(57)【要約】【課題】簡素な構成で位相を検出可能な位相検出装置を提供する。【解決手段】位相検出装置５は、正弦波信号Ｓｓａの正負、余弦波信号Ｓｃａの正負、正弦波信号Ｓｓａの絶対値と余弦波信号Ｓｃａの絶対値との大小関係に基づいて、位相θが、０から２πまでの範囲を０からπ／４毎に区切った８区分のいずれに含まれるかを特定する区分特定部２７と、位相θが８区分のいずれに含まれるかに関らず、正弦波の正負、余弦波の正負、及び、正弦波の絶対値と余弦波の絶対値との大小関係の組み合わせが一定になるように、正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａの正負を調整するとともに正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａの一方を正弦波、他方を余弦波とし、８区分に共通の手順により、正弦波及び余弦波に基づき正接の逆正接を算出する逆正接算出部３７とを有する。【選択図】図５
2008241345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の位置に応じた位相を有する正弦波信号及び余弦波信号に基づいて前記位相を検出する位相検出装置であって、
前記正弦波信号の正負を判別する正弦波正負判別部と、
前記余弦波信号の正負を判別する余弦波正負判別部と、
前記正弦波信号の絶対値と前記余弦波信号の絶対値との大小関係を判別する大小判別部と、
前記正弦波正負判別部、前記余弦波正負判別部及び前記大小判別部の判別結果に基づいて、前記位相が、０から２πまでの範囲を０からπ／４毎に区切った８区分のいずれに含まれるかを特定する区分特定部と、
前記位相が前記８区分のいずれに含まれるかに関らず、正弦波の正負、余弦波の正負、及び、正弦波の絶対値と余弦波の絶対値との大小関係の組み合わせが一定になるように、前記正弦波信号及び前記余弦波信号の正負を調整するとともに前記正弦波信号及び前記余弦波信号の一方を正弦波、他方を余弦波とし、前記８区分に共通の手順により、正弦波及び余弦波に基づき正接の逆正接を算出する逆正接算出部と、
前記区分特定部の特定した区分の範囲と、前記逆正接算出部の算出した逆正接とに基づいて、前記位相を算出する位相算出部と、
を有する位相検出装置。
【請求項２】
前記逆正接算出部は、前記正弦波信号の絶対値及び前記余弦波信号の絶対値のうち、小さいほうの値を大きいほうの値により割った値を正接又は逆正接として算出する
請求項１に記載の位相検出装置。
【請求項３】
前記逆正接算出部は、正接と、正接と逆正接との差からなる補正量とを対応付けたデータを保持し、前記正弦波信号の絶対値及び前記余弦波信号の絶対値のうち、小さいほうの値を大きいほうの値により割った値を正接として、対応する補正量を前記データから特定し、その特定した補正量を前記割った値に加算して逆正接を算出する
請求項２に記載の位相検出装置。
【請求項４】
前記位相算出部により順次算出される前記位相が、所定の基準位相を一方向へ超えたときはアップカウントし、前記基準位相を他方向へ超えたときにダウンカウントすることにより、前記正弦波信号及び前記余弦波信号のサイクル数をカウントするカウンタと、
所定の読み出し信号の入力に応じて、前記カウンタのカウントしたサイクル数と、前記位相算出部の算出した前記位相とを出力する出力部と、
を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の位相検出装置。
【請求項５】
前記正弦波信号の信号レベルを示すｎ２−２ビットの情報を有するデジタル式正弦波信号を生成する正弦波Ａ／Ｄ変換器と、
前記余弦波信号の信号レベルを示すｎ２−２ビットの情報を有するデジタル式余弦波信号を生成する余弦波Ａ／Ｄ変換器と、
を有し、
前記逆正接算出部は、前記デジタル式正弦波信号及び前記デジタル式余弦波信号に基づいて、前記位相を示すｎ２ビットの情報を有するデジタル式の位相信号を生成し、
前記カウンタは、前記位相信号に基づいて、前記サイクル数を示すｎ１ビットの情報を有するデジタル式のサイクル数信号を生成し、
前記出力部は、前記位相信号及び前記サイクル数信号に基づいて、前記サイクル数を示すｎ１ビットの情報と、前記位相を示すｎ２ビットの情報とからなるｎ１＋ｎ２ビットの情報のデジタル式の検出信号をｎ１＋ｎ２本のラインへ同時に出力する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の位相検出装置。
【請求項６】
測定対象の位置に応じた位相を有する正弦波信号及び余弦波信号を出力する検出器と、
前記検出器から出力された前記正弦波信号及び前記余弦波信号に基づいて前記位相を検出する位相検出装置と、
前記位相検出装置の検出した位相に基づいて前記測定対象の位置を算出する位置算出装置と、
を有し、
前記位相検出装置は、
前記正弦波信号の正負を判別する正弦波正負判別部と、
前記余弦波信号の正負を判別する余弦波正負判別部と、
前記正弦波信号の絶対値と前記余弦波信号の絶対値との大小関係を判別する大小判別部と、
前記正弦波正負判別部、前記余弦波正負判別部及び前記大小判別部の判別結果に基づいて、前記位相が、０から２πまでの範囲を０からπ／４毎に区切った８区分のいずれに含まれるかを特定する区分特定部と、
前記位相が前記８区分のいずれに含まれるかに関らず、正弦波の正負、余弦波の正負、及び、正弦波の絶対値と余弦波の絶対値との大小関係の組み合わせが一定になるように、前記正弦波信号及び前記余弦波信号の正負を調整するとともに前記正弦波信号及び前記余弦波信号の一方を正弦波、他方を余弦波とし、前記８区分に共通の手順により、正弦波及び余弦波に基づき正接の逆正接を算出する逆正接算出部と、たときの、正接の逆正接を算出する逆正接算出部と、
前記区分特定部の特定した区分の範囲と、前記逆正接算出部の算出した逆正接とに基づいて、前記位相を算出する位相算出部と、
を有する位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象の位置に応じた位相を有する正弦波信号及び余弦波信号の前記位相を検出する位相検出装置及び当該位相検出装置を有する位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定対象の位置に応じた位相（θ）を有する正弦波（ｓｉｎθ）信号及び余弦波（ｃｏｓθ）信号（＝正弦波信号に対して位相がπ／２ずれた他の正弦波信号）を生成し、その信号の位相を検出することにより、測定対象の位置を検出する位置検出装置が種々知られている。例えば、エンコーダを有する位置検出装置や振幅変調型のレゾルバを有する位置検出装置が知られている。
