(57)【要約】【課題】コードパターン列の数が２列、検出素子の数が８個で、分解能が１．５度以下かつ区切りの良い３６０度の公約数である絶対角検出装置を提供する。【解決手段】絶対角検出装置を、回転ディスク１と、回転ディスク１の回転中心Ｏを中心とする円周上に設けられた第１コードパターン列２及び第２コードパターン列３と、第１コードパターン列２に対向して等間隔に配置された５個の検出素子４〜８よりなる第１検出素子群１０と、第２コードパターン列３に対向して等間隔に配置された３個の検出素子１１〜１３よりなる第２検出素子群１４とを含んで構成する。第１検出素子群１０から供給される５個のコード符号の組合せにより得られるコード及び第２検出素子群１４から供給される３個のコード符号の組合せにより得られるグレイコードを循環型グレイコードとする。【選択図】図２
2005062177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に保持された回転ディスクと、当該回転ディスクの回転中心を中心とする円周上に設けられた第１コードパターン列及び第２コードパターン列と、前記第１コードパターン列に対向して等間隔に配置された複数個の検出素子よりなる第１検出素子群と、前記第２コードパターン列に対向して等間隔に配置された複数個の検出素子よりなる第２検出素子群と、前記第１検出素子群から供給される複数個のコード符号及び前記第２検出素子群から供給される複数個のコード符号をそれぞれ前記回転ディスクの回転角度に変換する変換手段とからなり、
前記第１検出素子群から供給される複数個のコード符号の組合せにより得られるコード列と前記第２検出素子群から供給される複数個のコード符号の組合せにより得られるコード列とを組み合わせて、１セクタ内で隣接するコード列が１ビットずつ変化しており、かつ前記１セクタの最初のコード列と最後のコード列とが１ビット変化するように設定されたグレイコードを出力することを特徴とする絶対角検出装置。
【請求項２】
前記第１検出素子群を構成する複数個の検出素子を、前記１セクタとして設定された角度を前記第１検出素子群を構成する検出素子の数で除算した角度のピッチで前記第１コードパターン列に対向して配置すると共に、前記第２検出素子群を構成する複数個の検出素子を、前記１セクタとして設定された角度を前記第２検出素子群を構成する検出素子の数で除算した角度のピッチで前記第２コードパターン列に対向して配置し、前記第１検出素子群から供給される前記第１検出素子群を構成する検出素子の数に応じた数のコード符号の組合せにより得られるコード列は、前記回転ディスクが前記１セクタとして設定された角度を前記第１検出素子群を構成する検出素子の数と予め定められた所望の分解能の角度とで除算した商として求められるステップ数に相当する角度だけ回転するごとにコード列の桁が１桁ずつ移動し、前記第２検出素子群から供給される前記第２検出素子群を構成する検出素子の数に応じた数のコード符号の組合せにより得られるコード列は、前記回転ディスクが前記１セクタとして設定された角度を前記第２検出素子群を構成する検出素子の数と予め定められた所望の分解能の角度とで除算した商として求められるステップ数に相当する角度だけ回転するごとにコード列の桁が１桁トずつ移動することを特徴とする請求項１に記載の絶対角検出装置。
【請求項３】
前記第１検出素子群を５個の検出素子で構成すると共に前記第２検出素子群を３個の検出素子で構成し、前記第１検出素子群から供給される５個のコード符号の組合せにより得られるコード列が、６個の５ビットコード列の組合せよりなる６ステップの循環型コードになっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の絶対角検出装置。
【請求項４】
前記１セクタを１８０度に設定し、前記第１検出素子群を構成する５個の検出素子を３６度ピッチで配置すると共に、前記第２検出素子群を構成する３個の検出素子を６０度ピッチで配置し、前記第１検出素子群から供給される５個のコード符号の組合せにより得られるコード列は、前記回転ディスクが２４ステップ分に相当する３６度回転するごとにコード列の桁が１桁ずつ移動し、前記第２検出素子群から供給される３個のコード符号の組合せにより得られるコード列は、前記回転ディスクが４０ステップ分に相当する６０度回転するごとにコード列の桁が１桁ずつ移動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。
【請求項５】
前記第２検出素子群から供給される３個のコード符号の組合せにより得られる３ビットコード列は、前記第１検出素子群から供給される５個のコード符号の組合せにより得られる５ビットコード列として同一のものが繰り返される際には１ビットずつ変化するように設定し、前記５ビットコード列が１桁変化する際には同一の３ビットコード列を繰り返すように設定し、かつ前記３ビットコード列が４０ステップ移動するごとに１桁ずつ移動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。
【請求項６】
前記５ビットコード列及び前記３ビットコード列により作成される８ビットコード列を、１８０度、１２０度、９０度、７２度、６０度などの３６０度の公約数に設定されたセクタの絶対角度検出用に割り当てたことを特徴とする請求項３に記載の絶対角検出装置。
【請求項７】
前記６個の５ビットコード列の組合せが、（１００００）、（１０１００）、（１１１００）、（１１１１０）、（１１０１０）、（１１０００）の組合せよりなることを特徴とする請求項３に記載の絶対角検出装置。
【請求項８】
前記６個の５ビットコード列をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆとし、これら６個の５ビットコード列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの繰り返し回数をｎＡ，ｎＢ，ｎＣ，ｎＤ，ｎＥ，ｎＦとしたとき、ｎＡ＋ｎＢ＋ｎＣ＋ｎＤ＋ｎＥ＋ｎＦ＝２４となる所定の繰り返し回数で前記６個の５ビットコード列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを繰り返すことを特徴とする請求項７に記載の絶対角検出装置。
