(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を有する回転子と、
前記磁石の近傍に配置され、変調された電圧又は変調された電流が給電される複数の磁気検出素子と、
前記磁気検出素子によって検出された検出信号を選択する信号選択部と、
前記検出信号に基づいて合成信号を生成する合成部と、
を備え、
前記電圧又は前記電流を繰り返し変化させる周期は、前記信号選択部を切り替える周期に基づいて定められる
ことを特徴とする磁気式エンコーダ。
【請求項２】
磁石を有する回転子と、
前記磁石の近傍に配置され、変調された電圧又は変調された電流が給電される複数の磁気検出素子と、
前記磁気検出素子によって検出された検出信号を選択する信号選択部と、
前記検出信号に基づいて合成信号を生成する合成部と、
を備え、
前記電圧又は前記電流を繰り返し変化させる周期は、前記信号選択部を切り替える周期より短くする
ことを特徴とする磁気式エンコーダ。
【請求項３】
磁石を有する回転子と、
前記磁石の近傍に配置され、変調された電圧又は変調された電流が給電される複数の磁気検出素子と、
前記磁気検出素子によって検出された検出信号を選択する信号選択部と、
前記検出信号に基づいて合成信号を生成する合成部と、
を備え、
前記電圧又は前記電流を繰り返し変化させる周期は、前記信号選択部を切り替える周期より長くする
ことを特徴とする磁気式エンコーダ。
【請求項４】
前記電圧又は前記電流を変調する変調信号の周期は、前記信号選択部を切り替える周期の整数倍の長さであり、該切り替える周期より長くする
ことを特徴とする請求項３に記載の磁気式エンコーダ。
【請求項５】
前記合成部は、
前記回転子の回転位置を検出する第１の合成磁気検出素子となるように、前記複数の磁気検出素子が検出した前記検出信号を第１の合成信号として合成して出力する第１の合成部と、
前記回転子の回転位置を検出する第２の合成磁気検出素子であって、前記回転子の回転中心軸を中心として前記第１の合成磁気検出素子に対して所定の角度位置になる第２の合成磁気検出素子となるように、前記複数の磁気検出素子が検出した前記検出信号を第２の合成信号として合成して出力する第２の合成部と、を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の磁気式エンコーダ。
【請求項６】
前記複数の磁気検出素子のうち、前記回転中心軸を含む第１の平面で分割される第１の領域に含まれる前記磁気検出素子を第１の磁気検出素子群とし、前記第１の平面で分割される第２の領域に含まれる前記磁気検出素子を第２の磁気検出素子群とし、
前記複数の磁気検出素子のうち、前記回転中心軸を含む第２の平面であって前記第１の平面と予め定められている角度を成す第２の平面で分割される第３の領域に含まれる前記磁気検出素子を第３の磁気検出素子群とし、前記第２の平面で分割される第４の領域に含まれる前記磁気検出素子を第４の磁気検出素子群として、
前記第１の合成部は、
前記第１の磁気検出素子群と前記第２の磁気検出素子群とがそれぞれ検出した前記検出信号に基づいて前記第１の合成信号を生成し、
前記第２の合成部は、
前記第３の磁気検出素子群と前記第４の磁気検出素子群とがそれぞれ検出した前記検出信号に基づいて前記第２の合成信号を生成する
ことを特徴とする請求項５に記載の磁気式エンコーダ。
【請求項７】
前記第１の磁気検出素子群と前記第２の磁気検出素子群とに含まれる前記磁気検出素子は、第１の位相に定められた変調信号によって変調される第１の前記電圧又は第１の前記電流が給電され、
前記第３の磁気検出素子群と前記第４の磁気検出素子群とに含まれる前記磁気検出素子は、前記第１の位相と（π／２）の位相差を有する第２の位相に定められた変調信号によって変調される第２の前記電圧又は第２の前記電流が給電される
ことを特徴とする請求項６に記載の磁気式エンコーダ。
【請求項８】
前記第１の合成部が生成した前記第１の合成信号と前記第２の合成部が生成した前記第２の合成信号とに基づいて前記回転子の回転位置を算出する回転位置算出部を備える
ことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれかに記載の磁気式エンコーダ。
【請求項９】
前記回転位置算出部は、
前記第１の合成信号を移動時間平均した信号と、前記第２の合成信号を移動時間平均した信号とに基づいて、前記回転子の回転位置を検出する、
ことを特徴とする請求項８に記載の磁気式エンコーダ。
【請求項１０】
前記回転位置算出部は、
前記第１の合成信号と前記第２の合成信号とに基づいて、前記電圧又は前記電流を変調した周波数と同じ周波数を基準として同期検波処理によって前記回転子の回転位置を検出する
ことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の磁気式エンコーダ。
【請求項１１】
前記合成信号に基づいて前記回転子の回転位置を算出する回転位置算出部を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の磁気式エンコーダ。
【請求項１２】
前記合成部は、
前記変調された電圧又は電流の周期的な変化に同期して、前記合成信号を生成する
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の磁気式エンコーダ。
【請求項１３】
前記磁気検出素子によって検出された前記検出信号をそれぞれ差動増幅する差動増幅部を備え、
前記合成部は、
前記差動増幅部によって差動増幅された前記検出信号に基づいて前記合成信号を生成する
ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載の磁気式エンコーダ。
【請求項１４】
前記差動増幅部は、前記複数の磁気検出素子に対応してそれぞれ設けられる
ことを特徴とする請求項１３に記載の磁気式エンコーダ。
【請求項１５】
前記差動増幅部は、
前記信号選択部によって選択された前記検出信号をそれぞれ差動増幅する
ことを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の磁気式エンコーダ。
【請求項１６】
前記検出信号をそれぞれアナログデジタル変換する変換部と、
前記信号選択部を制御して、前記磁気検出素子に給電する前記電圧又は前記電流の変化に同期させて、前記検出信号を周期的に切り替える選択制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれかに記載の磁気式エンコーダ。
【請求項１７】
前記選択制御部は、前記磁気検出素子に給電される前記電圧又は前記電流が変化する周期より短い検出周期に基づき、前記検出信号の切り替えを前記信号選択部に行わせる
ことを特徴とする請求項１６に記載の磁気式エンコーダ。
【請求項１８】
前記磁気検出素子は、予め定められた周期に基づき繰り返し変化する値で前記電圧又は前記電流が給電される
ことを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれかに記載の磁気式エンコーダ。
【請求項１９】
前記電圧又は前記電流は、予め定められた異なる波高値であって矩形波の電源制御信号に基づいて周期的に変調され、
前記合成部は、前記検出信号を強め合うように加算して前記合成信号を生成する
ことを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれかに記載の磁気式エンコーダ。
【請求項２０】
前記電圧又は前記電流の値は、変調信号に基づいて変化する
ことを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれかに記載の磁気式エンコーダ。
【請求項２１】
前記合成部は、前記電圧又は前記電流を変調させる変調信号の繰り返し周期より短い検出周期で検出された前記検出信号に基づいて、移動時間平均を行い前記合成信号を生成する
ことを特徴とする請求項１から請求項２０のいずれかに記載の磁気式エンコーダ。
【請求項２２】
前記複数の磁気検出素子は、前記回転子の回転中心軸に対して互いに対向して配置される２つの前記磁気検出素子を１つの組として構成される
ことを特徴とする請求項１から請求項２１のいずれかに記載の磁気式エンコーダ。
【請求項２３】
前記磁気検出素子に対して、前記電圧又は前記電流を生成する電源部と、
前記電源部を制御して、前記電圧又は前記電流を前記磁気検出素子に給電させる電源制御部と、を備える、
ことを特徴とする請求項１から請求項２２いずれかに記載の磁気式エンコーダ。
【請求項２４】
前記電源制御部は、周期的に変化する制御信号を前記電源部に供給して、前記電源部が給電する前記電圧又は前記電流を制御する
ことを特徴とする請求項２３に記載の磁気式エンコーダ。
【請求項２５】
前記磁気検出素子は、ホール素子である
ことを特徴とする請求項１から請求項２４のいずれかに記載の磁気式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角度検出を行う磁気式エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転角度を検出するエンコーダには、光学式や磁気式の回転角度検出を行うものがある。光学式の回転角度検出では、検出部にフォトダイオードなどの光電変換素子を使用しており、高精度の回転角度検出が可能であるが、結露や油の飛沫が検出部に直接かかるような環境では使用することは難しい場合がある。磁気式の回転角度検出（例えば、特許文献１参照）は、ホール素子や磁気抵抗素子のような磁気検出素子を使用しており、検出精度を高精度にすることは比較的難しいが、結露や油の飛沫が検出部に直接かかる環境下でも使用できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２０５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、エンコーダがロボットや産業用工作機械などにも適用されるようになり、高精度で且つ前述のような厳しい環境下でも使用できる磁気式エンコーダが要求されるようになってきている。
