JP2000230840A

JP2000230840A - エンコーダ内挿装置

Info

Publication number: JP2000230840A
Application number: JP11031202A
Authority: JP
Inventors: Naoko Hisada; 菜穂子久田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 1999-02-09
Publication date: 2000-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】位置検出を高い分解能で行なえるエンコーダ内
挿装置を提供する。【解決手段】エンコーダ内挿装置は、４相のエンコーダ
信号から２相信号を作る２相信号形成部１００と、２相
信号を内挿する内挿回路１５０とを有する。２相信号形
成部１００は、２相信号のオフセット補正のため、二組
のエンコーダ信号対を加算する加算器１１４，１１６
と、加算信号の直流レベル揃え手段と、加算信号の交流
成分除去手段とを有する。直流レベル揃え手段は、ＬＰ
Ｆ１１８，１２０と減算器１２２とサンプルホールド器
１２４で構成される直流レベル差検出手段と、エンコー
ダ信号のオフセット調整手段１２６を有する。交流成分
除去手段は、ＨＰＦ１２８，１３６と実効値検波器１３
０，１３８とサンプルホールド器１３２，１４０で構成
される交流成分検出手段と、二組のエンコーダ信号対の
間のゲイン調整手段１３４，１４２を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象物の位置
の変化（測定対象物の距離変位や角度変位など）に応じ
て正弦波形的に変化するエンコーダ信号を内挿して高分
解能な位置検出を行なうエンコーダ内挿装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンコーダの代表的な受光回路を図５に
示す。４つのフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ
３，ＰＤ４には、位相が互いに９０度ずれている光学信
号が入力される。フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２，Ｐ
Ｄ３，ＰＤ４から出力される電流信号は、それぞれＩ−
Ｖ変換器Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４によって電圧信号ａ，
ｂ，ａ’，ｂ’に変換される。

【０００３】このエンコーダ信号ａ，ｂ，ａ’，ｂ’
は、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に示されるように、それぞ
れ、オフセットを持つ正弦波形となる。減算器Ｄ１，Ｄ
２は、位相が互いに１８０度ずれている二組の信号対ａ
とａ’，ｂとｂ’の差をとり、図７（Ａ）と図７（Ｂ）
に示されるように、オフセットが除去された正弦波形の
２相信号Ａ，Ｂを作り出す。この２相信号Ａ，Ｂは内挿
回路に送られ、内挿回路において測定対象物の位置に対
応した位相を検出することにより、測定対象物の位置の
変化（測定対象物の距離変位や角度変位など）を高分解
能で求めることができる。

【０００４】２相信号Ａ，Ｂが周期的に変化する誤差い
わゆる周期誤差を含まない理想的な状態では、Ａ相信号
を横軸にとり、Ｂ相信号を縦軸にとると、図８（Ａ）に
示されるように、その点は原点を中心とする円を描く。

【０００５】しかし、通常、２相信号Ａ，Ｂは少なから
ず周期誤差を含んでいる。周期誤差には、２相信号Ａ，
Ｂのオフセットが０でないことに起因する誤差いわゆる
オフセット誤差と、２相信号Ａ，Ｂの振幅差に起因する
誤差いわゆる振幅誤差と、２相信号Ａ，Ｂの位相差が９
０度からずれることに起因する誤差いわゆる位相誤差と
がある。正弦波形の基本周期に対して、オフセット誤差
は同周期、振幅誤差と位相誤差は１／２周期で繰り返し
発生する。

【０００６】オフセット誤差を含む２相信号Ａ，Ｂによ
って描かれるリサージュは、図８（Ｂ）に示されるよう
に、中心が原点から外れた円となり、振幅誤差を含む２
相信号Ａ，Ｂによって描かれるリサージュは、図８
（Ｃ）に示されるように、軸方向に沿って扁平した楕円
となり、位相誤差を含む２相信号Ａ，Ｂによって描かれ
るリサージュは、図８（Ｄ）に示されるように、斜めに
扁平した形を示している。

