(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相の光学エンコーダのための角度計算装置であって、前記三相の光学エンコーダは、モータ回転子の回転によって、１２０°の位相差を有する三相のアナログの正弦波信号を生成する三相の光学エンコーダであり、前記角度計算装置は：
前記三相の光学エンコーダから三相のデジタル信号に三相のアナログ信号を変換するために適応するアナログ‐デジタル変換器（Ａ／Ｄコンバータ）；および、
前記三相のデジタル信号を受信し、前記モータ回転子のための回転角を得るため、前記三相のデジタル信号の比較的直線の領域で逆三角関数計算実行するために適応するデジタル処理回路（ＤＳＰ）、からなり、前記回転角を得るため、前記計算時点で最も直線に近い一相のデジタル信号が選択され、前記選択されたデジタル信号による前記回転角の計算には、前記三相のデジタル信号の平均値及び分散値が含まれることを特徴とする、角度計算装置。
【請求項２】
請求項１の角度計算装置であって、前記三相のアナログ信号をデジタル位相信号に変換する位相デジタイザ；
および、カウント値を生成するため、前記デジタル位相信号を処理するデジタル・カウンタであり、
ここにおいて、前記ＤＳＰは、前記カウント値によって前記モータ回転子の回転方向を算出するために適応するようなデジタル・カウンタをさらに備える角度計算装置。
【請求項３】
請求項１の角度計算装置であって、前記三相のデジタル信号の比較的直線の領域は、前記三相のデジタル信号の交差点によって定義される角度計算装置。
【請求項４】
請求項２の角度計算装置であって、デジタル・カウンタが状態機械によって実行される角度計算装置。
【請求項５】
請求項１の角度計算装置であって、前記三相のデジタル信号がＡ、Ｂ、Ｃとして示され、前記ＤＳＰは、以下の式：
ＩＦ  Ｃ＞Ａ＞０， 
θ=ａｓｉｎ（（Ａ‐Ｖ０）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ａ＞Ｃ＞０，
θ=π／３−ａｓｉｎ（（Ｃ‐Ｖ０）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ｂ＜Ｃ＜０，
θ=π／３＋ａｓｉｎ（（Ｖ０‐Ｃ）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ｃ＜Ｂ＜０，
θ=２π／３＋ａｓｉｎ（（Ｖ０‐Ｂ）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ａ＞Ｂ＞０， 
θ=２π／３＋ａｓｉｎ（（Ｂ−Ｖ０）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ｂ＞Ａ＞０，
θ=π−ａｓｉｎ（（Ａ‐Ｖ０）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ｃ＜Ａ＜０，
θ=π＋ａｓｉｎ（（Ｖ０−Ａ）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ａ＜Ｃ＜０， 
θ=４π／３−ａｓｉｎ（（Ｖ０‐Ｃ）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ｂ＞Ｃ＞０， 
θ=４π／３＋ａｓｉｎ（（Ｃ−Ｖ０）／Ｕ０）
ＥＬＳＥＩＦ Ｃ＞Ｂ＞０， 
θ=５π／３−ａｓｉｎ（（Ｂ−Ｖ０）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ａ＜Ｂ＜０， 
θ=５π／３＋ａｓｉｎ（（Ｖ０−Ｂ）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ｂ＜Ａ＜０， 
θ=２π−ａｓｉｎ（（Ｖ０−Ａ）／Ｕ０）
によって前記モータ回転子の前記回転角θを判断し、ここにおいて、
Ｖ０＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）／３
Ｕ０＝√（（Ａ−Ｖ０）２＋（Ｂ−Ｖ０）２＋（Ｃ−Ｖ０）２）＊２／３  である角度計算装置。
【請求項６】
三相の光学信号から三相のアナログ信号へのエンコーダに基づくモータ回転子のための回転角の計算方法であって、