【０００５】
上述した磁気式の回転角度検出に用いられる検出素子として、ホール素子や磁気抵抗素子のような磁気検出素子が使用されているが、小型で低価格であることからホール素子が多く使用されている。しかしながら、ホール素子は、検出感度のバラツキや、環境温度によるオフセット電圧変動のバラツキなどがある。このように、ホール素子のような磁気検出素子の出力はばらつくため、高精度な磁気式エンコーダが得られない場合があるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、磁気検出素子からの検出信号にバラツキが含まれる場合でも、検出精度を向上できる磁気式エンコーダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、磁石を有する回転子と、前記磁石の近傍に配置され、変調された電圧又は変調された電流が給電される複数の磁気検出素子と、前記磁気検出素子によって検出された検出信号を選択する信号選択部と、前記検出信号に基づいて合成信号を生成する合成部と、を備え、前記電圧又は前記電流を繰り返し変化させる周期は、前記信号選択部を切り替える周期に基づいて定められることを特徴とする磁気式エンコーダである。
また、この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、磁石を有する回転子と、前記磁石の近傍に配置され、変調された電圧又は変調された電流が給電される複数の磁気検出素子と、前記磁気検出素子によって検出された検出信号を選択する信号選択部と、前記検出信号に基づいて合成信号を生成する合成部と、を備え、前記電圧又は前記電流を繰り返し変化させる周期は、前記信号選択部を切り替える周期より短くすることを特徴とする磁気式エンコーダである。
また、この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、磁石を有する回転子と、前記磁石の近傍に配置され、変調された電圧又は変調された電流が給電される複数の磁気検出素子と、前記磁気検出素子によって検出された検出信号を選択する信号選択部と、前記検出信号に基づいて合成信号を生成する合成部と、を備え、前記電圧又は前記電流を繰り返し変化させる周期は、前記信号選択部を切り替える周期より長くすることを特徴とする磁気式エンコーダである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、検出精度を向上できる磁気式エンコーダを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の第１実施形態によるエンコーダの構成を示す概略ブロック図である。
【図２】本実施形態におけるエンコーダの概略構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態におけるエンコーダにおける処理手順を示すタイミングチャートである。
【図４】第２実施形態におけるエンコーダの概略構成を示すブロック図である。
【図５】第３実施形態におけるエンコーダの概略構成を示すブロック図である。
【図６】第４実施形態におけるエンコーダの概略構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施形態による磁気式エンコーダの第２の接続状態における構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、この発明の第１実施形態による回転角度検出装置であるエンコーダの構成を示す概略ブロック図である。
【００１１】
図１に示すように、エンコーダ１００は、磁石５を有する回転子６と、この回転子６の周囲に配置された複数の磁気検出素子１，２，３，４と、その磁気検出素子１，２，３，４やその他の制御部品を搭載した基板組９とで構成されている。磁石５は、例えば、永久磁石である。磁気検出素子１，２，３，４は、例えば、それぞれホール素子である。以降、磁気検出素子１，２，３，４を、ホール素子１，２，３，４と称して説明する。
【００１２】
この図１において、回転子６が紙面に対して垂直となる回転軸を中心として回転すると、回転子６の回転に伴い磁石５が回転し、ホール素子１，２，３，４で検出される磁石５からの磁界が変化する。エンコーダ１００は、この磁界の変化を、ホール素子１，２，３，４の４個のホール素子によりそれぞれ検出し、この検出した磁界の変化量から回転子６の回転角度（回転位置）を検出する。ここで、本実施形態における「回転位置」とは、回転角度、回転位置を示す位置情報、または、回転角度を示す角度情報のことである。
【００１３】
なお、図１を用いて説明した４個のホール素子１，２，３，４は、例えば、それぞれが同様の検出感度を有しており、それぞれが同様の出力レベルを有している。また、４個のホール素子１，２，３，４は、例えば、それぞれ基板組９の平面上であって、回転子６の回転軸と法線ベクトルの方向を同一とする平面上に配置されており、回転子６の回転軸から等距離となる円周上に配置されている。また、各ホール素子１，２，３，４は、等間隔（この場合は、回転子６の回転軸を中心として９０度の等角度）で配置されている。また、組とされるホール素子１と３は、回転子６の回転軸を中心として、互いに対向して配置されており、回転子６の回転軸を中心として１８０度の角度になるように配置されている。また、組とされるホール素子２と４は、回転子６の回転軸を中心として、互いに対向して配置されており、回転子６の回転軸を中心として１８０度の角度になるように配置されている。
【００１４】
ホール素子１から４は、電流が印加される２つの入力端子と２つの出力端子（＋と−）とをそれぞれ有している。例えば、ホール素子１は、入力端子を回転子６の回転軸に対する動径方向に設け、回転軸側を入力端子ＴＩ１ｎ、外周側を入力端子ＴＩ１ｐとする。また、ホール素子１は、出力端子を回転子６の回転軸から等距離となる円周の接線方向に設け、時計回り側を出力端子ＴＯ１ｎ、反時計回り側を出力端子ＴＯ１ｐとする。
この２つの出力端子は、後述するスイッチ１１と１２との入力端子にそれぞれ接続される（図２参照）。図２における符号「１−」は、ホール素子１の出力端子ＴＯ１ｎ（−）から出力される信号を示している。以降、例えば、ホール素子１の出力端子ＴＯ１ｐ（＋）から出力される信号を「信号１＋」と称し、ホール素子１の出力端子−から出力される信号を「信号１−」と称して説明する。ホール素子２，３，４から出力される信号も、ホール素子１から出力される信号と同様に称して説明する。
【００１５】
次に図２を用いて、上述した４個のホール素子で検出した磁界の変化量から回転子６の回転角度を検出するエンコーダ１００の構成について説明する。
図２は、エンコーダの概略構成を示すブロック図である。
【００１６】
エンコーダ１００は、ホール素子１から４、抵抗８、スイッチ１１（信号選択部）、スイッチ１２（信号選択部）、差動増幅器（差動増幅部）２０、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器（変換部）３０、合成制御部４０Ａ及び電源部７０Ａを備える。図１と同じ構成には、同じ符号を附す。
【００１７】
ホール素子１から４（磁気検出素子）は、予め定められた周期に基づき繰り返し変化する値で変調された電圧又は変調された電流が電源部７０Ａから給電される。したがって、ホール素子１から４は電源部７０Ａによって変調される。
【００１８】
スイッチ１１、１２は、４入力１出力の選択回路であり、ホール素子１から４の出力端子を差動増幅器２０の入力端子に選択的に接続する。スイッチ１１は、入力端子がホール素子１から４のそれぞれの出力端子＋（ｏｕｔ＋）とそれぞれ接続され、出力端子が差動増幅器２０の非反転入力端子に接続される。スイッチ１２は、ホール素子１から４のそれぞれの出力端子−と接続され、差動増幅器２０の反転入力端子に接続される。スイッチ１１と１２とは、共通の切り替え制御信号（Ｓ０、Ｓ１）によって制御され、それぞれ同じホール素子への接続を選択する。スイッチ１１は、選択された信号を差動増幅器２０の非反転入力端子に供給する。スイッチ１２は、選択された信号を差動増幅器２０の反転入力端子に供給する。
差動増幅器２０は、所定の増幅率に定められた差動型の演算増幅器である。差動増幅器２０は、スイッチ１１と１２とによって選択されたいずれかのホール素子によって検出された信号を増幅する。
アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器３０は、差動増幅器２０によって差動増幅された信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３０は、合成制御部４０Ａから供給される変換タイミング信号に応じて変換を行う。
【００１９】
