JPH0247514A - 位置検出方法及び装置 - Google Patents

位置検出方法及び装置

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JPH0247514A
JPH0247514A JP1156627A JP15662789A JPH0247514A JP H0247514 A JPH0247514 A JP H0247514A JP 1156627 A JP1156627 A JP 1156627A JP 15662789 A JP15662789 A JP 15662789A JP H0247514 A JPH0247514 A JP H0247514A
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slit
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Jr William L Hassler
ウィリアム　エル　ハスラー　ジュニアー
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Parker Hannifin Corp
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    • G—PHYSICS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、２つの要素の相対位置を示し、その一方が
他方に対して移動可能な装置の如き位置検出方法及び装
置に関する。
［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］多くの
工業や製造の分野では、一方の要素すなわち装置を他方
に対して正確に位置決めすることは重要である。例えば
可動テーブルを持った旋盤による機械加工では、工具ビ
ットを運ぶテーブルはつかみやワークピースを保持する
ベツドに対して正確に位置決めすることが重要である。
この位置決めを行なうために位置検出器を使用できる。
更に正確な相対位置決めのために、ベツドに対して非常
に正確な相対位置及びそこから或いはその間からテーブ
ルや工具ビットを動かすことが度々必要である。
例えば、成る相対位置において工具ビットでワークピー
スに第１の加工動作を行い、次に自動的に工具ビットを
（ベツドのテーブルの移動によって）第２の位置に動か
し、そのワークピースに第２の加工動作を行うことが所
望されるかもしれない。度々第１及び第２の加工動作に
よる加工作業に高い精度を持つことが望まれる。このよ
うな多数の停止の自動性能のためにテーブル駆動部に接
続された位置検出器を使用できる。さらに度々停止又は
動作を行う位置を変更することが望まれ、これら新しい
位置の配置が正確に確立される時必要である。電子位置
検出器は機械を新しい停止に電子的にリセットされるこ
とができる。
勿論、これ等の検出動作をより迅速に且つより正確に行
うためにより簡単で廉価な方法及び装置を提供すること
が望まれる。これら極めて正確な位置決めを要する集積
回路製造系の如き分野では特に真実である。
このような相対位置検出方法及び装置を望んで使用する
装置の中には旋盤、フライス盤、顕微鏡。
望遠鏡、工業ロボット、シリンダ、フライトコントロー
ル、ボール盤、生産オートメイション装置がある。
相対位置検出のため現在入手出来る装置の中には、その
上に設けられたスケールを有する電気相対位置検出器及
びこれ等のスケールを電気的に読取る手段がある。スケ
ールは工具ビット等を運ぶ可動テーブルに取付けること
ができ、スケールの電気読取り機は旋盤のベツド等に接
続される。また逆もあり得る。装置が動くと、読取り機
はスケール及び読取り機関の相対位置を電気的に検出す
なわち決定し、それによって工具ビットテーブル。
旋盤ベツド及びそれ等が取付けられた装置間の相対位置
を電気的に検出すなわち決定する。
一般に電子相対位置検出装置は２つの大きなカテゴリに
分けられる。第１のカテゴリはシリアル装置すなわちカ
ウンタとして最も良（特徴づけられる。これ等の装置は
、２つの停止間の距離をカウントするかさもなくば電気
的に測定することにより２つの停止間の距離を決定でき
るだけである。
カウンタは検出手段でな（、スケール上ではカウントに
よって測定ができるだけであるので、この装置は相対位
置のみ測定する。第２のカテゴリの装置は絶対位置検出
装置として最も良く特徴づけられる。これ等の装置にお
いて、スケールでは絶対位置は決定できこれはまた相対
位置も決定させる。換言すればスケール上の位置、例え
ばスケールの零点から７６．２ｍｍ　（３インチ）はそ
の位置におけるスケール上の絶対位置しるしから直接読
み取ることができる。
従来、シリアル装置すなわちカウンタはより高度な精度
及びより低いコストの為最良のできであった。これ等の
装置の中には、ホイール、ギアまたはねじを有し、運動
の結果として回転するロータリカウンタと、ホイールや
ねしの回転やその一部をカウントする電子カウンタとが
ある。同様に、バー上に磁気マークまたはスリット或い
はその他のしるしをもち、これ等のしるしのどれかが通
過したことをカウントする電子手段を備えた装置がある
。これ等の装置のいずれも、スケールの上の機械読取り
しるしの位置の精度は装置の精度を決定する。従って、
これ等の装置の最良の精度は約０．０ＯＱ５＋ｎｎ＋　
（２０マイクロインチ、　　０．００００２インチ）で
ある。
最も正確なシリアルすなわちインクメンタル位置検出装
置の良い例は、ハイデンハイン社製のハイデンハイン電
子測定スケールである。これ等の装置はその上に位置決
めされた極めて正確なエツチングマークを有し、可動読
取り機で電子的にカウントできるグラススケールを有す
る。正確にマークをエミッタするためには、遠い地震を
避けるため走ることを妨げられた地方列車と共に深い地
下に確保された研究所が必要である。マークをエツチン
グを行うために分離テーブル、唯一の機械工具、唯一の
測定装置が必要である。勿論精度０．０００５ｍｍ　（
２０マイクロインチ）を得るのにこの方法で作ったスケ
ールは非常に高価である。
位置検出ロータリ装置、同しりニアカウンタは増分をカ
ウントして位置を決定する。しかし、ロータリ装置は位
置ホイールの回転又は回転の一部をカウントする。これ
等の装置の持つ問題は、回転している位置ホイールと装
置間に任意のすべり量が存在すればそれ等が正確さを失
い、そしてそれ等が回転するとギアが全く円滑に動かな
くなると云うことである。電源が切れ、さもなくばそれ
がその場所を失うように遮断されるならば、リニア及び
ロークリの両カウンタはスケール上に装置があることを
決定できない。
絶対位置装置はその上にマークを決定する場所をもつこ
とにより、それ等の場所を失う問題をさせる。このよう
な装置の良い例は、ドーμ等による特許明細書ＶＳ−Ａ
−４，０７４，２５８に示されている。
この装置はマークをもった目盛のつけられたスケールを
有し、マークは不透明な背景では透明でまた透明な背景
では不透明であり、これにより光電読取り機で分析でき
る。第１組の同じマークがスケールに沿って同じ問題で
、例えば２５．４１１＋ｍ　（１インチ）の間隔で分布
される。これ等のマークは、各マークの配置が補間の基
準として使用されるため正確に配置されている。この点
に付いては、スケールは同じシリアル位置決め装置であ
る。
しかしながら、正確に位置決めされ、隔置された補間マ
ークと隣接して、正確に設けた補間マークを唯一識別す
るとして電気的に決定出来る一部の識別マーク（代表的
