(57)【要約】【課題】オーバーサンプリングを採用した場合でも、２つの検出部からデータの同時性を高めることのできる検出装置における検出方法、および検出装置を提供すること。【解決手段】ロータリエンコーダでは、データ検出期間Ｔ内における第１データＤSINの取得回数と第２データＤCOSの取得回数の和が３回以上、例えば、５回である。かかるオーバーサンプリングを行うにあたって、第１データＤSINの取得回数と第２データＤCOSの取得回数の和が３回以上の奇数であるため、奇数回目のタイミングで取得された第１データＤSINの相加平均を用いて第１検出値ＥSINを決定し、偶数回目のタイミングで取得された第２データの相加平均を用いて第２検出値ＥCOSを決定した場合、第１検出値ＥSINおよび第２検出値ＥCOSはいずれも、データ検出期間Ｔの中央の時間ｔ３に対応する。【選択図】図５
2015087113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定時間毎に複数回のタイミングが設定されたデータ検出期間内において、奇数回目および偶数回目のうちの一方のタイミングで第１検出部からの第１データを得るとともに、奇数回目および偶数回目のうちの他方のタイミングで、第２検出部からの第２データを得るデータ取得工程と、
前記第１データに基づいて前記データ検出期間における前記第１検出値を決定し、前記第２データに基づいて前記データ検出期間内における第２検出値を決定する検出値決定工程と、
前記データ取得工程では、前記データ検出期間内における前記第１データの取得回数と前記第２データの取得回数の和を３回以上の奇数回とすることを特徴とする検出装置におけるデータ検出方法。
【請求項２】
前記データ取得工程では、前記データ検出期間内における前記第１データの取得回数と前記第２データの取得回数の和を５回以上とすることを特徴とする請求項１に記載の検出装置におけるデータ検出方法。
【請求項３】
前記第１検出部は第１アナログデータを連続して出力するとともに、前記第２検出部は第２アナログデータを連続して出力し、
前記第１アナログデータと前記第２アナログデータとを交互にデジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバータを設けておき、
前記データ取得工程では、前記Ａ／Ｄコンバータによって、前記一方のタイミングで前記第１アナログデータをデジタルデータに変換した結果を前記第１データとし、前記他方のタイミングで前記第２アナログデータをデジタルデータに変換した結果を前記第２データとすることを特徴とする請求項２に記載の検出装置におけるデータ検出方法。
【請求項４】
前記検出値決定工程では、前記第１データの相加平均により前記第１検出値を決定し、前記第２データの相加平均により前記第２検出値を決定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の検出装置におけるデータ検出方法。
【請求項５】
前記検出値決定工程では、前記第１データを加算して前記第１検出値の算出を行い、前記第２データを加算して前記第２検出値の算出を行い、
前記第１検出値の算出および前記第２検出値の算出の少なくとも一方では、前記データ検出期間の中央に対して前側および後側で対称な係数を乗じた加重加算を行うことにより、前記第１検出値のビット長と前記第２検出値のビット長とを一致させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の検出装置におけるデータ検出方法。
【請求項６】
前記係数として、前記データ検出期間の中央に近い時間に得たデータに対して前記データ検出期間の中央から遠い時間に得たデータより大の係数を乗じた加重加算を行うことを特徴とする請求項５に記載の検出装置におけるデータ検出方法。
【請求項７】
前記係数は、２のべき乗であることを特徴とする請求項５または６に記載の検出装置におけるデータ検出方法。
【請求項８】
前記第１検出部は磁気抵抗素子の第１磁気抵抗膜であり、
前記第２検出部は前記磁気抵抗素子の第２磁気抵抗膜であり、
前記第１磁気抵抗膜は、前記磁気抵抗素子に対して相対回転する磁石からの磁界変化に基づいて、ＳＩＮ波からなる前記第１アナログデータを出力し、
前記第２磁気抵抗膜は、前記磁石からの磁界変化に基づいてＣＯＳ波からなる前記第２アナログデータを出力し、
前記検出値決定工程の後、前記第１検出値および前記第２検出値に対応する逆正接に基づいて前記磁気抵抗素子に対する前記磁石の角度位置を算出することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の検出装置におけるデータ検出方法。
【請求項９】
前記データ検出期間が連続して設定されており、
今回の前記データ検出期間では、前記複数回のタイミングのうち、奇数回目のタイミングで前記第１データを得、偶数回目で前記第２データを得、
次回の前記データ検出期間では、前記複数回のタイミングのうち、偶数回目で前記第１データを得、奇数回目で前記第２データを得ることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の検出装置におけるデータ検出方法。
【請求項１０】
前記複数回のタイミングは、前記データ検出期間内における前記第１データの取得回数と前記第２データの取得回数との和によって前記データ検出期間を除した時間毎に設定されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の検出装置におけるデータ検出方法。
【請求項１１】
第１検出部と、
第２検出部と、
一定時間毎に複数回のタイミングが設定されたデータ検出期間内において、奇数回目および偶数回目のうちの一方のタイミングで前記第１検出部からの第１データを得るとともに、奇数回目および偶数回目のうちの他方のタイミングで、前記第２検出部からの第２データを得るデータ取得部と
