特許 7194425 光学式エンコーダおよびその動作方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-14

(45)【発行日】2022-12-22

(54)【発明の名称】光学式エンコーダおよびその動作方法

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/26 20060101AFI20221215BHJP

   G01D 5/347 20060101ALI20221215BHJP

【ＦＩ】

G01D5/26 K

G01D5/347 B

G01D5/347 110L

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2018239244

(22)【出願日】2018-12-21

(65)【公開番号】P2019138897

(43)【公開日】2019-08-22

【審査請求日】2021-12-20

(31)【優先権主張番号】15/897,100

(32)【優先日】2018-02-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】518426837

【氏名又は名称】アイオロス ロボティクス コーポレーション リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＥＯＬＵＳ ＲＯＢＯＴＩＣＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ ＬＩＭＩＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100136630

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 祐啓

(74)【代理人】

【識別番号】100201514

【弁理士】

【氏名又は名称】玉井 悦

(72)【発明者】

【氏名】スー， ユエテン

(72)【発明者】

【氏名】ルー，チンテ

【審査官】森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２８３９８６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｄ５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体に接続されたエンコーダであって、
パターンをその上に有する板と、
前記パターンの一部分の画像を取得するように構成されているセンサと、
前記パターンの前記一部分に対応する第１のＭ個の基準画像セットならびに前記第１のＭ個の基準画像セットに対応する角度および／または位置情報を記憶するように構成されているメモリと、
プロセッサであって、
前記センサによって取得された前記画像を前記第１のＭ個の基準画像セットと比較し、
前記第１のＭ個の基準画像セットのいずれも前記センサによって取得された前記画像と同一でないことに応答して、前記メモリに記憶された前記第１のＭ個の基準画像セットを回転方向に一位相だけＮ回シフトさせることによって、前記第１のＭ個の基準画像セットを拡張させて、拡張されたＭ×Ｎ個の基準画像セットを取得し、
前記センサによって取得された前記画像を前記拡張されたＭ×Ｎ個の基準画像セットと比較し、前記位相は前記パターンをＮで除算した最小解像度と等しい、
ように構成されているプロセッサと、
を備えるエンコーダ。

【請求項2】

前記プロセッサが、前記取得された画像と、前記第１のＭ個の基準画像セットおよび／または前記拡張されたＭ×Ｎ個の基準画像セットとの前記比較の結果に基づいて、前記物体の角度または位置を判定するように更に構成されている、請求項１に記載のエンコーダ。

【請求項3】

前記プロセッサが、前記第１のＭ個の基準画像セットまたは前記拡張されたＭ×Ｎ個の基準画像セットのうちの１つが前記取得された画像と同一であるか、または極めて類似している場合に、前記物体の角度または位置を判定するように更に構成されている、請求項１に記載のエンコーダ。

【請求項4】

前記位相は角度または位置に対応し、前記パターンの前記最小解像度は角度または位置に対応する、請求項１に記載のエンコーダ。

【請求項5】

前記プロセッサが、前記位相に基づいて、前記角度および／または位置情報の較正値を生成するように更に構成されている、請求項１に記載のエンコーダ。

【請求項6】

前記プロセッサが、前記角度および／または位置情報ならびに前記較正値に基づいて、前記物体の角度または位置を判定するように更に構成されている、請求項５に記載のエンコーダ。

【請求項7】

前記プロセッサが、前記取得された画像と前記第１のＭ個の基準画像セットとの比較に基づき、前記メモリに記憶されている前記画像のうちの１つが前記取得された画像と同一であるか、または極めて類似している場合に、前記物体の角度または位置を判定するように更に構成されている、請求項１に記載のエンコーダ。

【請求項8】

前記センサ、前記メモリおよび前記プロセッサが、単一の構成要素内に組み込まれている、請求項１に記載のエンコーダ。

【請求項9】

物体に接続されたエンコーダの動作方法であって、
（ａ）パターンの一部分の画像を取得することと、
（ｂ）前記取得された画像を、メモリに記憶されている第１のＭ個の基準画像セットと比較することと、
（ｃ）前記第１のＭ個の基準画像セットのいずれも前記取得された画像と同一でないことに応答して、前記第１のＭ個の基準画像セットを回転方向に一位相だけＮ回シフトさせることによって、前記第１のＭ個の基準画像セットを拡張させて、Ｍ×Ｎ個の基準画像を含む拡張された基準画像セットを取得することと、
（ｄ）前記取得された画像を前記拡張されたＭ×Ｎ個の基準画像セットと比較することであって、前記位相は前記パターンをＮで除算した最小解像度と等しい、ことと、
を含む方法。