には２進数表示）がある。
この補間マークは光の強度、マークの幅またはその他の
手段により識別マークと区別できる。ここで識別マーク
の電気的解明は補間マークの特定の位置を識別させるこ
とで行うことができる。補間マークの前縁の如く特徴を
使用して読取り機に沿った相対距離を得る。
一実施例において、ドーμ特許はＣＣＤ上の光で読取る
とき、マークの幅により補間マークと識別マークを区別
することを述べている。補間マークは５個のピクセル幅
であり、識別マークは１０個のピクセル幅である。特に
５個のピクセル補間マークのうち、それに隣接する１０
個のピクセル識別マークの２進コードで識別される第１
のピクセルはＣＣＤ読取り機のピクセルからスケールに
対してＣＣＤ読取り機の相対位置として読取られる。
勿論、この装置のもつ問題は、識別マークが位置すなわ
ち補間マークを更に引き離すことである。
これは拡大（マークがよりはっきりと分析されること）
が可能でないので、装置の精度が減少することを意味す
る。
他の同じ絶対位置装置は補間マークすなわち位置マーク
を横切って設けた識別のマークを利用する。位置の差は
これ等のマークを分離して読出させ、幅すなわち強度の
差なしにそれ等を区別する。
しかし、これ等の装置では、個別読取り機または複数の
読取り機は識別マークを必要とする。
一般に絶対装置及び相対装置は十分な精度がないのに悩
む。相対装置同様、絶対装置の精度は補間マークすなわ
ち位置マークがスケール上に置かれる精度に依存する。
非常に正確な印刷、研削。
カッティングまたはエツチングが必要であり、このマー
クの限界はその装置の精度の限界を決める。
勿論これ等の装置の最良の精度は極端な製造技術を必要
とするので非常に高価なものとなる。
絶対位置決め装置の持つその他の問題は識別マークを読
取る手段が複雑で、遅く且つ不正確であると云うことで
ある。従って、電子手段を設けて補間マークと識別マー
クを区別しなければならず、識別マークは読取ることが
できる形に変換しなければならず、２進数等は適当な補
間すなわち位置決めマークと関連付けしなければならな
い。
識別マークの位置は前縁（例えば５ピクセクマークの第
１ピクセル）のようなマークの特徴のみを使用して作ら
れる。この前縁は所定の強度の出力信号をもつＣＣＤの
ピクセルによって識別される。光源の強度の変動、電子
雑音、拡大レンズの汚れ、その他多くの妨害係数は識別
マーク位置特徴の適当な分析を読み取ったり或いは正確
に読み取ることを妨げる。
これ等の装置の全てが持つその他の問題は、装置の精度
が相互に対してマークに圧力を加えたり動かなくなるマ
ウントの仕方によって減少または破壊できると云うこと
である。更に、熱の変化はマークを相互に対して動かせ
、またスケールの精度を変化させる。しかし、通常スケ
ールは熱膨張によって影響されて十分な精度ではない。
更にレンズ等を介して光を発生する装置は正確な読取り
を得るのに十分でない。
〔課題を解決するための手段及び作用〕この発明の１つ
の見地によれば、１組の位置セグメントにより決められ
る位置ラインに沿って設けられたスケールと、機械読取
り手段と、電子的メモリ手段と、位置決定手段とを備え
、上記スケールは少なくとも２つのしるしが各セグメン
ト内に設けられるように位置ラインに沿ってそこに固定
された機械読取り可能なしるしを有し、上記しるしの配
列は各セグメント内の少なくとも２つのしるしの間の位
置関係がそのセグメントを決めるのに唯一であるように
され、少なくとも２つのしるしのライン位置の組合わせ
はその各セグメント内に位置ラインに沿った正確な位置
を決め、上記機械読取り手段は、該機械読取り手段が少
なくとも１つのセグメントの少なくとも２つのしるしを
読取るのをスキャン出来るように位置ラインに沿ってス
ケールに対して移動でき、電気信号が少なくとも２つの
しるし間のライン位置関係、少なくとも２つのしるしの
ライン位置の組合わせ及びしるしに対して上記機械読取
り手段の相対ライン位置を示すようにスケールの少なく
とも１つのセグメント内の少なくとも２つのしるしを読
み取って電気信号に変換し、 上記電気的メモリ手段は各セグメントの少なくとも２つ
のしるし間のライン位置関係に対応したセグメント表示
、該セグメント表示に対応した位置ラインに沿った正確
な位置の表示及び上記セグメントの少なくとも２つのし
るしのライン位置の組合わせを保持し且つ各セグメント
に対して電気的に通信し、 上記位置決定手段は上記機械読取り手段から電気信号を
受け、上記メモリ手段を使用して信号を分析し、それか
らスケールに対して上記機械読取り手段の位置ラインに
沿って絶対位置を決定する位置検出装置が提供される。
この発明の他の見地によれば１組の位置セグメントによ
り決められた位置ライン（１２９）に沿って設けられた
スケールと、 該スケールに固定され、上記位置ラインに沿って設けら
れた機械読取り可能なしるしと、位置ラインに沿ってス
ケールに対して移動でき、しるしを読取って電気信号に
変換する機械読取り手段と、位置ラインに沿ってしるし
の相対位置の表示を保持し、各しるしに対して電気的に
通信するメモリ手段と、 上記読取り手段から電気信号を受け、上記メモリ手段を
使用して信号を分析し、そこからスケールに対して上記
読取り手段の上記位置ラインに沿って相対位置を決定す
る位置決定信号と、を備えた位置検出装置が提供される
。
この発明の更に他の見地によればスケールバーのスリッ
トを示す位置から位置情報を得る方法において、 １以上のピクセルが照射されるように多数のピクセルの
電荷結合素子にスリットを通して光を向け、 照射された電荷結合素子のピクセルがその照射の強度に
比例した電気信号を発生し、 発生した電気信号の少なくとも２つを使用して少なくと
も２つの要素から成る位置情報を形成する位置検出方法
が提供される。
この発明の更に他の見地によればその上に位置しるしを
有するスケールに対して機械読取り機の位置を決定する
方法において、 位置較正機械によって示すようなしるしの決定位置を電
子的メモリに記録して位置しるしの各々のスケールに対
して較正した位置の電子的メモリにルックアンプテーブ
ルを作ることによりスケールを較正し、 機械読取り機でスケールの位置しるしを読取り、電子的
メモリのルックアンプテーブルを使用してスケールに対
して機械読取り機の較正位置を決定する位置検出方法が
提供される。
この発明の更に他の見地によれば、一組の位置セグメン
トにより決まるスケールに対して機械読取り機の絶対位
置を決定する方法において、少なくとも２つのしるしが
スケール（１７）の各位置セグメントに設けられるよう
にスケール上に位置しるしを形成し、上記位置しるしの
配列は各セグメント内の２つのしるしの間の位置関係が
そのセグメントを決めるのに唯一であるようにされ、少
なくとも２つのしるしの位置の組合わせはそのセグメン
ト内に位置を決め、 少なくとも２つのしるし間の位置関係及び少なくとも２
つのしるしの位置の組合わせにより決まる位置を電子的
メモリに記録することによりスケールを較正し、各セグ
メントの関係を組合わせ位置情報、位置較正機械により
示されるような全てに対して電子的メモリにルックアン
プテーブルを形成し、 機械読取り機でスケールのセグメントの少なくとも２つ
のしるしを読み取り、 電子的メモリのルックアップテーブルを使用して読み取
った少なくとも２つのしるしのセグメント及び組合わせ
位置を決定し、それによりスケールに対して機械読取り
機の絶対位置を決定する位置検出方法が提供される。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を添付図面を参照して説明す
