(57)【要約】【課題】エンコーダ装置の検出精度をより高められるようにする。【解決手段】エンコーダ装置が、被測定物の移動量に対応した二相の周期的信号に基づく速度信号を取得する速度取得部と、前記速度信号にローパスフィルタを適用した信号を積算する積算部と、前記積算部が積算した信号と、前記周期的信号との差分を求める減算部と、前記差分に基づいて、前記周期的信号に含まれる誤差の周波数成分を求める成分取得部と、前記成分取得部が取得した前記誤差の周波数成分に基づいて、前記周期的信号に対する補正を行う補正部と、を具備する。【選択図】図８
2015206614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の移動量に対応した信号に基づく速度信号を取得する速度信号取得部と、
前記速度信号と当該速度信号にローパスフィルタを適用した信号との差分に応じた信号に基づいて、前記被測定物の移動量に対応した信号に対する補正を行う補正部と、
を具備することを特徴とするエンコーダ装置。
【請求項２】
前記速度信号取得部が取得した速度信号にローパスフィルタを適用した信号を積算する積算部と、
前記積算部が積算した信号と、前記被測定物の移動量に対応した信号との差分を求める減算部と、
前記差分に基づいて、前記被測定物の移動量に対応した信号に含まれる誤差の周波数成分を求める成分取得部と、
を具備し、
前記速度信号取得部は、前記速度信号として、前記被測定物の移動量に対応した二相の周期的信号に基づく速度信号を取得し、
前記減算部は、前記積算部が積算した信号と、前記被測定物の移動量に対応した信号との差分を求め、
前記成分取得部は、前記被測定物の移動量に対応した二相の周期的信号に含まれる誤差の周波数成分を求め、
前記補正部は、前記成分取得部が取得した前記誤差の周波数成分に基づいて、前記被測定物の移動量に対応した二相の周期的信号に対する補正を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ装置。
【請求項３】
前記成分取得部は、前記被測定物の移動量に対応した二相の周期的信号の周期を分割した区間毎の前記差分に基づいて、前記被測定物の移動量に対応した二相の周期的信号に含まれる誤差の周波数成分を求める、ことを特徴とする請求項２に記載のエンコーダ装置。
【請求項４】
前記成分取得部は、前記被測定物の移動量に対応した二相の周期的信号の周期を周期とする前記誤差の周波数成分を求め、
前記補正部は、前記被測定物の移動量に対応した二相の周期的信号の周期を周期とする前記誤差の周波数成分に基づいて、前記被測定物の移動量に対応した二相の周期的信号のオフセットを補正する、ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のエンコーダ装置。
【請求項５】
前記成分取得部は、前記被測定物の移動量に対応した二相の周期的信号の周期の半分を周期とする前記誤差の周波数成分を求め
前記補正部は、前記被測定物の移動量に対応した二相の周期的信号の周期の半分を周期とする前記誤差の周波数成分に基づいて、少なくとも前記被測定物の移動量に対応した二相の周期的信号の振幅または前記二相の位相差を補正する、ことを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項６】
前記成分取得部は、前記被測定物の移動量に対応した二相の周期的信号の周期の４分の１を周期とする前記誤差のｓｉｎ成分を求め、
前記補正部は、前記ｓｉｎ成分を、より狭い値域で近似する関数に基づいて補正を行うことを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項７】
前記成分取得部は、前記被測定物の移動量に対応した二相の周期的信号の周期の４分の１を周期とする前記誤差のｃｏｓ成分を求め、
前記補正部は、前記ｃｏｓ成分を、より狭い定義域で近似する関数に基づいて補正を行うことを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項８】
前記被測定物の移動量に対応した二相の周期的信号の振幅を求める振幅計算部と、
前記振幅計算部が求めた振幅に基づく補正量と、前記成分取得部が取得した成分に基づく補正量との差が所定閾値以上である場合、少なくとも警報の出力または補正値の更新の停止のいずれかを行う相違時処理部と、
を具備することを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項９】
前記被測定物の移動量に対応した二相の周期的信号の周期を分割した区間毎に、前記被測定物の移動量に対応した二相の周期的信号が示す速度の誤差を求める速度誤差取得部と、
前記速度誤差取得部が求めた誤差に従って前記被測定物の移動量に対応した二相の周期的信号を補正する速度誤差補正部と、
を具備することを特徴とする
請求項２から８のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項１０】
前記補正部は、前記被測定物の移動量に対応した二相の周期的信号に対する補正を所定量ずつ行うことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項１１】
前記補正部は、前記被測定物の移動量に対応した二相の周期的信号のうち補正対象でない信号の値がゼロのときに前記補正を行うことを特徴とする請求項２から１０のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項１２】
所定周波数帯を示す情報を記憶する記憶部を具備し、
前記補正部は、前記記憶部の記憶する情報の示す所定周波数帯に該当する周波数成分の補正を抑制することを特徴とする請求項２から１１のいずれか１項に記載のエンコーダ装置。
【請求項１３】
エンコーダ装置の補正法であって、
被測定物の移動量に対応した信号に基づく速度信号を取得する速度取得ステップと、
前記速度信号と当該速度信号にローパスフィルタを適用した信号との差分に応じた信号に基づいて、前記被測定物の移動量に対応した信号に対する補正を行う補正ステップと、
を具備することを特徴とする補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダ装置および補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンコーダ装置の高分解能化が進む一方で、スケールピッチの細かさには光学設計や加工における限界がある。そこで、より高い分解能を得るために、二相のセンサがスケールから各々検出する正弦波信号を用いた内挿処理が行われている。
かかる内挿処理に際して、正弦波信号の振幅の変動など、センサからの信号が予定されている信号からずれると、エンコーダ装置による検出精度が低下してしまう。これに対して特許文献１では、正弦波の振幅の平均値を用いて次の周期の正弦波の振幅を補正する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５９２４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、センサからの信号の振幅以外のずれを補正することは困難である。センサからの信号のずれには、振幅のずれ以外にもアンプ特性による信号レベルのずれ（オフセット）など、要因に応じた他のずれも考えられる。振幅以外のずれを補正できれば、エンコーダ装置の検出精度をより高めることができる。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、検出精度をより高めることのできるエンコーダ装置および補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様によるエンコーダ装置は、被測定物の移動量に対応した信号に基づく速度信号を取得する速度信号取得部と、前記速度信号と当該速度信号にローパスフィルタを適用した信号との差分に応じた信号に基づいて、前記被測定物の移動量に対応した信号に対する補正を行う補正部と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の一態様による補正方法は、エンコーダ装置の補正法であって、被測定物の移動量に対応した信号に基づく速度信号を取得する速度取得ステップと、前記速度信号と当該速度信号にローパスフィルタを適用した信号との差分に応じた信号に基づいて、前記被測定物の移動量に対応した信号に対する補正を行う補正ステップと、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、エンコーダ装置の検出精度をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるエンコーダ装置の機能構成を示す概略ブロック図である。
