JP2005024451A - 変位センサ、変位センサの最適な原点位置候補の検知方法、及び、変位センサの原点検出の安定度判断方法 - Google Patents
変位センサ、変位センサの最適な原点位置候補の検知方法、及び、変位センサの原点検出の安定度判断方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】変位検出に用いられる変位センサにおいて、ＡＢ相に同期した原点検出が安定して行えるようにすること。
【解決手段】変位センサの信号処理回路部６を、アナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）をデジタル位置信号（ｃ）及び（ｄ）に変換するための２値化回路１０１と、原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化してデジタル原点検出用信号（ｆ）に変換する２値化回路１０２と、上記デジタル原点検出用信号（ｆ）をラッチするラッチ回路１０６と、このラッチされたデジタル原点検出用信号（ｆ）を上記デジタル位置信号（ｃ）及び（ｄ）に同期させて原点信号（ｇ）または（ｈ）を発生させる同期回路１０３と、この同期回路１０３における同期のタイミングを切り替える選択部としてのスイッチ１０４と、最適同期位置の検知と現在の同期位置の安定度を判断する判定回路１０７と、この判定回路１０７による最適同期位置判定結果出力を表示する表示器１０８とから構成する。
【選択図】 図１
【解決手段】変位センサの信号処理回路部６を、アナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）をデジタル位置信号（ｃ）及び（ｄ）に変換するための２値化回路１０１と、原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化してデジタル原点検出用信号（ｆ）に変換する２値化回路１０２と、上記デジタル原点検出用信号（ｆ）をラッチするラッチ回路１０６と、このラッチされたデジタル原点検出用信号（ｆ）を上記デジタル位置信号（ｃ）及び（ｄ）に同期させて原点信号（ｇ）または（ｈ）を発生させる同期回路１０３と、この同期回路１０３における同期のタイミングを切り替える選択部としてのスイッチ１０４と、最適同期位置の検知と現在の同期位置の安定度を判断する判定回路１０７と、この判定回路１０７による最適同期位置判定結果出力を表示する表示器１０８とから構成する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変位検出に用いられる変位センサに関するものであり、特に、原点検出機能を有するエンコーダに関する。
【０００２】
また、本発明は、そのような変位センサの、最適な原点位置候補の検知方法、及び、原点検出の安定度判断方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来の技術によるエンコーダの一般的な例としては、光学式のエンコーダが知られている。
【０００４】
即ち、この光学式のエンコーダは、図２４に示すように、ＬＥＤ等の発光部１と該発光部１からのビーム光を平行光にするための光学素子２とを組み合わせた光源部１０と、該光源部１０からの平行光が順次に照射されるインデックススケール３及びスケール４と、該スケール４から見て光源部１０の反対側に配置された光検出器５と、該光検出器５からの信号を処理してエンコーダ信号として出力する信号処理回路部６とから構成されている。
【０００５】
このような構成において、インデックススケール３、スケール４、光検出器５のうち、位置検出用に用いられるのは、インデックススケール３に形成されているスリット３ａと、スケール４に形成されているスリット４ａと、光検出器５に形成されている光検出部５ａとの組合せである。また、原点検出用に用いられるのは、インデックススケール３に形成されているスリット３ｂと、スケール４に形成されているスリット４ｂと、光検出器５に形成されている光検出部５ｂとの組合せである。
【０００６】
ステージやモータなどの位置検出を行う対象物においては、上記光源部１０とインデックススケール３と光検出器５との組合せは、それらの可動部と固定部のうち、どちらか一方に取り付けられる。また、スケール４は、それらの可動部と固定部のうち、どちらか他方に取り付けられる。
【０００７】
また、一般的なエンコーダ出力信号には、装置などの可動部の変位に伴って出力される互いに９０°位相の異なる正弦波信号、または、パルス（矩形波）信号であるＡ相信号とＢ相信号、さらに、可動部の基準位置検出の際に出力されるＺ相信号（原点信号）がある。
【０００８】
装置の電源を投入したり、位置情報をクリアした時点などで可動部の絶対位置が不明な場合には、原点検出を行うことによって正確な位置情報を得ることができる。エンコーダのうち、直線的な位置検出を行うリニアエンコーダでは、直状スケールの一端近傍に原点検出用パターンを配置することが多い。また、回転運動を検出するロータリエンコーダでは、通常、円盤状スケール上の１箇所に原点検出用パターンを配置する。そして、可動部を動かしてスケールの原点検出用パターンを検出し、必要に応じてＡＢ相信号との同期をとって原点信号を出力するようになされている。
【０００９】
例えば、特許文献１では、図２５に示すように、スケール・インデックススケール・受光部に、位置検出信号より周期の長い信号を発生させて検出する機構を設けている。これにより、原点信号を位置検出信号に同期させる際の指標としている。
【００１０】
即ち、図２５においては、光源３１からの光を平行光にするコリメータレンズ３２と、メインスケ−ル３３とが備えられている。メインスケ−ル３３には、変位信号生成用のパターン３４と、基準位置信号生成用のスリットパターン３５と、基準位置補助信号生成用のスリットパターン３９とが設けられている。
【００１１】
また、メインスケ−ル３３と相対移動する移動体または固定体に固定し、メインスケール３３に対向するように配置されたインデックススケール３６には、９０°ずつ位相の異なる変位信号を生成するために４箇所に設けたスリットパターン７１〜７４と、基準位置信号生成用のスリットパターン３８と、基準位置補助信号生成用のスリットパターン７５、７６とが形成されている。
【００１２】
そして、インデックススケール３６の光源側に対して、それの反対側には、変位信号用の受光素子５１〜５４と、基準信号用の受光素子５５と、基準位置補助信号用の受光素子６１、６２とが設けられている。これにより、変位信号と基準位置信号の他に基準位置補助信号を発生させ、原点信号を位置検出信号に同期させる際の指標としている。
【００１３】
また、特許文献２に開示のエンコーダでは、矩形パルスであるＺ相信号の特定側エッジを検出することにより基準位置を検出する。そのため、移動方向に応じてＺ相信号の立ち上がりまたは立ち下がりのエッジを選択して検出する。
【００１４】
一方、特許文献３では、ロータリーエンコーダの原点検出時にカウンタのオフセット値を調整することで、所定の角度でカウンタ値が０になるように設定する技術を開示している。
【００１５】
さらに、特許文献４では、ＡＢ相位相に同期するための複数の位相から１つを選択するための最適候補判定部を持つエンコーダを開示している。
【００１６】
【特許文献１】
特開平８−２６１７９５号公報
【００１７】
【特許文献２】
特開平７−４９９１号公報
【００１８】
【特許文献３】
特開平７−２０３６６１号公報
【００１９】
【特許文献４】
特開２００３−８３７７１号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
近年、エンコーダの高分解能・高精度化が進む中で、原点信号の精度に対しても要求が高まり、ＡＢ相信号と同等の分解能・精度が求められるようになり、さらには原点検出のタイミングもＡＢ相信号と同期して出すことが要求として挙がってきている。即ち、検出精度が高く、しかも再現性の良い原点信号が求められている。従って、システムとしての不安定要素による原点検出精度の劣化や検出タイミングのずれを抑えることがエンコーダに求められてきている。
【００２１】
なお、不安定要素には、信号ノイズやふらつき、さらには、光学式のエンコーダでは光源の安定性、発光・受光素子の温度特性とそのばらつきやステージのガタツキやギャップ・取付け角度の経時変化といった、組み込むステージの原点検出時のヘッドとスケールの配置や姿勢の変動などがある。
【００２２】
特に、ＡＢ相信号とＺ相信号を別個の光学系などで検出しながら原点検出をＡＢ相に同期させる場合、Ａ相またはＢ相信号とＺ相信号の位相を正確に同期させなければ、検出タイミングのずれにより、ＡＢ相信号の１周期分、またはそれ以上ずれた位置を原点とする可能性がある。
【００２３】
上記特許文献１に開示のエンコーダでは、原点検出のための補助信号発生用部材を設けている。これにより、確かにＡＢ相信号の数周期分のずれは抑制できる。しかしながら、同期のタイミングによるＡＢ相信号の１周期分のずれまで抑え込むに至ってない。また、部材・特殊な光学系の追加やスケールパターンを追加すれば、ヘッドサイズやスケール幅を大きくする必要が生じたり、コストの上昇につながりかねず、小型化・低コスト化の流れに反するものになり易い。
【００２４】
また、上記特許文献２に開示のエンコーダでは、矩形波Ｚ相信号の特定側エッジ選択手段を有しているが、移動方向に応じた選択を行っており、結局、同じ位置を検出するための選択手段であり、安定な原点位置を選択するための複数の原点位置候補を有しているわけではない。
【００２５】
また、上記特許文献３に開示のエンコーダでは、位置制御システムとしては原点位置を切り替えている。しかしながら、エンコーダの原点位置そのものを変更しているわけではなく、よって、原点検出の安定性改善が図られるわけではない。
【００２６】
そして、上記特許文献４に開示のエンコーダでは、原点検出の安定性改善のための複数の原点位置候補を有し、さらに選択のための最適候補判定部を持っている。しかしながら、現状の原点検出の安定性を判断するわけではなく、設定変更の必要性が示されていない。
【００２７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、変位センサ、その中でも特に、変位検出に用いられるエンコーダにおいて、ＡＢ相に同期した原点検出が安定して行える安価な変位センサ、並びに、そのような変位センサの、最適な原点位置候補の検知方法、及び、原点検出の安定度判断方法を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明による変位センサは、
移動体の位置又は角度の変位に応じて発生する周期信号に基づき変位量を検出し、上記移動体が所定の範囲にある場合に、原点信号を発生する変位センサであり、
それぞれ上記原点信号を発生する複数の原点信号発生位置候補があって、
上記複数の原点信号発生位置候補の中から１つの発生位置候補を原点信号発生位置として選択して切り替える選択部を具備することを特徴とする。
【００２９】
また、上記の目的を達成するために、本発明による変位センサの最適な原点位置候補の検知方法は、
移動体の位置又は角度の変位に応じて発生する、周期信号に基づき変位量を検出し、上記移動体が所定の範囲にある場合に、原点信号を発生する変位センサの最適な原点位置候補の検知方法であり、
上記変位センサは、
上記移動体が所定の範囲にある場合に、原点検出用信号を発生し、
上記原点信号が発生する原点信号発生位置には複数の原点信号発生位置候補があって、
上記複数の発生位置候補の中から１つの発生位置候補を原点信号発生位置として選択する選択部と、上記複数の原点信号発生位置候補の内、最適な発生位置候補を、原点検出用信号発生時に検知する判定部とを有しており、
上記選択部は、上記判定部の判定結果に基づいて原点信号発生位置を選択可能であるような変位センサの最適な原点位置候補の検知方法において、
原点検出用信号の発生を検知するステップと、
上記判定部により最適な原点位置候補を検知するステップと、
判定結果を出力するステップと、
原点位置の設定を切り替えるステップと、
を有することを特徴とする。
【００３０】
また、上記の目的を達成するために、本発明による変位センサの最適な原点位置候補の検知方法は、
移動体の位置又は角度の変位に応じて発生する、周期信号に基づき変位量を検出し、上記移動体が所定の範囲にある場合に、原点信号を発生する変位センサの最適な原点位置候補の検知方法であり、
上記変位センサは、
上記移動体が所定の範囲にある場合に、原点検出用信号を発生し、
上記原点信号が発生する原点信号発生位置には複数の原点信号発生位置候補があって、
上記複数の発生位置候補の中から１つの発生位置候補を原点信号発生位置として選択する選択部と、上記複数の原点信号発生位置候補の内、最適な発生位置候補を、原点検出用信号発生時に検知する判定部とを具備しており、
上記選択部は、上記判定部の判定結果に基づいて原点信号発生位置を選択可能であるような上記変位センサの最適な原点位置候補の検知方法において、
原点検出用信号の発生を検知するステップと、
上記判定部により最適な原点位置候補を検知するステップと、
判定結果を出力するステップと、
判定結果を反映させる設定か判断するステップと、
設定を反映させると判断した場合のみ、原点位置の設定を切り替えるステップと、
を有することを特徴とする。
【００３１】
また、上記の目的を達成するために、本発明による変位センサは、
移動体の位置又は角度の変位に応じて発生する周期信号に基づき変位量を検出し、上記移動体が所定の範囲にある場合に、原点信号を発生する変位センサであって、
上記移動体が所定の範囲にある場合に、上記周期信号とは必ずしも同期していない原点検出用信号を発生する原点検出用信号発生部と、
上記原点検出用信号の発生時と原点信号発生位置での上記周期信号との位相余裕度を元に、現状の原点信号発生位置の安定度を判断する安定度判定部と、
を具備することを特徴とする。
【００３２】
また、上記の目的を達成するために、本発明による変位センサの原点検出の安定度判断方法は、
移動体の位置又は角度の変位に応じて発生する、周期信号に基づき変位量を検出し、上記移動体が所定の位置又は角度である原点信号発生位置にある場合に、原点信号を発生する変位センサの原点検出の安定度判断方法であり、
上記変位センサは、
上記移動体が所定の範囲にある場合に原点検出用信号を発生し、
上記原点検出用信号の発生時と原点信号発生位置での上記周期信号との位相余裕度を元に、現状の原点信号発生位置の安定度を判断する安定度判定部を有しているような上記変位センサの原点検出の安定度判断方法において、
原点検出用信号の発生を検知するステップと、
上記安定度判定部により現状の原点位置の安定度を判断するステップと、
上記判定結果を出力するステップと、
を有することを特徴とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の各実施の形態では、変位センサとして、直線的な位置検出を行うリニアエンコーダを例に説明するが、本発明は、そのようなリニアエンコーダに限定されるものではなく、回転運動を検出するロータリエンコーダ等、各種の機械的な変位を検出する変位センサに適用可能なことは勿論である。
【００３４】
（第１の実施の形態）
［構成］
本発明の変位センサの第１の実施の形態によるエンコーダの主要部の構成は、信号処理回路部を除き、位置信号（位置検出信号）と原点検出用信号とが得られるものであれば、特に、限定されない。
【００３５】
例えば、図２４に示したような光学式のエンコーダによる構成など一般的なものを適用することができる。また、図２４の例では光学式のエンコーダを挙げているが、変位量に応じた位置信号と原点信号を有するものであれば、磁気式・静電式など他のタイプのエンコーダや変位センサでもよい。
【００３６】
即ち、図２４に示すように、この光学式のエンコーダは、ＬＥＤ等の発光部１と該発光部１からのビーム光を平行光にするための光学素子２とを組み合わせた光源部１０と、該光源部１０からの平行光が順次に照射されるインデックススケール３及びスケール４と、該スケール４から見て光源部１０の反対側に配置された光検出器５と、該光検出器５からの信号を処理してエンコーダ信号として出力する信号処理回路部６とから構成されている。
【００３７】
このような構成において、インデックススケール３、スケール４、光検出器５のうち、位置検出用に用いられるのは、インデックススケール３に形成されているスリット３ａと、スケール４に形成されているスリット４ａと、光検出器５に形成されている光検出部５ａとの組合せである。また、原点検出用に用いられるのは、インデックススケール３に形成されているスリット３ｂと、スケール４に形成されているスリット４ｂと、光検出器５に形成されている光検出部５ｂとの組合せである。
【００３８】
ステージやモータなどの位置検出を行う対象物においては、上記光源部１０とインデックススケール３と光検出器５との組合せは、それらの可動部と固定部のうち、どちらか一方に取り付けられる。また、スケール４は、それらの可動部と固定部のうち、どちらか他方に取り付けられる。
【００３９】
ここで、光検出部５ａの受光素子からは、スケール４の移動に対応して互いに位相が９０°異なる信号（Ａ（＋）、Ａ（−）、Ｂ（＋）、Ｂ（−））が出力されるが、後述する図では説明の簡単化のため、Ａ（＋）信号を位置信号（ａ）、Ｂ（＋）信号を位置信号（ｂ）として、もしくは、［Ａ（＋）−Ａ（−）］信号を位置信号（ａ）、［Ｂ（＋）−Ｂ（−）］信号を位置信号（ｂ）として表示し、他の信号については表示しないものとしている。なお、光検出部５ｂの受光素子からは、可動部の基準位置検出の際に出力されるＺ相信号としての原点検出用信号（ｅ）が出力される。この原点検出用信号（ｅ）は、周期信号である位置信号（ａ）及び（ｂ）とは必ずしも同期していない、原点検出の原信号である。
【００４０】
図１は、本発明の第１の実施の形態による図２４のエンコーダにおける信号処理回路部６の構成を示すブロック図である。この信号処理回路部６は、アナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）をデジタル位置信号（ｃ）及び（ｄ）に変換するための２値化回路１０１と、原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化してデジタル原点検出用信号（ｆ）に変換する２値化回路１０２と、この２値化回路１０２からのデジタル原点検出用信号（ｆ）をラッチするラッチ回路１０６と、このラッチ回路１０６にラッチされたデジタル原点検出用信号（ｆ）を２値化回路１０１からのデジタル位置信号（ｃ）及び（ｄ）に同期させて原点信号（ｇ）または（ｈ）を発生させる同期回路１０３と、この同期回路１０３における同期のタイミングを切り替える選択部としてのスイッチ１０４と、最適同期位置の検知と現在の同期位置の安定度を判断する判定回路１０７と、この判定回路１０７による最適同期位置判定結果出力を表示する表示器１０８とからなる。なお、図１においては、デジタル位置信号（ｃ）及び（ｄ）に同期させて原点信号（ｇ）または（ｈ）を得ているが、アナログ位置信号（ａ）または（ｂ）に同期させて原点信号（ｇ）または（ｈ）を得ることも同様の機能で実現できる。
【００４１】
また、本実施の形態においては、更に、基準信号（ｊ）が与えられている。この基準信号（ｊ）は、位置信号（ａ）と位置信号（ｂ）の振幅中心レベルとなる参照信号であり、２値化回路１０１及び判定回路１０７で用いられる。例えば、位置信号（ａ）及び（ｂ）が−５Ｖ〜５Ｖの範囲で変化するよう設計されている場合にはこの基準信号（ｊ）は０Ｖであるし、位置信号（ａ）及び（ｂ）が０Ｖ〜５Ｖの範囲で変化するよう設計されている場合にはそれは２．５Ｖとなる。
【００４２】
なお、判定回路１０７において、処理内容によっては基準信号（ｊ）は必ずしも必要ではない。また、２値化回路１０１は必ずしも２値化信号である必要はなく、デジタル化された複数ビットの信号でも構わない。複数ビットの信号の場合には、２値化データを取り出すには最上位の符号ビットのみを取り出せば以後同等の処理が可能である。
【００４３】
ここで、原点信号発生位置候補とアナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）のリサージュ図形の区分について、図２の（Ａ）乃至（Ｃ）を用いて説明する。なお、これら図２の（Ａ）乃至（Ｃ）は別々の構成を示すものであるが、共に図１に示す回路構成に対応可能であり、並記する。
【００４４】
図２の（Ａ）において、原点信号発生位置候補の位相は、縦軸とリサージュ円との２交点の２つであり、位置信号（ａ）及び（ｂ）の周期に対して１８０°の位相差がある。ここで、縦軸−側を同期位置１、縦軸＋側を同期位置２とする。また、最適同期位置判定用に、横軸によってリサージュ円を分割した、２つの区分を有し、縦軸＋側を区分（Ｏ１）、縦軸−側を区分（Ｏ２）とする。さらに、現在指定されている原点検出位置候補の位相安定度判定用に、縦軸と横軸で分けられた４つの区分を有し、第１象限から反時計回りに（Ｓ１）〜（Ｓ４）の番号が振られている。
【００４５】
また、図２の（Ｂ）においては、原点信号発生位置候補の位相は、縦軸とリサージュ円との２交点の２つであり、位置信号（ａ）及び（ｂ）を基準として見ると１８０°の位相差がある。ここで、縦軸−側を同期位置１、縦軸＋側を同期位置２とする。また、縦軸と横軸で分けられた４つの区分を有し、図２の（Ｂ）に示すように第１象限から反時計回りに（１）〜（４）の番号が振られている。
【００４６】
そして、図２の（Ｃ）においては、原点信号発生位置候補の位相は、縦軸及び横軸の２軸とリサージュ円との４交点の４つであり、位置信号（ａ）及び（ｂ）を基準として見ると９０°の位相差置きに並んでいる。ここで、縦軸−側を同期位置１、縦軸＋側を同期位置２、横軸−側を同期位置３、横軸＋側を同期位置４とする。また、最適同期位置判定用に、以下の２つの式で表される２直線によってリサージュ円を分割した、４つの区分を有し、図２の（Ｃ）に示すように、横軸＋側から反時計回りに（Ｏ１）〜（Ｏ４）の番号が振られている。ただし、以下の２つの式において、Ｖａは位置信号（ａ）の出力、Ｖｂは位置信号（ｂ）の出力、Ｖｒｅｆは基準信号（ｊ）の値を表す。
【００４７】
Ｖａ＝Ｖｂ …（式１）
Ｖａ＋Ｖｂ＝２Ｖｒｅｆ …（式２）
また、現在指定されている原点検出位置候補の位相安定度判定用に、上記式１及び式２で表される２直線と縦軸及び横軸との合計４直線によってリサージュ円を分割した、８つの区分を有し、図２の（Ｃ）に示すように第１象限の横軸＋側に近い区分から（Ｓ１）〜（Ｓ８）の番号が振られている。
【００４８】
以上の図２の（Ａ）乃至（Ｃ）の例における複数の同期位置候補の設定については、９０°位相差の２つの周期信号のリサージュ波形を、振幅中心を通る任意の直線で２つの区分に分割した際に、どちらの区分にも、原点信号発生位置候補の位相が１つ以上含まれるように設定されている。このような設定においては、任意の原点検出用信号発生時の位置から±９０°以上位相余裕のある同期位置候補が必ずあることになる。
【００４９】
また、信号処理回路部６における同期回路１０３については、図３の（Ａ）乃至図５の構成のものとする。なおここで、図３の（Ｂ）乃至図５は、図３の（Ａ）に示した、位置信号に同期をとった原点信号を発生させるための、検出回路１０３ｍの５つの具体例を示している。これら具体例における原点検出用信号検出回路と方向判別回路の２つの回路は、Ｄ−ＣトリガタイプのＬＳ４２３などのフリップフロップを使用する。
【００５０】
図３の（Ｂ）に示す具体例では、位置信号（ｃ）の立ち上がり時の、ラッチされた原点検出用信号（ｆ）の値を出力する原点検出用信号検出回路を構成するフリップフロップ１０３ｍ１と、リサージュ円上で反時計回りとなる変位を検出する方向判別回路を構成するフリップフロップ１０３ｍ２と、これらの出力の論理積を取るＡＮＤ回路１０３ｍ３とによって、ラッチされた原点検出信号（ｆ）がハイレベルになった後、設定された同期位置にあることを検出する検出回路１０３ｍを構成している。即ち、フリップフロップ１０３ｍ１のデータＤへはラッチ回路１０６によってラッチされた原点検出用信号（ｆ）を入力し、クロックＣＬＫへは位置信号（ｃ）を入力し、Ｑ出力をＡＮＤ回路１０３ｍ３へ入力している。また、フリップフロップ１０３ｍ２のデータＤへは位置信号（ｄ）を入力し、クロックＣＬＫへは位置信号（ｃ）を入力し、
【数１】
出力をＡＮＤ回路１０３ｍ３へ入力している。
【００５１】
また、図３の（Ｃ）に示す具体例では、位置信号（ｃ）の立ち下がり時の、ラッチされた原点検出用信号（ｆ）の値を出力する原点検出用信号検出回路を構成するフリップフロップ１０３ｍ１及びＮＯＴ回路１０３ｍ４と、リサージュ円上で時計回りとなる変位を検出する方向判別回路を構成するフリップフロップ１０３ｍ２と、これらの出力の論理積を取るＡＮＤ回路１０３ｍ３とによって、ラッチされた原点検出信号（ｆ）がハイレベルになった後、設定された同期位置にあることを検出する検出回路１０３ｍを構成している。即ち、フリップフロップ１０３ｍ１のデータＤへはラッチ回路１０６によってラッチされた原点検出用信号（ｆ）を入力し、クロックＣＬＫへはＮＯＴ回路１０３ｍ４で反転した位置信号（ｃ）を入力し、Ｑ出力をＡＮＤ回路１０３ｍ３へ入力している。また、フリップフロップ１０３ｍ２のデータＤへは位置信号（ｄ）を入力し、クロックＣＬＫへは位置信号（ｃ）を入力し、Ｑ出力をＡＮＤ回路１０３ｍ３へ入力している。
【００５２】
図４の（Ａ）に示す具体例では、図３の（Ｂ）及び（Ｃ）の出力の論理和をＯＲ回路で取っている。即ち、フリップフロップ１０３ｍ１ａのデータＤへはラッチ回路１０６によってラッチされた原点検出用信号（ｆ）を入力し、クロックＣＬＫへは位置信号（ｃ）を入力し、Ｑ出力をＡＮＤ回路１０３ｍ３ａへ入力している。また、フリップフロップ１０３ｍ２ａのデータＤへは位置信号（ｄ）を入力し、クロックＣＬＫへは位置信号（ｃ）を入力し、Ｑバー出力をＡＮＤ回路１０３ｍ３ａへ入力している。さらに、フリップフロップ１０３ｍ１ｂのデータＤへはラッチ回路１０６によってラッチされた原点検出用信号（ｆ）を入力し、クロックＣＬＫへはＮＯＴ回路１０３ｍ４で反転した位置信号（ｃ）を入力し、Ｑ出力をＡＮＤ回路１０３ｍ３ｂへ入力している。また、フリップフロップ１０３ｍ２ｂのデータＤへは位置信号（ｄ）を入力し、クロックＣＬＫへは位置信号（ｃ）を入力し、Ｑ出力をＡＮＤ回路１０３ｍ３ｂへ入力している。そして、ＡＮＤ回路１０３ｍ３ａの出力とＡＮＤ回路１０３ｍ３ｂの出力とをＯＲ回路１０３ｍ５に入力している。なお、方向判別用のフリップフロップを２個（１０３ｍ２ａ，１０３ｍ２ｂ）用いているが、出力の取り方以外は同一なので、１つにまとめて出力を分けることも可能である。
【００５３】
図４の（Ｂ）に示す具体例では、位置信号（ｃ）の立ち下がり時の、ラッチされた原点検出用信号（ｆ）の値を出力する原点検出用信号検出回路を構成するフリップフロップ１０３ｍ１及びＮＯＴ回路１０３ｍ４と、リサージュ円上で反時計回りとなる変位を検出する方向判別回路を構成するフリップフロップ１０３ｍ２と、これらの出力の論理積を取るＡＮＤ回路１０３ｍ３とによって、ラッチされた原点検出信号（ｆ）がハイレベルになった後、設定された同期位置にあることを検出する検出回路１０３ｍを構成している。即ち、フリップフロップ１０３ｍ１のデータＤへはラッチ回路１０６によってラッチされた原点検出用信号（ｆ）を入力し、クロックＣＬＫへはＮＯＴ回路１０３ｍ４で反転した位置信号（ｃ）を入力し、Ｑ出力をＡＮＤ回路１０３ｍ３へ入力している。また、フリップフロップ１０３ｍ２のデータＤへは位置信号（ｄ）を入力し、クロックＣＬＫへは位置信号（ｃ）を入力し、Ｑバー出力をＡＮＤ回路１０３ｍ３へ入力している。
【００５４】
そして、図５に示す具体例では、図３の（Ｂ）の構成と、図３の（Ｂ）の原点信号の幅を規定するための、位置信号（ｃ）がハイレベルで位置信号（ｄ）がローレベルのとき出力がハイレベルとなるＡＮＤ回路１０３ｍ６と、そのＡＮＤ回路１０３ｍ６の出力と図３の（Ｂ）の出力との論理積を取るＡＮＤ回路１０３ｍ７とによって、ラッチされた原点検出信号（ｆ）がハイレベルになった後、設定された同期位置にあることを検出する検出回路１０３ｍを構成している。即ち、ＡＮＤ回路１０３ｍ６には、位置信号（ｃ）とＮＯＴ回路１０３ｍ８で反転した位置信号（ｄ）とを入力し、このＡＮＤ回路１０３ｍ６の出力と図３の（Ｂ）の構成におけるＡＮＤ回路１０３ｍ３の出力とを、ＡＮＤ回路１０３ｍ７に入力している。
【００５５】
また、判定回路１０７については、図６乃至図８に示すような３例の構成とする。ここで、図６乃至図８は図２の（Ａ）乃至（Ｃ）にそれぞれ対応している。
【００５６】
図６に示す具体例では、判定回路１０７は、位置信号（ｄ）とその位置信号（ｄ）をＮＯＴ回路１０７Ｄで反転した信号とを原点検出用信号（ｆ）の立ち上がりでラッチするラッチ回路１０７ｍを含む。このラッチ回路１０７ｍから出力される判定Ｏ１の信号は、位置信号（ｄ）がハイレベルの時にハイレベルとなり、また、判定Ｏ２の信号は、位置信号（ｄ）がローレベルの時にハイレベルとなる。さらに、この判定回路１０７は、位置信号（ｃ）とそれをＮＯＴ回路１０７Ｅで反転した信号、位置信号（ｄ）とそれをＮＯＴ回路１０７Ｄで反転した信号を図示されたように入力する４つのＡＮＤ回路１０７Ｆ，１０７Ｇ，１０７Ｈ，１０７Ｉと、それらＡＮＤ回路１０７Ｆ〜１０７Ｉからの４つの出力を原点検出用信号（ｆ）の立ち上がりでラッチする上記ラッチ回路１０７ｍからの出力と現原点位置の指定状況とを入力する安定度判定部１０７Ｊとを含む。即ち、上記ラッチ回路１０７ｍから出力される判定Ｓ１の信号は、位置信号（ｃ）と位置信号（ｄ）が共にハイレベルの時にハイレベルとなる。判定Ｓ２の信号は、位置信号（ｃ）がハイレベルで位置信号（ｄ）がローレベルの時にハイレベルとなる。判定Ｓ３の信号は、位置信号（ｃ）がローレベルで位置信号（ｄ）がハイレベルの時にハイレベルとなる。判定Ｓ４の信号は、位置信号（ｃ）と位置信号（ｄ）が共にローレベルの時にハイレベルとなる。
【００５７】
また、図９に示す具体例では、判定回路１０７は、位置信号（ｃ）とそれをＮＯＴ回路１０７Ｅで反転した信号、位置信号（ｄ）とそれをＮＯＴ回路１０７Ｄで反転した信号を図示されたように入力する４つのＡＮＤ回路１０７Ｆ，１０７Ｇ，１０７Ｈ，１０７Ｉと、それらＡＮＤ回路１０７Ｆ〜１０７Ｉからの４つの出力を原点検出用信号（ｆ）の立ち上がりでラッチするラッチ回路１０７ｍと、該ラッチ回路１０７ｍからの出力と現原点位置の指定状況とを入力する安定度判定部１０７Ｊとからなる。ラッチ回路１０７ｍから出力される判定１の信号は、位置信号（ｃ）と位置信号（ｄ）が共にハイレベルの時にハイレベルとなる。判定２の信号は、位置信号（ｃ）がハイレベルで位置信号（ｄ）がローレベルの時にハイレベルとなる。判定３の信号は、位置信号（ｃ）がローレベルで位置信号（ｄ）がハイレベルの時にハイレベルとなる。判定４の信号は、位置信号（ｃ）と位置信号（ｄ）が共にローレベルの時にハイレベルとなる。
【００５８】
そして、図８に示す具体例では、位置信号（ａ）と位置信号（ｂ）の値を比較するコンパレータ１０７ｈと、位置信号（ｂ）を基準信号（ｊ）を基準に線対称とした信号
【数２】
を生成するための抵抗値の等しい２つの抵抗とオペアンプとでなる反転回路１０７ｇと、信号（ｂ）バーと位置信号（ａ）の値を比較するコンパレータ１０７ｉと、コンパレータ１０７ｈとコンパレータ１０７ｉの出力、及びＮＯＴ回路１０７ｐ，１０７ｒでそれらを反転した信号を図示したように入力する４つのＡＮＤ回路１０７ｎ，１０７ｏ，１０７ｑ，１０７ｓ、それら４つのＡＮＤ回路の出力信号（ｐ）〜（ｓ）と位置信号（ｃ）とそれをＮＯＴ回路１０７Ａで反転した信号と位置信号（ｄ）とそれをＮＯＴ回路１０７ｙで反転した信号とを図示されたように入力する８つのＡＮＤ回路１０７ｔ，１０７ｕ，１０７ｖ，１０７ｗ，１０７ｘ，１０７ｚ，１０７Ｂ，１０７Ｃと、上記信号（ｐ）〜（ｓ）とされら８つのＡＮＤ回路からの８つの出力を原点検出用信号（ｆ）の立ち上がりでラッチするラッチ回路１０７ｍと、該ラッチ回路１０７ｍからの出力で、信号（ｐ）〜（ｓ）に対応する判定（Ｏ１）〜（Ｏ４）と８つのＡＮＤ回路からの８つの出力に対応する信号（Ｓ１）〜（Ｓ８）のうち、信号（Ｓ１）〜（Ｓ８）と現原点位置の指定状況を入力し、現原点位置の安定度判定結果を出力する安定度判定部１０７Ｊとからなる。
【００５９】
現在の原点位置の指定状況や判定結果は、信号処理回路部６内にあり図示されていない記憶器や、スイッチ１０４あるいは当該判定回路１０７内に設けた図示されない記憶器、もしくは、該信号処理回路部６外部に接続された外部記憶器のどれか、または、これらの内の複数に格納される。こうした記憶器は、記憶媒体を中心に、必要に応じて判定結果の加工や入出力のためのロジックアレイやＣＰＵなどから構成される。記憶器では判定回路１０７からの判定結果を記憶しておくと共に、外部へ判定結果を出力したり、その判定結果を同期タイミング切り替えスイッチ１０４へ送り、最適と判断した同期位置に切り替えるよう構成される。記憶器は電源をオフしても情報が維持されるＳＲＡＭやＦＬＡＳＨ ＲＯＭなどの不揮発性の記憶媒体が望ましい。
【００６０】
［作用］
本実施の形態における信号処理回路部６によって、図２４に示したような光検出器５からの入力を処理する際の説明を、図９及び図１０に示すタイムチャートを参照して行う。なお、図９はリサージュ円上で反時計回りとなる方向に変位した際を示しており、図１０はリサージュ円上で時計回りとなる方向に変位した際を示している。
【００６１】
