(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024035174
(43)【公開日】2024-03-13
(54)【発明の名称】透過型構成を利用する電磁誘導式エンコーダ
(51)【国際特許分類】
G01D 5/245 20060101AFI20240306BHJP
【ＦＩ】
G01D5/245 110A
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023139275
(22)【出願日】2023-08-29
(31)【優先権主張番号】17/900,633
(32)【優先日】2022-08-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】000137694
【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ
(74)【代理人】
【識別番号】100166545
【弁理士】
【氏名又は名称】折坂 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】テッド ステイトン クック
【テーマコード（参考）】
2F077
【Ｆターム（参考）】
2F077AA25
2F077AA41
2F077AA46
2F077CC02
2F077NN05
2F077NN16
2F077PP21
(57)【要約】
【課題】スケール、検出器部分、及び信号プロセッサを含む電磁誘導式エンコーダを提供する。
【解決手段】一態様によれば、検出器部分の磁場発生素子とセンシング素子とは、スケールの少なくとも一部が磁場発生素子とセンシング素子との間にあるように、スケールの両側に設けられている（透過型構成）。別の態様によれば、スケールは、エンコーダの所与のｘ方向変位に対して対応するｙ方向変位があるように、エンコーダの測定軸方向と平行ではなく、かつ測定軸方向に対してスケール角度で傾斜しているスケール方向に沿って配列されている信号変調素子を含む周期的スケールパターンを含む。本開示のこれらの態様により、スケールに沿った絶対位置を示すことができるものを含む、非常にコンパクトな電磁誘導式エンコーダを設計することが可能になる。
【選択図】図２
【解決手段】一態様によれば、検出器部分の磁場発生素子とセンシング素子とは、スケールの少なくとも一部が磁場発生素子とセンシング素子との間にあるように、スケールの両側に設けられている（透過型構成）。別の態様によれば、スケールは、エンコーダの所与のｘ方向変位に対して対応するｙ方向変位があるように、エンコーダの測定軸方向と平行ではなく、かつ測定軸方向に対してスケール角度で傾斜しているスケール方向に沿って配列されている信号変調素子を含む周期的スケールパターンを含む。本開示のこれらの態様により、スケールに沿った絶対位置を示すことができるものを含む、非常にコンパクトな電磁誘導式エンコーダを設計することが可能になる。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
測定軸方向に沿って検出器部分とスケールとの相対位置を測定するように構成された電子エンコーダであって、
前記測定軸方向に沿って延在しているスケールであって、第１のスケール方向及び第１の横スケール方向に沿って配列された同様の導電性プレート又は同様の導電性ループを含む信号変調素子を含む第１の周期的スケールパターンを含む、スケールと、
前記第１の周期的スケールパターンに近接して取り付けられ、前記測定軸方向に沿って前記第１の周期的スケールパターンに対して移動するように構成された検出器部分であって、
前記第１の横スケール方向に沿って配置された磁場発生素子の第１のセットであって、磁場発生素子の前記第１のセットの構成要素は導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、かつ駆動信号に応答して磁束の変化を発生させるように構成されている、磁場発生素子の第１のセットと、
前記測定軸方向に沿って配置されたセンシング素子の第１のセットであって、センシング素子の前記第１のセットの構成要素は、導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、センシング素子の前記第１のセットは、前記第１の周期的スケールパターンの隣接する信号変調素子によって提供される磁束の変化に対する局所的な影響に応答する検出器信号を提供するように構成されている、センシング素子の第１のセットと、を含む、検出器部分と、
前記駆動信号を提供するために前記検出器部分に動作可能に接続され、かつ前記検出器部分から入力された検出器信号に基づいて前記検出器部分と前記第１の周期的スケールパターンとの相対位置を決定するように構成されている信号処理構成と、
を備え、
磁場発生素子の前記第１のセットとセンシング素子の前記第１のセットとは、前記測定軸方向に垂直な方向に沿って、前記第１の周期的スケールパターンの両側にあり、前記第１の周期的スケールパターンの少なくとも一部が、磁場発生素子の前記第１のセットとセンシング素子の前記第１のセットとの間にある、電子エンコーダ。
前記測定軸方向に沿って延在しているスケールであって、第１のスケール方向及び第１の横スケール方向に沿って配列された同様の導電性プレート又は同様の導電性ループを含む信号変調素子を含む第１の周期的スケールパターンを含む、スケールと、
前記第１の周期的スケールパターンに近接して取り付けられ、前記測定軸方向に沿って前記第１の周期的スケールパターンに対して移動するように構成された検出器部分であって、
前記第１の横スケール方向に沿って配置された磁場発生素子の第１のセットであって、磁場発生素子の前記第１のセットの構成要素は導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、かつ駆動信号に応答して磁束の変化を発生させるように構成されている、磁場発生素子の第１のセットと、
前記測定軸方向に沿って配置されたセンシング素子の第１のセットであって、センシング素子の前記第１のセットの構成要素は、導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、センシング素子の前記第１のセットは、前記第１の周期的スケールパターンの隣接する信号変調素子によって提供される磁束の変化に対する局所的な影響に応答する検出器信号を提供するように構成されている、センシング素子の第１のセットと、を含む、検出器部分と、
前記駆動信号を提供するために前記検出器部分に動作可能に接続され、かつ前記検出器部分から入力された検出器信号に基づいて前記検出器部分と前記第１の周期的スケールパターンとの相対位置を決定するように構成されている信号処理構成と、
を備え、
磁場発生素子の前記第１のセットとセンシング素子の前記第１のセットとは、前記測定軸方向に垂直な方向に沿って、前記第１の周期的スケールパターンの両側にあり、前記第１の周期的スケールパターンの少なくとも一部が、磁場発生素子の前記第１のセットとセンシング素子の前記第１のセットとの間にある、電子エンコーダ。
【請求項2】
磁場発生素子の前記第１のセットは、第１の磁場発生素子空間波長に従って、前記第１の横スケール方向に沿って配列されており、
センシング素子の前記第１のセットは、第１のセンシング素子空間波長に従って、前記測定軸方向に沿って配列されており、
前記第１の磁場発生素子空間波長は、前記第１のセンシング素子空間波長の整数倍であり、前記整数倍は少なくとも１倍である、請求項１に記載の電子エンコーダ。
センシング素子の前記第１のセットは、第１のセンシング素子空間波長に従って、前記測定軸方向に沿って配列されており、
前記第１の磁場発生素子空間波長は、前記第１のセンシング素子空間波長の整数倍であり、前記整数倍は少なくとも１倍である、請求項１に記載の電子エンコーダ。
【請求項3】
磁場発生素子の前記第１のセットの構成要素は、導電性ループを含み、磁場発生素子の前記第１のセットの隣接する導電性ループは反対の巻線極性を有し、各ループは、前記第１の横スケール方向に沿って、名目上、前記第１の磁場発生素子空間波長の１／２に等しい最大幅を有し、
センシング素子の前記第１のセットの構成要素は、導電性ループを含み、センシング素子の前記第１のセットの隣接する導電性ループは反対の巻線極性を有し、各ループは、前記測定軸方向に沿って、名目上、前記第１のセンシング素子空間波長の１／２に等しい最大幅を有する、請求項２に記載の電子エンコーダ。
センシング素子の前記第１のセットの構成要素は、導電性ループを含み、センシング素子の前記第１のセットの隣接する導電性ループは反対の巻線極性を有し、各ループは、前記測定軸方向に沿って、名目上、前記第１のセンシング素子空間波長の１／２に等しい最大幅を有する、請求項２に記載の電子エンコーダ。
【請求項4】
前記第１の周期的スケールパターンにおいて、前記信号変調素子は、前記第１のスケール方向に沿って各々延在しているスケール列に配列され、
第１のスケール空間波長に従って間隔をあけた前記信号変調素子を有する各スケール列は、前記第１のスケール方向における前記信号変調素子の空間位相を有し、
前記第１の周期的スケールパターンの隣接するスケール列では、各スケール列の前記空間位相は、隣接するスケール列の前記空間位相から、前記第１のスケール空間波長の１／２だけオフセットされている、請求項１に記載の電子エンコーダ。
第１のスケール空間波長に従って間隔をあけた前記信号変調素子を有する各スケール列は、前記第１のスケール方向における前記信号変調素子の空間位相を有し、
前記第１の周期的スケールパターンの隣接するスケール列では、各スケール列の前記空間位相は、隣接するスケール列の前記空間位相から、前記第１のスケール空間波長の１／２だけオフセットされている、請求項１に記載の電子エンコーダ。
【請求項5】
前記スケールは更に、磁場発生素子の前記第１のセット又はセンシング素子の前記第１のセットのうちの少なくとも一方の導体のための貫通穴から少なくとも部分的にもたらされ得る、磁場発生素子の前記第１のセットとセンシング素子の前記第１のセットとの間の結合を抑制するように構成されたスケールシールド領域を含む、請求項１に記載の電子エンコーダ。
【請求項6】
前記検出器部分は更に、
磁場発生素子の前記第１のセットの導体のための第１の複数の磁場発生素子貫通穴と、
センシング素子の前記第１のセットの導体のための第１の複数のセンシング素子貫通穴と、
を含み、
前記第１の複数の磁場発生素子貫通穴は、第１の磁場発生素子貫通穴方向に沿って配置されており、前記第１の複数のセンシング素子貫通穴は、前記第１の磁場発生素子貫通穴方向に垂直な第１のセンシング素子貫通穴方向に沿って配置されている、請求項１に記載の電子エンコーダ。
磁場発生素子の前記第１のセットの導体のための第１の複数の磁場発生素子貫通穴と、
センシング素子の前記第１のセットの導体のための第１の複数のセンシング素子貫通穴と、
を含み、
前記第１の複数の磁場発生素子貫通穴は、第１の磁場発生素子貫通穴方向に沿って配置されており、前記第１の複数のセンシング素子貫通穴は、前記第１の磁場発生素子貫通穴方向に垂直な第１のセンシング素子貫通穴方向に沿って配置されている、請求項１に記載の電子エンコーダ。
【請求項7】
前記検出器部分は更に、
前記第１の横スケール方向に沿って配置されたオフセット磁場発生素子の第１のセットであって、オフセット磁場発生素子の前記第１のセットの構成要素は、導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、かつ駆動信号に応答して磁束の変化を発生させるように構成されており、オフセット磁場発生素子の前記第１のセットは、磁場発生素子の前記第１のセットに対して、磁場発生素子空間位相オフセットだけオフセットされており、磁場発生素子の前記第１のセットは、第１の磁場発生素子空間位相に対応しており、オフセット磁場発生素子の前記第１のセットは、第１のオフセット磁場発生素子空間位相に対応している、オフセット磁場発生素子の第１のセットと、
前記測定軸方向に沿って配置されたオフセットセンシング素子の第１のセットであって、オフセットセンシング素子の前記第１のセットの構成要素は、導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、オフセットセンシング素子の前記第１のセットは、前記第１の周期的スケールパターンの隣接する信号変調素子によって提供される前記磁束の変化に対する局所的な影響に応答する検出器信号を提供するように構成されており、オフセットセンシング素子の前記第１のセットは、センシング素子の前記第１のセットに対して、センシング素子空間位相オフセットだけオフセットされており、センシング素子の前記第１のセットは、第１のセンシング素子空間位相に対応し、オフセットセンシング素子の前記第１のセットは、第１のオフセットセンシング素子空間位相に対応している、オフセットセンシング素子の第１のセットと、
を含む、請求項１に記載の電子エンコーダ。
前記第１の横スケール方向に沿って配置されたオフセット磁場発生素子の第１のセットであって、オフセット磁場発生素子の前記第１のセットの構成要素は、導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、かつ駆動信号に応答して磁束の変化を発生させるように構成されており、オフセット磁場発生素子の前記第１のセットは、磁場発生素子の前記第１のセットに対して、磁場発生素子空間位相オフセットだけオフセットされており、磁場発生素子の前記第１のセットは、第１の磁場発生素子空間位相に対応しており、オフセット磁場発生素子の前記第１のセットは、第１のオフセット磁場発生素子空間位相に対応している、オフセット磁場発生素子の第１のセットと、
前記測定軸方向に沿って配置されたオフセットセンシング素子の第１のセットであって、オフセットセンシング素子の前記第１のセットの構成要素は、導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、オフセットセンシング素子の前記第１のセットは、前記第１の周期的スケールパターンの隣接する信号変調素子によって提供される前記磁束の変化に対する局所的な影響に応答する検出器信号を提供するように構成されており、オフセットセンシング素子の前記第１のセットは、センシング素子の前記第１のセットに対して、センシング素子空間位相オフセットだけオフセットされており、センシング素子の前記第１のセットは、第１のセンシング素子空間位相に対応し、オフセットセンシング素子の前記第１のセットは、第１のオフセットセンシング素子空間位相に対応している、オフセットセンシング素子の第１のセットと、
を含む、請求項１に記載の電子エンコーダ。
【請求項8】
前記検出器部分は更に、センシング素子の前記第１のセットが固定されている平面センシング素子基板と、磁場発生素子の前記第１のセットが固定されている平面磁場発生素子基板と、を含み、
前記駆動信号を前記検出器信号と同期させる前記信号処理構成の少なくとも一部は、前記平面センシング素子基板に固定されており、電子コネクタが、前記平面センシング素子基板と前記平面磁場発生素子基板との間に延在し、かつ磁場発生素子の前記第１のセットを前記信号処理構成の少なくとも一部に電子的に結合する、請求項１に記載の電子エンコーダ。
前記駆動信号を前記検出器信号と同期させる前記信号処理構成の少なくとも一部は、前記平面センシング素子基板に固定されており、電子コネクタが、前記平面センシング素子基板と前記平面磁場発生素子基板との間に延在し、かつ磁場発生素子の前記第１のセットを前記信号処理構成の少なくとも一部に電子的に結合する、請求項１に記載の電子エンコーダ。
【請求項9】
前記第１の周期的スケールパターンは、センシング素子の前記第１のセットよりも磁場発生素子の前記第１のセットに近い、請求項１に記載の電子エンコーダ。
【請求項10】
前記検出器部分は更に、センシング素子の前記第１のセットが固定されている平面センシング素子基板と、磁場発生素子の前記第１のセットが固定されている平面磁場発生素子基板と、を含み、
