(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体を測定することにより得られた第一の相のアナログ波状信号と第二の相のアナログ波状信号とを取得する取得手段と、
前記第一の相のアナログ波状信号に対して第一の余弦波および当該第一の余弦波よりも高調波である第二の余弦波を用い、前記第二の相のアナログ波状信号に対して第一の正弦波および当該第一の正弦波よりも高調波である第二の正弦波を用いた逆正接の関係式を満たす位相の情報を、反復計算で前記逆正接の関係式に含まれる回転角を収束させることにより算出する算出手段と、を有し、
前記算出手段は、基準回転角の回転演算をする複数の回転演算部を有し、当該複数の回転演算部で前記第一の余弦波と前記第二の余弦波と前記第一の正弦波と前記第二の正弦波とを算出することを特徴とする情報処理装置。
【請求項２】
前記反復計算は、ＣＯＲＤＩＣ演算であることを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記算出手段は、前記ＣＯＲＤＩＣ演算における座標データの絶対値を補正する補正手段を有することを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記算出手段は、前記第一の余弦波と前記第二の余弦波との算出では前記複数の回転演算部それぞれの回転演算の方向を異ならせ、前記第一の正弦波と前記第二の正弦波との算出では前記複数の回転演算部それぞれの回転演算の方向を異ならせることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記複数の回転演算部は第一の複数の回転演算部と第二の複数の回転演算部とを有し、
前記第一の複数の回転演算部で前記第一の余弦波と前記第一の正弦波とを算出し、
前記第二の複数の回転演算部で前記第二の余弦波と前記第二の正弦波とを算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記第一の余弦波と前記第二の余弦波との算出で、前記複数の回転演算部の内で共通の回転演算部を用い、
前記第一の正弦波と前記第二の正弦波との算出で、前記複数の回転演算部の内で共通の回転演算部を用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項７】
前記複数の回転演算部の基準回転角には、基本回転角が含まれることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項８】
前記複数の回転演算部の基準回転角には、基本回転角の２倍角が含まれることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項９】
前記移動体は、モータの駆動により可動する可動部であり、
前記位相の情報に基づき、前記モータの駆動を制御する制御手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項１０】
取得手段が、移動体を測定することにより得られた第一の相のアナログ波状信号と第二の相のアナログ波状信号とを取得する取得工程と、
算出手段が、前記第一の相のアナログ波状信号に対して第一の余弦波および当該第一の余弦波よりも高調波である第二の余弦波を用い、前記第二の相のアナログ波状信号に対して第一の正弦波および当該第一の正弦波よりも高調波である第二の正弦波を用いた逆正接の関係式を満たす位相の情報を、反復計算で前記逆正接の関係式に含まれる回転角を収束させることにより算出する算出工程と、を有し、
前記算出手段は、基準回転角の回転演算をする複数の回転演算部を有し、前記算出工程において、当該複数の回転演算部で前記第一の余弦波と前記第二の余弦波と前記第一の正弦波と前記第二の正弦波とを算出することを特徴とする情報処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体を測定することにより得られた信号を処理する情報処理装置および情報処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、モータ等の移動体の移動量、角度、位置などを検出するために、光学式のロータリエンコーダが広く利用されている。光学式のロータリエンコーダでは、発光ダイオードやＬＥＤ等からなる発光素子から、信号の検出に必要なパターンが形成された回転信号板に対して均一光を照射する。そして、パターンを透過した透過光、または信号板からの反射光を、フォトダイオードまたはフォトトランジスタ等の受光素子で検知する。検知結果から電気信号パターンを作成する。そして、当該電気信号パターンに基づいてエンコーダ出力信号を生成している。尚、エンコーダ出力信号は、機能的区分けとして、相対位置を出力するインクリメンタル方式と、絶対位置を出力するアブソリュート方式が知られている。ここでは、インクリメンタル方式について説明する。
【０００３】
インクリメンタル方式では、内挿処理により高精度な位置検出を実現する技術が知られている。これは、エンコーダ信号の振幅及びオフセットの値が揃っており、互いの位相が９０°異なる２相のアナログ正弦波信号が出力されることを前提条件としている。
【０００４】
具体的な内挿処理の方法としては、抵抗分割による方法や、逆正接（ａｒｃｔａｎ）演算による方法が知られている。
【０００５】
逆正接演算を行う方法としては、「ＣＯＲＤＩＣ（ＣＯｏｒｄｉｎａｔｅ  Ｒｏｔａｔｉｏｎ  ＤＩｇｉｔａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）アルゴリズム」と呼ばれる座標データの回転演算処理方法が知られている。ＣＯＲＤＩＣでは、先ず入力信号を２次元座標データとして扱う。そして、この２次元座標データの座標回転を、ビットシフトと加減算という単純な演算の繰返しのみを実行することで逆正接演算を実現することが可能になっている。
【０００６】
ただし、実際のエンコーダ出力信号には、高調波成分が含まれており、理想的な正弦波の信号でない。そのため、エンコーダ出力信号に対して、振幅、オフセット及び位相の誤差を補正しても、厳密な正弦波信号とはならず、内挿処理を行う際に検出誤差が発生していた。
【０００７】
特許文献１に開示されている技術では、このような検出誤差を補正するため、エンコーダの検出変位量（検出角度）を微分した値、つまり、変位速度が一定となるような補正値を生成している。生成された補正値を検出位置毎に設定しておくことにより、検出位置を補正している。また、特許文献２に開示されている技術では、検出誤差の推移が周期的であることを利用し、その検出誤差量を正弦波と近似することによって、検出誤差量を逐次演算し、検出位置を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−３０３３５８号公報
