JP2000329505A

JP2000329505A - 位置検出データ生成方法及び装置

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Publication number: JP2000329505A
Application number: JP11139242A
Authority: JP
Inventors: Tadatoshi Goto; 忠敏後藤; Kazuya Sakamoto; 和也坂元; Nobuyuki Akatsu; 伸行赤津
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 1999-05-19
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2019-05-19
Also published as: EP1054238A2; JP4355395B2; EP1054238B1; US20030033103A1; US6484120B1; EP1054238A3; US6571194B2

Abstract

(57)【要約】【課題】検出対象位置に応じて進相シフトされた電気
的位相角を持つ第１の交流出力信号と遅相シフトされた
電気的位相角を持つ第２の交流出力信号とを生成する位
置検出系において、動特性の応答性と検出性能を改善す
る。【解決手段】第１及び第２の交流出力信号の位相差を
夫々検出して第１及び第２の検出データを生成する。時
間的に相前後する第１の検出データの複数サンプルから
第１の予測値を求め、同様に第２の検出データの複数サ
ンプルから第２の予測値を求める。第１及び第２の予測
値を修正し、ドップラ効果による非線形誤差を改善する
標準予測値を求める。この標準予測値を用いて第１及び
第２の検出データを時間経過に従って夫々予測補間し、
第１及び第２の補間済検出データを得る。第１及び第２
の補間済検出データを演算して温度等による誤差を除去
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、検出対象位置に
応じて進相方向にシフトされた電気的位相角を持つ第１
の交流出力信号と遅相方向にシフトされた電気的位相角
を持つ第２の交流出力信号とを生成する位置検出システ
ムにおいて使用される位置検出データ生成方法及び装置
に関するものであり、特に、動特性（検出対象位置が時
間的に変化するときの検出特性）についての検出性能を
改善することに関し、例えば、レゾルバあるいはシンク
ロのような回転位置検出器、あるいはそれと同様の位置
検出原理に従う直線位置検出器など、電気的位相差に基
づき回転位置又は直線位置のアブソリュート位置検出を
行なう技術に関連するものである。

【０００２】

【従来の技術】誘導型の回転位置検出器として、１相励
磁入力で２相出力（サイン相とコサイン相の出力）を生
じるものは「レゾルバ」として知られており、１相励磁
入力で３相出力（１２０度ずれた３相）を生じるものは
「シンクロ」として知られている。最も古いタイプの在
来型のレゾルバは、ステータ側に９０度の機械角で直交
する２極（サイン極とコサイン極）の２次巻線を配し、
ロータ側に１次巻線を配したものである（１次と２次の
関係は逆も可）。このようなタイプのレゾルバはロータ
の１次巻線に電気的にコンタクトするためのブラシを必
要としているので、これが欠点となっている。これに対
して、ブラシを不要としたブラシレス・レゾルバの存在
も知られている。ブラシレス・レゾルバは、ロータ側に
おいてブラシに代わる回転トランスを設けたものであ
る。一方、最近では、本出願人によって、巻線をステー
タ側にのみ（又はロータ側にのみ）設けた可変磁気抵抗
型の検出器を用いて、１相励磁入力で２相出力（サイン
相とコサイン相の出力）を生じるようにした装置も開発
されている。また、１相励磁入力で２相出力（サイン相
とコサイン相の出力）を生じるようにした位置検出装置
は、回転タイプに限らず、直線位置検出タイプにおいて
も提案されている。

【０００３】先に、本出願人は、この種の１相励磁入力
で２相出力を生じるいわゆるレゾルバタイプの位置検出
器に対して好適に適用することができる新規な位相差検
出技術を、特願平８−２９９７８１号（特開平９−１２
６８０９号）で提案した。そこで提案された位相差検出
技術は、検出器の巻線（コイル）は周辺環境の温度変化
の影響を受けてそのインピーダンスが変化するので、２
次側に誘導される交流信号の電気的位相が該温度変化に
応じて微妙に変動して検出誤差をもたらす、という問題
点を解決したものである。この公知の位相差検出技術
は、大略、次のステップからなっている。

【０００４】〔ステップ１〕１相励磁入力で２相出力
を生じるいわゆるレゾルバタイプの位置検出器からの出
力信号は、検出対象位置に応じた位相角θに対応するサ
イン関数ｓｉｎθ及びコサイン関数ｃｏｓθによってそ
れぞれ振幅変調された２つの出力交流信号ｓｉｎθｓｉ
ｎωｔ及びｃｏｓθｓｉｎωｔからなっており、これを
電気的に処理することで、検出対象位置に応じて正方向
にシフトされた電気的位相角（＋θ）を持つ第１の交流
出力信号ｓｉｎ（ωｔ＋θ）と負方向にシフトされた電
気的位相角（−θ）を持つ第２の交流出力信号ｓｉｎ
（ωｔ−θ）とを生成する。ここで、温度による巻線イ
ンピーダンス変化等の影響による位相誤差成分を±ｄで
示すと、上記交流出力信号はそれぞれｓｉｎ（ωｔ±ｄ
＋θ）及びｓｉｎ（ωｔ±ｄ−θ）と表すことができ
る。

【０００５】〔ステップ２〕ゼロクロスラッチ方式の
ような公知のディジタル位相差測定技術により、所定の
基準位相（例えばｓｉｎωｔの０位相）に対する上記各
交流出力信号の位相差（±ｄ＋θ）及び（±ｄ−θ）を
ディジタル検出し、それぞれの位相検出データを得る。〔ステップ３〕上記位相検出データを用いて、
「｛（±ｄ＋θ）＋（±ｄ−θ）｝÷２＝±ｄ」なる演
算を行い、誤差データ±ｄを得る。〔ステップ４〕上記位相検出データの一方（例えば
「±ｄ＋θ」）から上記誤差データ±ｄを差し引くこと
により、誤差を除去した位置検出データθを得る。

【０００６】ところで、検出対象位置が静止状態のとき
は特に問題ないのであるが、検出対象位置が時間的に変
化するときは、それに対応する位相角θも時間的に変動
することになる。その場合、各交流出力信号ｓｉｎ（ω
ｔ±ｄ＋θ）及びｓｉｎ（ωｔ±ｄ−θ）の位相ずれ量
θが一定値ではなく、移動速度に対応して時間的に変化
する動特性を示すものとなり、これをθ(t)で示すと、
それぞれ、ｓｉｎ｛ωｔ±ｄ＋θ(t)｝及びｓｉｎ｛ω
ｔ±ｄ−θ(t)｝となる。すなわち、ドップラ効果によ
って、基準交流信号ｓｉｎωｔの周波数に対して、進相
の交流出力信号は＋θ(t)に応じて周波数が高くなる方
向に周波数遷移し、遅相の交流出力信号は−θ(t)に応
じて周波数が低くなる方向に周波数遷移する。このよう
な動特性の下においては、基準信号ｓｉｎωｔの１周期
毎に各交流出力信号の周期が互いに逆方向に次々に遷移
していくので、上記ステップ３の演算をするだけでは、
正確な位相変動誤差「±ｄ」を得ることが困難となる。

【０００７】そこで、上記先願においては、このような
問題を解決するために、上記交流出力信号ｓｉｎ｛ωｔ
±ｄ＋θ(t)｝及びｓｉｎ｛ωｔ±ｄ−θ(t)｝のゼロク
ロスが一致するときを検出し、このゼロクロス一致検出
時に、所定の基準交流信号ｓｉｎωｔに対する上記交流
出力信号ｓｉｎ｛ωｔ±ｄ＋θ(t)｝及びｓｉｎ｛ωｔ
±ｄ−θ(t)｝の一方の位相検出データを誤差データ±
ｄとして保持し、この保持した誤差データを用いて、前
記ステップ４での位置検出データの修正を行うようにし
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、位相検出データは、各交流出力信号ｓｉｎ（ωｔ＋
θ）及びｓｉｎ（ωｔ−θ）のゼロクロス毎にしか得る
ことができないため、その時間的検出分解能が交流信号
の１周期に限定されてしまうことになり、動特性（検出
対象位置が時間的に変化するときの検出特性）について
の応答性能が限界づけられていた。また、上記従来技術
においては、動特性を考慮した誤差データ±ｄの検出に
は、２つの交流出力信号のゼロクロスが一致する時点を
待たなければならないため、応答性が悪くなるおそれが
あった。

