(57)【要約】【課題】加工誤差などによる信号の歪の影響を抑制する。【解決手段】移動体の所定の周期の目盛を有する第１のトラックから検出された第１の信号と、前記移動体の第２のトラックであって前記所定の周期よりも少ない周期の目盛を有する前記第２のトラックから検出された第２の信号と、に基づいて前記移動体のリファレンス位置を算出するリファレンス位置算出部と、前記リファレンス位置に基づいて、前記移動体の移動範囲を分割して得られる複数のスリットのうち、前記移動体の位置に該当するスリットを特定するスリット特定部と、前記第１の信号に基づいて、特定された前記スリットの中での前記移動体のスリット内位置を算出するスリット内位置算出部と、特定された前記スリットと前記スリット内位置に基づいて算出された前記移動体の絶対位置と、前記リファレンス位置と、に基づいて前記絶対位置を補正する補正部と、を備える、位置検出装置が提供される。【選択図】図１０
2018190018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に設けられた所定の周期の目盛を有する第１のトラックから検出された第１の信号と、前記移動体に設けられた第２のトラックであって前記所定の周期よりも少ない周期の目盛を有する前記第２のトラックから検出された第２の信号と、に基づいて前記移動体のリファレンス位置を算出するリファレンス位置算出部と、
前記リファレンス位置に基づいて、前記移動体の移動範囲を分割して得られる複数のスリットのうち、前記移動体の位置に該当するスリットを特定するスリット特定部と、
前記第１の信号に基づいて、特定された前記スリットの中での前記移動体のスリット内位置を算出するスリット内位置算出部と、
特定された前記スリットと前記スリット内位置に基づいて算出された前記移動体の絶対位置と、前記リファレンス位置と、に基づいて前記絶対位置を補正する補正部と、
を備える、位置検出装置。
【請求項２】
前記第１の信号は９０°位相の異なる２つの正弦波から構成され、前記第２の信号は、９０°位相の異なる２つの正弦波から構成される、請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記リファレンス位置算出部は、前記第１の信号の前記２つの正弦波のアークタンジェント２を演算して得られる第１の値と、前記第２の信号の前記２つの正弦波のアークタンジェント２を演算して得られる第２の値と、の差分から前記リファレンス位置を算出する、請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記リファレンス位置と前記絶対位置との差分に基づいて、前記リファレンス位置と前記絶対位置との間に位置ズレが生じているか否かを検出する検出部を備え、
前記補正部は、前記検出部により前記位置ズレが生じていることが検出された場合に、前記差分に基づいて前記絶対位置を補正する、請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記検出部は、前記差分が前記所定の周期の１／２よりも大きい場合に前記位置ズレが生じていることを検出する、請求項４に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記スリット内位置算出部は、前記第１の信号の前記２つの正弦波のアークタンジェント２を演算して得られる第１の値に基づいて前記スリット内位置を算出する、請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記移動体の前記絶対位置を算出する絶対位置算出部を更に備える、請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記第１の信号を検出する第１の信号検出部と、
前記第２の信号を検出する第２の信号検出部と、を更に備える、請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項９】
前記リファレンス位置に基づいて、前記移動体の移動範囲を分割して得られる複数のエリアのうち、前記移動体の位置に該当するエリアを特定するエリア特定部と、
前記第１の信号と、前記移動体に設けられた第３のトラックであって前記所定の周期よりも少ない周期の目盛を有する前記第３のトラックから検出された第３の信号と、に基づいて、特定された前記エリアの中での前記移動体のエリア内位置を算出するエリア内位置算出部と、
特定された前記エリアと前記エリア内位置に基づいて算出された前記移動体の第２の絶対位置と、前記リファレンス位置と、に基づいて、前記第２の絶対位置を補正する第２の補正部と、
を備え、
前記補正部は、前記第２の絶対位置を前記リファレンス位置の代わりに用い、前記第２の絶対位置と前記絶対位置とに基づいて、前記絶対位置を補正する、請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項１０】
前記リファレンス位置と前記第２の絶対位置との差分に基づいて、前記リファレンス位置と前記第２の絶対位置との間に位置ズレが生じているか否かを検出する第２の検出部を備え、
前記第２の補正部は、前記第２の検出部により前記位置ズレが生じていることが検出された場合に、前記差分に基づいて前記第２の絶対位置を補正する、請求項９に記載の位置検出装置。
【請求項１１】
前記エリア内位置算出部は、前記第１の信号の前記２つの正弦波のアークタンジェント２を演算して得られる第１の値と、前記第３の信号の前記２つの正弦波のアークタンジェント２を演算して得られる第３の値と、の差分から前記エリア内位置を算出する、請求項９に記載の位置検出装置。
【請求項１２】
前記移動体の前記第２の絶対位置を算出する第２の絶対位置算出部を更に備える、請求項９に記載の位置検出装置。
【請求項１３】
前記第３の信号を検出する第３の信号検出部を更に備える、請求項９に記載の位置検出装置。
