(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍ個（Ｍ：正の整数）の検出素子から得られる検出素子出力の合計信号を求め、
Ｎを正の整数であって、Ｍ≧２Ｎ＋１の条件を満足する値とした場合、前記合計信号に含まれているＮ個（Ｎ：正の整数）の周波数成分の振幅と位相をそれぞれ求め、
ｉ周波数成分（ｉ＝１ないしＮ）におけるｊ番目（ｊ＝１ないしＭ）の前記検出素子出力の振幅をａｉｊ、位相角度をφｉｊ、当該検出出力のゲイン調整係数をｋｊとした場合、次の連立方程式を解くことにより、各検出素子出力に対するゲイン調整係数ｋｊを求め、
【数１】
0004569990.tif 000017
各検出素子出力にそれぞれ調整前の前記ゲイン調整係数ｋｊを乗算したものを合計した合計信号レベルが、各検出素子出力をそのまま合計した合計信号レベルに等しくなるように、次の式で求まるスケーリング係数Ｃを用いて、調整前の各ゲイン調整係数ｋｊのスケーリングを行って、各検出素子出力のゲイン調整係数ｋｊを求め、
【数２】
0004569990.tif 000018
求まった各ゲイン調整係数ｋｊを用いて、各検出素子出力のゲイン調整を行なうことを特徴とする検出器出力の周期的誤差信号補償方法。
【請求項２】
Ｍ個（Ｍ：正の整数）の検出素子から得られる検出素子出力の合計信号を求め、
この合計信号から特定の周波数成分の振幅を算出し、
１つ以外の検出素子出力のゲインを一定に保持した状態で当該１つの検出素子出力のゲインを微少量ずつ変化させる手順を各検出素子出力について繰り返し行うことにより、前記特定の周波数成分が最小となる各検出素子出力のゲインを算出し、
各検出素子出力に、算出されたゲインのそれぞれを乗算したものを合計した合計信号レベルが、各検出素子出力をそのまま合計した合計信号レベルに等しくなるようにスケーリングを行って、各ゲインを調整して各検出素子出力の調整ゲインを求め、
求まった各調整ゲインを用いて、各検出素子出力のゲイン調整を行なうことを特徴とする検出器出力の周期的誤差信号補償方法。
【請求項３】
Ｍ個（Ｍ：正の整数）の検出素子から得られる検出素子出力の合計信号を求め、
この合計信号から特定の周波数成分の振幅を算出し、
１つ以外の検出素子出力のゲインを一定に保持した状態で当該１つの検出素子出力のゲインを微少量ずつ変化させる手順を各検出素子出力について繰り返し行うことにより特定の周波数成分が最大となる検出素子出力のゲインを求め、
各検出素子出力に当該算出ゲインのそれぞれを乗算したものを合計した合計信号レベルが、各検出素子出力をそのまま合計した合計信号レベルに等しくなるように、スケーリングを行って、各算出ゲインを調整して各検出素子出力の調整ゲインを求め、
求まった各調整ゲインを用いて、各検出素子出力のゲイン調整を行なうことにより、前記周波数成分が最大となる合計信号を生成させることを特徴とする検出器出力のゲイン調整方法。
【請求項４】
Ｍ個（Ｍ：正の整数）の検出素子から得られる検出素子出力の合計信号を求め、
この合計信号のピークからピークまでの振幅を求め、
１つ以外の検出素子出力のゲインを一定に保持した状態で当該１つの検出素子出力のゲインを微少量ずつ変化させる手順を各検出素子出力について繰り返し行うことにより、合計信号のピークからピークまでの振幅が最小となる各検出素子出力のゲインを求め、
各検出素子出力に当該算出ゲインのそれぞれを乗算したものを合計した合計信号が、各検出素子出力をそのまま合計した合計信号レベルに等しくなるように、スケーリングを行って、各算出ゲインを調整して各検出素子の調整ゲインを求め、
求まった各調整ゲインを用いて、各検出素子出力のゲイン調整を行なうことにより、検出素子出力の合計信号のピークからピークまでの振幅が最小となる検出信号を生成させることを特徴とする検出器出力のゲイン調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸の回転位置、直動部材の移動位置、速度、加速度等を検出するために複数の検出素子を備えた検出器出力から周期的な誤差信号成分を除去あるいは抑制するために有効な検出器出力のゲイン調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転運動や直線運動に関する物理量（位置、速度、加速度、力、トルクなど）の正確な検出は計測および制御技術の実用上で重要な役割を果たしている。しかし、特に、回転運動の場合には、検出器の原理によっても異なるが、周期的な誤差信号が発生することがよくある。たとえば、回転軸の角度、速度または伝達トルクを検出する時には検出ピックアップを一ヶ所に設置すると、軸の偏心があると検出器の感度が軸との距離に依存する場合には、軸の回転とともに周期的な誤差信号が検出器の出力に生じる。
【０００３】