【０００３】
特許文献１では、振幅変調型のレゾルバから出力された正弦波信号及び余弦波信号から正接（ｙ＝ｔａｎθ）を算出し、その正接の逆正接（θ＝ｔａｎ−１ｙ）を算出することにより、位相θを算出する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平９−２５７４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
逆正接の算出は、例えば、正接と逆正接とを対応付けたデータを保持することにより、正接に対応する逆正接を特定する方法が考えられる。しかし、この場合、大量のデータを保持しなければならない。また、演算式により逆正接を算出することも考えられる。しかし、この場合、精度よく算出しようとすると計算量が膨大になり、また、回路等も複雑化する。
【０００５】
本発明の目的は、簡素な構成で位相を検出可能な位相検出装置及び当該位相検出装置を有する位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の位相検出装置は、測定対象の位置に応じた位相を有する正弦波信号及び余弦波信号に基づいて前記位相を検出する位相検出装置であって、前記正弦波信号の正負を判別する正弦波正負判別部と、前記余弦波信号の正負を判別する余弦波正負判別部と、前記正弦波信号の絶対値と前記余弦波信号の絶対値との大小関係を判別する大小判別部と、前記正弦波正負判別部、前記余弦波正負判別部及び前記大小判別部の判別結果に基づいて、前記位相が、０から２πまでの範囲を０からπ／４毎に区切った８区分のいずれに含まれるかを特定する区分特定部と、前記位相が前記８区分のいずれに含まれるかに関らず、正弦波の正負、余弦波の正負、及び、正弦波の絶対値と余弦波の絶対値との大小関係の組み合わせが一定になるように、前記正弦波信号及び前記余弦波信号の正負を調整するとともに前記正弦波信号及び前記余弦波信号の一方を正弦波、他方を余弦波とし、前記８区分に共通の手順により、正弦波及び余弦波に基づき正接の逆正接を算出する逆正接算出部と、前記区分特定部の特定した区分の範囲と、前記逆正接算出部の算出した逆正接とに基づいて、前記位相を算出する位相算出部と、を有する。
【０００７】
好適には、前記逆正接算出部は、前記正弦波信号の絶対値及び前記余弦波信号の絶対値のうち、小さいほうの値を大きいほうの値により割った値を正接又は逆正接として算出する。
【０００８】
好適には、前記逆正接算出部は、正接と、正接と逆正接との差からなる補正量とを対応付けたデータを保持し、前記正弦波信号の絶対値及び前記余弦波信号の絶対値のうち、小さいほうの値を大きいほうの値により割った値を正接として、対応する補正量を前記データから特定し、その特定した補正量を前記割った値に加算して逆正接を算出する。
【０００９】
好適には、前記位相算出部により順次算出される前記位相が、所定の基準位相を一方向へ超えたときはアップカウントし、前記基準位相を他方向へ超えたときにダウンカウントすることにより、前記正弦波信号及び前記余弦波信号のサイクル数をカウントするカウンタと、所定の読み出し信号の入力に応じて、前記カウンタのカウントしたサイクル数と、前記位相算出部の算出した前記位相とを出力する出力部と、を有する。
【００１０】
好適には、前記正弦波信号の信号レベルを示すｎ２−２ビットの情報を有するデジタル式正弦波信号を生成する正弦波Ａ／Ｄ変換器と、前記余弦波信号の信号レベルを示すｎ２−２ビットの情報を有するデジタル式余弦波信号を生成する余弦波Ａ／Ｄ変換器と、を有し、前記逆正接算出部は、前記デジタル式正弦波信号及び前記デジタル式余弦波信号に基づいて、前記位相を示すｎ２ビットの情報を有するデジタル式の位相信号を生成し、前記カウンタは、前記位相信号に基づいて、前記サイクル数を示すｎ１ビットの情報を有するデジタル式のサイクル数信号を生成し、前記出力部は、前記位相信号及び前記サイクル数信号に基づいて、前記サイクル数を示すｎ１ビットの情報と、前記位相を示すｎ２ビットの情報とからなるｎ１＋ｎ２ビットの情報のデジタル式の検出信号をｎ１＋ｎ２本のラインへ同時に出力する。
【００１１】
本発明の位置検出装置は、測定対象の位置に応じた位相を有する正弦波信号及び余弦波信号を出力する検出器と、前記検出器から出力された前記正弦波信号及び前記余弦波信号に基づいて前記位相を検出する位相検出装置と、前記位相検出装置の検出した位相に基づいて前記測定対象の位置を算出する位置算出装置と、を有し、前記位相検出装置は、前記正弦波信号の正負を判別する正弦波正負判別部と、前記余弦波信号の正負を判別する余弦波正負判別部と、前記正弦波信号の絶対値と前記余弦波信号の絶対値との大小関係を判別する大小判別部と、前記正弦波正負判別部、前記余弦波正負判別部及び前記大小判別部の判別結果に基づいて、前記位相が、０から２πまでの範囲を０からπ／４毎に区切った８区分のいずれに含まれるかを特定する区分特定部と、前記位相が前記８区分のいずれに含まれるかに関らず、正弦波の正負、余弦波の正負、及び、正弦波の絶対値と余弦波の絶対値との大小関係の組み合わせが一定になるように、前記正弦波信号及び前記余弦波信号の正負を調整するとともに前記正弦波信号及び前記余弦波信号の一方を正弦波、他方を余弦波とし、前記８区分に共通の手順により、正弦波及び余弦波に基づき正接の逆正接を算出する逆正接算出部と、たときの、正接の逆正接を算出する逆正接算出部と、前記区分特定部の特定した区分の範囲と、前記逆正接算出部の算出した逆正接とに基づいて、前記位相を算出する位相算出部と、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明よれば、簡素な構成で位相を検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る位置検出装置１の全体構成の概要を示すブロック図である。位置検出装置１は、測定対象ＯｂｊのＸ軸方向における位置ｘを検出する装置として構成されている。