前記三相のアナログ信号から三相のデジタル信号へのアナログ‐デジタル変換；および、前記モータ回転子の前記回転角を得るため、前記三相のデジタル信号の比較的直線の領域での逆三角関数計算の実行からなり、前記回転角を得るため、前記計算時点で最も直線に近い一相のデジタル信号が選択され、前記選択されたデジタル信号による前記回転角の計算には、前記三相のデジタル信号の平均値及び分散値が含まれることを特徴とする、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記三相のアナログ信号のデジタル位相信号への変換；
カウント値を生成するため、前記デジタル位相信号の計数；
および、前記カウント値によって前記モータ回転子の回転方向の決定からなる方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法であって、前記三相のデジタル信号の前記比較的直線の領域は、前記三相のデジタル信号の交差点によって定義される方法。
【請求項９】
請求項６の方法であって、前記三相のデジタル信号がＡ、Ｂ、Ｃとして示され、前記モータ回転子の前記回転角θは、以下の式：
ＩＦ  Ｃ＞Ａ＞０， 
θ=ａｓｉｎ（（Ａ‐Ｖ０）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ａ＞Ｃ＞０，
θ=π／３−ａｓｉｎ（（Ｃ‐Ｖ０）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ｂ＜Ｃ＜０，
θ=π／３＋ａｓｉｎ（（Ｖ０‐Ｃ）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ｃ＜Ｂ＜０，
θ=２π／３＋ａｓｉｎ（（Ｖ０‐Ｂ）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ａ＞Ｂ＞０， 
θ=２π／３＋ａｓｉｎ（（Ｂ−Ｖ０）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ｂ＞Ａ＞０，
θ=π−ａｓｉｎ（（Ａ‐Ｖ０）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ｃ＜Ａ＜０，
θ=π＋ａｓｉｎ（（Ｖ０−Ａ）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ａ＜Ｃ＜０， 
θ=４π／３−ａｓｉｎ（（Ｖ０‐Ｃ）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ｂ＞Ｃ＞０， 
θ=４π／３＋ａｓｉｎ（（Ｃ−Ｖ０）／Ｕ０）
ＥＬＳＥＩＦ Ｃ＞Ｂ＞０， 
θ=５π／３−ａｓｉｎ（（Ｂ−Ｖ０）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ａ＜Ｂ＜０， 
θ=５π／３＋ａｓｉｎ（（Ｖ０−Ｂ）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ｂ＜Ａ＜０， 
θ=２π−ａｓｉｎ（（Ｖ０−Ａ）／Ｕ０）
によって判断され、ここにおいて、
Ｖ０＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）／３
Ｕ０＝√（（Ａ−Ｖ０）２＋（Ｂ−Ｖ０）２＋（Ｃ−Ｖ０）２）＊２／３  である方法。
【請求項１０】
モータ回転子のための角度計算システムであって、以下の構成：
前記モータ回転子の回転に基づいて、１２０°の位相差を有する三相のアナログの正弦波信号を生成する光学エンコーダ、および
前記三相のアナログ信号を受信し、前記三相のアナログ信号に基づいて前記モータ回転子の回転角を算出するために適応する角度計算装置、から構成され、前記回転角を得るため、前記計算時点で最も直線に近い一相のデジタル信号が選択され、前記選択されたデジタル信号による前記回転角の計算には、前記三相のデジタル信号の平均値及び分散値が含まれることを特徴とする、角度計算システム。
【請求項１１】
請求項１０の角度計算システムであって、前記角度計算装置は、さらに以下の構成：
前記光学エンコーダから三相のアナログ信号を三相のデジタル信号に変換するデジタル・アナログ変換器（Ａ／Ｄコンバータ）；および、
前記三相のデジタル信号を受信し、前記モータ回転子の前記回転角を得るため、前記三相のデジタル信号の比較的直線の領域で逆三角関数計算を実行するために適応するデジタル処理回路（ＤＳＰ）から構成される、角度計算システム。