【請求項９】
前記６個の５ビットコード列をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆとし、これら６個の５ビットコード列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの繰り返し回数をｎＡ，ｎＢ，ｎＣ，ｎＤ，ｎＥ，ｎＦとしたとき、ｎＡ＝ｎＢ＝ｎＣ＝ｎＤ＝ｎＥ＝ｎＦ＝４としたことを特徴とする請求項８に記載の絶対角検出装置。
【請求項１０】
前記第１検出素子群を６個の検出素子で構成すると共に前記第２検出素子群を３個の検出素子で構成し、前記第１検出素子群から供給される６個のコード符号の組合せにより得られるグレイコードが、８個の６ビットコード列の組合せよりなる８ステップの循環型コードになっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の絶対角検出装置。
【請求項１１】
前記１セクタを１８０度に設定し、前記第１検出素子群を構成する６個の検出素子を３０度ピッチで配置すると共に、前記第２検出素子群を構成する３個の検出素子を６０度ピッチで配置し、前記第１検出素子群から供給される６個のコード符号の組合せにより得られるグレイコードは、前記回転ディスクが２０ステップ分に相当する３０度回転するごとにコード列の桁が１桁ずつ移動し、前記第２検出素子群から供給される３個のコード符号の組合せにより得られるコード列は、前記回転ディスクが４０ステップ分に相当する６０度回転するごとにコード列の桁が１桁ずつ移動することを特徴とする請求項１０に記載の絶対角検出装置。
【請求項１２】
前記第２検出素子群から供給される３個のコード符号の組合せにより得られる３ビットコード列は、前記第１検出素子群から供給される６個のコード符号の組合せにより得られる６ビットコード列として同一のものが繰り返される際には１桁ずつ変化するように設定し、前記６ビットコード列が１桁変化する際には同一の３ビットコード列を繰り返すように設定し、かつ前記３ビットコード列が４０ステップ移動するごとに１桁ずつ移動することを特徴とする請求項１０に記載の絶対角検出装置。
【請求項１３】
前記６ビットコード列及び前記３ビットコード列により作成される９ビットコード列を、１８０度、１２０度、９０度、７２度、６０度などの３６０度の公約数に設定されたセクタの絶対角度検出用に割り当てたことを特徴とする請求項１０に記載の絶対角検出装置。
【請求項１４】
前記８個の６ビットコード列の組合せが（１０００００）、（１１００００）、（１０１０００）、（１１１０００）、（１１０１００）、（１０１１００）、（１１１１００）、（１１１０１０）、（１１１１１０）から選択される８個の６ビットコード列の組合せよりなることを特徴とする請求項１０に記載の絶対角検出装置。
【請求項１５】
前記８個の６ビットコード列をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈとし、これら８個の６ビットコード列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの繰り返し回数をｎＡ，ｎＢ，ｎＣ，ｎＤ，ｎＥ，ｎＦ，ｎＧ，ｎＨとしたとき、ｎＡ＋ｎＢ＋ｎＣ＋ｎＤ＋ｎＥ＋ｎＦ＋ｎＧ＋ｎＨ＝２０となる所定の繰り返し回数で前記８個の６ビットコード列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈを繰り返すことを特徴とする請求項１４に記載の絶対角検出装置。
【請求項１６】
前記８個の６ビットコード列をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈとし、これら８個の６ビットコード列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの繰り返し回数をｎＡ，ｎＢ，ｎＣ，ｎＤ，ｎＥ，ｎＦ，ｎＧ，ｎＨとしたとき、ｎＡ〜ｎＨが２又は３であることを特徴とする請求項１４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、絶対角検出装置に係り、特に、回転ディスクに形成されるコードパターン列の構成と、これと対向に配置される検出素子の配列とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車のステアリングシャフトと車体との間に絶対角検出装置を備え、絶対角検出装置にて検出されたステアリングホイールの操舵角度、操舵速度及び操舵方向等に基づいてサスペンションの減衰力制御やオートマチックトランスミッションのシフトポジション制御それに四輪操舵車における後輪の操舵制御などを行う技術が知られている。ステアリングシャフトは、ニュートラル位置から右方向及び左方向にそれぞれ２乃至３回転するように構成された多回転体であるので、その操舵角度等の検出には、絶対角検出装置を必要とする。
【０００３】
絶対角を一定の分解能で検出する装置としては、ＢＣＤコードを用いる装置、Ｍ系列コードを用いる装置及びグレイコードを用いる装置などが従来より知られているが、中でもグレイコードを用いる装置は、連鎖するグレイコードの各ステップの前後におけるビットの変化が常に１カ所であるように変化するものであり、読み出し用のタイミングパルスが不要であるため高分解能化に有利であり、最も一般的に用いられている。
【０００４】
自動車用の絶対角検出装置では、ステアリングシャフトの可動角度（±７２０度〜±１０８０度）をセクタと呼ばれる一定の角度範囲に分割し、各セクタ内において一定の分解能でグレイコードを割り当てるのが一般的である。１セクタを何度にするかは、セクタ検出方式の精度や出力ビット数によって決定されるが、３６０度または１８０度に設定されることが多い。
