(57)【要約】【課題】回転角検出装置における補正値を精度よく生成し、且つ、補正検出角度におけるノイズを低減する。【解決手段】磁場検出装置が検出した少なくとも２つの方向における磁場に基づいて、磁場発生源の回転角を検出する回転角検出装置であって、回転角の補正値を算出する補正値算出部と、磁場検出装置が出力する磁場検出信号と、補正値とに基づいて、磁場発生源の回転角を示す角度出力信号を出力する角度出力部と、角度出力信号を出力するために用いられる第１のフィルタ特性と、補正値を算出するために用いられ、第１のフィルタ特性とは異なる第２のフィルタ特性とが選択可能なフィルタ部と、を備える回転角検出装置を提供する。【選択図】図３
2020063915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場検出装置が検出した少なくとも２つの方向における磁場に基づいて、磁場発生源の回転角を検出する回転角検出装置であって、
前記回転角の補正値を算出する補正値算出部と、
前記磁場検出装置が出力する磁場検出信号と、前記補正値とに基づいて、前記磁場発生源の回転角を示す角度出力信号を出力する角度出力部と、
前記角度出力信号を出力するために用いられる第１のフィルタ特性と、前記補正値を算出するために用いられ、前記第１のフィルタ特性とは異なる第２のフィルタ特性とが選択可能なフィルタ部と、
を備える回転角検出装置。
【請求項２】
前記第１のフィルタ特性において信号を通過させる帯域は、前記第２のフィルタ特性において信号を通過させる帯域よりも狭帯域である
請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項３】
前記角度出力部は、
前記磁場検出信号に応じた第１演算信号を出力する第１演算部と、
前記第１演算信号に基づいて前記角度出力信号を出力する角度更新部と、
磁場補正信号を生成して前記第１演算部に出力するフィードバック部と
を備え、
前記フィルタ部は前記第１演算部からの出力をフィルタリングした信号を前記角度更新部に入力するように構成されており、
前記回転角検出装置が前記補正値を算出する場合に、
前記第１演算部は、前記磁場検出信号が入力されて前記第１演算信号を出力し、
前記角度更新部は、前記第２のフィルタ特性を用いてフィルタリングした信号が入力されて未補正角度信号を生成し、
前記補正値算出部は前記未補正角度信号に基づいて前記補正値を算出し、
前記回転角検出装置が前記角度出力信号を生成する場合に、
前記第１演算部は、前記磁場検出信号および前記磁場補正信号が入力されて前記第１演算信号を出力し、
前記角度更新部は、前記第１のフィルタ特性を用いてフィルタリングした信号が入力されて前記角度出力信号を生成し、
前記フィードバック部は前記角度出力信号と前記補正値とを入力して前記磁場補正信号を算出して前記第１演算部にフィードバックする
請求項１または２に記載の回転角検出装置。
【請求項４】
前記角度出力部は、前記磁場検出装置が検出した磁場に応じた磁場検出信号と、前記補正値とに応じた角度信号を出力する角度演算部を備え、
前記補正値算出部は、前記角度演算部が前記補正値を用いずに出力した前記角度信号に基づいて補正値を算出し、
前記フィルタ部は、前記回転角の補正値を算出する場合に、前記角度信号を前記第２のフィルタ特性を用いてフィルタリングした信号を前記補正値算出部に入力し、前記補正値を用いて前記角度出力信号を生成する場合に、前記角度信号を前記第１のフィルタ特性を用いてフィルタリングした信号を前記角度出力信号として出力する
請求項１または２に記載の回転角検出装置。
【請求項５】
前記角度出力部は、
前記磁場検出装置が検出した磁場に応じた磁場検出信号に基づいて、前記角度出力信号を出力する角度演算部を有し、
前記補正値算出部は、前記角度演算部が前記補正値を用いずに出力する前記角度出力信号に基づいて補正値を算出し、
前記フィルタ部は、前記補正値を算出する場合に、前記磁場検出信号を前記第２のフィルタ特性を用いてフィルタリングした信号を前記角度演算部に入力し、前記補正値を用いて前記角度出力信号を生成する場合に、前記磁場検出信号を前記第１のフィルタ特性を用いてフィルタリングした信号を前記角度演算部に入力する
請求項１または２に記載の回転角検出装置。
【請求項６】
前記補正値算出部は、前記角度更新部が前記補正値を用いずに生成した前記角度出力信号と、予め設定される遅延特性を有するフィルタを通過した基準角度信号とに基づいて補正値を算出する
請求項３に記載の回転角検出装置。
【請求項７】
磁場検出装置が検出した少なくとも２つの方向における磁場に基づいて、磁場発生源の回転角を検出する回転角検出方法であって、
第１のフィルタ特性と、前記第１のフィルタ特性とは異なる第２のフィルタ特性とが選択可能なフィルタ部において、前記第２のフィルタ特性が選択された前記フィルタ部を通過した信号に基づいて、回転角の補正値を算出する補正値算出段階と、
前記第１のフィルタ特性が選択された前記フィルタ部を通過した信号と、前記補正値とに基づいて、前記磁場発生源の回転角を示す角度出力信号を出力する角度出力段階と
を備える回転角検出方法。
【請求項８】
コンピュータに、請求項７に記載の回転角検出方法を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角検出装置、回転角検出方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転体に磁場発生部を設け、回転体の周囲で計測した磁場成分に基づいて回転体の回転角を検出する装置が知られている（例えば、特許文献１）。
特許文献１  特許第６１９１８４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
回転角検出装置においては、予め取得した回転角の誤差の情報に基づいて、回転角を補正する。このため、回転角の誤差の情報を精度よく取得できることが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、磁場検出装置が検出した少なくとも２つの方向における磁場に基づいて、磁場発生源の回転角を検出する回転角検出装置を提供する。回転角検出装置は、回転角の補正値を算出する補正値算出部を備えてよい。回転角検出装置は、磁場検出装置が出力する磁場検出信号と、補正値とに基づいて、磁場発生源の回転角を示す角度出力信号を出力する角度出力部を備えてよい。回転角検出装置は、角度出力信号を出力するために用いられる第１のフィルタ特性と、補正値を算出するために用いられ、第１のフィルタ特性とは異なる第２のフィルタ特性とが選択可能なフィルタ部を備えてよい。
【０００５】
第１のフィルタ特性において信号を通過させる帯域は、第２のフィルタ特性において信号を通過させる帯域よりも狭帯域であってよい。
【０００６】
角度出力部は、磁場検出信号に応じた第１演算信号を出力する第１演算部を備えてよい。角度出力部は、第１演算信号に基づいて角度出力信号を出力する角度更新部を備えてよい。角度出力部は、磁場補正信号を生成して第１演算部に出力するフィードバック部を備えてよい。フィルタ部は第１演算部からの出力をフィルタリングした信号を角度更新部に入力するように構成されてよい。回転角検出装置が補正値を算出する場合に、第１演算部は、磁場検出信号が入力されて第１演算信号を出力してよい。角度更新部は、第２のフィルタ特性を用いてフィルタリングした信号が入力されて未補正角度信号を生成してよい。補正値算出部は未補正角度信号に基づいて補正値を算出してよい。回転角検出装置が角度出力信号を生成する場合に、第１演算部は、磁場検出信号および磁場補正信号が入力されて第１演算信号を出力してよい。角度更新部は、第１のフィルタ特性を用いてフィルタリングした信号が入力されて角度出力信号を生成してよい。フィードバック部は角度出力信号と補正値とを入力して磁場補正信号を算出して第１演算部にフィードバックしてよい。
【０００７】
角度出力部は、磁場検出装置が検出した磁場に応じた磁場検出信号と、補正値とに応じた角度信号を出力する角度演算部を有してよい。補正値算出部は、角度演算部が補正値を用いずに出力した角度信号に基づいて補正値を算出してよい。フィルタ部は、回転角の補正値を算出する場合に、角度信号を第２のフィルタ特性を用いてフィルタリングした信号を補正値算出部に入力してよい。フィルタ部は、補正値を用いて角度出力信号を生成する場合に、角度信号を第１のフィルタ特性を用いてフィルタリングした信号を角度出力信号として出力してよい。