前記平面センシング素子基板は、センシング素子の前記第１のセットと磁場発生素子の前記第１のセットとの間の名目上の検出器ギャップを有して、前記平面磁場発生素子基板と名目上平行であり、
前記第１の周期的スケールパターンに対する前記検出器部分の移動は、前記第１の周期的スケールパターンの少なくとも一部が、センシング素子の前記第１のセットと磁場発生素子の前記第１のセットとの間の前記名目上の検出器ギャップ内にある状態で、前記平面センシング素子基板及び前記平面磁場発生素子基板が前記第１の周期的スケールパターンに対して移動することに対応している、請求項１に記載の電子エンコーダ。
前記平面センシング素子基板は、センシング素子の前記第１のセットと磁場発生素子の前記第１のセットとの間の名目上の検出器ギャップを有して、前記平面磁場発生素子基板と名目上平行であり、
前記第１の周期的スケールパターンに対する前記検出器部分の移動は、前記第１の周期的スケールパターンの少なくとも一部が、センシング素子の前記第１のセットと磁場発生素子の前記第１のセットとの間の前記名目上の検出器ギャップ内にある状態で、前記平面センシング素子基板及び前記平面磁場発生素子基板が前記第１の周期的スケールパターンに対して移動することに対応している、請求項１に記載の電子エンコーダ。
【請求項11】
前記信号変調素子は、同様の導電性プレートを含む、請求項１に記載の電子エンコーダ。
【請求項12】
測定軸方向に沿って検出器部分とスケールとの相対位置を測定するように構成された電子エンコーダを操作する方法であって、
前記電子エンコーダは、
前記測定軸方向に沿って延在しているスケールであって、第１のスケール方向及び第１の横スケール方向に沿って配列された同様の導電性プレート又は同様の導電性ループを含む信号変調素子を含む第１の周期的スケールパターンを含む、スケールと、
前記第１の周期的スケールパターンに近接して取り付けられ、前記測定軸方向に沿って前記第１の周期的スケールパターンに対して移動するように構成された検出器部分であって、
前記第１の横スケール方向に沿って配置された磁場発生素子の第１のセットであって、磁場発生素子の前記第１のセットの構成要素は導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、かつ駆動信号に応答して磁束の変化を発生させるように構成されている、磁場発生素子の第１のセットと、
前記測定軸方向に沿って配置されたセンシング素子の第１のセットであって、センシング素子の前記第１のセットの構成要素は、導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、センシング素子の前記第１のセットは、検出器信号を提供するように構成されている、センシング素子の第１のセットと、を含む、検出器部分と、を備え、
前記方法は、
磁場発生素子の前記第１のセットに前記磁束の変化を発生させるように駆動信号を提供することであって、磁場発生素子の前記第１のセットとセンシング素子の前記第１のセットとは、前記測定軸方向に垂直な方向に沿って、前記第１の周期的スケールパターンの両側にあり、前記第１の周期的スケールパターンの少なくとも一部が、磁場発生素子の前記第１のセットとセンシング素子の前記第１のセットとの間にある、提供することと、
センシング素子の前記第１のセットから検出器信号を受信することであって、前記検出器信号は、前記第１の周期的スケールパターンの隣接する信号変調素子によって提供される磁束の変化に対する局所的な影響に応答するものである、受信することと、
前記検出器部分からの前記検出器信号に少なくとも部分的に基づいて、前記検出器部分と前記第１の周期的スケールパターンとの相対位置を決定することと、
を含む、方法。
前記電子エンコーダは、
前記測定軸方向に沿って延在しているスケールであって、第１のスケール方向及び第１の横スケール方向に沿って配列された同様の導電性プレート又は同様の導電性ループを含む信号変調素子を含む第１の周期的スケールパターンを含む、スケールと、
前記第１の周期的スケールパターンに近接して取り付けられ、前記測定軸方向に沿って前記第１の周期的スケールパターンに対して移動するように構成された検出器部分であって、
前記第１の横スケール方向に沿って配置された磁場発生素子の第１のセットであって、磁場発生素子の前記第１のセットの構成要素は導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、かつ駆動信号に応答して磁束の変化を発生させるように構成されている、磁場発生素子の第１のセットと、
前記測定軸方向に沿って配置されたセンシング素子の第１のセットであって、センシング素子の前記第１のセットの構成要素は、導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、センシング素子の前記第１のセットは、検出器信号を提供するように構成されている、センシング素子の第１のセットと、を含む、検出器部分と、を備え、
前記方法は、
磁場発生素子の前記第１のセットに前記磁束の変化を発生させるように駆動信号を提供することであって、磁場発生素子の前記第１のセットとセンシング素子の前記第１のセットとは、前記測定軸方向に垂直な方向に沿って、前記第１の周期的スケールパターンの両側にあり、前記第１の周期的スケールパターンの少なくとも一部が、磁場発生素子の前記第１のセットとセンシング素子の前記第１のセットとの間にある、提供することと、
センシング素子の前記第１のセットから検出器信号を受信することであって、前記検出器信号は、前記第１の周期的スケールパターンの隣接する信号変調素子によって提供される磁束の変化に対する局所的な影響に応答するものである、受信することと、
前記検出器部分からの前記検出器信号に少なくとも部分的に基づいて、前記検出器部分と前記第１の周期的スケールパターンとの相対位置を決定することと、
を含む、方法。
【請求項13】
磁場発生素子の前記第１のセットは、第１の磁場発生素子空間波長に従って、前記第１の横スケール方向に沿って配列されており、
センシング素子の前記第１のセットは、第１のセンシング素子空間波長に従って、前記測定軸方向に沿って配列されており、
前記第１の磁場発生素子空間波長は、前記第１のセンシング素子空間波長の整数倍であり、前記整数倍は少なくとも１倍である、請求項１２に記載の方法。
センシング素子の前記第１のセットは、第１のセンシング素子空間波長に従って、前記測定軸方向に沿って配列されており、
前記第１の磁場発生素子空間波長は、前記第１のセンシング素子空間波長の整数倍であり、前記整数倍は少なくとも１倍である、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
磁場発生素子の前記第１のセットの構成要素は、導電性ループを含み、磁場発生素子の前記第１のセットの隣接する導電性ループは反対の巻線極性を有し、各ループは、前記第１の横スケール方向に沿って、名目上、前記第１の磁場発生素子空間波長の１／２に等しい最大幅を有し、
センシング素子の前記第１のセットの構成要素は、導電性ループを含み、センシング素子の前記第１のセットの隣接する導電性ループは反対の巻線極性を有し、各ループは、前記測定軸方向に沿って、名目上、前記第１のセンシング素子空間波長の１／２に等しい最大幅を有する、請求項１３に記載の方法。
センシング素子の前記第１のセットの構成要素は、導電性ループを含み、センシング素子の前記第１のセットの隣接する導電性ループは反対の巻線極性を有し、各ループは、前記測定軸方向に沿って、名目上、前記第１のセンシング素子空間波長の１／２に等しい最大幅を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記スケールは更に、磁場発生素子の前記第１のセット又はセンシング素子の前記第１のセットのうちの少なくとも一方の導体のための貫通穴から少なくとも部分的にもたらされ得る、磁場発生素子の前記第１のセットとセンシング素子の前記第１のセットとの間の結合を抑制するように構成されたスケールシールド領域を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項16】
前記検出器部分は更に、
磁場発生素子の前記第１のセットの導体のための第１の複数の磁場発生素子貫通穴と、
センシング素子の前記第１のセットの導体のための第１の複数のセンシング素子貫通穴と、
を含み、
前記第１の複数の磁場発生素子貫通穴は、第１の磁場発生素子貫通穴方向に沿って配置されており、前記第１の複数のセンシング素子貫通穴は、前記第１の磁場発生素子貫通穴方向に垂直な第１のセンシング素子貫通穴方向に沿って配置されている、請求項１２に記載の方法。
磁場発生素子の前記第１のセットの導体のための第１の複数の磁場発生素子貫通穴と、
センシング素子の前記第１のセットの導体のための第１の複数のセンシング素子貫通穴と、
を含み、
前記第１の複数の磁場発生素子貫通穴は、第１の磁場発生素子貫通穴方向に沿って配置されており、前記第１の複数のセンシング素子貫通穴は、前記第１の磁場発生素子貫通穴方向に垂直な第１のセンシング素子貫通穴方向に沿って配置されている、請求項１２に記載の方法。
【請求項17】
前記検出器部分は更に、
前記第１の横スケール方向に沿って配置されたオフセット磁場発生素子の第１のセットであって、オフセット磁場発生素子の前記第１のセットの構成要素は、導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、かつ駆動信号に応答して磁束の変化を発生させるように構成されており、オフセット磁場発生素子の前記第１のセットは、磁場発生素子の前記第１のセットに対して、磁場発生素子空間位相オフセットだけオフセットされており、磁場発生素子の前記第１のセットは、第１の磁場発生素子空間位相に対応しており、オフセット磁場発生素子の前記第１のセットは、第１のオフセット磁場発生素子空間位相に対応している、オフセット磁場発生素子の第１のセットと、
前記測定軸方向に沿って配置されたオフセットセンシング素子の第１のセットであって、オフセットセンシング素子の前記第１のセットの構成要素は、導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、オフセットセンシング素子の前記第１のセットは、前記第１の周期的スケールパターンの隣接する信号変調素子によって提供される前記磁束の変化に対する局所的な影響に応答する検出器信号を提供するように構成されており、オフセットセンシング素子の前記第１のセットは、センシング素子の前記第１のセットに対して、センシング素子空間位相オフセットだけオフセットされており、センシング素子の前記第１のセットは、第１のセンシング素子空間位相に対応し、オフセットセンシング素子の前記第１のセットは、第１のオフセットセンシング素子空間位相に対応している、オフセットセンシング素子の第１のセットと、
を含む、請求項１２に記載の方法。
前記第１の横スケール方向に沿って配置されたオフセット磁場発生素子の第１のセットであって、オフセット磁場発生素子の前記第１のセットの構成要素は、導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、かつ駆動信号に応答して磁束の変化を発生させるように構成されており、オフセット磁場発生素子の前記第１のセットは、磁場発生素子の前記第１のセットに対して、磁場発生素子空間位相オフセットだけオフセットされており、磁場発生素子の前記第１のセットは、第１の磁場発生素子空間位相に対応しており、オフセット磁場発生素子の前記第１のセットは、第１のオフセット磁場発生素子空間位相に対応している、オフセット磁場発生素子の第１のセットと、
前記測定軸方向に沿って配置されたオフセットセンシング素子の第１のセットであって、オフセットセンシング素子の前記第１のセットの構成要素は、導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、オフセットセンシング素子の前記第１のセットは、前記第１の周期的スケールパターンの隣接する信号変調素子によって提供される前記磁束の変化に対する局所的な影響に応答する検出器信号を提供するように構成されており、オフセットセンシング素子の前記第１のセットは、センシング素子の前記第１のセットに対して、センシング素子空間位相オフセットだけオフセットされており、センシング素子の前記第１のセットは、第１のセンシング素子空間位相に対応し、オフセットセンシング素子の前記第１のセットは、第１のオフセットセンシング素子空間位相に対応している、オフセットセンシング素子の第１のセットと、
を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項18】
前記検出器部分は更に、センシング素子の前記第１のセットが固定されている平面センシング素子基板と、磁場発生素子の前記第１のセットが固定されている平面磁場発生素子基板と、を含み、
前記駆動信号を前記検出器信号と同期させる信号処理構成の少なくとも一部は、前記平面センシング素子基板に固定されており、電子コネクタが、前記平面センシング素子基板と前記平面磁場発生素子基板との間に延在し、かつ磁場発生素子の前記第１のセットを前記信号処理構成の少なくとも一部に電子的に結合する、請求項１２に記載の方法。
前記駆動信号を前記検出器信号と同期させる信号処理構成の少なくとも一部は、前記平面センシング素子基板に固定されており、電子コネクタが、前記平面センシング素子基板と前記平面磁場発生素子基板との間に延在し、かつ磁場発生素子の前記第１のセットを前記信号処理構成の少なくとも一部に電子的に結合する、請求項１２に記載の方法。
【請求項19】
前記第１の周期的スケールパターンは、センシング素子の前記第１のセットよりも磁場発生素子の前記第１のセットに近い、請求項１２に記載の方法。
【請求項20】
測定軸方向に沿って検出器部分とスケールとの相対位置を測定するように構成されたシステムであって、
前記測定軸方向に沿って延在しているスケールであって、第１のスケール方向及び第１の横スケール方向に沿って配列された同様の導電性プレート又は同様の導電性ループを含む信号変調素子を含む第１の周期的スケールパターンを含む、スケールと、
前記第１の周期的スケールパターンに近接して取り付けられ、前記測定軸方向に沿って前記第１の周期的スケールパターンに対して移動するように構成された検出器部分であって、
前記第１の横スケール方向に沿って配置された磁場発生素子の第１のセットであって、磁場発生素子の前記第１のセットの構成要素は導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、かつ駆動信号に応答して磁束の変化を発生させるように構成されている、磁場発生素子の第１のセットと、
前記測定軸方向に沿って配置されたセンシング素子の第１のセットであって、センシング素子の前記第１のセットの構成要素は、導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、センシング素子の前記第１のセットは、検出器信号を提供するように構成されている、センシング素子の第１のセットと、を含む、検出器部分と、
を備え、
磁場発生素子の前記第１のセットとセンシング素子の前記第１のセットとは、前記測定軸方向に垂直な方向に沿って、前記第１の周期的スケールパターンの両側にあり、前記第１の周期的スケールパターンの少なくとも一部が、磁場発生素子の前記第１のセットとセンシング素子の前記第１のセットとの間にあり、
前記システムは、
磁場発生素子の前記第１のセットに前記磁束の変化を発生させるように駆動信号を提供し、
センシング素子の前記第１のセットから検出器信号を受信するように構成されており、前記検出器信号は、前記第１の周期的スケールパターンの隣接する信号変調素子によって提供される磁束の変化に対する局所的な影響に応答するものである、システム。
前記測定軸方向に沿って延在しているスケールであって、第１のスケール方向及び第１の横スケール方向に沿って配列された同様の導電性プレート又は同様の導電性ループを含む信号変調素子を含む第１の周期的スケールパターンを含む、スケールと、
前記第１の周期的スケールパターンに近接して取り付けられ、前記測定軸方向に沿って前記第１の周期的スケールパターンに対して移動するように構成された検出器部分であって、
