるが、その場合でも、検出用スケール同士のつなぎ目での寸法誤差により、実際に連続的な絶対位置を小さな誤差で得ることは困難であった。

特開２００３−５７０７２号公報

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、例えば３ｍを越えるような長い検出レンジ（測定長）を実現して、正確な計測を行なうことができるアブソリュートリニアエンコーダを提供することにある。

本発明は、複数の検出用スケールと複数のピックアップを利用することにより、長い計測長を持つアブソリュートリニアエンコーダを提供するものである。本発明においては、２個または３個以上の検出用スケールの長手方向（絶対位置検出を行なう軸に沿った方向）が互いに平行関係になるように結合されて配置される。一方、複数のピックアップは上記長手方向の相互位置関係を不変に保って１つの検出ヘッドに保持される。検出ヘッドと複数の検出用スケールとは、通常のアブソリュートリニアエンコーダと同じく、長手方向に相対移動できるようになっている。

本発明では、複数のピックアップを利用することで、各隣合う検出用スケールについて、２つのピックアップで重複検出可能な範囲（重複検出範囲）を確保することができる。そして、この重複検出範囲において、検出出力に採用するピックアップデータの切り替えを行なうとともに、検出出力の連続性を担保する補正を行なうことで、検出スケールの接続に伴う誤差に影響されずに計測長を延ばすことができる。また、重複検出範囲以外における同様のデータ切替と補正を組み合わせれば、検出スケールが３個以上使用されてもピックアップ数を２個にとどめることが可能である。

より具体的に言えば、先ず請求項１に記載の発明は、Ｎ個（但し、Ｎは２以上の正整数）の検出用スケールとＮ個のピックアップを有するアブソリュートリニアエンコーダに係るもので、前記Ｎ個の検出用スケールは、各検出用スケールの長手方向が平行関係になるように結合されており、前記Ｎ個のピックアップは、前記長手方向に関する相互位置関係を保った状態で一つの検出ヘッドに固定され、前記Ｎ個の検出用スケールと前記検出ヘッドとは前記長手方向に相対的に可動である。

そして、ｎ番目（但し、ｎ＝１、２・・・Ｎ−１）の検出用スケールとｎ番目のピックアップにより検出範囲Ｒn 内での絶対位置が検出可能であり、且つ、検出範囲Ｒn と検出範囲Ｒn+1 は、重複検出範囲Ｑn を持ち、前記Ｎ個の検出用スケールと前記検出ヘッドの相対位置関係が重複検出範囲Ｑn 内にある所定位置Ｆn において、ｎ番目のピックアップにより検出される絶対位置データＳn と（ｎ＋１）番目のピックアップにより検出される絶対位置データＳn+1 との間での切り替えが行なわれる。また、該切り替え後のデータＳn+1 またはＳn について、該切り替え前後に出力される絶対位置の連続性を保証するために必要な補正を該必要に応じて行われる。
ここで、前記補正における補正量は、キャリブレーションにより予め求めて記憶しておくことができる（請求項２）。

あるいは、前記補正における補正量を、予め与えられた複数のパラメータに基づいて、前記Ｎ個の検出用スケールと前記検出ヘッドの相対位置関係が重複検出範囲Ｑn 内にある所定位置Ｆn において計算する方式も採用できる。その場合、前記複数のパラメータには、前記Ｎ個のピックアップの前記長手方向に関する相互位置関係を表わすパラメータと、前記Ｎ個の検出スケールの前記長手方向に関する相互位置関係を表わすパラメータが含まれる（請求項３）。

なお、上記いずれのエンコーダにおいても、前記Ｎ個の検出用スケールは、ｎ番目の検出用スケールとｎ＋１番目の検出用スケールとが、前記長手方向と垂直な方向に互いにずらして配置され、且つ、前記長手方向の位置について一部同士が重なり合って配置されていても良い（請求項４）。

次に、請求項５に記載の発明は、Ｎ個（但し、Ｎは２以上の正整数）の検出用スケールと、２個のピックアップ（第一及び第二のピックアップ）を有するアブソリュートリニアエンコーダに係るもので、前記Ｎ個の検出用スケールは、各検出用スケールの長手方向が平行関係になるように結合されており、前記２個のピックアップは、前記長手方向に関する相互位置関係を保った状態で一つの検出ヘッドに固定され、前記Ｎ個の検出用スケールと前記検出ヘッドとは前記長手方向に相対的に可動である。

そして、ｎ番目（但し、ｎ＝１、２・・・Ｎ−１）の検出用スケールと前記第一のピックアップにより検出範囲Ｒn の絶対位置を検出可能であり、（ｎ＋１）番目の検出用スケールと前記第二のピックアップにより検出範囲Ｒn+1 の絶対位置を検出可能であり、検出範囲Ｒn と検出範囲Ｒn+1 は重複検出範囲Ｑn を持ち、前記Ｎ個の検出用スケールと前記検出ヘッドの相対位置関係が重複検出範囲Ｒn にある所定位置Ｇn で、前記第一のピックアップにより検出される絶対位置データＳ1 と前記第二のピックアップにより検出される絶対位置データＳ2 との間での切り替えを行なうとともに、該切り替え後のデータＳ2 またはＳ1 について、該切り替え前後で出力される絶対位置の連続性を保証するために必要な第１種の補正を、該必要に応じて行うようになっている。

また更に、前記Ｎ個の検出用スケールと前記検出ヘッドの相対位置関係が前記重複検出範囲Ｑn を除く検出範囲Ｒm （但し、ｍ＝２・・・Ｎ−１）にある所定位置Ｈm において、前記第二のピックアップにより検出される絶対位置データＳ2 と前記第一のピックアップにより検出される絶対位置データＳ1 との間での切り替えを行なうともに、該切り替え後のデータＳ2 またはＳ1 について、該切り替え前後で出力される絶対位置の連続性を保証するために必要な第２種の補正を該必要に応じて行うようになっている。
ここで、前記第１種の補正における補正量及び前記第２種の補正における補正量は、キャリブレーションにより予め求めて記憶しておくことができる（請求項６）。

あるいは、前記第１種の補正における補正量を、予め与えられた複数のパラメータに基づいて、前記Ｎ個の検出用スケールと前記検出ヘッドの相対位置関係が重複検出範囲Ｑn 内にある所定位置Ｇn において計算し、前記第２種の補正における補正量を、前記Ｎ個の検出用スケールと前記検出ヘッドの相対位置関係が前記重複検出範囲Ｑn を除く検出範囲Ｒm （但し、ｍ＝２・・・Ｎ−１）にある所定位置Ｈm において計算するようにしても良い。この場合、前記複数のパラメータには、前記Ｎ個のピックアップの前記長手方向に関する相互位置関係を表わすパラメータと、前記Ｎ個の検出スケールの前記長手方向に関する相互位置関係を表わすパラメータが含まれる（請求項７）。

なお、これらのエンコーダにおいても、前記Ｎ個の検出用スケールは、ｎ番目の検出用スケールとｎ＋１番目の検出用スケールとが、前記長手方向と垂直な方向に互いにずらして配置され、且つ、前記長手方向の位置について一部同士が重なり合って配置されていても良い（請求項８）。

本発明に係るアブソリュートリニアエンコーダによれば、複数の検出スケールの使用に伴う誤差を排除して、長い計測長（例えば３ｍ超）にわたっての絶対位置検出ができるようになる。また、高い製造コストをかけて無理に長尺（例えば３ｍに近いもの）の検出スケールを用意する必要がなくなるので、経済的にも有利である。