電源部７０Ａは、合成制御部４０Ａによる制御に応じて、予め定められた変化パターンに基づいた電圧を発生する電圧源である。なお、電源部７０Ａは、合成制御部４０Ａによる制御に応じて、予め定められた変化パターンに基づいた電流を発生する電流源であってもよい。以下、電源部７０Ａは、電圧源とした場合を例示して説明する。電源部７０Ａは、合成制御部４０Ａから供給される電源制御信号（又は基準タイミング信号）に同期する周期で繰り返し変化する電圧を生成する。電源部７０Ａは、生成した電圧をホール素子１から４に供給する。ホール素子１から４に対して供給する電圧(又は電流)の値は、周期的に変化する。
なお、抵抗８は、電流制限抵抗であり、電源部７０Ａが定電流駆動とする場合には、削除することもできる。
【００２０】
合成制御部４０Ａは、クロック生成部４１Ａ、電源制御部４２Ａ、選択制御部４３Ａ、変換制御部４４Ａ、合成部４５Ａ及び回転位置算出部４６Ａを備える。
クロック生成部４１Ａは、エンコーダ１００における各機能部が行う処理の基準タイミングとなる基準クロックを生成する。
なお、基準クロックは、合成制御部４０Ａの外部から供給される基準クロックであっても良い。その際、外部から供給される基準クロックに基づいた電流又は電圧が磁気検出素子に供給される。
電源制御部４２Ａは、電源部７０Ａにおいて生成される電圧を制御する電源制御信号を、電源部７０Ａに供給する。電源制御部４２Ａは、基準クロックに同期した基準タイミング信号を生成し、電源制御信号として供給する。例えば、電源制御信号として供給する基準タイミング信号は、電源部７０Ａからの給電を制御するＯＮ／ＯＦＦ信号である。
【００２１】
選択制御部４３Ａは、選択するホール素子を示す選択制御信号を生成する。選択制御部４３Ａが生成する選択制御信号は、基準クロックに同期した信号である。選択制御部４３Ａは、この選択制御信号をスイッチ１１と１２とに供給して、スイッチ１１と１２との切り替えタイミングを同期させて切り替える。
変換制御部４４Ａは、Ａ／Ｄ変換器３０における変換タイミングを制御する変換制御信号(変換タイミング信号)を生成する。変換制御部４４Ａが生成する変換制御信号は、基準クロックに同期した信号である。変換制御部４４Ａは、変換制御信号をＡ／Ｄ変換器３０に供給し、Ａ／Ｄ変換器３０における変換タイミングを制御する。
【００２２】
合成部４５Ａは、Ａ／Ｄ変換器３０によって変換された信号を受信した後、受信した信号に基づいて演算処理を行って、ホール素子１から４によって検出された検出信号の合成処理をした合成検出信号(合成信号)を生成する。
合成部４５Ａは、ホール素子１から４に供給される周期的に変化する電圧（又は電流）の値の変化に応じて合成信号を生成する。
合成部４５Ａは、ホール素子１から４によって検出された検出信号を強め合うように加算して合成信号を生成する。
【００２３】
なお、合成部４５Ａは、ホール素子１から４によって検出された検出信号に基づいた検出情報を記憶する一時記憶領域を内部に備える。一時記憶領域は、例えば、各部の処理に必要な設定条件と検出信号に基づいた検出情報とを関連付けて記憶する配列として設けられる。各部の処理に必要な設定条件としては、Ａ／Ｄ変換器３０によって変換された信号の変換時刻に基づく時系列、選択された磁気検出素子の番号、及び、電源の供給状況や極性などの電源条件などが挙げられる。
合成部４５Ａは、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器３０から供給された検出信号に含まれる検出情報を一時記憶領域に記憶する。記憶される検出情報は、Ａ／Ｄ変換器３０によって変換された信号の変換時刻に基づく時系列にしたがって、選択された磁気検出素子、電源の供給状況に関連付けられて記憶される。
回転位置算出部４６Ａは、合成部４５Ａによって生成された合成信号に基づいて、回転子６の角度位置情報（回転位置）を生成する。
【００２４】
次に、図２に示されるエンコーダ１００を構成する各部の接続を説明する。
この図２に示されるホール素子１から４はそれぞれ４つの端子を有する。その４つの端子は、２つの入力端子（in＋とin−）、２つの出力端子（out＋とout−）である。ホール素子１から４は、直列接続の構成で駆動されるように入力端子が順に接続される。そして、ホール素子１の入力端子の１端は、電源部７０Ａに接続される。また、ホール素子４の入力端子の１端は、抵抗８を介して接地極（ＧＮＤ）に接続される。
【００２５】
ホール素子１から４の出力端子は、スイッチ１１及びスイッチ１２を介して共通の差動増幅器２０が接続される。差動増幅器２０は、ホール素子１から４のいずれかの検出信号を差動増幅する。差動増幅器２０はＡ/Ｄ変換器３０が接続され、Ａ/Ｄ変換器３０は差動増幅された検出信号をデジタル化する。Ａ/Ｄ変換器３０は、合成制御部４０Ａが接続され、Ａ/Ｄ変換器３０は、デジタル化した検出信号を合成制御部４０Ａに供給する。また、Ａ/Ｄ変換器３０は、合成制御部４０Ａからの変換制御信号によって制御される。
合成制御部４０Ａは、得られた検出信号に基づいた合成処理を行って回転子６の回転角度を示す角度位置情報を生成し、生成された角度位置情報を出力する。
なお、ホール素子４の入力端子の１端と接地極（ＧＮＤ）との接続は、抵抗８を介さずに直接接続する形態としても良い。
【００２６】
上記した構成とすることにより、ホール素子１から４は、電源部７０Ａによって変調された共通の電流が供給される。例えば、電源部７０Ａが供給する電圧（又は電流）は、矩形波又は台形波に基づいて変調される。矩形波又は台形波として変調される電圧（又は電流）は、電源部７０Ａの出力を断続的に遮断することにより生成できる。例えば、電源部７０Ａは、出力制御機能付き（出力イネーブル端子付き）のレギュレータを含む。出力制御機能は、出力イネーブル端子に供給される制御信号（例、電源制御信号）の論理状態に応じて出力状態と出力遮断状態とを選択する機能である。合成制御部４０Ａは、電源部７０Ａの出力制御機能を制御して、電源部７０Ａの出力を断続的に遮断することができる。
また、電源部７０Ａから供給される電圧（又は電流）の変調周波数は、回転子６の回転周波数よりも十分に高い周波数とする。その変調周波数は、適用されるシステムの周波数応答などのシステム要件に基づいて予め定められ、例えば、数ｋＨｚから数百ｋＨｚの範囲のいずれかの周波数を変調周波数の基準周波数とする。
【００２７】
次に、図３を参照し、電源部７０Ａから出力する電圧（又は電流）を切り替える周期と、スイッチ１１と１２とを切り替える周期との関係を説明する。
図３は、図２に示されるエンコーダにおける処理手順を示すタイミングチャートである。
図３（ａ）は、電源部７０Ａの出力をＯＮ−ＯＦＦ制御する電源制御信号（基準タイミング信号）の状態と、スイッチ１１、１２の切り替え制御信号Ｓ０，Ｓ１の状態とを示す。
合成制御部４０Ａは、電源部７０Ａを制御して、ホール素子１から４に対して電圧（又は電流）を供給する状態(ＯＮ状態)にする。電圧（又は電流）を供給する状態(ＯＮ状態)にされたホール素子１から４の検出信号は、差動増幅器２０、及びＡ/Ｄ変換器３０を経由して、スイッチ１１、１２によって選択された順に基づき合成制御部４０Ａにそれぞれ供給される。その後、合成制御部４０Ａは、ホール素子１から４に対して電圧（又は電流）を遮断する状態（ＯＦＦ状態）にする。電圧（又は電流）を遮断する状態（ＯＦＦ状態）にされたホール素子１から４の検出信号は、同じように合成制御部４０Ａにそれぞれ供給される。
【００２８】
スイッチ１１と１２とは、ホール素子１から４に対する４つの入力をそれぞれ切り替える。各ホール素子は、電源部７０Ａからの電圧（又は電流）の供給状態がＯＮ状態とＯＦＦ状態とに切り替えられた状態における検出信号をそれぞれ検出する。そのため、スイッチ１１と１２とにおける４つの入力をそれぞれ切り替える周波数（切り替え制御信号の周波数）は、電源部７０Ａからの電圧（又は電流）の出力状態をＯＮ状態とＯＦＦ状態とに切り替えるＯＮ−ＯＦＦ制御の周波数（電源制御信号の周波数）の４倍とする。
つまり、図３（ａ）に示した切り替え制御手順によれば、変調された電圧又は変調された電流を繰り返し変化させる周期は、スイッチ１１と１２とを切り替える周期より長い。
なお、Ａ/Ｄ変換器３０は、スイッチ１１と１２とにおいて入力が選択され、その出力が安定な状態に保たれている期間の中で入力される検出信号の変換を行う。
電源部７０ＡがＯＮ状態あるいはＯＦＦ状態を継続した状態を保持したままで、合成制御部４０Ａは、４つのホール素子からの検出信号を切り替えて、該検出信号をそれぞれ受信する。
【００２９】
また、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した処理と異なる処理手順を示すタイミングチャートである。
合成制御部４０Ａは、ホール素子１から４に対して、電源部７０Ａからの電圧（又は電流）の出力状態をＯＮ状態とＯＦＦ状態とに切り替えるＯＮ−ＯＦＦ制御を行いながら、順に次のホール素子への切り替えを行う。
例えば、合成制御部４０Ａは、最初に、ホール素子１に対して電圧（又は電流）を供給する状態(ＯＮ状態)にして、ホール素子１から４の検出信号を差動増幅器２０、及びＡ/Ｄ変換器３０を経由して受信する。続けて、合成制御部４０Ａは、ホール素子１に対して電圧（又は電流）を遮断する状態（ＯＦＦ状態）にして、同じようにホール素子１から４の検出信号を受信する。
続けて、合成制御部４０Ａは、ホール素子２から４に対して、ホール素子１と同様な処理をそれぞれ行う。
【００３０】
電源部７０Ａからの電圧（又は電流）の出力状態をＯＮ状態とＯＦＦ状態とに切り替えるＯＮ−ＯＦＦ制御と、スイッチ１１と１２とにおける４つの入力をそれぞれ切り替える制御とのタイミングの関係は、図３（ａ）とは異なる。図３（ｂ）に示すように、電源ＯＮ−ＯＦＦ制御の周波数（電源制御信号の周波数）は、スイッチ１１と１２とを切り替える周波数（切り替え制御信号の周波数）よりも高い。すなわち、図３（ｂ）に示した切り替え制御手順によれば、変調された電圧又は変調された電流を繰り返し変化させる周期は、スイッチ１１と１２とを切り替える周期より短くなる。