変位（スケール４の相対移動）に伴い周期的に変化するエンコーダのアナログ位置検出信号（ａ）及び（ｂ）を２値化回路１０１でデジタル化することでデジタル位置検出信号（ｃ）及び（ｄ）が得られる。また、２値化回路１０２において、原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化することによって、デジタル原点検出用信号（ｆ）が得られ、ラッチ回路１０６にて、該デジタル原点検出用信号（ｆ）の立ち上がりを検出してラッチ信号（ｉ）をハイレベルとする。
【００６２】
そして、このラッチ信号（ｉ）がハイレベルの領域において、次の２つの検出方法から１つを選択することで、原点信号が得られる。なお、原点検出の方向は、図２の（Ａ）乃至（Ｃ）のリサージュ円周上を（Ｖａ、Ｖｂ）によって決まる点が反時計回りの時、即ち、原点検出方向と矢印で示された方向に動く時のみ検出するものとする。
【００６３】
１つ目の方法は、ラッチ信号（ｉ）発生後に位置信号（ａ）または（ｃ）の最初の立ち上がりに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｂ）または（ｄ）のレベル変化に同期させてローレベルとすることで、原点信号（ｇ）を得るというものである。ここで、アナログ信号である位置信号（ａ）及び（ｂ）のレベル変化とは、基準信号（ｊ）のレベルの下から上、または、上から下へのレベル変化を指す。２つ目の方法は、ラッチ信号（ｉ）発生後に位置信号（ａ）または（ｃ）の最初の立ち下がりに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｂ）または（ｄ）のレベル変化に同期させてローレベルとすることで、原点信号（ｈ）を得るというものである。これら２つのうちの１つを選択して原点信号（ｇ）または（ｈ）として出力するが、この選択はスイッチ１０４により行う。
【００６４】
ここで、１つ目の原点信号（ｇ）の立ち上がり部分の生成について図３の（Ａ）及び（Ｂ）に基づき詳細に説明する。
【００６５】
図３の（Ａ）に示す検出回路１０３ｍは、位置信号（ｃ）及び（ｄ）とラッチ信号（ｉ）とを入力として、ラッチされた原点検出用信号（ｆ）がハイレベルになった後に、設定された同期位置で原点信号を発生する回路である。なお、本実施の形態は、必ずしもこれに限定したものではない。例えば、方向判別の機能は、入力信号を元に実現できるが、必ずしも、方向判別機能が含まれるとは限らない。
【００６６】
図３の（Ｂ）は、リサージュ円上で反時計回りとなる方向に変位した際に原点検出するものである。方向判別について、まず説明する。フリップフロップ１０３ｍ２のデータＤへは位置信号（ｄ）を、クロックＣＬＫへは位置信号（ｃ）を入力する。この結果、フリップフロップ１０３ｍ２のＱバー出力から出力される信号は、位置信号（ｃ）の立ち上がりの度に位置信号（ｄ）の反転信号として更新される。そのため、位置信号（ｃ）の立ち上がり時に位置信号（ｄ）がローレベルの時のみフリップフロップ１０３ｍ２のＱバー出力がハイレベルとなるため、方向判別が可能となる。また、原点検出用信号の検出については、フリップフロップ１０３ｍ１のデータＤへはラッチ信号（ｉ）を、クロックＣＬＫへは位置信号（ｃ）を入力する。この結果、フリップフロップ１０３ｍ１のＱ出力から出力される信号は、位置信号（ｃ）の立ち上がりの度にラッチ信号（ｉ）として更新される。その結果、原点検出用信号が検出されてから位置信号（ｃ）の立ち上がりのタイミングで同期された原点検出用信号を出力することが可能となる。そして、これら方向判別信号と同期された原点検出用信号との論理積をＡＮＤ回路１０３ｍ３で取ることで、所定の検出方向とタイミングとで図９に示す原点信号（ｇ）を発生させることが可能となる。
【００６７】
一方、逆方向に変位した場合には、図１０の信号（ｇ）に示すように、原点信号（ｇ）は検出されない。
【００６８】
２つ目の原点信号（ｈ）の立ち上がり部分の生成については、図４の（Ｂ）を用いて説明する。図３の（Ｂ）に対して、原点検出用信号の検出について、フリップフロップ１０３ｍ１により、ＮＯＴ回路１０３ｍ４で位置信号（ｃ）を反転した信号の立ち上がりを検出するようにしている。同一の移動方向での検出を行うため、図２の（Ｂ）及び（Ｃ）における同期位置２で、図９に示す原点検出信号（ｈ）を発生させることが可能となる。
【００６９】
一方、逆方向に変位した場合には、図１０に示すように、原点信号（ｈ）は検出されない。
【００７０】
なお、原点検出時の移動方向を変えた場合や、両方向の検出を行う場合について、図３の（Ｃ）及び図４の（Ａ）を用いて説明する。
【００７１】
３の（Ｃ）は、図３の（Ｂ）とは逆にリサージュ円上で時計回りとなる方向に変位したの際に原点検出するものである。方向判別について、図３の（Ｂ）の具体例と同一のフリップフロップ１０３ｍ２を使用しているが、出力としてＱ出力をとることで、逆方向の検出が可能となる。原点検出用信号の検出については、図２の（Ｂ）及び（Ｃ）における同期位置１での位置信号（ｃ）は逆方向の変位になることで立ち下がりとなる。このため、位置信号（ｃ）をＮＯＴ回路１０３ｍ４で反転した信号の立ち上がりを検出するようにしている。これらを組み合わせることで、図３の（Ｂ）と同じ同期位置１で図１０の原点信号（ｇ’）に示すように、逆方向の原点を検出することが可能となる。なお、リサージュ円上で反時計回りとなる方向に変位した場合には、方向検出の結果から図９の原点信号（ｇ’）に示すように、原点は検出されない。
【００７２】
図４の（Ａ）の具体例は、図３の（Ｂ）の具体例の出力と図３の（Ｃ）の具体例の出力との論理和をＯＲ回路１０３ｍ５で取るようにしたものであり、正逆両方向で原点検出をする場合に有効である。結果として、図９の（ｇ）と図１０の（ｇ’）に示す原点信号を検出可能である。
【００７３】
さらに、所定の信号幅を持った原点信号を出すための条件を追加する。本実施の形態では、位置信号（ｃ）の立ち上がりから位置信号（ｄ）の立ち上がりまでを検出するが、位置信号（ｃ）の立ち上がりエッジが重要な点である。一方、検出幅については所定の時間で指定したり、測定対象物の変位量で指定してもよく、幅そのものも任意に指定して構わない。例えば、エンコーダの最小検出幅にしてもよい。本具体例では、方向が指定された上で、位置信号（ｃ）の立ち上がりから位置信号（ｄ）の立ち上がりまでという変位量に応じた条件を設けている。このことは、位置信号（ｃ）がハイレベルで位置信号（ｄ）がローレベルであることと等価であり、この条件を付加する。
【００７４】
図５の具体例では、所定幅の原点信号を得るために、位置信号（ｃ）がハイレベルであり、かつ、位置信号（ｄ）がローレベルである時にハイレベルとなる信号と、図３の（Ｂ）の原点信号との論理積をＡＮＤ回路１０３ｍ７で取るようにしている。これにより、１／４周期の間だけ原点信号（ｇ）を発生させることができる。さらに、図５の回路構成では、原点信号が複数発生される可能性があるため、原点信号検出後は、回路に図示しないリセット信号で、原点検出信号（ｆ）の立ち上がりエッジのラッチ回路と位置信号（ｃ）への同期検出回路として機能しているフリップフロップ１０３ｍ１をリセットするなどして、その出力Ｑをローレベルに戻す必要がある。
【００７５】
なお、図３の（Ｂ）乃至図５においては、移動体が所定の原点検出方向に移動中だったものが反転すると、方向判別回路によってこれが検知されて原点信号の出力がなされなくなる。但し、図４の（Ａ）の例においては、双方向の検出が可能なため、反対方向での原点検出が可能である。
【００７６】
原点検出用信号が発生して、この信号がラッチされた後に方向の反転がなされた場合には、原点検出において誤検出がなされる可能性がある。所定の方向に移動体が移動していない場合には、ラッチされた原点検出用信号をリセットすることで、こうした誤検出を防ぐことが可能である。
【００７７】
具体例を図３の（Ｂ）を用いて説明する。原点検出の方向と異なる方向に移動体が動く時、方向判別用のフリップフロップ１０３ｍ２のＱバー信号はローレベルとなり、Ｑ信号はハイレベルとなる。方向判別用のフリップフロップ１０３ｍ２のＱ信号またはＱバー信号を、必要に応じて反転させるなどして、原点検出用信号検出のフリップフロップ１０３ｍ１の図示されていないリセット端子に接続する。これにより、原点検出の方向と異なる方向に移動体が動く時、原点検出用信号検出のフリップフロップ１０３ｍ１のＱ信号がリセットされて、原点検出のシーケンスは一旦停止される。他の例においても同様の対応が可能である。
【００７８】
上述した図３の（Ａ）乃至図５に示す同期回路１０３を適切に設計することにより、正方向・逆方向の両方向の変位において所望の同期位置において所定の検出幅を持った原点検出が可能となる。
【００７９】
なお、位置信号（ａ）及び（ｃ）と位置信号（ｂ）及び（ｄ）とは、９０°の位相差を持つ。また、アナログ信号である位置検出信号（ａ）及び（ｂ）と原点検出用信号（ｅ）とは、デジタル信号である位置検出信号（ｃ）及び（ｄ）と原点検出用信号（ｆ）とを作り出せれば、どのようなタイプの信号でも構わない。また、検出系からの入力がデジタル信号のみで、アナログ信号を含まなくても構わない。また、位置検出信号をデジタル化する際にはさらに位相分割により分解能を向上させたものとしても構わない。
【００８０】
そして、位置検出は、デジタル位置検出信号（ｃ）及び（ｄ）をカウンタに入力することで行う。この場合、原点信号（ｇ）または（ｈ）が発生したときに、カウンタをリセットする、または、適切なプリセット値をセットするなどすることで、位置検出の原点出しが可能となる。
【００８１】
以上のように、本実施の形態においては、原点検出用信号を検知してから最初の同期位置に合わせて原点信号を出力する。そのため、全ての同期位置は、周期信号の１周期以内に配置されることになる。
【００８２】
また、原点検出の方法によっては、原点近傍での位置検出用の周期信号と原点検出用信号を記憶して、原点検出用信号発生位置に最も近い同期位置を原点と判別することも可能である。この場合、その判別された位置を基準とした変位量をコントローラやカウンタへプリセット値として送ることで原点位置を正確に求めることができる。このような例において、複数の原点検出位置候補を配置する場合には、原点検出用信号発生時点の前後１周期に全ての検出位置候補が配置されることになる。
【００８３】
次に、図２の（Ａ）乃至（Ｃ）を用いて、同期位置の候補と最適同期位置の検知の概要について説明する。原点検出用信号（ｆ）の検出となる立ち上がり時点において位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点がどの区分にあるかによって最適な同期位置候補の判定を行う。基本的には、複数の区分と複数の同期位置候補について、各区分ごとに全ての同期位置候補との位相余裕度を段階的に判定して、最も位相余裕のある同期位置候補を最適と見なして出力する。本実施の形態においては、区分の数は２、同期位置候補の数は２、位相余裕度は位相差を０°から１８０°で表した時に、位相差が最も大きい時を最適としている。位相余裕度については、リアルタイム処理ではない場合などに見られるように、位相差を０°から１８０°で表現した時に、逆に０°に近い候補を最適と見なしてもよい。
【００８４】
図２の（Ａ）の場合について説明する。同期位置候補は、１８０°位相の離れた同期位置１と同期位置２とがある。位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分が（Ｏ１）である場合、同期位置１に対しては９０°以上の位相差があるが、同期位置２に対しては９０°以内の位相差しかない。従って、同期位置２よりも同期位置１に対して位相差が大きいので、同期位置１を最適同期位置として検知し、判定結果とする。同様に、位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分が（Ｏ２）である場合には、同期位置１よりも同期位置２に対して位相差が大きいので、同期位置１を最適同期位置として検知し、判定結果とする。
【００８５】
次に、図２の（Ｂ）の場合について説明する。同期位置候補は、１８０°位相の離れた同期位置１と同期位置２とがある。位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分が（１）または（２）である場合、同期位置１に対しては９０°以上の位相差があるが、同期位置２に対しては９０°以内の位相差しかない。従って、同期位置２よりも同期位置１に対して位相差が大きいので、同期位置１を最適同期位置として検知し、判定結果とする。同様に、位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分が（３）または（４）である場合には、同期位置１よりも同期位置２に対して位相差が大きいので、同期位置１を最適同期位置として検知し、判定結果とする。
【００８６】
さらに、図２の（Ｃ）の場合について説明する。同期位置候補は、９０°位相置きに、同期位置１乃至同期位置４までの４つがある。同期位置１と同期位置２は１８０°位相が離れて縦軸上に、同期位置３と同期位置４は１８０°位相が離れて横軸上にある。位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分が（Ｏ１）である場合、同期位置３に対しては１３５°以上１８０°以下の位相差があるが、同期位置１と同期位置２に対しては４５°以上１３５°以下の位相差しかなく、同期位置４に対しては０°以上４５°以下の位相差しかない。従って、同期位置１、同期位置２、同期位置４よりも同期位置３に対して位相差が最も大きいので、同期位置３を最適同期位置として検知し、判定結果とする。同様に、位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分が、（Ｏ２）である場合には同期位置１を、（Ｏ３）である場合には同期位置４を、（Ｏ４）である場合には同期位置２を、それぞれを最適同期位置として検知し、判定結果とする。
【００８７】
次に、最適同期位置候補の判定に際して用いる区分に関して、原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が含まれる区分の検出については、図６乃至図８を用いて説明する。
【００８８】
図９に示す具体例においては、区分分けは以下の２つの判定により行う。
【００８９】
Ｖａ＞Ｖｒｅｆ …（式３）
Ｖｂ＞Ｖｒｅｆ …（式４）
ここで、式３と式４について共に真の場合に区分（１）、式３が偽で式４が真の場合に区分（２）、共に偽の場合に区分（３）、式３が真で式４が偽の場合に区分（４）、の４通りの分け方をする。図９に示す実際の回路例では、２値化された位置信号（ｃ）及び（ｄ）と２個のＮＯＴ回路１０７Ｄ，１０７Ｅと４個のＡＮＤ回路１０７Ｆ〜１０７Ｉとを用いて生成した４つの区分判定信号を、原点検出用信号検出のタイミングでラッチ回路１０７ｍにてラッチし、４信号の内でハイレベルになる信号によって位置信号（ａ）及び（ｂ）の存在する区分を判断する。従って、判定１は区分（１）に、判定２は区分（４）、判定３は区分（２）、判定４は区分（３）に対応する。
【００９０】
また、図６に示す具体例においては、区分分けは（式４）の判定により行う。式４について真の場合に区分（Ｏ１）、式４が偽の場合に区分（Ｏ２）、の２通りの分け方をする。図６に示す実際の回路例では、２値化された位置信号（ｄ）とそのＮＯＴ回路１０７Ｄとを用いて生成した２つの区分判定信号を、原点検出用信号検出のタイミングでラッチ回路１０７ｍにてラッチし、２信号の内でハイレベルになる信号によって位置信号（ａ）及び（ｂ）の存在する区分を判断する。従って、判定Ｏ１は区分（Ｏ１）に、判定Ｏ２は区分（Ｏ２）に対応する。
【００９１】
図８に示す具体例においては、区分分けは以下の２つの判定により行う。
【００９２】
Ｖａ＞Ｖｂ …（式５）
Ｖａ＋Ｖｂ＞２Ｖｒｅｆ …（式６）
ここで、式５と式６について共に真の場合に区分（Ｏ１）、式５が偽で式６が真の場合に区分（Ｏ２）、共に偽の場合に区分（Ｏ３）、式５が真で式６が偽の場合に区分（Ｏ４）、の４通りの分け方をする。図８に示す実際の回路では、アナログの位置信号（ａ）及び（ｂ）と１個のオペアンプと２個のコンパレータ１０７ｈ，１０７ｉと２個の抵抗と２個のＮＯＴ回路１０７ｐ，１０７ｒと４個のＡＮＤ回路１０７ｎ，１０７ｏ，１０７ｑ，１０７ｓを用いて生成した４つの区分判別信号（ｐ）〜（ｑ）を、原点検出用信号検出のタイミングでラッチ回路１０７ｍにてラッチし、４信号（ｐ）〜（ｓ）の内でハイレベルになる信号によって位置信号（ａ）及び（ｂ）の存在する区分を判断する。従って、判定Ｏ１は区分（Ｏ１）に、判定Ｏ２は区分（Ｏ２）、判定Ｏ３は区分（Ｏ３）、判定Ｏ４は区分（Ｏ４）に対応する。
【００９３】
なお、本実施の形態においてはＶａとＶｂとが共通の振幅中心と振幅を持っているものを扱っているが、実際の信号において差がある場合には、共通の振幅中心と振幅を持つように信号を正規化してから適用したり、ＶａとＶｂで振幅中心値のみが異なる場合には、同一の参照信号Ｖｒｅｆを用いる代わりにＶａとＶｂに対して個別に中心値を設定して、図２の（Ｂ）または図２の（Ｃ）の区分けに当てはまるよう式３、式４、式５、及び式６に適用するものとする。
【００９４】
次に、図６乃至図８を用いて、最適同期位置候補の検知における、その判定論理と具体的な回路の詳細とを説明する。
【００９５】
図６と図９の具体例では、同期位置１はＶｂの２値化信号である位置信号（ｄ）がローレベルとなる領域の中心位相に、同期位置２は位置信号（ｄ）がハイレベルとなる領域の中心位相に、それぞれ設定される。原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ａ）及び（ｂ）が存在する点との位相差が最も大きくなる同期位置を最適と判断するため、原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ｄ）のレベルとは異なるレベルの領域に含まれる同期位置が最適である。
【００９６】
図６の具体例では、位置信号（ｄ）がローレベルとなる領域には区分（Ｏ２）が含まれ、位置信号（ｄ）がハイレベルとなる領域には区分（Ｏ１）が含まれる。従って、判定Ｏ１の結果が得られた場合には、同期位置１が最適同期位置である。さらに、判定Ｏ１では、原点信号検出時の位置から同期位置１まで時計回り方向と反時計回り方向とに共に９０°以上の位相余裕があることが分かる。同様にして、判定Ｏ２の結果が得られた場合には、同期位置２が最適同期位置である。判定Ｏ２では、原点信号検出時の位置から同期位置２まで時計回り方向と反時計回り方向とに共に９０°以上の位相余裕があることが分かる。以上の処理が図６の回路で実現されている。
【００９７】
図９の具体例では、同期位置１はＶｂの２値化信号である位置信号（ｄ）がローレベルとなる領域の中心位相に、同期位置２は位置信号（ｄ）がハイレベルとなる領域の中心位相に、それぞれ設定される。原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ａ）及び（ｂ）が存在する点との位相差が最も大きくなる同期位置を最適と判断するため、原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ｄ）のレベルとは異なるレベルの領域に含まれる同期位置が最適である。
【００９８】
位置信号（ｄ）がローレベルとなる領域には区分（３）と区分（４）が含まれ、位置信号（ｄ）がハイレベルとなる領域には区分（１）と区分（２）が含まれる。従って、実際には４つの区分に分かれているが、最適同期位置の判断には、区分（１）及び（２）を１つにまとめ、かつ区分（３）及び（４）を１つにまとめることで、２つの区分として判定すれば効率的である。さらに細かい区分によって移動方向ごとの位相余裕が確認できる。
【００９９】
従って、判定１または判定３の結果が得られた場合には、同期位置１が最適同期位置である。さらに、判定１では、原点信号検出時の位置から同期位置１まで時計回り方向に９０°以上の位相余裕、反時計回りに１８０°以上の位相余裕があり、判定３では、時計回り方向に１８０°以上の位相余裕、反時計回りに９０°以上の位相余裕があることが分かる。同様にして、判定２または判定４の結果が得られた場合には、同期位置２が最適同期位置である。さらに、判定２では、原点信号検出時の位置から同期位置２まで時計回り方向に１８０°以上の位相余裕、反時計回りに９０°以上の位相余裕があり、判定４では、時計回り方向に９０°以上の位相余裕、反時計回りに１８０°以上の位相余裕があることが分かる。
【０１００】
以上の処理が図９の回路で実現されている。
【０１０１】
図８の具体例では、同期位置１は式５が真で式６が偽の領域である区分Ｏ４の中心位相に、同期位置２は式５が偽で式６が真の領域である区分Ｏ２の中心位相に、同期位置３は式５と式６が共に偽の領域である区分Ｏ３の中心位相に、同期位置４は式５と式６が共に真の領域である区分Ｏ１の中心位相に、それぞれ設定される。原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ａ）及び（ｂ）が存在する点との位相差が最も大きくなる同期位置を最適と判断するため、原点検出用信号（ｆ）の検出時の区分から最も位相の離れた、即ち、反対側の区分に含まれる同期位置が最適である。
【０１０２】
従って、判定Ｏ１の結果が得られた場合には、同期位置３が最適同期位置であり、原点信号検出時の位置から同期位置３まで時計回り方向も反時計回り方向にも９０°以上の位相余裕がある。判定Ｏ２の結果が得られた場合には、同期位置１が最適同期位置であり、原点信号検出時の位置から同期位置１まで時計回り方向も反時計回り方向にも９０°以上の位相余裕がある。判定Ｏ３の結果が得られた場合には、同期位置４が最適同期位置であり、原点信号検出時の位置から同期位置４まで時計回り方向も反時計回り方向にも９０°以上の位相余裕がある。判定Ｏ４の結果が得られた場合には、同期位置２が最適同期位置であり、原点信号検出時の位置から同期位置２まで時計回り方向も反時計回り方向にも９０°以上の位相余裕がある。
【０１０３】
以上の処理が図８の回路で実現されている。
【０１０４】
なお、上記最適同期位置候補の判定結果に関して、出力が判定１から判定４、判定Ｏ１から判定Ｏ４といった信号が、本実施の形態においてはパラレルに出力されているが、エンコードした判定結果を出力しても良い。
【０１０５】
次に、図２の（Ａ）乃至（Ｃ）を用いて、現在設定されている同期位置の安定度の判断方法の概要について説明する。
【０１０６】
即ち、本実施の形態においては、原点検出用信号（ｆ）の検出となる立ち上がり時点において、位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点がどの区分にあるかによって、同期位置安定度の判断を行う。この判定の仕方としては、上述した最適同期位置の検知と同様に、原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分と同期位置の位相差が大きいほど安定度が高く、位相差が小さいほど安定度が低いものとする。
【０１０７】
まず、図２の（Ａ）の場合について説明する。同期位置の設定が同期位置１である場合についてであるが、位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分が（Ｓ１）の場合、時計回りに９０°、反時計回りに１８０°の位相余裕がある。区分が（Ｓ２）の場合、時計回りに１８０°、反時計回りに９０°の位相余裕がある。区分が（Ｓ３）の場合、時計回りに２７０°の位相余裕度、反時計回りには位相余裕がない。区分が（Ｓ４）の場合、時計回りには位相余裕がなく、反時計回りには２７０°の位相余裕度がある。以上のことから、安定度には２つのレベルがあり、同期位置１に対して、区分（Ｓ１）と（Ｓ２）は安定度が高く、区分（Ｓ３）と（Ｓ４）は安定度が低い。同様に、同期位置２に対して、区分（Ｓ３）と（Ｓ４）は安定度が高く、区分（Ｓ１）と（Ｓ２）は安定度が低い。
【０１０８】
ただし、あくまで位相差の絶対値が大きいことが安定であるという判断基準を用いており、位相差の変化が片方向に起こる場合など固有の条件があるときには、それらの条件に応じた位相余裕安定度の判定基準を用いる必要がある。
【０１０９】
また、図２の（Ｂ）の場合については、上記図２の（Ａ）の説明について、区分（Ｓ１）〜（Ｓ４）を区分（１）〜（４）に置き換えればよい。
【０１１０】
次に、図２の（Ｃ）の場合について説明する。同期位置の設定が同期位置１である場合についてであるが、位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分が（Ｓ１）の場合、時計回りに９０°、反時計回りに２２５°の位相余裕がある。区分が（Ｓ２）の場合、時計回りに１８０°、反時計回りに１３５°の位相余裕がある。区分が（Ｓ３）の場合、時計回りに１８０°、反時計回りに１３５°の位相余裕がある。区分が（Ｓ４）の場合、時計回りに２２５°、反時計回りに９０°の位相余裕がある。区分が（Ｓ５）の場合、時計回りに２７０°、反時計回りに４５°の位相余裕がある。区分が（Ｓ６）の場合、時計回りには３１５°の位相余裕度があり、反時計回りには位相余裕がない。区分が（Ｓ７）の場合、時計回りには位相余裕がなく、反時計回りには３１５°の位相余裕度がある。区分が（Ｓ８）の場合、時計回りに４５°、反時計回りに２７０°の位相余裕がある。以上のことから、安定度には４つのレベルがあり、同期位置１に対して、区分（Ｓ２）と（Ｓ３）は安定度が一番高く、区分（Ｓ１）と（Ｓ４）は安定度が２番目に高く、区分（Ｓ５）と（Ｓ８）は安定度が３番目に高く、区分（Ｓ６）と（Ｓ７）は安定度が一番低い。
【０１１１】
同様に、同期位置２に対して、区分（Ｓ６）と（Ｓ７）は安定度が一番高く、区分（Ｓ５）と（Ｓ８）は安定度が２番目に高く、区分（Ｓ１）と（Ｓ４）は安定度が３番目に高く、区分（Ｓ２）と（Ｓ３）は安定度が一番低い。同期位置３に対しては、区分（Ｓ１）と（Ｓ８）は安定度が一番高く、区分（Ｓ２）と（Ｓ７）は安定度が２番目に高く、区分（Ｓ３）と（Ｓ６）は安定度が３番目に高く、区分（Ｓ４）と（Ｓ５）は安定度が一番低い。そして、同期位置４に対しては、区分（Ｓ４）と（Ｓ５）は安定度が一番高く、区分（Ｓ３）と（Ｓ６）は安定度が２番目に高く、区分（Ｓ２）と（Ｓ７）は安定度が３番目に高く、区分（Ｓ１）と（Ｓ８）は安定度が一番低い。
【０１１２】
なお、目的によっては１番目と２番目の安定度レベルの組合せや２番目と３番目の安定度レベルの組合せを１つの安定度のグループに分けて、全体として３つの安定度のレベルを設けることも可能である。
【０１１３】
次に、安定度の判断に際して用いる区分に関して、原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が含まれる区分の検出について説明する。これは、基本的には、上記最適同期位置の検知の際のそれと同じ手順である。本実施の形態においては、図６乃至図８を用いて説明する。
【０１１４】
図６及び図９の具体例においては、区分分けは図２の（Ｂ）に挙げる構成での最適同期位置の検知の際と同一の方法により行う。即ち、式３と式４について共に真の場合に区分（Ｓ１）または区分（１）、式３が偽で式４が真の場合に区分（Ｓ２）または区分（２）、共に偽の場合に区分（Ｓ３）または区分（３）、式３が真で式４が偽の場合に区分（Ｓ４）または区分（４）、の４通りの分け方をする。実際の回路例では、図６及び図９に示すように、２値化された位置信号（ｃ）及び（ｄ）と２個のＮＯＴ回路１０７Ｄ，１０７Ｅと４個のＡＮＤ回路１０７Ｆ〜１０７Ｉとを用いて区分検知信号を生成し、ラッチ回路１０７ｍへ入力する４信号の内、原点検出用信号検出のタイミングでのハイレベルになる信号によって位置信号（ａ）及び（ｂ）の存在する区分を判断する。
【０１１５】
また、図８の例においては、区分分けは式３、式４、式５、式６の４つの判定により行う。即ち、式３と式４と式５と式６の全てが真の場合に区分（Ｓ１）、式３が真で式４が真で式５が偽で式６が真の場合に区分（Ｓ２）、式３が偽で式４が真で式５が偽で式６が真の場合に区分（Ｓ３）、式３が偽で式４が真で式５が偽で式６が偽の場合に区分（Ｓ４）、式３と式４と式５と式６の全てが偽の場合に区分（Ｓ５）、式３が偽で式４が偽で式５が真で式６が偽の場合に区分（Ｓ６）、式３が真で式４が偽で式５が真で式６が偽の場合に区分（Ｓ７）、式３が真で式４が偽で式５が真で式６が真の場合に区分（Ｓ８）、の８通りの分け方をする。実際の回路では、図８に示すように、最適同期位置の区分けの際に生成した４つの信号（ｐ）〜（ｑ）と、さらに、２値化された位置信号（ｃ）及び（ｄ）と２個のＮＯＴ回路１０７ｙ，１０７Ａと８個のＡＮＤ回路１０７ｔ〜１０７ｘ，１０７ｚ，１０７Ｂ，１０７Ｃを用いて８つの区分検知信号を生成し、原点検出用信号検出のタイミングでラッチ回路１０７ｍにてラッチし、８信号の内でハイレベルになる信号によって位置信号（ａ）及び（ｂ）の存在する区分を検知する。
【０１１６】
次に、図６乃至図８を用いて現状同期位相の安定度判断についてその判定論理と具体的な回路の詳細とを説明する。
【０１１７】
図６及び図９の具体例で、同期位置１はＶｂの２値化信号である位置信号（ｄ）がローレベルとなる領域の中心位相に、同期位置２は位置信号（ｄ）がハイレベルとなる領域の中心位相に設定される。原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ａ）及び（ｂ）が存在する点と現状の同期位置との位相差が大きいほど安定と判断するため、原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ｄ）のレベルとは異なるレベルの領域に同期位置が含まれれば安定であり、同じ領域に含まれれば不安定である。位置信号（ｄ）がローレベルとなる領域には区分（Ｓ３）または（３）と区分（Ｓ４）または（４）が含まれ、位置信号（ｄ）がハイレベルとなる領域には区分（Ｓ１）または（１）と区分（Ｓ２）または（２）が含まれる。従って、実際には４つの区分に分かれているが、安定度の判断には、区分（Ｓ１）及び（Ｓ２）または（１）及び（２）を１つにまとめ、区分（Ｓ３）及び（Ｓ４）または（３）及び（４）を１つにまとめることで、２つの区分として判定すれば効率的である。さらに細かい区分によって移動方向ごとの位相余裕が確認できる。
【０１１８】
まず、同期位置１が現状の同期位置である場合について説明する。判定Ｓ１もしくは判定Ｓ３の結果が得られた場合、または、判定１もしくは判定３の結果が得られた場合には、安定である。判定Ｓ１または判定１では、原点信号検出時の位置から同期位置１まで時計回り方向に９０°以上の位相余裕、反時計回りに１８０°以上の位相余裕があり、判定Ｓ３または判定３では、時計回り方向に１８０°以上の位相余裕、反時計回りに９０°以上の位相余裕があることが分かる。判定Ｓ２もしくは判定Ｓ４の結果が得られた場合、または、判定２もしくは判定４の結果が得られた場合には、不安定である。判定Ｓ２または判定２では、原点信号検出時の位置から同期位置１まで時計回り方向に９０°以下の位相余裕、反時計回りに２７０°以上の位相余裕があり、判定Ｓ４または判定４では、時計回り方向に２７０°以上の位相余裕、反時計回りに９０°以下の位相余裕があることが分かる。
【０１１９】
次に、同期位置２が現状の同期位置である場合について説明する。判定Ｓ１もしくは判定Ｓ３の結果が得られた場合、または、判定１もしくは判定３の結果が得られた場合には、不安定である。判定Ｓ１または判定１では、原点信号検出時の位置から同期位置１まで時計回り方向に２７０°以上の位相余裕、反時計回りに９０°以下の位相余裕があり、判定Ｓ３または判定３では、時計回り方向に９０°以下の位相余裕、反時計回りに２７０°以上の位相余裕があることが分かる。判定Ｓ２もしくは判定Ｓ４の結果が得られた場合、または、判定２もしくは判定４の結果が得られた場合には、安定である。判定Ｓ２または判定２では、原点信号検出時の位置から同期位置１まで時計回り方向に１８０°以上の位相余裕、反時計回りに９０°以上の位相余裕があり、判定Ｓ４または判定４では、時計回り方向に９０°以上の位相余裕、反時計回りに１８０°以上の位相余裕があることが分かる。
【０１２０】
以上の処理が図６及び図９に示す構成の判定回路１０７で処理されて出力される。
【０１２１】
図８の具体例では、同期位置１は式５が真で式６が偽の領域である区分Ｏ４の中心位相に、同期位置２は式５が偽で式６が真の領域である区分Ｏ２の中心位相に、同期位置３は式５と式６が共に偽の領域である区分Ｏ３の中心位相に、同期位置４は式５と式６が共に真の領域である区分Ｏ１の中心位相に、それぞれ設定される。原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ａ）及び（ｂ）が存在する点との位相差が最も大きくなる同期位置を最適と判断するため、原点検出用信号（ｆ）の検出時の区分から最も位相の離れた、即ち、反対側の区分に含まれる同期位置が最適である。図８から分かるように、区分Ｏ１には区分Ｓ１とＳ８、区分Ｏ２には区分Ｓ２とＳ３、区分Ｏ３には区分Ｓ４とＳ５、区分Ｏ４には区分Ｓ６とＳ７がそれぞれ含まれている。
【０１２２】
本具体例の安定度のレベル区分については、特定の同期位置に対して最大４つのレベルに分けることができる。なぜなら、区分の数が８つあり、特定の同期位置から見て、時計回りと反時計回りに対称に４つずつ区分があり、対称の位置にある区分同士を１つにまとめることで４つのグループに分かれるためである。従って、同期位置からの位相余裕度が、レベル１）１３５°から１８０°、レベル２）９０°から１３５°、レベル３）４５°から９０°、レベル４）０°から４５°、の４つの分けられる。さらに、これらのレベルを、隣り合ったレベル同士をまとめることで２レベル、または、３レベルにまとめることができる。以下の説明では、このように４つのレベルに分けた場合について説明するが、実際の適用においては、２、または、３のレベル分けを用いても良い。
【０１２３】