図１は、本発明を適用したアブソリュートリニアエンコーダを含むシステム構成の概略を示した図である。同図において符号１は例えば工作機械のテーブルで、±Ｘ方向に可動な状態で支持されている。テーブル１の移動はサーボモータを含む駆動部２によって行なわれ、その制御はＣＮＣ（数値制御装置）３によって行なわれる。本例では、このテーブル１のＸ位置（絶対位置）がアブソリュートリニアエンコーダで検出され、ＣＮＣ３で周知の態様でフィードバック制御等に利用される。アブソリュートリニアエンコーダは、検出ヘッド４、検出用スケール部５、ＡＤ変換器６、信号処理部７で構成されている。符号８はテーブル１を持つ機械（例えば工作機械）の操作盤で、ディスプレイ、キーボード、電源スイッチ等を周知の態様で具備している。

検出用スケール部５には複数（Ｎ個；本例ではＮ＝３）の検出用スケール５１〜５３が±Ｘ方向に沿って直列配置され、テーブル１の全可動範囲をカバーしている。例えばテーブル１の全可動範囲が５ｍである場合、各検出用スケール５１〜５３の各単独長は２ｍ以下（例えば１．７ｍ）に設計することができる。検出ヘッド４は後述するように複数のピックアップを有するもので、計測対象物であるテーブル１と一体的に移動するように支持されている。各ピックアップは、後述する態様で検出用スケール５１〜５３を読み取る。各ピックアップの検出信号は、ＡＤ変換器６でＡＤ変換され、信号処理部７へ送られる。信号処理部７の内部構成は省略したが、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェイス等を備えたもので、後述する処理を内部で行なってＣＮＣ３にテーブル１の絶対位置を表わす信号を出力する。

なお、検出ヘッド４のピックアップによる検出方式は、周知の光学式（透過光読み取り式あるいは反射光読み取り式）、磁気式のいずれであっても良く、個々のピックアップの構成、検出用スケールの構成等については、採用した検出方式に応じて適宜選択すれば良い事項であるから詳細説明は省略する。但し、いずれも方式を採用した場合でも、各検出用スケール５１〜５３には、個々の検出用スケールを識別するＩＤコードパターンが、対応する検出用スケールの読み取り可能位置にあるピックアップにより随時認識可能な態様で形成されている。従って、いずれのピックアップも、検出用スケール５１〜５３のいずれかを読み取れる位置にある限り、それら検出用スケールのいずれの検出用スケール読み取りが可能な位置にいるのかを表わす信号を出力するようになっている。

図２（ａ）〜図２（ｃ）にＩＤコードパターンの一例を示した。これらの図において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にはそれぞれ検出用スケール５１、５２、５３に描かれている絶対位置検出用パターン（例えば反射光学式であれば濃淡繰り返しパターン）５１ａ、５２ａ、５３ａとＩＤコードパターン５１ｂ、５２ｂ、５３ｂを表わしている。ＩＤコードパターン５１ｂ、５２ｂ、５３ｂは、例えば反射光学式であれば順に、１本の黒線、二重の黒線、三重の黒線とすることができる。各ＩＤコードパターンは絶対位置検出用パターンが形成されている全範囲に対応して延在して形成されており、既述の通り、あるピックアップで位置検出用パターンが読み取れる限り、同ピックアップにより対応するＩＤコードパターンも読み取れるようになっている。なお、絶対位置検出用パターン５１ａ、５２ａ、５３ａ自体は、一般に複数トラックで構成される周知のもので、ここでは簡略表示されている。

また、上記した構成では、検出ヘッド４をテーブル１と一体で移動させ、検出用スケール５１〜５３を静止配置したが、場合によっては、検出用スケール５１〜５３をテーブル１と一体で移動させ、検出ヘッド４を静止配置しても良い。いずれにしても、検出ヘッド４はピックアップとともに検出用スケール５１〜５３に対して±Ｘ方向に沿って相対移動するので、以下の説明では、「検出ヘッドの位置」、「ピックアップの位置」等の表現を用いる。

さて、検出ヘッド４に設けるピックアップの数、使用する検出用スケールの個数、配置形態等の組み合わせには、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲で多様なバリエーションが存在するが、検出ヘッド４に設けるピックアップの数と使用する検出用スケールの個数の関係に応じて、２つの類型に分類することが可能である。第１の類型では、「使用する検出用スケールの使用数と同数のピックアップ」を検出ヘッド４に設ける。一方、第２の類型は、「使用する検出用スケールの使用数が３個以上いくつであっても２個のピックアップ」を検出ヘッド４に設けるものである。以下、いくつかの実施例について、ピックアップと検出用スケールの配置、動作、信号処理等を説明する。なお、以下の説明では検出用スケール５１〜５３に対応するものを「検出用スケール１〜検出用スケール３」と呼称する。また、４個の検出用スケールを使用する例では検出用スケール１〜検出用スケール４と呼ぶ。

［第１の実施例］
図３は第１の実施例における検出ヘッド上のピックアップ配列と検出用スケール配置とを最上段に側面図（絶対位置検出用パターン（例えば濃淡繰り返しパターン）とＩＤコードパターンを描いた面を正面方向に見る図；以下、同様）で示し、その下に順に検出ヘッド（ピックアップ配列）が取り得る状態を５つに分けて底面図（各検出用スケールの側縁を正面から見る図；以下、同様）で示したものである。最上段に示したように、本実施例は上記した第１の類型に属し、３個（Ｎ＝３）の検出用スケールに対して３個のピックアップ１〜３が１つの検出ヘッド４上に設けられている。

ピックアップ１〜３は各検出用スケールの長手方向（±Ｘ方向）に沿って間隔をとって設けられており、ピックアップ１とピックアップ２の間隔はｄp12 、ピックアップ２とピックアップ３の間隔はｄp23 である。これらｄp12 、ｄp23 は、後述する補正量Δ2 、Δ3 に関係するパラメータであり、補正量Δ2 、Δ3 のデータがキャリブレーション（後述）により求められ、信号処理部７のメモリに予め書き込まれていれば未知であっても構わない。但し、補正量Δ2 、Δ3 を位置計測時に計算する場合（後述）には、これらｄp12 、ｄp23 の値は適当な計測機器により予め計測され、信号処理部７のメモリに予め書き込まれる。
また、ピックアップ１は基本的に検出用スケール１専用のもので、検出用スケール１の絶対位置検出用パターン（例えば図２中の５１ａ参照）を読みとって位置信号Ｓ1 を出力する。同様に、ピックアップ２は基本的に検出用スケール２に専用のもので、検出用スケール２の絶対位置検出用パターン（例えば図２中の５２ａ参照）を読みとって位置信号Ｓ2 を出力し、ピックアップ３は基本的に検出用スケール３に専用のもので、検出用スケール３の絶対位置検出用パターン（例えば図２中の５３ａ参照）を読みとって位置信号Ｓ3 を出力する。

各検出用スケール１〜３の原点Ｏ1 〜Ｏ3 は各検出用スケール１〜３の左端付近にある。また、検出用スケール１の原点Ｏ1 は検出用スケール１〜３の全体の原点ともなるもので、その意味で検出用スケール１は「基準検出用スケール」である。原点Ｏ1 と原点Ｏ2 の間隔はｄo12 、原点Ｏ2 と原点Ｏ3 の間の距離はｄo23 である。これらｄo12 、ｄo23 も、後述する補正量Δ2 、Δ3 に関係すパラメータであり、補正量Δ2 、Δ3 のデータがキャリブレーション（後述）により求められ、信号処理部７のメモリに予め書き込まれていれば未知であっても構わない。但し、補正量Δ2 、Δ3 を位置計測時に計算する場合（後述）には、これらｄo12 、ｄo23 の値は適当な計測機器により予め計測され、信号処理部７のメモリに予め書き込まれる。ここで、原点Ｏ1 〜Ｏ3 の検出時に出力される信号Ｓ1 〜Ｓ3 については、いくつかの設定方式があり得るが、ここでは次のような設定がなされているものとする。
（１）ピックアップ１が丁度原点Ｏ1 を検出した時の信号Ｓ1 は、Ｓ1 ＝０である。
（２）ピックアップ２が丁度原点Ｏ2 を検出した時の信号Ｓ2 は、Ｓ2 ＝０である。
（３）ピックアップ３が丁度原点Ｏ3 を検出した時の信号Ｓ3 は、Ｓ3 ＝０である。