【０００９】この発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、検出対象位置に応じて進相方向（正方向）にシフト
された電気的位相角を持つ第１の交流出力信号と遅相方
向（負方向）にシフトされた電気的位相角を持つ第２の
交流出力信号とを生成する位置検出システムにおいて、
動特性についての応答性及び検出性能を改善した位置検
出データ生成方法及び装置を提供しようとするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、検出対象位
置に応じて進相方向にシフトされた電気的位相角を持つ
第１の交流出力信号と遅相方向にシフトされた電気的位
相角を持つ第２の交流出力信号とを生成する位置検出シ
ステムにおいて使用される位置検出データ生成方法であ
って、前記所定の基準位相に対する前記第１の交流出力
信号の位相差を検出することで第１の検出データを生成
し、該基準位相に対する前記第２の交流出力信号の位相
差を検出することで第２の検出データを生成する第１の
ステップと、時間的に相前後する前記第１の検出データ
の少なくとも２つのサンプルから第１の予測値を求め、
時間的に相前後する前記第２の検出データの少なくとも
２つのサンプルから第２の予測値を求める第２のステッ
プと、前記第１及び第２の予測値を修正して少なくとも
一つの標準予測値を求める第３のステップと、前記標準
予測値を用いて前記第１の検出データを時間経過に従っ
て補間することで第１の補間済検出データを得ると共に
前記第２の検出データを時間経過に従って補間すること
で第２の補間済検出データを得る第４のステップと、前
記第１及び第２の補間済検出データに基づき前記検出対
象位置に対応する位置検出データを出力する第５のステ
ップとを具える。例えば、前記第５のステップは、前記
第４のステップで得た第１の補間済検出データと第２の
補間済検出データとを演算して前記第１及び第２の検出
データに含まれる誤差データを求めるステップと、前記
第１及び第２の補間済検出データの一方から前記誤差デ
ータを取り除く演算を行うことにより前記検出対象位置
を示す補間済位置検出データを得るステップとを含む。

【００１１】この発明によれば、予測補間によって時間
的に密に第１及び第２の補間済検出データを生成するこ
とで、動特性（検出対象位置が時間的に変化するときの
検出特性）についての応答性能を改善することができ
る。これに伴い、第１及び第２の補間済検出データの時
間的精密さが増すので、前記第５のステップで誤差デー
タを求める場合、この誤差データ演算を随時行うことが
できることとなり、上記従来技術のように２つの交流出
力信号のゼロクロスが一致する時点を待つ必要がなくな
り、応答性がよくなる。また、第３のステップで前記第
１及び第２の予測値を修正して少なくとも一つの標準予
測値を求めるようにしたので、正方向に位相シフトされ
た信号と負方向に位相シフトされた信号との間ではドッ
プラ効果による周波数遷移（周期遷移）のリニアリティ
が異なることによる生じるおそれのある補間演算誤差
を、適切に修正し、精度のよい補間演算を行うことがで
きるようになる。この点について詳しくは後述の実施例
において説明する。

【００１２】また、この発明は、検出対象位置に応じて
進相方向にシフトされた電気的位相角を持つ第１の交流
出力信号と遅相方向にシフトされた電気的位相角を持つ
第２の交流出力信号とを生成する位置検出システムにお
いて使用される位置検出データ生成方法であって、前記
所定の基準位相に対する前記第１の交流出力信号の位相
差を検出することで第１の検出データを生成し、該基準
位相に対する前記第２の交流出力信号の位相差を検出す
ることで第２の検出データを生成する第１のステップ
と、時間的に相前後する前記第１の検出データの少なく
とも２つのサンプルを用いて、前記基準位相の交流周期
よりも短い補間ステップ時間間隔で時間経過に従って予
測補間を行うことにより、第１の補間出力データを得る
第２のステップと、時間的に相前後する前記第２の検出
データの少なくとも２つのサンプルを用いて、前記補間
ステップ時間間隔で時間経過に従って予測補間を行うこ
とにより、第２の補間出力データを得る第３のステップ
と、前記第２及び第３のステップで得た第１の補間出力
データと第２の補間出力データとを演算して前記第１及
び第２の検出データに含まれる誤差データを求める第４
のステップと、前記第１及び第２の補間出力データの一
方から前記誤差データを取り除く演算を行うことにより
前記検出対象位置を示す補間済位置検出データを得る第
５のステップとを具える。これによっても、予測補間に
よって時間的に密に第１及び第２の補間出力データを生
成することで、動特性についての応答性能を改善するこ
とができる。これに伴い、第１及び第２の補間出力デー
タの時間的精密さが増すので、第４のステップでの誤差
データ演算を随時行うことができることとなり、上記従
来技術のように２つの交流出力信号のゼロクロスが一致
する時点を待つ必要がなくなり、応答性がよくなる。

【００１３】更に、この発明は、検出対象位置に応じて
進相方向にシフトされた電気的位相角を持つ第１の交流
出力信号と遅相方向にシフトされた電気的位相角を持つ
第２の交流出力信号とを生成する位置検出システムにお
いて使用される位置検出データ生成方法であって、前記
所定の基準位相に対する前記第１の交流出力信号の位相
差を検出することで第１の検出データを生成し、該基準
位相に対する前記第２の交流出力信号の位相差を検出す
ることで第２の検出データを生成する第１のステップ
と、時間的に相前後する前記第１の検出データの少なく
とも２つのサンプルを用いて、前記基準位相の交流周期
よりも短い補間ステップ時間間隔で時間経過に従って予
測補間を行うことにより、第１の補間データを得る第２
のステップと、時間的に相前後する前記第２の検出デー
タの少なくとも２つのサンプルを用いて、前記補間ステ
ップ時間間隔で時間経過に従って予測補間を行うことに
より、第２の補間データを得る第３のステップと、前記
第１及び第２の検出データに含まれる誤差データを求め
る第４のステップと、前記第１及び第２の補間データ及
び前記誤差データを使用して演算を行い、前記第１及び
第２の検出データの少なくとも一方について補間済みか
つ誤差除去済みの位置検出データを得る第５のステップ
とを具えるものである。これによっても、予測補間によ
って時間的に密に第１及び第２の補間データを生成する
ことで、動特性についての応答性能を改善することがで
きる。これに伴い、補間済みかつ誤差除去済みの位置検
出データの時間的精密さが増すので、第４のステップで
の誤差データ演算を随時行うことができることとなり、
上記従来技術のように２つの交流出力信号のゼロクロス
が一致する時点を待つ必要がなくなり、応答性がよくな
る。

【００１４】本発明は、方法発明として構成し、実施す
ることができるのみならず、システム又は装置発明とし
て構成し、実施することができる。また、本発明は、コ
ンピュータまたはＤＳＰ等のプロセッサのプログラムの
形態で実施することができるし、そのようなプログラム
を記憶した記録媒体の形態で実施することもできる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照してこの発
明の実施の形態を詳細に説明しよう。図１は、本発明に
係る位置検出データ生成方法の一実施例を、該実施例を
適用した位置検出システムの全体構成例と共に、示すブ
ロック図である。この位置検出システムは、位置センサ
１０と検出処理部１１とによって構成され、検出処理部
１１はアナログ処理部１２とディジタル処理部１３とを
含む。本発明に係る位置検出データ生成方法を特徴づけ
る構成は、ディジタル処理部１３に含まれている。ディ
ジタル処理部１３の内部構成例は、図示の都合上、図１
では一部のみ示し、詳しくは図２に示す。

【００１６】位置センサ１０とアナログ処理部１２の部
分は、検出対象位置（これを「ｘ」で示す）に応じて正
方向にシフトされた電気的位相角（これを「＋θ」で示
す）を持つ第１の交流出力信号（便宜上これを「ｓｉｎ
（ωｔ＋θ）」で示す）と負方向にシフトされた電気的
位相角（これを「−θ」で示す）を持つ第２の交流出力
信号（便宜上これを「ｓｉｎ（ωｔ−θ）」で示す）と
を生成するものであり、このような２種類の交流出力信
号を生成するものであれば、図示したものに限らず、ど
のような構成であってよい。まず、本発明の前提であ
る、これらの２種類の交流出力信号を生成する構成例に
ついて簡単に説明する。

