(57)【要約】【課題】本発明は、センサ素子からの出力が１周期に満たない変化しかしない場合であっても、センサ素子からの出力を校正することが可能な物理量センサおよび物理量の測定方法を提供することを目的とする。【解決手段】第２のセンサ素子３の出力値ＰがＰaのときの物理量Ｘ2aおよびＸ2bにより、第２のセンサ素子３の出力が極大もしくは極小となるときの物理量Ｘ2をＸ2＝（Ｘ2a＋Ｘ2b）／２で求める極大極小検出部６と、物理量が前記Ｘ2のときの第１のセンサ素子２の出力値Ｙ2を第１のセンサ素子２の基準出力ａに変換するように第１のセンサ素子２の出力値Ｙを出力値ＶにＶ＝Ｙ−Ｙ2＋ａで変換するオフセット校正部８とを備えた物理量センサ。【選択図】図１
2015099065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量Ｘに応じた出力値Ｙを出力する第１のセンサ素子と、
物理量Ｘに応じた出力値Ｐを出力し、出力値の位相が前記第１のセンサ素子の出力値と異なる第２のセンサ素子と、
前記第１のセンサ素子からの出力値Ｙおよび前記第２のセンサ素子からの出力値Ｐを入力することで、測定しようとする物理量Ｘを出力する信号処理部とを備え、
前記信号処理部は少なくも前記出力値Ｙを校正する校正部を有し、
前記校正部は、前記第２のセンサ素子の出力値ＰがＰaのときの物理量Ｘ2aおよびＸ2bにより、前記第２のセンサ素子の出力が極大もしくは極小となるときの物理量Ｘ2を
Ｘ2＝（Ｘ2a＋Ｘ2b）／２
で求める極大極小検出部と、
物理量が前記Ｘ2のときの前記第１のセンサ素子の出力値Ｙ2を前記第１のセンサ出力素子の基準出力ａに変換するように前記第１のセンサ素子の出力値Ｙを出力値Ｖに
Ｖ＝Ｙ−Ｙ2＋ａ
で変換するオフセット校正部と、
を備えた物理量センサ。
【請求項２】
前記極大極小検出部は、さらに、前記第１のセンサ素子の出力値ＹがＹaのときの物理量Ｘ1aおよびＸ1bにより、前記第１のセンサ素子の出力が極大もしくは極小となるときの物理量Ｘ1を
Ｘ1＝（Ｘ1a＋Ｘ1b）／２
で求め、
前記校正部は、さらに、物理量が前記Ｘ1のときの前記第１のセンサ素子の出力値Ｙ1と前記出力値Ｙ2の差の絶対値を前記第１のセンサ素子の出力値の基準ゲインＡとするように前記出力値Ｖを出力値Ｗに
Ｗ＝Ａ／│Ｙ1−Ｙ2│・Ｖ
で変換するゲイン校正部と、
を備えた請求項１記載の物理量センサ。
【請求項３】
前記校正部は、さらに、前記出力値Ｐを校正し、
前記オフセット校正部は、さらに、物理量が前記Ｘ1のときの前記第２のセンサ素子の出力値Ｐ2を前記第２のセンサ出力素子の基準出力ｂに変換するように前記第２のセンサ素子の出力値Ｐを出力値Ｑに
Ｑ＝Ｐ−Ｐ2＋ｂ
で変換する、
請求項２に記載の物理量センサ。
【請求項４】
さらに、前記ゲイン校正部は、物理量が前記Ｘ2のときの前記第２のセンサ素子の出力値Ｐ1と前記出力値Ｐ2の差の絶対値を前記第２のセンサ素子の出力値の基準ゲインＢとするように前記出力値Ｑを出力値Ｒに
Ｒ＝Ｂ／│Ｐ1−Ｐ2│・Ｑ
で変換する、
請求項３に記載の物理量センサ。
【請求項５】
前記極大極小検出部は、さらに、前記第１のセンサ素子の出力値ＹがＹaのときの物理量Ｘ1aおよびＸ1bにより、前記第１のセンサ素子の出力が極大もしくは極小となるときの物理量Ｘ1を
Ｘ1＝（Ｘ1a＋Ｘ1b）／２
で求め、
前記校正部は、さらに、前記出力値Ｐを校正し、
前記オフセット校正部は、さらに物理量が前記Ｘ1のときの前記第２のセンサ素子の出力値Ｐ2を前記第２のセンサ出力素子の基準出力ｂに変換するように前記第２のセンサ素子の出力値Ｐを出力値Ｑに
Ｑ＝Ｐ−Ｐ2＋ｂ
で変換する、
請求項１に記載の物理量センサ。
【請求項６】
第２のセンサ素子からの出力値ＰがＰaのときの物理量Ｘ2aおよびＸ2bを検知するステップと、
前記第２のセンサ素子からの出力値Ｐが極大値または極小値であるときの物理量Ｘ2を
Ｘ2＝（Ｘ2a＋Ｘ2b）／２
で求めるステップと、
物理量がＸ2のときの前記第１のセンサ素子の出力値Ｙ2を検知するステップと、
前記第１のセンサ素子からの出力値Ｙの基準出力をａとしたときに、前記第１のセンサ素子からの出力値Ｙを変換後の出力Ｖに、
Ｖ＝Ｙ−Ｙ2＋ａ
により変換するオフセット校正を行なうステップと、
を有する物理量の測定方法。
【請求項７】
さらに、第１のセンサ素子からの出力値ＹがＹaのときの物理量Ｘ1aおよびＸ1bを検知するステップと、
前記第１のセンサ素子からの出力値Ｙが極大値または極小値であるときの物理量Ｘ1を
