(57)【要約】【課題】本発明は、小型で安価に回転体の回転角度を検出する。【解決手段】回転角度検出装置１は、Ｕ相ホール素子２とＶ相ホール素子３が出力する回転体の回転角度に応じて正弦波状に変化しかつ位相の異なる差動信号から、直交化部５が、９０度位相差を有する正弦波Ｖｖ＋Ｖｕ、Ｖｖ−Ｖｕを生成する。角度探索部８が、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕ、Ｖｖ−Ｖｕに基づいて回転体の回転角度を検出して検出角度θｄを出力し、振幅検出部１２が、検出角度θｄに基づいて、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕ、Ｖｖ−Ｖｕの所定の位相における振幅値をそれぞれ検出する。振幅調整部１５が、検出された振幅値に基づいて、角度探索部８へ入力される正弦波Ｖｖ＋Ｖｕと正弦波Ｖｖ−Ｖｕの振幅を調整し、３次高調波除去部１６が、上記検出された振幅値及び角度探索部８の出力する検出角度θｄに基づいて、角度探索部８へ入力される正弦波Ｖｖ＋Ｖｕ、Ｖｖ−Ｖｕから３次高調波成分を除去する。【選択図】          図１
2014211353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転角度に応じて正弦波状に変化するとともに、それぞれ位相の異なる複数の差動信号を出力する状態で配設されている複数の回転検出手段と、
２相の前記差動信号から９０度位相差を有するＸ軸直交差動信号とＹ軸直交差動信号を生成する直交化手段と、
前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号に基づいて前記回転体の回転角度を検出して検出角度として出力する角度探索手段と、
前記検出角度に基づいて、前記角度探索手段へ入力される前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号の所定の位相における振幅値をそれぞれ検出する振幅検出手段と、
前記振幅検出手段の検出した前記Ｘ軸直交差動信号の前記振幅値と前記Ｙ軸直交差動信号の前記振幅値に基づいて、前記角度探索手段へ入力される該Ｘ軸直交差動信号と該Ｙ軸直交差動信号の振幅を調整する振幅調整手段と、
前記振幅検出手段の検出した前記Ｘ軸直交差動信号の振幅値と前記Ｙ軸直交差動信号の振幅値及び前記角度探索手段の出力する前記検出角度に基づいて、該角度探索手段へ入力される該Ｘ軸直交差動信号と該Ｙ軸直交差動信号から３次高調波成分を除去する３次高調波除去手段と、
を備えていることを特徴とする回転角度検出装置。
【請求項２】
前記回転角度検出装置は、
所定角度毎の正弦波を記憶する正弦波記憶手段を備え、
前記３次高調波除去手段は、
所定の前記検出角度毎における前記振幅検出手段の検出する前記Ｘ軸直交差動信号の振幅値と前記Ｙ軸直交差動信号の振幅値及び前記正弦波記憶手段の前記正弦波に基づいて、Ｘ軸擬似３次高調波信号とＹ軸擬似３次高調波信号を生成する擬似３次高調波生成手段と、
前記角度探索手段へ入力される前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号から前記Ｘ軸擬似３次高調波信号と前記Ｙ軸擬似３次高調波信号をそれぞれ減算して３次高調波成分を除去する減算手段と、
を備え、
前記角度探索手段は、
所定の前記検出角度毎における前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号によって表現される回転ベクトルと、前記正弦波記憶手段の前記正弦波とを積和して、該回転ベクトルを該検出角度回転させた回転変換ベクトルを求める回転演算手段と、
前記回転変換ベクトルが基準位置まで回転したときの回転角度を前記検出角度として取得する検出角度取得手段と、
を備え、
前記回転角度検出装置は、
前記振幅調整手段による前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号の振幅調整処理、前記角度探索手段による３次高調波成分除去処理及び前記角度探索手段による回転角度の検出処理を複数回実行させることを特徴とする請求項１記載の回転角度検出装置。
【請求項３】
前記回転角度検出装置は、
所定角度毎の正弦波を記憶する正弦波記憶手段を備え、
前記３次高調波除去手段は、
所定の前記検出角度毎における前記振幅検出手段の検出した前記Ｘ軸直交差動信号の振幅値及び前記正弦波記憶手段の前記正弦波に基づいて、Ｘ軸擬似３次高調波信号を生成するＸ軸擬似３次高調波生成手段と、
前記角度探索手段へ入力される前記Ｘ軸直交差動信号から前記Ｘ軸擬似３次高調波信号を減算して３次高調波成分を除去する減算手段と、
を備え、
前記角度探索手段は、
所定の前記検出角度毎における前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号によって表現される回転ベクトルと、前記正弦波記憶手段の前記正弦波とを積和して、該回転ベクトルを該検出角度回転させた回転変換ベクトルを求める回転演算手段と、
前記回転変換ベクトルが基準位置まで回転したときの回転角度を前記検出角度として取得する検出角度取得手段と、
を備え、
前記回転角度検出装置は、
前記振幅調整手段による前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号の振幅調整処理、前記３次高調波除去手段による３次高調波成分除去処理及び前記角度探索手段による回転角度の検出処理を複数回実行させることを特徴とする請求項１記載の回転角度検出装置。
【請求項４】
前記振幅検出手段は、
前記Ｘ軸擬似３次高調波信号と前記Ｙ軸擬似３次高調波信号の振幅値が０となる位相と、前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号の振幅が最大値となる位相において、該Ｘ軸直交差動信号と該Ｙ軸直交差動信号の振幅値を検出することを特徴とする請求項２または請求項３記載の回転角度検出装置。
【請求項５】
前記回転角度検出装置は、
所定角度毎の正弦波を記憶する正弦波記憶手段を備え、
前記３次高調波除去手段は、
前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号の基本正弦波の振幅値を算出する基本波振幅算出手段と、
所定の前記検出角度毎における前記振幅検出手段の検出した前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号の振幅値と、前記正弦波記憶手段の前記正弦波とに基づいて、Ｘ軸擬似３次高調波信号とＹ軸擬似３次高調波信号を生成する擬似３次高調波生成手段と、
前記検出角度毎に、前記基本正弦波の振幅値及び前記Ｘ軸擬似３次高調波信号と前記Ｙ軸擬似３次高調波信号に基づいて、前記正弦波を補正した補正正弦波を生成する補正正弦波生成手段と、
を備え、
前記角度探索手段は、
所定の前記検出角度毎における前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号によって表現される回転ベクトルと、前記補正正弦波とを積和して、該回転ベクトルを該検出角度回転させた回転変換ベクトルを求める回転演算手段と、
前記回転変換ベクトルが基準位置まで回転したときの回転角度を前記検出角度として取得する検出角度取得手段と、
を備え、
前記回転角度検出装置は、
前記振幅調整手段による前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号の振幅調整処理、前記３次高調波除去手段による３次高調波成分除去処理及び前記角度探索手段による回転角度の検出処理を複数回実行させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転角度検出装置。
【請求項６】
回転体の回転角度を回転角度検出部で検出して該回転体を回転制御し、該回転体の回転を利用して駆動機構を駆動させて各種画像処理を施す画像処理装置において、
前記回転角度検出部は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の回転角度検出装置であることを特徴とする画像処理装置。
【請求項７】
回転体の回転角度に応じて正弦波状に変化するとともに、それぞれ位相の異なる複数の差動信号を出力する状態で配設されている複数の回転検出手段の出力する２相の該差動信号から９０度位相差を有するＸ軸直交差動信号とＹ軸直交差動信号を生成する直交化処理ステップと、
前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号に基づいて前記回転体の回転角度を検出して検出角度として出力する角度探索処理ステップと、
前記検出角度に基づいて、前記角度探索処理ステップへ入力される前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号の所定の位相における振幅値をそれぞれ検出する振幅検出処理ステップと、
前記振幅検出処理ステップで検出された前記Ｘ軸直交差動信号の前記振幅値と前記Ｙ軸直交差動信号の前記振幅値に基づいて、前記角度探索処理ステップへ入力される該Ｘ軸直交差動信号と該Ｙ軸直交差動信号の振幅を調整する振幅調整処理ステップと、
前記振幅検出処理ステップで検出された前記Ｘ軸直交差動信号の振幅値と前記Ｙ軸直交差動信号の振幅値及び前記角度探索処理ステップから出力される前記検出角度に基づいて、該角度探索処理ステップへ入力される該Ｘ軸直交差動信号と該Ｙ軸直交差動信号から３次高調波成分を除去する３次高調波除去処理ステップと、
を有していることを特徴とする回転角度検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角度検出装置、画像処理装置及び回転角度検出方法に関し、詳細には、小型で安価に回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置、画像処理装置及び回転角度検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ装置、ファクシミリ装置、複写装置、スキャナ装置、複合装置等の画像処理装置においては、駆動モータによって駆動機構を駆動することで、画像読取動作や画像形成動作等の画像処理を行うのに必要な各部を所定速度で駆動させている。
【０００３】
画像処理装置は、駆動モータを意図する速度で回転駆動するために、従来、回転角度検出部として、磁気検出素子を備えた磁気式エンコーダを用いて、回転体の回転を検出している。
【０００４】
そして、従来、回転体に固定され、且つ、前記回転体の回転軸と垂直な一方向に磁化された円板状の永久磁石と、前記永久磁石の半径方向または軸方向に空隙を介して対向するように固定体に配置された磁界検出素子と、前記磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁気式エンコーダにおいて、前記磁界検出素子は、前記回転体の回転中心に対して同心円状に配置されると共に、互いに周方向に機械角で６０度位相がずれている２個１対の磁界検出素子を互いに機械角で１８０度位相をずらした位置に３対設けてあり、前記信号処理回路は、互いに１８０度位相をずらして対向する１対の磁界検出素子同士の出力信号の差を取ることにより偶数次の高調波成分を除去すると共に、前記３対の磁界検出素子に対して３個設けられた第１差動増幅器と、前記３個の第１差動増幅器により偶数次の高調波成分を除去した差動出力信号を任意に二つずつ組み合わせることにより、前記偶数次の高調波成分を除去した後の差動出力信号に含まれる３次の高調波成分を除去する第２差動増幅器と、前記第２差動増幅器で得た信号から回転角の絶対位置を演算する角度演算回路とより構成してある磁気式エンコーダが提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