【００１７】位置センサ１０は、１相励磁入力／２相出
力型の位置センサであり、どのようなタイプの位置セン
サであってもよい。例えば公知のレゾルバであってもよ
く、その場合、ブラシレス・レゾルバであってもよい
し、ブラシのあるタイプてあってもよい。また、１次巻
線と２次巻線をステータ側に具備し、ロータ又は可動部
側には巻線を持たない、可変磁気抵抗タイプの位置セン
サであってもよい。また、位置センサ１０は、回転位置
検出センサであってもよいし、直線位置検出センサであ
ってもよい。位置センサ１０には、検出処理部１１から
発生された１相の励磁用交流信号ＥＡＣが印加され、こ
れによって１次巻線Ｗ１を励磁する。位置センサ１０で
は、この１次巻線Ｗ１の励磁に応じて２相の２次巻線Ｗ
２ｓ，Ｗ２ｃの夫々に出力交流信号が誘導されるように
なっており、夫々の誘導電圧レベルは検出対象位置ｘに
対応して２相の関数特性sinθ，cosθを示す。すなわ
ち、各２次巻線Ｗ２ｓ，Ｗ２ｃの誘導出力信号は、検出
対象位置ｘに対応して２相の関数特性sinθ，cosθで振
幅変調された状態で夫々出力される。ここで、ｘ＝θま
たはθはｘに比例しているとする。説明の便宜上、巻線
の巻数等、その他の条件に従う係数は省略し、２次巻線
Ｗ２ｓをサイン相として、その出力信号を「sinθ・sin
ωｔ」で示し、２次巻線Ｗ２ｃをコサイン相として、そ
の出力信号を「cosθ・sinωｔ」で示す。すなわち、検
出対象位置ｘに対応する第１の関数値sinθを振幅値と
して持つ第１の出力交流信号Ａ＝sinθ・sinωｔが２次
巻線Ｗ２ｓから出力され、同じ検出対象位置ｘに対応す
る第２の関数値cosθを振幅値として持つ第２の出力交
流信号Ｂ＝cosθ・sinωｔが２次巻線Ｗ２ｃから出力さ
れる。

【００１８】検出処理部１１では、カウンタ１９で所定
の高速クロックパルスＣＫをカウントし、そのカウント
値に基づき励磁信号発生回路２０から励磁用の交流信号
を発生し、位置センサ１０の１次巻線Ｗ１に与える。カ
ウンタ１９のモジュロ数は、励磁用の交流信号ＥＡＣの
１周期に対応しており、説明の便宜上、そのカウント値
の０は、基準交流信号ｓｉｎωｔの０位相に対応してい
るものとする。例えば、カウンタ１９のカウント値が０
から最大値まで１巡する間で、基準交流信号sinωｔの
０位相から最大位相までの１周期が発生されると想定す
ると、その基準交流信号sinωｔに対応して励磁用の交
流信号ＥＡＣが、励磁信号発生回路２０から発生され
る。

【００１９】位置センサ１０から出力された第１及び第
２の出力交流信号Ａ，Ｂは、検出処理部１１のアナログ
処理部１２に入力される。アナログ処理部１２におい
て、第１の出力交流信号Ａ＝sinθ・sinωｔが位相シフ
ト回路１４に入力され、その電気的位相が所定量位相シ
フトされ、例えば９０度進められて、位相シフトされた
交流信号Ａ’＝sinθ・cosωｔが得られる。また、アナ
ログ処理部１２においては加算回路１５と減算回路１６
とが設けられており、加算回路１５では、位相シフト回
路１４から出力される上記位相シフトされた交流信号
Ａ’＝sinθ・cosωｔと位置センサ１０から出力される
上記第２の出力交流信号Ｂ＝cosθ・sinωｔとが加算さ
れ、その加算出力として、Ｂ＋Ａ’＝cosθ・sinωｔ＋
sinθ・cosωｔ＝sin（ωｔ＋θ）なる略式で表わせる
第１の電気的交流信号Ｙ１が得られる。減算回路１６で
は、上記位相シフトされた交流信号Ａ’＝sinθ・cosω
ｔと上記第２の出力交流信号Ｂ＝cosθ・sinωｔとが減
算され、その減算出力として、Ｂ−Ａ’＝cosθ・sinω
ｔ−sinθ・cosωｔ＝sin（ωｔ−θ）なる略式で表わ
せる第２の電気的交流信号Ｙ２が得られる。このように
して、検出対象位置（ｘ）に対応して正方向にシフトさ
れた電気的位相角（＋θ）を持つ第１の電気的交流出力
信号Ｙ１＝sin（ωｔ＋θ）と、同じ前記検出対象位置
（ｘ）に対応して負方向にシフトされた電気的位相角
（−θ）を持つ第２の電気的交流出力信号Ｙ２＝sin
（ωｔ−θ）とが、電気的処理によって夫々得られる。

【００２０】加算回路１５及び減算回路１６の出力信号
Ｙ１，Ｙ２は、夫々ゼロクロス検出回路１７，１８に入
力され、それぞれのゼロクロスが検出される。ゼロクロ
スの検出の仕方としては、例えば、各信号Ｙ１，Ｙ２の
振幅値が負極性から正極性に変化するゼロクロスつまり
０位相を検出する。各回路１７，１８で検出したゼロク
ロス検出パルスつまり０位相検出パルスは、ラッチパル
スＬＰ１，ＬＰ２として、ディジタル処理部１３に供給
される。

【００２１】ディジタル処理部１３の詳細例は図２に示
されている。図２に示されたディジタル処理部１３にお
いて、検出対象位置（ｘ）に対応して正方向にシフトさ
れた電気的位相角（つまり進相の位相ずれ＋θ）に対応
するラッチパルスＬＰ１はラッチ（つまりレジスタ）２
１のラッチ制御信号として使用され、検出対象位置
（ｘ）に対応して負方向にシフトされた電気的位相角
（つまり遅相の位相ずれ−θ）に対応するラッチパルス
ＬＰ２はラッチ（つまりレジスタ）３１のラッチ制御信
号として使用される。各ラッチ２１及び３１では、カウ
ンタ１９のカウント値を夫々のラッチパルスＬＰ１，Ｌ
Ｐ２の発生タイミングでラッチする。前述のように、カ
ウンタ１９のモジュロ数は励磁用の交流信号の１周期に
対応しており、そのカウント値の０は基準交流信号sin
ωｔの０位相に対応しているものとしたので、各ラッチ
２１及び３１にラッチしたデータＰ₁，Ｍ₁は、それぞ
れ、基準交流信号sinωｔに対する各出力信号Ｙ１，Ｙ
２の位相ずれ（＋θ及び−θ）に対応している。このよ
うに、各ラッチパルスＬＰ１，ＬＰ２に応じて各ラッチ
２１及び３１に位相差検出データＰ₁及びＭ₁をそれぞれ
ラッチする処理が、検出対象位置（ｘ）に応じて正方向
にシフトされた電気的位相角（＋θ）を持つ第１の交流
出力信号「sin（ωｔ＋θ）」の位相差を検出すること
で第１の検出データ（Ｐ₁）を生成し、検出対象位置
（ｘ）に応じて負方向にシフトされた電気的位相角（−
θ）を持つ第２の交流出力信号「sin（ωｔ−θ）」の
位相差を検出することで第２の検出データ（Ｍ₁）を生
成する処理に相当する。

【００２２】ここで、位置センサ１０と検出処理路部１
１間の配線ケーブル長の長短による影響や、位置センサ
１０の巻線Ｗ１，Ｗ２ｓ，Ｗ２ｃにおいて温度変化等に
よるインピーダンス変化が生じていることを考慮して、
その出力信号の位相変動誤差を「±ｄ」で示すと、アナ
ログ処理部１２における上記各検出交流信号Ｙ１，Ｙ２
は次のように表わされる。Ｙ１＝sin（ωｔ±ｄ＋θ）Ｙ２＝sin（ωｔ±ｄ−θ）したがって、上記各検出データＰ₁及びＭ₁は、検出対象
位置ｘに対応する真の位相角θを示すものではなく、上
記誤差±ｄを含むものである。この誤差±ｄは、進相の
検出データＰ₁に対しても、遅相の検出データＭ₁に対し
ても、同一方向（同相方向）の誤差として含まれる。こ
の点を図に示すと、図３（ａ）及び（ｂ）のようであ
る。（ａ）は誤差位相±ｄがプラスつまり進相（＋ｄ）
の場合を図説し、（ｂ）は遅相（−ｄ）の場合を図説す
るものである。すなわち、進相の検出データＰ₁は基準
位相Ｒ０（例えば基準交流信号ｓｉｎωｔの０位相）に
対して「±ｄ＋θ」なる位相ずれを示すものであり、遅
相の検出データＭ₁は基準位相Ｒ０に対して「±ｄ−
θ」なる位相ずれを示すものである。この誤差±ｄは、
未知の値であるが、本出願人の出願に係る前記従来技術
においては、進相及び遅相の両検出データＰ₁及びＭ₁を
足して２で割ることにより、｛（±ｄ＋θ）＋（±ｄ−θ）｝÷２＝±ｄなる関係に基づき、誤差±ｄを検出することができ、こ
れにより温度特性誤差の補償を行うことができることを
教示した。本実施例においても、同様の原理に従う温度
特性誤差補償を行うが、その点については後述する。な
お、以下の説明では、説明に特段の差しつかえがないか
ぎり、検出交流信号位相成分に上記誤差±ｄを含んでい
る場合であっても、便宜上、あえてこの±ｄの存在を示
さず、単に、「＋θ」や「−θ」、あるいは「ωｔ＋
θ」や「ωｔ−θ」のように記載する。