【００１４】
位置検出装置１は、測定対象Ｏｂｊの位置ｘに応じた位相θを有する正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａを出力する検出器としてのエンコーダ３と、エンコーダ３から出力された正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａの位相θを算出する位相検出装置５と、位相検出装置５の算出した位相θを読み出すＣＰＵ７とを有している。
【００１５】
エンコーダ３は、例えば、いわゆるリニアエンコーダにより構成されている。エンコーダ３は、被検出部９と、被検出部９に対して相対移動可能な検出部１１とを有している。検出部１１は、被検出部９に対する位置に応じた位相θを有する正弦波信号Ｓｓａ、余弦波信号Ｓｃａを出力する。被検出部９及び検出部１１の一方は、測定対象Ｏｂｊに対して固定されている。図１では、検出部１１が測定対象Ｏｂｊに対して固定されている場合を例示している。
【００１６】
エンコーダ３が、例えば、磁気式のリニアエンコーダにより構成されている場合には、被検出部９には、Ｘ軸方向に沿って、Ｎ極、Ｓ極が交互に配列されている。検出部１１は、例えば、ＭＲ素子やホールＩＣを含んで構成され、被検出部９の磁界を検出し、電気信号を出力する。検出部１１の被検出部９に対するＸ軸方向の位置が変化すると、Ｎ極、Ｓ極に対する位置関係が変化し、検出部１１の出力する電気信号の信号レベルも変化する。これにより、位置に応じた位相θを有する正弦波信号Ｓｓａ、余弦波信号Ｓｃａが出力される。
【００１７】
また、例えば、光学式のリニアエンコーダにより構成されている場合には、被検出部９にはＸ軸方向に沿って、格子が配列されている。検出部１１は、Ｘ軸方向に沿って格子が配列された検出部側スケールと、被検出部９の格子及び検出部側スケールの格子を透過した光を受光する受光素子とを含んで構成されている。検出部１１の被検出部９に対するＸ軸方向の位置が変化すると、受光素子の受光量が変化し、検出部１１の出力する電気信号の信号レベルも変化する。これにより、位置に応じた位相θを有する正弦波信号Ｓｓａ、余弦波信号Ｓｃａが出力される。
【００１８】
正弦波信号Ｓｓａは、基準となる電圧（いわゆる基準電位に限定されない）を０として、信号レベルがＶ０×ｓｉｎθ又は−Ｖ０×ｓｉｎθで表されるアナログ信号である。以下では、正弦波信号Ｓｓａは、Ｖ０×ｓｉｎθで表されるものとして説明する。
【００１９】
余弦波信号Ｓｃａは、基準となる電圧（いわゆる基準電位に限定されない）を０として、信号レベルがＶ０×ｃｏｓθ又は−Ｖ０×ｃｏｓθで表されるアナログ信号である。以下では、余弦波信号Ｓｃａは、−Ｖ０×ｃｏｓθで表されるものとして説明する。
【００２０】
位相θは、例えば、位置ｘに比例する。Ｖ０は、例えば、本実施形態のように、検出器がエンコーダにより構成されている場合、基準となる電圧に対して一定の電圧である。また、例えば、検出器が振幅変調型のレゾルバにより構成されている場合には、レゾルバに入力される励磁信号の周期で変動する。
【００２１】
本願では、正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａにより示される正弦波ｓｉｎθ（若しくは−ｓｉｎθ）及び余弦波−ｃｏｓθ（若しくはｃｏｓθ）の正負や絶対値を、正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａの正負や絶対値と略していうことがあり、また、正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号ＳｃａについてＶ０を適宜に省略して説明することがある。
【００２２】
なお、余弦波信号Ｓｃａは、正弦波信号Ｓｓａの位相をπ／２だけずらした信号であるから、エンコーダ３は、位相をπ／２だけずらした２つの正弦波信号を出力すると捉えることもできるし、位相をπ／２だけずらした２つの余弦波信号を出力すると捉えることもできる。
【００２３】
位相検出装置５は、エンコーダ３からの正弦波信号ＳｓａをＡ／Ｄ変換してデジタル式の正弦波信号Ｓｓｄを出力する正弦波Ａ／Ｄ変換器１３Ｓと、エンコーダ３からの余弦波信号ＳｃａをＡ／Ｄ変換してデジタル式の余弦波信号Ｓｃｄを出力する余弦波Ａ／Ｄ変換器１３Ｃ（以下、単に「Ａ／Ｄ変換器１３」といい、これらを区別しないことがある。）とを有している。
【００２４】
なお、以下では、アナログ式の正弦波信号Ｓｓａ及びデジタル式の正弦波信号Ｓｓｄを単に「正弦波信号Ｓｓ」といい、これらを区別しないことがあり、アナログ式の余弦波信号Ｓｃａ及びデジタル式の余弦波信号Ｓｃｄを単に「余弦波信号Ｓｃ」といい、これらを区別しないことがある。
【００２５】
デジタル式の正弦波信号Ｓｓｄ及び余弦波信号Ｓｃｄは、例えば、アナログ式の正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａの信号レベルに関する情報を所定のビット（ｂｉｔ）数（例えば８ビット）の情報として含む。デジタル式の正弦波信号Ｓｓｄ及び余弦波信号Ｓｃｄは、例えば、２値のデジタル信号であり、正弦波信号Ｓｓｄ及び余弦波信号Ｓｃｄの信号レベルは、２進数により表される。なお、デジタル式の正弦波信号Ｓｓｄ及び余弦波信号Ｓｃｄは、多値のデジタル信号であってもよい。
【００２６】
なお、アナログ式の正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａの信号レベル（電圧）と、デジタル式の正弦波信号Ｓｓｄ及び余弦波信号Ｓｃｄの含む情報により示される数値とは、適宜に対応付けられてよい。例えば、アナログ信号の信号レベルの範囲−１０〜１０Ｖが、デジタル信号により示される８ビットの２進数の範囲（−２８−１〜２８−１−１）に対応付けられる。
【００２７】
正弦波信号Ｓｓ及び余弦波信号Ｓｃは、周期関数であるから、位相が等しくてもサイクル数が異なる場合がある。すなわち、サイクル数をｎとして、正弦波信号Ｓｓａにおいては、Ｖ０×ｓｉｎθ＝Ｖ０×ｓｉｎ（θ＋２πｎ）であり、余弦波信号Ｓｃａにおいては、−Ｖ０×ｃｏｓθ＝−Ｖ０×ｃｏｓ（θ＋２πｎ）である。なお、θ＋２πｎも位相である。そして、位相が等しくても、サイクル数ｎが異なれば、位置ｘは異なる。
【００２８】
