JPH0820274B2

JPH0820274B2 - 位置検出装置

Info

Publication number: JPH0820274B2
Application number: JP63048724A
Authority: JP
Inventors: 和也坂元; 満廣船津
Original assignee: SG KK
Current assignee: SG KK
Priority date: 1988-03-03
Filing date: 1988-03-03
Publication date: 1996-03-04
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: JPH01223310A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、絶対位置データを補間によって密に発生
し得るようにした位置検出装置に関し、更には、そのよ
うな補間に基づきインクリメンタルパルスを密に発生し
得るようにした位置検出装置に関する。

〔従来の技術〕

特開昭57−70406号に示されたような位相シフト型の
位置検出装置では、例えば第６図に示すように、１次交
流信号sinωｔの電気的位相角を検出対象物の位置に応
じた角度θだけシフトした２次出力信号sin（ωｔ＋
θ）を得て、この２次出力信号における位相シフト量θ
のデータθ₁,θ₂,θ₃,…を１周期毎にサンプリング・ホ
ールドすることにより検出対象物のアブソリュート位置
データを提供するようにしている。例えば、１次交流信
号sinωｔの所定位相角（例えば０）から２次出力信号s
in（ωｔ＋θ）の所定位相角（例えば０）までで位相角
のカウントを行い、このカウント値を２次出力信号の１
周期に同期するサンプリングタイミング毎に（サンプリ
ングパルスSPによって）サンプリングしホールドする。
この場合、検出対象物が或る位置で静止している場合は
各サンプリングタイミングで得られるデータθ₁,θ₂,θ
₃,…は変化せず、その静止位置を示している。検出対象
物が動いている場合は、各サンプリングタイミング毎の
検出対象物の現在位置に応じて各サンプリングタイミン
グで得られるデータθ₁,θ₂,θ₃,…が適宜変化する。た
だし、この変化の最小時間単位は、各サンプリングタイ
ミングである。

上記のような位相シフト型の位置検出装置は、一般
に、絶対位置検出装置であり、インクリメンタルパルス
は発生しない。

そのような絶対位置検出装置を用いてインクリメンタ
ルパルスを発生するようにした例は、実開昭57−168061
号に示されている。そこでは、上記２次出力信号の１周
期毎のサンプリングパルスSPに同期してインクリメンタ
ルパルスを発生するようになっている。このように絶対
位置検出装置を用いてインクリメンタルパルスを発生す
ることができるようにすることは、絶対位置検出装置特
有の利点を享受しつつ、インクリメンタルパルス用の制
御装置にもこの位置検出装置を適用することができるの
で、汎用性が高まる、という利点がある。

一方、従来より公知のインクリメンタルパルス発生手
段としては、回転符号板のパルスパターンを光学的に読
取るようにした光学式のインクリメンタルエンコーダが
存在する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したような位相シフト型の位置検出装置において
は、絶対位置検出データの変化の最小時間単位が上記サ
ンプリングパルスSPの１周期に限定されてしまうため、
検出対象物の移動速度が速い場合は、出力される絶対位
置検出データの値が飛び飛びになってしまい、精度が出
なくなる。換言すれば、上記サンプリングパルスSPの１
周期の間は、検出対象物がどんなに動いてもこれを検出
することができず、精度に悪影響を及ぼす。特に、この
位置検出装置の出力を制御装置に与えて利用に供する場
合、制御装置側の動作クロックは位置検出装置のサンプ
リングタイミングとは全く非同期であるため、位置検出
装置から制御装置に与える位置データの変化時間分解能
はできるだけ細かい方がビートを防ぐために望ましいの
であるが、上述のように位置データの変化時間分解能が
上記サンプリングパルスSPの１周期に限定されてしまう
のは好ましくない。

また、絶対位置検出装置を用いてインクリメンタルパ
ルスを発生する場合は、上述の実開昭57−168061号に示
されたもののように、上記サンプリングパルスSPに同期
してインクリメンタルパルスを発生する方式では、イン
クリメンタルパルスの分解能がサンプリングパルスSPの
１周期に限定されてしまうので好ましくない。実開昭57
−168061号では、そのような限界に鑑み、検出対象物の
速度を所定速度以下に限定することを条件としている
が、それでは速度応答性が低いものとなってしまう。敢
えて、限定された速度応答以上の速度に適用したとする
と、発生されるインクリメンタルパルスが歯抜けとな
り、そのパルス数が変位量に対応しないものとなってし
まう。

また、従来より公知の光学式インクリメンタルエンコ
ーダでは、パルス発生性能の限界から速度応答性能が限
界づけられてしまい、通常は50kHz程度の速度応答であ
り、高めることができてもせいぜい200kHz程度までであ
った。

