(57)【要約】【課題】検出精度を向上できる磁気式エンコーダを提供する。【解決手段】磁気式エンコーダが、磁石を有する回転子と、磁石を検出する位置に配置されている複数の磁気検出素子と、複数の磁気検出素子により検出された複数の検出信号に基づいて回転子の回転位置に対応する第１相の信号および第２相の信号をそれぞれ合成する合成部に対して、複数の磁気検出素子の中から、予め定められている順序パターンに基づいて順に選択された磁気検出素子により検出された検出信号を出力する出力部と、を備え、出力部は、合成部により複数の検出信号に基づいて第１相の信号および第２相の信号がそれぞれ合成される場合、第１相の信号と第２相の信号との間の位相差が小さくなるような順序パターンに基づいて順に選択された磁気検出素子により検出された検出信号を出力する。【選択図】図２
2012117890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を有する回転子と、
前記磁石を検出する位置に配置されている複数の磁気検出素子と、
前記複数の磁気検出素子により検出された複数の検出信号に基づいて前記回転子の回転位置に対応する第１相の信号および第２相の信号をそれぞれ合成する合成部に対して、前記複数の磁気検出素子の中から、予め定められている順序パターンに基づいて順に選択された前記磁気検出素子により検出された前記検出信号を出力する出力部と、
を備え、
前記出力部は、前記合成部により前記複数の検出信号に基づいて前記第１相の信号および前記第２相の信号がそれぞれ合成される場合、前記第１相の信号と前記第２相の信号との間の位相差が小さくなるような前記順序パターンに基づいて順に選択された前記磁気検出素子により検出された前記検出信号を出力する、
ことを特徴とする磁気式エンコーダ。
【請求項２】
前記出力部は、前記合成部により前記複数の検出信号に基づいて前記第１相の信号および前記第２相の信号がそれぞれ合成される場合、前記第１相の信号と前記第２相の信号との間の振幅差が小さくなるような前記順序パターンに基づいて順に選択された前記磁気検出素子により検出された前記検出信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気式エンコーダ。
【請求項３】
前記出力部は、
前記複数の磁気検出素子に対して給電する給電部と、
前記給電部によって給電された前記磁気検出素子が検出した前記検出信号を、差動増幅して出力する差動増幅部と、
前記磁気検出素子と前記給電部との間の接続、および、前記磁気検出素子と前記差動増幅部との間の接続を、前記磁気検出素子に対して順に切り替える切り替え部と、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気式エンコーダ。
【請求項４】
前記合成部は、
前記第１相の信号および前記第２相の信号がそれぞれ１回合成される分の前記複数の検出信号の半数が変更される毎に、前記第１相の信号および前記第２相の信号をそれぞれ合成する、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁気式エンコーダ。
【請求項５】
前記出力部は、前記合成部により前記複数の検出信号の組合せに基づいて前記第１相の信号および前記第２相の信号がそれぞれ合成される場合、当該組合せにおいて、前記第１相の信号と前記第２相の信号との間の振幅差が小さい組合せに対応する前記順序パターンに基づいて順に選択された前記磁気検出素子により検出された前記検出信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁気式エンコーダ。
【請求項６】
前記出力部は、前記合成部により前記複数の検出信号の組合せに基づいて前記第１相の信号および前記第２相の信号がそれぞれ合成される場合、当該組合せにおいて、前記第１相の信号と前記第２相の信号との間の位相差が小さい組合せに対応する前記順序パターンに基づいて順に選択された前記磁気検出素子により検出された前記検出信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁気式エンコーダ。
【請求項７】
前記出力部は、前記第１相の信号と前記第２相の信号との間の位相差がほぼ０になるような前記順序パターンに基づいて順に選択された前記磁気検出素子により検出された前記検出信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の磁気式エンコーダ。