Ｘ1＝（Ｘ1a＋Ｘ1b）／２
で求めるステップと、
物理量がＸ1のときの前記第１のセンサ素子の出力値Ｙ1を検知するステップと、
前記出力値Ｙ1と前記出力値Ｙ2の差の絶対値を前記第１のセンサ素子の出力値の基準ゲインＡとするように前記出力値Ｖを出力値Ｗに、
Ｗ＝Ａ／│Ｙ1−Ｙ2│・Ｖ
で変換するステップと、
を有する請求項６記載の物理量の測定方法。
【請求項８】
さらに、物理量が前記Ｘ1のときの前記第２のセンサ素子の出力値Ｐ2を検知するステップと、
前記出力値Ｐ2を前記第２のセンサ出力素子の基準出力ｂに変換するように前記第２のセンサ素子の出力値Ｐを出力値Ｑに
Ｑ＝Ｐ−Ｐ2＋ｂ
で変換するステップと、
を有する請求項７に記載の物理量の測定方法。
【請求項９】
さらに、物理量がＸ2のときの前記第２のセンサ素子の出力値Ｐ1を検知するステップと、
前記出力値Ｐ1と前記出力値Ｐ2の差の絶対値を前記第２のセンサ素子の出力値の基準ゲインＢとするように前記出力値Ｑを出力値Ｒに、
Ｒ＝Ｂ／│Ｐ1−Ｐ2│・Ｑ
で変換するステップと、
を有する請求項８記載の物理量の測定方法。
【請求項１０】
さらに、第１のセンサ素子からの出力値ＹがＹaのときの物理量Ｘ1aおよびＸ1bを検知するステップと、
前記第１のセンサ素子からの出力値Ｙが極大値または極小値であるときの物理量Ｘ1を
Ｘ1＝（Ｘ1a＋Ｘ1b）／２
で求めるステップと、
さらに、物理量が前記Ｘ1のときの前記第２のセンサ素子の出力値Ｐ2を検知するステップと、
前記出力値Ｐ2を前記第２のセンサ出力素子の基準出力ｂに変換するように前記第２のセンサ素子の出力値Ｐを出力値Ｑに
Ｑ＝Ｐ−Ｐ2＋ｂ
で変換するステップと、
を有する請求項６に記載の物理量の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長さ、距離、角度、回転数などの物理量を検出する物理量センサおよび物理量の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
長さ、距離、角度、回転数などの物理量を検出するセンサは多種存在している。そのようなセンサとしては、光学式、磁気式、静電容量式、抵抗式などがある。例えば、磁気式の場合には、被測定部材に周期的に着磁された磁気スケールを設けておき、磁気スケールからの磁気を検出して物理量を測定する方法が知られている。回転数センサの場合には、着磁された回転体を磁気スケールとし、磁気スケールからの磁気変化の回数を数えることで回転数を検知することができる。例えば、磁気スケールが１０°毎の周期で着磁されており、磁気センサ素子の出力変化の周期が磁気スケールの着磁周期と同じとしたときに、磁気センサ素子が６周期分の変化を行なった場合には、磁気スケールの回転数は６０°に対応する１／６回転であることが分る。さらに、１０°未満の回転数あるいは回転角度を検知する際には、磁気センサ素子の出力の値から割り出すこともできる。
【０００３】
この場合、磁気センサ素子からの出力は、正弦波的な出力であるので、磁気センサ素子からの出力に対し、二つの物理量が導かれてしまうので、回転数あるいは回転角度が一つに定まらない。そこで、出力の位相を異ならせた２個の磁気センサ素子を用い、２個の磁気センサ素子の出力により一つの物理量を定める方法がある。具体的には、一方の磁気センサ素子の出力波形と他方の磁気センサ素子の出力波形の位相差を９０°にする方法が知られている。
【０００４】
センサ素子を用いる場合には、センサ素子のオフセットズレや、振幅の大きさのバラツキが問題となってくる。そのため、各種の校正方法が提案されている。具体的には、少なくとも１周期分のセンサ素子からの出力をサンプリングし、最大値と最小値の中間値を基準出力としてオフセット較正を行なう方法が提案されている（例えば特許文献１。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３１１７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
物理量センサは、様々な用途に用いることができる。そうした中で、例えば、一回転までは回転運動をしない物体の角度変位を検出することも、原理的には可能である。
【０００７】
しかし、従来技術の校正方法は、１周期分のセンサ素子の出力をサンプリングする必要があるので、センサ素子出力が１周期分まで変化しない場合には校正が出来ないという課題があった。
【０００８】