この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、所定の
サンプリングタイミング毎に対象物の絶対位置データの
ディジタル値をサンプリングし出力する絶対位置検出手
段を具えた位置検出装置において、サンプリングタイミ
ングの周期よりも密な時間分解能で絶対位置データを発
生することができるようにすると共に、それと同様に高
分解能なインクリメンタルパルスを発生することができ
るようにした位置検出装置を提供しようとするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る位置検出装置は、所定のサンプリング
タイミング毎に対象物の絶対位置データのディジタル値
をサンプリングし出力する絶対位置検出手段と、前記絶
対位置検出手段から出力されるＮ回前のサンプリングタ
イミングにおける前回絶対位置データと今回のサンプリ
ングタイミングにおける今回絶対位置データとの差分デ
ータを求め、この差分データと繰越データとの加算値を
2ⁿの値で丸め、丸めて得られた2ⁿの値に応じて補間ステ
ップ数を決定し、丸めることによって生じた端数ｋを前
記繰越データとして次回のサンプリングタイミングの演
算に繰り越し、前記前回絶対位置データと前記今回絶対
位置データとの間を前記補間ステップ数に応じた数の補
間絶対位置データで補間して出力する補間手段と、前記
補間手段から出力される前記補間絶対位置データに基づ
きインクリメンタルパルスを形成し出力するインクリメ
ンタルデータ発生手段とを具えたものである。

〔作用〕

補間手段は差分データを2ⁿの値で丸め、丸めて得られ
た2ⁿの値に応じて補間ステップ数を決定し、丸めること
によって生じた端数ｋを次回のサンプリングタイミング
における差分データに繰り越すことによって、実際のデ
ィジタル処理回路における演算を可能とし、絶対位置検
出手段から出力された異なるサンプリングタイミング間
の絶対位置データを補間ステップ数に応じた数の絶対位
置データで補間することができるので、この補間手段か
ら出力される絶対位置データに基づきインクリメンタル
パルスを形成し出力することによって、絶対位置データ
と均等の高分解能なインクリメンタルパルスを発生する
ことができる。また、速度応答性は、補間演算用クロッ
クの許すかぎり高応答にすることができる。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照してこの発明の一実施例を詳細
に説明しよう。

第１図において、絶対位置検出手段10は、所定のサン
プリングタイミング毎に対象物の絶対位置データのディ
ジタル値をサンプリングし出力するもので、例えば、前
記特開昭57−70406号に示されたもののように、互いに
位相が異なる複数の交流信号によって別々に励磁される
複数の１次コイルC11,C12と２次コイルC2とを具えた可
変磁気抵抗型の位置センサ11を具備している。この位置
センサ11は回転型のものであってもよいし、直線型のも
のであってもよい。発振器12によって所定周波数（例え
ば1MHz）のマスタクロックパルスCPを発振し、これをカ
ウンタ13に入力してカウントする。カウンタ13の出力は
サインデータ発生器14及びコサインデータ発生器15に入
力され、正弦関数及び余弦関数のデータを発生する。正
弦関数及び余弦関数のデータは夫々ディジタル／アナロ
グ変換及びドライバ16,17に入力され、アナログの正弦
信号sinωｔ及び余弦信号cosωｔが発生される。この正
弦信号sinωｔ及び余弦信号cosωｔが励磁用の基準交流
信号として位置センサ11の１次コイルC11,C12に夫々入
力される。なお、カウンタ13のカウント値が１巡する周
期が励磁用の基準交流信号sinωt,cosωｔの１周期に相
当するものする。すなわち、カウンタ13のカウント値が
オール“0"からオール“1"まで変化する間に基準交流信
号sinωｔの１周期が発生する。

位置センサ11においては、位置検出対象物の位置に応
じて各１次コイルC11,C12に対応する磁気抵抗が変化
し、この位置に応じて位相変調した出力信号Ｙ＝Ksin
（ωｔ−θ）を２次コイルC2から出力する。この出力信
号Ｙにおける１次側交流信号に対する位相差θが位置検
出対象物の位置に対応しており、この位相差θを測定す
ることにより該位置検出対象物の絶対位置データを得る
ことができる。そのため、位置センサ11の出力信号Ｙ
は、アンプ及びフィルタ18を介してゼロクロスコンパレ
ータ19に入力され、ゼロクロス位相つまり位相角０が検
出される。この出力信号Ｙの位相角０の検出タイミング
に対応して発生する信号がサンプリングパルスSPとして
遅延回路20を介してラッチ回路21のラッチ制御入力に与
えられる。遅延回路20はサンプリングパルスSPに対して
僅かな遅れを持つサンプリングパルスSP′を作るための
ものである。このサンプリングパルスSP′に応じてラッ
チ回路21でカウンタ13の出力カウント値データをラッチ
する。こうして、位置検出対象物の現在位置に対応する
位相差θの測定データＤθがラッチ回路21においてラッ
チされる。つまり、このラッチ回路21の出力は、位置検
出対象物の現在の絶対位置データである。ただし、この
ラッチ回路21から出力される絶対位置データの変化タイ
ミングの最小単位はサンプリングパルスSPのタイミング
つまり位置センサ11の出力信号Ｙの１周期の時間であ
る。ここまでの説明に関しては、第６図のタイミングチ
ャートの例と同様である。