以上の配置で、例えば検出ヘッド４が＋方向（図中左方から右方）、あるいは−方向（図中右方から左方）へ移動（一般には相対移動；以下、同様）した場合、各ピックアップ１〜３の位置に応じて、５種類の状態１〜５が示現されることになる。各状態の要点は、下記の通りである。
●状態１＝ピックアップ１による検出用スケール１の読み取り（絶対位置検出用パターンの読み取り；以下、同様）が可能な状態（“ＯＮ”で表記；以下、同様）であり、且つ、ピックアップ２による検出用スケール２の読み取りは可能であるが無効化された状態である。即ち、信号Ｓ2 は絶対位置信号の出力には使用されず、図中では“ＯＦＦ”で表記されている（以下、同様）。なお、状態１では当然ピックアップ３による検出用スケール３の読み取りは不可能である。

●状態２＝ピックアップ１による検出用スケール１の読み取りが可能であり、且つ、ピックアップ２による検出用スケール２の読み取りも可能な状態である。なお、ピックアップ３による検出用スケール３の読み取りは不可能である。

●状態３＝ピックアップ２による検出用スケール２の読み取りが可能であり、且つ、ピックアップ１による検出用スケール１の読み取り及びピックアップ３による検出用スケール３の読み取りはいずれも不可能な状態である。

●状態４＝ピックアップ２による検出用スケール２の読み取りが可能であり、且つ、ピックアップ３による検出用スケール３の読み取りも可能な状態である。なお、ピックアップ１による検出用スケール１の読み取りは不可能である。

●状態５＝ピックアップ３による検出用スケール３の読み取りは可能であり、且つ、ピックアップ２による検出用スケール２の読み取りは不可能な状態である。ピックアップ１による検出用スケール１の読み取りも不可能である。

このように状態１〜５の内、状態２及び状態４において検出ヘッド４は、重複検出範囲にあると言うことができる。本実施例ではアブソリュートリニアエンコーダが絶対位置の出力として採用する信号を、状態２の最中にピックアップ１の出力する位置信号Ｓ1 とピックアップ２の出力する信号Ｓ2 との間で切り替え、また、状態４の最中にピックアップ２の出力する位置信号Ｓ2 とピックアップ３の出力する信号Ｓ3 との間で切り替えることで、検出用スケール１〜検出用スケール３にわたる長い範囲で絶対位置の計測を行なう。切替の向きは、＋方向移動ではＳ1 →Ｓ2 、あるいはＳ2 →Ｓ3 であり、−方向移動ではＳ2 →Ｓ1 、あるいはＳ3 →Ｓ2 である。実際に切替を行なう位置は、例えば次のように定めておく。

（１）状態２の左右の限界の中点付近にピックアップ１とピックアップ２の中点が来た時にピックアップ１が出力する信号Ｓ1 の値をＳ1fとして予め記憶しておき、Ｓ1 ＝Ｓ1fとなる位置を信号Ｓ1 Ｓ2 間の切替位置とする。Ｓ1 ≦Ｓ1fでは信号Ｓ1 が採用され、Ｓ1 ＞Ｓ1fでは信号Ｓ2 が採用される。
（２）状態４の左右の限界の中点付近にピックアップ２とピックアップ３の中点が来た時にピックアップ２が出力する信号Ｓ2 の値をＳ2fとして予め記憶しておき、Ｓ2 ＝Ｓ2fとなる位置を信号Ｓ2 Ｓ3 間の切替位置とする。Ｓ2 ≦Ｓ2fでは信号Ｓ2 が採用され、Ｓ2 ＞Ｓ2fでは信号Ｓ3 が採用される。

但し、位置信号の切り替えに際して連続した絶対位置を表わす信号を得るためには、信号Ｓ2 、Ｓ3 の補正が必要になることに注意すべきである。この補正を行なわなければ、例えば信号Ｓ1 からＳ2 の切り替えを行なった瞬間に、不連続な絶対位置の計測結果が得られてしまう。逆に言えば、位置信号の切り替えに際して連続した絶対位置を表わす信号が得られるような補正を必要に応じて行えば、複数検出用スケールの使用に伴う誤差が除去できることになる。必要な補正量は、メモリに記憶されたピックアップ間の既知の間隔のデータを用いて算出可能である。なお、信号Ｓ1 はここでは基準となる検出用スケールの検出信号であるから、補正を要しない。換言すれば、状態１にある時に信号Ｓ1 は補正なしで絶対位置を表わす信号となっている。また、状態２においても、信号Ｓ2 が採用される限り、信号Ｓ1 は補正なしで絶対位置を表わす信号となっている。

このような補正を含む処理は、信号処理部７（図１参照）でＣＰＵによって行なわれる。処理に必要なソフトウェアと諸パラメータは、信号処理部７のメモリに用意しておく。図４はこの処理（絶対位置検出処理１）の概要を記したフローチャートで、各ステップの要点は次のようになる。処理は電源オンで開始され、電源オフで強制終了される。

ステップＴ１；各ピックアップでＩＤコードパターンと検出用パターンを読み取る。但し、前述したように、検出用パターンから位置信号を得られるピックアップは、状態１〜５に応じて、１個または２個である。ＩＤコードパターンは、全ピックアップ１〜３で読み取られる。
この読み取り結果に基づいて、現在の状態（検出ヘッド４の位置；以下、同じ）が状態１、２Ａ、２Ｂ、３、４Ａ、４Ｂ、５のいずれであるか判別される。ここで、状態１、３、５の定義は既述の通りである（図３参照）。また、状態２Ａ、２Ｂ、４Ａ、４Ｂは次のように定義される。
状態２Ａ；状態２であって、且つ、Ｓ1 ≦前述したＳ1f（状態２の前半）
状態２Ｂ；状態２であって、且つ、Ｓ1 ＞前述したＳ1f（状態２の後半）
状態４Ａ；状態４であって、且つ、Ｓ2 ≦前述したＳ2f（状態４の前半）
状態４Ｂ；状態４であって、且つ、Ｓ2 ＞前述したＳ2f（状態４の後半）
この定義に基づいて、ステップＴ２以下を実行する。

ステップＴ２；状態１、２ＡのいずれかであればステップＴ３へ進み、そうでなければステップＴ４へ進む。
ステップＴ３；ピックアップ１で得られる信号Ｓ1 をＣＮＣ３へ出力し、ステップＴ１へ戻る。なお、本例では、検出用スケール１が基準検出用スケールなので信号Ｓ1 は補正を要しない。

ステップＴ４；状態２Ｂ、３、４ＡのいずれかであればステップＴ５へ進み、そうでなければステップＴ７へ進む。
ステップＴ５；ピックアップ２で得られる信号Ｓ2 を補正する。補正の内容については後述する。
ステップＴ６；補正後の信号Ｓ2 をＣＮＣ３へ出力し、ステップＴ１へ戻る。

ステップＴ７；ステップＴ４でＮＯと判断されたことは、状態４Ｂ、５のいずれかであることを意味する。従って、このステップＴ７では、ピックアップ３で得られる信号Ｓ3 を補正する。補正の内容については後述する。
ステップＴ８；補正後の信号Ｓ3 をＣＮＣ３へ出力し、ステップＴ１へ戻る。

以上の処理サイクルを電源がオフされるまで繰り返すことで、検出用スケール１〜３でカバーされる長レンジにわたって、常時、テーブル１の正確な絶対位置（Ｘ軸上の位置）の検出が行なわれる。