本発明は上記従来課題を解決するもので、センサ素子からの出力が１周期に満たない変化しかしない場合であっても、センサ素子からの出力を校正することが可能な物理量センサおよび物理量の測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、物理量Ｘに応じた出力値Ｙを出力する第１のセンサ素子と、物理量Ｘに応じた出力値Ｐを出力し、出力値の位相が前記第１のセンサ素子の出力値と異なる第２のセンサ素子と、前記第１のセンサ素子からの出力値Ｙおよび前記第２のセンサ素子からの出力値Ｐを入力することで、測定しようとする物理量Ｘを出力する信号処理部とを備え、前記信号処理部は少なくも前記出力値Ｙを校正する校正部を有し、前記校正部は、前記第２のセンサ素子の出力値ＰがＰaのときの物理量Ｘ2aおよびＸ2bにより、前記第２のセンサ素子の出力が極大もしくは極小となるときの物理量Ｘ2を
Ｘ2＝（Ｘ2a＋Ｘ2b）／２
で求める極大極小検出部と、物理量が前記Ｘ2のときの前記第１のセンサ素子の出力値Ｙ2を前記第１のセンサ出力素子の基準出力ａに変換するように前記第１のセンサ素子の出力値Ｙを出力値Ｖに
Ｖ＝Ｙ−Ｙ2＋ａ
で変換するオフセット校正部と、を備えた物理量センサである。
【００１０】
以上の構成により、一周期に満たない出力変化しかしない物理量センサであっても、第１のセンサ素子のオフセット校正が出来るという作用効果を有する。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記極大極小検出部は、さらに、前記第１のセンサ素子の出力値ＹがＹaのときの物理量Ｘ1aおよびＸ1bにより、前記第１のセンサ素子の出力が極大もしくは極小となるときの物理量Ｘ1を
Ｘ1＝（Ｘ1a＋Ｘ1b）／２
で求め、前記校正部は、さらに、物理量が前記Ｘ1のときの前記第１のセンサ素子の出力値Ｙ1と前記出力値Ｙ2の差の絶対値を前記第１のセンサ素子の出力値の基準ゲインＡとするように前記出力値Ｖを出力値Ｗに
Ｗ＝Ａ／│Ｙ1−Ｙ2│・Ｖ
で変換するゲイン校正部と、を備えたものである。
【００１２】
以上の構成により、一周期に満たない出力変化しかしない物理量センサであっても、第１のセンサ素子のオフセット校正とゲイン校正を行なうことができるという作用効果を有する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記校正部は、さらに、前記出力値Ｐを校正し、前記オフセット校正部は、さらに、物理量が前記Ｘ1のときの前記第２のセンサ素子の出力値Ｐ2を前記第２のセンサ出力素子の基準出力ｂに変換するように前記第２のセンサ素子の出力値Ｐを出力値Ｑに
Ｑ＝Ｐ−Ｐ2＋ｂ
で変換するものである。
【００１４】
以上の構成により、一周期に満たない出力変化しかしない物理量センサであっても、第１のセンサ素子のオフセット校正とゲイン校正を、第２のセンサ素子のオフセット校正を行なうことができるという作用効果を有する。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、さらに、前記ゲイン校正部は、物理量が前記Ｘ2のときの前記第２のセンサ素子の出力値Ｐ1と前記出力値Ｐ2の差の絶対値を前記第２のセンサ素子の出力値の基準ゲインＢとするように前記出力値Ｑを出力値Ｒに
Ｒ＝Ｂ／│Ｐ1−Ｐ2│・Ｑ
で変換するものである。
【００１６】
以上の構成により、一周期に満たない出力変化しかしない物理量センサであっても、第１のセンサ素子のオフセット校正とゲイン校正を、第２のセンサ素子のオフセット校正とゲイン校正を行なうことができるという作用効果を有する。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記極大極小検出部は、さらに、前記第１のセンサ素子の出力値ＹがＹaのときの物理量Ｘ1aおよびＸ1bにより、前記第１のセンサ素子の出力が極大もしくは極小となるときの物理量Ｘ1を
Ｘ1＝（Ｘ1a＋Ｘ1b）／２
で求め、
前記校正部は、さらに、前記出力値Ｐを校正し、前記オフセット校正部は、さらに物理量が前記Ｘ1のときの前記第２のセンサ素子の出力値Ｐ2を前記第２のセンサ出力素子の基準出力ｂに変換するように前記第２のセンサ素子の出力値Ｐを出力値Ｑに
Ｑ＝Ｐ−Ｐ2＋ｂ
で変換するものである。
【００１８】
