(57)【要約】【課題】構成が簡単で、絶対角の検出が可能な多回転絶対角検出装置を提供する。【解決手段】回転体Ｒの絶対角を求める制御部１６に、デジタル信号検出手段１５より出力されるデジタル信号からデジタルコード列を求める信号処理部１７と、アナログ信号検出手段１４から出力される正弦信号及び余弦信号から逆正接値を求める第１演算部１８と、回転体Ｒの有限回転範囲における理想デジタルコード列、この理想デジタルコード列に対応する理想逆正接値及びこれら理想デジタルコード列と理想逆正接値とに対応する理想絶対角度との組合せを記憶する記憶部２１を備える。検出されたデジタルコード列及び逆正接値が、記憶部２１内に記憶された理想デジタルコード列及び前記理想逆正接値の組合せと一致するか否かを判定し、一致している場合には、それら理想デジタルコード列及び理想逆正接値に対応する理想絶対角度を、回転体Ｒの絶対角とする。【選択図】図１
2011038828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３６０°を超える有限の角度範囲で回転する回転体に取り付けられ、該回転体と一体に回転する第１回転部材と、該第１回転部材に従動し、前記第１回転部材に対して増速回転する第２回転部材と、前記第１回転部材の回転角に応じたデジタル信号を検出するデジタル信号検出手段と、前記第２回転部材の回転に応じた正弦信号及び余弦信号を検出するアナログ信号検出手段と、前記デジタル信号及び前記正弦信号及び前記余弦信号に基づいて前記回転体の絶対角を求める制御部とを備え、
この制御部は、前記デジタル信号に基づきデジタルコード列を求める信号処理部と、前記正弦信号及び前記余弦信号に基づき逆正接値を求める第１演算部と、前記第１回転体の有限回転範囲において所定数のステップをなす理想デジタルコード列と、この理想デジタルコード列に対応するように理想の正弦信号及び余弦信号から求めた理想逆正接値と、前記理想デジタルコード列及び前記理想逆正接値に対応する理想絶対角度との組合せに同一のものが存在しないように構成して記憶する記憶部とを有し、前記デジタルコード列及び前記逆正接値が、前記記憶部内の前記理想デジタルコード列及び前記理想逆正接値の組合せと一致するか否かを判定し、一致している場合には、それらの前記理想デジタルコード列及び前記理想逆正接値に対応する前記理想絶対角度を、前記回転体の絶対角として出力することを特徴とする多回転絶対角検出装置。
【請求項２】
前記デジタル信号検出手段は、前記回転体の回転に応じて循環型グレイコードを出力することを特徴とする請求項１に記載の多回転絶対角検出装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１演算部から前記デジタルコード列を順次入力してそれらの連続性に誤りがないか否かを判定し、その連続性に誤りがないとき、前記記憶部に記憶された前記理想デジタルコード列に対応する前記理想逆正接値と前記逆正接値との差を求め、この差が所定の許容値以下の場合、前記理想デジタルコード列及び前記理想逆正接値に対応する前記理想絶対角度を前記回転体の絶対角として出力する判定部を有することを特徴とする請求項２に記載の絶対角検出装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記制御部から前記絶対角を出力する第１周期よりも短い第２周期で前記回転体の角度変化量を演算し、かつ、この角度変化量に基づき前記第１周期内における前記回転体の回転角度を演算すると共に、前記各回転変化量に基づき前記回転体の回転速度を演算して、この回転速度が基準回転速度未満のときには、この回転角度と前記制御部から直前に出力した前記絶対角とを加算した角度を前記回転体の絶対角として出力する第２演算部を有することを特徴とする請求項３に記載の絶対角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車用ステアリングシャフトのように３６０°を超える有限の角度範囲で回転する回転体の絶対角を検出する多回転絶対角検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の多回転絶対角検出装置としては、自動車用ステアリングシャフトなどの回転体にアブソリュート形エンコーダを取り付けると共に、このアブソリュート形エンコーダを構成する回転板に、このアブソリュート形エンコーダよりも高速で回転する磁気センサを従動させ、アブソリュート形エンコーダから出力されるコード信号と、磁気センサから出力される正弦波状に変化する電圧信号と、回転体の回転方向とから、回転体の絶対回転角度を検出するもの（例えば、特許文献１参照。）