【請求項10】

前記取得された画像と、前記第１のＭ個の基準画像セットおよび／または前記拡張された基準画像セットとの前記比較の結果に基づいて、前記物体の角度または位置を判定することを更に含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記第１のＭ個の基準画像セットおよび／または前記拡張されたＭ×Ｎ個の基準画像セットのうちの１つが前記取得された画像と同一であるか、または極めて類似している場合に、前記物体の角度または位置を判定することを更に含む、請求項９に記載の方法。

【請求項12】

前記位相は角度または位置に対応し、前記パターンの前記最小解像度は角度または位置に対応する、請求項９に記載の方法。

【請求項13】

前記第１のＭ個の基準画像セットのそれぞれが、前記物体の各角度および／または位置情報に対応する、請求項９に記載の方法。

【請求項14】

前記拡張された基準画像セットに基づいて、前記物体の前記角度および／または位置情報の較正値を生成することを更に含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記角度および／または位置情報ならびに前記較正値に基づいて、前記物体の角度または位置を判定することを更に含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記メモリに記憶されている前記第１のＭ個の基準画像セットは、前記センサによって取得された前記画像と比較される前に前記プロセッサによって前処理されない、請求項１に記載のエンコーダ。

【請求項17】

前記拡張されたＭ×Ｎ個の基準画像セットは、前記センサによって取得された前記画像と比較される前に前記プロセッサによって前処理されない、請求項１に記載のエンコーダ。

【請求項18】

前記プロセッサは、前記第１のＭ個の基準画像セットを拡張して前記エンコーダの解像度をN倍にするように構成されている、請求項１に記載のエンコーダ。

【請求項19】

物体がセンサと共に移動しない、請求項１に記載のエンコーダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

１．発明の分野
本開示は、概略的には装置ならびにその位置及び移動をセンサ装置を使用して検出するための方法に関し、より詳細には、装置ならびにその位置および移動を光学式エンコーダセンサを使用して検出するための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

２．先行技術の記載
光学式エンコーダは、様々な用途で有用である。例えば、アブソリュートエンコーダを、物理的な位置をそのような位置に対応する電気信号へと変換することにより、物体の位置、移動または角度を判定するために使用することが可能である。（ロボットアームなどの）比較回転機構においては、アブソリュートエンコーダが、コード板上に形成された（バーコードなどの）所定のパターンを読み取るかまたは検出するため、および回転機構の絶対位置を示す信号を生成するためのセンサを有する。一般には、回転機構の検出された位置の精度を向上させるためには、コード板上のパターンの解像度を上げることおよび／またはコード板のサイズを大きくすることが必要とされる。しかし、ディスクのサイズを大きくすることは、エンコーダの小型化を妨げ、コード板上のパターンの解像度を上げることは、コストを増大させ、その結果、市場における競争性を低下させてしまうであろう。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

１つ以上の実施形態においては、物体に接続されたエンコーダが提供される。前記エンコーダは、板、センサ、メモリおよびプロセッサを有する。前記板は、その上にパターンを有する。前記センサは、前記パターンの一部分の画像を取得するように構成されている。前記メモリは、前記パターンの一部分に対応する複数の基準画像からなる第１のセットならびに、前記第１画像セットに対応する角度および／または位置情報を記憶するように構成されている。前記プロセッサは、前記第１基準画像セットをシフトさせて第２基準画像セットを取得し、取得された画像を前記第１基準画像セットおよび／または前記第２基準画像セットと比較するように構成されている。

【0004】

１つ以上の実施形態においては、物体に接続されたエンコーダの動作方法が提供される。前記方法は、（ａ）パターンの一部分の画像を取得することと、（ｂ）第１基準画像セットを一位相だけシフトさせて第２基準画像セットを取得することと、（ｃ）取得された画像を前記第１基準画像セットおよび／または前記第２基準画像セットと比較することとを含む。