【０００８】
角度出力部は、磁場検出装置が検出した磁場に応じた磁場検出信号に基づいて、角度出力信号を出力する角度演算部を有してよい。補正値算出部は、角度演算部が補正値を用いずに出力する角度出力信号に基づいて補正値を算出してよい。フィルタ部は、補正値を算出する場合に、磁場検出信号を第２のフィルタ特性を用いてフィルタリングした信号を角度演算部に入力してよい。フィルタ部は、補正値を用いて角度出力信号を生成する場合に、磁場検出信号を第１のフィルタ特性を用いてフィルタリングした信号を角度演算部に入力してよい。
【０００９】
補正値算出部は、角度更新部が補正値を用いずに生成した角度出力信号と、予め設定される遅延特性を有するフィルタを通過した基準角度信号とに基づいて補正値を算出してよい。
【００１０】
本発明の第２の態様においては、磁場検出装置が検出した少なくとも２つの方向における磁場に基づいて、磁場発生源の回転角を検出する回転角検出方法を提供する。当該方法は、第１のフィルタ特性と、第１のフィルタ特性とは異なる第２のフィルタ特性とが選択可能なフィルタ部において、第２のフィルタ特性が選択されたフィルタ部を通過した信号に基づいて、回転角の補正値を算出する補正値算出段階を備えてよい。当該方法は、第１のフィルタ特性が選択されたフィルタ部を通過した信号と、補正値とに基づいて、磁場発生源の回転角を示す角度出力信号を出力する角度出力段階を備えてよい。
【００１１】
本発明の第３の態様においては、コンピュータに、第２の態様に係る回転角検出方法を実行させるためのプログラムを提供する。
【００１２】
本発明の第三の態様においては、コンピュータに、第２の態様の回転角検出方法を実行させるためのプログラムを提供する。
【００１３】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】回転体２００の回転角を検出するシステム１０の一例を示す図である。
【図２】回転角検出装置１００の構成例を示すブロック図である。
【図３】角度演算部２８の構成例を示す図である。
【図４】図３に示した角度演算部２８を備える回転角検出装置１００の動作例を示すフローチャートである。
【図５】第１のフィルタ特性および第２のフィルタ特性のゲイン−周波数特性の一例を示す図である。
【図６】第１のフィルタ特性および第２のフィルタ特性の群遅延−周波数特性の一例を示す図である。
【図７】α＝０．０２、β＝Ｏｘ＝Ｏｙ＝０としたときの、角度誤差特性の一例を示している。
【図８】補正値を用いて算出した補正検出角度φｏの角度誤差特性の一例を示している。
【図９】回転角検出装置１００の他の例を示す図である。
【図１０】図９に示した回転角検出装置１００の動作例を示すフローチャートである。
【図１１】回転角検出装置１００の他の構成例を示す図である。
【図１２】図１１に示した回転角検出装置１００の動作例を示すフローチャートである。
【図１３】回転角検出装置１００の他の構成例を示す図である。
【図１４】図１３に示した回転角検出装置１００の動作例を示すフローチャートである。
【図１５】回転角検出装置１００の他の構成例を示す図である。
【図１６】図１５に示した回転角検出装置１００の動作例を示すフローチャートである。
【図１７】回転角検出装置１００として機能するコンピュータ１９００のハードウェア構成の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１６】
図１は、回転体２００の回転角を検出するシステム１０の一例を示す図である。回転体２００は、所定の回転軸２１０を中心として回転する。図１においては回転体２００が棒状の形状を有しているが、回転体２００の形状は図１の例に限定されない。
【００１７】
システム１０は、磁場発生源１２０、磁場検出装置１１０および回転角検出装置１００を備える。磁場発生源１２０は、回転体２００に固定されている。磁場発生源１２０は、回転体２００の回転に伴い回転する。本例の磁場発生源１２０は、回転軸２１０を中心として回転する。磁場発生源１２０は、Ｓ極およびＮ極を有する磁石であってよい。Ｓ極およびＮ極は、回転軸２１０と垂直な平面に沿って配置されてよい。
【００１８】
磁場検出装置１１０は、磁場発生源１２０が発生する磁場を検出する。磁場検出装置１１０は、磁場検出装置１１０が設けられた位置において、少なくとも２つの方向における磁場成分を検出する。本例の磁場検出装置１１０は、回転軸２１０と垂直な面において互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向の２つの方向における磁場成分を検出する。また図１の例では、磁場検出装置１１０は、回転軸２１０から離れた位置に配置されているが、他の例では、磁場検出装置１１０は、回転軸２１０が通過する位置に配置されていてもよい。磁場検出装置１１０は、２つの方向の磁場成分が、磁場発生源１２０の回転角に応じて変動する位置に設けられている。
【００１９】
磁場検出装置１１０は、検出した磁場成分のそれぞれを、電気信号に変換してよい。磁場検出装置１１０は、一例としてホール素子、または、磁気抵抗素子を含むが、磁場成分を検出する手段はこれに限定されない。
【００２０】
回転角検出装置１００は、磁場検出装置１１０が検出した磁場成分に基づいて、磁場発生源１２０の回転角を検出する。回転角検出装置１００は、電気信号を処理する信号処理部を有する。回転角検出装置１００は、コンピュータ等の汎用の装置であってよく、回転角を検出するための専用の装置であってもよい。回転角検出装置１００における一部または全部の構成は、磁場検出装置１１０と一体に設けられてよく、磁場検出装置１１０とは別に設けられてもよい。回転角検出装置１００における一部または全部の構成は、磁場検出装置１１０と共通の半導体基板に形成されてよい。
【００２１】
磁場検出装置１１０が検出するＸ軸方向およびＹ軸方向における磁場成分Ｖｘ（θ）、Ｖｙ（θ）は、下式で表すことができる。なお、本明細書においては、磁場成分Ｖｘ、Ｖｙ、角度φ、φｏ、θを示す信号を、これらの記号を用いて説明する場合がある。
【数１】
2020063915.tif 000003
θは磁場発生源１２０の基準角度である。基準角度は、磁場発生源１２０の実際の回転角度に対応する。基準角度をθ（ｉ）と記した場合、磁場発生源１２０が１周する角度３６０度をＮ等分した場合のｉ番目の角度を示している。Ｎは２以上の整数であり、ｉは０からＮ−１までの整数である。ＯｘおよびＯｙは、磁場検出装置１１０が検出する磁場成分のオフセット誤差を示している。αは、磁場検出装置１１０が検出する磁場成分の振幅誤差を示しており、−１＜α＜１である。βは、磁場検出装置１１０が検出する磁場成分の位相誤差を示しており、−π＜β＜＋πである。各誤差は磁場検出装置１１０が検出する磁場成分の誤差だけでなく、磁場検出装置１１０自身に生じる誤差も含んでもよい。
【００２２】
回転角検出装置１００において、式（１）および式（２）で示される磁場成分Ｖｘ（θ）、Ｖｙ（θ）の逆正接を算出することで、磁場発生源１２０の補正前の回転角を検出できる。本明細書では、補正前の回転角を未補正検出角度φと称する。未補正検出角度φの基準角度θに対する角度誤差は、下式で表すことができる。当該角度誤差は、式（３）に示すように、回転角度１周に対して周期的な誤差を有し、各振幅値は、式（１）、（２）において説明した各誤差成分と相関を有する。
【数２】
2020063915.tif 000004
【００２３】
回転角検出装置１００は、各誤差成分Ｏｘ、Ｏｙ、α、βを補正する補正値を算出し、当該補正値を用いて回転角を検出する。本明細書では、補正後の回転角を補正検出角度φｏと称する。本例の回転角検出装置１００は、補正値を取得する場合と、補正値を用いて回転角を算出する場合とで、異なるフィルタ特性を有するフィルタを適用することで、精度よく補正値を算出する。
【００２４】
図２は、回転角検出装置１００の構成例を示すブロック図である。回転角検出装置１００は、磁場検出装置１１０が検出した磁場成分に基づいて、磁場発生源１２０の回転角を検出する。本例の回転角検出装置１００は、第１信号処理部１４、第２信号処理部１６、角度演算部２８、基準角度生成部２２、角度誤差算出部２４および補正値算出部２６を備える。