そこで、位相検出装置５は、サイクル内の位相θ（以下では、位相θ：０〜２πとする。）を算出するサイクル内位相算出部１５と、サイクル数ｎを算出するサイクル数算出部１７と、サイクル内位相算出部１５の算出した位相θ及びサイクル数算出部１７の算出したサイクル数ｎを出力する出力部１９とを有している。
【００２９】
サイクル内位相算出部１５は、Ａ／Ｄ変換器１３からの正弦波信号Ｓｓｄ及び余弦波信号Ｓｃｄに基づいて位相θを算出し、その位相θの情報を含むデジタル式の位相信号Ｓθを出力する。サイクル数算出部１７は、位相信号Ｓθに基づいてサイクル数ｎを算出し、そのサイクル数ｎの情報を含むデジタル式のサイクル数信号Ｓｎを出力する。出力部１９は、位相信号Ｓθ及びサイクル数信号Ｓｎに基づいて、これらの信号が含む情報を含む検出信号Ｓｄｔを出力する。
【００３０】
ＣＰＵ７は、適宜なタイミングで出力部１９に所定の読み出し信号Ｓｒを出力し、検出信号Ｓｄｔの出力を要求する。ＣＰＵ７は、検出信号Ｓｄｔが入力されると、検出信号Ｓｄｔに含まれる位相θ及びサイクル数ｎに基づいて、測定対象Ｏｂｊの位置ｘを算出する。そして、位置ｘに基づいて測定対象ＯｂｊのＸ軸方向の位置制御を行ったり、位置ｘを不図示のモニタに表示する等、位置ｘに応じて種々の処理を実行する。なお、ＣＰＵ７から読み出し信号Ｓｒを出力せずに、適宜なタイミングで出力部１９からＣＰＵ７へ検出信号Ｓｄｔを出力するようにしてもよい。
【００３１】
なお、位置検出装置１が工作機械等の産業機械に含まれる場合、例えば、位相検出装置５はインターポレータに、ＣＰＵ７はコントローラに含まれる。ただし、本実施形態の位相検出装置５は、後述するように、逆正接を算出することにより位相を算出することから、複数の抵抗体やコンパレータを用いて内挿パルスを発生し、その内挿パルスをカウントして位相を検出するような位相検出装置に比較して小型化が可能であり、位相検出装置５をコントローラに含め、インターポレータを省略することも可能である。
【００３２】
図２は、位相検出装置５による位相算出方法を説明する図である。図２の横軸は位相を、縦軸は正弦波ｓｉｎθ及び余弦波−ｃｏｓθの値（正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａの信号レベル）を示している。図２の実線は、正弦波ｓｉｎθ（正弦波信号Ｓｓａ）及び余弦波−ｃｏｓθ（余弦波信号Ｓｃａ）を示し、点線（Ｓｓ′、Ｓｃ′）は、正弦波ｓｉｎθ及び余弦波−ｃｏｓθの負の値を正に変換した値を示している。
【００３３】
０から２πまでの範囲を０からπ／４毎に区切った８区分を、第１区分Ｐ１〜図８区分Ｐ８とする（以下、単に「区分Ｐ」といい、これらを区別しないことがある。）。第１区分Ｐ１〜図８区分Ｐ８は、正弦波の正負、余弦波の正負、正弦波の絶対値と余弦波の絶対値との大小関係（いずれが大きいか）の組み合わせが、互いに異なっている。
【００３４】
図３は、第１区分Ｐ１〜図８区分Ｐ８の特徴を示す一覧表である。
【００３５】
図３に示す表の１列目は、各区分の符号を示している。図３に示す表の２列目は、各区分の範囲を示している。図３に示す表の３列目は、正弦波の正負を示している。具体的には、正弦波ｓｉｎθが正であれば０、負であれば１が示されている。図３に示す表の４列目は、余弦波−ｃｏｓθの正負を示している。具体的には、余弦波が正であれば０、負であれば１が示されている。図３に示す表の５列目は、正弦波の絶対値と余弦波の絶対値との大小関係を示している。具体的には、正弦波の絶対値が余弦波の絶対値よりも大であれば１を、小であれば０を示している。図３に示す表の６列目については後述する。
【００３６】
図２において、θ＝０〜２πの範囲に亘って、正弦波の正負、及び、余弦波の正負を、正負の一方に一致させることを考える。例えば、図２において、点線（Ｓｓ′、Ｓｃ′）で示すように、正弦波ｓｉｎθを絶対値で、余弦波−ｃｏｓθを絶対値で考え、正弦波の正負、及び、余弦波の正負を正に一致させる。そうすると、第１区分Ｐ１〜図８区分Ｐ８の正弦波及び余弦波のパターンは、左右が逆、及び／又は、正弦波と余弦波とが逆（正弦波の絶対値と余弦波の絶対値との大小関係が逆）であることを除けば、互いに同一になる。
【００３７】
従って、いずれの区分Ｐであるかに関らず、正弦波の正負、余弦波の正負、及び、正弦波の絶対値と余弦波の絶対値との大小関係が一致するように、一の区分Ｐ（θｇ〜θｇ＋π／４）の正弦波及び余弦波の正負を調整するとともに、正弦波及び余弦波を必要に応じて入れ替えれば、８区分に共通の手順により、前記一の区分Ｐにおける正弦波ｓｉｎθと余弦波−ｃｏｓθとから、前記一の区分Ｐ内における区分内位相θ′（０〜π／４）を算出することができる。そして、前記一の区分Ｐの位置等を考慮して、算出した区分内位相θ′（０〜π／４）を、位相θ（θｇ〜θｇ＋π／４）に変換してやれば、位相θが算出される。
【００３８】
具体的には、例えば、０〜π／４の範囲における正弦波ｓｉｎθ′及び余弦波ｃｏｓθ′（ここでは、−ｃｏｓθではない。）に、正弦波の正負、余弦波の正負、及び、正弦波の絶対値と余弦波の絶対値との大小関係を一致させることを考える。そうすると、奇数番目の区分（第１区分：θｇ＝０、第３区分：θｇ＝π／２、第５区分：θｇ＝π、第７区分：θｇ＝π×３／２）においては、０〜π／４の範囲における正弦波ｓｉｎθ′及び余弦波ｃｏｓθ′に基づいて位相θ′を算出するのと同様の手順により、区分内位相θ′（０〜π／４）を算出し、各区分における左側の境界の位相θｇ（オフセット位相θｓ）に区分内位相θ′を加算すれば、位相θが算出される。
【００３９】
また、偶数番目の区分（第２区分：θｇ＝π／４、第４区分：θｇ＝π×３／４、第６区分：θｇ＝π×５／４、第８区分：θｇ＝π×７／４）においては、０〜π／４の範囲における正弦波ｓｉｎθ′及び余弦波ｃｏｓθ′に基づいて位相θ′を算出するのと同様の手順により、区分内位相θ′（０〜π／４）を算出し、各区分における右側の境界の位相θｇ＋π／４（オフセット位相θｓ）から区分内位相θ′を減算すれば、位相θが算出される。
【００４０】
なお、位相θが境界の位相であるときは、位相θは、当該位相θの右側及び左側のいずれの区分Ｐの位相として算出されてもよい。
【００４１】
図３に示す表の最も右側の列（６列目）では、オフセット位相θｓ及び区分内位相θ′により位相θを算出する式を示している。なお、第８区分では、オフセット位相θｓ＝２π＝０である。