【特許文献２】特開２００６−１７０８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、例えば、特許文献１に示される方法では、検出位置の分解能分だけ補正値を用意する必要がある。よって、検出位置の高分解能化にともなって補正値を格納するメモリ領域が膨大になってしまう。また、補正用の演算回路も増大する。一方、特許文献２では、まず、補正値を生成するための演算時間が必要になる。更に、検出誤差の推移が理想的な正弦波と近似できる場合であっても、検出誤差を演算するために用いている位置情報（参照位置）が、誤差を含む検出位置であるので、原理的に検出誤差の演算精度が低くなってしまう。
【００１０】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、検出誤差の補正用のメモリ容量および演算回路の増大を抑えつつ、高精度に、移動体を測定することにより得られた信号を処理することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の問題点を解決するため、本発明の情報処理装置は、移動体を測定することにより得られた第一の相のアナログ波状信号と第二の相のアナログ波状信号とを取得する取得手段と、前記第一の相のアナログ波状信号に対して第一の余弦波および当該第一の余弦波よりも高調波である第二の余弦波を用い、前記第二の相のアナログ波状信号に対して第一の正弦波および当該第一の正弦波よりも高調波である第二の正弦波を用いた逆正接の関係式を満たす位相の情報を、反復計算で前記逆正接の関係式に含まれる回転角を収束させることにより算出する算出手段と、を有し、前記算出手段は、基準回転角の回転演算をする複数の回転演算部を有し、当該複数の回転演算部で前記第一の余弦波と前記第二の余弦波と前記第一の正弦波と前記第二の正弦波とを算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、検出誤差の補正用のメモリ容量および演算回路の増大を抑えつつ、高精度に、移動体を測定することにより得られた信号を処理することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係るモータ制御装置の制御ブロック図。
【図２】第１実施形態に係る変位検出部の構成を示す図。
【図３】第１実施形態に係る内挿処理部の構成を示す図。
【図４】第１実施形態に係る逆正接演算部の構成を示す図。
【図５】第１実施形態に係る複数回転演算部の構成を示す図。
【図６】第２実施形態に係る逆正接演算部の構成を示す図。
【図７】第２実施形態に係る複数回転演算部の構成を示す図。
【図８】第３実施形態に係る複数回転演算部の構成を示す図。
【図９】第４実施形態に係る複数回転演算部の構成を示す図。
【図１０】モータ制御装置の概略図。
【図１１】２相エンコーダ出力信号を説明する図。
【図１２】理想エンコーダ信号波形（正弦波）及び実際のエンコーダ信号波形を例示的に示す図。
【図１３】モータの実際の変位に対する検出変位量及び検出誤差を例示的に示す図。
【図１４】第１実施形態、第２実施形態における高調波歪エンコーダ信号波形を示す図。
【図１５】第１実施形態における演算結果を示す図。
【図１６】第２実施形態における演算結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
本発明に係る情報処理装置の第１実施形態として、モータ制御装置に実装され、エンコーダ信号に重畳される高調波歪を除去可能な情報処理装置について説明する。
【００１６】
（モータ制御装置の構成）
図１０は、本実施形態におけるモータ制御装置の概略図である。図１０（ａ）はモータ制御装置１０００の全体図を、図１０（ｂ）はエンコーダスケール１００２の概略平面図を示している。また、モータ制御装置１０００は、回転モータ１００１のモータ軸の回転角（変位量）を検出する。
【００１７】
検出は、回転スリット円板及び固定スリット円板を有するエンコーダスケール１００２と、発光素子（発光ダイオード）と受光素子（フォトダイオード）を有するセンサ部１００３とで行われる。回転スリット円板は、回転モータ１００１のモータ軸に取付けられ、モータ軸とともに回転する。一方、固定スリット円板及びセンサ部１００３は、基板に固定されている。発光素子と受光素子との間には、回転スリット円板と固定スリット円板が位置するよう構成されている。
【００１８】
エンコーダスケール１００２には、複数のスリット１００５が設けられている。エンコーダスケール１００２は、回転モータ１００１のモータ軸の回転変位に伴い、モータ軸を回転軸中心として回転する。回転スリット円板が回転することにより、発光素子の光は、透過するか又は遮断されることになる。また、固定スリット円板は、エンコーダの出力信号を２相にするため、固定スリットが２つに分かれている。
【００１９】
センサ部１００３には２つの受光素子が設けられており、それぞれの受光素子は、スリット１００５を通過し、さらに固定スリットによってＡ相パターンとＢ相パターンの二種にわけられた光を検出することにより２相の電気信号パターンを形成する。
【００２０】
図１１は、２相エンコーダ出力信号を説明する図である。図１１に示すように、光学式エンコーダでは互いに位相が９０°異なるＡ相信号とＢ相信号が生成される。これらは２相エンコーダ信号を得る場合であるが、複数相エンコーダ信号を得る場合は、固定スリット、受光素子はそれぞれ複数個用意される。なお、エンコーダの検出原理は光学式（透過式）に限られず、反射光を用いた光学式、静電式、磁気式など他の方式を採用することも可能である。また、回転スリット円板はモータ軸ではなく、モータ制御装置１０００によって駆動される被駆動体に取り付けられ、被駆動体の移動量を検出するものであってもよい。
【００２１】
モータコントローラ１００４は、回転モータ１００１の回転駆動を制御する。モータコントローラ１００４は、回転モータ１００１を駆動する駆動手段、及び、この駆動手段を制御する制御手段を備える。モータコントローラ１００４は、目標値であるモータ回転角（目標変位量）と実測値であるモータ検出角度（検出変位量）とを比較する。そして、実測値が目標値に等しくなるようにフィードバック制御する。これは、クローズドループと呼ばれるモータ制御方式であるが、モータ検出角度（検出変位量）は取得するが、目標値と比較することなくモータを駆動するオープンループの制御方式の場合であっても採用可能である。