前記第１の横スケール方向に沿って配置された磁場発生素子の第１のセットであって、磁場発生素子の前記第１のセットの構成要素は導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、かつ駆動信号に応答して磁束の変化を発生させるように構成されている、磁場発生素子の第１のセットと、
前記測定軸方向に沿って配置されたセンシング素子の第１のセットであって、センシング素子の前記第１のセットの構成要素は、導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、センシング素子の前記第１のセットは、検出器信号を提供するように構成されている、センシング素子の第１のセットと、を含む、検出器部分と、
を備え、
磁場発生素子の前記第１のセットとセンシング素子の前記第１のセットとは、前記測定軸方向に垂直な方向に沿って、前記第１の周期的スケールパターンの両側にあり、前記第１の周期的スケールパターンの少なくとも一部が、磁場発生素子の前記第１のセットとセンシング素子の前記第１のセットとの間にあり、
前記システムは、
磁場発生素子の前記第１のセットに前記磁束の変化を発生させるように駆動信号を提供し、
センシング素子の前記第１のセットから検出器信号を受信するように構成されており、前記検出器信号は、前記第１の周期的スケールパターンの隣接する信号変調素子によって提供される磁束の変化に対する局所的な影響に応答するものである、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、計測学に関し、より具体的には、精密計測システムで利用可能な電磁誘導式エンコーダに関する。
【背景技術】
【0002】
様々なエンコーダ構成には、様々なタイプの光学式、静電容量式、磁気式、電磁誘導式、移動、及び／又は位置トランスデューサが含まれ得る。これらのトランスデューサは、読取ヘッド内の送信器及び受信器の様々な幾何学的構成を使用して、読取ヘッドとスケールとの間の移動を測定する。
【0003】
米国特許第６，０１１，３８９号（第３８９号特許）及び第６，１２４，７０８号（第７０８号特許）は、高精度用途に使用可能である電磁誘導式トランスデューサについて説明している。米国特許第５，９７３，４９４号（第４９４号特許）及び第６，００２，２５０号（第２５０号特許）は、信号生成回路及び処理回路を含む電磁誘導式インクリメンタル型ノギス及びリニアスケールについて説明している。米国特許第５，８８６，５１９号（第５１９号特許）、第５，８４１，２７４号（第２７４号特許）、及び第５，８９４，６７８号（第６７８号特許）は、電磁誘導式トランスデューサを使用する電磁誘導式アブソリュート型ノギス及び電子式巻き尺について説明している。米国特許第１０，５２０，３３５号（第３３５号特許）、第１０，６１２，９４３号（第９４３号特許）、及び第１０，７７５，１９９号（第１９９号特許）は、電磁誘導式エンコーダの精度、堅牢性、及びアライメントの容易さを向上させるのに有用である巻線構成の改良点を開示している。上記の全ては、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。これらの特許に説明されているように、電磁誘導式トランスデューサは、プリント回路基板技術を使用して製造することができ、ほとんど汚染に影響されない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、このようなシステムは、コンパクトサイズ、高分解能、精度、低コスト、汚染に対する堅牢性などの組み合わせといった、ユーザが希望する特徴の特定の組み合わせを提供する能力に制限がある場合がある。このような特徴の改良された組み合わせを提供するエンコーダの構成が望まれている。
【0005】
この概要は、以下の「発明を実施するための形態」において更に説明される概念のセレクションを、簡略形式で紹介するために提供される。この概要は、請求項に係る主題の重要な特徴を特定することを意図しておらず、また、請求項に係る主題の範囲を決定する際の助けとして使用されることも意図していない。
【課題を解決するための手段】
【0006】
測定軸方向に沿って検出器部分とスケールとの相対位置を測定するように構成された電子エンコーダが提供される。この電子エンコーダは、
測定軸方向に沿って延在しているスケールであって、第１のスケール方向及び第１の横スケール方向に沿って配列された同様の導電性プレート又は同様の導電性ループを含む信号変調素子を含む第１の周期的スケールパターンを含む、スケールと、
第１の周期的スケールパターンに近接して取り付けられ、（例えば、エンコーダ全範囲にわたって）測定軸方向に沿って第１の周期的スケールパターンに対して移動するように構成された検出器部分であって、
第１の横スケール方向に沿って配置された磁場発生素子の第１のセットであって、磁場発生素子の第１のセットの構成要素は導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、かつ駆動信号に応答して磁束の変化を発生させるように構成されている、磁場発生素子の第１のセットと、
測定軸方向に沿って配置されたセンシング素子の第１のセットであって、センシング素子の第１のセットの構成要素は、導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、センシング素子の前記第１のセットは、第１の周期的スケールパターンの隣接する信号変調素子によって提供される磁束の変化に対する局所的な影響に応答する検出器信号を提供するように構成されている、センシング素子の第１のセットと、を含む、検出器部分と、
駆動信号を提供するために検出器部分に動作可能に接続され、かつ検出器部分から入力された検出器信号に基づいて検出器部分と第１の周期的スケールパターンとの相対位置を決定するように構成されている信号処理構成と、
を含む。
測定軸方向に沿って延在しているスケールであって、第１のスケール方向及び第１の横スケール方向に沿って配列された同様の導電性プレート又は同様の導電性ループを含む信号変調素子を含む第１の周期的スケールパターンを含む、スケールと、
第１の周期的スケールパターンに近接して取り付けられ、（例えば、エンコーダ全範囲にわたって）測定軸方向に沿って第１の周期的スケールパターンに対して移動するように構成された検出器部分であって、
第１の横スケール方向に沿って配置された磁場発生素子の第１のセットであって、磁場発生素子の第１のセットの構成要素は導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、かつ駆動信号に応答して磁束の変化を発生させるように構成されている、磁場発生素子の第１のセットと、
測定軸方向に沿って配置されたセンシング素子の第１のセットであって、センシング素子の第１のセットの構成要素は、導電性ループ又は導電性ループ部分を含み、センシング素子の前記第１のセットは、第１の周期的スケールパターンの隣接する信号変調素子によって提供される磁束の変化に対する局所的な影響に応答する検出器信号を提供するように構成されている、センシング素子の第１のセットと、を含む、検出器部分と、
駆動信号を提供するために検出器部分に動作可能に接続され、かつ検出器部分から入力された検出器信号に基づいて検出器部分と第１の周期的スケールパターンとの相対位置を決定するように構成されている信号処理構成と、
を含む。
【0007】
様々な実装形態では、電子エンコーダは、透過型構成に従って、及び／又は傾斜したスケールパターンを利用して実現され得る。
【0008】
透過型構成を利用する実装形態では、磁場発生素子の第１のセットとセンシング素子の第１のセットとは、測定軸方向に垂直な方向に沿って、第１の周期的スケールパターンの両側にあり、第１の周期的スケールパターンの少なくとも一部が、磁場発生素子の第１のセットとセンシング素子の第１のセットとの間にある。
【0009】
傾斜したスケールパターンを利用する実装形態では、
第１のスケール方向は、測定軸方向に平行ではなく、測定軸方向に対して第１のスケール角度で傾斜しており、
第１の周期的スケールパターンの信号変調素子の有効側方オフセットは、第１のスケール角度に従って測定軸方向に沿った位置に応じて変化し、
検出器部分から入力された検出器信号は、測定軸方向に沿って検出器部分と第１の周期的スケールパターンとの相対位置が変更する際に、検出器部分に近接する信号変調素子の有効側方オフセットに少なくとも部分的に基づいて変化する（例えば、様々な実装形態では、これにより、検出器部分からの対応する検出器信号を処理することに基づいて、スケールに対する検出器部分の絶対位置を決定することができる）。
第１のスケール方向は、測定軸方向に平行ではなく、測定軸方向に対して第１のスケール角度で傾斜しており、
第１の周期的スケールパターンの信号変調素子の有効側方オフセットは、第１のスケール角度に従って測定軸方向に沿った位置に応じて変化し、
検出器部分から入力された検出器信号は、測定軸方向に沿って検出器部分と第１の周期的スケールパターンとの相対位置が変更する際に、検出器部分に近接する信号変調素子の有効側方オフセットに少なくとも部分的に基づいて変化する（例えば、様々な実装形態では、これにより、検出器部分からの対応する検出器信号を処理することに基づいて、スケールに対する検出器部分の絶対位置を決定することができる）。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】検出器部分及びスケールを備えたトランスデューサを含む電磁誘導式電子エンコーダの図である。
【図8】測定軸方向に対してスケール角度で傾斜したスケールパターンの側方オフセットを示す図である。
【図9】測定軸方向に対してスケール角度で傾斜したスケールパターンのアブソリュート範囲にわたる側方オフセットを示す図である。
【図15】測定軸方向に対して対称的なスケール角度で傾斜した第１及び第２のスケールパターンの側方オフセットを示す図である。
【図17】スケールの両側にある磁場発生素子及びセンシング素子を有するエンコーダを操作する方法を説明するフロー図である。
【図18】測定軸方向に対してスケール角度で傾斜したスケールパターンを有するエンコーダを操作する方法を説明するフロー図である。
【図19】本明細書に開示される様々な原理に関連する背景情報として提示される、代表的な先行技術の電磁誘導式電子エンコーダの特定の特徴を概略的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図１は、アブソリュート型電子エンコーダ１０１を含む計測システム１００の例示的なコンポーネントのブロック図である。様々な実装形態において、アブソリュート型電子エンコーダ１０１には、スケール１７０と検出器部分１６７とが含まれ、これらが組み合わされてトランスデューサＴＤＲが形成される。アブソリュート型電子エンコーダ１０１には、ディスプレイ１３８や、ユーザが操作できる制御素子１３６（スイッチ、ボタンなど）などの適切なユーザインターフェース特徴が含まれている。いくつかの実装形態では、アブソリュート型電子エンコーダ１０１は、エンコーダ１０１がディスプレイを含むことなく（例えば、システム１００が、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又は他の接続などを介して、電話機、タブレットなどの一部としてなど、対応するリモートディスプレイを含む場合など）、ワイヤレス専用デバイス又は他の構成の一部として使用することができる。エンコーダ１０１には更に、電源１６５が含まれている場合がある。エンコーダ１０１のこれらの要素は全て、信号処理構成１６６（例えば、１つ以上の信号プロセッサを含む）に結合されており、様々な実装形態では、集積回路（ＩＣ）チップ内の信号処理及び表示電子回路として具体化されていてもよい。信号処理構成１６６は、検出器部分１６７から検出器信号を受信し、検出器信号を処理して、スケール１７０に沿った検出器部分１６７の絶対位置を決定する。信号処理構成１６６は、信号処理と物理回路との任意の組み合わせを含み得ることが理解されるであろう。様々な実装形態では、信号処理構成１６６及び検出器部分１６７を、電子アセンブリ１６０の一部として含めることができる（基板上に配置されているなど）。
【0012】
図１９は、本明細書の他の場所に開示される様々な原理に関連する背景情報として提示される、前述の第３８９号特許に示されている代表的な先行技術の電磁誘導式電子エンコーダの特定の特徴を概略的に示す平面図である。図１９には更に、本明細書に含まれる他の図における同等の素子を指定するために使用される同等の参照番号又は記号を示すために参照番号注釈が含まれている。第３８９号特許の開示に基づく以下の簡略説明では、本開示の他の図における同等の参照番号のいくつかを、第３８９号特許の元の参照番号の後に括弧で示している。図１９の先行技術に関する詳細な説明は、第３８９号特許に見出すことができるだろう。したがって、ここには簡略説明のみが含まれている（例えば、第３８９号特許のうちの本開示に関連する特定の教示が含まれている）。
【0013】
第３８９号特許に開示されているように、図１９に示すようなトランスデューサには、ワイヤ又は巻線の実質的に同一平面内の少なくとも２つの経路が含まれている。送信巻線１０２（ＰＲＴＦＧＥ’’’’）は、大きな平面ループを形成する。この例では、送信巻線１０２は、磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥ’’’’全体を形成し、いくつかの実装形態では、（例えば、以下でより詳細に説明するように、本発明の特定の傾斜された磁場発生素子部分と対照して）非傾斜磁場発生素子部分ＵＦＧＥＰ’’’’として参照されることがある。受信巻線１０４（ＰＲＴＳＥＮ’’’’、ＳＥＴＳＥＮ’’’’）は、送信巻線１０２と実質的に同じ平面内にあり、ジグザグ又は正弦波パターンの矢印で示されているように一方向に広げられ、その後、矢印で示されているように逆方向に広げられているため、巻線はそれ自身を越えて、図に示すように互いの間に置かれる交互ループ１０６（ＳＥＮ＋’’’’）及び１０８（ＳＥＮ－’’’’）が形成される。その結果、受信巻線１０４（ＰＲＴＳＥＮ’’’’、ＳＥＴＳＥＮ’’’’）の交互ループ１０６（ＳＥＮ＋’’’’）及び１０８（ＳＥＮ－’’’’）の各々は、隣接するループとは異なる巻線方向を有する。送信巻線１０２（ＰＲＴＦＧＥ’’’’）に交流（変化）電流を印加することにより、送信巻線は、受信巻線１０４（ＰＲＴＳＥＮ’’’’、ＳＥＴＳＥＮ’’’’）のループ１０６（ＳＥＮ＋’’’’）及び１０８（ＳＥＮ－’’’’）を通って延在する時変磁場を生成する。様々な実装形態では、ループ１０６（ＳＥＮ＋’’’’）及び１０８（ＳＥＮ－’’’’）は、センシング部分（ＰＲＴＳＥＮ’’’’）のセンシング素子（ＳＥＴＳＥＮ’’’’）のセットとして指定することができる。
【0014】
導電性物体（例えば、導電性プレート１１４（ＳＭＥ’’’’）、そのうちのいくつかは、図１９のスケールパターン１１２上に短破線で示している）を含む、スケール（１７０’’’’）又はスケールパターン１１２（１８０’’’’）（そのうちの一部は、図１９に交互にされている長破線と短破線を示すエッジによって示されている）が、検出器部分（１６７’’’’）の近くに移動する場合、送信巻線１０２（ＰＲＴＦＧＥ’’’’）によって生成される変動磁場によって、導電性物体内に渦電流が誘導され、これは、ひいては、変動する送信磁場に対抗する磁場を導電性物体から発生させる。その結果、受信巻線１０４（ＰＲＴＳＥＮ’’’’）が受け取る磁束は変化又は妨害され、受信巻線１０４は、その出力端子Ｖ＋及びＶ－において非ゼロＥＭＦ信号（電圧）を出力する。これは、導電性物体が「＋」ループ１０６（ＳＥＮ＋’’’’）と「－」ループ１０８（ＳＥＮ－’’’’）との間を移動する際に、極性を変化させる。いくつかの実装形態では、信号変調素子（ＳＭＥ’’’’）は、非傾斜信号変調素子（ＵＳＭＥ’’’’）として、また、周期的スケールパターン（１８０’’’’）は、非傾斜周期的スケールパターン（ＵＰＳＰ’’’’）として参照されることがある。