次に、ステップＴ５、Ｔ７で行なわれる補正について説明する。ステップＴ５における補正は信号Ｓ2 に対するもので、Ｓ2 はＳ2 ＋Δ2 に補正され、Ｓ2 ＋Δ2 がステップＴ６で出力される。同様に、ステップＴ７ではＳ3 がＳ3 ＋Δ3 に補正され、Ｓ3 ＋Δ3 がステップＴ８で出力される。ここで、Δ2 、Δ3 は予めキャリブレーションによって求めたものを記憶しておくことができる。また、予め「構造パラメータ」（後述）を記憶しておき、それらパラメータに基づき処理サイクル毎に計算で求めることもできる。

キャリブレーションによる方式では、図５に示した処理（キャリブレーション処理１）を予め（例えば製品出荷時）実行し、Δ2 、Δ3 を信号処理部７のメモリ（不揮発性メモリ領域）に書き込んでおく。キャリブレーション処理１の各ステップの要点を記せば次のようになる。

ステップＵ１；状態２の任意位置に検出ヘッド４（テーブル１）を移動させる。この移動のさせ方は任意で、例えば操作盤８を使って手動で行なうことができる。
ステップＵ２；検出用パターンをピックアップ１、２で読み取る。状態２では、ピックアップ１は検出用スケール１の検出用パターンを読み取る一方、ピックアップ２は検出用スケール２の検出用パターンを読み取ることになる。
ステップＵ３；ステップＵ２で得られた信号Ｓ1 （ピックアップ１の出力）、Ｓ2 （ピックアップ２の出力）の差分Ｓ1 −Ｓ2 をΔ2 として記憶する。
ステップＵ４；状態４の任意位置に検出ヘッド４（テーブル１）を移動させる。この移動のさせ方も任意で、例えば操作盤８を使って手動で行なうことができる。
ステップＵ５；検出用パターンをピックアップ２、３で読み取る。状態４では、ピックアップ２は検出用スケール２の検出用パターンを読み取る一方、ピックアップ３は検出用スケール３の検出用パターンを読み取ることになる。
ステップＵ６；ステップＵ５で得られた信号Ｓ2 （ピックアップ２の出力）、Ｓ3 （ピックアップ３の出力）の差分Ｓ2 −Ｓ3 ＋Δ2 をΔ3 として記憶して処理を終了する。

記憶されたΔ2 、Δ3 は上記ステップＴ５でＳ2 ＋Δ2 の計算に使用され、上記ステップＴ７でＳ3 ＋Δ3 の計算に使用される。これにより、状態２あるいは状態４の中で、信号切替（Ｓ1 →Ｓ2 、Ｓ2 →Ｓ1 、Ｓ2 →Ｓ3 あるいはＳ3 →Ｓ2 ）が行なわれても、エンコーダが出力する絶対位置の検出値の連続性が保証される。

ところで、上記のΔ2 、Δ3 を左右する量が何か考察してみると、それはＸ軸方向に関するピックアップ１〜３の相互位置関係及び検出用スケール１〜３の相互位置関係である。本例では、ピックアップ１〜３の相互位置関係は、ピックアップ１、２間の間隔ｄp12 と、ピックアップ２、３間の間隔ｄp23 で代表させることができる。また、検出用スケール１〜３の相互位置関係は原点Ｏ1 と点Ｏ2 の間隔ｄo12 と、原点Ｏ2 と点Ｏ3 の間隔ｄo23 で代表させることができる。これらの量は、エンコーダの構造パラメータということができ、適当な計測機械を用いて実測可能である。そこで、予めこれら構造パラメータを信号処理部７のメモリ（不揮発性メモリ領域）に書き込んでおく。そして、前述のステップＴ５、Ｔ７でその都度これらパラメータを用いてΔ2 、Δ3 を計算し、Ｓ2 ＋Δ2 あるいはＳ3 ＋Δ3 で補正を行なっても良い。Δ2 、Δ3 の計算式は下記のようになる。

Δ2 ＝ｄo12 −ｄp12 ・・・［１］
Δ3 ＝ｄo12 ＋ｄo23 −ｄp12 −ｄo23 ・・・［２］
以上が第１の類型（使用する検出用スケールの使用数と同数のピックアップを使用）に属する第１の実施例の概要である。次に、第２の類型（使用する検出用スケールの使用数が３個以上で、２個のピックアップを使用）に属する第２の実施例について説明する。なお、以降の説明では、既述の事項の繰り返し説明は適宜省略する。

［第２の実施例］
図６は第２の実施例における検出ヘッド上のピックアップ配列と検出用スケール配置とを最上段に側面図（絶対位置検出用パターン（例えば濃淡繰り返しパターン）とＩＤコードパターンを描いた面を正面方向に見る図；以下、同様）で示し、その下に順に検出ヘッド（ピックアップ配列）が取り得る状態を６つに分けて底面図（各検出用スケールの側縁を正面から見る図；以下、同様）で示したものである。最上段に示したように、本実施例は上記した第２の類型に属し、３個（Ｎ＝３）の検出用スケールに対して２個のピックアップ１〜２が１つの検出ヘッド４上に設けられている。

ピックアップ１〜２は各検出用スケールの長手方向（±Ｘ方向）に沿って間隔をとって設けられており、ピックアップ１、２の間隔はｄp12 である。ｄp12 は、後述する補正量Δ2 、Δ3 、δ2(1-2)に関係するパラメータであり、補正量Δ2 、Δ3 、δ2(1-2)のデータがキャリブレーション（後述）により求められ、信号処理部７のメモリに予め書き込まれていれば未知であっても構わない。但し、補正量Δ2 、Δ3 、δ2(1-2)を位置計測時に計算する場合（後述）には、これらｄp12 、ｄp23 の値は適当な計測機器により予め計測され、信号処理部７のメモリに予め書き込まれる。
また、ピックアップ１〜２は各検出用スケールで共用可能なのもので、検出用スケール１〜３のいずれかの絶対位置検出用パターンを読みとって位置信号Ｓ1 を出力する。同様に、ピックアップ２は検出用スケール１〜３のいずれかの絶対位置検出用パターンを読みとって位置信号Ｓ2 を出力する。各検出用スケール１〜３の配列は実施例１と同様で良い。原点Ｏ1 〜Ｏ3 は各検出用スケール１〜３の左端付近にある。また、検出用スケール１の原点Ｏ1 は検出用スケール１〜３の全体の原点ともなる「基準検出用スケール」である。原点Ｏ1 と原点Ｏ2 の間隔はｄo12 、原点Ｏ2 と原点Ｏ3 の間の距離はｄo23 である。これらｄo12 、ｄo23 も、後述する補正量Δ2 、Δ3 、δ2(1-2)に関係すパラメータであり、補正量Δ2 、Δ3 、δ2(1-2)のデータがキャリブレーション（後述）により求められ、信号処理部７のメモリに予め書き込まれていれば未知であっても構わない。但し、補正量Δ2 、Δ3 、δ2(1-2)を位置計測時に計算する場合（後述）には、これらｄo12 、ｄo23 の値は適当な計測機器により予め計測され、信号処理部７のメモリに予め書き込まれる。原点Ｏ1 〜Ｏ3 の検出時に出力される信号Ｓ1 あるいはＳ2 については、いくつかの設定方式があり得るが、ここでは次のような設定がなされているものとする。
（１）ピックアップ１が丁度原点Ｏ1 を検出した時の信号Ｓ1 は、Ｓ1 ＝０である。
（２）ピックアップ２が丁度原点Ｏ2 を検出した時の信号Ｓ2 は、Ｓ2 ＝０である。
（３）ピックアップ２が丁度原点Ｏ3 を検出した時の信号Ｓ2 は、Ｓ2 ＝０である。

