(57)【要約】【課題】  高い信頼性を備えて角度の検出などを行うことが可能な信号処理装置を提供する。【解決手段】  角度センサ１０が出力するＸ変位信号およびＹ変位信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１と、前記Ａ／Ｄ変換部１で変換したディジタル信号によって１本のラインを選択するデコード部２と、前記デコード部２が１本のラインを選択した際に、そのラインに対して予め定義しておいたベクトル量Ａおよびベクトル角φに該当するディジタル信号をそれぞれ出力するエンコード部３と、前記エンコード部３からそれぞれ出力されるディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部４とを設ける。【選択図】  図１
2005106777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実数軸Ｘに対応する入力信号の値と虚数軸Ｙに対応する入力信号の値との組み合わせで１つの信号を選択する手段と、
前記１つの信号が選択された際に、その１つの信号に予め定義してあったベクトル角φに対応する信号を出力する手段とを有することを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の信号処理装置において、
さらに、前記１つの信号が選択された際に、その１つの信号に予め定義してあったベクトル量Ａに対応する信号を出力する手段を有することを特徴とする信号処理装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の信号処理装置において、
前記１つの信号を選択する手段は、
前記実数軸Ｘに対応するアナログ入力信号と前記虚数軸Ｙに対応するアナログ入力信号とをディジタル信号に変換する機能と、
前記ディジタル信号をデコードし、１本のラインを選択する機能とを有し、
前記ベクトル角φに対応する信号を出力する手段は、
前記１本のラインが選択された際に、そのラインにおいて予め定義してあった前記ベクトル角φに該当するディジタル信号を出力する機能と、
前記ベクトル角φに該当するディジタル信号をアナログ信号に変換する機能とを有することを特徴とする信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号処理装置に関し、特に、角度の検出を行う信号処理装置に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明者が検討したところによれば、角度の検出を行う信号処理装置に関しては、以下のような技術が考えられる。
【０００３】
例えば、角度の検出を行う際には、一般的に、角度センサからの出力信号を、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などで演算し、検出を行う方法が用いられる。その一例として、特許文献１には、３つの磁気センサのアナログ出力信号の中から２つのアナログ出力信号を選択し、それらをディジタル信号に変換し、ＣＰＵによって演算処理を行うことで方位角度を算出する電子方位計及び電子方位計付時計が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３２１０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記のような角度の検出を行う信号処理装置の技術について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。
【０００５】
例えば、背景技術で述べたようなＣＰＵ等を用いる方法は、通常、マイクロコンピュータ（マイコン）などによって演算プログラムを実行することで実現される。しかしながらこの方法では、場合によっては、例えば演算プログラムが暴走することなどが予想される。このため、とりわけ高い信頼性が要求される分野などに用いる場合は、高品質のマイコンを使ったり、複数のマイコンを設けたりなど、相応の安全設計を施す必要がある。このようなことから、より好ましくは、プログラムによる演算処理を用いずに角度の検出を行う方法が望まれる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、高い信頼性を備えて角度の検出などを行うことが可能な信号処理装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【０００９】
