エンコーダの信号処理回路
【課題】Ａ相とＢ相の正弦波信号に補正しきれない誤差が生じても、容易な演算処理で誤差の影響を低減できる位置検出精度が高いエンコーダの信号処理回路を提供する。
【解決手段】合成角度変換手段２は、正弦波信号Ａ０、正弦波信号Ｂ０、反転信号Ａ１および反転信号Ｂ１の交点から合成角度信号ＡＢ０を生成し、分配係数変換手段４は、合成角度信号ＡＢ０から分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１を求める。それぞれの分配係数ＫＡ１（分配係数ＫＢ１）と、正弦波信号Ａ０（正弦波信号Ｂ０）を逆三角関数変換によって得られる角度データＡ２（角度データＢ２）を乗算する。乗算データＡ３と乗算データＢ３を合成手段６にそれぞれ入力し、平均処理することで位置データθ１を生成する。
【解決手段】合成角度変換手段２は、正弦波信号Ａ０、正弦波信号Ｂ０、反転信号Ａ１および反転信号Ｂ１の交点から合成角度信号ＡＢ０を生成し、分配係数変換手段４は、合成角度信号ＡＢ０から分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１を求める。それぞれの分配係数ＫＡ１（分配係数ＫＢ１）と、正弦波信号Ａ０（正弦波信号Ｂ０）を逆三角関数変換によって得られる角度データＡ２（角度データＢ２）を乗算する。乗算データＡ３と乗算データＢ３を合成手段６にそれぞれ入力し、平均処理することで位置データθ１を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交する２相（Ａ相とＢ相）の正弦波信号を内挿処理により分解能を高めるエンコーダの位置検出方式において、２相の正弦波信号から位置データを生成する信号処理回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転型（またはリニア型）のエンコーダの位置検出は、一般的に発光素子と受光素子と、その間に格子状のスリットを形成した回転体（または移動体）から形成され、格子状のスリット間隔によって分解能が決定される。
【０００３】
従って分解能を上げるために、スリット間隔を小さくすることが行われてきたが、加工精度や光の回折現象が原因でこの手法で分解能を上げるのには限界があった。
【０００４】
近年、回転体（または移動体）のスリット間の信号と同期した９０度位相差のあるＡ，Ｂ相の正弦波のアナログ信号を生成し、そのアナログ信号を内挿処理した信号と上記のスリットによって得られる信号を合成して分解能を上げる方法が一般的に行われている。
【０００５】
しかし、Ａ相とＢ相の正弦波信号をＡＤコンバータによりディジタルデータに変換する際に、正弦波信号の上下頂点付近では角度に対する電圧レベルの変化量が小さく、ディジタル化による丸め誤差が大きくなり、位置検出精度が悪化するため、位置データの精度低下を抑制するため、例えば、以下のような提案がされている。
【０００６】
図１１は、Ａ相とＢ相の正弦波信号から直線的な傾斜部分（上下頂点以外の部分）を利用して位置データを得る手法であり、Ａ相とＢ相の角度データをＡ相とＢ相の交点で切り替えて位置データを求める構成である（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、図１２は、Ａ＝ＣＯＳθとＢ＝ＳＩＮθの２つの正弦波信号から、それぞれの角度データへの配分係数を、（Ｂ２／（Ａ２＋Ｂ２））ＣＯＳ−１Ａ＋（Ａ２／（Ａ２＋Ｂ２））ＳＩＮ−１Ｂから演算して、位置データを求める手法である（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−００５４０２号公報
【特許文献２】特開２００３−０２１５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の手法では、Ａ相とＢ相の正弦波信号に補正しきれない振幅誤差や位相誤差や正弦波信号に重畳している高調波成分の影響により、Ａ相とＢ相の角度データの切り替え時に連続性がなくなり、切り替え箇所で歪が生じてしまうという課題があった。
【０００９】
一方、特許文献２の手法では、２つの角度データＣＯＳ−１ＡとＳＩＮ−１Ｂの係数はＣＯＳθとＳＩＮθの両方を用いて演算するため、各信号の頂点付近では信号の精度が悪い情報が含まれている。従って、この係数によって演算された位置データの精度も悪化してしまうという課題があった。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、Ａ相とＢ相の正弦波信号に補正しきれない振幅誤差や位相誤差が生じても、簡単な演算処理で位置検出精度が高いエンコーダの信号処理回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため請求項１に記載のエンコーダの信号処理回路は、直交するＡＢ相の正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０をそれぞれ逆三角関数変換し角度信号に変換して位置を検出するエンコーダの内挿処理方式において、前記正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０を別々に入力し、逆三角関数変換によって正弦波信号からそれぞれ角度信号Ａ２と角度信号Ｂ２に変換する角度変換手段と、前記正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０を入力して符号を反転した反転信号Ａ１と反転信号Ｂ１を生成する反転手段と、前記正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０と反転信号Ａ１および反転信号Ｂ１を入力し、それぞれの交点を検出し、交点から前記信号の絶対値の小さい信号を選択して連続線とし、連続線の値から角度情報を得る合成角度信号ＡＢ０を生成する合成角度検出手段と、前記合成角度信号ＡＢ０を入力し、前記角度信号Ａ２と角度信号Ｂ２に乗算する分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１を演算しそれぞれ出力する分配係数変換手段と、前記角度信号Ａ２と分配係数ＫＡ１を、前記角度信号Ｂ２と分配係数ＫＢ１をそれぞれ入力し、乗算データＡ３および乗算データＢ３をそれぞれ出力する乗算器と、前記乗算データＡ３と乗算データＢ３を入力し、平均処理し位置データθ１を生成する合成手段を備え、前記分配係数変換手段は、前記合成角度信号ＡＢ０から得られる全ての角度値に対し、前記分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１の和が等しくなるように分配する。
【００１２】