このような誤差信号を補償するためには軸を中心として対称に同一の検出ピックアップを２個設置し、２つの誤差信号が逆位相となることを利用し、誤差信号の相殺を図ることが一般的な補償方法である。ところが、検出ピックアップの特性が完全に一致することはなく、設置位置にも誤差があり、または、軸の真円度の誤差などが存在することで、理想的な状況にはならない。結果としては、誤差信号の完全な相殺ができなくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは波動歯車減速装置からトルクを検出する研究を行い、このような問題に直面した。ほかにも、たとえば磁歪式ヘッドを用いるトルク検出、光学式回転型角加速度検出器などにも誤差信号をどのようにして排除するのかという問題が未解決であることが見うけられる。また、周期的な誤差信号を補償する方法としてカルマンフィルタの応用が提案されているが、計算時間が長く、実用上問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、このような点に鑑みて、回転型検出器や直動型検出器に含まれている周期的な誤差信号を簡単に除去可能な検出器出力の周期的誤差信号補償方法を提案することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を解決するために、本発明の検出器出力の周期的誤差信号補償方法は、Ｍ個（Ｍ：正の整数）の検出素子から得られる検出出力の合計信号を求め、この合計信号に含まれているＮ個（Ｎ：正の整数）の周波数成分の振幅と位相をそれぞれ求め、ｉ周波数成分（ｉ＝１ないしＮ）におけるｊ番目（ｊ＝１ないしＭ）の前記検出素子の検出出力の振幅をａｉｊ、位相角度をφｉｊ、当該検出出力のゲイン調整係数をｋｊとした場合、次の連立方程式を解くことにより、各検出素子出力に対するゲイン調整係数ｋｊを求め、
【０００７】
【数３】
0004569990.tif 000002
【０００８】
各検出素子出力にそれぞれ調整前の前記ゲイン調整係数ｋｊを乗算したものを合計した合計信号レベルが、各検出素子出力をそのまま合計した合計信号レベルに等しくなるように、次の式で求まるスケーリング係数Ｃを用いて、調整前の各ゲイン調整係数ｋｊのスケーリングを行って、各検出素子出力のゲイン調整係数ｋｊを求め、
【０００９】
【数４】
0004569990.tif 000003
【００１０】
求まった各調整ゲインｋｊを用いて、各検出素子出力のゲイン調整を行なうようにしている。
【００１１】
ここで、前記連立方程式を解く代わりに、１つ以外の検出素子出力のゲインを一定に保持した状態で当該１つの検出素子出力のゲインを微少量ずつ変化させる手順を各検出素子出力毎に繰り返し行うことによりＮ個の周波数成分が除去あるいは最小となる各検出素子出力のゲイン調整係数を求めるようにしてもよい。
【００１２】
次に、本発明は検出器出力における特定の周波数成分を最大となるようにするためのゲイン調整方法に関するものであり、当該方法は、Ｍ個の検出素子から得られる検出信号の合計信号を求め、この合計信号から特定の周波数成分の振幅を算出し、１つ以外の検出素子出力のゲインを一定に保持した状態で当該１つの検出素子出力のゲインを微少量ずつ変化させる手順を各検出素子出力毎に繰り返し行うことにより特定の周波数成分が最大となる検出素子出力のゲインを求め、各検出素子出力に当該算出ゲインのそれぞれを乗算したものを合計した合計信号レベルが、各検出素子出力をそのまま合計した合計信号レベルに等しくなるように、スケーリングを行って、各算出ゲインを調整して各検出素子出力毎の調整ゲインを求め、求まった各調整ゲインを用いて、各検出素子出力のゲイン調整を行なうことにより、前記周波数成分が最大となる合計信号を生成させることを特徴としている。
【００１３】
一方、本発明は検出器出力のピークからピークまでの振幅を最小化するためのゲイン調整方法に関するものであり、当該方法は、Ｍ個の検出素子から得られる検出信号の合計信号を求め、この合計信号のピークからピークまでの振幅を求め、１つ以外の検出素子出力のゲインを一定に保持した状態で当該１つの検出素子出力のゲインを微少量ずつ変化させる手順を各検出素子出力毎に繰り返し行うことにより、合計信号のピークからピークまでの振幅が最小となる各検出素子出力のゲインを求め、各検出素子出力に当該算出ゲインのそれぞれを乗算したものを合計した合計信号が、各検出素子出力をそのまま合計した合計信号レベルに等しくなるように、スケーリングを行って、各算出ゲインを調整して各検出素子毎の調整ゲインを求め、求まった各調整ゲインを用いて、各検出素子から得られる検出信号のゲイン調整を行なうことにより、検出素子出力の合計信号のピークからピークまでの振幅が最小となる検出信号を生成させることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明による方法を説明する。具体的な実施の形態を説明するのに先立って、本発明による検出器出力の周期的誤差信号補償方法およびゲイン調整方法の基本原理を説明する。
【００１５】