【図面の簡単な説明】

【0005】

本開示の複数の局面が、添付の図面を参考としながら以下の詳細な説明を参照することで、最適に理解されよう。図面において、様々な特徴が正確な縮尺率で図示される必要はなく、これらの様々な特徴の寸法が、説明の明瞭化のために任意に拡大または縮小されていてもよいことに留意されたい。

【図1】図１は、本開示の幾つかの実施形態による回転可能な機構の斜視図である。

【図2】図２は、本開示の幾つかの実施形態による光学式エンコーダの斜視図である。

【図3】図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、本開示の幾つかの実施形態による図２のパターンの一部分を図示したものである。

【図4】図４は、本開示の幾つかの実施形態による光学式エンコーダの動作方法を図示したものである。

【図5】図５は、本開示の幾つかの実施形態による光学式エンコーダの動作方法を図示したものである。

【図6】図６Ａおよび６Ｃは、本開示の幾つかの実施形態による図２のパターンの一部分を図示したものである。

【0006】

図面および発明の詳細な説明を通じ、同一のまたは同様の要素は共通の参照番号を用いて表される。本開示は、以下の詳細な説明を添付の図面と組み合わせて参照することで、より明らかとなろう。

【発明を実施するための形態】

【0007】

発明の詳細な説明
本開示の複数の実施形態の構造、製造および使用を、以下に詳細に説明する。ただし、これらの実施形態が、様々な状況で具現化しうる数多くの利用可能な構想を示すものであることが理解されるべきである。以下の開示が、数多くの異なる実施形態または、様々な実施形態の異なる特徴を具現化した複数の例を述べたものであることが理解されるべきである。複数の部品及び装置の例を、以下に説明の目的のために記載する。これらは、当然のことながら、単に例示的なものであり、限定的であることは意図されていない。

【0008】

図面に図示される複数の実施形態または実施例を、以下に特定の言語を用いて開示するが、これらの実施形態または実施例が限定を意図しないことが理解されよう。開示された実施形態ならびに、この文書に開示する原理の任意の更なる適用のいかなる変更および修正も本開示の範囲に含まれることが、当業者に理解されよう。

【0009】

加えて、本開示が、様々な実施例において参照番号及び／または文字を繰り返してもよい。この繰り返しは、簡潔化および明瞭化の目的でなされ、記載される様々な実施例および／または構成間の関連性をそれ自体が規定するものではない。

【0010】

図１は、本開示の幾つかの実施形態による回転可能な機構１００の斜視図である。幾つかの実施形態においては、回転可能な機構１００が、ロボットアームまたはロボットアームの一部分である。回転可能な機構１００は、第１端部１００Ａおよび、第１端部１００Ａと反対側の第２端部１００Ｂを有する。回転可能な機構１００は、複数のモータ１１０、減速歯車装置１２０、駆動プレート１３０、スクリューロッド１４０および関節１５０をさらに有する。

【0011】

減速歯車装置１２０は、複数のモータ１１０の回転数を変化させるために、回転可能な機構１００の第１端部１００Ａに接続され、かつ複数のモータ１１０に取り付けられている。これらのモータ１１０および減速歯車装置１２０は、回転可能な機構１００のための複数の異なる駆動体を構成する。駆動プレート１３０が、回転可能な機構１００の第１端部１００Ａに回転可能に取り付けられている。スクリューロッド１４０が、回転可能な機構１００の第１端部に接続され、回転可能な機構１００の第２端部１００Ｂが、複数のモータ１１０によって発生された動力を使用して関節１５０を駆動し、関節１５０を回転または移動させる。

【0012】

図２は、本開示の幾つかの実施形態における光学式エンコーダ２００の斜視図である。幾つかの実施形態においては、光学式エンコーダ２００がアブソリュートエンコーダであり、図１の回転可能な機構の第２端部１００Ｂに配置されていてもよい。例えば、光学式エンコーダ２００が、図１の回転可能な機構１００の関節１５０に接続されているか、またはこれに隣接していてもよい。あるいは、光学式エンコーダ２００が、任意のその他の物体、装置または機構に、その角度および／または位置を検出するために接続されていてもよい。光学式エンコーダ２００は、（「符号化ディスク」と称されてもよい）ディスク２１０、センサ２２０およびプロセッサ２３０を有する。

