JP2002228488A

JP2002228488A - エンコーダ出力信号の自動調整装置および自動調整方法

Info

Publication number: JP2002228488A
Application number: JP2001029187A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Okada; 芳幸岡田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-02-06
Filing date: 2001-02-06
Publication date: 2002-08-14

Abstract

(57)【要約】【課題】エンコーダから出力される位相が異なる２相
の各出力信号の振幅、オフセット、および各出力信号間
の位相差の正確な自動調整を可能とし、温度変化等によ
る該振幅、オフセット、および位相差の変化を補正す
る。【解決手段】前記各出力信号の最大値と最小値を検出
する補正信号検出手段と、該最大値と最小値より前記各
出力信号の振幅とオフセットを算出して振幅とオフセッ
トの各規定値に対する補正量を演算する補正演算手段と
を含むディジタル信号処理器１００と、該補正演算手段
に基づいて前記各出力信号の振幅を調整する振幅補正手
段である第１演算器１０および第３演算器２０と、該補
正演算手段に基づいて前記各出力信号のオフセットを調
整するオフセット補正手段である第２演算器１２および
第４演算器２２とを備え、２つの位相が異なる信号の位
相差を検出する位相差検出手段と、該位相差を所定値に
調整する位相補正手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物の回転角
度や移動距離を測定するためのエンコーダ出力信号を自
動調整する装置に関し、特にエンコーダ出力信号の振
幅、オフセットおよび位相差の自動調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、エンコーダからの出力信号は、
Ａ相およびＢ相と呼ばれる位相がおおよそ９０度ずれた
２相の正弦波信号であり、エンコーダに接続される電子
回路でこの正弦波信号を検出して被測定物の回転角度や
移動距離を測定する。理想的には、Ａ相信号とＢ相信号
は、オフセットが零で正弦波信号の振幅が等しく、かつ
位相差が９０度であることが望まれる。しかし、実際に
は、エンコーダを構成する各部品のばらつきや組み立て
上の差異により、オフセットと正弦波信号の振幅は様々
な大きさとなり、位相差も９０度に対して様々な誤差を
有する。従来は、作業者が組み立てられたエンコーダの
Ａ相信号とＢ相信号を測定器により確認し、調整抵抗等
によりオフセットを零、正弦波信号の振幅を規定値とな
るように調整を行っていた。

【０００３】しかしながら、この従来の技術における方
法では、作業者の調整工程増加によるコスト上昇を招く
という問題があった。また、エンコーダの温度感度や経
年変化によるオフセット変化と正弦波信号振幅の変化に
より、回転角度または移動距離の測定において誤動作や
大きな誤差が発生するという問題があった。

【０００４】これらの問題点を改善する従来例は、例え
ば特開平７−２０９０２０号公報に開示されている。図
１０は、この従来例に係るエンコーダ読み取り信号の補
正回路を示す概略構成図である。

【０００５】図１０において、エンコーダ５００は位相
がおおよそ９０度異なるＡ相とＢ相の正弦波信号を出力
する。これらの信号はセレクタ６１０および回転検知部
６２０に入力される。セレクタ６１０は、検出シーケン
サ６０９により切り替えられ、セレクタ６１０に入力さ
れた信号は選択的にＡ／Ｄ変換器６１１に入力されてＡ
／Ｄ変換される。

【０００６】検出シーケンサ６０９は、Ａ／Ｄ変換され
たＡ相信号とＢ相信号のそれぞれの値とＲＡＭ６１２に
記憶されている最大値および最小値を比較し、記憶され
ている最大値より大きな値の場合は最大値を、最小値よ
り小さな値の場合は最小値を更新する。また、検出シー
ケンサ６０９は、エンコーダ５００から出力される正弦
波信号の一周期の期間における最大値と最小値をＲＡＭ
６１２に記憶させる。この動作を一周期毎に繰り返し行
う。ただし、図１１に示す第２周期のように、エンコー
ダ５００への入力が反転し、正弦波信号が一周期に満た
ない場合は、検出した最大値と最小値のデータを無効に
する。図１１は、エンコーダ５００への入力回転方向が
反転した場合の一例を示すエンコーダ出力波形図であ
り、縦軸は振幅、横軸は時間をそれぞれ示し、実線はＡ
相信号、点線はＢ相信号をそれぞれ示す。

【０００７】回転検知部６２０は、エンコーダ５００へ
の入力回転方向が一定であるか否かを検知するものであ
り、コンパレータ６０１，６０２、方向信号生成部６０
３、カウントクロック生成部６０４、カウンタ６０５、
フリップフロップ６０６，６０７およびカウント値比較
部６０８により構成され、正弦波信号の一周期を表すカ
ウントクロック信号と反転検出信号を検出シーケンサ６
０９に出力する。