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−９８５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の絶対角検出装置は、アブソリュート形エンコーダから出力されるコード信号及び磁気センサから出力される正弦波状に変化する電圧信号だけでは全回転範囲にわたって回転体の絶対回転角を検出することができず、特定の回転角においては回転体の回転方向をも考慮しなくてはならないので、回転体の絶対回転角度を算出するための処理が複雑化し、複雑な回路構成やソフト処理が必要になるという問題がある。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、構成が簡単で、絶対角の検出が可能な多回転絶対角検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、かかる課題を解決するため、３６０°を超える有限の角度範囲で回転する回転体に取り付けられ、該回転体と一体に回転する第１回転部材と、該第１回転部材に従動し、前記第１回転部材に対して増速回転する第２回転部材と、前記第１回転部材の回転角に応じたデジタル信号を検出するデジタル信号検出手段と、前記第２回転部材の回転に応じた正弦信号及び余弦信号を検出するアナログ信号検出手段と、前記デジタル信号及び前記正弦信号及び前記余弦信号に基づいて前記回転体の絶対角を求める制御部とを備え、この制御部は、前記デジタル信号に基づきデジタルコード列を求める信号処理部と、前記正弦信号及び前記余弦信号に基づき逆正接値を求める第１演算部と、前記第１回転体の有限回転範囲において所定数のステップをなす理想デジタルコード列と、この理想デジタルコード列に対応するように理想の正弦信号及び余弦信号から求めた理想逆正接値と、前記理想デジタルコード列及び前記理想逆正接値に対応する理想絶対角度との組合せに同一のものが存在しないように構成して記憶する記憶部とを有し、前記デジタルコード列及び前記逆正接値が、前記記憶部内の前記理想デジタルコード列及び前記理想逆正接値の組合せと一致するか否かを判定し、一致している場合には、それらの前記理想デジタルコード列及び前記理想逆正接値に対応する前記理想絶対角度を、前記回転体の絶対角として出力するという構成にした。
【０００７】
かかる構成により、構成が簡単で絶対角の検出が可能な多回転絶対各検出装置を提供することができる。
【０００８】
また、本発明において、前記デジタル信号検出手段は、前記回転体の回転に応じて循環型グレイコードを出力するという構成にした。
【０００９】
循環型グレイコードは、複数ビットのデジタルコード列からなり、隣接する各ステップ毎に１ビットずつデジタルコード列が変化すると共に、最終ステップと先頭ステップの間でもデジタルコード列が１ビット変化し、先頭ステップから最終ステップまでの間に同一のデジタルコード列が表れないデジタルコードである。したがって、かかる構成によれば、この循環型グレイコードの各ステップを、連続するステップの順に、逆正接信号に対して等ピッチで割り振った場合、各ステップ間のデジタルコード列の連続性をチェックすることにより、正しいデジタルコード列が出力されているか否か、換言すると、誤ったデジタルコード列が出力されているか否かを知ることができるので、多回転絶対角検出装置のフェールセーフ性を高めることができる。
【００１０】