【００２５】
第１信号処理部１４および第２信号処理部１６は、磁場発生源１２０の回転角が異なる少なくとも２つの角度状態（ｉ）において、磁場検出装置１１０における磁場検出信号を取得する。例えば磁場検出信号は、式（１）および式（２）に示す磁場成分を示す電気信号である。本例の第１信号処理部１４は、磁場成分Ｖｘを示す電気信号を取得する。第２信号処理部１６は、磁場成分Ｖｙを示す電気信号を取得する。第１信号処理部１４および第２信号処理部１６は、少なくとも２つの角度状態における磁場成分を取得する。本例の第１信号処理部１４および第２信号処理部１６は、Ｎ個の角度状態における磁場成分を取得する。第１信号処理部１４および第２信号処理部１６は、磁場成分を示す電気信号を、所定のタイミングでサンプリングすることで、各角度状態における磁場成分を取得してよい。
【００２６】
また、第１信号処理部１４および第２信号処理部１６は、磁場成分Ｖｘ、Ｖｙに対して所定の処理を行って出力してよい。例えば第１信号処理部１４および第２信号処理部１６は、入力される磁場成分Ｖｘ、Ｖｙの信号レベルを増幅してよく、所定のフィルタ処理を行ってもよい。
【００２７】
基準角度生成部２２は、基準角度θを生成する。例えば回転体２００等にロータリーエンコーダー等の角度検出手段を設けておき、基準角度生成部２２は、角度検出手段が検出した回転角度を基準角度θ（ｉ）として出力してよい。また、第１信号処理部１４および第２信号処理部１６は、基準角度生成部２２と同期して、磁場成分を示す電気信号を取得する。つまり第１信号処理部１４および第２信号処理部１６は、角度検出手段が基準角度θ（ｉ）を検出したときの、磁場成分を示す電気信号を取得する。角度演算部は、第１信号処理部１４および第２信号処理部１６が取得した信号から、未補正検出角度φ（ｉ）を生成する。角度演算部２８は、磁場成分Ｖｘ、Ｖｙの逆正接から、未補正検出角度φ（ｉ）を生成してよい。
【００２８】
なお、ロータリーエンコーダー等の角度検出手段を設けずに、回転体２００を等速回転するように制御して、等時間間隔で基準角度θ（ｉ）および磁場成分を取得してもよい。このような方法でも、実際の回転角度を示す基準角度と、基準角度に対応する磁場成分を取得できる。
【００２９】
角度誤差算出部２４は、基準角度θ（ｉ）と、未補正検出角度φ（ｉ）とに基づいて、角度誤差Δθ（ｉ）を生成する。角度誤差算出部２４は、未補正検出角度φ（ｉ）と、基準角度θ（ｉ）との差分を、角度誤差Δθ（ｉ）として算出してよい。
【００３０】
補正値算出部２６は、角度誤差Δθ（ｉ）に基づいて、補正値を算出する。補正値算出部２６は、角度誤差Δθ（ｉ）を、基準角度θでフーリエ級数展開して、各次数の振幅値に基づいて補正値を算出してよい。各次数の振幅値（例えば、ｓｉｎ１θ、ｃｏｓ１θ、ｓｉｎ２θ、ｃｏｓ２θの各振幅値）は、式（３）の右辺における各次数の振幅値に対応している。補正値算出部２６は、角度誤差Δθ（ｉ）のフーリエ級数の各次数の振幅値から、下式の補正値Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２を算出してよい。
【数３】
2020063915.tif 000005
【００３１】
補正値算出部２６は、算出した補正値を、角度演算部２８に設定する。角度演算部２８は、設定された補正値に基づいて、補正検出角度φｏを生成する。補正値の算出および設定は、回転角検出装置１００が動作を開始するときに１回だけ行ってよく、定期的に行ってよく、周囲環境の変動に応じて行ってもよい。
【００３２】
図３は、角度演算部２８の構成例を示す図である。本例の角度演算部２８は、第１演算部１３０、フィルタ部１４０、角度更新部５６、および、フィードバック部１５０を有する。これらの構成は閉ループを形成しており、磁場検出信号Ｖｘ、Ｖｙに対して、角度更新部５６が出力する角度出力信号φと補正値とを用いた演算を繰りかえすことで、角度出力信号を基準角度θに近づける。
【００３３】
第１演算部１３０は、磁場検出信号Ｖｘ、Ｖｙに応じた第１演算信号Ｖ''を出力する。回転角検出装置１００が補正値を算出する場合、第１演算部１３０は、磁場検出信号Ｖｘ、Ｖｙが入力され、補正値により補正されていない第１演算信号Ｖ''を出力する。回転角検出装置１００が補正検出角度φｏを出力する場合、第１演算部１３０は、磁場検出信号Ｖｘ、Ｖｙおよび磁場補正信号が入力され、補正値により補正された第１演算信号Ｖ''を出力する。本例の第１演算信号Ｖ''は、回転体２００の角加速度を示す信号である。第１演算信号Ｖ''は、回転体２００の回転角度を示す信号であってよく、回転体２００の角速度を示す信号であってもよい。
【００３４】
本例のフィルタ部１４０は、第１演算部１３０からの出力（つまり第１演算信号Ｖ''）をフィルタリングした信号を、角度更新部５６に入力するように構成されている。フィルタ部１４０は、第１のフィルタ特性と、第１のフィルタ特性とは異なる第２のフィルタ特性とが選択可能なフィルタである。第１のフィルタ特性は、角度出力信号φを出力するために用いられる。第２のフィルタ特性は、補正値を算出するために用いられる。本例のフィルタ部１４０は、第１のフィルタ特性を有する第１フィルタ５４−１と、第２のフィルタ特性を有する第２フィルタ５４−２と、選択部５５とを含む。本例の第１フィルタ５４−１および第２フィルタ５４−２は、並列に設けられ、共通の信号が入力されるフィルタである。選択部５５は、第１フィルタ５４−１を通過した信号と、第２フィルタ５４−２を通過した信号のいずれかを選択して出力する。他の例のフィルタ部１４０は、第１のフィルタ特性の設定と、第２のフィルタ特性の設定とを時分割で切り替えられるフィルタであってもよい。
【００３５】
本例の第１フィルタ５４−１および第２フィルタ５４−２は、第１演算信号Ｖ''がそれぞれ入力されて、それぞれのフィルタ特性でフィルタリングした信号を出力する。選択部５５は、回転角の補正値を算出する場合に第２フィルタ５４−２の出力信号を選択し、補正検出角度φｏを算出する場合に第１フィルタ５４−１の出力信号を選択し、選択した信号を出力する。
【００３６】
角度更新部５６は、フィルタ部１４０が通過させた第１演算信号Ｖ''に基づいて、回転角を示す角度出力信号を出力する。角度更新部５６は、磁場検出信号Ｖｘ、Ｖｙと、補正値とに基づいて角度出力信号を出力する角度出力部の一例である。角度更新部５６は、入力される第１演算信号に基づいて、角度出力信号の値を更新して出力してよい。例えば角度更新部５６は、角加速度を示す第１演算信号を積算して角速度を示す信号を生成し、角速度を示す信号を積算することで角度出力信号を生成する。回転角検出装置１００が補正値を算出する場合、角度更新部５６は、第２のフィルタ特性を用いてフィルタリングされた信号が入力されて、未補正角度信号を出力する。未補正角度信号は、未補正検出角度φを示す信号である。回転角検出装置１００が補正検出角度φｏを出力する場合、角度更新部５６は、第１のフィルタ特性を用いてフィルタリングされた信号が入力されて、補正検出角度φｏを示す角度出力信号を出力する。つまり、選択部５５が第２フィルタ５４−２の出力信号を選択した場合の角度更新部５６の角度出力信号が未補正検出角度φに対応し、選択部５５が第１フィルタ５４−１の出力信号を選択した場合の角度更新部５６の角度出力信号が補正検出角度φｏに対応する。
【００３７】
フィードバック部１５０は、角度更新部５６が出力する角度出力信号に基づいて磁場補正信号を生成して、第１演算部１３０に入力する。第１演算部１３０は、直前の角度出力信号に応じた磁場補正信号と、現在の磁場検出信号Ｖｘ、Ｖｙとに基づいて、第１演算信号Ｖ''を生成する。補正値を算出する場合、フィードバック部１５０は、未補正検出角度φに基づいて磁場補正信号を生成する。このとき、フィードバック部１５０は補正値（Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２）を用いない。
【００３８】