る。まず、第１図、第２図及び第４図において、位置検
出装置（１１）はスケールハウジング（１３）及び走行
台組立体（１５）を含む。スケールハウジング（１３）
はその内部にスリット（１９）の付いたスケールバー（
１７）を有し、走行台組立体（１５）の光電読取り機（
２１）で読み取ることができる。
スケールハウジング（１３）を第１の要素すなわち装置
に、そして走行台組立体（１５）を第２の要素すなわち
装置に固定することにより、２つの要素間の相対位置を
位置検出装置（１１）で電気的に読み取ることができる
。例えばスケールハウジング（１３）を旋盤の可動テー
ブルに取付け、走行台組立体（１５）を旋盤のベツドに
取付けて、テーブルとベツド間の相対位置を電気的に読
み取ることができる。
これはつかみにマウントされたワークピースに対してベ
ツドを正確に位置決めし、ベツド上の回転を固定し、ワ
ークピースに正確に自動位置決め及び加工動作を行わし
める。スケールハウジング（１３）を外部要素すなわち
装置に取付けるために、端キャップ（２３）及び（２５
）が設けられる。端キャップ（２３）は組立ねしく２９
）によりスケールハウジング（１３）の固定すなわち基
準端（２７）に直接取り付けられる単一のピースである
。端キャップ（２５）は３つのピース（３１、３９，４
３）から成り、フローティングエンドマウントとして働
く。キャップピース（３１）は組立ねしく３５）により
スケールハウジング（１３）のフローティングすなわち
非基準端（３３）に結合される。
円筒突出部（３７）がキャップピース（３１）から延在
し、マウントピース（３９）とフローティング結合する
。
凹部（４１）は円筒突出部（３７）を密接に或いは自由
に受ける。圧縮できるスペーサ（４３）がキャップピー
ス（３１）及びマウントピース（３９）間にそれ等を貫
通する突出部（３７）と共に弾性的に設けられる。スペ
ーサ（４３）は弾力のある圧縮可能な絶縁性の材料であ
る。フランジ（４５）が貫通するボルト穴を有するエン
ドキャップ（２３）上に設けられ、エンドキャップ（２
３）を旋盤のワークテーブルの如き要素にボルト締めさ
せる。マウントピース（３９）のフランジ（４７）はボ
ルト穴を有し、この同じ要素にボルト締めできる。ここ
で、スケールハウジング（１３）は動きに対して基準端
を固定する一方非基準端を相対的に自由移動させて要素
すなわち装置に結合される。マウント方法でスケールハ
ウジング（１３）をねしらないすなわちねじ曲げないよ
うにするこの相対的な自由移動が必要である。さらに、
このマウント方法はハウジングの熱膨張をしてハウジン
グのねじれを生じるようにする。圧縮可能なスペーサ（
４３）はハウジングを振動及び外部物体損傷、船積み損
傷及びミスマウントから保護する。
スケールハウジング（１３）はスケール突出しく４９）
。
右側ハウジング突出しく５１）、左側ハウジング突出し
く５３）及びシール縁（５５）、　（５７）から成る。
構成部品（４９）〜（５７）は走行台組立体（１５）の
ライダ（５９）を内封し、汚染や物理的酷使から保護す
る。ライダ（５９）はスケールバー（１７）に対する光
電読取り機（２１）を搬送し、このスケールバー（１７
）はスケール突出しく４９）から内部フランジとして広
がる。右及び左側ハウジング突出しく５１）、　（５３
）とスケール突出しく４９）の間にはつり合った（ｍａ
ｔｉｎｇ）みぞ及びフランジが設けられ、これ等のピー
スはキャップピース（３１）及びエンドキャンプ（２３
）に結合するとき固体ハウジングを形成する。突出しピ
ース（４９）。
（５１）及び（５５）は例えば、全てアルミニウムで形
成できる。
シール縁（５５）及び（５７）はフレキシブルな材料か
ら成り、テフロンやフッ化シリコンの如き化学的に抵抗
力のあるものが好ましい。シール縁（５５）及び（５７
）はしゆず玉を有し、これ等は夫々左及び右側ハウジン
グ突出しく５１）及び（５３）のみぞに広い間隔をもっ
て保持される。シール縁（５５）及び（５７）は組立方
向に広がってＶ字状の形を形成し、これは走行台組立（
１５）の走行台ヘッド（６３）の首（６１）によって開
くことができる。
走行台ヘッド（６３）はりトンの如きモールド材料の単
一ピースである。この単一ピースは首（６１）により結
合されたヨーク（６５）及びヘッドピース（６７）を含
む。ボルト穴（６９）かへラドピース（６７）内に設け
られ、このボルト穴（６９）を貫通するボルトによって
走行台ヘッド（６３）を外部要素に接続できる。
ここで、走行台ヘッド（６３）を旋盤のベツドの如き装
置に結合でき、（走行台ヘッド（６３）に取付けらレタ
）ベツドと（スケールハウジング（１３）に取付けられ
た）可動テーブルの間の相対装置を決定できる。
第１図、第２図、第６図及び第７図でわかるように、走
行台ヘッド（６３）のヨーク（６５）は一対のアーム（
７１）　、　（７３）を有し、これ等のアーム（７１）
　、　（７３）はその上に半球状のベアリング表面（７
５）　、　（７７）を有する。これ等のベアリング表面
（７５）　、　（７７）は各々インタフェースカップ（
７９）及び（８１）を受け、これ等のインタフェースカ
ップ（７９）及び（８１）はヨーク（６５）のため走行
台ヘッド（６３）で動かされるライダ（５９）の端の間
でフローティングインタフェースとして働く。インタフ
ェースカップ（７９）及び（８１）は平坦な表面を有し
、この平坦な表面は（第６図に拡大して示すように）ラ
イダ（５９）の端に設けられた各凹部（８３）内のつり
合った平坦な表面を受ける。
ヨークアーム（７１）及び（７３）はインタフェース（
７９）及び（８１）間のライダ（５９）にぴったり合う
ことで少し弾力的に広がる。しかし、アーム（７１）及
び（７３）が広がる量及びインタフェースカップ（７９
）及び（８１）上の圧力は、インタフェースカップ（７
９）及び（８１）が凹部（８３）の平面上を比較的自由
に滑ることを防止することさえもない。この圧力はアー
ム（７１）の柔軟性を弱め且つ向上する溝（８５）によ
って決定される。ここで、ヨーク（６５）はアーム（７
３）に基準端、アーム（７１）に非基準端を存し、同様
にスケールハウジング（１３）の基準端及び非基準端を
有する。溝（８５）の材料の特性及び大きさは、ヨーク
（６５）が如何にライダ（５９）を堅く保持するかによ
って決定できる。
このヨークアーム（７１）　、　（７３）及びライダ（
５９）間の結合の目的は走行台ヘッド（６３）の非線形
運動がライダ（５９）の非線形運動を生じさせることを
防ぐことである。換言すれば、ライダ（５９）はそれが
スケールバー（１７）に対して線形に動くとき、スケー
ルバー（１７）に関するその位置に留まるべきであるこ
とが望ましい。ライダ（５９）と走行台ヘッド（６３）
の間に５度の自由結合を設けることにより、この目的は
達成できる。
スケールハウジング（１３）及び走行台組立体（１５）
をそれ等がたどる各位置要素にマウントする前にライダ
（５９）から全く切り離されるようになることからヨー
クアーム（７１）及び（７３）を保持するために、ヨー
クアーム（７１）及び（７３）の止めピンスロット（８
９）を介してピン（８７）を受ける。
ライダ（５９）に対するヨーク（６５）及び走行台ヘッ
ド（６３）の５度の自由運動の目的はライダ（５９）が
スケールバー（１７）に対してその線形運動を強制され
ないようにするためである。換言すれば、（スケールバ
ー（１７）を含む）基準のフレーム内のライダ（５９）
の線形運動が、走行台ヘッド（６３）の基準のフレーム
で、（スケールバー（１７）の中心を介して広がる想像
上の位置ラインに並列な）ライダ（５９）の線形運動に
並列な線形運動より他の動きによって妨害されないこと
は決定的である。