また、本発明の制御部は、前記第１演算部から前記デジタルコード列を順次入力してそれらの連続性に誤りがないか否かを判定し、その連続性に誤りがないとき、前記記憶部に記憶された前記理想デジタルコード列に対応する前記理想逆正接値と前記逆正接値との差を求め、この差が所定の許容値以下の場合、前記理想デジタルコード列及び前記理想逆正接値に対応する前記理想絶対角度を前記回転体の絶対角として出力する判定部を有する構成が好ましい。
【００１１】
かかる構成によると、各部品の寸法のバラツキや取り付け誤差、環境（温度）変化及び経時変化などの影響でアナログ検出手段によって検出される正接信号及び余弦信号に誤差が生じる場合、誤差が適正な範囲であるときにのみ回転体の絶対角を求めることができる。
【００１２】
また、本発明の判定部は、前記制御部から前記絶対角を出力する第１周期よりも短い第２周期で前記回転体の角度変化量を演算し、かつ、この角度変化量に基づき前記第１周期内における前記回転体の回転角度を演算すると共に、前記各回転変化量に基づき前記回転体の回転速度を演算して、この回転速度が基準回転速度未満のときには、この回転角度と前記制御部から直前に出力した前記絶対角とを加算した角度を前記回転体の絶対角として出力する第２演算部を有する構成とした。
【００１３】
かかる構成によれば、回転体の回転速度が小さい場合であっても、高分解能で回転体の絶対角を求めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の多回転絶対角検出装置は、デジタル信号検出手段から出力されるデジタル信号とアナログ信号検出手段から出力される正弦信号及び余弦信号とに基づいて回転体の絶対角を求める制御部が、デジタル信号からデジタルコード列を求める信号処理部と、正弦信号及び余弦信号から逆正接値を求める第１演算部と、第１回転体の有限回転範囲において所定数のステップをなる理想デジタルコード列と、この理想デジタルコード列に対応するように理想の正弦信号及び余弦信号から求めた理想逆正接値と、前記理想デジタルコード列及び前記理想逆正接値に対応する理想絶対角度との組合せに同一のものが存在しないように構成して記憶する記憶部とを有し、前記デジタルコード列及び前記逆正接値が、前記記憶部内の前記理想デジタルコード列及び前記理想逆正接値の組合せと一致するか否かを判定し、一致している場合には、それらの前記理想デジタルコード列及び前記理想逆正接値に対応する前記理想絶対角度を、前記回転体の絶対角として出力するので、回路構成及び検出データのソフト処理を簡単なものにすることができ、構成が簡単で絶対角の検出が可能な多回転角度検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る多回転絶対角検出装置のケースを除去した状態の平面図である。
【図２】第１実施形態に係る多回転絶対角検出装置の縦断面図である。
【図３】第１実施形態に係る絶対角検出装置に備えられる信号処理系の構成図である。
【図４】第１実施形態に係る絶対角検出装置に備えられるアナログ信号検出手段の構成図である。
【図５】第１回転部材の理想絶対角と各ステップ毎の理想循環型グレイコードと理想逆正接信号との関係を示す図である。
【図６】０°から７２°までの第１回転部材の理想絶対角と各ステップ毎の理想循環型グレイコードと理想逆正接信号との関係を示す図である。
【図７】７３．５°から１５２°までの第１回転部材の理想絶対角と各ステップ毎の理想循環型グレイコードと理想逆正接信号との関係を示す図である。
【図８】１５３°から２３１°までの第１回転部材の理想絶対角と各ステップ毎の理想循環型グレイコードと理想逆正接信号との関係を示す図である。
【図９】２３３°から３１１°までの第１回転部材の理想絶対角と各ステップ毎の理想循環型グレイコードと理想逆正接信号との関係を示す図である。
【図１０】３１２°から３５９°までの第１回転部材の理想絶対角と各ステップ毎の理想循環型グレイコードと理想逆正接信号との関係を示す図である。
【図１１】第２実施形態に係る多回転絶対角検出装置のケースを除去した状態の平面図である。
【図１２】第２実施形態に係る多回転絶対角検出装置の横断面図である。