（誤差信号の数学モデル）
周期的な誤差信号を考える場合には、たとえば回転型検出器に回転軸の偏心があることが想像しやすい。たとえば、図１に示すように、回転軸の伝達トルクを非接触的に検出する場合を想定する。一般的には、偏心を補償するためには同一の検出ピックアップを軸の中心に対して対称に配置するが、ここでは、検出器のモデルを一般的にするために、Ｍ個（Ｍ：正の整数）の検出ピックアップ（検出素子）２（１）ないし２（Ｍ）が一定の角度間隔Δβで配置されると仮定する。
また、それぞれの検出ピックアップに異なった配置角度誤差ψjが存在すると考える。このようなモデルで回転軸３の回転角度βを変数として、ｊ番目の検出ピックアップからの誤差信号ｅjを次の式でモデル化できる。
【００１６】
【数５】
0004569990.tif 000004
【００１７】
このモデルでは、回転軸３の偏心だけではなく、回転軸３の真円度誤差や軸受けの影響などを考慮し、複数、ここではＮ個の誤差信号の周波数成分（添字ｉ）が存在すると仮定する。ｆiはそれぞれの周波数成分の周波数係数であり、ａijとψijはｊ番目の検出ピックアップ２（ｊ）においてそれぞれｉ周波数成分の振幅および位相誤差である。一般には、振幅ａijと位相誤差ψijはそれぞれのピックアップとそれぞれの周波数成分において異なるので、（１）式のように一般的なモデルを構成した。本モデルを以下の解析に使うので、簡単にするために位相関係のパラメータを１つの位相角度φijにまとめることにする。
【００１８】
【数６】
0004569990.tif 000005
【００１９】
すなわち、φijは各検出ピックアップｊにおいて各周波数成分ｉの位相角度である。
【００２０】
周波数係数ｆiは回転型検出器の場合には無次元（ｐｅｒｉｏｄ／ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）であるが、直動型検出器の場合にはβ、Δβおよびψijを距離として考えるため、距離を角度に変換するためにｆiの単位をｒａｄ／ｍにすると便利である。
【００２１】
検出器は複数の検出ピックアップ２（１）ないし２（Ｍ）で構成される場合には、最終的な検出器の出力は全検出ピックアップからの信号の和であると考える。誤差信号ｈもこれにしたがい、（１）式と（２）式を考慮し、全検出ピックアップからの誤差信号の和ｈはつぎのようにモデル化できる。
【００２２】
【数７】
0004569990.tif 000006
【００２３】
この式は補償する誤差信号の数学モデルである。
【００２４】
（誤差信号の補償方法）
上記の誤差信号の数学モデルを用いて、誤差信号の補償方法を考える。すなわち、（３）式の誤差信号ｈがゼロになるための条件を調べる。
【００２５】
【数８】
0004569990.tif 000007
【００２６】
ここで、ｃｏｓ（ｆiβ−φij）＝ｃｏｓφijｃｏｓｆiβ＋ｓｉｎφijｓｉｎｆiβを（４）式に代入すると、つぎの式が得られる。
【００２７】
【数９】
0004569990.tif 000008
【００２８】
この（５）式において、誤差信号ｈが正弦波と余弦波の成分（（５）式でのアンダーライン部分）に分離されることが興味深い結果である。各周波数成分の振幅ａijと位相角度φijは誤差信号の正弦波と余弦波の振幅のみに影響を与えることである。次に、誤差信号がゼロになるための条件を調べる。
【００２９】
正弦波成分と余弦波成分の和が随時にゼロになるためには、それぞれの振幅がゼロになる必要がある。すなわち、（５）式においてｈ＝０になるために、つぎの同次連立方程式が成り立つ必要がある。
【００３０】
【数１０】
0004569990.tif 000009
【００３１】
この連立方程式を満たせば、誤差信号がゼロになる。ゼロになるためには位相角度φijまたは振幅ａijを調整すればよい。しかし、位相の調整は検出器が組立てられた状態で検出ピックアップの配置調整で行うことが困難であるため、位相の調整より振幅の調整が実現しやすい。電気的に振幅を調整することは簡単にできるので、本発明の方法では、誤差信号の補償を振幅の調整のみで行うようにしている。
【００３２】
（検出ピックアップの最低必要な数）
本発明の方法は、誤差信号を補償するために、検出ピックアップからの信号の振幅を調整する方法である。すなわち、それぞれの検出ピックアップに振幅調整（または、感度、ゲインなどの調整ともいえる）を加える。従って、１つの検出ピックアップから得られるすべての誤差信号の周波数成分に対して同じ振幅調整係数がかかることに注意する必要がある。すなわち、振幅ａijに調整係数ｋjを加えることになる。これを連立方程式（６）に考慮し、つぎの行列形式に表した同次連立方程式が得られる。
【００３３】
【数１１】
0004569990.tif 000010
【００３４】
この式の調整係数ｋjを連立方程式の解として求めるときに、ゼロでない解が存在するための条件を調べる。次の条件が得られる。
【００３５】