【０００７】２相信号Ａ，Ｂに基づく位置検出を正確に
行なうためには、２相信号Ａ，Ｂに含まれる周期誤差を
良好に補正することが肝要である。オフセット誤差は周
期誤差の中でも位置検出に特に大きな影響を与えるた
め、オフセット誤差の補正は特に重要である。

【０００８】周期誤差を内挿回路で補正する手法として
は、特開平３−１７００１１号において、正弦波の瞬時
値を用いて楕円式を求める方法が提案されている。ま
た、特開平５−２３１８７９号において、予め正弦波形
の半周期分の誤差を測定しておき、これをメモリなどに
記憶して補正するという方法が提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法で
は、正弦波の瞬時値や記憶された正弦波形の誤差に、周
期誤差以外の非周期なノイズ成分が含まれており、瞬時
値や記憶値を測定する度に補正値が異なってしまうとい
う問題がある。特に微少な周期誤差をも補正する必要が
ある高分割の内挿装置においては、補正値の確かさが重
要となってくる。

【００１０】本発明は、このような問題に鑑みて成され
たものであり、その目的は、位置検出に用いる２相信号
に含まれる周期誤差を良好に補正することにより位置検
出を高い分解能で行なえるエンコーダ内挿装置を提供す
ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、距離や角度の
変化に応じて正弦波形的に変化するエンコーダ信号を内
挿するエンコーダ内挿装置であり、位相が互いに９０度
ずれている４相のエンコーダ信号から、位相が互いに１
８０度ずれている二組のエンコーダ信号対に基づいて、
オフセットを含まない２相信号を作り出す２相信号形成
部と、２相信号形成部からの２相信号に基づいて内挿を
行なう内挿回路とを有し、２相信号形成部は、二組のエ
ンコーダ信号対のそれぞれを減算し、これにより２相信
号を作り出す一対の減算器と、２相信号に含まれる、エ
ンコーダ信号のそれぞれのオフセットの違いに起因する
歪みすなわちオフセット誤差を補正するオフセット補正
手段とを有し、オフセット補正手段は、位相が互いに１
８０度ずれている二組のエンコーダ信号対のそれぞれを
加算する一対の加算器と、一対の加算器から出力される
一対の加算信号の直流レベルを揃える直流レベル揃え手
段と、一対の加算器から出力される一対の加算信号の交
流成分を除去する交流成分除去手段とを有している。

【００１２】例えば、直流レベル揃え手段は、一対の加
算信号の直流レベル差を検出する直流レベル差検出手段
と、直流レベル差が０になるようにエンコーダ信号のオ
フセットを調整するオフセット調整手段とを有し、ま
た、交流成分除去手段は、一対の加算信号のそれぞれに
含まれる交流成分を検出する交流成分検出手段と、交流
成分が０になるように位相が互いに１８０度ずれている
二組のエンコーダ信号対のそれぞれの間のゲインを揃え
る一対のゲイン調整手段とを有している。

【００１３】エンコーダ内挿装置は、好ましくは、２相
信号形成部からの２相信号の振幅を揃える振幅揃え手段
を更に有しており、振幅揃え手段は、２相信号の振幅差
を検出する振幅差検出手段と、振幅差が０になるように
２相信号のゲインを調整する振幅差補正手段とを有し、
内挿回路は、２相信号形成部から振幅差補正手段を介し
て入力される２相信号に基づいて内挿を行なう。

【００１４】エンコーダ内挿装置は、より好ましくは、
振幅揃え手段に加えて、２相信号の位相ずれを検出する
位相ずれ検出手段と、位相ずれ検出手段で得られる情報
に基づいて、内挿回路から出力される内挿信号に含まれ
る、２相信号形成部からの２相信号の位相ずれに起因す
る誤差を補正する位相ずれ補正手段とを更に有してい
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。

