(57)【要約】【課題】低コストで、精度の高い補正を行うことが可能な補正回路を提供することを目的とする。【解決手段】入力値ｘとしてのｘ１、ｘ２、ｘ３（ｘ１＜ｘ２＜ｘ３）のそれぞれに対して、出力値ｙとしてのｙ１、ｙ２、ｙ３と理想値ｚとしてのｚ１、ｚ２、ｚ３が存在し、ｘ１は理想値ｚ１と出力値ｙ１との差分がゼロになるような値であり、ｘ２は理想値ｚ２と出力値ｙ２との差分の絶対値がｘ１からｘ３までの間において最大になるような値であり、ｘ３は理想値ｚ３と出力値ｙ３との差分がゼロになるような値であり、ｘ１とｘ２の間の区間とｘ２とｘ３の間の区間のそれぞれの区間において、ある入力値ｘに対する出力値ｙと理想値ｚとの差分を小さくするような２次関数以上の近似式を含むパラメータを有することを特徴とする補正回路を提供する。【選択図】図１
2015141021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の近似式と第２の近似式を含むパラメータを有することを特徴とし、
入力値ｘとしてのｘ1、ｘ2、ｘ3（ｘ1＜ｘ2＜ｘ3）のそれぞれに対して、出力値ｙとしてのｙ1、ｙ2、ｙ3と理想値ｚとしてのｚ1、ｚ2、ｚ3が存在し、
ｘ1は理想値ｚ1と出力値ｙ1との差分がゼロになるような値であり、
ｘ2は理想値ｚ2と出力値ｙ2との差分の絶対値がｘ1からｘ3までの間において最大になるような値であり、
ｘ3は理想値ｚ3と出力値ｙ3との差分がゼロになるような値であり、
前記第１の近似式は、ｘ1とｘ2の間の区間において、ある入力値ｘに対する出力値ｙと理想値ｚとの差分を小さくするような２次関数以上の近似式であり、
前記第２の近似式は、ｘ2とｘ3の間の区間において、ある入力値ｘに対する出力値ｙと理想値ｚとの差分を小さくするような２次関数以上の近似式であることを特徴とする補正回路。
【請求項２】
前記理想値ｚは、以下の式
ｚ＝（ｙ3−ｙ1）／（ｘ3−ｘ1）ｘ＋｛ｘ1（ｙ3−ｙ1）−ｙ1（ｘ3−ｘ1）｝／（ｘ3−ｘ1）
により算出されることを特徴とする請求項１に記載の補正回路。
【請求項３】
前記第１の近似式と前記第２の近似式によって、ある入力値ｘに対する出力値ｙと理想値ｚとの差分が実質的にゼロとなるような出力値ｙ’を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の補正回路。
【請求項４】
前記パラメータとして、入力値ｘ1、ｘ2、ｘ3又は、出力値ｙ1、ｙ2、ｙ3を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の補正回路。
【請求項５】
前記パラメータは、さらに第３の近似式と第４の近似式を含むことを特徴とし、
入力値ｘとしてのｘ4、ｘ5（ｘ3＜ｘ4＜ｘ5）のそれぞれに対して、出力値ｙとしてのｙ4、ｙ5と理想値としてのｚ4、ｚ5が存在し、
ｘ4は理想値ｚ4と出力値ｙ4との差分の絶対値がｘ3からｘ5までの間において最大になるような値であり、
ｘ5は理想値ｚ5と出力値ｙ5との差分がゼロになるような値であり、
前記第３の近似式は、ｘ3とｘ4の間の区間において、ある入力値ｘに対する出力値ｙと理想値ｚとの差分を小さくするような２次関数以上の近似式であり、
前記第４の近似式は、ｘ4とｘ5の間の区間において、ある入力値ｘに対する出力値ｙと理想値ｚとの差分を小さくするような２次関数以上の近似式であることを特徴とする請求項１に記載の補正回路。
【請求項６】
前記理想値は、以下の式
ｚ＝（ｙ5−ｙ1）／（ｘ5−ｘ1）ｘ＋｛ｘ1（ｙ5−ｙ1）−ｙ1（ｘ5−ｘ1）｝／（ｘ5−ｘ1）
により算出されることを特徴とする請求項５に記載の補正回路。
【請求項７】
前記第３の近似式と前記第４の近似式によって、ある入力値ｘに対する出力値ｙと理想値ｚとの差分は実質的にゼロとなるような出力値ｙ’を出力することを特徴とする請求項５又は６に記載の補正回路。
【請求項８】
前記パラメータとして、入力値ｘ4、ｘ5、又は、出力値ｙ4、ｙ5を有することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載の補正回路。
【請求項９】
前記入力値は電流値であり、前記出力値は電圧値であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の補正回路。