【図２】同実施形態における信号のレベルずれの例を示す説明図である。
【図３】同実施形態において信号レベルずれが生じている場合の、内挿誤差の例を示す説明図である。
【図４】同実施形態における信号の振幅ずれの例を示す説明図である。
【図５】同実施形態において振幅ずれが生じている場合の、内挿誤差の例を示す説明図である。
【図６】同実施形態において波形歪が生じている信号の例を示す説明図である。
【図７】同実施形態において波形歪が生じている場合の、内挿誤差の例を示す説明図である。
【図８】同実施形態における補正量計算部の機能構成を示す概略ブロック図である。
【図９】同実施形態において区間分割部が用いる区間の例を示す説明図である。
【図１０】同実施形態においてＡ相信号の補正を行うタイミングの第１の例を示す説明図である。
【図１１】同実施形態において図１０に示すタイミングで補正を行った時の、補正のθへの影響の例を示す説明図である。
【図１２】同実施形態においてＡ相信号の補正を行うタイミングの第２の例を示す説明図である。
【図１３】同実施形態において図１２に示すタイミングで補正量を変更したときの、補正のθへの影響の例を示す説明図である。
【図１４】同実施形態において、補正量更新部が３次ひずみに対する補正量の更新を行う際の領域分割の例を示す説明図である。
【図１５】同実施形態における、０度と４５度を動かさずに中間の角度を変化させる補正の例を示す説明図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態におけるエンコーダ装置の機能構成を示す概略ブロック図である。
【図１７】同実施形態における補正量計算部の機能構成を示す概略ブロック図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態におけるエンコーダ装置の機能構成を示す概略ブロック図である。
【図１９】同実施形態における補正量計算部の機能構成を示す概略ブロック図である。
【図２０】同実施形態において区間分割部が用いる区間の例を示す説明図である。
【図２１】同実施形態において補正量更新部が更新の抑制を行わない場合の補正値の更新例を示す説明図である。
【図２２】同実施形態において補正量更新部が更新の抑制を行う場合の補正値の更新例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１１】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態におけるエンコーダ装置の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、エンコーダ装置１００は、Ａ相センサ部１１１と、Ａ相増幅部１１２と、Ａ相Ａ／Ｄ変換部１１３と、Ｂ相センサ部１２１と、Ｂ相増幅部１２２と、Ｂ相Ａ／Ｄ変換部１２３と、カウンタ部１３１と、補正部１４１と、内挿部１４２と、速度取得部１５１と、ローパスフィルタ１５２と、補正量計算部１６１と、通信部１７１とを具備する。
【００１２】
エンコーダ装置１００は、例えばモータに用いられてモータの回転量を検出する。この場合、モータが被測定物の一例に該当し、モータの回転量が被測定物の移動量の一例に該当する。
エンコーダ装置１００を用いるモータは、例えばロボットに使用される。エンコーダ装置１００がモータの回転量を詳細に検出することで、ロボットに対する精密な制御が可能となる。
【００１３】
Ａ相センサ部１１１は、被測定物の移動量に対応した周期的信号を出力する。具体的には、Ａ相センサ部１１１は光センサを有し、被測定物に設けられた格子状のスケールからの光を電気に変換する。被測定物の移動に伴いスケールからの光の量が周期的に増減することで、Ａ相センサ部１１１は、正弦波形状の電気信号を出力する。
Ａ相増幅部１１２は、Ａ相センサ部１１１からの電気信号を増幅する。
Ａ相Ａ／Ｄ変換部１１３は、Ａ相センサ部１１１が出力しＡ相増幅部１１２が増幅した信号をデジタル信号に変換する。以下では、Ａ相Ａ／Ｄ変換部１１３が出力する信号をＡ相信号と称する。
【００１４】
Ｂ相センサ部１２１は、Ａ相センサ部１１１と同様、被測定物の移動量に対応した周期的信号を出力する。具体的には、Ｂ相センサ部１２１は、Ａ相センサ部１１１と同様、被測定物の移動に応じて正弦波形状の電気信号を出力する。Ｂ相センサ部１２１は、Ａ相センサ部１１１が出力する正弦波形状の電気信号と位相が９０度（°）異なる電気信号を出力する位置に設けられている。
Ｂ相増幅部１２２は、Ｂ相センサ部１２１からの電気信号を増幅する。
Ｂ相Ａ／Ｄ変換部１２３は、Ｂ相センサ部１２１が出力しＢ相増幅部１２２が増幅した信号をデジタル信号に変換する。以下では、Ｂ相Ａ／Ｄ変換部１２３が出力する信号をＢ相信号と称する。また、Ａ相信号とＢ相信号とを合わせて二相信号と称する。
【００１５】
カウンタ部１３１は、Ａ相Ａ／Ｄ変換部１１３やＢ相Ａ／Ｄ変換部１２３からの正弦波形状の信号の周期をカウントする。カウンタ部１３１のカウント値は、被測定物の移動量を信号の周期単位で示す。
補正部１４１は、Ａ相Ａ／Ｄ変換部１１３やＢ相Ａ／Ｄ変換部１２３からの正弦波形状の信号のひずみを補正する。補正部１４１は、補正量計算部１６１が算出する補正量に基づいて補正を行う。
【００１６】
内挿部１４２は、補正部１４１が補正した二相信号から位相情報（位相信号）を取得する。内挿部１４２が取得する位相情報は、Ａ相センサ部１１１やＢ相センサ部１２１が出力する信号の周期より細かい分解能（従って、被測定物に設けられたスケールのピッチより細かい分解能）で、被測定物の移動量を示す。
以下では、内挿部１４２が取得する位相情報の示す位相を、内挿位置と称する。また、以下では、内挿位置を位相平面における角度にてθで示すことがある。
【００１７】
速度取得部１５１は、内挿部１４２からの位相情報の一階差分を求める。これにより、速度取得部１５１は、被測定物の速度情報（速度信号）を取得する。すなわち、速度取得部１５１が取得する情報は、被測定物の移動量の微分を示す点で、被測定物の速度を示している。
以下では、速度取得部１５１が取得する速度情報の示す速度をωで示すことがある。
【００１８】
ローパスフィルタ１５２は、速度取得部１５１からの速度情報に含まれる高周波成分をひずみ成分として除去する。以下では、ローパスフィルタ１５２が歪成分を除去した速度情報の示す速度を、理想速度と称する。また、理想速度をω（バー）で示すことがある。
ローパスフィルタ１５２は、補正対象の二相信号（すなわち、Ａ相信号やＢ相信号）の周波数の下限より低い遮断周波数を有する。あるいは、ローパスフィルタ１５２が、現在の周波数に応じて遮断周波数を変更するようにしてもよい。また、ローパスフィルタ１５２は、１次のローパスフィルタであってもよい。
エンコーダ装置１００が、他の目的で位置データや速度データに対するローパスフィルタを有している場合、その出力を理想速度として用いるようにしてもよい。この場合、エンコーダ装置１００はローパスフィルタ１５２を具備していなくてもよい。
【００１９】
補正量計算部１６１は、Ａ相Ａ／Ｄ変換部１１３やＢ相Ａ／Ｄ変換部１２３が出力する正弦波形状の信号に対する補正量を算出して補正部１４１へ出力する。
通信部１７１は、他の装置との通信を行う。特に通信部１７１は、エンコーダ装置１００が取得した被測定物の位置情報を他の装置へ送信する。
【００２０】
次に、図２〜図７を参照して、内挿誤差の成分について説明する。ここでいう内挿誤差とは、内挿部１４２が取得する位相情報が示す被測定物の移動量の、被測定物の実際の移動量に対する誤差である。
Ａ相Ａ／Ｄ変換部１１３やＢ相Ａ／Ｄ変換部１２３が出力する信号は、理想的には位相差が９０度で同じ周期および同じ振幅を有する正弦波信号である。この理想的な信号に対する実際の信号のひずみが、内挿誤差の原因となる。
【００２１】
内挿誤差の大きさ、あるいは内挿誤差のｋ次の成分の大きさは、内挿誤差を示す誤差曲線のp-p（両振幅）やその半分（片振幅）で表すことができる。ここでいう内挿誤差のｋ次の成分とは、誤差曲線をフーリエ級数展開して得られる第ｋ項である。以下では、内挿誤差のｋ次の成分を、ｋ次の誤差とも称する。