まず、同期位置１が現状の同期位置である場合について説明する。判定Ｓ２または判定Ｓ３の結果が得られた場合にレベル１、判定Ｓ１または判定Ｓ４の結果が得られた場合にレベル２、判定Ｓ５または判定Ｓ８の結果が得られた場合にレベル３、判定Ｓ６または判定Ｓ７の結果が得られた場合にレベル４となる。また、同期位置２が現状の同期位置であるときには、判定Ｓ６または判定Ｓ７の結果が得られた場合にレベル１、判定Ｓ５または判定Ｓ８の結果が得られた場合にレベル２、判定Ｓ１または判定Ｓ４の結果が得られた場合にレベル３、判定Ｓ２または判定Ｓ３の結果が得られた場合にレベル４となる。同期位置３が現状の同期位置であるときには、判定Ｓ１または判定Ｓ８の結果が得られた場合にレベル１、判定Ｓ２または判定Ｓ７の結果が得られた場合にレベル２、判定Ｓ３または判定Ｓ６の結果が得られた場合にレベル３、判定Ｓ４または判定Ｓ５の結果が得られた場合にレベル４となる。そして、同期位置４が現状の同期位置であるときには、判定Ｓ４または判定Ｓ５の結果が得られた場合にレベル１、判定Ｓ３または判定Ｓ６の結果が得られた場合にレベル２、判定Ｓ２または判定Ｓ７の結果が得られた場合にレベル３、判定Ｓ１または判定Ｓ８の結果が得られた場合にレベル４となる。
【０１２４】
さらに、各同期位相での判定により、時計回りと反時計回りの位相余裕度の情報も得ることが可能である。
【０１２５】
以上の処理が、図８に示す構成の判定回路１０７で行われ、安定度の判定結果が出力される。この安定度の判定の出力に関しては、レベル１からレベル４といったレベル判定結果のみを出力しても良い。また、判定１から判定４、判定Ｓ１から判定Ｓ８の信号を、現状の同期位置がどれであるかの情報と共に出力してもよい。この場合、現状の同期位置の情報は、必ずしも判定回路１０７から出力されなくとも、スイッチ１０４から出力したり、外部が設定情報を持っている場合には出力しなくともよい。
【０１２６】
なお、原点検出用信号を２値化した信号の検出位置は基本的には検出方向毎に異なる。そのため、移動体の移動方向が原点検出方向と一致していない場合には、最適同期位置や現状の原点検出位置の安定度についての判定結果は無意味である可能性が高く、場合によっては誤った情報となって混乱のもとになり得る。そのため、移動体の移動方向が原点検出方向と一致していない場合の判定結果は出力しないことが望ましい場合がある。
【０１２７】
また、移動体が所定の原点検出方向に移動中だったものが反転すると、判定結果が誤ったものになる可能性がある。
【０１２８】
上記２つの問題に対応するために、移動体の移動方向が原点検出方向と一致していない場合や途中で反転した場合に判定結果を出力しない方法について図６乃至図８の例を用いて説明する。
【０１２９】
本実施の形態の構成においては、原点検出に図３の（Ｂ）乃至図５に挙げた回路を用いている。これらの回路において、所定の原点検出方向でないことや、途中で反転したことは、方向判別回路を構成するフリップフロップ１０３ｍ２の出力レベル、または、そのレベル変化によって確認できる。所定の原点検出方向でない時や、途中で反転した時には、方向判別用のフリップフロップ１０３ｍ２の出力信号によって判定回路１０７に入力される原点検出用信号（ｆ）をマスクしたり、方向判別用のフリップフロップ１０３ｍ２の出力信号を判定回路１０７に入力して、判定結果の出力をマスクして抑制する。
【０１３０】
このような方法により、最適同期位置の検知、及び、現状の原点位置の安定度判断シーケンスは一旦停止されるか、または、出力が停止される。なお、ここに説明した方法以外にも上記目的を達成可能ならば、他の方法を用いても構わない。
【０１３１】
次に、上記のような最適同期位置や現状の原点検出位置の安定度についての判定結果を、どのように利用するかについて説明する。
【０１３２】
判定結果は、判定回路１０７内で記憶装置（図示せず）に記憶するか、外部へ出力される。外部出力先としては、表示器１０８、スイッチ１０４、インタフェースを通した外部などが挙げられる。また、本実施の形態では、最適同期位置の検知と現状の原点検出位置の安定度判断を行う判定回路が共通化されているが、判定回路が別個に配置されていて、かつ、設定を切り替える場合には、判定回路間での設定情報の交換もあり得る。
【０１３３】
判定結果の出力先としての表示器１０８は、結果が示せるものであればどのようなタイプの物でも良い。例えば、複数のＬＥＤを有しており、最適な同期位置に対応したＬＥＤと現状の同期位置の安定度を示すＬＥＤとを原点検出時に点灯・点滅・消灯するものや、安定度のみならず位相関係までに対応したＬＥＤを点灯・点滅・点灯させるものとすることができる。この表示器１０８の表示出力のタイミングは、判定時や、外部からリクエストがある時点や、原点検出用信号の検出を受けて判定を出す直前であっても、原点検出処理や判定処理に影響を与えない範囲で設定して構わない。
【０１３４】
さらに、スイッチ１０４が同期位置候補の切替をするタイミングも、同様に、原点位置切替設定を受け取った後、直後から、判定時や、外部からリクエストがある時点や、原点検出用信号の検出を受けて判定を出す直前であっても、原点検出処理や判定処理に影響を与えない範囲で設定して構わない。
【０１３５】
同期タイミングの切り替えは、スイッチ１０４によって行われるが、該スイッチ１０４は、手動によって切り替えても構わないし、外部からの設定指令で切り替えても、該スイッチ１０４が情報収集して切り替えるようにしてもよい。スイッチ１０４が情報収集する場合には、必要に応じて設定情報のリクエスト信号を判定回路１０７や記憶器や外部へ出してもよい。また、切り替えについては、現状の同期位置設定と最適な同期位置とが異なっていたり、現状の同期位置の安定度が低い場合に、必ず切り替えるものである必要はない。同期位置の切り替えが原点位置の変動につながるため、必要に応じて、切り替えを有効にするかどうかを設定しておくことも可能である。また、切り替えた設定については、原点信号検出中の切り替えの場合、今回の検出に適用するか、次回の検出から適用するかの設定をする必要があり、必要に応じて切替手段を設けることも可能である。
【０１３６】
判定結果の出力において、結果に応じて異常信号や警告信号を発生させることも可能である。例えば、最適同期位置判定結果と現在の同期位置が異なっていたり、現状の同期位置の安定度が一定レベル以下であったり、記録されている安定度の変化が特定の条件を満たした場合には、異常信号や警告信号によってメンテナンスの必要性等を伝えることが可能である。
【０１３７】
次に、最適同期位置の検知フローを、図１１の（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明する。
【０１３８】
図１１の（Ａ）の例では、まず、原点検出用信号が発生したか否かを検知する（ステップＳ１１）。そして、原点検出用信号の発生が検知されたならば、判定回路１０７により、最適な同期位置候補を検知し（ステップＳ１２）、その判定結果を出力する（ステップＳ１３）。その後、判定結果を反映させる設定であるか否かを判断し（ステップＳ１４）、反映させない場合には、この最適同期位置の検知フローを終了する。これに対して、判定結果を反映させる場合には、同期位置の設定を切り替えてから（ステップＳ１５）、該最適同期位置の検知フローを終了する。
【０１３９】
また、図１１の（Ｂ）の例では、まず、原点検出用信号が発生したか否かを検知する（ステップＳ１１）。そして、原点検出用信号の発生が検知されたならば、判定回路１０７により、最適な同期位置候補を検知し（ステップＳ１２）、その判定結果を出力する（ステップＳ１３）。その後、この判定結果を反映させるために、同期位置の設定を切り替えて（ステップＳ１５）、該最適同期位置の検知フローを終了する。勿論、判定結果の反映については、反映内容と現状の設定が同一の場合に再設定をしないことも可能である。
【０１４０】
なお、図１１の（Ａ）及び（Ｂ）に示したフローは最適同期位置検知についてのフローであるが、同期位置を原点検出位置と置き換えて、最適原点位置検知のフローとしても構わない。
【０１４１】
現状の同期位置の安定度判断フローを、図１２の（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明する。
【０１４２】
図１２の（Ａ）の例では、まず、原点検出用信号が発生したか否かを検知する（ステップＳ２１）。そして、原点検出用信号の発生が検知されたならば、判定回路１０７により現在の同期位置の安定度を判断し（ステップＳ２２）、その判定結果を出力する（ステップＳ２３）。その後、判定結果を反映させる設定であるか否かを判断し（ステップＳ２４）、反映させない場合には、この現状の同期位置の安定度判断フローを終了する。これに対して、判定結果を反映させる場合には、同期位置の設定を切り替えてから（ステップＳ２５）、該現状の同期位置の安定度判断フローを終了する。なお、判定結果の反映については、反映内容と現状の設定が同一の場合に再設定をしないことも可能である。
【０１４３】
また、図１２の（Ｂ）の例では、まず、原点検出用信号が発生したか否かを検知する（ステップＳ２１）。そして、原点検出用信号の発生が検知されたならば、判定回路１０７により現在の同期位置の安定度を判断し（ステップＳ２２）、その判定結果を出力して（ステップＳ２３）、この現状の同期位置の安定度判断フローを終了する。
【０１４４】
図１２の（Ａ）の例では、ステップＳ２４にて同期位置の設定を切り替えており、図１２の（Ｂ）の例では、ステップＳ２３で終わっているが、選択手段が無いような構成に適用した場合も含めて、原点検出用信号発生のタイミングや原点検出位置の調整のステップに置き換えたり、このステップを追加することも可能である。
【０１４５】
なお、図１２の（Ａ）及び（Ｂ）に示したフローは、現状の同期位相の安定度判断についてのフローであるが、同期位置を原点検出位置と置き換えて、現状原点位置の安定度判断のフローとしても構わない。
【０１４６】
［効果］
本実施の形態によれば、原点信号を位置検出信号に同期させる際に、原点検出用信号の検出時の位置検出信号の位置（位相）に応じて、同期位置を選択することが可能である。従って、信号ノイズやふらつき、さらには、光学式のエンコーダでは光源の安定性、発光・受光素子の温度特性とそのばらつき、個々のエンコーダの設計とのずれなどの不安定要素によって生じうる原点検出位置のずれの発生を極力抑える同期位置を選択することが可能である。
【０１４７】
原点信号の位置検出信号への同期をとるに当たり、複数の同期位置の内、どれが最良かを判断する判定回路を有しており、実際にエンコーダを装置に取り付けた状態で最良の同期位置を選ぶことが出来る。本実施の形態においては、位相余裕の大きい方の同期位置を選択することにより、変動などに対する安定性を向上させることが可能となっている。このことにより、位置信号に同期させた原点検出の安定性が増すと共に、エンコーダの取付け時のヘッドとスケールの取付け角度やギャップ等といった相対位置や姿勢のばらつきの影響を事前に考慮したり、調整を行う作業が省ける。即ち、位置検出信号と原点信号の位相差を厳密に設計や製作において設定して加工する必要がないため、製作コストや組立調整の時間短縮につながると共に、設計や製作上の制約が減ることによって機能上の自由度が上がりうる利点がある。
【０１４８】
複数の同期位置候補の設定については、９０°位相差の２つの周期信号のリサージュ波形を、振幅中心を通る任意の直線で２つの区分に分割した際に、どちらの区分にも、原点信号発生位置候補の位相が１つ以上含まれるように設定されている。このような設定においては、任意の原点検出用信号発生時の位置から±９０°以上位相余裕のある同期位置候補が必ずあり、この条件を満たす同期位置候補を選択することで、同期位置と原点検出用信号発生時の位相の間に±９０°以上の位相余裕を取ることができ、安定な原点検出が可能となる。
【０１４９】
また、原点信号発生位置候補が周期信号の１周期以内に配置されることで、各原点信号発生位置候補間の位置の差を最小に抑えることができる。このことは、原点位置の切り替えを行った際の原点位置の変動を最小に抑える効果がある。同様に、作用の説明で例に挙げた、原点近傍での位置検出用の周期信号と原点検出用信号を記憶して、原点検出用信号発生位置に最も近い同期位置を原点と判別する原点検出の方法においては、原点検出用信号発生時点の前後１周期の合計２周期以内に検出位置候補が配置されることになり、本実施の形態に準じて原点位置の切り替えを行った際の原点位置の変動を抑える効果がある。
【０１５０】
本実施の形態において、最適同期位置の検知は、原点検出用信号発生時に９０°位相差の２つの位置検出用信号が存在するリサージュ波形上の区分と同期位置候補との位相差が最も大きくなる候補を選択することによって行われる。同様に、現状の同期位置の安定度の判断は、原点検出用信号発生時に９０°位相差の２つの位置検出用信号が存在するリサージュ波形上の区分と現状の同期位置との位相差の大きさをもとにレベル分けすることで行われる。
【０１５１】
区分の概念を導入することで、位相余裕度を求めるに当たって位置検出用信号が存在するリサージュ波形上の点の位置を直接求めたり、それを用いて演算する必要がなくなり、処理が簡易化されている。区分の数については２、４、８など２以上の数を設定できる。区分の数を増やすことできめ細かい判定が可能となるが、処理能力や回路サイズ・コストなどの面で負担になりうる。システムに見合った適切な区分を設定することで、位置検出信号に同期した原点検出機能が高い安定性でコンパクトで安価なエンコーダを実現できる。
【０１５２】
さらに、図２の（Ｂ）の４つの区分の例のように、各区分の位相余裕度が移動方向によって異なる場合には、原点検出用信号検出時の位相のバラツキが経時変化でドリフトするなど、特に片方向の位相余裕度に注目して判定すべき場合には有効である。また、図２の（Ｃ）のように、最適同期位置の判定よりも現状の同期位置の安定度の判定で区分の数を増やしている場合、位相余裕度の変化の詳細を確認したり、さらには、経時変化の記録を取るのに向いている。
【０１５３】
区分の導入により処理の簡易化が図られると述べたが、このことは、判定の単純化につながり、さらに具体的な回路構成や演算処理が簡便になり、実現も容易となる。例えば、１８０°位相の離れた２つの同期位置と１８０°の半円からなる２つの区分とを設ける際に、各区分がどちらかの同期位置候補に対して９０°以上の位相差ができるように配置したとする。このとき、原点検出用信号検出時点での位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が含まれる区分がいずれであっても、適切な同期位置候補を選択することによって９０°以上の位相差が得られる。２つの同期位置を図２の（Ｂ）及び（Ｃ）において縦軸上、または、横軸上に配置することで、原点検出用信号（ｆ）の検出時と同期位置での２値化位置信号のレベルが異なる同期位置を選ぶという、２つの区分と２つの同期位置と簡潔な判定基準のみで容易に最適同期位置が検知でき、高精度で安定な原点検出が可能となる。さらに、この判定基準は、フリップフロップを用いた回路、または、同等の処理が可能なＦＰＧＡやＣＰＵなどへの応用が容易にできる。
【０１５４】
本実施の形態では、図２の（Ｂ）に挙げるように、上記１８０°の半円からなる２つの区分をさらに細分化するように分けた場合にも、２つの区分しかないと見なして処理することで同様の判定処理が可能である。また、細かく分割していることで移動方向ごとに位相余裕が細かく確認可能である。区分の数が４の場合も、ＡＮＤ回路、ＮＯＴ回路で区分の判断が容易にでき、区分数が８の場合にも、コンパレータやオペアンプや抵抗を１〜２個ずつ程度用いることで容易に区分の判断が可能である。従って、簡単な回路の割に細かい区分を用いて詳細な判定結果を得ることが可能である。
【０１５５】
さらに、判定結果の表示部も数個のＬＥＤや数桁の７セグメントの数字表示器などで実現可能であり、追加することによる負担も軽い割に位置信号に同期させた原点検出の安定性の確保と安定性の判断が容易に実現できる。
【０１５６】
また、この実施の形態では、信号処理回路部を除いて原点検出のための補助信号発生用部材などを設けていない。従って、安定した原点検出ができ、かつ、小型で安価なエンコーダを供給することが可能である。
【０１５７】
本実施の形態においては、また、一定方向に変位がなされているときのみ原点検出が可能なことが挙げられる。これにより、可動部のバックラッシュの影響を受けにくくしたり、原点検出時に２重に原点検出をせずに済ませることにつながるなどの利点が生まれ、高精度で使い勝手のよい原点検出が可能となる。
【０１５８】
さらに、記憶器に経時的に逐次保存される判定結果よりシステムとしての挙動が確認できる。例えば、図２の（Ａ）の区分において、ある区分結果から１つ隣の区分結果へ移ることは可動体の構成や検出系の若干の変動により生じる可能性があり、また、許容できるとしても、一定以上変動したり、測定の度に異なる結果が得られる場合には問題があると判断できる。また、原点位置も原点出し後の変動さえなければ良い場合には、例えばシステムの立ち上げ時に原点出しを行い、その際に最適な同期位置を毎回選び直すことも可能となり、経時的な緩やかな変動に対して自己調整が可能となる。
【０１５９】
（第２の実施の形態）
［構成］
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態によるエンコーダの主要構成は、前述の第１の実施の形態と同様に、信号処理回路部６を除き、位置検出信号と原点検出用信号が得られれば特に限定されない。例えば、前述した第１の実施の形態の主要部の構成として図２４に示したような光学式の構成など一般的なものでよい。また、図２４の例では光学式のエンコーダを挙げているが、変位量に応じた位置信号と原点信号を有するものであれば、磁気式・静電式など他のタイプのエンコーダや変位センサでもよい。
【０１６０】
また、本第２の実施の形態における信号処理回路部６の構成については、図１３に示すようになっている。即ち、この第２の実施の形態による信号処理回路部６は、９０°位相差のアナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）を元に位相差を分割してＮ個の正弦波信号（ｋ１）〜（ｋＮ）を出力する位相分割回路１１０、これらＮ個の正弦波信号（ｋ１）〜（ｋＮ）と基準信号（ｊ）とからＮ個のデジタル信号（ｐ１）〜（ｐＮ）を生成する２値化回路１０１、これらＮ個のデジタル信号（ｐ１）〜（ｐＮ）を元に、移動体の変位量に応じたパルス信号（ｄａ）及び（ｄｂ）を生成するパルス発生回路１１１、原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化してデジタル原点検出用信号（ｆ）に変換する２値化回路１０２、そのデジタル原点検出用信号（ｆ）をラッチするラッチ回路１０６、そのラッチされたデジタル原点検出用信号（ｆ）を位置信号であるＮ個のデジタル信号（ｐ１）〜（ｐＮ）の１つに同期させて原点信号（ｇ）を発生させる同期回路１０３、同期のタイミングを切り替えるスイッチ１０４、最適同期位置の検知と現在の同期位置の安定度を判断する判定回路１０７、及び、その判定結果を表示する表示器１０８からなる。
【０１６１】
ここで、Ｎ個の正弦波信号（ｋ１）〜（ｋＮ）は、正弦波信号（ｋ１）が位置信号（ｂ）に等しく、位置信号（ｂ）即ち正弦波信号（ｋ１）をｓｉｎθとしたときに、正弦波信号（ｋｉ）、但し、ｉ＝１〜Ｎ、は、以下のように表す。
【０１６２】
（ｋｉ）＝ｓｉｎ［θ−３６０°／Ｎ・（ｉ−１）］ …（式７）
このＮ個の正弦波信号（ｋ１）〜（ｋＮ）は、本実施の形態においては位相分割回路１１０にて生成されているが、（式７）を満足する信号が得られれば、その構成や方法はどんなものであっても構わない。例えば、２つの９０°位相差信号からそれらの反転信号を反転アンプで得たり、これら信号の加減算によって３〜８相程度の多相信号の生成を行ってもよい。また、元々１２０°位相差間隔の３相信号のような信号を直接入力としても良い。
【０１６３】
また、基準信号（ｊ）は、位置信号（ａ）及び位置信号（ｂ）の振幅中心レベルとなる参照信号であり、位相分割回路１１０、２値化回路１０１で用いられる。
【０１６４】
原点信号発生位置候補とアナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）のリサージュ図形の区分について、図１４を用いて説明する。リサージュ円上に原点信号発生位置候補のＮ個の位置（位相）が、同期位置１を横軸上の＋側として、位置信号（ａ）及び（ｂ）の周期に対して（３６０°／Ｎ）の位相差置きに並んでいる。また、最適同期位置の検知と現状の同期位置の安定度判断用に上記Ｎ個の原点信号発生位置候補の位相で区切られた、Ｎ個の区分を有し、図１４に示すように、横軸＋側から反時計回りに（１）〜（Ｎ）の番号が振られている。
【０１６５】
信号処理回路部６における２値化回路１０１については、図１５の構成のものとする。即ち、位置信号（ｋ１）〜（ｋＮ）を基準信号（ｊ）とコンパレータ１０１ａ１〜１０１ａＮで比較して、２値化信号（ｄ１）〜（ｄＮ）を生成する。さらに、ＸＯＲ回路１０１ｂ１〜１０１ｂＮにより、隣り合った２値化信号（ｄｉ）と（ｄｉ＋１）、（ただし、ｉ＝１〜Ｎ）、との排他的論理和（ＸＯＲ）を取る。ここで、ｉ＝Ｎの時は、２値化信号（ｄＮ）と（ｄ１）との排他的論理和を取るものとする。そして、ＡＮＤ回路１０１ｃ１〜１０１ｃＮで、それら排他的論理和の結果と２値化信号（ｄｉ）との論理積（ＡＮＤ）を取った結果を信号（ｐｉ）（ただし、ｉ＝１〜Ｎ）とする。
【０１６６】
信号処理回路部６における同期回路１０３については、図１６の（Ａ）及び（Ｂ）の構成のものとする。ここで、図１６の（Ｂ）は図１６の（Ａ）に示した、位置信号に同期をとった原点信号を発生させるための、検出回路１０３ｎの具体例を示す図である。この具体例における原点検出用信号検出回路と方向判別回路の２つの回路は、Ｄ−ＣトリガタイプのＬＳ４２３などのフリップフロップを使用する。
【０１６７】
図１６の（Ｂ）に示す具体例では、位置信号（ｐｉ）（ただし、ｉ＝１〜Ｎ）の立ち上がり時の、ラッチされた原点検出用信号（ｆ）の値を出力する原点検出用信号検出回路を構成するフリップフロップ１０３ｎ１と、リサージュ円上で反時計回りとなる変位を検出する方向判別回路を構成するフリップフロップ１０３ｎ２と、これらの出力の論理積を取るＡＮＤ回路１０３ｎ３とによって、ラッチされた原点検出信号（ｆ）がハイレベルで、設定された同期位置にあることを検出する検出回路１０３ｎを構成している。即ち、フリップフロップ１０３ｎ１のデータＤへはラッチ回路１０６によってラッチされた原点検出用信号（ｆ）を入力し、クロックＣＬＫへは位置信号（ｐｉ）を入力し、Ｑ出力をＡＮＤ回路１０３ｎ３へ入力している。また、フリップフロップ１０３ｎ２のデータＤへは位置信号（ｐ２）を入力し、クロックＣＬＫへは位置信号（ｐ１）を入力し、Ｑバー出力をＡＮＤ回路１０３ｎ３へ入力している。
【０１６８】
また、判定回路１０７については、図１７の構成のものとする。即ち、図１７では、位置信号（ｐ１）〜（ｐＮ）と、ラッチされた原点検出用信号（ｆ）と、現状の原点位置指定とを入力信号とするもので、ラッチ回路１０７ｍと安定度判定部１０７Ｊとから構成されている。ここで、ラッチ回路１０７ｍは、位置信号（ｐ１）〜（ｐＮ）を、ラッチされた原点検出用信号（ｆ）の立ち上がりでラッチする。このラッチ回路１０７ｍの出力を最適同期位置の検知結果（１）〜（Ｎ）とする。安定度判定部１０７Ｊは、これら判定結果（１）〜（Ｎ）と、現状の原点位置指定の情報とを入力として、現状の同期位置の安定度判定結果を出力する。
【０１６９】
これらの現在の原点位置の指定状況や判定結果は、信号処理回路部６内にあり図示されていない記憶器や、スイッチ１０４あるいは当該判定回路１０７内に設けた図示されない記憶器、もしくは、該信号処理回路部６外部に接続された外部記憶器のどれか、または、これらの内の複数に格納される。こうした記憶器は、記憶媒体を中心に、必要に応じて判定結果の加工や入出力のためのロジックアレイやＣＰＵなどから構成される。記憶器では判定回路１０７からの判定結果を記憶しておくと共に、外部へ判定結果を出力したり、その判定結果をスイッチ１０４へ送り、最適と判断した同期位置に切り替えるよう構成される。記憶器は電源をオフしても情報が維持されるＳＲＡＭやＦＬＡＳＨ ＲＯＭなどの不揮発性の記憶媒体が望ましい。
【０１７０】
［作用］
本実施の形態における信号処理回路部６によって、図２４に示したような光検出器５からの入力を処理する際の説明を図９及び図１０に示すタイムチャートの一部を参照して行う。図９はリサージュ円上で反時計回りとなる方向に変位した際を示し、図１０はリサージュ円上で時計回りとなる方向に変位した際を示している。
【０１７１】
即ち、変位（スケール４の相対移動）に伴い周期的に変化するエンコーダの、９０°位相差を持つ２つのアナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）を、位相分割回路１１０によって位相分割することで、Ｎ個の位置信号（ｋ１）〜（ｋＮ）が得られる。これら位置信号（ｋ１）〜（ｋＮ）を２値化回路１０１でデジタル化することで、デジタル信号（ｐ１）〜（ｐＮ）が得られる。また、２値化回路１０２で原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化することで、デジタル原点検出用信号（ｆ）が得られる。ラッチ回路１０６にて、このデジタル原点検出用信号（ｆ）の立ち上がりを検出してラッチ信号（ｉ）をハイレベルとする。
【０１７２】
このラッチ信号（ｉ）がハイレベルの領域において、同期回路１０３は、以下のようにして原点信号を生成する。即ち、ラッチ信号（ｉ）発生後に位置信号（ｐｉ）（ただし、ｉ＝１〜Ｎ）の最初の立ち上がりに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｐｉ）の立ち下がりに同期させてローレベルとする原点信号（ｇ）を生成する。上記ｉの値を１からＮまで切り替えることでＮ個の検出位置の内から１つを選択することにより、所望の原点信号（ｇ）が得られる。
【０１７３】
図１６の（Ａ）の例は、位置信号（ｐ１）〜（ｐＮ）と、ラッチされた原点検出用信号（ｆ）即ちラッチ信号（ｉ）とを入力として、原点検出用信号（ｆ）がハイレベルになった後に設定された同期位置で原点信号を発生する回路である。なお、同期回路１０３は、本実施の形態の構成に必ずしも限定したものではない。例えば、方向判別の機能は、入力信号を元に実現できるが、必ずしも、方向判別機能が含まれるとは限らない。
【０１７４】
図１６の（Ｂ）は、リサージュ円上で反時計回りとなる方向に変位した際に原点検出する回路構成を示している。
【０１７５】
方向判別について、まず説明する。フリップフロップ１０３ｎ２のデータＤへは位置信号（ｐ２）を、クロックＣＬＫへは位置信号（ｐ１）を入力する。この結果、該フリップフロップ１０３ｎ２のＱバー出力から出力される信号は、位置信号（ｐ１）の立ち上がりの度に位置信号（ｐ２）の反転信号として更新される。そのため、位置信号（ｐ１）の立ち上がり時に位置信号（ｐ２）がローレベルの時のみフリップフロップ１０３ｎ２のＱバー出力がハイレベルとなるため、方向判別が可能となる。
【０１７６】
原点検出用信号を検出する回路については、フリップフロップ１０３ｎ１のデータＤへはラッチ信号（ｉ）を、クロックＣＬＫへは位置信号（ｐｉ）を入力する。この結果、フリップフロップ１０３ｎ１のＱ出力から出力される信号は、位置信号（ｐｉ）の立ち上がりの度にラッチ信号（ｉ）として更新される。その結果、原点検出用信号が検出されてから位置信号（ｐｉ）の立ち上がりのタイミングで同期された原点検出用信号を出力することが可能となる。
【０１７７】
そして、これら方向判別信号と同期された原点検出用信号との論理積をＡＮＤ回路１０３ｎ３で取ることで、所定の検出方向とタイミングとで図９に示す原点信号（ｇ）を発生させることが可能となる。一方、逆方向に変位した場合には、図１０の信号（ｇ）に示すように原点信号は検出されない。
【０１７８】
また、位置検出は、パルス発生回路１１１で生成したパルス信号（ｄａ）及び（ｄｂ）を図示しないカウンタに入力することで行う。このカウンタを、原点信号（ｇ）が発生した時にリセットする、または、適切なプリセット値をセットするなどすることで、位置検出の原点出しが可能となる。
【０１７９】
次に、図１７を用いて、同期位置の候補と最適同期位置の検知について説明する。原点検出用信号（ｆ）の検出となる立ち上がり時点において位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点がどの区分にあるかによって最適な同期位置の検知を行う。
【０１８０】
基本的には、複数の区分と複数の同期位置候補について、各区分ごとに全ての同期位置候補との位相余裕度を段階的に判定して、最も位相余裕のある同期位置候補を最適と見なして出力する。本実施の形態においては、区分の数は２、同期位置候補の数は２、位相余裕度は位相差を０°から１８０°で表した時に、位相差が最も大きい時を最適としている。位相余裕度については、リアルタイム処理ではない場合などに見られるように、位相差を０°から１８０°で表現した時に、逆に０°に近い候補を最適と見なしてもよい。
【０１８１】
図１７において、同期位置候補は、（３６０°／Ｎ）位相置きに、同期位置１〜同期位置ＮまでのＮ個がある。位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分が（ｉ）である場合について、Ｎが偶数と奇数の場合に分けて説明する。
【０１８２】
Ｎが偶数の場合、ｊ＝［（ｉ＋Ｎ／２） ｍｏｄ Ｎ］として、同期位置ｊと同期位置（ｊ＋１）に対して位相差が（１８０°−３６０°／Ｎ）と最も大きくなるので、同期位置ｊ、または、同期位置（ｊ＋１）を最適同期位置と判定する。ただし、（Ｍ ｍｏｄ Ｎ）は、ＭをＮで割った余りを示し、０から（Ｎ−１）までの数となる。
【０１８３】
Ｎが奇数の場合には、ｊ＝［｛ｉ＋（Ｎ＋１）／２｝ ｍｏｄ Ｎ］として、同期位置ｊに対して位相差が（１８０°−１８０°／Ｎ）と最も大きくなるので、同期位置ｊを最適同期位置と判定する。
【０１８４】
次に、最適同期位相候補の検知に際して用いる区分に関して、原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が含まれる区分の検出について、図１５及び図１７を用いて説明する。
【０１８５】
図１５において、各位置信号（ｄｉ）は位置信号（ｋｉ）を２値化したものであり、半周期ごとにハイレベルとローレベルを繰り返す。位置信号（ｄ１）〜（ｄＮ）は、（３６０°／Ｎ）位相差ごとの信号であり、添え字の数が増えるほど位相が遅れている。そのため、ＸＯＲ回路１０１ｂ１〜１０１ｂＮで位置信号（ｄｉ）と位置信号（ｄｉ＋１）との排他的論理和を取り、かつ、それらの結果と位置信号（ｄｉ）との論理積をＡＮＤ回路１０１ｃ１〜１０１ｃＮで取ることで、（式７）に当てはめると、θが３６０°・（ｉ−１）／Ｎから３６０°・ｉ／Ｎの間でのみ、位置信号（ｐｉ）がハイレベルとなる。従って、位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が含まれる区分が（ｉ）の時、（式７）より、信号（ｐｉ）のみがハイレベルとなる。
【０１８６】
以上のことから、図１７に示すように、原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ｐ１）〜（ｐＮ）をラッチして、ハイレベルの位置信号が（ｐｉ）であったとき、原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が含まれる区分は区分（ｉ）であることが判別出来る。
【０１８７】
以上のことから、原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ｐ１）〜（ｐＮ）をラッチして、ハイレベルの位置信号が（ｐｉ）であった時、即ち、図１７において、判定ｉがハイレベルであった時の最適同期位置の判定の論理を、Ｎが偶数、奇数の場合に分けて説明する。Ｎが偶数の場合、ｊ＝［（ｉ＋Ｎ／２） ｍｏｄ Ｎ］として、同期位置ｊと同期位置（ｊ＋１）に対して位相差が（１８０°−３６０°／Ｎ）と最も大きくなるので、同期位置ｊ、または、同期位置（ｊ＋１）を最適同期位置と判定する。Ｎが奇数の場合は、ｊ＝［｛ｉ＋（Ｎ＋１）／２｝ ｍｏｄ Ｎ］として、同期位置ｊに対して位相差が（１８０°−１８０°／Ｎ）と最も大きくなるので、同期位置ｊを最適同期位置と判定する。
【０１８８】
次に、同期位置の設定が（ｉ）で原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が含まれる区分が（ｊ）であった場合の、同期位置安定度の判断方法について説明する。判定の仕方としては、最適同期位置の判定と同様に、原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分と同期位置との位相差が大きいほど安定度が高く、位相差が小さいほど安定度が低いものとする。
【０１８９】
図１４より、反時計回り方向と時計回り方向とに、同期位置ｉから区分（ｊ）までの位相差の最小値を求める。反時計回り方向の値をθ＋、時計回り方向の値をθ−とすると、
θ＋ ＝［（ｊ−ｉ）ｍｏｄ Ｎ］・３６０°／Ｎ …（式８）
θ− ＝［（ｉ−ｊ−１）ｍｏｄ Ｎ］・３６０°／Ｎ …（式９）
θ＋とθ−の内、小さい方をθｍｉｎとすると、θｍｉｎが位相余裕度となる。θｍｉｎの値によって余裕度の判定を行うことができる。
【０１９０】