【００１６】［第一の実施の形態］まず、第一の実施の
形態のエンコーダ内挿装置について図１と図２を用いて
説明する。

【００１７】本実施の形態のエンコーダ内挿装置は、図
１に示されるように、エンコーダから送られてくる４相
のエンコーダ信号ａ，ａ’，ｂ，ｂ’から位置ｘの検出
に必要な２相信号Ａ，Ｂを作り出す２相信号形成部１０
０と、２相信号形成部１００からの２相信号Ａ，Ｂに対
して内挿を行ない位置ｘを求める内挿回路１５０とを有
している。

【００１８】エンコーダ信号ａ，ａ’，ｂ，ｂ’は、測
定対象物の距離や角度の変化に応じて正弦波形的に変化
する。正弦波形的なエンコーダ信号ａ，ａ’，ｂ，ｂ’
は、それぞれ、位相が互いに９０度ずれており、いずれ
もオフセットを有している。

【００１９】２相信号形成部１００は、この４相のエン
コーダ信号ａ，ａ’，ｂ，ｂ’のうち、位相が互いに１
８０度ずれている二組のエンコーダ信号対ａとａ’，ｂ
とｂ’に基づいて、オフセットを含まない２相信号Ａ，
Ｂを作り出す。

【００２０】２相信号形成部１００は、４相のエンコー
ダ信号ａ，ａ’，ｂ，ｂ’のそれぞれを増幅する増幅器
１０２，１０４，１０６，１０８と、位相が互いに１８
０度ずれている二組のエンコーダ信号対ａとａ’，ｂと
ｂ’のそれぞれを減算する一対の減算器１１０，１１２
とを有している。

【００２１】２相信号形成部１００は、さらに、一対の
減算器１１０，１１２から出力される減算信号すなわち
２相信号Ａ，Ｂに含まれる、エンコーダ信号ａ，ａ’，
ｂ，ｂ’のオフセットに起因する歪みすなわちオフセッ
ト誤差を補正するオフセット補正手段を有している。

【００２２】オフセット補正手段は、位相が互いに１８
０度ずれている二組のエンコーダ信号対ａとａ’，ｂと
ｂ’のそれぞれを加算する一対の加算器１１４，１１６
と、一対の加算器１１４，１１６から出力される一対の
加算信号ａ＋ａ’，ｂ＋ｂ’の直流レベルを揃える直流
レベル揃え手段と、一対の加算器１１４，１１６から出
力される一対の加算信号ａ＋ａ’，ｂ＋ｂ’の交流成分
を除去する交流成分除去手段とを有している。

【００２３】一対の加算器１１４，１１６から出力され
る一対の加算信号ａ＋ａ’，ｂ＋ｂ’は、それぞれ、二
組のエンコーダ信号対ａとａ’，ｂとｂ’のそれぞれの
オフセットの和に対応する。従って、４つのエンコーダ
信号ａ，ａ’，ｂ，ｂ’のオフセットと振幅が等しけれ
ば、一対の加算信号ａ＋ａ’，ｂ＋ｂ’はいずれも常に
一定値となり、また両者は同一値となる。

【００２４】しかしながら、実際には、４つのエンコー
ダ信号ａ，ａ’，ｂ，ｂ’のそれぞれのオフセットと振
幅は異なるため、図２において、一対の加算信号ａ＋
ａ’，ｂ＋ｂ’の振幅中心すなわち直流レベルＯＳａ，
ＯＳｂは、同一値ではなく、異なる。この直流レベルＯ
Ｓａ，ＯＳｂの違いは、エンコーダ信号対ａとａ’，ｂ
とｂ’のオフセットの不揃いが原因で現われる。また、
一対の加算信号ａ＋ａ’，ｂ＋ｂ’は、一定値ではな
く、基本周期毎に現れる交流成分Ｇａ，Ｇｂをそれぞれ
持つ。この交流成分Ｇａ，Ｇｂは、エンコーダ信号対ａ
とａ’，ｂとｂ’の振幅の違いが原因で現われる。