ここで、ｘを時刻として、誤差曲線ｆ（ｘ）のフーリエ級数展開は式（１）のように示される。
【００２２】
【数１】
2015206614.tif 000003
【００２３】
但し、Ｌは、１周期分の時間を示す。また、ａ０、ａ１、ａ２、・・・、および、ｂ１、ｂ２、・・・は、いずれも定数の係数である。
内挿誤差のｋ次の成分は、式（２）のように示される。
【００２４】
【数２】
2015206614.tif 000004
【００２５】
係数ａｋや係数ｂｋが、内挿誤差のｋ次の成分の片振幅を示している。
Ａ相信号またはＢ相信号のレベルがずれた場合、１次の誤差が生じる。ここでいうレベルのずれは、オフセット、すなわち、正弦波の中心がレベル０からずれることである。
Ａ相信号のゼロクロスを内挿位置情報の原点とすると、Ａ相信号のレベルずれによって、１次の誤差のｃｏｓ（コサイン）成分が現れる。１次の誤差のｃｏｓ成分の片振幅は、式（１）において係数ａ１にて示されている。
【００２６】
また、Ａ相信号のゼロクロスを内挿位置情報の原点とすると、Ｂ相信号のレベルずれによって、１次の誤差のｓｉｎ（サイン）成分が現れる。１次の誤差のｓｉｎ成分の片振幅は、式（１）において係数ｂ１にて示されている。
【００２７】
図２は、信号のレベルずれの例を示す説明図である。同図の横軸は時刻を示す。縦軸は二相信号の信号レベルを示す。また、線Ｌ１０１はＡ相信号を示す。線Ｌ１０２はＢ相信号を示す。
図２の例において、線Ｌ１０１の示すＡ相信号の中心は横軸よりも上にある。すなわち、図２のＡ相信号はレベルずれしている。一方、線Ｌ１０２の示すＢ相信号の中心は、横軸の位置にある。すなわち、Ｂ相信号はレベルずれしていない。
また、Ａ相信号はＢ相信号に対して位相が進んでいる。
【００２８】
図２のようにＢ相信号に対して位相が進んでいるＡ相信号が、オフセットにて上側（信号レベルの高い側）へずれると、Ａ相信号とＢ相信号とが交わるクロスポイントのうち、信号レベルが正の側の点Ｐ１０１は、オフセットがない場合よりも時刻が遅い側へずれる。
一方、信号レベルが負の側のクロスポイントを示す点Ｐ１０２は、オフセットがない場合よりも時刻が早い側へずれる。
【００２９】
図３は、信号レベルずれが生じている場合の、内挿誤差の例を示す説明図である。
同図の横軸は１周期分の時間を示す。縦軸は、二相信号の１周期分に対応する被測定物の移動量を示す。また、線Ｌ１０３は、内挿位置を示す。線Ｌ１０４は、理想的な内挿位置を示す。ここでいう理想的な内挿位置とは、二相信号にひずみがなく、被測定物の移動量を正確に反映する内挿位置を得られた場合の、内挿位置である。すなわち、理想的な内挿位置とは、内挿位置が本来示すべき位置である。
【００３０】
図２におけるクロスポイントの点Ｐ１０１およびＰ１０２と同様に、図３において、線Ｌ１０３の示す内挿位置は、線Ｌ１０４の示す理想的な内挿位置に対して、周期の前半は遅れ、周期の後半は進んでいる。
また、内挿位置の示す速度と図３の１周期との関係では、１周期を４分割した最初の時間は、線Ｌ１０３の傾きが線Ｌ１０４の傾きよりも小さく、速度が遅い。一方、１周期の４分割のうち２番目および３番目の時間は、線Ｌ１０３の傾きが線Ｌ１０４の傾きよりも大きく、速度が速い。１周期の４分割のうち４番目の時間は、線Ｌ１０３の傾きが線Ｌ１０４の傾きよりも小さく、速度が遅い。
このように、二相信号のオフセットによる内挿誤差は、二相信号の周期と同じ周期の成分である１次の誤差として現れる。
【００３１】
一方、Ａ相信号の片振幅とＢ相信号の片振幅とが一致していない場合、２次の誤差が生じる。この場合、主に２次の誤差のｓｉｎ成分が現れる。２次の誤差のｓｉｎ成分の片振幅は、式（１）において係数ｂ２にて示されている。
また、Ａ相信号とＢ相信号との位相差が９０度からずれている場合も、２次の誤差が生じる。この場合、特に、２次の誤差のｃｏｓ成分が現れる。２次の誤差のｃｏｓ成分の片振幅は、式（１）において係数ａ２にて示されている。
【００３２】
図４は、信号の振幅ずれの例を示す説明図である。同図の横軸は時刻を示す。縦軸は二相信号の信号レベルを示す。また、線Ｌ１１１はＡ相信号を示す。線Ｌ１１２はＢ相信号を示す。
図４の例において、線Ｌ１１２の示すＢ相信号は、線Ｌ１１１の示すＡ相信号よりも振幅が小さい。
【００３３】
図５は、振幅ずれが生じている場合の、内挿誤差の例を示す説明図である。
同図の横軸は１周期分の時間を示す。縦軸は、二相信号の１周期分に対応する被測定物の移動量を示す。また、線Ｌ１１３は、内挿位置を示す。Ｌ１１４は、理想的な内挿位置を示す。
【００３４】
図５において、線Ｌ１１３の示す内挿位置は、線Ｌ１１４の示す理想的な内挿位置に対して、１周期を４分割した最初の時間と３番目の時間で遅れ、２番目の時間と４番目の時間とで進んでいる。
また、内挿位置の示す速度と図５の１周期との関係では、１周期を８分割した最初、４番目、５番目および８番目の時間は、線Ｌ１１３の傾きが線Ｌ１１４の傾きよりも小さく、速度が遅い。一方、１周期の８分割のうち２番目、３番目、６番目および７番目の時間は、線Ｌ１１３の傾きが線Ｌ１１４の傾きよりも大きく、速度が速い。
このように、二相信号の振幅ずれによる内挿誤差は、二相信号の周期の半分の周期の成分である２次の誤差として現れる。
【００３５】
Ａ相信号とＢ相信号とに３次高調波が乗っている場合、４次の誤差が生じる。３次高調波が乗ることで、波形が、例えば三角波または矩形波のようになる。
特に、Ａ相信号とＢ相信号とが同じように歪んでいる場合に、４次の誤差が生じる。一方、Ａ相信号とＢ相信号とで歪み方が異なる場合、４次の誤差に加えて２次の誤差も発生する。
３次高調波が乗っている場合、主に４次の誤差や２次の誤差のｓｉｎ成分が現れる。４次の誤差のｓｉｎ成分の片振幅は、式（１）において係数ｂ４にて示されている。
【００３６】
図６は、波形歪が生じている信号の例を示す説明図である。同図の横軸は時刻を示す。縦軸は二相信号の信号レベルを示す。また、線Ｌ１２１はＡ相信号を示す。線Ｌ１２２はＢ相信号を示す。
図６の例において、線Ｌ１２１の示すＡ相信号と線Ｌ１２２の示すＢ相信号とは、どちらも同じように、やや矩形っぽく歪んでいる。
【００３７】
図７は、波形歪が生じている場合の、内挿誤差の例を示す説明図である。
同図の横軸は１周期分の時間を示す。縦軸は、二相信号の１周期分に対応する被測定物の移動量を示す。また、線Ｌ１２３は、内挿位置を示す。Ｌ１２４は、理想的な内挿位置を示す。
【００３８】
図７において、線Ｌ１２３の示す内挿位置は、線Ｌ１２４の示す理想的な内挿位置に対して、１周期を８分割した最初、３番目、５番目、７番目の各時間で進み、２番目、４番目、６番目、８番目の各時間で遅れている。
また、内挿位置の示す速度と図７の１周期との関係では、１周期を１６分割した最初、４番目、５番目、８番目、９番目、１２番目、１３番目、１６番目の各時間は、線Ｌ１２３の傾きが線Ｌ１２４の傾きよりも大さく、速度が速い。一方、１周期の１６分割のうち２番目、３番目、６番目、７番目、１０番目、１１番目、１４番目および１５番目の時間は、線Ｌ１１３の傾きが線Ｌ１１４の傾きよりも小さく、速度が遅い。
このように、３次高調波が二相信号に乗った波形ひずみによる内挿誤差は、二相信号の周期の４分の１の周期の成分である４次の誤差として現れる。
【００３９】
Ａ相信号とＢ相信号とに２次高調波が乗っている場合、３次の誤差が生じる。
なお、エンコーダ装置が差動信号を差動増幅する場合、基本的にはＡ相信号やＢ相信号に２次高調波は乗らない。
【００４０】
次に、図８を参照して、補正量計算部１６１の機能構成について説明する。
図８は、補正量計算部１６１の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、補正量計算部１６１は、区間分割部１６２と、理想走行距離用アキュムレータ１６３と、減算部１６４と、区間別アキュムレータ１６５と、成分量計算部１６６と、補正量更新部１６７とを具備する。
【００４１】
区間分割部１６２は、内挿位置θのデータを監視し、二相信号の１周期分の位相を分割した区間毎に、当該区間内における内挿位置の移動距離を求める。以下、区間分割部１６２が求める移動距離を実走行距離と称する。
図９は、区間分割部１６２が用いる区間の例を示す説明図である。同図の横軸は、Ａ相信号の信号レベルを示す。縦軸は、Ｂ相信号の信号レベルを示す。
同図において、Ａ相信号の信号レベルとＢ相信号の信号レベルとの組み合わせを示す位相平面が、区間０〜区間７の８つの区間に分割されている。また、区間０は、縦軸から始まるのではなく縦軸を中心にプラスマイナス２２．５度の範囲を占めている。