【請求項８】
磁石を有する回転子と、
前記磁石を検出する位置に配置されている複数の磁気検出素子と、
前記複数の磁気検出素子により検出された複数の検出信号に基づいて前記回転子の回転位置に対応する第１相の信号および第２相の信号をそれぞれ合成する合成部に対して、前記複数の磁気検出素子の中から、予め定められている順序パターンに基づいて順に選択された前記磁気検出素子により検出された前記検出信号を出力する出力部と、
を備え、
前記出力部は、前記合成部により前記複数の検出信号の組合せに基づいて前記第１相の信号および前記第２相の信号がそれぞれ合成される場合、当該組合せの中から選択されたいずれかの組合せに対応する前記順序パターンに基づいて順に選択された前記磁気検出素子により検出された前記検出信号を出力する、
ことを特徴とする磁気式エンコーダ。
【請求項９】
前記順序パターンは、少なくとも前記第１相の信号と前記第２相の信号との間の位相差が小さくなるような組合せのパターンを含む、
ことを特徴とする請求項８に記載の磁気式エンコーダ。
【請求項１０】
磁石を有する回転子と、
前記磁石を検出する位置に配置されている複数の磁気検出素子と、
前記複数の磁気検出素子により検出された複数の検出信号に基づいて前記回転子の回転位置に対応する第１相の信号および第２相の信号をそれぞれ合成する合成部に対して、前記複数の磁気検出素子の中から、予め定められている順序パターンに基づいて順に選択された前記磁気検出素子により検出された前記検出信号を出力する出力部と、
を備え、
前記出力部は、前記第１相の信号および前記第２相の信号がそれぞれ１回合成される分の前記複数の検出信号において、前記第１相の信号に対応する第１組の検出信号の検出順序の平均と、前記第２相の信号に対応する第２組の検出信号の検出順序の平均とが等しくなるような前記順序パターンに基づいて順に選択された前記磁気検出素子により検出された前記検出信号を出力する、
ことを特徴とする磁気式エンコーダ。
【請求項１１】
磁石を有する回転子と、
前記磁石を検出する位置に配置されている複数の磁気検出素子と、
前記複数の磁気検出素子により検出された複数の検出信号に基づいて前記回転子の回転位置に対応する第１相の信号および第２相の信号をそれぞれ合成する合成部に対して、前記複数の磁気検出素子の中から、予め定められている順序パターンに基づいて順に選択された前記磁気検出素子により検出された前記検出信号を出力する出力部と、
を備え、
前記出力部は、前記第１相の信号および前記第２相の信号がそれぞれ１回合成される分の前記複数の検出信号において、前記第１相の信号に対応する第１組の検出信号に基づいた第１の合成ベクトルと、前記第２相の信号に対応する第２組の検出信号に基づいた第２の合成ベクトルとが等しくなるような前記順序パターンに基づいて順に選択された前記磁気検出素子により検出された前記検出信号を出力する、
ことを特徴とする磁気式エンコーダ。
【請求項１２】
前記磁気検出素子は、ホール素子である、
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の磁気式エンコーダ。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の磁気式エンコーダを備えることを特徴とする駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気式エンコーダおよび駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばモータの入力軸の回転位置を検出する回転位置検出装置として、光学式や磁気式のエンコーダがある。光学式の回転位置検出装置である光学式エンコーダは、検出部にフォトダイオードなどの光電変換素子を使用しており、高精度の回転位置検出が可能であるが、結露や油の飛沫が検出部に直接かかるような環境では使用することは難しい場合がある。磁気式の回転位置検出装置である磁気式エンコーダ（例えば、特許文献１参照）は、ホール素子や磁気抵抗素子のような磁気検出素子を使用しており、検出精度を高精度にすることは比較的難しいが、結露や油の飛沫が検出部に直接かかる環境下でも使用できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２０５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、エンコーダがロボットや産業用工作機械などにも適用されるようになり、高精度で且つ前述のような厳しい環境下でも使用できる磁気式エンコーダが要求されるようになってきている。