更にこの線形運動に対するライダ（５９）の制限を改善
するために、独特なヘアリング及びスプリングシステム
が提供される。接触ベアリング（９１）及び（９３）が
ライダ（５９）のコーナに設けられ、左側ハウジング突
出しく５３）に隣接したスケール突出しく４９）の第１
の平坦な基準表面（９５）を支える。接触ベアリング（
９７）　、　（９９）及び（１０１）がライダ（５９）
上に設けられ、それ等はスケール突出しく４９）の第２
の平坦な基準表面（１０３）上に乗る。第２の基準表面
（１０３）はスケールバー（１７）の表面で一部形成さ
れる。第２の基準表面（１０３）は第１の基準表面（９
５）に対して直角に設けられる。ベアリング（９７）。
（９９）及び（１０１）は三角形を形成し、その中央は
略電荷結合素子（ＣＣＤ）　（１０５）の中央にある。
ＣＣＤ　（１０５）はその面が第２の平坦な基準表面（
１０３）に隣接して乗っているライダ（５９）の面（１
０７）に接近し且つ略平行になるように位置決めされて
いる。従って、ベアリング（９７）　、　（９９）及び
（１０１）が第２の平坦な基準表面（１０３）に乗ると
、ＣＣＤ（１０５）はスケールバー（１７）及びその内
部のスリット（１９）から一定の接近した距離だけ隔置
されて保持される。
ライダ（５９）の本体は正しい長方形の平行６面体の形
状を有し、その長方形面（１０７）はその一部である。
その基準のフレームでその線形運動にライダ（５９）を
保持するように広い安定した支持を得るため、ベアリン
グ（９１）　、　（９３）　、　（９９）及び（１０１
）が本体のコーナに設けられる。ベアリング（９１）及
び（９３）は面（１０７）とは反対の表面（１１１）の
上側コーナにあり、ベアリング（９９）及び（１０１）
は面（１０７）の下側コーナにある。ベアリング（９７
）は面（１０７）の上端の中央にある。
反対側の接触ベアリング（９７）　、　（９９）及び（
１０１）は板ばね（１０９）である。板ばね（１０９）
はライダ（５９）の表面（１１１）に取付けられる。そ
れがこの表面の中央近くに接触する。板ばね（１９）は
左側ハウジング突出しく５３）のつり合った溝に保持さ
れている板ばね摩耗シム（ｗｅａｒ　ｓｈｉｍ）　（１
１３）を支える。ここで、板ばね（１０９）は略等価な
圧力がベアリング（９７）。
（９９）及び（１０１）にかかるようにライダ（５９）
をがりたでる。更にライダ（５９）が方向を変えると、
中央の接触助力がヒステリシスを防止する。
板ばね（１１５）はライダ（５９）のベアリング（９１
）及び（９３）の反対側に直接設けられる。板ばね（１
１５）は板ばね摩耗シム（１１７）と接触し、この摩耗
シム（１１７）は左側ハウジング突出しく５３）の下側
フランジのつり合った溝に延在する。板ばね　（１１５
）はベアリング（９１）及び（９３）の反対側のライダ
（５９）の略々中央で摩耗シム（１１７）　と接触し、
この板ばね（１１５）は第１の平坦な基準表面（９５）
に対して略々等価な力でライダ（５９）をベアリング（
９１）及び（９３）上に押しやるようにする。
ライダ（５９）の対角線的に反対側のコーナに５つのベ
アリング（９１）　、　（９３）　、　（９７）　、　
（９９）及び（１０１）を使用することにより（ベアリ
ング（９１）はベアリング（９９）と対角線的に反対に
あり）、ベアリング（９３）はベアリング（１０１）　
と対角線的に反対にあり、ベアリング（９７）が対角線
的に反対のベアリング間の長方形端に集中される。スプ
リング（１１５）及び（１０９）がベアリングを等しい
力でそれ等の基準表面に押さえつける限り、ライダ（５
９）はその運動の自由さを１度のみに制限される。これ
は、最小数のベアリング及びスプリングで達成される。
この最小数は、多くのベアリングが含まれるが正確にバ
ランスしてないならば生じるライダのロッキングやヒス
テリシスを防止するのに非常に重要である。
ハウジング（１３）の設計とライダ（５９）の支持の組
合わせはハウジング（１３）内で支持し、走行台ヘッド
（６３）のライダ（５９）への結合は特に正確な相対運
動装置を生じ、線形運動に対する妨害を妨げる。
それは、バー（１７）に並列な自由の線形角度及び貫通
して縦に広がる想像上の位置ラインを除いては走行台ヘ
ッドの基準のフレームからライダ及びスケールの基準の
フレームを分離する。これはスケールバー（１７）のス
リット（１９）を読み取るとき、それが光電読取り機（
２１）を正確に追従させる点で重要である。
ハウジングマウントはスケールをマウント工程中又は他
の力でゆがめるのから防ぐ。特にハウジング（１３）の
フローティングの端（３３）はゆがみから走行表面及び
スケールを保護する。ライダ（５９）を支持するベアリ
ングは読取り機（２１）がバー（１７）に沿った線形路
からはみ出すのを防ぐ。走行台ヘッド（６３）とライダ
（５９）の接続は走行台ヘッド（６３）のライン運動の
はずれがライダ（５９）に伝達されるのを防ぐ。従って
、スケールバー（１７）及びスリット（１９）に対して
光電読取り機（２１）の正確で反復可能な線形運動が提
供される。
ハウジング（１３）の基準面（９５）及び（１０３）に
沿ってライダ（５９）を安定に円滑にトラッキングさせ
ることの重要性は、読取り機（２１）が備えている精度
を理解することでわかる。読取り機（２１）はＣＣＤ（
１０５）及び光源（１１９）を有する。光源（１１９）
はバー　（１７）のまわりに延在するライダ（５９）の
アーム（１２０）にマウントされる。光源（１１９）は
それがＣＣＤ　（１０５）に面してスリット（１９）を
通して光を出すように取り付けられる。
ＣＣＤ　（１０５）は好ましくはテキサスインスツルメ
ント社製のＴＣ１０４である。この素子は約５０ｍｍ（
２インチ）であり、光源（１１９）から受けた光を電気
的に読み取るためにその長さに沿って配列された３４５
６個のピクセルを有する。各ピクセルは光信号のオン／
オフと強度の両方を有する。ＣＣＤ（１０５）は約１０
００対１のダイナミックレンジと０．５ミリ秒より早い
読取り速度を有する。このようなＣＣＤの構成、動作、
読取り及び電力供給は当業者には周知である。
光源（１１９）はＣＣＤ　（１０５）と並列に且つ直接
−列になって５０ｍｍ（２インチ）の長さにわたって延
在する。
好ましくはこの光源（１１９）はこの全長にわたってラ
ンベルトの光源に近い。換言すれば、光源（１１９）は
、光源（１１９）とＣＣＤ　（１１５）の間の任意の位
置におけるスリット（１９）が均一に読み取れるような
光源の長さの全てにわたって均一で無指向性の光である
。エレクトロルミネッセントパネルは市販でルミネッセ
ンスシステム社及びクオンテックス紅から入手できる。
このようなパネルの動作、構成及び電力供給は当業者に
は周知である。
更にこの発明の装置と共に使用するのに特に適当なタイ
プの改善されたランベルトの光源は同時継続出願である
米国特許出願第２１６７５０号、ヨーロッパ特許出願第
８９３０４７５１．４号及び米国特許出願第２１７０１
５号に記載されている。
スケールバー（１７）のスリット（１９）はバー（１７
）に沿って対で配列されている。各対（１２１）　、　
（１２３）　。
（１２５）及び（１２７）を第４図のバー（１７）中に
示す。
各スリット（１９）はバー（１７）の中央を通して広が
る想像上の位置ラインから想像上の位置ラインへ横切る
ように延在する。各スリット　（１９）はまたバー（１
７）を通して横切るように延在する。スリット（１９）
はレーザカッティングまたは放電マシンにより形成でき
る。それ等は正確に位置決めする必要はない。バー（１
７）　、アーム（１２０）及びハウジング（１３）はス
リット（１９）を介してＣＣＤ　（１０５）により受け
る光源（１１９）からの光のみ許容する。