【数１２】
0004569990.tif 000011
【００３６】
この条件は、補償する誤差信号の周波数成分の数Ｎと検出ピックアップの数Ｍの関係を表している。特定の誤差信号の周波数成分の数Ｎを補償するためには最低Ｍminの検出ピックアップが必要であるといえる。検出ピックアップの最低必要な数Ｍminはつぎの式で求められる。
【００３７】
【数１３】
0004569990.tif 000012
【００３８】
すなわち、誤差信号を補償するときには、たとえば、１つの誤差信号の周波数成分（Ｎ＝１）を補償するためには最低３個の検出ピックアップ（Ｍmin＝３）が必要であり、２つの誤差信号の周波数成分（Ｎ＝２）を補償するためには最低５個の検出ピックアップ（Ｍmin＝５）が必要である。
【００３９】
１つまたは複数の誤差信号の周波数成分を補償するときには、低い周波数成分から順次に全周波数成分を補償する必要はない。振幅が最大またはほかの条件で選択した周波数成分だけを補償できる。このことは後述する。
【００４０】
（振幅調整係数の演算方法）
上記のように、各検出ピックアップに振幅調整係数ｋjを追加したことで誤差信号の補償が可能になった。同次連立方程式（７）式の解を求めるときに、自明でない解が存在するが、無数の解が存在する。検出ピックアップの数が最低必要な数（Ｍ＝２Ｎ＋１）のときにも無数の解が存在する。無数の解の中から１つの特定な解を選ぶためには１つの調整係数を自由に設定できる。たとえば、１つの調整係数を「１」に設定すると、この検出ピックアップからの信号の調整が必要なくなる利点もあり、残りの（Ｍ−１）個の係数を演算するだけでよい。以下に、具体的に調整係数の求め方を説明する。
【００４１】
まず、Ｍ＝Ｍmin個の検出ピックアップからの誤差信号を得て、それぞれのフーリエ変換を行う。得られた周波数スペクトルから補償する予定のＮ周波数成分の振幅ａijとそれらの位相角度φijを抽出する。これらを用いて同次連立方程式（７）式を構成する。つぎに、調整を行わない検出ピックアップを選ぶ。この例では、たとえばｐ番目の検出ピックアップで調整を行わないことにする。したがって、ｋp＝１となる。残りの（Ｍmin−１）個の調整係数を求めるためには左辺第一項の行列におけるｐ番目の列を逆符号で方程式の右辺のベクトルとして移動し、非同次連立方程式を得る。
【００４２】
【数１４】
0004569990.tif 000013
【００４３】
左辺第一項の行列は正方行列になり、逆行列が存在すれば、残りの（Ｍmin−１）個の振幅調整係数を求められる。
【００４４】
【数１５】
0004569990.tif 000014
【００４５】
振幅の調整を行わない検出ピックアップの選択により異なった解が得られるが、全体のゲインを調整前の状態にもどすために調整係数をスケーリングすると、一意の解が得られる。スケーリング係数Ｃはつぎの式で求められる。
【００４６】
【数１６】
0004569990.tif 000015
【００４７】
（実施例１―１：１つの周波数成分を補償する方法）
誤差信号の１つの周波数成分（Ｎ＝１）を補償するために、最低必要な検出ピックアップの数はＭmin＝３である。検出ピックアップは図１のように配置し、ここではたとえばΔβ＝３０°と仮定する。それぞれの検出ピックアップから得られる誤差信号ｅ1，ｅ2，ｅ3とこれらの合計である信号ｈを図２に示す。理解しやすくするために、リップル信号は単位ｍＶの電圧値とし、振幅と位相は適当に選んだ。合計信号の周波数スペクトルを図３に示す。３つの周波数成分ｆ1＝１、ｆ2＝３．４、ｆ3＝７．２（それぞれｐｅｒｉｏｄ／ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）の誤差信号が残り、それぞれの振幅はａ1＝１．１３ｍＶ，ａ2＝２．６６ｍＶ，ａ3＝０．２２ｍＶとなっている。
【００４８】
検出ピックアップが３個設置されているので、前述した振幅調整方法により残った誤差信号の成分の中から１つだけは完全に補償できる。ここでは振幅が最も高い周波数成分ｆ2＝３．４（ｐｅｒｉｏｄ／ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）を補償することにする。したがって、（１０）式においてｉ＝２、ｊ＝１，２，３となる。
【００４９】
それぞれの検出ピックアップからの信号のフーリエ変換から得られたデータはつぎの通りである。
【００５０】
ａ21＝１０．３ｍＶ、  ａ22＝１０．８ｍＶ、  ａ23＝９．４ｍＶ
φ21＝−２．０４°、  φ22＝−９２．４８°、  φ23＝１５９．７４°
１つの調整係数を自由に選べるので、ここではｋ1＝１と選択する。前章で述べた計算方法を用いて、ｋ2＝０．３１３、ｋ3＝１．１５１の解が求められる。
ところが、ｋ2＝１を選択すると、ｋ1＝３．１９３、ｋ3＝３．６７５の解が得られ、全体のゲインが大きくなる。そこで、すべての検出ピックアップに振幅調整を加えると仮定し、全体増幅率をもとの値にもどすためにＣでスケーリングを行うと、調整係数がつぎのようになる。