【図１３】第２実施形態に係る多回転絶対角検出装置のデジタルコード列検出部の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
〈第１実施形態〉
以下、第１実施形態に係る多回転絶対角検出装置を、図１〜図１０により説明する。
【００１７】
図１及び図２に示すように、本例の多回転絶対角検出装置は、ステアリングシャフトなどの回転体Ｒに取り付けられ、該回転体Ｒと一体に回転する第１回転部材（ロータ）１と、第１回転部材１を回転可能に保持するハウジング（ステータ）２と、第１回転部材１の上面に同心状に形成された第１、第２及び第３のコードパターン３，４，５と、第１コードパターン３に対向して配置された第１乃至第３のフォトインタラプタ６ａ，６ｂ，６ｃと、第２コードパターン４に対向して配置された第４乃至第７のフォトインタラプタ６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇと、第３コードパターン５に対向して配置された第８乃至第１０のフォトインタラプタ６ｈ，６ｉ，６ｊと、第１回転部材１の下面に第１、第２及び第３のコードパターン３，４，５と同心に形成された第１歯車７と、ハウジング２内に回転可能に収納され、第１回転部材１に従動して回転する第２回転部材８と、第２回転部材８の外周部に形成されて第１歯車７と噛み合う第２歯車９と、第２回転部材８に取り付けられた環状の回転磁石１０と、回転磁石１０と対向に配置された磁気センサ１１と、第１乃至第１０のフォトインタラプタ６ａ〜６ｊ、磁気センサ１１及び回転体Ｒの絶対角を算出する制御素子１２とを実装する回路基板１３とから主に構成されている。なお、本発明によるアナログ信号発生手段１４（図３参照）は、回転磁石１０と磁気センサ１１とから構成され、また、デジタル信号発生手段（図３参照）は、第１回転部材の第１乃至第３のコードパターン３，４，５と、これらの各コードパターン３，４，５に対向して配置された第１乃至第１０のフォトインタラプタ６ａ〜６ｊとから構成される。
【００１８】
第１回転部材１、ハウジング２及び第２回転部材８は、合成樹脂材料をもって形成される。このうち、第１回転部材１及び第２回転部材８は、例えばポリアセタールなどの滑性に優れた合成樹脂材料をもって形成される。さらに、第１回転部材１は、フォトインタラプタ６ａ〜６ｊを用いて第１、第２及び第３のコードパターン３，４，５からデジタルコード列を検出できるようにするため、遮光性の合成樹脂材料をもって形成される。ハウジング２は、ケース２ａと、該ケース２ａの下部を覆うカバー２ｂとから構成されており、これらケース２ａとカバー２ｂとを組合わせることによって構成される内部空間内に、上述の各構成部品を収納している。
【００１９】
第１、第２及び第３のコードパターン３，４，５は、第１回転部材１と一体に成形され、遮光性を有している。第１乃至第１０のフォトインタラプタ６ａ〜６ｊは、第１、第２及び第３のコードパターン３，４，５の両側に、それぞれ発光素子と受光素子とが配置されるようにして、回路基板１３に実装される。本例の多回転絶対角検出装置においては、第１回転部材１が１回転する間に、第１乃至第１０のフォトインタラプタ６ａ〜６ｊから、図６乃至図１０に示すように、分解能が１．５°で、ステップ数が２４０の循環型グレイコードが出力されるように、第１、第２及び第３のコードパターン３，４，５が形成されると共に、第１乃至第１０のフォトインタラプタ６ａ〜６ｊが配置される。循環型グレイコードは、図５乃至図１０から明らかなように、隣接する各ステップ毎に１ビットずつ第１乃至第１０のフォトインタラプタ６ａ〜６ｊから出力されるデジタルコード列が変化すると共に、最終ステップと先頭ステップの間でもデジタルコード列が１ビット変化し、先頭ステップ（ステップ０）から最終ステップ（ステップ２３９）までの間の合計２４０ステップに同一のデジタルコード列が表れないデジタルコードである。したがって、中立位置から±２回転される自動車用ステアリングシャフトに本例の多回転角度検出装置を適用した場合、自動車用ステアリングシャフトを図５の左端（０°）から右端（１８００°）まで回転する間に、２４０ステップのグレイコードの出力が、５回繰り返して出力されることになる。
