JP2001518608A - 位置のディジタル検知器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、同一の最大振幅（Ａ_０）と同一の平均値（Ｃ_０）とを有し、位相が互いに１／４周期異なり、回転体の１回転に等しい周期を有する２つの正弦波の入力信号（Ｓ_１、Ｓ_２）の処理装置が、上記信号から、正弦波で、同一の振幅（Ａ_０）と同一の平均値（Ｃ_０）とを有し、相継いで互いに２π／２^{ｍ −１}ずつ位相がずらされた、ｍ個の出力信号の大きい重みのビットを表す２^ｍの同じ扇形（Ｐ_ｉ）を区切る２^ｍ−１個の信号（Ｓ_ｉ）を発生させ、各扇形（Ｐ_ｉ）について、微細内挿手段（４）が（ｎ−ｍ）個の信号の小さい重みのビット（ｂ_１、ｂ_２、・・・・・・・、ｂ_{ｎ−ｍ−１}、ｂ_ｎ−ｍ）を発生するために、各扇形に特有の入力信号（Ｓ_１、Ｓ_２）の組合せを細分し、検知器の出力ディジタル信号（ｂ_１、・・・・・・・ｂ_ｎ）の全体が回転体の絶対的位置を表す位置のディジタル検知器に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、位置のディジタル検知器、特に絶対的位置のディジタル検知器に関
し、特に自動車またはその他の工業に応用される検知器ベアリングの中で使用さ
れる、位置のディジタル検知器に関する。このような検知器は、自動車の走行経
路を制御するためにステアリングコラムのベアリングの中に取り付けたり、ある
いは例えばロボットや工作機械の位置の制御および操縦システムの中に取り付け
られる。

【０００２】 絶対的位置の検知器は、検知器を内蔵するシステムに電圧が印加されると直ち
に運動手段の位置を再検知して指示し、運動手段を操縦可能にする。相対的位置
の検知器は、例えば基準パルスの検出に先立って初期化が必要であるが、絶対的
位置の検知器は、初期化することなく直ちに運動手段の位置の再検知ができると
いう利点を有する。

【０００３】 絶対的位置の検知器は、並列出力の場合には複数の出力信号を供給するが、直
列出力の場合には、並列信号をデータ伝達のプロトコルに合致するように成形し
た１つの信号のみを供給する。絶対的位置を表示するために出力信号が供給する
コードには、任意のコードが使用可能であるが、望ましくはバイナリコード（bi
nary code）または交番２進コード（Gray code）を使用する。図１は、交番２進
コードでコード化され、５１２点を発生する、換言すれば１回転当り５１２の異
なった点を発生する並列出力信号の例である。

【０００４】 また、ｎを正の整数として、並列なｎ個の出力信号を供給する検知器の場合に
は、一般に、それぞれ特別のコーディングを有するコーダによって支持されたｎ
個の異なったトラックと、ｎ個のトラックによって供給される情報を読みとるた
めの固定のｎ個の検知器とが必要である。換言すれば、検知器およびコード化さ
れたトラックの数は、２^ｎに等しい最大分解能を得ることを可能にする出力信号
の数に等しい。

【０００５】 この種の装置は、極微細線の形成を可能にするディスク蝕刻技術を使用する光
学的コーダによって実現可能である。このような光学的コーダの利点は、特に周
囲温度が変化しても、ポテンシオメータ型の絶対的位置のアナログ検知器の出力
信号よりも遥かに高い信頼性を持ったディジタル信号を供給することが可能であ
るという点である。しかしながら、光学的コーダの使用は、汚染や振動のレベル
が極めて低く、周囲温度が１００°Ｃ以下であるような、余り厳しくない環境に
限られる。

【０００６】 このような使用環境の限界を拡大するものとしては、装置の可動部分に結合さ
れた多数トラックおよび多数極の磁気ディスクと、装置の固定部分に結合された
複数の磁気検知器とからなる磁気コーダがある。可動の磁気ディスクの上には、
それぞれ均等に分布する１連のＮ極とＳ極を有する複数の多数極磁気トラックが
設けられており、これらの磁極がホール効果プローブ型、磁気抵抗プローブ型、
または誘導型の検知器の前を相継いで通過する。本出願人が出願し、公開された
、フランス特許出願ＦＲ２,６７８,３２９及びＦＲ２,６６０,０２８に記載され
ているように、このような位置の磁気検知器は、有利にベアリングの中に内蔵可
能である。

【０００７】 しかしながら、絶対的位置の光学的コーダを使って得られるものと同じコーデ
ィングおよび出力信号を得るために、複数の磁気トラックをディスク上に設ける
場合には、大きな占有空間が必要になるという問題がある。すなわち、システム
の絶対的位置を表す出力信号の精度に悪影響を及ぼす相互干渉を減少させるため
には、磁気検知器間に最低限の空間が必要である。また、大電流が流れるコイル
からなる磁化器による伝統的な多数極の磁化は非常に複雑である。

【０００８】 占有空間と磁化とについての上記問題点を解決する手段としては、磁気書込み
技術によって非常に高い情報密度の書込みが可能な薄層材料からなる磁気ディス
クと、磁気ディスクに書き込まれたコード化された情報の読出しに適した誘導ま
たは磁気抵抗検知器からなる磁気装置がある。しかしながら、このような磁気装
置は、非常に小さな読取り磁極間隙を必要とするので工業的な実用が困難であり
、また装置が比較的脆弱であるという２つの問題がある。

