JP2008510148A

JP2008510148A - エンコーダ・インターフェイス用のディスクリミネータをエイリアシングするための方法、装置およびコンピュータ・プログラム・プロダクト

Info

Publication number: JP2008510148A
Application number: JP2007525868A
Authority: JP
Inventors: バックナーザチャリイ
Original assignee: Virginia Patentfoundation, University of
Current assignee: Virginia Patentfoundation, University of
Priority date: 2004-08-12
Filing date: 2005-08-12
Publication date: 2008-04-03
Also published as: EP1787394A4; WO2006020963A3; WO2006020963A2; EP1787394A2; CA2576857A1

Abstract

【課題】エイリアシングすることなくより高いエンコーダ速度で絶対位置を追跡することができる、改善されたエンコーダ・インターフェイスシステムを提供する。
【解決手段】この装置および関連装置、方法およびコンピュータ・プログラム・プロダクトは、精度や的確さを損なうことなく、この演算を実行できる。この改善されたエンコーダ・インターフェイスシステムは、各サンプリング反復のための信号の位相角を予測し、次いで予測位相角と実際の測定位相角との間の角度差を測定して加速度を明らかにできる。従って、このシステムの予測キャパシティはエイリアシングの問題を最小限に抑える。この技術の結果、エイリアシングは、ナイキスト周波数のように、信号取得コンポーネントのサンプリング率に依存する、観察対象の加速度が所定のしきい値を超えた時にのみ生ずる。重要なことは、大半の場合、この加速度制限は、当該システムが受ける加速を大幅に越える。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンコーダ・インターフェイス用のディスクリミネータをエイリアシングするための方法、装置およびコンピュータ・プログラム・プロダクトに関する。

本願は、「エンコーダ・インターフェイス用のディスクリミネータをエイリアシングするための方法、装置およびコンピュータ・プログラム・プロダクト」と題する２００４年８月１２日付提出に係る米国仮特許出願第６０／６０１，０４３号の優先権の主張を伴うものであり、その開示内容はここにそっくりそのままレファレンスとして導入される。また、本願は、「エンコーダ・インターフェイス用のディスクリミネータをエイリアシングするための方法、装置およびコンピュータ・プログラム・プロダクト」と題する２００４年１１月２２日付提出に係るＰＣＴ国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０３９３８０号の優先権の主張を伴うものでもあり、その開示内容はここにそっくりそのままレファレンスとして導入される。ここに開示したシステム、方法、コンピュータ・プログラム・プロダクトは、上記ＰＣＴ出願で利用されうる。

エンコーダは、ロータリーあるいはリニアモーションを電気信号に変換する。これら信号は、通常、コントロールおよび測定システムによって解釈される前にエンコーダ・インターフェイスによって何段階かの処理が行われる。このエンコーダ・インターフェイス内の第１段階は、通常、正弦波信号を瞬時位相角、モジュロ２π、に変換する。

但し、posは、測定されるべき瞬時位置を表し、intervalは、完全なシヌソイド期間に対応するエンコーダ距離を表す。モジュロリミテーションは、前記エンコーダによって生成された正弦波信号の周期的性質に起因する。デジタルシステムでは、エンコーダ信号はデジタル−アナログ・コンピュータでサンプリングされ、規定時間間隔Δｔで計算が行われる。而して、離散変数ｔは、タイムインスタンス０・Δｔ、１・Δｔ、２・Δｔ、・・・に対応する整数値０、１、２、・・・をとる。

エンコーダ・インターフェイスの第２段階は、通常、式１における瞬時モジュロ位相角を追跡して絶対位相を生成する。同位相は、位置に直線的に関連する。

この第２段階の一般的なアプローチは、連続的な時間ステップでモジュロ位相値θｍ間の相違を比較することである。従って、各時間ステップで、以下の異なる式が求められる：

但し、∠は、以下で定義される「相対運動」角度差オペレータである。

但し、θ［ｔ］およびｗ[t]は、以下のようにエンコーダ位置および速度に関するものである。

式１および３で概説した技術は、十分に低い角速度で正確に絶対位相を追跡する。しかしながら、角度差オペレータは、範囲［-π、π］の中で値を生成することのみでき、ｗ［ｔ］は、以下のように制約される。