また、請求項２に記載のエンコーダの信号処理回路は、前記分配係数ＫＡ１は、前記合成角度信号ＡＢ０からπ／２ラジアン毎に最大と最小を繰り返えす値とし、前記分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１は、それぞれの最大と最小の領域で前記合成角度信号ＡＢ０の角度演算分解能に対し２倍以上の幅を有する。
【００１３】
また、請求項３に記載のエンコーダの信号処理回路は、前記分配係数ＫＡ１は、最大値と最小値の間の角度を直線で結び得られる。
【００１４】
また、請求項４に記載のエンコーダの信号処理回路は、前記分配係数ＫＡ１の１／２の中間値に前記合成角度信号ＡＢ０の角度演算分解能に対し２倍以上の幅を有する。
【００１５】
また、請求項５に記載のエンコーダの信号処理回路は、前記分配係数ＫＡ１は、最大値と中間値および中間値と最小値の間の角度を直線で結び得られる。
【００１６】
さらに、請求項６に記載のエンコーダの信号処理回路は、前記合成角度信号ＡＢ０を入力し、上限値と下限値によって信号の大きさを制限した合成角度信号ＡＢ１を前記分配係数変換手段に出力する上下限リミット手段をさらに備える。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載のエンコーダの信号処理回路によれば、検出精度の高い合成角度信号ＡＢ０を使用して分配係数を求めるため、位置データへの変換精度を高めることができる。
【００１８】
また、請求項２に記載のエンコーダの信号処理回路によれば、分配係数は最大値と最小値に合成角度信号ＡＢ０の角度分解能に対して２倍以上の幅を有するように設定するため、位相誤差や振幅誤差、正弦波信号の歪がある場合にも位置データへの変換精度の低下を抑制することができる。
【００１９】
また、請求項３に記載のエンコーダの信号処理回路によれば、分配係数は最大値と最小値の間の角度を直線で結び設定するため、合成して得られた位置データは滑らかに変化し、不連続点の発生を抑制することができる。
【００２０】
また、請求項４に記載のエンコーダの信号処理回路によれば、分配係数の１／２の中間値に合成角度信号ＡＢ０の角度分解能に対して２倍以上の幅を有するように設定するため、更に位相誤差や振幅誤差、正弦波信号の歪がある場合にも位置データへの変換精度の低下を抑制することができる。
【００２１】
また、請求項５に記載のエンコーダの信号処理回路によれば、最大値と中間値、中間値と最小値の間の角度を直線で結び設定するため、更に合成して得られた位置データは滑らかに変化し、不連続点の発生を抑制することができる。
【００２２】
さらに、請求項６に記載のエンコーダの信号処理回路によれば、合成角度信号ＡＢ０に上限値と下限値のリミット手段を設けることにより、更に位相誤差や振幅誤差、正弦波信号の歪がある場合にも位置データへの変換精度の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
直交するＡＢ相の正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０をそれぞれ逆三角関数変換し角度信号に変換して位置を検出するエンコーダの内挿処理方式において、前記正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０を別々に入力し、逆三角関数変換によって正弦波信号からそれぞれ角度信号Ａ２と角度信号Ｂ２に変換する角度変換手段と、前記正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０を入力して符号を反転した反転信号Ａ１と反転信号Ｂ１を生成する反転手段と、前記正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０と反転信号Ａ１および反転信号Ｂ１を入力し、それぞれの交点を検出し、交点から前記信号の絶対値の小さい信号を選択して連続線とし、連続線の値から角度情報を得る合成角度信号ＡＢ０を生成する合成角度検出手段と、前記合成角度信号ＡＢ０を入力し、前記角度信号Ａ２と角度信号Ｂ２に乗算する分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１を演算しそれぞれ出力する分配係数変換手段と、前記角度信号Ａ２と分配係数ＫＡ１を、前記角度信号Ｂ２と分配係数ＫＢ１をそれぞれ入力し、乗算データＡ３および乗算データＢ３をそれぞれ出力する乗算器と、前記乗算データＡ３と乗算データＢ３を入力し、平均処理し位置データθ１を生成する合成手段を備え、前記分配係数変換手段は、前記合成角度信号ＡＢ０から得られる全ての角度値に対し、前記分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１の和が等しく、π／２ラジアン毎に最大と最小を繰り返えす値とし、前記分解係数ＫＡ１とＫＢ１はそれぞれの最大と最小と中間の領域で前記合成角度信号ＡＢ０の角度演算分解能に対し２倍以上の幅を有する構成としたエンコーダの信号処理回路である。以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
本発明によるエンコーダの信号処理回路について、図１から図６を用いて説明する。図１は、２相の正弦波信号から位置データに変換する信号処理回路のブロック図、図２から図４は、各ブロックの動作波形を示している。
【００２４】
図１において、反転手段１には、正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０が入力され、反転信号Ａ１と反転信号Ｂ１を生成する。合成角度検出手段２には、正弦波信号Ａ０、正弦波信号Ｂ０、反転信号Ａ１および反転信号Ｂ１が入力され、角度情報を得る合成角度信号ＡＢ０を生成する。角度変換手段３ａ（角度変換手段３ｂ）には、正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０が入力され、逆三角関数変換によって角度信号Ａ２（角度信号Ｂ２）に変換する。
【００２５】
分配係数変換手段４には、合成角度信号ＡＢ０が入力され、角度信号Ａ２と角度信号Ｂ２に乗算する分配係数を演算し、乗算器５ａに分配係数ＫＡ１、乗算器５ｂに分配係数ＫＢ１を出力する。乗算器５ａ（乗算器５ｂ）には、角度信号Ａ２（角度信号Ｂ２）と分配係数ＫＡ１（分配係数ＫＢ１）が入力され、乗算データＡ３（乗算データＢ３）を合成手段６に出力する。合成手段６では、入力された乗算データＡ３と乗算データＢ３を平均処理し位置データθ１を生成する。
【００２６】