【００２３】なお、各ラッチ２１及び３１では、同じカ
ウンタ１９のカウント出力をラッチするため、遅相の位
相ずれ−θについて該カウンタ１９のカウント値をその
まま当該位相ずれの絶対値「θ」を示す値とみなした場
合、進相の位相ずれ＋θについては該カウンタ１９のカ
ウント値は３６０度の補数（つまり「３６０°−θ」）
に相当する位相データをラッチすることとなる。これに
より、正負符号付きの各位相差「＋θ」及び「−θ」に
対応するデータをそのまま位相差検出データＰ ₁及びＭ₁
としてそれぞれ各ラッチ２１及び３１にラッチしたこと
と等価となる。このように、位相差検出データＰ₁及び
Ｍ₁が正負符号付きのままの位相ずれ「＋θ」及び「−
θ」に対応しているものとしているので、上記のよう
に、進相及び遅相の両検出データＰ₁及びＭ₁を足して２
で割ることが、誤差±ｄを検出することに相当する。一
方、このような事項は設計上任意に変更可能であり、例
えば、進相の位相ずれ「＋θ」についても当該位相ずれ
の絶対値「θ」がラッチ２１にされるようにしてもよ
い。例えば、そのためには、ラッチ３１にはカウンタ１
９のカウント値をそのままラッチする一方で、ラッチ２
１にはカウンタ１９のカウント値の負の値若しくはモジ
ュロ数に対するカウント値の補数（最大カウント値と現
カウント値との差）をラッチするものとするとよい。そ
の場合は、ラッチ２１にラッチされる進相方向の位相ず
れ「＋θ」についての位相差検出データＰ₁はそのθの
絶対値を示し、また、ラッチ３１にラッチされる遅相方
向の位相ずれ−θについての位相差検出データＭ₁もそ
のθの絶対値を示しているものとなる。その場合は、誤
差±ｄを含む進相方向の位相ずれ「±ｄ＋θ」の絶対値
「θ±ｄ」を示す検出データＰ₁と遅相方向の位相ずれ
「±ｄ−θ」の絶対値「θ−（±ｄ）」を示す検出デー
タＭ₁との差を２で割ることで、誤差±ｄを検出するこ
とができる。その他、データ形式や演算形態の細部は適
宜に設計変更可能である。

【００２４】図２の説明に戻ると、各ラッチ２１及び３
１に対応して２次ラッチ（すなわちレジスタ）２２及び
３２が設けられており、前記ラッチパルスＬＰ１に応じ
て１次ラッチ２１の出力を２次ラッチ２２にラッチし
（つまりシフトし）、前記ラッチパルスＬＰ２に応じて
１次ラッチ３１の出力を２次ラッチ３２にラッチする。
これにより、前回のラッチパルスＬＰ１（又はＬＰ２）
の発生時にラッチ２１（又は３１）にラッチされたデー
タ（つまり１サンプル前の位相差検出データ）が２次ラ
ッチ２２（又は３２）に転送される。こうして、今回発
生したラッチパルスＬＰ１（又はＬＰ２）に応じて１次
ラッチ２１（又は３１）にラッチされて該ラッチ２１
（又は３１）から出力されるデータを今回サンプルの位
相差検出データＰ₁（又はＭ₁）とすると、そのとき同時
に２次ラッチ２２（又は３２）に転送されて該ラッチ２
２（又は３２）から出力されるデータは前回サンプルの
位相差検出データＰ₀（又はＭ₀）である。こうして、正
方向に位相遷移する傾向の、つまり進相の第１の検出デ
ータＰ₁についての、時間的に相前後する２つのサンプ
ルのデータ、つまりＰ₁とＰ₀、が各ラッチ２１及び２２
から得られる。同様に負方向に位相遷移する傾向の、つ
まり遅相の第２の検出データＭ₁についての、時間的に
相前後する２つのサンプルのデータ、つまりＭ₁とＭ₀、
が各ラッチ３１及び３２から得られる。

【００２５】引算器２３では、ラッチ２１の出力値Ｐ₁
からラッチ２２の出力値Ｐ₀を減算して、１サンプル周
期当りの変化量ΔＰを求める。すなわち、 ΔＰ＝Ｐ₁−Ｐ₀ なる減算を行う。なお、ここでいう１サンプル周期と
は、第１の交流出力信号sin（ωｔ＋θ）の交流サイク
ルの１周期であり、検出対象の静止時は基準交流ｓｉｎ
ωｔの１周期に相当するが、検出対象の移動時はドップ
ラ効果によって正方向つまり進相方向に（交流サイクル
周期を縮める方向に）遷移する。すなわち、１サンプル
周期毎にラッチタイミングが早まるからである。

【００２６】同様に、引算器３３では、ラッチ３１の出
力値Ｍ₁からラッチ３２の出力値Ｍ₀を減算して、１サン
プル周期当りの変化量ΔＭを求める。すなわち、 ΔＭ＝Ｍ₁−Ｍ₀ なる減算を行う。この１サンプル周期は、第２の交流出
力信号sin（ωｔ−θ）の交流サイクルの１周期であ
り、検出対象の静止時は基準交流信号ｓｉｎωｔの１周
期に相当するが、検出対象の移動時はドップラ効果によ
って負方向につまり遅相方向に（交流サイクル周期を伸
ばす方向に）遷移する。すなわち、１サンプル周期毎に
ラッチタイミングが遅れるからである。図３（ｃ）は、
各サンプル毎の位相差検出データＰ₀，Ｐ₁，Ｍ₀，Ｍ
₁の、基準位相Ｒ０に対する位相ずれ量をそれぞれ例示
し、これによって、１サンプル周期当たりの進相及び遅
相の変化量ΔＰ及びΔＭをビジュアルに図示したもので
ある。

【００２７】それぞれの方向についての変化量ΔＰ、Δ
Ｍは、それぞれ次のラッチタイミングまでの変化量の予
測値として、補間演算に際して、使用される。例えば、
加算器２４において、ラッチ２１から出力される今回サ
ンプルの検出データＰ₁と、引算器２３から出力される
次回サンプルまでの予測変化量ΔＰとを加算し、補間演
算に際しての、目標値ＴＰを得る。すなわち、ＴＰ＝Ｐ₁＋ΔＰなる演算を行う。同様に、例えば、加算器３４におい
て、ラッチ３１から出力される今回サンプルの検出デー
タＭ₁と、引算器３３から出力される次回サンプルまで
の予測変化量ΔＭとを加算し、補間演算に際しての、目
標値ＴＭを得る。すなわち、ＴＭ＝Ｍ₁＋ΔＭなる演算を行う。なお、この実施例においては、この目
標値ＴＰ，ＴＭは、補間演算の際の絶対的な到達目標で
はなく、補間の方向性を示す目安として使用されるだけ
である。具体的な補間値を決定するのに関与するのは、
次に述べる標準予測値である。