以上の構成により、一周期に満たない出力変化しかしない物理量センサであっても、第１のセンサ素子のオフセット校正と第２のセンサ素子のオフセット校正を行なうことができるという作用効果を有する。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、第２のセンサ素子からの出力ＰがＰaのときの物理量Ｘ2aおよびＸ2bを検知するステップと、前記第２のセンサ素子からの出力Ｐが極大値または極小値であるときの物理量Ｘ2を
Ｘ2＝（Ｘ2a＋Ｘ2b）／２
で求めるステップと、物理量がＸ2のときの前記第１のセンサ素子の出力値Ｙ2を検知するステップと、前記第１のセンサ素子からの出力Ｙの基準出力をａとしたときに、前記第１のセンサ素子からの出力Ｙを変換後の出力Ｖに、
Ｖ＝Ｙ−Ｙ2＋ａ
により変換するオフセット校正を行なうステップと、を有する方法である。
【００２０】
以上の方法により、一周期に満たない出力変化しかしない物理量センサであっても、第１のセンサ素子のオフセット校正を行なうことができるという作用効果を有する。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、さらに、第１のセンサ素子からの出力ＹがＹaのときの物理量Ｘ1aおよびＸ1bを検知するステップと、前記第１のセンサ素子からの出力Ｙが極大値または極小値であるときの物理量Ｘ1を
Ｘ1＝（Ｘ1a＋Ｘ1b）／２
で求めるステップと、物理量がＸ1のときの前記第１のセンサ素子の出力値Ｙ1を検知するステップと、前記出力値Ｙ1と前記出力値Ｙ2の差の絶対値を前記第１のセンサ素子の出力値の基準ゲインＡとするように前記出力値Ｖを出力値Ｗに、
Ｗ＝Ａ／│Ｙ1−Ｙ2│・Ｖ
で変換するステップと、を有する方法である。
【００２２】
以上の方法により、一周期に満たない出力変化しかしない物理量センサであっても、第１のセンサ素子のオフセット校正とゲイン校正を行なうことができるという作用効果を有する。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、さらに、物理量が前記Ｘ1のときの前記第２のセンサ素子の出力値Ｐ2を検知するステップと、前記出力値Ｐ2を前記第２のセンサ出力素子の基準出力ｂに変換するように前記第２のセンサ素子の出力値Ｐを出力値Ｑに
Ｑ＝Ｐ−Ｐ2＋ｂ
で変換するステップと、を有する方法である。
【００２４】
以上の方法により、一周期に満たない出力変化しかしない物理量センサであっても、第１のセンサ素子のオフセット校正とゲイン校正を行い、第２のセンサ素子のオフセット校正を行なうことができるという作用効果を有する。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、さらに、物理量がＸ2のときの前記第２のセンサ素子の出力値Ｐ1を検知するステップと、前記出力値Ｐ1と前記出力値Ｐ2の差の絶対値を前記第２のセンサ素子の出力値の基準ゲインＢとするように前記出力値Ｑを出力値Ｒに、
Ｒ＝Ｂ／│Ｐ1−Ｐ2│・Ｑ
で変換するステップと、を有する方法である。
【００２６】
以上の方法により、一周期に満たない出力変化しかしない物理量センサであっても、第１のセンサ素子のオフセット校正とゲイン校正を行い、第２のセンサ素子のオフセット校正とゲイン校正を行なうことができるという作用効果を有する。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、さらに、第１のセンサ素子からの出力ＹがＹaのときの物理量Ｘ1aおよびＸ1bを検知するステップと、前記第１のセンサ素子からの出力Ｙが極大値または極小値であるときの物理量Ｘ1を
Ｘ1＝（Ｘ1a＋Ｘ1b）／２
で求めるステップと、さらに、物理量が前記Ｘ1のときの前記第２のセンサ素子の出力値Ｐ2を検知するステップと、前記出力値Ｐ2を前記第２のセンサ出力素子の基準出力ｂに変換するように前記第２のセンサ素子の出力値Ｐを出力値Ｑに
Ｑ＝Ｐ−Ｐ2＋ｂ
で変換するステップと、を有する方法である。
【００２８】
以上の方法により、一周期に満たない出力変化しかしない物理量センサであっても、第１のセンサ素子のオフセット校正と、第２のセンサ素子のオフセット校正を行なうことができるという作用効果を有する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の物理量センサおよび物理量の測定方法は、センサ素子からの出力が１周期分に満たない場合でもセンサ素子からの出力の校正が可能になるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１における物理量センサのブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における物理量センサのセンサ素子部の出力波形図