本発明による信号処理装置は、実数軸Ｘに対応する入力信号の値と虚数軸Ｙに対応する入力信号の値との組み合わせで１つの信号を選択する手段と、前記１つの信号が選択された際に、その１つの信号に予め定義してあったベクトル角φに対応する信号を出力する手段とを有するものである。
【００１０】
これによって、プログラムによる演算処理を行わずに、ベクトル角φを検出することなどが可能になる。
【００１１】
また、本発明による信号処理装置は、さらに、前記１つの信号が選択された際に、その１つの信号に予め定義してあったベクトル量Ａに対応する信号を出力する手段を有するものである。
【００１２】
これによって、プログラムによる演算処理を行わずに、ベクトル量Ａも検出することが可能になり、実数軸Ｘと虚数軸Ｙで表されるＸ＋ｊＹのベクトル空間から、ベクトル量Ａとベクトル角φで表されるＡ∠φのベクトル空間へ変換することなどが可能になる。
【００１３】
ここで、前記１つの信号を選択する手段は、例えば、前記実数軸Ｘに対応するアナログ入力信号と前記虚数軸Ｙに対応するアナログ入力信号とをディジタル信号に変換する機能と、前記ディジタル信号をデコードし、１本のラインを選択する機能とを有し、前記ベクトル角φに対応する信号を出力する手段は、前記１本のラインが選択された際に、そのラインにおいて予め定義してあった前記ベクトル角φに該当するディジタル信号を出力する機能と、前記ベクトル角φに該当するディジタル信号をアナログ信号に変換する機能とを有するものである。
【００１４】
これによって、例えば角度センサなどからのアナログ信号を入力として、その入力に対し、ベクトル角φに比例するアナログ信号を出力することなどが可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
プログラムによる演算処理を用いずに、デコーダ等を用いて角度の検出などを行うことで、高い信頼性を確保することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施の形態の信号処理装置において、その構成の一例を示すブロック図である。図１に示す信号処理装置３０は、例えば、角度センサ１０が検出したアナログ信号となるＸ変位信号およびＹ変位信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１と、前記ディジタル信号をデコードするデコード部２と、前記デコード部２の出力信号をエンコードするエンコード部３と、前記エンコード部３の出力信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部４などから構成される。
【００１８】
角度センサ１０は、例えば、内周部１１に、Ｘ変位センサ１２とＹ変位センサ１３が取り付けられ、外周部１４に、信号源１５が取り付けられている。前記Ｘ変位センサ１２およびＹ変位センサ１３は、例えばホール素子などであり、前記信号源１５は、例えば磁石などである。
【００１９】
そして、内周部１１を基準に外周部１４が回転すると、前記Ｘ変位センサ１２およびＹ変位センサ１３によってそれぞれ検出される信号源１５の信号量が変化する。Ｘ変位センサ１２およびＹ変位センサ１３は、その変化に応じたアナログ信号（Ｘ変位信号およびＹ変位信号）を出力する。なお、ここでは本発明を判り易くするため、角度センサの一例を示したが、角度センサの構成等は本発明の本質ではなく、勿論これに限定されるものではない。
【００２０】
Ａ／Ｄ変換部１は、例えば、前記Ｘ変位信号とＹ変位信号に対応してＡ／Ｄ変換器１ａとＡ／Ｄ変換器１ｂを有し、デコード部２は、例えば、前記Ａ／Ｄ変換器１ａとＡ／Ｄ変換器１ｂに対応して実数部デコーダ２ａと虚数部デコーダ２ｂを有する。エンコード部３は、例えば、ベクトル角φに対応したディジタル信号を出力するφエンコーダ３ａと、ベクトル量Ａに対応したディジタル信号を出力するＡエンコーダ３ｂとを有する。Ｄ／Ａ変換部４は、例えば、前記φエンコーダ３ａとＡエンコーダ３ｂに対応して、出力電圧Ｖφと出力電圧ＶＡを発生するＤ／Ａ変換器４ａとＤ／Ａ変換器４ｂを有する。
【００２１】