【００２２】
図１は、本実施形態におけるモータ制御装置の制御ブロック図である。駆動手段１０１は、上位の制御手段であるモータコントローラ１００４からの出力信号に基づいて、所定の駆動信号１を回転モータ１００１に供給する。可動部１０２（被測定体）であるモータ軸は、駆動信号１が入力されることにより、所定の回転角度だけ変位する。変位検出部１０３は、可動部１０２の回転角度の変位量（位置変位量）を検出し、検出結果を出力する。
【００２３】
図２は、本実施形態における変位検出部１０３の構成を示す図である。可動部１０２に連動したエンコーダ２０１は、変位量に応じて、図１１に示すような、９０度位相が異なる正弦波状２相信号のエンコーダ信号を生成し、内挿処理部２０２へ出力する。このエンコーダ信号は、図１２の実際のエンコーダ信号（１相のみ図示）に示すように、理想的な正弦波ではなく、一般的に高調波成分を含んでいる。この高調波成分は、発光素子の光強度分布発生、固定スリットおよび回転スリットによる回折現象などの光学現象が複雑に相俟って発生する。ここで、エンコーダ２０１としては、例えば光学式のエンコーダが用いられる。しかし、高調波成分が発生および重畳する現象は、磁気式エンコーダにおいても、磁界分布歪や磁気抵抗歪などが原因で発生することが知られており、光学式のエンコーダに限定されるものではない。
【００２４】
図３は、内挿処理部２０２の構成を示す図である。アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器３０１は、アナログ波状信号であるアナログＡ相信号４及びアナログＢ相信号５を、デジタル信号（デジタルＡ相信号６、デジタルＢ相信号７）に変換するためのものである。Ａ／Ｄ変換前後のエンコーダ信号に含まれるノイズ分を除去するために、フィルタ回路や、ノイズ除去回路が内挿処理部２０２に搭載される。なお、このフィルタ回路やノイズ除去回路の構成は、公知のものが利用可能であるためここでは詳細な説明は省略する。
【００２５】
オフセット・位相差補正部３０２では、デジタルＡ相信号６、デジタルＢ相信号７の各々について、それぞれの基準値に対してオフセット処理を施す。このオフセット処理によってＡ相、Ｂ相のエンコーダ信号は、０を基準に正負に変動する信号となる。
【００２６】
また、位相差補正では、Ａ相とＢ相の位相差が９０°になるように補正処理を行う。この位相差補正処理では、位相差が９０°からの誤差分だけ、一方のエンコーダ信号に回転演算処理を行うものや、Ａ相とＢ相の和とＡ相とＢ相の差を新たな２相信号とすることで、新たな２相信号では９０°位相が保証される手法などがある。このようにしてオフセット・位相差補正された調整デジタルＡ相信号８、調整デジタルＢ相信号９が得られる。
【００２７】
領域判定部３０３は、調整デジタルＡ相信号８、調整デジタルＢ相信号９から作られるリサージュの象限（領域）を判定する。Ａ相信号、Ｂ相信号がともに正の場合は第一象限、Ａ相信号が負、Ｂ相信号が正の場合は第二象限、Ａ相信号、Ｂ相信号がともに負の場合は第三象限、Ａ相信号が正、Ｂ相信号が負の場合は第四象限とする。このとき象限の移動に伴って、エンコーダの位置情報がインクリメントあるいはディクリメントされ、荒い位置情報が得られる。この位置情報は、たとえばエンコーダスリット間隔を３６０°と規定した場合は、９０°単位で位置を取得することが可能である。この荒い位置情報と後述する内挿位置を足したものが、検出変位量となるのだが、本説明では、内挿処理（内挿位置）にのみ着目するため、この荒い位置情報に関しては以降説明を省略する。
【００２８】
また、領域判定部３０３以降の演算処理は正の値のみで実行できるようにするため、領域判定部３０３は、調整デジタルＡ相信号の絶対値であるＡ相データＸ１０と、調整デジタルＢ相信号の絶対値であるＢ相データＹ１１が出力される。
【００２９】
逆正接演算部３０４は、Ａ相データＸ１０とＢ相データＹ１１をもとにして逆正接値（ａｒｃｔａｎ）演算を実行して内挿位置を計算し、０°〜９０°つまり、１象限内の内挿位置１２を出力する。
【００３０】
角度変換部３０５は、逆正接演算部３０４により計算された０°〜９０°の範囲の内挿位置１２を領域判定部３０３による象限情報（４分割）によって補正する。具体的には、第一象限および第三象限の場合は、内挿位置１２がそのまま検出変位量に、第二象限および第四象の場合に、９０°−内挿位置が検出変位量となる。（荒い位置情報を考慮する場合は、ここで荒い位置情報を加算する）このようにして、変位検出部１０３は、エンコーダ信号から内挿処理を施した高精度な角度値を算出していく。ここで、従来の技術のように、逆正接演算部３０４による角度算出は理想的な正弦波であることを前提とした演算を行うと演算誤差が発生してしまう。これは、エンコーダ信号に含まれている高調波成分が原因であり、検出誤差が発生する。
【００３１】
図１２は、理想エンコーダ信号波形（正弦波）及び実際のエンコーダ信号波形を示す図である。また、図１３は、図１４に示す実際のエンコーダ信号波形が入力されたときの検出変位量と検出誤差を示す図である。なお、検出誤差とは駆動されたモータの実際の変位量と検出変位量の差分である。
【００３２】
図１３に示すように、検出誤差の影響により、検出変位量は実際の変位量に対して線形となっていない。つまり、グラフ上で曲線となっている。なお、エンコーダ信号が理想的な正弦波である場合は、変位検出誤差が発生せず、実際の変位量と検出変位量は線形となっている。つまり、グラフ上で直線となる。
【００３３】
また、図１３に示す検出誤差の変化から分かるように、検出誤差は、実際の変位量に対して周期的に、つまり、エンコーダ信号の高調波成分の発生量に依存しており、かつ、一つのエンコーダスリット間隔（３６０［ｄｅｇ］）内で４周期分の変動を生じている。そして、約±５［ｄｅｇ］程度の誤差が発生している。ただし、これはエンコーダ信号が図１４に示すエンコーダ波形の場合の特性例であり、これに限定されるものではない。尚、上記の傾向は余弦波でも同様である。
【００３４】
以上で説明したように、エンコーダ信号には高調波成分が発生しており、高調波成分を考慮しない演算を行うと検出誤差が発生してしまう。本実施形態では、変位検出部１０３の検出精度を向上させるため、エンコーダ信号に含まれる高調波成分を考慮した逆正接演算（高調波歪補正ＣＯＲＤＩＣ回転演算手法）を行う。以降、詳細に説明していく。
【００３５】
（高調波成分を考慮した逆正接演算部の構成）