【請求項１０】
前記電流値は、電流センサにより検出され
前記電圧値は、電流センサにより出力されることを特徴とする請求項９に記載の補正回路。
【請求項１１】
前記電圧値を、前記パラメータにより補正することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の補正回路。
【請求項１２】
前記パラメータはメモリ領域に格納されており、前記パラメータによる補正は演算領域により実行されることを特徴とする請求項１１に記載の補正回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力特性を所望の理想特性に近づけるような特性補正を行う方法に関し、また、該特性補正アルゴリズムを有する補正回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の補正方法として、例えば、特許文献１、２に記載されている補正方法がある。特許文献１においては、入出力特性の変曲点を求め、近接する変曲点２点間ごとに近似式を算出することで、理想値を算出する方法を開示している。
【０００３】
また、特許文献２においては、出力値に対する理想値が記載された補正テーブルをマイクロコンピュータに保存しておき、マイクロコンピュータに入力された出力値に応じて理想値を出力することで補正を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１２０４２８号公報
【特許文献２】特開２００８−１７０２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された方法では、変曲点を持たない入出力特性や変曲点の見極めが困難な入出力特性の場合には、補正が困難であるという課題がある。
【０００６】
また、特許文献２に開示された方法では、出力値に応じた理想値を記憶させることが必要なため、補正精度を向上させるためには、保存する出力値と理想値のデータ数を増やす必要がある。そのため、マイクロコンピュータに保存するデータ量が多くなり、高コスト化する可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は、低コストで、精度の高い補正を行うことが可能な補正アルゴリズム、及び、該補正アルゴリズムを有する補正回路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】
【０００８】
本発明に係る補正回路は、第１の近似式と第２の近似式を含むパラメータを有することを特徴とし、入力値ｘとしてのｘ１、ｘ２、ｘ３（ｘ１＜ｘ２＜ｘ３）のそれぞれに対して、出力値ｙとしてのｙ１、ｙ２、ｙ３と理想値ｚとしてのｚ１、ｚ２、ｚ３が存在し、ｘ１は理想値ｚ１と出力値ｙ１との差分がゼロになるような値であり、ｘ２は理想値ｚ２と出力値ｙ２との差分の絶対値がｘ１からｘ３までの間において最大になるような値であり、ｘ３は理想値ｚ３と出力値ｙ３との差分がゼロになるような値であり、第１の近似式は、ｘ１とｘ２の間の区間において、ある入力値ｘに対する出力値ｙと理想値ｚとの差分を小さくするような２次関数以上の近似式であり、第２の近似式は、ｘ２とｘ３の間の区間において、ある入力値ｘに対する出力値ｙと理想値ｚとの差分を小さくするような２次関数以上の近似式であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、低コストで、精度の高い補正を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用可能な電流センサの電流電圧特性（出力特性）と理想特性を示した図
【図２】図１の電流電圧特性図を横軸に電圧値を取り、縦軸に出力値と理想値の差分を取った図に書き換えた図
【図３】補正回路によって、電流センサからの出力値が補正されることを説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（概要の説明）
以下、本発明に係る補正アルゴリズムについて図１を参照しながら説明する。図１は、本発明を適用可能な電流センサの電流電圧特性（出力特性）と理想特性を示した図である。