【００４２】
図９に示す内挿位置θは、Ａ相信号のゼロクロスを基準として、Ａ相信号の信号レベルおよびＢ相信号の信号レベルの現在値の位相を示している。この位相は被測定物の移動量に対応している。この点において、内挿位置θは被測定物の移動量を示している。
区間分割部１６２は、区間０〜８の各々について、当該区間内における内挿位置θの移動量を算出する。具体的には区間５に示す例のように、区間分割部１６２は、内挿位置θが区間ｉ（ｉは０≦ｉ≦７の整数）に入ってから当該区間ｉを出る直前のサンプリング時刻までの、内挿位置θの移動量を求める。
以下では、区間分割部１６２が区間毎に求める内挿位置θの移動量を実区間走行距離と称する。
なお、区間分割部１６２が行う分割は、図９に示すように等間隔の分割であってもよいし、区間毎に間隔（中心角度）が異なっていてもよい。
【００４３】
区間分割部１６２は、内挿位置θが区間境界をまたいだ時のステップ量を実区間走行距離に含めない。あるいは、区間分割部１６２は、内挿位置θが区間に入る際のステップ量と、当該区間から出る際のステップ量との両方を実区間走行距離に含める。入るステップと出るステップのいずれか片方だけを含めると区間との系統的なずれが生じ、補正量を求める際の位相がずれてしまうからである。
また、区間分割部１６２は、内挿位置θの回転方向に応じて符号を修正することで、移動量の絶対値を求める。
また、区間分割部１６２は、ω（バー）を積算している理想走行距離用アキュムレータ１６３を制御し、理想区間走行距離を出力させる。
【００４４】
理想走行距離用アキュムレータ１６３は、区間分割部１６２の制御に従って、ある区間について区間分割部１６２が実区間走行距離の求める時間と同じ時間で、ローパスフィルタ１５２からの理想速度を積算する。これにより、理想走行距離用アキュムレータ１６３は、理想区間走行距離を算出する。ここでいう理想区間走行距離とは、区間分割部１６２が実区間走行距離の求める時間と同じ時間だけ理想速度で移動した場合の移動量である。
区間分割部１６２と同様、理想走行距離用アキュムレータ１６３は、理想区間走行距離を算出する際、回転方向に応じて符号を修正することで絶対値を取る。また、内挿位置θが区間境界を跨いだときの積算の有無も、区間分割部１６２と同様である。
理想区間走行距離を出力した理想走行距離用アキュムレータ１６３は、次の区間の計算の準備のためクリアされる。
理想走行距離用アキュムレータ１６３は、積算部の一例に該当する。
【００４５】
減算部１６４は、区間分割部１６２が取得する実区間走行距離から、理想走行距離用アキュムレータ１６３が取得する理想区間走行距離を減算する。減算部１６４は、得られた減算結果を区間別アキュムレータ１６５へ出力する。
区間別アキュムレータ１６５は、区間０〜７の各々に対応するアキュムレータを有する。以下では、区間ｉ（ｉは、０≦ｉ≦７の整数）に対応するアキュムレータをアキュムレータｉと表記する。
区間別アキュムレータ１６５は、区間分割部１６２の制御に従って、実区間走行距離から理想区間走行距離を減算した差を、該当区間に対応するアキュムレータに加算する。
【００４６】
所定周期が経過したとき、アキュムレータ０〜７の値は、それぞれ、対応する区間における速度誤差に比例する値を示している。
ここでいう所定周期が経過したときとは、アキュムレータ０〜７のいずれにも同じ回数の加算が行われたときである。ここでの所定周期は１周期であってもよいし、２周期以上であってもよい。例えば、４周期が経過したときとは、アキュムレータ０〜７の各々に４回加算が行われたときである。
【００４７】
また、ここでいう速度誤差とは、実際の速度から理想速度を減算した差である。以下では、区間ｉにおける速度誤差をｃｉと表記する。例えば、ｃ０は、０°の位置に対応する区間０での速度誤差を示す。
区間別アキュムレータ１６５は、ｃ０〜ｃ７を成分量計算部１６６へ出力する。そして、区間別アキュムレータ１６５は次の所定周期の計算の準備のために、アキュムレータ０〜７をクリア（ゼロリセット）する。
【００４８】
成分量計算部１６６は、式（１）のａｋやｂｋで示される、内挿誤差の成分の片振幅を求める。より具体的には、成分量計算部１６６は、式（１）の両辺をｘに関して微分した式（３）の項に基づいて、内挿誤差の成分の片振幅を求める。
【００４９】
【数３】
2015206614.tif 000005
【００５０】
ここで、ｆ’（ｘ）は、理想速度から実際の速度を減算した値を示す。
式（３）によれば、位置指令値またはフィルタ処理した位置データなどの理想位置データと、実施の位置データとではなく、理想速度データと実際の速度データとがあれば、係数ａｋや係数ｂｋの値を得ることができる。
【００５１】
これらの係数の値を得ることで、上述したレベルずれや振幅の大きさのずれなど、誤差が生じている原因を把握して補正することができる。
理想速度データは、ローパスフィルタ１５２が速度に対してフィルタ処理を行うことで得られる。速度データは循環しないので、ローパスフィルタ１５２が用いるフィルタとして公知のフィルタを用いることができる。
なお、式（１）における定数項ａ０は、補正に関係ないので無視する。
【００５２】
成分量計算部１６６は、式（４）に基づいて、速度誤差の１次のｓｉｎ成分の片振幅ａ１を求める。
【００５３】
【数４】
2015206614.tif 000006
【００５４】
１次のｓｉｎ成分は、１周期のうちに、０から始まって１になり再び０になり−１になり、その後０になる。式（４）では、ｃ０の係数を０とし、ｃ１の係数を√０．５、ｃ２の係数を１というように、ｓｉｎの１周期に応じて係数が設定されている。
但し、式（４）における√０．５の値は、必ずしも正確である必要はない。他の次数の成分もあるため、√０．５の値の誤差の影響が比較的小さいからである。式（４）において、√０．５に代えて０．７５としてもよいし、０．５としてもよいし、１としてもよい。
また、成分量計算部１６６は、式（５）に基づいて、速度誤差の１次のｃｏｓ成分の片振幅ｂ１を求める。
【００５５】
【数５】
2015206614.tif 000007
【００５６】
さらに、成分量計算部１６６は、式（６）に基づいて、速度誤差の２次のｓｉｎ成分の片振幅ａ２を求める。
【００５７】
【数６】
2015206614.tif 000008
【００５８】
成分量計算部１６６は、式（７）に基づいて、速度誤差の２次のｃｏｓ成分の片振幅ｂ２を求める。
【００５９】
【数７】
2015206614.tif 000009
【００６０】
成分量計算部１６６は、式（８）に基づいて、速度誤差の３次のｓｉｎ成分の片振幅ａ３を求める。
【００６１】
【数８】
2015206614.tif 000010
【００６２】
成分量計算部１６６は、式（９）に基づいて、速度誤差の３次のｃｏｓ成分の片振幅ｂ３を求める。
【００６３】
【数９】
2015206614.tif 000011
【００６４】
成分量計算部１６６は、式（１０）に基づいて、速度誤差の４次のｃｏｓ成分の片振幅ｂ４を求める。
【００６５】
【数１０】
2015206614.tif 000012
【００６６】
エンコーダ装置１００が差動信号を差動増幅する場合など、内挿誤差の３次の成分が小さくて補正する必要がない場合、成分量計算部１６６が、内挿誤差の３次の成分の片振幅の計算を行わないようにしてもよい。これにより、成分量計算部１６６の処理負荷を軽減させることができる。
あるいは、成分量計算部１６６が、内挿誤差の３次の成分の片振幅を求め、当該片振幅の大きさが所定値以上の場合にエンコーダ装置１００が警報を出力するようにしてもよい。
成分量計算部１６６は、成分取得部の一例に該当する。
【００６７】
補正量更新部１６７は、速度誤差の１次のｓｉｎ成分を内挿位置誤差の１次のｃｏｓ成分に換算して、当該ｃｏｓ成分の片振幅ａ１を求める。そして、補正量更新部１６７は、得られた片振幅ａ１に基づいて、Ａ相信号のレベルに対する補正量αａを更新する。
補正量更新部１６７が補正量αaを更新する方法として、幾つかの方法を用いることができる。
【００６８】
例えば、補正量更新部１６７が、現在の補正量αａに、ａ１に応じた補正量を単純に加算するようにしてもよい。この場合、Ａ相信号の振幅やＢ相信号の振幅によって角度θへの影響が異なる。具体的には、振幅が小さければ同じ補正量でもθが大きく変化する。
かかる振幅の影響を避けるため、Ａ相信号の振幅やＢ相信号の振幅が、所定の仕様の範囲内に含まれるようにする。例えば、補正部１４１が、Ａ相Ａ／Ｄ変換部１１３からの信号やＢ相Ａ／Ｄ変換部１２３からの信号に基づいて、振幅が仕様の範囲にあるか否かを判定する。仕様の範囲にないと判定した場合、エンコーダ装置１００が警報を出力するようにする。