前記第１データに基づいて前記データ検出期間における前記第１検出値を決定し、前記第２データに基づいて前記データ検出期間内における第２検出値を決定する検出値決定部と、
を有することを特徴とする検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリエンコーダ等の検出装置におけるデータ検出方法、および検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固定体に対する回転体の回転を検出するロータリエンコーダでは、例えば、回転体の側にマグネットを設け、固定体の側に磁気抵抗素子やホール素子を備えた磁気センサ装置（検出装置）が設けられる。かかる磁気センサ装置のうち、例えば、磁気抵抗素子を備えた磁気センサ装置では、基板の一方面に磁気抵抗膜からなる磁気抵抗膜が形成されており、磁気抵抗膜によって構成した２相（Ａ相およびＢ相）のブリッジ回路から出力された２つの出力に基づいて、回転体の角度速度や角度位置等を検出する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
すなわち、図７に示すように、Ａ相の出力はＳＩＮ波を示し、Ｂ相の出力はＣＯＳ波を示すため、所定のタイミングで得たＡ相のデータとＢ相のデータから逆正接を求めれば、磁気センサ装置に対する磁石の角度位置を求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１１８０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のロータリエンコーダでは、Ａ相のデータおよびＢ相のデータのいずれにも高い信頼性が求められる。このため、図７に模式的に示すように、データ検出期間Ｔ内に一定時間毎に複数回のタイミングを設定しておき、奇数回目のタイミング（時間ｔ１、ｔ３、ｔ５）で得られたＡ相のデータの相加平均と、偶数回目タイミング（時間ｔ２、ｔ４、ｔ６）で得られたＢ相のデータの相加平均とを用いて逆正接が求めるオーバーサンプリングが用いられる。
【０００６】
しかしながら、図７に示すオーバーサンプリングでは、Ａ相のデータの相加平均は時間ｔ３におけるデータに相応するのに対して、Ｂ相のデータの相加平均は時間ｔ４におけるデータに相応するため、Ａ相のデータの相加平均とＢ相のデータとの相加平均との間には時間のずれが存在する。それ故、Ａ相のデータとＢ相のデータから逆正接を求めた際、磁気センサ装置に対する磁石の角度位置を精度よく求めることができないという問題点がある。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、オーバーサンプリングを採用した場合でも、２つの検出部からデータの同時性を高めることのできる検出装置における検出方法、および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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る検出装置におけるデータ検出方法は、一定時間毎に複数回のタイミングが設定されたデータ検出期間内において、奇数回目および偶数回目のうちの一方のタイミングで第１検出部からの第１データを得るとともに、奇数回目および偶数回目のうちの他方のタイミングで、第２検出部からの第２データを得るデータ取得工程と、前記第１データに基づいて前記データ検出期間における前記第１検出値を決定し、前記第２データに基づいて前記データ検出期間内における第２検出値を決定する検出値決定工程と、を有し、前記データ取得工程では、前記データ検出期間内における前記第１データの取得回数と前記第２データの取得回数の和を３回以上の奇数回とすることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る検出装置は、第１検出部と、第２検出部と、一定時間毎に複数回のタイミングが設定されたデータ検出期間内において、奇数回目および偶数回目のうちの一方のタイミングで前記第１検出部からの第１データを得るとともに、奇数回目および偶数回目のうちの他方のタイミングで、前記第２検出部からの第２データを得るデータ取得部と、前記第１データに基づいて前記データ検出期間における前記第１検出値を決定し、前記第２データに基づいて前記データ検出期間内における第２検出値を決定する検出値決定部と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明では、データ検出期間内における第１データの取得回数と第２データの取得回数の和が３回以上であるため、第１データおよび第２データのうち、少なくとも一方では複数回のデータが取得されるオーバーサンプリングが行われる。このため、データの信頼性を高めることができる。また、データ検出期間内における第１データの取得回数と第２データの取得回数の和が３回以上の奇数であるため、奇数回目のタイミングで取得されたデータの平均等を用いて検出値を決定し、偶数回目のタイミングで取得されたデータの平均等を用いて検出値を決定した場合、検出値はいずれも、データ検出期間の中央の時間に対応する。従って、オーバーサンプリングを採用した場合でも、２つの検出部からのデータの同時性を高めることができる。
【００１１】
本発明において、前記データ取得工程では、前記データ検出期間内における前記第１データの取得回数と前記第２データの取得回数の和を５回以上とすることが好ましい。かかる構成によれば、第１データおよび第２データの双方でオーバーサンプリングが行われるので、データの信頼性を高めることができる。
【００１２】