図４に、本実施形態における高調波歪補正可能なＣＯＲＤＩＣ回転演算を用いた逆正接演算部３０４の構成図を示す。尚、本実施形態においては、ＣＯＲＤＩＣ演算を用いた説明をしているが、２分探索などの反復計算を用いて回転角を収束させ、求めても良い。第１実施形態で想定されるＡ相入力信号Ｘ（Ａ相データＸ１０）とＢ相入力信号Ｙ（Ｂ相データＹ１１）はそれぞれ、式１で示される。ただし、すでに説明したようにＡ相データＸ１０とＢ相データＹ１１は絶対値として入力されるため、実際には正の値のみをとるものとする。
【００３６】
【数１】
0006716335.tif 000002
第１実施形態では式１に示すように３次高調波成分までを考慮し、また式１内のａ１は基本波成分の係数（強度）を、ａ３は３次高調波成分の係数（強度）を示しており、Ａ相とＢ相でそれぞれ同じ場合を対象とする。ここで、逆正接演算を行う。具体的には、本実施形態では、数式１から求められる数式２に示す関係式を満たす回転角θをＣＯＲＤＩＣ回転演算の手法によって求める。
【００３７】
【数２】
0006716335.tif 000003
４１は強度情報（ａ１、ａ３）であり、既知情報として上位の制御手段から回転方向判別部４０１に入力される。この強度情報は、例えば、エンコーダ信号をあらかじめＦＦＴ（高速フーリエ変換）によって周波数解析し、基本波および３次高調波の強度成分を抽出する方法などで得られる。ただし必ずしも強度成分でなくてもよく、検出誤差が小さくなるような任意値を強度情報に相当する値として選択してもよい。
【００３８】
（θ回転演算）
θ回転演算では、基本回転角θでの回転演算を実施し、これは、基本波成分に対応する座標データを求めるための、回転演算処理である。θ回転演算を構成する選択部４０２は、一連のＣＯＲＤＩＣ演算における回転演算の１回目は基準座標データ４２の固定値（１，０）を選択し、繰り返し演算となる２回目以降はＣＯＲＤＩＣ回転演算結果であるθ回転座標データ４８が選択される。Ａ相データＸ１０やＢ相データＹ１１が更新され、新たに逆正接演算を行う場合は、上記繰り返し演算がクリアされる。そして新たなＣＯＲＤＩＣ演算が開始されるものとなり、再帰的に回転演算１回目として基準座標データ４２（１，０）が選択され、以降は回転座標データ４８が選択される。
【００３９】
θｉ回転部４０４は、θ回転選択座標データ４４を回転方向δｉ４７の方向にθｉの回転角だけ回転する回転演算回路である。この回転演算は、ＣＯＲＤＩＣ回転演算の特徴を有しており、繰り返し回転演算回数ｉに対して数式３に示す回転演算を実行する。
【００４０】
【数３】
0006716335.tif 000004
ここで（Ｘｉ−１、Ｙｉ−１）はθｉ回転部４０４の入力座標データであり、（Ｘｉ、Ｙｉ）はθｉ回転部４０４の出力座標データを表す。また、最終的な繰り返し演算回数ｍにたいして、繰り返し回転演算回数ｉは０からｍ−１の値をとる。また、数式３において繰り返し回転演算回数ｉが０の時、右辺の座標データが（Ｘ−１、Ｙ−１）のとなるが、これは回転演算１回目として選択部４０２で選択される基準座標データ４２（１，０）のことである。また、回転方向δｉ４７は繰り返し回転演算回数ｉが０の時は１（正回転（左回り））固定であり、以降は回転方向判別部４０１の判別結果によって１あるいは‐１（逆回転（右回り））が選択される。さらに数式３で示される回転演算回数ｉに対する回転演算の実回転角θｉは数式４で示される。
【００４１】
【数４】
0006716335.tif 000005
図５に上述θ回転演算の実際の構成ブロックを示す。
【００４２】
数式４で示す回転演算は、基準回転回路（式中の回転行列一つ）で構成され、それぞれθｉ回転部５０１、５０２、５０３に対応する。また、数式４ならびに図５で示しているように、基準回転回路のうち２つの回転方向は回転方向δｉとは独立しており、回転方向が打ち消しあうように、θｉ回転部５０２の回転方向が＋１、θｉ回転部５０３の回転方向が−１にそれぞれ固定されている。
【００４３】
なお、上述固定される回転方向は、回転方向が打ち消しあうように決定されればよく、θｉ回転部５０２の回転方向が−１、θｉ回転部５０３の回転方向が＋１であってもよい。また回転方向が固定されるのではなく、θｉ回転部５０２の回転方向がδｉ、θｉ回転部５０３の回転方向が−δｉ、もしくはθｉ回転部５０２の回転方向が−δｉ、θｉ回転部５０３の回転方向がδｉであってもよい。さらにはすべての基準回転回路の順番は任意である。言い換えると、入れ替えても効果は変わらない。
【００４４】
この回転方向の打消しによって、θ回転選択座標データ４４に対して、３つの基準回転回路を実行しても、実質は回転方向δｉに回転角θｉの回転演算された結果が得られる。
以上の一連操作が、基本的なＣＯＲＤＩＣ演算（θ回転演算）における、繰り返し回転演算１回に相当する。
【００４５】
本実施形態では、この基本的なＣＯＲＤＩＣ演算（θ回転演算）と同時に、３θ回転演算も実行される。
【００４６】
（３θ回転演算）
複数回転演算部４０４内に構成される３θ回転演算は、ＣＯＲＤＩＣ回転演算の特徴を有しており、繰り返し回転演算回数ｉに対して数式５に示す回転演算を実行する。
【００４７】
【数５】
0006716335.tif 000006
ここで（Ｘｉ−１、Ｙｉ−１′）は３θｉ回転部４０５の入力座標データであり、（Ｘｉ′、Ｙｉ′）は３θｉ回転部４０５の出力座標データ（回転座標データ４９（ＣＯＳ３θ，ＳＩＮ３θ））を表す。また、数式５において繰り返し回転演算回数ｉが０の時、右辺の座標データが（Ｘ−１′、Ｙ−１′）のとなるが、これは回転演算１回目として選択部４０３で選択される基準座標データ４３（１，０）のことである。さらに数式５で示される回転演算回数ｉに対する回転演算の実回転角３θｉは数式６で示される。
【００４８】
【数６】
0006716335.tif 000007
図５に、上述３θ回転演算の実際の構成ブロックを示す。数式５で示す回転演算は、基準回転回路（式中の回転行列一つ）で構成され、それぞれθｉ回転部５０４、５０５、５０６に対応する。また、数式５ならびに図５で示しているように、上述基準回転回路の回転方向はすべて回転方向δｉとなる。
【００４９】
以上の一連操作が、本実施形態の特徴の一つであるＣＯＲＤＩＣ演算（３θ回転演算）における、繰り返し回転演算１回に相当する。ここで求められた回転座標データ４９（ＣＯＳ３θ，ＳＩＮ３θ）がエンコーダ信号に含まれる３次高調波成分に相当する。
【００５０】
以上のように、θ回転演算と３θ回転演算によって回転座標データ４８（ＣＯＳθ，ＳＩＮθ）、および回転座標データ４９（ＣＯＳ３θ，ＳＩＮ３θ）が得られた。
【００５１】
ここで、実際にはＣＯＲＤＩＣ回転演算の特性により、基準回転回路を実行するたびに絶対値が大きくなるため、回転座標データ４８と回転座標データ４９には、ある係数がかかっている。繰り返し回転演算回数ｉの時の一回の実行時の絶対値の変化を数式７に示す。