【００５１】
ｋ1＝１．２１８、ｋ2＝０．３８１、ｋ3＝１．４０１
この結果を各検出ピックアップの出力に適用し、図４に示すように目的の誤差信号成分の補償効果が十分に得られた。周波数ｆ2＝３．４ｐｅｒｉｏｄ／ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ誤差信号の成分が完全に補償された。同時に、周波数成分ｆ1＝１（ｐｅｒｉｏｄ／ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）の振幅が若干小さくなり、周波数成分ｆ3＝７．２（ｐｅｒｉｏｄ／ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）の振幅は多少大きくなった。
【００５２】
（実施例１−２：２つの周波数成分を同時に補償する例）
次に、リニアスケールのような直動型位置検出装置を想定する。たとえば、１０μｍ周期で余弦波の出力を得るような光学式ピックアップが用いられると仮定する。そこで、ギャップ変動などの影響で、出力信号に１０倍の周期と半分の周期をもつ誤差信号が重畳されると仮定する。検出器の精度および分解能を上げるためにはこれらの誤差信号を補償することが望まれる。２つの周波数成分（Ｎ＝２）を補償するために、最低５個の検出ピックアップ（Ｍmin＝５）が必要である。検出ピックアップを一定の間隔（たとえば２ｍｍ間隔）で配置すると仮定する。それぞれの配置に誤差が含まれるので、検出ピックアップからの出力信号は図５に示すように、振幅と位相の誤差を含んでいる。
【００５３】
全検出ピックアップからの信号の和とその周波数スペクトルを図６に示す。ここでは位置検出に用いる周波数成分ｆ2＝１００（ｐｅｒｉｏｄ／ｍｍ）以外はｆ1＝１０（ｐｅｒｉｏｄ／ｍｍ）とｆ3＝２００（ｐｅｒｉｏｄ／ｍｍ）の誤差成分が共存している。２つの成分、すなわち、ｉ＝１，３、ｊ＝１，２，３，４，５を補償する。フーリエ変換から得られた結果をつぎに示す。
【００５４】
0004569990.tif 000016
前節で１つの成分を補償した例と同様に、調整後の出力レベルを調整前の出力レベルに等しくするように全検出ピックアップの出力にスケーリングを加えることにする。求めた結果はつぎである。
【００５５】
ｋ1＝−１．７５，ｋ2＝−２．０１，ｋ3＝２．６５，
ｋ4＝１．８４，ｋ5＝４．２７
ここで興味深いことはマイナス符号の調整係数が現れたことである。すなわち、状況に応じて、検出ピックアップからの信号の逆位相が必要になることもある。
【００５６】
調整後の５個の検出ピックアップから得られる信号の和は図７に示すようになる。調整前に比べて高精度の余弦波の出力が得られた。検出に必要な周波数成分以外の２つの周波数成分は完全に補償された。
【００５７】
以上、計測における周期的な誤差信号の補償方法について述べた。検出器は複数の検出ピックアップで構成されると前提し、それぞれの検出ピックアップからの信号の振幅の調整を加えた。誤差信号の１つの周波数成分を補償するために最低３個の検出ピックアップが必要である。また、複数の周波数成分を同時に補償するために必要な最低の検出ピックアップの数を求めた。１つおよび２つの周波数成分を補償する具体的な例を示した。
【００５８】
提案した補償方法は回転型、直動型検出器を問わず、周期的な誤差信号を補償する。また、実現はハードウェアでもソフトウェアでも可能である。計算機を用いて調整係数を自動的に求めることができるので、調整に手間がかからないような自動システムが構築できる。
【００５９】
すなわち、図８に示すような検出器ゲイン調整システムを構築する。この検出器ゲイン調整システム１０は、歪みゲージ等のＭ個のピックアップ（検出素子）を備えた検出器１１と、この検出器１１の信号処理回路１２と、算出された各ピックアップのゲイン調整値を記憶する記憶部１３と、振幅および位相の取得およびゲイン調整値の演算等を行う制御装置１４と、検出対象物を駆動すると共に検出対象物の実際の位置、速度、加速度等の実情報を出力する駆動装置１５を備えている。信号処理回路１２、制御装置１４等はマイクロコンピュータを中心に構成することができる。
【００６０】
図９には、当該検出器ゲイン調整システム１０の動作フローを示してある。この図を参照して説明すると、駆動装置１５によって検出対象物を駆動することにより、Ｍ個のピックアップから検出信号を出力させ、これらの各信号を制御装置１４において記録する（ステップＳＴ１）。制御装置１４では、これらＭ個の検出信号のトータル信号を演算する（ステップＳＴ２）。得られたトータル信号から、振幅をゼロにしたいＮ個の周波数成分を選択する（ステップＳＴ３）。この選択すべき周波数成分は、例えば、制御装置１４に外部から入力指示すればよい。制御装置１４では、Ｎ個の周波数成分の振幅と位相を、Ｍ個のピックアップからの信号のそれぞれにおいて求める（ステップＳＴ４）。かかる演算は、フーリエ変換（ＤＦＴ、ＦＦＴ）により行うことができる。