【０００８】コンパレータ６０１，６０２はエンコーダ
５００から出力されるＡ相とＢ相の正弦波信号を矩形波
に変換する。方向信号生成部６０３は前記各矩形波信号
に基づき回転方向を表す方向信号を生成する。カウント
クロック生成部６０４は前記カウントクロックを生成す
る。カウンタ６０５は方向信号生成部６０３が出力する
方向信号とカウントクロック生成部６０４が出力するカ
ウントクロックに基づき、現時点におけるエンコーダ５
００のカウント値を出力する。フリップフロップ６０６
はカウンタ６０５が出力する現時点のエンコーダ５００
のカウント値とカウントクロック生成部６０４が出力す
るカウントクロックに基づき、１つ前の時点におけるエ
ンコーダ５００のカウント値を出力する。フリップフロ
ップ６０７はフリップフロップ６０６が出力する１つ前
の時点におけるエンコーダ５００のカウント値とカウン
トクロック生成部６０４が出力するカウントクロックに
基づき、２つ前の時点におけるエンコーダ５００のカウ
ント値を出力する。カウント値比較部６０８はカウンタ
６０５が出力する現時点におけるエンコーダ５００のカ
ウント値と、フリップフロップ６０７が出力する２つ前
の時点におけるエンコーダ５００のカウント値を比較
し、等しい場合はエンコーダ５００への入力回転方向が
反転したとして前記反転検出信号を出力する。

【０００９】ＣＰＵ６１４は、ＲＡＭ６１２に格納され
た一周期毎のＡ相とＢ相の最大値と最小値をそれぞれ読
み出し、これよりエンコーダ５００からの出力信号であ
るＡ相とＢ相の正弦波信号の振幅とオフセット値を算出
する。

【００１０】上記従来例により、エンコーダからの出力
信号の振幅とオフセットは自動的に調整することが可能
となり、エンコーダの温度感度や経年変化による出力信
号の振幅とオフセットの変化は抑制することが可能とな
った。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来例では、Ａ相とＢ相の位相差は、エンコーダの組
み立て段階で機械的な調整が行われるのみであり、作業
者の機械的調整時間の増加によるコスト上昇を招くとい
う問題があった。また、エンコーダの温度感度や経年変
化による位相差の変化により、回転角度または移動距離
の測定において大きな誤差が発生するという問題があっ
た。

【００１２】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、エンコーダから出力される位相がそれぞれ異な
る複数相の各出力信号の振幅とオフセットと前記各出力
信号間の位相差の正確な自動調整を行うことを可能と
し、結果として作業者の各種調整工程と時間を削減して
コストを低減するエンコーダ出力信号の自動調整装置を
提供することを目的とする。

【００１３】また、本発明は、エンコーダの温度感度や
経年変化による前記各出力信号の振幅とオフセット変
化、および前記各出力信号間の位相差の変化を補正し、
常に高精度な回転角度または移動距離の測定を行うこと
が可能なエンコーダ出力信号の自動調整装置を提供する
ことをさらなる目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、本発明のエンコーダ出力信号の自動調整
装置は、被測定物の回転角度または移動距離に応じてエ
ンコーダから出力される互いに位相の異なる複数の各出
力信号の最大値と最小値を検出する補正信号検出手段
と、該補正信号検出手段により検出された最大値と最小
値より前記各出力信号の振幅とオフセットを算出して振
幅とオフセットの各規定値に対する補正量を演算する補
正演算手段と、該補正演算手段の演算出力に基づいて前
記各出力信号の振幅を調整する振幅補正手段と、該補正
演算手段の演算出力に基づいて前記各出力信号のオフセ
ットを調整するオフセット補正手段と、前記複数の出力
信号のうち１つの信号を基準信号、他の信号を被調整信
号として所定のタイミングにおける基準信号と被調整信
号の振幅値を乗算した値に基づいて前記基準信号と前記
被調整信号の位相差を検出する位相差検出手段とを有す
ることを特徴とする。

【００１５】上記した従来例では、Ａ相とＢ相の位相差
は、エンコーダの組み立て段階で機械的な調整が行われ
るのみで、電気的な調整手段がなく、自動的に調整する
ことはできないので作業者の機械的調整時間の増加によ
るコスト上昇を招くという問題があった。また、エンコ
ーダの温度感度や経年変化による位相差の変化により、
回転角度または移動距離の測定において大きな誤差が発
生するという問題があった。

【００１６】本発明によれば、エンコーダから出力され
る位相が異なる複数相の各出力信号の振幅とオフセット
と前記各出力信号間の位相差の正確な自動調整を行うこ
とを可能とし、結果として作業者の各種調整工程と時間
を削減してコストを低減することが可能となる。また、
エンコーダの温度感度や経年変化による前記各出力信号
の振幅とオフセット変化、および前記各出力信号間の位
相差の変化を補正し、常に高精度な回転角度または移動
距離の測定を行うことが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態にお
いて、前記位相差検出手段は、前記基準信号の振幅が所
定の振幅値となったとき、前記被調整信号の振幅を検出
し、その検出値と前記所定の振幅値またはその極性信号
とを乗算した値に基づいて前記基準信号と前記被調整信
号の位相差を検出する。本構成等により、前記位相差検
出手段において前記基準信号と前記被調整信号の位相差
を容易かつ感度よく検出することが可能となる。ここ
で、「前記基準信号の振幅が所定の振幅値となったと
き」とは、基準信号の振幅が所定の振幅値に対し所定の
許容範囲（例えば±１％、またはディジタル値で±１）
内に入ったとき、または所定の振幅値を上から下または
下から上へ横切って変化したときをいう。

【００１８】前記所定の振幅値は、前記基準信号を正弦
波信号としたときの、４５度、１３５度、２２５度およ
び３１５度のうちの少なくとも一つの位相における振幅
値とすることができる。また、前記所定の振幅値は、前
記基準信号の最大値および最小値のうちのいずれか一方
としてもよい。