【００４２】
第１区分Ｐ１〜第８区分Ｐ８においては、正弦波ｓｉｎθの絶対値及び余弦波−ｃｏｓθの絶対値の大きいほうを余弦波、小さいほうを正弦波とすれば、０〜π／４の範囲における正弦波ｓｉｎθ′及び余弦波ｃｏｓθ′に対して、正弦波の正負、余弦波の正負、及び、正弦波の絶対値と余弦波の絶対値との大小関係が一致する。そして、０〜π／４の範囲における正弦波ｓｉｎθ′及び余弦波ｃｏｓθ′に基づいて正接を算出し、正接の逆正接を算出する手順により、区分内位相θ′が算出される。
【００４３】
図４は、０〜π／４の範囲における正弦波ｓｉｎθ′及び余弦波ｃｏｓθ′に基づいて区分内位相θ′を算出する方法を説明する図である。
【００４４】
θ′＜＜１の範囲では、θ′＝ｔａｎθ′が成立する。一方、０〜π／４の範囲は、０＜ｔａｎθ′＜１の範囲である。従って、近似的に、正弦波及び余弦波から算出した正接ｔａｎθ′＝ｓｉｎθ′／ｃｏｓθ′を位相θ′とすることができる。
【００４５】
しかし、この方法では誤差がある。例えば、正接ｙ０に対して、近似的な逆正接θ０を位相θ′とすると、逆正接θ０と実際の逆正接θ１との差Δθだけ誤差が生じることになる。そこで、近似的な逆正接θ０（＝ｔａｎθ′＝ｙ＝正接）と、近似的な逆正接θ０と逆正接θ′（＝ｔａｎ−１ｙ）との差Δθとを対応付けて保持するデータを用意しておき、当該データに基づいて、算出された近似的な逆正接θ０に対応する差（補正量）Δθを特定し、補正量Δθを近似的な逆正接θ０に加算する。
【００４６】
図５は、以上の方法を実現する、位相検出装置５の構成を示すブロック図である。
【００４７】
正弦波Ａ／Ｄ変換器１３Ｓから出力された正弦波信号Ｓｓｄは、正弦波正負判別部２１Ｓに入力される。また、余弦波Ａ／Ｄ変換器１３Ｃから出力された余弦波信号Ｓｃｄは、余弦波正負判別部２１Ｃに入力される。なお、以下では、正弦波正負判別部２１Ｓ及び余弦波正負判別部２１Ｃを区別せずに、単に「正負判別部２１」ということがある。
【００４８】
正負判別部２１は、デジタル式の正弦波信号Ｓｓｄ及び余弦波信号Ｓｃｄに含まれる所定ビット数（例えば８ビット）の情報により示される数値Ａ、Ｂの正負を判別する。なお、数値Ａ、Ｂは、アナログ式の正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａの信号レベルを示すものであり、数値Ａ、Ｂの正負の判別は、アナログ式の正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａの信号レベルの正負の判別と等価である。そして、正負判別部２１は、その判別結果に応じた信号を出力する。正負判別部２１から出力される信号は、例えば、２値のデジタル信号であり、図３において示したように、数値Ａ、Ｂが０未満（負）であれば、真（１）に対応する信号レベルを有し、そうでなければ、偽（０）に対応する信号レベルを有する。なお、正負の判別結果と真偽との対応関係は逆でもよい。
【００４９】
また、正弦波Ａ／Ｄ変換器１３Ｓから出力された正弦波信号Ｓｓｄは、正弦波絶対値算出部２３Ｓに入力され、余弦波Ａ／Ｄ変換器１３Ｃから出力された余弦波信号Ｓｃｄは、余弦波絶対値算出部２３Ｃに入力される。なお、以下では、正弦波絶対値算出部２３Ｓ及び余弦波絶対値算出部２３Ｃを区別せずに、単に「絶対値算出部２３」ということがある。
【００５０】
絶対値算出部２３は、正弦波信号Ｓｓｄ及び余弦波信号Ｓｃｄに含まれる情報により示される数値Ａ、Ｂの絶対値｜Ａ｜、｜Ｂ｜を算出する。なお、この動作は、アナログ式の正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａの信号レベルの絶対値を算出することと等価である。そして、絶対値算出部２３は、その算出結果に応じた信号を出力する。絶対値算出部２３から出力される信号は、例えば、絶対値｜Ａ｜、｜Ｂ｜を所定ビット（例えば８ビット）の数値の情報として含む２値のデジタル信号である。
【００５１】
大小判別部２５は、絶対値算出部２３により算出された絶対値｜Ａ｜、｜Ｂ｜の大小関係を判別する。なお、この動作は、アナログ式の正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａの信号レベルの絶対値の大小関係を判別することと等価である。そして、大小判別部２５は、その算出結果に応じた信号を出力する。大小判別部２５から出力される信号は、例えば、２値のデジタル信号であり、図３において示したように、｜Ａ｜が｜Ｂ｜以上ならば、真（１）に対応する信号レベルを、そうでなければ、偽（０）に対応する信号レベルを有する。なお、判別結果と真偽との対応関係は逆でもよい。
【００５２】
区分特定部２７は、正負判別部２１、大小判別部２５の判別結果、すなわち、正弦波信号Ｓｓの正負、余弦波信号Ｓｃの正負、正弦波信号Ｓｓの絶対値及び余弦波信号Ｓｃの絶対値の大小関係に基づいて、正弦波信号Ｓｓ及び余弦波信号Ｓｃの位相θが、第１区分Ｐ１〜第８区分Ｐ８のいずれに含まれるかを特定する。そして、その特定結果に応じた信号を出力する。区分特定部２７から出力される信号は、例えば、第１区分Ｐ１〜第８区分Ｐ８に対応付けた０〜７の数値（３ビットの数値）の情報を含む２値のデジタル信号である。
【００５３】
代入部２９は、大小判別部２５の判別結果、すなわち、正弦波信号Ｓｓの絶対値及び余弦波信号Ｓｃの絶対値の大小関係に基づいて、正弦波信号Ｓｓ及び余弦波信号Ｓｃの一方を、０〜π／４の範囲における正弦波ｓｉｎθ′として、他方を０〜π／４の範囲における余弦波ｃｏｓθ′として扱うべく、所定の代入動作を行う。例えば、絶対値｜Ａ｜が絶対値｜Ｂ｜以上であれば、Ｃ＝｜Ｂ｜、Ｄ＝｜Ａ｜とし、そうでなければ、Ｃ＝｜Ａ｜、Ｄ＝｜Ｂ｜とする。Ｃは、正弦波ｓｉｎθ′として扱われる値であり、Ｄは、余弦波ｃｏｓθ′として扱われる値である。
【００５４】
除算部３１は、Ｅ＝Ｃ／Ｄの演算を行う。これは、正接（ｔａｎθ′）＝正弦（ｓｉｎθ′）／余弦（ｃｏｓθ′）の演算を行うことと等価である。すなわち、Ｅは、正接ｔａｎθ′に相当し、除算部３１は、正接を算出する。なお、上述のように、θ′＝ｔａｎθ′と近似できるから、除算部３１は、近似的な逆正接を算出していると捉えることもできる。数値Ｅは、例えば、７ビットの数値として算出され、区分内位相θ′の範囲０〜π／４は、０〜２７に割り当てられている。除算部３１は、数値Ｅの情報を２値のデジタル信号により出力する。