【請求項１２】
請求項１１の角度計算システムであって、さらに前記三相のアナログ信号をデジタル位相信号に変換する位相デジタイザ；
カウント値を生成するため、前記デジタル位相信号を処理するデジタル・カウンタからなり；
ここにおいて、前記ＤＳＰは、前記カウント値によって前記モータ回転子の回転方向を算出するために適応する角度計算システム。
【請求項１３】
請求項１１の角度計算システムであって、前記三相のデジタル信号の前記比較的直線の領域が前記三相のデジタル信号の交差点によって定義される、角度計算システム
【請求項１４】
請求項１２の角度計算システムであって、前記デジタル・カウンタは、状態機械によって実行される、角度計算システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学エンコードのための角度計算装置および角度計算装置方法に関連し、特に、三相の光学エンコーダのための角度計算装置および角度計算装置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＣサーボモータは一般に、回転子の角度情報を検知するための光学エンコーダホイールから構成されていて、この角度情報は、固定子の電流を駆動するための電磁界を決定するために使用することができる。したがって、ＡＣサーボモータの速度は、正確に制御されることができる。
【０００３】
図１は、従来技術ＡＣサーボモータの概略図を示す。モータ１０の回転子の角度位置は、光学エンコーダ１２によって検出され、角度情報を得るため信号処理ユニット２０によって、処理される。角度情報は、予想されるモータ回転速度を得るために速度概算ユニット１４によって処理される。速度制御器３０は、モータ速度制御信号を生成するため、予想されるモータ回転速度、および、制御装置モジュール３２およびＩＧＢＴモジュール３４を制御する速度コマンドを受信する。モータ速度制御信号は、モータ１０の回転速度を正確に制御するために使われることができる。
【０００４】
光学エンコーダホイールがより高い分解能を提供することができる場合、ＡＣサーボモータのノイズは、好都合に減少することができる。グレーティングタイプの光学エンコーダホイールの分解能を強化する従来の方法は、以下の構成を含む。
１．光学エンコーダホイール上でのマーク数の増加。
２．電子機器の技術による微細な分割。
３．異なる光学原理の使用。
第１の方法は、製造困難性および回折現象のため限られた効果を有する。第２の方法は、機械的な構造が巨大な変化を必要としないので、より実行可能である。第３の方法は、例えばレーザダイオードを使用して本来の構成を変える必要がある。さらに、分解能を強化するため、回折または干渉のような異なる光学設計が含まれる
【０００５】
既存の光学エンコーダのための微細な分割は、以下の４つのタイプを含む。
１．微細な分割メカニズムは、例えばＧＰＩ ９２２０、ＤＲＣ ２５Ｄ、ＲＳＦ ＭＳ ６Ｘシリーズのような光学エンコーダに組み込まれる。
２． ＲＥＮＩＳＨＡＷ ＲＧＥシリーズ、ＨＥＩＤＥＮＨＡＩＮ ＥＸＥ ６０５およびソニーＭＪ １００／１１０、ＭＪ５００／６００／７００シリーズ補間モジュールのような、独立型製品。
３．微細な分割メカニズムは、制御装置カード、または、例えばＭＭＩ ２００‐ＰＣ／１０４のような他の製品に一体化される。
４．微細な分割メカニズムは、例えばファナック、三菱のモータに一体化される。
微細な分割技術は、本来の信号および信号補正技術の品質次第で４‐２０４８倍の強化またはそれ以上を提供することができる。
【０００６】
微細な分割方法は、位相の微細分割および振幅の微細分割に分類されることができる。エンコーダからのＡ、Ｂ出力信号は準正弦波信号であり、以下のように表わすことができる：
Ａ＝Ｕ０ｓｉｎα
Ｂ＝Ｕ０ｃｏｓα
【０００７】
米国特許Ｎｏ．６３５５９２７は、振幅の微細分割方法を開示する。ここにおいて、異なる振幅のＡ、Ｂ出力信号は、減算演算下にあり、微細な分割を達成するため、論理ゲートによって処理される。
【０００８】