【請求項１４】
前記移動体は、回転中心を中心に回転する、請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項１５】
前記移動体は、直線状に移動する、請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項１６】
前記目盛は、前記移動体に設けられた歯車状若しくは凹凸状の形状によって、又はＮ極とＳ極が交互に着磁されることによって構成される、請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項１７】
前記第１の信号検出部は、前記第１のトラックの前記目盛の移動に伴って生じる光の変化、又は磁界の変化に応じた前記第１の信号を検出し、
前記第２の信号検出部は、前記第２のトラックの前記目盛の移動に伴って生じる光の変化、又は磁界の変化に応じた前記第２の信号を検出する、請求項８に記載の位置検出装置。
【請求項１８】
前記第２のトラックは、前記所定の周期よりも１周期少ない周期の目盛を有する、請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項１９】
移動体に設けられた所定の周期の目盛を有する第１のトラックから検出された第１の信号と、前記移動体に設けられた第２のトラックであって前記所定の周期よりも少ない周期の目盛を有する前記第２のトラックから検出された第２の信号と、に基づいて前記移動体のリファレンス位置を算出することと、
前記リファレンス位置に基づいて、前記移動体の移動範囲を分割して得られる複数のスリットのうち、前記移動体の位置に該当するスリットを特定することと、
前記第１の信号に基づいて、特定された前記スリットの中での前記移動体のスリット内位置を算出することと、
特定された前記スリットと前記スリット内位置に基づいて算出された前記移動体の絶対位置と、前記リファレンス位置と、に基づいて前記絶対位置を補正することと、
を備える、位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、位置検出装置及び位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記の特許文献１には、メイントラックと、第１アドレストラックと、第２アドレストラックとを少なくとも有するスケール部を有し、スケール部から位相差を検出し、検出した複数の位相差に基づいてアドレス判定を行ない、被測定対象の位置または角度を算出する処理手段とを有するアブソリュートエンコーダが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−９６８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献に記載された技術では、隣接するアドレスとの誤判定を行う可能性があるため、各トラックにおける波長内の位置を位相変調信号の形で取り出している。このため、変調用の回路が必要となり、実装が複雑になる問題がある。また、トラック数の増加に伴い、回路構成が複雑になり、製造コストが上昇することも懸念される。【０００５】
そこで、簡素な構成で位置検出装置の誤判定を抑制することが求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示によれば、移動体に設けられた所定の周期の目盛を有する第１のトラックから検出された第１の信号と、前記移動体に設けられた第２のトラックであって前記所定の周期よりも少ない周期の目盛を有する前記第２のトラックから検出された第２の信号と、に基づいて前記移動体のリファレンス位置を算出するリファレンス位置算出部と、前記リファレンス位置に基づいて、前記移動体の移動範囲を分割して得られる複数のスリットのうち、前記移動体の位置に該当するスリットを特定するスリット特定部と、前記第１の信号に基づいて、特定された前記スリットの中での前記移動体のスリット内位置を算出するスリット内位置算出部と、特定された前記スリットと前記スリット内位置に基づいて算出された前記移動体の絶対位置と、前記リファレンス位置と、に基づいて前記絶対位置を補正する補正部と、を備える、位置検出装置が提供される。【０００７】
また、本開示によれば、  移動体に設けられた所定の周期の目盛を有する第１のトラックから検出された第１の信号と、前記移動体に設けられた第２のトラックであって前記所定の周期よりも少ない周期の目盛を有する前記第２のトラックから検出された第２の信号と、に基づいて前記移動体のリファレンス位置を算出することと、前記リファレンス位置に基づいて、前記移動体の移動範囲を分割して得られる複数のスリットのうち、前記移動体の位置に該当するスリットを特定することと、前記第１の信号に基づいて、特定された前記スリットの中での前記移動体のスリット内位置を算出することと、特定された前記スリットと前記スリット内位置に基づいて算出された前記移動体の絶対位置と、前記リファレンス位置と、に基づいて前記絶対位置を補正することと、を備える、位置検出方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように本開示によれば、簡素な構成で位置検出装置の誤判定を抑制することが可能となる。
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の前提となるエンコーダの構成を示す模式図である。
【図２】検出部の出力信号を示す模式図である。
【図３】回転体をより詳細に示す模式図である。
【図４】トラックＡのｓｉｎ電圧とｃｏｓ電圧、トラックＢのｓｉｎ電圧とｃｏｓ電圧を示す特性図である。
【図５】本実施形態の前提となるエンコーダ（位置検出装置）の構成を示すブロック図である。
【図６】スリット番号算出部３００が行う処理を説明するための模式図である。
【図７】内挿角算出部４００が行う処理を示す模式図である。