位相差θｍｉｎは段階的な値を取り、Ｎが偶数の場合、（Ｎ／２）段階となる。また、Ｎが奇数の場合には、［（Ｎ＋１）／２］段階となる。これらの段階数については、判定レベル分けの仕様に基づき、必要に応じて、隣り合う段階同士をまとめることで段階数を減らすことができる。
【０１９１】
なお、本実施の形態においては、安定度の判断に際して用いる区分は、最適同期位置の検知に用いる区分と同一である。従って、ここでの説明は省略する。
【０１９２】
以上のことから、原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ｐ１）〜（ｐＮ）をラッチして、ハイレベルの位置信号が（ｐｊ）であった時、即ち、図１７において、判定ｉがハイレベルであった時の、現状の同期位置ｉについての安定度判断の論理について、以下に説明する。
【０１９３】
（式８）及び（式９）で表されるθ＋とθ−の内、小さい方をθｍｉｎとして、θｍｉｎの値に応じた位相余裕度の判定を事前に行っておく。この時、θｍｉｎの値は離散的な値を取り、Ｎが偶数の場合、（Ｎ／２）段階、Ｎが奇数の場合には、［（Ｎ＋１）／２］段階となる。ｉとｊの値に基づくレベル判定を安定度判定部１０７Ｊで行い、外部へ出力する。なお、安定度判定部１０７Ｊからはｉとｊの値のみを出力して外部で安定度の判断が可能なようにしても構わない。
【０１９４】
最適同期位置や現状の原点検出位置の安定度についての判定結果を、どのように利用するかについては、上記第１の実施の形態と同様なので、詳細は省略する。
【０１９５】
［効果］
本実施の形態では、概ね上記第１の実施の形態の効果と同等の効果を得ることができる。
【０１９６】
本実施の形態特有の効果としては、ゲイン・オフセットの調整や９０°位相差信号の位相補正のために、９０°位相差信号およびその反転信号の加減算による３〜８相程度の多相信号の生成を行ったり、抵抗分割による位相分割を行う回路においては、判定のための回路がある程度共有できるということが挙げられる。
【０１９７】
前者の加減算による多相信号の生成も広い意味で位相分割の一部と捕らえることも出来、本実施の形態に適用することが可能である。特に、抵抗分割による位相分割を行う回路では、ＡＢ相信号やこれらの反転信号などを重み付けしながら加減算することでＡＢ相の１周期３６０°をＮ分割して、（３６０°／Ｎ）位相差間隔のＮ個の信号の生成を行っている、または、容易に機能追加できる。また、そのＮ個のアナログ位相差信号と基準信号との交差を検出するコンパレータ回路を既に持っている物が大半である。これらのことから、原点信号の位相同期機能や特定のタイミングにおける位相位置の検知は比較的容易である。さらに、原点信号の位相同期機能や特定のタイミングにおける位相位置の検知において、全ての同期位置候補に対して同一の検出方法を適用し、同様に、全ての区分検出に対して同一の検出方法を適用しているため、多数の同期位置候補と区分の割に回路が簡易化できる。
【０１９８】
また、位相分割では、通常、数十から数千程度の分割を行うため、多数の同期位置候補と区分を持つことで、きめ細かい最適同期位置の検知と現状の同期位置の安定度判断が行える。
【０１９９】
以上のことから、本実施の形態の内容は、抵抗分割による位相分割機能を持つ、変位センサの原点検出に容易に適用でき、抵抗分割による位相分割のメリットである、ＩＣ化による小型化と低コスト化のメリットを享受できる。
【０２００】
（第３の実施の形態）
［構成］
図１８は、本発明の変位センサの第３の実施の形態によるエンコーダの主要部の構成を示す図である。但し、信号処理回路部を除き、位置信号と原点検出用信号とが得られるものであれば、この構成に限定されないことは勿論である。
【０２０１】
図１８に示すように、この第３の実施の形態による光学式のエンコーダは、ＬＥＤ等の発光部１と該発光部１からのビーム光を平行光にするための光学素子２とを組み合わせた光源部１０と、該光源部１０からの平行光が順次に照射されるインデックススケール３及びスケール４と、該スケール４から見て光源部１０の反対側に配置された光検出器５と、該光検出器５からの信号を処理してエンコーダ信号として出力する信号処理回路部６からなる。
【０２０２】
このような構成において、インデックススケール３、スケール４、光検出器５のうち、位置検出用に用いられるのは、インデックススケール３に形成されているスリット３ａと、スケール４に形成されているスリット４ａと、光検出器５に形成されている光検出部５ａとの組合せである。また、原点検出用に用いられるのはインデックススケール３に形成されているスリット３ｂと、スケール４に形成されているスリット４ｂと、光検出器５に形成されている光検出部５ｂとの組合せである。
【０２０３】
ステージやモータなどの位置検出を行う対象物において、上記光源部１０とインデックススケール３と光検出器５との組合せは、可動部と固定部のどちらか一方に取り付けられる。また、スケール４は、可動部と固定部のどちらか他方に取り付けられる。
【０２０４】
そして、本実施の形態では、スケール４と光検出器５とにおいて、原点検出用のスリット４ｂと光検出部５ｂとが、それぞれ、３個ずつ設けられている。これら３個の光検出部５ｂでの各検出信号は、３つとも同様の波形パターンを有し、位相差は、以下の式を満足する。
【０２０５】
位相差α＝［位置信号の１周期］×（ｉ＋１／Ｎ） …（式１０）
ただし、ｉは整数の定数であり、Ｎは原点検出用信号の数を表す。本実施の形態においては、Ｎ＝３となる。
【０２０６】
なお、本実施の形態では光学式のエンコーダを挙げているが、磁気式など他のタイプを含めて、式１０を満足する位相差の複数の原点検出用信号が得られれば、どのような構成であっても良い。
【０２０７】
図１９は、本実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部６の構成を示すブロック図である。即ち、この信号処理回路部６は、アナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）をデジタル位置信号（ｃ）及び（ｄ）に変換するための２値化回路１０１と、原点検出用信号（ｅ１），（ｅ２），及び（ｅ３）を所定のスライスレベルで２値化してデジタル原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），及び（ｆ３）に変換する２値化回路１０２と、この２値化回路１０２からのデジタル原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），及び（ｆ３）の内の１つを選択して原点信号（ｇ）として発生させる選択回路１０５と、この選択回路１０５における選択候補を切り替えるスイッチ１０４と、最適同期位置を検知する判定回路１０７と、この判定回路１０７による最適同期位置判定結果を表示する表示器１０８とからなる。
【０２０８】
式１０では、原点信号と位置検出信号との同期の位相タイミングを複数用意するために１／Ｎずつ位相がずれているが、同期の位相タイミングを合わせたい場合には、位相差が以下のようになるよう、原点検出用のスリット４ｂの位置を設定すれば良い。
【０２０９】
位相差α＝［位置信号の１周期］×ｉ …（式１１）
ただし、ｉは整数の定数である。
【０２１０】
さらに、位相差ではなく、間隔や特定の原点位置を設けたい場合には、以下のように原点検出用のスリット４ｂと光検出部５ｂの間隔ａ、または、間隔ａｊ（ｊ＝１，…，Ｎ、本実施の形態ではＮ＝３）を設定すれば良い。
【０２１１】
間隔ａ＝Ｌ …（式１２）
間隔ａｊ＝Ｌｊ …（式１３）
ただし、Ｌ及びＬｊは定数である。
【０２１２】
式１０や式１１の場合には、原点検出用信号の検出位置での位置検出用信号の位相が正確に決められるよう構成されており、式１２や式１３の場合には、原点信号発生位置が位置検出信号に正確に同期している必要は必ずしも無く、間隔のみが指定されることになる。
【０２１３】
［作用］
図２０乃至図２２は、図１９の信号処理回路部６によって、図１８に示したような光検出器５からの入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。特に、図２０は式１０に、図２１は式１１に、図２２は式１２に、それぞれ対応するものである。なお、式１３固有のタイムチャートは図示していないが、図２２は式１３の特殊な場合と見なすことができる。なお、図２０乃至図２３において、横軸は時間を表し、一定速度の変位が生じているときの各信号の変化を示している。
【０２１４】
即ち、２値化回路１０１において、変位（スケール４の相対移動）に伴い周期的に変化するエンコーダのアナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）を２値化することによって、デジタル位置信号（ｃ）及び（ｄ）が得られる。また、２値化回路１０２において、原点検出用信号（ｅ１），（ｅ２），及び（ｅ３）を所定のスライスレベルで２値化することによって、デジタル原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），及び（ｆ３）が得られる。そして、選択回路１０５において、このデジタル原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），及び（ｆ３）の内の１つをスイッチ１０４に応じて選択する。図２０乃至図２２において、デジタル原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），及び（ｆ３）に対応する原点信号（ｇ）の検出状態部分はパルス状の部分の内、ぞれぞれ、実線の部分、細い点線の部分、点線の部分である。
【０２１５】
なお、本実施の形態では、デジタル原点検出用信号（ｆ）をそのまま原点信号としているが、デジタル原点検出用信号（ｆ）を加工して中間点でシャープな原点信号を出したり、さらには、式１０乃至式１３の条件を満たす範囲において、各原点検出用信号（ｅ）からデジタル原点検出用信号（ｆ）を作り出す方法を個別に設定しても良い。
【０２１６】
ここで、位置信号（ａ）及び（ｃ）と位置信号（ｂ）及び（ｄ）とは９０°の位相差を持つ。なお、アナログ信号である位置信号（ａ）及び（ｂ）と原点検出用信号（ｅ１），（ｅ２），及び（ｅ３）は、デジタル信号である位置信号（ｃ）及び（ｄ）と原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），及び（ｆ３）を作り出せれば、どのようなタイプの信号でも構わない。また、検出系からの入力がデジタル信号のみで、アナログ信号を含まなくても構わない。また、位置信号をデジタル化する際にはさらに位相分割により分解能を向上させたものとしても構わない。
【０２１７】
位置検出は、デジタル位置信号（ｃ）及び（ｄ）を図示しないカウンタに入力することで行う。そして、原点信号（ｇ）が発生したときに、カウンタをリセットすることによって、位置検出の原点出しが可能となる。
【０２１８】
次に、図２３の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、位置信号（ａ）と（ｂ）の描くリサージュ円と縦軸＋側との交点を原点検出の目標位相とし、図において右回りを原点検出方向としたときの判定回路１０７の処理内容を説明する。図において、右回りを原点検出方向とし、図示された目標位相を検出するには、位置信号（ｄ）がハイレベルとなる位置信号（ｃ）の立ち上がりを検出すれば良い。
【０２１９】
判定回路１０７では、原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），または（ｆ３）を検知した時点での位置検出信号の位相と目標位相との位相差が最も小さい原点検出用信号を最適と見なして出力する。さらに、現状の原点位置の設定について、目標位相と実際の検出位相との差より、現状の安定度を判断して出力する。これらの最適同期位置と現状の原点検出の安定度の判定結果は、表示器１０８へ、または、電気信号として外部へ出力される。なお、表示器１０８は、結果が示せるものであれば、どのようなタイプの物でも良いが、例えば、各原点検出用信号を表す３つＬＥＤの内、最適なものを原点検出時に点灯するものや、現状の原点検出の安定度を２色点灯可能なＬＥＤの表示色で表示することなどができる。
【０２２０】
ここで、具体的な判定方法を図２０と図２３の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。図２３の（Ａ）及び（Ｂ）は式１０に対応し、図中の（ｆ１），（ｆ２），及び（ｆ３）の３点は、原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），及び（ｆ３）が検出された瞬間の位置信号（ａ）及び（ｂ）の位置を示している。
【０２２１】
図２０の位置信号（ａ），（ｂ），（ｃ），及び（ｄ）においては、位置信号（ｂ）及び（ｄ）の方が位置信号（ａ）及び（ｃ）に対して位相が９０°進んでいる。これらを、図２３の（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明する。図２０の位置信号（ａ）及び（ｂ）の信号レベルの組合せを２次元のグラフに表すと図２３の（Ａ）及び（Ｂ）の円周上を右回りに動くことになる。ここで、位置信号（ａ）のレベルがマイナスからプラスになる、即ち、位置信号（ｃ）の立ち上がりは、図２３の（Ａ）及び（Ｂ）中矢印で示した縦軸と円の交点の内、位置信号（ｂ）がプラス側である上方の点となる。この点から最も近い原点検出用信号検出時の位置が、系の変動に対して最も安定であり、最適な候補と言える。また、現状の原点の設定において、原点検出用信号検出時の位置が目標位相に近ければ原点検出が安定と見なせる。
【０２２２】
原点検出用信号が検出された際の位置信号（ｄ）のレベルがハイレベル、即ち、原点検出用信号検出時の位置が円周上で上半分に存在すれば、少なくとも位相差が９０°以内であり、安定である。各原点検出用信号の位相差は、既知であり、ほぼ１２０°である。従って、原点検出用信号が検出された際の位置信号（ｄ）のレベルがハイレベルになる原点検出用信号は１つ、または、２つである。
【０２２３】
図２３の（Ａ）の例のように、条件を満たす原点検出用信号が１つならば、それを最適な検出信号と判定すれば良い。
【０２２４】
これに対して、図２３の（Ｂ）の例のように、条件を満たす原点検出用信号が２つならば、両方を安定と見なしても良い。ここで、２つの中からさらに１つに絞るのであれば、以下のようにする。即ち、図２３の（Ｂ）の例では、位置信号（ｄ）のレベルがローレベルになる原点検出用信号が（ｆ２）唯１つとなる。各原点検出用信号の位相差は既知でほぼ１２０°であるから、対応する点（ｆ２）での位置信号（ａ）（即ち位置信号（ｃ））のレベル（ハイレベル）と同じレベルを持つ点（ｆ３）に対応する原点検出用信号（ｆ３）が最も安定な原点検出用信号として判定できる。
【０２２５】
判定について式１０を例に説明したが、他の式に対応する原点検出信号を持つ原点検出系について説明する。
【０２２６】
式１１の場合においては、図２３の（Ａ）及び（Ｂ）において（ｆ１），（ｆ２），及び（ｆ３）の３点がほぼ同一点に重なることになる。この場合、どれが最適という判断を行うことはできない。安定性については、目標位置から外れているかの安定性については式１０と同様に判断できる。
【０２２７】
式１２及び式１３についても、原点検出位置での位置信号の位相についての指定があれば、式１０のような最適位置や安定度の判定が行える。また、原点検出時での位置信号の位相の指定がない場合でも、それぞれの検出位置に応じたシステムの目的が想定されるので、その目的に応じた最適位置や安定度の判定を行うことは可能である。
【０２２８】
例えば、限定された可動範囲での使用に用いられ、しかもその可動範囲が使用目的や時間によって変化する場合には、その可動範囲内にある原点検出信号のみ原点検出に用いることが可能となる。また、複数の原点検出信号がその可動範囲内で検出可能な場合にも、原点位置が可動範囲の座標系のマイナス側の端にあるべきとか、中央にあるべきといったシステムの使用条件などに応じて最適な原点検出位置が存在する。同様に、現状の原点位置の安定度も判定すべき状況が存在する。このような場合、可動範囲などシステム使用条件などの情報、または、その情報に対応するコードを判定回路にスイッチや外部入力信号として与えることで判定が可能となる。
【０２２９】
［効果］
本実施の形態によれば、複数の原点検出用信号の中から１つを選択することで、位置信号との位相差を３つの候補の中から選択することも可能である。従って、位置信号の所望の位相に同期して原点信号を出力することが可能である。しかも、原点信号の位置信号への同期をとるに当たり、複数の原点検出用信号の内、どれが最良かを判断する判定回路１０７を有しており、実際にエンコーダを装置に取り付けた状態で最良の同期位置を選ぶことができる。これにより、変動などに対する安定性を向上させることが可能となっている。このことにより、位置信号に同期させた原点検出の安定性が増すと共に、エンコーダの取付け時のヘッドとスケールの取付け角度やギャップ等といった相対位置や姿勢のばらつきの影響を事前に考慮する必要が無くなる。即ち、位置信号と原点信号の位相差を厳密に設計や製作において設定して加工する必要がないため、製作コストや組立調整の時間短縮につながると共に、設計や製作上の制約が減ることによって機能上の自由度が上がり得る利点がある。
【０２３０】
さらに、本実施の形態によれば、複数の原点検出用信号の中から１つを選択することで原点位置の選択が可能である。さらに、式１０と式１１に挙げる原点検出部の配置によっては、位置信号との同期位相をも指定することが可能である。さらに、本実施の形態の式１０においては、１２０°間隔の位相差を設けているが、原点検出用信号発生部の数Ｎを適切に選ぶことで、原点検出用信号の位相差（３６０°／Ｎ）を所望の値にすることが可能である。
【０２３１】
本実施の形態では、複数の原点信号発生位置候補があり、各原点信号発生位置候補には、物理的に、少なくとも一部が、独立した検出系が構成され、原点信号発生位置候補の間隔を変化させることが設計上可能である。このため、使用条件などに応じて原点位置を変え、離れた別の場所に動かしたいというニーズには有効である。
【０２３２】
以上、実施の形態に基づいて本発明を説明したが、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、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【０２３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、信号ノイズやふらつき、さらに光源の安定性、発光素子及び受光素子の温度特性などの不安定要素が発生しても、安定して原点位置の検出が可能となるので、変位センサ、その中でも特に、変位検出に用いられるエンコーダにおいて、ＡＢ相に同期した原点検出が安定して行える安価な変位センサ、並びに、そのような変位センサの、最適な原点位置候補の検知方法、及び、原点検出の安定度判断方法を提供することができる。
【０２３４】
また特に、本発明によれば、現状の原点位置候補の安定度判定回路が実装されているため、その判定結果に基づき原点位置の切り替えや原点検出機構の取り付け調整の必要性が判断でき、その結果として常に安定した原点検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部の構成を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）は原点信号発生位置候補とアナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）のリサージュ図形の区分とを示す図、（Ｂ）は原点信号発生位置候補とアナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）のリサージュ図形の別の区分とを示す図であり、（Ｃ）は原点信号発生位置候補とアナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）のリサージュ図形のさらに別の区分とを示す図である。
【図３】（Ａ）は第１の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部における同期回路の構成を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の回路の具体的な構成を示す図であり、（Ｃ）は（Ａ）の回路の具体的な別の構成を示す図である。
【図４】（Ａ）は図３の（Ａ）の回路の具体的なさらに別の構成を示す図であり、（Ｂ）は図３の（Ａ）の回路の具体的な他の構成を示す図である。
【図５】図３の（Ａ）の回路の具体的なさらに他の構成を示す図である。
【図６】第１の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部における判定回路の具体的な構成を示す図である。
【図７】第１の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部における判定回路の具体的な別の構成を示す図である。
【図８】第１の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部における判定回路の具体的なさらに別の構成を示す図である。
【図９】図１の信号処理回路によって、リサージュ円上で反時計回りとなる方向に変位した際の光検出器からの入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。
【図１０】図１の信号処理回路によって、リサージュ円上で時計回りとなる方向に変位した際の光検出器からの入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。
【図１１】（Ａ）は最適同期位置の検知フローを示す図であり、（Ｂ）は最適同期位置の検知フローの別の例を示す図である。
【図１２】（Ａ）は現状の同期位置の安定度判断フローを示す図であり、（Ｂ）は現状の同期位置の安定度判断フローの別の例を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部の構成を示すブロック図である。
【図１４】原点信号発生位置候補とアナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）のリサージュ図形の区分とを示す図である。
【図１５】第２の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部における位置信号の２値化回路の構成を示す図である。
【図１６】（Ａ）は第２の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部における同期回路の構成を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の回路の具体的な構成を示す図である。
【図１７】第２の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部における判定回路の構成を示す図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態によるエンコーダの主要部の構成を示す図である。
【図１９】第３の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部の構成を示すブロック図である。
【図２０】第３の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部によって光検出器からの入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。
【図２１】第３の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部によって光検出器からの入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。
【図２２】第３の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部によって光検出器からの入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。
【図２３】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ位置信号（ａ），（ｂ）と原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），（ｆ３）との関係を説明するため、位置信号（ａ），（ｂ）の信号レベルの組合せを２次元のグラフに表した図である。
【図２４】従来の技術による光学式のエンコーダの主要部の構成を示す図である。
【図２５】特開平８−２６１７９５号公報に示されている従来のエンコーダの構成を示す図である。
【符号の説明】
１…発光部、 ２…光学素子、 ３…インデックススケール、 ３ａ，３ｂ，４ａ４ｂ…スリット、 ４…スケール、 ５…光検出器、 ５ａ，５ｂ…光検出部、 ６…信号処理回路部、 １０…光源部、 １０１，１０２…２値化回路、 １０１ａ１〜１０１ａＮ，１０７ｈ，１０７ｉ…コンパレータ、 １０１ｂ１〜１０１ｂＮ…ＸＯＲ回路、 １０１ｃ１〜１０１ｃＮ，１０３ｍ３，１０３ｍ３ａ，１０３ｍ３ｂ，１０３ｍ６，１０３ｍ７，１０３ｎ３，１０７ｎ，１０７ｏ，１０７ｑ，１０７ｓ，１０７ｔ〜１０７ｘ，１０７ｚ，１０７Ｂ，１０７Ｃ，１０７Ｆ〜１０７Ｉ…ＡＮＤ回路、 １０３…同期回路、 １０３ｍ…ラッチされた原点検出信号（ｆ）がハイレベルになった後、設定された同期位置にあることを検出する検出回路、 １０３ｍ１，１０３ｍ１ａ，１０３ｍ１ｂ，１０３ｍ２，１０３ｍ２ａ，１０３ｍ２ｂ，１０３ｎ１，１０３ｎ２…フリップフロップ、 １０３ｍ４，１０３ｍ８，１０７ｐ，１０７ｒ，１０７ｙ，１０７Ａ，１０７Ｄ，１０７Ｅ…ＮＯＴ回路、 １０３ｍ５…ＯＲ回路、 １０３ｎ…ラッチされた原点検出信号（ｆ）がハイレベルで、設定された同期位置にあることを検出する検出回路、 １０４…スイッチ、 １０５…選択回路、 １０６，１０７ｍ…ラッチ回路、 １０７…判定回路、 １０７ｇ…反転回路、 １０７Ｊ…安定度判定部、 １０８…表示器、 １１０…位相分割回路、 １１１…パルス発生回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、変位検出に用いられる変位センサに関するものであり、特に、原点検出機能を有するエンコーダに関する。
【０００２】
また、本発明は、そのような変位センサの、最適な原点位置候補の検知方法、及び、原点検出の安定度判断方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来の技術によるエンコーダの一般的な例としては、光学式のエンコーダが知られている。
【０００４】
即ち、この光学式のエンコーダは、図２４に示すように、ＬＥＤ等の発光部１と該発光部１からのビーム光を平行光にするための光学素子２とを組み合わせた光源部１０と、該光源部１０からの平行光が順次に照射されるインデックススケール３及びスケール４と、該スケール４から見て光源部１０の反対側に配置された光検出器５と、該光検出器５からの信号を処理してエンコーダ信号として出力する信号処理回路部６とから構成されている。
【０００５】
このような構成において、インデックススケール３、スケール４、光検出器５のうち、位置検出用に用いられるのは、インデックススケール３に形成されているスリット３ａと、スケール４に形成されているスリット４ａと、光検出器５に形成されている光検出部５ａとの組合せである。また、原点検出用に用いられるのは、インデックススケール３に形成されているスリット３ｂと、スケール４に形成されているスリット４ｂと、光検出器５に形成されている光検出部５ｂとの組合せである。
【０００６】
ステージやモータなどの位置検出を行う対象物においては、上記光源部１０とインデックススケール３と光検出器５との組合せは、それらの可動部と固定部のうち、どちらか一方に取り付けられる。また、スケール４は、それらの可動部と固定部のうち、どちらか他方に取り付けられる。
【０００７】
また、一般的なエンコーダ出力信号には、装置などの可動部の変位に伴って出力される互いに９０°位相の異なる正弦波信号、または、パルス（矩形波）信号であるＡ相信号とＢ相信号、さらに、可動部の基準位置検出の際に出力されるＺ相信号（原点信号）がある。
【０００８】
装置の電源を投入したり、位置情報をクリアした時点などで可動部の絶対位置が不明な場合には、原点検出を行うことによって正確な位置情報を得ることができる。エンコーダのうち、直線的な位置検出を行うリニアエンコーダでは、直状スケールの一端近傍に原点検出用パターンを配置することが多い。また、回転運動を検出するロータリエンコーダでは、通常、円盤状スケール上の１箇所に原点検出用パターンを配置する。そして、可動部を動かしてスケールの原点検出用パターンを検出し、必要に応じてＡＢ相信号との同期をとって原点信号を出力するようになされている。
【０００９】
例えば、特許文献１では、図２５に示すように、スケール・インデックススケール・受光部に、位置検出信号より周期の長い信号を発生させて検出する機構を設けている。これにより、原点信号を位置検出信号に同期させる際の指標としている。
【００１０】
即ち、図２５においては、光源３１からの光を平行光にするコリメータレンズ３２と、メインスケ−ル３３とが備えられている。メインスケ−ル３３には、変位信号生成用のパターン３４と、基準位置信号生成用のスリットパターン３５と、基準位置補助信号生成用のスリットパターン３９とが設けられている。
【００１１】
また、メインスケ−ル３３と相対移動する移動体または固定体に固定し、メインスケール３３に対向するように配置されたインデックススケール３６には、９０°ずつ位相の異なる変位信号を生成するために４箇所に設けたスリットパターン７１〜７４と、基準位置信号生成用のスリットパターン３８と、基準位置補助信号生成用のスリットパターン７５、７６とが形成されている。
【００１２】
そして、インデックススケール３６の光源側に対して、それの反対側には、変位信号用の受光素子５１〜５４と、基準信号用の受光素子５５と、基準位置補助信号用の受光素子６１、６２とが設けられている。これにより、変位信号と基準位置信号の他に基準位置補助信号を発生させ、原点信号を位置検出信号に同期させる際の指標としている。
【００１３】
また、特許文献２に開示のエンコーダでは、矩形パルスであるＺ相信号の特定側エッジを検出することにより基準位置を検出する。そのため、移動方向に応じてＺ相信号の立ち上がりまたは立ち下がりのエッジを選択して検出する。
【００１４】
一方、特許文献３では、ロータリーエンコーダの原点検出時にカウンタのオフセット値を調整することで、所定の角度でカウンタ値が０になるように設定する技術を開示している。
【００１５】
さらに、特許文献４では、ＡＢ相位相に同期するための複数の位相から１つを選択するための最適候補判定部を持つエンコーダを開示している。
【００１６】
【特許文献１】
特開平８−２６１７９５号公報
【００１７】
【特許文献２】
特開平７−４９９１号公報
【００１８】
【特許文献３】
特開平７−２０３６６１号公報
【００１９】
【特許文献４】
特開２００３−８３７７１号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
近年、エンコーダの高分解能・高精度化が進む中で、原点信号の精度に対しても要求が高まり、ＡＢ相信号と同等の分解能・精度が求められるようになり、さらには原点検出のタイミングもＡＢ相信号と同期して出すことが要求として挙がってきている。即ち、検出精度が高く、しかも再現性の良い原点信号が求められている。従って、システムとしての不安定要素による原点検出精度の劣化や検出タイミングのずれを抑えることがエンコーダに求められてきている。
【００２１】
なお、不安定要素には、信号ノイズやふらつき、さらには、光学式のエンコーダでは光源の安定性、発光・受光素子の温度特性とそのばらつきやステージのガタツキやギャップ・取付け角度の経時変化といった、組み込むステージの原点検出時のヘッドとスケールの配置や姿勢の変動などがある。
【００２２】
特に、ＡＢ相信号とＺ相信号を別個の光学系などで検出しながら原点検出をＡＢ相に同期させる場合、Ａ相またはＢ相信号とＺ相信号の位相を正確に同期させなければ、検出タイミングのずれにより、ＡＢ相信号の１周期分、またはそれ以上ずれた位置を原点とする可能性がある。
【００２３】
上記特許文献１に開示のエンコーダでは、原点検出のための補助信号発生用部材を設けている。これにより、確かにＡＢ相信号の数周期分のずれは抑制できる。しかしながら、同期のタイミングによるＡＢ相信号の１周期分のずれまで抑え込むに至ってない。また、部材・特殊な光学系の追加やスケールパターンを追加すれば、ヘッドサイズやスケール幅を大きくする必要が生じたり、コストの上昇につながりかねず、小型化・低コスト化の流れに反するものになり易い。
【００２４】
また、上記特許文献２に開示のエンコーダでは、矩形波Ｚ相信号の特定側エッジ選択手段を有しているが、移動方向に応じた選択を行っており、結局、同じ位置を検出するための選択手段であり、安定な原点位置を選択するための複数の原点位置候補を有しているわけではない。
【００２５】
また、上記特許文献３に開示のエンコーダでは、位置制御システムとしては原点位置を切り替えている。しかしながら、エンコーダの原点位置そのものを変更しているわけではなく、よって、原点検出の安定性改善が図られるわけではない。
【００２６】