ここで、正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０は、正規化された９０度位相差の正弦波信号であり、エンコーダの信号検出器で検出した直交するＡ相とＢ相のアナログの正弦波信号をディジタル変換し、振幅ずれやオフセットずれおよび位相ずれを補正することによって得ることができる。
【００２７】
エンコーダの信号検出器は、一般的に発光素子と受光素子とスリット板から構成される。発光素子は、ＬＥＤやレーザー光、受光素子はフォトダイオードやフォトトランジスタが用いられる。スリット板は、光を透過するガラスや樹脂材でできており、スリット板上に光を遮断する格子状のマスクを設けている。発光素子からの光は、スリット板を介して受光素子が透過した光を受けるように配置し、スリット板はエンコーダの回転体に設置されているため、回転すると正弦波の波形が受光素子から出力するようにスリット板の格子状の形が形成される。
【００２８】
ここで、図２を用いて合成角度検出手段２の動作について説明する。正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０は共に反転した反転信号Ａ１と反転信号Ｂ１と合わせて合成角度検出手段２に入力する。それぞれの信号の交点（Ｃ３１５、Ｃ４５、Ｃ１３５、Ｃ２２５）を求め、交点を基点として１周期を４つの領域（領域１から領域４）に分割する。
【００２９】
領域１は、正弦波信号Ａ０と反転信号Ｂ１の交点Ｃ３１５からスタートし、正弦波信号Ａ０の軌跡を通り、正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０の交点Ｃ４５に到達する。領域２は、交点Ｃ４５からスタートし、正弦波信号Ｂ０の軌跡を通り、反転信号Ａ１と正弦波信号Ｂ０の交点Ｃ１３５に到達する。領域３は、交点Ｃ１３５からスタートし、反転信号Ａ１の軌跡を通り、反転信号Ａ１と反転信号Ｂ１の交点Ｃ２２５に到達する。領域４は、交点Ｃ２２５からスタートし、反転信号Ｂ１の軌跡を通り、正弦波信号Ａ０と反転信号Ｂ１の交点Ｃ３１５に到達する。
【００３０】
このように交点を基点として、各信号の軌跡をたどることで、図２のように合成角度信号ＡＢ０を生成することができる。また、合成角度信号ＡＢ０は、合成角度信号を各領域の信号（各信号の交点から交点の信号）を組み合わせることによって得られる信号としてもよい。
【００３１】
次に、図３を併用して角度変換手段３ａと角度変換手段３ｂの動作について説明する。角度変換手段３ａには、正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０が入力され、正弦波信号Ａ０を逆三角関数変換によって角度データＡ２に変換する。逆三角関数変換は、−π／２ラジアン〜π／２ラジアンの領域で計算されるので、図３のように正弦波信号Ｂ０が正のとき（−π／２ラジアン〜π／２ラジアン）と、負のとき（π／２ラジアン〜３π／２ラジアン）に分離して計算する。
【００３２】
また、角度変換手段３ｂは、正弦波信号Ｂ０を同様に正弦波信号Ａ０が正のとき（０ラジアン〜πラジアン）と、負のとき（πラジアン〜２πラジアン）に分離して計算する。このように９０度位相差の正弦波信号を用いることで、０ラジアン〜２πラジアンまでの逆三角関数変換を容易に求めることができる。
【００３３】
次に、分配係数変換手段４について図３を用いて説明する。分配係数変換手段４は、合成角度検出手段２からの合成角度信号ＡＢ０を入力し、分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１を得る。分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１は、０ラジアン〜２πラジアンまでの角度領域で分配係数ＫＡ１とＫＢ１の和が等しくなるように選定する。
【００３４】
例えば、図３では分配係数の最大値をＫＫとした場合であり、０ラジアンのときＫＡ１＝ＫＫ、ＫＢ１＝０となり、π／４ラジアンのときＫＡ１＝ＫＫ／２、ＫＢ１＝ＫＫ／２
となり、π／２ラジアンのときＫＡ１＝０、ＫＢ１＝ＫＫ／２となる。分配係数ＫＡ１、ＫＢ１の値は合成角度信号ＡＢ０をアドレスとして、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に事前に設定しておくことで、複雑な計算をすることなく容易に求めることができる。
【００３５】
次に、乗算器５ａと乗算器５ｂおよび合成手段６について説明する。乗算器５ａ（乗算器５ｂ）は、角度データＡ２（角度データＢ２）と分配係数ＫＡ１（分配係数ＫＢ１）を乗算し、乗算データＡ３（乗算データＢ３）を得る。合成手段６では、乗算データＡ３と乗算データＢ３の平均値を求めることで、位置データθ１を得ることができる。
【００３６】
ここで、分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１の設定方法について説明する。正弦波信号Ａ０、正弦波信号Ｂ０を角度で微分すると、頂点付近のπ／２ラジアン、３π／２ラジアンと０ラジアン、πラジアンは値が小さくなるため、角度変換手段３ａ、角度変換手段３ｂで求めた角度データＡ２、Ｂ２は、図３に示す丸印の部分で精度が悪くなる。図３のように分配係数ＫＡ１、ＫＢ１はこの丸印付近で最小になるように選定することで、位置データへの変換精度を高めることができる。
【００３７】
また、正弦波信号Ａ０、正弦波信号Ｂ０は補正した信号を用いるが、補正しきれない誤差や波形歪の影響で合成角度信号ＡＢ０に誤差が生じる。このような場合、角度データＡ２、角度データＢ２の精度が悪い領域で、分配係数ＫＡ１、分配係数ＫＢ１はゼロにならないため、合成した位置データθ１に、精度が悪い角度データの情報が含まれてしまう。
【００３８】
そこで図４のように分配係数ＫＡ１、分配係数ＫＢ１の最大値と最小値に合成角度信号ＡＢ０の角度分解能に対して、２倍以上の幅を有するように設定する。このように設定することで、合成角度信号ＡＢ０の許容誤差を、２倍以上にすることができる。
【００３９】
また、分配係数ＫＡ１、分配係数ＫＢ１は、最大値と最小値に間の角度を直線で結び設定してもよい。この場合、分配係数ＫＡ１、分配係数ＫＢ１は、連続的に変化するので、合成して得られた位置データは滑らかに変化し、不連続点の発生を抑制することができる（実施の形態２）
図７を用いて、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１と異なるのは分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１の設定方法であり、この点について説明する。
【００４０】