【００６９】
または、振幅の影響を避けるため、補正部１４１が、Ａ相Ａ／Ｄ変換部１１３からの信号やＢ相Ａ／Ｄ変換部１２３からの信号に対して、振幅が一定となるように正規化するようにしてもよい。
内挿位置誤差の３次の成分の補正についても、同様である。一方、内挿位置誤差の２次の成分の補正や、４次の成分の補正では、Ａ相信号の振幅やＢ相信号の振幅は、補正量とθとの関係に影響しない。
このように、補正量更新部１６７が、現在の補正量αａに、ａ１に応じた補正量を単純に加算する方法によれば、より速くＡ相信号やＢ相信号の補正を行うことができる。
【００７０】
あるいは、誤差成分の符号が所定の回数（例えば１６回）連続して同じであった場合に、補正量更新部１６７が、補正量αａに所定量の加算を行うようにしてもよい。
さらに、符号の計数にも不感帯を設けるようにしてもよい。例えば、誤差成分の値が０．５以下の場合、補正量更新部１６７が、＋の回数に数えないようにしてもよい。
誤差成分の符号が所定の回数連続して同じであった場合、補正量更新部１６７は、その符号の方向に補正量を所定の量だけ変化させる。ここでの所定の量は、例えば、補正処理の入力の最小単位として設定されている量である。
この方法によれば、急加速やノイズにより誤差成分が一時的に変動しているときに、一時的な変動に応じて補正量が更新されるのを抑制することができる。
【００７１】
Ａ相信号またはＢ相信号の補正量を変化させる際、補正量を変化させるタイミングを調整することで、補正量が突然変化することによる位置情報の不連続の問題を緩和することができる。この点について、図１０〜図１３を参照して説明する。
図１０は、Ａ相信号の補正を行うタイミングの第１の例を示す説明図である。同図の横軸は時刻を示す。縦軸は信号レベルを示す。また、線Ｌ１３１は、Ａ相信号の信号レベルを示す。線Ｌ１３２は、Ｂ相信号の信号レベルを示す。
同図は、Ｂ相信号が中心レベルにあるとき以外のタイミングでＡ相信号のレベルの補正量を変更する場合の一例として、Ｂ相信号がレベル最小のときにＡ相信号のレベルの補正量を変更する例を示している。
【００７２】
図１１は、図１０に示すタイミングで補正を行った時の、補正のθへの影響の例を示す説明図である。同図の横軸はＡ相信号のレベルを示す。縦軸はＢ相信号のレベルを示す。
図１１において、Ａ相信号のレベルの補正量を変更した際に、θの値が急変してしまう。
【００７３】
図１２は、Ａ相信号の補正を行うタイミングの第２の例を示す説明図である。同図の横軸は時刻を示す。縦軸は信号レベルを示す。また、線Ｌ１４１は、Ａ相信号の信号レベルを示す。線Ｌ１４２は、Ｂ相信号の信号レベルを示す。
同図の例では、Ｂ相信号が中心レベルにあるときにＡ相信号のレベルの補正量を変更している。
【００７４】
図１３は、図１２に示すタイミングで補正量を変更したときの、補正のθへの影響の例を示す説明図である。同図の横軸はＡ相信号のレベルを示す。縦軸はＢ相信号のレベルを示す。
図１２に示されるように、Ａ相信号のレベルの補正量が変更された際、Ｂ相信号のレベルはゼロである。このため、図１３において、Ａ相信号のレベルの補正量変更による変化は、横軸に沿った変化となっており、θに影響しない。
【００７５】
例えば、補正量更新部１６７は、Ｂ相信号が中心レベルをまたぐのと同時、または、その直後に、Ａ相信号の補正量を変更する。そして、補正部１４１は、補正量更新部１６７が設定した補正量に従って、Ａ相Ａ／Ｄ変換部１１３から出力されるデジタル化されたＡ相信号や、Ｂ相Ａ／Ｄ変換部１２３から出力されるデジタル化されたＢ相信号の補正を行う。これにより、θの急変を回避し得る。
同様に、補正量更新部１６７は、Ｂ相信号の補正量を変更する場合は、Ａ相信号が中心レベルをまたぐのと同時、または、その直後に、Ｂ相信号の補正量を変更する。
【００７６】
他の補正量についても、同様のタイミングで変更することが考えられる。例えば、振幅補正量を変更する場合、補正量更新部１６７は、Ａ相信号またはＢ相信号のいずれかが中心レベルにあるタイミングで、補正量の変更を行う。
位相差の補正量を変更する場合、Ａ相信号とＢ相信号とのいずれの位相を変化させるかに応じたタイミングで補正量を変化させる。例えば、Ａ相信号の位相を変化させる場合、補正量更新部１６７は、Ｂ相信号が中心レベルにあるタイミングで補正量を変化させる。一方、Ｂ相信号の位相を変化させる場合、補正量更新部１６７は、Ａ相信号が中心レベルにあるタイミングで補正量を変化させる。また、Ａ相信号の位相とＢ相信号の位相とを均等に変化させる場合、補正量更新部１６７は、θが４５度（°）のタイミングなど、縦軸と横軸との真ん中に位置するタイミングで、補正量を変化させる。
【００７７】
同様に、補正量更新部１６７は、速度誤差の１次のｃｏｓ成分から換算して求めた内挿位置誤差の１次のｓｉｎ成分ｂ１を用いて、Ｂ相信号のレベル補正量αｂを更新する。また、補正量更新部１６７は、速度誤差の２次のｓｉｎ成分から換算して求めた内挿位置誤差の２次のｃｏｓ成分ａ２を用いて、位相差補正量βｐを更新する。また、補正量更新部１６７は、速度誤差の２次のｃｏｓ成分から換算して求めた内挿位置誤差の２次のｓｉｎ成分ｂ２を用いて、振幅差補正量βａを更新する。また、補正量更新部１６７は、速度誤差の４次のｃｏｓ成分から換算して求めた内挿位置誤差の４次のｓｉｎ成分ｂ４を用いて、３次ひずみ補正量δｑを更新する。
【００７８】
区間分割部１６２は、θがひとつの区間にいる時間をカウントする。カウントした時間から得られる速度が仕様外の速度である場合、区間分割部１６２は、補正量計算部１６１の各部を制御して、補正量の変更が行われないようにする。また、この場合、区間分割部１６２は、走行距離の測定を中止する。
仕様外の速度の例として、二相信号の周波数がローパスフィルタ１５２の遮断周波数を下回り理想速度を算出できない速度が挙げられる。また、仕様外の速度のもう１つの例として、これ以上周波数が上がると前段のＡＣ特性の影響が大きくなるため補正値の更新を中止すべき速度が挙げられる。例えば、補正したい高調波成分まで含めて位相が平坦である必要があり、高調波成分の位相が遅れたらｃｏｓ成分をｓｉｎ成分と誤認識するなど誤作動の原因となり得る。そこで、センサ部（１１１、１２１）や、増幅部（１１２、１２２）や、Ａ／Ｄ変換部（１１３、１２３）のＡＣ特性（アナログ特性）によりひずみが大きくなると予想される速度において、補正値の更新を中止する。
【００７９】
また、区間の途中でθの変化方向が反転した場合や、θの変化方向とω（バー）の符号とが一致しない場合、区間分割部１６２は、補正量計算部１６１の各部を制御して、補正量の変更が行われないようにする。また、この場合、区間分割部１６２は、走行距離の測定を中止する。
また、区間分割部１６２が、所定の周期連続して走行距離測定を行い、区間別アキュムレータ１６５が区間０〜区間７それぞれにおける速度誤差を成分量計算部１６６に出力した後、区間分割部１６２は、直ちに次の走行距離測定を開始するようにしてもよい。あるいは、区間分割部１６２が、１区間分またはそれ以上の時間経過を待って、次の走行距離測定を開始するようにしてもよい。
例えばモータの軸ずれ、コギングトルク、またはベアリングの摩耗などにより、速度が一定でなく加速度の変化を繰り返している場合には、所定周期の開始付近の変化と終了付近の変化がフーリエ係数の誤差（本来求めたい二相の周期的信号の誤差からのずれ）となって表れてしまう。これに対し、１区間分またはそれ以上の時間経過を待って、次の走行距離測定を開始するようにすれば、所定周期の開始する区間が毎回変化するので、誤差の影響が出る方向を散らすことができ、補正量が大きく変化することを軽減することができる。
【００８０】
特に、図１０〜図１３を参照して説明したように、補正量更新部１６７が、θの急変をさけるために補正量の更新タイミングを待つ場合、区間分割部１６２が、少なくとも更新タイミングに至るまで待って次の走行距離測定を開始するようにしてもよい。これにより、補正の効果を得られる前に更なる補正を行う補正のし過ぎ（オーバーシュート）や発振のおそれを低減させることができる。
【００８１】
補正部１４１は、二相信号のレベル補正や振幅補正や位相差補正を行う。補正部１４１は、例えば、式（１１）に基づいて、Ａ相信号に対する補正を行う。
【００８２】
【数１１】
2015206614.tif 000013
【００８３】
