(57)【要約】      （修正有）【課題】多回転体の回転角を正確に検出可能な絶対角検出装置を提供する。【解決手段】絶対角検出装置を、多回転する回転体に保持された第１回転ディスク３と、回転体に減速機構を介して連結された第２回転ディスク４と、第１回転ディスク３に対向配置され、角度検出用グレイコード列を出力する第１検出素子群７と、第２回転ディスク４と対向配置され、セクタ識別用の第１及び第２のグレイコード列を出力する第２検出素子群８及び第３検出素子群９とから構成する。セクタ識別用第１グレイコード列は回転体が１３５度回転するごとにステップが切り換えられるように構成され、セクタ識別用第２グレイコード列は回転体が５４０度回転するごとにステップが切り換えられるように構成される。各セクタの切替部とセクタ識別用第１グレイコードの切替部の各ステップとの位相差を４５度又は０度に設定する。【選択図】図６
2007017428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多回転する回転体に保持された第１回転ディスクと、該第１回転ディスクの円周上に設けられた第１コードパターン列と、該第１コードパターン列に対向して配置された複数個の検出素子からなる第１検出素子群と、前記回転体に減速機構を介して減速回転する第２回転ディスクと、該第２回転ディスクの異なる円周上に設けられた第２コードパターン列及び第３コードパターン列と、前記第２コードパターン列に対向して配置された複数個の検出素子からなる第２検出素子群と、前記第３コードパターン列に対向して配置された複数個の検出素子からなる第３検出素子群と、前記回転体の角度検出範囲が等分割された複数のセクタとを備え、前記第１検出素子群から供給されるコード符号の組合せからなり前記複数のセクタの各セクタ内の回転角度を所要の分解能で検出するための角度検出用グレイコード列と、前記第２検出素子群及び前記第３検出素子群から供給されるコード符号の組合せからなり前記各セクタを識別するためのセクタ識別用第１コード列及びセクタ識別用第２コード列とを有し、前記角度検出用グレイコード列は、前記各セクタ内においてステップごとに１ビットずつ変化し、かつ、前記各セクタ内における最初と最後のコードが１ビット変化する関係となるように構成されると共に、前記各セクタ内のコードが所定数のステップごとに１桁ずつずれるように構成され、かつ、各セクタ内における同じ位置のステップのコードが同一であるように構成されており、前記セクタ識別用第１コード列は、前記減速機構によって生じる、前記角度検出用グレイコード列のコードとの最大ズレ角度をαとするときに、１つのコードに対して割り当てられる角度βがβ＝ｎ・α（ｎは３以上の整数）であり、前記セクタ識別用第１コード列のステップ数が前記複数のセクタの総数以上の数であるように構成されており、前記セクタ識別用第２コード列は、１つのコードに対して割り当てられる角度γがγ＝ｍ・α（ｍは３以上の整数）、かつ、γ≦ｌ・β（ｌは１〜４の整数）であり、前記セクタ識別用第２コード列のステップ数が前記複数のセクタの総数以下の数であるように構成されており、前記セクタ識別用の第１及び第２コード列は、隣接する各ステップ間でコードが１ビットずつ変化するグレイコードをもって構成され、前記各セクタの切替部と前記セクタ識別用第１コ−ドを構成するステップの切替部との相対的角度差、及び、前記各セクタの切替部と前記セクタ識別用第２コード列を構成する各ステップの切替部との相対的角度差はαと０以上の整数とを積算した値に設定されることを特徴とする絶対角検出装置。
【請求項２】
前記１セクタを３６０度とし、前記回転体の回転角検出範囲を±３回転とし、前記最大ズレ角度αを４５度とし、前記第１セクタ識別用コード列が１３５度回転する毎に前記ステップが切替えられると共に、前記第２セクタ識別用コード列が５４０度回転する毎に前記ステップが切替えられることを特徴とする請求項１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、多回転体の絶対角を検出する絶対角検出装置に関する。