而して、この制約を式７に適用することによって、以下のようになる。

この不等式は、周知のナイキストサンプリング周波数を特定するために示されうる。一定サンプリング周波数（回路の技術的制限）の場合は、これは制限されたエンコーダ速度に対応する。もし速度がこの限度を超えると、エイリアシングとして知られた現象が起こり、誤った結果を招く。而して、エンコーダをインターフェイスするのに用いられるこの伝統的な方法は、演算速度が制限されるという決定的な問題がある。

本発明の各種実施形態は、限定されるものではないが、エイリアシングを行うことなくより高いエンコーダ速度で絶対位置を追跡することができる、改善されたエンコーダ・インターフェイスコンポーネントを含む。この装置、関連装置、方法およびコンピュータ・プログラム・プロダクトは精度や的確さを損なうことなくこの演算を行うことができる。

背景技術で説明したように、既存のエンコーダ・インターフェイスは、限定された演算速度を生み出す絶対位置を追跡するために簡単な方法を用いる。しかしながら、この発明の各種実施形態は、この制限を克服する新しい技術を提供する。以下の異なる式は、新たなアプローチの側面を記載する：

初期条件は以下のとおりである。

但し、θｍ[t]は、式１で説明したとおり、このシステムにインプットされた測定位相であり、θ［ｔ］、ｗ［ｔ］およびａ［ｔ］は以下のようにエンコーダ位置、速度および加速度に関連する計算された量である。

各反復で、θ［ｔ−１］、θｍ［ｔ−１］およびｗ［ｔ−１］は既知であり、それらは前の反復からの保存結果であり、θｍ［ｔ］が測定される。新しいアルゴリズムは、θpredictedを表示された予測した相、およびθｍ［ｔ］と表示された実際の相との角度差を用いて、加速に起因するステップファクターａ［ｔ］を決定する。その相違は、予測された変化を超える位置の変化を示す。その予測変化は以前の反復からの速度に基づく。換言すると、現在の反復に関する位置の変化は、前の反復に加えて加速に起因する測定可能なステップファクターa[n]に関する位置の変化に等しい。

（式８および９に記載されたような）伝統的なエンコーダスキームにおいて最大速度を制限する同じ論拠は、その新しい技術に適用することができる。しかしながら、新しい技術のもとでは、その角度差の限定された範囲は以下のａ［ｔ］のみを制限する。

この制約を式１７に適用することによって、以下のようになる。

而して、元の速度制約は加速度制約と置換されている。大半の用途において、この加速度制限は、そのシステムが受ける加速度を大幅に超える。

本発明のシステムの１つの実施形態は、センサー・インターフェイスからの動きを検知することを提供する。このシステムは、前記センサー・インターフェイスから受け取った各反復の間に瞬時位相を取得する信号取得手段と、前記信号取得手段によって取得した前の反復からの前記瞬時位相を保持する位相登録手段と、前記信号取得手段によって取得した前の反復からの前記瞬時角速度アウトプットを保持するアウトプット登録手段と、現在の検知反復に起因する位相を予測する位相予測手段と、前記予測位相角に対する現在の反復のための角運動量を決定する位相減算手段と、誤ったオーバーフロー/アンダーフロー状態を補正するオーバーフロー補正手段と、現在の反復のためのトータル速度を計算する最終加算手段とを有する。

本発明のシステムの１つの実施形態は、センサー・インターフェイスからの動きを検知することを提供する。この方法は、前記インターフェイスから受け取った瞬時位相を取得すること、現在の反復のために前記取得ステップによって取得した前記瞬時位相を保持すること、前記前の反復からの計算された速度を保持すること、前記現在の検知反復に起因する位相を予測すること、前記予測位相角に対する現在の反復のための角運動量を決定すること、起こりうるオーバーフロー/アンダーフロー状態を補正すること、前記現在の反復のための前記位置に対する現在の反復のためのアウトプット速度を計算すること、を含む。