本発明において、前記第１検出部は第１アナログデータを連続して出力するとともに、前記第２検出部は第２アナログデータを連続して出力し、前記第１アナログデータと前記第２アナログデータとを交互にデジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバータを設けておき、前記データ取得工程では、前記Ａ／Ｄコンバータによって、前記一方のタイミングで前記第１アナログデータをデジタルデータに変換した結果を前記第１データとし、前記他方のタイミングで前記第２アナログデータをデジタルデータに変換した結果を前記第２データとする構成を採用することができる。かかる構成によれば、１つのＡ／Ｄコンバータによってオーバーサンプリングを実現することができるとともに、２つの検出部からのデータの同時性が高い。
【００１３】
本発明においては、前記検出値決定工程では、例えば、前記第１データの相加平均により前記第１検出値を決定し、前記第２データの相加平均により前記第２検出値を決定する。
【００１４】
本発明において、前記検出値決定工程では、前記第１データを加算して前記第１検出値の算出を行い、前記第２データを加算して前記第２検出値の算出を行い、前記第１検出値の算出および前記第２検出値の算出の少なくとも一方では、前記データ検出期間の中央に対して前側および後側で対称な係数を乗じた加重加算を行うことにより、前記第１検出値のビット長と前記第２検出値のビット長とを一致させることが好ましい。この場合、前記係数として、前記データ検出期間の中央に近い時間に得たデータに対して前記データ検出期間の中央から遠い時間に得たデータより大の係数を乗じた加重加算を行うことが好ましい。かかる構成によれば、除算を用いなくても、第１検出値および第２検出値の決定を行うことができる。従って、データ処理の負荷を軽減することができるので、処理の高速化を図ることができる。また、加重加算を行うことにより、第１検出値のビット長と第２検出値のビット長とを一致させるため、第１検出値と第２検出値とを用いた演算などを容易に行うことができる。
【００１５】
この場合、前記係数は、２のべき乗であることが好ましい。かかる構成によれば、ビットシフトで済むため、乗算を行わなくて済む。従って、データ処理の負荷を軽減することができるので、処理の高速化を図ることができる。
【００１６】
本発明においては、例えば、前記第１検出部は磁気抵抗素子の第１磁気抵抗膜であり、前記第２検出部は前記磁気抵抗素子の第２磁気抵抗膜であり、前記第１磁気抵抗膜は、前記磁気抵抗素子に対して相対回転する磁石からの磁界変化に基づいて、ＳＩＮ波からなる前記第１アナログデータを出力し、前記第２磁気抵抗膜は、前記磁石からの磁界変化に基づいてＣＯＳ波からなる前記第２アナログデータを出力し、前記検出値決定工程の後、前記第１検出値および前記第２検出値に対応する逆正接に基づいて前記磁気抵抗素子に対する前記磁石の角度位置を算出する構成を採用することができる。
【００１７】
本発明において、前記データ検出期間が連続して設定されており、今回の前記データ検出期間では、前記複数回のタイミングのうち、奇数回目のタイミングで前記第１データを得、偶数回目で前記第２データを得、次回の前記データ検出期間では、前記複数回のタイミングのうち、偶数回目で前記第１データを得、奇数回目で前記第２データを得ることが好ましい。奇数回目でのデータ取得は偶数回目のデータ取得に比して１回多いことになるが、かかる構成によれば、奇数回目でのデータ取得と偶数回目のデータ取得とが入れ替わるので、第１データの取得数と第２データの取得数とを同等とすることができる。
【００１８】
本発明において、前記複数回のタイミングは、前記データ検出期間内における前記第１データの取得回数と前記第２データの取得回数との和によって前記データ検出期間を除した時間毎に設定されていることが好ましい。かかる構成によれば、データ検出期間内におけるデータ取得回数を最大とすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、データ検出期間内における第１データの取得回数と第２データの取得回数の和が３回以上であるため、第１データおよび第２データのうち、少なくとも一方では複数回のデータが取得されるオーバーサンプリングが行われる。このため、データの信頼性を高めることができる。また、データ検出期間内における第１データの取得回数と第２データの取得回数の和が３回以上の奇数であるため、奇数回目のタイミングで取得されたデータの平均等を用いて検出値を決定し、偶数回目のタイミングで取得されたデータの平均等を用いて検出値を決定した場合、検出値はいずれも、データ検出期間の中央の時間に対応する。従って、オーバーサンプリングを採用した場合でも、２つの検出部からのデータの同時性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用したロータリエンコーダの説明図である。
【図２】本発明を適用したロータリエンコーダに用いた磁気抵抗素子の磁気抵抗膜の電気的な接続構造の説明図である。
【図３】本発明を適用したロータリエンコーダの原理を示す説明図である。
【図４】本発明を適用したロータリエンコーダで実施されるデータ検出方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明を適用したロータリエンコーダで実施されるオーバーサンプリングの内容を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明を適用したロータリエンコーダにおいてオーバーサンプリングを実施した効果を示す説明図である。
【図７】参考例に係るオーバーサンプリングの内容を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した検出装置としてロータリエンコーダを中心に説明する。なお、ロータリエンコーダにおいて、固定体に対する回転体の回転を検出するにあたっては、固定体にマグネットを設け、回転体に磁気抵抗素子を設けた構成、および固定体に磁気抵抗素子を設け、回転体にマグネットを設けた構成のいずれの構成を採用してもよいが、以下の説明では、固定体に磁気センサ装置を設け、回転体にマグネットを設けた構成を中心に説明する。
【００２２】
［ロータリエンコーダの概略構成］