【０００５】
また、自動車用の絶対角検出装置は、サスペンションや車輪などの保安装置の制御に適用されるものであるので、高精度の制御を実現するため、０．５度乃至２度程度の高い分解能を有していることが要求される。
【０００６】
従来より、この種の絶対角検出装置としては、回転ディスクに１列のコードパターン列を形成し、当該コードパターン列に９個の検出素子を対向に配置して、１セクタが３６０度で分解能２度を実現したもの、及び回転ディスクに３列のコードパターン列を形成し、各コードパターン列に合計９個の検出素子を対向に配置して、１セクタが３６０度で分解能１．１２５度を実現するか、回転ディスクに２列のコードパターン列を形成し、各コードパターン列に合計１０個の検出素子を対向に配置して、１セクタが３６０度で分解能０．９度を実現したもの（例えば、特許文献１参照）が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−２８３９６号公報（図１〜図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、自動車用絶対角検出装置においては、単に高分解能であるだけでは足りず、各種制御装置における検出信号の取り扱いを容易なものにするため、分解能を１．５度、１．０度、０．５度など区切りの良い値にすることが強く求められている。また、回転ディスクに形成されるコードパターン列の数や当該コードパターン列に対向に配置される検出素子の数に関しては、絶対角検出装置の小型化、低コスト化に対応するため、また、コードパターン列の数についても、検出素子の数についても、少ない方が望ましいことは言うまでもない。
【０００８】
しかるに、上述した従来の絶対角検出装置は、前述の要求を満たしていない。また、従来のコードパターン列が１列では、８ビットグレイコードによる絶対角検出で分解能１．５度、１．０度、０．５度の実現は不可能である。さらにまた、従来のコードパターン列が１列では、９ビットグレイコードによる絶対角検出で分解能１．５度を実現することは不可能である。
【０００９】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その第１の目的は、コードパターン列の数が２列、検出素子の数が複数個で、分解能が１．５度以下かつ３６０度の区切りの良い公約数である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】
【００１０】
本発明は、前記の課題を解決するため、絶対角検出装置を、回転可能に保持された回転ディスクと、当該回転ディスクの回転中心を中心とする円周上に設けられた第１コードパターン列及び第２コードパターン列と、前記第１コードパターン列に対向して等間隔に配置された複数個の検出素子よりなる第１検出素子群と、前記第２コードパターン列に対向して等間隔に配置された複数個の検出素子よりなる第２検出素子群と、前記第１検出素子群から供給される複数個のコード符号及び前記第２検出素子群から供給される複数個のコード符号をそれぞれ前記回転ディスクの回転角度に変換する変換手段とからなり、前記第１検出素子群から供給される複数個のコード符号の組合せにより得られるコード列と前記第２検出素子群から供給される複数個のコード符号の組合せにより得られるコード列とを組み合わせて、１セクタ内で隣接するコード列が１桁ずつ変化しており、かつ前記１セクタの先端のコード列と最後のコード列とが１桁変化するように設定されたグレイコード（以下、単に「循環型グレイコード」という。）を出力するという構成にした。
【００１１】
このように、第１及び第２検出素子群からそれぞれ供給される複数個のコード符号の組合せにより得られる各コード列を組み合わせて循環型グレイコードとすることで、コードパターン列の数が２列、検出素子の数が複数個、分解能が１．５度以下、かつ３６０度の公約数である絶対角検出装置を実現できる。ここで、第１検出素子群を構成する複数個の検出素子と第２検出素子群を構成する複数個の検出素子との合計数は、循環型グレイコードの数がインクリメンタル型の信号として得ることのできるコード数よりも多く設定し、高分解能の絶対角検出を実現するためには７個以上とすることが好ましい。換言するなら、その合計数が６個以下であると、インクリメンタル型信号として得られるコード数の数と同程度となり、循環型グレイコードを用いた高分解能の絶対角検出を行う上での有効性がなくなる。なお、循環型グレイコードは、インクリメンタル型コードが絶対角を検出できず、また、Ｍコードはタイミングパルスが必要で見掛け上の精度を２倍必要とするのに対して、最小限のコード列で回転体の絶対角を高精度に検出できるので好ましい。
【００１２】
また、本発明は、前記構成の絶対角検出装置において、前記第１検出素子群を構成する複数個の検出素子を、前記１セクタとして設定された角度を前記第１検出素子群を構成する検出素子の数で除算した角度のピッチで前記第１コードパターン列に対向して配置すると共に、前記第２検出素子群を構成する複数個の検出素子を、前記１セクタとして設定された角度を前記第２検出素子群を構成する検出素子の数で除算した角度のピッチで前記第２コードパターン列に対向して配置し、前記第１検出素子群から供給される前記第１検出素子群を構成する検出素子の数に応じた数のコード符号の組合せにより得られるコード列は、前記回転ディスクが前記１セクタとして設定された角度を前記第１検出素子群を構成する検出素子の数と予め定められた所望の分解能の角度とで除算した商として求められるステップ数に相当する角度だけ回転するごとにコード列の桁が１桁ずつ移動し、前記第２検出素子群から供給される前記第２検出素子群を構成する検出素子の数に応じた数のコード符号の組合せにより得られるコード列は、前記回転ディスクが前記１セクタとして設定された角度を前記第２検出素子群を構成する検出素子の数と予め定められた所望の分解能の角度とで除算した商として求められるステップ数に相当する角度だけ回転するごとにコード列の桁が１桁ずつ移動するという構成にした。