【００２０】
第２回転部材８は、これと一体に形成された第２歯車９を、第１回転部材１と一体に形成された第１歯車７と噛み合わせることにより、第１回転部材１に従動して回転する。第２歯車９は、第１歯車７よりも歯数が少なく形成されており、第１歯車７と第２歯車９は、第１回転部材１に対する回転磁石１０の増速機構を構成している。第１回転部材１に対する回転磁石１０の増速比は、任意に設定可能であるが、磁気センサ１１により検出されるアナログ信号から算出される逆正接値（信号）に対するフォトインタラプタ６ａ〜６ｊにより検出される各ステップ毎のデジタルコード列の割り振りを容易にし、かつ第１回転部材１が３６０°を超える所定の角度範囲内で回転する間に同一の前記デジタルコード列と前記逆正接値との組合せがないようにするため、第１回転部材１の１回転とアナログ信号の１周期との差が、３６０°の整数分の１となる値にすることが望ましい。本実施形態においては、第１歯車１の歯数が１２０、第２歯車９の歯数が１００に設定されており、第１回転部材１が１回転する間に第２回転部材８（回転磁石１０）が１．２回転して、磁気センサ１１により検出されるアナログ信号の１周期が、第１回転部材１の３００°になるようにしている。
【００２１】
磁気センサ１１は、図４に示すように、格子状に配置された４個の磁気検出素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを有し、各磁気検出素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、短辺方向に磁化された２つの長方形の磁気抵抗素子１１Ａ，１１Ａをそれぞれ有しており、各磁気抵抗素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに備えられる各磁気抵抗素子１１Ａ，１１Ａの磁化方向は、各磁気検出素子間で直交するように向けられている。これら合計８つの磁気抵抗素子１１Ａは、これを抵抗素子とするブリッジ回路（図示略）を構成するように結線され、回路基板１３上に実装される。上述のように、第１回転部材１が１回転する間に第２回転部材８が１．２回転するので、この磁気センサ１１からは、第１回転部材１が１回転する間に、位相が１／４周期（７５°）ずつずれたｓｉｎθ、ｃｏｓθ、−ｓｉｎθ、−ｃｏｓθの各信号が、１．２周期分（１周期が第１回転部材１の３００°）出力される。したがって、ｓｉｎθ／ｃｏｓθ、−ｓｉｎθ／−ｃｏｓθ、ｃｏｓθ／−ｓｉｎθ又は−ｃｏｓθ／ｓｉｎθを演算することによって算出される逆正接信号の１周期も、第１回転部材１の３００°となり、本例の多回転角度検出装置を中立位置から±２回転される自動車用ステアリングシャフトに適用した場合、図５乃至図１０に示すように、自動車用ステアリングシャフトを左端から右端まで５回転する間に、６回繰り返して出力されることになる。
【００２２】
図６乃至図１０は、回転体Ｒの有限の回転範囲（±２．５回転：５回転）において、第１乃至第１０のフォトインタラプタ６ａ〜６ｊから出力される２４０ステップの循環型グレイコードを、連続するステップの順に、１．２周期分の逆正接信号に等ピッチで割り振りして構成した理想グレイコード列と、この理想グレイコード列に対応するように理想の正弦信号及び余弦信号から求めた理想逆正接値（信号）と、これらの理想デジタルコード列及び理想逆正接値に対応する理想絶対角度との関係を、データテーブルの形で表示したものである（図５に示した第１乃至第１０のフォトインタラプタ６ａ〜６ｊの出力信号については、図示を省略している。）。
【００２３】