補間回路22は、ラッチ回路21から出力された異なるサ
ンプリングタイミングの位置データ間を補間し、絶対位
置データを密に発生させるためのものである。記憶回路
23は、ラッチ回路21の出力を入力し、ラッチ回路21から
現在出力されているデータのＮサンプリングタイミング
前のデータを記憶するものである。ゼロクロスコンパレ
ータ19から出力されるサンプリングパルスSPを記憶回路
23の取り込み制御信号として入力する。記憶回路23はラ
ッチあるいはシフトレジスタ等によって構成し、Ｎサン
プリングタイミング分のデータをサンプリングパルスSP
によって取り込む。例えば、Ｎ＝１ならば、記憶回路23
は単純なラッチによって構成してよい。遅延回路20から
のサンプリングパルスSP′によってラッチ回路21に新た
なサンプリングタイミングの位置データを取り込む直前
に該ラッチ回路21にそれまで記憶されていた位置データ
を取り込むために、サンプリングパルスSPのタイミング
のほうがSP′よりも幾分だけ進んでいる。

ラッチ回路21から出力される現在のサンプリングタイ
ミングの位置データＡと記憶回路23から出力されるＮサ
ンプリングタイミング前の位置データＢとが演算器24に
与えられ、Ａ−Ｂ＝Ｃの演算が行われる。これにより、
Ｎサンプリングタイミング前の位置データＢと今回のサ
ンプリングタイミングの位置データＡとの差Ｃが求めら
れる。この差Ｃのデータは補間データ発生回路25に与え
られる。補間データ発生回路25では、この差Ｃのデータ
に基づきサンプリングタイミング１周期における各補間
ステップ毎の位置補間データＤを発生する。この補間ス
テップ毎の位置補間データＤは、演算器26に与えられ、
ラッチ回路21から与えられる現在のサンプリングタイミ
ングの位置データＡに加算される。すなわち、この位置
補間データＤは、現在のサンプリングタイミングから次
のサンプリングタイミングまでの各補間ステップ毎の予
測変化値データとして使用される。こうして、演算器26
からは、現在のサンプリングタイミングから次のサンプ
リングタイミングまでの位置データを補間した絶対位置
データＥ（Ｅ＝Ａ＋Ｄ）が各補間ステップ毎に密に出力
される。

演算器26から出力された補間済みの絶対位置データＥ
はラッチ回路27に入力される。一方、補間データ発生回
路25では、サンプリングタイミング１周期における補間
ステップ数に応じてクロック選択信号CSLを発生し、ク
ロックゲート28に加える。クロックゲート28では、カウ
ンタ13から出力されるカウント値データの各ビットのう
ちクロック選択信号CSLによって選択されたビットの信
号をクロックパルスCLKとして選択出力する。このクロ
ックゲート28から選択出力されたクロックパルスCLK
は、各補間ステップのタイミングに対応している。ラッ
チ回路27はクロックゲート28から選択出力されたクロッ
クパルスCLKによってラッチ制御されるようになってお
り、このクロックパルスCLKに同期して各補間ステップ
毎の補間済みの絶対位置データＥをラッチする。

ラッチ回路27の複数ビット出力信号は補間により密に
発生する絶対位置データとして出力される。

また、各補間ステップのタイミングに対応しているク
ロックパルスCLKは、インクリメンタルデータ発生回路2
9にも与えられる。インクリメンタルデータ発生回路29
では、このクロックパルスCLK及び必要に応じてカウン
タ13のカウント出力並びに検出対象物の運動方向を示す
サイン信号SBに基づき、インクリメンタルパルスを発生
する。インクリメンタルデータ発生回路29では、例え
ば、クロックパルスCLKを1/2分周した分周出力をＡ相の
インクリメンタルパルスとして出力すると共に、これよ
り90度遅延したパルスを形成してこれをＢ相のインクリ
メンタルパルスとして出力し、また、絶対位置データの
値から原点を検出してこれに基づき原点パルスを形成し
て出力する。なお、ラッチ回路27から出力される絶対位
置データをインクリメンタルデータ発生回路29に入力
し、これに基づきインクリメンタルパルスを発生するよ
うにすることもできる（例えばその絶対位置データのう
ち最下位ビットLSBのデータをインクリメンタルパルス
として出力すると、というようにする）。