【図８】スリット番号と内装角により表される絶対角度を示す模式図である。
【図９】スリット番号の算出に誤りが生じる様子を説明するための模式図である。
【図１０】本実施形態に係る位置検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】絶対角度θｒｅｆと絶対角度θｅｎｃとの差分Δθを示す特性図である。
【図１２】図１０の位置検出装置で行われる処理を示すフローチャートである。
【図１３】３つのトラックＡ〜Ｃを備える回転体１００と、トラックＡ〜Ｃのそれぞれから取得される電圧波形を示す模式図である。
【図１４】回転体１００が３つのトラックＡ〜Ｃを備える場合に、位置検出装置の構成を示す模式図である。
【図１５】図１４に示す位置検出装置で行われる処理を示すフローチャートである。
【図１６】図１４に示す位置検出装置で行われる処理を示すフローチャートである。
【図１７】エリア番号を算出する方法を示す模式図である。
【図１８】エリア内の内挿角を算出する方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１１】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．前提となる技術
２．本実施形態に係る位置検出装置の構成例
３．３トラックの場合の構成例
【００１２】
１．前提となる技術
図１は、本開示の前提となるエンコーダ（位置検出装置）の構成を示す模式図である。エンコーダは、回転体（移動体）１００と、検出部２０１及び検出部２０２を有して構成される。
【００１３】
回転体１００は、例えば、歯車状、もしくは凹凸を有する回転体、Ｎ極とＳ極の着磁が交互にされている回転体として構成されている。検出部２０１、検出部２０２は、回転体１００が回転することによる磁気、光等の変化を検出する。
【００１４】
図１に示す回転体１００は、１８個の突起１０２を備えており、１回転すると１８周期の信号を出力する。なお、図１では、突起１０２が周方向に配置され、回転中心に対して回転する回転体１００を示しているが、突起１０２が直線状に配置されていても良い。突起１０２が周方向に配置された場合は回転角を検出するエンコーダに適用でき、突起１０２が直線状に配置された場合はリニアエンコーダに適用できる。
【００１５】
検出部２０１，２０２として、磁気センサ、受光素子などが挙げられる。本実施形態は、磁気抵抗式、磁気式(着磁)、電気誘導式、光学式などの様々なエンコーダに適用が可能である。
【００１６】
図２は、検出部２０１、検出部２０２の出力信号を示す模式図である。図２に示すように、回転体１００の１トラックからは、検出部２０１，２０２により、９０度の位相差を持った２つの正弦波状の電圧信号（ｓｉｎ電圧、ｃｏｓ電圧と呼ぶ）が得られる。換言すれば、検出部２０１，２０２は、９０°の位相差を有するｓｉｎ電圧、ｃｏｓ電圧が得られる位置に配置されている。ｓｉｎ電圧、ｃｏｓ電圧の周期は回転体１００の突起１０２の数と同じである。検出部２０１、検出部２０２の組数を増やせば、得られる信号数も増えることになる。ｓｉｎ電圧、ｃｏｓ電圧のそれぞれは、回転体１００が回転した際に検出部２０１、検出部２０２が検出した物理量の変化を電圧に変換したものである。例えば、磁気式エンコーダの場合は、磁束密度の変化が検出部２０１、検出部２０２によって電圧に変換されることになる。
【００１７】
図３は、回転体１００をより詳細に示す模式図である。回転体１００は、歯車状の形状や凹凸が形成されることによって構成された、またはＮ極とＳ極が交互に着磁されることによって構成された２つのトラックを備えている。ここでは、２つのトラックのそれぞれをトラックＡ、トラックＢと称する。それぞれのトラックには周期の異なる歯、凹凸が形成され、または着磁等が施されており、トラックＡとトラックＢの周期差は１である。例えば、トラックＡが６４周期の場合、トラックＢは６３周期である。このように、各トラックには、凹凸、着磁パターン等によって所定の周期の目盛が設けられている。
【００１８】
図４は、トラックＡのｓｉｎ電圧（ｓｉｎＡ）とｃｏｓ電圧（ｃｏｓＡ）、トラックＢのｓｉｎ電圧（ｓｉｎＢ）とｃｏｓ電圧（ｃｏｓＢ）を示す特性図である。
【００１９】
図５は、本実施形態の前提となるエンコーダ（位置検出装置）の構成を示すブロック図である。図５に示すように、エンコーダは、電圧検出部２００，２１０、スリット番号算出部３００、内挿角算出部４００、絶対角度演算部５００を有して構成されている。
【００２０】
図６は、スリット番号算出部３００が行う処理を説明するための模式図である。ここで、回転体１００は、図３に示す６４周期のトラックＡと、６３周期のトラックＢを備えているものとする。各トラックＡ，Ｂのそれぞれに対応するように、検出部２００，２１０が設けられている。検出部２００、検出部２１０のそれぞれは、図１に示した検出部２０１、検出部２０２を含む。
【００２１】
絶対角度を計算する際には、各トラックＡ，Ｂのｓｉｎ電圧、ｃｏｓ電圧のアークタンジェント２（逆正接ａｔａｎ（２）（以下では、ａｔａｎ２又はａｒｃｔａｎ２と表記する））を計算し、その差分を計算することで、トラックの周期差（１周期）から絶対角度が求まる。図６に示すように、絶対角度θｒｅｆは、以下の式（１）から求めることができる。
θｒｅｆ＝ａｔａｎ２（ｃｏｓＡ，ｓｉｎＡ）−ａｔａｎ２（ｃｏｓＢ，ｓｉｎＢ）
・・・（１）
より詳細には、トラックＡは６４周期であるため、ｓｉｎＡ，ｃｏｓＡの変動の周期はそれぞれ６４周期となる。アークタンジェント２を計算することは、ｓｉｎＡとｃｏｓＡの位相を求めることに等しく、回転体１００の１周（機械角１周）に対してｓｉｎＡ，ｃｏｓＡは６４周期変動するので、位相の変動（アークタンジェント２の変動）も６４周期発生する。このため、アークタンジェント２の計算結果が６４周期で増減を繰り返すことになる。トラックＢについては６３周期であるため、アークタンジェント２の計算結果は６３周期で増減を繰り返すことになる。従って、ａｔａｎ（ｃｏｓＡ・ｓｉｎＡ）は６４周期で増減を繰り返すのに対し、ａｔａｎ（ｃｏｓＢ・ｓｉｎＢ）は６３周期で増減を繰り返すため、両者の差分は回転体１００が１回転する際に回転角の増加に応じて増加する。従って、式（１）から絶対角度θｒｅｆを算出することができる。