【００５５】
補正部３３は、図４を参照して説明したように、除算部３１の算出した、近似的な逆正接に相当する数値Ｅを、補正データＤ１に基づいて補正し、逆正接（区分内位相θ′）に相当する数値Ｇを算出する。すなわち、補正データＤ１は、区分内位相θ′の近似値に相当する、所定のビット数（例えば７ビット）の数値（Ｅ）と、補正値Δθに相当する、所定のビット数（例えば４ビット以下）の数値（Ｆ）とを対応付けて保持しており、補正部３３は、除算部３１の算出した数値Ｅに対応する数値Ｆを特定し、数値Ｅに数値Ｆを加算して、区分内位相θ′に相当する数値Ｇを算出する。
【００５６】
位相算出部３５は、補正部３３の算出した区分内位相θ′に相当する数値Ｇを、区分特定部２７の特定した区分に基づいて、位相θに相当する数値Ｉに変換する。具体的には、例えば、以下のとおりである。オフセットデータＤ３は、区分Ｐを特定する情報と、オフセット位相θｓに相当する、所定のビット数（例えば１０ビット）の数値Ｈと、加算又は減算のいずれを行うかを示す情報とを対応付けて記憶している。位相算出部３５は、オフセットデータＤ３に基づいて、区分特定部２７の特定した区分に対応する数値Ｈ、及び、演算（加算又は減算）を特定する。そして、補正部３３の算出した数値Ｇに対して、特定した数値Ｈを加算又は減算し、数値Ｉを算出する。これは、いずれの区分Ｐであるかに応じて、オフセット位相θｓを設定するとともに、オフセット位相θｓと区分内位相θ′とを加算又は減算して位相θを算出することと等価である。そして、位相算出部３５は、その算出した数値Ｉに応じた位相信号Ｓθを出力する。位相信号Ｓθは、例えば、数値Ｉを所定のビット数（例えば１０ビット）の数値の情報として含む２値のデジタル信号である。
【００５７】
なお、絶対値算出部２３、大小判別部２５、代入部２９、除算部３１、補正部３３及び補正データＤ１（を保持する記憶手段）は、位相θが８区分のいずれに含まれるかに関らず、正弦波の正負、余弦波の正負、及び、正弦波の絶対値と余弦波の絶対値との大小関係の組み合わせが一定になるように、正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａの正負を調整するとともに正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａの一方を正弦波、他方を余弦波としたときの、正接の逆正接を算出する逆正接算出部３７を構成している。
【００５８】
図６は、サイクル数算出部１７の動作を説明する図である。横軸は、時間ｔを、縦軸は、サイクル内位相算出部１５により算出される位相θを示している。
【００５９】
位相θは、サイクル内位相算出部１５により、所定の時間間隔Δｔ毎に算出されている。時間間隔Δｔは適宜に設定されてよいが、例えば、５００ｎｓである。位置ｘと位相θとが比例し、また、測定対象Ｏｂｊが、Ｘ軸方向の一方へ一定の速度で移動したと仮定すると、図６に示すように、位相θは、一定の増加率で増加する。そして、位相θは、２πに到達すると、０に戻る。
【００６０】
一方、ＣＰＵ７は、必要に応じて不定期に、又は、所定の周期（例えば、５０μｓ）で定期的に、読み出し信号Ｓｒを出力部１９に出力し、位相θの情報を含む検出信号Ｓｄｔを取得する。従って、例えば、図６に示すように、ＣＰＵ７が、時刻ｔ１と、時刻ｔ２とにおいてサイクル内位相算出部１５の算出した位相θを取得したとすると、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間間隔は、位相θが１サイクル（２π）変化する時間よりも長く、ＣＰＵ７は、θ＋２πｎにより一義的に決まる位置ｘを特定できない。なお、図６では、位相θが時間経過に伴って増加する場合を例示したが、位相θが時間経過に伴って減少する場合も同様である。
【００６１】
そこで、ＣＰＵ７に検出信号Ｓｄｔを出力する位相検出装置５は、サイクル数ｎをカウントするサイクル数算出部１７を有している。サイクル数算出部１７は、具体的には、時間間隔Δｔ毎にサイクル内位相算出部１５の算出する位相θを取得し、時間間隔Δｔの間に、位相θが、基準位相としての０（２π）を越えたか否かを判断する。すなわち、時間間隔Δｔの間に、位相θが、２πから０に変化したか、及び、位相θが０から２πに変化したか判断する。そして、位相θが２πから０に変化したと判断した場合は、サイクル数ｎを１増加させ、位相θが０から２πに変化したと判断した場合は、サイクル数ｎを１減少させる。
【００６２】
なお、位相θが０から２πに変化したと判断した場合にサイクル数ｎを１減少させ、位相θが２πから０に変化したと判断した場合は、サイクル数ｎを１増加させてもよい。サイクル数ｎの初期値は、位置検出装置１の起動時等において、適宜な方法により設定される。例えば、ユーザが適宜に入力してもよいし、位置検出装置１がキャリブレーションを行って適宜に設定してもよいし、位置検出装置１が前回の起動停止時に記憶したサイクル数ｎを初期値に設定してもよい。
【００６３】
図７は、上記の動作を実現するサイクル数算出部１７の構成を示すブロック図である。
【００６４】
サイクル数算出部１７は、位相θが基準位相０（２π）を越えたか否か判断する越境判別部４１と、越境判別部４１の判別結果に基づいてサイクル数ｎのカウントを行うカウンタ４３とを有している。
【００６５】
越境判別部４１には、サイクル内位相算出部１５からの位相信号Ｓθが時間間隔Δｔ毎に入力される。前回データＤ５には、前回、越境判別部４１に入力された位相信号Ｓθに含まれる情報により示された位相θが保持されている。越境判別部４１は、位相信号Ｓθが入力されると、その位相信号Ｓθに含まれる情報により示される位相θと、前回データＤ５に保持されている位相θとを比較し、位相θが基準位相０を超えたか否か判定する。そして、その判定結果に応じた信号をカウンタ４３に出力するとともに、今回入力された位相信号Ｓθに含まれる情報により示される位相θにより、前回データＤ５に保持されている位相θを更新する。
【００６６】