図１は、本発明を適用したロータリエンコーダ１の説明図である。図２は、本発明を適用したロータリエンコーダ１に用いた磁気抵抗素子４の磁気抵抗膜４１〜４４の電気的な接続構造の説明図である。図３は、本発明を適用したロータリエンコーダ１の原理を示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、磁気抵抗素子４から出力される信号等の説明図、およびかかる信号と回転体２の角度位置（電気角）との関係を示す説明図である。
【００２３】
図１に示すロータリエンコーダ１は、固定体（図示せず）に対する回転体２の軸線周り（回転軸線周り）の回転を磁気センサ装置１０によって磁気的に検出する装置であり、固定体は、モータ装置のフレーム等に固定され、回転体２は、モータ装置の回転出力軸等に連結された状態で使用される。回転体２の側には、Ｎ極とＳ極とが周方向において１極ずつ着磁された着磁面２１を回転軸線方向Ｌの一方側に向けるマグネット２０が保持されており、マグネット２０は回転体２と一体に回転軸線周りに回転する。
【００２４】
固定体の側には、マグネット２０の着磁面２１に対して回転軸線方向Ｌの一方側で対向する磁気抵抗素子４、および後述する処理を行う制御部９０等を備えた磁気センサ装置１０が設けられている。また、磁気センサ装置１０は、マグネット２０に対向する位置に、第１ホール素子６１と、第１ホール素子６１に対して周方向において機械角で９０°ずれた箇所に位置する第２ホール素子６２とを備えている。
【００２５】
磁気抵抗素子４は、基板４０と、マグネット２０の位相に対して互いに９０°の位相差を有する２相の磁気抵抗膜（Ａ相（ＳＩＮ）の磁気抵抗膜（第１検出部４ａ）、およびＢ相（ＣＯＳ）の磁気抵抗膜（第２検出部４ｂ））とを備えた磁気抵抗素子である。かかる磁気抵抗素子４において、第１検出部４ａ（Ａ相の磁気抵抗膜）は、１８０°の位相差をもって回転体２の移動検出を行う＋Ａ相（ＳＩＮ＋）の磁気抵抗膜４３（第１磁気抵抗膜）、および−Ａ相（ＳＩＮ−）の磁気抵抗膜４１（第１磁気抵抗膜）を備えており、第２検出部４ｂ（Ｂ相の磁気抵抗膜）は、１８０°の位相差をもって回転体２の移動検出を行う＋Ｂ相（ＣＯＳ＋）の磁気抵抗膜４４（第２磁気抵抗膜）、および−Ｂ相（ＣＯＳ−）の磁気抵抗膜４２（第２磁気抵抗膜）を備えている。かかる構成の磁気抵抗素子４の磁気抵抗膜４１〜４４は、各磁気抵抗膜４１〜４４の抵抗値の飽和感度領域以上の磁界強度で、着磁面２１の面内方向で向きが変化する回転磁界を検出する。
【００２６】
第１検出部４ａにおいて、＋Ａ相の磁気抵抗膜４３および−Ａ相の磁気抵抗膜４１は、図２（ａ）に示すブリッジ回路を構成しており、一方端がＡ相用の電源端子ＶｃｃＡに接続され、他方端がＡ相用のグランド端子ＧＮＤＡに接続されている。＋Ａ相の磁気抵抗膜４３の中点位置には、＋Ａ相が出力される出力端子＋Ａが設けられ、−Ａ相の磁気抵抗膜４１の中点位置には、−Ａ相が出力される出力端子−Ａが設けられている。また、第２検出部４ｂにおいて、＋Ｂ相の磁気抵抗膜４４および−Ｂ相の磁気抵抗膜４２も、＋Ａ相の磁気抵抗膜４４および−Ａ相の磁気抵抗膜４１と同様、図２（ｂ）に示すブリッジ回路を構成しており、一方端がＢ相用の電源端子ＶｃｃＢに接続され、他方端がＢ相用のグランド端子ＧＮＤＢに接続されている。＋Ｂ相の磁気抵抗膜４４の中点位置には、＋Ｂ相が出力される出力端子＋Ｂが設けられ、−Ｂ相の磁気抵抗膜４２の中点位置には、−Ｂ相が出力される出力端子−Ｂが設けられている。なお、図２では便宜上、Ａ相用の電源端子ＶｃｃＡおよびＢ相用の電源端子ＶｃｃＢの各々を記載したが、Ａ相用の電源端子ＶｃｃＡとＢ相用の電源端子ＶｃｃＢとが共通になっていてもよい。また、図２では便宜上、Ａ相用のグランド端子ＧＮＤＡおよびＢ相用のグランド端子ＧＮＤＢの各々を記載したが、Ａ相用のグランド端子ＧＮＤＡとＢ相用のグランド端子ＧＮＤＢとが共通になっていてもよい。
【００２７】
本形態の磁気センサ装置１０およびロータリエンコーダ１において、磁気抵抗素子４の第１検出部４ａおよび第２検出部４ｂには、増幅回路９１ａ、９１ｂと、これらの増幅回路９１ａ、９１ｂから出力される第１アナログデータＳＩＮおよび第２アナログデータＣＯＳをデジタル変換した第１データＤSINおよび第２データＤCOSに変換するＡ／Ｄコンバータ９３と、第１データＤSINおよび第２データＤCOSに各種演算処理を行うＣＰＵ（演算回路）等を備えた制御部９０が構成されている。また、第１ホール素子６１および第２ホール素子６２には増幅回路９２ａ、９２ｂおよびＡ／Ｄコンバータ９４が設けられている。
【００２８】
かかる構成のロータリエンコーダ１においては、図３（ａ）に示すように、回転体２が１回転すると、磁石２０も１回転するため、磁気抵抗素子４からは、第１アナログデータＳＩＮおよび第２アナログデータＣＯＳが２周期分、出力される。従って、第１アナログデータＳＩＮおよび第２アナログデータＣＯＳを増幅回路９１ａ、９１ｂにより増幅した後、Ａ／Ｄコンバータ９３によって第１データＤSINおよび第２データＤCOSをデジタルデータに変換し、制御部９０に出力すると、図３（ｂ）に示すリサージュ図を求めることができる。また、第１データＤSINおよび第２データＤCOSから逆正接（θ＝ＴＡＮ-1（ＳＩＮ／ＣＯＳ））を求めれば、回転出力軸の角度位置θが分かる。また、本形態では、マグネット２０の中心からみて９０°ずれた位置に第１ホール素子６１および第２ホール素子６２が配置されている。このため、第１ホール素子６１および第２ホール素子６２の出力の組合せにより、現在位置が第１アナログデータＳＩＮおよび第２アナログデータＣＯＳが２周期分出力された中で、いずれの周期の区間に位置するかが分かる。従って、ロータリエンコーダ１は、磁気抵抗素子４での検出結果、第１ホール素子６１での検出結果、および第２ホール素子６２での検出結果に基づいて回転体２の絶対角度位置情報を生成することができ、アブソリュート動作を行うことができる。
【００２９】
（データ検出）