本発明のコンピュータ・プログラム・プロダクトの実施形態は、少なくとも１つのプロセッサをインターフェイスモーション検知システムと通信させるコンピュータ・プログラム・ロジックを有するコンピュータ使用可能媒体からなる。このコンピュータ・プログラム・ロジックは、インターフェイスシステムから受け取った瞬時位相を取得すること、現在の反復のために前記取得ステップによって取得した前記瞬時位相を保持すること、前の反復のために前記取得ステップによって取得した前記瞬時位相を保持すること、前の反復からの計算された速度を保持すること、現在の検知反復に起因する位相を予測すること、前記予測位相角に対する現在の反復のために角運動量を決定すること、起こりうるオーバーフロー/アンダーフロー状態を補正すること、前の反復のための前記位置に対する現在の反復のためのアウトプット速度を計算すること、を含む。

開示された技術およびシステムのこれら及び他の側面は、その利点および特徴と共に、以下の記述、図面および請求項からより一層明らかになるであろう。

本発明の各種実施形態は、限定されるものではないが、エイリアシングすることなくより高いエンコーダ速度で絶対位置を追跡する（および必要に応じてより低い速度で演算する）ことができる、改善されたエンコーダ・インターフェイスシステムを提供する。この装置および関連装置、方法およびコンピュータ・プログラム・プロダクトは、精度や的確さを損なうことなく、この演算を実行することができる。この改善されたエンコーダ・インターフェイスシステムは、各サンプリング反復のための前記信号の前記位相角を予測し、次いで前記予測位相角と実際の測定位相角との間の角度差を測定して加速度を明らかにすることができる。従って、そのシステムの予測キャパシティはエイリアシングの問題を最小限に抑える。この技術の結果、エイリアシングは、ナイキスト周波数のように、信号取得コンポーネントのサンプリング率に依存する、観察対象の加速度が所定のしきい値を超えた時にのみ生ずる。重要なことは、大半の場合、この加速度制限は、当該システムが受ける加速を大幅に越える。

このセクションは、本発明の各種実施形態のハードウエアの詳細な記載を提供する。（装置および方法に加えて）ソフトウエアもまた可能であり、次のセクションで説明する。これらの代替に加えて、様々な形態がある。本発明の各種実施形態はエンコーダハウジング内に直接的に一体化し、エンコーダ・インターフェイス内に一体化し、別のコンポーネントとして組み込み、あるいはパーソナルコンピュータ上で実施することができる。

例えば、本発明の実施形態は、アナログ-デジタル変換回路を備えたコンピュータ等で作動し、インプットからデータをサンプリングするソフトウエアからなるものであっても良い。本発明の実施形態は、アナログ-デジタル変換回路を備えたマイクロコントローラあるいはデジタルシグナルプロセッサで作動し、インプットからデータをサンプリングするソフトウエアからなるものであっても良い。本発明の実施形態は、アナログ-デジタルコンバータを含む別々のデジタル電子コンポーネントからなるものであっても良い。これらのコンポーネントは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（あるいはＰＡＬやＰＬＣのような他のプログラマブルデジタルロジック装置）を用いて制御され、そのインプットからデータをサンプリングする。本発明の実施形態は別のアナログ電子コンポーネントからなるものであっても良い。これらコンポーネントは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（あるいはＰＡＬやＰＬＣのような他のプログラマブルデジタルロジック装置）を用いて制御され、そのインプットからデータをサンプリングする。ここに記載したいずれかの実施形態において、インプットは、以下のいずれか１あるいは任意の組み合わせから受け取られても良い：ｉ）リニアエンコーダ、ii)ロータリーエンコーダ、iii)映像化回路を備えたストロボスコープ、iv)干渉計、ｖ）クォドラチャー・アウトプットを備えた他のセンサあるいは位置、角度および／または変位（または位置、角度および/または変位の検知の任意の組み合わせ）を検知する他の装置。