以上の構成により、例えば、100μｓの周期を持つ各
サンプリングタイミング毎に第２図（ａ）に示すよう
に、絶対位置検出手段10により絶対位置データが検出さ
れたとすると、補間回路22における予測補間によって、
第２図（ｂ）に示すように、補間済みの絶対位置データ
が密に発生されるようになる。そして、この補間回路22
の出力に基づき第２図（ｃ）に示すようなインクリメン
タルパルスを得ることができる。この例では、Ｎ＝１と
して、ラッチ回路21から出力するデータの１サンプリン
グタイミング前のデータを記憶回路23から出力するよう
にしている。最初のサンプリングタイミングの位置デー
タ「５」がラッチ回路21にラッチされたとき記憶回路23
から出力されるデータは「０」であり、演算器24の出力
Ｃは「５」である。これに応じた補間データ発生回路25
の処理により、最初のサンプリングタイミングの１周期
が５つの補間ステップに分割され、各補間ステップ毎の
位置補間データＤとして「０」，「１」，「２」，
「３」，「４」が順次出力される。この位置補間データ
Ｄが演算器26においてラッチ回路21からの位置データ
「５」に加算され、補間済みの絶対位置データとして各
補間ステップ毎に「５」，「６」，「７」，「８」，
「９」が順次出力される。次のサンプリングタイミング
においても上述と同様の処理が行われ、結局、補間済み
の絶対位置データが第２図（ｂ）に示すように密に発生
される。また、補間回路22の出力（クロックパルスCLK
あるいは補間済みの絶対位置データ）に基づき補間ステ
ップに対応して第２図（ｃ）に示すようなインクリメン
タルパルスをインクリメンタルデータ発生回路29におい
て形成することができる。このように補間済みの絶対位
置データの分解能と同じ精度でインクリメンタルパルス
を発生することができるので、検出対象物が高速運動し
てもパルスの歯抜け等の問題はおこらない。

次に、補間データ発生回路25の一詳細例について第３
図を参照して説明する。

第３図の実施例に示された補間データ発生回路25にお
いては、カウンタ13（第１図）の各ビットの出力信号を
クロックパルスに見立ててそのうち１つのクロックパル
スを選択するためのクロック選択信号CSLを、サンプリ
ングタイミング１周期における補間ステップ数に応じて
発生し、かつ、このクロック選択信号CSLに応じてクロ
ックゲート28で選択したクロックパルスCLKを入力し、
このクロックパルスCLKに基づき位置補間データＤを発
生する。この場合、補間ステップ数は、演算器24（第１
図）から与えられる前記差Ｃのデータによって決定され
る。理想的には、サンプリングタイミングの１周期を前
記差Ｃに等しい数だけほぼ均等な間隔で分割して該差Ｃ
に対応する数の補間ステップを設定するのが好ましい。
しかし、補間ステップを設定するクロックパルスは第１
図のカウンタ13の出力信号であるため、その周波数に限
度があり、サンプリングタイミングの１周期を分割する
数つまり補間ステップ数は2ⁿの値に限られてしまう。そ
こで、この第３図の補間データ発生回路25では、演算器
24から出力される前記差Ｃを2ⁿの値に丸め、丸めた2ⁿの
値に応じてクロック選択信号CSL（詳しくはCSL1またはC
SL2の一方）を発生してクロックパルスCLKの選択を行
い、かつ、そのときの丸めによって生じた端数ｋ（但し
ｋ＝Ｃ−2ⁿ）を次のサンプリングタイミングにおける差
Ｃに繰り越すようにしている。

第３図において、演算器24から出力された前記差Ｃの
データは加算器30を介してレジスタ31に入力され、選択
信号発生ロジック32,33に入力される。加算器30の他の
入力にはカウンタ34のカウント出力が与えられるが、と
りあえずこれは当初“0"であると考える。従って、レジ
スタ31には、当初は、差Ｃに対応する値が取り込まれ
る。なお、レジスタ31の取り込み制御入力には、前記サ
ンプリングパルスSP′を演算器24の演算時間分だけ幾分
遅延したサンプリングパルスSP″が入力される。

選択信号発生ロジック32,33は、レジスタ31から出力
された差Ｃに対応するデータを2ⁿの値に丸め、丸めた2ⁿ
の値に応じてクロック選択信号CSL1またはCSL2を発生す
る。