分配係数ＫＡ１、分配係数ＫＢ１は、π／２×ｎラジアン毎（ｎ：０、１、３、４）に最大値と最小値を繰り返すが、この中間点π／４×ｎラジアン（ｎ：０、１、３、４、５、６、７）では、双方のバランスを取るため中間値（最大値／２）を取るのがよい。正弦波信号Ａ０、正弦波信号Ｂ０に振幅や位相誤差が含まれていない場合は、実施の形態１の方法で、π／４×ｎラジアン（ｎ：０、１、３、４、５、６、７）で、分配係数ＫＡ１、分配係数ＫＢ１は中間値となる。
【００４１】
しかし、正弦波信号Ａ０、正弦波信号Ｂ０は、補正しきれない誤差や波形歪の影響で合成角度信号ＡＢ０に誤差が生じるため、分配係数ＫＡ１、分配係数ＫＢ１の中間値に合成角度信号ＡＢ０の角度分解能に対して２倍以上の幅を有するように設定する。このように設定することで、合成角度信号ＡＢ０の許容誤差を２倍以上にすることができるため、合成して得られた位置データは更に滑らかに変化し、不連続点の発生を抑制することができる。
（実施の形態３）
図８、図９および図１０を用いて、本発明の実施の形態３について説明する。実施の形態１および実施の形態２と異なるのは、合成角度信号ＡＢ０を上下リミット手段７によって最大値と最小値のリミット処理を設けた点であり、この動作について説明する。
【００４２】
図８に示すように、上下リミット手段７は、合成角度変換手段２と分配係数変換手段４の間に設けられ、合成角度信号ＡＢ０が入力され、最大値と最小値のリミット処理をした合成角度信号ＡＢ１を出力する。
【００４３】
正弦波信号Ａ０、正弦波信号Ｂ０は、補正しきれない誤差や波形歪の影響で合成角度信号ＡＢ０に誤差が生じる。図９と図１０は、正弦波信号Ａ０、正弦波信号Ｂ０に位相誤差があった場合の例であり、合成角度信号ＡＢ０が、π／４ラジアン、３π／４ラジアンで正規値であるＫＳ・ｓｉｎ（π／４）をオーバーする。
【００４４】
このように、リミット値を越える場合は、リミット値で制限を掛けて、その結果を合成角度信号ＡＢ１として分配係数変換手段４に入力する構成とする。
【００４５】
例えば、実施の形態１の構成を例にすると、分配係数ＫＡ１、分配係数ＫＢ１は、図９のようになる。また、実施の形態２の構成を例にすると、分配係数ＫＡ１、分配係数ＫＢ１は、図１０のようになり、どちらの場合においても、正弦波信号Ａ０、正弦波信号Ｂ０の位相誤差の影響を吸収し連続性を保つことができる。合成して得られた位置データは更に滑らかに変化し、不連続点の発生を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の信号処理回路は、サーボモータ制御装置に限らず、高分解能の位置情報を得るためにエンコーダを搭載した装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１における信号処理回路のブロック図
【図２】実施の形態１の各ブロックにおける信号波形の説明図（１）
【図３】実施の形態１の各ブロックにおける信号波形の説明図（２）
【図４】実施の形態１の各ブロックにおける信号波形の説明図（３）
【図５】実施の形態１の各ブロックにおける信号波形の説明図（４）
【図６】実施の形態１の各ブロックにおける信号波形の説明図（５）
【図７】実施の形態２の各ブロックにおける信号波形の説明図
【図８】実施の形態３における信号処理回路のブロック図
【図９】実施の形態３の各ブロックにおける信号波形の説明図（１）
【図１０】実施の形態３の各ブロックにおける信号波形の説明図（２）
【図１１】従来例における信号処理回路のブロック図（１）
【図１２】従来例における信号処理回路のブロック図（２）
【符号の説明】
【００４８】
Ａ０、Ｂ０ 正弦波信号
Ａ１、Ｂ１ 反転信号
Ａ２、Ｂ２ 角度データ
Ａ３、Ｂ３ 乗算データ
ＡＢ０、ＡＢ１ 合成角度信号
ＫＡ１、ＫＢ１ 分配係数
θ１ 位置データ
Ｃ４５、Ｃ１３５、Ｃ２２５、Ｃ３１５ 正弦波信号の交点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交する２相（Ａ相とＢ相）の正弦波信号を内挿処理により分解能を高めるエンコーダの位置検出方式において、２相の正弦波信号から位置データを生成する信号処理回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転型（またはリニア型）のエンコーダの位置検出は、一般的に発光素子と受光素子と、その間に格子状のスリットを形成した回転体（または移動体）から形成され、格子状のスリット間隔によって分解能が決定される。
【０００３】
従って分解能を上げるために、スリット間隔を小さくすることが行われてきたが、加工精度や光の回折現象が原因でこの手法で分解能を上げるのには限界があった。
【０００４】
近年、回転体（または移動体）のスリット間の信号と同期した９０度位相差のあるＡ，Ｂ相の正弦波のアナログ信号を生成し、そのアナログ信号を内挿処理した信号と上記のスリットによって得られる信号を合成して分解能を上げる方法が一般的に行われている。
【０００５】
しかし、Ａ相とＢ相の正弦波信号をＡＤコンバータによりディジタルデータに変換する際に、正弦波信号の上下頂点付近では角度に対する電圧レベルの変化量が小さく、ディジタル化による丸め誤差が大きくなり、位置検出精度が悪化するため、位置データの精度低下を抑制するため、例えば、以下のような提案がされている。
【０００６】
図１１は、Ａ相とＢ相の正弦波信号から直線的な傾斜部分（上下頂点以外の部分）を利用して位置データを得る手法であり、Ａ相とＢ相の角度データをＡ相とＢ相の交点で切り替えて位置データを求める構成である（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、図１２は、Ａ＝ＣＯＳθとＢ＝ＳＩＮθの２つの正弦波信号から、それぞれの角度データへの配分係数を、（Ｂ２／（Ａ２＋Ｂ２））ＣＯＳ−１Ａ＋（Ａ２／（Ａ２＋Ｂ２））ＳＩＮ−１Ｂから演算して、位置データを求める手法である（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−００５４０２号公報
【特許文献２】特開２００３−０２１５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の手法では、Ａ相とＢ相の正弦波信号に補正しきれない振幅誤差や位相誤差や正弦波信号に重畳している高調波成分の影響により、Ａ相とＢ相の角度データの切り替え時に連続性がなくなり、切り替え箇所で歪が生じてしまうという課題があった。
【０００９】