【００６１】
この後は、制御装置１４において前述した連立方程式（７）式を解き、または、図１０、１１、１２のアルゴリズムを用いて、各ピックアップのゲイン調整係数ｋｊを求める（ステップＳＴ５）。次に、制御装置では、スケーリング（前述の（１２）式）を行い、トータル信号が調整前の値に一致するような各ゲイン調整係数を算出する（ステップＳＴ６）。このようにして算出されたゲイン調整係数は検出器１１の側の記憶装置１３に供給され、ここに記憶保持される（ステップＳＴ７）。
【００６２】
実際の検出動作においては、検出器１１の各ピックアップで得られた検出信号は、信号処理装置１２において、記憶装置１３に記憶保持されているゲイン調整係数に基づき調整される。この結果、周期的に発生していたＮ個の誤差信号が除去あるいは抑制された精度のよい検出信号が生成され、この検出信号に基づき精度の高い検出が可能になる。
【００６３】
なお、上記の説明では、特定の周波数成分を完全に補償する方法を示したが、複数の周波数成分を含む誤差信号の全体の振幅を最小化するような最適化調整も行うことが可能である。
【００６４】
（実施例１―３：特定の周波数成分を除去する方法の別の例）
上記のように連立方程式（７）を解くことによりゲイン調整係数を算出する代わりに、実験的にゲイン調整係数を求めることもできる。
【００６５】
図１０には、そのための制御フローを示してある。この場合においても全体のシステムは、図８に示すものを用いることができる。図１０を参照して説明すると、まず、初期のトータル信号のゲインを「Ｍ」としておき、ステップＳＴ１０１において、Ｍ個のピックアップからの信号を記録する。次に、ステップＳＴ１０２において、これら信号を合計したトータル信号を算出する。次に、ステップＳＴ１０３において、削除したい特定の周波数成分の振幅を、フーリエ変換等によって求める。次に、ステップＳＴ１０４からステップＳＴ１０９をＭ個のピックアップのそれぞれについて実行する。
【００６６】
すなわち、１回のサイクルにおいて、一つのピックアップのゲイン以外をそのままとし、当該一つのピックアップのゲインを予め定められている微少値Δだけ増加させ、これにより得られたＭ個のピックアップの全ゲインが調整前の全ゲインに一致するようにスケーリングを行い、各ピックアップのゲイン調整を行う。
ゲイン調整後に、Ｍ個のピックアップ信号のトータル信号を求め、このトータル信号における特定の周波数成分の振幅をフーリエ変換等の手法により算出する。
求まった特定周波数成分の振幅が調整前よりも小さくなった場合には、次のピックアップについて同様なステップを実行する。
【００６７】
しかるに、或るピックアップについてゲインを微少値Δだけ増加させた場合に、特定周波数成分の振幅が大きくなった場合には、ステップＳＴ１２０からＳＴ１２５を実行する。この場合には、ピックアップゲインを微少値Δだけ減少させて、Ｍ個のピックアップの全ゲインが調整前の全ゲインに一致するようにスケーリングを行い、各ピックアップのゲイン調整を行う。ゲイン調整後に、Ｍ個のピックアップ信号のトータル信号を求め、このトータル信号における特定周波数成分の振幅をブーリエ変換等の手法により求める。求まった特定周波数成分の振幅が調整前の値よりも小さくなっている場合には、次のピックアップについて上記のステップＳＴ１０４ないし１０９を実行する。
【００６８】
或るピックアップについて、上記のステップＳＴ１０４ないし１０９、およびＳＴ１２０ないし１２５を実行しても特定周波数成分の振幅が減少しない場合には、当該ピックアップのゲインをリセットし（ステップＳＴ１２６）、ステップＳＴ１２７を経由して次のピックアップのゲイン調整に移る。
【００６９】
各ピックアップについて上記のゲイン調整を行い、全てのピックアップについての調整が終了した後は、ステップＳＴ１２８において、各ピックアップについて得られた調整後のゲインを信号処理装置に記憶保持する。
【００７０】
（実施例２：特定の周波数成分の振幅を最大にする方法）
次に、誤差信号を除去あるいは抑制する代わりに、検出信号から検出に必要な周波数成分の振幅を最大にする方法を説明する。
【００７１】
図１１には、本例の方法の制御フローを示してある。この場合においても全体のシステムは、図８に示すものを用いることができる。図１１を参照して説明すると、まず、初期のトータル信号のゲインを「Ｍ」としておき、ステップＳＴ１１において、Ｍ個のピックアップからの信号を記録する。次に、ステップＳＴ２において、これら信号を合計したトータル信号を算出する。次に、ステップＳＴ１３において、振幅を最大にしたい特定の周波数成分の振幅を、フーリエ変換等によって求める。次に、ステップＳＴ１４からステップＳＴ１９をＭ個のピックアップのそれぞれについて実行する。
【００７２】