【００１３】
かかる構成により、２列のコードパターン列に循環性を与えることができ、分解能を１．５度以下でかつ３６０度の区切りの良い公約数にすることができる。
【００１４】
また、本発明は、前記構成の絶対角検出装置において、前記第１検出素子群を５個の検出素子で構成すると共に前記第２検出素子群を３個の検出素子で構成し、前記第１検出素子群から供給される５個のコード符号の組合せにより得られるコード列が、６個の５ビットコード列の組合せよりなる６ステップの循環型グレイコードになっているという構成にした。
【００１５】
このように、各検出素子群に含まれる検出素子の数を割り振り、５ビット側の検出素子群から供給される符号の組合せにより得られるグレイコードを６ステップの循環型コードにすると、コードパターン列の数が２列、検出素子の数が８個で、分解能が１．５度以下でかつ３６０度の区切りの良い公約数である絶対角検出装置を実現できる。
【００１６】
また、本発明は、前記構成の絶対角検出装置において、前記１セクタを１８０度に設定し、前記第１検出素子群を構成する５個の検出素子を３６度ピッチで配置すると共に、前記第２検出素子群を構成する３個の検出素子を６０度ピッチで配置し、前記第１検出素子群から供給される５個のコード符号の組合せにより得られるコード列は、前記回転ディスクが２４ステップ分に相当する３６度回転するごとにコード列の桁が１桁ずつ移動し、前記第２検出素子群から供給される３個のコード符号の組合せにより得られるコード列は、前記回転ディスクが４０ステップ分に相当する６０度回転するごとにコード列の桁が１桁ずつ移動するという構成にした。
【００１７】
かかる構成により、１セクタ１８０度内で２列のコードパターン列に循環性を与えることができ、検出素子の数を８個として、分解能を１．５度以下でかつ３６０度の区切りの良い公約数にすることができる。
【００１８】
また、本発明は、前記構成の絶対角検出装置において、前記第２検出素子群から供給される３個のコード符号の組合せにより得られる３ビットコード列は、前記第１検出素子群から供給される５個のコード符号の組合せにより得られる５ビットコード列として同一のものが繰り返される際には１桁ずつ変化するように設定し、前記５ビットコード列が１桁変化する際には同一の３ビットコード列を繰り返すように設定し、かつ前記３ビットコード列が４０ステップ移動するごとに１ビットずつ移動するという構成にした。
【００１９】
かかる構成により、同一の６ビットコード列を繰り返した場合にも２列のコードパターン列の循環性を確保することができ、検出素子の数を９個として、分解能を１．５度以下でかつ３６０度の区切りの良い公約数にすることができる。
【００２０】
また、本発明は、前記構成の絶対角検出装置において、前記５ビットコード列及び前記３ビットコード列により作成される８ビットコード列を、１８０度、１２０度、９０度、７２度、６０度などの３６０度の公約数に設定されたセクタの絶対角度検出用に割り当てるという構成にした。
【００２１】
このように、１セクタを３６０度の公約数に設定すると、コードパターン列の数が２列、検出素子の数が９個で、分解能を３６０度の区切りの良い公約数にすることができる。例えば、１セクタを１８０度、１２０度、９０度、７２度又は６０度に設定すると、分解能はそれぞれ１．５度、１．０度、０．７５度、０．６度又は０．５度となる。
【００２２】
また、本発明は、前記構成の絶対角検出装置において、前記６個の５ビットコード列の組合せが、（１００００）、（１０１００）、（１１１００）、（１１１１０）、（１１０１０）、（１１０００）の組合せよりなるという構成にした。
【００２３】
これら６個の５ビットコード列は、いずれもどの桁から読み始めても同じコードが現れないので、これら６個の５ビットコード列を組み合わせることにより、循環型グレイコードを作ることができる。
【００２４】
また、本発明は、前記構成の絶対角検出装置において、前記６個の５ビットコード列をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆとし、これら６個の５ビットコード列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの繰り返し回数をｎＡ，ｎＢ，ｎＣ，ｎＤ，ｎＥ，ｎＦとしたとき、ｎＡ＋ｎＢ＋ｎＣ＋ｎＤ＋ｎＥ＋ｎＦ＝２４となる所定の繰り返し回数で前記６個の５ビットコード列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを繰り返すという構成にした。
【００２５】
かかる構成では、分解能が１．５度である場合、６個の６ビットコード列を組み合わせただけでは６ステップ分に相当する９度分のコード列しか作れず、１８ステップ分に相当する２７度分の５ビットコード列が不足する。そこで、６個の５ビットコード列を総計が２４ステップの５ビットコード列の組合わせとなるように繰り返すことによって高分解能の絶対角が実現できる。
【００２６】
また、本発明は、前記構成の絶対角検出装置において、前記６個の５ビットコード列をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆとし、これら６個の５ビットコード列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの繰り返し回数をｎＡ，ｎＢ，ｎＣ，ｎＤ，ｎＥ，ｎＦとしたとき、ｎＡ＝ｎＢ＝ｎＣ＝ｎＤ＝ｎＥ＝ｎＦ＝４とするという構成にした。
【００２７】