【０００９】 これらの不都合を克服するため、本発明は、２つの検知器からの出力され、位
相が互いに１／４周期異なり、同一の平均値を有し、検知器の可動部分の１回転
に等しい周期を有する、２つの正弦波の信号のみから、絶対的位置のディジタル
検知器と同じ出力信号を信号処理装置から発生させる、位置のディジタル検知器
を提案する。

【００１０】 このため、本発明の目的は、同一の最大振幅と、同一の平均値とを有し、位相
が互いに１／４周期異なり、ターゲットの１回転に等しい周期を有する２つの正
弦波の信号を発生する２つのセンサ素子からなる固定のアナログ検知器に面する
可動の上記ターゲットと、 ｎを２以上の正の整数として、２^ｎに等しい分解能で、可動の上記ターゲット
が固定されている回転体の位置を検知するための、並列なｎ個の出力ディジタル
信号を発生する、２つの上記信号の処理装置と、 からなる位置のディジタル検知器において、 上記処理装置は、 ２つの上記信号から、同一の振幅と、同一の平均値とを有し、ｍをｎ以下の正
の整数、相継いで互いに２π／２^ｍ−１ずつ位相がずれた、２^ｍ−１個の信号を
発生する信号発生手段と、 信号の大きな重みのビットに対応し、２^ｍ個の等しい扇形を定義するようにコ
ード化された、ｍ個のディジタル信号を発生する、２^ｍ−１個の信号によって区
切られた２^ｍ個の扇形を検出する扇形検出手段と、 上記扇形検出手段から発生するｍ個の上記ディジタル信号によって制御され、
上記信号発生手段から発生される２^ｍ−１個の上記信号を処理して、振幅が１連
の２^ｍ−１個の上記信号の上記平均値と第１の閾値との間にある部分によって構
成される一方の信号と、振幅が１連の２^ｍ−１個の上記信号の上記第１の閾値と
上記第１の閾値よりも高い第２の閾値との間にある部分によって構成される他方
の信号とを発生する、アナログのマルチプレクサ手段と、 信号の小さい重みのビットに対応し、所望の分解能を得るために、２^ｍ個の上
記扇形の各々を角度２π／２^ｎの２^ｎ−ｍ個の同一のサブ扇形に細分するように
コード化された、（ｎ−ｍ）個のディジタル信号を発生させるために、２^ｍ個の
上記扇形の各々において、上記マルチプレクサ手段から発生する上記一方の信号
と上記他方の信号を微細内挿する微細内挿手段と、 を含み、 上記位置検知器の出力ディジタル信号（ｂ_１、・・・・・・・、ｂ_ｎ−ｍ、ｂ_{ｎ−ｍ ＋１} 、・・・・・・・、ｂ_ｎ）の全体が上記回転体の絶対的位置を表すことを特徴とす る位置のディジタル検知器を提供することにある。

【００１１】 本発明のその他の特徴および利点は、図面に示された実施の形態についての以
下の記載を読むことにより明らかとなるであろう。ただし、これらの記載は本発
明の範囲を限定するものではない。

【００１２】 図１は、交番２進コードでコード化された絶対的位置のディジタル検知器の出
力信号の１例である。

【００１３】 図２は、本発明による位置のディジタル検知器の入力信号のグラフである。

【００１４】 図３は、本発明による絶対的位置のディジタル検知器の処理装置の電子的構成
を示す図である。

【００１５】 図４ａと１２ａは、本発明による位置のディジタル検知器の構成手段によって
発生される色々な信号のグラフである。

【００１６】 図４ｂと１２ｂは、本発明による絶対的位置のディジタル検知器の出力信号の
全体を示す図である。

【００１７】 図５、６、７ａ〜７ｄ、８〜１１は、本発明による位置のディジタル検知器の
処理装置を構成する色々な手段の実施の形態の原理を示す図である。

【００１８】 図１３は、本発明による相対的位置のディジタル検知器の処理装置の電子的構
成を示す図である。

【００１９】 図１４は、本発明による相対的位置のディジタル検知器の出力信号である。

【００２０】 本発明の目的である位置のディジタル検知器は、検知対象の回転体に固定され
た可動のターゲットと、固定のアナログ検知器とからなる。該アナログ検知器は
２つのセンサ素子からなり、各センサ素子は、それぞれ、同一の振幅Ａ_０と同一
の平均値Ｃ_０とを有し、互いに位相が１／４周期異なる正弦波の信号Ｓ_１と信号
Ｓ_２とを発生する。また、信号Ｓ_１と信号Ｓ_２は、それぞれターゲットの１回転
に相当する、機械的に２πに等しい周期Ｔを有する。

【００２１】 図２は磁気検知器から出るそれらの２つの信号Ｓ_１、Ｓ_２のグラフである。

【００２２】 更に、本発明によるディジタル検知器は、固定の２つのセンサ素子によって発
生される、これらの２つの信号Ｓ_１、Ｓ_２の処理装置を有している。この処理装
置は、１回転毎に大きな分解能に到達することを可能にする。処理装置の第１の
部分は、信号Ｓ_１、Ｓ_２を処理して、回転体の１回転毎に絶対的位置を決定する
ｎ個のディジタル信号を発生させ、第２の部分は、前記ｎ個のディジタル信号を
処理して得られる３つの信号によって、回転体の相対的位置を与える。

【００２３】 以下に記載する特定の１つの実施の形態においては、本発明に係わる位置のデ
ィジタル検知器は、図１に交番２進コードで示すような、９個のディジタル信号
ｂ_１〜ｂ_９を発生させ、１回転当り２^９、すなわち５１２点の分解能を得ること
を可能にする。この数値例はこれに限定するものではなく、検知器のセンサ素子
から出る信号の処理方法は、２の冪乗その他の任意のバイナリコードでの、任意
の分解能の値も得ることが可能である。既に述べた交番２進コードの利点は、タ
ーゲットが位置ｘから位置ｘ＋１へ通過する際、１つの状態変化のみを有すると
いう点である。