すなわち、この従来技術は、磁気検出素子が、回転体の回転中心に対して、同心円状に配置されるとともに、相互に周方向において機械角で、６０度位相がずれている２個を１対として、相互に機械角で、１８０度位相がずれた状態で３対高精度に配置されていることを、前提としている。そして、この従来技術は、相対向する１対の磁気検出素子同士の出力信号の差をとることで、偶数次の高調波成分を除去し、高調波成分を除去した差動出力信号のうち任意の２つの信号の差をとることで、３次高調波成分を除去して、角度検出精度の向上を図っている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記公報記載の従来技術にあっては、磁気検出素子が、回転体の回転中心に対して、同心円状に配置されるとともに、相互に周方向において機械角で、６０度位相がずれている２個を１対として、相互に機械角で、１８０度位相がずれた状態で３対高精度に配置されていることが前提となっている。したがって、部品の高精度な取付精度が要求され、大型化するとともに、コストが高くつくだけでなく、取付時や取付後に誤差が生じると、３次高調波成分を適切に除去することができない。その結果、回転体の検出精度が低下するという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、磁気検出素子の取付誤差が発生しても、３次高調波成分を除去するとともに、より少ない磁気検出素子で回転体の回転角度を検出することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の回転角度検出装置は、回転体の回転角度に応じて正弦波状に変化するとともに、それぞれ位相の異なる複数の差動信号を出力する状態で配設されている複数の回転検出手段と、２相の前記差動信号から９０度位相差を有するＸ軸直交差動信号とＹ軸直交差動信号を生成する直交化手段と、前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号に基づいて前記回転体の回転角度を検出して検出角度として出力する角度探索手段と、前記検出角度に基づいて、前記角度探索手段へ入力される前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号の所定の位相における振幅値をそれぞれ検出する振幅検出手段と、前記振幅検出手段の検出した前記Ｘ軸直交差動信号の前記振幅値と前記Ｙ軸直交差動信号の前記振幅値に基づいて、前記角度探索手段へ入力される該Ｘ軸直交差動信号と該Ｙ軸直交差動信号の振幅を調整する振幅調整手段と、前記振幅検出手段の検出した前記Ｘ軸直交差動信号の振幅値と前記Ｙ軸直交差動信号の振幅値及び前記角度探索手段の出力する前記検出角度に基づいて、該角度探索手段へ入力される該Ｘ軸直交差動信号と該Ｙ軸直交差動信号から３次高調波成分を除去する３次高調波除去手段と、を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、磁気検出素子の取付誤差が発生しても、３次高調波成分を除去するとともに、より少ない磁気検出素子で回転体の回転角度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例を適用した回転角度検出装置の回路構成図。
【図２】角度探索部の回路構成図。
【図３】擬似３次高調波生成部の回路構成図。
【図４】ホール素子に取付誤差がある場合の差動部が出力する高調波を含む差動信号の一例を示す図。
【図５】図４の差動信号を直交化した信号の一例を示す図。
【図６】ゲイン調整・３次高調波除去処理を示すフローチャート。
【図７】第２実施例における回転角度検出装置の回路構成図。
【図８】第２実施例の直交化部が出力する差動信号の一例を示す図。
【図９】第２実施例におけるゲイン調整・３次高調波除去処理を示すフローチャート。
【図１０】第３実施例における回転角度検出装置の回路構成図。
【図１１】第３実施例における角度探索部の回路構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な実施例であるので、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明によって不当に限定されるものではなく、また、本実施の形態で説明される構成の全てが本発明の必須の構成要件ではない。
【実施例１】
【００１２】
図１〜図６は、本発明の回転角度検出装置、画像処理装置及び回転角度検出方法の第１実施例を示す図であり、図１は、本発明の回転角度検出装置、画像処理装置及び回転角度検出方法の第１実施例を適用した回転角度検出装置１の回路構成図である。
【００１３】
図１において、回転角度検出装置１は、Ｕ相ホール素子２、V相ホール素子３、差動部４、直交化部５、ゲイン調整部６、３次高調波減算部７、角度探索部８、擬似３次高調波振幅生成部９、振幅調整値記憶部１０、擬似３次高調波生成部１１、振幅検出部１２、ゲイン調整信号生成部１３及びゲイン調整値記憶部１４等を備えている。この回転角度検出装置１は、複合装置等の画像処理装置に適用され、画像処理装置の駆動モータ、例えば、ＤＣブラシレスモータの回転軸である回転体の回転角度の検出等に適用される。
【００１４】
駆動モータの回転体（図示略）は、磁性体であり、回転検出手段であるＵ相ホール素子２とＶ相ホール素子３は、この回転体に対して、理想的には、電気角で、２π／３の位相差を有する状態で配設されている。
【００１５】
ところが、実際には、取付時の誤差や取付後の位置変動等によって、Ｕ相ホール素子２とＶ相ホール素子３は、電気角で、２π／３±αの位相差が生じる。
【００１６】
そして、Ｕ相ホール素子２は、回転体の回転角度を検出して、Ｕ相差動信号（差動信号）ＨＵ＋、ＨＵ−を差動部４へ出力し、Ｖ相ホール素子３は、回転体の回転角度を検出して、Ｖ相差動信号（差動信号）ＨＶ＋、ＨＶ−を差動部４へ出力する。Ｕ相ホール素子２の出力するＵ相差動信号ＨＵ＋、ＨＵ−とＶ相ホール素子３の出力するＶ相差動信号ＨＶ＋、ＨＶ−は、回転体の回転角度θに応じて、その差が、理想的には、正弦波状に変化する。ところが、実際には、磁性体である回転体の着磁ずれの影響により、Ｕ相差動信号ＨＵ＋、ＨＵ−とＶ相差動信号ＨＶ＋、ＨＶ−は、回転体の回転角度θに応じて、基本正弦波に３次高調波が重畳された波形形状で変化する。
【００１７】
差動部４は、Ｕ相差動アンプ４ａと、Ｖ相差動アンプ４ｂと、を備えており、Ｕ相差動アンプ４ａには、Ｕ相ホール素子２からＵ相差動信号ＨＵ＋、ＨＵ−が、Ｖ相差動アンプ４ｂには、Ｖ相ホール素子３からＶ相差動信号ＨＶ＋、ＨＶ−が、それぞれ入力される。
【００１８】
Ｕ相差動アンプ４ａは、差動信号ＨＵ＋と差動信号ＨＵ−の差分をとって、Ｕ相アナログホール信号Ｖｕを直交化部５に出力する。Ｖ相差動アンプ４ｂは、差動信号ＨＶ＋と差動信号ＨＶ−の差分をとって、Ｖ相アナログホール信号Ｖｖを直交化部５に出力する。
【００１９】
なお、差動部４は、アナログホール信号Ｖｕとアナログホール信号Ｖｖの振幅値に差異が生じる場合には、Ｕ相差動アンプ４ａ及びＶ相差動アンプ４ｂとして、プログラマブルゲイン加減算アンプを用いる。そして、プログラマブルゲイン加減算アンプであるＵ相差動アンプ４ａ及びＶ相差動アンプ４ｂが、アナログホール信号Ｖｕとアナログホール信号Ｖｖの振幅値が一致するようにゲイン調整する。また、差動部４は、アナログホール信号Ｖｕとアナログホール信号Ｖｖの振幅値にオフセットが生じる場合には、Ｕ相差動アンプ４ａ及びＶ相差動アンプ４ｂに、チョッパ駆動回路等を組み込んで、オフセットを除去する構成とすることが適切である。
【００２０】
そして、差動部４は、次式（１）で示されるアナログホール信号Ｖｕとアナログホール信号Ｖｖを、直交化部５に出力する。
【００２１】
【数１】
2014211353.tif 000003
【００２２】
直交化部（直交化手段）５は、加算アンプ５ａと減算アンプ５ｂを備えている。加算アンプ５ａは、差動部４から入力される位相が異なり、かつ、振幅値が等しいアナログホール信号Ｖｕとアナログホール信号Ｖｖを加算してＸ軸直交差動信号として正弦波Ｖｖ＋Ｖｕを生成してゲイン調整部６へ出力する。減算アンプ５ｂは、差動部４から入力される位相が異なり、かつ、振幅値が等しいアナログホール信号Ｖｕとアナログホール信号Ｖｖを減算してＹ軸直交差動信号として正弦波Ｖｖ−Ｖｕを生成してゲイン調整部６へ出力する。この正弦波Ｖｖ＋Ｖｕと正弦波Ｖｖ−Ｖｕは、位相差が９０度であり、振幅が異なる正弦波となっている。
【００２３】
ゲイン調整部６は、２つのゲイン調整器６ａ、６ｂを備えており、ゲイン調整器６ａには、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕが、ゲイン調整器６ｂには、正弦波Ｖｖ−Ｖｕが、それぞれ直交化部５から入力される。ゲイン調整器６ａには、後述するゲイン調整信号生成部１３の生成するゲイン調整信号ctrlＧｘがゲイン調整値記憶部１４から入力され、ゲイン調整器６ｂには、ゲイン調整信号生成部１３の生成するゲイン調整信号ctrlＧｙがゲイン調整値記憶部１４から入力される。ゲイン調整部６は、後述するように、上記検出角度θｄに基づいて、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕと正弦波Ｖｖ−Ｖｕの３次高調波の振幅が「０」となる位相の振幅値を検出し、その振幅値に基づいて、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕと正弦波Ｖｖ−Ｖｕの振幅が一致するようにゲイン調整する。すなわち、ゲイン調整部６は、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕの基本正弦波と正弦波Ｖｖ−Ｖｕの基本正弦波の振幅が一致するようにゲイン調整し、ゲイン調整器６ａから正弦波Ｇｘ・（Ｖｖ＋Ｖｕ）を、ゲイン調整器６ｂから正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）を、３次高調波減算部７へ出力する。そして、これらの正弦波Ｇｘ・（Ｖｖ＋Ｖｕ）と正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）は、基本正弦波の振幅が一致した正弦波である。なお、Ｇｘは、ゲイン調整信号ctrlＧｘの示すゲイン値、Ｇｙは、ゲイン調整信号ctrlＧｙの示すゲイン値である。
【００２４】
上記ゲイン調整部６、ゲイン調整信号生成部１３及びゲイン調整値記憶部１４は、全体として、前記振幅検出部１２の検出した正弦波Ｖｖ＋Ｖｕ（Ｘ軸直交差動信号）の振幅値と正弦波Ｖｖ−Ｖｕ（Ｙ軸直交差動信号）の振幅値に基づいて、角度探索部８へ入力される該正弦波Ｖｖ＋Ｖｕと該正弦波Ｖｖ−Ｖｕの振幅を調整する振幅調整部（振幅調整手段）１５として機能している。
【００２５】
３次高調波減算部７は、２つの減算アンプ７ａ、７ｂ等を備えている。減算アンプ７ａは、ゲイン調整器６ａから正弦波Ｇｘ・（Ｖｖ＋Ｖｕ）が入力されるとともに、後述する擬似３次高調波生成部１１から擬似３次高調波Ｘ3rdpが入力され、正弦波Ｇｘ・（Ｖｖ＋Ｖｕ）から擬似３次高調波Ｘ3rdpを減算して３次高調波成分を除去する。減算アンプ７ｂは、ゲイン調整器６ｂから正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）が入力されるとともに、擬似３次高調波生成部１１から擬似３次高調波Ｙ3rdpが入力され、正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）から擬似３次高調波Ｙ3rdpを減算して３次高調波成分を除去する。すなわち、３次高調波減算部７は、正弦波Ｇｘ・（Ｖｖ＋Ｖｕ）及び正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）から３次高調波成分を除去して、振幅値が一致し、位相差π／４を有した回転ベクトルＸ軸信号Ｘと回転ベクトルＹ軸信号Ｙを生成して、角度探索部８へ出力する。
【００２６】
角度探索部（角度探索手段）８は、回転ベクトルＸ軸信号Ｘと回転ベクトルＹ軸信号Ｙに基づいて、回転体の回転角度θを検出し、検出角度θｄとして出力する。
【００２７】