ここで、理想逆正接値とは、各部品の寸法のバラツキ、取り付け誤差、環境（温度）変化及び経時変化などによる影響のない正弦信号及び余弦信号、即ち、数学的な正弦信号及び余弦信号から求めた逆正接信号において上述の理想グレイコード列に対応する逆正接値である。また、理想絶対角とは、上述したり挿グレイコード及び理想逆正接値に対応する絶対角である。図３に示す記憶部２１では、回転体Ｒの有限の回転範囲において、これらの理想グレイコードと理想逆正接値と理想絶対角度との組合せに同一のものがないように構成されている。例えば、図６に示すように、ステップ３６の理想デジタルコード列（１０００１０１１０１）に対する理想逆正接値は複数個存在するが、例えば、図中Ａで示す理想逆正接値は、回転体Ｒの１回転目にあるので、理想絶対角５４°に対応し、Ｂで示す理想逆正接値は、回転体Ｒの２回転目にあるので、理想絶対角４１４°（５４＋３６０×１）°に対応し、Ｃで示す理想逆正接値は、回転体Ｒの４回転目にあるので、理想絶対角１１３４°（５４＋３６０×３）°に対応する。
【００２４】
なお、第１演算部１８で算出される逆正接値は、図６乃至図１０に破線で示すように、外部磁界又は外部温度などの外部環境や、部品の取付誤差又は歯車のバックラッシュなどの機械的原因によって変動し得る。しかし、その変動幅は、第２回転部材８の各１回転毎の逆正接値の大きさと比べて格段に小さいので、逆正接値の変動幅を予め許容値（例えば±１０°）として設定しておくことによって、後述するように、算出された逆正接値と検出されたデジタルコード列とを制御部１６の判定部１９で処理して回転体Ｒの絶対角を求めることができる。
【００２５】
制御素子（ＭＰＵ）１２は、図３に示すように、制御部１６を備える。制御部１６は、上述のデータテーブルを記憶する記憶部２１と、第１乃至第１０のフォトインタラプタ６ａ〜６ｊから出力される信号によって、１０ビットからなるデジタルコード列を生成する信号処理部１７と、磁気センサ１１から出力されるアナログ信号（±ｓｉｎ・±ｃｏｓ信号）に基づき逆正接値を演算して求める第１演算部１８と、ＣＡＮ（Controller Area Network）出力部２２に回転体Ｒの絶対角を出力する判定部１９とを備えている。判定部１９は、信号処理部１７からデジタルコード列を順次入力すると共に、第１演算部１８から出力される逆正接値を入力し、かつ、デジタルコード列の連続性に誤りがないか否かを判断して、その連続性に誤りがないとき、デジタルコード列及び逆正接信号の組合せが、記憶部２１内の理想デジタルコード列及び理想逆正接値の組合せと一致するか否かを判定し、一致している場合には、それらの理想デジタルコード列及び理想逆正接値に対応する理想絶対角を回転体Ｒの絶対角として、ＣＡＮ出力部２２に出力するものである。
【００２６】
また、判定部１９は、制御部１６からＣＡＮ出力部２２に絶対角を出力する第１周期（ＣＡＮ出力周期：例えば１０ｍｓｅｃ）よりも短い第２周期（演算周期：例えば１ｍｓｅｃ）で回転体Ｒの角度変化量を演算し、かつ、この角度変化量に基づき第１周期内における回転体Ｒの回転角度を演算すると共に、各回転変化量に基づき回転体Ｒの回転速度を演算して、この回転速度が後述する基準回転速度（例えば１５０°／ｓｅｃ）未満のときには、この回転角度と制御部１６から直前に出力した絶対角とを加算した角度を、回転体Ｒの絶対角として出力する第２演算部２０を有する。
【００２７】
以下、第１実施形態に係る多回転角度検出装置を自動車用ステアリングシャフト（回転体Ｒ）に適用した場合を例にとって制御部２６の動作を説明する。
【００２８】
イグニッションスイッチがｏｆｆ（エンジン停止）の位置からａｃｃ（アクセサリ）の位置に切り替えられると、第１乃至第１０のフォトインタラプタ６ａ〜６ｊ、磁気センサ１１、制御素子１２及びＣＡＮ出力部２２が起動され、フォトインタラプタ６ａ〜６ｊの出力信号が信号処理部１７に取り込まれると共に、磁気センサ１１の出力信号が第１演算部１８に取り込まれる。信号処理部１７は、フォトインタラプタ６ａ〜６ｊの出力信号から１０ビットのデジタルコード列を求める。これと同時に、第１演算部１８は、磁気センサ１１から出力される正弦信号及び余弦信号より逆正接値を算出する。但し、この段階では、デジタルコード列から求められるステアリングシャフトの絶対角が真の値であるか否か判定できないため、ＣＡＮ出力部２２にはステアリングシャフトの絶対角が出力されない。なぜなら、この段階では信号処理部１７からデジタルコード列が１つだけ入力されるので、判定部１９においてデジタルコード列の連続性に基づいて誤りの有無を判定できないからである。