ＤＳＰおよびＭＰＵの速度が増加すると、微細な分割方式は、ＤＳＰおよびＭＰＵの助けを借りてＡＤＣによって実行されることができる。信号は、より高い分解能のために能動的にまたは受動的に調整される。図２および図３は、電子機器の微細な分割の実施のためのブロック図およびフローチャートを示す。図２に示されるように、エンコーダ１２ａの出力角度情報Ｓｉｎ  ωおよびＣｏｓ  ωは、デジタル信号ＳＩＮ  ＸおよびＣＯＳ  Ｘに変換するため、ＡＤＣ２２ａによって処理される。エンコーダ１２ａの出力角度情報ＳｉｎωおよびＣｏｓωは、デジタル信号Ｍを得るために位相デジタイザによって処理される。デジタル信号Ｍは、四半部および比較情報をＤＳＰ２８ａに提供するように回転数信号Ｎおよび位相信号ＰＨを生成するために高速信号処理部２６ａによって処理される。図３に関して、ＤＳＰ２８ａは、デジタル信号ＳＩＮ  ＸおよびＣＯＳ  Ｘ、回転数信号Ｎおよび位相信号ＰＨによって回転子角度θを決定する。
【０００９】
ガラスプレートのエッチング技術は、高い分解能の光学エンコーダの要求を満たすことができない。より高い分解能を得るため、ガラスプレート上で光学グレーティングを光が通過することによって生じる補間が、準正弦波信号に実行される。モータ回転子のための従来技術の角度計算方法において、正弦信号および余弦信号（正弦信号と９０°異なる）はソース信号として使用され、正接（Ｔａｎ）の逆関数またはＰＬＬは角度計算のために使用される。しかしながら、最大の振幅部分は、正弦信号および余弦信号のために使用される。ソース信号は、純粋な正弦波である必要がある。ソース信号が純粋な正弦波以外の調和成分を有する場合、角度計算は弱められる。
【００１０】
９０°の差異を有する正弦波信号は、補間角度上の調波の影響を評価するために使用される：
Ａ＝Ｕ０ｓｉｎθ＋１／８ｓｉｎ３θ＋１／３２ ｓｉｎ５θ＋１／１２８ ｓｉｎ７θである場合、
Ｂ＝Ｕ０ｓｉｎ（θ−π／２）＋１／８ｓｉｎ３（θ−π／２）＋１／３２ ｓｉｎ５（θ−π／２）＋１／１２８ｓｉｎ７（θ−π／２）である。
【００１１】
図２および３において示される微細な分割方法を有する正接の逆関数θ＝ｔａｎ−１Ａ／Ｂによって算出される補間角度θは、調波のため±２．５％の周期的な誤差を有する。したがって、従来技術の角度計算方法は、高い分解能を達成することができず、堅固性を有しない。
【発明の開示】
【００１２】
本発明の目的は、堅固性および高い分解能を有する三相の光学エンコーダのための角度計算装置および角度計算方法を提供することである。
【００１３】
したがって、本発明は、光学エンコーダから三相の正弦波信号１２０°の位相を受信し、モータ回転子のための角度情報を得る三相の光学エンコーダのための角度計算装置を提供する。角度計算装置は、Ａ／Ｄコンバータ、デジタル処理回路（ＤＳＰ）、位相デジタイザおよびデジタル・カウンタを含む。Ａ／Ｄコンバータは、光学エンコーダの三相のアナログ信号を三相のデジタル信号に変換する。位相デジタイザは、三相のアナログ信号をデジタル位相信号に変換する。デジタル・カウンタは、デジタル位相信号に基づいて計数値を生成する。ＤＳＰは、角度情報を得るために三相のデジタル信号の相対的に直線の領域上で逆三角関数の計算を実行する。ＤＳＰは、計数された値に従いモータ回転子の回転数および回転方向を得る。三相のデジタル信号の相対的に直線の領域は、非理想の正弦曲線信号の効果を最小化するため、三相のデジタル信号の交差点間で実行可能な領域である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、従来技術の方式と異なる原理を利用し、ここにおいて、従来技術の方式の２つの位相信号、言い換えれば、正弦および余弦信号が使用される。本発明において、１２０°の位相差を有する三相の信号は、回転子の角度を得るために使用される。本発明の三相の正弦波信号Ａ、ＢおよびＣは以下の式を有する：
Ａ＝Ｕ０ｓｉｎθ
Ｂ＝Ｕ０ｓｉｎ（θ−２π／３）
Ｃ＝Ｕ０ｓｉｎθ（θ−４π／３）
【００１５】
図８Ａから８Ｃは、本発明の三相のエンコーダの内部構成要素を示す。図８Ａは、関連技術のそれに類似している本発明の三相のエンコーダのエンコーダホイールの概略図を示す。図８Ｂは本発明の三相のエンコーダのフォト・ダイオードを示す。そこにおいて、図面の中間部分の３つの領域は本発明の三相の信号Ａ、ＢおよびＣのための受光領域を表す。図８Ｃは、本発明の三相のエンコーダのためのフォトマスクを示す。そこにおいて、中間部分の３つの領域は、本発明の三相の信号Ａ、ＢおよびＣのためのマスクに対応している。図８Ａから８Ｃで分かるように、エンコーダホイール、マスクおよびフォト・ダイオードからなる三相のエンコーダは、その間で１２０°の位相差を有して三相の信号Ａ、ＢおよびＣを生じることができる。