【図３】本発明の実施の形態１における物理量センサのセンサ素子部の出力波形図
【図４】本発明の実施の形態１における物理量センサのオフセット校正部の出力波形図
【図５】本発明の実施の形態１における物理量センサのゲイン校正部の出力波形図
【図６】本発明の実施の形態２における物理量センサのブロック図
【図７】本発明の実施の形態３における物理量センサのブロック図
【図８】本発明の実施の形態４における物理量センサのブロック図
【図９】本発明の実施の形態５における物理量センサのブロック図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における物理量センサについて説明する。図１は本発明の実施の形態１における物理量センサのブロック図、図２は本発明の実施の形態１における物理量センサのセンサ素子部の出力波形図、図３は本発明の実施の形態１における物理量センサのセンサ素子部の出力波形図、図４は本発明の実施の形態１における物理量センサのオフセット校正部の出力波形図、図５は本発明の実施の形態１における物理量センサのゲイン校正部の出力波形図である。
【００３２】
物理量センサ１は測定対象の物理量Ｘを求めるセンサである。物理量センサ１は第１のセンサ素子２、第２のセンサ素子３および信号処理部４を備えている。
【００３３】
第１のセンサ素子２および第２のセンサ素子３はそれぞれ、測定する物理量Ｘにより出力値を変える特性を有する。第１のセンサ素子２は物理量Ｘに応じた出力Ｙを出力する。第２のセンサ素子３は物理量Ｘに応じた出力Ｐを出力する。第１のセンサ素子２と第２のセンサ素子３は出力の位相が異なるように設定されている。具体的には、第１のセンサ素子２の位相に比べ第２のセンサ素子３の位相が９０°進むように位置をずらして配置されている。第１のセンサ素子２および第２のセンサ素子３としては、磁気センサ、光センサおよびポテンショメータなどを用いることができる。
【００３４】
信号処理部４は第１のセンサ素子２からの出力Ｙおよび第２のセンサ素子３からの出力Ｐを入力信号として、物理量Ｘを求める機能を有する。信号処理部４は校正部５と算出部１２とを有する。校正部５は第１のセンサ素子２からの出力値Ｙおよび第２のセンサ素子３からの出力Ｐのオフセット値の校正や、出力のゲインの校正を行い出力Ｗおよび出力Ｒを出力する機能を有する。算出部１２は校正部５からの出力信号を基に、物理量Ｘを算出する機能を有する。
【００３５】
校正部５は、極大極小検出部６、極大極小検出部７、オフセット校正部８、オフセット校正部９、ゲイン校正部１０およびゲイン校正部１１を有している。
【００３６】
極大極小検出部６は第１のセンサ素子２の出力Ｙが極大または極小となるときの物理量Ｘ1を求める機能を有する。ここで、極大または極小とは、物理量Ｘが増加したときの出力Ｙの値が、増加から減少に転じるとき、または減少から増加へ転じるときを言う。
【００３７】
出力Ｙおよび出力Ｐの極大もしくは極小の求め方について、図２を用いて説明する。図２の横軸は物理量Ｘ，縦軸は出力Ｙと出力Ｐを兼ねた軸としている。
【００３８】
第１のセンサ素子２の出力Ｙが極大または極小となるときを検出するためには、測定可能な物理量の下限から上限まで物理量センサ１を移動させて、第１のセンサ素子２の出力がＹaとなる物理量Ｘ1aおよび物理量Ｘ1bを求め、物理量Ｘ1aと物理量Ｘ1bとの中点として、
Ｘ1＝（Ｘ1a＋Ｘ1b）／２
となる物理量Ｘ1を求めることで行なっている。これは、第１のセンサ素子２の出力Ｙを正弦波の一部とみなし、正弦波は極大または極小となるときの物理量Ｘ1を対称軸とした波形になる性質を利用した求め方である。
【００３９】
出力Ｙが極大または極小となるときの近傍では、物理量Ｘを変化させたときの出力Ｙの変化率が０に近いので出力Ｙの値から直接的に極大または極小を精度良く求めることは難しい。従って、上記のような求め方を行なっている。
【００４０】
Ｙaの設定は予め定めておくことが出来る。この場合、測定可能な物理量Ｘの下限から上限まで物理量センサ１を移動させたときの第１のセンサ素子２からの最大出力Ｙmax未満で最小出力Ｙminより大きい値に設定する必要がある。あるいは、Ｙaを第１のセンサ素子２からの最大出力Ｙmaxと最小出力Ｙminの中点出力として、
Ｙa＝（Ｙmax＋Ｙmin）／２
で求めるようにしてもよい。
【００４１】