【００５２】
【数７】
0006716335.tif 000008
しかし、すでに述べたθ回転演算における打ち消しあう２つの基準回転回路の存在によって、θ回転演算と３θ回転演算の基準回転回路の数が等しくなるため、互いの座標データの係数はそろっている状態である。そのため、以降説明する回転方向判別部での演算結果には直接影響しないため、その係数の表記は省略するものとする。
【００５３】
なお、上記では基準座標データ４２、４３は（１，０）としているが、これは正弦成分がゼロであり、すべての余弦成分が共通であれば、任意の座標データをとっても良い。たとえば（２，０）でもよいし、（０．５，０）でもよい。
【００５４】
（回転方向の判別）
回転方向判別部４０１には、以下のデータが入力される。θ回転演算と３θ回転演算で得られた回転座標データ４８（ＣＯＳθ，ＳＩＮθ）、および回転座標データ４９（ＣＯＳ３θ，ＳＩＮ３θ）である。さらに、上位の制御手段から与えられる強度情報４１（ａ１およびａ３）とエンコーダ信号入力であるＡ相データＸ１０とＢ相データＹ１１も入力される。回転方向判別部４０１では、方向判別の演算式（判別条件）によって次回の繰り返し回転演算の回転方向δｉ４７が決定される。判別式を数式８に示す。
【００５５】
【数８】
0006716335.tif 000009
数式８が真の時、正回転（左回り）となり、δｉは１、数式８が偽の時、逆回転（右回り）となり、δｉは‐１の値をとる。ただし、数式８は数学的に導出が可能であるため、判別式は数式８に限定されるものではない。たとえば、数式９に示すように、分母を払い、除算を省略した判別式を用いてもよい。数式８の数学的意味を保存しつつ導出可能な式はすべて本実施形態で採用されてもよい。
【００５６】
【数９】
0006716335.tif 000010
このように３次高調波成分である（ＣＯＳ３θ，ＳＩＮ３θ）が判別式に含まれており、これが３次高調波の補正効果を成している。以上のように回転方向δｉ４７が決定されることによって、次回の繰り返し回転演算が実行可能となる。
【００５７】
（内挿位置算出）
以上のθ回転演算、３θ回転演算、回転方向判別を、最終的な繰り返し演算回数ｍ実行されることによって、数式２を満足する回転座標データ４８、４９と回転角情報となるδｉデータ列（データの履歴）が得られる。最後の演算行程として偏角演算部４０７では、δｉデータ列に対し数式１０に示す演算を行うことによって、回転座標データ４８が成す偏角θ、つまり高調波成分が除去された内挿位置１２（θ）が求められる。
【００５８】
【数１０】
0006716335.tif 000011
以上で説明したとおり本実施形態によれば、エンコーダ出力信号に含まれる高調波成分を３次まで除外した偏角算出（逆正接演算）が可能となる。結果として、３次高調波成分による検出誤差が除去（補正）された高精度な検出位置を得ることができる。図１３に示すエンコーダ信号を入力した際の本実施形態での演算結果を図１５に示す。なお、演算結果は、基本波成分強度ａ１が１、３次高調波成分強度ａ３が−０．０９４の場合となっている。図示の通り、検出誤差が約±０．１５［ｄｅｇ］程度と補正しない場合に比べ大幅に誤差が減少している。その結果、検出変位量も理想変位量とほぼ一致している。（グラフ上では重なっている）
これまで説明してきたように、３次高調波成分の演算（３θ回転演算）は、従来のＣＯＲＤＩＣ演算（θ回転演算に相当する）と同時に演算が行われるものである。そして、方向判別も従来のＣＯＲＤＩＣ演算のものに対し３次高調波分を追加した判別式に改良されたものである。演算処理速度としては従来のＣＯＲＤＩＣ演算（θ回転演算のみの場合）と比較して遜色ない。また、検出誤差の補正用メモリの増加を抑えることも可能となっている。尚、本実施形態は他の形態に適用することも可能である。例えば、上述の説明においては、可動部として回転モータを用いているが、これに代えて直動機構を用いてもよい。また、駆動手段として、モータやピエゾなどのアクチュエータより駆動してもよい。
【００５９】
（第２実施形態）
第２実施形態では、逆正接演算部３０４の他の構成について説明する。具体的には、５次高調波成分まで考慮した構成であり、５θの回転演算が追加されている。また、方向判別式が異なる。以降の説明では、主に、第１実施形態と異なる点について説明する。
【００６０】
（高調波成分を考慮した逆正接演算部の構成）
図６に、本実施形態における５次高調波歪まで補正可能なＣＯＲＤＩＣ回転演算を用いた逆正接演算部３０４の構成図を示す。第２実施形態で想定されるＡ相データＸ１０とＢ相データＹ１１はそれぞれ、数式１１で示される。ただし、すでに説明したようにＡ相データＸ１０とＢ相データＹ１１は絶対値として入力されるため、実際には正の値のみをとるものとする。
【００６１】
【数１１】
0006716335.tif 000012
本実施形態では数式１１に示すように５次高調波成分までを考慮し、また数式１１内のａ１は基本波成分の強度を、ａ３は３次高調波成分の強度を、ａ５は５次高調波成分を示しており、Ａ相とＢ相でそれぞれ同じ場合を対象とする。ここで、逆正接演算を行う。具体的には、本実施形態では、数式１１から求められる数式１２に示す関係式を満たすθをＣＯＲＤＩＣ回転演算の手法によって求める。
【００６２】
【数１２】
0006716335.tif 000013
６１は強度情報（ａ１、ａ３、ａ５）であり、既知情報として上位の制御手段から回転方向判別部６０１に入力される。この強度情報は、例えば、エンコーダ信号をあらかじめＦＦＴ（高速フーリエ変換）によって周波数解析し、基本波、３次高調波および５次高調波の強度成分を抽出する方法などで得られる。
【００６３】
（座標データ選択）
第１実施形態に対して、５θ回転演算が追加されている。５θ回転演算では、回転角５θでの回転演算を実施し、これは、５次高調波成分に対応する座標データを求めるための、回転演算処理である。５θ回転演算を構成する選択部６０２は、一連のＣＯＲＤＩＣ演算（５θ）における回転演算の１回目は基準座標データ６３（１，０）を選択し、繰り返し演算となる２回目以降はＣＯＲＤＩＣ回転演算結果である３θ回転座標データ６５が選択される。Ａ相データＸ１０やＢ相データＹ１１が更新され、新たに逆正接演算を行う場合は、上記繰り返し演算がクリアされる。そして、新たなＣＯＲＤＩＣ演算が開始されるものとなり、再び回転演算１回目として基準座標データ６３（１，０）が選択され、以降は回転座標データ６５が選択される。選択された座標データは５θ回転選択座標データ６４として、複数回転演算部６０３に入力される。複数回転演算部６０３は、入力されるθ回転選択座標データ４４、３θ回転選択座標データ４５ならびに５θ回転選択座標データ６４に対して、回転方向δｉ４７の方向にそれぞれθｉの回転角、３θｉの回転角ならびに５θｉだけ回転する回転演算を実行する。