【００２２】
図６に示すように、回転体１００の回転角（機械角）が０°の場合、絶対角度θｒｅｆの値は０である。絶対角度θｒｅｆの値は、機械角の増加に伴って増加し、機械角２π（ｒａｄ）で最大となり、機械角０で再び０となるように周期的に変化する。従って、絶対角度θｒｅｆの値から回転体１００の回転角が得られる。一方、ここで求めた絶対角度θｒｅｆは、回転体１００の加工誤差や、検出部２００，２１０の組み付け誤差などによる信号の歪の影響を受けるため、高い精度を期待することはできない。
【００２３】
このため、精度を上げるために以下の処理を行う。ここで、スリットという概念を用いる。スリットは、回転体１００の１回転（２π［ｒａｄ］、回転体１００の移動範囲に相当）を分割して得られる扇型の領域で表すことができる。スリットの分割にトラックＡを用いると、トラックＡは６４周期であるため、３６０°／６４＝５．６２５（ｄｅｇ）となり、１スリットは中心角が５．６２５°の扇型となる。回転体１００の１回転は、６４スリットで表すことができ、０〜５．６２５°がスリット番号１のスリット、５．６２５°〜１１．２５°がスリット番号２のスリットのように表すことができる。従って、図６に示したように、求めた絶対角度θｒｅｆから、絶対角度θｒｅｆに対応するスリット（Ｓｌｉｔ）番号を求めることができる。つまり、現在の絶対角度θｒｅｆがどのスリットに対応するのかを求めることができる。以上のようにして、スリット番号算出部３００は、絶対角度θｒｅｆに対応するスリット番号を算出する。
【００２４】
図７は、内挿角算出部４００が行う処理を示す模式図である。図７に示すように、トラックＡのｓｉｎ電圧、ｃｏｓ電圧のアークタンジェント２を計算した値（ａｔａｎ２（ｃｏｓＡ・ｓｉｎＡ））は、１つのスリットの内部の角度(内挿角θｉｎｔｅｒｐ)となる。すなわち、内挿角θｉｎｔｅｒｐは、以下の式（２）から求めることができる。
θｉｎｔｅｒｐ＝ａｔａｎ２（ｃｏｓＡ，ｓｉｎＡ）
・・・（２）
【００２５】
式（２）の右辺は、回転体１００が１回転する度に６４周期で増減を繰り返すため、内挿角θｉｎｔｅｒｐは、１つのスリットの内部の角度を表すことになる。従って、スリット番号と内挿角θｉｎｔｅｒｐの値から絶対角度を求めることができる。この計算方法により絶対角度の分解能を上げることができるので、上述したθｒｅｆを求める場合よりも精度向上を達成できる。
【００２６】
図８は、スリット番号と内装角により表される絶対角度を示す模式図である。図８に示すように、スリット番号を上位ビット、内挿角を下位ビットとして絶対角度が表される。絶対角度演算部５００は、スリット番号と内装角を合わせ、図８に示すような絶対角度を演算する。
【００２７】
ところで、スリット番号を求める際に、絶対角度θｒｅｆがスリットの境界付近の角度であると、スリットの境界付近でスリット番号の算出に誤りが発生する場合がある。例えば、信号の歪の影響等により角度誤差が発生し、隣のスリット番号と間違って判定してしまう場合がある。スリット番号を間違えると最終的に計算された絶対角度が１スリットに相当する角度分ずれることになる。上述した絶対角度の計算方法では、この角度ずれを補正することは困難である。
【００２８】
図９は、スリット番号の算出に誤りが生じる様子を説明するための模式図である。図９中の上段の図は、ｃｏｓ電圧、ｓｉｎ電圧の信号の歪、周期ずれ、信号オフセット等の影響等により絶対角度θｒｅｆに角度誤差が生じた様子を示している。信号の歪みは、回転体１００の加工精度、回転体１００と検出部２００，２１０との相対位置のずれ等によって発生する。
【００２９】
絶対角度θｒｅｆに角度誤差が生じると、図９中の中段の図に示すように、スリット番号の算出結果がずれてしまう。特に、絶対角度θｒｅｆがスリットの境界付近の角度であると、スリット番号（縦軸）の算出結果に誤りが発生する。これにより、図９中の下段の図に示すように、検出した角度（縦軸）にずれが生じてしまう。スリット番号に１スリット分の誤りが生じると、３６０°／周期数の角度ずれが生じる。周期が６４の場合、スリット番号が１つずれると５．６２５°だけ角度位置がずれてしまう。
【００３０】
２．本実施形態に係る位置検出装置の構成例
図１０は、本実施形態に係る位置検出装置の構成を示すブロック図である。図１０に示す角度検出装置においても、図３に示した２つのトラックＡ、トラックＢを備える回転体１００の絶対角度を検出する。位置検出装置は、トラックＡの検出部２００、トラックＢの検出部２１０、絶対角度演算部（リファレンス位置算出部）２５０、スリット番号算出部（スリット特定部）３００、内挿角算出部（スリット内位置算出部）４００、絶対角度演算部（絶対位置算出部）５００、角度ずれ検出部６００、角度ずれ補正部７００、を有して構成されている。
【００３１】
上述したように、回転体１００は、歯車状の形状や凹凸形状、または着磁によって構成されたトラックＡ，Ｂを備える。トラックＡとトラックＢの周期差は１である。また、上述のように、歯、凹凸、着磁の１周期分をスリットと称する。例えば、トラックＡが６４スリットの場合、トラックＢは６３スリットである。
【００３２】
トラックＡの回転、移動をトラックＡの検出部２００で検出する。また、トラックＢの回転、移動をトラックＢの検出部２１０で検出する。それぞれの電圧検出部からは、９０°の位相差を持つ２つの正弦波（ｓｉｎ電圧、ｃｏｓ電圧）が得られる。絶対角度演算部２５０は、式（１）に基づいて、絶対角度θｒｅｆ（リファレンス角度）を演算する。トラックＡ、トラックＢのそれぞれの信号のアークタンジェント２（ａｔａｎ２）を計算し、それらの差をとることで、トラックＡとトラックＢ間の周期差を利用して絶対角度θｒｅｆを求めることができる。