【００１９】前記所定の振幅値は、前記基準信号を正弦
波信号としたときの、４５度、１３５度、２２５度およ
び３１５度の位相における振幅値とすることができる。
また、前記所定の振幅値は、前記基準信号の最大値およ
び最小値としてもよい。本実施形態において、４５度、
１３５度、２２５度、および３１５度については、それ
ぞれの値のみならず、その値の近傍の範囲（おおむね４
５度、おおむね１３５度、おおむね２２５度、およびお
おむね３１５度）を含むことができる。さらに、前記位
相差検出手段は、前記基準信号の振幅が前記所定の振幅
値と実質一致したときの前記被調整信号の振幅を検出
し、その検出値と前記所定の振幅値またはその極性信号
を乗算した値を該基準信号の１または２周期分累算した
値を前記基準信号と前記被調整信号の位相差を表す信号
として出力する。

【００２０】前記位相差検出手段により検出された前記
基準信号と前記被調整信号の位相差を表す信号に基づい
て前記基準信号の振幅を調整した信号を前記被調整信号
に加減算することにより該被調整信号の位相を操作し、
前記基準信号と該被調整信号の位相差を所定の位相差に
調整する位相補正手段をさらに有する。ここで、前記所
定の位相差は、９０度としてもよい。

【００２１】前記補正演算手段は、前記補正信号検出手
段より得られた前記各出力信号の最大値と最小値の差を
求めて振幅の規定値に対する補正量を演算する振幅補正
演算手段と、前記補正信号検出手段より得られた前記各
出力信号の最大値と最小値の平均値を求めてオフセット
の規定値に対する補正量を演算するオフセット補正演算
手段により構成することができる。

【００２２】本実施形態によれば、作業者によらずエン
コーダから出力される複数の位相が異なる複数相（例え
ば２相）の各出力信号の振幅とオフセット調整ができ、
さらに前記各出力信号間の位相差の正確な検出が行われ
ることによる位相差の自動調整ができる。また、温度変
化や経年変化により前記各出力信号の振幅、オフセット
および位相差が変化した場合でもそれぞれの変化の補正
を可能とすることができる。

【００２３】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。［第１の実施例］まず、本発明の第１の実施例について
説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係るエンコ
ーダ出力信号の自動調整装置の概略構成図である。図１
において、エンコーダ５００は、回転角度または移動距
離に応じて正弦波信号を出力する。一般的には、Ａ相と
Ｂ相と呼ばれる位相がおおよそ９０度ずれた２相の正弦
波信号を出力する。

【００２４】Ａ相信号は、振幅補正手段である第１演算
器１０に入力され、ディジタル信号処理器１００からの
信号によりＡ相信号である正弦波信号の振幅が規定値に
調整される。第１演算器１０は、例えばＤ／Ａ変換器等
により構成される。この場合、エンコーダ出力信号であ
るＡ相信号は、Ｄ／Ａ変換器のリファレンス入力に接続
され、ディジタル信号処理器１００からの振幅補正信号
と乗算され、振幅が調整される。

【００２５】第１演算器１０で振幅を補正された正弦波
信号は、オフセット補正手段である第２演算器１２に入
力され、その正弦波信号のオフセットがディジタル信号
処理器１００から第２演算器１２にＤ／Ａ変換器１４を
介して入力されるオフセット補正信号により規定値に調
整される。第２演算器１２は、例えば加算器等により構
成される。

【００２６】第２演算器１２の出力は、Ａ／Ｄ変換器１
６に入力され、ディジタル信号に変換されてディジタル
信号処理器１００に入力される。ディジタル信号処理器
１００は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉ
ｎｇＵｎｉｔ）やＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎ
ａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）、またはＡＳＩＣ（Ａｐｐ
ｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａ
ｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔｓ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ
ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）等
により構成される。

【００２７】Ｂ相信号も同様に、振幅補正手段である第
３演算器２０に入力され、ディジタル信号処理器１００
からの信号によりＢ相信号である正弦波信号の振幅が規
定値に調整される。第３演算器２０は、例えばＤ／Ａ変
換器等により構成される。この場合、エンコーダ出力信
号であるＢ相信号は、Ｄ／Ａ変換器のリファレンス入力
に接続され、ディジタル信号処理器１００からの振幅補
正信号と乗算され、振幅が調整される。

【００２８】第３演算器２０の出力は、オフセット補正
手段である第４演算器２２に入力され、ディジタル信号
処理器１００からＤ／Ａ変換器２４を介して第４演算器
２２に入力されるオフセット補正信号により、第３演算
器２０の出力である正弦波信号のオフセットが規定値に
調整される。第４演算器２２は、例えば加算器等により
構成される。