【００１６】
図５に関して、本発明の角度計算方法は、補間演算のため三相の信号Ａ、ＢおよびＣの中間部分を使用する。三相の信号Ａ、ＢおよびＣの中間部分は、正弦波特性のためのより高い堅固性を有する。特に、三相の信号Ａ、ＢおよびＣの中間部分は、３つの信号Ａ、ＢおよびＣの交差点間の領域によって定義される補間実行可能な領域と好ましくは呼ぶことができる。補間実行可能な領域は、比較的直線であり、およびカーブの正弦波特性に影響されにくく、したがって、補間誤差を減少させる。
【００１７】
本発明において、３つの信号Ａ、ＢおよびＣのオフセットおよび振幅変化は、以下であるようにみなされる：
Ａ＝Ｕ０ｓｉｎθ＋Ｖａ
Ｂ＝Ｕ０ｓｉｎ（θ−２π／３）＋Ｖｂ
Ｃ＝Ｕ０ｓｉｎθ（θ−４π／３）＋Ｖｃ
【００１８】
説明を簡単にするため、Ｖ０＝Ｖａ＝Ｖｂ＝Ｖｃである場合、３つの位相信号のための補間工程は以下のように示される。
【００１９】
瞬間的な信号Ａ、ＢおよびＣのために、２つの変数Ｖ０およびＵ０は、以下のように定義される：
Ｖ０＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）／３                                      （１）
Ｕ０＝√（（Ａ−Ｖ０）２＋（Ｂ−Ｖ０）２＋（Ｃ−Ｖ０）２）＊２／３  （２）
【００２０】
３つの位相信号のための比較的直線の領域を活用するため、２π期間は、三相の信号Ａ、ＢおよびＣの中の相対的な振幅によって、１２の領域に分割される。したがって、図６Ａおよび６Ｂに示されるように、３つの位相信号のための比較的直線の領域が、使われることができる。各々の領域のための角度θを決定するための式は、以下に示される。
ＩＦ  Ｃ＞Ａ＞０， （領域１）
θ=ａｓｉｎ（（Ａ‐Ｖ０）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ａ＞Ｃ＞０， （領域２）
θ=π／３−ａｓｉｎ（（Ｃ‐Ｖ０）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ｂ＜Ｃ＜０，（領域３）
θ=π／３＋ａｓｉｎ（（Ｖ０‐Ｃ）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ｃ＜Ｂ＜０，（領域４）
θ=２π／３＋ａｓｉｎ（（Ｖ０‐Ｂ）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ａ＞Ｂ＞０， （領域５）
θ=２π／３＋ａｓｉｎ（（Ｂ−Ｖ０）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ｂ＞Ａ＞０，（領域６）
θ=π−ａｓｉｎ（（Ａ‐Ｖ０）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ｃ＜Ａ＜０， （領域７）
θ=π＋ａｓｉｎ（（Ｖ０−Ａ）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ａ＜Ｃ＜０， （領域８）
θ=４π／３−ａｓｉｎ（（Ｖ０‐Ｃ）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ｂ＞Ｃ＞０， （領域９）
θ=４π／３＋ａｓｉｎ（（Ｃ−Ｖ０）／Ｕ０）
ＥＬＳＥＩＦ Ｃ＞Ｂ＞０， （領域１０）
θ=５π／３−ａｓｉｎ（（Ｂ−Ｖ０）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ａ＜Ｂ＜０， （領域１１）
θ=５π／３＋ａｓｉｎ（（Ｖ０−Ｂ）／Ｕ０） 
ＥＬＳＥＩＦ Ｂ＜Ａ＜０， （領域１２）
θ=２π−ａｓｉｎ（（Ｖ０−Ａ）／Ｕ０）
【００２１】
実際的な用途において、逆正弦関数（ａｓｉｎ）は、ルックアップテーブルによって実行されることができる。三相の信号Ａ、ＢおよびＣの瞬間的なサンプリング値は、式（１）および（２）により、三相の信号Ａ、ＢおよびＣのための平均およびの平均化された偏りを算出するため、使用される。従来技術方法において、振幅変化は、正弦および余弦信号のための逆正接演算によって算出することができる。しかしながら、正弦および余弦信号のための偏りは、算出することができない。本発明において、三相の信号Ａ、ＢおよびＣが正／負の偏りを有するときでも、補間誤差は減少される。