一方、特許文献２の手法では、２つの角度データＣＯＳ−１ＡとＳＩＮ−１Ｂの係数はＣＯＳθとＳＩＮθの両方を用いて演算するため、各信号の頂点付近では信号の精度が悪い情報が含まれている。従って、この係数によって演算された位置データの精度も悪化してしまうという課題があった。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、Ａ相とＢ相の正弦波信号に補正しきれない振幅誤差や位相誤差が生じても、簡単な演算処理で位置検出精度が高いエンコーダの信号処理回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため請求項１に記載のエンコーダの信号処理回路は、直交するＡＢ相の正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０をそれぞれ逆三角関数変換し角度信号に変換して位置を検出するエンコーダの内挿処理方式において、前記正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０を別々に入力し、逆三角関数変換によって正弦波信号からそれぞれ角度信号Ａ２と角度信号Ｂ２に変換する角度変換手段と、前記正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０を入力して符号を反転した反転信号Ａ１と反転信号Ｂ１を生成する反転手段と、前記正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０と反転信号Ａ１および反転信号Ｂ１を入力し、それぞれの交点を検出し、交点から前記信号の絶対値の小さい信号を選択して連続線とし、連続線の値から角度情報を得る合成角度信号ＡＢ０を生成する合成角度検出手段と、前記合成角度信号ＡＢ０を入力し、前記角度信号Ａ２と角度信号Ｂ２に乗算する分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１を演算しそれぞれ出力する分配係数変換手段と、前記角度信号Ａ２と分配係数ＫＡ１を、前記角度信号Ｂ２と分配係数ＫＢ１をそれぞれ入力し、乗算データＡ３および乗算データＢ３をそれぞれ出力する乗算器と、前記乗算データＡ３と乗算データＢ３を入力し、平均処理し位置データθ１を生成する合成手段を備え、前記分配係数変換手段は、前記合成角度信号ＡＢ０から得られる全ての角度値に対し、前記分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１の和が等しくなるように分配する。
【００１２】
また、請求項２に記載のエンコーダの信号処理回路は、前記分配係数ＫＡ１は、前記合成角度信号ＡＢ０からπ／２ラジアン毎に最大と最小を繰り返えす値とし、前記分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１は、それぞれの最大と最小の領域で前記合成角度信号ＡＢ０の角度演算分解能に対し２倍以上の幅を有する。
【００１３】
また、請求項３に記載のエンコーダの信号処理回路は、前記分配係数ＫＡ１は、最大値と最小値の間の角度を直線で結び得られる。
【００１４】
また、請求項４に記載のエンコーダの信号処理回路は、前記分配係数ＫＡ１の１／２の中間値に前記合成角度信号ＡＢ０の角度演算分解能に対し２倍以上の幅を有する。
【００１５】
また、請求項５に記載のエンコーダの信号処理回路は、前記分配係数ＫＡ１は、最大値と中間値および中間値と最小値の間の角度を直線で結び得られる。
【００１６】
さらに、請求項６に記載のエンコーダの信号処理回路は、前記合成角度信号ＡＢ０を入力し、上限値と下限値によって信号の大きさを制限した合成角度信号ＡＢ１を前記分配係数変換手段に出力する上下限リミット手段をさらに備える。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載のエンコーダの信号処理回路によれば、検出精度の高い合成角度信号ＡＢ０を使用して分配係数を求めるため、位置データへの変換精度を高めることができる。
【００１８】
また、請求項２に記載のエンコーダの信号処理回路によれば、分配係数は最大値と最小値に合成角度信号ＡＢ０の角度分解能に対して２倍以上の幅を有するように設定するため、位相誤差や振幅誤差、正弦波信号の歪がある場合にも位置データへの変換精度の低下を抑制することができる。
【００１９】
また、請求項３に記載のエンコーダの信号処理回路によれば、分配係数は最大値と最小値の間の角度を直線で結び設定するため、合成して得られた位置データは滑らかに変化し、不連続点の発生を抑制することができる。
【００２０】
また、請求項４に記載のエンコーダの信号処理回路によれば、分配係数の１／２の中間値に合成角度信号ＡＢ０の角度分解能に対して２倍以上の幅を有するように設定するため、更に位相誤差や振幅誤差、正弦波信号の歪がある場合にも位置データへの変換精度の低下を抑制することができる。
【００２１】
また、請求項５に記載のエンコーダの信号処理回路によれば、最大値と中間値、中間値と最小値の間の角度を直線で結び設定するため、更に合成して得られた位置データは滑らかに変化し、不連続点の発生を抑制することができる。
【００２２】
さらに、請求項６に記載のエンコーダの信号処理回路によれば、合成角度信号ＡＢ０に上限値と下限値のリミット手段を設けることにより、更に位相誤差や振幅誤差、正弦波信号の歪がある場合にも位置データへの変換精度の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
直交するＡＢ相の正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０をそれぞれ逆三角関数変換し角度信号に変換して位置を検出するエンコーダの内挿処理方式において、前記正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０を別々に入力し、逆三角関数変換によって正弦波信号からそれぞれ角度信号Ａ２と角度信号Ｂ２に変換する角度変換手段と、前記正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０を入力して符号を反転した反転信号Ａ１と反転信号Ｂ１を生成する反転手段と、前記正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０と反転信号Ａ１および反転信号Ｂ１を入力し、それぞれの交点を検出し、交点から前記信号の絶対値の小さい信号を選択して連続線とし、連続線の値から角度情報を得る合成角度信号ＡＢ０を生成する合成角度検出手段と、前記合成角度信号ＡＢ０を入力し、前記角度信号Ａ２と角度信号Ｂ２に乗算する分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１を演算しそれぞれ出力する分配係数変換手段と、前記角度信号Ａ２と分配係数ＫＡ１を、前記角度信号Ｂ２と分配係数ＫＢ１をそれぞれ入力し、乗算データＡ３および乗算データＢ３をそれぞれ出力する乗算器と、前記乗算データＡ３と乗算データＢ３を入力し、平均処理し位置データθ１を生成する合成手段を備え、前記分配係数変換手段は、前記合成角度信号ＡＢ０から得られる全ての角度値に対し、前記分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１の和が等しく、π／２ラジアン毎に最大と最小を繰り返えす値とし、前記分解係数ＫＡ１とＫＢ１はそれぞれの最大と最小と中間の領域で前記合成角度信号ＡＢ０の角度演算分解能に対し２倍以上の幅を有する構成としたエンコーダの信号処理回路である。以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