【００２４】 図３に示すように、絶対的位置の検知器から出る信号Ｓ_１、Ｓ_２の電子的処理
手段である処理装置は実質上４個である。処理装置の１番目の手段は、ｎを２以
上の正の整数として、２^ｎに等しい分解能を得るために、ｍをｎ以下の正の整数
、ｉを１〜２^ｍ−１の正の整数として、２つの信号Ｓ_１、Ｓ_２から２^ｍ−１個の
正弦波信号である信号Ｓ_ｉを発生する電子的処理手段である信号発生手段１から
なる。

【００２５】 ２^ｍ−１個の信号Ｓ_ｉによって、ターゲットが１回転する２πラジアンの中に
、それぞれ２π／２^ｍに等しい角度を有する２^ｍ個の同一の扇形Ｐ_ｉを区切るこ
とができる。これらの信号Ｓ_ｉは正弦波であり、同じ振幅Ａ_０を有し、相継いで
互いに２π／２^ｍ−１ずつ位相がずれている。これらの２^ｍ−１個の信号Ｓ_ｉは
、ｍの値によって組合せが変化する重みを付けた加算または減算のみを実施して
、信号Ｓ_１、Ｓ_２の簡単な線形の組合せによって得ることができる。

【００２６】 図４ａは、２つの信号Ｓ_１、Ｓ_２から得られた２^ｍ−１＝８個の信号Ｓ_ｉのグ
ラフである。この場合の例においては、ｍは４に等しい。これらの８個の信号Ｓ _１ 〜Ｓ_８は１６個の扇形Ｐ_１〜Ｐ_１６を定義し、この例においては２π／８、す
なわち４５°ずつ位相がずれている。

【００２７】 図５は、加算回路７、反転回路８、所定の係数Ｋを乗算する増幅器９を含み、
８個の信号Ｓ_ｉを発生する信号発生手段１の１例の電子的構成を示しており、各
信号Ｓ_ｉは次ぎの値を有する。

【００２８】 Ｓ_７ ＝ − Ｓ_１ Ｓ_５ ＝ − Ｓ_２ Ｓ_３ ＝ （Ｓ_１ ＋ Ｓ_２）／Ｋ ＝ （Ｓ_１ ＋ Ｓ_２）／√２ Ｓ_６ ＝ − Ｓ_３ Ｓ_４ ＝ （Ｓ_１ − Ｓ_２）／√２ Ｓ_８ ＝ − Ｓ_４ 位置のディジタル検知器は、２番目の電子的処理手段である扇形検出手段２を
含む。扇形検出手段２は、信号の大きな重みのビットに対応するｍ個のディジタ
ル信号ｂ_{ｎ−ｍ＋１}、ｂ_{ｎ−ｍ＋２}、・・・・・・・、ｂ_ｎ−１、ｂ_ｎを発生する、２ ^ｍ−１ 個の信号Ｓ_ｉが区切る２^ｍ個の扇形Ｐ_ｉを検出する。ｍ個のディジタル信
号は、２^ｍ個の扇形Ｐ_ｉを一義的に定義するために各組合せが回転体の１回転毎
に１回のみ現われる、所定のバイナリコードによってコード化され、２^ｍ−１個
の信号Ｓ_ｉの比較によって得られ、それらの比較の結果生じるディジタル信号間
の論理比較がそれに引き続く。このような演算は、後述の比較器１０と、ＡＮＤ
、ＯＲ型の論理ゲート１１によって行なう。

【００２９】 図６は、それぞれディジタル信号ｂ_６〜ｂ_９を発生する、比較器１０と論理ゲ
ート１１との４つの組合せＣ_６〜Ｃ_９からなる、１６個の扇形を検出する検出手
段２の実施の形態の電子的構成を示す図である。但し、この数値例は例として示
したものであり、これに限定するものではない。Ｃ_６〜Ｃ_９の比較器１０と論理
ゲート１１との組合せを、それぞれ図７ａ〜７ｄに示す。図７ａに示す比較器１
０と論理ゲート１１との組合せＣ_６は、ディジタル信号ｂ_６を発生し、ディジタ
ル信号ｂ_６は、信号Ｓ_ｉが次ぎの条件に合致する場合、１に等しい。すなわち、 （Ｓ_１＞Ｓ_８ ＡＮＤ Ｓ_２＞Ｓ_４）ＯＲ （Ｓ_５＞Ｓ_３ ＡＮＤ Ｓ_１＞Ｓ_６）ＯＲ （Ｓ_７＞Ｓ_４ ＡＮＤ Ｓ_５＞Ｓ_８）ＯＲ （Ｓ_２＞Ｓ_６ ＡＮＤ Ｓ_７＞Ｓ_３） であれば、 ｂ_６ ＝ １ 図７ｂに示す比較器１０と論理ゲート１１との組合せＣ_７から出力されるディ
ジタル信号ｂ_７は、次ぎのようなものである。

【００３０】 （Ｓ_３＞０ ＡＮＤ Ｓ_４＞０）ＯＲ （Ｓ_６＞０ ＡＮＤ Ｓ_８＞０） であれば、 ｂ_７ ＝ １ 図７ｃに示す比較器１０のみからなる組合せＣ_８から出力されるディジタル信
号ｂ_８は、次ぎのようなものである。