【００６４】
（θ回転演算）
複数回転演算部６０３内に構成されるθ回転演算は、ＣＯＲＤＩＣ回転演算の特徴を有しており、繰り返し回転演算回数ｉに対して数式１３に示す回転演算を実行する。
【００６５】
【数１３】
0006716335.tif 000014
図７に上述θ回転演算の実際の構成ブロックを示す。
【００６６】
数式１３で示す回転演算は、基準回転回路（式中の回転行列一つ）で構成され、それぞれθｉ回転部７０１、７０２、７０３、７０４、７０５に対応する。また、数式１３ならびに図７で示しているように、基準回転回路のうち４つの回転方向は回転方向δｉとは独立している。具体的には回転方向が打ち消しあうように、θｉ回転部７０２の回転方向が＋１、θｉ回転部７０３の回転方向が−１、θｉ回転部７０４の回転方向が＋１、θｉ回転部７０５の回転方向が−１にそれぞれ固定されている。なお、上述固定される回転方向は、第１実施形態と同様に、回転方向が打ち消しあうように決定されればよい。
【００６７】
この回転方向の打消しによって、θ回転選択座標データ４４に対して、５つの基準回転回路を実行しても、実質は回転方向δｉに回転角θｉの回転演算された結果が得られる。
以上の一連操作が、ＣＯＲＤＩＣ演算（θ回転演算）における繰り返し回転演算１回に相当する。本実施形態では、このθ回転演算と同時に、３θ回転演算、５θ回転演算も実行される。
【００６８】
（３θ回転演算）
複数回転演算部６０３内に構成される３θ回転演算は、ＣＯＲＤＩＣ回転演算の特徴を有しており、繰り返し回転演算回数ｉに対して数式１４に示す回転演算を実行する。
【００６９】
【数１４】
0006716335.tif 000015
図７に上述３θ回転演算の実際の構成ブロックを示す。数式１４で示す回転演算は、基準回転回路（式中の回転行列一つ）で構成され、それぞれθｉ回転部７０６、７０７、７０８、７０９、７１０に対応する。また、数式１４ならびに図７で示しているように、基準回転回路のうち２つの回転方向は回転方向δｉとは独立しており、回転方向が打ち消しあうように、θｉ回転部７０９の回転方向が＋１、θｉ回転部７１０の回転方向が−１にそれぞれ固定されている。
【００７０】
以上の一連操作が、ＣＯＲＤＩＣ演算（３θ回転演算）における、繰り返し回転演算１回に相当する。ここで求められた回転座標データ４９（ＣＯＳ３θ，ＳＩＮ３θ）がエンコーダ信号に含まれる３次高調波成分に相当する。
【００７１】
（５θ回転演算）
複数回転演算部６０３内に構成される５θ回転演算は、ＣＯＲＤＩＣ回転演算の特徴を有しており、繰り返し回転演算回数ｉに対して数式１５に示す回転演算を実行する。
【００７２】
【数１５】
0006716335.tif 000016
ここで（Ｘｉ−１″、Ｙｉ−１″）は５θ回転演算の入力座標データ（５θ回転選択座標データ６４）である。（Ｘｉ″、Ｙｉ″）は３５回転演算の出力座標データとなる回転座標データ６５（ＣＯＳ５θ，ＳＩＮ５θ）を表す。また、最終的な繰り返し演算回数ｍに対して、繰り返し回転演算回数ｉは０からｍ−１の値をとる。また、数式１５において繰り返し回転演算回数ｉが０の時、右辺の座標データが（Ｘ−１″、Ｙ−１″）となる。これは回転演算１回目として選択部６０２で選択される基準座標データ６４（１，０）のことである。さらに数式１５で示される回転演算回数ｉに対する回転演算の実回転角５θｉは数式１６で示される。
【００７３】
【数１６】
0006716335.tif 000017
図７に上述５θ回転演算の実際の構成ブロックを示す。数式１５で示す回転演算は、基準回転回路（式中の回転行列一つ）で構成され、それぞれθｉ回転部７１１，７１２，７１３，７１４，７１５に対応する。また、数式１５ならびに図７で示しているように、上述基準回転回路の回転方向はすべて回転方向δｉとなる。以上の一連操作が、ＣＯＲＤＩＣ演算（５θ回転演算）における、繰り返し回転演算１回に相当する。ここで求められた回転座標データ６５（ＣＯＳ５θ，ＳＩＮ５θ）がエンコーダ信号に含まれる５次高調波成分に相当する。以上のように、θ回転演算と３θ回転演算ならびに５θ回転演算によって回転座標データ４８（ＣＯＳθ，ＳＩＮθ）、および回転座標データ４９（ＣＯＳ３θ，ＳＩＮ３θ）、ならびに回転座標データ６５（ＣＯＳ５θ，ＳＩＮ５θ）が得られた。
【００７４】
ここで、すでに述べたように実際にはＣＯＲＤＩＣ回転演算の特性により、基準回転回路を実行するたびに絶対値が大きくなるため、回転座標データ４８と回転座標データ４９には、ある係数がかかっている。繰り返し回転演算回数ｉの時の基準回転回路一回の実行時の絶対値の変化を式７に示した通りである。
【００７５】
しかし、すでに述べたθ回転演算における打ち消しあう４つの基準回転回路、および３θ回転演算における打ち消しあう２つの基準回転回路の存在によって、θ回転演算と３θ回転演算と５θ回転演算の基準回転回路の数が等しくなる（全て５つとなる）。よって互いの座標データの係数はそろっている状態である。そのため、以降説明する回転方向判別部での演算結果には直接影響しないため、その係数の表記は省略するものとする。
【００７６】
なお、上記では基準座標データ４２、４３、６３は（１，０）としているが、これは正弦成分がゼロであり、すべての余弦成分が共通であれば、任意の座標データをとっても良い。たとえば（２，０）でもよいし、（０．５，０）でもよい。
【００７７】
（回転方向判別）
θ回転演算と３θ回転演算および５θ回転演算で得られた回転座標データ４８（ＣＯＳθ，ＳＩＮθ）、回転座標データ４９（ＣＯＳ３θ，ＳＩＮ３θ）、および回転座標データ６５（ＣＯＳ５θ，ＳＩＮ５θ）が回転方向判別部６０１に入力される。さらに上位の制御手段から与えられる強度情報６１（ａ１およびａ３およびａ５）とエンコーダ信号入力であるＡ相データＸ１０とＢ相データＹ１１が回転方向判別部６０１に入力される。方向判別部では、方向判別の演算式によって次回の繰り返し回転演算の回転方向δｉ４７が決定される。判別式を数式１７に示す。
【００７８】
【数１７】
0006716335.tif 000018
数式１７が真の時、正回転（左回り）となり、δｉは１、数式１７が偽の時、逆回転（右回り）となり、δｉは‐１の値をとる。ただし、第１実施形態と同様に、数式１７は数学的に導出が可能であるため、判別式は数式１７に限定されるものではない。数学的意味を保存しつつ導出可能な式はすべて本実施形態で採用されてもよい。