【0015】
同じ極性の２つのループの場所間（例えば、ループ１０６（ＳＥＮ＋’’’’）の場所と次のループ１０６（ＳＥＮ＋’’’’）の場所との間）の距離は、センシング素子（ＳＥＴＳＥＮ’’’’）のセットのピッチ又は波長１１０（ＷＳＥＮ’’’’）として定義され、スケールパターン（１８０’’’’）及びスケール（１７０’’’’）のピッチ又は波長１１０（ＷＳＭＥ’’’’）に等しい場合がある。したがって、各ループ１０６（ＳＥＮ＋’’’’）及び／又は１０８（ＳＥＮ－’’’’）は、測定軸方向（ＭＡ’’’’）に沿って長さ又は最大寸法０．５＊（ＷＳＥＮ’’’’）を有することがわかるであろう。上記の導電性物体（導電性プレート１１４（ＳＭＥ’’’’など）が受信巻線１０４（ＰＲＴＳＥＮ’’’’）に近接しており、測定軸３００（ＭＡ’’’’）に沿って位置が連続的に変化している場合、受信巻線（ＰＲＴＳＥＮ’’’’）から出力される信号のＡＣ振幅は、ループ１０６（ＳＥＮ＋’’’’）及び１０８（ＳＥＮ－’’’’）の周期的な変化と導電性物体（導電性プレート１１４（ＳＭＥ’’’’など）によって引き起こされる送信された磁場の局所的な妨害により、波長１１０（ＷＳＭＥ’’’’）とともに連続的かつ周期的に変化する。
【0016】
図１９に示され、上で説明された送信巻線１０２（ＰＲＴＦＧＥ’’’’）及び受信巻線１０４（ＰＲＴＳＥＮ’’’’）は、検出器部分（１６７’’’’）として指定される素子の先行技術の実装形態の一例であることが理解されるであろう。スケール（１７０’’’’）又はスケールパターン１１２（１８０’’’’）は、スケールパターンとして指定される先行技術の実装形態の一例である。
【0017】
図２は、本明細書に開示される原理に従って形成されたトランスデューサＴＤＲの図である。トランスデューサＴＤＲは、図１のエンコーダ１０１で利用可能なスケール１７０と、検出器部分１６７とを含む。本明細書に説明される検出器部分（例えば、検出器部分１６７など）の磁場発生素子及びセンシング素子の特定の特徴は、図１９に関して上述した原理に少なくとも部分的に基づいて動作し、理解され得ることが理解されるであろう。図２の実装形態では、スケール１７０、検出器部分１６７、及び（例えば図１の）信号処理構成１６６が協調して動作して、測定軸方向ＭＡに沿って、２つの素子間（例えば、検出器部分１６７とスケール１７０及び／又はそれに取り付けられている素子との間）の相対位置を測定するために使用可能な電磁誘導式電子エンコーダ１０１を提供する。
【0018】
様々な実装形態では、スケール１７０は、測定軸方向ＭＡ（例えば、ｘ軸方向に対応する）に沿って延在し、周期的スケールパターン１８０を含む。周期的スケールパターンは、（例えば、既知のプリント回路製造方法を使用して）スケール基板（例えば、図６に示すスケール基板ＳＵＢＳＣ）上に製造された信号変調素子ＳＭＥを含む。本明細書に示す様々な実装形態では、周期的スケールパターン１８０は信号変調パターン１８０と呼ぶ場合もある。
【0019】
検出器部分１６７とスケール１７０との相対的な動きは、（例えば、第１及び第２の物体間の相対位置を決定するための第１及び第２の物体、又は物体の寸法を測定するために物体を間に配置することができる第１及び第２のジョー又は他の測定素子など、検出器部分１６７又はスケール１７０に結合され得る物理的な素子との関連で）相対位置や測定値を示し得る。測定された相対位置又は寸法は、ディスプレイ１３８（デジタルディスプレイなど）に表示され得る。様々な実装形態では、オン／オフスイッチや、他のオプションの制御ボタンなどの制御素子１３６が含まれていてもよい。エンコーダ１０１はまた、スケール１７０に対する検出器部分１６７の移動（摺動など）をガイドするように構成された様々な既知の素子（例えば、物理的な台やモーション素子など）を含んでいてもよい。
【0020】
図２に示すように、検出器部分１６７は、測定軸方向ＭＡに沿って配置された磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥと、センシング部分ＰＲＴＳＥＮとを含み得る（図３及び図４に関して以下でより詳細に説明する）。１つの特定の例示的な例では、検出器部分１６７の磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥ及びセンシング部分ＰＲＴＳＥＮの各々は、スケール１７０と平行に、かつそれに面して（例えば、スケール１７０の両側に）配置され、スケール１７０に面する磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥの前面は、Ｚ軸方向に沿った検出器ギャップＧＡＰＤＥＴによって、スケール１７０の反対側に面するセンシング部分ＰＲＴＳＥＮの前面から離すことができる（例えば、図６に関して以下でより詳細に説明する）。したがって、対応するスケールパターン１８０を有するスケール１７０の少なくとも一部は、透過型構成では、磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥ（図２の背面側、破線の矢印で示されている）とセンシング部分ＰＲＴＳＥＮとの間にある（例えば、前述の第３８９号特許に関連して図１９に示したようなより伝統的な片面構成と対比され得る。これは、反射型構成の１タイプとして特徴付けられ得る）。様々な実装形態では、磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥ及び／又はセンシング部分ＰＲＴＳＥＮ（例えば、それぞれの構成導体を含む）の前面を絶縁コーティングで覆うことができる。
【0021】
図２にも示されているように（例えば、図４に関して以下でより詳細に説明されるように）、磁界発生部分ＰＲＴＦＧＥは、第１の複数の磁界発生素子貫通穴ＴＨＲ１ＦＧＥ－Ａを通過する第１の磁界発生素子導体ＣＯＮ１ＦＧＥ－Ａに接続される。また、磁界発生部分ＰＲＴＦＧＥは、第１の複数のオフセット磁界発生素子貫通穴ＴＨＲ１ＦＧＥ－Ｂを通過する第１のオフセット磁界発生素子導体ＣＯＮ１ＦＧＥ－Ｂに接続される。これらは図２の裏側に位置するため、破線で示されている。センシング部分ＰＲＴＳＥＮは、第１の複数のセンシング素子貫通穴ＴＨＲ１ＳＥＮ－Ａを貫通する第１のセンシング素子導体ＣＯＮ１ＳＥＮ－Ａに接続され、また、第１の複数のオフセットセンシング素子貫通穴ＴＨＲ１ＳＥＮ－Ｂを通過する第１のオフセットセンシング素子導体ＣＯＮ１ＳＥＮ－Ｂに接続されている（ここで、例えば、貫通穴とは基板内の穴であり得、導体はこの穴を通って異なる層上にあり得る素子に接続する）。１つの特定の例示的な例では、２つのスケールシールド領域ＳＣＳＡが、全体的に測定軸方向ＭＡに沿って延在し、スケールパターン１８０の両側に位置する２つのストリップとして設けられている。様々な実装形態では、スケールシールド領域ＳＣＳＡは、磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥの磁場発生素子のセットＳＥＴＦＧＥと、センシング部分ＰＲＴＳＥＮのセンシング素子のセットＳＥＴＳＥＮとの間の結合を抑制するように構成されている。結合は、様々な貫通穴ＴＨＲによって生じる寄生ＦＧＥ－ＳＥＮ（例えば、送信器（Ｔｘ）－受信器（Ｒｘ））相互インダクタンスから少なくとも部分的にもたらされ得る。
【0022】
スケールパターン１８０の図示される部分には、第１のタイプの信号変調素子ＳＭＥが含まれており、これらはスケール列ＳＲ１～ＳＲ６に配置されている。信号変調素子ＳＭＥは、第１のスケール方向ＳＤ１に平行な傾斜した上部エッジ／下部エッジと、ｙ軸方向に延在する垂直エッジとを有する長方形や平行四辺形など、様々な形状で構成することができる（例えば、図９～図１１の例においてより明確に示す）。図２に示すように、周期的スケールパターン１８０は、第１のスケール空間波長Ｗ１ＳＭＥと、第１の横スケール空間波長ＴＷ１ＳＭＥとを有し、信号変調素子ＳＭＥは、第１のスケール方向ＳＤ１と、図示する例では、ｙ軸方向に相当する第１の横スケール方向ＴＳＤ１とに沿って配列されている。
【0023】
信号変調素子ＳＭＥの第１のスケール空間波長Ｗ１ＳＭＥは、センシング部分ＰＲＴＳＥＮの第１のセンシング素子空間波長（又はピッチ）Ｗ１ＳＥＮに対応することができる（例えば、等しくてもよい）（例えば、図３に関して以下でより詳細に説明する）。信号変調素子ＳＭＥの第１の横スケール空間波長ＴＷ１ＳＭＥは、磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥの第１の磁場発生素子空間波長（又はピッチ）Ｗ１ＦＧＥの１／２に対応することができる（例えば、等しくてもよい）（例えば、図４に関して以下でより詳細に説明する）。
【0024】
様々な実装形態では、第１の磁場発生素子空間波長（ピッチ）Ｗ１ＦＧＥは、第１のセンシング素子空間波長（ピッチ）Ｗ１ＳＥＮの整数倍になるように構成されており、この整数倍は少なくとも１倍である（例えば、図２では、整数倍数である１倍であり、Ｗ１ＦＧＥ＝Ｗ１ＳＥＮである）。これには、センシング素子ギャップＧＡＰＳＥＮと磁場発生素子ギャップＧＡＰＦＧＥとのずれ（図６参照）など、動的なスケールギャップやピッチのずれに対して、結果として得られるトランスデューサＴＤＲ／エンコーダの感度があまり高くないように（例えば、比較的鈍感に）するという技術的な利点があり得る。
【0025】
特定の例示的な例では、スケール列ＳＲ１～ＳＲ６における第１のタイプの信号変調素子ＳＭＥが傾斜している。つまり、上部エッジ／下部エッジは第１のスケール方向ＳＤ１と平行な状態で、測定軸方向ＭＡに対して第１のスケール角度ＳＡ１に配置されている。以下の図８～図１６を参照してより詳細に説明する。
【0026】
図示する実装形態では、信号変調素子ＳＭＥは、同様の導電性プレート（例えば、プリント回路基板上に作製された領域によって形成されたり、導電性基板から延在する隆起領域によって形成されたりする）を含む。しかし、他の実装形態では、同様の導電性ループ（例えば、プリント回路基板上のトレースによって形成される）を含んでいてもよい。スケールパターン１８０は、全体的にスケール１７０上に実装される。スケールパターン１８０は、動作中に検出器部分１６７に対して相対的に移動することが理解されるであろう。様々な実装形態では、スケールパターン１８０は、パターンが位置に応じて変化する空間特性を有し、これにより、検出器部分１６７のセンシング部分ＰＲＴＳＥＮのセンシング素子ＳＥＮ（図３参照）で発生する位置依存検出信号が提供される限り、代替の信号変調素子構成を含む様々な代替の空間変調パターンを含むことができる。
【0027】
様々な実装形態では、検出器部分１６７は、スケールパターン１８０に近接して取り付けられ、スケールパターン１８０に対して測定軸方向ＭＡに沿って移動するように構成されている。様々な実装形態では、検出器部分１６７の磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥ及びセンシング部分ＰＲＴＳＥＮは、当業者には理解されるように、様々な対応する信号処理方式と組み合わせて使用する様々な代替構成に従って形成することができる。
【0028】
図２に示すトランスデューサＴＤＲは、コンパクトサイズ、低電力動作（例えば、バッテリ寿命を長くする）、高分解能及び高精度測定、低コスト、汚染に対する堅牢性などの比較的最適化された組み合わせを提供するために、長年にわたって進化してきた電子エンコーダを典型的に実現する様々な構成のうちの１つであることが理解されるであろう。これらの構成のいずれにおいても、これらの因子のいずれかをわずかにでも向上させることは非常に望ましいが、特に、様々な用途において商業的な成功を収めるために課される設計上の制約を考慮すると、実現することは困難である。本明細書に開示され、特許請求される原理は、様々な用途のために、これらの因子のうちの多くを向上させる。
【0029】
以下の説明及び組み込まれた参考文献に基づいて当業者には明らかであるように、必要に応じて、様々な動作ギャップや絶縁層を提供するために、様々な素子が、ｚ軸方向に沿って異なる平面に位置する異なる作製層に存在し得ることが理解されるであろう。本開示の図全体を通して、１つ以上の素子の図に示すｘ軸、ｙ軸、及び／又はｚ軸の寸法は、明確にするために拡大表示されている場合があるが、これらは、本明細書に開示され、特許請求される様々な設計原理及び関係に矛盾することを意図していないことが理解されることが理解されるであろう。
【0030】
図３は、図２の検出器部分１６７のセンシング部分ＰＲＴＳＥＮを更に示す図である。図３に示すように、センシング部分ＰＲＴＳＥＮは、センシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ａ（即ち、１２個のセンシング素子ＳＥＮ－Ａ１～ＳＥＮ－Ａ１２を含む）と、オフセットセンシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ｂ（即ち、１２個のセンシング素子ＳＥＮ－Ｂ１～ＳＥＮ－Ｂ１２を含む）とを含む。図を簡単にするために、図３には、各セットの最初の２つのセンシング素子（即ち、Ａ１～Ａ２及びＢ１～Ｂ２）と最後の２つのセンシング素子（Ａ１１～Ａ１２及びＢ１１～Ｂ１２）のみにラベルが付けられているが、センシング素子（即ち、Ａ３～Ａ１０及びＢ３～Ｂ１０）は、同様に、図に示す残りのセンシング素子に対応すると理解されるものとする。センシング素子ＳＥＮのこれらのセットの第１のセンシング素子空間波長Ｗ１ＳＥＮは、空間変調素子ＳＭＥの第１のスケール空間波長Ｗ１ＳＭＥに対応する（例えば、等しい）。この実装形態では、センシング素子ＳＥＮは、センシングループ素子（或いは、センシングコイル素子又はセンシング巻線素子とも呼ばれる）を含む。これらは直列に接続され、測定軸方向ＭＡに対して名目上垂直である。本明細書で使用される場合、「名目上」という用語は、許容範囲に収まる１つ以上のパラメータの変動を包含する。例として、一実装形態では、「名目上」などの用語は、指定された値からの最小の差異（例えば、許容範囲に従って、５％未満、２％未満、又は１％未満の差異など）に相当し得る。
【0031】
図示する実装形態では、各セット内の隣接するループ素子は、反対の巻線極性を有するように（例えば、各セット内のセンシング素子はＳＥＮ＋とＳＥＮ－との間で交互にされる）、既知の方法に従って、ＰＣＢの様々な層上の導体の構成によって接続されている（例えば、貫通穴を通過する導体を含み得るフィードスルーで接続されている）。つまり、第１のループが磁場の変化に正の極性の検出器信号寄与で応答する場合、隣接するループは負の極性の検出器信号寄与で応答する。正の極性の検出器信号寄与を有するループは、本明細書ではＳＥＮ＋センシング素子として指定することができ、負の極性の検出器信号寄与を有するループは、本明細書における様々な文脈でＳＥＮ－センシング素子として指定することができる。例示的な実装形態では、各センシングループ素子は測定軸方向ＭＡ（図２参照）に沿って最大幅ＬＷを有し得、これは、名目上、第１のセンシング素子空間波長Ｗ１ＳＥＮの１／２に等しい。様々な実装形態では、各セット内のセンシング素子は、それらの検出器信号又は信号寄与がセットごとに合計されるように直列に接続され、「合計」された検出器信号は、検出器信号出力接続部（例えば、第１のセンシング素子導体ＣＯＮ１ＳＥＮ－Ａ及び第１のオフセットセンシング素子導体ＣＯＮ１ＳＥＮ－Ｂにおける）で（例えば、図１の）信号処理構成１６６に出力される。
【0032】
センシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ａは、第１の複数のセンシング素子貫通穴ＴＨＲ１ＳＥＮ－Ａを通過する第１のセンシング素子導体ＣＯＮ１ＳＥＮ－Ａに接続されている。第１の複数のセンシング素子貫通穴ＴＨＲ１ＳＥＮ－Ａは、第１のセンシング素子貫通穴方向ＴＨＤ１ＳＥＮ－Ａに沿って延在するように配置されている。オフセットセンシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ｂは、第１の複数のオフセットセンシング素子貫通穴ＴＨＲ１ＳＥＮ－Ｂを通過する第１のオフセットセンシング素子導体ＣＯＮ１ＳＥＮ－Ｂに接続されている。第１の複数のオフセットセンシング素子貫通穴ＴＨＲ１ＳＥＮ－Ｂは、第１のセンシング素子貫通穴方向ＴＨＤ１ＳＥＮ－Ａと平行な第１のオフセットセンシング素子貫通穴方向ＴＨＤ１ＳＥＮ－Ｂに沿って延在するように配置されている。