本発明の実施形態は、図１の説明的システムダイアグラム内の要素に対応する、以下のパーツを含むものであっても良い。

相インプット

この信号１２は、エンコーダ１０の瞬時位相を示すものであり、約０から（resolution-1）までの範囲の値を持つ符号のない個別の信号であるとする。ここに、変数resolutionは、本書において任意定数である。他のアナログあるいはデジタル信号は、アナログーデジタルコンバータおよびリニアスケーリングを使用してこのフォーマットに簡単に変換されうる。時間ステップｎでの瞬時位相は、図１において符号１４が付されたθｍ[t]として示される。

デジタルコントローラ

デジタルコントローラ１６（あるいは他の選択形式のコントローラ）は、それが当該システム２の各コンポーネントまたは選択コンポーネントに接続するときに、そのシステム図中の全てのコンポーネントのフロー制御を取り扱う。

典型的なプロトタイプでは、そのコントローラはテキサスインスツルメンツ社製造のMSP430 Mixed Signal Processorを含めうる。しかしながら、多くの他の形態でも良いと理解されなければならない。ある前途有望な代替物はボックス内の幾つかあるいは全てのコンポーネントを別々の個別のコンポーネントにし、FPGA上の有限状態機械を使ってフロー制御を制御することである。

位相レジスタ

位相レジスタ１８のアウトプット２０は、前の個別時間ステップからの位相値を保持している。このコンポーネントのトリガリングは、ディジタルコントローラ１６によって調整される。もし別のデジタルロジックコンポーネントとして実施されると、このコンポーネントは、連続した２つのレジスタからなるものであっても良い（単一反復の間変化からインプット信号をキープする第１ステージと、前の反復から位相を維持する第２ステージ）。位相レジスタのアウトプット２０は、図１においてθｍ「ｔ−１」と示されている。

アウトプットレジスタ

アウトプットレジスタ２３のアウトプット２２は、前の時間ステップからのアウトプット値を保持している。このコンポーネントのトリガリングは、ディジタルコントローラ１６によって調整される。もし別のデジタルロジックコンポーネントとして実施されると、このコンポーネントは、連続した２つのレジスタからなるものであっても良い（単一反復の間変化からインプット信号をキープする第１ステージと、前の反復から位相を維持する第２ステージ）。アウトプットレジスタのアウトプット２２は、図１においてｗ［ｔ−１」と示されている。

位相プレディクタ

位相プレディクタ２５は、前の反復θｍ［ｔ−１］からの位相と、２２で示された前回の反復Ｗ［ｔ−１］からの合計動作を使い、現在の検出反復（即ち、以下に説明する２８で示された計算されたθpredicted[t]）に起因する位相を予測する。位相プレディクタは、加算器２４とモジュロ分割ユニット２６とからなり、式１３で示された続く行動、即ち符号２８が付されたθpredicted [t]を生成する。

位相減算器

この位相減算器コンポーネント３０は、前記予測された位相角に対する、現在の反復に関する角運動量を決定する。この運動は、単に、実際の位相値θｍ［ｔ］と位相プレディクタθpredicted[t]に関する位相値との間の差である。このコンポーネントからのデジタルアウトプットは、図１に符号３２が付された信号ｍである。

オーバーフローコレクター

約３５９度から約０度または約０度から約３５９度への位相角の変化は、わずかそれぞれ約１度または約−１度の実際の動きで、それぞれ約−３５９度または約３５９度の相対運動を生じさせる。オーバーフローコレクターによって提供された以下の技術は、以下のこの種の誤ったオーバーフロー/アンダーフローを修正する。

位相減算器３０とオーバーフローコレクター３４の組み合わせは、「角度差機能」を実行する。

加算器

図１の最終加算器３８は、現在の反復の速度に比例する、符号４０が付されたｗ［ｔ］を計算するのに使われる。この演算は式１１と同等である。

カウンタ

このカウンタ４２は、逐次反復に関するｗ［ｔ］値をカウントするレジスターベースのコンポーネントである。この演算は式１０と同等である。このタウンタ４２は、本発明のシステムアウトプット４４を生成し、絶対位相を表す。