【0013】

ディスク２１０は、センサ２２０に隣接して配置されている。ディスク２１０は、その上に所定のパターンを有する。幾つかの実施形態においては、前記パターンが一連のバーコードシンボルを含む。例えば、前記パターンが、複数の黒色部分２１０ａおよび白色部分２１０ｂを有する。幾つかの実施形態においては、ブロック部分２１０ａ及び白色部分２１０ｂの配置が、図１の回転可能な機構１００の角度および／または位置に関する情報を表す。幾つかの実施形態においては、ブロック部分２１０ａは、光を遮断することの可能な不透明な材料から形成されているか、またはこれを含む。白色部分２１０ｂは、光を透過させることの可能な透明な材料から形成されているか、またはこれを含む。あるいは、設計要件によっては、白色部分２１０ｂを開口部またはスロットと置き換えることが可能である。幾つかの実施形態においては、前記パターンが、標準的なバイナリコード、グレイコード、シングルトラックグレイコードまたは任意のその他の好適なコードであってもよい。幾つかの実施形態においては、ディスク２１０を、プレート、フレーム、ロッドまたは任意のその他の、その上にパターンを有する好適な要素と置き換えることが可能である。

【0014】

センサ２２０が、ディスク２１０上のパターンの一部分を取得し、取得された画像をプロセッサ２３０に送信するように構成されている。例えば、ディスク２１０が、四角Ａで囲まれたパターンの一部分がセンサ２２０の捕捉領域内に配置されるように回転すると、四角Ａで囲まれたパターンの一部分の画像がセンサ２２０によって取得される。従って、センサ２２０によって取得される前記パターンの画像は、ディスク２１０の回転に伴って変化する。

【0015】

幾つかの実施形態においては、センサ２２０が、ディスク２１０上の前記パターンの複数の異なる部分の画像を取得するためのカメラを有してもよい。幾つかの実施形態においては、センサ２００が、光エミッタおよび（「光検出器」、「光センサ」または「光学式センサ」と称されてもよい）光検出装置を有する。光エミッタが、レーザダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ダイオード、端面発光型レーザダイオードまたはその他の照光部品であってもよい。光エミッタは、ディスク２１０上のパターンに向かって発光し、光検出装置は、ディスク２１０から反射された光を受光または検出するように構成されている。幾つかの実施形態においては、光検出装置が、ＰＩＮダイオード（ｐ型半導体領域、真性半導体領域およびｎ型半導体領域を有するダイオード）またはフォトダイオードまたはフォトトランジスタを有してもよい。

【0016】

プロセッサ２３０は、センサ２２０から取得された画像を受信して、図１の回転可能な機構１００の角度および／または位置を判定するように構成されている。プロセッサ２３０が、パターンの複数の異なる部分の一連の画像を記憶するように構成された、（例えばＲＡＭ、フラッシュメモリおよび同等物などの）メモリであって、各画像が回転可能な機構１００の対応する位置または角度を表すかまたは示しているメモリを有してもよい。例えば、図３Ａの画像は、回転可能な機構１００の角度および／または位置３Ａ１を表す、パターンの（図２に四角Ａで囲まれて図示されている）一部分を示し、図３Ｂの画像は、回転可能な機構１００の角度および／または位置３Ｂ１を表す、パターンの（図２に四角Ｂで囲まれて図示されている）別の一部分を示している。

【0017】

プロセッサ２３０は、センサ２２０から受信された取得された画像を、メモリに記憶されている画像と比較し、メモリに記憶されているいずれの画像が、取得された画像と極めて類似しているかまたは同一であるのかを特定または検査し、メモリに記憶されている特定されたまたは極めて類似している画像に対応する角度および位置情報に基づいて、前記回転可能な機構１００の角度または位置を判定するように構成されている。例えば、プロセッサ２３０が、四角Ａで囲まれたパターンの一部分の取得された画像をセンサ２２０から受信した場合には、プロセッサ２３０は、取得された画像を、メモリに記憶されている（それぞれ角度または位置３Ａ１および３Ｂ１に対応する）図３Ａおよび図３Ｂに示される画像と比較するように構成されている。取得された画像が図３Ａの画像と同一であるので、プロセッサ２３０は、回転可能な機構１００が角度または位置３Ａ１に位置していると判定するように構成されている。従って、回転可能な機構１００の角度および／または位置を、センサ２２０によって取得されたディスク２１０上のパターンの画像に基づいて判定することが可能である。