【００３３】
上述したように、部品の機械誤差や検出部２００，２１０の組立誤差に起因して信号に歪が生じるため、式（１）求めた絶対角度θｒｅｆでは十分な精度が得られない。しかし、式（１）によれば、おおよその角度を知ることができる。このため、本実施形態では、より精度の高い別の法で求めた絶対角度の角度ずれを検出する際のリファレンス角度として絶対角度θｒｅｆを使用する。ここでのリファレンス角度の誤差は、トラックＡのスリット数をＮａとすると、±３６０/２Ｎａ［ｄｅｇ］以下でなければいけない。これを満たさない場合は、３トラック方式の角度計算方法を用いる。
【００３４】
絶対角度演算部５００は、絶対角度θｒｅｆよりも精度の高い別の手法によって絶対角度を算出する。その手法は、上述したスリット番号算出部３００、内挿角算出部４００によって行われる。先ず、スリット番号算出部３００によって、絶対角度θｒｅｆがどのスリットに対応しているのかを算出する。すなわち、スリット番号算出部３００は、絶対角度θｒｅｆに対応するスリットの番号を算出する。
【００３５】
同時に、内挿角算出部４００によって１スリット内の内挿角を算出する。内装角算出部４００は、スリット番号算出部３００により算出されたスリット番号のスリットにおいて、スリット内の内挿角を算出する。
【００３６】
絶対角度演算部５００は、スリット番号算出部３００が算出したスリット番号と、内挿角算出部４００が算出した内挿角に基づいて、絶対角度θｅｎｃを算出する。この方法で絶対角度θｅｎｃを算出することによって、１トラックのスリット数を多くするほど絶対角度θｅｎｃの算出精度を高めることができる。一方、スリット数を多くすると、リファレンスである絶対角度θｒｅｆがスリットの境界付近に位置する可能性が高くなり、絶対角度θｒｅｆに基づいてスリット番号を算出する場合に、スリットの境界部分でスリット番号を読み間違える可能性が高くなる。上述のように、スリット番号を１つ読み間違えた場合は、絶対角度θｅｎｃの値が１スリット分の角度だけずれることになる。このため、本実施形態では、この角度ずれを補正する処理を行う。
【００３７】
角度ずれ検出部６００は、スリット番号の読み間違えによる角度ずれを検出する。具体的に、角度ずれ検出部６００は、事前に算出した絶対角度θｒｅｆ（リファレンス角度）を基準とし、絶対角度θｒｅｆと絶対角度θｅｎｃとの差分Δθの大きさに基づいてスリット番号判定ミスの有無を判断する。角度ずれ検出部６００は、以下の式（２）に基づいて差分Δθの大きさを判定し、式（２）が成立する場合にスリット番号の判定ミスがあったものと判定する。
【００３８】
【数１】
2018190018.tif 000003
【００３９】
換言すれば、絶対角度θｒｅｆの角度誤差Δθｒｅｆは以下の式（３）を満たしていれば良い。絶対角度θｒｅｆの角度誤差Δθｒｅｆが以下の式（３）を満たしていれば、角度誤差Δθｒｅｆが生じていたとしても、隣接するスリットの境界を超えることはなく、スリット番号の誤判定は生じない。
【００４０】
【数２】
2018190018.tif 000004
【００４１】
図１１は、絶対角度θｒｅｆと絶対角度θｅｎｃとの差分Δθを示す特性図である。図１１に示すように、Δθの値は周期的に大きくなっていることが判る。Δθが大きくなるタイミングは、絶対角度θｒｅｆがスリットの境界付近の値であることを示している。
【００４２】
角度ずれ補正部７００は、角度ずれ検出部６００により角度ずれが検出された場合は、スリット番号算出の間違えによる角度ずれを補正する。具体的に、角度ずれ補正部７００は、以下の式（４）に基づいて、差分Δθから算出ミスをしたスリット数Ｎｅｒｒを求める。スリット数Ｎｅｒｒは、算出ミスをしたスリットの数に相当する。
【００４３】
【数３】
2018190018.tif 000005
【００４４】
例えば、スリット番号の判定が、正しい値から“２”だけずれている場合、Ｎｅｒｒ＝２となる。角度ずれ補正部７００は、式（５）に基づいて、算出ミスをしたスリット数Ｎｅｒｒに基づいて角度ずれ分を補償した絶対角度θｍを算出する。スリット番号の判定が、正しい値から“１”だけずれている場合、５．６２５°だけ絶対角度θｅｎｃが補正されて絶対角度θｍが算出される。同様に、スリット番号の判定が、正しい値から“２”だけずれている場合、１１．２５°だけ絶対角度θｅｎｃが補正されて絶対角度θｍが算出される。
【００４５】
【数４】
2018190018.tif 000006
【００４６】
以上のように、角度ずれ検出部６００は、事前に算出したリファレンス角度（絶対角度θｒｅｆ）を基準とし、その角度からの差分の大きさに基づいて、スリット番号判定ミスの有無を判断する。そして、スリット番号の判定ミスが発生している場合は、角度ずれ補正部７００によってスリット番号の算出間違えによる角度ずれを補正する。これにより、回転体１００の位置検出を高精度に行うことが可能となる。
【００４７】
図１２は、図１０の位置検出装置で行われる処理を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１０では、トラックＡのｓｉｎ電圧、ｃｏｓ電圧のアークタンジェント２（ａｔａｎ２）を計算する。ステップＳ１２では、トラックＢのｓｉｎ電圧、ｃｏｓ電圧のアークタンジェント２（ａｔａｎ２）を計算する。ステップＳ１６では、ステップＳ１０，Ｓ１２で求めた値の差分をとることで絶対角度θｒｅｆを算出する。
【００４８】
また、ステップＳ１４では、トラックＡのｓｉｎ電圧、ｃｏｓ電圧のアークタンジェント２（ａｔａｎ２）を計算し、内挿角を算出する。ステップＳ１８では、絶対角度θｒｅｆに基づいてスリット番号を算出する。
【００４９】