振幅検出部（振幅検出手段）１２は、角度探索部８の出力する検出角度θｄが入力されるとともに、３次高調波減算部７の出力する回転ベクトルＸ軸信号Ｘと回転ベクトルＹ軸信号Ｙが入力される。振幅検出部１２は、該検出角度θｄにおける回転ベクトルＸ軸信号Ｘと回転ベクトルＹ軸信号Ｙの振幅値Ｘ（θｄ）、Ｙ（θｄ）を検出して、該振幅値Ｘ（θｄ）、Ｙ（θｄ）を、擬似３次高調波振幅生成部９及びゲイン調整信号生成部１３に出力する。
【００２８】
擬似３次高調波振幅生成部９は、検出角度θｄにおける回転ベクトルＸ軸信号Ｘと回転ベクトルＹ軸信号Ｙの振幅値Ｘ（θｄ）、Ｙ（θｄ）が振幅検出部１２から入力される。擬似３次高調波振幅生成部９は、回転ベクトルＸ軸信号Ｘと回転ベクトルＹ軸信号Ｙの振幅がピークとなる位相における振幅値Ｘ（θｄ）と振幅値Ｙ（θｄ）を、目標の振幅値Ａtgtと比較して、振幅値Ｘ（θｄ）と振幅値Ａtgtの差及び振幅値Ｙ（θｄ）と振幅値Ａtgtの差が「０」となることを目標として、擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdp、Ａｙ3rdpを生成する。すなわち、擬似３次高調波振幅生成部９は、振幅値Ｘ（θｄ）と振幅値Ｙ（θｄ）を、目標の振幅値Ａtgtと比較して、振幅値Ｘ（θｄ）と振幅値Ａtgtの差及び振幅値Ｙ（θｄ）と振幅値Ａtgtの差が「０」となることを目標として、擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdp、Ａｙ3rdpを生成して、振幅調整値記憶部１０へ出力する。
【００２９】
振幅調整値記憶部１０は、書き換え可能な不揮発性メモリで構成され、擬似３次高調波振幅生成部９から入力される擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdp、Ａｙ3rdpを記憶して、擬似３次高調波生成部１１へ出力する。振幅調整値記憶部１０は、擬似３次高調波振幅生成部９から入力される擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdp、Ａｙ3rdpが変更される度に、記憶している擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdp、Ａｙ3rdpを更新して、擬似３次高調波生成部１１へ出力する。
【００３０】
擬似３次高調波生成部１１は、Ｘ軸擬似３次高調波生成器１１ａとＹ軸擬似３次高調波生成器１１ｂを備えており、角度探索部８の出力する検出角度θｄが入力されるとともに、振幅調整値記憶部１０から擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdp、Ａｙ3rdpが入力される。Ｘ軸擬似３次高調波生成器１１ａは、検出角度θｄと擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdpから擬似３次高調波Ｘ3rdpを生成して、３次高調波減算部７の減算アンプ７ａへ出力する。Y擬似３次高調波生成器１１ｂは、検出角度θｄと擬似３次高調波振幅値Ａｙ3rdpから擬似３次高調波Ｙ3rdpを生成して、３次高調波減算部７の減算アンプ７ｂへ出力する。そして、３次高調波減算部７は、上述のように、正弦波Ｇｘ・（Ｖｖ＋Ｖｕ）及び正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）から擬似３次高調波Ｘ3rdp及び擬似３次高調波Ｙ3rdpを減算することで、３次高調波成分を除去して、振幅値が一致し、位相差π／４を有した回転ベクトルＸ軸信号Ｘと回転ベクトルＹ軸信号Ｙを生成する。３次高調波減算部７は、生成した回転ベクトルＸ軸信号Ｘと回転ベクトルＹ軸信号Ｙを、角度探索部８へ出力する。
【００３１】
上記３次高調波減算部７、擬似３次高調波振幅生成部９、振幅調整値記憶部１０及び擬似３次高調波生成部１１は、全体として、振幅検出部１２の検出した前記回転ベクトルＸ軸信号Ｘ（Ｘ軸直交差動信号）の振幅値Ｘ（θｄ）と前記回転ベクトルＹ軸信号Ｙ（Ｙ軸直交差動信号）の振幅値Ｙ（θｄ）及び前記角度探索部８の出力する前記検出角度θｄに基づいて、該角度探索部８へ入力される該回転ベクトルＸ軸信号Ｘと該回転ベクトルＹ軸信号Ｙから３次高調波成分を除去する３次高調波除去部（３次高調波除去手段）１６として機能している。また、上記擬似３次高調波振幅生成部９、振幅調整値記憶部１０及び擬似３次高調波生成部１１は、全体として、擬似３次高調波生成手段として機能し、３次高調波減算部７は、減算手段として機能している。
【００３２】
ゲイン調整信号生成部１３は、振幅検出部１２から振幅値Ｘ（θｄ）、Ｙ（θｄ）が入力され、回転ベクトルＸ軸信号Ｘと回転ベクトルＹ軸信号Ｙの目標振幅値Ａtgtに、√３／２を乗算した値√３／２・Ａtgtと、回転ベクトルＸ軸信号Ｘと回転ベクトルＹ軸信号Ｙの３次高調波成分の振幅が「０」となる位相における振幅値Ｘ（θｄ）とＹ（θｄ）と、を比較する。ゲイン調整信号生成部１３は、振幅値Ｘ（θｄ）と値√３／２・Ａtgtの差、振幅値Ｙ（θｄ）と値√３／２・Ａtgtの差、それぞれが「０」となるフィードバック制御信号であるゲイン調整信号ctrlＧｘ、ctrlＧｙを生成して、ゲイン調整値記憶部１４へ出力する。
【００３３】
ゲイン調整値記憶部１４は、書き換え可能な不揮発性メモリで構成され、ゲイン調整信号生成部１３から入力されるゲイン調整信号ctrlＧｘ、ctrlＧｙを記憶して、ゲイン調整部６へ出力する。ゲイン調整値記憶部１４は、ゲイン調整信号生成部１３から入力されるゲイン調整信号ctrlＧｘ、ctrlＧｙが変更される度に、記憶しているゲイン調整信号ctrlＧｘ、ctrlＧｙを更新して、ゲイン調整信号ctrlＧｘをゲイン調整部６のゲイン調整器６ａへ、ゲイン調整信号ctrlＧｙをゲイン調整器６ｂのゲイン調整器６ｂへ、それぞれ出力する。ゲイン調整部６は、上述のように、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕの基本正弦波と正弦波Ｖｖ−Ｖｕの基本正弦波の振幅が一致するようにゲイン調整し、ゲイン調整器６ａから正弦波Ｇｘ・（Ｖｖ＋Ｖｕ）を、ゲイン調整器６ｂから正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）を、３次高調波減算部７へ出力する。
【００３４】
そして、上記角度探索部８は、回転演算によって角度探索を行う場合、例えば、図２に示すように構成されており、回転演算部２１、符号判定部２２、角度カウンタ２３及び正弦波テーブル２４等を備えている。
【００３５】
回転演算部（回転演算手段）２１は、４象限乗算型ＤＡＣ（Digital／Analog Converter）２１ａ〜２１ｄ、加算アンプ２１ｅ及び減算アンプ２１ｆを備えている。４象限乗算型ＤＡＣ２１ａ、２１ｂには、回転ベクトルＸ軸信号Ｘが入力され、４象限乗算型ＤＡＣ２１ｃ、２１ｄには、回転ベクトルＹ軸信号Ｙが入力される。４象限乗算型ＤＡＣ２１ａ、２１ｄには、正弦波テーブル２４からＤＡＣ制御信号crtlｃｏｓ（θｄ）が入力され、４象限乗算型ＤＡＣ２１ｂ、２１ｃには、ＤＡＣ制御信号crtlｓｉｎ（θｄ）が入力される。回転演算部２１は、回転ベクトルＸ軸信号Ｘと回転ベクトルＹ軸信号Ｙにより表現される回転ベクトルを、検出角度θｄの値に応じて、次式（２）で表される回転の一次変換式を用いて、回転変換し、演算結果である回転変換Ｘ軸信号Ｘ’、回転変換Ｙ軸信号Ｙ’によって表現される回転変換ベクトルＸ’、Ｙ’を出力する。
【００３６】
【数２】
2014211353.tif 000004
【００３７】
ここで、θｒは、回転体の回転量を示している。
【００３８】
すなわち、４象限乗算型ＤＡＣ２１ａは、回転ベクトルＸ軸信号ＸとＤＡＣ制御信号ctrlｃｏｓ（θｄ）を乗算して、乗算結果Ｘｃｏｓ（θｄ）を加算アンプ２１ｅへ出力する。４象限乗算型ＤＡＣ２１ｂは、回転ベクトルＸ軸信号ＸとＤＡＣ制御信号ctrlｓｉｎ（θｄ）を乗算して、乗算結果Ｘｓｉｎ（θｄ）を減算アンプ２１ｆへ出力する。また、４象限乗算型ＤＡＣ２１ｃは、回転ベクトルＹ軸信号ＹとＤＡＣ制御信号ctrlｓｉｎ（θｄ）を乗算して、乗算結果Ｙｓｉｎ（θｄ）を加算アンプ２１ｅへ出力する。４象限乗算型ＤＡＣ２１ｄは、回転ベクトルＹ軸信号ＹとＤＡＣ制御信号ctrlｃｏｓ（θｄ）を乗算して、乗算結果Ｙｃｏｓ（θｄ）を減算アンプ２１ｆへ出力する。
【００３９】
加算アンプ２１ｅは、Ｘｃｏｓ（θｄ）とＹｓｉｎ（θｄ）を加算して、回転変換Ｘ軸信号Ｘ’（Ｘ’＝Ｘｃｏｓ（θｄ）＋Ｙｓｉｎ（θｄ））を出力する。
【００４０】
減算アンプ２１ｆは、乗算結果のＸｓｉｎ（θｄ）とＹｃｏｓ（θｄ）の減算を行って、回転変換Ｙ軸信号Ｙ’（Ｙ’＝−Ｘｓｉｎ（θｄ）＋Ｙｃｏｓ（θｄ））を出力する。
【００４１】
符号判定部２２は、例えば、ウィンドウコンパレータが用いられており、上記回転変換Ｙ軸信号Ｙ’と回転の目標である回転目標Ｙstd（本実施例では、Ｘ軸（Ｙ＝０））が入力される。符号判定部２２は、回転変換Ｘ軸信号Ｘ’と回転変換Ｙ軸信号Ｙ’により表現される回転変換ベクトルが、回転目標Ｙstdを挟んで設定されている２×Ｖth幅の不感帯に対して、上であるか、下であるかを判定して、判定結果を判定信号Ｓignとして角度カウンタ２３へ出力する。
【００４２】
すなわち、符号判定部２２は、回転目標Ｙstdを挟んだ不感帯よりも、回転変換Ｙ軸信号Ｙ’が上側に存在すると、上側判定信号ＵＰ＝Ｈｉ、下側判定信号ＤＮ＝Ｌｏの判定信号Ｓignを角度カウンタ２３へ出力する。符号判定部２２は、回転変換Ｙ軸信号Ｙ’が不感帯内に存在すると、上側判定信号ＵＰ＝Ｌｏ、下側判定信号ＤＮ＝Ｌｏの判定信号Ｓignを角度カウンタ２３へ出力する。符号判定部２２は、回転目標Ｙstdを挟んだ不感帯よりも、回転変換Ｙ軸信号Ｙ’が下側に存在すると、上側判定信号ＵＰ＝Ｌｏ、下側判定信号ＤＮ＝Ｈｉの判定信号Ｓignを角度カウンタ２３へ出力する。
【００４３】
角度カウンタ２３は、上記判定信号Ｓignとトリガｆｓが入力される。角度カウンタ２３は、判定信号Ｓignが上側判定信号ＵＰ＝Ｈｉ、下側判定信号ＤＮ＝Ｌｏであると、トリガｆｓが入力される毎に、検出角度θｄを単位回転角度θstepだけ増加させる。角度カウンタ２３は、判定信号Ｓignが上側判定信号ＵＰ＝Ｌｏ、下側判定信号ＤＮ＝Ｈｉであると、トリガｆｓが入力される毎に、検出角度θｄを単位回転角度θstepだけ減少させる。なお、単位回転角度θstepは、要求される角度分解能に応じて設定される。
【００４４】
そして、正弦波テーブル２４は、図示しない不揮発性メモリ等（正弦波記憶手段）に格納されており、上述のように、検出角度θｄに対応させた正弦波として、ＤＡＣ制御信号ctrlｓｉｎ（θｄ）、ctrlｃｏｓ（θｄ）を保持している。正弦波テーブル２４は、回転演算部２１で、検出角度θｄに対応するｓｉｎθｄ、ｃｏｓθｄを、回転ベクトルＸ軸信号Ｘと回転ベクトルＹ軸信号Ｙに乗算することができるように、ＤＡＣ制御信号ctrlｓｉｎ（θｄ）、ctrlｃｏｓ（θｄ）を出力する。なお、この正弦波テーブル２４は、擬似３次高調波生成部１１の正弦波テーブル３２（図３参照）と共通化することができる。
【００４５】
このように、角度探索部８は、回転変換Ｘ軸信号Ｘ’、回転変換Ｙ軸信号Ｙ’によって表現される回転変換ベクトル（Ｘ’、Ｙ’）を、目標であるＸ軸へ単位回転角度θstepずつ回転し、Ｘ軸付近まで回転した後は、常に、Ｘ軸に追従する。ここで、回転ベクトル（Ｘ、Ｙ）から回転変換ベクトル（Ｘ’、Ｙ’）への回転量が、検出角度θｄであり、回転角度θの検出値である。また、本実施例の回転角度検出装置１は、回転目標近傍に不感帯を設けているので、検出角度θｄが頻繁に、アップ、ダウンを繰り返すチャタリングが発生することを防止することができる。
【００４６】
そして、上記擬似３次高調波生成部１１は、Ｘ軸擬似３次高調波生成器１１ａとＹ軸擬似３次高調波生成器１１ｂが、図３に示すように、４象限乗算型ＤＡＣ３１、正弦波テーブル３２及び増幅器３３等を備えている。
【００４７】