概念的に、スケールすなわち位置ライン（１２９）に沿
った距離は、セグメント（１３１）　、　（１３３）　
、　（１３５）及び（１３７）の如き、幾つかのセグメ
ントに分割できる。これ等のセグメントは連続しており
、位置ライン（１２９）に沿ってオーバーラツプしない
。各セグメントはその中に設けられた一対のスリットを
有する。従って、対（１２１）はセグメント（１３１）
内に設けられ、対（１２３）はセグメント（１３３）内
に設けられる如くである。
各対のスリットはセグメントを定め、セグメント内の正
確な位置を決定する。各対のスリット間の距離は各セグ
メントに対して唯一である。従って、対（１２１）のス
リット（１９）間の距離に対応する距離測定はこの対（
１２１）のスリットがセグメント（１３１）に属するこ
とを定める。対（１２３）のスリット　（１９）間の距
離は、この距離測定が異なるので、対（１２３）のスリ
ットがセグメント（１３３）に属することを定める。
位置ライン（１２９）に沿った正確な位置は、対（１２
１）のような対のスリット（１９）の場所の組合わせに
より決定できる。例えば対（１２１）の第１のスリット
（１３９）が位置ライン（１２９）に沿って１３１．１
ｍｍ（５，２インチ）に配置され、対（１２１）の第２
のスリット（１４１）が位置ライン（１２９）に沿って
１３７．１ｍｍ（５，４インチ）に配置されるならば、
組合わせによって定まるセグメントに沿った正確な位置
は、位置ラインに沿った平均１３４．６ｍｍ　（５，３
インチ）である。従って、スリット位置（１３９）及び
（１４１）の組合わせは位置ラインに沿った１３４．６
ｉｎ＋（５，３インチ）の正確な位１を定める。後で詳
細に述べるように、セグメント内で非常に正確な位置を
決定する間例えばスリットを１３２．１ｍｍ及び１３７
．１ｍｍ（５，２及び５．４インチ）に位置決めするの
は必要でない。
第５図は一対のスリットに介して光源（１１９）からや
ってくる光を検出しているＣ　ＣＤ　（１０５）の電圧
出力信号を示す。Ｘ軸は時間であり、Ｙ軸は電圧である
。例示した時間はＣＯＤのピクセルを１スキヤンするに
十分である。電圧はＣＣＤがスキャンされるとピクセル
がサンプルされるときにそのピクセルに当る光量を示す
。
スリップ（１９）を介して光るランベルトの光源（１１
９）からの光の分布は実質的に各スリットに対してガウ
ス分布を示す。この発明では最初または最後のピクセル
のスリット信号をより多く利用する。むしろ、この発明
では少なくとも最初及び最後のピクセルのスリット信号
を利用する。最初及び最後は所定の信号強度より大きな
信号によって限定できる。その後これ等の最初及び最後
の信号は平均されてその２つの中間値がわかる（ピクセ
ルは高速のクロックで連続的にサンプリングされている
ので時間測定）。スリット信号の最初及び最後のピクセ
ル表示よりも更に良いものは、スリットを貫通し、ＣＯ
Ｄのピクセルを駆動する光から生じる所定量より大きな
信号強度の全てを利用するガウス分布の中間から数理的
に導出することである。このような導出は、信号強度を
全て加算し、スリット信号の中間を決定するようガウス
分布式を利用することによって数学的に決定できる。
従って、スリット（１３９）及び（１４１）を貫通する
光信号は第１時間測定ｔ１及び第２時間測定ｔ２まで減
少する。量ｔｌ　はＣＣＤ　（１０５）に対してスリッ
ト（１３９）の位置に直接比例し、量ｔｚはＣＯＤ　（
１０５）に対してスリット（１４１）の位置に直接比例
する。
各セグメントの対間の距離は唯一であるので、量Ｌ２マ
イナス１．は各セグメントに対して唯一である。量も、
プラスＬ２は例えばスリット（１３９）及び（１４１）
間の平均距離の如きセグメント内の正確な位置を表わす
。
上述の読取り動作を行うために、第３図に示すような電
気回路が使用される。破線（１４３）の左側にある電子
部品はライダ（５９）内に取付けられた回路基板に設け
られている。破線（１４５）の右側にある電子部品は装
置の外側に設けられた、例えば旋盤のベツドに取付けら
れたコントロールボックス（図示せず）に設けられる。
小さくてフレキシブルな電気接続部（１４７）　（第７
図）は回路基板（１４９）及びライダ（５９）を走行台
ヘッド（６３）の信号増幅器基板（１５１）に接続する
。電気管路（１５３）を有するフレキシブルケーブルは
信号増幅器基板（１５１）をコントロールボックス（図
示せず）に接続する。
第３図に示すように、ＣＣＤ　（１０５）はビデオ出力
信号（１５５）を発生し、サンプルホールド増幅器（１
５０）に供給する。サンプルホールド前の単一スリット
の信号は図示的には（１５２）で表わされ、サンプルホ
ールド後は（１５４）で表わされる。サンプルホールド
信号は更に増幅器（１５６）及び（１５８）で増幅され
、その後フラッシュ型アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）
変換器（１５７）でディジタル信号に変換される。この
ディジタル信号はその後ディジタル信号処理器（１５９
）で処理される。その結果、ｃ　ｃ　Ｄ　（１０５）に
ついてスキャンされている第１のスリットの位置を表わ
す量１＋（時間量）とＣＣＤ（１０５）についてスキャ
ンされている第２のスリットの位置を表わす量ｔｚ（ま
た時間量）の迅速な決定が得られる。これ等の量１．及
びｔ２は単に単一のピクセル位置でないが、スリットを
通して照射したピクセル（少なくとも最初及び最後の）
の組合わせから生ずるスリットの中間値として数学的に
導出される。従って、スリットはこのスリット読取り法
を用いてＣＣＤに対してより一層正確に配置される。
単にｔｌ及びｔ２を計算するよりむしろ、マイクロプロ
セッサ（１５９）はｉ　ｔ　＋プラスｔ２及びｔｚマイ
ナス１．を決定する。これ等の量はセグメント（ｔｚ　
　　Ｌ＋）及びセグメント（ｔ＋＋ｔｚ）内の正確な位
置を定める。勿論、ｔｔ−１−ｔ、はより多くの位置情
報を使用するので、位置指示器として単一スリット量Ｄ
＋またはｔｚ）よりもっと正確である。
電子的メモリ（１６１）を使用してマイクロプロセッサ
（１５９）と通信する。従って、各セグメント識別子Ｄ
ｚマイナスｔ、　ｌ）Ｉはメモリ（１６１）に記録され
る。マイクロプロセッサ（１５９）がＣＣＤ　（１０５
）からの信号からＬ２マイナスも、を決定すると、マイ
クロプロセッサ（１５９）はこの量をメモリ（１６１）
に記録されている量と比較し、それによって、ＣＣＤ　
（１０５）により読み出されるスリットの対が支配する
範囲内でセグメント（例えばセグメント（１３１））を
決定する。メモリ（１６１）はそこ（ルックアップテー
ブル）に属するこの特定のセグメントのスリット間の絶
対位置の対応する正確な（例えば）平均距離を有する。
この量はメモリ（１６１）から読み出され、スリットの
読み取りから得られたＬ１プラスし２信号と比較され、
読み取られるスリットに対してＣＣＤの正確な絶対相対
位置を得る。スリットに対してＣＯＤ　（１０５）の位
置が、それ等が供給されている。要素間の正確な位置関
係に対応しているので、これは装置が接続されている要
素間の正確な位置関係を提供する。例えば旋盤のベツド
に対して旋盤の可動テーブルの正確な位置を決定できる
。
先ず、Ｌ２マイナスも、の位置情報とＬ２プラスし、の
位置情報をメモリ（１６１）に記録するために、メモリ
（１６１）は電気的にイレーザブルプログラマブルリー
ドオンリメモリであることが望ましい。最初にレーザ干
渉計をハウジング（１３）の固定すなわち基準端（２７
）に接続でき、スリット（１９）の正確な位置は、ライ
ダ（５９）がバー（１７）の下に動くと、レーザ干渉計