【００２８】前述のように、進相つまり正方向（時間圧
縮方向）へ位相遷移するときの変化量ΔＰと、遅相つま
り負方向（時間伸張方向）へ位相遷移するときの変化量
ΔＭは、ドップラ効果によって生じるものであり、移動
速度（回転体の場合は回転数）に依存するものである。
しかし、これらの進相方向の変化量ΔＰと遅相方向の変
化量ΔＭは、移動速度に対してリニアティを示さず、図
４に示すような非線形性を示す。図４の第１象限に実線
で描かれたカーブΔＭが遅相遷移方向の変化量ΔＭの非
線形特性例であり、第４象限に実線で描かれたカーブΔ
Ｐが進相遷移方向の変化量ΔＰの非線形特性例である。
このように２つの変化量ΔＰ，ΔＭの非線形特性は互い
に逆向きの非線形特性、つまり一方が指数的で、他方が
対数的、となる。このような逆向きの非線形特性は、変
化量ΔＰ，ΔＭを求めるためのサンプル周期（交流周
期）が、進相の場合は速度が増すにつれて圧縮され、遅
相の場合は速度が増すにつれて引き延ばされるために生
じる。よって、横軸に示す移動速度が増してくるにつれ
て、２つの変化量ΔＰ，ΔＭの値の重みが異なってくる
ので、これを適正に修正せずに補間演算に使用すると、
後述の温度特性誤差補償演算等で、両者の補間演算結果
同士を用いて演算を行った場合、誤差を招くことにな
る。この実施例において、これらの変化量ΔＰ，ΔＭ
（すなちわち１次予測値）の非線形特性を修正すること
で、そのような誤差を招くことがないようにしている。
そのようにこれらの変化量ΔＰ，ΔＭ（すなちわち１次
予測値）の非線形特性を修正した値を、この実施例で
は、標準予測値（ノーマライズした予測値）と呼ぶこと
にする。

【００２９】図２の例においては、引算器２３，３３か
ら出力される各変化量ΔＰ，ΔＭの絶対値を演算器３０
で下記のように平均化する演算を行うことにより、修正
した予測値つまり標準予測値ＶＴを求めるようにしてい
る。ＶＴ＝（｜ΔＰ｜＋｜ΔＭ｜）÷２その結果得られる標準予測値ＶＴの移動速度に対する特
性は、図４で破線ＶＴで示すように、ほぼ直線性を示す
ものとなる。この標準予測値ＶＴは、所定の標準サンプ
ル周期（基準交流信号ｓｉｎωｔの１周期）で、進相及
び遅相の位相検出データＰ₁，Ｍ₁をそれぞれサンプリン
グ（ラッチ）したと仮定した場合のサンプル間の変化量
つまり予測値に相当するもの、つまりバーチャルサンプ
リング（ラッチ）周期毎の変化量の予測値である。換言
すれば、この実施例に従って、図４に示すような各変化
量ΔＰ，ΔＭの非線形特性を直線特性に変換して標準予
測値ＶＴを得ることで、動特性時におけるドップラ効果
の影響を排除した、所定の標準サンプル周期（基準交流
信号ｓｉｎωｔの１周期）つまりバーチャルサンプリン
グ（ラッチ）周期に従う、ノーマライズされた仮想的な
位相差検出が可能となる。これは、本発明で初めて提案
する新規なアイデアである。なお、この標準予測値ＶＴ
を次のステップで演算器２５及び３５で使用する場合、
それぞれの予測値ΔＰ，ΔＭの傾き方向（正負）に合わ
せた正負符号をつけるものとする。例えば、図４に示し
たように、進相の予測値ΔＰの傾きは負であるから、進
相用の演算器２５で使用する標準予測値ＶＴには負の符
号を付与する（負の値とする）。これを図４で示せば、
破線ＶＴ’で示す特性となる。

【００３０】標準予測値の求め方としては、これに限ら
ず、例えば進相及び遅相毎にそれぞれ逆特性の非線形変
換テーブルを使用して各予測値ΔＰ，ΔＭを個別にデー
タ変換することで、それぞれ所定の直線性を示す値とな
るように変換する手法などが考えられる。その場合、標
準予測値は進相及び遅相毎に別々に生成することとな
る。しかし、上記のように平均値演算により標準予測値
を求める手法はかなり簡単な構成で済むため、変換テー
ブルを用いる手法に比べてかなり有利である。また、予
測値ΔＰ，ΔＭは、上記例のように、隣接する２サンプ
ルの位相差検出データの差（１サンプル周期の変化量）
に限らず、２サンプル以上離れた２サンプルの位相差検
出データの差（２サンプル周期以上の変化量）に基づい
て求めるようにしてもよいし、また、２サンプルの位相
差検出データに限らず、３サンプル以上の位相差検出デ
ータに基づいて求めるようにしてもよい。

【００３１】この実施例において、補間演算は、上述の
バーチャルサンプリング（ラッチ）周期つまり所定の標
準サンプル周期（基準交流信号ｓｉｎωｔの１周期）を
基準にして行われる。すなわち、図５（ａ）に示すよう
に、励磁側の基準交流信号ｓｉｎωｔの１周期（例えば
その周波数が１０ｋＨｚとすると、１００μｓ）を所定
の数ｎで分割し、その分割された１タイムスロットを１
補間ステップとして、バーチャルサンプリング周期（基
準交流信号ｓｉｎωｔの１周期）の１周期の間でｎ個の
補間ステップからなる補間演算を、予測補間によって、
時間経過に従って順次行う。各補間ステップ毎のタイム
スロットを形成する補間クロックＴｎは、基準交流信号
ｓｉｎωｔの１周期の１／ｎの周期からなる。例えばｎ
＝４０９６とした場合、補間クロックＴｎは４０．９６
ＭＨｚとなる。ここで、例えば、ｎをカウンタ１９のモ
ジュロ数と同数とすると、カウンタのクロックパルスＣ
Ｋと補間クロックＴｎは、同一のクロックパルスを使用
することができる。

【００３２】図２において、演算器２５では、演算器３
０で求めた標準予測値ＶＴを少なくとも用いて、１補間
ステップ当りの補間値（つまり増分値）Ａｐを演算す
る。基本的には、バーチャルサンプリング周期当りの変
化量である標準予測値ＶＴを補間ステップ分割数ｎで割
ることで、１補間ステップ当りの増分値Ａｐを求めるこ
とができる。しかし、ラッチパルスＬＰ１が発生したタ
イミングで新たな検出データＰ₁がラッチ２１にラッチ
されたとき、その直前に得られた補間値（補間結果すな
わち補間済検出データ）が該今回サンプルの新たな検出
データＰ₁に対して誤差を有するときは、この誤差をこ
の補間増分値Ａｐに反映させることで、予測補間による
誤差修正を常に行ってやることが望ましい。そこで、演
算器２５では、ラッチパルスＬＰ１が発生したタイミン
グで、ラッチ２１から出力される今回サンプルの新たな
検出データＰ₁と、補間処理部２６で得られた最新の補
間値（補間結果すなわち補間済検出データ）つまり補間
最終値ＰＡとを更に用いて、下記の演算を行い、新たな
補間増分値Ａｐを求める。Ａｐ＝｛（Ｐ₁−ＰＡ）＋ＶＴ｝÷ｎここで、（Ｐ₁−ＰＡ）が、現在の補間済検出データつ
まり補間最終値ＰＡと今回サンプリングした新たな検出
データＰ₁との誤差であり、この誤差を標準予測値ＶＴ
に加算することで、向こう１周期にわたるバーチャルサ
ンプリング周期当りの標準予測値を修正し、これをｎで
割ることにより、補間増分値Ａｐを求める。なお、設計
上の細部の話ではあるが、ここで、対応する変化量ΔＰ
が負の傾きを持つ場合は、前述の通り、演算器２５で使
用する標準予測値ＶＴは、演算器３０で求めた値の負の
値（つまり図４のＶＴ’）とする。よって、補間増分値
Ａｐは負の値となり、事実上、減分値となる。

【００３３】遅相方向についても同様に、演算器３５で
は、ラッチパルスＬＰ２が発生したタイミングで、演算
器３０で求めた標準予測値ＶＴと、前記分割数ｎと、ラ
ッチ３１から出力される今回サンプルの新たな検出デー
タＭ₁と、補間処理部３６で得られた最新の補間値（補
間結果すなわち補間済検出データ）つまり補間最終値Ｍ
Ａとを用いて、下記の演算を行い、新たな補間増分値Ａ
ｍを求める。Ａｍ＝｛（Ｍ₁−ＭＡ）＋ＶＴ｝÷ｎここで、（Ｍ₁−ＭＡ）が、現在の補間済検出データつ
まり補間最終値ＭＡと今回サンプリングした新たな検出
データＭ₁との誤差であり、この誤差を標準予測値ＶＴ
に加算することで、向こう１周期にわたるバーチャルサ
ンプリング周期当りの標準予測値を修正し、これをｎで
割ることにより、補間増分値Ａｍを求める。この場合、
演算器３３で求めた変化量ΔＭが正の傾きを示すもので
あれば、演算器３５では演算器３０で求めた標準予測値
ＶＴをそのまま（正の符号のまま）上記演算で使用す
る。