【００２９】
この状態から、ステアリングシャフトを循環型グレイコードの１ステップに相当する回転量である角度（例えば１．５°）回転すると、前記と同様の手順で、デジタルコード列からステアリングシャフトの絶対角が求められる。このとき、判定部１９は、第１番目に求められたデジタルコード列と第２番目に求められたデジタルコード列との違いが１ビットである場合には、第１乃至第１０のフォトインタラプタ６ａ〜６ｊは全て正常であると判定する。そして、デジタルコード列及び逆正接値の組合せが、記憶部２１内の理想デジタルコード列及び理想逆正接値の組合せと一致しているかどうかをチェックし、一致している場合は、それらの理想デジタルコード列及び理想逆正接値に対応する前記理想絶対角をステアリングシャフトの絶対角であると判断して、その理想絶対角をステアリングシャフトの絶対角としてＣＡＮ出力部２２に出力する。以下同様に、ステアリングシャフトの回転に応じた絶対角の算出とＣＡＮ出力部２２への出力とを行う。
【００３０】
一方、イグニッションスイッチをｏｆｆの位置からａｃｃの位置に切り替えた状態からステアリングシャフトを１．５°回転したとき、第１番目に求められたデジタルコード列と第２番目に求められたデジタルコード列との違いが２ビット以上あった場合、判定部１９は、フォトインタラプタ６ａ〜６ｊのいずれか１つ以上が故障したと判定し、デジタルコード列から求められるステアリングシャフトの絶対角は偽の値であると判断する。この場合、判定部１９は、求めたステアリングシャフトの絶対角は偽の値であることを示すフラグを付してＣＡＮ出力部２２に出力するか、信号出力を中止する旨の信号をＣＡＮ出力部２２に出力する。デジタルコード列及び逆正接値の組合せが、記憶部２１内の理想デジタルコード列及び理想逆正接値の組合せと一致しない場合や、記憶部２１に記憶されたり挿デジタルコード列に対応する理想逆正接値と逆正接値との差が所定の許容値（例えば、±１０°）を超える場合も同様である。
【００３１】
図３に示す第２演算部２０には、ステアリングシャフトの基準回転速度（例えば１５０°／ｓｅｃ）が記憶されている。第２演算部２０は、制御部１６からＣＡＮ出力部２２に絶対角を出力する第１周期よりも短い第２周期で回転体Ｒの角度変化量を演算すると共に、この角度変化量に基づき第１周期におけるステアリングシャフトの回転角度を演算する。そして、第２演算部２０は、このステアリングシャフトの回転角度が基準回転速度未満のとき、換言すると、デジタルコード列が変化しない程、ステアリングシャフトの回転速度が小さいときには、この回転角度と制御部１６から直前に出力した絶対角とを加算して求めた絶対角を、ステアリングシャフトの絶対角として出力する。これに対して、ステアリングシャフトの回転速度が基準回転速度以上であると判断したときには、より迅速に算出可能なデジタルコード列から求められるステアリングシャフトの絶対角をＣＡＮ出力部２２に出力する。このようにすることにより、ハンドルの操作速度に関係なく、より高高分解能で角度情報をＣＡＮ出力部２２に出力することができる。
【００３２】
〈第２実施形態〉
以下、第２実施形態に係る多回転絶対角検出装置を、図１１及び図１３により説明する。図１１は第２実施形態に係る多回転絶対角検出装置のカバーを除去した状態の平面図、図１２は第２実施形態に係る多回転絶対角検出装置の横断面図、図１３は第２実施形態に係る多回転絶対角検出装置のデジタルコード列検出部の構成を示す斜視図である。
【００３３】