【００２９】Ｄ／Ａ変換器１８のリファレンスには、第
２演算器１２からの振幅とオフセットが調整されたＡ相
信号が入力され、ディジタル信号処理器１００からのＡ
相とＢ相の位相差の所定値からのずれを表す位相差補正
信号に基づいてＤ／Ａ変換器１８の出力信号が生成され
る。Ｄ／Ａ変換器１８の出力信号は、第４演算器２２に
入力され、振幅とオフセットが調整されたＢ相信号に加
算されることによりＢ相信号の位相を操作し、Ａ相信号
とＢ相信号の位相差が所定値に調整される。第４演算器
２２の出力は、Ａ／Ｄ変換器２６に入力され、ディジタ
ル信号に変換されてディジタル信号処理器１００に入力
される。位相差補正信号が変化すると、第４演算器２２
から出力されるＢ相信号の振幅およびオフセットも変化
するが、これらはＡ／Ｄ変換器２６、ディジタル信号処
理器１００、第３演算器２０および第４演算器２２等か
らなる閉ループにより、上述のようにして補正される。

【００３０】なお、上述においては、Ａ相信号を基準と
してＢ相信号の位相を操作するようにしているが、Ｂ相
信号の位相はそのままとし、Ａ相信号の位相を操作して
Ａ相信号とＢ相信号の位相差を調整するようにしてもよ
い。その場合、Ｄ／Ａ変換器１８のリファレンスに第４
演算器２２からの振幅とオフセットが調整されたＢ相信
号を入力し、ディジタル信号処理器１００からのＡ相と
Ｂ相の位相差を表す信号に基づいてＤ／Ａ変換器１８の
出力信号を生成するよう構成してもよい。この場合、こ
のＤ／Ａ変換器１８の出力信号が第２演算器１２に入力
され、振幅とオフセットが調整されたＡ相信号に加算さ
れることによりＡ相信号の位相が操作され、Ａ相信号と
Ｂ相信号の位相差が所定値に調整される。

【００３１】次に、本実施例の主要な構成であるディジ
タル信号処理器１００について説明する。図２は、図１
のディジタル信号処理器１００の概略構成図である。図
２のディジタル信号処理器１００は、補正信号検出部１
２０と補正演算部１７０により構成される。ただし、デ
ィジタル信号処理器１００の各構成における具体的な処
理は以下に説明するものに限定されるものではなく、同
様な機能を実現できるものであればどのようなものであ
ってもよい。

【００３２】図３は、図２の補正信号検出部１２０の概
略構成図である。Ａ相信号のディジタル信号であるＡ／
Ｄ変換器１６の出力は、最大値検出部１２２および最小
値検出部１２４に入力される。最大値検出部１２２は、
Ａ／Ｄ変換器１６からの出力信号の最大値を検出し、最
小値検出部１２４は、Ａ／Ｄ変換器１６からの出力信号
の最小値を検出し、それぞれ補正演算部１７０に出力す
る。また、Ｂ相信号のディジタル信号であるＡ／Ｄ変換
器２６の出力についてもＡ相と同様な構成により同様な
動作が行われるため、図３における最大値検出部１４
２、最大値検出部１４４に関する説明は省略する。

【００３３】図４は、図２の補正演算部１７０の概略構
成図である。Ａ相信号における最大値検出部１２２の出
力および最小値検出部１２４の出力は、振幅補正演算部
１７２とオフセット補正演算部１７４に入力される。振
幅補正演算部１７２は、入力された最大値と最小値の差
を求めて振幅の規定値に対する補正量を演算し、その補
正量を振幅補正信号として第１演算器１０に出力する。
オフセット補正演算部１７４は、入力された最大値と最
小値の平均値を求めてオフセットの規定値に対する補正
量を演算し、その補正量をオフセット補正信号としてＤ
／Ａ変換器１４に出力する。また、Ｂ相信号についても
Ａ相と同様な構成により同様な動作が行われるため、図
４における振幅補正演算部１７６およびオフセット補正
演算部１７８に関する説明は省略する。

【００３４】これらの動作により、容易かつ正確に各出
力信号、すなわちＡ相信号とＢ相信号の振幅とオフセッ
トを算出し、振幅とオフセットの各規定値に対する補正
量を演算し、前記各出力信号の振幅とオフセットの自動
調整を行うことが可能となる。

【００３５】図３において、位相差検出部２２０は、Ａ
／Ｄ変換器１６とＡ／Ｄ変換器２６からの信号より、Ａ
相信号とＢ相信号の位相差を検出する。

【００３６】図５は、図３の位相差検出部２２０の概略
構成図である。ここで、Ａ相信号とＢ相信号の位相差検
出の原理を図６を用いて簡単に説明する。図６は、図１
のエンコーダから出力されるＡ相信号、Ｂ相信号、およ
びＡ相信号とＢ相信号を乗算した信号の各波形図であ
る。図６において、細実線で示す信号をＡ相信号Ａ
（ｔ）、破線をＢ相信号Ｂ（ｔ）として下記の数１に示
す（１）式および（２）式のように表す。

【００３７】

【数１】ここで、Ｖ_aはＡ相信号の振幅、Ｖ_bはＢ相信号の振
幅、θ_b はＡ相信号とＢ相信号の位相差９０度からの位
相ずれをそれぞれ表す。

【００３８】Ａ相信号Ａ（ｔ）とＢ相信号Ｂ（ｔ）の乗
算を行うと、下記の数２に示す（３）式のように表され
る。

【００３９】

【数２】上記した（３）式に示される波形を図６における太実線
で表す。図６の横軸は、説明を容易にするため角度
（度）を示している。図６より、Ａ（ｔ）＊Ｂ（ｔ）
は、Ａ相信号Ａ（ｔ）およびＢ相信号Ｂ（ｔ）に対し、
周期が１／２になっていることが分かる。