【００１２】
図１において、横軸は入力値の一例としての電流値を示し、縦軸は出力値の一例としての電圧値を示している。例えば、磁気抵抗素子から構成される電流センサによって、センシング対象に流れる電流の電流値から電圧値を出力することを考える。電流センサはセンシング対象である電流線を囲うように、電流線に取り付けられる。ここで、電流線に電流が流れることによって生じる磁界により磁気抵抗素子の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化を電圧に換算することで電流センサとしての出力を得ることが出来るが、この抵抗変化は磁界に対して比例して変化しない。従って、電流センサが検出する電流値を横軸に取り、該電流値から出力される電圧値を縦軸に取った場合の電流電圧特性（入出力特性）は、図１に示すように非直線的な性質を示す。なお、電流値の変化に対する電圧値の変化は比例するのが理想的であるので、図１においては、理想特性も示している。
【００１３】
ここで、非直線的な電流電圧特性を、理想的な電流電圧特性である理想特性に近付ける補正アルゴリズムを考える。
【００１４】
（近似式算出方法の説明）
まず、入力値ｘとしてのｘ１、ｘ２、ｘ３（ｘ１＜ｘ２＜ｘ３）のそれぞれに対して、出力値ｙとしてのｙ１、ｙ２、ｙ３と理想値ｚとしてのｚ１、ｚ２、ｚ３が存在するとする。ここで、ｘ１は理想値ｚ１と出力値ｙ１との差分がゼロになるような値である。また、ｘ２は理想値ｚ２と出力値ｙ２との差分の絶対値がｘ１からｘ３までの間において最大になるような値である。また、ｘ３は理想値ｚ３と出力値ｙ３との差分がゼロになるような値である。そして、本発明の補正回路は、第１の近似式と第２の近似式を含むパラメータを有している。ここで、第１の近似式とは、ｘ１とｘ２の間の区間において、ある入力値ｘに対する出力値ｙと理想値ｚとの差分を小さくするような２次関数以上の近似式であり、第２の近似式とは、ｘ２とｘ３の間の区間において、ある入力値ｘに対する出力値ｙと理想値ｚとの差分を小さくするような２次関数以上の近似式であることを特徴としている。そして、該パラメータにより、出力値ｙは補正され、理想値に近づいた補正された出力値を得ることが可能となる。つまり、本発明の補正回路は、第１の近似式と第２の近似式によって、ある入力値ｘに対する出力値ｙと理想値ｚとの差分が実質的にゼロとなるような出力値ｙ’を出力することとなる。ここで、“実質的に”とは、出力値ｙと理想値ｚとの差分の±２％未満の範囲内のことを言う。
【００１５】
本発明の補正アルゴリズムによると、区間数が少ないにもかかわらず、精度の高い補正ができるという効果がある。なお、この場合、理想値ｚは以下の式（１）で算出されることが好ましい。
【００１６】
式（１）ｚ＝（ｙ３−ｙ１）／（ｘ３−ｘ１）ｘ＋｛ｘ１（ｙ３−ｙ１）−ｙ１（ｘ３−ｘ１）｝／（ｘ３−ｘ１）
また、本発明の補正回路は、第３の近似式と第４の近似式をさらに含むパラメータを有しても構わない。この場合、入力値ｘとしてのｘ４、ｘ５（ｘ３＜ｘ４＜ｘ５）のそれぞれに対して、出力値ｙとしてのｙ４、ｙ５と理想値ｚとしてのｚ４、ｚ５が存在するとする。ここで、ｘ４は理想値ｚ４と出力値ｙ４との差分の絶対値がｘ３からｘ５までの間において最大になるような値である。また、ｘ５は理想値ｚ５と出力値ｙ５との差分がゼロになるような値である。ここで、第３の近似式とは、ｘ３とｘ４の間の区間において、ある入力値ｘに対する出力値ｙと理想値ｚとの差分を小さくするような２次関数以上の近似式であり、第４の近似式とは、ｘ４とｘ５の間の区間において、ある入力値ｘに対する出力値ｙと理想値ｚとの差分を小さくするような２次関数以上の近似式であることを特徴としている。そして、該パラメータにより、出力値ｙは補正され、理想値に近づいた補正された出力値を得ることが可能となる。つまり、本発明の補正回路は、第１の近似式、第２の近似式、第３の近似式及び第４の近似式によって、ある入力値ｘに対する出力値ｙと理想値ｚとの差分が実質的にゼロとなるような出力値ｙ’を出力することとなる。ここで、“実質的に”とは、出力値ｙと理想値ｚとの差分の±２％未満の範囲内のことを言う。
【００１７】