図１１乃至図１３に示すように、本例の多回転絶対角検出装置は、ステアリングシャフトなどの回転体に取り付けられ、該回転体Ｒを一体に回転する第１回転部材（ロータ）１と、第１回転部材１を回転可能に保持するハウジング（ケース２ａとカバー２ｂの連結体）２と、第１回転部材１に同心に形成された第１歯車７及び第２歯車３１と、ハウジング２内に回転可能に収納され、第１回転部材１に従動して回転する第２回転部材８と、第２回転部材８の外周部に形成されて第１歯車７と噛み合う第２歯車９と、第２回転部材８に取り付けられた環状の回転磁石１０と、回転磁石１０と対向に配置された磁気センサ１１と、第１回転部材１に従動して回転する第３回転部材３２と、第３回転部材３２の外周部に形成されて第２歯車３１と噛み合う第３歯車３３と、第３回転部材３２と対向に配置された受光部材３４と、受光部材３４上に環状に配置され、絶対番号がそれぞれ付与された複数の受光素子３５とからなる受光素子群と、検出光を照射する光源３６と、光源３６から出射された検出光を受光部材３４の表面に導く導光体３７と、第１回転部材１の絶対角を算出する制御素子（図示省略）とを実装する回路基板１３とから主に構成されている。
【００３４】
これらの図から明らかなように、本例の多回転角度検出装置は、デジタル信号検出手段として、第１実施形態における第１回転部材１に形成された第１乃至第３のコードパターン３，４，５及びこれらの各コードパターン３，４，５に対向して配置された第１乃至第１０のフォトインタラプタ６ａ〜６ｊに代えて、第３回転部材３２、受光部材３４、光源３６などを用いたことを特徴とする。
【００３５】
図１３に示すように、第３回転部材３２には、スリット又は半円形などの異形の透孔３２ａが開設されている。したがって、この透孔３２ａを通して、光源３６から出射され、導光体３７によって導かれた検出光を受光部材３４に入射すると、第３回転部材３２の回転に伴って、受光素子群のうちの検出光を受光する受光素子３５が順次変化するので、検出光の受光領域にある受光素子３５の絶対番号に基づき、第３回転部材３２の絶対角を検出できる。このデジタル信号検出手段は、第１実施形態のデジタル信号検出手段に比べて、部品点数がさらに少なく、構造が簡単であるので、多回転絶対角検出装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００３６】
なお、前記第１実施形態においては、デジタル信号検出手段を、第１回転部材１に形成された遮光性のコードパターン３，４，５と、このコードパターン３，４，５からデジタルコード列を検出する第１乃至第１０のフォトインタラプタ６ａ〜６ｊとから構成したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、透光性のコードパターンとフォトインタラプタとからなるものを用いることもできるし、磁性が付与されたコードパターンと磁気検出素子とからなるものを用いることもできる。また、フォトインタラプタ等の検出素子の数も、１０個に限定されるものではなく、必要に応じて適宜の数の検出素子を備えることができる。
【００３７】
また、前記各実施形態においては、アナログ信号検出手段として、磁気センサ１１を用いたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、他のアナログ信号検出手段を用いることもできる。また、前記各実施形態においては、磁気センサ１１として、磁気抵抗素子１１Ａを備えたものを用いたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、ホール素子などを用いることもできる。
【符号の説明】
【００３８】
１    第１回転部材（ロータ）
２    ハウジング（ステータ）
３，４，５    コードパターン
６ａ〜６ｊ    フォトインタラプタ
７    第１歯車
８    第２回転部材
９，３１    第２歯車
１０    回転磁石
１１    磁気センサ
１２    制御素子
１３    回路基板
１４    アナログ信号発生手段
１５    デジタル信号発生手段
１６    制御部
１７    信号処理部
１８    第１演算部
１９    判定部
２０    第２演算部
２１    記憶部
２２    ＣＡＮ出力部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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