補正値算出部２６は、回転角検出装置１００が補正値を算出する場合に、補正値（Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２）を用いずに生成された未補正検出角度φに基づいて補正値（Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２）を算出する。本例の補正値算出部２６は、未補正検出角度φと、基準角度信号θとの誤差に基づいて、補正値（Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２）を算出し、補正値をフィードバック部１５０に設定する。補正検出角度φを生成する場合、フィードバック部１５０は、角度更新部５６が出力する角度出力信号と、補正値（Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２）とが入力され、角度出力信号と、補正値（Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２）に基づいて、磁場補正信号を生成する。
【００３９】
フィルタ部１４０が、補正値（Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２）を算出する場合に第２フィルタ特性を用い、補正検出角度φを算出する場合に第１フィルタ特性を用いることで、適切に第１演算信号''をフィルタリングして、精度よく補正値を算出し、且つ、精度のよい補正検出角度φを算出できる。一例として、第１のフィルタ特性において信号を通過させる帯域は第２のフィルタ特性において信号を通過させる帯域よりも狭帯域である。この場合、補正検出角度φを生成する場合に、狭帯域のフィルタで第１演算信号Ｖ''をフィルタリングするので、補正検出角度φの信号対ノイズ比を向上させることができる。また、補正値を算出する場合に広帯域のフィルタで第１演算信号Ｖ''をフィルタリングするので、広帯域の誤差情報を取得することができ、位相遅れ等の小さい誤差情報を取得できる。このため、補正値を精度よく算出することができる。
【００４０】
本例の第１演算部１３０は、外積演算部５０および出力部５２を有する。本例のフィードバック部１５０は、出力部５８、６０、ｃｏｓ記憶部６２、ｓｉｎ記憶部６４、乗算部６６、６８、７０、７２を有する。
【００４１】
外積演算部５０は、磁場検出信号−Ｖｘに乗算部６８の出力を乗算し、磁場検出信号Ｖｙに乗算部６６の出力を乗算し、これらの乗算結果の和を出力する。乗算部６６、６８は、角度更新部５６が出力する角度出力信号（φまたはφ０）と、補正値Ａ２、Ｂ２とに応じた値を出力する。本例の外積演算部５０の出力Ｖ'は下式で与えられる。なお本例では、φ≒θとなるように負帰還をかける構成のため、ｓｉｎ（θ−φ）をθ−φに近似し、β＜＜１としてｃｏｓβを１に近似している。
【数４】
2020063915.tif 000006
【００４２】
出力部５２は、外積演算部５０の出力Ｖ'から、乗算部７０の出力と、乗算部７２の出力とを減算した、第１演算信号Ｖ''を出力する。乗算部７０は、乗算部６６の出力に補正値Ｂ１を乗算して出力する。乗算部７２は、乗算部６８の出力に補正値Ａ１を乗算して出力する。
【００４３】
フィルタ部１４０は、出力部５２の出力Ｖ''の所定の周波数成分を通過させる。上述したように、フィルタ部１４０は、補正値を算出する場合と、補正検出角度φｏを算出する場合とで、異なるフィルタ特性を用いる。
【００４４】
角度更新部５６は、フィルタ部１４０の出力に応じて検出角度を増減する。本例の角度更新部５６は、第１演算信号Ｖ''をゼロに近づけるように検出角度を更新する。角度更新部５６には、検出角度の初期値として、ｉ＝０のときの検出角度が登録されてよい。角度更新部５６は、第１演算信号Ｖ''が入力される毎に、検出角度を更新して出力する。上述したように、フィードバック部１５０が補正値を用いていない場合の角度更新部５６における検出角度が未補正検出角度φに対応し、フィードバック部１５０が補正値を用いている場合の角度更新部５６における検出角度が補正検出角度φｏに対応する。
【００４５】
出力部５８は、角度更新部５６が出力する検出角度から補正値Ｂ２を減じて出力する。出力部６０は、検出角度に補正値Ｂ２を加算して出力する。ｃｏｓ記憶部６２は、出力部５８が出力する角度に応じたｃｏｓの値を出力する。ｓｉｎ記憶部６４は、出力部６０が出力する角度に応じたｓｉｎの値を出力する。乗算部６６は、ｃｏｓ記憶部６２の出力に、１／（１＋Ａ２）を乗算して出力する。乗算部６８は、ｓｉｎ記憶部６４の出力に、１／（１−Ａ２）を乗算して出力する。
【００４６】
このような処理により、出力部５２が出力する第１演算信号Ｖ''は下式で与えられる。
【数５】
2020063915.tif 000007
【００４７】
このような処理により各誤差成分は低減され、角度演算部２８のループはθ≒φで安定し、基準角度θに応じた補正検出角度φｏを出力する。また、補正値を算出するときと、補正検出角度φｏを出力するときとで、フィルタ部１４０におけるフィルタ特性を使い分けることで、基準角度θに対する検出角度の誤差を補正する補正値を精度よく算出し、且つ、補正検出角度φｏを算出するときのノイズを抑制できる。
【００４８】
図４は、図３に示した角度演算部２８を備える回転角検出装置１００の動作例を示すフローチャートである。本例の回転角検出装置１００は、Ｓ４０２からＳ４１０の処理で補正値を算出し、Ｓ４１２からＳ４１４の処理で、当該補正値を用いて補正検出角度φｏを出力する。
【００４９】
まずＳ４０２において、回転角検出装置１００は、磁場発生源１２０を回転させる。また、フィルタ部１４０において第２のフィルタ特性を選択する。図３の例では、選択部５５が第２フィルタ５４−２を選択する。角度演算部２８は、第２フィルタ５４−２を含むループを用いて、未補正検出角度φを算出する。次にＳ４０６において、角度誤差算出部２４が、基準角度信号θ（ｉ）と、未補正検出角度φ（ｉ）を取得する。次にＳ４０８において、角度誤差算出部２４が、基準角度信号θ（ｉ）と、未補正検出角度φ（ｉ）との差分θ（ｉ）−φ（ｉ）に応じた角度誤差を算出する。次にＳ４１０において、補正値算出部２６が、当該角度誤差に基づいて補正値を算出し、フィードバック部１５０に入力する。
【００５０】
次にＳ４１２において、フィルタ部１４０が第１のフィルタ特性を選択する。図３の例では、選択部５５が第１フィルタ５４−１を選択する。次にＳ４１４において、角度更新部５６は、フィードバック部１５０に入力された補正値を用い、且つ、第１フィルタ５４−１を含むループを用いて算出された補正検出角度φｏを出力する。
【００５１】
このような処理により、基準角度θに対する検出角度の誤差を補正する補正値を精度よく算出し、且つ、補正検出角度φｏを算出するときのノイズを抑制できる。これに対して、補正値を算出するときと、補正検出角度φｏを算出するときとで、フィルタ部１４０におけるフィルタ特性が共通である場合を説明する。
【００５２】
角度更新部５６において２つの積算部を有する場合、角度演算部２８は２型サーボ回路であり、角度更新部５６は、基準角度θに追従するように回転角度を検出する。角度更新部５６が２つの積算部を有する場合、第１演算信号Ｖ''は、検出角度を２回時間微分した角加速度に相当する。回転体２００が静止している場合、または、等速回転している場合など、角速度が０の場合には、角度更新部５６が検出する回転角度は、フィルタ部１４０のゲイン・位相周波数特性の影響を受けず、検出角度は基準角度θにほぼ等しくなる。一方、回転体２００が加減速している場合のように、角加速度が有限の値を有する場合、角度更新部５６が検出する回転角度は、フィルタ部１４０のゲイン・位相周波数特性の影響を受けて、回転角度は基準角度θに対して誤差を有することになる。
【００５３】
角度更新部５６が出力する補正検出角度φｏは、低ノイズであることが好ましい。フィルタ部１４０の周波数特性を調整して、角加速度に対して狭帯域なローパスフィルタとすることで、補正検出角度φｏにおけるノイズを抑制できる。
【００５４】
一方で、補正値を算出する場合には、補正値を用いずに回転角度を検出するので、比較的に角度誤差が大きくなる。この状態で回転体２００を等速回転させた場合、角度誤差成分に起因して、単位時間あたりに変化する角度が一定でなくなり、有限の角加速度の成分が生じる。
【００５５】
ここで、フィルタ部１４０において狭帯域のローパスフィルタ特性を用いていると、角加速度成分の振幅および位相が、フィルタ部１４０の周波数特性により変調される。このため、角度更新部５６が検出する回転角度には、角度演算部２８の周波数特性に起因した誤差が生じてしまう。当該誤差により、補正値を精度よく算出することが困難になる。また、フィルタ部１４０の周波数帯域を広げることで、補正値を精度よく算出することが可能になるが、フィルタ部１４０の周波数帯域を広げると、補正検出角度φｏにおけるノイズが増大してしまう。