以上の配置で、例えば検出ヘッド４が＋方向（図中左方から右方）、あるいは−方向（図中右方から左方）へ移動（一般には相対移動；以下、同様）した場合、各ピックアップ１〜２の位置に応じて、５種類の状態１〜５が示現されることになる。但し、状態３については、信号切替に関連して、前半部３Ａと後半部３Ｂに分けて示した。各状態の要点は、下記の通りである。
●状態１＝ピックアップ１による検出用スケール１の読み取りが可能な状態であり、且つ、ピックアップ２による検出用スケール２の読み取りは可能であるが無効な状態である。
●状態２＝ピックアップ１による検出用スケール１の読み取りが可能であり、且つ、ピックアップ２による検出用スケール２の読み取りも可能な状態である。
●状態３Ａ／３Ｂ＝ピックアップ１、２いずれによる検出用スケール２の読み取りも可能であるが、状態３ＡではＳ1 が無効化され、状態３ＢではＳ2 が無効化される。また、ピックアップ１による検出用スケール１の読み取り及びピックアップ２による検出用スケール３の読み取りはいずれも不可能な状態である。

●状態４＝ピックアップ１による検出用スケール２の読み取りが可能であり、且つ、ピックアップ２による検出用スケール３の読み取りも可能な状態である。なお、ピックアップ１による検出用スケール１の読み取りは不可能である。

●状態５＝ピックアップ２による検出用スケール３の読み取りは可能であり、且つ、ピックアップ１による検出用スケール３の読み取りも可能であるが無効化された状態である。なお、ピックアップ１による検出用スケール１の読み取りも不可能である。

本実施例ではアブソリュートリニアエンコーダが絶対位置の出力として採用する信号を、状態２の最中にピックアップ１の出力する位置信号Ｓ1 とピックアップ２の出力する信号Ｓ2 との間で切り替え、また、状態３の最中にピックアップ２の出力する位置信号Ｓ2 とピックアップ１の出力する信号Ｓ1 との間で切り替え（状態３Ａと３Ｂ）、更に、状態４の最中にピックアップ１の出力する位置信号Ｓ1 とピックアップ２の出力する信号Ｓ2 との間での切り替えを行なう。これにより、検出用スケール１〜検出用スケール３にわたる長い範囲で絶対位置の計測を行なうことができる。切替の向きは、＋方向移動ではＳ1 →Ｓ2 （状態２中及び状態４中）、あるいはＳ2 →Ｓ1 （状態３中）であり、−方向移動ではＳ2 →Ｓ1 （状態２中及び状態４中）、あるいはＳ1 →Ｓ2 （状態３中）である。実際に切替を行なう位置は、例えば次のように定めておく。

（１）状態２の左右の限界の中点付近にピックアップ１とピックアップ２の中点が来た時にピックアップ１が出力する信号Ｓ1 の値をＳ1fとして予め記憶しておき、Ｓ1 ＝Ｓ1gとなる位置を信号Ｓ1 Ｓ2 間の切替位置とする。Ｓ1 ≦Ｓ1gでは信号Ｓ1 が採用され、Ｓ1 ＞Ｓ1gでは信号Ｓ1 が採用される。
（２）状態３の左右の限界の中点付近にピックアップ１とピックアップ２の中点が来た時にピックアップ２が出力する信号Ｓ2 の値をＳ2hとして予め記憶しておき、Ｓ2 ＝Ｓ2hとなる位置を信号Ｓ1 Ｓ2 間の切替位置とする。Ｓ2 ≦Ｓ2hでは信号Ｓ2 が採用され（状態３Ａ）、Ｓ2 ＞Ｓ2gでは信号Ｓ1 が採用される（状態３Ｂ）。
（３）状態４の左右の限界の中点付近にピックアップ１とピックアップ２の中点が来た時にピックアップ２が出力する信号Ｓ1 の値をＳ1kとして予め記憶しておき、Ｓ1 ＝Ｓ1kとなる位置を信号Ｓ1 Ｓ2 間の切替位置とする。Ｓ1 ≦Ｓ1kでは信号Ｓ1 が採用され、Ｓ1 ＞Ｓ1hでは信号Ｓ2 が採用される。
但し、位置信号の切り替えに際して連続した絶対位置を表わす信号を得るためには、前述した事例と類似した信号補正が必要になる。逆に言えば、位置信号の切り替えに際して連続した絶対位置を表わす信号が得られるような補正を必要に応じて行えば、複数検出用スケールの使用に伴う誤差が除去できることになる。必要な補正量は、メモリに記憶されたピックアップ間の既知の間隔のデータを用いて算出可能である。

このような補正を含む処理は、信号処理部７（図１参照）でＣＰＵによって行なわれる。処理に必要なソフトウェアと諸パラメータは、信号処理部７のメモリに用意しておく。図７はこの処理（絶対位置検出処理２）の概要を記したフローチャートで、各ステップの要点は次のようになる。処理は電源オンで開始され、電源オフで強制終了される。

ステップＴ１１；各ピックアップでＩＤコードパターンと検出用パターンを読み取る。但し、前述したように、検出用パターンから位置信号を得られるピックアップは、状態１〜５に応じて、１個または２個である。ＩＤコードパターンは、両ピックアップ１〜２で読み取られる。
この読み取り結果に基づいて、現在の状態が状態１、２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂ、５のいずれであるか判別される。ここで、状態１、３Ａ、３Ｂ、５の定義は既述の通りである。また、状態２Ａ、２Ｂ、４Ａ、４Ｂは次のように定義される。
状態２Ａ；状態２であって、且つ、Ｓ1 ≦前述したＳ1g（状態２の前半）
状態２Ｂ；状態２であって、且つ、Ｓ1 ＞前述したＳ1g（状態２の後半）
状態４Ａ；状態４であって、且つ、Ｓ1 ≦前述したＳ1h（状態４の前半）
状態４Ｂ；状態４であって、且つ、Ｓ1 ＞前述したＳ1h（状態４の後半）
この定義に基づいて、ステップＴ１２以下を実行する。

ステップＴ１２；状態１、２ＡのいずれかであればステップＴ１３へ進み、そうでなければステップＴ１４へ進む。
ステップＴ１３；ピックアップ１で得られる信号Ｓ1 をＣＮＣ３へ出力し、ステップＴ１１へ戻る。なお、本例では、検出用スケース１が基準検出用スケールなので信号Ｓ1 は補正を要しない。

ステップＴ１４；状態２Ｂ、３ＡのいずれかであればステップＴ１５へ進み、そうでなければステップＴ１７へ進む。
ステップＴ１５；ピックアップ２で得られる信号Ｓ2 を補正する。補正の内容については後述する。
ステップＴ１６；補正後の信号Ｓ2 をＣＮＣ３へ出力し、ステップＴ１１へ戻る。

ステップＴ１７；状態３Ｂ、４ＡのいずれかであればステップＴ１８へ進み、そうでなければステップＴ２０へ進む。
ステップＴ１８；ピックアップ１で得られる信号Ｓ1 を補正する。補正の内容については後述する。
ステップＴ１９；補正後の信号Ｓ1 をＣＮＣ３へ出力し、ステップＴ１１へ戻る。

ステップＴ２０；ステップＴ１７でＮＯと判断されたことは、状態４Ｂ、５のいずれかであることを意味する。従って、このステップＴ２０では、ピックアップ２で得られる信号Ｓ2 を補正する。補正の内容については後述する。
ステップＴ２１；補正後の信号Ｓ2 をＣＮＣ３へ出力し、ステップＴ１１へ戻る。

以上の処理サイクルを電源がオフされるまで繰り返すことで、検出用スケール１〜３でカバーされる長レンジにわたって、常時、テーブル１の正確な絶対位置（Ｘ軸上の位置）の検出が行なわれる。