そして、上記特許文献４に開示のエンコーダでは、原点検出の安定性改善のための複数の原点位置候補を有し、さらに選択のための最適候補判定部を持っている。しかしながら、現状の原点検出の安定性を判断するわけではなく、設定変更の必要性が示されていない。
【００２７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、変位センサ、その中でも特に、変位検出に用いられるエンコーダにおいて、ＡＢ相に同期した原点検出が安定して行える安価な変位センサ、並びに、そのような変位センサの、最適な原点位置候補の検知方法、及び、原点検出の安定度判断方法を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明による変位センサは、
移動体の位置又は角度の変位に応じて発生する周期信号に基づき変位量を検出し、上記移動体が所定の範囲にある場合に、原点信号を発生する変位センサであり、
それぞれ上記原点信号を発生する複数の原点信号発生位置候補があって、
上記複数の原点信号発生位置候補の中から１つの発生位置候補を原点信号発生位置として選択して切り替える選択部を具備することを特徴とする。
【００２９】
また、上記の目的を達成するために、本発明による変位センサの最適な原点位置候補の検知方法は、
移動体の位置又は角度の変位に応じて発生する、周期信号に基づき変位量を検出し、上記移動体が所定の範囲にある場合に、原点信号を発生する変位センサの最適な原点位置候補の検知方法であり、
上記変位センサは、
上記移動体が所定の範囲にある場合に、原点検出用信号を発生し、
上記原点信号が発生する原点信号発生位置には複数の原点信号発生位置候補があって、
上記複数の発生位置候補の中から１つの発生位置候補を原点信号発生位置として選択する選択部と、上記複数の原点信号発生位置候補の内、最適な発生位置候補を、原点検出用信号発生時に検知する判定部とを有しており、
上記選択部は、上記判定部の判定結果に基づいて原点信号発生位置を選択可能であるような変位センサの最適な原点位置候補の検知方法において、
原点検出用信号の発生を検知するステップと、
上記判定部により最適な原点位置候補を検知するステップと、
判定結果を出力するステップと、
原点位置の設定を切り替えるステップと、
を有することを特徴とする。
【００３０】
また、上記の目的を達成するために、本発明による変位センサの最適な原点位置候補の検知方法は、
移動体の位置又は角度の変位に応じて発生する、周期信号に基づき変位量を検出し、上記移動体が所定の範囲にある場合に、原点信号を発生する変位センサの最適な原点位置候補の検知方法であり、
上記変位センサは、
上記移動体が所定の範囲にある場合に、原点検出用信号を発生し、
上記原点信号が発生する原点信号発生位置には複数の原点信号発生位置候補があって、
上記複数の発生位置候補の中から１つの発生位置候補を原点信号発生位置として選択する選択部と、上記複数の原点信号発生位置候補の内、最適な発生位置候補を、原点検出用信号発生時に検知する判定部とを具備しており、
上記選択部は、上記判定部の判定結果に基づいて原点信号発生位置を選択可能であるような上記変位センサの最適な原点位置候補の検知方法において、
原点検出用信号の発生を検知するステップと、
上記判定部により最適な原点位置候補を検知するステップと、
判定結果を出力するステップと、
判定結果を反映させる設定か判断するステップと、
設定を反映させると判断した場合のみ、原点位置の設定を切り替えるステップと、
を有することを特徴とする。
【００３１】
また、上記の目的を達成するために、本発明による変位センサは、
移動体の位置又は角度の変位に応じて発生する周期信号に基づき変位量を検出し、上記移動体が所定の範囲にある場合に、原点信号を発生する変位センサであって、
上記移動体が所定の範囲にある場合に、上記周期信号とは必ずしも同期していない原点検出用信号を発生する原点検出用信号発生部と、
上記原点検出用信号の発生時と原点信号発生位置での上記周期信号との位相余裕度を元に、現状の原点信号発生位置の安定度を判断する安定度判定部と、
を具備することを特徴とする。
【００３２】
また、上記の目的を達成するために、本発明による変位センサの原点検出の安定度判断方法は、
移動体の位置又は角度の変位に応じて発生する、周期信号に基づき変位量を検出し、上記移動体が所定の位置又は角度である原点信号発生位置にある場合に、原点信号を発生する変位センサの原点検出の安定度判断方法であり、
上記変位センサは、
上記移動体が所定の範囲にある場合に原点検出用信号を発生し、
上記原点検出用信号の発生時と原点信号発生位置での上記周期信号との位相余裕度を元に、現状の原点信号発生位置の安定度を判断する安定度判定部を有しているような上記変位センサの原点検出の安定度判断方法において、
原点検出用信号の発生を検知するステップと、
上記安定度判定部により現状の原点位置の安定度を判断するステップと、
上記判定結果を出力するステップと、
を有することを特徴とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の各実施の形態では、変位センサとして、直線的な位置検出を行うリニアエンコーダを例に説明するが、本発明は、そのようなリニアエンコーダに限定されるものではなく、回転運動を検出するロータリエンコーダ等、各種の機械的な変位を検出する変位センサに適用可能なことは勿論である。
【００３４】
（第１の実施の形態）
［構成］
本発明の変位センサの第１の実施の形態によるエンコーダの主要部の構成は、信号処理回路部を除き、位置信号（位置検出信号）と原点検出用信号とが得られるものであれば、特に、限定されない。
【００３５】
例えば、図２４に示したような光学式のエンコーダによる構成など一般的なものを適用することができる。また、図２４の例では光学式のエンコーダを挙げているが、変位量に応じた位置信号と原点信号を有するものであれば、磁気式・静電式など他のタイプのエンコーダや変位センサでもよい。
【００３６】
即ち、図２４に示すように、この光学式のエンコーダは、ＬＥＤ等の発光部１と該発光部１からのビーム光を平行光にするための光学素子２とを組み合わせた光源部１０と、該光源部１０からの平行光が順次に照射されるインデックススケール３及びスケール４と、該スケール４から見て光源部１０の反対側に配置された光検出器５と、該光検出器５からの信号を処理してエンコーダ信号として出力する信号処理回路部６とから構成されている。
【００３７】
このような構成において、インデックススケール３、スケール４、光検出器５のうち、位置検出用に用いられるのは、インデックススケール３に形成されているスリット３ａと、スケール４に形成されているスリット４ａと、光検出器５に形成されている光検出部５ａとの組合せである。また、原点検出用に用いられるのは、インデックススケール３に形成されているスリット３ｂと、スケール４に形成されているスリット４ｂと、光検出器５に形成されている光検出部５ｂとの組合せである。
【００３８】
ステージやモータなどの位置検出を行う対象物においては、上記光源部１０とインデックススケール３と光検出器５との組合せは、それらの可動部と固定部のうち、どちらか一方に取り付けられる。また、スケール４は、それらの可動部と固定部のうち、どちらか他方に取り付けられる。
【００３９】
ここで、光検出部５ａの受光素子からは、スケール４の移動に対応して互いに位相が９０°異なる信号（Ａ（＋）、Ａ（−）、Ｂ（＋）、Ｂ（−））が出力されるが、後述する図では説明の簡単化のため、Ａ（＋）信号を位置信号（ａ）、Ｂ（＋）信号を位置信号（ｂ）として、もしくは、［Ａ（＋）−Ａ（−）］信号を位置信号（ａ）、［Ｂ（＋）−Ｂ（−）］信号を位置信号（ｂ）として表示し、他の信号については表示しないものとしている。なお、光検出部５ｂの受光素子からは、可動部の基準位置検出の際に出力されるＺ相信号としての原点検出用信号（ｅ）が出力される。この原点検出用信号（ｅ）は、周期信号である位置信号（ａ）及び（ｂ）とは必ずしも同期していない、原点検出の原信号である。
【００４０】
図１は、本発明の第１の実施の形態による図２４のエンコーダにおける信号処理回路部６の構成を示すブロック図である。この信号処理回路部６は、アナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）をデジタル位置信号（ｃ）及び（ｄ）に変換するための２値化回路１０１と、原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化してデジタル原点検出用信号（ｆ）に変換する２値化回路１０２と、この２値化回路１０２からのデジタル原点検出用信号（ｆ）をラッチするラッチ回路１０６と、このラッチ回路１０６にラッチされたデジタル原点検出用信号（ｆ）を２値化回路１０１からのデジタル位置信号（ｃ）及び（ｄ）に同期させて原点信号（ｇ）または（ｈ）を発生させる同期回路１０３と、この同期回路１０３における同期のタイミングを切り替える選択部としてのスイッチ１０４と、最適同期位置の検知と現在の同期位置の安定度を判断する判定回路１０７と、この判定回路１０７による最適同期位置判定結果出力を表示する表示器１０８とからなる。なお、図１においては、デジタル位置信号（ｃ）及び（ｄ）に同期させて原点信号（ｇ）または（ｈ）を得ているが、アナログ位置信号（ａ）または（ｂ）に同期させて原点信号（ｇ）または（ｈ）を得ることも同様の機能で実現できる。
【００４１】
また、本実施の形態においては、更に、基準信号（ｊ）が与えられている。この基準信号（ｊ）は、位置信号（ａ）と位置信号（ｂ）の振幅中心レベルとなる参照信号であり、２値化回路１０１及び判定回路１０７で用いられる。例えば、位置信号（ａ）及び（ｂ）が−５Ｖ〜５Ｖの範囲で変化するよう設計されている場合にはこの基準信号（ｊ）は０Ｖであるし、位置信号（ａ）及び（ｂ）が０Ｖ〜５Ｖの範囲で変化するよう設計されている場合にはそれは２．５Ｖとなる。
【００４２】
なお、判定回路１０７において、処理内容によっては基準信号（ｊ）は必ずしも必要ではない。また、２値化回路１０１は必ずしも２値化信号である必要はなく、デジタル化された複数ビットの信号でも構わない。複数ビットの信号の場合には、２値化データを取り出すには最上位の符号ビットのみを取り出せば以後同等の処理が可能である。
【００４３】
ここで、原点信号発生位置候補とアナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）のリサージュ図形の区分について、図２の（Ａ）乃至（Ｃ）を用いて説明する。なお、これら図２の（Ａ）乃至（Ｃ）は別々の構成を示すものであるが、共に図１に示す回路構成に対応可能であり、並記する。
【００４４】
図２の（Ａ）において、原点信号発生位置候補の位相は、縦軸とリサージュ円との２交点の２つであり、位置信号（ａ）及び（ｂ）の周期に対して１８０°の位相差がある。ここで、縦軸−側を同期位置１、縦軸＋側を同期位置２とする。また、最適同期位置判定用に、横軸によってリサージュ円を分割した、２つの区分を有し、縦軸＋側を区分（Ｏ１）、縦軸−側を区分（Ｏ２）とする。さらに、現在指定されている原点検出位置候補の位相安定度判定用に、縦軸と横軸で分けられた４つの区分を有し、第１象限から反時計回りに（Ｓ１）〜（Ｓ４）の番号が振られている。
【００４５】
また、図２の（Ｂ）においては、原点信号発生位置候補の位相は、縦軸とリサージュ円との２交点の２つであり、位置信号（ａ）及び（ｂ）を基準として見ると１８０°の位相差がある。ここで、縦軸−側を同期位置１、縦軸＋側を同期位置２とする。また、縦軸と横軸で分けられた４つの区分を有し、図２の（Ｂ）に示すように第１象限から反時計回りに（１）〜（４）の番号が振られている。
【００４６】
そして、図２の（Ｃ）においては、原点信号発生位置候補の位相は、縦軸及び横軸の２軸とリサージュ円との４交点の４つであり、位置信号（ａ）及び（ｂ）を基準として見ると９０°の位相差置きに並んでいる。ここで、縦軸−側を同期位置１、縦軸＋側を同期位置２、横軸−側を同期位置３、横軸＋側を同期位置４とする。また、最適同期位置判定用に、以下の２つの式で表される２直線によってリサージュ円を分割した、４つの区分を有し、図２の（Ｃ）に示すように、横軸＋側から反時計回りに（Ｏ１）〜（Ｏ４）の番号が振られている。ただし、以下の２つの式において、Ｖａは位置信号（ａ）の出力、Ｖｂは位置信号（ｂ）の出力、Ｖｒｅｆは基準信号（ｊ）の値を表す。
【００４７】
Ｖａ＝Ｖｂ …（式１）
Ｖａ＋Ｖｂ＝２Ｖｒｅｆ …（式２）
また、現在指定されている原点検出位置候補の位相安定度判定用に、上記式１及び式２で表される２直線と縦軸及び横軸との合計４直線によってリサージュ円を分割した、８つの区分を有し、図２の（Ｃ）に示すように第１象限の横軸＋側に近い区分から（Ｓ１）〜（Ｓ８）の番号が振られている。
【００４８】
以上の図２の（Ａ）乃至（Ｃ）の例における複数の同期位置候補の設定については、９０°位相差の２つの周期信号のリサージュ波形を、振幅中心を通る任意の直線で２つの区分に分割した際に、どちらの区分にも、原点信号発生位置候補の位相が１つ以上含まれるように設定されている。このような設定においては、任意の原点検出用信号発生時の位置から±９０°以上位相余裕のある同期位置候補が必ずあることになる。
【００４９】
また、信号処理回路部６における同期回路１０３については、図３の（Ａ）乃至図５の構成のものとする。なおここで、図３の（Ｂ）乃至図５は、図３の（Ａ）に示した、位置信号に同期をとった原点信号を発生させるための、検出回路１０３ｍの５つの具体例を示している。これら具体例における原点検出用信号検出回路と方向判別回路の２つの回路は、Ｄ−ＣトリガタイプのＬＳ４２３などのフリップフロップを使用する。
【００５０】
図３の（Ｂ）に示す具体例では、位置信号（ｃ）の立ち上がり時の、ラッチされた原点検出用信号（ｆ）の値を出力する原点検出用信号検出回路を構成するフリップフロップ１０３ｍ１と、リサージュ円上で反時計回りとなる変位を検出する方向判別回路を構成するフリップフロップ１０３ｍ２と、これらの出力の論理積を取るＡＮＤ回路１０３ｍ３とによって、ラッチされた原点検出信号（ｆ）がハイレベルになった後、設定された同期位置にあることを検出する検出回路１０３ｍを構成している。即ち、フリップフロップ１０３ｍ１のデータＤへはラッチ回路１０６によってラッチされた原点検出用信号（ｆ）を入力し、クロックＣＬＫへは位置信号（ｃ）を入力し、Ｑ出力をＡＮＤ回路１０３ｍ３へ入力している。また、フリップフロップ１０３ｍ２のデータＤへは位置信号（ｄ）を入力し、クロックＣＬＫへは位置信号（ｃ）を入力し、
【数１】
【００５１】
また、図３の（Ｃ）に示す具体例では、位置信号（ｃ）の立ち下がり時の、ラッチされた原点検出用信号（ｆ）の値を出力する原点検出用信号検出回路を構成するフリップフロップ１０３ｍ１及びＮＯＴ回路１０３ｍ４と、リサージュ円上で時計回りとなる変位を検出する方向判別回路を構成するフリップフロップ１０３ｍ２と、これらの出力の論理積を取るＡＮＤ回路１０３ｍ３とによって、ラッチされた原点検出信号（ｆ）がハイレベルになった後、設定された同期位置にあることを検出する検出回路１０３ｍを構成している。即ち、フリップフロップ１０３ｍ１のデータＤへはラッチ回路１０６によってラッチされた原点検出用信号（ｆ）を入力し、クロックＣＬＫへはＮＯＴ回路１０３ｍ４で反転した位置信号（ｃ）を入力し、Ｑ出力をＡＮＤ回路１０３ｍ３へ入力している。また、フリップフロップ１０３ｍ２のデータＤへは位置信号（ｄ）を入力し、クロックＣＬＫへは位置信号（ｃ）を入力し、Ｑ出力をＡＮＤ回路１０３ｍ３へ入力している。
【００５２】
図４の（Ａ）に示す具体例では、図３の（Ｂ）及び（Ｃ）の出力の論理和をＯＲ回路で取っている。即ち、フリップフロップ１０３ｍ１ａのデータＤへはラッチ回路１０６によってラッチされた原点検出用信号（ｆ）を入力し、クロックＣＬＫへは位置信号（ｃ）を入力し、Ｑ出力をＡＮＤ回路１０３ｍ３ａへ入力している。また、フリップフロップ１０３ｍ２ａのデータＤへは位置信号（ｄ）を入力し、クロックＣＬＫへは位置信号（ｃ）を入力し、Ｑバー出力をＡＮＤ回路１０３ｍ３ａへ入力している。さらに、フリップフロップ１０３ｍ１ｂのデータＤへはラッチ回路１０６によってラッチされた原点検出用信号（ｆ）を入力し、クロックＣＬＫへはＮＯＴ回路１０３ｍ４で反転した位置信号（ｃ）を入力し、Ｑ出力をＡＮＤ回路１０３ｍ３ｂへ入力している。また、フリップフロップ１０３ｍ２ｂのデータＤへは位置信号（ｄ）を入力し、クロックＣＬＫへは位置信号（ｃ）を入力し、Ｑ出力をＡＮＤ回路１０３ｍ３ｂへ入力している。そして、ＡＮＤ回路１０３ｍ３ａの出力とＡＮＤ回路１０３ｍ３ｂの出力とをＯＲ回路１０３ｍ５に入力している。なお、方向判別用のフリップフロップを２個（１０３ｍ２ａ，１０３ｍ２ｂ）用いているが、出力の取り方以外は同一なので、１つにまとめて出力を分けることも可能である。
【００５３】
図４の（Ｂ）に示す具体例では、位置信号（ｃ）の立ち下がり時の、ラッチされた原点検出用信号（ｆ）の値を出力する原点検出用信号検出回路を構成するフリップフロップ１０３ｍ１及びＮＯＴ回路１０３ｍ４と、リサージュ円上で反時計回りとなる変位を検出する方向判別回路を構成するフリップフロップ１０３ｍ２と、これらの出力の論理積を取るＡＮＤ回路１０３ｍ３とによって、ラッチされた原点検出信号（ｆ）がハイレベルになった後、設定された同期位置にあることを検出する検出回路１０３ｍを構成している。即ち、フリップフロップ１０３ｍ１のデータＤへはラッチ回路１０６によってラッチされた原点検出用信号（ｆ）を入力し、クロックＣＬＫへはＮＯＴ回路１０３ｍ４で反転した位置信号（ｃ）を入力し、Ｑ出力をＡＮＤ回路１０３ｍ３へ入力している。また、フリップフロップ１０３ｍ２のデータＤへは位置信号（ｄ）を入力し、クロックＣＬＫへは位置信号（ｃ）を入力し、Ｑバー出力をＡＮＤ回路１０３ｍ３へ入力している。
【００５４】
そして、図５に示す具体例では、図３の（Ｂ）の構成と、図３の（Ｂ）の原点信号の幅を規定するための、位置信号（ｃ）がハイレベルで位置信号（ｄ）がローレベルのとき出力がハイレベルとなるＡＮＤ回路１０３ｍ６と、そのＡＮＤ回路１０３ｍ６の出力と図３の（Ｂ）の出力との論理積を取るＡＮＤ回路１０３ｍ７とによって、ラッチされた原点検出信号（ｆ）がハイレベルになった後、設定された同期位置にあることを検出する検出回路１０３ｍを構成している。即ち、ＡＮＤ回路１０３ｍ６には、位置信号（ｃ）とＮＯＴ回路１０３ｍ８で反転した位置信号（ｄ）とを入力し、このＡＮＤ回路１０３ｍ６の出力と図３の（Ｂ）の構成におけるＡＮＤ回路１０３ｍ３の出力とを、ＡＮＤ回路１０３ｍ７に入力している。
【００５５】
また、判定回路１０７については、図６乃至図８に示すような３例の構成とする。ここで、図６乃至図８は図２の（Ａ）乃至（Ｃ）にそれぞれ対応している。
【００５６】
図６に示す具体例では、判定回路１０７は、位置信号（ｄ）とその位置信号（ｄ）をＮＯＴ回路１０７Ｄで反転した信号とを原点検出用信号（ｆ）の立ち上がりでラッチするラッチ回路１０７ｍを含む。このラッチ回路１０７ｍから出力される判定Ｏ１の信号は、位置信号（ｄ）がハイレベルの時にハイレベルとなり、また、判定Ｏ２の信号は、位置信号（ｄ）がローレベルの時にハイレベルとなる。さらに、この判定回路１０７は、位置信号（ｃ）とそれをＮＯＴ回路１０７Ｅで反転した信号、位置信号（ｄ）とそれをＮＯＴ回路１０７Ｄで反転した信号を図示されたように入力する４つのＡＮＤ回路１０７Ｆ，１０７Ｇ，１０７Ｈ，１０７Ｉと、それらＡＮＤ回路１０７Ｆ〜１０７Ｉからの４つの出力を原点検出用信号（ｆ）の立ち上がりでラッチする上記ラッチ回路１０７ｍからの出力と現原点位置の指定状況とを入力する安定度判定部１０７Ｊとを含む。即ち、上記ラッチ回路１０７ｍから出力される判定Ｓ１の信号は、位置信号（ｃ）と位置信号（ｄ）が共にハイレベルの時にハイレベルとなる。判定Ｓ２の信号は、位置信号（ｃ）がハイレベルで位置信号（ｄ）がローレベルの時にハイレベルとなる。判定Ｓ３の信号は、位置信号（ｃ）がローレベルで位置信号（ｄ）がハイレベルの時にハイレベルとなる。判定Ｓ４の信号は、位置信号（ｃ）と位置信号（ｄ）が共にローレベルの時にハイレベルとなる。
【００５７】
また、図９に示す具体例では、判定回路１０７は、位置信号（ｃ）とそれをＮＯＴ回路１０７Ｅで反転した信号、位置信号（ｄ）とそれをＮＯＴ回路１０７Ｄで反転した信号を図示されたように入力する４つのＡＮＤ回路１０７Ｆ，１０７Ｇ，１０７Ｈ，１０７Ｉと、それらＡＮＤ回路１０７Ｆ〜１０７Ｉからの４つの出力を原点検出用信号（ｆ）の立ち上がりでラッチするラッチ回路１０７ｍと、該ラッチ回路１０７ｍからの出力と現原点位置の指定状況とを入力する安定度判定部１０７Ｊとからなる。ラッチ回路１０７ｍから出力される判定１の信号は、位置信号（ｃ）と位置信号（ｄ）が共にハイレベルの時にハイレベルとなる。判定２の信号は、位置信号（ｃ）がハイレベルで位置信号（ｄ）がローレベルの時にハイレベルとなる。判定３の信号は、位置信号（ｃ）がローレベルで位置信号（ｄ）がハイレベルの時にハイレベルとなる。判定４の信号は、位置信号（ｃ）と位置信号（ｄ）が共にローレベルの時にハイレベルとなる。
【００５８】
そして、図８に示す具体例では、位置信号（ａ）と位置信号（ｂ）の値を比較するコンパレータ１０７ｈと、位置信号（ｂ）を基準信号（ｊ）を基準に線対称とした信号
【数２】
【００５９】
現在の原点位置の指定状況や判定結果は、信号処理回路部６内にあり図示されていない記憶器や、スイッチ１０４あるいは当該判定回路１０７内に設けた図示されない記憶器、もしくは、該信号処理回路部６外部に接続された外部記憶器のどれか、または、これらの内の複数に格納される。こうした記憶器は、記憶媒体を中心に、必要に応じて判定結果の加工や入出力のためのロジックアレイやＣＰＵなどから構成される。記憶器では判定回路１０７からの判定結果を記憶しておくと共に、外部へ判定結果を出力したり、その判定結果を同期タイミング切り替えスイッチ１０４へ送り、最適と判断した同期位置に切り替えるよう構成される。記憶器は電源をオフしても情報が維持されるＳＲＡＭやＦＬＡＳＨ ＲＯＭなどの不揮発性の記憶媒体が望ましい。
【００６０】
［作用］
本実施の形態における信号処理回路部６によって、図２４に示したような光検出器５からの入力を処理する際の説明を、図９及び図１０に示すタイムチャートを参照して行う。なお、図９はリサージュ円上で反時計回りとなる方向に変位した際を示しており、図１０はリサージュ円上で時計回りとなる方向に変位した際を示している。
【００６１】
変位（スケール４の相対移動）に伴い周期的に変化するエンコーダのアナログ位置検出信号（ａ）及び（ｂ）を２値化回路１０１でデジタル化することでデジタル位置検出信号（ｃ）及び（ｄ）が得られる。また、２値化回路１０２において、原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化することによって、デジタル原点検出用信号（ｆ）が得られ、ラッチ回路１０６にて、該デジタル原点検出用信号（ｆ）の立ち上がりを検出してラッチ信号（ｉ）をハイレベルとする。
【００６２】
そして、このラッチ信号（ｉ）がハイレベルの領域において、次の２つの検出方法から１つを選択することで、原点信号が得られる。なお、原点検出の方向は、図２の（Ａ）乃至（Ｃ）のリサージュ円周上を（Ｖａ、Ｖｂ）によって決まる点が反時計回りの時、即ち、原点検出方向と矢印で示された方向に動く時のみ検出するものとする。
【００６３】
１つ目の方法は、ラッチ信号（ｉ）発生後に位置信号（ａ）または（ｃ）の最初の立ち上がりに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｂ）または（ｄ）のレベル変化に同期させてローレベルとすることで、原点信号（ｇ）を得るというものである。ここで、アナログ信号である位置信号（ａ）及び（ｂ）のレベル変化とは、基準信号（ｊ）のレベルの下から上、または、上から下へのレベル変化を指す。２つ目の方法は、ラッチ信号（ｉ）発生後に位置信号（ａ）または（ｃ）の最初の立ち下がりに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｂ）または（ｄ）のレベル変化に同期させてローレベルとすることで、原点信号（ｈ）を得るというものである。これら２つのうちの１つを選択して原点信号（ｇ）または（ｈ）として出力するが、この選択はスイッチ１０４により行う。
【００６４】
ここで、１つ目の原点信号（ｇ）の立ち上がり部分の生成について図３の（Ａ）及び（Ｂ）に基づき詳細に説明する。
【００６５】
図３の（Ａ）に示す検出回路１０３ｍは、位置信号（ｃ）及び（ｄ）とラッチ信号（ｉ）とを入力として、ラッチされた原点検出用信号（ｆ）がハイレベルになった後に、設定された同期位置で原点信号を発生する回路である。なお、本実施の形態は、必ずしもこれに限定したものではない。例えば、方向判別の機能は、入力信号を元に実現できるが、必ずしも、方向判別機能が含まれるとは限らない。
【００６６】
図３の（Ｂ）は、リサージュ円上で反時計回りとなる方向に変位した際に原点検出するものである。方向判別について、まず説明する。フリップフロップ１０３ｍ２のデータＤへは位置信号（ｄ）を、クロックＣＬＫへは位置信号（ｃ）を入力する。この結果、フリップフロップ１０３ｍ２のＱバー出力から出力される信号は、位置信号（ｃ）の立ち上がりの度に位置信号（ｄ）の反転信号として更新される。そのため、位置信号（ｃ）の立ち上がり時に位置信号（ｄ）がローレベルの時のみフリップフロップ１０３ｍ２のＱバー出力がハイレベルとなるため、方向判別が可能となる。また、原点検出用信号の検出については、フリップフロップ１０３ｍ１のデータＤへはラッチ信号（ｉ）を、クロックＣＬＫへは位置信号（ｃ）を入力する。この結果、フリップフロップ１０３ｍ１のＱ出力から出力される信号は、位置信号（ｃ）の立ち上がりの度にラッチ信号（ｉ）として更新される。その結果、原点検出用信号が検出されてから位置信号（ｃ）の立ち上がりのタイミングで同期された原点検出用信号を出力することが可能となる。そして、これら方向判別信号と同期された原点検出用信号との論理積をＡＮＤ回路１０３ｍ３で取ることで、所定の検出方向とタイミングとで図９に示す原点信号（ｇ）を発生させることが可能となる。
【００６７】
一方、逆方向に変位した場合には、図１０の信号（ｇ）に示すように、原点信号（ｇ）は検出されない。
【００６８】
２つ目の原点信号（ｈ）の立ち上がり部分の生成については、図４の（Ｂ）を用いて説明する。図３の（Ｂ）に対して、原点検出用信号の検出について、フリップフロップ１０３ｍ１により、ＮＯＴ回路１０３ｍ４で位置信号（ｃ）を反転した信号の立ち上がりを検出するようにしている。同一の移動方向での検出を行うため、図２の（Ｂ）及び（Ｃ）における同期位置２で、図９に示す原点検出信号（ｈ）を発生させることが可能となる。
【００６９】
一方、逆方向に変位した場合には、図１０に示すように、原点信号（ｈ）は検出されない。
【００７０】
なお、原点検出時の移動方向を変えた場合や、両方向の検出を行う場合について、図３の（Ｃ）及び図４の（Ａ）を用いて説明する。
【００７１】
３の（Ｃ）は、図３の（Ｂ）とは逆にリサージュ円上で時計回りとなる方向に変位したの際に原点検出するものである。方向判別について、図３の（Ｂ）の具体例と同一のフリップフロップ１０３ｍ２を使用しているが、出力としてＱ出力をとることで、逆方向の検出が可能となる。原点検出用信号の検出については、図２の（Ｂ）及び（Ｃ）における同期位置１での位置信号（ｃ）は逆方向の変位になることで立ち下がりとなる。このため、位置信号（ｃ）をＮＯＴ回路１０３ｍ４で反転した信号の立ち上がりを検出するようにしている。これらを組み合わせることで、図３の（Ｂ）と同じ同期位置１で図１０の原点信号（ｇ’）に示すように、逆方向の原点を検出することが可能となる。なお、リサージュ円上で反時計回りとなる方向に変位した場合には、方向検出の結果から図９の原点信号（ｇ’）に示すように、原点は検出されない。
【００７２】
図４の（Ａ）の具体例は、図３の（Ｂ）の具体例の出力と図３の（Ｃ）の具体例の出力との論理和をＯＲ回路１０３ｍ５で取るようにしたものであり、正逆両方向で原点検出をする場合に有効である。結果として、図９の（ｇ）と図１０の（ｇ’）に示す原点信号を検出可能である。
【００７３】
さらに、所定の信号幅を持った原点信号を出すための条件を追加する。本実施の形態では、位置信号（ｃ）の立ち上がりから位置信号（ｄ）の立ち上がりまでを検出するが、位置信号（ｃ）の立ち上がりエッジが重要な点である。一方、検出幅については所定の時間で指定したり、測定対象物の変位量で指定してもよく、幅そのものも任意に指定して構わない。例えば、エンコーダの最小検出幅にしてもよい。本具体例では、方向が指定された上で、位置信号（ｃ）の立ち上がりから位置信号（ｄ）の立ち上がりまでという変位量に応じた条件を設けている。このことは、位置信号（ｃ）がハイレベルで位置信号（ｄ）がローレベルであることと等価であり、この条件を付加する。
【００７４】
図５の具体例では、所定幅の原点信号を得るために、位置信号（ｃ）がハイレベルであり、かつ、位置信号（ｄ）がローレベルである時にハイレベルとなる信号と、図３の（Ｂ）の原点信号との論理積をＡＮＤ回路１０３ｍ７で取るようにしている。これにより、１／４周期の間だけ原点信号（ｇ）を発生させることができる。さらに、図５の回路構成では、原点信号が複数発生される可能性があるため、原点信号検出後は、回路に図示しないリセット信号で、原点検出信号（ｆ）の立ち上がりエッジのラッチ回路と位置信号（ｃ）への同期検出回路として機能しているフリップフロップ１０３ｍ１をリセットするなどして、その出力Ｑをローレベルに戻す必要がある。
【００７５】
なお、図３の（Ｂ）乃至図５においては、移動体が所定の原点検出方向に移動中だったものが反転すると、方向判別回路によってこれが検知されて原点信号の出力がなされなくなる。但し、図４の（Ａ）の例においては、双方向の検出が可能なため、反対方向での原点検出が可能である。
【００７６】
原点検出用信号が発生して、この信号がラッチされた後に方向の反転がなされた場合には、原点検出において誤検出がなされる可能性がある。所定の方向に移動体が移動していない場合には、ラッチされた原点検出用信号をリセットすることで、こうした誤検出を防ぐことが可能である。
【００７７】
具体例を図３の（Ｂ）を用いて説明する。原点検出の方向と異なる方向に移動体が動く時、方向判別用のフリップフロップ１０３ｍ２のＱバー信号はローレベルとなり、Ｑ信号はハイレベルとなる。方向判別用のフリップフロップ１０３ｍ２のＱ信号またはＱバー信号を、必要に応じて反転させるなどして、原点検出用信号検出のフリップフロップ１０３ｍ１の図示されていないリセット端子に接続する。これにより、原点検出の方向と異なる方向に移動体が動く時、原点検出用信号検出のフリップフロップ１０３ｍ１のＱ信号がリセットされて、原点検出のシーケンスは一旦停止される。他の例においても同様の対応が可能である。
【００７８】
上述した図３の（Ａ）乃至図５に示す同期回路１０３を適切に設計することにより、正方向・逆方向の両方向の変位において所望の同期位置において所定の検出幅を持った原点検出が可能となる。
【００７９】
なお、位置信号（ａ）及び（ｃ）と位置信号（ｂ）及び（ｄ）とは、９０°の位相差を持つ。また、アナログ信号である位置検出信号（ａ）及び（ｂ）と原点検出用信号（ｅ）とは、デジタル信号である位置検出信号（ｃ）及び（ｄ）と原点検出用信号（ｆ）とを作り出せれば、どのようなタイプの信号でも構わない。また、検出系からの入力がデジタル信号のみで、アナログ信号を含まなくても構わない。また、位置検出信号をデジタル化する際にはさらに位相分割により分解能を向上させたものとしても構わない。
【００８０】
そして、位置検出は、デジタル位置検出信号（ｃ）及び（ｄ）をカウンタに入力することで行う。この場合、原点信号（ｇ）または（ｈ）が発生したときに、カウンタをリセットする、または、適切なプリセット値をセットするなどすることで、位置検出の原点出しが可能となる。
【００８１】
以上のように、本実施の形態においては、原点検出用信号を検知してから最初の同期位置に合わせて原点信号を出力する。そのため、全ての同期位置は、周期信号の１周期以内に配置されることになる。
【００８２】
また、原点検出の方法によっては、原点近傍での位置検出用の周期信号と原点検出用信号を記憶して、原点検出用信号発生位置に最も近い同期位置を原点と判別することも可能である。この場合、その判別された位置を基準とした変位量をコントローラやカウンタへプリセット値として送ることで原点位置を正確に求めることができる。このような例において、複数の原点検出位置候補を配置する場合には、原点検出用信号発生時点の前後１周期に全ての検出位置候補が配置されることになる。
【００８３】
次に、図２の（Ａ）乃至（Ｃ）を用いて、同期位置の候補と最適同期位置の検知の概要について説明する。原点検出用信号（ｆ）の検出となる立ち上がり時点において位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点がどの区分にあるかによって最適な同期位置候補の判定を行う。基本的には、複数の区分と複数の同期位置候補について、各区分ごとに全ての同期位置候補との位相余裕度を段階的に判定して、最も位相余裕のある同期位置候補を最適と見なして出力する。本実施の形態においては、区分の数は２、同期位置候補の数は２、位相余裕度は位相差を０°から１８０°で表した時に、位相差が最も大きい時を最適としている。位相余裕度については、リアルタイム処理ではない場合などに見られるように、位相差を０°から１８０°で表現した時に、逆に０°に近い候補を最適と見なしてもよい。
【００８４】