【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回転角度、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、その回転角度等の検出には、１回転以上の絶対角を検出可能な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ので、読み出し用のタイミングパルスが不要でかつ高分解能化に有利であり、最も一般的に用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、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（例えば、±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。また、各セクタの識別は、１回転以上にわたるセクタの検出を可能にするため、歯車列などの減速機構を介してステアリングシャフトに連結された回転ディスクの回転を検出素子にて検出するものや、ステアリングシャフトに連結された回転ディスクにその回転中心と同心の渦巻き状の溝を形成し、当該溝内にリニア型又はロータリ型の位置検出装置のアクチェエータの先端部を挿入して、回転ディスクの回転をアクチュエータの変位量に変換するものなどがある。
【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】
【０００５】
しかし、歯車列や渦巻き状の溝とアクチュエータの組合せなどの機械的な減速機構には、バックラッシュ等を完全になくすことは不可能であるので、かかる機械的な減速機構を備えたセクタ識別手段では、セクタ内の角度を検出するディジタルコードとセクタを示すディジタルコードの切り換わりタイミングにズレが発生し、その量αは、バックラッシュ等によるセクタの検出誤差をｍ度、減速機構の減速比をｎとした場合、各セクタの境界においてα＝±ｍ・ｎとなり、減速比が大きくなるほど、即ち、検出角度範囲が広くなるほど大きくなってしまい、多回転体の回転角度を正確に検出できないという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、多回転体の回転角度を正確に検出可能な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】
【０００７】
本発明は、前記の目的を達成するため、多回転する回転体に保持された第１回転ディスクと、第１回転ディスクの円周上に設けられた第１コードパターン列と、該第１コードパターン列に対向して配置された複数個の検出素子からなる第１検出素子群と、回転体に減速機構を介して減速回転する第２回転ディスクと、第２回転ディスクの異なる円周上に設けられた第２コードパターン列及び第３コードパターン列と、第２コードパターン列に対向して配置された複数個の検出素子からなる第２検出素子群と、第３コードパターン列に対向して配置された複数個の検出素子からなる第３検出素子群と、回転体の角度検出範囲が等分割された複数のセクタとを備え、第１検出素子群から供給されるコード符号の組合せからなり複数のセクタの各セクタ内の回転角度を所要の分解能で検出するための角度検出用グレイコード列と、第２検出素子群及び第３検出素子群から供給されるコード符号の組合せからなり各セクタを識別するためのセクタ識別用第１コード列及びセクタ識別用第２コード列とを有し、角度検出用グレイコード列は、各セクタ内においてステップごとに１ビットずつ変化し、かつ、各セクタ内における最初と最後のコードが１ビット変化する関係となるように構成されると共に、各セクタ内のコードが所定数のステップごとに１桁ずつずれるように構成され、かつ、各セクタ内における同じ位置のステップのコードが同一であるように構成されており、セクタ識別用第１コード列は、減速機構によって生じる、角度検出用グレイコード列のコードとの最大ズレ角度をαとするときに、１つのコードに対して割り当てられる角度βがβ＝ｎ・α（ｎは３以上の整数）であり、セクタ識別用第１コード列のステップ数が複数のセクタの総数以上の数であるように構成されており、セクタ識別用第２コード列は、１つのコードに対して割り当てられる角度γがγ＝ｍ・α（ｍは３以上の整数）、かつ、γ≦ｌ・β（ｌは１〜４の整数）であり、セクタ識別用第２コード列のステップ数が複数のセクタの総数以下の数であるように構成されており、セクタ識別用の第１及び第２コード列は、隣接する各ステップ間でコードが１ビットずつ変化するグレイコードをもって構成され、各セクタの切替部とセクタ識別用第１コ−ドを構成するステップの切替部との相対的角度差、及び、各セクタの切替部とセクタ識別用第２コード列を構成する各ステップの切替部との相対的角度差はαと０以上の整数とを積算した値に設定されるという構成にした。
【０００８】
かかる構成により、次に示すような効果を奏する。