ステップＳ２０では、スリット番号と内挿角から、ステップＳ２０中に示す数式を用いて絶対角度θｅｎｃを算出する。次のステップＳ２２では、ステップＳ２０で求めた絶対角度θｅｎｃと絶対角度θｒｅｆ（リファレンス角度）とを比較し、スリット番号の判定にミスが生じていたか否かを判定する。スリット番号の判定にミスが生じていた場合はステップＳ２４へ進み、スリット判定をミスした分だけ角度補正を行う。ステップＳ２４の後は処理を終了する。また、ステップＳ２２でスリット番号の判定にミスが生じていなかった場合は、処理を終了する。
【００５０】
３．３トラックの場合の構成例
次に、回転体１００が３つのトラックＡ，Ｂ，Ｃを備える場合の構成例について説明する。図１３は、３つのトラックＡ〜Ｃを備える回転体１００と、トラックＡ〜Ｃのそれぞれから取得される電圧波形を示す模式図である。３トラックの場合、トラックＡをｎ周期、トラックＢを（ｎ−１）周期、トラックＣを（ｎ−ｘ）周期とする。例えば、ｎ＝６４、ｘ＝８の場合、トラックＡは６４周期、トラックＢは６３周期、トラックＣは５６周期となる。２トラックの場合と同様、３トラックの場合においても、各トラックから９０°の位相差を持つ２つの電圧波形（ｃｏｓ電圧、ｓｉｎ電圧）が得られる。
【００５１】
図１４は、回転体１００が３つのトラックＡ〜Ｃを備える場合に、位置検出装置の構成を示す模式図である。図１４に示すように、位置検出装置は、トラックＡの検出部２００、トラックＢの検出部２１０、トラックＣの検出部２２０、絶対角度演算部２５０、エリア番号算出部（エリア特定部）３１０、内挿角算出部４１０、絶対角度演算部（第２の絶対位置算出部）５１０、角度ずれ検出部６１０、角度ずれ補正部７１０、スリット番号算出部３００、内挿角算出部４００、絶対角度演算部５００、角度ずれ検出部６２０、角度ずれ補正部７２０、を有して構成されている。
【００５２】
３トラックを使用する方法では、トラックＡに対してある周期差を持つトラックＣを追加し、誤差による影響をより小さくし、より確実に角度ずれ補正を行う。トラックＡとトラックＣの周期差は任意の値でも原理的には問題ない。但し、トラックＡとトラックＣの周期差が大きいほど精度は向上するが、スリット番号判定ミスの検出が難しくなるというトレードオフの関係にある。そこで、本来的に有する誤差から、トラックＡとトラックＣの適切な周期差を選択することが望ましい。一例として、上述のようにトラックＡとトラックＣの周期差を８とすると、トラックＡは６４周期、トラックＢは６３周期、トラックＣは５６周期となる。
【００５３】
図１４に示す構成において、トラックＡの検出部２００、トラックＢの検出部２１０、絶対角度演算部２５０、スリット番号算出部３００、内挿角算出部４００、絶対角度演算部５００で行われる処理は、図１０と同様である。
【００５４】
エリア番号算出部３１０は、絶対角度θｒｅｆがどのエリアに該当するのかを算出する。ここで、エリアとは、３６０°をトラックＡとトラックＣの周期差で等分した角度帯を表しており、周期差が８の場合は、３６０°を８等分して得られる４５°の領域を意味する。図１７は、エリア番号を算出する方法を示す模式図である。エリア番号の算出方法は、図６で説明したスリット番号の算出方法と同様である。図１７に示すように、絶対角度θｒｅｆが３６０°（２π［ｒａｄ］）を８等分して得られるエリアのどの領域に該当するのかが特定される。１スリットの角度よりも１エリアの角度の方が大きいため、絶対角度θｒｅｆの値が隣接するエリアの境界付近に存在する確率は低くなる。
【００５５】
同時に、内挿角算出部４１０は、エリア内の内挿角を算出する。図１８は、エリア内の内挿角を算出する方法を示す模式図である。エリア内の内挿角は、トラックＡ，Ｃのｓｉｎ電圧、ｃｏｓ電圧のアークタンジェント２（ａｒｃｔａｎ２）を計算し、その差分を計算することで、トラックの周期差（８周期）から求まる。図１８に示すように、エリア内の内挿角θｉｎｔｅｒｐは、以下の式（６）から求めることができる。
θｉｎｔｅｒｐ＝ａｔａｎ２（ｃｏｓＡ，ｓｉｎＡ）−ａｔａｎ２（ｃｏｓＣ，ｓｉｎＣ）
・・・（６）
トラックＣは５６周期であるため、ｓｉｎＣ，ｃｏｓＣの変動の周期はそれぞれ５６周期となる。従って、ｓｉｎＣ，ｃｏｓＣのアークタンジェント２を計算すると、回転体１００が１周する毎に５６周期の増減が繰り返される。このため、式（６）の右辺は、回転体１００が１回転する度にトラックＡとトラックＣの周期差である８周期で増減を繰り返すため、内挿角θｉｎｔｅｒｐは、１つのエリアの内部の角度を表すことになる。従って、エリア番号と内挿角θｉｎｔｅｒｐの値から絶対角度を求めることができる。
【００５６】
絶対角度算出部５１０は、算出したエリア番号と内挿角から絶対角度θｅｎｃ１を算出する。上述のように、１スリットの角度よりも１エリアの角度の方が大きいため、絶対角度θｒｅｆの値が隣接するエリアの境界付近に存在する確率は低くなるが、絶対角度算出部５１０で求めた絶対角度θｅｎｃ１は、エリア番号の判定がずれることにより角度誤差が発生することがある。例えば、エリア番号算出部３１０が間違って隣のエリア番号を判定した場合は、トラックＡとトラックＣの周期差が８だった場合、１エリアに相当する３６０/８＝４５°の角度ずれが発生する。そのため、絶対角度演算部２５０によって求めたリファレンス角度と、絶対角度算出部５１０によって求めた絶対角度を比較し、角度ずれ検出部６１０によって角度ずれを検出し、角度ずれ補正部７１０によって角度ずれを補正する。角度ずれ検出部６１０、角度ずれ補正部７１０による処理は、基本的に図１０の角度ずれ検出部６００、角度ずれ補正部７００の処理と同様である。角度ずれ検出部６１０は、絶対角度演算部２５０が求めた絶対角度θｒｅｆと絶対角度算出部５１０が求めた絶対角度θｅｎｃ１の差分に基づいて角度ずれが発生しているか否かを判定する。角度ずれ補正部７１０は、絶対角度θｒｅｆと絶対角度θｅｎｃ１の差分に基づいて絶対角度θｅｎｃ１を補正する。そして、角度ずれ補正部７００による補正後の角度を、図１０におけるリファレンス角度（絶対角度θｒｅｆ）の代わりに用い、角度ずれ検出部６２０、角度ずれ補正部７２０による処理を行う。角度ずれ検出部６２０、角度ずれ補正部７２０による処理は、角度ずれ補正部７００による補正後の角度をリファレンス角度として用いる点以外は、図１０の角度ずれ検出部６００、角度ずれ補正部７００による処理と同様である。