各ビットコード列の繰り返し回数は、ｎＡ＋ｎＢ＋ｎＣ＋ｎＤ＋ｎＥ＋ｎＦ＝２４という制約からは、ｎＡ＝ｎＤ＝５、ｎＢ＝ｎＥ＝４、ｎＣ＝ｎＦ＝３とすることもできるし、ｎＡ＝ｎＤ＝７、ｎＢ＝ｎＥ＝４、ｎＣ＝ｎＦ＝１とすることもできるし、ｎＡ＝ｎＢ＝５、ｎＣ＝ｎＤ＝４、ｎＥ＝ｎＦ＝３とすることもできる。しかし、５ビット側の検出素子の１つが破損した場合のフェールセーフを考えると、各ビットコード列の繰り返し回数は、できるだけ同じ数か近い数にし、最大繰り返し数を小さくすることが望ましい。また、最後の組合せ、即ち、ｎＡ＝ｎＢ＝５、ｎＣ＝ｎＤ＝４、ｎＥ＝ｎＦ＝３は、５ビット側のコード列を３６度ごとに桁が移動する循環型コードとし、３ビットコードが４０ステップごとに１桁ずつ移動させることにより、８ビットのコード列を全体としてグレイコードにしなくてはならないという制約をクリアできないことから、採用することができない。６個の５ビットコード列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの繰り返し回数をｎＡ＝ｎＢ＝ｎＣ＝ｎＤ＝ｎＥ＝ｎＦ＝４とすると、これらの制約を全てクリアすることができ、５ビット側の検出素子の１つが破損した場合にも、最大１．５度×４＝６度で誤りを認識できるので、故障時の絶対角検出装置の安全性、信頼性を高いものにすることができる。
【００２８】
また、本発明は、前記構成の絶対角検出装置において、前記第１検出素子群を６個の検出素子で構成すると共に前記第２検出素子群を３個の検出素子で構成し、前記第１検出素子群から供給される６個の符号の組合せにより得られるグレイコードが、８個の６ビットコード列の組合せよりなる８ステップの循環型コードになっているという構成にした。
【００２９】
このように、各検出素子群に含まれる検出素子の数を割り振り、６ビット側の検出素子群から供給される符号の組合せにより得られるグレイコードを８ステップの循環型グレイコードにすると、コードパターン列の数が２列、検出素子の数が９個で、分解能が１．５度以下かつ３６０度の区切りの良い公約数である絶対角検出装置を実現できる。
【００３０】
また、本発明は、前記構成の絶対角検出装置において、前記１セクタを１８０度に設定し、前記第１検出素子群を構成する６個の検出素子を３０度ピッチで配置すると共に、前記第２検出素子群を構成する３個の検出素子を６０度ピッチで配置し、前記第１検出素子群から供給される６個のコード符号の組合せにより得られるグレイコードは、前記回転ディスクが２０ステップ分に相当する３０度回転するごとにコード列の桁が１桁ずつ移動し、前記第２検出素子群から供給される３個のコード符号の組合せにより得られるコード列は、前記回転ディスクが４０ステップ分に相当する６０度回転するごとにコード列の桁が１桁ずつ移動するという構成にした。
【００３１】
かかる構成により、１セクタ１８０度内で２列のコードパターン列に循環性を与えることができ、検出素子の数を９個として、分解能を１．５度以下でかつ３６０度の区切りの良い公約数にすることができる。
【００３２】
また、本発明は、前記構成の絶対角検出装置において、前記第２検出素子群から供給される３個のコード符号の組合せにより得られる３ビットコード列は、前記第１検出素子群から供給される６個のコード符号の組合せにより得られる６ビットコード列として同一のものが繰り返される際には１ビットずつ変化するように設定し、前記６ビットコード列が１桁変化する際には同一の３ビットコード列を繰り返すように設定し、かつ前記３ビットコード列が４０ステップ移動するごとに１桁ずつ移動するという構成にした。
【００３３】
かかる構成により、同一の６ビットコード列を繰り返した場合にも２列のコードパターン列の循環性を確保することができ、検出素子の数を９個として、分解能を１．５度以下でかつ３６０度の区切りの良い公約数にすることができる。
【００３４】
また、本発明は、前記構成の絶対角検出装置において、前記６ビットコード列及び前記３ビットコード列により作成される９ビットコード列を、１８０度、１２０度、９０度、７２度、６０度などの３６０度の公約数に設定されたセクタの絶対角度検出用に割り当てるという構成にした。
【００３５】
このように、１セクタを３６０度の公約数に設定すると、コードパターン列の数が２列、検出素子の数が９個で、分解能を３６０度の区切りの良い公約数にすることができる。例えば、１セクタを１８０度、１２０度、９０度、７２度又は６０度に設定すると、分解能はそれぞれ１．５度、１．０度、０．７５度、０．６度又は０．５度となる。
【００３６】
また、本発明は、前記構成の絶対角検出装置において、前記８個の６ビットコード列の組合せが、（１０００００）、（１１００００）、（１０１０００）、（１１１０００）、（１１０１００）、（１０１１００）、（１１１１００）、（１１１０１０）、（１１１１１０）から選択される８個の６ビットコード列の組合せよりなるという構成にした。
【００３７】
これら９個の６ビットコード列は、いずれもどの桁から読み始めても同じコードが現れないので、これら９個の６ビットコード列より選択された８個の６ビットコード列を組み合わせることにより、循環型グレイコードを作ることができる。
【００３８】
また、本発明は、前記構成の絶対角検出装置において、前記８個の６ビットコード列をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈとし、これら８個の６ビットコード列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの繰り返し回数をｎＡ，ｎＢ，ｎＣ，ｎＤ，ｎＥ，ｎＦ，ｎＧ，ｎＨとしたとき、ｎＡ＋ｎＢ＋ｎＣ＋ｎＤ＋ｎＥ＋ｎＦ＋ｎＧ＋ｎＨ＝２０となる所定の繰り返し回数で前記８個の６ビットコード列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈを繰り返すという構成にした。
【００３９】
分解能が１．５度である場合、８個の６ビットコード列を組み合わせただけでは８ステップ分に相当する１２度分のコード列しか作れず、１２ステップ分に相当する１８度分の６ビットコード列が不足する。そこで、８個の６ビットコード列を総計が２０ステップの６ビットコード列の組合わせとなるように繰り返すことが必要である。
【００４０】