合成制御部４０Ａでは、図３（ａ）と（ｂ）に示したタイミングチャートに基づいた手順のいずれかを選択することができる。
【００３１】
ホール素子１から４の信号成分（Ｖ１からＶ４）は、式（１）から導くことができる。なお、Ｖ＊offsetは、＊番目のホール素子に付随する回路オフセット電圧とする。
【００３２】
ホール素子１の信号成分Ｖ１：
Ｖ１＝(Ｖ１on＋Ｖ１offset)−(Ｖ１off＋Ｖ１offset)＝Ｖ１on−Ｖ１off
ホール素子２の信号成分Ｖ２：
Ｖ２＝(Ｖ２on＋Ｖ２offset)−(Ｖ２off＋Ｖ２offset)＝Ｖ２on−Ｖ２off
ホール素子３の信号成分Ｖ３：
Ｖ３＝(Ｖ３on＋Ｖ３offset)−(Ｖ３off＋Ｖ３offset)＝Ｖ３on−Ｖ３off
ホール素子４の信号成分Ｖ４：
Ｖ４＝(Ｖ４on＋Ｖ４offset)−(Ｖ４off＋Ｖ４offset)＝Ｖ４on−Ｖ４off
・・・（１）
【００３３】
式（１）において、電源をＯＮ状態とした場合にホール素子１から４が出力する電圧を、それぞれ、Ｖ１on、Ｖ２on、Ｖ３on、Ｖ４onとし、電源をＯＦＦ状態とした場合にホール素子１から４が出力する電圧を、それぞれ、Ｖ１off、Ｖ２off、Ｖ３off、Ｖ４offとする。
式（１）によって導かれた各ホール素子の信号成分に基づいて、第１、２の合成出力（合成信号）を式（２）にしたがって導く。
【００３４】
第１の合成出力：Ｖ１−Ｖ３
第２の合成出力：Ｖ２−Ｖ４    ・・・（２）
【００３５】
式（２）によって導かれた結果から、エンコーダの出力（回転子６の角度位置情報を含む出力）を導くことができる。
なお、電源部７０Ａは、図３に示した切り替え制御手順以外にも、他の切り替えパターンによる切り替え制御手順を選択することができる。
【００３６】
［第２実施形態］
次に図４を参照し、上述した４個のホール素子で検出した磁界の変化量から回転子６の回転角度を検出するエンコーダの構成について説明する。
本実施形態の機械的構成・配置は、図１と同じであり、例えば、磁石５が永久磁石であり、磁気検出素子１，２，３，４がホール素子１，２，３，４である。以後は、磁気検出素子はホール素子であるとして説明する。ホール素子１から４は、同一円周上に等間隔で並んでいるとする。
図４は、エンコーダ１００Ｂの概略構成を示すブロック図である。
【００３７】
エンコーダ１００Ｂは、ホール素子１から４、抵抗８、スイッチ１３（信号選択部）、差動増幅器（差動増幅部）２１から２４、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器３０、合成制御部４０Ｂ及び電源部７０Ａを備える。図１、図２と同じ構成には、同じ符号を附す。また、明示した場合を除き、合成制御部４０Ａは、合成制御部４０Ｂに読み替える。
【００３８】
差動増幅器２１から２４は、ホール素子１から４に対応して設けられ、それぞれが同じ値の所定の増幅率に定められた差動型の演算増幅器である。差動増幅器２１は、ホール素子１によって検出された検出信号を増幅する。差動増幅器２２から２４は、同様に、ホール素子２から４によって検出された検出信号をそれぞれ増幅する。
【００３９】
スイッチ１３は、４入力１出力の選択回路であり、差動増幅器２１から２４の出力端子をＡ／Ｄ変換器３０の入力端子に選択的に接続する。スイッチ１３は、差動増幅器２１から２４のそれぞれの出力端子と接続され、選択された信号をＡ／Ｄ変換器３０の入力端子に供給する。スイッチ１３は、切り替え制御信号（Ｓ０、Ｓ１）によって制御され、選択されたホール素子からの検出信号に基づいた信号をそれぞれ出力する。
【００４０】
合成制御部４０Ｂは、クロック生成部４１Ａ、電源制御部４２Ａ、選択制御部４３Ｂ、変換制御部４４Ａ、合成部４５Ａ及び回転位置算出部４６Ａを備える。
選択制御部４３Ｂは、選択する磁気検出素子を示す選択制御信号を生成する。選択制御部４３Ｂが生成する選択制御信号は、基準クロックに同期した信号である。選択制御部４３Ｂは、この選択制御信号をスイッチ１３に供給して、スイッチ１３の切り替えを基準クロックに同期させたタイミングで切り替える。
【００４１】
本実施形態では、合成制御部４０Ｂは、電源部７０ＡのＯＮ−ＯＦＦ制御と、スイッチ１３の切り替え制御と、Ａ／Ｄ変換器３０の変換タイミングの制御とを行う。それらの制御は、図２に示した合成制御部４０Ａに準じて行う。また、それらの制御タイミングは、図３のタイミングチャートに示したシーケンスに準じて行う。
なお、スイッチ１３とＡ/Ｄ変換器３０の構成を一体化した、Ａ／Ｄ変換器を用いてもよい。
【００４２】
なお、ホール素子１から４に供給される電圧（又は電流）を変調させる変調信号は、繰り返し信号であればよく、三角波、鋸波、正弦波などの任意の波形とすることができる。変調信号は、電源制御信号、Ｄ／Ａ変換器５０を用いてデジタル信号に基づいて生成される信号、又は、演算増幅器などで構成される信号処理回路におけるアナログ信号処理によって生成される信号であってもよい。
また、合成制御部４０Ｂは、変調信号の変調周波数を任意に設定することができる。
【００４３】
［第３実施形態］
次に図５を参照し、上述した４個のホール素子で検出した磁界の変化量から回転子６の回転角度を検出するエンコーダの構成について説明する。
本実施形態の機械的構成・配置は、図１と同じであり、例えば、磁石５が永久磁石であり、磁気検出素子１，２，３，４がホール素子１，２，３，４である。以後は、磁気検出素子はホール素子であるとして説明する。ホール素子１から４は、同一円周上に等間隔で並んでいるとする。
【００４４】
図５は、エンコーダ１００Ｃの概略構成を示すブロック図である。
エンコーダ１００Ｃは、ホール素子１から４、抵抗８、スイッチ１１、１２、差動増幅器２１から２４、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器３０、合成制御部４０Ｃ、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器５０、増幅器６０及び電源部７０Ｃを備える。図１、図２と同じ構成には、同じ符号を附す。明示した場合を除き、合成制御部４０Ａは合成制御部４０Ｃとして読み替え、電源部７０Ａは電源部７０Ｃとして読み替える。
【００４５】
デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器５０は、合成制御部４０Ｃからデジタル信号として供給される制御信号（例、電源制御信号）を、アナログ信号に変換する。
増幅器６０は、Ｄ／Ａ変換器５０によって変換されたアナログ信号を増幅し、電源部７０Ｃに供給する。
【００４６】
電源部７０Ｃは、合成制御部４０Ｃから供給される電源制御信号に基づいた電圧を発生する電圧源である。なお、電源部７０Ｃは、合成制御部４０Ｃによる制御に応じて入力される電源制御信号に基づいた電流を発生する電流源であってもよい。以下、電源部７０Ｃは、電圧源とした場合を例示して説明する。電源部７０Ｃは、合成制御部４０Ｃから供給される電源制御信号の周期で繰り返し変化する電圧を生成する。
【００４７】
合成制御部４０Ｃは、クロック生成部４１Ａ、電源制御部４２Ｃ、選択制御部４３Ａ、変換制御部４４Ａ、合成部４５Ｃ及び回転位置算出部４６Ｃを備える。
電源制御部４２Ｃは、電源部７０Ｃにおいて生成される出力電圧を制御する電源制御信号を生成し、電源部７０Ｃに供給する。電源制御部４２Ｃは、予め定められる周波数に基づいた周期性を有する電源制御信号を生成し、該電源制御信号を電源部７０Ｃに供給する。例えば、電源制御信号の波形は、正弦波とすることができる。また、電源制御部４２Ｃは、生成する信号の波形を三角波、鋸波など連続して変化する任意の波形を選択することができる。
【００４８】
合成部４５Ｃは、Ａ／Ｄ変換器３０によって変換された検出信号を受信し、受信した該検出信号に基づいて演算処理を行う。合成部４５Ｃは、受信した該検出信号に基づいて同期検波処理を行う。ホール素子１から４に供給された電圧（又は電流）の変調成分が受信した該検出信号に重畳して検出される場合があるが、その電圧（又は電流）の変調成分は上記の同期検波処理によって除去する（又は低減する）ことができる。また、合成部４５Ｃは、ホール素子１から４によって検出された検出信号を強め合うように加算して合成検出信号（合成信号）を生成する。
【００４９】
なお、合成部４５Ｃは、ホール素子１から４によって検出された検出信号に基づいた検出情報を記憶する一時記憶領域を内部に備える。一時記憶領域は、例えば、各部の処理に必要な設定条件と検出信号に基づいた検出情報とを関連付けて記憶する配列として設けられる。各部の処理に必要な設定条件としては、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器３０によって変換された信号の変換時刻に基づく時系列、及び、選択された磁気検出素子の番号などが挙げられる。
合成部４５Ｃは、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器３０から供給された検出信号に含まれる検出情報を一時記憶領域に記憶する。記憶される検出情報は、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器３０によって変換された信号の変換時刻に基づく時系列にしたがって、選択された磁気検出素子に関連付けられて記憶される。