【００２２】
調波の影響もまた、以下の式の前に類似した例を有する本発明による三相の光学エンコーダの角度計算装置のために評価されることができる：
Ａ＝Ｕ０ｓｉｎθ＋１／８  ｓｉｎθ＋１／３２  ｓｉｎ５θ＋１／１２８  ｓｉｎ７θ
Ｂ＝Ｕ０ｓｉｎ（θ−２π／３）＋１／８  ｓｉｎ３（θ−２π／３）＋１／３２  ｓｉｎ５（θ−２π／３）＋１／１２８  ｓｉｎ７（θ−２π／３）
Ｃ＝Ｕ０ｓｉｎθ（θ−４π／３）＋１／８  ｓｉｎ３（θ−４π／３）＋１／３２  ｓｉｎ５（θ−４π／３）＋１／１２８  ｓｉｎ７（θ−４π／３）
【００２３】
本発明の方法は、従来技術の方法における調波誤差より低い、調波に起因する±０．６ %のみの周期的な誤差を有する。
【００２４】
フォト・ダイオードは、回転あたりにつき２５００マークのガラスプレートのため、１２０°の位相差で２５００の正弦波信号（Ａ、ＢおよびＣ信号）を生成することができる。２５００の正弦波信号は、回転あたりに２５００＊６パルスを生じるため、ヒステリシス・コンパレータおよび信号カウンタ（六角形の周波数）によって処理される。角度□は、ルックアップテーブルによって決定されることができる。角度範囲０−π／６において、θ=ｓｉｎ‐１Ａのためのテーブルが９０の区域を有する場合、合成分解能は、２７０００００ｐｐｒである。
【００２５】
図４は、本発明の三相の光学エンコーダ１６のための角度計算装置２０のためのブロック図を示す。角度計算装置２０は、光学エンコーダ１２から三相の信号Ａ、ＢおよびＣを受信し、回転角信号を得る。角度計算装置２０は、３つのアナログの角度信号Ａ、 ＢおよびＣ（すなわち、ｓｉｎ（ｘ）、ｓｉｎ（ｘ‐２ｐ／３）、ｓｉｎ（ｘ‐４ｐ／３））を３つのデジタル信号ＳＩＮ  Ｘ、ＳＩＮ  ＹおよびＳＩＮ  Ｚに変換するため、アナログ‐デジタル変換器（ＡＤＣ）２２から構成される。角度計算装置２０はさらに、３つのアナログの角度信号Ａ、 ＢおよびＣ（すなわち、ｓｉｎ（ｘ）、ｓｉｎ（ｘ‐２ｐ／３）、ｓｉｎ（ｘ‐４ｐ／３））に基づいてカウント値信号Ｎを得るため位相デジタイザ２４およびデジタル・カウンタ２６を備える。３つのデジタル信号ＳＩＮ  Ｘ、ＳＩＮ  ＹおよびＳＩＮ  Ｚおよびカウント値信号Ｎは、デジタル処理回路（ＤＳＰ）２８によって、モータ回転子のための回転角を得るため、処理される。
【００２６】
上述したカウント値信号Ｎは、以下の方法によって生成されることができる。
【００２７】
三相の信号Ａ、ＢおよびＣは、図９Ａおよび９Ｂに示されるように、１２０°の位相差を有し、位相デジタイザ２４は、順方向および逆方向において、パルス信号（デジタル位相信号）Ｃａ、ＣｂおよびＣｃを得るため、三相の信号Ａ、ＢおよびＣを処理する。デジタル・カウンタは、図１０Ａおよび１０Ｂに示されるように状態機械によって実行されることができる。パルス信号Ｃａ、ＣｂおよびＣｃのための６つの異なる組合せが存在する。６つの異なる組合せは、バイナリの符号化として使用され、三相の信号の計数は状態機械の電流状態に関して決定されることができる。
【００２８】
図１０Ａに関して、状態機械の状態符号化は以下の通りである：
【００２９】
Ｃａが高いレベルであり、Ｃｂは低いレベルであり、Ｃｃは低いレベルである場合、符号化状態は状態１に対応している。
【００３０】
Ｃａが低いレベルであり、Ｃｂは高いレベルであり、Ｃｃは低いレベルである場合、符号化状態は状態２に対応している。
【００３１】
Ｃａが高いレベルであり、Ｃｂは高いレベルであり、Ｃｃは低いレベルである場合、符号化状態は状態３に対応している。
【００３２】
Ｃａが低いレベルであり、Ｃｂは低いレベルであり、Ｃｃは高いレベルである場合、符号化状態は状態４に対応している。
【００３３】
Ｃａが高いレベルであり、Ｃｂは低いレベルであり、Ｃｃは高いレベルである場合、符号化状態は状態５に対応している。
【００３４】
Ｃａが低いレベルであり、Ｃｂは高いレベルであり、Ｃｃは高いレベルである場合、符号化状態は状態６に対応している。
【００３５】
図１０Ｂに関して、状態機械は以下の作業を有する：