極大極小検出部６が第１のセンサ素子２の出力Ｙが極大または極小となるときの物理量Ｘ1を求める機能を有するのに対し、極大極小検出部７は第２のセンサ素子３の出力Ｐが極大または極小となるときの物理量Ｘ2を求める機能を有する。物理量Ｘ2の求め方は、物理量Ｘ1を求める場合と同様に、Ｐaとなる物理量Ｘ2aおよび物理量Ｘ2bを求める。物理量Ｘ2aおよび物理量Ｘ2bの求め方も、同様に、第２のセンサ素子３の出力がＰaとなる物理量Ｘ2aおよび物理量Ｘ2bを求め、物理量Ｘ2aと物理量Ｘ2bとの中点として、
Ｘ2＝（Ｘ2a＋Ｘ2b）／２
となる物理量Ｘ2のときが極大または極小であるとしている。
【００４２】
Ｐaの設定も、Ｙaと同様に、予め定めておくことが出来るし、測定可能な物理量Ｘの下限から上限まで物理量センサ１を移動させたときの最大出力Ｐmaxと最小出力Ｐminの中点出力として、
Ｐa＝（Ｐmax＋Ｐmin）／２
で求めるようにしてもよい。
【００４３】
次に、オフセット校正について、図３を用いて説明する。図３の横軸、縦軸は図２と同じである。
【００４４】
オフセット校正部８は、第１のセンサ素子２からの出力Ｙをオフセット校正して出力Ｖを出力する。オフセット校正方法としては、９０°位相差の二つの正弦波において、位相が９０°進んでいる方の正弦波が極大または極小のときに、他方の正弦波の値が０であることを利用している。具体的には、第１のセンサ素子２からの出力Ｙは第２のセンサ素子３からの出力Ｐに比べ、９０°遅れた位相であるので、第２のセンサ素子３が極大または極小となる物理量Ｘ2のときの第１のセンサ素子２からの出力の基準出力をａにする場合、オフセット校正後の出力Ｖは、
Ｖ＝Ｙ−Ｙ2＋ａ
で求まる。なお、本実施の形態において、ａの値は、０としている。
【００４５】
オフセット校正部８は第１のセンサ素子２からの出力Ｙをオフセット校正して出力Ｖを出力するが、オフセット校正部９は第２のセンサ素子３からの出力Ｙをオフセット校正して出力Ｑを出力する。オフセット校正方法としては、オフセット校正部８と同様の考えに基づくもので、第２のセンサ素子３からの出力Ｐは第１のセンサ素子２からの出力Ｙに比べ、９０°進んだ位相であるので、第１のセンサ素子２が極大または極小となる物理量Ｘ1のときの第２のセンサ素子３からの出力の基準出力をｂにする場合、オフセット校正後の出力Ｑは、
Ｑ＝Ｐ−Ｐ2＋ｂ
で求まる。なお、本実施の形態において、ｂの値は、０としている。
【００４６】
以上のようなオフセット校正を行なった後の出力Ｖおよび出力Ｑと物理量Ｘとの関係は、図４に示すようになる。図４の横軸は物理量Ｘ、縦軸は出力Ｖ、Ｑを兼ねた軸としている。
【００４７】
次にゲイン校正について説明する。
【００４８】
ゲイン校正部１０はオフセット校正部８によってオフセット校正された出力Ｖの振幅の校正、即ちゲイン校正をして出力Ｗを出力する。具体的なゲイン校正方法としては、出力Ｖにおける振幅を基準Ａに校正するものである。出力Ｖにおける振幅は、出力の極大値または極小値の絶対値であるが、これはＹ1−Ｙ2の絶対値となる。よって、出力Ｗは、
Ｗ＝Ａ／│Ｙ1−Ｙ2│・Ｖ
で求まる。
【００４９】
ゲイン校正部１０が出力Ｖのゲイン校正を行なうのに対し、ゲイン校正部１１は、出力Ｑのゲイン校正を行い出力Ｒを出力する。具体的なゲイン校正方法としては、出力Ｑにおける振幅を基準Ｂに校正するものである。出力Ｑにおける振幅は、出力の極大値または極小値の絶対値であるが、これはＰ1−Ｐ2の絶対値となる。よって、出力Ｒは、
Ｒ＝Ｂ／│Ｐ1−Ｐ2│・Ｑ
で求まる。なお、本実施の形態においては、ＢはＡと等しい値にしている。
【００５０】
以上のようなゲイン校正を行なった後の出力Ｗおよび出力Ｒと物理量Ｘとの関係は、図５に示すようになる。図５の横軸は物理量Ｘ、縦軸は出力Ｗと出力Ｒを兼ねた軸である。
【００５１】
算出部１２は、出力Ｗと出力Ｒにより物理量Ｘを求める機能を有する。物理量Ｘの具体的な求め方は幾つも有りうるが、物理量Ｘと出力Ｗおよび出力Ｒの関係を予めデータテーブルに記憶させておき、このテーブルにより出力Ｗおよび出力Ｒから物理量Ｘを求めることができる。
【００５２】
また、
ｔａｎ-1（Ｒ／Ｗ）
というように、テーブルを持たずに直接求めることも有りうる。
【００５３】
上記の構成または方法により、一周期に満たない出力変化であっても、物理量センサ１のオフセット校正およびゲイン校正が可能となり、測定精度を向上させることができる。