また、本発明は、前記構成の絶対角検出装置において、前記８個の６ビットコード列をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈとし、これら８個の６ビットコード列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの繰り返し回数をｎＡ，ｎＢ，ｎＣ，ｎＤ，ｎＥ，ｎＦ，ｎＧ，ｎＨとしたとき、ｎＡ＋ｎＢ＋ｎＣ＋ｎＤ＋ｎＥ＋ｎＦ＋ｎＧ＋ｎＨ＝２０とし、さらには、ｎＡ〜ｎＨが２又は３であるという構成にした。
【００４１】
各ビットコード列の繰り返し回数は、例えばｎＡ＝ｎＣ＝ｎＥ＝ｎＧ＝４、ｎＢ＝ｎＤ＝ｎＦ＝ｎＨ＝１とすることもできるし、ｎＡ＝ｎＣ＝ｎＥ＝ｎＧ＝３、ｎＢ＝ｎＤ＝ｎＦ＝ｎＨ＝２とすることもできるし、ｎＡ＝ｎＥ＝５、ｎＢ＝ｎＣ＝ｎＦ＝ｎＧ＝２、ｎＤ＝ｎＨ＝１とすることもできる。しかし、６ビット側の検出素子の１つが破損した場合のフェールセーフを考えると、各ビットコード列の繰り返し回数は、できるだけ同じ数か近い数にし、最大繰り返し数を小さくすることが望ましい。よって、例えばｎＡ＝ｎＣ＝ｎＥ＝ｎＧ＝３、ｎＢ＝ｎＤ＝ｎＦ＝ｎＨ＝２とすると、６ビット側の検出素子の１つが破損した場合にも、最大１．５度×３＝４．５度で誤りを認識できるので、故障時の絶対角検出装置の安全性、信頼性を高いものにすることができる。
【００４２】
また、本発明は、前記構成の絶対角検出装置において、前記第２検出素子群から供給される３個の符号の組合せにより得られる３ビットコード列の桁が、前記第１検出素子群から供給される６個の符号の組合せにより得られる６ビットコード列の繰り返し位置で１桁ずつ移動するという構成にした。
【００４３】
このように、６ビットコード列の繰り返し位置で３ビットコード列の桁を１桁ずつ移動すると、６ビットコード列を繰り返しても全体として９ビットコード列の桁を移動することができるので、１セクタの範囲内で１．５度以下の分解能を実現できる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の絶対角検出装置は、前記第１検出素子群から供給される複数個のコード符号の組合せにより得られるコード列と前記第２検出素子群から供給される複数個のコード符号の組合せにより得られるコード列とを組み合わせて、１セクタ内で隣接するコード列が１ビットずつ変化しており、かつ前記１セクタの先端のコード列と最後のコード列とが１ビット変化するように設定された循環型グレイコードを出力するので、コードパターン列の数が２列、分解能が１．５度以下、かつ３６０度の公約数である絶対角検出装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明に係る絶対角検出装置の第１実施形態例を、図１乃至図３に基づいて説明する。図１は第１実施形態例に係る絶対角検出装置の構成図、図２は第１実施形態例に係る絶対角検出装置のグレイコードパターンの一例を示す表図、図３は第１実施形態例に係る絶対角検出装置のフェールセーフ性能を示すグラフ図である。
【００４６】
第１実施形態例に係る絶対角検出装置は、図１に示すように、回転ディスク１と、回転ディスク１の回転中心Ｏを中心とする円周上に１セクタを１８０度として設けられた第１コードパターン列２及び第２コードパターン列３と、第１コードパターン列２に対向して等間隔に配置された５個の検出素子４，５，６，７，８よりなる第１検出素子群１０と、第２コードパターン列３に対向して等間隔に配置された３個の検出素子１１，１２，１３よりなる第２検出素子群１４と、第１検出素子群１０から供給される５個のコード符号及び第２検出素子群１４から供給される３個のコード符号を回転ディスク１の回転角度に変換する変換手段１５と、前記各検出素子４〜８，１１〜１３及び変換手段１５を実装する回路基板１６とから構成されている。
【００４７】
第１コードパターン列２及び第２コードパターン列３は、透孔や切り欠きなどの光学パターン又は磁気パターン若しくは抵抗体パターンなどをもって構成される。検出素子４〜８，１１〜１３は、コードパターン列２，３の構成に応じて選択され、コードパターン列２，３が光学パターンからなる場合にはフォトインタラプタ、コードパターン列２，３が磁気パターンからなる場合には磁気検出素子、コードパターン列２，３が抵抗体パターンからなる場合には集電ブラシが備えられる。
【００４８】
変換手段１５は、各検出素子４〜８，１１〜１３によって検出されたコード符号を回転ディスク１の回転角度に変換するものであって、半導体集積回路等をもって構成される。
【００４９】
第１検出素子群１０を構成する５個の検出素子４〜８は、３６度ピッチで第１コードパターン列２に対向して配置され、第２検出素子群１４を構成する３個の検出素子１１〜１３は、６０度ピッチで第２コードパターン列３に対向して配置される。
【００５０】
第１コードパターン列２は、どの桁から読み始めても同じコードが現れない６個の５ビットコード列、即ち、（１００００）、（１０１００）、（１１１００）、（１１１１０）、（１１０１０）、（１１０００）を組合せた６ステップの循環型コードになっている。
【００５１】
なお、分解能が１．５度である場合、６個の５ビットコード列を組み合わせただけでは９度分のコード列しか作れず、２７度分（１８ステップ分）の５ビットコード列が不足する。そこで、６ステップの５ビットコード列をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆとし、これら６ステップの５ビットコード列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの繰り返し回数をｎＡ，ｎＢ，ｎＣ，ｎＤ，ｎＥ，ｎＦとしたとき、ｎＡ＋ｎＢ＋ｎＣ＋ｎＤ＋ｎＥ＋ｎＦ＝２４となる所定の繰り返し回数で６個の５ビットコード列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを繰り返し、３６度分（２４ステップ分）のコード列を作る。これによって、第１検出素子群１０から供給される５個の符号の組合せにより得られるコードは、回転ディスク１が３６度回転するごとにコード列の桁が１ビットずつ移動する。
【００５２】