次に、ステップＴ１５、Ｔ１８、Ｔ２０で行なわれる補正について説明する。ステップＴ１５における補正は信号Ｓ2 に対するもので、Ｓ2 はＳ2 ＋Δ2 に補正され、Ｓ2 ＋Δ2 がステップＴ１６で出力される。また、ステップＴ１８ではＳ1 がＳ1 ＋δ2(1-2)に補正され、Ｓ1 ＋δ2(1-2)がステップＴ１９で出力される。更に、ステップＴ２０ではＳ2 がＳ2 ＋Δ3 に補正され、Ｓ2 ＋Δ3 がステップＴ２１で出力される。

第１の実施例と同様に、Δ2 、δ2(1-2)、Δ3 は予めキャリブレーションによって求めたものを記憶しておくことができる。また、予め「構造パラメータ」（後述）を記憶しておき、それらパラメータに基づき処理サイクル毎に計算で求めることもできる。
キャリブレーションによる方式では、図８に示した処理（キャリブレーション処理２）を予め（例えば製品出荷時）実行し、Δ2 、δ2(1-2)、Δ3 を信号処理部７のメモリ（不揮発性メモリ領域）に書き込んでおく。キャリブレーション処理２の各ステップの要点を記せば次のようになる。

ステップＵ１１；状態２の任意位置に検出ヘッド４（テーブル１）を移動させる。この移動のさせ方は任意で、例えば操作盤８を使って手動で行なうことができる。
ステップＵ１２；検出用パターンをピックアップ１、２で読み取る。状態２では、ピックアップ１は検出用スケール１の検出用パターンを読み取る一方、ピックアップ２は検出用スケール２の検出用パターンを読み取ることになる。
ステップＵ１３；ステップＵ２で得られた信号Ｓ1 （ピックアップ１の出力）、Ｓ2 （ピックアップ２の出力）の差分Ｓ1 −Ｓ2 をΔ2 として記憶する。
ステップＵ１４；状態３の任意位置に検出ヘッド４（テーブル１）を移動させる。この移動のさせ方も任意で、例えば操作盤８を使って手動で行なうことができる。
ステップＵ１５；検出用パターンをピックアップ１、２で読み取る。状態３では、ピックアップ１、２共に検出用スケール２の検出用パターンを読み取ることになる。
ステップＵ１６；ステップＵ１５で得られた信号Ｓ1 （ピックアップ１の出力）、Ｓ2 （ピックアップ２の出力）の差分Ｓ2 −Ｓ1 をベースに、Ｓ2 が元々必要としている補正量Δ2 を加えて、δ2(1-2)＝Ｓ2 ＋Δ2 −Ｓ1 を計算して記憶する。

ステップＵ１７；状態４の任意位置に検出ヘッド４（テーブル１）を移動させる。この移動のさせ方も任意で、例えば操作盤８を使って手動で行なうことができる。
ステップＵ１８；検出用パターンをピックアップ１、２で読み取る。状態４では、ピックアップ１は検出用スケール２の検出用パターンを読み取る一方、ピックアップ２は検出用スケール３の検出用パターンを読み取ることになる。
ステップＵ１９；状態４Ｂ及び状態５で必要な信号Ｓ2 の補正量Δ3 を計算して記憶し、処理を終了する。Δ3 の算出式は、Δ3 ＝Ｓ1 −（Ｓ2 ＋Δ2 ）となる。ここで、Ｓ1 はステップＵ１８で得られたピックアップ１の出力、Ｓ2 はステップＵ１８で得られたピックアップ２の出力である。

これら記憶されたΔ2 、δ2(1-2)、Δ3 は上記ステップＴ１５、Ｔ１８、Ｔ２０での補正計算に次のように使用される。
（ステップＴ１５）；Ｓ2 ＋Δ2 の計算
（ステップＴ１８）；Ｓ1 ＋δ2(1-2)の計算
（ステップＴ２０）；Ｓ2 ＋Δ3 の計算
このような補正計算を行なうことで、状態２、３あるいは状態４の中で、信号切替（Ｓ1 →Ｓ2 あるいはＳ2 →Ｓ1）が行なわれても、エンコーダが出力する絶対位置の検出値の連続性が保証される。

さて本実施例において上記のΔ2 、δ2(1-2)、Δ3 を左右する量は、Ｘ軸方向に関するピックアップ１〜２の相互位置関係及び検出用スケール１〜３の相互位置関係である。ピックアップ１〜２の相互位置関係は、ピックアップ１、２間の間隔ｄp12 で代表させることができる。また、検出用スケール１〜３の相互位置関係は原点Ｏ1 と点Ｏ2 の間隔ｄo12 と、原点Ｏ2 と点Ｏ3 の間隔ｄo23 で代表させることができる。これらエンコーダの構造パラメータは、適当な計測機械を用いて実測可能である。そこで、予めこれら構造パラメータを信号処理部７のメモリ（不揮発性メモリ領域）に書き込んでおく。そして、前述のステップＴ５、Ｔ７でその都度これらパラメータを用いてΔ2 、δ2(1-2)、Δ3 を計算し、Ｓ2 ＋Δ2 、Ｓ1 ＋δ2(1-2)あるいはＳ2 ＋Δ3 で補正を行なっても良い。Δ2 、δ2(1-2)、Δ3 の計算式は次のようになる。

Δ2 ＝ｄo12 −ｄp12 ・・・［３］
δ2(1-2)＝ｄo12 ・・・［４］
Δ3 ＝ｄo12 ＋ｄo23 −ｄp12 ・・・［５］
以上説明した２つの実施例では、各検出用スケールの長手方向の軸線は一直線上に整列し、複数のピックアップもそれに沿って配置されているが、複数の検出用スケールを平行関係を保ちながら互い違いに配置し、ピックアップ配置をそれに応じて変形することも可能である。また、検出用スケール数も３個に限る必要はなく、変形が可能である。以下、図９〜図１２を参照して、これらの変形を行なった例について簡単に説明する。なお、各図における描示方式は図３、図６と同様なので詳しい説明は省略する。また、絶対位置検出の処理、キャリブレーション、あるいは、それに代わる補正量計算については、上述した実施例と同様の手法によって実行できるので説明は省略する。

［変形例１］（図９参照）
この変形例は第１の類型に属する第１の実施例に変形を施したものに相当する。図９に示されているように、４個の検出用スケール１〜４が平行関係を保ちながら互い違いに配置されている。これに対して４個のピックアップ１〜４が、それぞれ担当する検出用スケール１〜４の読み取りが可能な位置関係をもって検出ヘッド４上に固定されている。

ピックアップ１〜４は各検出用スケールの長手方向（±Ｘ方向）に関する位置はできるだけ揃えてあるが、誤差は残されている。この誤差を前出と同様の方式でｄp12 、ｄp23 、ｄp34 で表現することができる。但し、これらは符号付の量とする。例えばピックアップ２がピックアップ１より図中右側にあればｄp12 ＞０となり、左側にあればｄp12 ＜０となる。これらｄp12 、ｄp23 、ｄp34 は、前述した［１］、［２］と同様の計算で補正量Δ2 、Δ3 、Δ4 の補正量を計算で求める際に使用される。但し、補正量は上述と同様のキャリブレーションを行なう場合には未知であっても構わない。

各検出用スケール１〜４の原点Ｏ1 〜Ｏ4 は各検出用スケール１〜４の左端付近にある。また、検出用スケール１の原点Ｏ1 は検出用スケール１〜４の全体の原点ともなるもので、その意味で検出用スケール１は「基準検出用スケール」である。原点Ｏ1 と原点Ｏ2 の間隔はｄo12 、原点Ｏ2 と原点Ｏ3 の間の距離はｄo23 、原点Ｏ3 と原点Ｏ4 の間の距離はｄo34 である。これらｄo12 、ｄo23 、ｄo34 も、補正量に関係するパラメータであり、補正量がキャリブレーションにより求められ、信号処理部７のメモリに予め書き込まれていれば未知であっても構わないが、位置計測時に計算する場合には、適当な計測機器により予め計測され、信号処理部７のメモリに予め書き込まれる。原点Ｏ1 〜Ｏ4 の検出時に出力される信号Ｓ1 〜Ｓ4 は、実施例と同様、０とする。