合成部４５Ｃは、記憶された検出信号に基づいた検出情報を、移動平均法による演算処理を行った後、合成信号を生成する。例えば、移動平均法による演算処理は、予め定められる期間に検出された検出情報の値をホール素子ごとに加算することにより行う。
回転位置算出部４６Ｃは、合成部４５Ｃによって生成された合成信号に基づいて、回転子６の角度位置情報を生成する。このような移動平均法を用いることにより、本実施形態におけるエンコーダは、突発的に検出されたノイズなどの成分に影響されることなく検出精度を高めることができる。
【００５０】
続いて、本実施形態に示すエンコーダの位置検出処理について説明する。
合成制御部４０Ｃは、予め定められる任意の周期の正弦波信号を発生するようにＤ/Ａ変換器５０に電源制御信号を供給する。Ｄ/Ａ変換器５０から出力される正弦波状の電源制御信号は、増幅器６０で増幅され、各ホール素子１から４を駆動する電源部７０Ｃに入力される。
ホール素子１、２、３、４からの出力信号（検出信号）は、それぞれ正弦波状の電源制御信号に同期した信号となる。ここで、スイッチ１１と１２との切り替え制御信号の周期は、各ホール素子１から４を駆動する正弦波状の電源制御信号の周波数の整数倍とする。そして、Ａ/Ｄ変換器３０による変換タイミングを制御する変換制御信号の周波数は、任意の周期の正弦波状の電源制御信号の周波数の１０倍以上の周波数とする。つまり、４つのホール素子の検出信号をそれぞれ変換する場合であれば、その正弦波状の電源制御信号の周波数の４０倍以上の周波数で、Ａ／Ｄ変換器３０は該検出信号を繰り返し変換する処理を行う。これにより、合成制御部４０Ｃは、その検出信号に基づいて同期検波処理行うことで、誤差信号として検出される回路のオフセット電圧の影響を低減できる。
【００５１】
上記の実施形態において、合成制御部４０Ｃが各ホール素子の信号を合成することにより、回路のオフセット電圧の除去（又は低減）が可能である。
また、一例として、通常の検出信号に基づくオフセット電圧は、温度に依存して変化する。そのため、そのオフセット電圧は、影響を無視できないほどの大きな出力誤差を生じることになる。例えば、オフセット電圧が検出信号の振幅の１％程度の大きさである場合、出力誤差に変換すると、±０．６°の大きい誤差が生じることとなる。
しかしながら、本実施形態によれば、上記の式（１）のオフセット電圧は相殺することができる。つまり、合成制御部４０Ｃは、受信した検出信号に対して、同期検波やＡＣディテクション等の方法によって、上記の式（１）のオフセット電圧を低減させることができる。なお、演算式で示すと、上記の式（１）のオフセット電圧項はなくなり、上式（１）は前述のような簡単な式となる。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、各回路によって生じるオフセット電圧の変動に対して、影響を受けない構成となる。そのため、本実施形態におけるエンコーダの各回路に設定するオフセット電圧の許容範囲は広げることができる。仮に、個々の回路のオフセット電圧の発生量が多くなる安価な回路構成を用いたとしても、本実施形態に示す構成とすることにより、角度位置情報の検出精度を確保することが可能となる。例えば、差動増幅器３０は、高性能な計装アンプによる構成ではなく、一般的な演算増幅器とすることも可能となる。
【００５２】
また、電源部７０Ｃから供給される電圧（又は電流）の変調周波数を回路系のノイズの影響を受けにくい周波数帯域とすることで、検出に必要とされる周波数帯域を選択的に抽出することが可能となる。これにより、本実施形態におけるエンコーダは、ホール素子による検出信号においてＳ／Ｎ比が向上することから、演算処理によって算出される内挿数を上げることができ、分解能が向上する。
また、ホール素子で高精度のエンコーダを実現する場合、ホール素子の特性によって生じる不平衡電圧を補償する回路が必要とされる。本実施形態に示す方式は、この不平衡電圧があっても影響を受けないシステム構成となる。このため、本実施形態におけるエンコーダは、不平衡電圧補償の回路を省略することができ、回路構成を簡略化できる。
【００５３】
［第４実施形態］
次に図６を参照し、上述した４個のホール素子で検出した磁界の変化量から回転子６の回転角度を検出するエンコーダの構成について説明する。
本実施形態の機械的構成・配置は、図１と同じであり、例えば、磁石５が永久磁石であり、磁気検出素子がホール素子である。以後は、磁気検出素子はホール素子１から４であるとして説明する。ホール素子１から４は、同一円周上に等間隔で並んでいるとする。
【００５４】
図６は、エンコーダ１００Ｄの概略構成を示すブロック図である。
エンコーダ１００Ｄは、ホール素子１から４、抵抗８−１、差動増幅器（差動増幅部）２０−１、２０−２、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器（変換部）３０−１、３０−２、合成制御部４０Ｄ、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器５０−１、５０−２、増幅器６０−１、６０−２及び電源回路７０Ｄ−１、７０Ｄ−２を備える。図１、図２、図５と同じ構成には、同じ符号を附す。また、合成制御部４０Ａは４０Ｄに読み替える。
【００５５】
エンコーダ１００Ｄは、ホール素子１から４を２系統（２組）に分け、それぞれ独立した電源によって駆動される。エンコーダ１００Ｄは、第１の系統と第２の系統とに分けて説明する。
エンコーダ１００Ｄにおける第１の系統は、ホール素子１，３、抵抗８−１、差動増幅器２０−１、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器３０−１、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器５０−１、増幅器６０−１及び電源回路７０Ｄ−１を備える。
また、エンコーダ１００Ｄにおける第２の系統は、ホール素子２，４、抵抗８−２、差動増幅器２０−２、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器３０−２、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器５０−２、増幅器６０−２及び電源回路７０Ｄ−２を備える。
詳細な説明は、第１の系統を代表して行う。
【００５６】
エンコーダ１００Ｄにおける第１の系統のホール素子１，３（磁気検出素子）の入力端子は、それぞれの一端が互いに接続され、入力系が直列接続の構成となる。
ホール素子１の入力端子の他端は電源部７０−１と接続され、ホール素子３の入力端子の他端は抵抗８−１を介して接地極（ＧＮＤ）に接続される。
また、ホール素子１，３の出力端子は、それぞれの一端が互いに接続され、出力系が直列接続の構成となる。
ホール素子１，３の入力系には、予め定められた周期にしたがって繰り返し変化する値で変調された電圧又は電流が電源部７０Ｄ−１から給電される。ホール素子１，３の出力端子のそれぞれの他端は、差動増幅器２０−１の入力端子にそれぞれ接続される。
ホール素子１，３から出力される検出信号は、それぞれ任意の正弦波状の信号（例、電源制御信号）に同期した信号となる。
【００５７】
差動増幅器２０−１は、非反転入力端子にホール素子１の出力端子の一端が接続され、反転入力端子にホール素子３の出力端子の一端が接続される。差動増幅器２０−１は、供給された検出信号の電位差を所定の増幅率で増幅し、Ａ／Ｄ変換器３０−１に供給する。
本実施形態において、差動増幅器２０−１は、ホール素子１，３から検出される検出信号を合成する合成部となる。
アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器３０−１、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器５０−１、増幅器６０−１及び電源回路７０Ｄ−１の説明は、図５に示されるアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器３０、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器５０、増幅器６０及び電源回路７０Ｃを参照する。
なお、Ａ/Ｄ変換器３０−１は、合成制御部４０Ｄにより制御されており、任意の正弦波状の信号（例、電源制御信号）の周波数の１０倍以上の周波数で検出信号を繰り返し変換する処理を行う。
【００５８】
エンコーダ１００Ｄにおける合成制御部４０Ｄは、第１の系統と第２の系統との処理を行う構成と、共通する処理を行う構成とを含む。
合成制御部４０Ｄにおいて、電源制御部４２Ｄ−１及び変換制御部４４Ｄ−１は、第１の系統の処理を行う。また、電源制御部４２Ｄ−２及び変換制御部４４Ｄ−２は、第２の系統の処理を行う。さらに、クロック生成部４１Ａ及び回転位置算出部４６Ｄは、共通の処理を行う。
【００５９】
合成制御部４０Ｄのうち、上述の第１の系統の処理を行う範囲を説明する。
合成制御部４０Ｄにおける電源制御部４２Ｄ−１及び変換制御部４４Ｄ−１の詳細な説明は、第３実施形態における合成制御部４０Ｃの電源制御部４２Ｃ及び変換制御部４４Ｃを参照する。
【００６０】
本実施形態では、第１実施形態から第３実施形態に示したスイッチ１１、１２、１３を備えず、各ホール素子１から４を切り替える処理（切り替え制御）を行わない。また、系統ごとにホール素子１から４の出力は独立して構成される。
上記の構成とすることにより、本実施形態におけるエンコーダは、回転子６の回転軸に対向して配置されるホール素子１から４の検出信号を合成処理してから、Ａ／Ｄ変換処理することができる。
【００６１】