すなわち、１回のサイクルにおいて、他のピックアップのゲインをそのままとして、一つのピックアップのゲインを予め定められている微少値Δだけ増加させ、Ｍ個のピックアップの全ゲインが調整前の全ゲインに一致するようにスケーリングを行い、各ピックアップのゲイン調整を行う。ゲイン調整後に、Ｍ個のピックアップ信号のトータル信号を求め、このトータル信号における特定の周波数成分の振幅をブーリエ変換等の手法により算出する。求まった特定周波数成分の振幅が調整前よりも大きくなった場合には、次のピックアップについて同様なステップを実行する。
【００７３】
しかるに、或るピックアップについてゲインを微少値Δだけ増加させた場合に、特定周波数成分の振幅が小さくなった場合には、ステップＳＴ２０からＳＴ２５を実行する。この場合には、ピックアップゲインを微少値Δだけ減少させて、Ｍ個のピックアップの全ゲインが調整前のゲインに一致するようにスケーリングを行い、各ピックアップのゲイン調整を行う。ゲイン調整後に、Ｍ個のピックアップ信号のトータル信号を求め、このトータル信号における特定周波数成分の振幅をブーリエ変換等の手法により求める。求まった特定周波数成分の振幅が調整前の値よりも大きくなっている場合には、次のピックアップについて上記のステップＳＴ１４ないし１９を実行する。
【００７４】
或るピックアップについて、上記のステップＳＴ１４ないし１９、およびＳＴ２０ないし２５を実行しても特定周波数成分の振幅が増加しない場合には、当該ピックアップのゲインをリセットし（ステップＳＴ２６）、ステップＳＴ２７を経由して次のピックアップのゲイン調整に移る。
【００７５】
各ピックアップについて上記のゲイン調整を行い、全てのピックアップについての調整が終了した後は、ステップＳＴ２８において、各ピックアップについて得られた調整後のゲインを信号処理装置に記憶保持する。
【００７６】
（実施例３：ピックアップ信号のトータル信号のピークからピークまでの振幅を最小化する方法）
次に、検出信号の誤差信号を抑制するためには、誤差信号周波数成分の除去あるいは抑制や、検出対象の特定周波数成分の振幅最大化を行う代わりに、トータル信号のピーク・ツー・ピーク振幅を最小化するようにしてもよい。
【００７７】
この場合の処理フローを図１２に示してあり、この場合のシステム構成としても図８に示すものを採用することができる。図１２のフローチャートを参照して説明すると、まず、初期のトータル信号のゲインを「Ｍ」としておき、ステップＳＴ３１において、Ｍ個のピックアップからの信号を記録する。次に、ステップＳＴ３２において、これら信号を合計したトータル信号を算出する。次に、ステップＳＴ３３において、トータル信号のピークからピークまでの振幅（以下、ＰＰ振幅と呼ぶ。）を求める。次に、ステップＳＴ３４からステップＳＴ３９をＭ個のピックアップのそれぞれについて実行する。
【００７８】
すなわち、１回のサイクルにおいて、他のピックアップのゲインをそのままとして、一つのピックアップのゲインを予め定められている微少値Δだけ増加させ、Ｍ個のピックアップの全ゲインが調整前のゲインに一致するようにスケーリングを行い、各ピックアップのゲイン調整を行う。ゲイン調整後、Ｍ個のピックアップ信号のトータル信号を求め、このトータル信号のＰＰ振幅を算出する。求まったＰＰ振幅が調整前よりも小さくなった場合には、次のピックアップについて同様なステップを実行する。
【００７９】
しかるに、或るピックアップについてゲインを微少値Δだけ増加させた場合に、トータル信号のＰＰ振幅が小さくならなかった場合には、ステップＳＴ４０からＳＴ４５を実行する。この場合には、ピックアップゲインを微少値Δだけ減少させて、Ｍ個のピックアップの全ゲインが調整前のゲインに一致するようにスケーリングを行い、各ピックアップのゲイン調整を行う。次に、ゲイン調整後のＭ個のピックアップ信号のトータル信号を求め、このトータル信号におけるＰＰ振幅を求め、求まったＰＰ振幅が調整前の値よりも小さくなっている場合には、次のピックアップについて上記のステップＳＴ３４ないし３９を実行する。
【００８０】
或るピックアップについて、上記のステップＳＴ３４ないし３９、およびＳＴ４０ないし４５を実行してもトータル信号のＰＰ振幅が減少しない場合には、当該ピックアップのゲインをリセットし（ステップＳＴ４６）、ステップＳＴ４７を経由して次のピックアップのゲイン調整に移る。
【００８１】
各ピックアップについて上記のゲイン調整を行い、全てのピックアップについての調整が終了した後は、ステップＳＴ４８において、各ピックアップについて得られた調整後のゲインを信号処理装置に記憶保持する。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の検出器出力の誤差信号補償方法においては、Ｍ個の検出素子（ピックアップ）から得られる検出信号の合計信号を求め、この合計信号からＮ個（Ｍ≧２Ｎ＋１）の周波数成分を選択し、選択したＮ個の周波数成分の振幅と位相を算出し、（７）式の連立方程式を解くことにより各検出素子の検出信号のゲインを求め、あるいは、各検出素子の出力信号ゲインを増減させる手順を繰り返し行うことによりＮ個の周波数成分が抑制あるいは除去可能なゲインを求め、それぞれの算出ゲインのスケーリングを行って各検出素子の最初のトータル信号レベルに一致するように、算出ゲインを調整して各検出素子の調整ゲインを求め、求まった各調整ゲインを用いて、各検出素子から得られる検出信号のゲイン調整を行なうことにより、選択した誤差信号成分が除去あるいは抑制された検出信号を生成するようにしている。
