JPH01223310A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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（７７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ｓｕ
ｎ　（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．θ１．・・・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Ｏ）から２次出力信号ｓｉｎ　（ωを十〇）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
物が成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θ、。

θ２．θ１．・・・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θ０．θ２．θ、、
・・・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５７−１６８
０６１号に示されている。そこでは、上ｉｉ！２次出力
借出力信号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す−で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５７−１６８０
６１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、この絶対
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
ング間の位置データを補間し、絶対位置データを密に発
生させる補間手段とを具えたものである。

また、この発明に係る位置検出装置は、前記補間手段の
出力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を更に具えたものであ
る。

〔作　用〕

補間手段により異なるサンプリングタイミングの位置デ
ータ間を補間することにより、絶対位置データを密に発
生させることができ、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。また、補間手段の出力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り、絶対位置データ
と同様に補間ステップ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Ｃ１ｌ、０１２と２次コイルＣ
２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Ｉ　Ｍ　Ｈｚ　）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ｓ
ｉｎ　ωを及び余弦信号ｃｏｓωｔが発生される。

この正弦信号ｓｉｎωを及び余弦信号ｃｏｓ（ＩＪｔ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Ｃ１ｌ、Ｃ１２に夫々入力される。なお、カウンタ１
３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“Ｏ
”からオール１１１　ＩＩ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Ｃ１ｌ、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＝Ｋ
ｓｉｎ（ωを一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Ｏが検出される。この出力信号Ｙの位相角Ｏ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が
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Ｓ
Ｐ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１−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２
４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Ｃ８Ｌ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Ｃ８Ｌ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ＣＬ
Ｋ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
２９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
向を示すす、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２
９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２
７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１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ｒＯＪ　、ｒ
ｌ」、ｒ２」、ｒ３」、ｒ４」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め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は等の問題は
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Ｃ８Ｌ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Ｃ８Ｌ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２
ｒ′の値に丸め、丸めた２ｎの値に応じてクロック選択
信号Ｃ８Ｌ　（詳しくはＣ３ＬＩ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（但しに＝Ｃ
−２”）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２０の値に丸め、丸
めた２ｎの値に応じてクロック選択信号Ｃ３ＬＩまたは
Ｃ３Ｌ２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ＩＩ　ＯＩＩ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、２九は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Ｓ
Ｂ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Ｃ３ＬＩを発生する。例えば、レ
ジスタ３１から与えられるデータが”　ＯＯＯＯＯ１１
０”ならば、下から３ビツト目つまり２２の重みのビッ
トに対応してクロック選択信号Ｃ３ＬＩ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Ｓ
Ｂ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Ｃ３Ｌ２を発生する。例えば、
レジスタ３１から与えられるデータが”　１１１１００
１０”ならば、下から４ビツト目つまり２３の重みのビ
ットに対応してクロック選択信号Ｃ３Ｌ２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３１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Ｃ３ＬＩまたはＣ３Ｌ２
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Ｃ３ＬＩまたはＣ３Ｌ２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　、　ｃ
ｏｓωｔの１周期に相当し１例えばこれを１００μｓと
する。カウンタ１３が８ビツ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
）。

第１表 例えば上述のように、レジスタ３１のデータの値が１０
進のｒ６」（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Ｃ３ＬＩ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２５μｓの周期のクロックパルスＣＬ
Ｋ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、従つて、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ｌＯ
進のｒ−１４Ｊ（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
Ｃ３Ｌ２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ｒ−１４Ｊが
一２’＝−１６に丸められ、丸めた「１６」に相当する
補間ステラ１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ＧＫに
入力し、サイン信号ＳＢを反転した信号をアップ・ダウ
ン制御人力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ｓ　
ｐ”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　ｊ　ｌ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ｒＯＪ
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ＧＫに
入力し、サイン信号ＳＢをアップ・ダウン制御人力Ｕ／
Ｄに入力し、サンプリングパルスｓ　ｐ”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ｓ　ｐ
”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４１０　ＩＩ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１４１　Ｉｔ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（但しに＝Ｃ−２”）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にのデ
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
繰り越すようにしているのである。このような端数にの
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２
ｒ′で丸めた値である。第４図（ｅ）はその丸めによっ
て生じる端数に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
Ｃ８Ｌ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１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程々
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１
３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局演算
が省略され、回路構成が簡単化されている。その反面、
端数に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
数にの繰り越しをなくしている。

第５図において、分局値メモリ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
局値データを差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′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
御人力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Ｓ
Ｂの反転信号が入力され、１１０”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ｓ　ｐ”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ｓ　ｐ”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“Ｏ”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
ｓ　ｐ”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ｒＯＪ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、−船釣には、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ｓｉｎ　
（１）　ｔ　、　ｃｏｓ　（１１ｔの１周期を１００　
ｐ　ｓ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＝１００μｓである。また
、第１図のカウンタ１３が８ビツ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ＣＰＬの１周
期は０．７８１２５　ｐ　ｓである。そこで、Ｔ＝１０
０μｓ、　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局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をも考慮して分局値デー
タを決定する。

例えば、Ｃ＝３の場合、−上記式は Ｔ／Ｃ＝＋１００／３＝３３．３・・・＝ｔｔ　／　ｄ
　＝３３．３・・・１０．７８１２５　＝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１０″の場合）ｒ４１」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川補間デ
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 (2)

【特許請求の範囲】
1. （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、 この絶対位置検出手段から出力された異なるサンプリン
   グタイミング間の位置データを補間し、絶対位置データ
   を密に発生させる補間手段とを具えた位置検出装置。
2. （２）前記補間手段は、Ｎサンプリングタイミング前の
   位置データと今回のサンプリングタイミングの位置デー
   タとの差に応じて補間ステップ数を決定する手段と、決
   定された補間ステップ数に応じて各補間ステップのタイ
   ミングを設定する手段と設定された各補間ステップ毎に
   位置補間データを発生する手段と、前記絶対位置検出手
   段から出力された絶対位置データに対して前記位置補間
   データを演算し、補間された絶対位置データを各補間ス
   テップ毎に出力する手段とを含むものである特許請求の
   範囲第１項記載の位置検出装置。（３）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、 この絶対位置検出手段から出力された異なるサンプリン
   グタイミング間の位置データを補間し、絶対位置データ
   を密に発生させる補間手段と、前記補間手段の出力に基
   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。