【００３４】進相用の補間演算を行う補間処理部２６に
おいては、補間クロックＴｎに従う補間ステップ毎に、
補間最終値ＰＡに対して、前記演算器２５で得た補間増
分値Ａｐを順次累算していくことで、時間経過に従う予
測補間演算を行う。詳しくは、補間クロックＴｎに従う
補間ステップ毎に、ステップ２６ａで、現在の補間済検
出データすなわち補間最終値ＰＡの値に増分値Ａｐを加
算し、該補間済検出データすなわち補間最終値ＰＡの値
を更新する。ステップ２６ｂで、該補間済検出データＰ
Ａの値が目標値ＴＰに到達又は越えたかをチェックし、
ＮＯであれば、ステップ２６ａに戻り、次の補間クロッ
クＴｎの発生タイミングで、ＰＡに対するＡｐの加算を
行う。こうして、各補間ステップ毎に補間最終値ＰＡに
対して増分値Ａｐを順次累算していく。補間済検出デー
タＰＡの値が目標値ＴＰに到達又は越えると、ステップ
２６ｂでＹＥＳと判定され、ステップ２６ａでの加算を
一時停止する。一時停止されたステップ２６ａでの加算
は、次にラッチパルスＬＰ１が発生されたとき再開され
る。ステップ２６ａでの演算で求められた補間済検出デ
ータＰＡは、補間クロックＴｎによって１補間ステップ
毎に補間出力ラッチ２７にラッチされる。ここで、前述
のように増分値Ａｐが負の値（つまり減分値）であれ
ば、ステップ２６ｂでの加算によって、得られる補間済
検出データＰＡの値は順次減少していき、予測補間演算
によって進相方向に細かく遷移してゆく補間済検出デー
タＰＡが得られることとなる。その場合、目標値ＴＰの
値は前回の補間最終値ＰＡよりは小さいので、ステップ
２６ｂでは、「ＰＡ≦ＴＰ」が成立したか否かの判定を
行うものとする。

【００３５】遅相用の補間演算を行う補間処理部３６に
おいても、同様に、ステップ３６ａで、補間クロックＴ
ｎに従う補間ステップ毎に、補間最終値ＭＡに対して、
前記演算器３５で得た補間増分値Ａｍを順次累算してい
くことで、時間経過に従う予測補間演算を行う。補間済
検出データＭＡの値が目標値ＴＭに到達又は越えると、
ステップ３６ｂでＹＥＳと判定され、ステップ３６ａで
の加算を一時停止する。一時停止されたステップ３６ａ
での加算は、次にラッチパルスＬＰ２が発生されたとき
再開される。ステップ３６ａでの演算で求められた補間
済検出データＭＡは、補間クロックＴｎによって１補間
ステップ毎に補間出力ラッチ３７にラッチされる。ここ
で、前述のように増分値Ａｍが正の値であれば、ステッ
プ３６ｂでの加算によって、得られる補間済検出データ
ＭＡの値は順次増加していき、予測補間演算によって遅
相方向に細かく遷移してゆく補間済検出データＭＡが得
られることとなる。その場合、目標値ＴＭの値は前回の
補間最終値ＭＡよりは大きいので、ステップ３６ｂで
は、「ＭＡ≧ＴＭ」が成立したか否かの判定を行うもの
とする。

【００３６】図５（ｂ）は、進相方向の補間演算例を示
す図である。ラッチパルスＬＰ１によってラッチ２１に
今回サンプルの検出データＰ₁がラッチされると、前回
サンプルの検出データＰ₀との差が変化量ΔＰとして検
出され、Ｐ₁＋ΔＰ＝ＴＰが目標値として設定される。
また、ラッチパルスＬＰ１の発生時点での補間最終値Ｐ
Ａ’とＰ₁との差が標準予測値ＶＴに加算されて、該標
準予測値がＶＴ１で示すように修正される。これに基づ
き、補間増分値（減分値）Ａｐが計算され、補間ステッ
プ毎に、補間最終値ＰＡ’に対して増分値（減分値）Ａ
ｐが累算されていくことで、補間済検出データＰＡが得
られる。同様に、図５（ｃ）は、遅相方向の補間演算例
を示す図である。ラッチパルスＬＰ２によってラッチ３
１に今回サンプルの検出データＭ₁がラッチされると、
前回サンプルの検出データＭ₀との差が変化量ΔＭとし
て検出され、Ｍ₁＋ΔＭ＝ＴＭが目標値として設定され
る。また、ラッチパルスＬＰ２の発生時点での補間最終
値ＭＡ’とＭ₁との差が標準予測値ＶＴに加算されて、
該標準予測値がＶＴ２で示すように修正される。これに
基づき、補間増分値Ａｍが計算され、補間ステップ毎
に、補間最終値ＭＡ’に対して増分値Ａｍが累算されて
いくことで、補間済検出データＭＡが得られる。

【００３７】補間出力ラッチ２７及び３７から出力され
る進相方向及び遅相方向の補間済検出データＰＡ及びＭ
Ａは、演算器２８に入力され、前述した温度特性等の誤
差±ｄを除去するための補償演算がなされる。すなわ
ち、図３（ａ），（ｂ）によって前述した通り、進相及
び遅相の位相差検出データＰ₁及びＭ₁を足して２で割る
ことにより誤差±ｄを検出することができるのと同様
に、演算器２８では下記のように、進相及び遅相の補間
済検出データＰＡ及びＭＡを足して２で割ることにより
誤差±ｄを抽出する ±ｄ＝（ＰＡ＋ＭＡ）÷２ここで、補間済検出データＰＡ及びＭＡは、前述した精
度の高い予測補間によって検出対象位置ｘの時間的変化
に追従して密に発生するものであるため、検出対象位置
ｘの時間的変化に伴う位相差成分θの細密な時間的変化
を、基準交流信号ｓｉｎωｔの１周期未満の細かなタイ
ムスロット（補間ステップ）毎に示しているものであ
る、従って、等価的に、ＰＡ＝±ｄ＋θ（ｔ）ＭＡ＝±ｄ−θ（ｔ）で示すことができる。よって、演算器２８の演算は、等
価的に、〔｛±ｄ＋θ（ｔ）｝＋｛±ｄ−θ（ｔ）｝〕÷２＝±
ｄであり、温度特性等のインピーダンス変化による誤差±
ｄを、動特性時（＋θおよび−θが＋θ（ｔ）及び−θ
（ｔ）として時間的に変化するとき）においても正確に
検出するものである。

【００３８】演算器２９では、下記のように、進相又は
遅相の一方の補間済検出データＰＡ又はＭＡ（図の例で
はＰＡとする）から、演算器２８で求めた誤差±ｄを引
き算し、誤差±ｄを除去した、動特性補間済みの正確な
位置検出データＰを得る。Ｐ＝ＰＡ−（±ｄ）これは、等価的には、Ｐ＝｛±ｄ＋θ（ｔ）｝−（±ｄ）＝θ（ｔ）に相当する。

【００３９】なお、補間演算のアルゴリズムは、上記実
施例に示したものに限らず、その他任意のものを用いて
よい。上記実施例とは異なる補間演算アルゴリズムを用
いた実施例を示すと一例として図６のようなものがあり
得る。図６において、ラッチ群（又はレジスタ群）４０
は、図２のラッチ２１，２２，３１，３３と同様のもの
であり、ラッチパルスＬＰ１，ＬＰ２に応じてカウンタ
１９のカウント出力をラッチし、これを順送りシフトし
て保持することにより、進相及び遅相方向についての複
数サンプルの位相差検出データ（Ｐ₀，Ｐ₁，Ｍ ₀，Ｍ₁）
を生成する。演算器４１では、進相及び遅相方向につい
ての今回サンプルの検出データＰ₁，Ｍ₁を用いて下記の
ように演算を行い、温度特性等の誤差±ｄを算出する。 ±ｄ＝（Ｐ₁＋Ｍ₁）÷２