【００３１】 Ｓ_５＞０ であれば、 ｂ_８ ＝ １ また、図７ｄに示す比較器１０のみからなる組合せＣ_９から出力されるディジ
タル信号ｂ_９は次ぎのようなものである。

【００３２】 Ｓ_７＞０ であれば、 ｂ_９ ＝ １ 図４ｂは、交番２進コードでコード化された、扇形検出手段２の出力である４
つのディジタル信号ｂ_６〜ｂ_９のグラフである。

【００３３】 また、信号Ｓ_１、Ｓ_２は、微細内挿処理で使用する、一方の信号Ａと他方の信
号Ｂとを発生するために電子的に処理される。位置のディジタル検知器は、この
ための電子的処理手段であるアナログのマルチプレクサ手段３を含む。マルチプ
レクサ手段３は、前述の扇形検出手段２から発生される、制御信号としてのｍ個
のディジタル信号ｂ_{ｎ−ｍ＋１}、ｂ_{ｎ−ｍ＋２}、・・・・・・・、ｂ_ｎ−１、ｂ_ｎとと もに、信号発生手段１によって発生される２^ｍ−１個の信号Ｓ_ｉを処理して、一
方の信号Ａと、他方の信号Ｂとを発生する。一方の信号Ａは、連続的で、振幅が
１連の２^ｍ−１個の信号Ｓ_ｉの、信号Ｓ_ｉの平均値Ｃ_０とＡ_０・sin(２π／２^ｍ ）に等しい第１の閾値Ｌ_１との間に含まれる部分によって構成される電気信号で
ある。他方の信号Ｂもまた連続的で、振幅が１連の２^ｍ−１個の信号Ｓ_ｉの、第
１の閾値Ｌ_１と、第１の閾値Ｌ_１よりも大きいＡ_０・sin(２π／２^ｍ−１）に等
しい第２の閾値Ｌ_２との間に含まれる部分によって構成される電気信号である。

【００３４】 図４ａに、マルチプレクサ手段３の入力信号が信号Ｓ_１〜Ｓ_８であり、制御信
号が４つのディジタル信号ｂ_６〜ｂ_９である場合の、Ｌ_１ ＝Ａ_０・sin22.5°と
Ｌ_２ ＝Ａ_０・sin45°である特定の実施例における一方の信号Ａと他方の信号Ｂ
を示す。

【００３５】 図８は、制御信号がディジタル信号ｂ_６〜ｂ_９で、入力信号が８個の信号Ｓ_１ 〜Ｓ_８である場合の、アナログのマルチプレクサ手段３の電子的構成を示す図で
ある。但しこれは例として示すものであり、これに限定するものではない。この
場合、マルチプレクサ手段３は、一方の信号Ａと他方の信号Ｂを発生するＮＯＴ
またはＡＮＤゲート１０、または遮断器２０のような、２^ｍ個、すなわち１６個
の論理回路の組合せＣ′_１〜Ｃ′_１６からなる。

【００３６】 図９は、 ／ｂ_６ＡＮＤ／ｂ_７ＡＮＤ／ｂ_８ＡＮＤ／ｂ_９ ＝ １ であれば、（翻訳者註：上記式において、否定を表す記号である原文のバーに代
えて／を用いた。） Ｓ_１＝ＡおよびＳ_８＝Ｂ である、ブール方程式によって得られる一方の信号Ａと他方の信号Ｂを発生する
、入力信号がＳ_１およびＳ_８である組合せＣ′_１の１例である。

【００３７】 位置のディジタル検知器は、電子的処理手段であるマルチプレクサ手段３から
発生する一方の信号Ａと他方の信号Ｂの微細内挿手段４を最後に含む。微細内挿
手段４は、２^ｍ個の扇形Ｐ_ｉ の各々で同様に機能して、信号の小さい重みのビ ットであるｂ_１、ｂ_２、・・・・・・・、ｂ_{ｎ−ｍ−１}、ｂ_ｎ−ｍ の（ｎ−ｍ）個のデ
ィジタル信号を発生する。これらの出力ディジタル信号は、最終的な所望の分解
能を得るために、前に得られたそれぞれ角度２π／２^ｍラジアンの２^ｍ個の各扇
形Ｐ_ｉ を、角度２π／２^ｎの２^ｎ−ｍ個のサブ扇形に細分するようにコード化 されている。

【００３８】 このため、本発明の１つの特徴によれば、微細内挿手段４は、 Ｋ_ｊ＝−sin(ｊ・２π／２^ｎ)／sin(ｊ・２π／２^ｎ−２π／２^ｍ−１） に等しい減衰係数Ｋ_ｊによって、信号Ｂを減衰させて、減衰信号Ｂ_ｊ を発生す る。ここに、ｊは、１〜（２^ｎ−ｍ−１）の正の整数である。信号Ｂの減衰は、
定められた減衰係数を得るために組み合わされた電気抵抗ネットワークによって
実行される。ついで、各信号Ｂ_ｊは各扇形Ｐ_ｉ の中で信号Ａと対比され、それ らの交点は（ｎ−ｍ）個のディジタル信号ｂ_１、ｂ_２、・・・・・・・、ｂ_{ｎ−ｍ−１} 、ｂ_ｎ−ｍ の、明確な段差（パルスの立上り、または立ち下がり）に対応し、 そのコーディングは各２^ｍ個の扇形Ｐ_ｉ で同じである。一方の信号Ａと他方の 各信号Ｂ_ｊの交点の取得は、図１０、１１に示すような、比較器１２と、上記対
比から生じるディジタル信号間の論理的組合せ１４を行なう論理ゲート１３とを
介して行なわれる。図１０、１１は、それぞれ５個のバイナリのディジタル信号
ｂ_１〜ｂ_５を発生する微細内挿手段４の１つの実施の形態の電子的構成を示す図
と、一方の信号Ａと他方の信号Ｂからバイナリのディジタル信号ｂ_１を発生する
電子回路の集合の構成を示す図である。