【００５６】
本例のフィルタ部１４０は、２つのフィルタ特性を選択可能であり、補正値算出時と、補正検出角度φｏの出力時とでフィルタ特性を変更することで、それぞれの処理に適したフィルタリングを行うことができる。このため、補正値を精度よく算出し、且つ、補正検出角度φｏにおけるノイズを抑制できる。
【００５７】
図５は、第１のフィルタ特性および第２のフィルタ特性のゲイン−周波数特性の一例を示す図である。上述したように、第１のフィルタ特性において信号が通過する帯域は、第２のフィルタ特性において信号が通過する帯域よりも狭帯域である。本例では、第１のフィルタ特性および第２のフィルタ特性は、いずれもローパスフィルタの特性である。第１のフィルタ特性のカットオフ周波数は、第２のフィルタ特性のカットオフ周波数の８０％以下であってよく、５０％以下であってもよい。上述したように、第２のフィルタ特性を広帯域にすることで、基準角度θに対する検出角度の誤差を精度よく検出して、精度の高い補正値を算出できる。また、第１のフィルタ特性を狭帯域にすることで、補正検出角度φｏにおけるノイズを抑制できる。
【００５８】
図６は、第１のフィルタ特性および第２のフィルタ特性の群遅延−周波数特性の一例を示す図である。第２のフィルタ特性における群遅延のピーク値は、第１のフィルタ特性における群遅延のピーク値よりも小さくてよい。
【００５９】
角度演算部２８が２型サーボ回路の場合、閉ループ伝達関数は、下式の伝達関数で表することができる。
【数６】
2020063915.tif 000008
Ｈopenは、閉ループの一部を開放にしたときの伝達関数である。Ｈclosedは、閉ループの伝達関数である。また、Ｋはループゲイン、ｓはラプラス変換子、ｔ１は位相補償のための位相進み要素、ｔ２は位相遅れ要素である。例えば、第１のフィルタ特性を用いた場合の角度演算部２８の閉ループ伝達関数は式（１１）で示され、第２のフィルタ特性を用いた場合の角度演算部２８の閉ループ伝達関数は、式（１１）においてＫおよびｔ１をそれぞれ２倍以上にしたものであってよい。図５および図６では、第２のフィルタ特性を用いる場合のＫおよびｔ１を、第１のフィルタ特性を用いる場合のそれぞれ２倍にした周波数特性を示している。上述したように、第１フィルタ５４−１および第２フィルタ５４−２は、設計パラメータの異なる２つのフィルタ回路であってよく、共通のフィルタ回路のフィルタ係数を切り替えてもよい。
【００６０】
図７は、α＝０．０２、β＝Ｏｘ＝Ｏｙ＝０としたときの、角度誤差特性の一例を示している。図７においては、第１フィルタ５４−１、第２フィルタ５４−２および理想フィルタのそれぞれをフィルタ部１４０で選択した場合に取得される角度誤差Δθ（ｉ）を示している。理想フィルタは、帯域無限大までゲイン１、位相遅れがゼロのフィルタである。理想フィルタを用いた場合に得られる角度誤差Δθ（ｉ）が、角度誤差Δθ（ｉ）の期待値となる。第２フィルタ５４−２を用いて取得した角度誤差Δθ（ｉ）のほうが、第１フィルタ５４−１を用いて取得した角度誤差Δθ（ｉ）に比べて、期待値に近いことがわかる。つまり、第１フィルタ５４−２を用いることで、角度誤差Δθ（ｉ）を精度よく検出して、補正値を精度よく算出できることがわかる。
【００６１】
図８は、補正値を用いて算出した補正検出角度φｏの角度誤差特性の一例を示している。図８において従来技術として示される特性は、補正値の取得時および補正検出角度φｏの算出時の両方において第１フィルタ５４−１を用いた場合の特性である。また、図８において実施例として示される特性は、補正値の取得時に第２フィルタ５４−２を用い、補正検出角度φｏの算出時において第１フィルタ５４−１を用いた場合の特性である。フィルタ部１４０におけるフィルタ特性を切り替えることでより高い補正効果が得られ、また、狭帯域のフィルタ特性を用いることでノイズも抑制できている。
【００６２】
図９は、回転角検出装置１００の他の例を示す図である。本例の回転角検出装置１００は、フィルタ部１４０が角度演算部２８の後段に配置されている点で、図１から図８において説明した回転角検出装置１００と相違する。他の構造は、図１から図８において説明した回転角検出装置１００と同一である。本例の角度演算部２８は、角度更新部５６と、第１演算部１３０との間にフィルタを有していてよく、有していなくてもよい。
【００６３】
角度誤差算出部２４および補正値算出部２６は、補正値を用いずに角度演算部２８が出力した角度信号に基づいて、角度誤差を検出し、補正値を算出する。本例のフィルタ部１４０は、回転角の補正値を算出する場合に、角度演算部２８が出力する角度信号を第２のフィルタ特性を用いてフィルタリングして、補正値算出部２６に入力する。本例では、フィルタ部１４０は、フィルタリングした信号を角度誤差算出部２４に入力し、角度誤差算出部２４が算出した角度誤差が、補正値算出部２６に入力される。また、フィルタ部１４０は、補正値を用いて補正検出角度φｏを生成する場合に、角度演算部２８が出力する角度信号を、第１のフィルタ特性を用いてフィルタリングして、補正検出角度φ０として出力する。
【００６４】
本例のフィルタ部１４０は、第１フィルタ５４−１および第２フィルタ５４−２を有する。第１フィルタ５４−１および第２フィルタ５４−２のフィルタ特性は、図１から図８において説明した第１フィルタ５４−１および第２フィルタ５４−２のフィルタ特性と同一であってよい。他の例では、第１フィルタ５４−１および第２フィルタ５４−２は、時間領域において過去の出力情報から状態を推定し、動的に帯域を切り替える適応型フィルタであってもよい。この場合、第１フィルタ５４−１および第２フィルタ５４−２は、異なる応答性の２つのフィルタであってよく、１つのフィルタの帯域切替機能をオン／オフする等の制御で２つのフィルタ特性を実現してもよい。
【００６５】
第１フィルタ５４−１は、角度演算部２８が出力する角度信号に基づいて補正検出角度φｏを出力する。本例では、第１フィルタ５４−１が、角度出力部として機能する。第２フィルタ５４−２は、角度演算部２８が出力する角度信号に基づいて未補正検出角度φを出力する。第１フィルタ５４−１および第２フィルタ５４−２は、並行して動作してよく、一方のフィルタだけが選択的に動作してもよい。
【００６６】
図１０は、図９に示した回転角検出装置１００の動作例を示すフローチャートである。本例の回転角検出装置１００は、Ｓ４０２からＳ４１０の処理で補正値を算出し、Ｓ１０１４の処理で、当該補正値を用いて補正検出角度φｏを出力する。Ｓ４０２、Ｓ４０８、Ｓ４１０の処理は、図４において説明したＳ４０２、Ｓ４０８、Ｓ４１０の処理と同様である。
【００６７】
Ｓ４０２の後のＳ１００６において、角度誤差算出部２４が、基準角度信号θ（ｉ）と、未補正検出角度φ（ｉ）を取得する。Ｓ１００６において、角度演算部２８は、補正値を用いずに生成した未補正検出角度φ（ｉ）を出力する。第２フィルタ５４−２は、未補正検出角度φ（ｉ）を、第２のフィルタ特性に応じて通過させる。角度誤差算出部２４は、第２フィルタ５４−２が出力する未補正検出角度φ（ｉ）を取得する。Ｓ４０８−Ｓ４１０において、角度誤差算出部２４および補正値算出部２６は、角度誤差および補正値を算出し、補正値を角度演算部２８に設定する。
【００６８】
Ｓ４１０の後のＳ１０１４において、第１フィルタ５４−１は、角度演算部２８において補正値を用いて生成された角度信号を通過させて、補正検出角度φｏとして出力する。このような処理によっても、基準角度θに対する検出角度の誤差を補正する補正値を精度よく算出し、且つ、補正検出角度φｏを算出するときのノイズを抑制できる。
【００６９】
図１１は、回転角検出装置１００の他の構成例を示す図である。本例の回転角検出装置１００は、フィルタ部１４０が角度演算部２８の前段に配置されている点で、図１から図８において説明した回転角検出装置１００と相違する。他の構造は、図１から図８において説明した回転角検出装置１００と同一である。本例においては、角度演算部２８が角度出力部として機能する。本例の角度演算部２８は、角度更新部５６と、第１演算部１３０との間にフィルタを有していてよく、有していなくてもよい。
【００７０】