まず、角度検出用グレイコード列並びにセクタ識別用の第１及び第２コード列の各ビットが正しく検出される場合は、角度検出用グレイコード列のコードとセクタ識別用第１コード列のコードとが最大ズレ角度αの範囲内にある限り、それら角度検出用グレイコード列及びセクタ識別用第１コード列の各コードの組合せによって多回転体の回転角度を正確に検出できる。
【０００９】
また、角度検出用グレイコード列に１ビットの出力エラーが発生した場合は、イニシャライゼーションが正しく行われた後で出力エラーが発生するケースでは、角度検出用グレイコード列の連続性、すなわち、グレイコード列が１ビットずつ変化するという連続性を常時チェックすれば出力エラーを検出できる。ところで、イニシャライゼーション完了前に、第１検出素子群の検出素子のうちのひとつが故障するなどして角度検出用グレイコード列に１ビットの誤りが生じた場合、広い角度範囲にわたって誤った角度を検出し続けることを防止できる。角度検出用グレイコード列のコードのビット数やビットレダンダンシィ（冗長性）などによって異なるが、例えば、１セクタが３６０度、分解能が１．５度の１０ビットゴレイコードの場合は、１〜２ステップ分（１．５〜３．０度分）の回転領域で出力エラーの有無をチェックできる。
【００１０】
また、イニシャライゼーション完了前にセクタ識別用第１コード列で１ビットの出力エラーが発生するケースでは、検出される角度検出用グレイコードが本来検出対象となるべきセクタの隣のセクタに属する角度であるとして誤って検出される場合、セクタ識別用第１コード列及び角度検出用グレイコード列の各コードを照合することによって多回転体の回転角度を正確に検出でき、一方、検出される角度検出用グレイコード列のコードが本来検出対象となるべきセクタの隣のセクタ以外のセクタに属する角度であるとして誤って検出される場合、セクタ識別用第１コード列及びセクタ識別用第２コード列の各コードを照合することによって、あるべきセクタ識別用第１コード列のコードとセクタ識別用第２コード列のコードとの組合せでないことを確認して出力エラーを検出できる。もし、イニシャライゼーション完了前にセクタ識別用第１コード列に１ビットの出力エラーが発生するケースでは、セクタ識別用第１コード列及びセクタ識別用第２コード列の各コードの組合せが本来あるべき組合せか否かを確認しないと出力エラーの検出が不可能になり、誤った出力コードを正しいものとして認識して、その誤った状態が１セクタ以上に渡って維持されてしまうことになる。
【００１１】
また、本発明による絶対角検出装置は、１セクタを３６０度とし、回転体の回転角検出範囲を±３回転とし、最大ズレ角度αを４５度とし、第１セクタ識別用コード列が１３５度回転する毎にステップが切替えられると共に、第２セクタ識別用コード列が５４０度回転する毎にステップが切替えられるようにするのが望ましい。
【００１２】
かかる構成によれば、多回転体の絶対角度を±３回転の範囲で正確に検出でき、また、数１０分の１の減速比を有する大きな減速機構を備えた場合でも減速機構のバックラッシュの影響を除くことができるので、自動車に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車載用の絶対角検出装置として適用することもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の絶対角検出装置は、多回転する回転体に保持された第１回転ディスクと、第１回転ディスクの円周上に設けられた第１コードパターン列と、該第１コードパターン列に対向して配置された複数個の検出素子からなる第１検出素子群と、回転体に減速機構を介して減速回転する第２回転ディスクと、第２回転ディスクの異なる円周上に設けられた第２コードパターン列及び第３コードパターン列と、第２コードパターン列に対向して配置された複数個の検出素子からなる第２検出素子群と、第３コードパターン列に対向して配置された複数個の検出素子からなる第３検出素子群と、回転体の角度検出範囲が等分割された複数のセクタとを備え、第１検出素子群から供給されるコード符号の組合せからなり複数のセクタの各セクタ内の回転角度を所要の分解能で検出するための角度検出用グレイコード列と、第２検出素子群及び第３検出素子群から供給されるコード符号の組合せからなり各セクタを識別するためのセクタ識別用第１コード列及びセクタ識別用第２コード列とを有し、角度検出用グレイコード列は、各セクタ内においてステップごとに１ビットずつ変化し、かつ、各セクタ内における最初と最後のコードが１ビット変化する関係となるように構成されると共に、各セクタ内のコードが所定数のステップごとに１桁ずつずれるように構成され、かつ、各セクタ内における同じ位置のステップのコードが同一であるように構成されており、セクタ識別用第１コード列は、減速機構によって生じる、角度検出用グレイコード列のコードとの最大ズレ角度をαとするときに、１つのコードに対して割り当てられる角度βがβ＝ｎ・α（ｎは３以上の整数）であり、セクタ識別用第１コード列のステップ数が複数のセクタの総数以上の数であるように構成されており、セクタ識別用第２コード列は、１つのコードに対して割り当てられる角度γがγ＝ｍ・α（ｍは３以上の整数）、かつ、γ≦ｌ・β（ｌは１〜４の整数）であり、セクタ識別用第２コード列のステップ数が複数のセクタの総数以下の数であるように構成されており、セクタ識別用の第１及び第２コード列は、隣接する各ステップ間でコードが１ビットずつ変化するグレイコードをもって構成され、各セクタの切替部とセクタ識別用第１コ−ドを構成するステップの切替部との相対的角度差、及び、各セクタの切替部とセクタ識別用第２コード列を構成する各ステップの切替部との相対的角度差はαと０以上の整数とを積算した値に設定されるという構成にしたので、角度検出用グレイコード列のコードと第１セクタ識別コード列のコードとのズレ角度が許容ズレ角度±αの範囲内にある限り、それら角度検出用グレイコード列及び第１セクタ識別コード列の各コードを照合することによって多回転体の回転角度を正確に検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る絶対角検出装置の一例を、図１乃至図６に基づいて説明する。図１は実施形態例に係る絶対角検出装置の分解斜視図、図２は実施形態例に係る第１回転ディスクの背面図、図３は実施形態例に係る遊星歯車と内歯車と第２回転ディスクとの連結状態を示すケースの内面図、図４は実施形態例に係る第１回転ディスク及び第２回転ディスク並びに検出素子群の組立状態を示す説明図、図５は実施形態例に係る絶対角検出装置の第１検出素子群から出力される角度検出用グレイコード列を示す表図、図６は実施形態例に係る絶対角検出装置の第１乃至第３検出素子群から出力される各グレイコードの相関を示す表図である。
【００１５】
図１に示すように、本例の絶対角検出装置は、ケース１と、カバー２と、これらを組み合わせることによって構成されるハウジング内に回転可能に収納され、相互に回転自在であると共に、図４に示すように主平面が略同一面をなす第１回転ディスク３及び第２回転ディスク４と、前記ケース１の内面に設定される回路基板５と、当該回路基板５に取り付けられる信号検出素子受け６と、当該信号検出素子受け６内に所定の配列で収納され、端子部が前期回路基板５に形成された端子部と電気的に接続された第１検出素子群７をなす検出素子７ａ〜７ｊ、第２検出素子群８をなす検出素子８ａ〜８ｄ、及び、第３検出素子群９をなす検出素子９ａ，９ｂの合計１６個の検出素子から供給されるコード符号を第１回転ディスク３の回転角度に変換する変換手段（図示せず）と、前記第１回転ディスク３によって回転駆動され、前記第２回転ディスク４を所定の減速比で減速駆動する遊星歯車１０と、一端が前記回転基板５に取り付けられ、他端が前記カバー２に開口されたコネクタ挿入孔１９ｂに挿入されるコネクタピン１１ａとから主に構成されている。
【００１６】
ケース１は、中央開口１２を有する底板１３と、底板１３の外周縁より起立された一定高さの周壁１４と、円形の回転ディスク収納部１５とからなり、回転ディスク収納部１５の内面には、遊星歯車１０が噛み合わされる内歯車１６が多回転する回転体（ステアリングシャフト）の回転軸と同心、即ち中央開口１２と同心に形成されている。また、周壁１４の外面には、カバー２をケース１にスナップ結合するための係止爪１４ａが形成されている。
【００１７】
カバー２は、中央開口１７を有する天板１８と、天板１８の外周縁より内向きに起立された周壁１９とをもって、平面形状がケース１とほぼ同形同大に形成されている。
【００１８】
前記ケース１と前記カバー２とは、ケース１に形成された係止爪１２ｂをカバー２に形成された係合孔１９ａに係合することによって一体化され、他の部材３〜１１を収納するためのハウジングを構成する。
【００１９】
第１回転ディスク３は、中央開口３１と、中央開口３１より起立された円筒状の回転体連結部３２とを有し、その回転体連結部３２突出側の片面には、多数の信号検出用の遮光板３３を所要の配列で突設してなる第１コードパターン列３４がディスク中心と同心に形成されている。この第１回転ディスク３は、中央開口３１に貫通されたステアリングシャフトなどの図示しない多回転する回転体に固着され、その回転体と共に回転する。また、第１回転ディスク３の背面には、図３に示すように、内歯車１６の内周で遊星歯車１０の開口１０ａの内周縁に当接して遊星歯車１０を自転及び公転させるための環状の遊星歯車当接部３５が、多回転体の回転軸に対して偏心するように突出形成されている。また、第１回転ディスク３は、カバー２の外側から中央開口１７を介して挿入されるロータ５０と連結される。