但し、Ａは、Ａ相Ａ／Ｄ変換部１１３からのＡ相信号のレベルを示す。Ａｒは、補正後のＡ相信号のレベルを示す。また、上述したように、αａは、Ａ相信号のレベルの補正量を示す。
また、補正部１４１は、例えば、式（１２）に基づいて、Ｂ相信号に対する補正を行う。
【００８４】
【数１２】
2015206614.tif 000014
【００８５】
但し、Ｂは、Ｂ相Ａ／Ｄ変換部１２３からのＢ相信号のレベルを示す。Ｂｒは、補正後のＢ相信号のレベルを示す。また、上述したように、αｂは、Ｂ相信号のレベルの補正量を示す。βａは、振幅差補正量を示す。βｐは、位相差補正量を示す。
但し、補正部１４１が二相信号の補正を行う方法は、式（１１）および式（１２）に基づく方法に限らない。例えば、補正部１４１が、Ａ相信号の位相や振幅を調整する補正を行うようにしてもよい。
【００８６】
４次のｓｉｎ成分の補正について、補正量更新部１６７が、Ａｒの３次ひずみとＢｒの３次ひずみとを変化させる補正量設定を行うようにしてもよいが、３乗の計算が必要になる。
そこで、補正量更新部１６７は、位相平面を４５度ずつに分割した領域毎に補正量の更新を行う。
図１４は、補正量更新部１６７が３次ひずみに対する補正量の更新を行う際の領域分割の例を示す説明図である。同図は位相平面を示しており、横軸はＡ相信号のレベルを示す。縦軸はＢ相信号のレベルを示す。
【００８７】
同図に示す位相平面は、原点を中心に４５度ずつ８つの領域に分割されている。
補正量更新部１６７は、ｘ軸またはｙ軸からの角度をｔａｎ−１（Ｐ／Ｑ）にて求める。但し、ＰおよびＱは、Ａ相信号のレベルおよびＢ相信号のレベルを、０≦Ｐ／Ｑ≦１となるように置き換えた値である。０≦Ｐ／Ｑ≦１となるように、Ｐ、Ｑの向きを、領域毎に矢印で示す向きにする。矢印を示していない領域についても、０≦Ｐ／Ｑ≦１となるように、Ｐ、Ｑの向きを設定する。
【００８８】
内挿位置誤差の４次のｓｉｎ成分を打ち消す補正は、０度と４５度を動かさずに中間の角度を変化させることで行える。例えば、補正部１４１は、例えば式（１３）に基づいてＱに対する補正（従って、Ａ相信号のレベルまたはＢ相信号のレベルのいずれか一方に対する補正）を行う。
【００８９】
【数１３】
2015206614.tif 000015
【００９０】
但し、Ｑｒは、補正後のＱの値を示す。また、上述したように、δｑは、３次ひずみ補正量を示す。
ここで、図１５は、０度と４５度を動かさずに中間の角度を変化させる補正の例を示す説明図である。同図は位相平面のうち０度〜４５度の部分を示しており、横軸はＡ相信号のレベルを示す。縦軸はＢ相信号のレベルを示す。図１４を参照して説明した例のように、図１５の横軸はＱの値を示し、縦軸はＰの値を示す。また、線Ｌ１５１は補正前の信号レベルを示し、線Ｌ１５２は補正後の信号レベルを示す。
【００９１】
図１５の例において、補正部１４１は、式（１３）に基づいてＱの値を（Ｑ−Ｐ）・δｑだけ減少させている。位相が０度（Ｑ軸上）の場合、補正によって信号レベルはＱ軸に沿って移動する。従って、位相０度のタイミングは補正の前後で動いていない。また、位相が４５度の場合、Ｑ−Ｐ＝０となり補正量が０になる。これにより、位相４５度のタイミングも補正の前後で動いていない。
【００９２】
一方、点Ｐ１５１は、補正によって点Ｐ１５２へ移動する。この移動により、原点からみた角度がθ１５１だけ大きくなっている。このように、０度より大きく４５度より小さい位相に関しては、補正により当該位相のタイミングが変化する。
内挿位置誤差の４次のｓｉｎ成分は、二相信号の周期の４分の１（従って、９０度周期）のｓｉｎ波となるので、０度と４５度を動かさずに中間の角度（位相タイミング）を変化させる補正により打ち消すことができる。
【００９３】
あるいは、補正部１４１が、Ｐ、Ｑの両方に対して補正を行うようにしてもよい。
例えば、補正部１４１は、式（１４）に基づいてＰに対する補正（従って、Ａ相信号のレベルまたはＢ相信号のレベルのいずれか一方に対する補正）を行う。
【００９４】
【数１４】
2015206614.tif 000016
【００９５】
但し、Ｐｒは、補正後のＰの値を示す。
そして、補正部１４１は、式（１５）に基づいてＱに対する補正（従って、Ａ相信号のレベルまたはＢ相信号のレベルのうち残りの一方に対する補正）を行う。
【００９６】
【数１５】
2015206614.tif 000017
【００９７】
正確には、当該補正は純粋な４次のｓｉｎ成分にはならず１２次の成分を含んでいるが、実用上十分である。
このように、Ａ相信号のレベルおよびＢ相信号のレベルを、ＰおよびＱに置き換えることで、θの値が０〜π／４の範囲に含まれる。これにより、補正する成分を簡単な関数で表すことができ、補正部１４１の負荷の増大を抑制することができる。また、内挿部１４２が内挿位置θを求めるためのａｒｃｔａｎ（アークタンジェント）処理も容易になり、内挿部１４２の負荷の増大を抑制することができる。
【００９８】
さらに、内挿部１４２が４次のｃｏｓ成分の片振幅ａ４に相当する補正量δｓにより補正を行うようにしてもよい。この場合、上述したｔａｎ−１（Ｐ／Ｑ）を用いると、４次の余弦波は、ｃｏｓ（４・ｔａｎ−１（Ｐ／Ｑ））として求めることができる。
そこで、内挿部１４２は、式（１６）に基づいてθに対する補正を行う。
【００９９】
【数１６】
2015206614.tif 000018
【０１００】
但し、θｒは、補正後のθの値を示す。このように、内挿部１４２は、内挿位置θが区間０〜７のいずれに位置するかを知る必要無しに４次の余弦波ｃｏｓ（４θ）を求めて、θに対する補正を行うことができる。
このｃｏｓは定義域が０〜πであり、あまり精度を要求されない場合は、例えば２次関数２個で近似することができる。
【０１０１】
３次成分の補正については、補正量更新部１６７は、ＡｒおよびＢｒの２次ひずみを変化させて行う。
例えば、３次のｃｏｓ成分の補正の場合、補正量更新部１６７は、式（１７）に基づいて、Ａｒに対する補正を行う。
【０１０２】
【数１７】
2015206614.tif 000019
【０１０３】
但し、Ａｒｒは、Ａｒに対してさらに補正を行った値である。また、γａは、Ａ相信号の２次ひずみ補正量を示す。二相信号の２次ひずみによってθに生じる誤差は３次成分となり、このＡ相信号の２次ひずみ補正量は、内挿位置誤差の３次のｃｏｓ成分の補正量を示す。
また、Ｒ２は、Ａｒの片振幅の２乗、Ｂｒの片振幅の２乗、Ａｒ２＋Ｂｒ２、または、固定値のいずれかとする。特に、補正部１４１が二相信号の振幅を正規化する場合や、二相信号の振幅が規格により規定されている場合、Ｒ２として固定値を用いることが考えられる。
【０１０４】
なお、式（１７）におけるＲ２・０．２５・〜の項は、内挿位置誤差の１次のｃｏｓ成分を生じさせないようにするためのものである。単純にＡｒ・Ａｒを加えると、Ａ相信号のレベルが全体的に上がってしまい、内挿位置誤差の１次のｃｏｓ成分が生じてしまうため、Ｒ２・０．２５・〜の項の項を設けている。
但し、内挿位置誤差の１次のｃｏｓ成分が生じる場合でも、生じた誤差を補正するようにαａが更新されるため、最終的に補正は正常に行われる。
【０１０５】
あるいは、補正量更新部１６７が、ＡｒおよびＢｒに対する補正を行うようにしてもよい。例えば、補正量更新部１６７は、式（１８）に基づいて、Ａｒに対する補正を行う。
【０１０６】
【数１８】
2015206614.tif 000020
【０１０７】
そして、補正量更新部１６７は、式（１９）に基づいて、Ｂｒに対する補正を行う。
【０１０８】
【数１９】
2015206614.tif 000021
【０１０９】
但し、Ｂｒｒは、Ｂｒに対してさらに補正を行った値である。
３次のｓｉｎ成分の補正の場合、補正量更新部１６７は、式（２０）に基づいて、Ｂｒに対する補正を行う。
【０１１０】
【数２０】
2015206614.tif 000022
【０１１１】
但し、γｂは、Ｂ相信号の２次ひずみ補正量を示す。このＢ相信号の２次ひずみ補正量は、内挿位置誤差の３次のｓｉｎ成分の補正量を示す。
あるいは、補正量更新部１６７が、ＡｒおよびＢｒに対する補正を行うようにしてもよい。例えば、補正量更新部１６７は、式（２１）に基づいて、Ａｒに対する補正を行う。
【０１１２】
【数２１】
2015206614.tif 000023
【０１１３】
そして、補正量更新部１６７は、式（２２）に基づいて、Ｂｒに対する補正を行う。
【０１１４】
【数２２】
2015206614.tif 000024
【０１１５】