本発明によるエンコーダの信号処理回路について、図１から図６を用いて説明する。図１は、２相の正弦波信号から位置データに変換する信号処理回路のブロック図、図２から図４は、各ブロックの動作波形を示している。
【００２４】
図１において、反転手段１には、正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０が入力され、反転信号Ａ１と反転信号Ｂ１を生成する。合成角度検出手段２には、正弦波信号Ａ０、正弦波信号Ｂ０、反転信号Ａ１および反転信号Ｂ１が入力され、角度情報を得る合成角度信号ＡＢ０を生成する。角度変換手段３ａ（角度変換手段３ｂ）には、正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０が入力され、逆三角関数変換によって角度信号Ａ２（角度信号Ｂ２）に変換する。
【００２５】
分配係数変換手段４には、合成角度信号ＡＢ０が入力され、角度信号Ａ２と角度信号Ｂ２に乗算する分配係数を演算し、乗算器５ａに分配係数ＫＡ１、乗算器５ｂに分配係数ＫＢ１を出力する。乗算器５ａ（乗算器５ｂ）には、角度信号Ａ２（角度信号Ｂ２）と分配係数ＫＡ１（分配係数ＫＢ１）が入力され、乗算データＡ３（乗算データＢ３）を合成手段６に出力する。合成手段６では、入力された乗算データＡ３と乗算データＢ３を平均処理し位置データθ１を生成する。
【００２６】
ここで、正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０は、正規化された９０度位相差の正弦波信号であり、エンコーダの信号検出器で検出した直交するＡ相とＢ相のアナログの正弦波信号をディジタル変換し、振幅ずれやオフセットずれおよび位相ずれを補正することによって得ることができる。
【００２７】
エンコーダの信号検出器は、一般的に発光素子と受光素子とスリット板から構成される。発光素子は、ＬＥＤやレーザー光、受光素子はフォトダイオードやフォトトランジスタが用いられる。スリット板は、光を透過するガラスや樹脂材でできており、スリット板上に光を遮断する格子状のマスクを設けている。発光素子からの光は、スリット板を介して受光素子が透過した光を受けるように配置し、スリット板はエンコーダの回転体に設置されているため、回転すると正弦波の波形が受光素子から出力するようにスリット板の格子状の形が形成される。
【００２８】
ここで、図２を用いて合成角度検出手段２の動作について説明する。正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０は共に反転した反転信号Ａ１と反転信号Ｂ１と合わせて合成角度検出手段２に入力する。それぞれの信号の交点（Ｃ３１５、Ｃ４５、Ｃ１３５、Ｃ２２５）を求め、交点を基点として１周期を４つの領域（領域１から領域４）に分割する。
【００２９】
領域１は、正弦波信号Ａ０と反転信号Ｂ１の交点Ｃ３１５からスタートし、正弦波信号Ａ０の軌跡を通り、正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０の交点Ｃ４５に到達する。領域２は、交点Ｃ４５からスタートし、正弦波信号Ｂ０の軌跡を通り、反転信号Ａ１と正弦波信号Ｂ０の交点Ｃ１３５に到達する。領域３は、交点Ｃ１３５からスタートし、反転信号Ａ１の軌跡を通り、反転信号Ａ１と反転信号Ｂ１の交点Ｃ２２５に到達する。領域４は、交点Ｃ２２５からスタートし、反転信号Ｂ１の軌跡を通り、正弦波信号Ａ０と反転信号Ｂ１の交点Ｃ３１５に到達する。
【００３０】
このように交点を基点として、各信号の軌跡をたどることで、図２のように合成角度信号ＡＢ０を生成することができる。また、合成角度信号ＡＢ０は、合成角度信号を各領域の信号（各信号の交点から交点の信号）を組み合わせることによって得られる信号としてもよい。
【００３１】
次に、図３を併用して角度変換手段３ａと角度変換手段３ｂの動作について説明する。角度変換手段３ａには、正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０が入力され、正弦波信号Ａ０を逆三角関数変換によって角度データＡ２に変換する。逆三角関数変換は、−π／２ラジアン〜π／２ラジアンの領域で計算されるので、図３のように正弦波信号Ｂ０が正のとき（−π／２ラジアン〜π／２ラジアン）と、負のとき（π／２ラジアン〜３π／２ラジアン）に分離して計算する。
【００３２】
また、角度変換手段３ｂは、正弦波信号Ｂ０を同様に正弦波信号Ａ０が正のとき（０ラジアン〜πラジアン）と、負のとき（πラジアン〜２πラジアン）に分離して計算する。このように９０度位相差の正弦波信号を用いることで、０ラジアン〜２πラジアンまでの逆三角関数変換を容易に求めることができる。
【００３３】
次に、分配係数変換手段４について図３を用いて説明する。分配係数変換手段４は、合成角度検出手段２からの合成角度信号ＡＢ０を入力し、分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１を得る。分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１は、０ラジアン〜２πラジアンまでの角度領域で分配係数ＫＡ１とＫＢ１の和が等しくなるように選定する。
【００３４】
例えば、図３では分配係数の最大値をＫＫとした場合であり、０ラジアンのときＫＡ１＝ＫＫ、ＫＢ１＝０となり、π／４ラジアンのときＫＡ１＝ＫＫ／２、ＫＢ１＝ＫＫ／２
となり、π／２ラジアンのときＫＡ１＝０、ＫＢ１＝ＫＫ／２となる。分配係数ＫＡ１、ＫＢ１の値は合成角度信号ＡＢ０をアドレスとして、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に事前に設定しておくことで、複雑な計算をすることなく容易に求めることができる。
【００３５】