つぎに、図１に示した信号処理装置３０の動作の一例について説明する。まず始めに、入出力動作の概要を図２を用いて説明する。図２は、本発明の一実施の形態の信号処理装置において、その入出力動作の一例を示す説明図であり、（ａ）はベクトル角φとベクトル量Ａと関係の一例を示し、（ｂ）は角度センサからの入力信号とベクトル角φとの関係の一例を示し、（ｃ）はベクトル角φと出力信号Ｖφとの関係の一例を示すものである。
【００２２】
例えば、前記図１において、角度センサ１０の外周部１４が内周部１１を基準に回転した場合、図２（ａ）に示すように、内周部１４を基準とした外周部１１の位置関係は、実数軸Ｘと虚数軸ＹからなるＸ＋ｊＹのベクトル空間の中で、ベクトル角φとベクトル量Ａを用いて表される。なお、図１で示したような回転系の角度センサ１０の場合だと、ベクトル量Ａは常に一定値となるため位置関係を表すのに必須の要素ではないが、前記ベクトル空間の中の任意の位置を示したいような場合は必要な要素となる。
【００２３】
そして、前記角度センサ１０の外周部１４が回転することで、内周部１１のＸ変位センサ１２およびＹ変位センサ１３からは、外周部１４と内周部１１とのベクトル角φに応じて、例えば図２（ｂ）に示すようなＸ変位信号およびＹ変位信号が出力される。図１で示した信号処理装置３０は、このようなＸ変位信号およびＹ変位信号を受けて、例えば図２（ｃ）に示すように、そのベクトル角φに比例した出力電圧Ｖφを出力する。また、図２には明示していないが、ベクトル量Ａに対応した出力電圧ＶＡを出力することもできる。
【００２４】
ここで従来技術においては、マイクロコンピュータなどを用いて、前記Ｘ変位信号およびＹ変位信号の値からｔａｎ-1（Ｙ／Ｘ）で求められるベクトル角φを、ＣＰＵなどによるプログラム処理で計算するような方法が用いられていた。一方、図１に示した信号処理装置３０を用いると、ハードウェアのみの処理によって、ベクトル角φなどを検出し、それに対応した出力電圧Ｖφを生成することができる。その具体的な動作の一例を図３を用いて説明する。
【００２５】
図３は、本発明の一実施の形態の信号処理装置において、その詳細な動作の一例を示す図であり、（ａ）は図１のデコード部とエンコード部の構成と動作の一例を示し、（ｂ）は（ａ）の動作を補足するための説明図である。ここでは説明を判り易くするため、図１におけるＡ／Ｄ変換器１ａ，１ｂを、それぞれ仮に４ビット構成とし、Ｄ／Ａ変換器４ａを、仮に６ビット構成とする。
【００２６】
そうすると、前記図２（ｂ）に示したようなＸ変位信号とＹ変位信号を、それぞれＡ／Ｄ変換器１ａとＡ／Ｄ変換器１ｂでディジタル信号に変換した場合、そのディジタル信号によって例えば図３（ｂ）に示すような座標空間を形成することができる。すなわち、実数軸Ｘおよび虚数軸Ｙを、前記Ａ／Ｄ変換器１ａ，１ｂの４ビット構成に伴いそれぞれ１５分割したような空間である。
【００２７】
ここで、Ｘ変位信号とＹ変位信号に対しＡ／Ｄ変換を行った値が、例えば共に「１１０１」（１０進数では１３）であるとし、この場合の位置関係を図３（ｂ）に示す。この場合、図３（ｂ）のように検出したいベクトル角φは４５°前後となる。そして、このＡ／Ｄ変換器１ａからの「１１０１」出力とＡ／Ｄ変換器１ｂからの「１１０１」出力が、図３（ａ）に示した実数部デコーダ２ａと虚数部デコーダ２ｂに入力されると、それに対応した１本のラインが選択される。
【００２８】
そして、φエンコーダ３ａにおいて、前記デコーダ部２の各ライン毎にそれぞれベクトル角φのディジタル信号を予め定義しておくことで、前記１本のラインが選択された際にベクトル角φのディジタル信号を出力することができる。図３（ａ）においては、前記Ａ／Ｄ変換器１ａ，１ｂからの「１１０１」入力に対応するラインが選択された際に、例えば「００１０００」（４５°）を出力するように定義しておく。
【００２９】
また、同様に、Ａエンコーダ３ｂにおいて、前記デコーダ部２の各ライン毎にそれぞれベクトル量Ａのディジタル信号を予め定義しておくことで、前記１本のラインが選択された際にベクトル量Ａのディジタル値を出力することもできる。そして、これらのディジタル信号の出力は、Ｄ／Ａ変換部４でアナログ信号に変換され、これによって前記図２（ｃ）に示したような出力電圧Ｖφを得ることができる。
【００３０】