【0033】
様々な実装形態では、当業者には理解されるように、（例えば、直交信号を提供する又はそうでなければ直交信号に対応するように）異なる空間位相位置に、センシング素子の２つ以上のセット（及び／又は、本明細書に開示されているように、磁場発生素子の２つ以上のセット）を提供するように検出器を構成することが有利であることが理解されるであろう。したがって、センシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ａと、オフセットセンシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ｂとは異なる空間位相位置にあり、第１のセンシング素子空間位相ＰＨ１ＳＥＮ－Ａと、第１のオフセットセンシング素子空間位相ＰＨ１ＳＥＮ－Ｂとの間のセンシング素子空間位相オフセットＯＦＦＳＥＴＳＥＮによって離されている（例えば、特定の実装形態では、ＯＦＦＳＥＴＳＥＮは１／４Ｗ１ＳＥＮに等しくてもよい）。同様に、以下で図４に説明されている磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥの磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ａ及びオフセット磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ｂも異なる空間位相位置にある。ただし、本明細書で説明するセンシング素子及び磁場発生素子の構成は、例示にすぎないことを意図しており、限定的ではないことを理解されたい。一例として、いくつかの実装形態では、個々のセンシング素子ループは、例えば、米国特許第９，９５８，２９４号に開示されているように、対応する信号処理構成に個々の信号を出力することができる。この特許は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。より一般的には、様々な実装形態では、様々な既知のセンシング素子構成及び／又は磁場発生素子コンバージョンを、様々な既知のスケールパターン及び信号処理方式と組み合わせて使用するために、本明細書に開示され、特許請求される原理と組み合わせて使用することができる。
【0034】
様々な実装形態では、周期的スケールパターン１８０の信号変調素子ＳＭＥは、サブセットＡ（いくつかのスケール列Ａを有する）とサブセットＢ（いくつかのスケール列Ｂを有する）のような２つ以上のサブセットにグループ化することができる。周期的スケールパターン１８０では、図示するように、スケール列ＳＲはＡとＢとで交互にされ得る。これは、図４に関して以下でより詳細に説明するように、交互の磁場発生素子ＦＧＥ－Ａ及びＦＧＥ－Ｂと同様である。上記のように、周期的スケールパターン１８０では、信号変調素子ＳＭＥは、スケール方向ＳＤ１に沿って各々延在しているスケール列ＳＲ（例えば、交互のスケール列Ａ及びスケール列Ｂが含まれ得る）に配列されている。第１のスケール空間波長Ｗ１ＳＭＥに従って間隔をあけた信号変調素子ＳＭＥを有する各スケール列は、第１のスケール方向ＳＤ１に信号変調素子ＳＭＥの空間位相を有し得る。周期的スケールパターン１８０の隣接するスケール列では、各スケール列の空間位相は、隣接するスケール列の空間位相から、第１のスケール空間波長Ｗ１ＳＭＥの１／２だけオフセットされ得る。例えば、図３に示すように、隣接して交互にされたスケール列Ａ及びＢは、異なる空間位相位置にあり、第１の信号変調素子空間位相ＰＨ１ＳＭＥ－Ａと、第１のオフセット信号変調素子空間位相ＰＨ１ＳＭＥ－Ｂとの間の信号変調素子空間位相オフセットＯＦＦＳＥＴＳＭＥによって離されている。この例では、信号変調素子空間位相オフセットＯＦＦＳＥＴＳＭＥは、第１のスケール空間波長Ｗ１ＳＭＥの１／２（例えば、隣接するスケール列間の１８０度の空間位相シフト／差に相当し得る）に等しい。
【0035】
図３の例では、空間位相ＰＨ１ＳＭＥ－Ａ及びＰＨ１ＳＭＥ－Ｂは、対応する２つの下部のスケール列内の特定の場所に対応するものとして示されている。各スケール列内の各場所は、周期的スケール列の特定の位相値に対応する。例えば、空間位相ＰＨ１ＳＭＥ－Ａの図示された場所が周期的スケール列Ａの０度の空間位相場所に対応する場合、空間位相ＰＨ１ＳＭＥ－Ｂの図示された場所も同様に、周期的スケール列Ｂの０度の空間位相場所に対応することができる。様々な実装形態では、スケール列Ａ及びＢの任意の対応する同じ度数の空間位相場所を、空間位相ＰＨ１ＳＭＥ－Ａ及びＰＨ１ＳＭＥ－Ｂの指標として選択することができ、その２つの空間差が、信号変調素子空間位相オフセットＯＦＦＳＥＴＳＭＥを対応して示す。このような原理は、本明細書に説明される（例えば、図１１に関して以下でより詳細に説明される）他の空間位相やオフセットなどに適用されることに留意されたい。
【0036】
図４は、図２の検出器部分１６７の磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥを示す図である。磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥは、磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ａ（即ち、８つの磁場発生素子ＦＧＥ－Ａ１～ＦＧＥ－Ａ８を含む）と、オフセット磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ｂ（即ち、８つの磁場発生素子ＦＧＥ－Ｂ１～ＦＧＥ－Ｂ８を含む）とを含む。図を簡単にするために、図４には、各セットの最初の２つの磁場発生素子（即ち、Ａ１～Ａ２及びＢ１～Ｂ２）と最後の２つの磁場発生素子（Ａ７～Ａ８及びＢ７～Ｂ８）のみにラベルが付けられているが、磁場発生素子（即ち、Ａ３～Ａ６及びＢ３～Ｂ６）は、同様に、図に示す残りの磁場発生素子に対応すると理解されるものとする。磁場発生素子ＦＧＥの第１の磁場発生素子空間波長（又はピッチ）Ｗ１ＦＧＥは、第１の横スケール空間波長ＴＷ１ＳＭＥの２倍に対応する（図２を参照、ここでは、ＴＷ１ＳＭＥは名目上、Ｗ１ＦＧＥの１／２に等しい）。特定の例示的な例では、磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ａと、オフセット磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ｂとは異なる空間位相位置にあり、第１の磁場発生素子空間位相ＰＨ１ＦＧＥ－Ａと、第１のオフセット磁場発生素子空間位相ＰＨ１ＦＧＥ－Ｂとの間の磁場発生素子空間位相オフセットＯＦＦＳＥＴＦＧＥによって離されている（例えば、特定の実装形態では、ＯＦＦＳＥＴＦＧＥは１／４Ｗ１ＦＧＥに等しくてもよい）。磁場発生素子ＦＧＥは、直列に接続された磁場発生ループ素子を含む。例示的な実装形態では、各磁場発生ループ素子は、第１の横スケール方向ＴＳＤ１（図２参照）に沿って最大幅ＴＬＷを有し、これは、名目上、磁場発生素子空間波長Ｗ１ＦＧＥの１／２に等しい。
【0037】
磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ａは、第１の複数の磁場発生素子貫通穴ＴＨＲ１ＦＧＥ－Ａを通過する第１の磁場発生素子導体ＣＯＮ１ＦＧＥ－Ａに接続されている。第１の複数の磁場発生素子貫通穴ＴＨＲ１ＦＧＥ－Ａは、第１の磁場発生素子貫通穴方向ＴＨＤ１ＦＧＥ－Ａに沿って延在するように配置されている。オフセット磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ｂは、第１の複数のオフセット磁場発生素子貫通穴ＴＨＲ１ＦＧＥ－Ｂを通過する第１のオフセット磁場発生素子導体ＣＯＮ１ＦＧＥ－Ｂに接続されている。第１の複数のオフセット磁場発生素子貫通穴ＴＨＲ１ＦＧＥ－Ｂは、図示する例では、第１の磁場発生素子貫通穴方向ＴＨＤ１ＦＧＥ－Ａと同一線上にある第１のオフセット磁場発生素子貫通穴方向ＴＨＤ１ＦＧＥ－Ｂに沿って延在するように配置されている。第１の磁場発生素子貫通穴方向ＴＨＤ１ＦＧＥ－Ａ及び第１のオフセット磁場発生素子貫通穴方向ＴＨＤ１ＦＧＥ－Ｂを、第１のセンシング素子貫通穴方向ＴＨＤ１ＳＥＮ－Ａ及び第１のオフセットセンシング素子貫通穴方向ＴＨＤ１ＳＥＮ－Ｂに対して、名目上、９０°（例えば、垂直）に配置する（及び、様々な実装形態では、好ましくは、第１のセンシング素子貫通穴ＴＨＲ１ＳＥＮ－Ａ及び第１のオフセットセンシング素子貫通穴ＴＨＲ１ＳＥＮ－Ｂに対して中心に置く）ことは、様々な貫通穴ＴＨＲによって生じ得るＦＧＥ－ＳＥＮ（例えば、送信器（Ｔｘ）－受信器（Ｒｘ））相互インダクタンスを最小限に抑えるのに有利である場合がある。
【0038】
図５は、図２のトランスデューサＴＤＲの側面図を示す図である。センシング部分ＰＲＴＳＥＮ及び磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥは、スケール１７０の両側に配置されて、集合的に検出器部分１６７を構成している。センシング部分ＰＲＴＳＥＮから接続される第１のセンシング素子導体ＣＯＮ１ＳＥＮ－Ａ及び第１のオフセットセンシング素子導体ＣＯＮ１ＳＥＮ－Ｂは、それぞれ、第１の複数のセンシング素子貫通穴ＴＨＲ１ＳＥＮ－Ａ及び第１の複数のオフセットセンシング素子貫通穴ＴＨＲ１ＳＥＮ－Ｂを通過する。磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥから接続された第１の磁場発生素子導体ＣＯＮ１ＦＧＥ－Ａ及び第１のオフセット磁場発生素子導体ＣＯＮ１ＦＧＥ－Ｂは、それぞれ、第１の複数の磁場発生素子貫通穴ＴＨＲ１ＦＧＥ－Ａ及び第１の複数のオフセット磁場発生素子貫通穴ＴＨＲ１ＦＧＥ－Ｂを通過する。
【0039】
図６は、基板上にある、図２のトランスデューサＴＤＲのコンポーネントの断面端面図を示す図である。特定の例示的な例では、第１の周期的スケールパターン１８０を含むスケール１７０がスケール基板ＳＵＢＳＣ上に形成されている。センシング部分ＰＲＴＳＥＮは、第１の周期的スケールパターン１８０の上方に配置され、そこから、ｚ軸方向に沿って検出素子ギャップＧＡＰＳＥＮによって離されている。磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥは、第１の周期的スケールパターン１８０の下方に配置され、そこから、ｚ軸方向に沿って磁場発生素子ギャップＧＡＰＦＧＥによって離されている。スケール１７０に面するセンシング部分ＰＲＴＳＥＮの下面（例えば、前面）は、スケール１７０に面する磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥの上面（例えば、前面）から、検出器ギャップＧＡＰＤＥＴによって離されている。例示的な実装形態では、第１の周期的スケールパターン１８０は、センシング素子部分ＰＲＴＳＥＮの第１のセンシング素子のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ａの少なくとも一部（例えば、その最も近い部分）よりも、磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥの磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ａの少なくとも一部（例えば、その最も近い部分）に近い場合がある（例えば、図６に示すように、ＧＡＰＦＧＥは、ＧＡＰＳＥＮよりも小さい）。特定の実装形態では、この関係が逆になってもよい（例えば、ＧＡＰＳＥＮがＧＡＰＦＧＥよりも小さい）。
【0040】
平面センシング素子基板ＳＵＢＳＥＮは、４つの層Ｌ１～Ｌ４を含む。層Ｌ１は、信号処理部分１６６－ＳＥＮを含む電子機器を含む。信号処理部分１６６－ＳＥＮは、信号処理構成１６６（図１）の一部であり得、駆動信号を（例えば、センシング素子ＳＥＮのセットからの）検出器信号と同期させる。層Ｌ２は接地接続（ＧＮＤ）を含む。層Ｌ３及び層Ｌ４は、全てのセンシング素子ＳＥＮ（例えば、センシング素子の全てのセットＳＥＴＳＥＮを含む）を含み、異なる層Ｌ３及び層Ｌ４に異なるトレースがある（例えば、クロスオーバー部分で電子的に分離するために）。上記のように、センシング素子部分ＰＲＴＳＥＮは、全てのセンシング素子ＳＥＮ（例えば、センシング素子の全てのセットＳＥＴＳＥＮを含む）を含む。
【0041】
平板磁場発生素子基板ＳＵＢＦＧＥは、４つの層Ｌ１～Ｌ４を含む。層Ｌ１は、信号処理部分１６６－ＦＧＥを含む電子機器を含む。信号処理部分１６６－ＦＧＥは、信号処理構成１６６（図１）の一部であり得る。層Ｌ２は接地接続（ＧＮＤ）を含む。層Ｌ３及び層Ｌ４は、全ての磁場発生素子ＦＧＥ（例えば、磁場発生素子の全てのセットＳＥＴＦＧＥを含む）を含み、異なる層Ｌ３及び層Ｌ４に異なるトレースがある（例えば、クロスオーバー部分で電子的に分離するために）。上記のように、磁場発生素子部分ＰＲＴＦＧＥは、全ての磁場発生素子ＦＧＥ（例えば、磁場発生素子の全てのセットＳＥＴＦＧＥを含む）を含む。
【0042】
様々な実装形態では、駆動信号を検出器信号と同期させる信号処理部分１６６－ＳＥＮの少なくとも一部は、平面センシング素子基板ＳＵＢＳＥＮに固定される。そのために、電子コネクタＥＣＯＮ（フレックスケーブルなど）が、平面センシング素子基板ＳＵＢＳＥＮと平面磁場発生素子基板ＳＵＢＦＧＥとの間に延在している。電子コネクタＥＣＯＮは、平面センシング素子基板ＳＵＢＳＥＮ上の信号処理部分１６６－ＳＥＮを、平面磁場発生素子基板ＳＵＢＦＧＥ上の信号処理部分１６６－ＦＧＥ又は磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ａのうちの少なくとも一方（例えば、更に、様々な実装形態では、オフセット磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ｂ）に電気的に結合する。特定の例示的な例では、電子コネクタＥＣＯＮは、センシング部分ＰＲＴＳＥＮ及び磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥを含む検出器部分１６７の一部として、センシング部分ＰＲＴＳＥＮの電子機器層Ｌ１を磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥの電子機器層Ｌ１に接続する。そして、検出器部分１６７及びスケール１７０が、トランスデューサＴＤＲを形成する。動作中、第１の周期的スケールパターン１８０に対する測定軸方向ＭＡ（例えば、ＭＡは、図６のページに直交するｘ軸と平行である）に沿った検出器部分１６７の移動は、第１の周期的スケールパターン１８０の少なくとも一部が第１のセンシング素子のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ａ（例えば、センシング素子基板ＳＵＢＳＥＮの層Ｌ４に少なくとも部分的に含まれている）と磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ａ（例えば、磁場発生素子基板ＳＵＢＦＧＥの層Ｌ４に少なくとも部分的に含まれている）との間の名目上の検出器ギャップＧＡＰＤＥＴの間隔内にある状態で、平面センシング素子基板ＳＵＢＳＥＮ及び平面磁場発生素子基板ＳＵＢＦＧＥが、第１の周期的スケールパターン１８０に対して移動することに対応している。なお、図６に示す、検出器部分１６７を形成するために基板を使用する例は、図１０の例示的な構成など、後の図に示す他の構成を形成するために利用可能である。
【0043】