図４は、本発明を適用したロータリエンコーダ１で実施されるデータ検出方法を示すフローチャートである。図５は、本発明を適用したロータリエンコーダ１で実施されるオーバーサンプリングの内容を模式的に示す説明図である。
【００３０】
本形態のロータリエンコーダ１においては、第１データＤSINおよび第２データＤCOSを得るにあたっては、データの信頼性を高めることを目的に、以下に説明するオーバーサンプリングが実施される。また、第１データＤSINおよび第２データＤCOSの同時性を高めることを目的に、第１データＤSINおよび第２データＤCOSを取得するタイミングを以下のように設定してある。
【００３１】
かかる方法を実現するために、本形態のロータリエンコーダ１では、図１に示すように、Ａ／Ｄコンバータ９３において、第１アナログデータＳＩＮから第１データＤSINを得るとともに、第２アナログデータＣＯＳから第２データＤCOSを得るタイミングを制御するタイミング制御部９５が設けられている。また、制御部９０には、オーバーサンプリングにより得られた複数の第１データＤSINに基づいて今回のデータ検出期間における第１検出値ＥSINを決定する第１検出値決定部９７ａ（検出値決定部）と、第２データＤCOSに基づいて今回のデータ検出期間内における第２検出値ＥCOSを決定する第２検出値決定部９７ｂ（検出値決定部）とが構成されている。また、制御部９０には、第１検出値ＥSINと第２検出値ＥCOSとを用いて今回のデータ検出期間における逆正接（θ＝ＴＡＮ-1（ＥSIN／ＥCOS））を求める演算部９８と、逆正接（θ＝ＴＡＮ-1（ＥSIN／ＥCOS））の演算結果、第１ホール素子６１での検出結果、および第２ホール素子６２での検出結果に基づいて回転体２の今回のデータ検出期間における絶対角度位置を決定する位置決定部９６とが構成されている。ここで、タイミング制御部９５は、制御部９０の内部に設けられた構成、および制御部９０の外部に設けられた構成のいずれを採用してもよいが、本形態では、タイミング制御部９５が制御部９０の内部に設けられている。また、タイミング制御部９５は、外部指令部９９からの指令に基づいて条件が設定される。制御部９０はマイクロコンピュータから構成されており、メモリ（図示せず）に予め格納されたプログラムに基づいて、図４および図５を参照して説明する処理を行う。
【００３２】
（データ取得工程Ｓ１０）
本形態では、図４に示すように、ロータリエンコーダ１において、第１制御パルスＰ１（図５参照）によってデータ検出期間Ｔになると、以下のデータ取得工程Ｓ１０が開始する。まず、ステップＳ１において、予め外部指令部９９から指令された内容に基づいて、データ取得総回数Ｎを設定し、ステップＳ２では、変数ｎを１とする。データ取得総回数Ｎは、３回以上の奇数回、好ましくは５回以上の奇数回として設定される。本形態においては、説明の簡略化のために、データ取得総回数Ｎを５回に設定したものとして説明する。このため、本形態では、１回のデータ検出期間Ｔでは、制御パルスＰ２（図５参照）に基づいて、一定時間毎に計５回のタイミングで、第１検出部４ａからの第１データＤSINの取得と、第２検出部４ｂからの第２データＤCOSの取得とが行われる。
【００３３】
次に、ステップＳ３では、変数ｎが奇数であるかが判断される。かかる判断において、変数ｎが奇数であると判断された場合（図５における時間ｔ１）、ステップＳ４において、Ａ／Ｄコンバータ９３は、第１検出部４ａから出力されている第１アナログデータＳＩＮから第１データＤSIN（１つ目の第１データＤSIN1）を取得する。そして、ステップＳ５において、変数ｎに１を加算した後（ｎ＝２）、ステップＳ７において、変数ｎがＮであるかが判断される。ステップＳ７での判断において、変数ｎがＮでないと判断された場合、ステップＳ３に戻る。
【００３４】
次に、ステップＳ３では、変数ｎが奇数であるかが判断される。かかる判断において、変数ｎが奇数でないと判断された場合（図５における時間ｔ２）、ステップＳ６において、Ａ／Ｄコンバータ９３は、第２検出部４ｂから出力されている第２アナログデータＣＯＳから第２データＤCOS（１つ目の第２データＤCOS1）を取得する。そして、ステップＳ５において、変数ｎに１を加算した後、ステップＳ７において、変数ｎがＮであるかが判断される。ステップＳ７での判断において、変数ｎがＮでないと判断された場合、ステップＳ３に戻る。
【００３５】
次に、ステップＳ３での判断において、変数ｎが奇数であると判断された場合（図５における時間ｔ３）、ステップＳ４において、Ａ／Ｄコンバータ９３は、第１検出部４ａから出力されている第１アナログデータＳＩＮから第１データＤSIN（２つ目の第１データＤSIN2）を取得する。そして、ステップＳ５において、変数ｎに１を加算した後（ｎ＝３）、ステップＳ７において、変数ｎがＮであるかが判断される。ステップＳ７での判断において、変数ｎがＮでないと判断された場合、ステップＳ３に戻る。
【００３６】
次に、ステップＳ３での判断において、変数ｎが奇数でないと判断された場合（図５における時間ｔ４）、ステップＳ６において、Ａ／Ｄコンバータ９３は、第２検出部４ｂから出力されている第２アナログデータＣＯＳから第２データＤCOS（２つ目の第２データＤCOS2）を取得する。そして、ステップＳ５において、変数ｎに１を加算した後（ｎ＝４）、ステップＳ７において、変数ｎがＮであるかが判断される。ステップＳ７での判断において、変数ｎがＮでないと判断された場合、ステップＳ３に戻る。
【００３７】
次に、ステップＳ３での判断において、変数ｎが奇数であると判断された場合（図５における時間ｔ５）、ステップＳ４において、Ａ／Ｄコンバータ９３は、第１検出部４ａから出力されている第１アナログデータＳＩＮから第１データＤSIN（３つ目の第１データＤSIN3）を取得する。そして、ステップＳ５において、変数ｎに１を加算した後（ｎ＝５）、ステップＳ７において、変数ｎがＮであるかが判断される。
【００３８】
（検出値決定工程）