【００２０】
第２回転ディクス４は、多回転体の回転軸を同心に設けられた中央開口４１を有しており、その片面には、多数の信号検出用の遮光板４２を所要の配列で突設してなる第２コードパターン列４３と、多数の信号検出用の遮光板４４を所要の配列で突設してなる第３コードパターン列４５とが同心に形成されている。また、第２回転ディスク４の背面には、図３に示すように、遊星歯車１０を連結するための複数個の係合突起部４６が等間隔に突設されている。
【００２１】
回路基板５は、ケース１及びカバー２の回路基板収納部１５内に収納可能な形状に形成されており、その表面には検出素子７ａ〜７ｊ，８ａ〜８ｄ，９ａ，９ｂの端子部及びコネクタピン１１ａを電気的に接続するための端子部を含む所要の回路パターンが形成されている。
【００２２】
次に、減速機構をなす遊星歯車１０と内歯車１６について説明する。遊星歯車１０は、中央開口１０ａの周りに複数のリング状の係合孔１０ｂが等間隔で形成されている。中央開口１０ａの内周には、回転体の回転軸に偏心して回転するように第１回転ディスク３に設けられた遊星歯車当接部３５が係合し、図３に示すように各係合孔１０ｂには、第２回転ディスク４の背面の係合突起部４６が係合する。したがって、第１回転ディスク３が回転すると、遊星歯車当接部３５が中央開口１０ａの内周に密に係合しながら回転するので、遊星歯車１０がケース１の内歯車１６と噛合しつつ内歯車１６の内周で自転及び公転する。ここで、遊星歯車１０及び内歯車１６の歯数は、第１回転ディスク３に対して第２回転ディスク４が減速回転するように設定され、例えば、内歯車１６の歯数を３１とし、遊星歯車１０の歯数を３０とすれば、第１回転ディスク３に対する第２回転ディスク４の減速比を１／３０とすることができる。このように、第２回転ディスク４は、回転体の回転軸と同心に配置されて遊星歯車１０の自転によって回転する回転伝達部として機能し、第１回転ディスク３に対して減速回転することになる。
【００２３】
コネクタ１１は、所要数のコネクタピン１１ａとこれらの各コネクタピン１１ａを所要の配列で保持する絶縁樹脂製の保持部１１ｂとからなる。コネクタピン１１ａの一端は回路基板５に接続され、他端は前記カバー２に開口されたコネクタ挿入孔１９ｂに挿入されるように配置される。
【００２４】
信号検出素子受け６は、複数個の検出素子７ａ〜７ｊ，８ａ〜８ｄ，９ａ，９ｂを所定の配列で配置して取り付けるための区画化された検出素子取付部６１を有しており、回路基板５にねじ止めされる。
【００２５】
図４に示すように、第１検出素子群７を構成する検出素子７ａ〜７ｊは、第１回転ディスク３に形成した第１コードパターン列３４に対向するように配置され、第２検出素子群８を構成する検出素子８ａ〜８ｄは、第２回転ディスク４に形成した第２コードパターン列４３と対向して対置され、また、第３検出素子群９を構成する検出素子９ａ，９ｂは、第２回転ディスク４に形成した第３コードパターン列４５と対向して配置される。第１コードパターン列３４、第２コードパターン列４３及び第３コードパターン列４５は、それぞれ遮光板３３，４２，４４（図中黒く塗りつぶした部分）とスペースとからなる。  
【００２６】
遮光板３３と検出素子７ａ〜７ｊとの角度上の位置関係は、図６に示すセクタ（１セクタが３６０度）を構成する１０ビットグレイコード、すなわち図５に示すグレイコードによって一義的に決定される。遮光板４２と検出素子８ａ〜８ｄとの角度上の位置関係は、図６に示すセクタの１０ビットグレイコードとセクタ識別用第１コード列を構成する４ビットグレイコードとの関係、１セクタ及びセクタ識別用第１コード列の各ステップに割り当てる角度、及び、各セクタの切替部とセクタ識別用第１コード列を構成する各ステップの切替部とのなす角度、すなわち、相対的角度差によって一義的に決定される。また、遮光板４４と検出素子９ａ，９ｂとの角度上の位置関係は、図６に示すセクタ識別用第１コード列の各ステップに割り当てられる角度、及び、セクタ識別用第１コード列のステップの切替部とセクタ識別用第２コード列を構成するステップの切替部との相対的角度差によって一義的に決定される。なお、検出素子７ａ〜７ｊ，８ａ〜８ｄ，９ａ，９ｂは発光素子と受光素子とが一体的に組み合わされたフォトインタラプタが用いられ、変換手段は半導体集積回路等で構成される。