以上の配置で、検出ヘッド４が相対移動した時にとる状態は、前述の実施例と同様、「１個のピックアップのみが検出用スケールを読み取る状態」と、「２個のピックアップが隣合う各検出用スケールを読み取る状態」のいずれかである。図９では前者の例を状態１、３で示し、後者の例を状態２で示した。これらは次のような状態である。

●状態１＝ピックアップ１による検出用スケール１の読み取りが可能な状態であり、他のピックアップによる検出用スケールの読み取りは不可能である。
●状態２＝ピックアップ１による検出用スケール１の読み取りとピックアップ２による検出用スケール２の読み取りが可能な状態であり、他のピックアップによる検出用スケールの読み取りは不可能である。
●状態３＝ピックアップ３による検出用スケール１の読み取りが可能な状態であり、他のピックアップによる検出用スケールの読み取りは不可能である。

状態２では、前述の実施例と同様の方式で、信号の切替採用が行なわれる。また、ピックアップ２による検出用スケール２の読み取りとピックアップ３による検出用スケール３の読み取りが可能な状態、及び、ピックアップ３による検出用スケール３の読み取りとピックアップ４による検出用スケール４の読み取りが可能な状態においても切替採用が行なわれる。更に、ピックアップ２〜４の信号Ｓ2 〜Ｓ4 についてはキャリブレーションで得た補正量あるいはその都度計算で得られる補正量の加減算による補正が行なわれる。これにより、第１の実施例と同様に態様で、検出用スケール１〜４の全レンジにわたる絶対位置検出が可能になる。

［変形例２］（図９参照）
この変形例は第２の類型に属する第２の実施例に変形を施したものに相当する。図１０に示されているように、４個の検出用スケール１〜４が平行関係を保ちながら互い違いに配置されている。これに対して、ピックアップ１〜２がそれぞれ一方側の検出用スケール１〜２の読み取りが可能な位置をもって検出ヘッド４上に固定されている。

ピックアップ１〜２は各検出用スケールの長手方向（±Ｘ方向）に関する位置はできるだけ揃えてあるが、誤差は残されている。この誤差を前出と同様の方式でｄp12 で表現することができる。但し、これらは符号付の量とし、ピックアップ２がピックアップ１より図中右側にあればｄp12 ＞０となり、左側にあればｄp12 ＜０となる。ｄp12 は、前述した［３］、［４］と同様の計算で補正量Δ2 、Δ3 、Δ4 の補正量を計算で求める際に使用される。但し、補正量は上述と同様のキャリブレーションを行なう場合には未知であっても構わない。

各検出用スケール１〜４の原点Ｏ1 〜Ｏ4 は各検出用スケール１〜４の左端付近にある。また、検出用スケール１の原点Ｏ1 は検出用スケール１〜４の全体の原点ともなるもので、その意味で検出用スケール１は「基準検出用スケール」である。原点Ｏ1 と原点Ｏ2 の間隔はｄo12 、原点Ｏ2 と原点Ｏ3 の間の距離はｄo23 、原点Ｏ3 と原点Ｏ4 の間の距離はｄo34 である。これらｄo12 、ｄo23 、ｄo34 も、補正量に関係すパラメータであり、補正量がキャリブレーションにより求められ、信号処理部７のメモリに予め書き込まれていれば未知であっても構わないが、位置計測時に計算する場合には、適当な計測機器により予め計測され、信号処理部７のメモリに予め書き込まれる。原点Ｏ1 〜Ｏ4 の検出時に出力される信号Ｓ1 〜Ｓ2 は、実施例と同様、０とする。

以上の配置で、検出ヘッド４が相対移動した時にとる状態は、前述の実施例と同様、「１個のピックアップのみが検出用スケールを読み取る状態」と、「２個のピックアップが隣合う各検出用スケールを読み取る状態」のいずれかである。図１０では前者の例を状態１、３で示し、後者の例を状態２で示した。これらは次のような状態である。

●状態１＝ピックアップ１による検出用スケール１の読み取りが可能な状態であり、他のピックアップによる検出用スケールの読み取りは不可能である。
●状態２＝ピックアップ１による検出用スケール１の読み取りとピックアップ２による検出用スケール２の読み取りが可能な状態である。
●状態３＝ピックアップ２による検出用スケール２の読み取りが可能な状態であり、ピックアップ１による検出用スケールの読み取りは不可能である。

状態２では、前述の実施例と同様の方式で、信号の切替採用が行なわれる。また、検出用スケール２、３あるいは３、４の読み取りが２つのピックアップで可能な状態においても切替採用が行なわれる。

状態１及び状態２の前半（信号Ｓ1 から信号Ｓ2 への切替位置より左側）以外では、信号Ｓ2 またはＳ1 についてはキャリブレーションで得た補正量あるいはその都度計算で得られる補正量の加減算による補正が行なわれる。これにより、第２の実施例と同様に態様で、検出用スケール１〜４の全レンジにわたる絶対位置検出が可能になる。

［変形例３］（図１１参照）
この変形例は上記の変形例２と類似したもので、第２の類型に属している。変形例２との相違は、ピックアップ１〜２が検出を行なう向きにある。この相違は次のような状態１〜３の内容から容易に理解される。

●状態１＝ピックアップ１による検出用スケール１の読み取りが、図中上向きで読み取り可能な状態であり、他のピックアップによる検出用スケールの読み取りは不可能である。
●状態２＝ピックアップ１による検出用スケール１の読み取りが図中上向きで読み取り可能であり、且つ、ピックアップ２による検出用スケール２の読み取りが図中下向きで可能な状態である。

●状態３＝ピックアップ２による検出用スケール２の読み取りが図中下向きで読可能な状態であり、ピックアップ１による検出用スケールの読み取りは不可能である。

信号の切替採用と補正については変形例２と同様である。本例でも検出用スケール１〜４の全レンジにわたる絶対位置検出が可能になる。

［変形例４］（図１２参照）
この変形例も上記の変形例２と類似したもので、第２の類型に属している。変形例２との相違は、検出用スケール１、３と検出用スケール２、４が反対側を向き、背中合わせの関係で順次結合されていることと、ピックアップ１〜２がそれに合わせた検出方向と配置位置をとっている点にある。この相違は次のような状態１〜３の内容から容易に理解される。

●状態１＝ピックアップ１による検出用スケール１の読み取りが、図中下向きで読み取り可能な状態であり、ピックアップ２よる検出用スケールの読み取りは不可能である。
●状態２＝ピックアップ１による検出用スケール１の読み取りが図中下向きで読み取り可能であり、且つ、ピックアップ２による検出用スケール２の読み取りが図中上向きで可能な状態である。