なお、Ｎサンプリングタイミング前の位置データＢと
今回のサンプリングタイミングの位置データＡとの差Ｃ
＝Ａ−Ｂは、絶対位置検出手段10から得られる位置デー
タが絶対位置データであるが故に、検出対象物の運動の
方向（回転軸の場合は回転方向）に応じた正負符号をも
つものである。そのため、演算器24から与えられる差Ｃ
のデータはサイン信号（符号ビット）SBを伴っている。
例えば、このサイン信号SBが“0"のとき正方向への移動
を示し、“1"の負方向への移動を示す。また、サイン信
号SBが負方向への移動を示す“1"のとき、差Ｃのデータ
は負であり、これは２の補数で表わされている。

正方向用の選択信号発生ロジック32は、サイン信号SB
が“0"のとき可能化され、レジスタ31から与えられるデ
ータの最上位の“1"のビットを検出し、これに応じてク
ロック選択信号CSL1を発生する。例えば、レジスタ31か
ら与えられるデータが“00000110"ならば、下から３ビ
ット目つまり2²の重みのビットに対応してクロック選択
信号CSL1を発生する。

負方向用の選択信号発生ロジック33は、サイン信号SB
が“1"のとき可能化され、レジスタ31から与えられるデ
ータの最上位の“0"のビットを検出し、これに応じてク
ロック選択信号CSL2を発生する。例えば、レジスタ31か
ら与えられるデータが“11110010"ならば、下から４ビ
ット目つまり2³の重みのビットに対応してクロック選択
信号CSL2を発生する。

こうして、選択信号発生ロジック32,33ではレジスタ3
1内の差Ｃのデータを2ⁿの値に丸め、丸めた2ⁿの値に応
じてクロック選択信号CSL1またはCSL2を発生する。

クロックゲート28（第１図）では、与えられたクロッ
ク選択信号CSL1またはCSL2の重みに応じて下記第１表に
示すような関係でカウンタ13の出力ビットを選択し、ク
ロックパルスCLKとして出力する。

ここで、カウンタ13の各出力ビットにおけるクロック
周期の一例を示す。カウンタ13の最上位ビットのデータ
の周期が前記励磁用基準交流信号sinωt,cosωｔの１周
期に相当し、例えばこれを100μｓとする。カウンタ13
が８ビットバイナリカウンタであるとすると、各ビット
の出力クロックパルスの周期は下記第１表のようであ
る。なお、サンプリングタイミングの１周期は励磁用基
準交流信号の１周期とほぼ同様に100μｓである（実際
問題としては、検出対象物が動いているときはその速度
及び方向に応じて位置センサ11の出力信号Ｙの周波数が
励磁用信号の周波数から正または負方向に幾分偏倚す
る）。

例えば上述のように、レジスタ31のデータの値が10進
の「６」（２進の“00000110"）で、2²の重みのビット
に対応してクロック選択信号CSL1が発生したとすると、
第１表に従い、カウンタ13の2⁵の重みのビットから25us
の周期のクロックパルスCLKが選択される。これは、サ
ンプリングタイミングの１周期（100μｓ）において４
個のパルスが発生することを意味し、従って、このクロ
ックパルスCLKによってサンプリングタイミングの１周
期が４個の補間ステップに分割されることを意味する。
換言すれば、レジスタ31の差Ｃのデータ「６」が2²＝４
に丸められ、丸めた「４」に相当する補間ステップ数が
設定されたことになる。

また、上述のように、レジスタ31のデータの値が10進
の「−14」（２進補数の“11110010"）で、2³の重みの
ビットに対応してクロック選択信号CSL2が発生したとす
ると、第１表に従い、カウンタ13の2³の重みのビットか
ら6.25μｓの周期のクロックパルスCLKが選択される。
これは、サンプリングタイミングの１周期＝100μｓに
おいて16個のパルスが発生することを意味し、従って、
このクロックパルスCLKによってサンプリングタイミン
グの１周期が16個の補間ステップに分割されることを意
味する。換言すれば、レジスタ31の差Ｃのデータ「−1
4」が−2⁴＝−16に丸められ、丸めた「16」に相当する
補間ステップ数が設定されたことになる。

アップ／ダウンカウンタ35は、クロックゲート28で選
択されたクロックパルスCLKをカウント入力CKに入力
し、サイン信号SBを反転した信号をアップ・ダウン制御
入力U/Dに入力する。サイン信号SBが“0"のときつまり
検出対象物の運動の方向が正方向のときアップモードと
なり、クロックパルスCLKをアップカウントする。サイ
ン信号SBが“1"のときつまり検出対象物の運動の方向が
負方向のときダウンモードとなり、クロックパルスCLK
をダウンカウントする。また、このアップ／ダウンカウ
ンタ35は、サンプリングパルスSP″によってサンプリン
グタイミングの１周期の始めでリセットされる。このア
ップ／ダウンカウンタ35のカウント内容が位置補間デー
タＤとして出力される。この位置補間データＤは、検出
対象物の運動の方向が負方向のときは２の補数からなる
負の値である。なお、例えば、クロックパルスCLKの１
周期の始まりがサンプリングパルスSP″に同期するよう
に適宜遅延処理を施しておき、サンプリングパルスSP″
によってリセットされたときからクロックパルスCLKの
ほぼ１周期の間はカウント値を「０」に保持するように
すれば、最初の補間ステップで位置補間データＤとして
「０」を与えることができるので、補間演算処理にとっ
て都合がよい。