ソフトウエアの側面を見ると、以下は、本発明の典型的な実施形態の典型的なソフトウエアの遂行を記載したＣソースコードである。以下のソフトウエアの機能は譲受人により著作権で保護されている。

本発明の方法は、ハードウエア、ソフトウエアあるいはその組み合わせで実施することができ、また１またはそれ以上のコンピュータシステム、プロセッサ、コントローラあるいは他の処理システムにおいて実施することができる。また、そのコンピュータシステムは、通信インフラストラクチャーからグラフィック、テキストおよび他のデータを送るディスプレイインターフェイスを含むものであっても良い。またこのコンピュータシステムは、メインメモリ、好ましくはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含み、また二次メモリを含むものであっても良い。二次メモリとしては、例えば、フレキシブル・ディスクドライブ、磁気テープドライブ、光学ディスクドライブ、フラッシュメモリ等で代表される、ハードディスクドライブおよび/またはリムーバブルストーレッジドライブを含み得る。リムーバブルストーレッジドライブは、周知の方法でリムーバブルストーレッジユニットから読み取りおよび/または同ユニットへ書き込む。リムーバブルストーレッジユニットには、リムーバブルストーレッジドライブによって読まれおよび／または書き込まれる、フレキシブルディスク、磁気テープ、光学ディスク等がある。知られているように、リムーバブルストーレッジユニットは、内部にコンピュータソフトウエアおよび／またはデータを保存するコンピュータ使用可能ストーレッジ媒体を含む。別の実施形態では、二次メモリは、コンピュータプログラムあるいは他の指示をコンピュータシステムにロードすることを許容する他の手段を含みうる。そのような手段としては、例えばリムーバブルユニットおよびインターフェイスがある。そのようなリムーバブルストーレッジユニット/インターフェイスの例としては、（ビデオゲーム器にみられるような）プログラムカートリッジおよびカートリッジインターフェイス、（ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭあるいはＥＥＰＲＯＭのような）リムーバブルメモリーチップおよび対応ソケット、および他のリムーバブルストーレッジユニットおよびソフトウエアおよびリムーバブルソトーレッジユニットからコンピュータシステムへ転送されるべきデータを許容するインターフェースがある。コンピュータシステムは、また通信インターフェイスをも含む。通信インターフェイスはコンピュータシステムと外部装置との間でソフトウエアおよびデータを転送する。通信インターフェイスとしては、モデム、（エサーネット等の）ネットワークインターフェイス、シリアル又はパラレルコミュニケーションポート、ＰＣＭＣＩＡスロットおよびカード、モデム等が挙げられる。コミュニケーションインターフェイスを介して転送されるソフトウエアおよびデータは、通信インターフェイスで受信される電気、電磁気、光あるいは他の信号の形態である。信号は、コミュニケーションパス（即ち、チャネル）を介して通信インターフェイスに提供される。チャネル（あるいは他の通信手段あるいはここに開示されたチャネル）は、信号を搬送し、ワイヤーやケーブル、光ファイバー、電話線、携帯電話リンク、ＲＦリンク、赤外線リンク、および他の通信チャネルを用いて使用される。本書では、「コンピュータプログラム媒体」および「コンピュータ使用可能媒体」は、リムーバブル記憶ドライブ、ハードディスクドライブにインストールされたハードディスク等の媒体および信号を一般的に意味するものとして用いる。これらのコンピュータ・プログラム・プロダクトは、ソフトウエアをコンピュータシステムに提供する手段である。本発明の各種実施形態はそのようなコンピュータプロダクトを含むものである。コンピュータプログラム（コンピュータ制御ロジックとも称される）は、主記憶装置および/または二次記憶装置に格納される。コンピュータプログラムは通信インターフェイスを介して受信されうる。そのようなコンピュータプログラムは、実行されたとき、コンピュータシステムにここに開示した本発明の特徴を実行させることができる。特に、このコンピュータプログラムは、実行されたとき、プロセッサに本発明の機能を実行させることができる。従って、そのようなコンピュータプログラムは、コンピュータシステムのコントローラを表す。本発明がソフトウエアを用いて実行される実施形態において、そのソフトウエアは、コンピュータ・プログラム・プロダクトに格納され、リムーバブル格納ドライブ、ハードドライブ又は通信インターフェイスを使ってコンピュータシステムに取り込んでも良い。コントロールロジック（ソフトウエア）は、プロセッサによって実行されたとき、そのプロセッサにここに開示された本発明の機能を実行させる。他の実施形態においては、本発明は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）のようなハードウエアコンポーネントを使って、ハードウエア内で主として実行される。ここに開示された機能を事項する他のハードウエア状態機械の遂行は、いわゆる当業者にとって自明なものである。更に他の実施形態においては、本発明は、ハードウエアおよびソフトウエアの組み合わせを使って実行される。本発明のソフトウエアの実施形態の事例においては、上述した方法は、当該分野における熟練者に既知の各種プログラムおよびプログラミング言語において実行されうる。