【0018】

図２では、パターンの最小解像度は、ディスク２１０の最外円の黒色部分または白色部分を含むことの可能なブロックである。従って、センサ２２０によって取得された画像が全てのブロックを含んでいない場合には、プロセッサ２３０は、メモリに記憶されている同一の画像を見つけることができない。例えば、図３Ｃに示す画像が取得された場合には、図３Ｃの画像が図３Ａの画像の一部分と図３Ｂの画像の一部分とを含むために、メモリに記憶されている同一の画像を見つけることができない。この場合、回転可能な機構１００の位置は、位置３Ａ１と位置３Ｂ１との間にある。しかし、パターンの（例えばディスク２０の最外円のブロックなどの）不十分な解像度のために、プロセッサ２３０は回転可能な機構１００の正確な場所を判定できない。プロセッサ２３０は、代替的に、図３Ｃの取得された画像が、図３Ｂの画像よりも図３Ａの画像に近い（即ち、図３Ｃの画像が図３Ａの画像に極めて類似している）ので、回転可能な機構１００が位置３Ａにあると判定するように構成されている。従って、回転可能な機構１００の位置の（変位誤差などの）誤差または歪みが発生する。現状の方法では、そのような誤差を解消または軽減するためには、ディスク上のパターンの解像度を上げるか、またはより多くのパターンシンボルを含むようにディスクのサイズを大きくすることが必要である。しかし、ディスクのサイズを大きくすることは、光学式エンコーダの小型化を妨げ、ディスク上のパターンの解像度を上げることは、コストを増大させ、市場における競争性を低下させてしまうであろう。

【0019】

図４は、本開示の幾つかの実施形態による光学式エンコーダの動作方法のフロー図である。幾つかの実施形態においては、図４の方法が、図２に示す光学式エンコーダを動作させるために用いられる。あるいは、図４の方法が、物体の角度または位置を判定するための任意のその他の光学式エンコーダを動作させるために用いられてもよい。

【0020】

動作Ｓ４０を参照すると、図２のセンサ２２０が、ディスク２１０上のパターンの一部分の画像を取得し、取得された画像をプロセッサ２３０に送信するように構成されている。

【0021】

動作Ｓ４２を参照すると、プロセッサ２３０が、取得された画像をメモリに記憶されている複数の画像と比較して、メモリに記憶されているいずれかの画像が取得された画像と同一であるか否かを検査するように構成されている。そうである場合には、プロセッサ２３０は、動作Ｓ４８に示すように、光学式エンコーダ２００に接続された（図１の回転可能な機構１００などの）物体の角度および／または位置を、メモリに記憶されている角度および位置情報に基づいて判定するように構成されている。

【0022】

動作Ｓ４４を参照すると、取得された画像と同一の画像がメモリに記憶されていない場合には、メモリに記憶されている全ての画像が、シフトされた画像を取得するために位相φ１だけシフトされる。幾つかの実施形態においては、これらの画像がプロセッサ２３０によってシフトされる。幾つかの実施形態においては、位相φ１が、メモリに記憶されているパターンの画像に対応する角度および／または位置の較正値である。幾つかの実施形態においては、パターンの最小解像度がＸ度である場合に、位相φ１がＸ／Ｎ度に対応し、Ｎは１よりも大きい整数である。例えば、パターンの最小解像度が１度である場合には、位相φ１は、（例えば１／５または１／６度などの）１／Ｎ度に対応する。例えば、上述のように、図３Ｃに図示される取得された画像が、図３Ａの画像の一部分および図３Ｂの画像の一部分を含んでいると、プロセッサ２３０は、取得された画像と同一のメモリ内に記憶されている画像を見つけることができない。従って、プロセッサ２３０が、図３Ａおよび３Ｂの画像を反時計回り方向に位相φ１だけシフトさせて、図６Ａおよび６Ｂにそれぞれ図示するシフトされた画像を形成してもよい。別の複数の実施形態においては、設計要件により、プロセッサ２３０が画像を時計回り方向に位相φ１だけシフトさせてもよい。