アップ／ダウンカウンタ34は、クロックゲート28で選
択されたクロックパルスCLKをカウント入力CKに入力
し、サイン信号SBをアップ・ダウン制御入力U/Dに入力
し、サンプリングパルスSP″をプセット制御入力PRに入
力し、レジスタ31の出力をプリセットデータ入力に入力
する。なお、レジスタ31の入出力間に時間遅れはないも
のとし、サンプリングパルスSP″によりレジスタ31にデ
ータを取り込んだとき同時にそのデータがカウンタ34に
プリセットされるものとする。アップ／ダウンカウンタ
34は、前記カウンタ35とは逆に、サイン信号SBが“0"の
ときつまり検出対象物の運動の方向が正方向のときダウ
ンモードとなり、プリセット値からクロックパルスCLK
をダウンカウントする。サイン信号SBが“1"のときつま
り検出対象物の運動の方向が負方向のときアップモード
となり、プリセット値からクロックパルスCLKをアップ
カウントする。このカウンタ34のカウント内容が加算器
30に与えられ、演算器24（第１図）から与えられる差Ｃ
のデータに加算され、その加算結果がレジスタ31にスト
アされる。

このアップ／ダウンカウンタ34は、前述の丸めによっ
て生じた端数ｋ（但しｋ＝Ｃ−2ⁿ）を求めるためのもの
である。このカウンタ34から出力される端数ｋのデータ
を加算器30に与えて次のサンプリングタイミングにおけ
る差Ｃのデータに加算することにより、端数ｋを繰り返
すようにしているのである。このような端数ｋの繰り越
しにより、丸めによる誤差を除去するようにしている。

第１図及び第３図の回路に関連して各回路の入出力信
号の一例を第４図に示す。例えば、絶対位置検出手段10
から出力される絶対位置データＤθが第４図（ａ）に示
すようにサンプリングタイミング毎に変化したとする。
演算器24から出力される差Ｃは第４図（ｂ）のようにな
り、第３図のレジスタ31の内容は第４図（ｃ）のように
なる。第４図（ｄ）はそのレジスタ31の内容を2ⁿで丸め
た値である。第４図（ｅ）はその丸めによって生じる端
数ｋつまりそのサンプリングタイミング１周期の終わり
における第３図のカウンタ34の出力である。第４図
（ｆ）は丸めた値2ⁿつまりクロック選択信号CSLによっ
て前記第１表に従って選択されるクロックパルスCLKの
一例である。第４図（ｇ）はこのクロックパルスCLKに
応じたカウンタ35の出力つまり位置補間データＤの一例
である。第４図（ｈ）はこの位置補間データＤを現在の
絶対位置データＤθに加算した値つまりラッチ回路27
（第１図）から出力される補間済みの絶対位置データの
一例である。第４図（ｉ）はクロックパルスCLKに応じ
てインクリメンタルデータ発生回路29（第１図）から出
力されるインクリメンタルパルスの一例である。

第４図（ｉ）にはインクリメンタルパルスの累積パル
ス数が併記されている。これと第４図（ｈ）とを対比す
ると、インクリメンタルパルスの累積パルス数のほうが
補間済みの絶対位置データの値よりもほぼサンプリング
タイミング１周期分だけ遅れている。このような遅れを
なくすには、現在の絶対位置データＤθからインクリメ
ンタルパルスの累積値を引いた値を差Ｃに加算して上述
の補間処理を行う。等適宜の処理を施せばよい。そのほ
か、インクリメンタルパルスの発生の仕方は設計上種々
の変更が可能である。

第３図に示す補間データ発生回路25では、カウンタ13
の出力クロック周波数に併せて前記差Ｃの値を丸めてお
り、それにより、補間ステップ設定のための分周演算が
省略され、回路構成が簡単化されている。その反面、端
数ｋの繰り越しによる遅れが出てくる。第５図に示され
た補間データ発生回路25の別の詳細例においては、サン
プリングタイミングの１周期を前記差Ｃによってほぼ均
等な間隔で分割して該差Ｃに対応する数の補間ステップ
を設定するようにしたことにより、上述のような端数ｋ
の繰り越しをなくしている。