４象限乗算型ＤＡＣ３１は、例えば、Ｒ−２Ｒラダー方式の乗算型ＤＡＣ等が用いられており、入力信号Ｖinとして、擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdpまたは擬似３次高調波振幅値Ａｙ3rdpが入力される。
【００４８】
増幅器３３には、検出角度θｄが入力され、増幅器３３は、検出角度θｄを３倍にして、正弦波テーブル３２へ入力する。
【００４９】
正弦波テーブル３２は、例えば、上記角度探索部８の正弦波テーブル２４と共通化されている。正弦波テーブル３２は、検出角度θｄを３倍にしたｓｉｎ３θｄ、ｃｏｓ３θｄを、擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdpまたは擬似３次高調波振幅値Ａｙ3rdpに乗算することができるように、ＤＡＣ制御信号ctrlｓｉｎ（３θｄ）、ctrlｃｏｓ（３θｄ）を４象限乗算型ＤＡＣ３１へ出力する。
【００５０】
４象限乗算型ＤＡＣ３１は、入力信号Ｖinである擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdp、擬似３次高調波振幅値Ａｙ3rdpに対して、ＤＡＣ制御信号ctrlｓｉｎ（３θｄ）、ctrlｃｏｓ（３θｄ）に基づいて、−Ｖin〜Ｖinの間を２＾ｎ分割したうちのいずれかの値を出力する。なお、擬似３次高調波生成部１１は、正弦波テーブル３２のみしか備えていないが、正弦波を、９０度位相をずらすことで、余弦波を生成する。
【００５１】
次に、本実施例の作用を説明する。本実施例の回転角度検出装置１は、磁気検出素子であるホール素子２、３の取付誤差が発生しても、３次高調波成分を除去するとともに、より少ないホール素子２、３で回転体の回転角度を検出する。
【００５２】
すなわち、本実施例の回転角度検出装置１は、磁気検出素子であるＵ相ホール素子２とＶ相ホール素子３が、回転角度検出装置１の適用される画像処理装置の駆動モータ等の回転体に対して、理想的には、電気角で、２π／３の位相差を有する状態で配設される。
【００５３】
ところが、実際には、取付時の誤差や取付後の位置変動等によって、Ｕ相ホール素子２とＶ相ホール素子３は、電気角で、２π／３±αの位相差が生じる。
【００５４】
この場合、差動部４は、Ｕ相ホール素子２が出力する差動信号ＨＵ＋と差動信号ＨＵ−の差分及びＶ相ホール素子３が出力する差動信号ＨＶ＋と差動信号ＨＶ−の差分を、式（１）で示したように求めて、差動信号Ｖｕ、Ｖｖを出力する。この差動信号Ｖｕ、Ｖｖの波形は、位相が異なり、かつ、振幅値が等しいが、図４に示すような高調波の重畳されている差動信号Ｖｕ、Ｖｖの波形となる。
【００５５】
なお、図４において、太実線で示すＶｕと太破線で示すＶｖが、基本差動信号（基本正弦波）であり、細実線Ｖｕ１stと細破線Ｖｖ１stが、１次高調波、細実線Ｖｕ３rdと細破線Ｖｖ３rdが、３次高調波である。
【００５６】
そこで、本実施例の回転角度検出装置１は、まず、差動部４の出力する差動信号Ｖｕと差動信号Ｖｖを、直交化部５で、加減算することで、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕと正弦波Ｖｖ−Ｖｕを生成する。この正弦波Ｖｖ＋Ｖｕと正弦波Ｖｖ−Ｖｕは、図５に示すように、位相差が９０度であり、振幅が異なる正弦波となっている。なお、図５において、太実線Ｖｖ＋Ｖｕが基本正弦波の加算値、太破線Ｖｖ−Ｖｕが基本正弦波の減算値を示しており、細実線Ｖｖ＋Ｖｕ1stが基本正弦波と１次高調波の加算値、細破線Ｖｖ−Ｖｕ1stが基本正弦波と１次高調波の減算値を示している。また、細実線Ｖｖ＋Ｖｕ3rdが基本正弦波と３次高調波の加算値、細破線Ｖｖ−Ｖｕ3rdが基本正弦波と３次高調波の減算値を示している。
【００５７】
すなわち、直交化部５は、β＝２π／３−αとしたとき、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕを、加算アンプ５ａにより、次式（３）で示すように算出する。
【００５８】
【数３】
2014211353.tif 000005
【００５９】
なお、上記式（３）において、ｓｉｎφｘ及びｃｏｓφｘは、次式（４）、（５）で示される。
【００６０】
【数４】
2014211353.tif 000006
【００６１】
【数５】
2014211353.tif 000007
【００６２】
また、直交化部５は、正弦波Ｖｖ−Ｖｕを、減算アンプ５ｂにより、次式（６）で示すように算出する。
【００６３】
【数６】
2014211353.tif 000008
【００６４】
なお、上記式（６）において、ｓｉｎφｙ及びｃｏｓφｙは、次式（７）、（８）で示される。
【００６５】
【数７】
2014211353.tif 000009
【００６６】
【数８】
2014211353.tif 000010
【００６７】
上記式から、正弦波Ｖｕ＋Ｖｕの初期位相φｘを有する単位ベクトルｅｘと、正弦波Ｖｖ−Ｖｕの初期位相φｙを有する単位ベクトルｅｙは、次式（９）、（１０）により示される。
【００６８】
【数９】
2014211353.tif 000011
【００６９】
【数１０】
2014211353.tif 000012
【００７０】
この単位ベクトルｅｘと単位ベクトルｅｙの内積を取ると、次式（１１）のようになる。
【００７１】
【数１１】
2014211353.tif 000013
【００７２】
すなわち、単位ベクトルｅｘと単位ベクトルｅｙの内積が「０」となることから、正弦波Ｖｕ＋Ｖｕと正弦波Ｖｖ−Ｖｕの位相差が、９０度となっていることが分かる。
【００７３】
そして、いま、Ｕ相とＶ相の理想的な位相差が、１２０度であるので、β＝２π／３のとき、正弦波Ｖｕ＋Ｖｕの基本正弦波の振幅と正弦波Ｖｖ−Ｖｕの基本正弦波の振幅の比は、√３となる。そこで、本実施例の回転角度検出装置１は、直交化部５の減算アンプ５ｂにおけるゲインが、予め１／√３倍に設定されている。
【００７４】
ここで、説明を明確化するために、φｘを「０」とすると、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕと正弦波Ｖｖ−Ｖｕは、次式（１２）、（１３）のように示される。
【００７５】
【数１２】
2014211353.tif 000014
【００７６】
【数１３】
2014211353.tif 000015
【００７７】
そして、本実施例の回転角度検出装置１は、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕが最大値、正弦波Ｖｖ−Ｖｕがゼロクロスとなるときに、回転体の回転角度θを検出した検出角度θｄが、θｄ＝０となるように設定されている。すなわち、検出角度θｄに対して、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕは、ｃｏｓ（θ）、Ｖｖ−Ｖｕは、ｓｉｎ（θ）となる。
【００７８】
また、回転角度検出装置１は、回転体の回転開始時には、正弦波Ｖｖ＋ＶｕのゲインＧｘ＝１、正弦波Ｖｖ−ＶｕのゲインＧｙ＝１、検出される３次高調波の振幅値の初期値を以下のように設定する。すなわち、回転角度検出装置１は、それぞれの振幅Ａｘ3rd、Ａｙ3rdの値を、「０」として、２回目以降の調整においては、ゲイン調整値記憶部１４のゲイン調整信号ctrlＧｘ、ctrlＧｙ及び振幅調整値記憶部１０の擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdp、Ａｙ3rdpを３次高調波の振幅の初期値として用いる。
【００７９】
そして、回転角度検出装置１は、ゲイン調整部６及び３次高調波減算部７において、図６に示すように、ゲイン調整・３次高調波除去処理を行う。
【００８０】
すなわち、回転角度検出装置１は、θｄ＝π／６となって、振幅検出部１２が、Ｘ（π／６）の振幅を検出すると、この検出結果に基づいて、ゲイン調整部６がゲイン調整する（ステップＳ１０１）。すなわち、θｄ＝π／６のとき、振幅値Ｘ（π／６）は、次式のようになり、３次高調波の振幅が、「０」となっている。
【００８１】
Ｘ（π／６）＝Ｇｘ・ｃｏｓ（π／６）＋Ｇｘ・Ａｘ3rd・ｃｏｓ（π／６）−Ａｘ3rdp・ｃｏｓ（π／６）＝√３／２・Ｇｘ・Ａｘ
ここで、回転角度検出装置１は、振幅検出部１２が振幅値Ｘ（π／６）を検出すると、ゲイン調整信号生成部１３が、振幅値Ｘ（θｄ）と値√３／２・Ａtgtを比較する。ゲイン調整信号生成部１３は、√３／２・Ｇｘ・Ａｘ−√３／２・Ａtgt＝０を目標として、√３／２・Ｇｘ・Ａｘ−√３／２・Ａtgt＞０であると、前回のゲインＧｘの値よりも小さくなるゲイン調整信号ctrlＧｘを、ゲイン調整値記憶部１４を介してゲイン調整部６へ出力する。ゲイン調整信号生成部１３は、√３／２・Ｇｘ・Ａｘ−√３／２・Ａtgt＜０であると、前回のゲインＧｘの値よりも大きくなるゲイン調整信号ctrlＧｘを、ゲイン調整値記憶部１４を介してゲイン調整部６へ出力する。
【００８２】
そして、回転角度検出装置１は、θｄ＝π／３となって、振幅検出部１２が、π／３における回転ベクトルＹ軸信号Ｙの振幅値Ｙ（π／３）を検出すると、この検出結果に基づいて、ゲイン調整部６が、ゲイン調整する（ステップＳ１０２）。
【００８３】
すなわち、振幅検出部１２は、θｄ＝π／３となったときに、回転ベクトルＹ軸信号Ｙの振幅値Ｙ（π／３）を検出する。このとき、振幅値Ｙ（π／３）は、次式のようになり、３次高調波の振幅が、「０」となっている。
【００８４】
Ｙ（π／３）＝Ｇｙ・Ａｙ・ｓｉｎ（π／３）＋Ｇｙ・Ａｙ3rd・ｓｉｎ３（π／３）−Ａｙ3rdp・ｓｉｎ（π／３）＝√３／２・Ｇｙ・Ａｙ
回転角度検出装置１は、振幅検出部１２が、振幅値Ｙ（π／３）を検出すると、ゲイン調整信号生成部１３が、振幅値Ｙ（π／３）と値√３／２・Ａtgtを比較する。ゲイン調整信号生成部１３は、√３／２・Ｇｙ・Ａｙ−√３／２・Ａtgt＝０を目標として、√３／２・Ｇｙ・Ａｙ−√３／２・Ａtgt＞０であると、前回のゲインＧｙの値よりも小さくなるゲイン調整信号ctrlＧｙを、ゲイン調整値記憶部１４を介してゲイン調整部６へ出力する。また、ゲイン調整信号生成部１３は、√３／２・Ｇｙ・Ａｙ−√３／２・Ａtgt＜０であると、前回のゲインＧｙの値よりも大きくなるゲイン調整信号ctrlＧｙを、ゲイン調整値記憶部１４を介してゲイン調整部６へ出力する。
【００８５】
次に、回転角度検出装置１は、θｄ＝π／２となって、振幅検出部１２が、π／２における回転ベクトルＹ軸信号Ｙの振幅値Ｙ（π／２）の振幅を検出すると、この検出結果に基づいて、３次高調波振幅生成部９が、擬似３次高調波振幅値Ａｙ3rdpを生成する（ステップＳ１０３）。
【００８６】
すなわち、振幅検出部１２は、θｄ＝π／２となったときに、回転ベクトルＹ軸信号Ｙの振幅値Ｙ（π／２）を検出する。このとき、振幅値Ｙ（π／２）は、次式のようになる。
【００８７】
Ｙ（π／２）＝Ｇｙ・Ａｙ・ｓｉｎ（π／２）＋Ｇｙ・Ａｙ3rd・ｓｉｎ（π／２）−Ａｙ3rdp・ｓｉｎ３（π／２）＝Ｇｙ・Ａｙ＋Ｇｙ・Ａｙ3rd−Ａｙ3rdp
回転角度検出装置１は、振幅検出部１２が、振幅値Ｙ（π／２）を検出すると、３次高調波振幅生成部９が、Ｙ（π／２）と値Ａtgtを比較する。３次高調波振幅生成部９は、Ｇｙ・Ａｙ＋Ｇｙ・Ａｙ3rd−Ａｙ3rdp−Ａtgt＝０を目標として、Ｇｙ・Ａｙ＋Ｇｙ・Ａｙ3rd−Ａｙ3rdp−Ａtgt＞０であると、擬似３次高調波振幅値Ａｙ3rdpを大きくして、振幅調整値記憶部１０を介して擬似３次高調波生成部１１へ出力する。また、３次高調波振幅生成部９は、Ｇｙ・Ａｙ＋Ｇｙ・Ａｙ3rd−Ａｙ3rdp−Ａtgt＜０であると、擬似３次高調波振幅値Ａｙ3rdpを小さくして、振幅調整値記憶部１０を介して擬似３次高調波生成部１１へ出力する。
【００８８】
そして、回転角度検出装置１は、θｄ＝２πとなって、振幅検出部１２が、回転ベクトルＸ軸信号Ｘの振幅値Ｘ（２π）を検出すると、この検出結果に基づいて、３次高調波振幅生成部９が、擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdpを生成する（ステップＳ１０４）。
【００８９】
すなわち、振幅検出部１２は、θｄ＝２πとなったときに、回転ベクトルＸ軸信号Ｘの振幅値Ｘ（２π）を検出する。このとき、振幅値Ｘ（２π）は、次式のようになる。