を使用して読み取ることができる。正確なｔ２マイナス
Ｌ、及びＬ１プラスｔ２量は、較正作業がなされるとレ
ーザ干渉計により得られる正確な位置と組合わしてＣＣ
Ｄ　（１０５）から読み出されるデータを使用して計算
できる。
従って、ルックアンプテーブルがメモリ（１６１）内に
形成され、これはセグメント識別子量及び各セグメント
に対する位置量を有する。例えばルックアンプテーブル
は以下の如くである。
ｍｍ　　　インチ　　　　　ｍｍ １０．１６　　　．４　　　　１２．８８１２３１２．
７０　　　．５　　　　３８．２６１４７＋５．２４　
　　．６　　　　６３．２８０３７１７．７８　　　．
７　　　　８６．８５２００インチ ０．５０？１３５ １．５０６３５７ ２．４９１３５３ ３．４１９３７０ ３１　ｔ　２　　　ｔ　１　が計算された後リードオン
リーメモリは１．−１．に対応した１、＋１２に対する
較正絶対位置を戻す。実際の１．＋１２は正確位置に対
してＣＣＤの位置を表わす（ＣＣＤ上で組合わせた較正
位置量は減少する）。その後マイクロプロセッサ（１５
９）は実際の１．＋１．と較正位置を比較し、スケール
に対するＣＣＤの絶対位置を決定する。例えば実際のｔ
＋＋ｔｚは４７３８．３２１（ピクセルまたはクロック
ステップ）であり、これはＣＣＤに沿った２５．８４０
９７ｍｍ　（１，０１７３６１インチ）と対応するよう
に数式により決定される。これは決定したセグメント（
１３３）に対する１＋　＋１．の較正位置と組合わされ
て、３８．２６１４７　＋　２５．８４０９７又は６４
．１０２４４ｍｍ　（１，５０６３５７＋１．０１７３
６１又は２．５２３７１８インチ）の正確な絶対位置を
示す。
従って、この方法はレーザ干渉計の如き較正装置を有す
る較正法を含む。このステップは読取り装置に取付けら
れた装置（１１）で行われ、スリット（１９）の相対位
置が、装置（１１）により読み取られる量と各スリット
（１９）に対して読取り機（２１）の構成により実際に
決定される位置量との組合わせによって較正されるよう
に動作する。
スケールの較正を進めると、スリットすなわちしるしの
決定位置はメモリ（１６１）に記録され、しるしすなわ
ちセグメントの各々に対するスケールについて較正位置
のルックアップテーブルを作る。
テーブルが作られた後位置しるしが読取り機（２１）に
より読み出され、ルックアップテーブルを使用してスケ
ールに対して機械読取り機の較正位置を決定する。理解
される如く、バー（１７）のスリット（１９）の精度を
カッティングする必要がないので、エンコーダの費用が
極めて減少する。装置の精度はレーザ干渉計の如き装置
を使用した較正の精度及びスリット（１９）がＣＣＤ　
（１０５）に対して設けられる読取り法の精度によって
決まる。メモリ（１６１）は、バー（１７）のスリット
の正確な位置がなくともこの精度を保持する。この手段
によって、０．００２５〜Ｏ，０００１２５ｍｍ　（０
，０００１〜０．０００００５インチ）の精度を２．３
メータ（数フィート）の長さにわたって得ることができ
る。
マイクロプロセッサ（１５９）の出力は電気的位置信号
であり、この信号を使用して位置検出装置（１１）が取
付けられている装置の機能を自動的に制御する。例えば
、旋盤の動きは自動的にプログラムされ、制御される。
この精度の量は温度のゆがみに敏怒であるので、温度セ
ンサ（１６３）をスプリング（１０９）にマウントして
使用する。温度センサ（１６３）からの温度は電気信号
に変換され、Ａ／Ｄコンバータ（１６４）でディジタル
信号に変換されてマイクロプロセッサ（１５９）に供給
され、これによりバー（１７）の温度膨張に対して数学
的に調整できる。温度変換の数式は表示温度でレーザ干
渉計の較正を使用して実験的に導出できる。
上述の目的を達成すると看做すとき装置は最良に機能す
るけれども、上述の如く較正、読取り。
記憶を行うことを電気的に付加することにより古い装置
を適用することができる。ここで、古い不正確なスケー
ル及び読取り機は較正干渉計が読取ることができる強度
の精度にすることができる。
同様に装置が損傷を受けるかまたは不正確になれば、メ
モリ（１６１）がイレーザブルプログラマブルリードオ
ンリーメモリ（ＥＦＲＯＭ）かまたはメモリチップを交
換できるとすれば、装置は再較正できる。
位置ライン（１２９）は直線であるとして示し且つ述べ
て来たけれども概念を例えば回転装置に変形して曲線の
位置ラインを作ることも可能である。
セグメントは連続あるとして述べて来たけれどもスケー
ルのある部分のみが読取りを要求する限り、不連続のセ
グメントをもつことも全く可能である。
また、シリアルすなわちカウンタタイプの位置装置を改
善するため広く述べた較正及び読取り方法を使用するこ
とも可能である。従って、絶対位置を示すためのベアリ
ングがない場合でも較正の係数ステップは不正確なシリ
アル装置を非常に正確なものにする。
装置は多くの異なる寸法にできるけれども、代表的には
１００ｍｍから２，３メータ（２，３インチから数フィ
ート）の長さである。例示した装置は長さ約１．２ｍ　
（４フイート）で幅約５０１１１１１（２インチ）であ
る。スリッ）　（１９）は代表的な幅１　ｍｍ　（０，
０４インチ）である。所望なら、スリット（１９）の幅
は付加情報を得るように或いはスリットペアの代用品と
して使用できる。しかしこれは位置を決定するのに使用
する情報量を減少することにより装置の情報を減少する
ことになる。
〔発明の効果］ このような相対検出装置及び方法はより正確に測定でき
、更に非常に正確な測定を行う限りにおいては簡単な構
成で、非常に正確な位置出しのしるしを必要としない。
この位置決め方法及び位置出し装置は簡単で信転性のあ
る電子部品を使用でき、絶対相対位置決めを行い（スケ
ール上で位置を見失わない。）たとえスケールが例えば
衝撃や熱膨張で曲げられても正確な測定ができる。
この方法及び装置はより正確な決定及び補間が達成でき
るようにスケール上のしるしを読むことができ、絶対相
対位置のより高速でより正確な読み取りを行うためにス
ケール上のしるしを分析する改善された手段を提供する
。
メモリ手段は装置の設備の前後の較正によりしるしの各
々の位置を設定させる。従って、装置の精度はスケール
のしるしの配置の情報とは対照的にメモリ手段に記録さ
れた較正の精度によって決定される。位置較正機械はレ
ーザ干渉計であり得る。電子メモリの記録は位置しるし
の各々に対してスケールに対する較正位置のルックアッ
プテーブルを作り得る。読取り装置はしるしを読取るこ
とができ、ルックアップテーブルを使用してスケールに
対して機械読取り機の較正位置を決定できる。
しるしを使用して容易に決定を行う絶対相対位置検出を
得るために、位置ラインは１組の位置セグメントにより
決めることができる。少なくとも２つのしるしが各セグ
メントに設けられ、このセグメントを決めるため各セグ
メントの少なくとも２つのしるしの間の位置関係が唯一
であるようにしるしの配列はある。少なくとも２つのし
るしのライン位置の組合わせはセグメント内の位置ライ
ンに沿った正確な位置を決める。例えばしるしが光源や
ＣＣＤで読取られるバースケールのスリットであれば、
２つのスリットが各セグメントに対して唯一であるスリ
ット間の距離をもってスケールに沿ってセグメント毎に
配置できる。従ってスリット間の距離はこれ等のスリッ
トが配置されたスケールに沿ったどのセグメントかを決
める。それから各対のスリットに対して、これ等２つの
スリットの位置の組合わせを使用して較正手段によりセ
グメント内の正確な位置を決めることができる。この手
段によってしるしは相互から区別が出来なく、より多く