ステップＳ７での判断において、変数ｎがＮであると判断された場合、ステップＳ８において検出値決定工程が実施される。かかる検出値決定工程において、図１に示す第１検出値決定部９７ａは、第１データＤSIN（第１データＤSIN1、ＤSIN2、ＤSIN3）に基づいて今回のデータ検出期間Ｔにおける第１検出値ＥSINを決定し、図１に示す第２検出値決定部９７ｂは、第２データＤCOS（第２データＤCOS1、ＤCOS2）に基づいて第２検出値ＥCOSを決定する。例えば、第１検出値決定部９７ａは、第１データＤSIN1、ＤSIN2、ＤSIN3の相加平均を今回のデータ検出期間Ｔにおける第１検出値ＥSINと決定し、第２検出値決定部９７ｂは、第２データＤCOS1、ＤCOS2の相加平均を今回のデータ検出期間Ｔにおける第２検出値ＥCOSと決定する。
【００３９】
（演算工程）
次に、ステップＳ９においては、第１検出値ＥSINと第２検出値ＥCOSとを用いて今回のデータ検出期間における逆正接（θ＝ＴＡＮ-1（ＥSIN／ＥCOS））を求める。その結果、図１に示す位置決定部９６は、逆正接（θ＝ＴＡＮ-1（ＥSIN／ＥCOS））の演算結果、第１ホール素子６１での検出結果、および第２ホール素子６２での検出結果に基づいて回転体２の今回のデータ検出期間Ｔにおける絶対角度位置を決定する。そして、変数ｎを０とし、データ取得総回数Ｎを０に初期化して、今回のデータ検出期間Ｔが終了する。
【００４０】
その後、第１制御パルスＰ１（図５参照）によって次のデータ検出期間Ｔになると、同様な動作が繰り返される。
【００４１】
（本形態の主な効果）
図６は、本発明を適用したロータリエンコーダ１においてオーバーサンプリングを実施した効果を示す説明図である。
【００４２】
以上説明したように、本形態のロータリエンコーダ１では、データ検出期間Ｔ内における第１データＤSINの取得回数と第２データＤCOSの取得回数の和が３回以上であるため、第１データＤSINおよび第２データＤCOSのうち、少なくとも一方では複数回のデータが取得されるオーバーサンプリングが行われる。このため、データの信頼性を高めることができる。特に本形態では、データ検出期間Ｔ内における第１データＤSINの取得回数と第２データＤCOSの取得回数の和が５回以上であるため、第１データＤSINおよび第２データＤCOSの双方で複数回のデータが取得されるオーバーサンプリングが行われる。このため、データの信頼性を高めることができる。例えば、磁石２０を停止した状態で第１データＤSINおよび第２データＤCOSを取得した場合、オーバーサンプリングを実施しないときには、図６（ａ）に示すように、データのばらつきが大であるが、第１データＤSINの取得回数と第２データＤCOSの取得回数の和を５回以上としたときには、データのばらつきが小さい。
【００４３】
また、本形態では、第１データＤSINの取得回数と第２データＤCOSの取得回数の和が３回以上の奇数であるため、奇数回目のタイミングで取得された第１データＤSINの相加平均を用いて第１検出値ＥSINを決定し、偶数回目のタイミングで取得された第２データの相加平均を用いて第２検出値ＥCOSを決定した場合、第１検出値ＥSINおよび第２検出値ＥCOSはいずれも、データ検出期間Ｔの中央の時間ｔ３に対応する。従って、オーバーサンプリングを採用した場合でも、第１検出値ＥSINと第２検出値ＥCOSとの同時性を高めることができる。
【００４４】
また、本形態において、複数回のタイミングは、データ検出期間Ｔ内における第１データＤSINの取得回数と第２データＤCOSの取得回数との和によってデータ検出期間を除した時間毎に設定されている。このため、データ検出期間Ｔ内におけるデータ取得回数を最大とすることができる。
【００４５】
（検出値の決定方法の改良例）
上記実施の形態において、検出値決定工程では、相加平均を用いて第１検出値ＥSINおよび第２検出値ＥCOSを決定したが、第１データＤSINを加算して第１検出値ＥSINの算出を行い、第２データ加算して第２検出値ＥCOSの算出を行ってもよい。この場合、第１検出値ＥSINの算出および第２検出値ＥCOSの算出の少なくとも一方では、データ検出期間Ｔの中央に対して前側および後側で対称な係数を乗じた加重加算を行うことにより、第１検出値ＥSINのビット長と第２検出値ＥCOSのビット長とを一致させる。また、係数として、データ検出期間Ｔの中央に近い時間に得たデータに対してデータ検出期間Ｔの中央から遠い時間に得たデータより大の係数を乗じた加重加算を行うことにより、第１検出値のビット長と第２検出値のビット長とを一致させる。
【００４６】
かかる構成によれば、除算を用いなくても、第１検出値ＥSINおよび第２検出値ＥCOSの決定を行うことができる。従って、データ処理の負荷を軽減することができるので、処理の高速化を図ることができる。また、加重加算を行うことにより、第１検出値ＥSINのビット長と第２検出値ＥCOSのビット長とを一致させるため、第１検出値ＥSINと第２検出値ＥCOSとを用いた演算などを容易に行うことができる。
【００４７】
その際、係数は、２のべき乗を用いる。かかる構成によれば、ビットシフトで済むため、乗算を行わなくて済む。従って、データ処理の負荷を軽減することができるので、処理の高速化を図ることができる。
【００４８】
例えば、第１データＤSINを加算して第１検出値ＥSINの算出を行う際、以下の係数を乗じた値を加算した値を第１検出値ＥSINとする。
【００４９】
係数（２0）×第１データＤSIN1
係数（２1）×第１データＤSIN2
係数（２0）×第１データＤSIN3
これに対して、第２データＤCOSを加算して第２検出値ＥCOSの算出を行う際、以下の係数を乗じた値を加算した値を第２検出値ＥCOSとする。
【００５０】
係数（２1）×第２データＤCOS1
係数（２1）×第２データＤCOS2
なお、第１データＤSINの取得回数と第２データＤCOSの取得回数の和を９回とし、計５つの第１データＤSIN1〜ＤSIN5と、計４つの第２データＤCOS1〜COS4が得られた場合、係数は以下の条件１、２、３のように設定して、第１検出値ＥSINおよび第２検出値ＥCOSを決定してもよい。