図７は、図２のトランスデューサＴＤＲの上面斜視図を示す図である。トランスデューサＴＤＲは、スケールパターン１８０を有する（例えば、更に、スケールシールド領域ＳＣＳＡを含む）スケール１７０と、検出器部分１６７とを含む。検出器部分１６７は、スケール１７０の上方にあるように図示されているセンシング部分ＰＲＴＳＥＮと、スケール１７０の下方にあるように図示されている磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥとを含む。上面斜視図に従って、図７はまた、それぞれ、第１の複数のセンシング素子貫通穴ＴＨＲ１ＳＥＮ－Ａ及び第１の複数のオフセットセンシング素子貫通穴ＴＨＲ１ＳＥＮ－Ｂを通過する第１のセンシング素子導体ＣＯＮ１ＳＥＮ－Ａ及び第１のオフセットセンシング素子導体ＣＯＮ１ＳＥＮ－Ｂも示している（例えば、これらはスケールシールド領域ＳＣＳＡの１つに近接している）。
【0044】
図１～図７に示した構成に関連して、動作中、磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ａ及びオフセット磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ｂは、各々、（例えば、信号処理構成１６６から提供される）コイル駆動信号に応答して、磁束を変化させる。図示する実装形態では、第１の磁場発生素子導体ＣＯＮ１ＦＧＥ－Ａ及び第１のオフセット磁場発生素子導体ＣＯＮ１ＦＧＥ－Ｂを使用して、信号処理構成（例えば、図１の信号処理構成１６６）からコイル駆動信号を、磁場発生素子のそれぞれのセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ａ及びＳＥＴ１ＦＧＥ－Ｂに接続することができる。
【0045】
センシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ａ及びオフセットセンシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ｂの構成要素は、周期的スケールパターン１８０の隣接する信号変調素子ＳＭＥ（例えば、１つ以上の信号変調素子ＳＭＥ）によって提供される磁束の変化に対する局所的な影響に応答する検出器信号を提供するように構成されている。信号処理構成（例えば、図１の信号処理構成１６６）は、検出器部分１６７から入力された検出器信号に基づいて、スケールパターン１８０に対するセンシング部分ＰＲＴＳＥＮ（例えば、センシング素子の全てのセットＳＥＴＳＥＮを含む）の位置を決定するように構成することができる。例えば、第１の信号はセンシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ａによってもたらされ、第２の信号はオフセットセンシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ｂからもたらされ得る。第１の信号及び第２の信号は、それぞれ、導体ＣＯＮ１ＳＥＮ－Ａ及び導体ＣＯＮ１ＳＥＮ－Ｂにおいて信号処理構成１６６に入力され、スケール１７０に対する検出器部分１６７の測定／位置を決定するために利用され得る。一般的に、センシング素子及び／又は磁場発生素子などのセットは、例えば参考文献に説明されたもの及び図１９に関連して上述したものといった、（例えば、電磁誘導式エンコーダの）既知の原理に従って少なくとも部分的に動作することができる。
【0046】
様々な実装形態では、検出器部分１６７は、様々なタイプの測定機器や位置決定構成（例えば、リニアスケール）に含まれ得る。例えば、検出器部分１６７はスライド構成要素に固定され得、スケールパターン１８０はｘ軸方向と一致する測定軸を持つビーム又はスパー構成要素に固定され得る（例えば、様々な実装形態では、スケールパターン１８０を含むスケール１７０は、それが取り付けられているビーム又はスパー構成要素から延在するか突出しており、検出器部分１６７のセンシング素子基板ＳＵＢＳＥＮ及び磁場発生素子基板ＳＵＢＦＧＥはスケール１７０の両側に取り付けられている）。このような構成では、検出器部分１６７及びスケール１７０は、ｘ軸方向及びｙ軸方向に沿って延在する平面（ｚ軸方向は平面に直交する）において、測定軸方向ＭＡに沿って互いに相対的に移動することができる。
【0047】
図８は、測定軸方向ＭＡに対してスケール角度ＳＡ１に傾斜した周期的スケールパターン１８０（例えば、図２のトランスデューサＴＤＲのスケールパターン１８０と同様）の側方オフセットＬＯＦＥＲを示す図である。例示的なスケール角度ＳＡ１は、様々な例示的な実装形態では、例えば、５度又は２度未満と比較的小さいか、及び／又は少なくとも１度であり得る。傾斜構成を使用すると、エンコーダの所与のｘ方向変位に対応するｙ方向変位がある。これにより、以下でより詳細に説明するように、非常にコンパクトなアブソリュート型電磁誘電式エンコーダを設計することができる。図８、図９、図１５、及び図１６の例において、図示するスケール角度ＳＡは、より明確に特定の概念を説明するために拡大表示されていることが理解されるであろう。
【0048】
図８では、スケール１７０のスケールパターン１８０は、第１のスケール方向ＳＤ１と第１の横スケール方向ＴＳＤ１とに沿って配置された複数の信号変調素子ＳＭＥ（例えば図２参照）を含む。様々な例示的な実施形態では、スケールパターン１８０は、測定軸方向ＭＡに対してスケール角度ＳＡ１（＝θＡＢＳ１）で傾斜している場合がある。ＭＰＦＥＲとは、スケールパターン１８０の中央位置を指し、これは、エンコーダ全範囲ＦＥＲの右端にある右位置ＲＰと左端にある左位置ＬＰとの間にあるスケールパターン１８０のエンコーダ全範囲ＦＥＲの中心にある。側方オフセットＬＯは、測定軸方向ＭＡに沿った特定の選択されたｘ軸位置におけるｙ軸方向のオフセット量である。ＬＯＦＥＲとは、エンコーダ全範囲ＦＥＲにわたる側方オフセットＬＯを指し、スケールパターン１８０（即ち、エンコーダ全範囲ＦＥＲ）の右位置ＲＰに対する左位置ＬＰにおけるオフセット量である。ＬＯＦＥＲはまた、左位置ＬＰにおける有効側方オフセットＥＬＯ（即ち、ＥＬＯＬＰ）とも呼ばれる。中央位置ＭＰにおける有効側方オフセットＥＬＯ（即ち、ＥＬＯＭＰ）は、スケールパターン１８０の右位置ＲＰ（即ち、エンコーダ全範囲ＦＥＲの１／２（即ち、１／２ＦＥＲ））に対する中央位置ＭＰでのオフセット量であり、１／２ＬＯＦＥＲに等しい。スケールパターン１８０の側エッジに挿入された破断線ＢＬは、ｙ軸方向のスケールパターンの寸法が更に延在可能であることを示している。
【0049】
様々な例示的な実装形態では、エンコーダは、エンコーダ全範囲ＦＥＲにわたる第１の周期的スケールパターンの合計有効側方オフセットが、名目上、第１の磁場発生素子空間波長（又はピッチ）Ｗ１ＦＧＥ（図２）の少なくとも１／１０に等しくなるように構成することができる。様々な例示的な実装形態では、エンコーダ全範囲にわたる第１の周期的スケールパターンの合計有効側方オフセットは、名目上、第１の磁場発生素子空間波長（又はピッチ）Ｗ１ＦＧＥの少なくとも１／５、少なくとも１／４、又は少なくとも１／２に等しい。図４に示すように、様々な実装形態では、傾斜したスケールパターンと相互作用する磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥは、同じスケール角度ＳＡ１（＝θＡＢＳ１）で同様に傾斜することができる。更なる実装形態では、センシング素子部分ＰＲＴＳＥＮが更に（例えば、センシング素子ＳＥＮが第１のスケール方向ＳＤ１に垂直に傾斜するように第１のスケール方向ＳＤ１に垂直になるように）傾斜していてもよい。
【0050】
図９は、測定軸方向ＭＡに対してスケール角度ＳＡ１（＝θＡＢＳ１）で傾斜した周期的スケールパターン１８０のアブソリュート範囲にわたる側方オフセットＬＯＡＢＳを示す図である。図９の例では、周期的スケールパターン１８０は、少なくとも４つのスケール列ＳＲ１～ＳＲ４を含み、各々が複数の信号変調素子ＳＭＥを含む（例えば、図２参照）。様々な実装形態では、信号変調素子ＳＭＥを、スケール列ＳＲ１（Ａ）及びＳＲ３（Ａ）を含むサブセットＡ、スケール列ＳＲ２（Ｂ）及びＳＲ４（Ｂ）を含むサブセットＢなど、２つ以上のサブセットにグループ化することが有利であることが理解されるであろう。スケール列は、図示するように、前述の交互にされた磁場発生素子ＦＧＥ－Ａ及びＦＧＥ－Ｂ（例えば、図４参照）と同様に、ＡとＢとで交互にされてもよい。図９では、サブセットＡのスケール列ＳＲ１（Ａ）内の位置Ｐ１及びＰ２における２つの代表的な信号変調素子ＳＭＥを、Ｐ１ＳＲ１及びＰ２ＳＲ１として代表的に示している。同様に、同じサブセットＡのスケール列ＳＲ３（Ａ）内の位置Ｐ１及びＰ２における２つの代表的な信号変調素子ＳＭＥを、ＰＡＳＲ３及びＰ２ＳＲ３として代表的に示している。図を簡単にするために、図９には代表的な信号変調素子ＳＭＥ（即ち、Ｐ１ＳＲ１、Ｐ２ＳＲ１、Ｐ１ＳＲ３、及びＰ２ＳＲ３を含む）のみを示しているが、各スケール列ＳＲには、周期的スケールパターン１８０の一部として、（例えば、図２、図１０などに示すスケールパターンと同様に）信号変調素子ＳＭＥの間隔が狭いシーケンスが含まれていることが理解されるであろう。
【0051】
アブソリュート範囲（λＡＢＳ）は、所与のｙ軸位置でパターン変化の部分が繰り返される前（例えば、サブセットＡのスケール列内の傾斜した周期的スケールパターン１８０が同じサブセットの次のスケール列で繰り返される前）のｘ軸に沿った距離として定義される。このような範囲内では、ｘ軸方向に沿って移動するときの各信号変調素子の側方オフセット（例えば、ｙ軸オフセット）から生じる特定の相対信号は、ｘ軸方向に沿った各位置で相対的に一意になる。アブソリュート範囲の終わりで、次のアブソリュート範囲に移動が続くと、ｘ軸方向に沿って移動するときの各信号変調素子の側方オフセット（例えば、ｙ軸オフセット）から生じる特定の相対信号が繰り返される。ｘ軸に沿った各位置で一意の（例えば、絶対）位置信号を有することを意図したエンコーダの構成では、様々な実装形態では、スケールは、（例えば、エンコーダの所与の構成に対するエンコーダ全範囲に対応するものとして）最大１つのアブソリュート範囲（又はその一部分のみ）をカバーするように構成することができる。
【0052】
図９では、アブソリュート範囲λＡＢＳは、スケール列ＳＲ１（Ａ）内の信号変調素子ＳＭＥ（Ｐ１ＳＲ１）及びスケール列ＳＲ３（Ａ）の信号変調素子ＳＭＥ（Ｐ１ＳＲ３）があるｘ軸に沿った位置Ｐ１から開始して、スケール列ＳＲ１（Ａ）内の信号変調素子ＳＭＥ（Ｐ２ＳＲ１）及びスケール列ＳＲ３（Ａ）内の信号変調素子ＳＭＥ（Ｐ２ＳＲ３）があるｘ軸に沿った位置Ｐ２まで延在する。周期的スケールパターン１８０（即ち、スケール列ＳＲ１（Ａ）及びＳＲ３（Ａ）を含む）は、ｘ軸（測定軸方向ＭＡ）に対してスケール角度ＳＡ１（＝θＡＢＳ１）で傾斜しているため、周期的スケールパターン１８０の相対的な部分は、ｘ軸方向に沿った一定量の移動の後、所与のｙ軸位置で繰り返して現れる。例えば、信号変調素子ＳＭＥ（Ｐ２ＳＲ１）のｙ軸位置は、信号変調素子ＳＭＥ（Ｐ１ＳＲ３）のｙ軸位置と同じであることが示されており、ｘ軸方向に沿って移動するときの各信号変調素子の側方オフセット（例えば、ｙ軸オフセット）から生じる特定の相対信号は、その点から繰り返される。
【0053】
より具体的には、左から右へのｘ軸に沿った移動では、位置Ｐ１での信号変調素子ＳＭＥ（Ｐ１ＳＲ３）のｙ軸／側方位置は、位置Ｐ２での信号変調素子ＳＭＥ（Ｐ２ＳＲ３）のｙ軸位置に対して側方にオフセットされ、かつ周期的スケールパターンが、信号変調素子ＳＭＥ（Ｐ２ＳＲ１）でＳＲ１（Ａ）の次のスケール列で繰り返し現れる同じｙ軸位置にある。つまり、スケール列ＳＲ３（Ａ）内の信号変調素子ＳＭＥ（Ｐ１ＳＲ３）のｙ軸位置は、次のスケール列ＳＲ１（Ａ）内の信号変調素子ＳＭＥ（Ｐ２ＳＲ１）のｙ軸位置と同じである。したがって、アブソリュート範囲λＡＢＳは、傾斜した周期的スケールパターン１８０が、周期的スケールパターンが（例えば、同じサブセットの）次のスケール列で繰り返し現れるｙ軸／側方位置を得るためにｘ軸方向に横断する距離と考えることができる。
【0054】
アブソリュート範囲にわたる側方オフセットＬＯＡＢＳは、ｘ軸方向のアブソリュート範囲λＡＢＳにわたるｙ軸方向の側方オフセットである。エンコーダの所与のｘ軸方向変位に対して対応するｙ軸方向変位があるように、スケールパターンをＳＡ１（＝θＡＢＳ１）で傾斜すると、アブソリュート範囲内の各位置には、その絶対位置を検出することを可能にする信号の一意の組み合わせがあり、これにより、非常にコンパクトなアブソリュート型（ＡＢＳ）電磁誘導式エンコーダの設計（例えば、８ｍｍ×８ｍｍ、図１０）が可能になることが理解されるであろう。つまり、より一般的には、検出器部分１６７から入力される検出器信号は、検出器部分１６７に近接する信号変調素子ＳＭＥの有効側方オフセットＥＬＯに少なくとも部分的に基づいて、スケールパターン１８０の少なくとも一部分に沿った絶対位置を示すことができる。
【0055】
本明細書の他の場所に示すスケールパターンの特定の実装形態（例えば、いくつかの実装形態では、単一の絶対波長内の「絶対」構成を表す場合がある）とは異なり、特定の原理を説明する目的で、図９のスケールパターンは、単一のアブソリュート範囲を超えて延在している（例えば、更に、特定の構成のエンコーダ全範囲を超えて対応して延在していてもよい）ものとして示されていることが理解されるであろう。より具体的には、図９のスケールパターン１８０は、単一の絶対（ＡＢＳ）波長／スケール距離λＡＢＳを超えて延在しているものとして示されており、これは、どのようにしてそのような絶対（ＡＢＳ）波長／スケール距離λＡＢＳが少なくとも部分的に定義され得るかを説明するのに役立つ。
【0056】
図１０は、図１のエンコーダ１０１で利用可能な、スケール１７０’及び検出器部分１６７’を含むトランスデューサＴＤＲ’の第２の実装形態の図である。図示するように、トランスデューサＴＤＲ’では、特定の部分が、中心軸ＣＴＡ’を中心に鏡面対称構成に配置されている。上記の構成と同様に、検出器部分１６７’は、スケール１７０’に近接して取り付けられ、エンコーダ全範囲にわたって、スケール１７０’に対して測定軸方向ＭＡ’に沿って移動するように構成されている。
【0057】
具体的には、スケール１７０’は、第１の周期的スケールパターン１８０’と、第２の周期的スケールパターン１８０’’とを含むパターン部分ＰＲＴＰＡＴ’を含む。様々な実装形態では、第２の周期的スケールパターン１８０’’の特定の寸法及び／又は他の特徴は、全体的に、測定軸方向ＭＡ’と平行であるスケール１７０’の中心軸ＣＴＡ’を中心に第１の周期的スケールパターン１８０’の対応する寸法及び／又は特徴と少なくとも部分的に対称であり得る。第１の周期的スケールパターン１８０’は、第１のスケール列ＳＲ１’～ＳＲ３’に配置された複数の第１の信号変調素子ＳＭＥ’を含み、第２の周期的スケールパターン１８０’’は、第２のスケール列ＳＲ１’’～ＳＲ３’’に配置された複数の第２の信号変調素子ＳＭＥ’’を含む。
【0058】
第１の周期的スケールパターン１８０’は、第１のスケール空間波長Ｗ１ＳＭＥ’と、第１の横スケール空間波長ＴＷ１ＳＭＥ’とを有し、第１の信号変調素子ＳＭＥ’は、第１のスケール方向ＳＤ１’と、第１の横スケール方向ＴＳＤ１’とに沿って配列されている。第２の周期的スケールパターン１８０’’は、第２のスケール空間波長Ｗ２ＳＭＥ’’と、第２の横スケール空間波長ＴＷ２ＳＭＥ’’とを有し、第２の信号変調素子ＳＭＥ’’は、第２のスケール方向ＳＤ２’’と、第２の横スケール方向ＴＳＤ２’’とに沿って配列されている。第１のスケール方向ＳＤ１’は、スケール１７０’の中心軸ＣＴＡ’を中心として、第２のスケール方向ＳＤ２’’と対称である。第１の周期的スケールパターン１８０’は、中心軸ＣＴＡ’に対して第１のスケール角度ＳＡ１’（＝θＡＢＳ１）で傾斜している。第２の周期的スケールパターン１８０’’は、中心軸ＣＴＡ’に対して、中心軸ＣＴＡ’を中心として第１のスケール角度ＳＡ１’（＝θＡＢＳ１）と対称である第２のスケール角度ＳＡ２’’（＝θＡＢＳ２）で傾斜している。
【0059】