【００２５】図１に戻り、直流レベル揃え手段は、一対
の加算器１１４，１１６から出力される一対の加算信号
ａ＋ａ’，ｂ＋ｂ’の直流レベル差を検出する直流レベ
ル差検出手段と、直流レベル差が０になるようにエンコ
ーダ信号ａ，ａ’，ｂ，ｂ’のオフセットを調整するオ
フセット調整手段１２６とを有している。

【００２６】直流レベル差検出手段は、一対の加算信号
ａ＋ａ’，ｂ＋ｂ’のそれぞれの低周波成分（例えば、
正弦波信号周波数ｆに対して、ｆ／１００程度の周波数
成分）だけを透過する低域透過フィルタ（ＬＰＦ）１１
８，１２０と、一対の低域透過フィルタ１１８，１２０
を通過した信号の差信号を作り出す減算器１２２と、減
算器１２２からの差信号を保持するサンプルホールド器
１２４とで構成される。一対の低域透過フィルタ１１
８，１２０を通過した信号は、それぞれ、図２に示した
一対の加算信号ａ＋ａ’，ｂ＋ｂ’の直流レベルＯＳ
ａ，ＯＳｂに相当する。

【００２７】一方、オフセット調整手段１２６は、サン
プルホールド器１２４から出力される信号に基づいて、
エンコーダ信号ａ，ａ’を増幅する増幅器１０２，１０
４の入力端に直流電圧を加える可変電源で構成される。

【００２８】オフセット調整手段１２６は、サンプルホ
ールド器１２４からの出力信号が０になるように、増幅
器１０２，１０４の入力端に加える電圧を調整する。こ
れにより、一方のエンコーダ信号対ａとａ’の加算信号
ａ＋ａ’の直流レベルが、他方のエンコーダ信号対ｂと
ｂ’の加算信号ｂ＋ｂ’の直流レベルに揃えられる。

【００２９】また、交流成分除去手段は、一対の加算器
１１４，１１６から出力される一対の加算信号ａ＋
ａ’，ｂ＋ｂ’のそれぞれに含まれる交流成分を検出す
る交流成分検出手段と、交流成分が０になるように、位
相が互いに１８０度ずれている二組のエンコーダ信号対
ａとａ’，ｂとｂ’のそれぞれの間のゲインを揃える一
対のゲイン調整手段１３４，１４２とを有している。

【００３０】交流成分検出手段は、一対の加算器１１
４，１１６から出力される一対の加算信号ａ＋ａ’，ｂ
＋ｂ’のそれぞれの高周波成分（正弦波信号周波数ｆ付
近の周波数成分）だけを透過する一対の高域透過フィル
タ（ＨＰＦ）１２８，１３６と、一対の高域透過フィル
タ１２８，１３６を通過した信号の実効値を求める一対
の実効値検波器１３０，１３８と、一対の実効値検波器
１３０，１３８からの信号を保持する一対のサンプルホ
ールド器１３２，１４０とで構成される。一対のサンプ
ルホールド器１３２，１４０から出力される信号は、そ
れぞれ、図２に示した一対の加算信号ａ＋ａ’，ｂ＋
ｂ’の交流成分Ｇａ，Ｇｂに相当する。

【００３１】一方、一対のゲイン調整手段１３４，１４
２は、一対のサンプルホールド器１３２，１４０から出
力される信号に基づいて、エンコーダ信号ａ，ｂを増幅
する増幅器１０２，１０６のフィードバック抵抗値を調
整する可変抵抗器で構成される。

【００３２】一対のゲイン調整手段１３４，１４２は、
一対のサンプルホールド器１３２，１４０からの出力信
号が０になるように、増幅器１０２，１０６のフィード
バック抵抗値を調整する。これにより、二組のエンコー
ダ信号対ａとａ’，ｂとｂ’の加算信号ａ＋ａ’，ｂ＋
ｂ’の交流成分が除去される。