【００２７】
次に、図５及び図６に基づいて角度検出用グレイコード列について説明する。
【００２８】
図６に示すように、第１回転ディスク１の回転検出範囲である±３回転を６分割した１回転（３６０度）を１セクタとしてセクタ１〜６が設けられる。各セクタには、検出素子７ａ〜７ｊから供給されるコード符号の組合せよりなる分解能１．５度で２４０ステップの角度検出用グレイコード列（図５の１０ビットグレイコード）が設けられる。
【００２９】
セクタ識別用第１コード列は、そのコードと回転角検出用グレイコード列のコードとを照合することによって本来属するべきセクタを識別するためのものであり、検出素子８ａ〜８ｄから供給されるコード符号の組合せよりなる１６ステップのグレイコード（４ビットグレーコード）がセクタ１〜６に対応するように設けられる。第１セクタ識別グレイコード列の１ステップには１３５度が割り当てられる。
【００３０】
減速機構によって第１回転ディスク３及び第２回転ディスク４の各コード列間に生じるズレ角として見込むことのできる最大のズレ角度（最大ズレ角度）は、減速機構を構成する各部品の寸法誤差や組立誤差などから見込まれるズレ角度と減速比とを積算した角度である。第１セクタ識別グレイコード列のひとつのコードに割り当てられる角度は、最大ズレ角度に３以上の整数を積算した値を満たし、かつ、第１セクタ識別グレイコードの全ステップ数がセクタ総数よりも大きな値でなければならない。
【００３１】
セクタ識別用第２コード列は、そのコードとセクタ識別用第１コード列のコードとを照合することによってセクタ識別用第１コード列に生じる出力エラーを検出可能にするためのもので、１ステップに割り当てられる角度が５４０度の４ステップのグレイコード（２ビットグレイコード）をセクタ１〜６に対応するように構成される。また、セクタ識別用第２コード列のひとつのコードに割り当てられる角度は、許容ズレ角度の３倍以上で、かつ、セクタ識別用第１コード列のひとつのコードに割り当てられる角度と１から４の整数とを積算した値に設定される。
【００３２】
またセクタ識別用の第１及び第２コード列は、隣接する各ステップ間でコード列が１ビットずつ変化するグレイコード列をもって構成され、各セクタの切替部とセクタ識別用第１コ−ドを構成するステップの切替部との相対的角度差、及び、各セクタの切替部とセクタ識別用第２コード列を構成する各ステップの切替部との相対的角度差は、最大ズレ角度と０以上の整数とを積算した値に設定される。例えば図６において、第１セクタ識別コード列のコード列（００００）と（０００１）間の切替部と、第２セクタ識別コード列のコード列（１１）と（０１）間の切替部との相対的角度差は、最大ズレ角度４５度に当たる角度である。
【００３３】
なお、本発明による角度検出用グレイコード列は、各コードがステップごとに１ビットずつ変化し、かつ、１セクタにおける最初と最後のコードとが１ビット変化する関係となるように構成されたグレイコードをなすと共に、各セクタ内のコードが所定数のステップごとに１桁ずつずれるように構成され、かつ、各セクタ内における同じ位置のステップのコードが同一であるように構成される。
【００３４】
例えば、角度検出用グレイコードの各コードは、図５に示すように、各コードはステップごとに１ビットずつ変化しており、また、はじめの１セクタにおける最初のコード００００１０００００）と最後のコード０００１１０００００）とが１ビット変化する関係にあるように構成されたグレイコードをなす。また、セクタ１のステップ３のコード（０１００１０００１０）は、図示しないセクタ２、セクタ３・・・におけるステップ３のコードと同一であり、その結果、セクタ１のステップ１〜２４０のコード列が、セクタ２，３，・・・６の各セクタにおいても同一形態で繰り返される。  
【００３５】
ここで所定数とは、各セクタに設けたコードの数すなわちステップの数を、角度検出用グレイコード列を構成するコード符号の数で割った商のことを示す。具体的には、セクタのなす角度をＢ度、実現したい分解能をｂ度、各ステップを構成するコード列を構成するコード符号の数をｎ（偶数）とすると、セクタに設けたステップ数がＢ／ｂとなるので、そのステップ数Ｂ／ｂをコード列をなすコード符号の数ｎで割った商Ｂ／（ｂ×ｎ）が所定数となる。なお、グレイコードが循環性を有するためには、各セクタのステップ数Ｂ／ｂを偶数とすることが必要である。
【００３６】