【００３９】 所望の最終的分解能が、１回転当り５１２点である特定の場合には、２πラジ
アンの１周期に亘る信号をそれぞれ２２．５°の１６個の同一の扇形Ｐ_１〜Ｐ_{１ ６} に細分する信号処理段階に、各扇形Ｐ_ｉ をそれぞれ３６０／５１２＝０．７ ０３°に等しい角度の３２個のサブ扇形に細分する段階が続く。

【００４０】 図１２ａは、０°〜２２．５°の間にある扇形Ｐ_１の拡大グラフであり、一方
の信号Ａと他方の信号Ｂと、（２^ｎ−ｍ−１）個、すなわち３１個の信号Ｂ_１〜
Ｂ_３１が示されている。

【００４１】 図１２ｂは、５個のディジタル信号ｂ_１〜ｂ_５のグラフである。

【００４２】 図３に示すように、絶対的位置の検知器から出る正弦波の２つの信号Ｓ_１、Ｓ _２ の電子的処理手段は、回転体に固定された上記検知器の可動部分の２πについ
ての絶対的位置を決定する、ｂ_{ｎ−ｍ＋１}〜ｂ_ｎの符号が付けられた、位置の検
知器の出力信号の大きい重みのｍ個のビットと、ｂ_１〜ｂ_ｎ−ｍの符号が付けら
れた、小さい重みのｎ−ｍ個のビットを発生する。

【００４３】 本発明による位置の検知器の可動のターゲットに面する２つの固定の検知器に
よって発生される信号処理装置の主要な利点は、ｂ_１〜ｂ_ｎのｎ個の出力信号の
各段差が、２つの信号の間の比率測定による比較によって発生され、このため、
例えば温度の変化に起因する入力信号Ｓ_１、Ｓ_２の振幅に生じ得る変化を免れる
ことができるということである。

【００４４】 さらに、段差の各位置は、本発明の特徴として、指数ｊが増大するときに単調
で規則正しく相継いで発生する、減衰係数Ｋ_ｊを介して明確に定義される。この
ため、検知器の位置ｘを表す任意の段差は、任意の最新のｘについて、位置ｘ−
１を表す段差と位置ｘ＋１を表す段差との間に常に位置するので、検知器から発
生される位置を確実にすることが可能である。いかなる場合にも、位置ｘを表す
段差は位置ｘ＋１を表す段差の後に到着することはありえない。いかなる情報の
損失も、すなわちいかなるパルスの損失も起こりえない。このため、処理装置の
入力信号Ｓ_１、Ｓ_２には、製造または組立て時の、例えば振幅または平均値の不
均一や、位相のずれが完全には１／４周期でないというような、いくつかの公差
の受け入れが許容可能である。

【００４５】 本発明の位置の検知器の第１の変形によれば、正弦波で、最大振幅がＡ_０に等
しく、同じ平均値Ｃ_０にセンター合わせされ、位相が１／４周期ずらされ、ター
ゲットの２ｋπ（ここに、ｋは２以上の正の整数）に等しい周期の、２つの出力
信号Ｓ_１、Ｓ_２を発生する２つのセンサ素子から、ターゲットが固定されている
手段の半絶対的、すなわち１回転の中での周期の位置決めなしでの絶対的な位置
を与えることができる。その処理手段の構成は、絶対的位置を得るための、前記
の処理手段の構成と同じである。

【００４６】 本発明による検知器の第２の変形によれば、前記の特徴に従って絶対的位置を
与える、検知器のｎ個の並列な出力ディジタル信号ｂ_ｉ の３つの信号ｂ_１、ｂ _ＱＵＡＤ 、ｂ_ＴＴへの変換から、回転体の相対的位置を与えることができる。

【００４７】 図１３は、分解能が２^９に等しい場合の、位置のディジタル検知器の処理装置
の１つの実施の形態の電子的構成を示す図である。ただし、これは例として示し
たもので、本発明を限定するものではない。図に示すように、このディジタル検
知器の処理手段は、さらに出力ディジタル信号ｂ_１と同じ分解能で、位相が１／
４周期ずれた出力ディジタル信号である信号ｂ_ＱＵＡＤ発生手段７と、基準パル
スｂ_ＴＴ発生手段８とを有する。信号ｂ_ＱＵＡＤ発生手段７と基準パルスｂ_ＴＴ 発生手段８は、それぞれ複数の論理回路からなる。信号ｂ_ＱＵＡＤ発生手段７は
、出力ディジタル信号ｂ_１と位相が完全に１／４周期ずれ、それと同じ分解能を
有する出力ディジタル信号である信号ｂ_ＱＵＡＤを発生するための、最も小さい
重みのビットを表す信号ｂ_１を除く全ての出力信号、すなわちｎ−１個の信号ｂ _２ 〜ｂ_ｎのＥＸＯＲ（exclusive "or"、排他的論理和）回路である。基準パルス
ｂ_ＴＴ発生手段８は、入力にｎ個の出力ディジタル信号ｂ_ｉを受け、“回転基準
（top tour）”と呼ばれる、１回転毎に１つの基準パルスｂ_ＴＴを発生する“回
転基準”回路である。“回転基準”回路は、ｎ個の出力信号ｂ_ｉの論理的組合せ
を行って、ｎ個の出力信号ｂ_ｉ全体の非常に特別な状態、例えばそれらが全て論
理状態１または全て論理状態０にある状態の場合に基準パルスｂ_ＴＴを発生する
ようにすれば、容易に実現可能である。ディジタル信号ｂ_ｉの論理的組合せとし
ては、複数の論理ゲートＡＮＤと論理ゲートＮＯＴを用いて、例えば次ぎのブー
ル演算を行なう。