【０００５】
上述した磁気式エンコーダの検出素子として、ホール素子や磁気抵抗素子のような磁気検出素子が使用されているが、小型で低価格であることからホール素子が多く使用されている。しかしながら、ホール素子は、検出感度のばらつきや、環境温度によるオフセット電圧変動のバラツキなどがある。このように、ホール素子のような磁気検出素子の出力はばらつくため、高精度な磁気式エンコーダが得られない場合があるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、検出精度を向上できる磁気式エンコーダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の一実施態様は、上述した課題を解決するためになされたもので、磁石を有する回転子と、前記磁石を検出する位置に配置されている複数の磁気検出素子と、前記複数の磁気検出素子により検出された複数の検出信号に基づいて前記回転子の回転位置に対応する第１相の信号および第２相の信号をそれぞれ合成する合成部に対して、前記複数の磁気検出素子の中から、予め定められている順序パターンに基づいて順に選択された前記磁気検出素子により検出された前記検出信号を出力する出力部と、を備え、前記出力部は、前記合成部により前記複数の検出信号に基づいて前記第１相の信号および前記第２相の信号がそれぞれ合成される場合、前記第１相の信号と前記第２相の信号との間の位相差が小さくなるような前記順序パターンに基づいて順に選択された前記磁気検出素子により検出された前記検出信号を出力する、ことを特徴とする磁気式エンコーダである。
【０００８】
また、この発明の一実施態様は、磁石を有する回転子と、前記磁石を検出する位置に配置されている複数の磁気検出素子と、前記複数の磁気検出素子により検出された複数の検出信号に基づいて前記回転子の回転位置に対応する第１相の信号および第２相の信号をそれぞれ合成する合成部に対して、前記複数の磁気検出素子の中から、予め定められている順序パターンに基づいて順に選択された前記磁気検出素子により検出された前記検出信号を出力する出力部と、を備え、前記出力部は、前記合成部により前記複数の検出信号の組合せに基づいて前記第１相の信号および前記第２相の信号がそれぞれ合成される場合、当該組合せの中から選択されたいずれかの組合せに対応する前記順序パターンに基づいて順に選択された前記磁気検出素子により検出された前記検出信号を出力する、ことを特徴とする磁気式エンコーダである。
【０００９】
また、この発明の一実施態様は、磁石を有する回転子と、前記磁石を検出する位置に配置されている複数の磁気検出素子と、前記複数の磁気検出素子により検出された複数の検出信号に基づいて前記回転子の回転位置に対応する第１相の信号および第２相の信号をそれぞれ合成する合成部に対して、前記複数の磁気検出素子の中から、予め定められている順序パターンに基づいて順に選択された前記磁気検出素子により検出された前記検出信号を出力する出力部と、を備え、前記出力部は、前記第１相の信号および前記第２相の信号がそれぞれ１回合成される分の前記複数の検出信号において、前記第１相の信号に対応する第１組の検出信号の検出順序の平均と、前記第２相の信号に対応する第２組の検出信号の検出順序の平均とが等しくなるような前記順序パターンに基づいて順に選択された前記磁気検出素子により検出された前記検出信号を出力する、ことを特徴とする磁気式エンコーダである。
【００１０】
また、この発明の一実施態様は、磁石を有する回転子と、前記磁石を検出する位置に配置されている複数の磁気検出素子と、前記複数の磁気検出素子により検出された複数の検出信号に基づいて前記回転子の回転位置に対応する第１相の信号および第２相の信号をそれぞれ合成する合成部に対して、前記複数の磁気検出素子の中から、予め定められている順序パターンに基づいて順に選択された前記磁気検出素子により検出された前記検出信号を出力する出力部と、を備え、前記出力部は、前記第１相の信号および前記第２相の信号がそれぞれ１回合成される分の前記複数の検出信号において、前記第１相の信号に対応する第１組の検出信号に基づいた第１の合成ベクトルと、前記第２相の信号に対応する第２組の検出信号に基づいた第２の合成ベクトルとが等しくなるような前記順序パターンに基づいて順に選択された前記磁気検出素子により検出された前記検出信号を出力する、ことを特徴とする磁気式エンコーダである。