【００４０】Ａ相信号とＢ相信号の位相差９０度からの
位相ずれθ_b を変えてＡ（ｔ）＊Ｂ（ｔ）の波形を見る
と、図７のようになる。ここで、図７は、図６における
Ａ相信号Ａ（ｔ）とＢ相信号Ｂ（ｔ）の乗算によるθ_b
＝０度（実線）、１０度（点線）、−１０度（一点鎖
線）の場合の各波形図である。θ_b ＝０度のときはオフ
セットが零であり、Ａ相信号Ａ（ｔ）およびＢ相信号Ｂ
（ｔ）に対して周期が１／２の正弦波となるが、θ_b ＝
１０度のときは負のオフセットを伴った周期が１／２の
正弦波となり、θ_b ＝−１０度のときは正のオフセット
を伴った周期が１／２の正弦波となる。

【００４１】すなわち、（３）式の右辺第１項がＡ相信
号とＢ相信号の位相差９０度からの位相ずれθ_b を表す
オフセット成分となり、（３）式の右辺第２項が周期が
１／２の正弦波成分となる。従って、（３）式の右辺第
２項の周期が１／２の正弦波成分を除去し、（３）式の
右辺第１項のｓｉｎ（θ_b ）で表されるオフセット成分
を取り出すことにより、Ａ相とＢ相の位相差を検出する
ことが可能となる。

【００４２】Ａ相信号Ａ（ｔ）とＢ相信号Ｂ（ｔ）の乗
算において、Ａ相信号Ａ（ｔ）を基準信号、Ｂ相を被調
整信号とし、基準信号の位相を４５度、１３５度、２２
５度および３１５度における位相差の検出を行うことを
考える。

【００４３】（３）式にて、上記所定値におけるＡ相信
号Ａ（ｔ）とＢ相信号Ｂ（ｔ）の乗算値は、下記の数３
に示す（４）式〜（７）式のように表される。

【００４４】

【数３】（４）式〜（７）式に示される値の累積演算を行うと、
下記の数４に示す（８）式のように表される。

【００４５】

【数４】（８）式より、先に説明した基準信号に対して周期が１
／２の正弦波成分が除去され、ｓｉｎ（θ_b ）が得られ
る。これにより、Ａ相信号Ａ（ｔ）とＢ相信号Ｂ
（ｔ）、すなわち基準信号と被調整信号の位相差を感度
よく検出することが可能となる。

【００４６】次に、図５を参照して位相差検出部２２０
の説明を行う。上記したＡ相信号Ａ（ｔ）とＢ相信号Ｂ
（ｔ）の乗算と累積（累算または積算）は、第１基準値
２３０および第２基準値２３２を用いて比較部２２８、
検出部２２２、極性判定部２２４および累積演算部２２
６により等価的に行われる。

【００４７】例えば、Ａ相信号Ａ（ｔ）を基準信号と
し、これを正弦波信号として、第１基準値２３０はＡ相
信号Ａ（ｔ）の４５度と１３５度の振幅値に設定され、
第２基準値２３２は２２５度と３１５度の振幅値に設定
されているとする。

【００４８】比較部２２８は、Ａ／Ｄ変換器１６からの
Ａ相信号Ａ（ｔ）、すなわち基準信号の値を、第１基準
値２３０および第２基準値２３２と比較し、基準値と等
しい場合にのみ検出部２２２に信号検出命令を出力し、
検出部２２２においてＡ／Ｄ変換器２６からのＢ相信号
Ｂ（ｔ）、すなわち被調整信号の値を検出する。

【００４９】また、比較部２２８は、出力した信号検出
命令に応じて極性判定部２２４に極性信号を出力する。
例えば、Ａ／Ｄ変換器１６からの基準信号が第１基準値
２３０に設定されている４５度と１３５度の振幅値に等
しい場合は極性信号として正の信号を出力し、第２基準
値２３２に設定されている２２５度と３１５度の振幅値
に等しい場合は極性信号として負の信号を出力する。こ
の極性信号は、Ａ相信号の振幅を√２としたときの４５
度、１３５度、２２５度および３１５度におけるＡ相信
号の振幅値として極性判定部２２４に入力される。

【００５０】極性判定部２２４では、検出部２２２から
の検出信号と比較部２２８からの極性信号を掛け合わ
せ、累積演算部２２６に出力する。累積演算部２２６で
は、極性判定部２２４からの信号を累積（例えば１周期
分ずつ累算または積算）し、先に説明した基準信号に対
する周期が１／２の正弦波成分を除去し、ｓｉｎ
（θ_b）で表される基準信号と被調整信号の位相差を検
出する。これにより、Ａ相信号Ａ（ｔ）とＢ相信号Ｂ
（ｔ）、すなわち基準信号と被調整信号の位相差を感度
よく検出することが可能となる。