【００９０】
Ｘ（２π）＝Ｇｘ・Ａｘ・ｃｏｓ（２π）＋Ｇｘ・Ａｘ3rd・ｃｏｓ（２π）−Ａｘ3rdp・ｃｏｓ３（２π）＝Ｇｘ・Ａｘ＋Ｇｘ・Ａｘ3rd−Ａｘ3rdp
回転角度検出装置１は、振幅検出部１２が、振幅値Ｙ（２π）を検出すると、３次高調波振幅生成部９が、振幅値Ｘ（２π）と値Ａtgtを比較する。３次高調波振幅生成部９は、Ｇｘ・Ａｘ＋Ｇｘ・Ａｘ3rd−Ａｘ3rdp−Ａtgt＝０を目標として、Ｇｘ・Ａｘ＋Ｇｘ・Ａｘ3rd−Ａｘ3rdp−Ａtgt＞０であると、擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdpを大きくして、振幅調整値記憶部１０を介して擬似３次高調波生成部１１へ出力する。また、３次高調波振幅生成部９は、Ｇｘ・Ａｘ＋Ｇｘ・Ａｘ3rd−Ａｘ3rdp−Ａtgt＜０であると、擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdpを小さくして、振幅調整値記憶部１０を介して擬似３次高調波生成部１１へ出力する。
【００９１】
回転角度検出装置１は、上記ステップＳ１０１からＳ１０４の処理を所定回数繰り返し行うことで、３次高調波成分を完全に除去する。
【００９２】
なお、上記説明では、Ｖｖ＋Ｖｕゲイン調整のための振幅検出を位相π／６、Ｖｖ−Ｖｕゲイン調整のための振幅検出を位相π／３で、それぞれ行っているが、３次高調波の振幅値が「０」となる位相であれば、どのような位相で振幅検出を行ってもよい。
【００９３】
このように、本実施例の回転角度検出装置１は、回転体の回転角度に応じて正弦波状に変化するとともに、それぞれ位相の異なる複数の差動信号を出力する状態で配設されている複数の回転検出手段であるＵ相ホール素子２、V相ホール素子３と、２相の前記差動信号から９０度位相差を有するＸ軸直交差動信号（正弦波Ｖｖ＋Ｖｕ）とＹ軸直交差動信号（正弦波Ｖｖ−Ｖｕ）を生成する直交化部（直交化手段）５と、前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号に基づいて前記回転体の回転角度θを検出して検出角度θｄとして出力する角度探索部（角度探索手段）８と、前記検出角度θｄに基づいて、前記角度探索部８へ入力される前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号の所定の位相における振幅値（Ｘ（θｄ）、Ｙ（θｄ））をそれぞれ検出する振幅検出部（振幅検出手段）１２と、前記振幅検出部１２の検出した前記Ｘ軸直交差動信号の前記振幅値と前記Ｙ軸直交差動信号の前記振幅値に基づいて、前記角度探索部８へ入力される該Ｘ軸直交差動信号と該Ｙ軸直交差動信号の振幅を調整する振幅調整部（振幅調整手段）１５と、前記振幅検出部１２の検出した前記Ｘ軸直交差動信号の振幅値と前記Ｙ軸直交差動信号の振幅値及び前記角度探索部８の出力する前記検出角度θｄに基づいて、該角度探索部８へ入力される該Ｘ軸直交差動信号と該Ｙ軸直交差動信号から３次高調波成分を除去する３次高調波除去部（３次高調波除去手段）１６と、を備えている。
【００９４】
したがって、磁気検出素子であるＵ相ホール素子２、V相ホール素子３の取付誤差が発生しても、演算処理によって、ホール素子２、３の出力する２相の差動信号の直交化処理、回転角度に応じた振幅調整と３次高調波除去処理を行った後に、回転角度検出を行うことができる。その結果、３次高調波成分を除去することができるとともに、より少ない磁気検出素子で回転体の回転角度を検出することができる。
【００９５】
また、本実施例の回転角度検出装置１は、回転体の回転角度に応じて正弦波状に変化するとともに、それぞれ位相の異なる複数の差動信号を出力する状態で配設されている複数の回転検出手段であるＵ相ホール素子２、V相ホール素子３の出力する２相の該差動信号から９０度位相差を有するＸ軸直交差動信号とＹ軸直交差動信号を生成する直交化処理ステップと、前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号に基づいて前記回転体の回転角度を検出して検出角度として出力する角度探索処理ステップと、前記検出角度に基づいて、前記角度探索処理ステップへ入力される前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号の所定の位相における振幅値をそれぞれ検出する振幅検出処理ステップと、前記振幅検出処理ステップで検出された前記Ｘ軸直交差動信号の前記振幅値と前記Ｙ軸直交差動信号の前記振幅値に基づいて、前記角度探索処理ステップへ入力される該Ｘ軸直交差動信号と該Ｙ軸直交差動信号の振幅を調整する振幅調整処理ステップと、前記振幅検出処理ステップで検出された前記Ｘ軸直交差動信号の振幅値と前記Ｙ軸直交差動信号の振幅値及び前記角度探索処理ステップから出力される前記検出角度に基づいて、該角度探索処理ステップへ入力される該Ｘ軸直交差動信号と該Ｙ軸直交差動信号から３次高調波成分を除去する３次高調波除去処理ステップと、を有する回転角度検出方法を実行している。
【００９６】
したがって、磁気検出素子であるＵ相ホール素子２、V相ホール素子３の取付誤差が発生しても、演算処理によって、ホール素子２、３の出力する２相の差動信号の直交化処理、回転角度に応じた振幅調整と３次高調波除去処理を行った後に、回転角度検出を行うことができる。その結果、３次高調波成分を除去することができるとともに、より少ない磁気検出素子で回転体の回転角度を検出することができる。
【００９７】
さらに、本実施例の回転角度検出装置１は、所定角度毎の正弦波を記憶する正弦波テーブル２４を格納する不揮発性メモリを備え、前記３次高調波除去部１６が、所定の前記検出角度毎における前記振幅検出部１２の検出する前記Ｘ軸直交差動信号の振幅値Ｘ（θｄ）と前記Ｙ軸直交差動信号の振幅値Ｙ（θｄ）及び前記不揮発性メモリの正弦波テーブル２４に記憶されている前記正弦波に基づいて、Ｘ軸擬似３次高調波信号Ｘ3rdとＹ軸擬似３次高調波信号Ｙ3rdを生成する擬似３次高調波振幅生成部９、振幅調整値記憶部１０及び擬似３次高調波生成部１１からなる擬似３次高調波生成手段と、前記角度探索部８へ入力される前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号から前記Ｘ軸擬似３次高調波信号Ｘ3rdと前記Ｙ軸擬似３次高調波信号Ｙ3rdをそれぞれ減算して３次高調波成分を除去する３次高調波減算部（減算手段）７と、を備え、前記角度探索部８が、所定の前記検出角度毎における前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号によって表現される回転ベクトルと、前記正弦波記憶手段の前記正弦波とを積和して、該回転ベクトルを該検出角度回転させた回転変換ベクトルを求める回転演算部（回転演算手段）２１と、前記回転変換ベクトルが基準位置まで回転したときの回転角度を前記検出角度として取得する符号判定部２２と角度カウンタ２３からなる検出角度取得手段と、を備え、前記振幅調整部（振幅調整手段）１５による前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号の振幅調整処理、前記３次高調波除去部１６による３次高調波除去処理及び前記角度探索部８による回転角度の検出処理を複数回実行させている。
【００９８】
したがって、簡素な構成で、磁気検出素子であるＵ相ホール素子２、V相ホール素子３の取付誤差が発生しても、３次高調波成分を除去することができるとともに、より少ない磁気検出素子で回転体の回転角度を検出することができる。
【００９９】
また、本実施例の回転角度検出装置１は、前記振幅検出部１２は、前記Ｘ軸擬似３次高調波信号と前記Ｙ軸擬似３次高調波信号の振幅値が０となる位相と、前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号の振幅が最大値となる位相において、該Ｘ軸直交差動信号と該Ｙ軸直交差動信号の振幅値を検出している。
【０１００】
したがって、前記振幅調整部１５による前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号の振幅調整処理、前記３次高調波除去部１６による３次高調波除去処理及び前記角度探索部８による回転角度の検出処理を複数回実行する場合の処理効率を向上させることができる。その結果、３次高調波成分を効率的に除去することができるとともに、より少ない磁気検出素子で回転体の回転角度を検出することができる。
【実施例２】
【０１０１】
図７〜図９は、本発明の回転角度検出装置、画像処理装置及び回転角度検出方法の第２実施例を示す図であり、図７は、本発明の回転角度検出装置、画像処理装置及び回転角度検出方法の第２実施例を適用した回転角度検出装置４０の回路構成図である。
【０１０２】
なお、本実施例の回転角度検出装置４０は、第１実施例の回転角度検出装置１と同様の回転角度検出装置に適用したものであり、第１実施例の回転角度検出装置１と同様の構成部分には、同一の符号を付与して、その説明を省略または簡略化する。
【０１０３】
図７において、回転角度検出装置４０は、第１実施例と同様のＵ相ホール素子２、V相ホール素子３、差動部４、直交化部５、角度探索部８及び振幅検出部１２を備えているとともに、ゲイン調整部４１、３次高調波減算部４２、擬似３次高調波振幅生成部４３、振幅調整値記憶部４４、擬似３次高調波生成部４５、ゲイン調整信号生成部４６及びゲイン調整値記憶部４７等を備えている。
【０１０４】
本実施例の回転角度検出装置４０は、ホール素子２、３に取付誤差はないが、３次高調波が重畳されている場合に適用される回転角度検出装置である。
【０１０５】
そこで、ゲイン調整部４１は、正弦波Ｖｖ−Ｖｕ用のゲイン調整器４１ｂのみを備えており、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕ用のゲイン調整器については、削除されている。ゲイン調整器４１ｂには、直交化部５から正弦波Ｖｖ−Ｖｕが入力されるとともに、ゲイン調整値記憶部４７からゲイン調整信号ctrlＧｙが入力される。ゲイン調整部４１のゲイン調整器４１ｂは、正弦波Ｖｖ−Ｖｕの基本正弦波の振幅が正弦波Ｖｖ＋Ｖｕの基本正弦波に一致するようにゲイン調整し、正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）を、３次高調波減算部４２へ出力する。これらの正弦波Ｖｖ＋Ｖｕと正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）は、基本正弦波の振幅が一致した正弦波である。
【０１０６】
そして、３次高調波減算部４２は、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕ用の減算アンプ４２ａのみを備えており、正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）用の減算アンプについては、削除されている。減算アンプ４２ａには、ゲイン調整部４１をスルーした正弦波Ｖｖ＋Ｖｕが入力されるとともに、擬似３次高調波生成部４５から擬似３次高調波Ｘ3rdpが入力され、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕから擬似３次高調波Ｘ3rdpを減算して３次高調波成分を除去する。すなわち、３次高調波減算部４２は、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕ及び正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）から３次高調波成分を除去して、振幅値が一致し、位相差π／４を有した回転ベクトルＸ軸信号Ｘと回転ベクトルＹ軸信号Ｙを生成して、角度探索部８へ出力する。
【０１０７】