【００１１】
また、この発明の一実施態様は、上記の磁気式エンコーダを備えることを特徴とする駆動装置である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、検出精度を向上できる磁気式エンコーダを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施形態による磁気式エンコーダの構成の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１の実施形態による磁気式エンコーダが備える出力部と合成制御部との構成を示す構成図である。
【図３】図２に示されるホール素子の２つの接続状態を示す概略図である。
【図４】実施形態におけるＡ相信号とＢ相信号とを合成する場合の、ホール素子からの出力の組合せを示す表である。
【図５】実施形態による磁気式エンコーダの動作の一例を示す動作図である。
【図６】実施形態による磁気式エンコーダにより検出された回転位置の誤差を示すグラフである。
【図７】実施形態による磁気式エンコーダが回転位置を算出するタイミングを示す説明図である。
【図８】図４に示す順序パターンについて説明する第１の説明図である。
【図９】図４に示す順序パターンについて説明する第２の説明図である。
【図１０】図４に示す順序パターンについて説明する第３の説明図である。
【図１１】図４に示す順序パターンについて説明する第４の説明図である。
【図１２】図４に示す順序パターンについて説明する第５の説明図である。
【図１３】本実施形態における駆動装置の概略図である。
【図１４】本実施形態における減速機を備える駆動装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、この発明の第１の実施形態による回転角度検出装置である磁気式エンコーダ１００の構成を示す概略ブロック図である。
【００１５】
図１に示すように、磁気式エンコーダ１００は、磁石５を有する回転子６と、この回転子６の近傍に配置された複数の磁気検出素子１（ＭＳ１），２（ＭＳ２），３（ＭＳ３），４（ＭＳ３）と、その磁気検出素子１，２，３，４やその他の制御部品を搭載した基板組９とで構成されている。ここでいう回転子６の近傍とは、たとえば、この回転子６の周囲、または、回転子６の円周上のことである。
【００１６】
磁石５は、たとえば、永久磁石である。磁気検出素子１，２，３，４は、たとえば、それぞれホール素子である。以降、磁気検出素子１，２，３，４を、ホール素子１，２，３，４と称して説明する。
【００１７】
この図１において、回転子６が紙面に対して垂直となる回転軸を中心として回転すると、回転子６の回転に伴い磁石５が回転し、ホール素子１，２，３，４で検出される磁石５からの磁界が変化する。磁気式エンコーダ１００は、この磁界の変化を、ホール素子１，２，３，４の４個のホール素子によりそれぞれ検出し、この検出した磁界の変化量から回転子６の回転位置（角度位置）を検出する。
【００１８】
ここで、本実施形態における「回転位置」とは、回転角度、回転位置を示す位置情報、または、回転角度を示す角度情報のことである。
【００１９】
なお、図１を用いて説明した４個のホール素子１，２，３，４は、たとえば、それぞれが同様の検出感度を有しており、それぞれが同様の出力レベルを有している。また、４個のホール素子１，２，３，４は、たとえば、それぞれ基板組９の平面上であって、回転子６の回転軸と法線ベクトルの方向を同一とする平面上に配置されており、回転子６の回転軸から等距離となる円周上に配置されている。また、各ホール素子１，２，３，４は、等間隔（この場合は、回転子６の回転軸を中心として９０度の等角度）で配置されている。また、組とされるホール素子１と３およびホール素子２と４は、回転子６の回転軸を中心として、互いに対向して配置されており、回転子６の回転軸を中心として１８０度の角度になるように配置されている。
【００２０】