以上のように、角度検出用グレイコード列が複数のセクタに渡り循環性をもつようになると、各コードがセクタ内及びセクタ間にわたり１ビットずつ常に変化するので、タイミングパルスなどを使用することなく簡単な信号処理によって正確に角度検出できるため、物理的要因によって信号の位相がずれても回転角度を正確に検出できる。また、第１検出素子群７を構成する各検出素子７ａ〜７ｊと第１コードパターン列３４を構成する突起３３やスペースとの角度上の位置関係がそれぞれ同様となるので、第１コードパターン列３４に沿って第１検出素子群７の各検出素子７ａ〜７ｊを一定間隔で配置できる。なお、本発明によるセクタ識別用の第１及び第２コード列もまた循環性をもつグレイコードである。
【００３７】
したがって、本発明の絶対角検出装置は、角度検出用グレイコード列及びセクタ識別用の第１及び第２コード列の各ビットがそれぞれ正しく検出される場合は、角度検出用グレイコード列とセクタ識別用第１コード列の各コード列間のズレ角度が最大ズレ角度が４５度の範囲内にある限り、それら角度検出用グレイコード列及びセクタ識別用第１コード列の各コードを照合することによって多回転体の回転角度を正確に検出できる。例えば、角度検出用グレイコード列がステップ２３７のコード（１０１１１０１０００）であり、セクタ識別用第１コード列のコードが（０１１０）であるとき、その角度はセクタ４の３５４度（１．５×（２３７−１））として正確に検出される。
【００３８】
ところで、角度検出用ゴレイコード列に１ビットの出力エラーが発生した場合は、イニシャライゼーションが正しく行われた後で角度検出用グレイコード列に１ビットの出力エラーが発生するケースでは、グレイコード列であることからくる連続性、すなわち、グレイコード列が１ビットずつ変化するという連続性を常時チェックすれば出力エラーを検出することができる。例えば、ステップ５のコード（０１００１１１０１０）が（１１００１１１１１１０）へと変化すると、それらのコード間で２ビット変化するので第１セクタ識別コード列に出力エラーが生じたことを検知できる。もし、イニシャライゼーション完了前に第１検出素子群７の検出素子７ａ〜７ｊのうちのひとつが故障するなどして１セクタ内の角度検出用グレイコード列に１ビットの誤りが生じた場合であっても、本来のグレーコードの順番が異なることを検知して出力エラーを検知できるようになり、広い角度範囲に渡って誤った角度を検出し続けること防止することができる。角度検出用グレイコード列のコードのビット数やビットレダンダンシィ（冗長性）などによって異なるが、例えば、１セクタが３６０度、分解能が１．５度の１０ビットゴレイコードの場合は、１〜２ステップ分（１．５〜３．０度分）の回転領域で出力エラーの有無をチェックできる。
【００３９】
また、イニシャライゼーション完了前にセクタ識別用第１コード列で１ビットの出力エラーが発生するケースにおいて、角度検出用グレイコード列が検出対象となるべきセクタの隣のセクタに属する角度として誤って検出される場合、セクタ識別用第１コード列及び角度検出用グレイコード列の各コード列を照合することによって多回転体の回転角度を正確に検出できる。例えば、セクタ４において角度検出用グレイコード列として検出されたステップ１５５のコード（００１０００１０１０）が、本来属するべき第１セクタ識別コード列の（１１１０）と隣接する（０１１０）に属するものと誤って検出される場合、第１セクタ識別コード列の（１１１０）と角度検出用グレイコード列のコード（００１０００１０１０）とを照合することによって、ステップ１５５の（００１０００１０１０）は、セクタ識別用第１コード（０１１０）に属するのではなく、それと隣接する（１１１０）に属するものと見做して正確な角度を検出することができる。
【００４０】
さらに、イニシャライゼーション完了前にセクタ識別用第１コード列で１ビットの出力エラーが発生するケースにおいて、角度検出用グレイコード列のコードが本来検出対象となるセクタの隣のセクタ以外のセクタに属する角度として誤って検出される場合、セクタ識別用第１コードとセクタ識別用第２コード列とを照合することによって、本来あるべきセクタ識別用第１コード列とセクタ識別用第２コード列との組合せであるか否かを確認して出力エラーを検出できる。例えば、セクタ識別用第１コード列のコードが本来（１１１０）であるところ、１ビットの出力エラーが発生して隣接する（１１１１）及び（０１１０）以外のコード（１０１０）として検出される場合、セクタ識別用第１コード列の（１０１０）とセクタ識別用第２コード列の（１０）とを照合することによって、本来あるべきセクタ識別用第１コード列とセクタ識別用第２コード列との組合せではないことが分かるので出力エラーを検出できる。