【００４０】演算器４２では、下記のように、進相及び
遅相方向の一方についての今回サンプルの検出データ
（例えばＰ₁）から、演算器４１で求めた誤差±ｄを引
き算し、誤差±ｄを除去した検出データＰ’を得る。Ｐ’＝Ｐ₁−（±ｄ）この検出データＰ’はまた補間がなされていない。演算
器４４では、図２の演算器２３と同様に、進相方向の複
数サンプルの検出データから変化量ΔＰ（例えばΔＰ＝
Ｐ₁−Ｐ₀）を得る。演算器４５では、図２の演算器３３
と同様に、遅相方向の複数サンプルの検出データから変
化量ΔＭ（例えばΔＭ＝Ｍ₁−Ｍ₀）を得る。演算器４６
では、図２の演算器３０と同様に、進相及び遅相方向の
変化量ΔＰ，ΔＭを修正して、標準予測値ＶＴ（例えば
ＶＴ＝（｜ΔＰ｜＋｜ΔＭ｜）÷２）を得る。

【００４１】補間演算器４７では、ラッチパルスＬＰ１
の発生タイミングに応答して、標準予測値ＶＴを補間ス
テップ数ｎで割ることにより補間増分値（または減分
値）Ａｐを生成する演算（Ａｐ＝ＶＴ÷ｎ）を行い、補
間クロックＴｎに従って、補間ステップ毎に該増分値
（または減分値）Ａｐを順次累算し、補間値ｑＡｐを求
める。ｑは０，１，２，…というように補間ステップ毎
に順次増加する変数を示する。つまり、ｑＡｐは、Ａ
ｐ，２Ａｐ，３Ａｐ，…と順次増加し、ｎステップ目に
はｎＡｐ＝ＶＴとなる。このｑＡｐは次にラッチパルス
ＬＰ１が発生したときリセットされる。

【００４２】演算器４３では、演算器４２で求めた検出
データＰ’に対して補間演算器４７から発生された補間
値ｑＡｐを加算し、補間済みの位置検出データＰを得る
（Ｐ＝Ｐ’＋ｑＡｐ）。上記では、進相方向の検出デー
タについて補間済みの位置検出データＰを求めるように
したが、遅相方向の検出データについて補間済みの位置
検出データＭを求めるようにすることができるのは勿論
である。その場合は、補間演算器４７では、ラッチパル
スＬＰ２に応じて動作し、補間増分値Ａｍを累算した補
間値ｑＡｍを生成するものとする。

【００４３】なお、上記各実施例に示した各回路は、デ
ィスクリート回路に限らず、ゲートアレイ等を用いた集
積回路によって構成することができるし、あるいはディ
ジタルシグナルプロセッサを使用した回路によっても構
成できるし、その他の高密度集積回路によっても構成す
ることができるし、また、ＣＰＵ等を使用したソウトウ
ェアプログラムによって実現することができ、それらの
すべての実施の形態が本発明の範囲に含まれる。特に、
図２に示したディジタル処理部１３は、ＣＰＵ等を使用
したソウトウェアプログラムによって実現するのに適し
ている。

【００４４】なお、位置センサ１０を回転型センサとし
て構成する場合、位相角θが１回転につき１周期の変化
を示すものに限らず、１回転につき多周期の変化を示す
ような高分解能タイプの回転センサが各種公知であり、
そのような高分解能タイプの回転センサについても本発
明を適用できるのは勿論である。また、検出対象回転軸
の回転が異なる変速比で伝達される複数の回転位置セン
サを設けることにより、複数回転にわたる絶対的回転位
置を検出可能にする技術が公知であり、そのような場合
においても、各回転位置センサの位置検出データを位相
差検出方式によって求める場合に、本発明が適用でき
る。勿論、回転型の検出装置に限らず、直線位置検出装
置においても、その直線位置検出データを位相差検出方
式によって求める全ての場面において本発明が適用可能
である。勿論、複数の位置センサ１０からの位置検出信
号の処理を、共通のディジタル処理部１３を用いて、時
分割処理することもできる。さらに、本発明の装置若し
くはシステムに付属して付加的機能を付加してもよい。
例えば、演算器２８又は４１の出力データ±ｄを周辺環
境の温度検出データとして取り出す機能を付加してもよ
い。

【００４５】

【発明の効果】以上の通り、この発明によれば、予測補
間によって時間的に密に第１及び第２の（進相及び遅相
の）補間済検出データを生成することで、動特性（検出
対象位置が時間的に変化するときの検出特性）について
の応答性能を改善することができるという優れた効果を
奏する。。これに伴い、第１及び第２の補間済検出デー
タの時間的精密さが増すので、誤差データ演算を随時行
うことができることとなり、従来技術のように２つの交
流出力信号のゼロクロスが一致する時点を待つ必要がな
くなり、応答性がよくなる。また、第１及び第２の（進
相及び遅相の）予測値を修正して少なくとも一つの標準
予測値を求めるようにしたので、正方向に位相シフトさ
れた信号（進相信号）と負方向に位相シフトされた信号
（遅相信号）との間ではドップラ効果による周波数遷移
（周期遷移）のリニアリティが異なることによる生じる
可能性のある補間演算誤差を、適切に修正し、精度のよ
い補間演算を行うことができるようになるという優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る位置検出データ生成方法の一実
施例を説明するために、該実施例を適用した位置検出シ
ステムの全体構成例を示すブロック図。

【図２】図１におけるディジタル処理部の詳細例を示
すブロック図。

【図３】図１の動作説明図。

【図４】ドップラ効果に基づく進相信号と遅相信号に
おける変化量の対速度特性が非線形特性を示すことを示
すとともに、本実施例による当該非線形特性の改善を説
明する図。

【図５】本発明の実施例による補間演算動作例を説明
する図。

【図６】補間演算アルゴリズムの別の例を示すもので
あって、図１におけるディジタル処理部の他の実施例を
示すブロック図。

【符号の説明】

１０位置センサ１１検出処理部１２アナログ処理部１３ディジタル処理部１２カウンタ１３励磁信号発生回路１４位相シフト回路１５加算回路１６減算回路１７，１８ゼロクロス検出回路１９カウンタ２０励磁信号発生回路２１，２２，２７，３１，３２，３７ラッチ２６，３６補間処理部

フロントページの続きＦターム(参考） 2F063 AA35 CA12 CB01 CB05 DB07 DD03 GA21 GA22 GA34 GA38 LA01 LA03 LA15 LA22 LA23 LA29 LA30 2F077 AA12 AA13 FF03 FF33 FF34 TT04 TT06 TT38 TT42 TT71 TT83