【００７９】
このように３次高調波成分（ＣＯＳ３θ，ＳＩＮ３θ）と５次高調波成分（ＣＯＳ５θ，ＳＩＮ５θ）が判別式に含まれており、これが５次高調波までの補正効果を成している。
以上のように回転方向δｉ４７が決定されることによって、次回の繰り返し回転演算が実行可能となる。
【００８０】
（内挿位置算出）
以上のθ回転演算、３θ回転演算、５θ回転演算、回転方向判別を、最終的な繰り返し演算回数ｍだけ実行されることによって、数式１１を満足する回転座標データ４８、４９、６５が得られる。最後の演算行程として、偏角演算部４０７では、数式１０に示す演算を行うことによって、内挿位置１２（θ）が求められる。
【００８１】
以上で説明したとおり第２実施形態によれば、エンコーダ出力信号に含まれる高調波成分を５次まで除外した逆正接演算が可能となる。結果として、３次および５次高調波成分による検出誤差が除去（補正）され、第１実施形態よりさらに高精度な検出位置を得ることができる。
【００８２】
第１実施形態と同様に、３次高調波成分の演算（３θ回転演算）ならびに５次高調波成分の演算（５θ回転演算）は、従来のＣＯＲＤＩＣ演算（θ回転演算に相当する）と同時に演算が行われるものである。そして方向判別も従来のＣＯＲＤＩＣ演算のものに対し３次高調波分、５次高調波分を追加した判別式に改良されたものである。演算処理速度としては従来のＣＯＲＤＩＣ演算（θ回転演算のみの場合）と比較して遜色ない。また本実施形態では、θ回転演算と３θ回転演算ならびに５θ回転演算の基準回転回路の数をそろえており、式７に示した繰り返し回転演算回数ｉ時の基準回転回路一回の実行時の絶対値ズレ量を補正するために特別な回路を必要としない。よって小回路規模での実現も可能となる。図１３に示すエンコーダ信号を入力した際の第２実施形態での演算結果を図１６に示す。なお、基本波成分強度ａ１が１、３次高調波成分強度ａ３が−０．０９４、５次高調波成分強度ａ５が−０．００２３の場合の演算結果である。検出誤差が約±０．０２［ｄｅｇ］程度と第１実施形態の３次高調波までの補正時に比べさらに誤差が減少している。
【００８３】
また、第２実施形態では５次高調波までの補正方法を示したが、第１実施形態に対する第２実施形態の構成拡張を同様に実施することで、余弦成分ＣＯＳ（ｎθ）、正弦成分（ｎθ）（ｎは正で奇数）の高調波成分の補正が可能である。具体的には、ｎθ回転演算までの回転演算追加と回転方向判別部における判別式の変更である。このように本実施形態では、容易に高次の高調波成分除去可能な逆正接演算を提供できる。
【００８４】
（第３実施形態）
第３実施形態では、第２実施形態で述べた複数回転演算部６０３の別の構成について説明する。以降の説明では、第２実施形態と異なる点について主に説明する。
【００８５】
（θ回転演算、３θ回転演算、５θ回転演算）
第３実施形態における回転演算も、第１、第２実施形態同様に、ＣＯＲＤＩＣ回転演算の特徴を有しており、繰り返し回転演算回数ｉに対して数式１８に示す回転演算を実行する。
【００８６】
【数１８】
0006716335.tif 000019
図８（ａ）に上述θ回転演算の実際の構成ブロックを示す。ここで、第３実施形態では各回転演算を多重化して処理することを特徴としており、θ回転演算、３θ回転演算、５θ回転演算のすべてを、図８（ａ）に示す、各θｉ回転部８０１、８０２、８０３、８０４、８０５で実行する。まず、座標データ切り替え部８０６は、実行する回転演算の回転角に応じて、入力座標を選択して、θｉ回転部８０１出力する。具体的にはθ回転演算の場合はθ回転選択座標データ４４を、３θ回転演算の場合は３θ回転選択座標データ４５を、５θ回転演算の場合は、５θ回転選択座標データ６４を選択する。
【００８７】
数式１８で示す回転演算は、基準回転回路（式中の回転行列一つ）で構成され、それぞれθｉ回転部８０１、８０２、８０３、８０４、８０５に対応する。ここで各θｉ回転演算部に与えられる回転方向γ１（８１）、γ２（８２）、γ３（８３）、γ４（８４）、γ５（８５）は回転方向制御部８０８によって供給される。この回転方向は、実行する回転演算の回転角（θ回転演算、３θ回転演算、５θ回転演算）に応じて、図８（ｂ）に示すように選択される。
【００８８】
θ回転演算の場合はγ２とγ４が＋１、γ３とγ５が−１となっている。つまり、基準回転回路のうち４つの回転方向は回転方向δｉとは独立しており、回転方向が打ち消しあう。
【００８９】
なお、上述固定される回転方向は、第２実施形態と同様に、回転方向が打ち消しあうように決定されればよい。この回転方向の打消しによりθ回転選択座標データ４４に対して５つの基準回転回路を実行しても、実質は回転方向δｉに回転角θｉの回転演算された結果が得られる。
【００９０】
３θ回転演算の場合はγ４が＋１、γ５が−１となっている。つまり基準回転回路のうち２つの回転方向は回転方向δｉとは独立しており、回転方向が打ち消しあう。
【００９１】
なお、上述固定される回転方向は、第２実施形態と同様に、回転方向が打ち消しあうように決定されればよい。この回転方向の打消しにより３θ回転選択座標データ４５に対して５つの基準回転回路を実行しても、実質は回転方向δｉに回転角３θｉの回転演算された結果が得られる。
【００９２】
５θ回転演算の場合、回転方向は全てδｉとなっているため、５つの基準回転回路の実行により、回転方向δｉに回転角５θｉの回転演算された結果が得られる。
【００９３】
以上のようにして、θｉ回転部８０１、８０２、８０３、８０４、８０５の回転方向を、回転演算の回転角に応じて制御することによって、同一のθｉ回転部を用いて、各回転演算（θ、３θ、５θ）が実行可能となる。
【００９４】
座標データ保持部８０７は、前述の回転演算結果を保持するとともに、所定の出力線に出力する。具体的にはθ回転演算の演算結果は回転座標データ４８（ＣＯＳθ，ＳＩＮθ）として出力する。３θ回転演算の演算結果は回転座標データ４９（ＣＯＳ３θ，ＳＩＮ３θ）として出力する。また５θ回転演算の演算結果は回転座標データ６５（ＣＯＳ５θ，ＳＩＮ５θ）として出力する。
【００９５】
以上説明した通り、第３実施形態によれば、回転演算の多重化処理を実現することにより、第２実施形態と比較し、回転演算部の回路規模を削減することが可能となる。逆正接の演算精度は第２実施形態と同等である。また第２実施形態同様に、θ回転演算と３θ回転演算ならびに５θ回転演算の基準回転回路の数をそろえており、式７に示した繰り返し回転演算回数ｉ時の基準回転回路一回の実行時の絶対値ズレ量を補正するために特別な回路を必要としない。
【００９６】
（第４実施形態）