【００４１】
また、イニシャライゼーション完了前にセクタ識別用第１コード列に１ビットの出力エラーが発生するケースでは、セクタ識別用第１コード列及びセクタ識別用第２コード列の各コードの組合せが本来あるべき組合せであるか否かを確認しないと出力エラーの検出が不可能になり、誤った出力コードを正しいものとして認識して、その誤った状態が１セクタ以上に渡って維持されてしまうことになる。
【００４２】
また、本例の絶対角検出装置は、変換手段から循環性を有する角度検出用グレイコードを出力すると共に、隣接する各ステップ間で１ビットずつコード列が変化するセクタ識別用の第１及び第２コード列を出力するので、多回転体の絶対角を検出するためのアルゴリズムを単純化できて信号処理を高速化できると共に、回路規模を縮小することができて装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００４３】
さらに、本例の絶対角検出装置は、１セクタを３６０度とし、回転体の回転角検出範囲を±３回転とし、最大ズレ角度αを４５度とし、第１セクタ識別用コード列が１３５度回転する毎にステップが切替えられると共に、第２セクタ識別用コード列が５４０度回転する毎にステップが切替えられるようにするので、多回転体の絶対角度を±３回転の範囲で正確に検出でき、また、数１０分の１の減速比を有する大きな減速機構を備えた場合でも減速機構のバックラッシュの影響を除くことができるので、自動車に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車載用の絶対角検出装置として適用することもできる。
【００４４】
なお、前記実施形態例においては、第１コードパターン列３４と１０個の検出素子７ａ〜７ｊとの組合せにより１セクタが３６０度で分解能が１．５度の１０ビット循環性を有するグレイコードを出力し、第２コードパターン列４３と４個の検出素子８ａ〜８ｄとの組合せにより１ステップが１３５度で隣り合うステップ間のビット変化が１ビットである４ビットの第１グレイコード列を合計１６ステップ出力し、さらには、第３コードパターン列４５と２個の検出素子９ａ，９ｂとの組合せにより１ステップが５４０度で隣り合うステップ間のビット変化が１ビットである２ビットの第２グレイコード列を合計４ステップ出力したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、各コードパターン列３４，４３，４５の配列や各検出素子７ａ〜７ｊ，８ａ〜８ｄ，９ａ，９ｂの個数及び配列、それに各セクタやステップの角度などについては本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に設定することができる。
【００４５】
また、本実施形態例においては、信号の検出系を遮光板とフォトインタラプタとの組合せをもって形成したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、透孔や切り欠きなどの光学パターンとフォトインタラプタとの組合せ、磁気パターンと磁気検出素子との組合せ、又は抵抗体パターンと集電ブラシとの組合せなどをもって構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施形態例に係る絶対角検出装置の分解斜視図である。
【図２】実施形態例に係る第１回転ディスクの背面図である。
【図３】実施形態例に係る遊星歯車と内歯車と第２回転ディスクとの連結状態を示すケースの内面図である。
【図４】実施形態例に係る第１回転ディスク及び第２回転ディスク並びに検出素子群の組立状態を示す説明図である。
【図５】実施形態例に係る絶対角検出装置の第１検出素子群から出力される角度検出用グレイコードを示す表図である。
【図６】実施形態例に係る絶対角検出装置の第１乃至第３検出素子群から出力される各グレイコードの相関を示す表図である。
【符号の説明】
【００４７】
３    第１回転ディスク
４    第２回転ディスク
７ａ〜７ｊ，８ａ〜８ｄ，９ａ，９ｂ    検出素子
１０    遊星歯車（減速機構）
１６    内歯車（減速機構）
３４    第１コードパターン列
４３    第２コードパターン列
４５    第３コードパターン列
【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】
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