同じく、エンコーダ１００Ｄにおける第２の系統の構成は、第１の系統の構成に準ずるものであり、第１の系統の説明を参照する。
【００６２】
回転位置算出部４６Ｄは、対向して配置されるホール素子１から４によって検出された検出信号を合成した合成信号を受信する。したがって、回転位置算出部４６Ｄは、受信する検出信号は、すでに合成処理が行われた合成信号である。そのため、本実施形態においては、第１実施形態に示した合成部４５Ａは、必要ない。
【００６３】
続いて、エンコーダ１００Ｄにおける共通処理を行う構成について説明する。
合成制御部４０Ｄにおける回転位置算出部４６Ｄは、第１の系統と第２の系統とに共通する処理を行う。回転位置算出部４６Ｄは、第１の系統のＡ／Ｄ変換器３０−１と第２の系統のＡ／Ｄ変換器３０−２とによって変換された結果に基づいて、回転子６の角度位置を示す角度位置情報を生成する。
【００６４】
次に、エンコーダ１００Ｄにおける処理手順について説明する。
合成制御部４０Ｄにおけるクロック生成部４１Ａからの基準クロックに基づき、本エンコーダ１００Ｄ内の各部は、その基準クロックに同期して動作する。すなわち、上記の第１の系統も第２の系統も基準クロックに同期して動作する。
【００６５】
ホール素子１、３に供給される電圧（又は電流）が変調信号ｆ１に基づき変調され、ホール素子２、４に供給される電圧（又は電流）が変調信号ｆ２に基づき変調され、ホール素子１から４の検出信号は合成制御部４０Ｄによって演算される。変調信号ｆ１とｆ２とは位相、振幅、周波数のいずれかが異なっていればよい。
【００６６】
以下の説明では、変調信号ｆ１とｆ２とは、互いに位相が異なる信号である場合の一例について示す。
電源部７０−１は、変調信号ｆ２に対して９０度（２／π）の位相差が生じるように、合成制御部４０Ｄからの電源制御信号に基づいて、変調信号ｆ１を生成する。
例えば、第２の系統の波形（変調信号ｆ２）が基準となる正弦波（サイン波、ｓｉｎ）であると仮定すると、第１の系統の波形（変調信号ｆ１）は、変調信号ｆ２に対して位相差が９０度ある正弦波、すなわち余弦波(コサイン波、ｃｏｓ)になる。
第１系統の電源制御部４２Ｄ−１と、第２系統の電源制御部４２Ｄ−２とは、互いに９０度の位相差がある電源制御信号を生成する。
【００６７】
説明を簡素化するため、第１の位相を有する変調信号ｆ１と第２の位相を有する変調信号ｆ２とが同じ周波数である場合について示す。
一例として、ホール素子１、３に電流を供給する電源部７０Ｄ−１は、cosωｔで変調されており、ホール素子２、４に電流を供給する電源部７０Ｄ−２は、sinωｔで変調されているとする。また、ホール素子１〜４は、入力端子に電流が印加されていない状態において、磁束に応じてそれぞれ以下の検出信号を出力するものとする。
【００６８】
ホール素子１：sinθ、
ホール素子２：cosθ、
ホール素子３：-sinθ、
ホール素子４：-cosθ
【００６９】
各ホール素子は、変調された電流が印加されているので、各ホール素子は、以下のような検出信号を出力する。
【００７０】
ホール素子１：cosωｔ・sinθ、
ホール素子２：sinωｔ・cosθ、
ホール素子３：-cosωｔ・sinθ、
ホール素子４：-sinωｔ・cosθ
【００７１】
図６に示した回路構成上、ホール素子１と３は差動回路の構成であり、ホール素子２と４も差動回路の構成である。すなわち、ホール素子１と３、並びに、ホール素子２と４の合成は、差動増幅器２０−１、２０−２によってそれぞれ行われる。この合成の結果、Ａ/Ｄ変換器３０−１、３０−２の出力は、式（３）として示される。
【００７２】
Ａ/Ｄ変換器３０−１出力：[cosωｔ・sinθ−(-cosωｔ・sinθ)] ＝２cosωｔ・sinθ
Ａ/Ｄ変換器３０−２出力：[sinωｔ・cosθ−(-sinωｔ・cosθ)] ＝２sinωｔ・cosθ
・・・（３）
【００７３】
合成制御部４０Ｄは、互いの出力（Ａ/Ｄ変換器３０−１出力及びＡ/Ｄ変換器３０−２出力）の振幅をそれぞれ補正した後に、この２系統の出力を加算する。その加算の演算結果は、式（４）として示される。
【００７４】
演算結果：２cosωｔ・sinθ＋２sinωｔ・cosθ＝２sin(ωｔ＋θ)    ・・・（４）
【００７５】
このように、角度位置情報は、変調信号の位相項に変換される。変調信号の位相項の成分は、同期検波手法による位相項の検出やＰＬＬによる位相項の導出方法によって高精度に算出することができる。算出される位相項の成分は、これらの導出方法によって高精度に計測できることから、本実施形態におけるエンコーダの出力（角度位置情報）は高精度となる。また、変調信号の変調周波数を回路系のノイズの影響を受けにくい周波数帯域とすることにより、検出信号のＳ／Ｎ比が向上する。それにより、本実施形態におけるエンコーダは、内挿数を上げて分解能を向上させることができる。
【００７６】
尚、上記演算処理は、合成制御部４０Ｄによって行われる。その演算処理は、ロジックＩＣによるファームウエアによる処理に限られず、回路で構成することも可能である。
いずれにせよ、本実施形態におけるエンコーダは、回路系のオフセットの影響を受けないため、高精度の計測が可能である。
【００７７】
また、ホール素子１から４が配置された位置に、本来配置されるべき基準位置に対する位置ずれ（例、機械的なずれ）が生じる場合に、検出信号として理想的なsin、cos信号が得られない場合がある。
通常、正接（arctan）内挿処理を行うための２相信号の位相差として、９０°が確保されていない場合には、正接（arctan）内挿処理の結果に大きな変換誤差が発生する。
上記位置ずれが既知である場合、本実施形態を用いて変調信号に補正を行うことで、位置ずれによって生じる変換誤差を低減させることができる。
以下、本実施形態による変換誤差の補正方法について説明する。
【００７８】
第１の合成信号をsin(θ)とし、第２の合成信号をcos(θ−δ)とする。θは角度情報であり、δはホール素子の位置ずれに伴う角度ずれ情報である。電源部７０Ｄの変調信号は、それぞれ式（５）に示される。
【００７９】
第１の系統の電源：cos(ωｔ＋δ)、
第２の系統の電源：sin(ωｔ)         ・・・・・・・・・・・・（５）
【００８０】
式（５）の場合における合成信号は、式（６）として示される。
【００８１】
合成信号：
sin(θ)・cos(ωｔ＋δ)＋cos(θ−δ)・sin(ωｔ)
＝  sin(θ)・cos(ωｔ)・cos(δ)−sin(θ)・sin(ωｔ)・sin(δ)
＋cos(θ)・sin(ωｔ)・cos(δ)＋sin(θ)・sin(ωｔ)・sin(δ)
＝cos(δ) ・sin(ωｔ＋θ)            ・・・・・・・・・・・・（６）
【００８２】
式（６）に示されるように、ホール素子の配置が理想的な位置に配置された状態の信号（式（４））と同じ信号が得られる。
【００８３】
なお、上記では、変調信号ｆ１とｆ２とは、同じ周波数とした場合について説明したが、違う周波数の場合でも、ＰＬＬが適用できる信号を生成することができる。
【００８４】
なお、実施形態では、ホール素子１、２、３、４から差動増幅器２０−１、２０−２までの配線で、差動回路構成としているが、ホール素子１から４のそれぞれに差動回路を用いる構成とすることも可能である。
【００８５】
本実施形態は、一例として以下に示す特徴がある。
本実施形態におけるエンコーダは、ホール素子１から４に供給する電圧（又は電流）に位相変調をしているので、差動増幅器のオフセット電圧・温度ドリフトの影響を受けずに、高精度な検出が行える。
また、本実施形態におけるエンコーダは、Ａ／Ｄ変換器３０−１、３０−２による検出信号のＡ／Ｄ変換の後、演算処理された結果の角度位置情報を出力する方式なので、ノイズ耐量が高くなる。
本実施形態におけるエンコーダは、ホール素子（１から４）からの検出信号を複数回検出し、平均処理するので、検出されたノイズも低減させることができ高精度な検出が可能となる。
また、本実施形態におけるエンコーダは、変調信号の変調周波数をノイズの影響が受けにくい周波数帯域にしたため、検出信号のＳ／Ｎ比が向上し、高精度な検出ができる。
さらに、本実施形態におけるエンコーダは、互いに位相の異なる２相（Ａ相、Ｂ相）の合成信号をそれぞれ別の信号として複調することにより、角度位置情報をあるキャリア周波数の位相項に変換することができるため、高精度に角度位置情報を検出できる。そして、本実施形態におけるエンコーダは、ＰＬＬ等の高精度計測手法を採用することも可能である。
本実施形態におけるエンコーダは、２相変調する位相を調整することで、合成信号の位相ずれを補償することができる。
【００８６】
［第５実施形態］
次に図７を参照し、上述した４個のホール素子で検出した磁界の変化量から回転子６の回転角度を検出するエンコーダの構成について説明する。
本実施形態の機械的構成・配置は、図１と同じであり、例えば、磁石５が永久磁石であり、磁気検出素子１から４がホール素子である。以後は、磁気検出素子はホール素子１から４であるとして説明する。ホール素子１から４は、同一円周上に等間隔で並んでいるとする。
エンコーダの構成は、図２に示した、エンコーダ１００Ａの概略構成を参照する。
【００８７】
第１実施形態として示した検出信号の合成方法と異なる合成方法について説明する。
合成部４５Ａは、第１の合成信号と第２の合成信号とを式（７）によって生成する。
【００８８】
第１の合成信号：−Ｖ１−Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４
第２の合成信号：＋Ｖ１−Ｖ２−Ｖ３＋Ｖ４        ・・・（７）
【００８９】