第５図において、分周値メモリ36は、サンプリングタ
イミングの１周期をほぼ均等な間隔で分割するための分
周値データを差Ｃのとりうる各値毎に予め記憶している
ものである。分周値メモリ36には、差Ｃの絶対値のみな
らず、そのサイン信号SBをも考慮した分周値データを記
憶している。例えば、サイン信号SBの“1"つまり負方向
移動時に対応する分周値データは２の補数で表わされて
いる。演算器24（第１図）から与えられた差Ｃのデータ
とそのサイン信号SBが分周値メモリ36に入力され、それ
に応じた分周値データが該メモリ36から読み出される。
この分周値データはプリセット型のアップ／ダウンカウ
ンタ37のプリセットデータ入力に与えられる。

このカウンタ37のプリセット制御入力には、前記サン
プリングパルスSP′を演算器24の演算時間分及びメモリ
36の読み出し時間分だけ幾分遅延したサンプリングパル
スSP″と該カウンタ37の分周出力が、オア回路38を介し
て与えられる。また、カウンタ37のカウント入力には、
第１図のカウンタ13の最下位ビットLSBから取り出した
クロックパルスCPLが与えられる。また、アップ／ダウ
ンカウンタ37のアップ・ダウン制御入力U/Dにはサイン
信号SBが入力され、サイン信号SBが“0"のときつまり検
出対象物の運動の方向が正方向のときダウンモードとな
り、プリセット値からクロックパルスCPLをダウンカウ
ントする。サイン信号SBが“1"のときつまり検出対象物
の運動の方向が負方向のときアップモードとなり、プリ
セット値からクロックパルスCPLをアップカウントす
る。

カウンタ37は、サンプリングタイミング１周期の始め
にサンプリングパルスSP″によりメモリ36からの分周値
データをプリセットし、以後クロックパルスCPLをダウ
ン又はアップカウントする。プリセットした分周値の数
だけクロックパルスCPLをダウン又はアップカウントす
ると、カウント値が“0"になり、分周出力パルスを１パ
ルス出力する。この分周出力パルスにより再び分周値デ
ータをプリセットし、クロックパルスCPLのカウントを
続行する。このカウンタ37の分周出力パルスの発生時間
間隔は、１補間ステップの時間間隔に相当する。

カウンタ37の分周出力パルスはアップ／ダウンカウン
タ39のカウント入力に与えられる。アップ／ダウンカウ
ンタ39のアップ／ダウン制御入力にはサイン信号SBの反
転信号が入力され、“0"のときつまり正方向のときアッ
プカウントを指示し、“1"のときつまり負方向のときダ
ウンカウントを指示する。また、このアップ／ダウンカ
ウンタ39のリセット制御入力には、前記サンプリングパ
ルスSP″が与えられる。アップ／ダウンカウンタ39は、
サンプリングタイミング１周期の始めにサンプリングパ
ルスSP″によりリセットされ、カウンタ37の分周出力パ
ルスをアップカウントまたはダウンカウントする。サイ
ン信号SBが“0"のときつまり正方向のときアップカウン
トを行い、１補間ステップ毎にそのカウント値が１づつ
増加する。サイン信号SBが“1"のときつまり負方向のと
きダウンカウントを行い、１補間ステップ毎にそのカウ
ント値が１づつ減少する。このアップ／ダウンカウンタ
39の出力は、前述の位置補間データＤとして演算器26
（第１図）に与えられる。演算器26において、このアッ
プ／ダウンカウンタ39のカウント値は補数データとして
取り扱われ、ダウンカウント時のカウント値は負の値と
なる。なお、前述と同様に、最初の補間ステップで位置
補間データＤとして「０」を与えることができるよう
に、サンプリングタイミングの１周期の始まりでサンプ
リングパルスSP″によってリセットされたときからカウ
ンタ37の出力パルスのほぼ１周期の間はカウント値を
「０」に保持するようにする。

分周値メモリ36に記憶する分周値データの決定の仕方
の一例を示すと、一般的には、サンプリングタイミング
の１周期をＴ、補間ステップ数をＣ（つまり差Ｃ）、１
補間ステップの時間をｔ、分周用のクロックパルスCPL
の１周期をｄ、分周値をＦとすると、 T/C＝t,t/d＝Ｆなる関係式に従って決定することができる。