【0023】

動作Ｓ４６を参照すると、プロセッサ２３０は、シフトされた画像が取得された画像と同一であるか否かを検査するように構成されている。そうである場合には、プロセッサ２３０は、動作Ｓ４９に示されるように、光学式エンコーダ２００に接続された物体の角度および／または位置を、メモリに記憶されている角度または位置と、シフトされた位相φ１に対応する較正値とに基づいて判定するように構成されている。例えば、位相φ１が（例えば０．２度などの）１／５度に対応しているとすると、図３Ａの画像に対応する角度が３０度であり、かつ図３Ｂの画像に対応する角度が３１度である場合には、図６Ａのシフトされた画像に対応する角度は３０．２度であり、図６Ｂのシフトされた画像に対応する角度は３１．２度である。図３Ｃの取得された画像が、図６Ａのシフトされた画像と同一であるので、プロセッサ２３０は、光学式エンコーダ２００に接続された物体の角度が３０．２度であると判定するように構成されている。

【0024】

取得された画像と同一のシフトされた画像が依然としてない場合には、プロセッサ２３０は、取得された画像と同一であるかまたは極めて類似しているシフトされた画像をプロセッサ２３０が見つけるまで、動作Ｓ４４およびＳ４６を繰り返すように構成されている。図４の実施形態によれば、メモリに記憶されている画像を（（最小解像度）／Ｎと等しい）位相φ１だけシフトさせることにより、光学式エンコーダ２００の解像度は、より大きなディスクまたはより高い解像度のパターンを有するディスクを使用することなく、Ｎ倍に向上する。

【0025】

図５は、本開示の幾つかの実施形態による光学式エンコーダの動作方法のフロー図である。幾つかの実施形態においては、図５の方法が、図２に図示する光学式エンコーダ２００を動作させるために使用される。あるいは、図５の方法が、物体の角度または位置を判定するための任意のその他の光学式エンコーダを動作させるために使用されてもよい。

【0026】

動作Ｓ５０を参照すると、図２のセンサ２２０が、ディスク２１０上のパターンの一部分の画像を取得し、取得された画像をプロセッサ２３０に送信するように構成されている。

【0027】

動作Ｓ５２を参照すると、プロセッサ２３０は、取得された画像をメモリに記憶されているＭ個の画像と比較して、メモリに記憶されているいずれかの画像が取得された画像と同一であるか否かを検査するように構成されている。そうである場合には、プロセッサ２３０は、動作Ｓ５３に示すように、光学的エンコーダ２００に接続された（図１の回転可能な機構１００などの）物体の角度および／または位置を、メモリに記憶されている角度および／または位置情報に基づいて判定するように構成されている。

【0028】

動作Ｓ５４を参照すると、取得された画像と同一の画像がメモリに記憶されていない場合には、メモリに記憶されているＭ個の画像全てが、位相φ２だけＮ回シフトされ、Ｍ×Ｎ個のシフトされた画像が取得される。幾つかの実施形態においては、これらの画像は、プロセッサ２３０によってシフトされる。幾つかの実施形態においては、位相φ２は、メモリに記憶されているパターンの画像に対応する角度および／または位置の較正値である。幾つかの実施形態においては、パターンの最小解像度がＸ度である場合には、位相φ２はＸ／（Ｎ＋１）度に対応し、Ｎは１よりも大きい整数である。例えば、パターンの最小解像度が１度である場合には、位相φ２は、（例えば１／５または１／６などの）１／（Ｎ＋１）度に対応する。従って、位相φ２が１／５度（０．２度、即ち４回シフトされている）に対応しているとすると、図３Ａの画像に対応する角度が３０度である場合には、（φ２だけシフトされた）第１のシフトされた画像に対応する角度は３０．２度であり、（２φ２だけシフトされた）第２のシフトされた画像に対応する角度は３０．４度であり、（３φ２だけシフトされた）第３のシフトされた画像に対応する角度は３０．６度であり、（４φ２だけシフトされた）第４のシフトされた画像に対応する角度は３０．８度である（（５φ２だけシフトされた）第５のシフトされた画像に対応する角度は３１度であり、これは図３Ｂの画像に対応する角度と等しいので、５回目のシフトを行う必要はない）。幾つかの実施形態によれば、プロセッサ２３０が、設計要件により、画像を位相φ２だけ時計回り方向にシフトさせてもよいし、反時計回り方向にシフトさせてもよい。