次に、乗算器５ａと乗算器５ｂおよび合成手段６について説明する。乗算器５ａ（乗算器５ｂ）は、角度データＡ２（角度データＢ２）と分配係数ＫＡ１（分配係数ＫＢ１）を乗算し、乗算データＡ３（乗算データＢ３）を得る。合成手段６では、乗算データＡ３と乗算データＢ３の平均値を求めることで、位置データθ１を得ることができる。
【００３６】
ここで、分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１の設定方法について説明する。正弦波信号Ａ０、正弦波信号Ｂ０を角度で微分すると、頂点付近のπ／２ラジアン、３π／２ラジアンと０ラジアン、πラジアンは値が小さくなるため、角度変換手段３ａ、角度変換手段３ｂで求めた角度データＡ２、Ｂ２は、図３に示す丸印の部分で精度が悪くなる。図３のように分配係数ＫＡ１、ＫＢ１はこの丸印付近で最小になるように選定することで、位置データへの変換精度を高めることができる。
【００３７】
また、正弦波信号Ａ０、正弦波信号Ｂ０は補正した信号を用いるが、補正しきれない誤差や波形歪の影響で合成角度信号ＡＢ０に誤差が生じる。このような場合、角度データＡ２、角度データＢ２の精度が悪い領域で、分配係数ＫＡ１、分配係数ＫＢ１はゼロにならないため、合成した位置データθ１に、精度が悪い角度データの情報が含まれてしまう。
【００３８】
そこで図４のように分配係数ＫＡ１、分配係数ＫＢ１の最大値と最小値に合成角度信号ＡＢ０の角度分解能に対して、２倍以上の幅を有するように設定する。このように設定することで、合成角度信号ＡＢ０の許容誤差を、２倍以上にすることができる。
【００３９】
また、分配係数ＫＡ１、分配係数ＫＢ１は、最大値と最小値に間の角度を直線で結び設定してもよい。この場合、分配係数ＫＡ１、分配係数ＫＢ１は、連続的に変化するので、合成して得られた位置データは滑らかに変化し、不連続点の発生を抑制することができる（実施の形態２）
図７を用いて、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１と異なるのは分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１の設定方法であり、この点について説明する。
【００４０】
分配係数ＫＡ１、分配係数ＫＢ１は、π／２×ｎラジアン毎（ｎ：０、１、３、４）に最大値と最小値を繰り返すが、この中間点π／４×ｎラジアン（ｎ：０、１、３、４、５、６、７）では、双方のバランスを取るため中間値（最大値／２）を取るのがよい。正弦波信号Ａ０、正弦波信号Ｂ０に振幅や位相誤差が含まれていない場合は、実施の形態１の方法で、π／４×ｎラジアン（ｎ：０、１、３、４、５、６、７）で、分配係数ＫＡ１、分配係数ＫＢ１は中間値となる。
【００４１】
しかし、正弦波信号Ａ０、正弦波信号Ｂ０は、補正しきれない誤差や波形歪の影響で合成角度信号ＡＢ０に誤差が生じるため、分配係数ＫＡ１、分配係数ＫＢ１の中間値に合成角度信号ＡＢ０の角度分解能に対して２倍以上の幅を有するように設定する。このように設定することで、合成角度信号ＡＢ０の許容誤差を２倍以上にすることができるため、合成して得られた位置データは更に滑らかに変化し、不連続点の発生を抑制することができる。
（実施の形態３）
図８、図９および図１０を用いて、本発明の実施の形態３について説明する。実施の形態１および実施の形態２と異なるのは、合成角度信号ＡＢ０を上下リミット手段７によって最大値と最小値のリミット処理を設けた点であり、この動作について説明する。
【００４２】
図８に示すように、上下リミット手段７は、合成角度変換手段２と分配係数変換手段４の間に設けられ、合成角度信号ＡＢ０が入力され、最大値と最小値のリミット処理をした合成角度信号ＡＢ１を出力する。
【００４３】
正弦波信号Ａ０、正弦波信号Ｂ０は、補正しきれない誤差や波形歪の影響で合成角度信号ＡＢ０に誤差が生じる。図９と図１０は、正弦波信号Ａ０、正弦波信号Ｂ０に位相誤差があった場合の例であり、合成角度信号ＡＢ０が、π／４ラジアン、３π／４ラジアンで正規値であるＫＳ・ｓｉｎ（π／４）をオーバーする。
【００４４】
このように、リミット値を越える場合は、リミット値で制限を掛けて、その結果を合成角度信号ＡＢ１として分配係数変換手段４に入力する構成とする。
【００４５】
例えば、実施の形態１の構成を例にすると、分配係数ＫＡ１、分配係数ＫＢ１は、図９のようになる。また、実施の形態２の構成を例にすると、分配係数ＫＡ１、分配係数ＫＢ１は、図１０のようになり、どちらの場合においても、正弦波信号Ａ０、正弦波信号Ｂ０の位相誤差の影響を吸収し連続性を保つことができる。合成して得られた位置データは更に滑らかに変化し、不連続点の発生を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の信号処理回路は、サーボモータ制御装置に限らず、高分解能の位置情報を得るためにエンコーダを搭載した装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１における信号処理回路のブロック図
【図２】実施の形態１の各ブロックにおける信号波形の説明図（１）
【図３】実施の形態１の各ブロックにおける信号波形の説明図（２）
【図４】実施の形態１の各ブロックにおける信号波形の説明図（３）
【図５】実施の形態１の各ブロックにおける信号波形の説明図（４）
【図６】実施の形態１の各ブロックにおける信号波形の説明図（５）
【図７】実施の形態２の各ブロックにおける信号波形の説明図
【図８】実施の形態３における信号処理回路のブロック図
【図９】実施の形態３の各ブロックにおける信号波形の説明図（１）
【図１０】実施の形態３の各ブロックにおける信号波形の説明図（２）
【図１１】従来例における信号処理回路のブロック図（１）
【図１２】従来例における信号処理回路のブロック図（２）
【符号の説明】
【００４８】
Ａ０、Ｂ０ 正弦波信号
Ａ１、Ｂ１ 反転信号
Ａ２、Ｂ２ 角度データ
Ａ３、Ｂ３ 乗算データ
ＡＢ０、ＡＢ１ 合成角度信号
ＫＡ１、ＫＢ１ 分配係数
θ１ 位置データ
Ｃ４５、Ｃ１３５、Ｃ２２５、Ｃ３１５ 正弦波信号の交点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交するＡＢ相の正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０をそれぞれ逆三角関数変換し角度信号に変換して位置を検出するエンコーダの内挿処理方式において、
前記正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０を別々に入力し、逆三角関数変換によって正弦波信号からそれぞれ角度信号Ａ２と角度信号Ｂ２に変換する角度変換手段と、
前記正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０を入力して符号を反転した反転信号Ａ１と反転信号Ｂ１を生成する反転手段と、