特定の例示的な例では、第１のスケール列ＳＲ１’～ＳＲ３’内に配置された複数の第１の信号変調素子ＳＭＥ’は傾斜している。即ち、測定軸方向ＭＡ’に対して第１のスケール角度ＳＡ１’に配置されている。また、第２のスケール列ＳＲ１’’～ＳＲ３’’内に配置された複数の第２の信号変調素子ＳＭＥ’’も傾斜している。即ち、測定軸方向ＭＡ’に対して第２のスケール角度ＳＡ２’’に配置されている。信号変調素子ＳＭＥ’及びＳＭＥ’’は平行四辺形に構成されていることに留意されたい。各々が垂直エッジ（例えば、ｙ軸と平行である）を有し、また、傾斜した上部エッジ及び上部エッジを有している。より具体的には、図１０の図では、信号変調素子ＳＭＥ’は、第１のスケール方向ＳＤ１’と平行な傾斜した上部エッジ及び下部エッジと、第１の横スケール方向ＴＳＤ１’（例えば、ｙ軸と平行であるものとして示されている）と平行な垂直エッジとを有している。信号変調素子ＳＭＥ’’は、第２のスケール方向ＳＤ２’’と平行な傾斜した上部エッジ及び下部エッジと、第２の横スケール方向ＴＳＤ２’’（例えば、ｙ軸と平行であるものとして示されている）と平行な垂直エッジとを有している。
【0060】
検出器部分１６７’は、センシング部分ＰＲＴＳＥＮ’と、磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥ’とを含む。図１３を追加的に参照して、１つの特定の例示的な例では、上記の図５の構成と同様に、センシング部分ＰＲＴＳＥＮ’及び磁場発生部ＰＲＴＦＧＥ’の各々は、スケール１７０’と平行に、かつそれに面して（例えば、スケール１７０’の両側に）配置され得る。したがって、スケール１７０’及び対応するスケールパターン１８０’及び１８０’’の少なくとも一部は、センシング素子部分ＰＲＴＳＥＮ’と磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥ’（図１０の背面側にあり、破線及び破線矢印で示されている）との間にある。
【0061】
図１１を追加的に参照して図１０に示すように、センシング部分ＰＲＴＳＥＮ’には、センシング素子の全てのセットＳＥＴＳＥＮ’が含まれている。様々な例示的な実装形態では、センシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ａ’とオフセットセンシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ｂ’とは異なる空間位相位置にあり、第１のセンシング素子空間位相ＰＨ１ＳＥＮ－Ａ’と第１のオフセットセンシング素子空間位相ＰＨ１ＳＥＮ－Ｂ’との間のセンシング素子空間位相オフセットＯＦＦＳＥＴＳＥＮ’によって離されている。センシング部分ＰＲＴＳＥＮ’の第１のセンシング素子空間波長（又はピッチ）Ｗ１ＳＥＮ’（例えば、センシング素子のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ａ’及びＳＥＴ１ＳＥＮ－Ｂ’の各々の）は、第１の周期的スケールパターン１８０の第１のスケール空間波長Ｗ１ＳＭＥ’に対応し（例えば、等しく）、また、第２の周期的スケールパターン１８０’’の第２のスケール空間波長Ｗ２ＳＭＥ’’にも対応している（例えば、等しい）場合がある。センシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ａ’は、第１の複数のセンシング素子貫通穴ＴＨＲ１ＳＥＮ－Ａ’を通過する第１のセンシング素子導体ＣＯＮ１ＳＥＮ－Ａ’に接続されている。第１の複数のセンシング素子貫通穴ＴＨＲ１ＳＥＮ－Ａ’は、第１のセンシング素子貫通穴方向ＴＨＤ１ＳＥＮ－Ａ’に沿って延在するように配置されている。オフセットセンシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ｂ’は、第１の複数のオフセットセンシング素子貫通穴ＴＨＲ１ＳＥＮ－Ｂ’を通過する第１のオフセットセンシング素子導体ＣＯＮ１ＳＥＮ－Ｂ’に接続されている。第１の複数のオフセットセンシング素子貫通穴ＴＨＲ１ＳＥＮ－Ｂ’は、第１のセンシング素子貫通穴方向ＴＨＤ１ＳＥＮ－Ａ’と平行な第１のオフセットセンシング素子貫通穴方向ＴＨＤ１ＳＥＮ－Ｂ’に沿って延在するように配置されている。
【0062】
図示する特定の例のセンシング部分ＰＲＴＳＥＮ’には、第１の周期的スケールパターン１８０’及び第２の周期的スケールパターン１８０’’の両方をカバーするようにｙ軸方向に延在しているセンシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ａ’とオフセットセンシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ｂ’とが含まれているが、センシング部分ＰＲＴＳＥＮ’の他の構成も可能である。例えば、センシング部分ＰＲＴＳＥＮ’には、第１の周期的スケールパターン１８０’をカバーするためのセンシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ａ’及びオフセットセンシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ｂ’が含まれ、追加的に、第２の周期的スケールパターン１８０’’をカバーするためのセンシング素子の第２のセットＳＥＴ２ＳＥＮ－Ａ’’及びオフセットセンシング素子の第２のセットＳＥＴ２ＳＥＮ－Ｂ’’が含まれていてもよく、これらについて、信号処理を使用して、所望の測定値／位置を決定するために信号を組み合わせることができる。
【0063】
様々な実装形態では、信号変調素子ＳＭＥ及びＳＭＥ’’は、各々、サブセットＡ（いくつかのスケール列Ａを有する）やサブセットＢ（いくつかのスケール列Ｂを有する）といった２つ以上のサブセットにグループ化することができる。これらについて、スケール列は（例えば、図３に関して上述した構成及び説明と同様に）ＡとＢとで交互にされてもよい。上記のように、周期的スケールパターン１８０’及び１８０’’では、信号変調素子ＳＭＥ’及びＳＭＥ’’は、それぞれスケール方向ＳＤ１’及びスケール方向ＳＤ２’’に沿って各々が延在するスケール列ＳＲ（例えば、交互にされたスケール列Ａとスケール列Ｂとを含み得る）に配列されている。
【0064】
周期的スケールパターン１８０’では、第１のスケール空間波長Ｗ１ＳＭＥ’に従って間隔をあけた信号変調素子ＳＭＥ’を有する各スケール列は、第１のスケール方向ＳＤ１’に信号変調素子ＳＭＥ’の空間位相を有し得る。周期的スケールパターン１８０’の隣接するスケール列では、各スケール列の空間位相は、隣接するスケール列の空間位相から、第１のスケール空間波長Ｗ１ＳＭＥ’の１／２だけオフセットされ得る。例えば、図１１に示すように、隣接して交互にされたスケール列（例えば、Ａ及びＢ）は、異なる空間位相位置にあり、第１の信号変調素子空間位相ＰＨ１ＳＭＥ－Ａ’と第１のオフセット信号変調素子空間位相ＰＨ１ＳＭＥ－Ｂ’との間の信号変調素子空間位相オフセットＯＦＦＳＥＴＳＭＥ’によって離されている。この例では、信号変調素子空間位相オフセットＯＦＦＳＥＴＳＭＥ’は、第１のスケール空間波長Ｗ１ＳＭＥ’の１／２（例えば、隣接するスケール列間の１８０度の空間位相シフト／差に相当し得る）に等しい。
【0065】
周期的スケールパターン１８０’’では、第２のスケール空間波長Ｗ２ＳＭＥ’’に従って間隔をあけた信号変調素子ＳＭＥ’’を有する各スケール列は、第２のスケール方向ＳＤ２’’に信号変調素子ＳＭＥ’’の空間位相を有し得る。周期的スケールパターン１８０’’の隣接するスケール列では、各スケール列の空間位相は、隣接するスケール列の空間位相から、第２のスケール空間波長Ｗ２ＳＭＥ’’の１／２だけオフセットされ得る。例えば、図１１に示すように、隣接して交互にされたスケール列（例えば、Ａ及びＢ）は、異なる空間位相位置にあり、第２の信号変調素子空間位相ＰＨ２ＳＭＥ－Ａ’’と第２のオフセット信号変調素子空間位相ＰＨ２ＳＭＥ－Ｂ’との間の信号変調素子空間位相オフセットＯＦＦＳＥＴＳＭＥ’’によって離されている。この例では、信号変調素子空間位相オフセットＯＦＦＳＥＴＳＭＥ’’は、第２のスケール空間波長Ｗ２ＳＭＥ’’の１／２（例えば、隣接するスケール列間の１８０度の空間位相シフト／差に相当し得る）に等しい。周期的スケールパターン１８０’’の特定の特徴が周期的スケールパターン１８０’’と対称である（例えば、図１１に示すような）実装形態では、それぞれのパターンの様々な対応する寸法及び／又は特徴（例えば、対応するオフセット及び空間位相を含む）は、同様であるか又は同等であり得る（例えば、ＯＦＦＳＥＴＳＭＥ’’＝ＯＦＦＳＥＴＳＭＥ’）。様々な実装形態では、第２のスケール空間波長Ｗ２ＳＭＥ’’は、第１のセンシング素子空間波長Ｗ１ＳＥＮ’に等しくてもよい第１のスケール空間波長Ｗ１ＳＭＥ’と等しくてもよい。第２の横スケール空間波長ＴＷ２ＳＭＥ’’は、第１の横スケール空間波長ＴＷ１ＳＭＥ’に等しくてもよい。
【0066】
図１０を再び参照し、また、図１２を追加的に参照して、磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥ’には、磁場発生素子の全てのセットＳＥＴＦＧＥ’及びＳＥＴＦＧＥ’’が含まれている。様々な例示的な実装形態では、磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ａ’とオフセット磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ｂ’とは異なる空間位相位置にあり、第１の磁場発生素子空間位相ＰＨ１ＦＧＥ－Ａ’と第１のオフセット磁場発生素子空間位相ＰＨ１ＦＧＥ－Ｂ’との間の磁場発生素子空間位相オフセットＯＦＦＳＥＴＦＧＥ’によって離されている。様々な実装形態では、磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥ’（例えば、図１２の上部を含む）の磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ａ’及びオフセット磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ｂ’は、第１の周期的スケールパターン１８０’と相互作用する（例えば、動作中に近接する）ように構成することができる。磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥ’の磁場発生素子のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ａ’及びＳＥＴ１ＦＧＥ－Ｂ’の第１の磁場発生素子空間波長（又はピッチ）Ｗ１ＦＧＥ’は、第１の周期的スケールパターン１８０’の第１の横スケール空間波長ＴＷ１ＳＭＥ’の２倍に対応する場合がある（例えば、等しい場合がある）（例えば、特定の実装形態では、ＯＦＦＳＥＴＦＧＥ’’は１／４Ｗ１ＦＧＥ’に等しい場合がある）。
【0067】
磁場発生素子の第２のセットＳＥＴ２ＦＧＥ－Ａ’’とオフセット磁場発生素子の第２のセットＳＥＴ２ＦＧＥ－Ｂ’’とは異なる空間位相位置にあり、第２の磁場発生素子空間位相ＰＨ１ＦＧＥ－Ａ’’と第２のオフセット磁場発生素子空間位相ＰＨ１ＦＧＥ－Ｂ’’との間の磁場発生素子空間位相オフセットＯＦＦＳＥＴＦＧＥ’’によって離されている。様々な実装形態では、磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥ’（例えば、図１２の下部を含む）の磁場発生素子の第２のセットＳＥＴ２ＦＧＥ－Ａ’’及びオフセット磁場発生素子の第２のセットＳＥＴ２ＦＧＥ－Ｂ’’は、第２の周期的スケールパターン１８０’’と相互作用する（例えば、動作中に近接する）ように構成することができる。磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥ’’の磁場発生素子のセットＳＥＴ２ＦＧＥ－Ａ’’及びＳＥＴ２ＦＧＥ－Ｂ’’の第２の磁場発生素子空間波長（又はピッチ）Ｗ２ＦＧＥ’’は、第２の周期的スケールパターン１８０’’の第２の横スケール空間波長ＴＷ２ＳＭＥ’’の２倍に対応する場合がある（例えば、等しい場合がある）（例えば、特定の実装形態では、ＯＦＦＳＥＴＦＧＥ’’は１／４Ｗ２ＦＧＥ’’に等しい場合がある）。磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥ’が（例えば、図１２に示すように）対称構成にある様々な実装形態では、（例えば、対応するオフセットなどを含む）上部部分及び下部部分の様々な対応する寸法及び／又は特徴は同等であり得る（例えば、ＯＦＦＳＥＴＦＧＥ’’＝ＯＦＦＳＥＴＦＧＥ’など）。様々な実装形態では、第２の磁場発生素子空間波長Ｗ２ＦＧＥ’’は、第１の磁場発生素子空間波長Ｗ１ＦＧＥ’に等しい場合がある。
【0068】
直列に接続されている磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ａ’及び第２のセットＳＥＴ２ＦＧＥ－Ａ’’は、第１の複数の磁場発生素子貫通穴ＴＨＲ１ＦＧＥ－Ａ'を通過する第１の磁場発生素子導体ＣＯＮ１ＦＧＥ－Ａ’に接続されている。第１の複数の磁場発生素子貫通穴ＴＨＲ１ＦＧＥ－Ａ’は、第１の磁場発生素子貫通穴方向ＴＨＤ１ＦＧＥ－Ａ’に沿って延在するように配置されている。直列に接続されているオフセット磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ｂ’及び第２のセットＳＥＴ２ＦＧＥ－Ｂ’’は、第１の複数のオフセット磁場発生素子貫通穴ＴＨＲ１ＦＧＥ－Ｂ’を通過する第１のオフセット磁場発生素子導体ＣＯＮ１ＦＧＥ－Ｂ’に接続されている。第１の複数のオフセット磁場発生素子貫通穴ＴＨＲ１ＦＧＥ－Ｂ’は、図示する例では、第１の磁場発生素子貫通穴方向ＴＨＤ１ＦＧＥ－Ａ’と同一線上にある第１のオフセット磁場発生素子貫通穴方向ＴＨＤ１ＦＧＥ－Ｂ’に沿って延在するように配置されている。図示されていないが、図２のＳＣＳＡと同様のスケールシールド領域ＳＣＳＡ’を追加して、検出器部分１６７’の磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥ’及びセンシング部分ＰＲＴＳＥＮ’を支援して、（例えば、様々な貫通穴ＴＨＲによって生じ得る寄生ＦＧＥ－ＳＥＮ相互インダクタンスに起因する）様々な貫通穴ＴＨＲ結合によって生じ得る直接ＦＧＥ－ＳＥＮ（例えば、送信器（Ｔｘ）－受信器（Ｒｘ））相互インダクタンスを抑制（例えば低減）することができる。
【0069】
図１０は、ｘ軸方向に第１の寸法ＤＭ１’を、ｙ軸方向に第２の寸法ＤＭ２’を有する検出器部分１６７’を示している。特定の例示的な例では、ＤＭ１＝ＤＭ２＝８ｍｍである。これにより、従来のトランスデューサと比べてサイズが小さい非常にコンパクトなトランスデューサＴＤＲ’を設計することができる（特定の実装形態では、４倍小さくなる）。図２に関して例示及び示したように、単一スケールパターン１８０を有する検出器部分１６７を用いる実装形態では、更にコンパクトなトランスデューサＴＤＲを実現することができる。
【0070】
図１４は、図１０のトランスデューサＴＤＲ’の上面斜視図を示す図である。このトランスデューサＴＤＲ’は、第１のスケールパターン１８０’及び第２のスケールパターン１８０’’を有するスケール１７０’と、検出器部分１６７’とを含む。検出器部分１６７’は、スケール１７０’の上方にあるように図示されているセンシング部分ＰＲＴＳＥＮ’と、スケール１７０’の下方にあるように図示されている磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥ’とを含む。この上面斜視図に従って、図１４はまた、第１のセンシング素子導体ＣＯＮ１ＳＥＮ－Ａ’と第１のオフセットセンシング素子導体ＣＯＮ１ＳＥＮ－Ｂ’（例えば、センシング部分ＰＲＴＳＥＮ’に接続されている）を示している。これらは、対応する複数のセンシング素子貫通穴を通過する。また、磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥ’に接続され、対応する複数の磁場発生素子貫通穴を通過する第１の磁場発生素子導体ＣＯＮ１ＦＧＥ－Ａ’及び第１のオフセット磁場発生素子導体ＣＯＮ１ＦＧＥ－Ｂ’の底部も示されている。
【0071】