【００３３】上述した補正動作は実際の位置検出に先立
って行なわれる。つまり、実際の位置検出に備えて、エ
ンコーダの測定対象物が好適には一定の速度で移動さ
れ、その際に得られるエンコーダ信号に対してオフセッ
ト調整とゲイン調整とが行なわれる。調整後、サンプル
ホールド器１２４，１３２，１４０は、この調整で得ら
れた適正な信号値を保持する。これにより、エンコーダ
内挿装置は、好適な調整状態に維持される。

【００３４】上述したオフセット調整とゲイン調整とに
よって、二組のエンコーダ信号対ａとａ’，ｂとｂ’の
それぞれの振幅が揃い、また、二組のエンコーダ信号対
ａとａ’，ｂとｂ’のそれぞれの加算信号ａ＋ａ’，ｂ
＋ｂ’の直流レベルが揃う。この結果、４相のエンコー
ダ信号ａ，ａ’，ｂ，ｂ’のそれぞれのオフセットの違
いに起因する歪みが、内挿回路１５０に入力される２相
信号Ａ，Ｂから取り除かれる。言い換えれば、内挿回路
１５０による位置検出に特に大きな影響を与える２相信
号Ａ，Ｂのオフセット誤差が補正される。

【００３５】従って、本実施の形態のエンコーダ内挿装
置では、オフセット誤差が除去された２相信号Ａ，Ｂに
基づいて内挿を行なうため、位置ｘを正確に求めること
ができる。

【００３６】上述した実施の形態では、オフセット調整
量とゲイン調整量を電気回路で求める構成について述べ
たが、エンコーダ信号ａ，ａ’，ｂ，ｂ’をＡ／Ｄ変換
し、ＣＰＵにデジタル値で取り込んでオフセット調整量
とゲイン調整量をソフトウェアにより求め、これをＤ／
Ａ変換しても同様の効果が得られる。特に後段の内挿回
路がソフトウェアで構成されている場合は、Ａ／Ｄ変換
器やＤ／Ａ変換器も不要となるので回路が単純となり有
効である。

【００３７】［第二の実施の形態］次に、第二の実施の
形態のエンコーダ内挿装置について図３を用いて説明す
る。

【００３８】本実施の形態のエンコーダ内挿装置は、図
３に示されるように、第一の実施の形態で説明した２相
信号形成部１００と、２相信号形成部１００から出力さ
れる２相信号Ａ，Ｂの振幅を揃える振幅揃え部２００
と、２相信号形成部１００から振幅揃え部２００を介し
て入力される２相信号Ａ，Ｂに基づいて内挿を行ない位
置ｘを求める内挿回路１５０とを有している。

【００３９】振幅揃え部２００は、２相信号Ａ，Ｂのそ
れぞれを増幅する増幅器２０２，２０４と、２相信号
Ａ，Ｂの振幅差を検出する振幅差検出手段と、振幅差が
０になるように２相信号のゲインを調整する振幅差補正
手段２１４とを有している。

【００４０】振幅差検出手段は、２相信号Ａ，Ｂの実効
値を求める一対の実効値検波器２０６，２０８と、一対
の実効値検波器２０６，２０８からの信号の差信号を作
り出す減算器２１０と、減算器２１０からの信号を保持
するサンプルホールド器２１２とで構成される。一対の
実効値検波器２０６，２０８から出力される信号は、そ
れぞれ、２相信号Ａ，Ｂの振幅Ｒａ，Ｒｂに相当する。

【００４１】一方、振幅差補正手段２１４は、サンプル
ホールド器２１０から出力される信号に基づいて、２相
信号Ａ，Ｂの一方の信号Ａを増幅する増幅器２０２のフ
ィードバック抵抗値を調整する可変抵抗器で構成され
る。

【００４２】振幅差補正手段２１４は、サンプルホール
ド器２１０からの出力信号が０になるように、増幅器２
０２のフィードバック抵抗値を調整する。これにより、
２相信号Ａ，Ｂの振幅が揃えられる。言い換えれば、２
相信号Ａ，Ｂの振幅誤差が補正される。