【００５４】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について説明する。図６は本発明の実施の形態２における物理量センサのブロック図である。実施の形態１と同じ構成要素には同じ符号を付している。
【００５５】
実施の形態２における物理量センサは実施の形態１における物理量センサからゲイン校正部１１を取り除いた構成になっている。実施の形態２における第１のセンサ素子２、第２のセンサ素子３、極大極小検出部６、極大極小検出部７、オフセット校正部８、オフセット校正部９およびゲイン校正部１０は実施の形態１と機能および動作は同じである。実施の形態２における物理量センサ１は、第１のセンサ素子２からの出力はオフセット校正とゲイン校正を行い、第２のセンサ素子３からの出力はオフセット校正を行なう。
【００５６】
算出部１２では、第１のセンサ素子２からの出力Ｙをオフセット校正およびゲイン校正した出力Ｗと、第２のセンサ素子３からの出力Ｐをオフセット校正した出力Ｑとから物理量Ｘを算出する。この場合、出力Ｗに対応する物理量Ｘは２個存在することがあるが、出力Ｑが基準出力ｂより大きいか、小さいかにより、２個の物理量の内の１個を特定することができる。
【００５７】
この場合においても、出力変化が一周期未満であっても、出力の校正が可能となる物理量センサを得ることができる。
【００５８】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について説明する。図７は本発明の実施の形態３における物理量センサのブロック図である。実施の形態１と同じ構成要素には同じ符号を付している。
【００５９】
実施の形態３における物理量センサは実施の形態２における物理量センサからオフセット校正部９を取り除いた構成になっている。実施の形態３における第１のセンサ素子２、第２のセンサ素子３、極大極小検出部６、極大極小検出部７、オフセット校正部８およびゲイン校正部１０は実施の形態２と機能および動作は同じである。実施の形態３における物理量センサ１は、第１のセンサ素子２からの出力に対しオフセット校正とゲイン校正を行い、第２のセンサ素子３からの出力に対してはこれらの校正を行なわない。
【００６０】
算出部１２は、第１のセンサ素子２からの出力Ｙをオフセット校正およびゲイン校正した出力Ｗと、第２のセンサ素子３からの出力Ｐにより物理量Ｘを算出する。
【００６１】
本実施の形態においては、  第２のセンサ素子３からの出力が、予め精度良く調整されている場合など校正される必要が無い場合に、出力変化が一周期未満であっても、簡単構成で出力の校正が可能となる物理量センサを得ることができる。なお、算出部１２は、実施の形態１の場合のように出力Ｗと出力Ｐの二つの出力を基に算出する方法をとることも出来るし、実施の形態２のように、まず出力Ｗから該当する物理量Ｘの候補を２個に絞り、その内のいずれの物理量Ｘであるかを出力Ｐによって行なう方法をとることもできる。
【００６２】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４について説明する。図８は本発明の実施の形態４における物理量センサのブロック図である。実施の形態１と同じ構成要素には同じ符号を付している。  実施の形態４における物理量センサは実施の形態２における物理量センサからゲイン校正部１０を取り除いたものである。実施の形態４における第１のセンサ素子２、第２のセンサ素子３、極大極小検出部６、極大極小検出部７、オフセット校正部８およびオフセット校正部９は実施の形態２の場合と構成および機能が同じである。実施の形態４における物理量センサ１は、第１のセンサ素子２からの出力および第２のセンサ素子３からの出力に対し、それぞれオフセット校正を行なう。
【００６３】
算出部１２では、第１のセンサ素子２からの出力Ｙをオフセット校正した出力Ｖと第２のセンサ素子３からの出力Ｐをオフセット校正した出力Ｑにより、物理量Ｘを算出する。
【００６４】
本実施の形態は第１のセンサ素子２からの出力Ｙのゲイン校正をする必要が無い場合に有用な方法である。例えば、出力Ｙのゲインが予め高精度に調整されている場合や、出力Ｖの基準出力ａと比較した大小と出力Ｑの基準出力ｂと比較した大小とにより算出する場合である。後者の場合には、一周期を４分割した大きさの領域での物理量を算出することができる。
【００６５】
本実施の形態においても出力変化が一周期未満であっても、出力の校正が可能となる物理量センサを得ることができる。