更に、具体例を示すと、励磁用の基準交流信号sinω
t,cosωｔの１周期を100μｓとし、サンプリングタイミ
ングの１周期がほぼこれと同様であるとすると、Ｔ＝10
0μｓである。また、第１図のカウンタ13が８ビットバ
イナリカウンタであるとすると、その最上位ビットのデ
ータの周期が上記励磁用基準交流信号の100μｓに対応
し、その最下位ビットLSBから取り出すクロックパルスC
PLの１周期は0.78125μｓである。そこで、Ｔ＝100μs,
d＝0.78125μｓとして、Ｃの種々の値（1,2,3,4,5,6,…
…）に対応して上記演算式を実行し、Ｃの種々の値に対
応する分周値データを求め、これをメモリ36に記憶して
おくのである。その場合、上記式の結果Ｆをそのまま分
周値データとするのではなく、演算時間遅れ実際の演算
結果Ｆよりも幾分小さめの整数値を分周値データとして
決定するのがよい。また、移動方向つまりサイン信号SB
をも考慮して分周値データを決定する。

例えば、Ｃ＝３の場合、上記式は T/C＝100/3＝33.3…＝ｔ t/d＝33.3…/0.78125＝42.66…＝Ｆとなるが、分周値は、例えば、正方向移動の場合（差Ｃ
のサイン信号SBが“0"の場合）「41」とするようにす
る。

カウンタ37の分周出力パルスは補間ステップのタイミ
ングを示しており、これはインクリメンタルデータ発生
回路29（第１図）にも与えられ、これに基づきインクリ
メンタルパルスを発生する。

なお、上記実施例では予め求めた分周値データをメモ
リ36に記憶しているが、これは専用ハードウェアあるい
はソフトウェアによる演算によって求めるようにしても
よい。

以上の各実施例において補間演算は、Ｎサンプリング
タイミング前と今回のサンプリングタイミングとの絶対
位置の差に基づき求めた位置補間データＤを予測変化値
データとして今回のサンプリングタイミングの絶対位置
データに加算する予測補間であったが、これに限らず、
Ｎサンプリングタイミング前と今回のサンプリングタイ
ミングとの絶対位置の差に基づき求めた位置補間データ
Ｄを実補間データとしてＮサンプリングタイミング前の
絶対位置データに加算する実補間であってもよい。その
場合、例えば、第１図の加算器26において記憶回路23か
ら出力されるＮサンプリングタイミング前の絶対位置デ
ータＢと位置補間データＤとを加算するようにすればよ
い。また、補間回路22における補間演算の構成も一般的
な実補間演算に従って適宜変更してよい。

また、上記各実施例では補間ステップの時間間隔は各
サンプリングタイミング毎に任意であるが、一定の補間
時間間隔で補間演算処理を行うようにしてもよい。その
場合、インクリメンタルパルスは補間ステップタイミン
グ毎にではなく補間データの変化タイミング毎に発生す
るようにする。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、所定のサン
プリングタイミング毎に対象物の絶対位置データのディ
ジタル値をサンプリングし出力する絶対位置検出手段を
具えた位置検出装置において、サンプリングタイミング
の周期よりも密な時間分解能で絶対位置データを発生す
ることができると共に、それと同様に高分解能なインク
リメンタルパルスを発生することができる、という優れ
た効果を奏する。また、速度応答性は、補間演算用クロ
ックの許すかぎり高応答にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る位置検出装置の一実施例を示す
ブロック図、第２図は同実施例における補間動作及びインクリメンタ
ルパルス発生の一例を示すタイミングチャート、第３図は第１図における補間データ発生回路の一詳細例
を示すブロック図、第４図は第３図の動作例を示すタイミングチャート、第５図は第１図における補間データ発生回路の別の詳細
例を示すブロック図、第６図は位相シフト型の絶対位置検出装置の一検出動作
例を示すタイミングチャート、である。 10……絶対位置検出手段、11……位置センサ、12……ク
ロック発振器、13……カウンタ、21,27……ラッチ回
路、22……補間回路、23……記憶回路、24,26……演算
器、25……補間データ発生回路、28……クロックゲー
ト、29……インクリメンタルデータ発生回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のサンプリングタイミング毎に対象物
の絶対位置データのディジタル値をサンプリングし出力
する絶対位置検出手段と、前記絶対位置検出手段から出力されるＮ回前のサンプリ
ングタイミングにおける前回絶対位置データと今回のサ
ンプリングタイミングにおける今回絶対位置データとの
差分データを求め、この差分データと繰越データとの加
算値を2ⁿの値で丸め、丸めて得られた2ⁿの値に応じて補
間ステップ数を決定し、丸めることによって生じた端数
ｋを前記繰越データとして次回のサンプリングタイミン
グの演算に繰り越し、前記前回絶対位置データと前記今
回絶対位置データとの間を前記補間ステップ数に応じた
数の補間絶対位置データで補間して出力する補間手段
と、前記補間手段から出力される前記補間絶対位置データに
基づきインクリメンタルパルスを形成し出力するインク
リメンタルデータ発生手段とを具えた位置検出装置。