ホール素子１，２，３，４は、２つの出力端子（ｏｕｔ＋とｏｕｔ−）をそれぞれ有している。この２つの出力端子は、後述するアナログＳＷ（アナログスイッチ）１０、ＳＷ２０、ＳＷ３０、または、ＳＷ４０の端子に接続されている（図２参照）。また、ホール素子１，２，３，４は、電流または電圧が印加される２つの入力端子（ｉｎ＋とｉｎ−）をそれぞれ有している。この２つの入力端子は、後述するアナログＳＷ１０、ＳＷ２０、ＳＷ３０、または、ＳＷ４０の端子に接続されている（図２参照）。
【００２１】
なお、本実施形態においては、図２および図３を用いて後述するようにホール素子１，２，３，４における２つの出力端子と２つの入力端子とは、後述するアナログＳＷ１０、ＳＷ２０、ＳＷ３０、または、ＳＷ４０の接続状態により、互いに入れ替えられるようになっている。
【００２２】
次に図２を用いて、上述した４個のホール素子により検出した磁界の変化量から、回転子６の回転位置を検出する磁気式エンコーダ１００の構成について説明する。この回転子６の回転位置を検出する磁気式エンコーダ１００の構成は、一例としては、各ホール素子１，２，３，４により検出された検出信号を順に出力する出力部２００、および、合成制御部３００を備えている。
【００２３】
まず、出力部２００の構成について説明する。出力部２００は、アナログＳＷ１０、ＳＷ２０、ＳＷ３０、およびＳＷ４０と、電源部２１０と、差動増幅部２２０と、Ａ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄ変換器）２３０とを備えている。
【００２４】
ここで、上述したようにホール素子１，２，３，４は、それぞれ、２つの入力端子（ｉｎ＋とｉｎ−）、および２つの出力端子（ｏｕｔ＋とｏｕｔ−）の、合計４つの端子を備えている。ホール素子のこれらの端子は、対応するアナログＳＷ１０，２，３，４に、それぞれ接続されている。以降において、ホール素子１，２，３，４のうちのいずれかのホール素子を、ホール素子と称して説明する。
【００２５】
このアナログＳＷ１０、ＳＷ２０、ＳＷ３０、およびＳＷ４０は、それぞれ、８つの第１の端子と、１つの第２の端子とを備えている。アナログＳＷ１０の８つの第１の端子には、ホール素子１，２，３，４の入力端子ｉｎ＋、および、ホール素子１，２，３，４の出力端子ｏｕｔ−が、それぞれ対応して接続されている。アナログＳＷ１０の１つの第２の端子には、電源部２１０が接続されている。
【００２６】
なお、この図２においては、ホール素子１をＭＳ１とし、ホール素子２をＭＳ２とし、ホール素子３をＭＳ３とし、ホール素子４をＭＳ４として、図示されている。また、この図２においては、ホール素子１，２，３，４のそれぞれの、入力端子ｉｎ＋を端子１とし、出力端子ｏｕｔ＋を端子２とし、入力端子ｉｎ−を端子３とし、出力端子ｏｕｔ−を端子４として、図示されている。
【００２７】
また、この図２においては、アナログＳＷ１０が備えている８つの第１の端子のうちの１つの端子と、ホール素子１の入力端子ｉｎ＋（端子１）との接続を、アナログＳＷ１０が備えている８つの第１の端子のうちの１つの端子の位置に、「ＭＳ１−１」という符号により図示されている。
【００２８】
また、アナログＳＷ１０には、アドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２とが入力されている。アナログＳＷ１０においては、このアドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２との組合せにより、８つの第１の端子のうちのいずれか１つの端子が選択され、この選択された第１の端子と、第２の端子とが接続される。
【００２９】
このアドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２とは、たとえば、合成制御部３００（合成制御部３００が備える制御部３２０）から供給される選択信号であり、アナログＳＷ１０が備えている８つの第１の端子のうちのいずれか１つの端子を選択する選択信号である。
【００３０】
このような構成により、アドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２との組合せに基づいて、ホール素子１，２，３，４のうちから選択されたいずれか１つのホール素子の入力端子ｉｎ＋（端子１）、または、ホール素子１，２，３，４のうちから選択されたいずれか１つのホール素子の出力端子ｏｕｔ−（端子４）が、アナログＳＷ１０を介して、電源部２１０に接続される。