この補正アルゴリズムによっても、区間数が少ないにもかかわらず、精度の高い補正ができるという効果がある。なお、この場合、理想値ｚは以下の式（２）で算出されることが好ましい。
式（２）ｚ＝（ｙ５−ｙ１）／（ｘ５−ｘ１）ｘ＋｛ｘ１（ｙ５−ｙ１）−ｙ１（ｘ５−ｘ１）｝／（ｘ５−ｘ１）
以下、図１、図２を参照して、具体的に説明する。図２は、図１の電流電圧特性図を横軸に電圧値を取り、縦軸に出力値と理想値の差分を取った図に書き換えた図である。
【００１８】
（近似式算出方法の具体例１）
例えば、図１、図２において、ｘ１、ｘ２、ｘ３として、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３をそれぞれ選択し、ｙ１、ｙ２、ｙ３として、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３をそれぞれ選択するとする。Ｉ１は理想値と出力値の差分がゼロとなるような値であり、条件を満たしている。同様に、Ｉ２は理想値と出力値の差分の絶対値がＩ１からＩ３までの間（Ｖ１からＶ３までの間）において最大となるような値であり、条件を満たしている。同様に、Ｉ３は理想値と出力値の差分がゼロとなるような値であり、条件を満たしている。ここで、区間Ａ（Ｉ１とＩ２の間の区間、もしくは、Ｖ１とＶ２の間の区間）及び、区間Ｂ（Ｉ２とＩ３の間の区間、もしくは、Ｖ２とＶ３の間の区間）のそれぞれにおいて、出力値と理想値の差分を小さくするような２次関数以上の近似式（ここでは、３次関数の近似式）である第１の近似式ΔＺ１と第２の近似式ΔＺ２を算出している。これが、本発明の補正アルゴリズムに含まれる近似式となる。ここで、第１の近似式ΔＺ１の補正係数として、ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１を取得することができ、第２の近似式ΔＺ２の補正係数として、ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２を取得することができる。なお、４次関数以上の次数の関数で近似式を求めても構わない。この場合、次元の数だけ補正係数数が増えることとなる。
【００１９】
なお、近似式ΔＺ１、ΔＺ２は、以下の式で表される。
（式３）ΔＺ１＝ａ１Ｖ３＋ｂ１Ｖ２＋ｃ１Ｖ＋ｄ１（Ｖ１≦Ｖ＜Ｖ２、Ｉ１≦Ｉ＜Ｉ２）
（式４）ΔＺ２＝ａ２Ｖ３＋ｂ２Ｖ２＋ｃ２Ｖ＋ｄ２（Ｖ２≦Ｖ＜Ｖ３、Ｉ２≦Ｉ＜Ｉ３）
（近似式算出方法の具体例２）
また、例えば、図１、図２において、ｘ１、ｘ２、ｘ３として、Ｉ１、Ｉ４、Ｉ５をそれぞれ選択し、ｙ１、ｙ２、ｙ３として、Ｖ１、Ｖ４、Ｖ５をそれぞれ選択しても構わない。Ｉ１は理想値と出力値の差分がゼロとなるような値であり、条件を満たしている。同様に、Ｉ４は理想値と出力値の差分の絶対値がＩ１からＩ５までの間（Ｖ１からＶ５までの間）において最大となるような値であり、条件を満たしている。同様に、Ｉ５は理想値と出力値の差分がゼロとなるような値であり、条件を満たしている。この場合においても、具体例１と同様に、３次関数の近似式を算出し、補正係数として、ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２、ｃ１、ｃ２、ｄ１、ｄ２を取得することができる。
【００２０】
（近似式算出方法の具体例３）
また、例えば、図１、図２において、ｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４、ｘ５として、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５をそれぞれ選択し、ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４、ｙ５として、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５をそれぞれ選択するとする。Ｉ１は理想値と出力値の差分がゼロとなるような値であり、条件を満たしている。同様に、Ｉ２は理想値と出力値の差分の絶対値がＩ１からＩ３までの間（Ｖ１からＶ３までの間）において最大となるような値であり、条件を満たしている。同様に、Ｉ３は理想値と出力値の差分がゼロとなるような値であり、条件を満たしている。