図２の（Ａ）の場合について説明する。同期位置候補は、１８０°位相の離れた同期位置１と同期位置２とがある。位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分が（Ｏ１）である場合、同期位置１に対しては９０°以上の位相差があるが、同期位置２に対しては９０°以内の位相差しかない。従って、同期位置２よりも同期位置１に対して位相差が大きいので、同期位置１を最適同期位置として検知し、判定結果とする。同様に、位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分が（Ｏ２）である場合には、同期位置１よりも同期位置２に対して位相差が大きいので、同期位置１を最適同期位置として検知し、判定結果とする。
【００８５】
次に、図２の（Ｂ）の場合について説明する。同期位置候補は、１８０°位相の離れた同期位置１と同期位置２とがある。位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分が（１）または（２）である場合、同期位置１に対しては９０°以上の位相差があるが、同期位置２に対しては９０°以内の位相差しかない。従って、同期位置２よりも同期位置１に対して位相差が大きいので、同期位置１を最適同期位置として検知し、判定結果とする。同様に、位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分が（３）または（４）である場合には、同期位置１よりも同期位置２に対して位相差が大きいので、同期位置１を最適同期位置として検知し、判定結果とする。
【００８６】
さらに、図２の（Ｃ）の場合について説明する。同期位置候補は、９０°位相置きに、同期位置１乃至同期位置４までの４つがある。同期位置１と同期位置２は１８０°位相が離れて縦軸上に、同期位置３と同期位置４は１８０°位相が離れて横軸上にある。位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分が（Ｏ１）である場合、同期位置３に対しては１３５°以上１８０°以下の位相差があるが、同期位置１と同期位置２に対しては４５°以上１３５°以下の位相差しかなく、同期位置４に対しては０°以上４５°以下の位相差しかない。従って、同期位置１、同期位置２、同期位置４よりも同期位置３に対して位相差が最も大きいので、同期位置３を最適同期位置として検知し、判定結果とする。同様に、位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分が、（Ｏ２）である場合には同期位置１を、（Ｏ３）である場合には同期位置４を、（Ｏ４）である場合には同期位置２を、それぞれを最適同期位置として検知し、判定結果とする。
【００８７】
次に、最適同期位置候補の判定に際して用いる区分に関して、原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が含まれる区分の検出については、図６乃至図８を用いて説明する。
【００８８】
図９に示す具体例においては、区分分けは以下の２つの判定により行う。
【００８９】
Ｖａ＞Ｖｒｅｆ …（式３）
Ｖｂ＞Ｖｒｅｆ …（式４）
ここで、式３と式４について共に真の場合に区分（１）、式３が偽で式４が真の場合に区分（２）、共に偽の場合に区分（３）、式３が真で式４が偽の場合に区分（４）、の４通りの分け方をする。図９に示す実際の回路例では、２値化された位置信号（ｃ）及び（ｄ）と２個のＮＯＴ回路１０７Ｄ，１０７Ｅと４個のＡＮＤ回路１０７Ｆ〜１０７Ｉとを用いて生成した４つの区分判定信号を、原点検出用信号検出のタイミングでラッチ回路１０７ｍにてラッチし、４信号の内でハイレベルになる信号によって位置信号（ａ）及び（ｂ）の存在する区分を判断する。従って、判定１は区分（１）に、判定２は区分（４）、判定３は区分（２）、判定４は区分（３）に対応する。
【００９０】
また、図６に示す具体例においては、区分分けは（式４）の判定により行う。式４について真の場合に区分（Ｏ１）、式４が偽の場合に区分（Ｏ２）、の２通りの分け方をする。図６に示す実際の回路例では、２値化された位置信号（ｄ）とそのＮＯＴ回路１０７Ｄとを用いて生成した２つの区分判定信号を、原点検出用信号検出のタイミングでラッチ回路１０７ｍにてラッチし、２信号の内でハイレベルになる信号によって位置信号（ａ）及び（ｂ）の存在する区分を判断する。従って、判定Ｏ１は区分（Ｏ１）に、判定Ｏ２は区分（Ｏ２）に対応する。
【００９１】
図８に示す具体例においては、区分分けは以下の２つの判定により行う。
【００９２】
Ｖａ＞Ｖｂ …（式５）
Ｖａ＋Ｖｂ＞２Ｖｒｅｆ …（式６）
ここで、式５と式６について共に真の場合に区分（Ｏ１）、式５が偽で式６が真の場合に区分（Ｏ２）、共に偽の場合に区分（Ｏ３）、式５が真で式６が偽の場合に区分（Ｏ４）、の４通りの分け方をする。図８に示す実際の回路では、アナログの位置信号（ａ）及び（ｂ）と１個のオペアンプと２個のコンパレータ１０７ｈ，１０７ｉと２個の抵抗と２個のＮＯＴ回路１０７ｐ，１０７ｒと４個のＡＮＤ回路１０７ｎ，１０７ｏ，１０７ｑ，１０７ｓを用いて生成した４つの区分判別信号（ｐ）〜（ｑ）を、原点検出用信号検出のタイミングでラッチ回路１０７ｍにてラッチし、４信号（ｐ）〜（ｓ）の内でハイレベルになる信号によって位置信号（ａ）及び（ｂ）の存在する区分を判断する。従って、判定Ｏ１は区分（Ｏ１）に、判定Ｏ２は区分（Ｏ２）、判定Ｏ３は区分（Ｏ３）、判定Ｏ４は区分（Ｏ４）に対応する。
【００９３】
なお、本実施の形態においてはＶａとＶｂとが共通の振幅中心と振幅を持っているものを扱っているが、実際の信号において差がある場合には、共通の振幅中心と振幅を持つように信号を正規化してから適用したり、ＶａとＶｂで振幅中心値のみが異なる場合には、同一の参照信号Ｖｒｅｆを用いる代わりにＶａとＶｂに対して個別に中心値を設定して、図２の（Ｂ）または図２の（Ｃ）の区分けに当てはまるよう式３、式４、式５、及び式６に適用するものとする。
【００９４】
次に、図６乃至図８を用いて、最適同期位置候補の検知における、その判定論理と具体的な回路の詳細とを説明する。
【００９５】
図６と図９の具体例では、同期位置１はＶｂの２値化信号である位置信号（ｄ）がローレベルとなる領域の中心位相に、同期位置２は位置信号（ｄ）がハイレベルとなる領域の中心位相に、それぞれ設定される。原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ａ）及び（ｂ）が存在する点との位相差が最も大きくなる同期位置を最適と判断するため、原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ｄ）のレベルとは異なるレベルの領域に含まれる同期位置が最適である。
【００９６】
図６の具体例では、位置信号（ｄ）がローレベルとなる領域には区分（Ｏ２）が含まれ、位置信号（ｄ）がハイレベルとなる領域には区分（Ｏ１）が含まれる。従って、判定Ｏ１の結果が得られた場合には、同期位置１が最適同期位置である。さらに、判定Ｏ１では、原点信号検出時の位置から同期位置１まで時計回り方向と反時計回り方向とに共に９０°以上の位相余裕があることが分かる。同様にして、判定Ｏ２の結果が得られた場合には、同期位置２が最適同期位置である。判定Ｏ２では、原点信号検出時の位置から同期位置２まで時計回り方向と反時計回り方向とに共に９０°以上の位相余裕があることが分かる。以上の処理が図６の回路で実現されている。
【００９７】
図９の具体例では、同期位置１はＶｂの２値化信号である位置信号（ｄ）がローレベルとなる領域の中心位相に、同期位置２は位置信号（ｄ）がハイレベルとなる領域の中心位相に、それぞれ設定される。原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ａ）及び（ｂ）が存在する点との位相差が最も大きくなる同期位置を最適と判断するため、原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ｄ）のレベルとは異なるレベルの領域に含まれる同期位置が最適である。
【００９８】
位置信号（ｄ）がローレベルとなる領域には区分（３）と区分（４）が含まれ、位置信号（ｄ）がハイレベルとなる領域には区分（１）と区分（２）が含まれる。従って、実際には４つの区分に分かれているが、最適同期位置の判断には、区分（１）及び（２）を１つにまとめ、かつ区分（３）及び（４）を１つにまとめることで、２つの区分として判定すれば効率的である。さらに細かい区分によって移動方向ごとの位相余裕が確認できる。
【００９９】
従って、判定１または判定３の結果が得られた場合には、同期位置１が最適同期位置である。さらに、判定１では、原点信号検出時の位置から同期位置１まで時計回り方向に９０°以上の位相余裕、反時計回りに１８０°以上の位相余裕があり、判定３では、時計回り方向に１８０°以上の位相余裕、反時計回りに９０°以上の位相余裕があることが分かる。同様にして、判定２または判定４の結果が得られた場合には、同期位置２が最適同期位置である。さらに、判定２では、原点信号検出時の位置から同期位置２まで時計回り方向に１８０°以上の位相余裕、反時計回りに９０°以上の位相余裕があり、判定４では、時計回り方向に９０°以上の位相余裕、反時計回りに１８０°以上の位相余裕があることが分かる。
【０１００】
以上の処理が図９の回路で実現されている。
【０１０１】
図８の具体例では、同期位置１は式５が真で式６が偽の領域である区分Ｏ４の中心位相に、同期位置２は式５が偽で式６が真の領域である区分Ｏ２の中心位相に、同期位置３は式５と式６が共に偽の領域である区分Ｏ３の中心位相に、同期位置４は式５と式６が共に真の領域である区分Ｏ１の中心位相に、それぞれ設定される。原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ａ）及び（ｂ）が存在する点との位相差が最も大きくなる同期位置を最適と判断するため、原点検出用信号（ｆ）の検出時の区分から最も位相の離れた、即ち、反対側の区分に含まれる同期位置が最適である。
【０１０２】
従って、判定Ｏ１の結果が得られた場合には、同期位置３が最適同期位置であり、原点信号検出時の位置から同期位置３まで時計回り方向も反時計回り方向にも９０°以上の位相余裕がある。判定Ｏ２の結果が得られた場合には、同期位置１が最適同期位置であり、原点信号検出時の位置から同期位置１まで時計回り方向も反時計回り方向にも９０°以上の位相余裕がある。判定Ｏ３の結果が得られた場合には、同期位置４が最適同期位置であり、原点信号検出時の位置から同期位置４まで時計回り方向も反時計回り方向にも９０°以上の位相余裕がある。判定Ｏ４の結果が得られた場合には、同期位置２が最適同期位置であり、原点信号検出時の位置から同期位置２まで時計回り方向も反時計回り方向にも９０°以上の位相余裕がある。
【０１０３】
以上の処理が図８の回路で実現されている。
【０１０４】
なお、上記最適同期位置候補の判定結果に関して、出力が判定１から判定４、判定Ｏ１から判定Ｏ４といった信号が、本実施の形態においてはパラレルに出力されているが、エンコードした判定結果を出力しても良い。
【０１０５】
次に、図２の（Ａ）乃至（Ｃ）を用いて、現在設定されている同期位置の安定度の判断方法の概要について説明する。
【０１０６】
即ち、本実施の形態においては、原点検出用信号（ｆ）の検出となる立ち上がり時点において、位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点がどの区分にあるかによって、同期位置安定度の判断を行う。この判定の仕方としては、上述した最適同期位置の検知と同様に、原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分と同期位置の位相差が大きいほど安定度が高く、位相差が小さいほど安定度が低いものとする。
【０１０７】
まず、図２の（Ａ）の場合について説明する。同期位置の設定が同期位置１である場合についてであるが、位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分が（Ｓ１）の場合、時計回りに９０°、反時計回りに１８０°の位相余裕がある。区分が（Ｓ２）の場合、時計回りに１８０°、反時計回りに９０°の位相余裕がある。区分が（Ｓ３）の場合、時計回りに２７０°の位相余裕度、反時計回りには位相余裕がない。区分が（Ｓ４）の場合、時計回りには位相余裕がなく、反時計回りには２７０°の位相余裕度がある。以上のことから、安定度には２つのレベルがあり、同期位置１に対して、区分（Ｓ１）と（Ｓ２）は安定度が高く、区分（Ｓ３）と（Ｓ４）は安定度が低い。同様に、同期位置２に対して、区分（Ｓ３）と（Ｓ４）は安定度が高く、区分（Ｓ１）と（Ｓ２）は安定度が低い。
【０１０８】
ただし、あくまで位相差の絶対値が大きいことが安定であるという判断基準を用いており、位相差の変化が片方向に起こる場合など固有の条件があるときには、それらの条件に応じた位相余裕安定度の判定基準を用いる必要がある。
【０１０９】
また、図２の（Ｂ）の場合については、上記図２の（Ａ）の説明について、区分（Ｓ１）〜（Ｓ４）を区分（１）〜（４）に置き換えればよい。
【０１１０】
次に、図２の（Ｃ）の場合について説明する。同期位置の設定が同期位置１である場合についてであるが、位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分が（Ｓ１）の場合、時計回りに９０°、反時計回りに２２５°の位相余裕がある。区分が（Ｓ２）の場合、時計回りに１８０°、反時計回りに１３５°の位相余裕がある。区分が（Ｓ３）の場合、時計回りに１８０°、反時計回りに１３５°の位相余裕がある。区分が（Ｓ４）の場合、時計回りに２２５°、反時計回りに９０°の位相余裕がある。区分が（Ｓ５）の場合、時計回りに２７０°、反時計回りに４５°の位相余裕がある。区分が（Ｓ６）の場合、時計回りには３１５°の位相余裕度があり、反時計回りには位相余裕がない。区分が（Ｓ７）の場合、時計回りには位相余裕がなく、反時計回りには３１５°の位相余裕度がある。区分が（Ｓ８）の場合、時計回りに４５°、反時計回りに２７０°の位相余裕がある。以上のことから、安定度には４つのレベルがあり、同期位置１に対して、区分（Ｓ２）と（Ｓ３）は安定度が一番高く、区分（Ｓ１）と（Ｓ４）は安定度が２番目に高く、区分（Ｓ５）と（Ｓ８）は安定度が３番目に高く、区分（Ｓ６）と（Ｓ７）は安定度が一番低い。
【０１１１】
同様に、同期位置２に対して、区分（Ｓ６）と（Ｓ７）は安定度が一番高く、区分（Ｓ５）と（Ｓ８）は安定度が２番目に高く、区分（Ｓ１）と（Ｓ４）は安定度が３番目に高く、区分（Ｓ２）と（Ｓ３）は安定度が一番低い。同期位置３に対しては、区分（Ｓ１）と（Ｓ８）は安定度が一番高く、区分（Ｓ２）と（Ｓ７）は安定度が２番目に高く、区分（Ｓ３）と（Ｓ６）は安定度が３番目に高く、区分（Ｓ４）と（Ｓ５）は安定度が一番低い。そして、同期位置４に対しては、区分（Ｓ４）と（Ｓ５）は安定度が一番高く、区分（Ｓ３）と（Ｓ６）は安定度が２番目に高く、区分（Ｓ２）と（Ｓ７）は安定度が３番目に高く、区分（Ｓ１）と（Ｓ８）は安定度が一番低い。
【０１１２】
なお、目的によっては１番目と２番目の安定度レベルの組合せや２番目と３番目の安定度レベルの組合せを１つの安定度のグループに分けて、全体として３つの安定度のレベルを設けることも可能である。
【０１１３】
次に、安定度の判断に際して用いる区分に関して、原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が含まれる区分の検出について説明する。これは、基本的には、上記最適同期位置の検知の際のそれと同じ手順である。本実施の形態においては、図６乃至図８を用いて説明する。
【０１１４】
図６及び図９の具体例においては、区分分けは図２の（Ｂ）に挙げる構成での最適同期位置の検知の際と同一の方法により行う。即ち、式３と式４について共に真の場合に区分（Ｓ１）または区分（１）、式３が偽で式４が真の場合に区分（Ｓ２）または区分（２）、共に偽の場合に区分（Ｓ３）または区分（３）、式３が真で式４が偽の場合に区分（Ｓ４）または区分（４）、の４通りの分け方をする。実際の回路例では、図６及び図９に示すように、２値化された位置信号（ｃ）及び（ｄ）と２個のＮＯＴ回路１０７Ｄ，１０７Ｅと４個のＡＮＤ回路１０７Ｆ〜１０７Ｉとを用いて区分検知信号を生成し、ラッチ回路１０７ｍへ入力する４信号の内、原点検出用信号検出のタイミングでのハイレベルになる信号によって位置信号（ａ）及び（ｂ）の存在する区分を判断する。
【０１１５】
また、図８の例においては、区分分けは式３、式４、式５、式６の４つの判定により行う。即ち、式３と式４と式５と式６の全てが真の場合に区分（Ｓ１）、式３が真で式４が真で式５が偽で式６が真の場合に区分（Ｓ２）、式３が偽で式４が真で式５が偽で式６が真の場合に区分（Ｓ３）、式３が偽で式４が真で式５が偽で式６が偽の場合に区分（Ｓ４）、式３と式４と式５と式６の全てが偽の場合に区分（Ｓ５）、式３が偽で式４が偽で式５が真で式６が偽の場合に区分（Ｓ６）、式３が真で式４が偽で式５が真で式６が偽の場合に区分（Ｓ７）、式３が真で式４が偽で式５が真で式６が真の場合に区分（Ｓ８）、の８通りの分け方をする。実際の回路では、図８に示すように、最適同期位置の区分けの際に生成した４つの信号（ｐ）〜（ｑ）と、さらに、２値化された位置信号（ｃ）及び（ｄ）と２個のＮＯＴ回路１０７ｙ，１０７Ａと８個のＡＮＤ回路１０７ｔ〜１０７ｘ，１０７ｚ，１０７Ｂ，１０７Ｃを用いて８つの区分検知信号を生成し、原点検出用信号検出のタイミングでラッチ回路１０７ｍにてラッチし、８信号の内でハイレベルになる信号によって位置信号（ａ）及び（ｂ）の存在する区分を検知する。
【０１１６】
次に、図６乃至図８を用いて現状同期位相の安定度判断についてその判定論理と具体的な回路の詳細とを説明する。
【０１１７】
図６及び図９の具体例で、同期位置１はＶｂの２値化信号である位置信号（ｄ）がローレベルとなる領域の中心位相に、同期位置２は位置信号（ｄ）がハイレベルとなる領域の中心位相に設定される。原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ａ）及び（ｂ）が存在する点と現状の同期位置との位相差が大きいほど安定と判断するため、原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ｄ）のレベルとは異なるレベルの領域に同期位置が含まれれば安定であり、同じ領域に含まれれば不安定である。位置信号（ｄ）がローレベルとなる領域には区分（Ｓ３）または（３）と区分（Ｓ４）または（４）が含まれ、位置信号（ｄ）がハイレベルとなる領域には区分（Ｓ１）または（１）と区分（Ｓ２）または（２）が含まれる。従って、実際には４つの区分に分かれているが、安定度の判断には、区分（Ｓ１）及び（Ｓ２）または（１）及び（２）を１つにまとめ、区分（Ｓ３）及び（Ｓ４）または（３）及び（４）を１つにまとめることで、２つの区分として判定すれば効率的である。さらに細かい区分によって移動方向ごとの位相余裕が確認できる。
【０１１８】
まず、同期位置１が現状の同期位置である場合について説明する。判定Ｓ１もしくは判定Ｓ３の結果が得られた場合、または、判定１もしくは判定３の結果が得られた場合には、安定である。判定Ｓ１または判定１では、原点信号検出時の位置から同期位置１まで時計回り方向に９０°以上の位相余裕、反時計回りに１８０°以上の位相余裕があり、判定Ｓ３または判定３では、時計回り方向に１８０°以上の位相余裕、反時計回りに９０°以上の位相余裕があることが分かる。判定Ｓ２もしくは判定Ｓ４の結果が得られた場合、または、判定２もしくは判定４の結果が得られた場合には、不安定である。判定Ｓ２または判定２では、原点信号検出時の位置から同期位置１まで時計回り方向に９０°以下の位相余裕、反時計回りに２７０°以上の位相余裕があり、判定Ｓ４または判定４では、時計回り方向に２７０°以上の位相余裕、反時計回りに９０°以下の位相余裕があることが分かる。
【０１１９】
次に、同期位置２が現状の同期位置である場合について説明する。判定Ｓ１もしくは判定Ｓ３の結果が得られた場合、または、判定１もしくは判定３の結果が得られた場合には、不安定である。判定Ｓ１または判定１では、原点信号検出時の位置から同期位置１まで時計回り方向に２７０°以上の位相余裕、反時計回りに９０°以下の位相余裕があり、判定Ｓ３または判定３では、時計回り方向に９０°以下の位相余裕、反時計回りに２７０°以上の位相余裕があることが分かる。判定Ｓ２もしくは判定Ｓ４の結果が得られた場合、または、判定２もしくは判定４の結果が得られた場合には、安定である。判定Ｓ２または判定２では、原点信号検出時の位置から同期位置１まで時計回り方向に１８０°以上の位相余裕、反時計回りに９０°以上の位相余裕があり、判定Ｓ４または判定４では、時計回り方向に９０°以上の位相余裕、反時計回りに１８０°以上の位相余裕があることが分かる。
【０１２０】
以上の処理が図６及び図９に示す構成の判定回路１０７で処理されて出力される。
【０１２１】
図８の具体例では、同期位置１は式５が真で式６が偽の領域である区分Ｏ４の中心位相に、同期位置２は式５が偽で式６が真の領域である区分Ｏ２の中心位相に、同期位置３は式５と式６が共に偽の領域である区分Ｏ３の中心位相に、同期位置４は式５と式６が共に真の領域である区分Ｏ１の中心位相に、それぞれ設定される。原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ａ）及び（ｂ）が存在する点との位相差が最も大きくなる同期位置を最適と判断するため、原点検出用信号（ｆ）の検出時の区分から最も位相の離れた、即ち、反対側の区分に含まれる同期位置が最適である。図８から分かるように、区分Ｏ１には区分Ｓ１とＳ８、区分Ｏ２には区分Ｓ２とＳ３、区分Ｏ３には区分Ｓ４とＳ５、区分Ｏ４には区分Ｓ６とＳ７がそれぞれ含まれている。
【０１２２】
本具体例の安定度のレベル区分については、特定の同期位置に対して最大４つのレベルに分けることができる。なぜなら、区分の数が８つあり、特定の同期位置から見て、時計回りと反時計回りに対称に４つずつ区分があり、対称の位置にある区分同士を１つにまとめることで４つのグループに分かれるためである。従って、同期位置からの位相余裕度が、レベル１）１３５°から１８０°、レベル２）９０°から１３５°、レベル３）４５°から９０°、レベル４）０°から４５°、の４つの分けられる。さらに、これらのレベルを、隣り合ったレベル同士をまとめることで２レベル、または、３レベルにまとめることができる。以下の説明では、このように４つのレベルに分けた場合について説明するが、実際の適用においては、２、または、３のレベル分けを用いても良い。
【０１２３】
まず、同期位置１が現状の同期位置である場合について説明する。判定Ｓ２または判定Ｓ３の結果が得られた場合にレベル１、判定Ｓ１または判定Ｓ４の結果が得られた場合にレベル２、判定Ｓ５または判定Ｓ８の結果が得られた場合にレベル３、判定Ｓ６または判定Ｓ７の結果が得られた場合にレベル４となる。また、同期位置２が現状の同期位置であるときには、判定Ｓ６または判定Ｓ７の結果が得られた場合にレベル１、判定Ｓ５または判定Ｓ８の結果が得られた場合にレベル２、判定Ｓ１または判定Ｓ４の結果が得られた場合にレベル３、判定Ｓ２または判定Ｓ３の結果が得られた場合にレベル４となる。同期位置３が現状の同期位置であるときには、判定Ｓ１または判定Ｓ８の結果が得られた場合にレベル１、判定Ｓ２または判定Ｓ７の結果が得られた場合にレベル２、判定Ｓ３または判定Ｓ６の結果が得られた場合にレベル３、判定Ｓ４または判定Ｓ５の結果が得られた場合にレベル４となる。そして、同期位置４が現状の同期位置であるときには、判定Ｓ４または判定Ｓ５の結果が得られた場合にレベル１、判定Ｓ３または判定Ｓ６の結果が得られた場合にレベル２、判定Ｓ２または判定Ｓ７の結果が得られた場合にレベル３、判定Ｓ１または判定Ｓ８の結果が得られた場合にレベル４となる。
【０１２４】
さらに、各同期位相での判定により、時計回りと反時計回りの位相余裕度の情報も得ることが可能である。
【０１２５】
以上の処理が、図８に示す構成の判定回路１０７で行われ、安定度の判定結果が出力される。この安定度の判定の出力に関しては、レベル１からレベル４といったレベル判定結果のみを出力しても良い。また、判定１から判定４、判定Ｓ１から判定Ｓ８の信号を、現状の同期位置がどれであるかの情報と共に出力してもよい。この場合、現状の同期位置の情報は、必ずしも判定回路１０７から出力されなくとも、スイッチ１０４から出力したり、外部が設定情報を持っている場合には出力しなくともよい。
【０１２６】
なお、原点検出用信号を２値化した信号の検出位置は基本的には検出方向毎に異なる。そのため、移動体の移動方向が原点検出方向と一致していない場合には、最適同期位置や現状の原点検出位置の安定度についての判定結果は無意味である可能性が高く、場合によっては誤った情報となって混乱のもとになり得る。そのため、移動体の移動方向が原点検出方向と一致していない場合の判定結果は出力しないことが望ましい場合がある。
【０１２７】
また、移動体が所定の原点検出方向に移動中だったものが反転すると、判定結果が誤ったものになる可能性がある。
【０１２８】
上記２つの問題に対応するために、移動体の移動方向が原点検出方向と一致していない場合や途中で反転した場合に判定結果を出力しない方法について図６乃至図８の例を用いて説明する。
【０１２９】
本実施の形態の構成においては、原点検出に図３の（Ｂ）乃至図５に挙げた回路を用いている。これらの回路において、所定の原点検出方向でないことや、途中で反転したことは、方向判別回路を構成するフリップフロップ１０３ｍ２の出力レベル、または、そのレベル変化によって確認できる。所定の原点検出方向でない時や、途中で反転した時には、方向判別用のフリップフロップ１０３ｍ２の出力信号によって判定回路１０７に入力される原点検出用信号（ｆ）をマスクしたり、方向判別用のフリップフロップ１０３ｍ２の出力信号を判定回路１０７に入力して、判定結果の出力をマスクして抑制する。
【０１３０】
このような方法により、最適同期位置の検知、及び、現状の原点位置の安定度判断シーケンスは一旦停止されるか、または、出力が停止される。なお、ここに説明した方法以外にも上記目的を達成可能ならば、他の方法を用いても構わない。
【０１３１】
次に、上記のような最適同期位置や現状の原点検出位置の安定度についての判定結果を、どのように利用するかについて説明する。
【０１３２】
判定結果は、判定回路１０７内で記憶装置（図示せず）に記憶するか、外部へ出力される。外部出力先としては、表示器１０８、スイッチ１０４、インタフェースを通した外部などが挙げられる。また、本実施の形態では、最適同期位置の検知と現状の原点検出位置の安定度判断を行う判定回路が共通化されているが、判定回路が別個に配置されていて、かつ、設定を切り替える場合には、判定回路間での設定情報の交換もあり得る。
【０１３３】
判定結果の出力先としての表示器１０８は、結果が示せるものであればどのようなタイプの物でも良い。例えば、複数のＬＥＤを有しており、最適な同期位置に対応したＬＥＤと現状の同期位置の安定度を示すＬＥＤとを原点検出時に点灯・点滅・消灯するものや、安定度のみならず位相関係までに対応したＬＥＤを点灯・点滅・点灯させるものとすることができる。この表示器１０８の表示出力のタイミングは、判定時や、外部からリクエストがある時点や、原点検出用信号の検出を受けて判定を出す直前であっても、原点検出処理や判定処理に影響を与えない範囲で設定して構わない。
【０１３４】
さらに、スイッチ１０４が同期位置候補の切替をするタイミングも、同様に、原点位置切替設定を受け取った後、直後から、判定時や、外部からリクエストがある時点や、原点検出用信号の検出を受けて判定を出す直前であっても、原点検出処理や判定処理に影響を与えない範囲で設定して構わない。
【０１３５】
同期タイミングの切り替えは、スイッチ１０４によって行われるが、該スイッチ１０４は、手動によって切り替えても構わないし、外部からの設定指令で切り替えても、該スイッチ１０４が情報収集して切り替えるようにしてもよい。スイッチ１０４が情報収集する場合には、必要に応じて設定情報のリクエスト信号を判定回路１０７や記憶器や外部へ出してもよい。また、切り替えについては、現状の同期位置設定と最適な同期位置とが異なっていたり、現状の同期位置の安定度が低い場合に、必ず切り替えるものである必要はない。同期位置の切り替えが原点位置の変動につながるため、必要に応じて、切り替えを有効にするかどうかを設定しておくことも可能である。また、切り替えた設定については、原点信号検出中の切り替えの場合、今回の検出に適用するか、次回の検出から適用するかの設定をする必要があり、必要に応じて切替手段を設けることも可能である。
【０１３６】
判定結果の出力において、結果に応じて異常信号や警告信号を発生させることも可能である。例えば、最適同期位置判定結果と現在の同期位置が異なっていたり、現状の同期位置の安定度が一定レベル以下であったり、記録されている安定度の変化が特定の条件を満たした場合には、異常信号や警告信号によってメンテナンスの必要性等を伝えることが可能である。
【０１３７】
次に、最適同期位置の検知フローを、図１１の（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明する。
【０１３８】
図１１の（Ａ）の例では、まず、原点検出用信号が発生したか否かを検知する（ステップＳ１１）。そして、原点検出用信号の発生が検知されたならば、判定回路１０７により、最適な同期位置候補を検知し（ステップＳ１２）、その判定結果を出力する（ステップＳ１３）。その後、判定結果を反映させる設定であるか否かを判断し（ステップＳ１４）、反映させない場合には、この最適同期位置の検知フローを終了する。これに対して、判定結果を反映させる場合には、同期位置の設定を切り替えてから（ステップＳ１５）、該最適同期位置の検知フローを終了する。
【０１３９】
また、図１１の（Ｂ）の例では、まず、原点検出用信号が発生したか否かを検知する（ステップＳ１１）。そして、原点検出用信号の発生が検知されたならば、判定回路１０７により、最適な同期位置候補を検知し（ステップＳ１２）、その判定結果を出力する（ステップＳ１３）。その後、この判定結果を反映させるために、同期位置の設定を切り替えて（ステップＳ１５）、該最適同期位置の検知フローを終了する。勿論、判定結果の反映については、反映内容と現状の設定が同一の場合に再設定をしないことも可能である。
【０１４０】
なお、図１１の（Ａ）及び（Ｂ）に示したフローは最適同期位置検知についてのフローであるが、同期位置を原点検出位置と置き換えて、最適原点位置検知のフローとしても構わない。
【０１４１】
現状の同期位置の安定度判断フローを、図１２の（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明する。
【０１４２】
図１２の（Ａ）の例では、まず、原点検出用信号が発生したか否かを検知する（ステップＳ２１）。そして、原点検出用信号の発生が検知されたならば、判定回路１０７により現在の同期位置の安定度を判断し（ステップＳ２２）、その判定結果を出力する（ステップＳ２３）。その後、判定結果を反映させる設定であるか否かを判断し（ステップＳ２４）、反映させない場合には、この現状の同期位置の安定度判断フローを終了する。これに対して、判定結果を反映させる場合には、同期位置の設定を切り替えてから（ステップＳ２５）、該現状の同期位置の安定度判断フローを終了する。なお、判定結果の反映については、反映内容と現状の設定が同一の場合に再設定をしないことも可能である。
【０１４３】
また、図１２の（Ｂ）の例では、まず、原点検出用信号が発生したか否かを検知する（ステップＳ２１）。そして、原点検出用信号の発生が検知されたならば、判定回路１０７により現在の同期位置の安定度を判断し（ステップＳ２２）、その判定結果を出力して（ステップＳ２３）、この現状の同期位置の安定度判断フローを終了する。
【０１４４】
図１２の（Ａ）の例では、ステップＳ２４にて同期位置の設定を切り替えており、図１２の（Ｂ）の例では、ステップＳ２３で終わっているが、選択手段が無いような構成に適用した場合も含めて、原点検出用信号発生のタイミングや原点検出位置の調整のステップに置き換えたり、このステップを追加することも可能である。
【０１４５】
なお、図１２の（Ａ）及び（Ｂ）に示したフローは、現状の同期位相の安定度判断についてのフローであるが、同期位置を原点検出位置と置き換えて、現状原点位置の安定度判断のフローとしても構わない。
【０１４６】
［効果］
本実施の形態によれば、原点信号を位置検出信号に同期させる際に、原点検出用信号の検出時の位置検出信号の位置（位相）に応じて、同期位置を選択することが可能である。従って、信号ノイズやふらつき、さらには、光学式のエンコーダでは光源の安定性、発光・受光素子の温度特性とそのばらつき、個々のエンコーダの設計とのずれなどの不安定要素によって生じうる原点検出位置のずれの発生を極力抑える同期位置を選択することが可能である。
【０１４７】
原点信号の位置検出信号への同期をとるに当たり、複数の同期位置の内、どれが最良かを判断する判定回路を有しており、実際にエンコーダを装置に取り付けた状態で最良の同期位置を選ぶことが出来る。本実施の形態においては、位相余裕の大きい方の同期位置を選択することにより、変動などに対する安定性を向上させることが可能となっている。このことにより、位置信号に同期させた原点検出の安定性が増すと共に、エンコーダの取付け時のヘッドとスケールの取付け角度やギャップ等といった相対位置や姿勢のばらつきの影響を事前に考慮したり、調整を行う作業が省ける。即ち、位置検出信号と原点信号の位相差を厳密に設計や製作において設定して加工する必要がないため、製作コストや組立調整の時間短縮につながると共に、設計や製作上の制約が減ることによって機能上の自由度が上がりうる利点がある。