【００５７】
図１５及び図１６は、図１４に示す位置検出装置で行われる処理を示すフローチャートである。図１５は、絶対角度演算部２５０、エリア番号算出部３１０、内挿角算出部４００、絶対角度演算部５１０、角度ずれ検出部６１０、角度ずれ補正部７１０で行われる処理を示している。先ず、ステップＳ３０では、トラックＡのｓｉｎ電圧、ｃｏｓ電圧のアークタンジェント２（ａｔａｎ２）を計算する。ステップＳ３２では、トラックＢのｓｉｎ電圧、ｃｏｓ電圧のアークタンジェント２（ａｔａｎ２）を計算する。トラックＣの検出部２２０は、トラックＣの回転、移動を検出する。ステップＳ３４では、トラックＣのｓｉｎ電圧、ｃｏｓ電圧のアークタンジェント２（ａｔａｎ２）を計算する。
【００５８】
ステップＳ３６では、ステップＳ３０，Ｓ３２で求めた値の差分をとることで絶対角度θｒｅｆを算出する。ステップＳ３８では、絶対角度θｒｅｆ、トラックＡの周期ＮＡ、トラックＣの周期ＮＣを用い、ステップＳ３８中の式を用いることでエリア番号Ｎａｒｅａを求める。
【００５９】
ステップＳ４０では、ステップＳ３０，Ｓ３４で求めた値の差分をとることでエリア内の内挿角θｉｎｔｅｒｐを算出する。ステップＳ４２では、エリア番号と内挿角θｉｎｔｅｒｐから、ステップＳ４２中に示す数式を用いて絶対角度θｅｎｃ１を算出する。次のステップＳ４４では、ステップＳ４２で求めた絶対角度θｅｎｃ１と絶対角度θｒｅｆ（リファレンス角度）とを比較し、エリア番号の判定にミスが生じていたか否かを判定する。エリア番号の判定にミスが生じていた場合はステップＳ４６へ進み、エリア判定をミスした分だけ絶対角度θｅｎｃ１の補正を行う。ステップＳ４６の後は処理を一旦終了する。また、ステップＳ４４でエリア番号の判定にミスが生じていなかった場合は、処理を一旦終了する。
【００６０】
図１６は、スリット番号算出部３００、内挿角算出部４００４００、５００、６２０、７２０で行われる処理を示している。先ず、ステップＳ５０では、トラックＡのｓｉｎ電圧、ｃｏｓ電圧のアークタンジェント２（ａｔａｎ２）を計算する。ステップＳ５２では、トラックＢのｓｉｎ電圧、ｃｏｓ電圧のアークタンジェント２（ａｔａｎ２）を計算する。ステップＳ５４では、トラックＣのｓｉｎ電圧、ｃｏｓ電圧のアークタンジェント２（ａｔａｎ２）を計算する。
【００６１】
ステップＳ５８では、ステップＳ５０，Ｓ５２で求めた値の差分をとることで絶対角度θｒｅｆを算出する。ステップＳ６０では、絶対角度θｒｅｆ、トラックＡの周期ＮＡを用い、ステップＳ６０中の式を用いることでスリット番号Ｎｓｌｉｔを求める。また、ステップＳ５６では、ステップＳ５０で求めた値を内挿角θｉｎｔｅｒｐとする。
【００６２】
ステップＳ６２では、スリット番号Ｎｓｌｉｔと内挿角θｉｎｔｅｒｐから、ステップＳ６２中に示す数式を用いて絶対角度θｅｎｃ２を算出する。次のステップＳ６４では、ステップＳ６２で求めた絶対角度θｅｎｃ２と図１５のステップＳ４６で補正された絶対角度θｅｎｃ１とを比較し、スリット番号の判定にミスが生じていたか否かを判定する。スリット番号の判定にミスが生じていた場合はステップＳ６６へ進み、スリット判定をミスした分だけ角度補正を行う。ステップＳ６６の後は処理を終了する。また、ステップＳ６４でスリット番号の判定にミスが生じていなかった場合は、処理を終了する。
【００６３】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６４】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【００６５】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）  移動体に設けられた所定の周期の目盛を有する第１のトラックから検出された第１の信号と、前記移動体に設けられた第２のトラックであって前記所定の周期よりも少ない周期の目盛を有する前記第２のトラックから検出された第２の信号と、に基づいて前記移動体のリファレンス位置を算出するリファレンス位置算出部と、
前記リファレンス位置に基づいて、前記移動体の移動範囲を分割して得られる複数のスリットのうち、前記移動体の位置に該当するスリットを特定するスリット特定部と、
前記第１の信号に基づいて、特定された前記スリットの中での前記移動体のスリット内位置を算出するスリット内位置算出部と、
特定された前記スリットと前記スリット内位置に基づいて算出された前記移動体の絶対位置と、前記リファレンス位置と、に基づいて前記絶対位置を補正する補正部と、
を備える、位置検出装置。
（２）  前記第１の信号は９０°位相の異なる２つの正弦波から構成され、前記第２の信号は、９０°位相の異なる２つの正弦波から構成される、前記（１）に記載の位置検出装置。
（３）  前記リファレンス位置算出部は、前記第１の信号の前記２つの正弦波のアークタンジェントを演算して得られる第１の値と、前記第２の信号の前記２つの正弦波のアークタンジェントを演算して得られる第２の値と、の差分から前記リファレンス位置を算出する、前記（２）に記載の位置検出装置。
（４）  前記リファレンス位置と前記絶対位置との差分に基づいて、前記リファレンス位置と前記絶対位置との間に位置ズレが生じているか否かを検出する検出部を備え、
前記補正部は、前記検出部により前記位置ズレが生じていることが検出された場合に、前記差分に基づいて前記絶対位置を補正する、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の位置検出装置。