【００５１】
条件１
第１検出値ＥSIN
係数（２0）×第１データＤSIN1
係数（２1）×第１データＤSIN2
係数（２1）×第１データＤSIN3
係数（２1）×第１データＤSIN4
係数（２0）×第１データＤSIN5
第２検出値ＥCOS
係数（２1）×第２データＤCOS1
係数（２1）×第２データＤCOS2
係数（２1）×第２データＤCOS3
係数（２1）×第２データＤCOS4
条件２
第１検出値ＥSIN
係数（２0）×第１データＤSIN1
係数（２0）×第１データＤSIN2
係数（２1）×第１データＤSIN3
係数（２0）×第１データＤSIN4
係数（２0）×第１データＤSIN5
第２検出値ＥCOS
係数（２0）×第２データＤCOS1
係数（２1）×第２データＤCOS2
係数（２1）×第２データＤCOS3
係数（２0）×第２データＤCOS4
条件３
第１検出値ＥSIN
係数（２0）×第１データＤSIN1
係数（２0）×第１データＤSIN2
係数（２1）×第１データＤSIN3
係数（２0）×第１データＤSIN4
係数（２0）×第１データＤSIN5
第２検出値ＥCOS
係数（２1）×第２データＤCOS1
係数（２0）×第２データＤCOS2
係数（２0）×第２データＤCOS3
係数（２1）×第２データＤCOS4
【００５２】
（他の実施の形態）
図１に示す外部指令部９９等からタイミング制御部９５での条件を切り換えて、今回のデータ検出期間Ｔでは、複数回のタイミングのうち、奇数回目のタイミングで第１データＤSINを得、偶数回目で第２データＤCOSを得、次回のデータ検出期間Ｔでは、複数回のタイミングのうち、奇数回目のタイミングで第２データＤCOSを得、偶数回目で第１データＤSINを得てもよい。奇数回目でのデータ取得は偶数回目のデータ取得に比して１回多いことになるが、かかる構成によれば、奇数回目でのデータ取得と偶数回目のデータ取得とが入れ替わるので、第１データＤSINの取得数と第２データＤCOSの取得数とを同等とすることができる。
【００５３】
（検出装置の他の例）
上記実施の形態では、ロータリエンコーダ１を例示したが、２つの検出部を有する検出装置において、交互にデータの取得を行う装置であれば、他のセンサ装置等に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１・・ロータリエンコーダ
２・・回転体
４・・磁気抵抗素子
４ａ・・第１検出部
４ｂ・・第２検出部
４１、４３・・磁気抵抗膜（第１磁気抵抗膜）
４２、４４・・磁気抵抗膜（第２磁気抵抗膜）
９０・・制御部
９３・・Ａ／Ｄコンバータ
９５・・タイミング制御部
９６・・位置決定部
９８・・演算部
ＳＩＮ・・第１アナログデータ
ＣＯＳ・・第２アナログデータ
ＤSIN・・第１データ
ＤCOS・・第２データ
ＥSIN・・第１検出値
ＥCOS・・第２検出値
【図１】
2015087113.tif 000003
【図２】
2015087113.tif 000004
【図３】
2015087113.tif 000005
【図４】
2015087113.tif 000006
【図５】
2015087113.tif 000007
【図６】
2015087113.tif 000008
【図７】
2015087113.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月26日(2014.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定時間毎に複数回のタイミングが設定されたデータ検出期間内において、奇数回目および偶数回目のうちの一方のタイミングで第１検出部からの第１データを得るとともに、奇数回目および偶数回目のうちの他方のタイミングで、第２検出部からの第２データを得るデータ取得工程と、
前記第１データに基づいて前記データ検出期間における第１検出値を決定し、前記第２データに基づいて前記データ検出期間内における第２検出値を決定する検出値決定工程と、
を有し、
前記データ取得工程では、前記データ検出期間内における前記第１データの取得回数と前記第２データの取得回数の和を３回以上の奇数回とすることを特徴とする検出装置におけるデータ検出方法。
【請求項２】
前記データ取得工程では、前記データ検出期間内における前記第１データの取得回数と前記第２データの取得回数の和を５回以上とすることを特徴とする請求項１に記載の検出装置におけるデータ検出方法。
【請求項３】
前記第１検出部は第１アナログデータを連続して出力するとともに、前記第２検出部は第２アナログデータを連続して出力し、
前記第１アナログデータと前記第２アナログデータとを交互にデジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバータを設けておき、
前記データ取得工程では、前記Ａ／Ｄコンバータによって、前記一方のタイミングで前記第１アナログデータをデジタルデータに変換した結果を前記第１データとし、前記他方のタイミングで前記第２アナログデータをデジタルデータに変換した結果を前記第２データとすることを特徴とする請求項２に記載の検出装置におけるデータ検出方法。
【請求項４】
前記検出値決定工程では、前記第１データの相加平均により前記第１検出値を決定し、前記第２データの相加平均により前記第２検出値を決定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の検出装置におけるデータ検出方法。
【請求項５】
前記検出値決定工程では、前記第１データを加算して前記第１検出値の算出を行い、前記第２データを加算して前記第２検出値の算出を行い、
前記第１検出値の算出および前記第２検出値の算出の少なくとも一方では、前記データ検出期間の中央に対して前側および後側で対称な係数を乗じた加重加算を行うことにより、前記第１検出値のビット長と前記第２検出値のビット長とを一致させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の検出装置におけるデータ検出方法。