【０１４８】
複数の同期位置候補の設定については、９０°位相差の２つの周期信号のリサージュ波形を、振幅中心を通る任意の直線で２つの区分に分割した際に、どちらの区分にも、原点信号発生位置候補の位相が１つ以上含まれるように設定されている。このような設定においては、任意の原点検出用信号発生時の位置から±９０°以上位相余裕のある同期位置候補が必ずあり、この条件を満たす同期位置候補を選択することで、同期位置と原点検出用信号発生時の位相の間に±９０°以上の位相余裕を取ることができ、安定な原点検出が可能となる。
【０１４９】
また、原点信号発生位置候補が周期信号の１周期以内に配置されることで、各原点信号発生位置候補間の位置の差を最小に抑えることができる。このことは、原点位置の切り替えを行った際の原点位置の変動を最小に抑える効果がある。同様に、作用の説明で例に挙げた、原点近傍での位置検出用の周期信号と原点検出用信号を記憶して、原点検出用信号発生位置に最も近い同期位置を原点と判別する原点検出の方法においては、原点検出用信号発生時点の前後１周期の合計２周期以内に検出位置候補が配置されることになり、本実施の形態に準じて原点位置の切り替えを行った際の原点位置の変動を抑える効果がある。
【０１５０】
本実施の形態において、最適同期位置の検知は、原点検出用信号発生時に９０°位相差の２つの位置検出用信号が存在するリサージュ波形上の区分と同期位置候補との位相差が最も大きくなる候補を選択することによって行われる。同様に、現状の同期位置の安定度の判断は、原点検出用信号発生時に９０°位相差の２つの位置検出用信号が存在するリサージュ波形上の区分と現状の同期位置との位相差の大きさをもとにレベル分けすることで行われる。
【０１５１】
区分の概念を導入することで、位相余裕度を求めるに当たって位置検出用信号が存在するリサージュ波形上の点の位置を直接求めたり、それを用いて演算する必要がなくなり、処理が簡易化されている。区分の数については２、４、８など２以上の数を設定できる。区分の数を増やすことできめ細かい判定が可能となるが、処理能力や回路サイズ・コストなどの面で負担になりうる。システムに見合った適切な区分を設定することで、位置検出信号に同期した原点検出機能が高い安定性でコンパクトで安価なエンコーダを実現できる。
【０１５２】
さらに、図２の（Ｂ）の４つの区分の例のように、各区分の位相余裕度が移動方向によって異なる場合には、原点検出用信号検出時の位相のバラツキが経時変化でドリフトするなど、特に片方向の位相余裕度に注目して判定すべき場合には有効である。また、図２の（Ｃ）のように、最適同期位置の判定よりも現状の同期位置の安定度の判定で区分の数を増やしている場合、位相余裕度の変化の詳細を確認したり、さらには、経時変化の記録を取るのに向いている。
【０１５３】
区分の導入により処理の簡易化が図られると述べたが、このことは、判定の単純化につながり、さらに具体的な回路構成や演算処理が簡便になり、実現も容易となる。例えば、１８０°位相の離れた２つの同期位置と１８０°の半円からなる２つの区分とを設ける際に、各区分がどちらかの同期位置候補に対して９０°以上の位相差ができるように配置したとする。このとき、原点検出用信号検出時点での位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が含まれる区分がいずれであっても、適切な同期位置候補を選択することによって９０°以上の位相差が得られる。２つの同期位置を図２の（Ｂ）及び（Ｃ）において縦軸上、または、横軸上に配置することで、原点検出用信号（ｆ）の検出時と同期位置での２値化位置信号のレベルが異なる同期位置を選ぶという、２つの区分と２つの同期位置と簡潔な判定基準のみで容易に最適同期位置が検知でき、高精度で安定な原点検出が可能となる。さらに、この判定基準は、フリップフロップを用いた回路、または、同等の処理が可能なＦＰＧＡやＣＰＵなどへの応用が容易にできる。
【０１５４】
本実施の形態では、図２の（Ｂ）に挙げるように、上記１８０°の半円からなる２つの区分をさらに細分化するように分けた場合にも、２つの区分しかないと見なして処理することで同様の判定処理が可能である。また、細かく分割していることで移動方向ごとに位相余裕が細かく確認可能である。区分の数が４の場合も、ＡＮＤ回路、ＮＯＴ回路で区分の判断が容易にでき、区分数が８の場合にも、コンパレータやオペアンプや抵抗を１〜２個ずつ程度用いることで容易に区分の判断が可能である。従って、簡単な回路の割に細かい区分を用いて詳細な判定結果を得ることが可能である。
【０１５５】
さらに、判定結果の表示部も数個のＬＥＤや数桁の７セグメントの数字表示器などで実現可能であり、追加することによる負担も軽い割に位置信号に同期させた原点検出の安定性の確保と安定性の判断が容易に実現できる。
【０１５６】
また、この実施の形態では、信号処理回路部を除いて原点検出のための補助信号発生用部材などを設けていない。従って、安定した原点検出ができ、かつ、小型で安価なエンコーダを供給することが可能である。
【０１５７】
本実施の形態においては、また、一定方向に変位がなされているときのみ原点検出が可能なことが挙げられる。これにより、可動部のバックラッシュの影響を受けにくくしたり、原点検出時に２重に原点検出をせずに済ませることにつながるなどの利点が生まれ、高精度で使い勝手のよい原点検出が可能となる。
【０１５８】
さらに、記憶器に経時的に逐次保存される判定結果よりシステムとしての挙動が確認できる。例えば、図２の（Ａ）の区分において、ある区分結果から１つ隣の区分結果へ移ることは可動体の構成や検出系の若干の変動により生じる可能性があり、また、許容できるとしても、一定以上変動したり、測定の度に異なる結果が得られる場合には問題があると判断できる。また、原点位置も原点出し後の変動さえなければ良い場合には、例えばシステムの立ち上げ時に原点出しを行い、その際に最適な同期位置を毎回選び直すことも可能となり、経時的な緩やかな変動に対して自己調整が可能となる。
【０１５９】
（第２の実施の形態）
［構成］
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態によるエンコーダの主要構成は、前述の第１の実施の形態と同様に、信号処理回路部６を除き、位置検出信号と原点検出用信号が得られれば特に限定されない。例えば、前述した第１の実施の形態の主要部の構成として図２４に示したような光学式の構成など一般的なものでよい。また、図２４の例では光学式のエンコーダを挙げているが、変位量に応じた位置信号と原点信号を有するものであれば、磁気式・静電式など他のタイプのエンコーダや変位センサでもよい。
【０１６０】
また、本第２の実施の形態における信号処理回路部６の構成については、図１３に示すようになっている。即ち、この第２の実施の形態による信号処理回路部６は、９０°位相差のアナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）を元に位相差を分割してＮ個の正弦波信号（ｋ１）〜（ｋＮ）を出力する位相分割回路１１０、これらＮ個の正弦波信号（ｋ１）〜（ｋＮ）と基準信号（ｊ）とからＮ個のデジタル信号（ｐ１）〜（ｐＮ）を生成する２値化回路１０１、これらＮ個のデジタル信号（ｐ１）〜（ｐＮ）を元に、移動体の変位量に応じたパルス信号（ｄａ）及び（ｄｂ）を生成するパルス発生回路１１１、原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化してデジタル原点検出用信号（ｆ）に変換する２値化回路１０２、そのデジタル原点検出用信号（ｆ）をラッチするラッチ回路１０６、そのラッチされたデジタル原点検出用信号（ｆ）を位置信号であるＮ個のデジタル信号（ｐ１）〜（ｐＮ）の１つに同期させて原点信号（ｇ）を発生させる同期回路１０３、同期のタイミングを切り替えるスイッチ１０４、最適同期位置の検知と現在の同期位置の安定度を判断する判定回路１０７、及び、その判定結果を表示する表示器１０８からなる。
【０１６１】
ここで、Ｎ個の正弦波信号（ｋ１）〜（ｋＮ）は、正弦波信号（ｋ１）が位置信号（ｂ）に等しく、位置信号（ｂ）即ち正弦波信号（ｋ１）をｓｉｎθとしたときに、正弦波信号（ｋｉ）、但し、ｉ＝１〜Ｎ、は、以下のように表す。
【０１６２】
（ｋｉ）＝ｓｉｎ［θ−３６０°／Ｎ・（ｉ−１）］ …（式７）
このＮ個の正弦波信号（ｋ１）〜（ｋＮ）は、本実施の形態においては位相分割回路１１０にて生成されているが、（式７）を満足する信号が得られれば、その構成や方法はどんなものであっても構わない。例えば、２つの９０°位相差信号からそれらの反転信号を反転アンプで得たり、これら信号の加減算によって３〜８相程度の多相信号の生成を行ってもよい。また、元々１２０°位相差間隔の３相信号のような信号を直接入力としても良い。
【０１６３】
また、基準信号（ｊ）は、位置信号（ａ）及び位置信号（ｂ）の振幅中心レベルとなる参照信号であり、位相分割回路１１０、２値化回路１０１で用いられる。
【０１６４】
原点信号発生位置候補とアナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）のリサージュ図形の区分について、図１４を用いて説明する。リサージュ円上に原点信号発生位置候補のＮ個の位置（位相）が、同期位置１を横軸上の＋側として、位置信号（ａ）及び（ｂ）の周期に対して（３６０°／Ｎ）の位相差置きに並んでいる。また、最適同期位置の検知と現状の同期位置の安定度判断用に上記Ｎ個の原点信号発生位置候補の位相で区切られた、Ｎ個の区分を有し、図１４に示すように、横軸＋側から反時計回りに（１）〜（Ｎ）の番号が振られている。
【０１６５】
信号処理回路部６における２値化回路１０１については、図１５の構成のものとする。即ち、位置信号（ｋ１）〜（ｋＮ）を基準信号（ｊ）とコンパレータ１０１ａ１〜１０１ａＮで比較して、２値化信号（ｄ１）〜（ｄＮ）を生成する。さらに、ＸＯＲ回路１０１ｂ１〜１０１ｂＮにより、隣り合った２値化信号（ｄｉ）と（ｄｉ＋１）、（ただし、ｉ＝１〜Ｎ）、との排他的論理和（ＸＯＲ）を取る。ここで、ｉ＝Ｎの時は、２値化信号（ｄＮ）と（ｄ１）との排他的論理和を取るものとする。そして、ＡＮＤ回路１０１ｃ１〜１０１ｃＮで、それら排他的論理和の結果と２値化信号（ｄｉ）との論理積（ＡＮＤ）を取った結果を信号（ｐｉ）（ただし、ｉ＝１〜Ｎ）とする。
【０１６６】
信号処理回路部６における同期回路１０３については、図１６の（Ａ）及び（Ｂ）の構成のものとする。ここで、図１６の（Ｂ）は図１６の（Ａ）に示した、位置信号に同期をとった原点信号を発生させるための、検出回路１０３ｎの具体例を示す図である。この具体例における原点検出用信号検出回路と方向判別回路の２つの回路は、Ｄ−ＣトリガタイプのＬＳ４２３などのフリップフロップを使用する。
【０１６７】
図１６の（Ｂ）に示す具体例では、位置信号（ｐｉ）（ただし、ｉ＝１〜Ｎ）の立ち上がり時の、ラッチされた原点検出用信号（ｆ）の値を出力する原点検出用信号検出回路を構成するフリップフロップ１０３ｎ１と、リサージュ円上で反時計回りとなる変位を検出する方向判別回路を構成するフリップフロップ１０３ｎ２と、これらの出力の論理積を取るＡＮＤ回路１０３ｎ３とによって、ラッチされた原点検出信号（ｆ）がハイレベルで、設定された同期位置にあることを検出する検出回路１０３ｎを構成している。即ち、フリップフロップ１０３ｎ１のデータＤへはラッチ回路１０６によってラッチされた原点検出用信号（ｆ）を入力し、クロックＣＬＫへは位置信号（ｐｉ）を入力し、Ｑ出力をＡＮＤ回路１０３ｎ３へ入力している。また、フリップフロップ１０３ｎ２のデータＤへは位置信号（ｐ２）を入力し、クロックＣＬＫへは位置信号（ｐ１）を入力し、Ｑバー出力をＡＮＤ回路１０３ｎ３へ入力している。
【０１６８】
また、判定回路１０７については、図１７の構成のものとする。即ち、図１７では、位置信号（ｐ１）〜（ｐＮ）と、ラッチされた原点検出用信号（ｆ）と、現状の原点位置指定とを入力信号とするもので、ラッチ回路１０７ｍと安定度判定部１０７Ｊとから構成されている。ここで、ラッチ回路１０７ｍは、位置信号（ｐ１）〜（ｐＮ）を、ラッチされた原点検出用信号（ｆ）の立ち上がりでラッチする。このラッチ回路１０７ｍの出力を最適同期位置の検知結果（１）〜（Ｎ）とする。安定度判定部１０７Ｊは、これら判定結果（１）〜（Ｎ）と、現状の原点位置指定の情報とを入力として、現状の同期位置の安定度判定結果を出力する。
【０１６９】
これらの現在の原点位置の指定状況や判定結果は、信号処理回路部６内にあり図示されていない記憶器や、スイッチ１０４あるいは当該判定回路１０７内に設けた図示されない記憶器、もしくは、該信号処理回路部６外部に接続された外部記憶器のどれか、または、これらの内の複数に格納される。こうした記憶器は、記憶媒体を中心に、必要に応じて判定結果の加工や入出力のためのロジックアレイやＣＰＵなどから構成される。記憶器では判定回路１０７からの判定結果を記憶しておくと共に、外部へ判定結果を出力したり、その判定結果をスイッチ１０４へ送り、最適と判断した同期位置に切り替えるよう構成される。記憶器は電源をオフしても情報が維持されるＳＲＡＭやＦＬＡＳＨ ＲＯＭなどの不揮発性の記憶媒体が望ましい。
【０１７０】
［作用］
本実施の形態における信号処理回路部６によって、図２４に示したような光検出器５からの入力を処理する際の説明を図９及び図１０に示すタイムチャートの一部を参照して行う。図９はリサージュ円上で反時計回りとなる方向に変位した際を示し、図１０はリサージュ円上で時計回りとなる方向に変位した際を示している。
【０１７１】
即ち、変位（スケール４の相対移動）に伴い周期的に変化するエンコーダの、９０°位相差を持つ２つのアナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）を、位相分割回路１１０によって位相分割することで、Ｎ個の位置信号（ｋ１）〜（ｋＮ）が得られる。これら位置信号（ｋ１）〜（ｋＮ）を２値化回路１０１でデジタル化することで、デジタル信号（ｐ１）〜（ｐＮ）が得られる。また、２値化回路１０２で原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化することで、デジタル原点検出用信号（ｆ）が得られる。ラッチ回路１０６にて、このデジタル原点検出用信号（ｆ）の立ち上がりを検出してラッチ信号（ｉ）をハイレベルとする。
【０１７２】
このラッチ信号（ｉ）がハイレベルの領域において、同期回路１０３は、以下のようにして原点信号を生成する。即ち、ラッチ信号（ｉ）発生後に位置信号（ｐｉ）（ただし、ｉ＝１〜Ｎ）の最初の立ち上がりに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｐｉ）の立ち下がりに同期させてローレベルとする原点信号（ｇ）を生成する。上記ｉの値を１からＮまで切り替えることでＮ個の検出位置の内から１つを選択することにより、所望の原点信号（ｇ）が得られる。
【０１７３】
図１６の（Ａ）の例は、位置信号（ｐ１）〜（ｐＮ）と、ラッチされた原点検出用信号（ｆ）即ちラッチ信号（ｉ）とを入力として、原点検出用信号（ｆ）がハイレベルになった後に設定された同期位置で原点信号を発生する回路である。なお、同期回路１０３は、本実施の形態の構成に必ずしも限定したものではない。例えば、方向判別の機能は、入力信号を元に実現できるが、必ずしも、方向判別機能が含まれるとは限らない。
【０１７４】
図１６の（Ｂ）は、リサージュ円上で反時計回りとなる方向に変位した際に原点検出する回路構成を示している。
【０１７５】
方向判別について、まず説明する。フリップフロップ１０３ｎ２のデータＤへは位置信号（ｐ２）を、クロックＣＬＫへは位置信号（ｐ１）を入力する。この結果、該フリップフロップ１０３ｎ２のＱバー出力から出力される信号は、位置信号（ｐ１）の立ち上がりの度に位置信号（ｐ２）の反転信号として更新される。そのため、位置信号（ｐ１）の立ち上がり時に位置信号（ｐ２）がローレベルの時のみフリップフロップ１０３ｎ２のＱバー出力がハイレベルとなるため、方向判別が可能となる。
【０１７６】
原点検出用信号を検出する回路については、フリップフロップ１０３ｎ１のデータＤへはラッチ信号（ｉ）を、クロックＣＬＫへは位置信号（ｐｉ）を入力する。この結果、フリップフロップ１０３ｎ１のＱ出力から出力される信号は、位置信号（ｐｉ）の立ち上がりの度にラッチ信号（ｉ）として更新される。その結果、原点検出用信号が検出されてから位置信号（ｐｉ）の立ち上がりのタイミングで同期された原点検出用信号を出力することが可能となる。
【０１７７】
そして、これら方向判別信号と同期された原点検出用信号との論理積をＡＮＤ回路１０３ｎ３で取ることで、所定の検出方向とタイミングとで図９に示す原点信号（ｇ）を発生させることが可能となる。一方、逆方向に変位した場合には、図１０の信号（ｇ）に示すように原点信号は検出されない。
【０１７８】
また、位置検出は、パルス発生回路１１１で生成したパルス信号（ｄａ）及び（ｄｂ）を図示しないカウンタに入力することで行う。このカウンタを、原点信号（ｇ）が発生した時にリセットする、または、適切なプリセット値をセットするなどすることで、位置検出の原点出しが可能となる。
【０１７９】
次に、図１７を用いて、同期位置の候補と最適同期位置の検知について説明する。原点検出用信号（ｆ）の検出となる立ち上がり時点において位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点がどの区分にあるかによって最適な同期位置の検知を行う。
【０１８０】
基本的には、複数の区分と複数の同期位置候補について、各区分ごとに全ての同期位置候補との位相余裕度を段階的に判定して、最も位相余裕のある同期位置候補を最適と見なして出力する。本実施の形態においては、区分の数は２、同期位置候補の数は２、位相余裕度は位相差を０°から１８０°で表した時に、位相差が最も大きい時を最適としている。位相余裕度については、リアルタイム処理ではない場合などに見られるように、位相差を０°から１８０°で表現した時に、逆に０°に近い候補を最適と見なしてもよい。
【０１８１】
図１７において、同期位置候補は、（３６０°／Ｎ）位相置きに、同期位置１〜同期位置ＮまでのＮ個がある。位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分が（ｉ）である場合について、Ｎが偶数と奇数の場合に分けて説明する。
【０１８２】
Ｎが偶数の場合、ｊ＝［（ｉ＋Ｎ／２） ｍｏｄ Ｎ］として、同期位置ｊと同期位置（ｊ＋１）に対して位相差が（１８０°−３６０°／Ｎ）と最も大きくなるので、同期位置ｊ、または、同期位置（ｊ＋１）を最適同期位置と判定する。ただし、（Ｍ ｍｏｄ Ｎ）は、ＭをＮで割った余りを示し、０から（Ｎ−１）までの数となる。
【０１８３】
Ｎが奇数の場合には、ｊ＝［｛ｉ＋（Ｎ＋１）／２｝ ｍｏｄ Ｎ］として、同期位置ｊに対して位相差が（１８０°−１８０°／Ｎ）と最も大きくなるので、同期位置ｊを最適同期位置と判定する。
【０１８４】
次に、最適同期位相候補の検知に際して用いる区分に関して、原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が含まれる区分の検出について、図１５及び図１７を用いて説明する。
【０１８５】
図１５において、各位置信号（ｄｉ）は位置信号（ｋｉ）を２値化したものであり、半周期ごとにハイレベルとローレベルを繰り返す。位置信号（ｄ１）〜（ｄＮ）は、（３６０°／Ｎ）位相差ごとの信号であり、添え字の数が増えるほど位相が遅れている。そのため、ＸＯＲ回路１０１ｂ１〜１０１ｂＮで位置信号（ｄｉ）と位置信号（ｄｉ＋１）との排他的論理和を取り、かつ、それらの結果と位置信号（ｄｉ）との論理積をＡＮＤ回路１０１ｃ１〜１０１ｃＮで取ることで、（式７）に当てはめると、θが３６０°・（ｉ−１）／Ｎから３６０°・ｉ／Ｎの間でのみ、位置信号（ｐｉ）がハイレベルとなる。従って、位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が含まれる区分が（ｉ）の時、（式７）より、信号（ｐｉ）のみがハイレベルとなる。
【０１８６】
以上のことから、図１７に示すように、原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ｐ１）〜（ｐＮ）をラッチして、ハイレベルの位置信号が（ｐｉ）であったとき、原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が含まれる区分は区分（ｉ）であることが判別出来る。
【０１８７】
以上のことから、原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ｐ１）〜（ｐＮ）をラッチして、ハイレベルの位置信号が（ｐｉ）であった時、即ち、図１７において、判定ｉがハイレベルであった時の最適同期位置の判定の論理を、Ｎが偶数、奇数の場合に分けて説明する。Ｎが偶数の場合、ｊ＝［（ｉ＋Ｎ／２） ｍｏｄ Ｎ］として、同期位置ｊと同期位置（ｊ＋１）に対して位相差が（１８０°−３６０°／Ｎ）と最も大きくなるので、同期位置ｊ、または、同期位置（ｊ＋１）を最適同期位置と判定する。Ｎが奇数の場合は、ｊ＝［｛ｉ＋（Ｎ＋１）／２｝ ｍｏｄ Ｎ］として、同期位置ｊに対して位相差が（１８０°−１８０°／Ｎ）と最も大きくなるので、同期位置ｊを最適同期位置と判定する。
【０１８８】
次に、同期位置の設定が（ｉ）で原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ａ）及び（ｂ）により決まる点が含まれる区分が（ｊ）であった場合の、同期位置安定度の判断方法について説明する。判定の仕方としては、最適同期位置の判定と同様に、原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に含まれる区分と同期位置との位相差が大きいほど安定度が高く、位相差が小さいほど安定度が低いものとする。
【０１８９】
図１４より、反時計回り方向と時計回り方向とに、同期位置ｉから区分（ｊ）までの位相差の最小値を求める。反時計回り方向の値をθ＋、時計回り方向の値をθ−とすると、
θ＋ ＝［（ｊ−ｉ）ｍｏｄ Ｎ］・３６０°／Ｎ …（式８）
θ− ＝［（ｉ−ｊ−１）ｍｏｄ Ｎ］・３６０°／Ｎ …（式９）
θ＋とθ−の内、小さい方をθｍｉｎとすると、θｍｉｎが位相余裕度となる。θｍｉｎの値によって余裕度の判定を行うことができる。
【０１９０】
位相差θｍｉｎは段階的な値を取り、Ｎが偶数の場合、（Ｎ／２）段階となる。また、Ｎが奇数の場合には、［（Ｎ＋１）／２］段階となる。これらの段階数については、判定レベル分けの仕様に基づき、必要に応じて、隣り合う段階同士をまとめることで段階数を減らすことができる。
【０１９１】
なお、本実施の形態においては、安定度の判断に際して用いる区分は、最適同期位置の検知に用いる区分と同一である。従って、ここでの説明は省略する。
【０１９２】
以上のことから、原点検出用信号（ｆ）の検出時に位置信号（ｐ１）〜（ｐＮ）をラッチして、ハイレベルの位置信号が（ｐｊ）であった時、即ち、図１７において、判定ｉがハイレベルであった時の、現状の同期位置ｉについての安定度判断の論理について、以下に説明する。
【０１９３】
（式８）及び（式９）で表されるθ＋とθ−の内、小さい方をθｍｉｎとして、θｍｉｎの値に応じた位相余裕度の判定を事前に行っておく。この時、θｍｉｎの値は離散的な値を取り、Ｎが偶数の場合、（Ｎ／２）段階、Ｎが奇数の場合には、［（Ｎ＋１）／２］段階となる。ｉとｊの値に基づくレベル判定を安定度判定部１０７Ｊで行い、外部へ出力する。なお、安定度判定部１０７Ｊからはｉとｊの値のみを出力して外部で安定度の判断が可能なようにしても構わない。
【０１９４】
最適同期位置や現状の原点検出位置の安定度についての判定結果を、どのように利用するかについては、上記第１の実施の形態と同様なので、詳細は省略する。
【０１９５】
［効果］
本実施の形態では、概ね上記第１の実施の形態の効果と同等の効果を得ることができる。
【０１９６】
本実施の形態特有の効果としては、ゲイン・オフセットの調整や９０°位相差信号の位相補正のために、９０°位相差信号およびその反転信号の加減算による３〜８相程度の多相信号の生成を行ったり、抵抗分割による位相分割を行う回路においては、判定のための回路がある程度共有できるということが挙げられる。
【０１９７】
前者の加減算による多相信号の生成も広い意味で位相分割の一部と捕らえることも出来、本実施の形態に適用することが可能である。特に、抵抗分割による位相分割を行う回路では、ＡＢ相信号やこれらの反転信号などを重み付けしながら加減算することでＡＢ相の１周期３６０°をＮ分割して、（３６０°／Ｎ）位相差間隔のＮ個の信号の生成を行っている、または、容易に機能追加できる。また、そのＮ個のアナログ位相差信号と基準信号との交差を検出するコンパレータ回路を既に持っている物が大半である。これらのことから、原点信号の位相同期機能や特定のタイミングにおける位相位置の検知は比較的容易である。さらに、原点信号の位相同期機能や特定のタイミングにおける位相位置の検知において、全ての同期位置候補に対して同一の検出方法を適用し、同様に、全ての区分検出に対して同一の検出方法を適用しているため、多数の同期位置候補と区分の割に回路が簡易化できる。
【０１９８】
また、位相分割では、通常、数十から数千程度の分割を行うため、多数の同期位置候補と区分を持つことで、きめ細かい最適同期位置の検知と現状の同期位置の安定度判断が行える。
【０１９９】
以上のことから、本実施の形態の内容は、抵抗分割による位相分割機能を持つ、変位センサの原点検出に容易に適用でき、抵抗分割による位相分割のメリットである、ＩＣ化による小型化と低コスト化のメリットを享受できる。
【０２００】
（第３の実施の形態）
［構成］
図１８は、本発明の変位センサの第３の実施の形態によるエンコーダの主要部の構成を示す図である。但し、信号処理回路部を除き、位置信号と原点検出用信号とが得られるものであれば、この構成に限定されないことは勿論である。
【０２０１】
図１８に示すように、この第３の実施の形態による光学式のエンコーダは、ＬＥＤ等の発光部１と該発光部１からのビーム光を平行光にするための光学素子２とを組み合わせた光源部１０と、該光源部１０からの平行光が順次に照射されるインデックススケール３及びスケール４と、該スケール４から見て光源部１０の反対側に配置された光検出器５と、該光検出器５からの信号を処理してエンコーダ信号として出力する信号処理回路部６からなる。
【０２０２】
このような構成において、インデックススケール３、スケール４、光検出器５のうち、位置検出用に用いられるのは、インデックススケール３に形成されているスリット３ａと、スケール４に形成されているスリット４ａと、光検出器５に形成されている光検出部５ａとの組合せである。また、原点検出用に用いられるのはインデックススケール３に形成されているスリット３ｂと、スケール４に形成されているスリット４ｂと、光検出器５に形成されている光検出部５ｂとの組合せである。
【０２０３】
ステージやモータなどの位置検出を行う対象物において、上記光源部１０とインデックススケール３と光検出器５との組合せは、可動部と固定部のどちらか一方に取り付けられる。また、スケール４は、可動部と固定部のどちらか他方に取り付けられる。
【０２０４】
そして、本実施の形態では、スケール４と光検出器５とにおいて、原点検出用のスリット４ｂと光検出部５ｂとが、それぞれ、３個ずつ設けられている。これら３個の光検出部５ｂでの各検出信号は、３つとも同様の波形パターンを有し、位相差は、以下の式を満足する。
【０２０５】
位相差α＝［位置信号の１周期］×（ｉ＋１／Ｎ） …（式１０）
ただし、ｉは整数の定数であり、Ｎは原点検出用信号の数を表す。本実施の形態においては、Ｎ＝３となる。
【０２０６】
なお、本実施の形態では光学式のエンコーダを挙げているが、磁気式など他のタイプを含めて、式１０を満足する位相差の複数の原点検出用信号が得られれば、どのような構成であっても良い。
【０２０７】
図１９は、本実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部６の構成を示すブロック図である。即ち、この信号処理回路部６は、アナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）をデジタル位置信号（ｃ）及び（ｄ）に変換するための２値化回路１０１と、原点検出用信号（ｅ１），（ｅ２），及び（ｅ３）を所定のスライスレベルで２値化してデジタル原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），及び（ｆ３）に変換する２値化回路１０２と、この２値化回路１０２からのデジタル原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），及び（ｆ３）の内の１つを選択して原点信号（ｇ）として発生させる選択回路１０５と、この選択回路１０５における選択候補を切り替えるスイッチ１０４と、最適同期位置を検知する判定回路１０７と、この判定回路１０７による最適同期位置判定結果を表示する表示器１０８とからなる。
【０２０８】
式１０では、原点信号と位置検出信号との同期の位相タイミングを複数用意するために１／Ｎずつ位相がずれているが、同期の位相タイミングを合わせたい場合には、位相差が以下のようになるよう、原点検出用のスリット４ｂの位置を設定すれば良い。
【０２０９】
位相差α＝［位置信号の１周期］×ｉ …（式１１）
ただし、ｉは整数の定数である。
【０２１０】
さらに、位相差ではなく、間隔や特定の原点位置を設けたい場合には、以下のように原点検出用のスリット４ｂと光検出部５ｂの間隔ａ、または、間隔ａｊ（ｊ＝１，…，Ｎ、本実施の形態ではＮ＝３）を設定すれば良い。
【０２１１】
間隔ａ＝Ｌ …（式１２）
間隔ａｊ＝Ｌｊ …（式１３）
ただし、Ｌ及びＬｊは定数である。
【０２１２】
式１０や式１１の場合には、原点検出用信号の検出位置での位置検出用信号の位相が正確に決められるよう構成されており、式１２や式１３の場合には、原点信号発生位置が位置検出信号に正確に同期している必要は必ずしも無く、間隔のみが指定されることになる。
【０２１３】
［作用］
図２０乃至図２２は、図１９の信号処理回路部６によって、図１８に示したような光検出器５からの入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。特に、図２０は式１０に、図２１は式１１に、図２２は式１２に、それぞれ対応するものである。なお、式１３固有のタイムチャートは図示していないが、図２２は式１３の特殊な場合と見なすことができる。なお、図２０乃至図２３において、横軸は時間を表し、一定速度の変位が生じているときの各信号の変化を示している。
【０２１４】
即ち、２値化回路１０１において、変位（スケール４の相対移動）に伴い周期的に変化するエンコーダのアナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）を２値化することによって、デジタル位置信号（ｃ）及び（ｄ）が得られる。また、２値化回路１０２において、原点検出用信号（ｅ１），（ｅ２），及び（ｅ３）を所定のスライスレベルで２値化することによって、デジタル原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），及び（ｆ３）が得られる。そして、選択回路１０５において、このデジタル原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），及び（ｆ３）の内の１つをスイッチ１０４に応じて選択する。図２０乃至図２２において、デジタル原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），及び（ｆ３）に対応する原点信号（ｇ）の検出状態部分はパルス状の部分の内、ぞれぞれ、実線の部分、細い点線の部分、点線の部分である。
【０２１５】
なお、本実施の形態では、デジタル原点検出用信号（ｆ）をそのまま原点信号としているが、デジタル原点検出用信号（ｆ）を加工して中間点でシャープな原点信号を出したり、さらには、式１０乃至式１３の条件を満たす範囲において、各原点検出用信号（ｅ）からデジタル原点検出用信号（ｆ）を作り出す方法を個別に設定しても良い。
【０２１６】
ここで、位置信号（ａ）及び（ｃ）と位置信号（ｂ）及び（ｄ）とは９０°の位相差を持つ。なお、アナログ信号である位置信号（ａ）及び（ｂ）と原点検出用信号（ｅ１），（ｅ２），及び（ｅ３）は、デジタル信号である位置信号（ｃ）及び（ｄ）と原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），及び（ｆ３）を作り出せれば、どのようなタイプの信号でも構わない。また、検出系からの入力がデジタル信号のみで、アナログ信号を含まなくても構わない。また、位置信号をデジタル化する際にはさらに位相分割により分解能を向上させたものとしても構わない。
【０２１７】
位置検出は、デジタル位置信号（ｃ）及び（ｄ）を図示しないカウンタに入力することで行う。そして、原点信号（ｇ）が発生したときに、カウンタをリセットすることによって、位置検出の原点出しが可能となる。
【０２１８】
次に、図２３の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、位置信号（ａ）と（ｂ）の描くリサージュ円と縦軸＋側との交点を原点検出の目標位相とし、図において右回りを原点検出方向としたときの判定回路１０７の処理内容を説明する。図において、右回りを原点検出方向とし、図示された目標位相を検出するには、位置信号（ｄ）がハイレベルとなる位置信号（ｃ）の立ち上がりを検出すれば良い。