擬似３次高調波振幅生成部４３は、第１実施例の擬似３次高調波振幅生成部９の場合と同様に、振幅検出部１２から検出角度θｄにおける回転ベクトルＸ軸信号Ｘと回転ベクトルＹ軸信号Ｙの振幅値Ｘ（θｄ）、Ｙ（θｄ）が入力される。擬似３次高調波振幅生成部４３は、回転ベクトルＸ軸信号Ｘと回転ベクトルＹ軸信号Ｙの３次高調波成分の振幅がピークとなる位相における振幅値Ｘ（θｄ）と振幅値Ｙ（θｄ）を、目標の振幅値Ａtgtと比較して、振幅値Ｘ（θｄ）と振幅値Ａtgtの差及び振幅値Ｙ（θｄ）と振幅値Ａtgtの差が「０」となることを目標として、擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdp、Ａｙ3rdpを生成する。
【０１０８】
振幅調整値記憶部４４は、第１実施例と同様に書き換え可能な不揮発性メモリで構成され、擬似３次高調波振幅生成部４３から入力される擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdpを記憶して、擬似３次高調波生成部４５へ出力する。振幅調整値記憶部４４は、擬似３次高調波振幅生成部４３から入力される擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdpが変更される度に、記憶している擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdpを更新して、擬似３次高調波生成部４５へ出力する。
【０１０９】
擬似３次高調波生成部４５は、Ｘ軸擬似３次高調波生成器４５ａのみを備えており、Ｙ軸擬似３次高調波生成器が省略されている。Ｘ軸擬似３次高調波生成器４５ａは、角度探索部８の出力する検出角度θｄが入力されるとともに、振幅調整値記憶部４４から擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdpが入力される。Ｘ軸擬似３次高調波生成器４５ａは、検出角度θｄと擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdpから擬似３次高調波Ｘ3rdpを生成して、３次高調波減算部４２の減算アンプ４２ａへ出力する。そして、３次高調波減算部４２の減算アンプ４２ａは、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕから擬似３次高調波Ｘ3rdを減算することで、３次高調波成分を除去して、振幅値が一致し、位相差π／４を有した回転ベクトルＸ軸信号Ｘと回転ベクトルＹ軸信号Ｙを生成する。
【０１１０】
上記３次高調波減算部４２、擬似３次高調波振幅生成部４３、振幅調整値記憶部４４及び擬似３次高調波生成部４５は、全体として、振幅検出部１２の検出した前記Ｘ軸直交差動信号の振幅値と前記Ｙ軸直交差動信号の振幅値及び前記角度探索部８の出力する前記検出角度θｄに基づいて、該角度探索部８へ入力される該Ｘ軸直交差動信号と該Ｙ軸直交差動信号から３次高調波成分を除去する３次高調波除去部（３次高調波除去手段）４８として機能している。また、擬似３次高調波振幅生成部４３、振幅調整値記憶部４４及び擬似３次高調波生成部４５は、全体として、所定の前記検出角度毎における前記振幅検出部１２の検出した前記Ｘ軸直交差動信号の振幅値及び前記不揮発性メモリの正弦波テーブル２４に記憶されている前記正弦波に基づいて、Ｘ軸擬似３次高調波信号を生成するＸ軸擬似３次高調波生成部（Ｘ軸擬似３次高調波生成手段）４８ａとして機能している。さらに、減算アンプ４２ａを有する３次高調波減算部４２は、角度探索部８へ入力される前記Ｘ軸直交差動信号から前記Ｘ軸擬似３次高調波信号を減算して３次高調波成分を除去する減算手段として機能している。
【０１１１】
ゲイン調整信号生成部４６は、振幅検出部１２から振幅値Ｘ（θｄ）、Ｙ（θｄ）が入力され、回転ベクトルＸ軸信号Ｘと回転ベクトルＹ軸信号Ｙの目標振幅値Ａtgtに、√３／２を乗算した値√３／２・Ａtgtと、回転ベクトルＸ軸信号Ｘと回転ベクトルＹ軸信号Ｙの３次高調波成分の振幅が「０」となる位相における振幅値Ｘ（θｄ）、Ｙ（θｄ）と、を比較する。ゲイン調整信号生成部４６は、振幅値Ｙ（θｄ）と値√３／２・Ａtgtの差が「０」となるフィードバック制御信号であるゲイン調整信号ctrlＧｙを生成して、ゲイン調整値記憶部４７へ出力する。
【０１１２】
ゲイン調整値記憶部４７は、第１実施例と同様に、書き換え可能な不揮発性メモリで構成され、ゲイン調整信号生成部４６から入力されるゲイン調整信号ctrlＧｙを記憶して、ゲイン調整部４１へ出力する。ゲイン調整値記憶部４７は、ゲイン調整信号生成部４６から入力されるゲイン調整信号ctrlＧｙが変更される度に、記憶しているゲイン調整信号ctrlＧｙを更新して、ゲイン調整信号ctrlＧｙをゲイン調整部４１のゲイン調整器４１ｂへ出力する。上記ゲイン調整信号生成部４６、ゲイン調整値記憶部４７及びゲイン調整部４１は、全体として、振幅検出部１２の検出した前記Ｘ軸直交差動信号の前記振幅値と前記Ｙ軸直交差動信号の前記振幅値に基づいて、前記角度探索部８へ入力される該Ｘ軸直交差動信号と該Ｙ軸直交差動信号の振幅を調整する振幅調整部（振幅調整手段）４９として機能している。
【０１１３】
次に、本実施例の作用を説明する。本実施例の回転角度検出装置４０は、磁気検出素子であるホール素子２、３に取付誤差はないが、３次高調波が重畳されている場合においても、簡単な構成で、３次高調波成分を除去するとともに、より少ないホール素子２、３で回転体の回転角度を検出する。
【０１１４】
すなわち、本実施例の回転角度検出装置４０は、磁気検出素子であるＵ相ホール素子２とＶ相ホール素子３が、回転角度検出装置４０の適用される画像処理装置の駆動モータ等の回転体に対して、理想的には、電気角で、２π／３の位相差を有する状態で配設される。そして、実際に、取付時の誤差が無いが、３次高調波が重畳されていることがある。
【０１１５】
この場合、差動部４は、Ｕ相ホール素子２が出力する差動信号ＨＵ＋と差動信号ＨＵ−の差分及びＶ相ホール素子３が出力する差動信号ＨＶ＋と差動信号ＨＶ−の差分を、式（１）で示したように求めて、差動信号Ｖｕ、Ｖｖを出力する。この差動信号Ｖｕ、Ｖｖの波形は、位相が異なり、かつ、振幅値も異なっているが、高調波が重畳されている。
【０１１６】
そこで、本実施例の回転角度検出装置４０は、第１実施例と同様に、差動部４の出力する差動信号Ｖｕと差動信号Ｖｖを、直交化部５で、加減算した正弦波は、図８に示すような高調波の重畳されている波形となる。
【０１１７】
なお、図８において、太実線で示すＶｕ＋Ｖｕと太破線で示すＶｖ−Ｖｕが、基本差動信号（基本正弦波）の加算値と減算値であり、細実線Ｖｖ＋Ｖｕ１stと細破線Ｖｖ−Ｖｕ１stが、基本正弦波と１次高調波の加算値と減算値、細実線Ｖｖ＋Ｖｕ３rdと細破線Ｖｖ−Ｖｕ３rdが、基本正弦波と３次高調波の加算値と減算値である。
【０１１８】
すなわち、本実施例の場合、直交化部５は、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕを、第１実施例の式（３）は、加算アンプ５ａにより、次式（１４）で示すように算出する。
【０１１９】
【数１４】
2014211353.tif 000016
【０１２０】
また、直交化部５は、正弦波Ｖｖ−Ｖｕを、減算アンプ５ｂにより、次式（１５）で示すように算出する。
【０１２１】
【数１５】
2014211353.tif 000017
【０１２２】
式（１１）から分かるように、本実施例の場合、正弦波Ｖｖ−Ｖｕの３次高調波成分は、「０」となる。
【０１２３】
したがって、本実施例の回転角度検出装置４０は、Ｕ相ホール素子２とＶ相ホール素子３は、電気角で、ほぼ２π／３の位相差となる状態で誤差なく配置されているため、３次高調波の除去については、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕについてのみ行えばよい。
【０１２４】
ここで、説明を明確化するために、φｘ＝０とすると、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕと正弦波Ｖｖ−Ｖｕは、次式（１６）、（１７）のように示される。
【０１２５】
【数１６】
2014211353.tif 000018
【０１２６】
【数１７】
2014211353.tif 000019
【０１２７】
そして、本実施例の回転角度検出装置４０は、第１実施例の場合と同様に、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕが最大値、正弦波Ｖｖ−Ｖｕがゼロクロスとなるときに、回転角度θの検出角度θｄが、θｄ＝０となるように設定されている。すなわち、検出角度θｄに対して、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕはｃｏｓ（θ）、Ｖｖ−Ｖｕはｓｉｎ（θ）となる。
【０１２８】
また、回転角度検出装置４０は、回転体の回転が開始されると、振幅検出部１２が、θｄ＝π／６となったときのＸ（π／６）の振幅を検出し（ステップＳ２０１）、ゲイン調整部４１は、この振幅値Ｘ（π／６）をホールドする。
【０１２９】
このとき、振幅値Ｘ（π／６）は、次式のようになり、３次高調波の振幅が、「０」となっている。
【０１３０】
Ｘ（π／６）＝Ａｘ・ｃｏｓ（π／６）＋Ａｘ3rd・ｃｏｓ３（π／６）−Ａｘ3rdp・ｃｏｓ３（π／６）＝√３／２・Ａｘ
次に、回転角度検出装置４０は、θｄ＝π／３となって、振幅検出部１２が、回転ベクトルＹ軸信号Ｙの振幅値Ｙ（π／３）の振幅を検出すると、この検出結果に基づいて、ゲイン調整部４１が、先にホールドしている振幅値Ｘ（π／６）と比較して、正弦波Ｖｖ−Ｖｕの振幅調整（ゲイン調整）を行う（ステップＳ２０２）。
【０１３１】
すなわち、振幅検出部１２は、θｄ＝π／３となったときに、回転ベクトルＹ軸信号Ｙの振幅値Ｙ（π／３）を検出する。このとき、振幅値Ｙ（π／３）は、次式のようになる。
【０１３２】
Ｙ（π／３）＝Ｇｙ・Ａｙ・ｓｉｎ（π／３）＝√３／２・Ｇｙ・Ａｙ
回転角度検出装置１は、振幅検出部１２が、振幅値Ｙ（π／３）を検出すると、ゲイン調整信号生成部４１のゲイン調整器４１ｂが、振幅値Ｙ（π／３）と、先にホールドしている振幅値Ｘ（π／６）を比較する。ゲイン調整信号生成部４６は、√３／２・Ｇｙ・Ａｙ−√３／２・Ａtgt＝０を目標として、√３／２・Ｇｙ・Ａｙ−√３／２・Ａtgt＞０であると、前回のゲインＧｙの値よりも小さくなるゲイン調整信号ctrlＧｙを、ゲイン調整値記憶部４７を介してゲイン調整部４１へ出力する。また、ゲイン調整信号生成部４６は、√３／２・Ｇｙ・Ａｙ−√３／２・Ａtgt＜０であると、前回のゲインＧｙの値よりも大きくなるゲイン調整信号ctrlＧｙを、ゲイン調整値記憶部４７を介してゲイン調整部４１へ出力する。
【０１３３】
次に、回転角度検出装置４０は、θｄ＝π／２となって、振幅検出部１２が、回転ベクトルＹ軸信号Ｙの振幅値Ｙ（π／２）を検出すると、この検出結果に基づいて、３次高調波振幅生成部４３が、その正弦波Ｙ（π／２）の振幅値Ｙ（π／２）をホールドする（ステップＳ２０３）。
【０１３４】
すなわち、振幅検出部１２は、θｄ＝π／２となったときに、正弦波Ｙ（π／２）の振幅値Ｙ（π／２）を検出する。このとき、振幅値Ｙ（π／２）は、次式のようになる。
【０１３５】
Ｙ（π／２）＝Ｇｙ・Ａｙ・ｓｉｎ（π／２）＝Ｇｙ・Ａｙ
回転角度検出装置１は、振幅検出部１２が、振幅値Ｙ（π／２）を検出すると、３次高調波振幅生成部４３が、該振幅値Ｙ（π／２）をホールドする。
【０１３６】
そして、回転角度検出装置４０は、θｄ＝２πとなって、振幅検出部１２が、振幅値Ｘ（２π）を検出すると、この検出結果に基づいて、３次高調波振幅生成部４３が、擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdpを生成する（ステップＳ２０４）。
【０１３７】
すなわち、振幅検出部１２は、θｄ＝２πとなったときに、正弦波Ｘ（２π）の振幅値Ｘ（２π）を検出する。このとき、振幅値Ｘ（２π）は、次式のようになる。
【０１３８】
Ｘ（２π）＝Ａｘ・ｃｏｓ（２π）＋Ａｘ3rd・ｃｏｓ３（２π）−Ａｘ3rdp・ｃｏｓ３（２π）＝Ａｘ＋Ａｘ3rd−Ａｘ3rdp