同様に、Ｉ４は理想値と出力値との差分の絶対値がＩ３からＩ５までの間（Ｖ３からＶ５までの間）において最大になるような値である。また、Ｉ５は理想値と出力値との差分がゼロになるような値である。ここで、区間Ａ（Ｉ１とＩ２の間の区間、もしくは、Ｖ１とＶ２の間の区間）、区間Ｂ（Ｉ２とＩ３の間の区間、もしくは、Ｖ２とＶ３の間の区間）、区間Ｃ（Ｉ３とＩ４の間の区間、もしくは、Ｖ３とＶ４の間の区間）及び、区間Ｄ（Ｉ４とＩ５の間の区間、もしくは、Ｖ４とＶ５の間の区間）のそれぞれにおいて、出力値と理想値の差分を小さくするような２次関数以上の近似式（ここでは、３次関数の近似式）である第１の近似式ΔＺ１、第２の近似式ΔＺ２、第３の近似式ΔＺ３、第４の近似式ΔＺ４を算出している。これが、本発明の補正アルゴリズムに含まれる近似式となる。ここで、第１の近似式ΔＺ１の補正係数として、ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１を取得することができ、第２の近似式ΔＺ２の補正係数として、ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２を取得することができ、第３の近似式ΔＺ３の補正係数として、ａ３、ｂ３、ｃ３、ｄ３を取得することができ、第４の近似式ΔＺ４の補正係数として、ａ４、ｂ４、ｃ４、ｄ４を取得することができる。なお、４次関数以上の次数の関数で近似式を求めても構わない。この場合、次元の数だけ補正係数の数が増えることとなる。
【００２１】
なお、近似式ΔＺ３、ΔＺ４は、以下の式で表される。
（式５）ΔＺ３＝ａ３Ｖ３＋ｂ３Ｖ２＋ｃ３Ｖ＋ｄ３（Ｖ３≦Ｖ＜Ｖ４、Ｉ３≦Ｉ＜Ｉ４）
（式６）ΔＺ４＝ａ４Ｖ３＋ｂ４Ｖ２＋ｃ４Ｖ＋ｄ４（Ｖ４≦Ｖ≦Ｖ５、Ｉ４≦Ｉ≦Ｉ５）
（パラメータの記憶）
そして、例えば、近似式として３次関数を選択した場合には、３次関数の近似式から得られた補正係数ａ１〜ａｎ、ｂ１〜ｂｎ、ｃ１〜ｃｎ、ｄ１〜ｄｎと、３次関数の近似式ΔＺ１〜ΔＺｎと、区間分けに使用した入力値Ｉ１〜Ｉｎ、又は、出力値Ｖ１〜Ｖｎをパラメータとして、マイクロコンピュータなどの回路に記憶させておく。なお、“ｎ”は、区間分けの個数に相当する。
【００２２】
（補正回路による補正方法の実施形態）
上記のように算出したパラメータを用いて、出力値を補正する方法について、図３を用いて説明することとする。図３は、補正回路によって、電流センサからの出力値が補正されることを説明する図である。
【００２３】
図３に示すように、磁気抵抗素子から構成される電流センサ１０がセンシング対象に流れた電流を検出し、検出した電流値に対応した電圧値を出力する。出力された電圧値は増幅器１２、１３により利得を調整され、Ｄ／Ａ変換器であるオフセット調整手段１４によりオフセットが調整され、Ａ／Ｄ変換器であるアナログデジタル変換器１５を介してマイクロコンピュータ１６などの補正回路に入力される。そして、マイクロコンピュータ１６内のメモリ領域に記憶されたパラメータを用いて、演算領域において、電圧値の補正を実施する。その後、マイクロコンピュータ１６から補正された電圧値１８が出力されることとなる。なお、メモリ領域には、記憶手段１７によってパラメータが記憶されている。
【００２４】
（その他）
上記実施形態においては、入力対象を検出するセンサとして、電流センサを用いて説明したが、電流センサに限定されることはない。例えば、角速度センサ、加速度センサなどのセンサにおいても、適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の補正回路によると、低コストで、精度の高い補正を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００２６】
１０  電流センサ
１１  定電圧源
１２、１３  増幅器  
１４  オフセット調整手段
１５  アナログデジタル変換器
１６  マイクロコンピュータ
１７  記憶手段
１８  補正された電圧値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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