【００３６】
第１の例は、状態機械の状態が状態５である（Ｃａが高いレベルであり、Ｃｂは低いレベルであり、Ｃｃは高いレベルである）場合であり、エンコーダは順方向おいて移動される。状態機械が、入力がその状態を状態１に変えることを検出する（Ｃａが高いレベルであり、Ｃｂは低いレベルであり、Ｃｃは低いレベルである）場合、カウンタのカウント値には、１が加わられ、状態機械の符号化状態は、状態５から状態１に変えられる。
【００３７】
第２の例は、状態機械の状態が状態５である（Ｃａが高いレベルであり、Ｃｂは低いレベルであり、Ｃｃは高いレベルである）場合であり、エンコーダは逆方向おいて移動される。状態機械が、入力がその状態を状態４に変えることを検出する（Ｃａが低いレベルであり、Ｃｂは低いレベルであり、Ｃｃは高いレベルである）場合、カウンタのカウント値には、１減少され、状態機械の符号化状態は、状態５から状態４に変えられる。
【００３８】
第３の例は、状態機械の状態が状態５である（Ｃａが高いレベルであり、Ｃｂは低いレベルであり、Ｃｃは高いレベルである）場合である。状態機械が、入力が状態１でも状態４でもないことを検出する場合、状態機械は、干渉信号が存在すると判断する。したがって、カウンタのカウント値は変わらず、状態機械は本来の状態にとどまる。
【００３９】
図１１は、三相の信号Ａ、ＢおよびＣを計数するための他の方法を示す。計数された信号Ｃａ、ＣｂおよびＣｃは、短いパルス列信号および方向信号を生成するために処理される。エンコーダが作動する場合、短いパルスは、計数された信号Ｃａ、ＣｂおよびＣｃのうちの少なくとも１つが変化したことを示すために生成される。
【００４０】
パルス信号Ｃａ、ＣｂおよびＣｃが前方への回転を表す場合、方向信号は、低いレベルにリセットされる。パルス信号Ｃａ、ＣｂおよびＣｃが逆転を表す場合、方向信号は、高いレベルにセットされる。したがって、カウンタは、短いパルス列信号および方向信号によって、増加する値および減少する値でカウント値を生成することができる。
【００４１】
本発明の利点は、次のように要約されることができる：
１．この方法は、非理想の正弦波の堅固性を有する。
２．この方法は、補間のためのより良好な線形およびより低い補間誤差を有する。
３．この方法は、より高い分解能を提供することができる。
【００４２】
本発明がその好適な実施例に関して記載されたとはいえ、発明はその詳細に限られないと理解される。様々な置換および変形例は前述の説明において提案され、他の例も従来技術の当業者に見出される可能性がある。したがって、すべてのこのような置換および変形例は、添付の請求の範囲に記載の発明の範囲内で包含される意図を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
新規であると考えられる本発明の特徴は、特に添付の請求の範囲で記載される。発明自体は、しかしながら、添付の図面とともに発明の特定の例示的な実施例を記載する以下の発明の詳細な説明を参照することでよく理解される可能性がある。ここで：
【図１】従来技術ＡＣサーボモータの概略図を示す。
【図２】電子機器微細な分割の実施のためのブロック図を示す。
【図３】電子機器微細な分割の実施のためのフローチャートを示す。
【図４】本発明の三相の光学エンコーダのための角度計算装置のためのブロック図を示す。
【図５】本発明の三相の信号の実行可能な領域を示す。
【図６Ａ】実行可能な領域の１２の異なる断面を図示する。
【図６Ｂ】実行可能な領域の１２の異なる断面を図示する。
【図７】光学エンコーダの斜視図である。
【図８Ａ】本発明の三相の光学エンコーダの内部構成要素を示す。
【図８Ｂ】本発明の三相の光学エンコーダの内部構成要素を示す。
【図８Ｃ】本発明の三相の光学エンコーダの内部構成要素を示す。
【図９Ａ】順方向および逆方向の位相デジタイザの出力結果を示す。
【図９Ｂ】順方向および逆方向の位相デジタイザの出力結果を示す。
【図１０Ａ】状態機械による計数を説明する。
【図１０Ｂ】状態機械による計数を説明する。
【図１１】他の計数方式を説明する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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