また、式（１８）や式（２２）におけるＲ２・０．２５・〜の項は、式（１１）等で行うレベル補正と同様の効果を有する。そこで、Ｒ２・０．２５・〜の項を削除し、代わりに、補正量更新部１６７が、γａやγｂを更新する際に、αａやαｂも更新するようにしてもよい。
具体的には、上述した、補正量更新部１６７が現在の補正量αａにａ１に応じた補正量を加算す方式の場合、補正量更新部１６７が、γａにａ３を加算する際に同時にαａにＲ２・０．２５・ａ３を加算するようにしてもよい。
【０１１６】
上述した、補正量更新部１６７が補正量を最小単位ずつ変化させる方式の場合、αａの更新に手を加えず、レベル補正のフィードバック制御のままとしてよい。
【０１１７】
なお、エンコーダ装置１００が、各成分の補正量が予め書き込まれた不揮発性メモリを具備するようにしてもよい。これにより、補正量更新部１６７は、当該不揮発性メモリに書き込まれている補正量を、補正量の初期値として用いることができる。
また、補正量更新部１６７が、サーボアンプで通常使用するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）の周波数に近い周波数の成分について補正量の更新を抑制するようにしてもよい。例えば、エンコーダ装置１００が、サーボアンプで通常使用するＰＷＭの周波数が予め書き込まれた不揮発性メモリを具備する。そして、補正量更新部１６７は、補正対象となっている成分のいずれかの周波数と、ＰＷＭの周波数との差が所定範囲内にある場合、当該成分の補正量の更新を抑制する。
不揮発性メモリは、記憶部の一例に該当する。
【０１１８】
以上のように、速度取得部１５１は、被測定物の移動量に対応した二相の周期的信号に基づく速度信号を取得する。そして、理想走行距離用アキュムレータ１６３は、速度信号にローパスフィルタを適用した信号を積算する。また、減算部１６４は、理想走行距離用アキュムレータ１６３が積算した信号と、被測定物の移動量に対応した信号との差分を求める。また、成分量計算部１６６は、差分に基づいて、周期的信号に含まれる誤差の周波数成分を求める。そして、補正部１４１は、成分取得部が取得した誤差の周波数成分に基づいて、周期的信号に対する補正を行う。
これにより、エンコーダ装置１００は、誤差の様々な成分を抽出して補正することが可能である。当該補正により、エンコーダ装置１００の検出精度を高めることができる。
【０１１９】
また、成分量計算部１６６は、周期的信号の周期を分割した区間毎の前記差分に基づいて、周期的信号に含まれる誤差の周波数成分を求める。
これにより、エンコーダ装置１００は、差分演算やローパスフィルタといった比較的簡単な処理にて二相信号の補正を行うことができる。
【０１２０】
また、成分量計算部１６６は、周期的信号の周期を周期とする誤差の周波数成分を求める。そして、補正部１４１は、周期的信号の周期を周期とする誤差の周波数成分に基づいて、周期的信号のオフセットを補正する。
これにより、エンコーダ装置１００は、周期的信号のオフセットに対してより的確に補正を行うことができる。
【０１２１】
また、成分量計算部１６６は、周期的信号の周期の半分を周期とする誤差の周波数成分を求める。そして、補正部１４１は、周期的信号の周期の半分を周期とする誤差の周波数成分に基づいて、少なくとも周期的信号の振幅または二相の位相差を補正する。
これにより、エンコーダ装置１００は、周波数の振幅や位相差をより的確に補正することができる。
【０１２２】
また、成分量計算部１６６は、周期的信号の周期の４分の１を周期とする誤差のｓｉｎ成分を求める。そして、補正部１４１は、ｓｉｎ成分を、より狭い値域で近似する関数に基づいて補正を行う。
これにより、エンコーダ装置１００は、より簡単な演算にて補正を行うことができる。
【０１２３】
また、成分量計算部１６６は、周期的信号の周期の４分の１を周期とする前記誤差のｃｏｓ成分を求め、補正部１４１は、ｃｏｓ成分を、より狭い定義域で近似する関数に基づいて補正を行う。
これにより、エンコーダ装置１００は、より簡単な演算にて補正を行うことができる。
【０１２４】
また、補正部１４１は、前記周期的信号に対する補正を所定量ずつ行う。
これにより、補正部１４１は、急加速やノイズによる補正値の不要な変動の生じにくい少量ずつ補正を行って、検出精度を高めることができる。
【０１２５】
また、補正部１４１は、二相の周期的信号のうち補正対象でない信号の値がゼロのときに補正を行う。これにより、エンコーダ装置１００は、内挿位置の急変を防止することができる。
【０１２６】
また、不揮発性メモリが所定周波数帯を示す情報を記憶しておく。そして、補正部１４１は、不揮発性メモリの記憶する情報の示す所定周波数帯に該当する周波数成分の補正を抑制する。
これにより、エンコーダ装置１００は、例えばサーボアンプのＰＷＭの周波数など、ノイズの混入しやすい周波数について、ノイズにより誤って補正することは回避できる。
【０１２７】
＜第２の実施形態＞
図１６は、本発明の第２の実施形態におけるエンコーダ装置の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、エンコーダ装置２００は、Ａ相センサ部１１１と、Ａ相増幅部１１２と、Ａ相Ａ／Ｄ変換部１１３と、Ｂ相センサ部１２１と、Ｂ相増幅部１２２と、Ｂ相Ａ／Ｄ変換部１２３と、カウンタ部１３１と、補正部１４１と、内挿部１４２と、速度取得部１５１と、ローパスフィルタ１５２と、通信部１７１と、補正量計算部２６１とを具備する。
同図において、図１の各部に対応して同様の機能を有する部分に同一の符号（１１１〜１１３、１２１〜１２３、１３１、１４１、１４２、１５１、１５２、１７１）を付して説明を省略する。
エンコーダ装置２００は、補正量計算部２６１が二相信号に基づく補正量計算処理を行う点で、エンコーダ装置１００と異なる。
【０１２８】
図１７は、補正量計算部２６１の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、補正量計算部２６１は、区間分割部１６２と、理想走行距離用アキュムレータ１６３と、減算部１６４と、区間別アキュムレータ１６５と、成分量計算部１６６と、補正量更新部２６７と、ピークホールド部２６８と、レベル・振幅計算部２６９とを具備する。
同図において、図８の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号（１６２〜１６６）を付して説明を省略する。
【０１２９】
補正量計算部２６１は、エンコーダ装置２００の起動時や、エンコーダ装置１００では補正が抑制される低速動作時に、二相信号に基づく補正量計算を行う。
具体的には、ピークホールド部２６８が、Ａ相信号、Ｂ相信号のピーク値を一定に保持する。レベル・振幅計算部２６９は、Ａ相信号やＢ相信号と、ピークホールド部２６８からのピーク値一定の信号とに基づいて、Ａ相信号、Ｂ相信号のそれぞれについて、レベルの補正量および振幅の補正量を算出する。
レベル・振幅計算部２６９は、振幅計算部の一例に該当する。
【０１３０】
補正量更新部２６７は、補正量更新部１６７（図８）と同様の機能を有する。加えて、補正量更新部２６７は、低速動作時など、内挿位置データおよび理想速度データに基づく補正が抑制されているときは、レベル・振幅計算部２６９が算出した補正量に基づいて補正量の更新を行う。当該補正量は、内挿位置データおよび理想速度データに基づく補正における補正量の初期値としても用いられる。
【０１３１】
また、補正量更新部２６７は二相信号に基づいてレベル・振幅計算部２６９が算出する補正量と、内挿位置データおよび理想速度データに基づく最新の補正量と比較する。ある値以上の差を検出した場合、補正量更新部２６７は、アラームを出力しかつ／または補正値更新を停止する。これによりエンコーダ装置２００は、ノイズ等で補正値が大きく狂うことを防止し、信頼性の高い補正処理を行える。
補正量更新部２６７は、相違時処理部の一例に該当する。
【０１３２】
以上のように、レベル・振幅計算部２６９は、二相の周期的信号の振幅を求める。そして、レベル・振幅計算部２６９が求めた振幅に基づく補正量と、成分量計算部１６６が取得した成分に基づく補正量との差が所定閾値以上である場合、補正量更新部２６７は、少なくとも警報の出力または補正値の更新の停止のいずれかを行う。
これにより、これによりエンコーダ装置２００は、ノイズ等で補正値が大きく狂うことを防止し、信頼性の高い補正処理を行える。
【０１３３】
＜第３の実施形態＞