本発明の各種実施形態および方法は、下記の特許および公報に開示されたもの（これらの内容はそっくりそのままここにリファレンスとして導入される）を含む様々なインターフェイス、機能、目的、方法およびシステムに利用することができるものである。
米国特許第６，６３０，６５９号Ｂ１、ストリッズバーグ、「位置トランスジューサ」米国特許第６，５７３，７１０号Ｂ１、サントス他、「複数の整列したセンサエレメントを含む位置および/または変位センサ」米国特許第６，５５６，１５３号Ｂ１、カーダモン、「エンコーダ解像度を向上させるシステム及び方法」米国特許第６，４５９，２６１号Ｂ１、ルゾウ他、「磁気増分モーション検知システムおよび方法」米国特許第６，４５６、０６３号Ｂ１、モレノ他、「デジタル磁気センサ用自己補正制御回路」米国特許第６，２９４，９１０号Ｂ１、トラボスティノ他、「動的ターゲットの位置を検出するためのデジタル位置センサ」米国特許第６，２３２，７３９号Ｂ１、クレフタ他、「パルススイッチングストラテジイをもった高解像度増分位置センサ」米国特許第号６，１９１，４１５Ｂ１、ストリッズバーグ、「位置トランスジューサ」米国特許第６，１７２，３５９号Ｂ１、ストリッズバーグ、「位置トランスジューサ」米国特許第６，０８４，２３４号Ｂ１、ストリッズバーグ、「位置トランスジューサ」米国特許第５，７１９，７８９号Ｂ１、カワマタ、「変位量を検知するための方法および装置」米国特許第５，４４２，３１３号Ｂ１、サントス他、「解像乗算回路」米国特許第５，０６７，０８９号Ｂ１、イシイ他、「信号補完回路を備えた装置および同装置を有する変位測定装置」米国特許第５，０４１，７８４号Ｂ１、グリービラー、「磁気変形フラックスバーを備えた磁気センサ」米国特許第５，０１２，２３９号Ｂ１、グリービラー、「高解像度位置センサ回路」米国特許第４，９７２，０８０号Ｂ１、タニグチ、「Ａ／Ｄ変換およびクロッキングを備えたパルスエンコーダ用信号処理装置」米国特許第４，６３０，９２８号Ｂ１、クリングラー他、「長さ測定装置」米国特許第４，５８７，４８５号Ｂ１、パピエニック、「デジタル増分トランスミッタ用の評価アレンジメント」米国特許第３，９５６，９７３号Ｂ１、ポンプラス、「ピストン位置制御を備えたダイキャスティング機会」「高解像度クォドラチャーエンコーダ・インターフェイス(EnhancedResolution Quadrature Encoder Interface)」、ジイ．バックナー、修士論文、バージニア州シャーロッツビル、バージニア大学、電気・コンピュータエンジニアリング学部