【００６６】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５について説明する。図９は本発明の実施の形態５における物理量センサのブロック図である。実施の形態１と同じ構成要素には同じ符号を付している。
【００６７】
実施の形態５における物理量センサは実施の形態４における物理量センサから極大極小検出部６およびオフセット校正部９を取り除いたものである。実施の形態５における第１のセンサ素子２、第２のセンサ素子３、極大極小検出部７およびオフセット校正部８は実施の形態５と構成および機能は同じである。実施の形態５における物理量センサ１は、第１のセンサ素子２からの出力に対しオフセット校正を行なう。
【００６８】
算出部１２は第１のセンサ素子２からの出力Ｙをオフセット校正した出力Ｖと第２のセンサ素子３からの出力Ｐにより物理量Ｘを算出する。
【００６９】
本実施の形態は第１のセンサ素子２からの出力Ｙのゲイン校正をする必要が無く、第２のセンサ素子３からの出力Ｐについてはオフセット校正もゲイン校正もする必要が無い場合に有用である。
【００７０】
なお、実施の形態１から５において、第１のセンサ素子２からの出力Ｙと第２のセンサ素子３からの出力Ｐの位相差を、第２のセンサ素子３の方が９０°進んでいるようにしたが、これに限られない。第１のセンサ素子２からの出力Ｙが第２のセンサ素子３の出力Ｐより９０°進んでいても構わない。また、０°と１８０°の位相差を除いて、９０°以外の位相差であってもよい。
【００７１】
この場合、一方のセンサ素子の出力が極大または極小をとる際の他方のセンサ素子からの出力を適切な値にすることでオフセット校正を行なうことができる。例えば、出力Ｐの位相が出力Ｙより４５°進んでいる場合には、第２のセンサ素子３が極大をとるときの第１のセンサ素子２の基準出力ａは
ａ＝√２／２
とし、極小を取るときの基準出力ａは
ａ＝−√２／２
にすると、出力波形が０を中心として振幅する形になるので、後の信号処理が容易になる。
【００７２】
これを一般化すると、出力Ｐの位相が出力Ｙよりθ進んでいる場合には、第２のセンサ素子３が極大をとるときの第１のセンサ素子２の基準出力ａは
ａ＝ｃｏｓθ
とし、
第２のセンサ素子３が極小をとるときの第１のセンサ素子２の基準出力ａは
ａ＝−ｃｏｓθ
にするとよい。
【００７３】
第２のセンサ素子３の基準出力ｂについても同様である。
【００７４】
なお、実施の形態１から５で説明した極大極小検出部６および極大極小検出部７においては、極大と極小のいずれかが求まるものであるが、極大と極小の区別は、近傍の出力値が小さければ極大であり、近傍の出力値が大きければ極小であると判別することができる。
【００７５】
また、第１のセンサ素子２のゲイン校正において、ゲイン校正前の出力波形の振幅を、
│Ｙ1−Ｙ2│
で求めているが、任意の値ｃを用いて、
│（Ｙ1＋ｃ）−（Ｙ2＋ｃ）│
として、求めてもよい。その理由は、この式は、結局、
│Ｙ1−Ｙ2│
に変形できるからである。
【００７６】
よって、出力Ｖの振幅を直接求めてもよい。
【００７７】
この場合は、
ｃ＝−Ｙ2＋ａ
としたときの値を求めているに過ぎず、結局は、
│Ｙ1−Ｙ2│
で求めていることに他ならないからである。
【００７８】
このような求め方を行なった場合も、本発明の実施の形態の一態様であることは勿論である。
【００７９】
第２のセンサ素子３のゲイン校正前の出力波形の振幅の求め方についても同様である。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明に係る物理量センサおよび物理量の測定方法は、各種の物理量を測定するセンサに適用可能であり有用である。
【符号の説明】
【００８１】
１  物理量センサ
２  第１のセンサ素子
３  第２のセンサ素子
４  信号処理部
５  校正部
６  極大極小検出部
７  極大極小検出部
８  オフセット校正部
９  オフセット校正部
１０  ゲイン校正部
１１  ゲイン校正部
１２  算出部
【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】
2015099065.tif 000008
【図７】
2015099065.tif 000009
【図８】
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【図９】
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