本例のフィルタ部１４０は、補正値を算出する場合に、磁場検出信号Ｖｘ、Ｖｙを第２のフィルタ特性を用いてフィルタリングして、角度演算部に入力する。また、補正値を用いて補正検出角度φｏを検出する場合に、フィルタ部１４０は、磁場検出信号Ｖｘ、Ｖｙを第１のフィルタ特性を用いてフィルタリングして、角度演算部２８に入力する。
【００７１】
一例としてフィルタ部１４０は、磁場検出信号Ｖｘに対して第１フィルタ５４−１Ｘ、第２フィルタ５４−２Ｘおよび選択部５５−Ｘを有し、磁場検出信号Ｖｙに対して、第１フィルタ５４−１Ｙ、第２フィルタ５４−２Ｙおよび選択部５５−Ｙを有する。第１フィルタ５４−１（Ｘ／Ｙ）、第２フィルタ５４−２（Ｘ／Ｙ）および選択部５５−（Ｘ／Ｙ）は、図１から図８に示した例における第１フィルタ５４−１、第２フィルタ５４−２および選択部５５と同様の機能を有する。第１フィルタ５４−１Ｘと、第１フィルタ５４−１Ｙとは、同一のフィルタ特性を有してよい。第２フィルタ５４−２Ｘと、第１フィルタ５４−２Ｙとは、同一のフィルタ特性を有してよい。
【００７２】
図１２は、図１１に示した回転角検出装置１００の動作例を示すフローチャートである。本例の回転角検出装置１００は、Ｓ４０２からＳ４１０の処理で補正値を算出し、Ｓ１２１２およびＳ４１４の処理で、当該補正値を用いて補正検出角度φｏを出力する。Ｓ４０２、Ｓ４０６、Ｓ４０８、Ｓ４１０、Ｓ４１４の処理は、図４において説明したＳ４０２、Ｓ４０６、Ｓ４０８、Ｓ４１０、Ｓ４１４の処理と同様である。
【００７３】
Ｓ４０２の後のＳ１２０４において、フィルタ部１４０は第２のフィルタ特性を選択する。本例では、フィルタ部１４０は、第２フィルタ５４−２を選択する。次にＳ４０６において、角度演算部２８は、第２フィルタ５４−２を通過した磁場検出信号に基づいて、未補正検出角度φ（ｉ）を生成する。Ｓ４０６において、角度誤差算出部２４は、基準角度信号θ（ｉ）と、未補正検出角度φ（ｉ）を取得する。Ｓ４０８−Ｓ４１０において、角度誤差算出部２４および補正値算出部２６は、角度誤差および補正値を算出し、補正値を角度演算部２８に設定する。
【００７４】
Ｓ４１０の後のＳ１０１２において、フィルタ部１４０は、第１のフィルタ特性を選択する。本例では、フィルタ部１４０は、第１フィルタ５４−１を選択する。次にＳ４１４において、角度演算部２８は、第１フィルタ５４−１を通過した磁場検出信号に基づいて、補正検出角度φｏを出力する。このような処理によっても、基準角度θに対する検出角度の誤差を補正する補正値を精度よく算出し、且つ、補正検出角度φｏを算出するときのノイズを抑制できる。
【００７５】
図１３は、回転角検出装置１００の他の構成例を示す図である。本例の回転角検出装置１００は、基準角度生成部２２と角度誤差算出部２４との間にフィルタ部２３を備える点で、図１から図１２において説明したいずれかの回転角検出装置１００と相違する。フィルタ部２３以外の構造は、図１から図１２において説明したいずれかの回転角検出装置１００と同一である。図１３に示した回転角検出装置１００はフィルタ部１４０を備えていないが、回転角検出装置１００は、図１から図１２において説明したいずれかのフィルタ部１４０を備えていてもよい。
【００７６】
フィルタ部２３は、予め設定される遅延特性を有する。フィルタ部２３は、角度演算部２８の閉ループにおける遅延特性と、同一の遅延特性を有してよい。同一の遅延特性とは、遅延量−周波数特性において、例えば遅延量が最大となる周波数の誤差が１０％以内であり、且つ、最大の遅延量の誤差が１０％以内であることを指してよい。
【００７７】
フィルタ部２３を設けることで、角度誤差算出部２４に入力される未補正検出角度φと、基準角度θとの位相差を低減できる。これにより、角度誤差を精度よく取得して、補正値を精度よく算出できる。
【００７８】
図１４は、図１３に示した回転角検出装置１００の動作例を示すフローチャートである。本例の回転角検出装置１００は、Ｓ４０２からＳ４１０の処理で補正値を算出し、Ｓ４１４の処理で、当該補正値を用いて補正検出角度φｏを出力する。Ｓ４０２、Ｓ４０８、Ｓ４１０、Ｓ４１４の処理は、図４において説明したＳ４０２、Ｓ４０８、Ｓ４１０、Ｓ４１４の処理と同様である。
【００７９】
Ｓ４０２の後のＳ１４０６において、フィルタ部２３は、基準角度信号θ（ｉ）を通過させる。Ｓ１４０６において、角度誤差算出部２４は、角度演算部２８の角度更新部５６が補正値を用いずに生成した未補正検出角度φと、フィルタ部２３を通過した基準角度θ（ｉ）とを取得する。Ｓ４０８−Ｓ４１０において、角度誤差算出部２４および補正値算出部２６は、フィルタ部２３を通過した基準角度θ（ｉ）と、未補正検出角度φとに基づいて角度誤差および補正値を算出し、補正値を角度演算部２８に設定する。Ｓ４１０の後のＳ４１４において、角度演算部２８は、設定された補正値を用いて補正検出角度φｏを出力する。
【００８０】
図１５は、回転角検出装置１００の他の構成例を示す図である。回転角検出装置１００は、図１から図１２において説明したいずれかのフィルタ部１４０と、図１３および図１４において説明したフィルタ部２３とを備える。図１５の例では、回転角検出装置１００は、図３に示したフィルタ部１４０と、フィルタ部２３とを備えている。
【００８１】
本例においては、第２フィルタ５４−２を用いて生成した未補正検出角度φと、フィルタ部２３を通過した基準角度θとに基づいて、角度誤差Δθを検出する。また、第１フィルタ５４−１を用いて補正検出角度φｏを生成する。このような構成によっても、基準角度θに対する検出角度の誤差を補正する補正値を精度よく算出し、且つ、補正検出角度φｏを算出するときのノイズを抑制できる。
【００８２】
第２フィルタ５４−２およびフィルタ部２３は、異なるフィルタ特性を有してよい。一例として、第２フィルタ５４−２は、目標とするフィルタ特性のうちのゲイン特性を実現するフィルタであり、フィルタ部２３は、目標とするフィルタ特性のうちの遅延特性を実現するフィルタである。このように機能を分散させることで、角度演算部２８の演算負荷および回路面積を削減できる。フィルタ部２３は、第１フィルタ５４−１よりも狭帯域のフィルタであってよい。
【００８３】
図１６は、図１５に示した回転角検出装置１００の動作例を示すフローチャートである。本例の回転角検出装置１００は、Ｓ４０２からＳ４１０の処理で補正値を算出し、Ｓ１２１２およびＳ４１４の処理で、当該補正値を用いて補正検出角度φｏを出力する。Ｓ４０２、Ｓ４０４、Ｓ４０８、Ｓ４１０、Ｓ４１２、Ｓ４１４の処理は、図４において説明したＳ４０２、Ｓ４０４、Ｓ４０８、Ｓ４１０、Ｓ４１２、Ｓ４１４の処理と同様である。
【００８４】
Ｓ４０４の後のＳ１４０６において、角度誤差算出部２４は、フィルタ部２３を通過した基準角度θと、未補正検出角度φを取得する。Ｓ４０８−Ｓ４１０において、角度誤差算出部２４および補正値算出部２６は、角度誤差および補正値を算出し、補正値を角度演算部２８に設定する。Ｓ４１２−Ｓ４１４において、角度演算部２８は、第１のフィルタ特性を選択し、補正値を用いて補正検出角度φｏを出力する。このような処理によっても、基準角度θに対する検出角度の誤差を補正する補正値を精度よく算出し、且つ、補正検出角度φｏを算出するときのノイズを抑制できる。
【００８５】
図１７は、回転角検出装置１００として機能するコンピュータ１９００のハードウェア構成の一例を示す。また、複数のコンピュータが協働して回転角検出装置１００として機能してもよい。
【００８６】
本実施形態に係るコンピュータ１９００は、ホスト・コントローラ２０８２により相互に接続されるＣＰＵ２０００、ＲＡＭ２０２０、グラフィック・コントローラ２０７５、および表示装置２０８０を有するＣＰＵ周辺部と、入出力コントローラ２０８４によりホスト・コントローラ２０８２に接続される通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、およびＤＶＤドライブ２０６０を有する入出力部と、入出力コントローラ２０８４に接続されるＲＯＭ２０１０、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０、および入出力チップ２０７０を有するレガシー入出力部と、を備える。
【００８７】