更に他の実施形態は上で引用した文献よび実施例の図面を参照することにより当該分野における熟練者にとって容易になるであろう。多数のバリエーション、変形および追加の実施形態が可能であり、従ってそのような全てのバリエーション、変形および実施形態は本願の精神および範囲内になるものであると、理解されなければならない。例えば、本願のどのような箇所（例えば、題名、分野、背景、発明のサマリー、アブストラクト、図面等）における記載内容にも拘わらず、特にそれに反する記載がない限り、如何なる特定の記載あるいは図示したアクティビティあるいは要素、そのようなアクティビティの如何なる特定のシーケンス、如何なるそのような要素の特定の相互関係を、ここのいずれの請求項あるいは優先権を主張するいずれの出願において導入することを要求されない。更に、如何なるアクティビティも繰り返すことができ、如何なるアクティビティも複数の者によって実施することができ、かつ/または如何なる要素も再現できる。更には、如何なるアクティビティあるいは要素も排除することができ、アクティビティのシーケンスは変更でき、かつ/または要素の相互関係は変更できる。明からにそれに反する記載がない限り、記載されあるいは図示されたアクティビティあるいは要素、如何なる特定のシーケンスあるいはそのようなアクティビティ、如何なる特定のサイズ、速度、材料、ディメンジョン、あるいは周波数、あるいはそのような要素の如何なる特定の相互関係に関して要求されるものはない。更に、如何なる数値あるいは範囲がここに記載されているとき、明らかに反する記載がない限り、その数値あるいは範囲は、幅がある。何らかの範囲がここに記載されているとき、あきらかに反する記載がない限り、その範囲は、その全ての値およびその全ての部分的な範囲を含む。ここにレファレンスとして導入されている如何なる資料（例えば、米国/外国特許、米国/外国特許出願、書籍、記事等）における如何なる情報は、そのような情報および他の記載およびここに記載した図面間に矛盾がない範囲でレファレンスとしてのみ導入される。もしそのような矛盾（ここに記載したいずれかの請求項あるいは優先権を無効にする矛盾を含む）がある場合、参照文献にょって導入されたそのような矛盾情報はここにレファレンスとして特に導入されるものではない。

本願に導入され本願の一部を構成する添付図面は、本願の幾つかの側面および実施形態をその記載と共に図示し、本発明の原理を説明するために提供される。図面は本発明の実施形態を図示するためにのみ提供され、本発明を限定するものであると解釈されるべきではない。
図1は、本発明の実施形態のインターフェイスおよびその信号処理コンポーネンツをブロック形式で示す概略ダイヤグラムである。