越境判別部４１は、例えば、図５を参照して説明した数値Ｉの変化に基づいて基準位相０を超えたか否かを判定する。例えば、数値Ｉが１０ビットの２進数で表され、０〜２πが、００００００００００〜１１１１１１１１１１に対応すると仮定すると、越境判別部４１は、数値Ｉが、００００００００００から１１１１１１１１１１に変化したか否か、及び、１１１１１１１１１１から００００００００００に変化したか否かを判定する。
【００６７】
越境判別部４１は、例えば、判定結果を１ビットの情報を含む２値のデジタル信号により出力する。すなわち、位相θが、基準位相を２πから０へ超えた場合には、真（１）の信号レベルで、基準位相を２πから０へ超えた場合には、偽（０）の信号レベルで信号を出力する。なお、基準位相を超える方向と、真偽との対応関係は逆でもよい。また、位相θが、基準位相を超えていない場合と、基準位相を２πから０へ超えた場合と、基準位相を２πから０へ超えた場合との３種類の判定結果を、２ビットの情報に含ませ、２値のデジタル信号により出力するようにしてもよい。越境判別部４１が位相θを取得して判定する時間間隔は、サイクル内位相算出部１５が位相θを算出する時間間隔と異なっていてもよい。
【００６８】
カウンタ４３は、例えば、初期値を設定可能、且つ、アップ・ダウンを切り換え可能なカウンタにより構成されている。カウンタ４３は、上述のように、適宜な方法により初期値が設定される。そして、越境判別部４１から、位相θが、基準位相が２πから０へ超えたことを示す信号が入力されたときはアップカウントを、基準位相が０から２πへ超えたことを示す信号が入力されたときはダウンカウントを行う。なお、位相θが基準位相を超える方向と、アップ・ダウンとの対応関係は逆でもよい。
【００６９】
カウンタ４３は、サイクル数ｎの情報を含むサイクル数信号Ｓｎを出力する。サイクル数信号Ｓｎは、例えば、サイクル数ｎを６ビットの情報として含む２値のデジタル信号である。
【００７０】
図８は、出力部１９からＣＰＵ７への検出信号Ｓｄｔの出力方法を説明する図である。図８（ａ）は、出力部１９とＣＰＵ７との接続を概念的に示す図であり、図８（ｂ）は、検出信号Ｓｄｔに含まれる情報を概念的に示す図である。
【００７１】
図８（ａ）に示すように、出力部１９とＣＰＵ７とは、バスライン４７により接続されている。ＣＰＵ７は、ｎ０ビットＣＰＵにより構成されている。ｎ０は、８、１６、３２等、適宜に選択されてよいが、例えば１６である。そして、バスライン４７は、ｎ０本のライン４９を有している。
【００７２】
一方、図８（ｂ）に示すように、検出信号Ｓｄｔには、サイクル数ｎを示すｎ１ビットの情報と、サイクル内位相θを示すｎ２ビットの情報とを含むｎ０ビットの情報が含まれている。なお、ｎ０＝ｎ１＋ｎ２である。ｎ１、ｎ２は適宜に設定されてよいが、例えば、ｎ０が１６である場合、ｎ１は６、ｎ２は１０である。
【００７３】
従って、出力部１９からＣＰＵ７へサイクル数ｎを示す情報及び位相θを示す情報を含む検出信号Ｓｄｔが出力される場合には、検出信号Ｓｄｔのｎ０ビットの情報の各ビットの情報は、バスライン４７のｎ０本のライン４９にそれぞれ割り当てられ、出力部１９からＣＰＵ７へ同時に出力される。
【００７４】
位相θは、ｎ２ビット（例えば１０ビット）の情報であるから、位相θの範囲（０〜２π）を８分割した区分Ｐ（例えば０〜π／４）の位相は、（ｎ２−３）ビット（例えば７ビット）の情報である（２１０／８＝２７）。ここで、デジタル式の正弦波信号Ｓｓｄ及び余弦波信号Ｓｃｄは、例えば、アナログ式の正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａの信号レベルを、（ｎ２−２）ビット（例えば８ビット）の情報として保持する。アナログ式の正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａの信号レベルは、正負があるから、絶対値は、（ｎ２−３）ビット（例えば７ビット）の情報として表される。従って、一の区分Ｐにおけるθの分割数と、正弦波信号Ｓｓ及び余弦波信号Ｓｃの絶対値の分割数とは一致している。その結果、正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａの信号レベルの分解能と位相の分解能に無駄がない。
【００７５】
なお、位相θのビット数（０〜２πの分割数）ｎ２は、例えば、測定対象Ｏｂｊの位置ｘの制御において要求される精度に基づいて決定される。例えば、測定対象Ｏｂｊの位置ｘを誤差Δｘの範囲で制御するためには、位置検出装置１は、測定対象Ｏｂｊの位置ｘにおけるΔｘの変化を検出可能でなければならない。従って、位相θのビット数ｎ２は、２π／ｎ２が位置ｘのΔｘの変化に応じた位相θの変動分以下となるように設定される。
【００７６】
以上の実施形態によれば、正弦波信号Ｓｓａの正負、余弦波信号Ｓｃａの正負、正弦波信号Ｓｓａの絶対値と余弦波信号Ｓｃａの絶対値との大小関係に基づいて、位相θが、第１区分Ｐ１〜第８区分Ｐ８のいずれに含まれるかを特定する区分特定部２７と、位相θがいずれの区分Ｐに含まれるかに関らず、正弦波の正負、余弦波の正負、及び、正弦波の絶対値と余弦波の絶対値との大小関係が一致するように、正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａの正負を調整するとともに正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａの一方を正弦波、他方を余弦波としたときの、正接（ｙ＝ｔａｎθ′）の逆正接（θ′＝ｔａｎ−１ｙ）を算出する逆正接算出部３７と、区分特定部２７の特定した区分Ｐの範囲（オフセット位相θｓにより特定される）と、逆正接算出部３７の算出した逆正接（θ′＝ｔａｎ−１ｙ）とに基づいて、位相θ（＝θｓ＋θ′又はθｓ−θ′）を算出する位相算出部３５とを有していることから、８区分に共通の手順により、逆正接を算出することができる。その結果、位相検出装置５の簡素化、小型化が図られる。例えば、正接と逆正接とを対応付けたデータに基づいて、正接から逆正接を特定する場合には、データ量は１／８になる。
【００７７】