【００５１】ここで、上記基準値は、４５度、１３５
度、２２５度、および３１５度のうち少なくともいずれ
か一つの値に対する正弦波信号の振幅値に設定されても
よい。この場合、検出部２２２で検出された信号は、上
記の各角度に対しそれぞれｓｉｎ（９０°）、ｓｉｎ
（２７０°）、ｓｉｎ（４５０°）、およびｓｉｎ（６
３０°）により表される先に説明した基準信号に対する
周期が１／２の正弦波成分を除去する必要があり、検出
部２２２で検出された信号より上記４５度の振幅値を設
定した場合はｓｉｎ（９０°）、１３５度ではｓｉｎ
（２７０°）、２２５度ではｓｉｎ（４５０°）、そし
て３１５度ではｓｉｎ（６３０°）に、それぞれ対応す
る値を減算しなければならない。ｓｉｎ（θ）に対応す
る値としては、例えばＡ相信号Ｖ_a ＊ｓｉｎ（θ−９０
°）におけるＢ相信号Ｖ_b ＊ｃｏｓ（θ＋θ_b −９０
°）の振幅値Ｖ_b にＡ相信号の振幅Ｖ_a の１／２を乗じ
た値を用いる。

【００５２】また、第１基準値２３０は、例えばＡ相信
号Ａ（ｔ）、すなわち基準信号の最大値に設定され、第
２基準値２３２は、最小値に設定されてもよい。この場
合も比較部２２８は、Ａ／Ｄ変換器１６からのＡ相信号
Ａ（ｔ）、すなわち基準信号と第１基準値２３０および
第２基準値２３２との値を比較し、基準値と等しい場合
にのみ検出部２２２に信号検出命令を出力し、検出部２
２２においてＡ／Ｄ変換器２６からのＢ相信号Ｂ
（ｔ）、すなわち被調整信号の値を検出する。

【００５３】また、比較部２２８は、出力した信号検出
命令に応じて極性判定部２２４に極性信号を出力する。
例えば、Ａ／Ｄ変換器１６からの基準信号が第１基準値
２３０に設定されている最大値に等しい場合は極性信号
として正の信号を出力し、第２基準値２３２に設定され
ている最小値に等しい場合は極性信号として負の信号を
出力する。

【００５４】極性判定部２２４では、検出部２２２から
の検出信号と比較部２２８からの極性信号を掛け合わ
せ、累積演算部２２６に出力する。累積演算部２２６で
は、極性判定部２２４からの信号を累積し、ｓｉｎ（θ
_b ）で表される基準信号と被調整信号の位相差を検出す
る。これにより、Ａ相信号Ａ（ｔ）とＢ相信号Ｂ
（ｔ）、すなわち基準信号と被調整信号の位相差を容易
に検出することが可能となる。

【００５５】また、上記基準値は、最大値および最小値
のうち少なくともどちらか一つの値に設定されてもよ
い。この場合、検出部２２２で検出された信号におい
て、先に説明した基準信号に対する周期が１／２の正弦
波成分は、ｓｉｎ（１８０°）＝０、またはｓｉｎ（３
６０°）＝０となるため除去する必要がない。

【００５６】累積演算部２２６は、補正演算部１７０の
位相補正演算部１８０に基準信号と被調整信号の位相差
を表す信号を出力する。図４に示される位相補正演算部
１８０は、位相差検出部２２０で検出された基準信号と
被調整信号の位相差を表す信号の平均化処理を行い、Ｄ
／Ａ変換器１８に出力する。

【００５７】次に、図１において説明したＤ／Ａ変換器
１８と第４演算器２２による位相補正の原理を説明す
る。Ａ相信号Ａ（ｔ）とＢ相信号Ｂ（ｔ）の定義は説明
を容易にするため下記の数５に示す（９）式および（１
０）式とする。

【００５８】

【数５】ここで、Ｖ_aはＡ相信号Ａ（ｔ）の振幅、Ｖ_bはＢ相信
号Ｂ（ｔ）の振幅、θ_bはＡ相信号とＢ相信号の位相差
９０度からの位相ずれをそれぞれ表す。

【００５９】（９）式および（１０）式について、Ａ相
信号Ａ（ｔ）にゲインＧを乗算してＢ相信号Ｂ（ｔ）に
加算すると下記の数６に示すように表される。

【００６０】

【数６】ここで、ｔａｎ^-1の項は、Ｂ相信号Ｂ（ｔ）の位相を表
している。この位相項において、位相ずれθ_b を打ち消
してＡ相信号とＢ相信号の位相差を９０度とするには、

【００６１】

【数７】とすればよい。

【００６２】従って、Ａ相信号Ａ（ｔ）、すなわち基準
信号と、Ｂ相信号Ｂ（ｔ）、すなわち被調整信号との位
相差を表す信号に基づいて基準信号のゲインＧを調整
し、被調整信号に加算（減算してもよい）することによ
り被調整信号の位相を操作し、基準信号と被調整信号の
位相差を調整することが可能となる。

【００６３】以上、説明した本実施例により、エンコー
ダから出力される位相が異なるＡ相とＢ相と呼ばれる２
相の各出力信号の振幅、オフセット、および前記各出力
信号間の位相差の正確な自動調整を行うことを可能と
し、結果として作業者の各種調整工程と時間を削減して
コストを低減するエンコーダ出力信号の自動調整装置お
よび自動調整方法を提供することが可能となる。

【００６４】また、エンコーダの温度感度や経年変化に
よる前記各出力信号の振幅とオフセット変化、および前
記各出力信号間の位相差の変化を補正し、常に高精度な
回転角度または移動距離の測定を行うことができるエン
コーダ出力信号の自動調整装置および自動調整方法を提
供することが可能となる。