Claims

センサー・インターフェイスから動きを検知するシステムであって、
前記センサー・インターフェイスから受け取った各反復の間に瞬時位相を取得する信号取得手段と、
前記信号取得手段によって取得した前の反復からの前記瞬時位相を保持する位相登録手段と、
前記信号取得手段によって取得した前の反復からの前記瞬時角速度アウトプットを保持するアウトプット登録手段と、
現在の検知反復に起因する位相を予測する位相予測手段と、
前記予測位相角に対する現在の反復のための角運動量を決定する位相減算手段と、
誤ったオーバーフロー/アンダーフロー状態を補正するオーバーフロー補正手段と、
現在の反復のためのトータル速度を計算する最終加算手段と
を有する。
絶対位置、角度あるいは動き、あるいはそれらの組み合わせが、カウンター手段によって累積される、請求項１に記載のシステム。
時間ステップｎで前記インプットの前記瞬時位相はθｍ［ｔ］で示される、請求項２に記載のシステム。
前記位相登録は、θｍ［ｔ−１］として示される、請求項３に記載のシステム。
前記位相予測手段は、θｍ［ｔ−１］として示される前の反復、およびｗ［ｔ−１］として示される前の反復から前記トータルな動きを使って、現在の検知反復に起因する前記位相を予測することを含む、請求項４に記載のシステム。
前記予測された位相に対する現在の反復の角運動量は、θｍ[t]として示される実際の位相値とθpredicted［ｔ］として示される前記位相予測手段の前記位相値との間の差異によって決定される、請求項５に記載のシステム。
前記オーバーフロー/アンダーフロー状態は以下の式によって決定される、請求項６に記載のシステム。
前記前の反復からの位置または角度に対する前記計算された速度は、ｗ［ｔ］によって反映される、請求項７に記載のシステム。
前記カウンター手段は、逐次反復のためのｗ［ｔ］値をカウントし、θｍ［ｔ］として反映される前記実際の絶対位相あるいは位置を提供する、請求項８に記載のシステム。
前記カウンター手段は、加算装置および/または積算装置の少なくとも１つからなる、請求項２に記載のシステム。
前記信号取得手段は、アナログ・デジタルコンバータからなる、請求項１に記載のシステム。
前記信号取得手段および前記センサー・インターフェイスは互いに一体化されている、請求項１に記載のシステム。
前記位相予測手段は加算手段およびモジュロ分割ユニット手段からなる、請求項１に記載のシステム。
前記センサー・インターフェイスは、リニアエンコーダ、ロータリーエンコーダ、映像化回路を備えたストロボスコープ、干渉計、クォドラチャー・アウトプットを有する他のセンサー、あるいは位置、角度および／または変位を検知する他の装置、あるいはそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つからなる、請求項１に記載のシステム。
更に、前記システムと通信するコントローラを備えている、請求項１に記載のシステム。
前記コントローラは、コンピュータ・コントローラを含む、請求項１５に記載のシステム。
センサー・インターフェイスから動きを検知する方法であって、当該方法は、
前記インターフェイスから受け取った瞬時位相を取得すること、
現在の反復のために前記取得ステップによって取得した前記瞬時位相を保持すること、
前記前の反復からの計算された速度を保持すること、
前記現在の検知反復に起因する位相を予測すること、
前記予測位相角に対する現在の反復のための角運動量を決定すること、
起こりうるオーバーフロー/アンダーフロー状態を補正すること、
前記現在の反復のための前記位置に対する現在の反復のためのアウトプット速度を計算する
こと、
を含む。
前記センサー・インターフェイスは、逐次反復からの前記速度アウトプットに基づいて絶対位相あるいは実際の位相を累積する、請求項１７に記載の方法。
前記センサー・インターフェイスは、リニアエンコーダ、ロータリーエンコーダ、映像化回路を備えたストロボスコープ、干渉計、クォドラチャーアウトプットを有する他のセンサー、あるいは位置、角度および／または変位を検知する他の装置、あるいはそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つからなる、、請求項１７に記載の方法。
更に、請求項１７にリストされたステップの少なくとも幾つかのステップでコントロールするために採用されたコンピュータ・コントローラを備えている、請求項１７に記載の方法。
少なくとも１つのプロセッサをインターフェイス・モーション検知システムと通信させるコンピュータ・プログラム・ロジックを有するコンピュータ使用可能媒体からなるコンピュータ・プログラム・プロダクトであって、該コンピュータ・プログラム・ロジックは、
インターフェイスシステムから受け取った瞬時位相を取得すること、
現在の反復のために前記取得ステップによって取得した前記瞬時位相を保持すること、
前の反復のために前記取得ステップによって取得した前記瞬時位相を保持すること、
前の反復からの計算された速度を保持すること、
現在の検知反復に起因する位相を予測すること、
前記予測位相角に対する現在の反復のために角運動量を決定すること、
起こりうるオーバーフロー/アンダーフロー状態を補正すること、
前の反復のための前記位置に対する現在の反復のためのアウトプット速度を計算する
こと、
を含む。
前記インターフェイス・モーション検知システムは、逐次反復からの前記速度アウトプットに基づいて絶対位相あるいは実際の位相を累積する、請求項２１に記載のコンピュータ・プログラム・プロダクト。
前記センサー・インターフェイスは、リニアエンコーダ、ロータリーエンコーダ、映像化回路を備えたストロボスコープ、干渉計、クォドラチャーアウトプットを有する他のセンサー、あるいは位置、角度および／または変位を検知する他の装置、あるいはそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つからなる、請求項２１に記載のコンピュータ・プログラム・プロダクト。