（５）  前記検出部は、前記差分が前記所定の周期の１／２よりも大きい場合に前記位置ズレが生じていることを検出する、前記（４）に記載の位置検出装置。
（６）  前記スリット内位置算出部は、前記第１の信号の前記２つの正弦波のアークタンジェントを演算して得られる第１の値に基づいて前記スリット内位置を算出する、前記（２）に記載の位置検出装置。
（７）  前記移動体の前記絶対位置を算出する絶対位置算出部を更に備える、前記（１）〜（６）のいずれかに記載の位置検出装置。
（８）  前記第１の信号を検出する第１の信号検出部と、
前記第２の信号を検出する第２の信号検出部と、を更に備える、前記（１）〜（７）のいずれかに記載の位置検出装置。
（９）  前記リファレンス位置に基づいて、前記移動体の移動範囲を分割して得られる複数のエリアのうち、前記移動体の位置に該当するエリアを特定するエリア特定部と、
前記第１の信号と、前記移動体に設けられた第３のトラックであって前記所定の周期よりも少ない周期の目盛を有する前記第３のトラックから検出された第３の信号と、に基づいて、特定された前記エリアの中での前記移動体のエリア内位置を算出するエリア内位置算出部と、
特定された前記エリアと前記エリア内位置に基づいて算出された前記移動体の第２の絶対位置と、前記リファレンス位置と、に基づいて、前記第２の絶対位置を補正する第２の補正部と、
を備え、
前記補正部は、前記第２の絶対位置を前記リファレンス位置の代わりに用い、前記第２の絶対位置と前記絶対位置とに基づいて、前記絶対位置を補正する、請求項１に記載の位置検出装置。
（１０）  前記リファレンス位置と前記第２の絶対位置との差分に基づいて、前記リファレンス位置と前記第２の絶対位置との間に位置ズレが生じているか否かを検出する第２の検出部を備え、
前記第２の補正部は、前記第２の検出部により前記位置ズレが生じていることが検出された場合に、前記差分に基づいて前記第２の絶対位置を補正する、前記（９）に記載の位置検出装置。
（１１）  前記エリア内位置算出部は、前記第１の信号の前記２つの正弦波のアークタンジェントを演算して得られる第１の値と、前記第３の信号の前記２つの正弦波のアークタンジェントを演算して得られる第３の値と、の差分から前記エリア内位置を算出する、前記（９）に記載の位置検出装置。
（１２）  前記移動体の前記第２の絶対位置を算出する第２の絶対位置算出部を更に備える、前記（９）〜（１１）のいずれかに記載の位置検出装置。
（１３）  前記第３の信号を検出する第３の信号検出部を更に備える、前記（９）〜（１２）のいずれかに記載の位置検出装置。
（１４）  前記移動体は、回転中心を中心に回転する、前記（１）〜（１３）のいずれかに記載の位置検出装置。
（１５）  前記移動体は、直線状に移動する、前記（１）〜（１３）のいずれかに記載の位置検出装置。
（１６）  前記目盛は、前記移動体に設けられた歯車状若しくは凹凸状の形状によって、又はＮ極とＳ極が交互に着磁されることによって構成される、前記（１）〜（１５）のいずれかに記載の位置検出装置。
（１７）  前記第１の信号検出部は、前記第１のトラックの前記目盛の移動に伴って生じる光の変化、又は磁界の変化に応じた前記第１の信号を検出し、
前記第２の信号検出部は、前記第２のトラックの前記目盛の移動に伴って生じる光の変化、又は磁界の変化に応じた前記第２の信号を検出する、前記（８）に記載の位置検出装置。
（１８）  前記第２のトラックは、前記所定の周期よりも１周期少ない周期の目盛を有する、前記（１）〜（１７）のいずれかに記載の位置検出装置。
（１９）  移動体に設けられた所定の周期の目盛を有する第１のトラックから検出された第１の信号と、前記移動体に設けられた第２のトラックであって前記所定の周期よりも少ない周期の目盛を有する前記第２のトラックから検出された第２の信号と、に基づいて前記移動体のリファレンス位置を算出することと、
前記リファレンス位置に基づいて、前記移動体の移動範囲を分割して得られる複数のスリットのうち、前記移動体の位置に該当するスリットを特定することと、
前記第１の信号に基づいて、特定された前記スリットの中での前記移動体のスリット内位置を算出することと、
特定された前記スリットと前記スリット内位置に基づいて算出された前記移動体の絶対位置と、前記リファレンス位置と、に基づいて前記絶対位置を補正することと、
を備える、位置検出方法。
【符号の説明】
【００６６】
１００    回転体
２００，２１０，２２０    検出部
２５０    第１の絶対角度演算部
３００    スリット番号算出部
３１０    エリア番号算出部
４００    内挿角算出部
５００，５１０    絶対角度演算部
６００    角度ずれ検出部
７００    角度ずれ補正部
【図１】
2018190018.tif 000007
【図２】
2018190018.tif 000008
【図３】
2018190018.tif 000009
【図４】
2018190018.tif 000010
【図５】
2018190018.tif 000011
【図６】
2018190018.tif 000012
【図７】
2018190018.tif 000013
【図８】
2018190018.tif 000014
【図９】
2018190018.tif 000015
【図１０】
2018190018.tif 000016
【図１１】
2018190018.tif 000017
【図１２】
2018190018.tif 000018
【図１３】
2018190018.tif 000019
【図１４】
2018190018.tif 000020
【図１５】
2018190018.tif 000021
【図１６】
2018190018.tif 000022
【図１７】
2018190018.tif 000023
【図１８】
2018190018.tif 000024
【国際調査報告】
2018190018.tif 000025
2018190018.tif 000026