【0029】

動作Ｓ５６を参照すると、プロセッサ２３０は、Ｍ×Ｎ個のシフトされた画像のいずれかが、取得された画像と同一であるか、または極めて類似しているか否かを検査するように構成されている。動作Ｓ５８を参照すると、プロセッサ２３０は、光学式エンコーダ２００に接続された物体の角度および／または位置を、動作Ｓ５８に示すように、メモリに記憶されている角度または位置情報と、シフトされた位相φ２に対応する較正値とに基づいて判定するように構成されている。例えば、図３Ａの画像の（３φ２だけシフトされた）第３のシフトされた画像が、取得された画像と同一であるか、または極めて類似していると判定された場合には、プロセッサ２３０は、光学式エンコーダ２００に接続された物体が３０．６度の角度に位置していると判定するように構成されている。

【0030】

図５の実施形態によれば、メモリに記憶されている画像を位相２φだけＮ回シフトさせることで、光学式エンコーダ２００の解像度は、より大きなディスクまたはより高い解像度パターンを有するディスクを使用することなく、Ｎ倍向上する。

【0031】

ここで使用される「約」、「実質的に」、「実質的な」および「概ね」という用語は、微小な差異を記載し、これを説明するために用いられる。これらの用語は、ある事象または状況と組み合わせて用いられる場合に、前記事象または状況が正確に発生する場合とともに、前記事象または状況がきわめて近似的に発生する場合も指しうる。例えば、これらの用語は、数値と組み合わせて用いられる場合に、±５％以内、±４％以内、±３％以内、±２％以内、±１％以内、±０．５％以内、±０．１％以内または±０．０５％以内などの、その数値の±１０％以内の差異の範囲を指してもよい。例えば、２つの数値の間の差が、これらの値の平均の、例えば±５％以内、±４％以内、±３％以内、±２％以内、±１％以内、±０．５％以内、±０．１％以内または±０．０５％以内などの、±１０％以内である場合に、これらの値が「実質的に」または「概ね」同一であるかまたは等しいとみなされてもよい。例えば、「実質的に」平行であることが、０°に対する角度差の範囲が、例えば±５％以内、±４％以内、±３％以内、±２％以内、±１％以内、±０．５％以内、±０．１％以内または±０．０５％以内などの、±１０％以内であることを指してもよい。例えば、「実質的に」垂直であることが、９０°に対する角度差の範囲が、例えば±５％以内、±４％以内、±３％以内、±２％以内、±１％以内、±０．５％以内、±０．１％以内または±０．０５％以内などの、±１０％以内であることを指してもよい。

【0032】

ここで使用される単数を表す用語「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、別段の明示がなされていない限り、複数の指示対象を含む。幾つかの実施形態の記載においては、別の部品「の上」または「上」に設けられている部品は、前者の部品が後者の部品に（物理的に接触しているなど）直接に接している場合とともに、前者の部品と後者の部品との間に１つ以上の介在する部品が配置されている場合をも包含しうる。

【0033】

本開示を、その具体的な実施形態を参照しながら説明および例示してきたが、これらの説明および例示は、本開示を限定するものではない。様々な変更を加えることが可能であり、同等の複数の部品を、実施形態において、添付の請求項に定める本開示の精神および範囲から逸脱することなく置き換えることが可能であることが当業者に明確に理解されよう。図面が正確な縮尺率である必要はない。本開示の描画と実際の装置との間に、製造工程における不確定要素などによる差があってもよい。具体的に例示されていない本開示のその他の実施形態が存在しうる。明細書及び図面は、限定的であるよりも例示的であることを意図されている。特定の状況、材料、物質の組成、方法またはプロセスを本開示の目的、精神および範囲に適合させるための修正を行うことが可能である。そのような修正はすべて、添付の請求項の範囲に含まれることを意図されている。ここに開示する複数の方法は、特定の順序で実施される特定の動作と関連させて記載されているが、これらの方法が、組み合わせられ、分割され、または並べ替えられて、本開示の教示から逸脱することなく同等な方法を構成することが可能である。従って、ここに特に指定しない限り、動作の順序および組み合わせは、本開示の限定事項ではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】