すなわち、前記図３（ｂ）を例とした場合、デコード部２によって、実数軸Ｘの値と虚数軸Ｙの値によって決まる１つの交点を選択し、エンコード部３によって、その交点の位置によって一義的に決まるベクトル角φとベクトル量Ａを出力する。なお、図１に示したような回転系の角度センサ１０の場合には、取り得る交点が限られるので、Ａ／Ｄ変換部１やデコード部２等のビット数を削減することも可能である。つまり、例えば、図３（ｂ）において実数軸Ｘの値が決まれば、それに対応する虚数軸Ｙの値は２つ（もしくは１つ）に限られるので、そのいずれかを切り分けられる程度のビット数を備えればよい。
【００３１】
ところで、図１に示した信号処理装置３０は、図４に示すように、ベクトル量Ａとベクトル角φから実数軸Ｘの値と虚数軸Ｙの値を算出することも可能である。図４は、本発明の一実施の形態の信号処理装置において、図１を変形した構成の一例を示す概略図である。図４に示す信号処理装置は、例えば、前述した図１の信号処理装置３０と逆の変換を行う変換部２０を有している。
【００３２】
つまり、ここでの処理は、図１の場合と逆方向の流れとなり、ベクトル量Ａとベクトル角φをディジタル信号に変換し、それを図１のエンコード部３と逆方向の流れでデコードして１本のラインを選択し、その選択した１本のラインを図１のデコード部２と逆方向の流れでエンコード後、その出力信号をアナログ信号に変換するといった処理になる。
【００３３】
以上のように、本発明の一実施の形態の信号処理装置によれば、例えば、以下のような効果を得ることができる。
【００３４】
（１）プログラムによる演算処理を用いずにデコーダ等のハードウェア処理によって、角度の検出等が可能になるため、高い信頼性を確保できる。これによって、例えば、飛行機や自動車などといった安全性が要求される分野において、とりわけ最適な技術となる。
【００３５】
（２）プログラムによる演算処理を用いないため、処理速度が速くなる。
【００３６】
（３）マイクロコンピュータなどに比べると、回路規模を小さくすることができる。
【００３７】
（４）ベクトル演算において、Ｘ＋ｊＹとＡ∠φとの間の双方向変換が可能になる。
【００３８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態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。
【００３９】
例えば、図１におけるデコード部２およびエンコード部３は、マスクＲＯＭなどを用いて実現することもできる。すなわち、図３（ａ）の例では、４ビット×４ビット×６Ｉ／Ｏ構成のＲＯＭなどを用いてもよい。また、例えば、図１および図４に示すような信号処理装置は、角度センサへの適用に限らず、ベクトル演算を必要とする回路全般に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施の形態の信号処理装置において、その構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態の信号処理装置において、その入出力動作の一例を示す説明図であり、（ａ）はベクトル角φとベクトル量Ａと関係の一例を示し、（ｂ）は角度センサからの入力信号とベクトル角φとの関係の一例を示し、（ｃ）はベクトル角φと出力信号Ｖφとの関係の一例を示すものである。
【図３】本発明の一実施の形態の信号処理装置において、その詳細な動作の一例を示す図であり、（ａ）は図１のデコード部とエンコード部の構成と動作の一例を示し、（ｂ）は（ａ）の動作を補足するための説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態の信号処理装置において、図１を変形した構成の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  Ａ／Ｄ変換部
１ａ，１ｂ  Ａ／Ｄ変換器
２  デコード部
２ａ  実数部デコーダ
２ｂ  虚数部デコーダ
３  エンコード部
３ａ  φエンコーダ
３ｂ  Ａエンコーダ
４  Ｄ／Ａ変換部
４ａ，４ｂ  Ｄ／Ａ変換器
１０  角度センサ
１１  内周部
１２  Ｘ変位センサ
１３  Ｙ変位センサ
１４  外周部
１５  信号源
２０  変換部
３０  信号処理装置
【図１】
2005106777.tif 000003
【図２】
2005106777.tif 000004
【図３】
2005106777.tif 000005
【図４】
2005106777.tif 000006