第４実施形態では、第３実施形態で述べた複数回転演算部６０３内の基準回転角を２種とした構成について説明する。以降の説明では、第３実施形態同様、第２実施形態と異なる点について主に説明する。
【００９７】
（θ回転演算、３θ回転演算、５θ回転演算）
第３実施形態における回転演算も、第１、第２実施形態同様に、ＣＯＲＤＩＣ回転演算の特徴を有しており、繰り返し回転演算回数ｉに対して数式１９に示す回転演算を実行する。
【００９８】
【数１９】
0006716335.tif 000020
図９（ａ）に上述θ回転演算の実際の構成ブロックを示す。ここで、第４実施形態では各回転演算を多重化して処理することを特徴としている。θ回転演算、３θ回転演算、５θ回転演算のすべては、図９（ａ）に示す、θｉ回転部９０１および２倍角である２θｉ回転部９０２、９０３、で実行される。まず座標データ切り替え部８０６は、実行する回転演算の回転角に応じて、入力座標を選択して、θｉ回転部８０１出力する。具体的にはθ回転演算の場合はθ回転選択座標データ４４を、３θ回転演算の場合は３θ回転選択座標データ４５を、５θ回転演算の場合は、５θ回転選択座標データ６４を選択する。
【００９９】
数式１９で示す回転演算は、２つの基準回転回路で構成され、１つ目の基準回転回路は、数式１９の右辺の１つ目の回転行列であり、θｉ回転部９０１に対応する。２つ目の基準回転回路は、数式１９右辺の２つ目、３つ目の回転行列であり、２θｉ回転部９０２、９０３に対応する。ここでθｉ回転部９０１に与えられる回転方向γ１（９１）、ならびに２θｉ回転部９０２、９０３に与えられる回転方向γ２（９２）、γ３（９３）は回転方向制御部８０８によって供給される。この回転方向は、実行する回転演算の回転角（θ回転演算、３θ回転演算、５θ回転演算）に応じて、図９（ｂ）に示すように選択される。
【０１００】
θ回転演算の場合はγ２が＋１、γ３が−１となっており、２つの２θｉ回転演算の回転方向が打ち消しあう。
【０１０１】
なお、上述固定される回転方向は、第２実施形態と同様に、回転方向が打ち消しあうように決定されればよい。この回転方向の打消しによりθ回転選択座標データ４４に対して実質は回転方向δｉに回転角θｉの回転演算された結果が得られる。
【０１０２】
３θ回転演算の場合はγ１が−δｉ、γ２とγ３がδｉとなっており、これも回転方向の打消しによって、３θ回転選択座標データ４５に対して実質は回転方向δｉに回転角３θｉの回転演算された結果が得られる。なお、上述固定される回転方向は、第２実施形態と同様に、回転方向が打ち消しあうように決定されればよい。５θ回転演算の場合、回転方向は全てδｉとなっているため、回転方向δｉに回転角５θｉの回転演算された結果が得られる。以上のようにして、θｉ回転部９０１ならびに２θｉ回転部９０２、９０３の回転方向を、回転演算の回転角に応じて制御することによって、同一の回転部を用いても、各回転演算（θ、３θ、５θ）が実行可能となる。座標データ保持部８０７は、前述の回転演算結果を保持するとともに、所定の出力線に出力する。具体的にはθ回転演算の演算結果は回転座標データ４８（ＣＯＳθ，ＳＩＮθ）として出力する。３θ回転演算の演算結果は回転座標データ４９（ＣＯＳ３θ，ＳＩＮ３θ）として出力する。また５θ回転演算の演算結果は回転座標データ６５（ＣＯＳ５θ，ＳＩＮ５θ）として出力する。
【０１０３】
以上説明したとおり第４実施形態によれば、回転演算の多重化処理を実現することにより、第２実施形態と比較し、回転演算部の回路規模を削減することが可能となる。また第３実施形態と比較すると、回転方向制御部の制御信号が削減しており、これも回路規模の削減につながる。
【０１０４】
逆正接の演算精度は第２実施形態と同等である。また第２実施形態同様に、θ回転演算と３θ回転演算ならびに５θ回転演算の基準回転回路の数をそろえており、数式７に示した繰り返し回転演算回数ｉ時の基準回転回路一回の実行時の絶対値ズレ量を補正するために特別な回路を必要としない。
【０１０５】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、単一の回転部を複数回の繰り返し回転演算処理操作を行う再帰処理型の構成をとっている。しかしながら、同じ回転演算部内に複数段の回転部を持ち、それらがパイプライン状に接続されて、回転演算処理操作を行うパイプライン処理型の構成でも実現可能である。尚、上述のモータ制御装置をネットワークカメラや製造装置のステージなどの雲台に利用し、雲台の動作の滑らかさを向上させることができる。ネットワークカメラは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、撮像部、雲台、ネットワークインターフェースを備える。
【０１０６】
また、上記実施形態では、位置を検出するための２相エンコーダ信号が高調波成分を含む場合を述べてきた。しかしながら、エンコーダ信号に限定されず、高調波成分を含む２相信号全般に適用することも可能である。
【０１０７】
例えば、三相ブラシレスモータを駆動した場合の駆動電流から、モータ回転角に対応した２相信号を検出することができる。つまり検出した２相信号からＡＴＡＮ処理によってモータ回転角を算出することが可能である。
【０１０８】
この２相信号には、高調波成分が重畳することが知られている。よって、本実施形態を適用することで２相信号の高調波成分の影響を除去し、正確なモータ回転角を検出することが可能となる。
【符号の説明】
【０１０９】
４０１  回転方向判別部
４０２  選択部（θ回転演算）
４０３  選択部（３θ回転演算）
４０４  θｉ回転部
４０５  ３θｉ回転部
４０６  ２θ回転補正部
４０７  偏角演算部
【図１】
0006716335.tif 000021
【図２】
0006716335.tif 000022
【図３】
0006716335.tif 000023
【図４】
0006716335.tif 000024
【図５】
0006716335.tif 000025
【図６】
0006716335.tif 000026
【図７】
0006716335.tif 000027
【図８】
0006716335.tif 000028
【図９】
0006716335.tif 000029
【図１０】
0006716335.tif 000030
【図１１】
0006716335.tif 000031
【図１２】
0006716335.tif 000032
【図１３】
0006716335.tif 000033
【図１４】
0006716335.tif 000034
【図１５】
0006716335.tif 000035
【図１６】
0006716335.tif 000036