【００４３】この補正動作は実際の位置検出に先立って
行なわれる。つまり、実際の位置検出に備えて、エンコ
ーダの測定対象物が好適には一定の速度で移動され、そ
の際に得られるエンコーダ信号に対して、２相信号形成
部１００内でのオフセット補正に加えて、振幅揃え部２
００内において２相信号Ａ，Ｂの振幅補正が行なわれ
る。調整後、エンコーダ内挿装置は、振幅補正に関して
はサンプルホールド器２１２が適正な信号値を保持する
ことにより、好適な調整状態に維持される。

【００４４】本実施の形態のエンコーダ内挿装置では、
オフセット誤差と振幅誤差が除去された２相信号Ａ，Ｂ
に基づいて内挿を行なうため、位置ｘをより正確に求め
ることができる。

【００４５】上述した実施の形態では、２相信号Ａ，Ｂ
の振幅差を電気回路で求める構成について述べたが、２
相信号Ａ，ＢをＡ／Ｄ変換し、ＣＰＵにデジタル値で取
り込んで振幅差をソフトウェアにより求め、これをＤ／
Ａ変換しても同様の効果が得られる。特に後段の内挿回
路がソフトウェアで構成されている場合は、Ａ／Ｄ変換
器やＤ／Ａ変換器も不要となるので回路が単純となり有
効である。

【００４６】［第三の実施の形態］次に、第三の実施の
形態のエンコーダ内挿装置について図４を用いて説明す
る。

【００４７】本実施の形態のエンコーダ内挿装置は、図
４に示されるように、第一の実施の形態で説明した２相
信号形成部１００と、第二の実施の形態で説明した振幅
揃え部２００と、２相信号形成部１００から振幅揃え部
２００を介して入力される２相信号Ａ，Ｂに基づいて内
挿を行ない位置ｘを求める内挿回路１５０と、２相信号
Ａ，Ｂの位相ずれを検出する位相ずれ検出部３０２と、
位相ずれ検出部３０２で得られる情報に基づいて内挿回
路１５０から出力される内挿信号を補正する位相ずれ補
正部３０４とを有している。

【００４８】位相ずれ検出部３０２は、２相信号Ａ，Ｂ
のベクトル長を求めるベクトル長演算器３０６と、ベク
トル長演算器３０６からの出力信号の高周波成分だけを
透過する高域透過フィルタ（ＨＰＦ）３０８と、高域透
過フィルタ３０８を通過した信号の実効値を求める実効
値検波器３１０と、実効値検波器３１０からの信号を保
持するサンプルホールド器３１２とで構成される。

【００４９】位相ずれ補正部３０４は、位相ずれ検出部
３０２から出力される位相ずれ量φを位相補正量に変換
するφ変換部３１４と、内挿回路１５０からの内挿信号
にφ変換部３１４からの出力信号を加算する加算器３１
６とで構成される。

【００５０】前述したように、２相信号形成部１００で
オフセット誤差が補正され、振幅揃え部２００で振幅誤
差が補正されるので、内挿回路１５０から出力される内
挿信号、言い換えれば内挿回路１５０で求められる位置
ｘが含んでいる誤差は、２相信号Ａ，Ｂの位相差に起因
する誤差すなわち位相誤差だけである。

【００５１】２相信号Ａ，Ｂのベクトル長は、図８
（Ａ）のｒに相当し、位相誤差が無ければ一定値とな
り、位相誤差があると基本周期の２分の１周期の正弦波
形となる。この正弦波形の振幅から位相ずれ量φが求め
られる。

【００５２】位相ずれ検出部３０２は、ベクトル長演算
器３０６により２相信号Ａ，Ｂに対して（Ａ²＋Ｂ²）
^1/2の演算を行なって２相信号Ａ，Ｂのベクトル長を求
め、高域透過フィルタ（ＨＰＦ）３０８によりその交流
成分を取り出し、実効値検波器３１０によりこの交流成
分すなわち前述の正弦波形の振幅を求め、これを位相ず
れ量φとして出力する。