逆正接算出部３７は、正弦波信号Ｓｓａの絶対値及び余弦波信号Ｓｃａの絶対値のうち、小さいほうの値を大きいほうの値により割った値を正接又は逆正接として算出することから、正接（ｔａｎθ′）が０〜１となる範囲（位相が０〜π／４の範囲）において逆正接を計算することができ、逆正接算出部３７の負担を軽減できる。すなわち、正接（ｔａｎθ）は、０〜∞の範囲の値を有する関数であり、例えば、位相がπ／４〜π／２では、正接の値を保持するために多くのビット数を必要とし、計算量も多い。しかし、正接が０〜１の範囲において計算することから、正接の値を保持するために多くのビット数を必要とせず、計算量も少ない。また、０からπ／４までの範囲では、正接は逆正接の近似値であるから、正接を逆正接として用いることが可能である。
【００７８】
逆正接算出部３７は、正接ｙ＝ｔａｎθ′（＝近似的な逆正接）と、正接ｔａｎθ′と逆正接θ′＝ｔａｎ−１ｙとの差からなる補正値Δθとを対応付けた補正データＤ１を保持し、算出されたｔａｎθ′に対応する補正値Δθを補正データＤ１から特定し、その特定した補正値Δθをｔａｎθ′に加算して逆正接ｔａｎ−１ｙを算出する。上述のように、０〜π／４の範囲においては、ｔａｎθ′とθ′との差は小さいから、保持される補正値Δθのビット数は少なくて済む。
【００７９】
位相検出装置５は、サイクル内位相算出部１５により順次算出される位相θが、基準位相０（２π）を一方向へ超えたときはアップカウントし、基準位相０を他方向へ超えたときにダウンカウントするカウンタ４３と、ＣＰＵ７からの読み出し信号Ｓｒの入力に応じて、カウンタ４３のカウントしたカウント数ｎと、サイクル内位相算出部１５の算出した位相θとを出力する出力部１９とを有することから、読み出し信号Ｓｒの時間間隔が、１サイクルの時間より長くても、ＣＰＵ７は、θ＋２πｎにより示される位置ｘを特定することができる。
【００８０】
Ａ／Ｄ変換器１３は、アナログ式の正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａの信号レベルを示すｎ２−２ビット（例えば８ビット）の情報を有するデジタル信号としての正弦波信号Ｓｓｄ及び余弦波信号Ｓｃｄを生成し、逆正接算出部３７は、正弦波信号Ｓｓｄ及び余弦波信号Ｓｃｄに基づいて、位相θを示すｎ２ビット（例えば１０ビット）の情報を有する位相信号Ｓθを生成し、サイクル数算出部１７のカウンタ４３は、位相信号Ｓθに基づいて、カウント値ｎを示すｎ１ビット（例えば６ビット）の情報を有するサイクル数信号Ｓｎを生成し、出力部１９は、位相信号Ｓθ及びサイクル数信号Ｓｎに基づいて、カウント値ｎを示すｎ１ビットの情報と、位相θを示すｎ２ビットの情報とからなるｎ１＋ｎ２ビット（例えば１６ビット）の情報のデジタル信号をｎ１＋ｎ２本（例えば１６本）のライン４９へ同時に出力することから、正弦波信号Ｓｓａ及び余弦波信号Ｓｃａの信号レベルの分解能と位相の分解能に無駄がなく、且つ、バスライン４７から同時に出力でき、効率的に位相θを検出できる。
【００８１】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【００８２】
測定対象は、直線移動するものに限定されない。回転するものであってもよい。また、測定対象の位置に応じた位相を有する正弦波信号及び余弦波信号を出力する検出器は、リニアエンコーダのように軸方向における位置を検出するものに限定されず、ロータリーエンコーダやレゾルバのように、回転方向における位置を検出するものであってもよい。
【００８３】
なお、回転方向に位置を検出する検出器は、測定対象の１回転に対して、検出器から出力される正弦波信号及び余弦波信号の１サイクルが対応するものであってもよいし、測定対象の１回転に対して、検出器から出力される正弦波信号及び余弦波信号の複数サイクルが対応するものであってもよいし、測定対象の複数回転に対して、検出器から出力される正弦波信号及び余弦波信号の１サイクルが対応するものであってもよい。
【００８４】
サイクル数算出部は、本発明の必須要件ではない。例えば、測定対象の移動範囲が、正弦波信号及び余弦波信号の１サイクル内に対応していれば、サイクル数を算出する必要はない。
【００８５】
逆正接を算出する８区分に共通の手順は、０〜π／４の範囲におけるｓｉｎθ及びｃｏｓθに基づいて逆正接を算出する方法に限定されない。ただし、０〜π／４における位相の算出手順を利用することにより、上述のように、種々の効果が得られる。
【００８６】
実施形態では、各区分の正弦波及び余弦波を０〜π／４の範囲における正弦波及び余弦波に変換して算出した正接をそのまま逆正接として使用せずに、補正した。しかし、高い精度が要求されない場合には、算出した正接をそのまま逆正接として利用してもよい。
【００８７】
サイクル数をカウントする際に基準となる基準位相は、０（２π）に限定されず、適宜な値とされてよい。ただし、０（２π）であれば、計算が容易である。
【００８８】
デジタル式の正弦波信号、余弦波信号、位相信号、サイクル数信号、検出信号は、適宜なビット数の情報を有してよく、実施形態に例示したものに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施形態に係る位置検出装置の全体構成の概略を示すブロック図。
【図２】図１の位置検出装置の位相検出装置による位相算出方法を説明する図。
【図３】０〜２πを８つに区分した各区分の特徴を示す一覧表。
【図４】０〜π／４の区分において正接から位相を算出する方法を説明する図。
【図５】図１の位置検出装置の位相検出装置の構成を示すブロック図。
【図６】図１の位置検出装置のサイクル数算出部の動作を説明する図。
【図７】図１の位置検出装置のサイクル数算出部の構成を示すブロック図。
【図８】図１の位置検出装置において出力部からＣＰＵへの検出信号の出力方法を説明する図。
【符号の説明】
【００９０】
１…位相検出装置、２１Ｓ…正弦波正負判別部、２１Ｃ…余弦波正負判別部、２３…大小判別部、２７…区分特定部、３７…逆正接算出部、３５…位相算出部、Ｏｂｊ…測定対象、Ｓｓａ…正弦波信号、Ｓｃａ…余弦波信号。
【図１】
2008241345.tif 000003
【図２】
2008241345.tif 000004
【図３】
2008241345.tif 000005
【図４】
2008241345.tif 000006
【図５】
2008241345.tif 000007
【図６】
2008241345.tif 000008
【図７】
2008241345.tif 000009
【図８】
2008241345.tif 000010