【００４８】 ｂ_ＴＴ ＝ ｂ_１ＡＮＤｂ_２ＡＮＤ・・・・・・ＡＮＤｂ_ｎ−１ＡＮＤｂ_ｎ 出力信号ｂ_ＱＵＡＤは、ｂ_２〜ｂ_ｎｎ−１個の出力ディジタル信号の論理的組
合せから得られる。信号ｂ_ｉのこの論理的組合せとしては、複数のＥＸＯＲ（排
他的論理和）ゲートを用いて、次ぎのブール演算を行なう。

【００４９】 ｂ_ＱＵＡＤ ＝ ｂ_２ＥＸＯＲｂ_３ＥＸＯＲ・・・・・・ＥＸＯＲｂ_ｎ−１ＥＸＯＲ
ｂ_ｎ このようにして得られる出力信号の例を図１４に示す。

【００５０】 以上記載した位置のディジタル検知器は、絶対的位置のディジタル検知器の場
合も、相対的位置のディジタル検知器の場合も、交番２進コード以外の任意の他
のコーディングシステムを使用することが可能である。また、半絶対的検知器、
すなわち認識可能ではない周期における絶対的位置を検出する検知器が要求され
る場合には、１回転毎に複数のＮ極、Ｓ極を有する多極の磁気コーダとともに使
用することができる。

【００５１】 また、場合によっては、信号処理装置を改善するために、信号処理装置に内蔵
されたデータ伝送プロトコルを介して、１本のコード上のｎ個の出力ディジタル
信号ｂ_１〜ｂ_ｎの直列化を考慮してもよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F069 AA86 DD19 GG06 GG11 HH13 HH15 NN21 2F077 AA25 CC02 NN02 NN24 PP05 QQ03 TT44