６個の５ビットコード列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの繰り返し回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣ，ｎＤ，ｎＥ，ｎＦは、ｎＡ＋ｎＢ＋ｎＣ＋ｎＤ＋ｎＥ＋ｎＦ＝２４という制約からは、ｎＡ＝ｎＢ＝ｎＣ＝ｎＤ＝ｎＥ＝ｎＦ＝４とすることもできるし、ｎＡ＝ｎＤ＝５、ｎＢ＝ｎＥ＝４、ｎＣ＝ｎＦ＝３とすることもできるし、ｎＡ＝ｎＤ＝７、ｎＢ＝ｎＥ＝４、ｎＣ＝ｎＦ＝１とすることもできるし、ｎＡ＝ｎＢ＝５、ｎＣ＝ｎＤ＝４、ｎＥ＝ｎＦ＝３とすることもできる。但し、５ビット側の検出素子の１つが破損した場合のフェールセーフを考えると、各ビットコード列の繰り返し回数は、できるだけ同じ数か近い数であることが好ましい。また、最後の組合せ、即ち、ｎＡ＝ｎＢ＝５、ｎＣ＝ｎＤ＝４、ｎＥ＝ｎＦ＝３は、５ビット側のコード列を３６度ごとに桁が移動する循環型コードとし、３ビットコードが４０ステップごとに１桁ずつ移動させることにより８ビットのコード列を全体としてグレイコードにしなくてはならないという制約をクリアできず、採用することができない。かかる観点より、ｎＡ＝ｎＢ＝ｎＣ＝ｎＤ＝ｎＥ＝ｎＦ＝４とすることが特に好ましい。この場合には、図３に示すように、１セクタ内において最大１．５度×４＝６度で誤りを認識できるので、故障時の絶対角検出装置の安全性、信頼性を高いものにすることができる。
【００５３】
第２コードパターン列３は、第２検出素子群１４から供給される３個の符号の組合せにより得られる３ビットコード列の桁が、第１検出素子群１０から供給される５個の符号の組合せにより得られる５ビットコード列の繰り返し位置ごとに１ビットずつ移動するように、また、回転ディスク１が４０ステップ分に相当する６０度回転するごとに１ビットずつ移動するように構成される。これにより、５ビットコード列を繰り返しても全体として８ビットのグレイコーを成立させることができるので、１セクタにわたって１．５度の分解能を維持することができる。
【００５４】
図２に、第１実施形態例に係る絶対角検出装置の１セクタ分のグレイコードパターンの一例を示す。この図において、ｓｉｇｎａｌＣ（ｎ）〜ｓｉｇｎａｌＣ（ｎ＋４）は第１検出素子群１０を構成する５個の検出素子４〜８がそれぞれ検出する符号、ｓｉｇｎａｌＤ（ｎ）〜ｓｉｇｎａｌＤ（ｎ＋２）は第２検出素子群１４を構成する３個の検出素子１１〜１３がそれぞれ検出する符号を示している。この表図から明らかなように、第１実施形態例に係る絶対角検出装置は、第１検出素子群１０から供給される５個の符号の組合せにより得られるグレイコード及び第２検出素子群１４から供給される３個の符号の組合せにより得られるコードが、分解能１．５度の循環型コードになっている。
【００５５】
次に、本発明に係る絶対角検出装置の第２実施形態例を、図４乃至図６に基づいて説明する。図４は第２実施形態例に係る絶対角検出装置の構成図、図５は第２実施形態例に係る絶対角検出装置のグレイコードパターンの一例を示す表図、図６は第２実施形態例に係る絶対角検出装置のフェールセーフ性能を示すグラフ図である。
【００５６】
第２実施形態例に係る絶対角検出装置は、図４に示すように、回転ディスク２１と、回転ディスク２１の回転中心Ｏを中心とする円周上に１セクタを１８０度として設けられた第１コードパターン列２２及び第２コードパターン列２３と、第１コードパターン列２２に対向して等間隔に配置された６個の検出素子２４，２５，２６，２７，２８，２９よりなる第１検出素子群３０と、第２コードパターン列２３に対向して等間隔に配置された３個の検出素子３１，３２，３３よりなる第２検出素子群３４と、第１検出素子群３０から供給される６個のコード符号及び第２検出素子群３４から供給される３個のコード符号を回転ディスク２１１の回転角度に変換する変換手段３５と、前記各検出素子２４〜２９，３１〜３３及び変換手段３５を実装する回路基板３６とから構成されている。
【００５７】
第１コードパターン列２２及び第２コードパターン列２３は、透孔や切り欠きなどの光学パターン又は磁気パターン若しくは抵抗体パターンなどをもって構成される。検出素子２４〜２９，３１〜３３は、コードパターン列２２，２３の構成に応じて選択され、コードパターン列２２，２３が光学パターンからなる場合にはフォトインタラプタ、コードパターン列２２，２３が磁気パターンからなる場合には磁気検出素子、コードパターン列２２，２３が抵抗体パターンからなる場合には集電ブラシが備えられる。
【００５８】
変換手段３５は、各検出素子２４〜２９，３１〜３３によって検出されたコード符号を回転ディスク２１の回転角度に変換するものであって、半導体集積回路等をもって構成される。
【００５９】
第１検出素子群３０を構成する６個の検出素子２４〜２９は、３０度ピッチで第１コードパターン列２２に対向して配置され、第２検出素子群３４を構成する３個の検出素子３１〜３３は、６０度ピッチで第２コードパターン列２３に対向して配置される。
【００６０】
第１コードパターン列２２は、どの桁から読み始めても同じコードが現れない９個の６ビットコード列、即ち、（１０００００）、（１１００００）、（１０１０００）、（１１１０００）、（１１０１００）、（１０１１００）、（１１１１００）、（１１１０１０）、（１１１１１０）より選択される８個の６ビットコード列を組合せた８ステップの循環型コードになっている。
【００６１】
なお、分解能が１．５度である場合、８個の６ビットコード列を組み合わせただけでは１２度分のコード列しか作れず、１８度分（１２ステップ分）の６ビットコード列が不足する。そこで、選択された８個の６ビットコード列をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈとし、これら８個の６ビットコード列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの繰り返し回数をｎＡ，ｎＢ，ｎＣ，ｎＤ，ｎＥ，ｎＦ，ｎＧ，ｎＨとしたとき、ｎＡ＋ｎＢ＋ｎＣ＋ｎＤ＋ｎＥ＋ｎＦ＋ｎＧ＋ｎＨ＝２０となる所定の繰り返し回数で８個の６ビットコード列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈを繰り返し、３０度分（２０ステップ分）のコード列を作る。これによって、第１検出素子群１０から供給される６個の符号の組合せにより得られるコードは、回転ディスク１が３０度回転するごとにコード列の桁が１桁ずつ移動する。