前記正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０と反転信号Ａ１および反転信号Ｂ１を入力し、それぞれの交点を検出し、交点から前記信号の絶対値の小さい信号を選択して連続線とし、連続線の値から角度情報を得る合成角度信号ＡＢ０を生成する合成角度検出手段と、
前記合成角度信号ＡＢ０を入力し、前記角度信号Ａ２と角度信号Ｂ２に乗算する分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１を演算しそれぞれ出力する分配係数変換手段と、
前記角度信号Ａ２と分配係数ＫＡ１を、前記角度信号Ｂ２と分配係数ＫＢ１をそれぞれ入力し、乗算データＡ３および乗算データＢ３をそれぞれ出力する乗算器と、
前記乗算データＡ３と乗算データＢ３を入力し、平均処理し位置データθ１を生成する合成手段を備え、
前記分配係数変換手段は、前記合成角度信号ＡＢ０から得られる全ての角度値に対し、前記分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１の和が等しくなるように分配することを特徴とするエンコーダの信号処理回路。
【請求項２】
前記分配係数ＫＡ１は、前記合成角度信号ＡＢ０からπ／２ラジアン毎に最大と最小を繰り返えす値とし、前記分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１は、それぞれの最大と最小の領域で前記合成角度信号ＡＢ０の角度演算分解能に対し２倍以上の幅を有することを特徴とする請求項１記載のエンコーダの信号処理回路。
【請求項３】
前記分配係数ＫＡ１は、最大値と最小値の間の角度を直線で結び得られることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンコーダの信号処理回路。
【請求項４】
前記分配係数ＫＡ１の１／２の中間値に前記合成角度信号ＡＢ０の角度演算分解能に対し２倍以上の幅を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンコーダの信号処理回路。
【請求項５】
前記分配係数ＫＡ１は、最大値と中間値および中間値と最小値の間の角度を直線で結び得られることを特徴とする請求項４に記載のエンコーダの信号処理回路。
【請求項６】
前記合成角度信号ＡＢ０を入力し、上限値と下限値によって信号の大きさを制限した合成角度信号ＡＢ１を前記分配係数変換手段に出力する上下限リミット手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のエンコーダの信号処理回路。
【請求項１】
直交するＡＢ相の正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０をそれぞれ逆三角関数変換し角度信号に変換して位置を検出するエンコーダの内挿処理方式において、
前記正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０を別々に入力し、逆三角関数変換によって正弦波信号からそれぞれ角度信号Ａ２と角度信号Ｂ２に変換する角度変換手段と、
前記正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０を入力して符号を反転した反転信号Ａ１と反転信号Ｂ１を生成する反転手段と、
前記正弦波信号Ａ０と正弦波信号Ｂ０と反転信号Ａ１および反転信号Ｂ１を入力し、それぞれの交点を検出し、交点から前記信号の絶対値の小さい信号を選択して連続線とし、連続線の値から角度情報を得る合成角度信号ＡＢ０を生成する合成角度検出手段と、
前記合成角度信号ＡＢ０を入力し、前記角度信号Ａ２と角度信号Ｂ２に乗算する分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１を演算しそれぞれ出力する分配係数変換手段と、
前記角度信号Ａ２と分配係数ＫＡ１を、前記角度信号Ｂ２と分配係数ＫＢ１をそれぞれ入力し、乗算データＡ３および乗算データＢ３をそれぞれ出力する乗算器と、
前記乗算データＡ３と乗算データＢ３を入力し、平均処理し位置データθ１を生成する合成手段を備え、
前記分配係数変換手段は、前記合成角度信号ＡＢ０から得られる全ての角度値に対し、前記分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１の和が等しくなるように分配することを特徴とするエンコーダの信号処理回路。
【請求項２】
前記分配係数ＫＡ１は、前記合成角度信号ＡＢ０からπ／２ラジアン毎に最大と最小を繰り返えす値とし、前記分配係数ＫＡ１と分配係数ＫＢ１は、それぞれの最大と最小の領域で前記合成角度信号ＡＢ０の角度演算分解能に対し２倍以上の幅を有することを特徴とする請求項１記載のエンコーダの信号処理回路。
【請求項３】
前記分配係数ＫＡ１は、最大値と最小値の間の角度を直線で結び得られることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンコーダの信号処理回路。
【請求項４】
前記分配係数ＫＡ１の１／２の中間値に前記合成角度信号ＡＢ０の角度演算分解能に対し２倍以上の幅を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンコーダの信号処理回路。
【請求項５】
前記分配係数ＫＡ１は、最大値と中間値および中間値と最小値の間の角度を直線で結び得られることを特徴とする請求項４に記載のエンコーダの信号処理回路。
【請求項６】
前記合成角度信号ＡＢ０を入力し、上限値と下限値によって信号の大きさを制限した合成角度信号ＡＢ１を前記分配係数変換手段に出力する上下限リミット手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のエンコーダの信号処理回路。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２１０３１５（Ｐ２００９−２１０３１５Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５１７８８（Ｐ２００８−５１７８８）
【出願日】平成２０年３月３日（２００８．３．３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３日（２００８．３．３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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