ホスト・コントローラ２０８２は、ＲＡＭ２０２０と、高い転送レートでＲＡＭ２０２０をアクセスするＣＰＵ２０００およびグラフィック・コントローラ２０７５とを接続する。ＣＰＵ２０００は、ＲＯＭ２０１０およびＲＡＭ２０２０に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等がＲＡＭ２０２０内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置２０８０上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。
【００８８】
入出力コントローラ２０８４は、ホスト・コントローラ２０８２と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、ＤＶＤドライブ２０６０を接続する。通信インターフェイス２０３０は、ネットワークを介して他の装置と通信する。ハードディスクドライブ２０４０は、コンピュータ１９００内のＣＰＵ２０００が使用するプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤドライブ２０６０は、ＤＶＤ−ＲＯＭ２０９５からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。
【００８９】
また、入出力コントローラ２０８４には、ＲＯＭ２０１０と、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０、および入出力チップ２０７０の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ２０１０は、コンピュータ１９００が起動時に実行するブート・プログラム、および／または、コンピュータ１９００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスク・ドライブ２０５０は、フレキシブルディスク２０９０からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。入出力チップ２０７０は、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０を入出力コントローラ２０８４へと接続すると共に、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を入出力コントローラ２０８４へと接続する。
【００９０】
ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供されるプログラムは、フレキシブルディスク２０９０、ＤＶＤ−ＲＯＭ２０９５、またはＩＣカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、ＲＡＭ２０２０を介してコンピュータ１９００内のハードディスクドライブ２０４０にインストールされ、ＣＰＵ２０００において実行される。プログラムは、コンピュータ１９００にインストールされ、コンピュータ１９００を、回転角検出装置１００の各構成として機能させる。
【００９１】
プログラムに記述された情報処理は、コンピュータ１９００に読込まれることにより、ソフトウェアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段であるフィルタ部１４０、フィルタ部２３、第１信号処理部１４、第２信号処理部１６、角度演算部２８、基準角度生成部２２、角度誤差算出部２４および補正値算出部２６の少なくとも一部として機能する。そして、この具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ１９００の使用目的に応じた情報の演算または加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の回転角検出装置１００が構築される。
【００９２】
一例として、コンピュータ１９００と外部の装置等との間で通信を行う場合には、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０上にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理内容に基づいて、通信インターフェイス２０３０に対して通信処理を指示する。通信インターフェイス２０３０は、ＣＰＵ２０００の制御を受けて、ＲＡＭ２０２０、ハードディスクドライブ２０４０、フレキシブルディスク２０９０、またはＤＶＤ−ＲＯＭ２０９５等の記憶装置上に設けた送信バッファ領域等に記憶された送信データを読み出してネットワークへと送信し、もしくは、ネットワークから受信した受信データを記憶装置上に設けた受信バッファ領域等へと書き込む。このように、通信インターフェイス２０３０は、ＤＭＡ（ダイレクト・メモリ・アクセス）方式により記憶装置との間で送受信データを転送してもよく、これに代えて、ＣＰＵ２０００が転送元の記憶装置または通信インターフェイス２０３０からデータを読み出し、転送先の通信インターフェイス２０３０または記憶装置へとデータを書き込むことにより送受信データを転送してもよい。
【００９３】
また、ＣＰＵ２０００は、ハードディスクドライブ２０４０、ＤＶＤドライブ２０６０（ＤＶＤ−ＲＯＭ２０９５）、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０（フレキシブルディスク２０９０）等の外部記憶装置に格納されたファイルまたはデータベース等の中から、全部または必要な部分をＤＭＡ転送等によりＲＡＭ２０２０へと読み込ませ、ＲＡＭ２０２０上のデータに対して各種の処理を行う。そして、ＣＰＵ２０００は、処理を終えたデータを、ＤＭＡ転送等により外部記憶装置へと書き戻す。このような処理において、ＲＡＭ２０２０は、外部記憶装置の内容を一時的に保持するものとみなせるから、本実施形態においてはＲＡＭ２０２０および外部記憶装置等をメモリ、記憶部、または記憶装置等と総称する。本実施形態における各種のプログラム、データ、テーブル、データベース等の各種の情報は、このような記憶装置上に格納されて、情報処理の対象となる。なお、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０の一部をキャッシュメモリに保持し、キャッシュメモリ上で読み書きを行うこともできる。このような形態においても、キャッシュメモリはＲＡＭ２０２０の機能の一部を担うから、本実施形態においては、区別して示す場合を除き、キャッシュメモリもＲＡＭ２０２０、メモリ、および／または記憶装置に含まれるものとする。
【００９４】
また、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０から読み出したデータに対して、プログラムの命令列により指定された、本実施形態中に記載した各種の演算、情報の加工、条件判断、情報の検索・置換等を含む各種の処理を行い、ＲＡＭ２０２０へと書き戻す。例えば、ＣＰＵ２０００は、条件判断を行う場合においては、本実施形態において示した各種の変数が、他の変数または定数と比較して、大きい、小さい、以上、以下、等しい等の条件を満たすかどうかを判断し、条件が成立した場合（または不成立であった場合）に、異なる命令列へと分岐し、またはサブルーチンを呼び出す。
【００９５】
また、ＣＰＵ２０００は、記憶装置内のファイルまたはデータベース等に格納された情報を検索することができる。例えば、第１属性の属性値に対し第２属性の属性値がそれぞれ対応付けられた複数のエントリが記憶装置に格納されている場合において、ＣＰＵ２０００は、記憶装置に格納されている複数のエントリの中から第１属性の属性値が指定された条件と一致するエントリを検索し、そのエントリに格納されている第２属性の属性値を読み出すことにより、所定の条件を満たす第１属性に対応付けられた第２属性の属性値を得ることができる。
【００９６】
以上に示したプログラムまたはモジュールは、外部の記録媒体に格納されてもよい。記録媒体としては、フレキシブルディスク２０９０、ＤＶＤ−ＲＯＭ２０９５の他に、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）、またはＣＤ等の光学記録媒体、ＭＯ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ＩＣカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスクまたはＲＡＭ等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムをコンピュータ１９００に提供してもよい。