の情報が較正位置（セグメントの場合）及び絶対位置（
唯一のセグメント）決定の両方に対して提供できる。ス
リット位置の組合せにより表わされる較正位置及び位置
の差により示される唯一のセグメント位置は例えばリー
ドオンリメモリの如きメモリに記憶できる。このり−ド
オンリメモリは好ましくは再プログラム可能で、マウン
ト中に生じるかもしれない任意のよしれを伴う絶対相対
位置決め装置を再較正できる。従って絶対位置を決定す
る方法は上述の如き方法で位置しるしを形成し、そのス
ケールを較正し、電子的メモリに各セグメントに対する
組合わせ（セグメントの場合）データ及び差（どのセグ
メント）データのルックアップテーブルを記録すること
により提供される。セグメントの２つのしるしを読み取
り、ルックアップテーブルを使用することによって、ス
ケールに対する読取り、ルックアップテーブルを使用す
ることによって、スケールに対する読取り機の絶対位置
を決定できる。
好ましくは読取り装置はＣＣＤから成り、スケール上の
しるしは金属バーのスリットから成る。
また、好ましくは装置は光源は含み、この光源は各セグ
メントの少なくとも２つのスリットを通して光を常に向
けるように少なくとも十分な広さの全範囲にわたって延
在するランベルト光源と類似する。また、好ましくはＣ
ＯＤはこの長さにわたっている。
しるしの読取り方法はＣＣＤを使用して各しるしの１以
上の特徴を読み取る。従って、丁度１ピクセル（例えば
最初または最後の）読み取る代りに、本方法では最初及
び最後のものを読み取ることが出来る。より好ましくは
、しるしにより影響を受ける全てのピクセルの強さを読
み取り、しるしの強さの分布（または全アパーチャ）の
平均位置をしるしの位置の最大情報運搬表示として使用
する。
熱膨張の修正はスケールの温度を検出する温度センサ及
びこの温度に基づくスケールの熱膨張に対する補償の計
算により提供できる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明による位置検出装置の一実施例の分解
組立て図、第２図は第１図の線■−■で切断して示す断
面図、第３図は第１図の装置の電子回路を示す図、第４
図は第１図の装置の基本要素を示す図、第５図は第１図
の装置で発生されるパルスを示す図、第６図は第１図の
装置の一部を拡大して示す図、第７図は第１図の装置の
一部の側面図である。 （１１）は位置検出装置、（１７）はスケールバー（１
９）はスリット、　（１０５）は電荷結合素子（ＣＣＤ
）、（１２９）は位置ライン、（１３１）　、　（１３
３）　、　（１３５）　、　（１３７）はセグメント、
　（１５９）はディジタル信号処理器、（１６１）は電
子的メモリである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、１組の位置セグメント（１３１、１３３、１３５、
    １３７）により決められる位置ライン（１２９）に沿っ
    て設けられたスケール（１７）と、 機械読取り手段（１０５）と、 電子的メモリ手段（１６１）と、 位置決定手段（１５９）とを備え、 上記スケール（１７）は少なくとも２つのしるしが各セ
    グメント内に設けられるように位置ライン（１２９）に
    沿ってそこに固定された機械読取り可能なしるし（１９
    ）を有し、上記しるしの配列は各セグメント内の少なく
    とも２つのしるしの間の位置関係がそのセグメントを決
    めるのに唯一であるようにされ、少なくとも２つのしる
    しのライン位置の組合わせはその各セグメント内に位置
    ライン（１２９）に沿った正確な位置を決め、上記機械
    読取り手段は、該機械読取り手段が少なくとも１つのセ
    グメントの少なくとも２つのしるしを読取るのをスキャ
    ン出来るように位置ライン（１２９）に沿ってスケール
    （１７）に対して移動でき、電気信号が少なくとも２つ
    のしるし間のライン位置関係、少なくとも２つのしるし
    のライン位置の組合わせ及びしるしに対して上記機械読
    取り手段（１０５）の相対ライン位置を示すようにスケ
    ールの少なくとも１つのセグメント内の少なくとも２つ
    のしるしを読み取って電気信号に変換し、 上記電気的メモリ手段は各セグメントの少なくとも２つ
    のしるし間のライン位置関係に対応したセグメント表示
    、該セグメント表示に対応した位置ラインに沿った正確
    な位置の表示及び上記セグメントの少なくとも２つのし
    るしのライン位置の組合わせを保持し且つ各セグメント
    に対して電気的に通信し、 上記位置決定手段は上記機械読取り手段から電気信号を
    受け、上記メモリ手段（１６１）を使用して信号を分析
    し、それからスケール（１７）に対して上記機械読取り
    手段（１０５）の位置ラインに沿って絶対位置を決定す
    る位置検出装置。 ２、機械読取り手段（１０５）及び電子的メモリ手段（
    １６１）に接続され、上記読取り手段からの電気信号か
    ら得られる情報及び上記メモリ手段から得られる情報か
    ら上記読取り手段に隣接したセグメントに対応する位置
    ライン（１２９）に沿った正確な位置測定及び該正確な
    位置に対する上記読取り手段の相対位置測定を計算する
    計算手段（１５９）を有する請求項１記載の位置検出装
    置。 ３、しるしは光を通させるために位置ライン（１２９）
    を横切って広がるように配列されたバー（１７）を通し
    て延在するスリット（１９）を有する請求項１記載の位
    置検出装置。 ４、機械読取り手段はバー（１７）の一側に位置的に少
    なくとも１つのセグメントの少なくとも２つのスリット
    を読取るのに常に十分な距離をもって設けられ、位置ラ
    イン（１２９）に沿って広がり且つこれに隣接した電荷
    結合素子（１０５）を有する請求項３記載の位置検出装
    置。 ５、バー（１７）の反対側に設けられ、スリット（１９
    ）を通して電荷結合素子（１０５）に光を向ける光源（
    １１９）を有する位置検出装置。 ６、光源（１１９）は機械読取り手段に接続され、それ
    がスケール（１７）の位置ライン（１２９）に対して動
    くと機械読取り手段と共に動く請求項５記載の位置検出
    装置。 ７、光源（１１９）はランベルト光源に類似し、スケー
    ル（１７）の位置ライン（１２９）と隣接して広がり、
    位置的に電荷結合素子（１０５）により読取るために位
    置決めされた少なくとも２つのスリット（１９）を通し
    て光を向けるように常に十分な距離にある請求項６記載
    の位置検出装置。 ８、電子的メモリはリードオンリーメモリ素子（１６１
    ）からなり、計算手段はコンピュータ（１５９）から成
    る請求項２記載の位置検出装置。 ９、更にスケール（１７）の温度を検出し、該検出した
    温度を示す電気信号に変換する温度検出器（１６３）を
    有し、計算手段はそれが読取り手段（１０５）に隣接す
    るセグメント（１３１、１３３、１３５、１３７）に対
    応する位置ライン（１２９）に沿って正確な位置測定を
    計算すると温度を示す電気信号を使用してスケール（１
    ７）の熱膨張を補償する請求項８記載の位置検出装置。 １０、リードオンリーメモリはメモリ表示により表わさ
    れる位置の変化を訂正するためメモリ表示をリセット出
    来るようなイレーザブルプログラマブルリードオンリー
    メモリ素子（１６１）から成る請求項８記載の位置検出
    装置。 １１、計算手段はスリット（１９）を通して電荷結合素