【００３１】
すなわち、アナログＳＷ１０により、ホール素子の入力端子に電源部２１０を接続させるだけでなく、ホール素子の出力端子にも電源部２１０を接続させることができる。
【００３２】
このような構成により、アドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２との組合せに基づいて、ホール素子１，２，３，４のうちから選択されたいずれか１つのホール素子の入力端子ｉｎ＋が、アナログＳＷ１０を介して、電源部２１０に接続される。
【００３３】
アナログＳＷ１０と同様に、アドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２との組合せに基づいて、ホール素子１，２，３，４のうちから選択されたいずれか１つのホール素子の出力端子ｏｕｔ＋が、アナログＳＷ２０を介して、差動増幅部２２０の入力端子＋に接続される。
【００３４】
また、同様に、アドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２との組合せに基づいて、ホール素子１，２，３，４のうちから選択されたいずれか１つのホール素子の出力端子ｏｕｔ−が、アナログＳＷ３０を介して、差動増幅部２２０の入力端子−に接続される。
【００３５】
また、同様に、アドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２との組合せに基づいて、ホール素子１，２，３，４のうちから選択されたいずれか１つのホール素子の入力端子ｉｎ−が、アナログＳＷ４０を介して、接地される。なお、アナログＳＷ４０の第２の端子は、抵抗Ｒ１を介して接地されてもよい。
【００３６】
アナログＳＷ１０と同様に、アナログＳＷ２０、３０および４０も、同様な接続状態にされる。
【００３７】
すなわち図２の構成により、図３（ａ）に示すような第１の接続状態に加えて、図３（ｂ）に示すような第２の接続状態も可能である。この図３（ａ）においては、ホール素子１，２，３，４として、ホール素子１（ＭＳ１）の例が示されている。なお、後述の説明において、たとえば、ホール素子１が図３（ａ）のような状態で検出した場合を、記号「HS1a」で示す。図３（ｂ）のような状態、および、ホール素子２から４についても、同様である。
【００３８】
この図３に示すように、アナログＳＷ１０、２０、３０および４０から構成される切り替え部２６１（切り替え部）は、ホール素子において、給電される入力端子とホール素子から検出信号を出力する出力端子とを、ホール素子ごとに切り替える。これにより、後述するように、ホール素子の不平衡電圧を補償（オフセットキャンセル）することができる。
【００３９】
電源部２１０は、アドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２との組合せに基づいて、ホール素子１，２，３，４のうちから選択されたいずれか１つのホール素子に、上述したようにアナログＳＷ１０を介して、電流または電圧を供給する。
【００４０】
差動増幅部２２０は、アドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２との組合せに基づいて、ホール素子１，２，３，４のうちから選択されたいずれか１つのホール素子の出力端子ｏｕｔ＋と出力端子ｏｕｔ−からの信号を、上述したアナログＳＷ２０とアナログＳＷ３０とを介して入力される。そして、この差動増幅部２２０は、入力されたホール素子の出力端子ｏｕｔ＋と出力端子ｏｕｔ−とを差動増幅して、Ａ／Ｄ変換部２３０に出力する。
【００４１】
Ａ／Ｄ変換部２３０は、差動増幅部２２０からの出力をＡ／Ｄ変換して、合成制御部３００に出力する。なお、Ａ／Ｄ変換部２３０は、供給されるＡ／Ｄ制御信号に基づいたタイミングで、差動増幅部２２０からの出力をＡ／Ｄ変換して、合成制御部３００に出力する。このＡ／Ｄ制御信号は、たとえば、制御部３２０から供給される制御信号であり、Ａ／Ｄ変換するタイミングを示す制御信号である。
【００４２】
以上のようにして、電源部２１０は、アドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２との組合せに基づいて、ホール素子１，２，３，４に順に給電する。また、差動増幅部２２０およびＡ／Ｄ変換部２３０は、電源部２１０により順に給電されたホール素子が検出した検出信号を、差動増幅して順に出力する。