第１の合成信号と第２の合成信号とは、Ａチャネル（Ａ相）とＢチャネル（Ｂ相）との正弦波出力信号としてそれぞれ検出される。Ａチャネル（Ａ相）とＢチャネル（Ｂ相）とは、９０°位相の異なる信号である。この位相関係について図を参照して説明する。
【００９０】
次に図７を用いて、図１で説明した複数のホール素子１から４と、合成部４５Ａとの関係について説明する。
【００９１】
複数のホール素子１，２，３，４のうち、回転子６の回転中心軸を含む第１の平面で分割される第１の領域に含まれるホール素子を第１のホール素子群とし、第１の平面で分割される第２の領域に含まれるホール素子を第２のホール素子群とする。また、複数のホール素子１，２，３，４のうち、回転中心軸を含む第２の平面であって第１の平面と予め定められている角度を成す第２の平面で分割される第３の領域に含まれるホール素子を第３のホール素子群とし、第２の平面で分割される第４の領域に含まれるホール素子を第４のホール素子群とする。この予め定められている角度とは、例えば９０度である。
【００９２】
図７に示すように、回転子６の回転中心軸であって、紙面に対して垂直となる軸をＺ軸とする。そして、このＺ軸に対して垂直となる２つの軸であって、紙面に対して水平と垂直となる２つの軸をＸ軸とＹ軸とする。ここでは、説明のため、回転子６の回転中心軸として、ホール素子１の角度位置を０度とし、ホール素子２の角度位置を９０度とし、ホール素子３の角度位置を１８０度とし、ホール素子４の角度位置を２７０度とする。
【００９３】
例えば、上記した第１の平面は、符号３０１で示されるように、回転子６の回転中心軸に対して角度位置１３５度と３１５度とを通り、紙面に対して垂直な平面とする。この場合、第１のホール素子群はホール素子１と２となり、第２のホール素子群はホール素子３と４となる。また、第２の平面は、符号３０２で示されるように、回転子６の回転中心軸に対して角度位置４５度と２２５度とを通り、紙面に対して垂直な平面とする。この場合、第３のホール素子群はホール素子２と３となり、第４のホール素子群はホール素子４と１となる。
【００９４】
合成部４５Ａは、第１のホール素子群と第２のホール素子群とがそれぞれ検出した検出信号を合成する。合成された合成信号は、式（７）に示された演算式によって導かれる。
この第１のホール素子群についての合成部４５は、第１のホール素子群に含まれるホール素子１と２とを合成したホール素子（第１の合成磁気検出素子）になるように、Ａチャネルの近似正弦波出力信号を出力することになる。
上述のホール素子１と２とを合成したホール素子（第１の合成磁気検出素子）は、ホール素子１と２との中間となる位置、例えば、図２に符号Ａ１で示す位置であって、回転子６の回転中心軸を中心として４５度となる位置にあるホール素子（合成ホール素子）に相当する。
【００９５】
また、この第２のホール素子群についての合成部４５Ａは、第２のホール素子群に含まれるホール素子３と４とを合成したホール素子（第２の合成磁気検出素子）になるように、Ａチャネルの近似正弦波出力信号を出力することになる。上述のホール素子３と４とを合成したホール素子（第２の合成磁気検出素子）は、ホール素子３と４との中間となる位置、例えば、図２に符号Ａ２で示す位置であって、回転子６の回転中心軸を中心として２２５度となる位置にあるホール素子（合成ホール素子）に相当する。
【００９６】
合成部４５Ａは、上述した第１のホール素子群と第２のホール素子群とについて符号を逆にして合成している。これは、第１のホール素子群と第２のホール素子群とが、回転子６の回転中心軸を中心として１８０度の位置であり、かつ、回転子６が有する磁石５のＮ極とＳ極とが、回転子６の回転中心軸を中心として１８０度の位置となっているためである。例えば、上述した第１のホール素子群がＮ極を検出している場合には、第２のホール素子群がＳ極を検出していることになり、それらの検出した信号の符号が逆となるためである。
【００９７】
このようにして、合成部４５Ａは、第１のホール素子群に含まれている複数のホール素子からの検出値を合成して出力値を増大させるとともに、第２のホール素子群に含まれている複数のホール素子からの検出値を合成して出力値を増大させている。
【００９８】
以上説明したように、図１から図７を用いて説明した本実施形態におけるエンコーダは、ホール素子の環境温度によるオフセット電圧変動のバラツキを押さえて、高精度又は／及び高分解能にすることができる。また、本実施形態におけるエンコーダは、ホール素子のバラツキに依存しないため、安定的に大量生産することが出来る。
【００９９】
また、本実施形態におけるエンコーダは、検出精度に大きく影響を及ぼすホール素子の特性（例、環境温度によるオフセット電圧変動のバラツキ）を揃えることができるため、環境温度に依存して磁気検出信号の値が変化することがなく、高精度かつ高分解能であり、安定的に提供することができる。さらに、本実施形態におけるエンコーダは、ホール素子のオフセット電圧変動を低減する方法として、信号選択部によってホール素子の入出力端子を周期的に切り替えて検出信号を得るため、角度位置情報の検出精度を向上させることができる。
【０１００】
なお、上記の実施形態においては、ホール素子の個数が４個の場合について説明したが、ホール素子の個数は任意であってもよい。なお、ホール素子は組にされ、回転子６の回転軸を中心として互いに対向して配置されるため、ホール素子の個数は、偶数個であることが望ましい。また、ホール素子は、回転子６の回転軸を中心として、互いの角度が等間隔となるようにして配置されることが望ましいため、４ｎ個（ｎは任意の自然数）であることが望ましい。
【０１０１】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【０１０２】
なお、本発明の実施形態のエンコーダ１００は、回転子６が、磁石５を有する。合成部４５は、磁石５の近傍に配置され、変調された電圧又は変調された電流が給電される複数のホール素子１から４によって検出された検出信号に基づいて合成信号を生成する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、ホール素子１から４の検出信号にバラツキが含まれる場合でも、検出精度を向上できる。
【０１０３】
また、本実施形態における第１の合成部（合成部４５）は、回転子６の回転位置を検出する第１の合成磁気検出素子となるように、複数のホール素子（１から４）が検出した検出信号を第１の合成信号として合成して出力する。
本実施形態における第２の合成部（合成部４５）は、回転子６の回転位置を検出する第２の合成磁気検出素子であって、回転子６の回転中心軸を中心として第１の合成磁気検出素子に対して所定の角度位置になる第２の合成磁気検出素子となるように、複数のホール素子（１から４）が検出した検出信号を第２の合成信号として合成して出力する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、実際に配置されたホール素子１から４によって検出された検出信号に基づいた合成処理により、仮想的に配置される「第１及び第２の合成磁気検出素子」の信号を合成することができることから、内挿処理が行える。
【０１０４】
また、本実施形態における複数のホール素子のうち、回転中心軸を含む第１の平面で分割される第１の領域に含まれる磁気検出素子を第１の磁気検出素子群とし、第１の平面で分割される第２の領域に含まれる磁気検出素子を第２の磁気検出素子群とする。
また、複数の磁気検出素子のうち、回転中心軸を含む第２の平面であって第１の平面と予め定められている角度を成す第２の平面で分割される第３の領域に含まれる磁気検出素子を第３の磁気検出素子群とし、第２の平面で分割される第４の領域に含まれる磁気検出素子を第４の磁気検出素子群とする。
そして、第１の合成部（合成部４５）は、第１の磁気検出素子群と第２の磁気検出素子群とがそれぞれ検出した検出信号に基づいて第１の合成信号を生成する。
第２の合成部（合成部４５）は、第３の磁気検出素子群と第４の磁気検出素子群とがそれぞれ検出した検出信号に基づいて第２の合成信号を生成する。
【０１０５】
また、本実施形態における回転位置算出部４６は、第１の合成部（合成部４５）が生成した第１の合成信号と、第２の合成部（合成部４５）が生成した第２の合成信号とに基づいて回転子６の角度位置情報を算出する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、２系統に分けて導かれる第１の合成信号と第２の合成信号とに基づいて、回転子６の角度位置情報を算出できる。
【０１０６】
また、本実施形態における回転位置算出部４６は、第１の合成信号を移動時間平均した信号と、第２の合成信号を移動時間平均した信号とに基づいて、回転子６の角度位置情報を検出する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、各合成信号に含まれるノイズ成分などを移動時間平均により低減でき、処理された合成信号の品質を高めることができる。
【０１０７】
また、本実施形態における回転位置算出部４６は、合成信号に基づいて回転子６の角度位置情報を算出する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、生成された合成信号に基づいて角度位置情報の検出を行うことができる。例えば、検出信号の合成は、差動増幅器２０を用いて行うことにより、合成制御部４０Ａ内の演算処理を低減することができる。
【０１０８】