【００６５】［第２の実施例］続いて、本発明の第２の
実施例について説明する。図８は、本発明の第２の実施
例に係るエンコーダ出力信号の自動調整装置における位
相差検出部２２０ａの概略構成図である。本実施例の位
相差検出部２２０ａは、第１の実施例における図５の位
相差検出部２２０に代えて用いることができる。

【００６６】図８において、Ａ／Ｄ変換器１６とＡ／Ｄ
変換器２６からの信号を乗算部２３４により乗算し、そ
の出力を累積演算部２２６にて累積し、先に説明した基
準信号に対する周期が１／２の正弦波成分を除去し、ｓ
ｉｎ（θ_b ）で表される基準信号と被調整信号の位相差
を検出して補正演算部１７０へ出力するよう構成され
る。

【００６７】本実施例においても、第１の実施例と同様
にＡ相信号Ａ（ｔ）とＢ相信号Ｂ（ｔ）、すなわち基準
信号と被調整信号の位相差を感度よく検出することが可
能である。

【００６８】［第３の実施例］続いて、本発明の第３の
実施例について説明する。図９は、本発明の第３の実施
例に係るエンコーダ出力信号の自動調整装置の概略構成
図である。エンコーダ５００からのＡ相信号Ａ（ｔ）お
よびＢ相信号Ｂ（ｔ）は、直接Ａ／Ｄ変換器１６および
Ａ／Ｄ変換２６に入力され、Ａ／Ｄ変換器１６の出力と
Ａ／Ｄ変換器２６の出力は、ディジタル信号処理器１０
０ａに入力される。本実施例における振幅補正手段、オ
フセット補正手段および位相補正手段としての動作は、
全てディジタル信号処理器１００ａの内部で行われる。
すなわち、本実施例においては、図１に示す第１の実施
例の第１演算器１０に代わる手段としてディジタル乗算
器が、第２演算器１２に代わる手段としてディジタル加
減算器が、Ｄ／Ａ変換器１８に代わる手段としてディジ
タル乗算器が用いられる。

【００６９】その他の構成および動作は第１の実施例と
同様であり、説明を省略する。また、Ｂ相に関してもＡ
相と同様であり、説明を省略する。

【００７０】本実施例のエンコーダ出力信号の自動調整
装置は、Ａ／Ｄ変換器１６，２６と、ディジタル信号処
理器１００ａで構成されるため、さらに低コストかつ小
型のエンコーダ出力信号の自動調整装置および自動調整
方法を提供することが可能となる。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エンコーダから出力される位相が異なる複数相（例えば
２相）の各出力信号の振幅、オフセット、および前記各
出力信号間の位相差の正確な自動調整を行うことを可能
とし、結果として作業者の各種調整工程と時間を削減し
てコストを低減するエンコーダ出力信号の自動調整装置
および自動調整方法を提供することが可能となる。

【００７２】また、エンコーダの温度感度や経年変化に
よる前記各出力信号の振幅とオフセット変化、および前
記各出力信号間の位相差の変化を補正し、常に高精度な
回転角度または移動距離の測定を行うことができるエン
コーダ出力信号の自動調整装置および自動調整方法を提
供することが可能となる。

【００７３】さらに、上記した第３の実施例のように、
エンコーダ出力信号の自動調整装置をＡ／Ｄ変換器とデ
ィジタル信号処理器で構成すれば、前記効果に加えてさ
らに低コストかつ小型のエンコーダ出力信号の自動調整
装置および自動調整方法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るエンコーダ出力
信号の自動調整装置の概略構成図である。