【００６２】
８個の６ビットコード列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの繰り返し回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣ，ｎＤ，ｎＥ，ｎＦ，ｎＧ，ｎＨは、ｎＡ＝ｎＣ＝ｎＥ＝ｎＧ＝４、ｎＢ＝ｎＤ＝ｎＦ＝ｎＨ＝１とすることもできるし、ｎＡ＝ｎＣ＝ｎＥ＝ｎＧ＝３、ｎＢ＝ｎＤ＝ｎＦ＝ｎＨ＝２とすることもできる。また、ｎＡ＝ｎＥ＝５、ｎＢ＝ｎＣ＝ｎＦ＝ｎＧ＝２、ｎＤ＝ｎＨ＝１とすることもできる。但し、第１検出素子群３０を構成する６個の検出素子２４〜２９の１つが破損した場合のフェールセーフを考えると、各ビットコード列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの繰り返し回数は、できるだけ同じ数か近い数にし、最大繰り返し数を小さくすることが好ましく、かかる観点より、ｎＡ＋ｎＢ＋ｎＣ＋ｎＤ＋ｎＥ＋ｎＦ＋ｎＧ＋ｎＨ＝２０で、ｎＡ〜ｎＨを２又は３とすることが特に好ましい。この場合には、図６に示すように、１セクタ内において最大１．５度×３＝４．５度で誤りを認識できるので、故障時の絶対角検出装置の安全性、信頼性を高いものにすることができる。
【００６３】
第２コードパターン列２３は、第２検出素子群３４から供給される３個のコード符号の組合せにより得られる３ビットコード列の桁が、第１検出素子群３０から供給される６個のコード符号の組合せにより得られる６ビットコード列の繰り返し位置ごとに１桁ずつ移動するように、また、回転ディスク２１が４０ステップ分に相当する６０度回転するごとに１桁ずつ移動するように構成される。これにより、６ビットコード列を繰り返しても全体として９ビットのグレイコードを成立させることができるので、１セクタにわたって１．５度の分解能を維持することができる。
【００６４】
図５に、第２実施形態例に係る絶対角検出装置の１セクタ分のグレイコードパターンの一例を示す。この図において、ｓｉｇｎａｌＣ（ｎ）〜ｓｉｇｎａｌＣ（ｎ＋５）は第１検出素子群３０を構成する６個の検出素子２４〜２９がそれぞれ検出する符号、ｓｉｇｎａｌＤ（ｎ）〜ｓｉｇｎａｌＤ（ｎ＋２）は第２検出素子群３４を構成する３個の検出素子３１〜３３がそれぞれ検出する符号を示している。この表図から明らかなように、第２実施形態例に係る絶対角検出装置は、第１検出素子群３０から供給される６個の符号の組合せにより得られるコード及び第２検出素子群３４から供給される３個の符号の組合せにより得られるグレイコードが、分解能１．５度の循環型コードになっている。
【００６５】
なお、前記第１及び第２実施形態例においては、１セクタを１８０度としたが、１セクタを１２０度、９０度、７２度、６０度とすれば、それぞれ分解能を１．０度、０．７５度、０．６度、０，５度とすることができ、取り扱いやすく区切りの良い数値にすることができる。
【００６６】
また、前記第１及び第２実施形態例においては、１セクタである１８０度内の検知方法を示したが、所要のセクタ検出手段を備えることによって、３６０度内の絶対角の検出も可能になる。また、回転体と回転ディスクとの間に所要の減速機構を備えることによって、３６０度を越える絶対角の検出も可能になる。
【００６７】
さらに、前記第１及び第２実施形態例においては、第１検出素子群を構成する複数個の検出素子と第２検出素子群を構成する複数個の検出素子との合計数が８個の場合と９個の場合について述べたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、実現すべき分解能、絶対角検出装置の大きさ及びコストなどに応じて、その合計数を７個、１０個、１２個などに適宜設定することができる。但し、それらの検出素子の合計数を８個又は９個に設定すると、検出素子数をいたずらに増やすことなく高分解能の絶対角検出装置を実現できるので、安いコストでかつ小型の絶対角検出装置を実現できて好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】第１実施形態例に係る絶対角検出装置の構成図である。
【図２】第１実施形態例に係る絶対角検出装置のグレイコードパターンの一例を示す表図である。
【図３】第１実施形態例に係る絶対角検出装置のフェールセーフ性能を示すグラフ図である。
【図４】第２実施形態例に係る絶対角検出装置の構成図である。
【図５】第２実施形態例に係る絶対角検出装置のグレイコードパターンの一例を示す表図である。
【図６】第２実施形態例に係る絶対角検出装置のフェールセーフ性能を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００６９】
１，２１    回転ディスク
２，２２    第１コードパターン列
３，２３    第２コードパターン列
４〜８，２４〜２９    第１コードパターン列２に対向して配置される検出素子
１０，３０    第１検出素子群
１１〜１３，３１〜３３    第２コードパターン列３に対向して配置される検出素子
１４，３４    第２検出素子群
１５，３５    変換手段
１６，３６    回路基板
【図１】
2005062177.tif 000003
【図２】
2005062177.tif 000004
【図３】
2005062177.tif 000005
【図４】
2005062177.tif 000006
【図５】
2005062177.tif 000007
【図６】
2005062177.tif 000008