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検出対象位置に応じて進相方向にシフト
された電気的位相角を持つ第１の交流出力信号と遅相方
向にシフトされた電気的位相角を持つ第２の交流出力信
号とを生成する位置検出システムにおいて使用される位
置検出データ生成方法であって、前記所定の基準位相に対する前記第１の交流出力信号の
位相差を検出することで第１の検出データを生成し、該
基準位相に対する前記第２の交流出力信号の位相差を検
出することで第２の検出データを生成する第１のステッ
プと、時間的に相前後する前記第１の検出データの少なくとも
２つのサンプルから第１の予測値を求め、時間的に相前
後する前記第２の検出データの少なくとも２つのサンプ
ルから第２の予測値を求める第２のステップと、前記第１及び第２の予測値を修正して少なくとも一つの
標準予測値を求める第３のステップと、前記標準予測値を用いて前記第１の検出データを時間経
過に従って補間することで第１の補間済検出データを得
ると共に前記第２の検出データを時間経過に従って補間
することで第２の補間済検出データを得る第４のステッ
プと、前記第１及び第２の補間済検出データに基づき前記検出
対象位置に対応する位置検出データを出力する第５のス
テップとを具える位置検出データ生成方法。
【請求項２】前記第５のステップは、前記第４のステ
ップで得た第１の補間済検出データと第２の補間済検出
データとを演算して前記第１及び第２の検出データに含
まれる誤差データを求めるステップと、前記第１及び第
２の補間済検出データの一方から前記誤差データを取り
除く演算を行うことにより前記検出対象位置を示す補間
済位置検出データを得るステップとを含む請求項１に記
載の位置検出データ生成方法。
【請求項３】前記第３のステップは、前記第１及び第
２の予測値の平均を求めることで前記標準予測値を求め
る請求項１又は２に記載の位置検出データ生成方法。
【請求項４】前記第３のステップは、前記第１及び第
２の予測値をそれぞれ所定のテーブルを用いて変換する
ことでそれぞれに対応する前記標準予測値を求める請求
項１又は２に記載の位置検出データ生成方法。
【請求項５】前記第４のステップは、前記第１のステ
ップで前記第１の検出データの新たなサンプルが得られ
たとき前記第１の補間済検出データの最終値を該新たな
第１の検出データとの差に応じて前記標準予測値を変更
し、変更した第１の標準予測値を用いて該第１の検出デ
ータについての補間を行い、同様に、前記第１のステッ
プで前記第２の検出データの新たなサンプルが得られた
とき前記第２の補間済検出データの最終値を該新たな第
２の検出データとの差に応じて前記標準予測値を変更
し、変更した第２の標準予測値を用いて該第２の検出デ
ータについての補間を行う請求項１乃至４のいずれかに
記載の位置検出データ生成方法。
【請求項６】前記第４のステップは、前記新たな第１
の検出データと前記第１の予測値とに基づき第１の目標
値を求め、この第１の目標値を目標値として前記第１の
補間済検出データの補間演算を行い、同様に、前記新た
な第２の検出データと前記第２の予測値とに基づき第２
の目標値を求め、この第２の目標値を目標値として前記
第２の補間済検出データの補間演算を行う請求項１乃至
５のいずれかに記載の位置検出データ生成方法。
【請求項７】検出対象位置に応じて進相方向にシフト
された電気的位相角を持つ第１の交流出力信号と遅相方
向にシフトされた電気的位相角を持つ第２の交流出力信
号とを生成する位置検出システムにおける位置検出デー
タ生成装置であって、前記所定の基準位相に対する前記第１の交流出力信号の
位相差を検出することで第１の検出データを生成し、該
基準位相に対する前記第２の交流出力信号の位相差を検
出することで第２の検出データを生成する第１の手段
と、時間的に相前後する前記第１の検出データの少なくとも
２つのサンプルから第１の予測値を求め、時間的に相前
後する前記第２の検出データの少なくとも２つのサンプ
ルから第２の予測値を求める第２の手段と、前記第１及び第２の予測値を修正して少なくとも一つの
標準予測値を求める第３の手段と、前記標準予測値を用いて前記第１の検出データを時間経
過に従って補間することで第１の補間済検出データを得
ると共に前記第２の検出データを時間経過に従って補間
することで第２の補間済検出データを得る第４の手段と
前記第１及び第２の補間済検出データに基づき前記検出
対象位置に対応する位置検出データを出力する第５の手
段とを具える位置検出データ生成装置。
【請求項８】前記第５の手段は、前記第４の手段で得
た第１の補間済検出データと第２の補間済検出データと
を演算して前記第１及び第２の検出データに含まれる誤
差データを求める手段と、前記第１及び第２の補間済検
出データの一方から前記誤差データを取り除く演算を行
うことにより前記検出対象位置を示す補間済位置検出デ
ータを得る手段とを含む請求項７に記載の位置検出デー
タ生成装置。
【請求項９】前記第３の手段は、前記第１及び第２の
予測値の平均を求めることで前記標準予測値を求める請
求項７又は８に記載の位置検出データ生成装置。
【請求項１０】検出対象位置に応じて進相方向にシフ
トされた電気的位相角を持つ第１の交流出力信号と遅相
方向にシフトされた電気的位相角を持つ第２の交流出力
信号とを生成する位置検出システムにおいて使用される
位置検出データ生成方法であって、前記所定の基準位相に対する前記第１の交流出力信号の
位相差を検出することで第１の検出データを生成し、該
基準位相に対する前記第２の交流出力信号の位相差を検
出することで第２の検出データを生成する第１のステッ
プと、時間的に相前後する前記第１の検出データの少なくとも
２つのサンプルを用いて、前記基準位相の交流周期より
も短い補間ステップ時間間隔で時間経過に従って予測補
間を行うことにより、第１の補間出力データを得る第２
のステップと、時間的に相前後する前記第２の検出データの少なくとも
２つのサンプルを用いて、前記補間ステップ時間間隔で
時間経過に従って予測補間を行うことにより、第２の補
間出力データを得る第３のステップと、前記第２及び第３のステップで得た第１の補間出力デー
タと第２の補間出力データとを演算して前記第１及び第
２の検出データに含まれる誤差データを求める第４のス
テップと、前記第１及び第２の補間出力データの一方から前記誤差
データを取り除く演算を行うことにより前記検出対象位
置を示す補間済位置検出データを得る第５のステップと
を具える位置検出データ生成方法。
【請求項１１】検出対象位置に応じて進相方向にシフ
トされた電気的位相角を持つ第１の交流出力信号と遅相
方向にシフトされた電気的位相角を持つ第２の交流出力
信号とを生成する位置検出システムにおいて使用される
位置検出データ生成方装置であって、前記所定の基準位相に対する前記第１の交流出力信号の
位相差を検出することで第１の検出データを生成し、該
基準位相に対する前記第２の交流出力信号の位相差を検
出することで第２の検出データを生成する第１の手段
と、時間的に相前後する前記第１の検出データの少なくとも
２つのサンプルを用いて、前記基準位相の交流周期より
も短い補間ステップ時間間隔で時間経過に従って予測補
間を行うことにより、第１の補間出力データを得る第２
の手段と、時間的に相前後する前記第２の検出データの少なくとも
２つのサンプルを用いて、前記補間ステップ時間間隔で
時間経過に従って予測補間を行うことにより、第２の補
間出力データを得る第３の手段と、前記第２及び第３の手段で得た第１の補間出力データと
第２の補間出力データとを演算して前記第１及び第２の
検出データに含まれる誤差データを求める第４の手段
と、前記第１及び第２の補間出力データの一方から前記誤差
データを取り除く演算を行うことにより前記検出対象位
置を示す補間済位置検出データを得る第５の手段とを具
える位置検出データ生成装置。
【請求項１２】検出対象位置に応じて進相方向にシフ
トされた電気的位相角を持つ第１の交流出力信号と遅相
方向にシフトされた電気的位相角を持つ第２の交流出力
信号とを生成する位置検出システムにおいて使用される
位置検出データ生成方法であって、前記所定の基準位相に対する前記第１の交流出力信号の
位相差を検出することで第１の検出データを生成し、該
基準位相に対する前記第２の交流出力信号の位相差を検
出することで第２の検出データを生成する第１のステッ
プと、時間的に相前後する前記第１の検出データの少なくとも
２つのサンプルを用いて、前記基準位相の交流周期より
も短い補間ステップ時間間隔で時間経過に従って予測補
間を行うことにより、第１の補間データを得る第２のス
テップと、時間的に相前後する前記第２の検出データの少なくとも
２つのサンプルを用いて、前記補間ステップ時間間隔で
時間経過に従って予測補間を行うことにより、第２の補
間データを得る第３のステップと、前記第１及び第２の検出データに含まれる誤差データを
求める第４のステップと、前記第１及び第２の補間データ及び前記誤差データを使
用して演算を行い、前記第１及び第２の検出データの少
なくとも一方について補間済みかつ誤差除去済みの位置
検出データを得る第５のステップとを具える位置検出デ
ータ生成方法。
【請求項１３】検出対象位置に応じて進相方向にシフ
トされた電気的位相角を持つ第１の交流出力信号と遅相
方向にシフトされた電気的位相角を持つ第２の交流出力
信号とを生成する位置検出システムにおいて使用される
位置検出データ生成装置であって、前記所定の基準位相に対する前記第１の交流出力信号の
位相差を検出することで第１の検出データを生成し、該
基準位相に対する前記第２の交流出力信号の位相差を検
出することで第２の検出データを生成する第１の手段
と、時間的に相前後する前記第１の検出データの少なくとも
２つのサンプルを用いて、前記基準位相の交流周期より
も短い補間ステップ時間間隔で時間経過に従って予測補
間を行うことにより、第１の補間データを得る第２の手
段と、時間的に相前後する前記第２の検出データの少なくとも
２つのサンプルを用いて、前記補間ステップ時間間隔で
時間経過に従って予測補間を行うことにより、第２の補
間データを得る第３の手段と、前記第１及び第２の検出データに含まれる誤差データを
求める第４の手段と、前記第１及び第２の補間データ及び前記誤差データを使
用して演算を行い、前記第１及び第２の検出データの少
なくとも一方について補間済みかつ誤差除去済みの位置
検出データを得る第５の手段とを具える位置検出データ
生成装置。