回転角度検出装置４０は、振幅検出部１２が、振幅値Ｙ（２π）を検出すると、３次高調波振幅生成部４３が、振幅値Ｙ（２π）とホールドしている振幅値Ｙ（π／２）を比較する。３次高調波振幅生成部４３は、Ａｘ＋Ａｘ3rd−Ａｘ3rdp−Ｇｙ・Ａtgt＝０を目標として、Ａｘ＋Ａｘ3rd−Ａｘ3rdp−Ｇｙ・Ａtgt＞０であると、擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdpを前回よりも大きくして、振幅調整値記憶部４４を介して擬似３次高調波生成部４５へ出力する。また、３次高調波振幅生成部４３は、Ａｘ＋Ａｘ3rd−Ａｘ3rdp−Ａtgt＜０であると、擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdpを前回よりも小さくして、振幅調整値記憶部４４を介して擬似３次高調波生成部４５へ出力する。
【０１３９】
回転角度検出装置４０は、上記ステップＳ２０１からＳ２０４の処理を所定回数繰り返し行うことで、３次高調波成分を完全に除去する。
【０１４０】
なお、上記説明では、ゲイン調整のための振幅検出を、位相π／６と位相π／３で行っているが、３次高調波の振幅値が「０」となる位相であれば、どのような位相で振幅を検出してもよい。
【０１４１】
このように、本実施例の回転角度検出装置４０は、所定角度毎の正弦波を記憶する正弦波テーブル２４を格納する不揮発性メモリを備え、前記３次高調波除去部４８が、所定の前記検出角度毎における前記振幅検出部１２の検出した前記Ｘ軸直交差動信号の振幅値及び前記不揮発性メモリの正弦波テーブル２４に記憶されている前記正弦波に基づいて、Ｘ軸擬似３次高調波信号を生成するＸ軸擬似３次高調波生成部（Ｘ軸擬似３次高調波生成手段）４８ａと、前記角度探索部８へ入力される前記Ｘ軸直交差動信号から前記Ｘ軸擬似３次高調波信号を減算して３次高調波成分を除去する３次高調波減算部（減算手段）４２と、を備え、前記角度探索部８が、所定の前記検出角度毎における前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号によって表現される回転ベクトルと、前記不揮発性メモリの正弦波テーブル２４に記憶されている前記正弦波とを積和して、該回転ベクトルを該検出角度回転させた回転変換ベクトルを求める回転演算部（回転演算手段）２１と、前記回転変換ベクトルが基準位置まで回転したときの回転角度を前記検出角度として取得する符号判定部２２と角度カウンタ２３からなる検出角度取得手段と、を備え、前記振幅調整部（振幅調整手段）４８による前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号の振幅調整処理、前記３次高調波除去部４９による３次高調波除去処理及び前記角度探索部８による回転角度の検出処理を複数回実行させている。
【０１４２】
したがって、簡素な構成で、磁気検出素子であるＵ相ホール素子２、V相ホール素子３の取付誤差が発生しても、３次高調波成分を除去することができるとともに、より少ない磁気検出素子で回転体の回転角度を検出することができる。
【実施例３】
【０１４３】
図１０及び図１１は、本発明の回転角度検出装置、画像処理装置及び回転角度検出方法の第３実施例を示す図であり、図１０は、本発明の回転角度検出装置、画像処理装置及び回転角度検出方法の第３実施例を適用した回転角度検出装置５０の回路構成図である。
【０１４４】
なお、本実施例の回転角度検出装置５０は、第１実施例の回転角度検出装置１と同様の回転角度検出装置に適用したものであり、第１実施例の回転角度検出装置１と同様の構成部分には、同一の符号を付与して、その説明を省略または簡略化する。
【０１４５】
図１０において、回転角度検出装置５０は、第１実施例と同様のＵ相ホール素子２、V相ホール素子３、差動部４、直交化部５、ゲイン調整部６、擬似３次高調波振幅生成部９及びゲイン調整信号生成部１３を備えているとともに、角度探索部５１、振幅検出部５２及び基本波振幅生成部５３等を備えている。
【０１４６】
本実施例の回転角度検出装置５０は、Ｕ相ホール素子２、V相ホール素子３から、差動部４、直交化部５、ゲイン調整部６まで及び擬似３次高調波振幅生成部９とゲイン調整信号生成部１３が、第１実施例の回転角度検出装置１と同様の構成である。
【０１４７】
したがって、回転角度検出装置５０は、ゲイン調整部６の出力する正弦波Ｇｘ・（Ｖｖ＋Ｖｕ）と正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）が、直接、角度探索部５１に入力され、また、振幅検出部５２に入力されている。
【０１４８】
振幅検出部（振幅検出手段）５２は、さらに、検出角度θｄが入力され、検出角度θｄにおける正弦波Ｇｘ・（Ｖｖ＋Ｖｕ）と正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）の振幅値Ｘ（θｄ）、Ｙ（θｄ）を検出する。振幅検出部５２は、検出した振幅値Ｘ（θｄ）、Ｙ（θｄ）を、ゲイン調整信号生成部１３、擬似３次高調波振幅生成部９及び基本波振幅生成部５３へ出力する。
【０１４９】
ゲイン調整信号生成部１３は、第１実施例と同様に、回転ベクトルＸ軸信号Ｘと回転ベクトルＹ軸信号Ｙの目標振幅値Ａtgtに√３／２を乗算した値√３／２・Ａtgtと、回転ベクトルＸ軸信号Ｘと回転ベクトルＹ軸信号Ｙの３次高調波成分が「０」となる位相における振幅値Ｘ（θｄ）、Ｙ（θｄ）と、を比較する。ゲイン調整信号生成部１３は、振幅値Ｘ（θｄ）と値√３／２・Ａtgtの差、振幅値Ｙ（θｄ）と値√３／２・Ａtgtの差、それぞれが「０」となるフィードバック制御信号であるゲイン調整信号ctrlＧｘ、ctrlＧｙを生成して、ゲイン調整部６へ出力する。上記ゲイン調整信号生成部１３及びゲイン調整部６は、全体として、振幅検出部５２の検出した前記Ｘ軸直交差動信号の前記振幅値と前記Ｙ軸直交差動信号の前記振幅値に基づいて、前記角度探索部５１へ入力される該Ｘ軸直交差動信号と該Ｙ軸直交差動信号の振幅を調整する振幅調整部（振幅調整手段）５４として機能している。
【０１５０】
擬似３次高調波振幅生成部９は、第１実施例の場合と同様に、回転ベクトルＸ軸信号Ｘと回転ベクトルＹ軸信号Ｙの振幅がピークとなる振幅値Ｘ（θｄ）と振幅値Ｙ（θｄ）を、目標の振幅値Ａtgtと比較して擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdp、Ａｙ3rdpを生成する。すなわち、擬似３次高調波振幅生成部９は、振幅値Ｘ（θｄ）と振幅値Ｙ（θｄ）を、目標の振幅値Ａtgtと比較して、振幅値Ｘ（θｄ）と振幅値Ａtgtの差及び振幅値Ｙ（θｄ）と振幅値Ａtgtの差が「０」となることを目標として、擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdp、Ａｙ3rdpを生成して、角度探索部５１へ出力する。
【０１５１】
基本波振幅生成部（基本波振幅算出手段）５３は、振幅値Ｘ（θｄ）と振幅値Ｙ（θｄ）に基づいて、基本波（基本正弦波）の振幅値を算出して、角度探索部５１へ出力する。
【０１５２】
角度探索部（角度探索手段）５１は、図１１に示すように構成されており、回転演算部６１、符号判定部６２、角度カウンタ６３及び補正正弦波生成部６４等を備えている。
【０１５３】
回転演算部（回転演算手段）６１は、４象限乗算型ＤＡＣ（Digital／Analog Converter）６１ａ〜６１ｄ、加算アンプ６１ｅ及び減算アンプ６１ｆを備えている。４象限乗算型ＤＡＣ６１ａ、６１ｂには、ゲイン調整部６のゲイン調整器６ａから正弦波Ｇｘ・（Ｖｖ＋Ｖｕ）が入力され、４象限乗算型ＤＡＣ６１ｃ、６１ｄには、ゲイン調整部６のゲイン調整器６ｂから正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）が入力される。
【０１５４】
４象限乗算型ＤＡＣ６１ａには、補正正弦波生成部６４から補正正弦波信号ctrlｃｏｓ’（θｄ）が入力され、４象限乗算型ＤＡＣ６１ｂには、補正正弦波生成部６４から補正正弦波信号ctrlｓｉｎ’（θｄ）が入力される。４象限乗算型ＤＡＣ６１ｃには、補正正弦波生成部６４から補正正弦波信号ctrlｓｉｎ'’（θｄ）が入力され、４象限乗算型ＤＡＣ６１ｃには、補正正弦波生成部６４から補正正弦波信号ctrlｃｏｓ'’（θｄ）が入力される。回転演算部６１は、正弦波Ｇｘ・（Ｖｖ＋Ｖｕ）と正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）に対して、検出角度θｄの値に応じて、式（２）に示したのと同様の回転一次変換した回転変換Ｘ軸信号Ｘ’、回転変換Ｙ軸信号Ｙ’によって表現される回転変換ベクトルＸ’、Ｙ’を出力する。
【０１５５】
なお、角度探索部５１の説明においては、ゲイン調整部６から入力される正弦波Ｇｘ・（Ｖｖ＋Ｖｕ）と正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）を、適宜、Ｇｘ（Ｖｖ＋Ｖｕ）＝Ｘ1st＋Ｘ3rd、Ｇｙ（Ｖｖ−Ｖｕ）＝Ｙ1st＋Ｙ3rdとして表して説明する。ここで、Ｘ1stは、正弦波Ｇｘ（Ｖｖ＋Ｖｕ）の基本正弦波成分、Ｘ3rdは、Ｇｘ（Ｖｖ＋Ｖｕ）の３次高調波成分、Ｙ1stは、正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）の基本正弦波成分、Ｙ3rdは、正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）の３次高調波成分である。
【０１５６】
そして、４象限乗算型ＤＡＣ６１ａは、Ｇｘ（Ｖｖ＋Ｖｕ）＝Ｘ1st＋Ｘ3rdと補正正弦波信号ctrlｃｏｓ’（θｄ）を乗算して、乗算結果Ｘｃｏｓ’（θｄ）を加算アンプ６１ｅへ出力する。４象限乗算型ＤＡＣ６１ｂは、Ｇｘ（Ｖｖ＋Ｖｕ）＝Ｘ1st＋Ｘ3rdと補正正弦波信号ctrlｓｉｎ’（θｄ）を乗算して、乗算結果Ｘｓｉｎ’（θｄ）を減算アンプ６１ｆへ出力する。また、４象限乗算型ＤＡＣ６１ｃは、Ｇｙ（Ｖｖ−Ｖｕ）＝Ｙ1st＋Ｙ3rdと補正正弦波信号ctrlｓｉｎ''（θｄ）を乗算して、乗算結果Ｙｓｉｎ''（θｄ）を加算アンプ６１ｅへ出力する。４象限乗算型ＤＡＣ６１ｄは、Ｇｙ（Ｖｖ−Ｖｕ）＝Ｙ1st＋Ｙ3rdと補正正弦波信号ctrlｃｏｓ''（θｄ）を乗算して、乗算結果Ｙｃｏｓ''（θｄ）を減算アンプ６１ｆへ出力する。
【０１５７】
加算アンプ６１ｅは、Ｘｃｏｓ’（θｄ）とＹｓｉｎ''（θｄ）を加算して、回転変換Ｘ軸信号Ｘ’（Ｘ’＝Ｘｃｏｓ’（θｄ）＋Ｙｓｉｎ''（θｄ））を出力する。
【０１５８】
減算アンプ６１ｆは、Ｘｓｉｎ’（θｄ）とＹｃｏｓ''（θｄ）の減算を行って、回転変換Ｙ軸信号Ｙ’（Ｙ’＝−Ｘｓｉｎ’（θｄ）＋Ｙｃｏｓ''（θｄ））を出力する。
【０１５９】
そして、補正正弦波生成部６４は、上記４象限乗算型ＤＡＣ６１ａ〜６１ｄにおけるＧｘ（Ｖｖ＋Ｖｕ）＝Ｘ1st＋Ｘ3rd及びＧｙ（Ｖｖ−Ｖｕ）＝Ｙ1st＋Ｙ3rdに対する乗算が、Ｘ1stｓｉｎ（θｄ）、Ｘ3rdｃｏｓ（θｄ）、Ｙ1stｓｉｎ（θｄ）、Ｙ3rdｃｏｓ（θｄ）と基本正弦波成分Ｘ1st、Ｙ1st及びｓｉｎ（θｄ）、ｃｏｓ（θｄ）の乗算となるように、検出角度θと３次高調波振幅値Ａｘ3rd、Ａｙ3rdから補正正弦波信号ctrlｓｉｎ’（θｄ）、ctrlｃｏｓ’（θｄ）、ctrlｓｉｎ''（θｄ）、ctrlｃｏｓ''（θｄ）を、以下に示す式（１８）〜式（２１）のように算出する。
【０１６０】
【数１８】
2014211353.tif 000020
【０１６１】
【数１９】
2014211353.tif 000021
【０１６２】
【数２０】
2014211353.tif 000022
【０１６３】
【数２１】
2014211353.tif 000023
【０１６４】
そして、符号判定部６２は、第１実施例と同様に、例えば、ウィンドウコンパレータが用いられており、上記回転変換Ｙ軸信号Ｙ’と回転の目標である回転目標Ｙstd（Ｘ軸（Ｙ＝０））が入力される。符号判定部６２は、回転ベクトルＸ軸信号Ｘ’と回転ベクトルＹ軸信号Ｙ’により表現される回転変換ベクトルが、回転目標Ｙstdを挟んで設定されている２×Ｖth幅の不感帯に対して、上であるか、下であるかを判定して、判定結果を判定信号Ｓignとして角度カウンタ６３へ出力する。