また、本実施形態における回転位置算出部４６は、第１の合成信号と第２の合成信号とに基づいて、電圧又は前記電流を変調した変調信号の周波数と同じ周波数を基準として同期検波処理によって回転子６の角度位置情報を検出する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、ホール素子１から４を駆動する電圧（電流）と同じ周波数の信号に基づいて同期検波処理を行えることにより、検出信号に含まれる変調成分を除去しやすくなる。本実施形態におけるエンコーダは、同期検波処理された信号に残留する成分を低減できることから、検出信号の精度を向上できる。
【０１０９】
また、本実施形態における合成部４５Ａは、変調された電圧又は電流の周期的な変化に同期して、合成信号を生成する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、周期的に変化する電源によって駆動されたホール素子１、２、３、４から出力される検出信号を、信号が安定する時間を選択して検出することができる。
【０１１０】
また、本実施形態における差動増幅器２０（２１から２４）は、ホール素子１から４によって検出された検出信号をそれぞれ差動増幅する。合成部４５Ａは、差動増幅器２０（２１から２４）によって差動増幅された検出信号に基づいて合成信号を生成する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、差動増幅による平衡性により、オフセット電圧が生じにくい構成とすることができる。
【０１１１】
また、本実施形態におけるスイッチ１１、１２は、ホール素子１から４によって検出された検出信号を選択する。差動増幅器２０は、スイッチ１１、１２によって選択された検出信号をそれぞれ差動増幅する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、差動増幅器２０を共通して用いることにより、回路ごとに生じるオフセットのバラツキを低減できる。
【０１１２】
また、本実施形態における差動増幅器２１から２４は、複数のホール素子（１から４）に対応してそれぞれ設けられる。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、ホール素子１から４の近傍に差動増幅器２１から２４を配置することができ、その間の配線長を短くできる。また、本実施形態におけるエンコーダは、差動増幅器２１から２４の出力側に設けられるスイッチによる選択処理を行うことができる。
【０１１３】
また、本実施形態におけるホール素子１から４は、予め定められた周期に基づき繰り返し変化する値で電圧又は電流が給電される。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、ホール素子１から４に周期的に変化する駆動電圧（電流）を印加できる。
【０１１４】
また、本実施形態における電圧又は電流は、矩形波を示す電源制御信号であって、予め定められた異なる波高値の電源制御信号に基づいて周期的に変調される。合成部４５は、検出信号を強め合うように加算して合成信号を生成する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、電圧（電流）を制御する電源制御信号を所定の波高値で変化させることができる。例えば、本実施形態におけるエンコーダは、電源部を２値のデジタル信号に基づいて制御することができ、電源制御信号を容易に生成することができる。
【０１１５】
また、本実施形態における電圧又は電流の値は、正弦波に基づいて変化する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、ホール素子１から４に供給する電圧（又は電流）の波形を正弦波とすることができ、検出された検出信号から変調成分を除去する際にも信号の再現性を高くすることができる。
基本周波数以外の成分は、検出時の雑音となって検出される場合も生じる恐れがあることから、正弦波とすることにより検出信号の品質を高めることができる。
【０１１６】
また、本実施形態における電圧又は電流を繰り返し変化させる電源制御信号（又は変調信号）の周期は、スイッチ１１、１２（１３）を切り替える切り替え制御信号の周期より短くする。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、電源部７０Ａなどの出力条件の切り替える周期を長くすることができる。電源部の出力信号のＯＮ−ＯＦＦを切り替える制御を行う場合には、過度応答時間が長くなることから、繰返し周期を短縮する際に有効である。
【０１１７】
また、本実施形態における電圧又は電流を繰り返し変化させる周期は、スイッチ１１、１２（１３）を切り替える周期より長くする。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、ホール素子ごとに電源のＯＮ−ＯＦＦ制御の切り替えを続けて行うことから、回転子６の状態が変化する前にそのサイクルの検出を行うことができる。条件変化が少なく、オフセット低減を行うことに有利となる。
【０１１８】
また、本実施形態における正弦波の周期は、スイッチ１１、１２（１３）を切り替える周期の整数倍の長さであり、該スイッチ１１、１２（１３）を切り替える周期より長くする。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、電源部によって変調される正弦波の周期をスイッチ１１、１２（１３）を切り替える周期の整数倍とすることにより検出信号の波形検出の歪を低減することができ、検出精度を高めることができる。
【０１１９】
また、本実施形態における第１の磁気検出素子群と第２の磁気検出素子群とに含まれるホール素子は、第１の位相に定められた正弦波（例えば、ｓｉｎ）によって変調される第１の電圧又は第１の電流が給電される。
第３の磁気検出素子群と第４の磁気検出素子群とに含まれるホール素子は、第１の位相と（π／２）の位相差を有する第２の位相に定められた正弦波（例えば、ｃｏｓ）によって変調される第２の電圧又は第２の電流が給電される。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、それぞれの磁気検出素子群に供給される電源成分の直交性を確保することができることから、同期検波などの処理にいる信号成分の抽出が容易となる。
【０１２０】
また、本実施形態における合成部４５は、電圧又は電流を変調させる変調信号の繰り返し周期より短い検出周期で検出された検出信号に基づいて、移動平均法による移動時間平均を行い合成信号を生成する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、移動時間平均の処理によるノイズ低減効果が期待でき、検出される信号の品質を高めることができる。
【０１２１】
また、本実施形態における複数のホール素子（１から４）は、回転子６の回転中心軸に対して互いに対向して配置される２つのホール素子を１つの組として構成される。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、対向して配置されるホール素子によって検出誤差を低減させることができる。
【０１２２】
また、本実施形態におけるＡ／Ｄ変換部３０は、検出信号をそれぞれアナログデジタル変換する。選択制御部４４は、スイッチ１１、１２（１３）を制御して、ホール素子に給電する電圧又は電流の変化に同期させて、検出する検出信号を周期的に切り替える。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、ホール素子に供給する変調信号とＡ／Ｄ変換のタイミングを同期させることにより、検出信号の歪を低減させることができる。
【０１２３】
また、本実施形態における選択制御部４４は、ホール素子１から４に給電される電圧又は電流が変化する周期より短い検出周期に基づき、検出信号の切り替えをスイッチ１１、１２（１３）に行わせる。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、変調信号の成分の再現性を高めることができ、同期検波などを行うときの誤差成分を低減できる。
【０１２４】
また、本実施形態における電源部７０Ａは、ホール素子１から４に対して、電圧又は電流を生成する。電源制御部４２Ａは、電源部７０Ａを制御して、電圧又は電流をホール素子１から４に給電させる。
【０１２５】
また、本実施形態における電源制御部４２Ａは、周期的に変化する電源制御信号を電源部７０Ａに供給して、電源部７０Ａが給電する電圧又は電流を制御する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、合成制御部４０Ａからの制御により電源部７０Ａを制御することができる。
【０１２６】
また、本実施形態における磁気検出素子は、ホール素子である。
これにより、本実施形態におけるエンコーダは、複数用いられる磁気検出素子を容易に構成することができる。また、本実施形態におけるエンコーダは、複数用いられる磁気検出素子を低コストで構成できる。
【符号の説明】
【０１２７】
１、２、３、４…ホール素子、５…磁石、６…回転子、８…抵抗、９…基板組、
１１、１２…スイッチ、２０…演算増幅器、３０…Ａ／Ｄ変換器、
４０Ａ…合成制御部、７０Ａ…電源部
【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６】
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【図７】
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