【００５３】位相ずれ補正部３０４のφ変換部３１４
は、位相ずれ量φとこれに対応する位相補正量とを予め
記憶しているメモリテーブルを含んでおり、入力される
位相ずれ量φに対応する位相補正量を読み出す。加算器
３１６は、内挿回路１５０から出力される内挿信号にφ
変換部３１４の出力信号を加算し、これにより位置ｘ’
を求める。

【００５４】これにより、２相信号Ａ，Ｂの位相ずれに
起因する誤差すなわち位相誤差が補正される。

【００５５】この補正動作は実際の位置検出に先立って
行なわれる。つまり、実際の位置検出に備えて、エンコ
ーダの測定対象物が好適には一定の速度で移動され、そ
の際に得られるエンコーダ信号に対して、２相信号形成
部１００内でのオフセット補正および振幅揃え部２００
内での振幅補正に加えて、２相信号Ａ，Ｂの位相ずれに
起因する誤差の補正すなわち位相補正が行なわれる。そ
の後、エンコーダ内挿装置は、位相補正に関してはサン
プルホールド器３１２が適正な信号値を保持することに
より、好適な調整状態に維持される。

【００５６】本実施の形態のエンコーダ内挿装置では、
オフセット誤差と振幅誤差が除去された２相信号Ａ，Ｂ
に基づいて内挿を行ない、さらに、内挿により得られる
内挿信号に対して位相補正を行なうので、最終的に求め
られる位置ｘ’は、よりいっそう正確なものとなる。

【００５７】上述した実施の形態では、２相信号Ａ，Ｂ
の位相差を電気回路で求める構成について述べたが、２
相信号Ａ，Ｂの位相差はソフトウェアによって求めても
よい。

【００５８】［変形例］これまで説明した実施の形態で
は、自動補正を行なえるように帰還を組み、補正量をサ
ンプルホールドしたが、多くのエンコーダでは使用する
度に補正量を変更する必要はなく、最初に補正量を求め
ておけば充分な場合がある。従って、オフセット量を現
す信号ＯＳａ，ＯＳｂと、振幅誤差と位相誤差を現す信
号Ｒをオシロスコープで観察することにより、作業者が
各補正量を調整してもよい。この場合、信号Ｒに含まれ
る振幅誤差と位相誤差の区別は、２相信号Ａ，Ｂの位相
差で判別する。すなわち、２相信号Ａ，Ｂがゼロクロス
となる時、振幅誤差は極大または極小を示し、位相誤差
は振幅誤差に対し位相が約４５度ずれた正弦波として見
える。これにより作業者は誤差を区別して補正量を調整
すればよい。

【００５９】本発明は、上述した実施の形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれ
るすべての実施を含む。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、位置検出に用いる２相
信号に含まれる周期誤差を良好に補正し、これにより位
置検出を高い分解能で行なえるエンコーダ内挿装置が提
供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態のエンコーダ内挿装
置の構成を概略的に示している。

【図２】（Ａ）は一組のエンコーダ信号対ａとａ’を加
算して作られる加算信号ａ＋ａ’を示し、（Ｂ）は一組
のエンコーダ信号対ｂとｂ’を加算して作られる加算信
号ｂ＋ｂ’を示している。

【図３】本発明の第二の実施の形態のエンコーダ内挿装
置の構成を概略的に示している。

【図４】本発明の第三の実施の形態のエンコーダ内挿装
置の構成を概略的に示している。

【図５】エンコーダの代表的な受光回路を示している。

【図６】（Ａ）は４相のエンコーダ信号のうちの一つの
エンコーダ信号ａを示し、（Ｂ）はエンコーダ信号ａに
対して位相が９０度ずれているエンコーダ信号ｂを示
し、（Ｃ）はエンコーダ信号ａに対して位相が１８０度
ずれているエンコーダ信号ａ’を示し、（Ｄ）はエンコ
ーダ信号ａに対して位相が２７０度ずれているエンコー
ダ信号ｂ’を示している。