【００８３】
本発明の方法によれば、各検出素子のゲイン調整を行うことにより誤差信号成分を除去あるいは抑制できるので、各検出素子の取付け精度等を高めなくとも、精度の良い検出信号を得ることができる。
【００８４】
また、本発明の検出器出力のゲイン調整方法では、Ｍ個の検出素子（ピックアップ）から得られる検出信号の合計信号を求め、この合計信号から特定の周波数成分を選択し、選択した特定周波数成分の振幅を算出し、各検出素子の出力信号のゲインを増減させる手順を各検出素子出力毎に繰り返し行うことにより特定周波数成分が最大となる各検出素子出力のゲインを求め、各検出素子出力に当該算出ゲインのそれぞれを乗算したものを合計した合計信号が、各検出素子出力の合計信号レベルに一致するように、スケーリングを行うことにより、各算出ゲインを調整して各検出素子毎の調整ゲインを求め、求まった各調整ゲインを用いて、各検出素子から得られる検出信号のゲイン調整を行なうことにより、選択した周波数成分が最大となる検出信号を生成させるようにしている。本発明の方法によれば、必要とされる周波数成分を最大化してＳ／Ｎ比を高めることができるので、各検出素子の取付け等における要求精度を緩和できる。
【００８５】
さらに、本発明の検出器出力のゲイン調整方法では、Ｍ個の検出素子（ピックアップ）から得られる検出信号の合計信号を求め、この合計信号のピークからピクまでの振幅を求め、各検出素子の出力信号のゲインを増減させる手順を各検出素子出力毎に繰り返し行うことにより、ピークからピークまでの振幅が最小となる各検出素子出力のゲインを求め、各検出素子出力に当該算出ゲインのそれぞれを乗算したものを合計した合計信号が、各検出素子出力の合計信号レベルに一致するように、スケーリングを行うことにより、各算出ゲインを調整して各検出素子毎の調整ゲインを求め、求まった各調整ゲインを用いて、各検出素子から得られる検出信号のゲイン調整を行なうことにより、検出素子出力の合計信号のピークからピークまでの振幅が最小となる検出信号を生成するようにしている。本発明の方法によれば、誤差信号成分を抑制できるので、各検出素子の取付け等における要求精度を緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用可能な回転型検出器を示す概略構成図である。
【図２】各ピックアップから得られる誤差信号およびその合計信号を示す信号波形図である。
【図３】図２の合計信号の周波数スペクトルを示すグラフである。
【図４】ゲイン調整前後の誤差信号を示す信号波形図である。
【図５】５個のピックアップからの出力信号を示す信号波形図である。
【図６】図５の出力信号の合計信号および当該合計信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図７】調整後の５個のピックアップから得られる信号の合計信号と、当該合計信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図８】検出器のゲイン調整システムの概略構成図である。
【図９】図８のシステムによる周期的誤差信号の補償方法を示す概略フローチャートである。
【図１０】図９の補償方法の別の例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明による検出器出力のゲイン調整方法の例を示す概略フローチャートである。
【図１２】本発明による検出器出力のゲイン調整方法の別の例を示す概略フローチャートである。
【符号の説明】
１０  掲出器出力のゲイン調整システム
１１  検出器
１２  信号処理回路
１３  記憶装置
１４  制御装置
１５  駆動装置
【図１】
0004569990.tif 000019
【図２】
0004569990.tif 000020
【図３】
0004569990.tif 000021
【図４】
0004569990.tif 000022
【図５】
0004569990.tif 000023
【図６】
0004569990.tif 000024
【図７】
0004569990.tif 000025
【図８】
0004569990.tif 000026
【図９】
0004569990.tif 000027
【図１０】
0004569990.tif 000028
【図１１】
0004569990.tif 000029
【図１２】
0004569990.tif 000030