【００９７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００９８】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００９９】
１０・・・システム、１４・・・第１信号処理部、１６・・・第２信号処理部、２２・・・基準角度生成部、２３・・・フィルタ部、２４・・・角度誤差算出部、２６・・・補正値算出部、２８・・・角度演算部、５０・・・外積演算部、５２、５８、６０・・・出力部、５４−１・・・第１フィルタ、５４−２・・・第２フィルタ、５５・・・選択部、５６・・・角度更新部、６２・・・ｃｏｓ記憶部、６４・・・ｓｉｎ記憶部、６６、６８、７０、７２・・・乗算部、１００・・・回転角検出装置、１１０・・・磁場検出装置、１２０・・・磁場発生源、１３０・・・第１演算部、１４０・・・フィルタ部、１５０・・・フィードバック部、２００・・・回転体、２１０・・・回転軸、１９００・・・コンピュータ、２０００・・・ＣＰＵ、２０１０・・・ＲＯＭ、２０２０・・・ＲＡＭ、２０３０・・・通信インターフェイス、２０４０・・・ハードディスクドライブ、２０５０・・・フレキシブルディスク・ドライブ、２０６０・・・ＤＶＤドライブ、２０７０・・・入出力チップ、２０７５・・・グラフィック・コントローラ、２０８０・・・表示装置、２０８２・・・ホスト・コントローラ、２０８４・・・入出力コントローラ、２０９０・・・フレキシブルディスク、２０９５・・・ＤＶＤ−ＲＯＭ
【図１】
2020063915.tif 000009
【図２】
2020063915.tif 000010
【図３】
2020063915.tif 000011
【図４】
2020063915.tif 000012
【図５】
2020063915.tif 000013
【図６】
2020063915.tif 000014
【図７】
2020063915.tif 000015
【図８】
2020063915.tif 000016
【図９】
2020063915.tif 000017
【図１０】
2020063915.tif 000018
【図１１】
2020063915.tif 000019
【図１２】
2020063915.tif 000020
【図１３】
2020063915.tif 000021
【図１４】
2020063915.tif 000022
【図１５】
2020063915.tif 000023
【図１６】
2020063915.tif 000024
【図１７】
2020063915.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月10日(2020.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場検出装置が検出した少なくとも２つの方向における磁場に基づいて、磁場発生源の回転角を検出する回転角検出装置であって、
前記回転角の補正値を算出する補正値算出部と、
前記磁場検出装置が出力する磁場検出信号と、前記補正値とに基づいて、前記磁場発生源の回転角を示す角度出力信号を出力する角度出力部と、
前記角度出力信号を出力するために用いられる第１のフィルタ特性と、前記補正値を算出するために用いられ、前記第１のフィルタ特性とは異なる第２のフィルタ特性とが選択可能なフィルタ部と、
を備える回転角検出装置。
【請求項２】
前記第１のフィルタ特性において信号を通過させる帯域は、前記第２のフィルタ特性において信号を通過させる帯域よりも狭帯域である
請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項３】
前記角度出力部は、
前記磁場検出信号に応じた第１演算信号を出力する第１演算部と、
前記第１演算信号に基づいて前記角度出力信号を出力する角度更新部と、
磁場補正信号を生成して前記第１演算部に出力するフィードバック部と
を備え、
前記フィルタ部は前記第１演算部からの出力をフィルタリングした信号を前記角度更新部に入力するように構成されており、
前記回転角検出装置が前記補正値を算出する場合に、
前記第１演算部は、前記磁場検出信号が入力されて前記第１演算信号を出力し、
前記角度更新部は、前記第２のフィルタ特性を用いてフィルタリングした信号が入力されて未補正角度信号を生成し、
前記補正値算出部は前記未補正角度信号に基づいて前記補正値を算出し、
前記回転角検出装置が前記角度出力信号を生成する場合に、
前記第１演算部は、前記磁場検出信号および前記磁場補正信号が入力されて前記第１演算信号を出力し、
前記角度更新部は、前記第１のフィルタ特性を用いてフィルタリングした信号が入力されて前記角度出力信号を生成し、
前記フィードバック部は前記角度出力信号と前記補正値とを入力して前記磁場補正信号を算出して前記第１演算部にフィードバックする
請求項１または２に記載の回転角検出装置。
【請求項４】
前記角度出力部は、前記磁場検出装置が検出した磁場に応じた磁場検出信号と、前記補正値とに応じた角度信号を出力する角度演算部を備え、
前記補正値算出部は、前記角度演算部が前記補正値を用いずに出力した前記角度信号に基づいて補正値を算出し、
前記フィルタ部は、前記回転角の補正値を算出する場合に、前記角度信号を前記第２のフィルタ特性を用いてフィルタリングした信号を前記補正値算出部に入力し、前記補正値を用いて前記角度出力信号を生成する場合に、前記角度信号を前記第１のフィルタ特性を用いてフィルタリングした信号を前記角度出力信号として出力する
請求項１または２に記載の回転角検出装置。
【請求項５】
前記角度出力部は、
前記磁場検出装置が検出した磁場に応じた磁場検出信号に基づいて、前記角度出力信号を出力する角度演算部を有し、
前記補正値算出部は、前記角度演算部が前記補正値を用いずに出力する前記角度出力信号に基づいて補正値を算出し、
前記フィルタ部は、前記補正値を算出する場合に、前記磁場検出信号を前記第２のフィルタ特性を用いてフィルタリングした信号を前記角度演算部に入力し、前記補正値を用いて前記角度出力信号を生成する場合に、前記磁場検出信号を前記第１のフィルタ特性を用いてフィルタリングした信号を前記角度演算部に入力する
請求項１または２に記載の回転角検出装置。
【請求項６】
前記補正値算出部は、前記角度更新部が前記補正値を用いずに生成した前記角度出力信号と、予め設定される遅延特性を有するフィルタを通過した基準角度信号とに基づいて補正値を算出する
請求項３に記載の回転角検出装置。
【請求項７】
磁場検出装置が検出した少なくとも２つの方向における磁場に基づいて、磁場発生源の回転角を検出する回転角検出方法であって、
第１のフィルタ特性と、前記第１のフィルタ特性とは異なる第２のフィルタ特性とが選択可能なフィルタ部において、前記第２のフィルタ特性が選択された前記フィルタ部を通過した信号に基づいて、回転角の補正値を算出する補正値算出段階と、
前記第１のフィルタ特性が選択された前記フィルタ部を通過した信号と、前記補正値とに基づいて、前記磁場発生源の回転角を示す角度出力信号を出力する角度出力段階と
を備える回転角検出方法。
【請求項８】
回転体の回転角を検出する回転角検出方法であって、
前記回転体に設けられた磁場発生源が発生する少なくとも２つの方向における磁場成分を磁場検出装置を用いて検出して磁場検出信号を得る磁場検出段階と、
前記磁場検出信号と、予め算出された補正値とに基づいて、第１のフィルタ特性を有するフィルタを用いて前記回転角を示す角度出力信号を出力する角度出力段階とを備え、
前記補正値が、前記磁場検出装置の出力信号に基づいて、前記第１のフィルタ特性とは異なる第２のフィルタ特性を有するフィルタを用いて予め算出された補正値である回転角検出方法。
【請求項９】
前記第１のフィルタ特性において信号を通過させる帯域は、前記第２のフィルタ特性において信号を通過させる帯域よりも狭帯域である
請求項７または８に記載の回転角検出方法。
【請求項１０】
コンピュータに、請求項７から９のいずれか一項に記載の回転角検出方法を実行させるためのプログラム。