【請求項６】
前記係数として、前記データ検出期間の中央に近い時間に得たデータに対して前記データ検出期間の中央から遠い時間に得たデータより大の係数を乗じた加重加算を行うことを特徴とする請求項５に記載の検出装置におけるデータ検出方法。
【請求項７】
前記係数は、２のべき乗であることを特徴とする請求項５または６に記載の検出装置におけるデータ検出方法。
【請求項８】
前記第１検出部は磁気抵抗素子の第１磁気抵抗膜であり、
前記第２検出部は前記磁気抵抗素子の第２磁気抵抗膜であり、
前記第１磁気抵抗膜は、前記磁気抵抗素子に対して相対回転する磁石からの磁界変化に基づいて、ＳＩＮ波からなる前記第１アナログデータを出力し、
前記第２磁気抵抗膜は、前記磁石からの磁界変化に基づいてＣＯＳ波からなる前記第２アナログデータを出力し、
前記検出値決定工程の後、前記第１検出値および前記第２検出値に対応する逆正接に基づいて前記磁気抵抗素子に対する前記磁石の角度位置を算出することを特徴とする請求項３に記載の検出装置におけるデータ検出方法。
【請求項９】
前記データ検出期間が連続して設定されており、
今回の前記データ検出期間では、前記複数回のタイミングのうち、奇数回目のタイミングで前記第１データを得、偶数回目で前記第２データを得、
次回の前記データ検出期間では、前記複数回のタイミングのうち、偶数回目で前記第１データを得、奇数回目で前記第２データを得ることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の検出装置におけるデータ検出方法。
【請求項１０】
前記複数回のタイミングは、前記データ検出期間内における前記第１データの取得回数と前記第２データの取得回数との和によって前記データ検出期間を除した時間毎に設定されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の検出装置におけるデータ検出方法。
【請求項１１】
第１検出部と、
第２検出部と、
一定時間毎に複数回のタイミングが設定されたデータ検出期間内において、奇数回目および偶数回目のうちの一方のタイミングで前記第１検出部からの第１データを得るとともに、奇数回目および偶数回目のうちの他方のタイミングで、前記第２検出部からの第２データを得るデータ取得部と、
前記第１データに基づいて前記データ検出期間における第１検出値を決定し、前記第２データに基づいて前記データ検出期間内における第２検出値を決定する検出値決定部と、を有することを特徴とする検出装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
固定体に対する回転体の回転を検出するロータリエンコーダでは、例えば、回転体の側
にマグネットを設け、固定体の側に磁気抵抗素子やホール素子を備えた磁気センサ装置（検出装置）が設けられる。かかる磁気センサ装置のうち、例えば、磁気抵抗素子を備えた磁気センサ装置では、基板の一方面に磁気抵抗膜が形成されており、磁気抵抗膜によって構成した２相（Ａ相およびＢ相）のブリッジ回路から出力された２つの出力に基づいて、回転体の角度速度や角度位置等を検出する（例えば、特許文献１参照）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る検出装置におけるデータ検出方法は、一定時間毎に複数回のタイミングが設定されたデータ検出期間内において、奇数回目および偶数回目のうちの一方のタイミングで第１検出部からの第１データを得るとともに、奇数回目および偶数回目のうちの他方のタイミングで、第２検出部からの第２データを得るデータ取得工程と、前記第１データに基づいて前記データ検出期間における第１検出値を決定し、前記第２データに基づいて前記データ検出期間内における第２検出値を決定する検出値決定工程と、を有し、前記データ取得工程では、前記データ検出期間内における前記第１データの取得回数と前記第２データの取得回数の和を３回以上の奇数回とすることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、本発明に係る検出装置は、第１検出部と、第２検出部と、一定時間毎に複数回のタイミングが設定されたデータ検出期間内において、奇数回目および偶数回目のうちの一方のタイミングで前記第１検出部からの第１データを得るとともに、奇数回目および偶数回目のうちの他方のタイミングで、前記第２検出部からの第２データを得るデータ取得部と、前記第１データに基づいて前記データ検出期間における第１検出値を決定し、前記第２データに基づいて前記データ検出期間内における第２検出値を決定する検出値決定部と、を有することを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
（検出値の決定方法の改良例）
上記実施の形態において、検出値決定工程では、相加平均を用いて第１検出値ＥSINおよび第２検出値ＥCOSを決定したが、第１データＤSINを加算して第１検出値ＥSINの算出を行い、第２データＤCOSを加算して第２検出値ＥCOSの算出を行ってもよい。この場合、第１検出値ＥSINの算出および第２検出値ＥCOSの算出の少なくとも一方では、データ検出期間Ｔの中央に対して前側および後側で対称な係数を乗じた加重加算を行うことにより、第１検出値ＥSINのビット長と第２検出値ＥCOSのビット長とを一致させる。また、係数として、データ検出期間Ｔの中央に近い時間に得たデータに対してデータ検出期間Ｔの中央から遠い時間に得たデータより大の係数を乗じた加重加算を行うことにより、第１検出値のビット長と第２検出値のビット長とを一致させる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2015087113.tif 000010