【０１６５】
すなわち、符号判定部６２は、回転目標Ｙstdを挟んだ不感帯よりも、回転ベクトルＹ軸信号Ｙ’が上側に存在すると、上側判定信号ＵＰ＝Ｈｉ、下側判定信号ＤＮ＝Ｌｏの判定信号Ｓignを角度カウンタ６３へ出力する。符号判定部６２は、回転ベクトルＹ軸信号Ｙ’が不感帯内に存在すると、上側判定信号ＵＰ＝Ｌｏ、下側判定信号ＤＮ＝Ｌｏの判定信号Ｓignを角度カウンタ６３へ出力する。符号判定部６２は、回転目標Ｙstdを挟んだ不感帯よりも、回転ベクトルＹ軸信号Ｙ’が下側に存在すると、上側判定信号ＵＰ＝Ｌｏ、下側判定信号ＤＮ＝Ｈｉの判定信号Ｓignを角度カウンタ６３へ出力する。
【０１６６】
角度カウンタ６３は、上記判定信号Ｓignとトリガｆｓが入力される。角度カウンタ６３は、判定信号Ｓignが上側判定信号ＵＰ＝Ｈｉ、下側判定信号ＤＮ＝Ｌｏであると、トリガｆｓが入力される毎に、検出角度θｄを単位回転角度θstepだけ増加させる。角度カウンタ６３は、判定信号Ｓignが上側判定信号ＵＰ＝Ｌｏ、下側判定信号ＤＮ＝Ｈｉであると、トリガｆｓが入力される毎に、検出角度θｄを単位回転角度θstepだけ減少させる。角度カウンタ６３は、この検出角度θｄを、補正正弦波生成部６４へも出力する。なお、単位回転角度θstepは、要求される角度分解能に応じて設定される。
【０１６７】
そして、補正正弦波生成部６４は、上述のように、検出角度θｄに応じて、式（１７）〜式（２０）に示した補正正弦波信号ctrlｃｏｓ’（θｄ）、補正正弦波信号ctrlｓｉｎ’（θｄ）、補正正弦波信号ctrlｓｉｎ'’（θｄ）、補正正弦波信号ctrlｃｏｓ'’（θｄ）を生成して、回転演算部６１の各４象限乗算型ＤＡＣ６１ａ〜６１ｄへ出力する。
【０１６８】
上記擬似３次高調波振幅生成部９、基本波振幅生成部５３及び角度探索部５１は、全体として、振幅検出部５２の検出した前記Ｘ軸直交差動信号の振幅値と前記Ｙ軸直交差動信号の振幅値及び前記角度探索部５１の出力する前記検出角度θｄに基づいて、該角度探索部５１における処理対象の該Ｘ軸直交差動信号と該Ｙ軸直交差動信号から３次高調波成分を除去する３次高調波除去部（３次高調波除去手段）５５として機能している。
【０１６９】
次に、本実施例の作用について説明する。本実施例の回転角度検出装置５０は、３次高調波除去部を用いることなく、磁気検出素子であるホール素子２、３の取付誤差が発生しても、３次高調波成分を除去するとともに、より少ない磁気検出素子で回転体の回転角度を検出する。
【０１７０】
すなわち、本実施例の回転角度検出装置５０は、第１実施例の回転角度検出装置１と同様に、磁気検出素子であるＵ相ホール素子２とＶ相ホール素子３が、回転角度検出装置１の適用される画像処理装置の駆動モータ等の回転体に対して、理想的には、電気角で、π／３の位相差を有する状態で配設される。
【０１７１】
そして、差動部４は、Ｕ相ホール素子２が出力する差動信号ＨＵ＋と差動信号ＨＵ−の差分及びＶ相ホール素子３が出力する差動信号ＨＶ＋と差動信号ＨＶ−の差分を、式（１）で示したように求めて、差動信号Ｖｕ、Ｖｖを出力する。直交化部５は、差動信号Ｖｕ、Ｖｖを加減算することで、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕと正弦波Ｖｖ−Ｖｕを生成して、ゲイン調整部６へ出力する。
【０１７２】
ゲイン調整部６は、検出角度θｄに基づいて、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕと正弦波Ｖｖ−Ｖｕの３次高調波の振幅が「０」となる位相の振幅値を検出し、その振幅値に基づいて、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕと正弦波Ｖｖ−Ｖｕの振幅が一致するようにゲイン調整する。すなわち、ゲイン調整部６は、正弦波Ｖｖ＋Ｖｕの基本正弦波と正弦波Ｖｖ−Ｖｕの基本正弦波の振幅が一致するようにゲイン調整し、ゲイン調整器６ａから正弦波Ｇｘ・（Ｖｖ＋Ｖｕ）を、ゲイン調整器６ｂから正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）を、角度探索部５１へ出力する。
【０１７３】
そして、角度探索部５１には、擬似３次高調波振幅生成部９から、振幅値Ｘ（θｄ）と振幅値Ｙ（θｄ）を、目標の振幅値Ａtgtと比較して、振幅値Ｘ（θｄ）と振幅値Ａtgtの差及び振幅値Ｙ（θｄ）と振幅値Ａtgtの差が「０」となることを目標とする擬似３次高調波振幅値Ａｘ3rdp、Ａｙ3rdpが入力される。また、角度探索部５１には、基本波振幅生成部５３から、振幅値Ｘ（θｄ）と振幅値Ｙ（θｄ）に基づいた基本波（基本正弦波）の振幅値Ａｘ、Ａｙが入力される。
【０１７４】
角度探索部５１は、正弦波Ｇｘ・（Ｖｖ＋Ｖｕ）と正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）によって表される回転ベクトルと、正弦波とを積和することで、該回転ベクトルを回転変換させた回転変換させた回転変換ベクトルの回転角度θを検出して検出角度θｄとして出力する。
【０１７５】
そして、振幅検出部５２は、検出角度θｄにおける正弦波Ｇｘ・（Ｖｖ＋Ｖｕ）と正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）の振幅値Ｘ（θｄ）、Ｙ（θｄ）を検出し、ゲイン調整信号生成部１３、擬似３次高調波振幅生成部９及び基本波振幅生成部５３へ出力する。
【０１７６】
すなわち、角度探索部５１は、回転演算部６１において、所定の検出角度毎におけるＸ軸直交差動信号である正弦波Ｇｘ・（Ｖｖ＋Ｖｕ）とＹ軸直交差動信号である正弦波Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）によって表現される回転ベクトルと、前記補正正弦波である補正正弦波信号ctrlｃｏｓ’（θｄ）、補正正弦波信号ctrlｓｉｎ’（θｄ）、補正正弦波信号ctrlｓｉｎ'’（θｄ）、補正正弦波信号ctrlｃｏｓ'’（θｄ）とを積和して、該回転ベクトルを該検出角度回転させた回転変換ベクトルを求める。そして、検出角度取得手段としての符号判定部６２と角度カウンタ６３により、前記回転変換ベクトルが基準位置まで回転したときの回転角度θを検出角度θｄとして取得して出力している。
【０１７７】
このように、本実施例の回転角度検出装置５０は、所定角度毎の正弦波を記憶する正弦波テーブル２４を格納する不揮発性メモリを備え、前記３次高調波除去部５５が、前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号の基本正弦波の振幅値を算出する基本波振幅生成部（基本波振幅算出手段）５３と、所定の前記検出角度毎における前記振幅検出部５２の検出した前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号の振幅値と、前記不揮発性メモリの正弦波テーブル２４に記憶されている前記正弦波とに基づいて、Ｘ軸擬似３次高調波信号とＹ軸擬似３次高調波信号を生成する擬似３次高調波振幅生成部（擬似３次高調波生成手段）９と、前記検出角度毎に、前記基本正弦波の振幅値及び前記Ｘ軸擬似３次高調波信号と前記Ｙ軸擬似３次高調波信号に基づいて、前記正弦波を補正した補正正弦波を生成する角度探索部５１の補正正弦波生成部（補正正弦波生成手段）６４と、を備え、前記角度探索部５１が、所定の前記検出角度毎における前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号によって表現される回転ベクトルと、前記補正正弦波とを積和して、該回転ベクトルを該検出角度回転させた回転変換ベクトルを求める回転演算部（回転演算手段）６１と、前記回転変換ベクトルが基準位置まで回転したときの回転角度を前記検出角度として取得する符号判定部６２と角度カウンタ６３からなる検出角度取得手段と、を備え、前記振幅調整部５４による前記Ｘ軸直交差動信号と前記Ｙ軸直交差動信号の振幅調整処理、前記３次高調波除去部５５による３次高調波除去処理及び前記角度探索部５１による回転角度の検出処理を複数回実行させている。
【０１７８】
したがって、簡素な構成で、磁気検出素子であるＵ相ホール素子２、V相ホール素子３の取付誤差が発生しても、３次高調波成分を除去することができるとともに、より少ない磁気検出素子で回転体の回転角度を検出することができる。
【０１７９】
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例で説明したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１８０】
１  回転角度検出装置
２  Ｕ相ホール素子
３  V相ホール素子
４  差動部
４ａ  Ｕ相差動アンプ
４ｂ  Ｖ相差動アンプ
５  直交化部
５ａ  加算アンプ
５ｂ  減算アンプ
６  ゲイン調整部
６ａ、６ｂ  ゲイン調整器
７  ３次高調波減算部
８  角度探索部
９  擬似３次高調波振幅生成部
１０  振幅調整値記憶部
１１  擬似３次高調波生成部
１１ａ  Ｘ軸擬似３次高調波生成器
１１ｂ  Ｙ軸擬似３次高調波生成器
１２  振幅検出部
１３  ゲイン調整信号生成部
１４  ゲイン調整値記憶部
１５  振幅調整部
１６  ３次高調波除去部
２１  回転演算部
２１ａ〜２１ｄ  ４象限乗算型ＤＡＣ
２１ｅ  加算アンプ
２１ｆ  減算アンプ
２２  符号判定部
２３  角度カウンタ
２４  正弦波テーブル
３１  ４象限乗算型ＤＡＣ
３２  正弦波テーブル
３３  増幅器
４０  回転角度検出装置
４１  ゲイン調整部
４１ｂ  ゲイン調整器
４２  ３次高調波減算部
４２ａ  減算アンプ
４３  擬似３次高調波振幅生成部
４４  振幅調整値記憶部
４５  擬似３次高調波生成部
４５ａ  Ｘ軸擬似３次高調波生成器
４６  ゲイン調整信号生成部
４７  ゲイン調整値記憶部
４８  ３次高調波除去部
４８ａ  Ｘ軸擬似３次高調波生成部
４９  振幅調整部
５０  回転角度検出装置
５１  角度探索部
５２  振幅検出部
５３  基本波振幅生成部
５４  振幅調整部
５５  ３次高調波除去部
６１  回転演算部
６１ａ〜６１ｄ  ４象限乗算型ＤＡＣ
６１ｅ  加算アンプ
６１ｆ  減算アンプ
６２  符号判定部
６３  角度カウンタ
６４  補正正弦波生成部
Ｖｕ  アナログホール信号
Ｖｖ  アナログホール信号
Ｖｖ＋Ｖｕ、Ｖｖ−Ｖｕ  正弦波
Ｇｘ・（Ｖｖ＋Ｖｕ）、Ｇｙ・（Ｖｖ−Ｖｕ）  正弦波
Ｘ3rdp、Ｙ3rdp  擬似３次高調波
Ｘ  回転ベクトルＸ軸信号
Ｙ  回転ベクトルＹ軸信号
Ｘ’  回転変換Ｘ軸信号、回転変換ベクトル
Ｙ’  回転変換Ｙ軸信号、回転変換ベクトル
θｄ  検出角度
Ｘ（θｄ）、Ｙ（θｄ）  振幅値
Ａtgt  目標の振幅値
Ａｘ3rdp、Ａｙ3rdp  擬似３次高調波振幅値
crtlｃｏｓ（θｄ）、crtlｓｉｎ（θｄ）  ＤＡＣ制御信号
θｒ  回転体の回転量
Ｓign  判定信号
θstep  単位回転角度
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１８１】
【特許文献１】特開２００１−３３２７７号公報
【図１】
2014211353.tif 000024
【図２】
2014211353.tif 000025
【図３】
2014211353.tif 000026
【図４】
2014211353.tif 000027
【図５】
2014211353.tif 000028
【図６】
2014211353.tif 000029
【図７】
2014211353.tif 000030
【図８】
2014211353.tif 000031
【図９】
2014211353.tif 000032
【図１０】
2014211353.tif 000033
【図１１】
2014211353.tif 000034