    子（１０５）に向けられる光の光強度の中間値を計算す
    る手段を有する請求項７記載の位置検出装置。 １２、光源（１１９）はバー（１７）から１．２７ｍｍ
    （０．０５０インチ）以内に位置決めされる請求項１１
    記載の位置検出装置。 １３、電荷結合素子（１０５）はバー（１７）から１．
    ２７ｍｍ（０．０５０インチ）以内に位置決めされる請
    求項１２記載の位置検出装置。 １４、電荷結合素子（１０５）は少なくとも１９．７ピ
    クセル／ｍｍ（５００ピクセル／インチ）の解像度、少
    なくとも５００対１のダイナミックレンジ及び２ミリ秒
    以下の読取り速度を有する請求項１３記載の位置検出装
    置。 １５、スケール（１７）はその上に固定された２つの機
    械読取り可能なしるしのみをセグメント（１３１、１３
    ３、１３５、１３７）の各々に対して有する請求項１記
    載の位置検出装置。 １６、スケール（１７）は金属部材であり、しるしは上
    記金属部材を通して延在するスリット（１９）から成る
    請求項１５記載の位置検出装置。 １７、セグメント（１３１、１３３、１３５、１３７）
    の各々は分離しており、各セグメントはオーバーラップ
    していない請求項１６記載の位置検出装置。 １８、スリット（１９）は各々約０．１２７ｍｍ乃至２
    ．５４ｍｍ（０．０５インチ乃至０．１インチ）の範囲
    の幅を有する請求項１７記載の位置検出装置。 １９、セグメント（１３１、１３３、１３５、１３７）
    の各々の２つのスリット（１９）は互いに隔置され、約
    １．２７ｍｍ乃至５０．８ｍｍ（０．０５インチ乃至約
    ２．０インチ）の範囲の唯一の距離にある請求項１８記
    載の位置検出装置。 ２０、機械読取り手段は少なくとも１つのセグメントの
    ２つのスリット（１９）を読取るために常に十分な長さ
    を有し且つ少なくとも１９．７ピクセル／ｍｍ（５００
    ピクセル／インチ）の解像度、少なくとも５００対１の
    ダイナミックレンジ及び２ミリ秒以下の読取り速度を有
    する電荷結合素子（１０５）を備えている請求項１９記
    載の位置検出装置。 ２１、更に電荷結合素子（１０５）と共に動くように接
    続され且つ電荷結合素子（１０５）にスリット（１９）
    を通して光を向けるように設けられた光源（１１９）を
    有し、該光源（１１９）は金属部材（１７）に沿って広
    がり且つこれと隣接するランベルト光源に類似し、少な
    くとも１つのセグメントの２つのスリットを通して読取
    りのための光を向けるのに常に十分な長さを有する請求
    項２０記載の位置検出装置。 ２２、１組の位置セグメント（１３１、１３３、１３５
    、１３７）により決められた位置ライン（１２９）に沿
    って設けられたスケール（１７）と、 該スケール（１７）に固定され、上記位置ライン（１２
    ９）に沿って設けられた機械読取り可能なしるし（１９
    ）と、 位置ライン（１２９）に沿ってスケール（１７）に対し
    て移動でき、しるし（１９）を読取って電気信号に変換
    する機械読取り手段（１０５）と、 位置ライン（１２９）に沿ってしるし（１９）の相対位
    置の表示を保持し、各しるしに対して電気的に通信する
    メモリ手段（１６１）と、 上記読取り手段（１０５）から電気信号を受け、上記メ
    モリ手段（１６１）を使用して信号を分析し、そこから
    スケール（１７）に対して上記読取り手段（１０５）の
    上記位置ライン（１２９）に沿って相対位置を決定する
    位置決定手段（１５９）と、 を備えた位置検出装置。 ２３、スケールはバー（１７）から成り、しるしは光を
    通過させるために位置ライン（１２９）を横切って広が
    るように配列されたバー（１７）を通して延在するスリ
    ット（１９）から成る請求項２２記載の位置検出装置。 ２４、機械読取り手段はバー（１７）の一側に位置的に
    少なくとも１つのセグメント（１３１、１３３、１３５
    、１３７）の少なくとも２つのスリットを読取るのに常
    に十分な距離をもって設けられ、位置ライン（１２９）
    に沿って広がり且つこれに隣接した電荷結合素子（１０
    ５）を有する請求項２３記載の位置検出装置。 ２５、スケールバー（１７）のスリット（１９）を示す
    位置から位置情報を得る方法において、 １以上のピクセルが照射されるように多数のピクセルの
    電荷結合素子（１０５）にスリット（１９）を通して光
    を向け、 照射された電荷結合素子のピクセルがその照射の強度に
    比例した電気信号を発生し、 発生した電気信号の少なくとも２つを使用して少なくと
    も２つの要素から成る位置情報を形成する位置検出方法
    。 ２６、その上に位置しるし（１９）を有するスケール（
    １７）に対して機械読取り機（１０５）の位置を決定す
    る方法において、 位置較正機械によって示すようなしるし（１９）の決定
    位置を電子的メモリ（１６１）に記録して位置しるし（
    １９）の各々のスケール（１９）に対して較正した位置
    の電子的メモリ（１６１）にルックアンプテーブルを作
    ることによりスケール（１７）を較正し、 機械読取り機（１０５）でスケール（１７）の位置しる
    しを読取り、 電子的メモリ（１６１）のルックアンプテーブルを使用
    してスケール（１７）に対して機械読取り機（１０５）
    の較正位置を決定する位置検出方法。 ２７、位置しるしはスケール（１７）のスリット（１９
    ）から成り、機械読取り機は電荷結合素子（１０５）か
    ら成る請求項２６記載の位置検出方法。 ２８、一組の位置セグメント（１３１、１３３、１３５
    、１３７）により決まるスケール（１７）に対して機械
    読取り機（１０５）の絶対位置を決定する方法において
    、少なくとも２つのしるしがスケール（１７）の各位置
    セグメント（１３１、１３３、１３５、１３７）に設け
    られるようにスケール（１７）上に位置しるし（１９）
    を形成し、上記位置しるし（１９）の配列は各セグメン
    はいずれも原文通り。） ト内の２つのしるしの間位置関係がそのセグメントを決
    めるのに唯一であるようにされ、少なくとも２つのしる
    しの位置の組合わせはそのセグメント内に位置を決め、 少なくとも２つのしるし間の位置関係及び少なくとも２
    つのしるしの位置の組合わせにより決まる位置を電子的
    メモリ（１６１）に記録することによりスケール（１７
    ）を較正し、各セグメントの関係を組合わせ位置情報、
    位置較正機械により示されるような全てに対して電子的
    メモリ（１６１）にルックアンプテーブルを形成し、機
    械読取り機（１０５）でスケールのセグメントの少なく
    とも２つのしるしを読み取り、 電子的メモリ（１６１）のルックアップテーブルを使用
    して読み取った少なくとも２つのしるしのセグメント及
    び組合わせ位置を決定し、それによりスケール（１７）
    に対して機械読取り機（１０５）の絶対位置を決定する
    位置検出方法。 ２９、位置しるしはスケール（１７）のスリット（１９
    ）から成り機械読取り機は電荷結合素子から成る請求項
    ２８記載の位置検出方法。
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