【図７】（Ａ）は一組のエンコーダ信号対ａとａ’を減
算して作られるＡ相信号を示し、（Ｂ）は一組のエンコ
ーダ信号対ｂとｂ’を減算して作られるＢ相信号を示し
ている。

【図８】（Ａ）は周期誤差を含まない理想的な２相信号
Ａ，Ｂによって描かれるリサージュを示し、（Ｂ）はオ
フセット誤差を含む２相信号Ａ，Ｂによって描かれるリ
サージュを示し、（Ｃ）は振幅誤差を含む２相信号Ａ，
Ｂによって描かれるリサージュを示し、（Ｄ）は位相誤
差を含む２相信号Ａ，Ｂによって描かれるリサージュを
示している。

【符号の説明】

１００２相信号形成部１００１０２，１０４，１０６，１０８増幅器１１０，１１２減算器１１４，１１６加算器１２６オフセット調整手段１１８，１２０低域透過フィルタ１２２減算器１２４サンプルホールド器１３４，１４２ゲイン調整手段１２８，１３６高域透過フィルタ１３０，１３８実効値検波器１３２，１４０サンプルホールド器１５０内挿回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】距離や角度の変化に応じて正弦波形的に
変化するエンコーダ信号を内挿するエンコーダ内挿装置
であり、位相が互いに９０度ずれている４相のエンコーダ信号か
ら、位相が互いに１８０度ずれている二組のエンコーダ
信号対に基づいて、オフセットを含まない２相信号を作
り出す２相信号形成部と、２相信号形成部からの２相信号に基づいて内挿を行なう
内挿回路とを有し、２相信号形成部は、二組のエンコーダ信号対のそれぞれを減算し、これによ
り２相信号を作り出す一対の減算器と、２相信号に含まれる、エンコーダ信号のそれぞれのオフ
セットの違いに起因する歪みすなわちオフセット誤差を
補正するオフセット補正手段とを有し、オフセット補正手段は、位相が互いに１８０度ずれている二組のエンコーダ信号
対のそれぞれを加算する一対の加算器と、一対の加算器から出力される一対の加算信号の直流レベ
ルを揃える直流レベル揃え手段と、一対の加算器から出力される一対の加算信号の交流成分
を除去する交流成分除去手段とを有しており、直流レベル揃え手段は、一対の加算信号の直流レベル差を検出する直流レベル差
検出手段と、直流レベル差が０になるようにエンコーダ信号のオフセ
ットを調整するオフセット調整手段とを有し、交流成分除去手段は、一対の加算信号のそれぞれに含まれる交流成分を検出す
る交流成分検出手段と、交流成分が０になるように位相が互いに１８０度ずれて
いる二組のエンコーダ信号対のそれぞれの間のゲインを
揃える一対のゲイン調整手段とを有している、エンコー
ダ内挿装置。
【請求項２】請求項１において、２相信号形成部からの２相信号の振幅を揃える振幅揃え
手段を更に有しており、振幅揃え手段は、２相信号の振幅差を検出する振幅差検出手段と、振幅差が０になるように２相信号のゲインを調整する振
幅差補正手段とを有し、内挿回路は、２相信号形成部から振幅差補正手段を介し
て入力される２相信号に基づいて内挿を行なう、請求項
１に記載のエンコーダ内挿装置。
【請求項３】請求項２において、２相信号の位相ずれを検出する位相ずれ検出手段と、位相ずれ検出手段で得られる情報に基づいて、内挿回路
から出力される内挿信号に含まれる、２相信号形成部か
らの２相信号の位相ずれに起因する誤差を補正する位相
ずれ補正手段とを更に有している、請求項２に記載のエ
ンコーダ内挿装置。