図１０～図１４に示す構成に関連して、動作中、磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ａ’及び第２のセットＳＥＴ２ＦＧＥ－Ａ’’、並びにオフセット磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ｂ’及び第２のセットＳＥＴ２ＦＧＥ－Ｂ’’は、各々、信号処理構成（例えば、図１の信号処理構成１６６）からのコイル駆動信号に応答して、磁束を変化させる。センシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ａ’及びオフセットセンシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ｂ’の構成要素は、第１及び第２の周期的スケールパターン１８０’及び１８０’’の隣接する信号変調素子ＳＭＥ（例えば、１つ以上の信号変調素子ＳＭＥ）によって提供される磁束の変化に対する局所的な影響に応答する検出器信号を提供するように構成されている。信号処理構成（例えば、図１の信号処理構成１６６）は、検出器部分１６７’から入力された検出器信号に基づいて、第１のスケールパターン１８０’及び第２のスケールパターン１８０’’に対するセンシング部分ＰＲＴＳＥＮ’（例えば、センシング素子の全てのセットＳＥＴＳＥＮ’を含む）の位置を決定するように構成することができる。検出器部分１６７’は鏡面対称構成であるため、第１のスケールパターン１８０’及び第２のスケールパターン１８０’’から生じる可能性のある位置ずれによるエラーが相殺されて、従来のトランスデューサと比べて、スケール１７０’の位置ずれや他の欠陥に対してあまり敏感ではないトランスデューサＴＤＲ’を実現することができる。いくつかの実装形態では、第１及び第２のスケールパターン１８０’及び１８０’’の各々が、偶数のスケール列ではなく奇数のスケール列ＳＲを含んで、信号処理に応じて、少なくとも一部の信号オフセットが互いに加算されるのではなく減算されるようにすることが有利な場合がある。
【0072】
図１５は、（例えば、相対的に対称構成にある）測定軸方向ＭＡに対して第１のスケール角度ＳＡ１’（＝θＡＢＳ１）及び第２のスケール角度ＳＡ２’’（＝θＡＢＳ２）で傾斜した第１のスケールパターン１８０’及び第２のスケールパターン１８０’’（例えば、図１０のものと同様）の側方オフセットを示す図である。図８を参照して上述した原理に従い、スケール１７０’の第１のスケールパターン１８０’の信号変調素子は、第１のスケール方向ＳＤ１’及び第１の横スケール方向ＴＳＤ１’に沿って配置されている。ＭＰＦＥＲとは、第１のスケールパターン１８０’の中央位置を指し、これは、第１のスケールパターン１８０’のエンコーダ全範囲ＦＥＲの中心にある。ＬＯＦＥＲとは、ｘ軸方向のエンコーダ全範囲ＦＥＲにわたるｙ軸方向の側方オフセットＬＯを指す。中央位置ＭＰＦＥＲでの側方オフセットは、エンコーダ全範囲の側方オフセットＬＯＦＥＲの１／２（即ち、１／２ＬＯＦＥＲ）である。スケール１７０’の第２のスケールパターン１８０’’の信号変調素子は、第２のスケール方向ＳＤ２’’及び第２の横スケール方向ＴＳＤ２’’に沿って配置されている。第２のスケールパターン１８０’’の特定の特徴は、スケール１７０’の中心軸ＣＴＡ’を中心として第１のスケールパターン１８０’と相対的に対称である。ＭＰＦＥＲとは、第２のスケールパターン１８０’’の中央位置を指し、これは、第２のスケールパターン１８０’’のエンコーダ全範囲ＦＥＲの中心にある。ＬＯＦＥＲとは、ｘ軸方向における第２のスケールパターン１８０’’のエンコーダ全範囲ＦＥＲにわたるｙ軸方向の側方オフセットＬＯを指す。中央位置ＭＰＦＥＲでの側方オフセットは、エンコーダ全範囲の側方オフセットＬＯＦＥＲの１／２（即ち、１／２ＬＯＦＥＲ）である。
【0073】
図１６は、図１のエンコーダで利用可能な検出器部分１６７’’’を含むトランスデューサＴＤＲ’’’の第３の実装形態の素子を示す図である。このトランスデューサＴＤＲ’’’は、上記の図１０及び図１５に関して説明したトランスデューサＴＤＲ’のものと同様の第１及び第２のスケールパターン１８０’及び１８０’’を含むパターン部分ＰＲＴＰＡＴ’’’を含む。パターン部分ＰＲＴＰＡＴ’’’は更に、上記の図１９の先行技術の非傾斜周期的スケールパターンＵＰＳＰ’’’’と同様の非傾斜周期的スケールパターンＵＰＳＰ’’’を含む。非傾斜周期的スケールパターンＵＰＳＰ’’’は、測定軸方向ＭＡに沿って配置され、スケール１７０’’’の中心軸ＣＴＡ’’’を中心にして配置されている。この中心軸を中心にして、第１のスケールパターン１８０’の特定の特徴が、第２のスケールパターン１８０’’と相対的に対称になっている。
【0074】
トランスデューサＴＤＲ’’’は、検出器部分１６７’’’を含む。この部分は、検出器部分の中央位置ＭＰＤＰを中心にして配置されている磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥ’’’及びセンサ部分ＰＲＴＳＥＮ’’’を含む。センシング部分ＰＲＴＳＥＮ’’’は、センシング素子の全てのセットＳＥＴＳＥＮを含む。磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥ’’’は、磁場発生素子の全てのセットＳＥＴＦＧＥを含み、これには、第１のスケールパターン１８０’と相互作用する（例えば、動作中に近接する）磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ａ’及びオフセット磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ｂ’、並びに第２のスケールパターン１８０’’と相互作用する（例えば、動作中に近接する）磁場発生素子の第２のセットＳＥＴ２ＦＧＥ－Ａ’’及びオフセット磁場発生素子の第２のセットＳＥＴ２ＦＧＥ－Ｂ’’が含まれる。磁場発生部分ＰＲＴＦＧＥ’’’はまた、上記の図１９の先行技術の非傾斜磁場発生素子部分ＵＦＧＥＰ’’’’と同様の非傾斜磁場発生素子部分ＵＦＧＥＰ’’’も含む。非傾斜磁場発生素子部分ＵＦＧＥＰ’’’は、測定軸方向ＭＡに沿って配列されており、測定軸方向ＭＡに対して傾斜しておらず、駆動信号に応答して磁束の変化を生成し、非傾斜周期的スケールパターンＵＰＳＰ’’’と連動して動作する（例えば、動作中に近接する）ように構成されている。したがって、トランスデューサＴＤＲ’’’の検出器部分１６７’’’は、図１０の傾斜した鏡面対称の検出器部分１６７’と図１９の非傾斜検出器部分１６７’’’’とを組み合わせて、両方の構成の技術的な利点を実現する。
【0075】
図１７は、スケールの両側にある磁場発生素子及びセンシング素子を有するエンコーダを操作する方法１７００を説明するフロー図である。上記のトランスデューサ（ＴＤＲ、ＴＤＲ’、ＴＤＲ’’’）のいずれか又はその変形を使用して、エンコーダを構成することができる。ブロック１７１０では、磁場発生素子の第１のセット（例えば、ＳＥＴ１ＦＧＥ－Ａ）に磁束の変化を発生させるように、エンコーダ（１０１）が駆動信号を提供する。磁場発生素子の第１のセット（ＳＥＴ１ＦＧＥ－Ａ）とセンシング素子の第１のセット（例えば、ＳＥＴ１ＳＥＮ－Ａ）は、検出器部分（例えば、１６７）の一部であり、測定軸方向（例えば、ＭＡ）に垂直な方向に沿って、第１の周期的スケールパターン（例えば、１８０）の両側にある。第１の周期的スケールパターン（１８０）の少なくとも一部が、磁場発生素子の第１のセット（ＳＥＴ１ＦＧＥ－Ａ）とセンシング素子の第１のセット（ＳＥＴ１ＳＥＮ－Ａ）との間にある。
【0076】
ブロック１７２０では、エンコーダ（１０１）はセンシング素子の第１のセット（ＳＥＴ１ＳＥＮ－Ａ）から検出器信号を受信する。この検出器信号は、第１の周期的スケールパターン（１８０）の隣接する信号変調素子（ＳＭＥ）によって提供される磁束の変化に対する局所的な影響に応答するものである。ブロック１７３０では、エンコーダ（１０１）は、検出器部分からの検出器信号に少なくとも部分的に基づいて、検出器部分（例えば１６７）と第１の周期的スケールパターン（１８０）との相対位置を決定する。
【0077】
図１８は、測定軸方向に対してスケール角度で傾斜したスケールパターンを有するエンコーダを操作する方法１８００を説明するフロー図である。上記のトランスデューサ（ＴＤＲ、ＴＤＲ’、ＴＤＲ’’’）のいずれか又はその変形を使用して、エンコーダを構成することができる。ブロック１８１０では、磁場発生素子の第１のセット（例えばＳＥＴ１ＦＧＥ－Ａ）に磁束の変化を発生させるように、エンコーダ（１０１）が駆動信号を提供する。
【0078】
ブロック１８２０では、エンコーダ（１０１）は、検出器部分（例えば、１６７）のセンシング素子の第１のセット（例えば、ＳＥＴ１ＳＥＮ－Ａ）から検出器信号を受信する。この検出器信号は、第１の周期的スケールパターン（例えば、１８０）の隣接する信号変調素子（ＳＭＥ）によって提供される磁束の変化に対する局所的な影響に応答するものである。第１のスケール方向（例えば、ＳＤ１）は、測定軸方向（例えば、ＭＡ）に平行ではなく、測定軸方向（ＭＡ）に対して第１のスケール角度（例えば、ＳＡ１（＝θＡＢＳ１））で傾斜している。第１のタイプの第１の周期的スケールパターン（１８０）の信号変調素子（ＳＭＥ）の有効側方オフセット（ＥＬＯ）は、第１のスケール角度（ＳＡ１）に従って測定軸方向（ＭＡ）に沿った位置に応じて変化する。検出器部分（１６７）から受信した検出器信号は、測定軸方向（ＭＡ）に沿って検出器部分（１６７）と第１の周期的スケールパターン（１８０）との相対位置が変更する際に、検出器部分（１６７）に近接する第１のタイプの信号変調素子（ＳＭＥ）の有効側方オフセット（ＥＬＯ）に少なくとも部分的に基づいて変化する（例えば、更に、周期的スケールパターン１８０の少なくとも一部に沿った絶対位置を示す）。ブロック１８３０では、エンコーダ（１０１）は、検出器部分からの検出器信号に少なくとも部分的に基づいて、検出器部分（１６７）と第１の周期的スケールパターン（１８０）との相対位置を決定する。
【0079】
検出器部分からの検出器信号に少なくとも部分的に基づいて検出器部分（１６７）と第１の周期的スケールパターン（１８０）との相対位置を決定するためのブロック１７３０及び１８３０での操作に関連して、（例えば、当業者によって理解されるように、また、組み込まれた参考文献における教示内容に少なくとも部分的に従って）様々な処理及び／又は信号合成技術が利用可能である。簡単に述べると、様々な実装形態では、検出器部分からの信号を生成及び処理するために２つの駆動操作が利用可能である。
【0080】
より具体的には、第１の駆動操作の一部として、磁場発生素子ＦＧＥ－Ａを（例えば、信号処理構成１６６からの対応する駆動信号を用いて）駆動することができる。本明細書に説明する様々な例では、磁場発生素子ＦＧＥ－Ａは、磁場発生素子のセット（例えば、図４の磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ａ、又は、図１２若しくは図１６の磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ａ’及び第２のセットＳＥＴ２ＦＧＥ－Ａ’’）の一部であるか、又はそのセットを含んでいてもよい。磁場発生素子ＦＧＥ－Ａが駆動されると、検出器部分のセンシング素子ＳＥＮ－Ａ及びＳＥＮ－Ｂからの対応する信号を読み取る（例えば、受信する、処理する）ことができる。本明細書に説明する様々な例では、センシング素子ＳＥＮ－Ａ及びＳＥＮ－Ｂは、センシング素子のセット（例えば、図３のセンシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ａ及びオフセットセンシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ｂ、又は、図１２若しくは図１６のセンシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ａ’及びオフセットセンシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ｂ’）の一部であるか、又はそのセットを含んでいてもよい。
【0081】
第２の駆動操作の一部として、磁場発生素子ＦＧＥ－Ｂを（例えば、信号処理構成１６６からの対応する駆動信号を用いて）駆動することができる。本明細書に説明する様々な例では、磁場発生素子ＦＧＥ－Ｂは、磁場発生素子のセット（例えば、図４のオフセット磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ｂ、又は、図１２若しくは図１６のオフセット磁場発生素子の第１のセットＳＥＴ１ＦＧＥ－Ｂ’及び第２のセットＳＥＴ２ＦＧＥ－Ｂ’’）の一部であるか、又はそのセットを含むことができる。磁場発生素子ＦＧＥ－Ｂが駆動されると、検出器部分のセンシング素子ＳＥＮ－Ａ及びＳＥＮ－Ｂからの対応する信号を読み取る（例えば、受信する、処理する）ことができる。本明細書に説明する様々な例では、センシング素子ＳＥＮ－Ａ及びＳＥＮ－Ｂは、センシング素子のセット（例えば、図３のセンシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ａ及びオフセットセンシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ｂ、又は、図１２若しくは図１６のセンシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ａ’及びオフセットセンシング素子の第１のセットＳＥＴ１ＳＥＮ－Ｂ’）の一部であるか、又はそのセットを含んでいてもよい。
【0082】
様々な実装形態では、検出器部分と周期的スケールパターンとの所与の相対位置（例えば、信号変調素子ＳＭＥの側方オフセットＬＯが異なる相対位置で異なる）について、第１の駆動操作中（即ち、磁場発生素子ＦＧＥ－Ａが駆動されるとき）に生成される信号振幅は、第２の駆動操作中（即ち、磁場発生素子ＦＧＥ－Ｂが駆動されるとき）に生成される対応する信号振幅とは異なる変調を行う。一般的に、相対位置に応じて、第１の駆動操作中に磁場発生素子ＦＧＥ－Ａの駆動から生じる相対的な最小信号がある場合、第２の駆動操作中に、磁場発生素子ＦＧＥ－Ｂの駆動から生じる相対的な最大信号が存在する場合がある。また、その逆も同様である。
【0083】
第１及び第２の駆動操作中に生成されたセンシング信号（即ち、検出器部分からのセンシング信号）を利用して、検出器部分と第１の周期的スケールパターンとの相対位置（例えば、相対位置での信号変調素子ＳＭＥの固有の相対的な側方オフセットに少なくとも部分的に対応する絶対位置）を決定することができる。様々な実装形態では、センシング信号には、第１の駆動操作中のセンシング素子ＳＥＮ－Ａからの信号及びセンシング素子ＳＥＮ－Ｂからの信号や、第２の駆動操作中のセンシング素子ＳＥＮ－Ａからの信号及びセンシング素子ＳＥＮ－Ｂからの信号など、相対位置を決定するために利用可能な４つの信号が含まれ得る。
【0084】
本明細書に開示され、特許請求される原理は、組み込まれた参考文献に開示されている様々な特徴と容易かつ望ましく組み合わせることができることが理解されるであろう。上記の様々な実装形態を組み合わせることで、更なる実装形態を提供することができる。本明細書で言及されている米国特許及び米国特許出願は全て、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。実装形態の態様は、必要に応じて、様々な特許及び出願の概念を採用して、更なる実装形態を提供するために修正することができる。これらの変更及び他の変更は、上記の詳細な説明を踏まえて実装形態に加えることができる。一般的に、次の特許請求の範囲では、使用される用語は、特許請求の範囲を明細書及び特許請求の範囲に開示された特定の実装形態に限定するように解釈されるべきではなく、特許請求の範囲に与えられる均等物の完全な範囲とともにあらゆる可能な実装形態を含むと解釈されるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【外国語明細書】