図１８は、本発明の第３の実施形態におけるエンコーダ装置の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、エンコーダ装置３００は、Ａ相センサ部１１１と、Ａ相増幅部１１２と、Ａ相Ａ／Ｄ変換部１１３と、Ｂ相センサ部１２１と、Ｂ相増幅部１２２と、Ｂ相Ａ／Ｄ変換部１２３と、カウンタ部１３１と、補正部１４１と、内挿部１４２と、速度取得部１５１と、ローパスフィルタ１５２と、通信部１７１と、速度誤差補正部３４３と、補正量計算部３６１と、を具備する。
同図において、図１の各部に対応して同様の機能を有する部分に同一の符号（１１１〜１１３、１２１〜１２３、１３１、１４１、１４２、１５１、１５２、１７１）を付して説明を省略する。
エンコーダ装置３００は、速度誤差補正部３４３を具備する点、および、補正量計算部３６１が行う処理において、エンコーダ装置１００と異なる。
【０１３４】
図１９は、補正量計算部３６１の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、補正量計算部３６１は、区間分割部３６２と、理想走行距離用アキュムレータ１６３と、減算部１６４と、区間別アキュムレータ３６５と、成分量計算部３６６と、補正量更新部３６７とを具備する。
同図において、図８の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号（１６３、１６４）を付して説明を省略する。
速度誤差補正部３４３は、補正量計算部３６１からの指示に従って、内挿位置θを補正する量を調整する。そして、速度誤差補正部３４３は、補正後の内挿位置θ’を速度取得部１５１と通信部１７１とに出力する。
【０１３５】
区間分割部３６２は、区間分割部１６２と同様、位相平面を分割した領域毎に、実走行距離を算出する。
図２０は、区間分割部３６２が用いる区間の例を示す説明図である。同図の横軸は、Ａ相信号の振幅を示す。縦軸は、Ｂ相信号の振幅を示す。
同図において、Ａ相信号の振幅とＢ相信号の振幅との組み合わせを示す領域が、区間０〜区間１５の１６個の区間に分割されている。また、区間０は、縦軸から始まっている。
【０１３６】
区間別アキュムレータ３６５は、位相平面の区間の１６分割に応じて、１６個のアキュムレータ０〜１５を有する。
補正量更新部３６６は、区間０〜区間１５に対応する内挿誤差ｃ０〜ｃ１５を区間別アキュムレータ３６５から取得する。そして、補正量更新部３６５は、補正量更新部１６５（図８）と同様、内挿誤差の成分の片振幅を求める。
【０１３７】
補正量更新部３６７は、補正量更新部１６７（図１）と同様、補正量の更新を行う。加えて補正量更新部３６７は、図２０の各点でどれぐらいθを動かすかを示すｅ０〜ｅ１５を速度誤差補正部３４３へ出力する。補正量更新部３６７は、速度誤差取得部の一例に該当する。
ｅ０〜ｅ１５を全て同じ数だけ変化させると、出力が単純に増えるだけで誤差は変わらない。そこで、以下の説明ではｅ０＝０とおく。
【０１３８】
また、以下では、補正量更新量をｄ０〜ｄ１５と表記する。例えば、ｄ（ｎ＋１）−ｄｎ＝ｃｎとすることが考えられる。但し、ｎは０≦ｎ≦１５の整数である。また、ｄ（１５＋１）はｄ０を示す。ｄｎは、区間ｎの始点における位置の誤差を示す。また、ｃｎは、区間ｎの間における位置の誤差の変化を示す。従って、ｄ（ｎ＋１）＝ｄｎ＋ｃｎであり、上記のｄ（ｎ＋１）−ｄｎ＝ｃｎとなる。
ｄ０＝０とすると、上記ｄ（ｎ＋１）−ｄｎ＝ｃｎより、ｄｎ＝ｃ０＋…＋ｃ（ｎ−１）となる。但し、ｄ１６＝ｃ０＋…＋ｃ１５＝０なので、補正量更新部３６７は、ｄｎ＝ｃ０＋…＋ｃ（ｎ−１）−（ｃ０＋…＋ｃ１５）・ｎ／１６と計算する。この各ｄｎを対応するｅｎに反映させる。これにより４次より高次の成分まで補正が可能になる。
【０１３９】
このｅ０〜ｅ１５だけで低次の成分の補正を行うことは可能である。但し、１６分割の折れ線で４次の成分を表現した場合、折れ線により高次の誤差成分が生じてしまう。
そこで、補正量更新部３６７は、高次の補正についてはｅ０〜ｅ１５の出力による補正を試みる。一方、低次の補正については、補正量更新部３６７は、補正量更新部１６７と同様に処理を行う。
【０１４０】
ここで、図２１および図２２を参照して、補正量更新部３６７が行うｅ０〜ｅ１５の更新の抑制について説明する。
図２１は、補正量更新部が更新の抑制を行わない場合の補正値の更新例を示す説明図である。同図の例において、補正量更新３６６は同一符号を１６回検出すると、補正量を１（最小単位）ずつ更新していく。
ここで、エンコーダ装置３００の動作中にＡ相信号のレベルが変わったとする。
補正量更新部３６６は、ｃ０〜ｃ１５が変化してθの１次の成分が増えたことを検出し、αａを１ずつ増加させる。その一方で、補正量更新部３６６は、ｅ０〜ｅ１についても補正を行う。その結果、一時的に高次の誤差と補正の行きすぎが生じてしまう場合がある。
これを避けるために、補正量更新部３６７は、フィードバックされる成分補正量αａ等のいずれかが更新される場合、ｅ０〜ｅ１５の更新を抑制する。
図２２は、補正量更新部が更新の抑制を行う場合の補正値の更新例を示す説明図である。
更新の抑制により図１４のｅ０〜ｅ１５は変化しなくなる。また、補正後の内挿位置θ’はθと一致する。
なお、複数連続の符号の一致でαａ等を更新する場合、連続回数を短くするなど、比較的早めに更新を行う設定にすることで、先に０〜ｅ１５の更新が行われることを抑制できる。
【０１４１】
以上のように、補正量更新部３６６は、周期的信号の周期を分割した区間毎に、周期的信号が示す速度の誤差を求める。そして、速度誤差補正部３４３は、速度誤差が求めた誤差に従って周期的信号を補正する。
これにより、エンコーダ装置３００は、内挿位置を補正して、測定精度を高めることができる。
【０１４２】
以上説明した実施形態の実現方法は、様々方法によることができる。例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を用いてもよいし、ＦＰＧＡ（Field Programmable gate array）を用いてもよいし、パソコン（Personal Computer ；ＰＣ）状のソフトウェアを用いてもよい。
また、エンコーダ装置１００、２００または３００の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、コンパクトディスク等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【０１４３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【０１４４】
１００、２００、３００…エンコーダ装置、１１１…Ａ相センサ部、１１２…Ａ相増幅部、１１３…Ａ相Ａ／Ｄ変換部、１２１…Ｂ相センサ部、１２２…Ｂ相増幅部、１２３…Ｂ相Ａ／Ｄ変換部、１３１…カウンタ部、１４１…補正部、１４２…内挿部、１５１…速度取得部、１５２…ローパスフィルタ、１６１、２６１、３６１…補正量計算部、１６２、３６２…区間分割部、１６３…理想走行距離用アキュムレータ、１６４…減算部、１６５、３６５…区間別アキュムレータ、１６６…、３６６成分量計算部、１６７、２６７、３６７…補正量更新部、１７１…通信部、２６８…ピークホールド部、２６９…レベル・振幅計算部、３４３…速度誤差補正部
【図１】
2015206614.tif 000025
【図２】
2015206614.tif 000026
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015206614.tif 000031
【図８】
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【図９】
2015206614.tif 000033
【図１０】
2015206614.tif 000034
【図１１】
2015206614.tif 000035
【図１２】
2015206614.tif 000036
【図１３】
2015206614.tif 000037
【図１４】
2015206614.tif 000038
【図１５】
2015206614.tif 000039
【図１６】
2015206614.tif 000040
【図１７】
2015206614.tif 000041
【図１８】
2015206614.tif 000042
【図１９】
2015206614.tif 000043
【図２０】
2015206614.tif 000044
【図２１】
2015206614.tif 000045
【図２２】
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