【０２１９】
判定回路１０７では、原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），または（ｆ３）を検知した時点での位置検出信号の位相と目標位相との位相差が最も小さい原点検出用信号を最適と見なして出力する。さらに、現状の原点位置の設定について、目標位相と実際の検出位相との差より、現状の安定度を判断して出力する。これらの最適同期位置と現状の原点検出の安定度の判定結果は、表示器１０８へ、または、電気信号として外部へ出力される。なお、表示器１０８は、結果が示せるものであれば、どのようなタイプの物でも良いが、例えば、各原点検出用信号を表す３つＬＥＤの内、最適なものを原点検出時に点灯するものや、現状の原点検出の安定度を２色点灯可能なＬＥＤの表示色で表示することなどができる。
【０２２０】
ここで、具体的な判定方法を図２０と図２３の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。図２３の（Ａ）及び（Ｂ）は式１０に対応し、図中の（ｆ１），（ｆ２），及び（ｆ３）の３点は、原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），及び（ｆ３）が検出された瞬間の位置信号（ａ）及び（ｂ）の位置を示している。
【０２２１】
図２０の位置信号（ａ），（ｂ），（ｃ），及び（ｄ）においては、位置信号（ｂ）及び（ｄ）の方が位置信号（ａ）及び（ｃ）に対して位相が９０°進んでいる。これらを、図２３の（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明する。図２０の位置信号（ａ）及び（ｂ）の信号レベルの組合せを２次元のグラフに表すと図２３の（Ａ）及び（Ｂ）の円周上を右回りに動くことになる。ここで、位置信号（ａ）のレベルがマイナスからプラスになる、即ち、位置信号（ｃ）の立ち上がりは、図２３の（Ａ）及び（Ｂ）中矢印で示した縦軸と円の交点の内、位置信号（ｂ）がプラス側である上方の点となる。この点から最も近い原点検出用信号検出時の位置が、系の変動に対して最も安定であり、最適な候補と言える。また、現状の原点の設定において、原点検出用信号検出時の位置が目標位相に近ければ原点検出が安定と見なせる。
【０２２２】
原点検出用信号が検出された際の位置信号（ｄ）のレベルがハイレベル、即ち、原点検出用信号検出時の位置が円周上で上半分に存在すれば、少なくとも位相差が９０°以内であり、安定である。各原点検出用信号の位相差は、既知であり、ほぼ１２０°である。従って、原点検出用信号が検出された際の位置信号（ｄ）のレベルがハイレベルになる原点検出用信号は１つ、または、２つである。
【０２２３】
図２３の（Ａ）の例のように、条件を満たす原点検出用信号が１つならば、それを最適な検出信号と判定すれば良い。
【０２２４】
これに対して、図２３の（Ｂ）の例のように、条件を満たす原点検出用信号が２つならば、両方を安定と見なしても良い。ここで、２つの中からさらに１つに絞るのであれば、以下のようにする。即ち、図２３の（Ｂ）の例では、位置信号（ｄ）のレベルがローレベルになる原点検出用信号が（ｆ２）唯１つとなる。各原点検出用信号の位相差は既知でほぼ１２０°であるから、対応する点（ｆ２）での位置信号（ａ）（即ち位置信号（ｃ））のレベル（ハイレベル）と同じレベルを持つ点（ｆ３）に対応する原点検出用信号（ｆ３）が最も安定な原点検出用信号として判定できる。
【０２２５】
判定について式１０を例に説明したが、他の式に対応する原点検出信号を持つ原点検出系について説明する。
【０２２６】
式１１の場合においては、図２３の（Ａ）及び（Ｂ）において（ｆ１），（ｆ２），及び（ｆ３）の３点がほぼ同一点に重なることになる。この場合、どれが最適という判断を行うことはできない。安定性については、目標位置から外れているかの安定性については式１０と同様に判断できる。
【０２２７】
式１２及び式１３についても、原点検出位置での位置信号の位相についての指定があれば、式１０のような最適位置や安定度の判定が行える。また、原点検出時での位置信号の位相の指定がない場合でも、それぞれの検出位置に応じたシステムの目的が想定されるので、その目的に応じた最適位置や安定度の判定を行うことは可能である。
【０２２８】
例えば、限定された可動範囲での使用に用いられ、しかもその可動範囲が使用目的や時間によって変化する場合には、その可動範囲内にある原点検出信号のみ原点検出に用いることが可能となる。また、複数の原点検出信号がその可動範囲内で検出可能な場合にも、原点位置が可動範囲の座標系のマイナス側の端にあるべきとか、中央にあるべきといったシステムの使用条件などに応じて最適な原点検出位置が存在する。同様に、現状の原点位置の安定度も判定すべき状況が存在する。このような場合、可動範囲などシステム使用条件などの情報、または、その情報に対応するコードを判定回路にスイッチや外部入力信号として与えることで判定が可能となる。
【０２２９】
［効果］
本実施の形態によれば、複数の原点検出用信号の中から１つを選択することで、位置信号との位相差を３つの候補の中から選択することも可能である。従って、位置信号の所望の位相に同期して原点信号を出力することが可能である。しかも、原点信号の位置信号への同期をとるに当たり、複数の原点検出用信号の内、どれが最良かを判断する判定回路１０７を有しており、実際にエンコーダを装置に取り付けた状態で最良の同期位置を選ぶことができる。これにより、変動などに対する安定性を向上させることが可能となっている。このことにより、位置信号に同期させた原点検出の安定性が増すと共に、エンコーダの取付け時のヘッドとスケールの取付け角度やギャップ等といった相対位置や姿勢のばらつきの影響を事前に考慮する必要が無くなる。即ち、位置信号と原点信号の位相差を厳密に設計や製作において設定して加工する必要がないため、製作コストや組立調整の時間短縮につながると共に、設計や製作上の制約が減ることによって機能上の自由度が上がり得る利点がある。
【０２３０】
さらに、本実施の形態によれば、複数の原点検出用信号の中から１つを選択することで原点位置の選択が可能である。さらに、式１０と式１１に挙げる原点検出部の配置によっては、位置信号との同期位相をも指定することが可能である。さらに、本実施の形態の式１０においては、１２０°間隔の位相差を設けているが、原点検出用信号発生部の数Ｎを適切に選ぶことで、原点検出用信号の位相差（３６０°／Ｎ）を所望の値にすることが可能である。
【０２３１】
本実施の形態では、複数の原点信号発生位置候補があり、各原点信号発生位置候補には、物理的に、少なくとも一部が、独立した検出系が構成され、原点信号発生位置候補の間隔を変化させることが設計上可能である。このため、使用条件などに応じて原点位置を変え、離れた別の場所に動かしたいというニーズには有効である。
【０２３２】
以上、実施の形態に基づいて本発明を説明したが、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、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【０２３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、信号ノイズやふらつき、さらに光源の安定性、発光素子及び受光素子の温度特性などの不安定要素が発生しても、安定して原点位置の検出が可能となるので、変位センサ、その中でも特に、変位検出に用いられるエンコーダにおいて、ＡＢ相に同期した原点検出が安定して行える安価な変位センサ、並びに、そのような変位センサの、最適な原点位置候補の検知方法、及び、原点検出の安定度判断方法を提供することができる。
【０２３４】
また特に、本発明によれば、現状の原点位置候補の安定度判定回路が実装されているため、その判定結果に基づき原点位置の切り替えや原点検出機構の取り付け調整の必要性が判断でき、その結果として常に安定した原点検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部の構成を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）は原点信号発生位置候補とアナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）のリサージュ図形の区分とを示す図、（Ｂ）は原点信号発生位置候補とアナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）のリサージュ図形の別の区分とを示す図であり、（Ｃ）は原点信号発生位置候補とアナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）のリサージュ図形のさらに別の区分とを示す図である。
【図３】（Ａ）は第１の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部における同期回路の構成を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の回路の具体的な構成を示す図であり、（Ｃ）は（Ａ）の回路の具体的な別の構成を示す図である。
【図４】（Ａ）は図３の（Ａ）の回路の具体的なさらに別の構成を示す図であり、（Ｂ）は図３の（Ａ）の回路の具体的な他の構成を示す図である。
【図５】図３の（Ａ）の回路の具体的なさらに他の構成を示す図である。
【図６】第１の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部における判定回路の具体的な構成を示す図である。
【図７】第１の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部における判定回路の具体的な別の構成を示す図である。
【図８】第１の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部における判定回路の具体的なさらに別の構成を示す図である。
【図９】図１の信号処理回路によって、リサージュ円上で反時計回りとなる方向に変位した際の光検出器からの入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。
【図１０】図１の信号処理回路によって、リサージュ円上で時計回りとなる方向に変位した際の光検出器からの入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。
【図１１】（Ａ）は最適同期位置の検知フローを示す図であり、（Ｂ）は最適同期位置の検知フローの別の例を示す図である。
【図１２】（Ａ）は現状の同期位置の安定度判断フローを示す図であり、（Ｂ）は現状の同期位置の安定度判断フローの別の例を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部の構成を示すブロック図である。
【図１４】原点信号発生位置候補とアナログ位置信号（ａ）及び（ｂ）のリサージュ図形の区分とを示す図である。
【図１５】第２の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部における位置信号の２値化回路の構成を示す図である。
【図１６】（Ａ）は第２の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部における同期回路の構成を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の回路の具体的な構成を示す図である。
【図１７】第２の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部における判定回路の構成を示す図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態によるエンコーダの主要部の構成を示す図である。
【図１９】第３の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部の構成を示すブロック図である。
【図２０】第３の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部によって光検出器からの入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。
【図２１】第３の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部によって光検出器からの入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。
【図２２】第３の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部によって光検出器からの入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。
【図２３】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ位置信号（ａ），（ｂ）と原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），（ｆ３）との関係を説明するため、位置信号（ａ），（ｂ）の信号レベルの組合せを２次元のグラフに表した図である。
【図２４】従来の技術による光学式のエンコーダの主要部の構成を示す図である。
【図２５】特開平８−２６１７９５号公報に示されている従来のエンコーダの構成を示す図である。
【符号の説明】
１…発光部、 ２…光学素子、 ３…インデックススケール、 ３ａ，３ｂ，４ａ４ｂ…スリット、 ４…スケール、 ５…光検出器、 ５ａ，５ｂ…光検出部、 ６…信号処理回路部、 １０…光源部、 １０１，１０２…２値化回路、 １０１ａ１〜１０１ａＮ，１０７ｈ，１０７ｉ…コンパレータ、 １０１ｂ１〜１０１ｂＮ…ＸＯＲ回路、 １０１ｃ１〜１０１ｃＮ，１０３ｍ３，１０３ｍ３ａ，１０３ｍ３ｂ，１０３ｍ６，１０３ｍ７，１０３ｎ３，１０７ｎ，１０７ｏ，１０７ｑ，１０７ｓ，１０７ｔ〜１０７ｘ，１０７ｚ，１０７Ｂ，１０７Ｃ，１０７Ｆ〜１０７Ｉ…ＡＮＤ回路、 １０３…同期回路、 １０３ｍ…ラッチされた原点検出信号（ｆ）がハイレベルになった後、設定された同期位置にあることを検出する検出回路、 １０３ｍ１，１０３ｍ１ａ，１０３ｍ１ｂ，１０３ｍ２，１０３ｍ２ａ，１０３ｍ２ｂ，１０３ｎ１，１０３ｎ２…フリップフロップ、 １０３ｍ４，１０３ｍ８，１０７ｐ，１０７ｒ，１０７ｙ，１０７Ａ，１０７Ｄ，１０７Ｅ…ＮＯＴ回路、 １０３ｍ５…ＯＲ回路、 １０３ｎ…ラッチされた原点検出信号（ｆ）がハイレベルで、設定された同期位置にあることを検出する検出回路、 １０４…スイッチ、 １０５…選択回路、 １０６，１０７ｍ…ラッチ回路、 １０７…判定回路、 １０７ｇ…反転回路、 １０７Ｊ…安定度判定部、 １０８…表示器、 １１０…位相分割回路、 １１１…パルス発生回路。
Claims (57)
- 移動体の位置又は角度の変位に応じて発生する周期信号に基づき変位量を検出し、上記移動体が所定の範囲にある場合に、原点信号を発生する変位センサであり、
それぞれ上記原点信号を発生する複数の原点信号発生位置候補があって、
上記複数の原点信号発生位置候補の中から１つの発生位置候補を原点信号発生位置として選択して切り替える選択部を具備することを特徴とする変位センサ。 - 上記複数の原点信号発生位置候補の内、最適な候補を検知する判定部をさらに具備し、
上記選択部は、上記判定部からの判定結果に基づいて原点信号発生位置を選択可能とすることを特徴とする請求項１に記載の変位センサ。 - 現状の原点信号発生位置の安定性を判断する安定度判定部をさらに具備し、
上記安定度判定部は、最適な原点信号発生位置候補の検知が行われる際に、現状の原点信号発生位置の安定度判断を行うことを特徴とする請求項２に記載の変位センサ。 - 上記判定部による判定結果に基づいて原点信号発生位置の選択切替を自動で行うことを特徴とする請求項２に記載の変位センサ。
- 判定結果を表示する表示器をさらに具備することを特徴とする請求項２に記載の変位センサ。
- Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の上記原点信号発生位置候補を有し、
該Ｎ個の原点信号発生位置候補での上記周期信号の各位相について、それらの位相差が（３６０°／Ｎ）置きとなることを特徴とする請求項１に記載の変位センサ。 - 上記複数の原点信号発生位置候補は、上記周期信号の複数の位相に対応し、
上記選択部は、上記複数の位相の１つを上記原点信号発生位置として切り替え可能であることを特徴とする請求項１に記載の変位センサ。 - 上記複数の原点信号発生位置候補の内、最適な候補を検知する判定部をさらに具備し、
上記選択部は、上記判定部からの判定結果に基づいて原点信号発生位置を選択可能とすることを特徴とする請求項７に記載の変位センサ。 - 上記移動体が所定の範囲にある場合に、上記周期信号とは必ずしも同期していない原点検出用信号が発生され、
上記判定部は、上記原点検出用信号の発生時と原点信号発生位置候補での上記周期信号の各位相について、それらの位相差に基づき、上記最適な候補を検知することを特徴とする請求項８に記載の変位センサ。 - 原点検出用信号発生時と原点信号発生位置での上記周期信号との位相余裕度を元に現状の原点信号発生位置の安定度を判断する安定度判定部をさらに具備し、
上記安定度判定部は、最適な原点信号発生位置候補の検知と共に、現状の原点信号発生位置の安定度の判断を行うことを特徴とする請求項８に記載の変位センサ。 - 上記周期信号は、同一の周期で相互にほぼ９０°位相差を持つ２つの周期信号であることを特徴とする請求項７に記載の変位センサ。
- ２次元の直交座標系の横軸方向に上記２つの周期信号の一方の出力を、縦軸方向に他方の出力を取り、上記横軸と縦軸の交点でのそれぞれの座標の値が、上記２つの周期信号のそれぞれの出力の振幅中心値に一致するように座標系を取り、且つ、上記座標系上で上記２つの周期信号のそれぞれの出力によって決まる点が移動体の変位につれて描く波形を上記２つの周期信号のリサージュ波形とし、
上記２つの周期信号のリサージュ波形を、上記２つの周期信号の振幅中心を通る任意の直線で２つの区分に分割した際に、どちらの区分についても原点信号発生位置候補の位相が１つ以上含まれることを特徴とする請求項１１に記載の変位センサ。 - 上記複数の原点信号発生位置候補の内、最適な候補を検知する判定部をさらに具備し、
上記選択部は、上記判定部からの判定結果に基づいて原点信号発生位置を選択可能とすることを特徴とする請求項１１に記載の変位センサ。 - 上記移動体が所定の範囲にある場合に、上記周期信号とは必ずしも同期していない原点検出用信号が発生され、
上記判定部は、上記原点検出用信号の発生時と原点信号発生位置候補での上記周期信号の各位相について、それらの位相差に基づき上記最適な候補を検知することを特徴とする請求項１３に記載の変位センサ。 - 上記判定部は、上記原点検出用信号の発生時と上記原点信号発生位置候補での上記周期信号の各位相について、それらの位相差を０°〜１８０°で表した時に、位相差が最も大きくなる原点信号発生位置候補を最適と判定することを特徴とする請求項１４に記載の変位センサ。
- ２つの上記原点信号発生位置候補を有し、
該２つの原点信号発生位置候補の間で上記周期信号が１８０°の位相差を持つことを特徴とする請求項１１に記載の変位センサ。 - ２次元の直交座標系の横軸方向に上記２つの周期信号の一方の出力を、縦軸方向に他方の出力を取り、上記横軸と縦軸の交点でのそれぞれの座標力の値が、上記２つの周期信号のそれぞれの出力の振幅中心値に一致するように座標系を取り、且つ、上記座標系上で上記２つの周期信号のそれぞれの出力によって決まる点が移動体の変位につれて描く波形を上記２つの周期信号のリサージュ波形とし、上記２つの周期信号のリサージュ波形と上記縦軸又は横軸との２交点の組合せを、原点信号発生位置候補の位相とする請求項１６に記載の変位センサ。
- ２次元の直交座標系の横軸方向に上記２つの周期信号の一方の出力を、縦軸方向に他方の出力を取り、上記横軸と縦軸の交点でのそれぞれの座標力の値が、上記２つの周期信号のそれぞれの出力の振幅中心値に一致するように座標系を取り、且つ、上記座標系上で上記２つの周期信号のそれぞれの出力によって決まる点が移動体の変位につれて描く波形を上記２つの周期信号のリサージュ波形とし、
上記移動体が所定の範囲にある場合に、上記周期信号とは必ずしも同期していない原点検出用信号が発生され、
上記２つの周期信号のリサージュ波形を、分割してできる複数の区分のうち、上記２つの周期信号で決まる点が含まれる区分が、少なくとも上記原点検出用信号の発生時に判別できることを特徴とする請求項１１に記載の変位センサ。 - 上記原点検出用信号の発生時に上記２つの周期信号によって決まる点が存在するリサージュ波形上の上記区分に基づき、上記複数の原点信号発生位置候補の内、最適な原点信号発生位置候補を検知する判定部をさらに具備し、
上記選択部は、上記判定部からの判定結果に基づいて原点信号発生位置を選択可能とすることを特徴とする請求項１８に記載の変位センサ。 - 上記判定部は、上記原点検出用信号の発生時に上記２つの周期信号によって決まる点が存在するリサージュ波形上の区分と上記原点信号発生位置候補での上記周期信号の各位相について、それらの位相差を０°〜１８０°で表す時に、上記区分と各原点信号発生位置候補の組合せについて、区分内での位相差の最小値を該区分と各原点信号発生位置候補の位相差とし、この位相差が最も大きくなる原点信号発生位置候補を最適と判定することを特徴とする請求項１９に記載の変位センサ。
- 上記区分の数が２つであることを特徴とする請求項１８に記載の変位センサ。
- 上記２つの周期信号のリサージュ波形を、上記縦軸又は横軸で分割してできる２つの区分を上記区分とすることを特徴とする請求項２１に記載の変位センサ。
- 上記判定部は、
上記リサージュ波形と上記縦軸との２交点を、原点信号発生位置候補の位相とし、上記２つの周期信号のリサージュ波形を上記横軸で分割してできる２つの区分を有するとき、
原点検出用信号発生時に上記２つの周期信号によって決まる点が存在する上記リサージュ波形上の区分と異なる区分に含まれる原点信号発生位置候補を最適と判定することを特徴とする請求項２２に記載の変位センサ。 - 上記移動体が所定の範囲にある場合に、上記周期信号とは必ずしも同期していない複数の原点検出用信号が発生され、
上記複数の原点検出用信号の少なくとも一部と同数の上記原点信号発生位置候補が有り、
上記複数の原点検出用信号の少なくとも一部と上記原点信号発生位置候補の間に１対１の対応があり、
上記選択部は、１つの上記原点信号発生位置候補の位相検出に、対応する上記原点検出用信号を用いることを特徴とする請求項１１に記載の変位センサ。 - 同一周期を有する３つ以上の上記周期信号が有り、
上記周期信号の数と同数の上記複数の原点信号発生位置候補が有り、
上記複数の原点信号発生位置候補と上記周期信号に１対１の対応が有り、
上記選択部は、上記複数の原点信号発生位置候補の位相検出に、対応する上記周期信号を用いることを特徴とする請求項７に記載の変位センサ。 - 上記３つ以上の周期信号は、９０°位相差の２信号、３信号、及び４信号の何れかを元に、位相分割によって生成されることを特徴とする請求項２５に記載の変位センサ。
- 上記周期信号の少なくとも１つが、その周期信号自身のほぼ振幅中心値を交差することによって、上記複数の原点信号発生位置候補の位相検出を行うことを特徴とする請求項７に記載の変位センサ。
- 上記周期信号の少なくとも１つを２値化したパルス信号が有り、
上記パルス信号の立ち上がり又は立ち下がりと移動体の移動方向とによって、上記複数の原点信号発生位置候補の位相検出を行うことを特徴とする請求項７に記載の変位センサ。 - 上記複数の原点信号発生位置候補が上記周期信号の２周期内に配置されることを特徴とする請求項１に記載の変位センサ。
- 上記移動体が所定の範囲にある場合に原点検出用信号を発生して上記原点検出用信号をラッチし、
上記原点検出用信号がラッチされた後に、上記周期信号の少なくとも１つに原点信号を同期させて発生させることを特徴とする請求項１に記載の変位センサ。 - 上記移動体が所定の方向に移動する場合にのみ原点検出を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の変位センサ。
- 移動体の位置又は角度の変位に応じて発生する、周期信号に基づき変位量を検出し、上記移動体が所定の範囲にある場合に、原点信号を発生する変位センサの最適な原点位置候補の検知方法であり、
上記変位センサは、
上記移動体が所定の範囲にある場合に、原点検出用信号を発生し、
上記原点信号が発生する原点信号発生位置には複数の原点信号発生位置候補があって、
上記複数の発生位置候補の中から１つの発生位置候補を原点信号発生位置として選択する選択部と、上記複数の原点信号発生位置候補の内、最適な発生位置候補を、原点検出用信号発生時に検知する判定部とを有しており、
上記選択部は、上記判定部の判定結果に基づいて原点信号発生位置を選択可能であるような変位センサの最適な原点位置候補の検知方法において、
原点検出用信号の発生を検知するステップと、
上記判定部により最適な原点位置候補を検知するステップと、
判定結果を出力するステップと、
原点位置の設定を切り替えるステップと、
を有することを特徴とする変位センサの最適な原点位置候補の検知方法。 - 移動体の位置又は角度の変位に応じて発生する、周期信号に基づき変位量を検出し、上記移動体が所定の範囲にある場合に、原点信号を発生する変位センサの最適な原点位置候補の検知方法であり、
上記変位センサは、
上記移動体が所定の範囲にある場合に、原点検出用信号を発生し、
上記原点信号が発生する原点信号発生位置には複数の原点信号発生位置候補があって、
上記複数の発生位置候補の中から１つの発生位置候補を原点信号発生位置として選択する選択部と、上記複数の原点信号発生位置候補の内、最適な発生位置候補を、原点検出用信号発生時に検知する判定部とを具備しており、
上記選択部は、上記判定部の判定結果に基づいて原点信号発生位置を選択可能であるような上記変位センサの最適な原点位置候補の検知方法において、
原点検出用信号の発生を検知するステップと、
上記判定部により最適な原点位置候補を検知するステップと、
判定結果を出力するステップと、
判定結果を反映させる設定か判断するステップと、
設定を反映させると判断した場合のみ、原点位置の設定を切り替えるステップと、
を有することを特徴とする変位センサの最適な原点位置候補の検知方法。 - 上記移動体の移動方向が反転した場合には、一旦最適な原点位置候補の検知シーケンスを終了することを特徴とする請求項３２又は３３に記載の変位センサの最適な原点位置候補の検知方法。
- 移動体の位置又は角度の変位に応じて発生する周期信号に基づき変位量を検出し、上記移動体が所定の範囲にある場合に、原点信号を発生する変位センサであって、
上記移動体が所定の範囲にある場合に、上記周期信号とは必ずしも同期していない原点検出用信号を発生する原点検出用信号発生部と、
上記原点検出用信号の発生時と原点信号発生位置での上記周期信号との位相余裕度を元に、現状の原点信号発生位置の安定度を判断する安定度判定部と、
を具備することを特徴とする変位センサ。 - 上記安定度判定部は、上記原点検出用信号発生時と上記原点信号発生位置での上記周期信号との位相差を０°〜１８０°で表した時に、位相差が１８０°の時に最も安定、位相差が０°の時に最も不安定と判定することを特徴とする請求項３５に記載の変位センサ。
- 上記原点信号発生位置には複数の候補があり、その内の１つを上記原点信号発生位置として選択可能なことを特徴とする請求項３５に記載の変位センサ。
- 上記安定度の判定結果に基づいて上記原点信号発生位置の指定を変更可能であることを特徴とする請求項３７に記載の変位センサ。
- 指定されている原点信号発生位置がいずれの上記原点信号発生位置の候補であるかを上記安定度判定部が自動で取得可能であることを特徴とする請求項３７に記載の変位センサ。
- 上記周期信号は、ほぼ９０°位相差を持つ２つの周期信号であり、
２次元の直交座標系の横軸方向に上記２つの周期信号の一方の出力を、縦軸方向に他方の出力を取り、上記横軸と縦軸の交点でのそれぞれの座標の値が、上記２つの周期信号のそれぞれの出力の振幅中心値に一致するように座標系を取り、上記座標系上で上記２つの周期信号のそれぞれの出力によって決まる点が移動体の変位につれて描く波形を上記２つの周期信号のリサージュ波形とし、
上記安定度判定部は、上記２つの周期信号のリサージュ波形を２つ以上の複数の区分に分割し、上記原点検出用信号発生時に上記２つの周期信号によって決まる点が存在する上記リサージュ波形上の区分に基づき上記安定度を判定することを特徴とする請求項３５に記載の変位センサ。 - 上記複数の区分は、上記２つの周期信号のリサージュ波形を、対応する変位量がほぼ均等になるように分割してできることを特徴とする請求項１８又は４０に記載の変位センサ。
- 上記安定度判定部は、上記原点検出用信号発生時に上記２つの周期信号によって決まる点が存在するリサージュ波形上の区分と上記原点信号発生位置での周期信号の位相差を０°〜１８０°で表す時に、上記区分内での位相差の最小値を該区分と上記原点信号発生位置との位相差とし、該位相差が１８０°の時最も安定、０°の時最も不安定と判定することを特徴とする請求項４０に記載の変位センサ。
- 上記区分の数が２つであることを特徴とする請求項４０に記載の変位センサ。
- 上記２つの周期信号のリサージュ波形を、上記横軸又は縦軸で分割してできる２つの区分を上記区分とすることを特徴とする請求項４３に記載の変位センサ。
- 上記原点信号発生位置候補が２つ有り、上記２つの周期信号のリサージュ波形と上記縦軸との２交点を、それぞれの原点信号発生位置候補の位相とし、上記２つの周期信号のリサージュ波形を上記横軸で分割してできる２つの区分が有るとき、
上記安定度判定部は、原点検出用信号発生時に上記２つの周期信号によって決まる点が存在するリサージュ波形上の区分と原点信号発生位置が同じ区分に含まれる時は不安定、異なる区分に含まれる時は安定と判定することを特徴とする請求項４４に記載の変位センサ。 - 上記安定度判定部は、上記２つの周期信号のうちの上記縦軸に対応する周期信号の２値化信号が原点検出用信号発生時と原点信号発生位置において、同じ信号レベルである時は不安定、異なるレベルである時は安定と判定することを特徴とする請求項２３又は４５に記載の変位センサ。
- 上記複数の区分の数が４つであることを特徴とする請求項１８又は４０に記載の変位センサ。
- 上記４つの区分は、上記２つの周期信号のリサージュ波形を、上記横軸、および、上記縦軸で分割してできることを特徴とする請求項４７に記載の変位センサ。
- 上記４つの区分は、各々上記縦軸と上記横軸との交点を通り、かつ、上記横軸に対して±４５°の傾きを有する２直線で分割してできることを特徴とする請求項４７に記載の変位センサ。
- 上記複数の区分の数が８つであることを特徴とする請求項１８又は４０に記載の変位センサ。
- 上記８つの区分は、上記２つの周期信号のリサージュ波形を、上記縦軸と上記横軸、並びに、各々上記縦軸と上記横軸との交点を通り、かつ、上記横軸に対して±４５°の傾きを有する２直線、の４つの直線で分割してできることを特徴とする請求項５０に記載の変位センサ。
- 上記安定度判定部は、上記移動体が原点検出を行う方向に移動する場合にのみ、安定度の判断及び安定度の出力の双方を行うことを特徴とする請求項３５に記載の変位センサ。
- 上記安定度のレベルをデジタル的に表現することを特徴とする請求項３５に記載の変位センサ。
- 移動体の位置又は角度の変位に応じて発生する、周期信号に基づき変位量を検出し、上記移動体が所定の位置又は角度である原点信号発生位置にある場合に、原点信号を発生する変位センサの原点検出の安定度判断方法であり、
上記変位センサは、
上記移動体が所定の範囲にある場合に原点検出用信号を発生し、
上記原点検出用信号の発生時と原点信号発生位置での上記周期信号との位相余裕度を元に、現状の原点信号発生位置の安定度を判断する安定度判定部を有しているような上記変位センサの原点検出の安定度判断方法において、
原点検出用信号の発生を検知するステップと、
上記安定度判定部により現状の原点位置の安定度を判断するステップと、
上記判定結果を出力するステップと、
を有することを特徴とする変位センサの原点検出の安定度判断方法。 - 上記原点信号が発生する原点信号発生位置には複数の原点信号発生位置候補があって、かつ、上記変位センサが、上記複数の発生位置候補の中から１つの発生位置候補を原点信号発生位置として選択する選択部をさらに具備するとき、
判定結果を反映させるか判断するステップと、
判定結果を反映させると判断した場合のみ、原点位置の設定を切り替えるステップと、
をさらに有することを特徴とする請求項５４に記載の変位センサの原点検出の安定度判断方法。 - 上記判定結果を反映させるか判断するステップ及び上記原点位置の設定を切り替えるステップが自動で行われることを特徴とする請求項５５に記載の変位センサの原点検出の安定度判断方法。
- 上記移動体の移動方向が反転した場合には、上記安定度判定のシーケンスを、一旦終了することを特徴とする請求項５４に記載の変位センサの原点検出の安定度判断方法。
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