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一の最大振幅（Ａ_０）と、同一の平均値（Ｃ_０）とを有し、位相が互いに１
   ／４周期異なり、ターゲットの１回転に等しい周期を有する２つの正弦波の信号
   （Ｓ_１、Ｓ_２）を発生する２つのセンサ素子からなる固定のアナログ検知器に面
   する可動の上記ターゲットと、 ｎを２以上の正の整数として、２^ｎに等しい分解能で、可動の上記ターゲット
   が固定されている回転体の位置を検知するための、並列なｎ個の出力ディジタル
   信号を発生する、２つの上記信号（Ｓ_１、Ｓ_２）の処理装置と、 からなる位置のディジタル検知器において、 上記処理装置は、 ２つの上記信号（Ｓ_１、Ｓ_２）から、同一の振幅（Ａ_０）と、同一の平均値（
   Ｃ_０）とを有し、ｍをｎ以下の正の整数、ｉを１〜２^ｍ−１の正の整数として、
   相継いで互いに２π／２^ｍ−１ずつ位相がずれた、２^ｍ−１個の信号（Ｓ_ｉ）を
   発生する信号発生手段（１）と、 上記検知器の出力ディジタル信号の大きな重みのビットに対応し、２^ｍ個の等
   しい扇形（Ｐ_ｉ）を定義するようにコード化された、ｍ個のディジタル信号（ｂ _{ｎ−ｍ＋１} 、ｂ_{ｎ−ｍ＋２}、・・・・・・・、ｂ_ｎ−１、ｂ_ｎ）を発生する、２^ｍ−１ 個の信号（Ｓ_ｉ）によって区切られた２^ｍ個の扇形（Ｐ_ｉ）を検出する扇形検出
   手段（２）と、 上記扇形検出手段（２）から発生するｍ個の上記ディジタル信号（ｂ_{ｎ−ｍ＋ １} 、・・・・・・・、ｂ_ｎ）によって制御され、上記信号発生手段（１）から発生され る２^ｍ−１個の上記信号（Ｓ_ｉ）を処理して、振幅が１連の２^ｍ−１個の上記信
   号（Ｓ_ｉ）の上記平均値（Ｃ_０）と第１の閾値（Ｌ_１）との間にある部分によっ
   て構成される一方の信号（Ａ）と、振幅が１連の２^ｍ−１個の上記信号（Ｓ_ｉ）
   の上記第１の閾値（Ｌ_１）と上記第１の閾値（Ｌ_１）よりも高い第２の閾値（Ｌ _２ ）との間にある部分によって構成される他方の信号（Ｂ）とを発生する、アナ
   ログのマルチプレクサ手段（３）と、 信号の小さい重みのビットに対応し、所望の分解能を得るために、角度２π／
   ２^ｍの２^ｍ個の上記扇形（Ｐ_ｉ）の各々を角度２π／２^ｎの２^ｎ−ｍ個の同じサ
   ブ扇形に細分するようにコード化された、（ｎ−ｍ）個のディジタル信号（ｂ_１ 、ｂ_２、・・・・・・・、ｂ_{ｎ−ｍ−１}、ｂ_ｎ−ｍ）を発生するために、２^ｍ個の扇形 （Ｐ_ｉ）の各々において、上記マルチプレクサ手段（３）から発生する上記一方
   の信号（Ａ）と上記他方の信号（Ｂ）とを微細内挿する微細内挿手段（４）と、 を含み、 上記位置検知器の出力ディジタル信号（ｂ_１、・・・・・・・、ｂ_ｎ−ｍ、ｂ_{ｎ−ｍ ＋１} 、・・・・・・・、ｂ_ｎ）の全体が上記回転体の絶対的位置を表すことを特徴とす る位置のディジタル検知器。
2. 【請求項２】 同一の最大振幅（Ａ_０）と、同一の平均値（Ｃ_０）とを有し、位相が互いに１
   ／４周期異なり、ｋを２以上の正の整数として、ターゲットの２ｋπ回転に等し
   い周期を有する２つの正弦波の信号（Ｓ_１、Ｓ_２）を発生する２つのセンサ素子
   からなる固定のアナログ検知器に面する可動の多極の上記ターゲットと、 ｎを２以上の正の整数として、２^ｎに等しい分解能で、可動の上記ターゲット
   が固定されている回転体の位置を検知するための、並列なｎ個の出力ディジタル
   信号を発生する、２つの上記信号（Ｓ_１、Ｓ_２）の処理装置と、 からなる位置のディジタル検知器において、 上記処理装置は、 ２つの上記信号（Ｓ_１、Ｓ_２）から、等しい振幅（Ａ_０）と、同一の平均値（
   Ｃ_０）とを有し、ｍをｎ以下の正の整数、ｉを１〜２^ｍ−１の正の整数として、
   相継いで互いに２π／２^ｍ−１ずつ位相がずれた、２^ｍ−１個の信号（Ｓ_ｉ）を
   発生する信号発生手段（１）と、 上記検知器の出力ディジタル信号の大きな重みのビットに対応し、２^ｍ個の同
   一の扇形（Ｐ_ｉ）を定義するようにコード化された、ｍ個のディジタル信号（ｂ _{ｎ−ｍ＋１} 、ｂ_{ｎ−ｍ＋２}、・・・・・・・、ｂ_ｎ−１、ｂ_ｎ）を発生する、２^ｍ−１ 個の信号（Ｓ_ｉ）によって区切られた２^ｍ個の扇形（Ｐ_ｉ）を検出する扇形検出
   手段（２）と、 上記扇形検出手段（２）から発生するｍ個の上記ディジタル信号（ｂ_{ｎ−ｍ＋ １} 、ｂ_ｎ）によって制御され、上記信号発生手段（１）から発生される２^ｍ−１ 個の上記信号（Ｓ_ｉ）を処理して、振幅が１連の２^ｍ−１個の上記信号（Ｓ_ｉ）
   の上記平均値（Ｃ_０）と第１の閾値（Ｌ_１）との間にある部分によって構成され
   る一方の信号（Ａ）と、振幅が１連の２^ｍ−１個の上記信号（Ｓ_ｉ）の上記第１
   の閾値（Ｌ_１）と上記第１の閾値（Ｌ_１）よりも高い第２の閾値（Ｌ_２）との間
   にある部分によって構成される他方の信号（Ｂ）とを発生する、アナログのマル
   チプレクサ手段（３）と、 信号の小さい重みのビットに対応し、所望の分解能を得るために、角度２π／
   ２^ｍの２^ｍ個の扇形（Ｐ_ｉ）の各々を角度２π／２^ｎの２^ｎ−ｍ個の同じサブ扇
   形に細分するようにコード化された、（ｎ−ｍ）個のディジタル信号（ｂ_１、ｂ _２ 、・・・・・・・、ｂ_{ｎ−ｍ−１}、ｂ_ｎ−ｍ）を発生させるために、２^ｍ個の上記扇 形（Ｐ_ｉ）の各々において、上記マルチプレクサ手段（３）から発生する上記一