●状態３＝ピックアップ２による検出用スケール２の読み取りが図中上向きで読可能な状態であり、ピックアップ１による検出用スケールの読み取りは不可能である。

信号の切替採用と補正については変形例２と同様である。本例でも検出用スケール１〜４の全レンジにわたる絶対位置検出が可能になる。

本発明を適用したアブソリュートリニアエンコーダを含むシステム構成の概略を示した図である。 検出用スケールを識別するＩＤコードパターンの一例を示した図で、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ検出用スケール５１、５２、５３に描かれている絶対位置検出用パターンとＩＤコードパターンを表わしている。 第１の実施例における検出ヘッド上のピックアップ配列と検出用スケール配置を最上段に側面図で示し、その下に順に検出ヘッド（ピックアップ配列）が取り得る状態を５つに分けて底面図で示したものである。 信号処理部でＣＰＵによって行われる絶対位置検出処理１の概要を記したフローチャートである。 信号処理部でＣＰＵによって行われるキャリブレーション処理１の概要を記したフローチャートである。 第２の実施例における検出ヘッド上のピックアップ配列と検出用スケール配置を最上段に側面図で示し、その下に順に検出ヘッド（ピックアップ配列）が取り得る状態を５つに分けて底面図で示したものである。 信号処理部でＣＰＵによって行われる絶対位置検出処理２の概要を記したフローチャートである。 信号処理部でＣＰＵによって行われるキャリブレーション処理２の概要を記したフローチャートである。 変形例１について説明する図で、検出ヘッド上のピックアップ配列と検出用スケール配置、３つの状態例とともに側面図と底面図で示したものである。 変形例２について説明する図で、検出ヘッド上のピックアップ配列と検出用スケール配置、３つの状態例とともに側面図と底面図で示したものである。 変形例３について説明する図で、検出ヘッド上のピックアップ配列と検出用スケール配置、３つの状態例とともに側面図と底面図で示したものである。 変形例４について説明する図で、検出ヘッド上のピックアップ配列と検出用スケール配置、３つの状態例とともに側面図と底面図で示したものである。

符号の説明

１ テーブル
２ 駆動部
３ ＣＮＣ（数値制御装置）
４ 検出ヘッド
５ 検出用スケール部
６ ＡＤ変換器
７ 信号処理部
５１〜５３ 検出用スケール
５１ａ〜５３ａ 絶対位置検出用パターン
５１ｂ〜５３ｂ ＩＤコードパターン

Claims (8)

1. Ｎ個（但し、Ｎは２以上の正整数）の検出用スケールとＮ個のピックアップを有するアブソリュートリニアエンコーダであって、
   前記Ｎ個の検出用スケールは、各検出用スケールの長手方向が平行関係になるように結合されており、
   前記Ｎ個のピックアップは、前記長手方向に関する相互位置関係を保った状態で一つの検出ヘッドに固定され、前記Ｎ個の検出用スケールと前記検出ヘッドとは前記長手方向に相対的に可動であり、
   ｎ番目（但し、ｎ＝１、２・・・Ｎ−１）の検出用スケールとｎ番目のピックアップにより検出範囲Ｒn 内での絶対位置が検出可能であり、且つ、検出範囲Ｒn と検出範囲Ｒn+1 は、重複検出範囲Ｑn を持ち、
   前記Ｎ個の検出用スケールと前記検出ヘッドの相対位置関係が重複検出範囲Ｑn 内にある所定位置Ｆn において、ｎ番目のピックアップにより検出される絶対位置データＳn と（ｎ＋１）番目のピックアップにより検出される絶対位置データＳn+1 との間での切り替えを行なうとともに、
   該切り替え後のデータＳn+1 またはＳn について、該切り替え前後に出力される絶対位置の連続性を保証するために必要な補正を該必要に応じて行うことを特徴とする、アブソリュートリニアエンコーダ。
2. 前記補正における補正量は、キャリブレーションにより予め求められ、記憶されることを特徴とする、請求項１に記載のアブソリュートリニアエンコーダ。
3. 前記補正における補正量は、予め与えられた複数のパラメータに基づいて、前記Ｎ個の検出用スケールと前記検出ヘッドの相対位置関係が重複検出範囲Ｑn 内にある所定位置Ｆn において計算され、
   前記複数のパラメータには、前記Ｎ個のピックアップの前記長手方向に関する相互位置関係を表わすパラメータと、前記Ｎ個の検出スケールの前記長手方向に関する相互位置関係を表わすパラメータが含まれていることを特徴とする、請求項１に記載のアブソリュートリニアエンコーダ。
4. 前記Ｎ個の検出用スケールは、ｎ番目の検出用スケールとｎ＋１番目の検出用スケールとが、前記長手方向と垂直な方向に互いにずらせて配置され、且つ、前記長手方向の位置について一部同士が重なり合って配置されていることを特徴とする、請求項１〜請求項３の内、いずれか１項に記載のアブソリュートリニアエンコーダ。
5. Ｎ個（但し、Ｎは２以上の正整数）の検出用スケールと第一及び第二のピックアップを有するアブソリュートリニアエンコーダであって、
   前記Ｎ個の検出用スケールは、各検出用スケールの長手方向が平行関係になるように結合されており、
   前記第一のピックアップと前記第二のピックアップは前記長手方向について相互位置関係を保って前記検出ヘッドに設けられ、前記Ｎ個の検出用スケールと前記二つの検出ヘッドは前記長手方向に相対的に可動であり、
   ｎ番目（但し、ｎ＝１、２・・・Ｎ−１）の検出用スケールと前記第一のピックアップにより検出範囲Ｒn の絶対位置を検出可能であり、（ｎ＋１）番目の検出用スケールと前記第二のピックアップにより検出範囲Ｒn+1 の絶対位置を検出可能であり、
   検出範囲Ｒn と検出範囲Ｒn+1 は重複検出範囲Ｑn を持ち、
   前記Ｎ個の検出用スケールと前記検出ヘッドの相対位置関係が重複検出範囲Ｒn にある所定位置Ｇn で、前記第一のピックアップにより検出される絶対位置データＳ1 と前記第二のピックアップにより検出される絶対位置データＳ2 との間での切り替えを行なうとともに、
   該切り替え後のデータＳ2 またはＳ1 について、該切り替え前後で出力される絶対位置の連続性を保証するために必要な第１種の補正を、該必要に応じて行う一方、
   前記Ｎ個の検出用スケールと前記検出ヘッドの相対位置関係が前記重複検出範囲Ｑn を除く検出範囲Ｒm （但し、ｍ＝２・・・Ｎ−１）にある所定位置Ｈm において、前記第二のピックアップにより検出される絶対位置データＳ2 と前記第一のピックアップにより検出される絶対位置データＳ1 との間での切り替えを行なうとともに、
   該切り替え後のデータＳ2 またはＳ1 について、該切り替え前後で出力される絶対位置の連続性を保証するために必要な第２種の補正を該必要に応じて行うことを特徴とする、アブソリュートリニアエンコーダ。
6. 前記第１種の補正における補正量及び前記第２種の補正における補正量は、キャリブレーションにより予め求められ、記憶されることを特徴とする、請求項５に記載のアブソリュートリニアエンコーダ。
7. 前記第１種の補正における補正量は、予め与えられた複数のパラメータに基づいて、前記Ｎ個の検出用スケールと前記検出ヘッドの相対位置関係が重複検出範囲Ｑn 内にある所定位置Ｇn において計算され、
   前記第２種の補正における補正量は、予め与えられた前記複数のパラメータに基づいて、前記Ｎ個の検出用スケールと前記検出ヘッドの相対位置関係が前記重複検出範囲Ｑn を除く検出範囲Ｒm （但し、ｍ＝２・・・Ｎ−１）にある所定位置Ｈm において計算され、
   前記複数のパラメータには、前記Ｎ個のピックアップの前記長手方向に関する相互位置関係を表わすパラメータと、前記Ｎ個の検出スケールの前記長手方向に関する相互位置関係を表わすパラメータが含まれていることを特徴とする、請求項６に記載のアブソリュートリニアエンコーダ。
8. 前記Ｎ個の検出用スケールは、ｎ番目の検出用スケールとｎ＋１番目の検出用スケールとが、前記長手方向と垂直な方向に互いにずらせて配置され、且つ、前記長手方向の位置について一部同士が重なり合って配置されていることを特徴とする、請求項５〜請求項７の内、いずれか１項に記載のアブソリュートリニアエンコーダ。

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