【図２】図１のディジタル信号処理器１００の概略構
成図である。

【図３】図２の補正信号検出部１２０の概略構成図で
ある。

【図４】図２の補正演算部１７０の概略構成図であ
る。

【図５】図３の位相差検出部２２０の概略構成図であ
る。

【図６】図１のエンコーダから出力されるＡ相信号と
Ｂ相信号、およびＡ相信号とＢ相信号の乗算による各波
形図である。

【図７】図６におけるＡ相信号Ａ（ｔ）とＢ相信号Ｂ
（ｔ）の乗算によるθ_b ＝０度（実線）、１０度（点
線）、−１０度（一点鎖線）の場合の各波形図である。

【図８】本発明の第２の実施例に係るエンコーダ出力
信号の自動調整装置における位相差検出部の概略構成図
である。

【図９】本発明の第３の実施例に係るエンコーダ出力
信号の自動調整装置の概略構成図である。

【図１０】従来例に係るエンコーダ読み取り信号の補
正回路を示す概略構成図である。

【図１１】従来例に係るエンコーダへの入力回転方向
が反転した場合の一例を示す波形図である。

【符号の説明】

１０：第１演算器、１２：第２演算器、１４，１８，２
４：Ｄ／Ａ変換器、１６，２６：Ａ／Ｄ変換器、２０：
第３演算器、２２：第４演算器、１００，１００ａ：デ
ィジタル信号処理器、１２０：補正信号検出部、１２
２，１４２：最大値検出部、１２４，１４４：最小値検
出部、１７０：補正演算部、１７２，１７６：振幅補正
演算部、１７４，１７８：オフセット補正演算部、１８
０：位相補正演算部、２２０，２２０ａ：位相差検出
部、２２２：検出部、２２４：極性判定部、２２６：累
積演算部、２２８：比較部、２３０：第１基準値、２３
２：第２基準値、２３４：乗算部、５００：エンコー
ダ、６０１，６０２：コンパレータ、６０３：方向信号
生成部、６０４：カウントクロック生成部、６０５：カ
ウンタ、６０６，６０７：フリップフロップ、６０８：
カウント値比較部、６０９：検出シーケンサ、６１０：
セレクタ、６１１：Ａ／Ｄ変換器、６１２：ＲＡＭ、６
１４：ＣＰＵ、６２０：回転検知部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定物の回転角度または移動距離に応
じてエンコーダから出力される互いに位相の異なる複数
の各出力信号の最大値と最小値を検出する補正信号検出
手段と、該補正信号検出手段により検出された最大値と
最小値より前記各出力信号の振幅とオフセットを算出し
て振幅とオフセットの各規定値に対する補正量を演算す
る補正演算手段と、該補正演算手段の演算出力に基づい
て前記各出力信号の振幅を調整する振幅補正手段と、該
補正演算手段の演算出力に基づいて前記各出力信号のオ
フセットを調整するオフセット補正手段と、前記複数の
出力信号のうち１つの信号を基準信号、他の信号を被調
整信号として所定のタイミングにおける基準信号と被調
整信号の振幅値を乗算した値に基づいて前記基準信号と
前記被調整信号の位相差を検出する位相差検出手段とを
有することを特徴とするエンコーダ出力信号の自動調整
装置。
【請求項２】前記位相差検出手段は、前記基準信号の
振幅が所定の振幅値となったとき、前記被調整信号の振
幅を検出し、その検出値と前記所定の振幅値またはその
極性信号とを乗算した値に基づいて前記基準信号と前記
被調整信号の位相差を検出することを特徴とする請求項
１に記載のエンコーダ出力信号の自動調整装置。
【請求項３】前記所定の振幅値が、前記基準信号を正
弦波信号としたときの、４５度、１３５度、２２５度お
よび３１５度のうちの少なくとも一つの位相における振
幅値であることを特徴とする請求項２に記載のエンコー
ダ出力信号の自動調整装置。
【請求項４】前記所定の振幅値が、前記基準信号の最
大値および最小値のうちのいずれか一方であることを特
徴とする請求項２に記載のエンコーダ出力信号の自動調
整装置。
【請求項５】前記所定の振幅値が、前記基準信号を正
弦波信号としたときの、４５度、１３５度、２２５度お
よび３１５度の位相における振幅値であることを特徴と
する請求項２に記載のエンコーダ出力信号の自動調整装
置。
【請求項６】前記所定の振幅値が、前記基準信号の最
大値および最小値であることを特徴とする請求項２に記
載のエンコーダ出力信号の自動調整装置。
【請求項７】前記位相差検出手段は、前記基準信号の
振幅が前記所定の振幅値と実質一致したときの前記被調
整信号の振幅を検出し、その検出値と前記所定の振幅値
またはその極性信号を乗算した値を該基準信号の１また
は２周期分累算した値を前記基準信号と前記被調整信号
の位相差を表す信号として出力することを特徴とする請
求項５または６に記載のエンコーダ出力信号の自動調整
装置。
【請求項８】前記位相差検出手段により検出された前
記基準信号と前記被調整信号の位相差を表す信号に基づ
いて前記基準信号の振幅を調整した信号を前記被調整信
号に加減算することにより該被調整信号の位相を操作
し、前記基準信号と該被調整信号の位相差を所定の位相
差に調整する位相補正手段をさらに有することを特徴と
する請求項１〜７のいずれか１つに記載のエンコーダ出
力信号の自動調整装置。
【請求項９】前記所定の位相差が９０度であることを
特徴とする請求項８に記載のエンコーダ出力信号の自動
調整装置。
【請求項１０】前記補正演算手段は、前記補正信号検
出手段より得られた前記各出力信号の最大値と最小値の
差を求めて振幅の規定値に対する補正量を演算する振幅
補正演算手段と、前記補正信号検出手段より得られた前
記各出力信号の最大値と最小値の平均値を求めてオフセ
ットの規定値に対する補正量を演算するオフセット補正
演算手段により構成されることを特徴とする請求項１〜
９のいずれか１つに記載のエンコーダ出力信号の自動調
整装置。
【請求項１１】被測定物の回転角度または移動距離に
応じてエンコーダから出力される互いに位相の異なる複
数の各出力信号の最大値と最小値を検出する補正信号検
出工程と、該補正信号検出工程により検出された最大値
と最小値より前記各出力信号の振幅とオフセットを算出
して振幅とオフセットの各規定値に対する補正量を演算
する補正演算工程と、該補正演算工程の演算出力に基づ
いて前記各出力信号の振幅を調整する振幅補正工程と、
該補正演算工程の演算出力に基づいて前記各出力信号の
オフセットを調整するオフセット補正工程と、前記複数
の出力信号のうち１つの信号を基準信号、他の信号を被
調整信号として所定のタイミングにおける基準信号と被
調整信号の振幅値を乗算した値に基づいて前記基準信号
と前記被調整信号の位相差を検出する位相差検出工程と
を有することを特徴とするエンコーダ出力信号の自動調
整方法。