   方の信号（Ａ）と上記他方の信号（Ｂ）とを微細内挿する微細内挿手段（４）と
   、 を含み、 上記位置検知器の上記出力ディジタル信号（ｂ_１、・・・・・・・、ｂ_ｎ−ｍ、ｂ_{ｎ −ｍ＋１} 、・・・・・・・、ｂ_ｎ）の全体が上記回転体の半絶対的位置を表すことを特 徴とする位置のディジタル検知器。
3. 【請求項３】 上記マルチプレクサ手段（３）は、上記第１の閾値（Ｌ_１）と上記第２の閾値
   （Ｌ_２）とが、それぞれ、 Ｌ_１ ＝ Ａ_０・sin(２π／２^ｍ）と、 Ｌ_２ ＝ Ａ_０・sin(２π／２^ｍ−１） である上記第１の閾値（Ｌ_１）と上記第２の閾値（Ｌ_２）とを用いて、上記一方
   の信号（Ａ）と上記他方の信号（Ｂ）を発生することを特徴とする、請求項１ま
   たは２に記載の位置のディジタル検知器。
4. 【請求項４】 上記マルチプレクサ手段（３）は、、ＮＯＴゲートとＡＮＤゲートのような、
   ２^ｍ個の論理回路の組合せを含むことを特徴とする、請求項３に記載の位置のデ
   ィジタル検知器。
5. 【請求項５】 上記微細内挿手段（４）は、ｊを１〜（２^ｎ−ｍ−１）の整数として、 Ｋ_ｊ＝−sin(ｊ・２π／２^ｎ)／sin(ｊ・２π／２^ｎ−２π／２^ｍ−１） に等しい減衰係数（Ｋ_ｊ）によって上記他方の信号（Ｂ）を減衰させ、減衰され
   た各信号（Ｂ_ｊ）を上記一方の信号（Ａ）と対比し、信号の小さな重みのビット
   に対応する上記出力ディジタル信号（ｂ_１、ｂ_２、・・・・・・・、ｂ_{ｎ−ｍ−１}、ｂ _ｎ−ｍ ）を発生するために、それら対比から出るディジタル信号の論理的組合せ
   を行なうことを特徴とする、請求項１または２に記載の位置のディジタル検知器
   。
6. 【請求項６】 上記処理装置の上記信号（Ｓ_ｉ）を発生する上記信号発生手段（１）は、加算
   回路（７）、反転回路（８）および増幅回路（９）から得られる下記の値、 Ｓ_７ ＝ − Ｓ_１ Ｓ_５ ＝ − Ｓ_２ Ｓ_３ ＝ （Ｓ_１ ＋ Ｓ_２）／√２ Ｓ_６ ＝ − Ｓ_３ Ｓ_４ ＝ （Ｓ_１ − Ｓ_２）／√２ Ｓ_８ ＝ − Ｓ_４ を有する、互いに位相が４５°ずれた２^ｍ−１＝８個の信号（Ｓ_１〜Ｓ_８）を発
   生させることを特徴とする、２^９に等しい分解能をもって回転体の位置を測定す
   るための請求項１または２に記載の位置のディジタル検知器。
7. 【請求項７】 ２^ｍ＝１６個の扇形（Ｐ_ｉ）を検出する上記扇形検出手段（２）は、次ぎのデ
   ィジタル信号 Ｓ_７＞０であれば、 ｂ_９ ＝ １ Ｓ_５＞０であれば、 ｂ_８ ＝ １ （Ｓ_３＞０ ＡＮＤ Ｓ_４＞０）ＯＲ （Ｓ_６＞０ ＡＮＤ Ｓ_８＞０）であれば、 ｂ_７ ＝ １ （Ｓ_１＞Ｓ_８ ＡＮＤ Ｓ_２＞Ｓ_４）ＯＲ （Ｓ_５＞Ｓ_３ ＡＮＤ Ｓ_１＞Ｓ_６）ＯＲ （Ｓ_７＞Ｓ_４ ＡＮＤ Ｓ_５＞Ｓ_８）ＯＲ （Ｓ_２＞Ｓ_６ ＡＮＤ Ｓ_７＞Ｓ_３）であれば、 ｂ_６ ＝ １ を発生する、比較器（１０）の４つの組合せ（Ｃ_６〜Ｃ_９）と、ＡＮＤとＯＲ型
   の論理ゲート（１１）とを含むことを特徴とする、請求項６に記載の位置のディ
   ジタル検知器。
8. 【請求項８】 上記処理手段は、さらに、 位置のディジタル検知器の出力信号の最も小さい重みのビットに対応する出力
   ディジタル信号（ｂ_１）と位相が１／４周期ずれ、それと同じ分解能を有する出
   力ディジタル信号（ｂ_ＱＵＡＤ）を発生する信号（ｂ_ＱＵＡＤ）発生手段（７）
   と、 基準パルス（ｂ_ＴＴ）発生手段（８）と、 を含み、上記最も小さい重みのビットに対応する出力ディジタル信号（ｂ_１）と
   、上記出力ディジタル信号（ｂ_ＱＵＡＤ）と、上記基準パルス（ｂ_ＴＴ）とが上
   記回転体の相対的位置を与えることを特徴とする、請求項１または３〜７のいず
   れか１つに記載の相対的位置のディジタル検知器。
9. 【請求項９】 上記信号（ｂ_ＱＵＡＤ）発生手段（７）は、ＥＸＯＲ論理演算子によって、次
   ぎのブール演算、 ｂ_ＱＵＡＤ ＝ ｂ_２ＥＸＯＲｂ_３ＥＸＯＲ・・・・・・ＥＸＯＲｂ_ｎ−１ＥＸＯＲｂ _ｎ を行なうことを特徴とする、請求項８に記載の相対的位置のディジタル検知器。
10. 【請求項１０】 上記基準パルス（ｂ_ＴＴ）発生手段（８）は、次ぎのブール演算 ｂ_ＴＴ ＝ ｂ_１ＡＮＤｂ_２ＡＮＤ・・・・・・ＡＮＤｂ_ｎ−１ＡＮＤｂ_ｎ を行なうことを特徴とする、請求項８に記載の位置のディジタル検知器。
11. 【請求項１１】 上記信号（ｂ_ＱＵＡＤ）発生手段（７）は、位置のディジタル検知器の出力信
    号の上記最も小さい重みのビットに対応する出力ディジタル信号（ｂ_１）を除い
    て、入力に出力ディジタル信号（ｂ_２〜ｂ_ｎ）を受けるＥＸＯＲゲートによって
    構成されていることを特徴とする、請求項９または１０に記載の相対的位置のデ
    ィジタル検知器。
12. 【請求項１２】 上記微細内挿手段（４）が上記他方の信号（Ｂ）の減衰抵抗ネットワークを含
    むことを特徴とする、請求項５に記載の位置のディジタル検知器。
13. 【請求項１３】 ｎ個の上記出力ディジタル信号（ｂ_ｉ）が処理装置に内蔵されたデータ伝送プ
    ロトコルを介して直列化されることを特徴とする、請求項１または８に記載の位
    置のディジタル検知器。
14. 【請求項１４】 ｎ個の上記出力ディジタル信号（ｂ_１〜ｂ_ｎ）のコーディングが検知器の絶対
    的位置を一義的に定義することを可能にすることを特徴とする、請求項１または
    ２に記載の位置のディジタル検知器。