【００４３】
なお、本実施形態において、「順に」とは、「時系列的に」、または、「複数の中から１つずつ選択的に」という意味を含むものである。
【００４４】
すなわち、出力部２００は、アドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２との組合せに基づいて、ホール素子１，２，３，４のうちから選択されたいずれか１つのホール素子に対して電流または電圧を供給し、この電流または電圧が供給された１つのホール素子からの出力を差動増幅して出力する。
【００４５】
なお、出力部２００は、合成制御部３００（合成制御部３００が備える合成部３１０）に対して、複数のホール素子１，２，３，４の中から、予め定められている順序パターンに基づいて順に選択されたホール素子により検出された検出信号を出力する。この順序パターンとは、合成制御部３００（合成制御部３００が備える合成部３１０）により複数の検出信号に基づいてＡ相信号（第１相の信号）およびＢ相信号（第２相の信号）がそれぞれ合成される場合、Ａ相信号とＢ相信号との間の位相差が小さくなるような順序パターンである。このような順序パターンの詳細については、図４を用いて後述する。
【００４６】
合成制御部３００（又は合成制御部３００が備える合成部３１０）は、出力部２００から出力された複数の検出信号であって、複数のホール素子１，２，３，４により検出された複数の検出信号に基づいて、回転子６の回転位置に対応するＡ相信号およびＢ相信号をそれぞれ合成する。そして、合成制御部３００は、合成したＡ相信号およびＢ相信号に基づいて、回転子６の回転位置を算出して出力する。
【００４７】
なお、本実施形態において、アドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２とは、ホール素子１，２，３，４の中から１つのホール素子を順に選択するための信号である。そのため、出力部２００は、アドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２との組合せに基づいて、ホール素子１，２，３，４のうちから順に選択されたいずれか１つのホール素子に対して、アナログＳＷ１０を介して電流または電圧を供給し、この選択された１つのホール素子からの出力を差動増幅し、検出信号として出力する。
【００４８】
また、このようにして、アナログＳＷ１０、ＳＷ２０、ＳＷ３０、およびＳＷ４０から構成されている切り替え部２６１は、ホール素子１，２，３，４と電源部２１０との間の接続、および、ホール素子１，２，３，４と差動増幅部２２０との間の接続を、ホール素子１，２，３，４に対して順に切り替える。以降、アナログＳＷ１０、ＳＷ２０、ＳＷ３０、およびＳＷ４０をまとめてアナログＳＷと称して、または、切り替え部２６１をアナログＳＷと称して説明する。
【００４９】
なお、本実施形態において、出力部２００は、回転子６が回転している場合においても、ホール素子により検出された検出信号を出力する。そして、合成制御部３００は、回転子６が回転している場合においても、回転子６の回転位置を算出して出力する。
【００５０】
次に、合成制御部３００の構成について説明する。合成制御部３００は、合成部３１０と、制御部３２０と、順序パターン記憶部３３０と、順序パターン選択部３４０とを備えている。
【００５１】
合成部３１０は、出力部２００の差動増幅部２２０から出力された検出信号であって、ホール素子１，２，３，４のうちから順に選択されたホール素子からの出力に対応する検出信号を記憶し、当該記憶した検出信号に基づいて回転子６の回転位置を合成する。
【００５２】
なお、合成制御部３００は、たとえば、出力部２００の差動増幅部２２０から出力された検出信号であって、ホール素子１，２，３，４のうちから順に選択されたホール素子からの出力に対応する検出信号を記憶する検出信号記憶部を備えていてもよい。
【００５３】
制御部３２０は、上述したアドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２とを、アナログＳＷ１０、ＳＷ２０、ＳＷ３０およびＳＷ４０に出力するとともに、上述したＡ／Ｄ制御信号をＡ／Ｄ変換部２３０に出力し、アナログＳＷ１０、ＳＷ２０、ＳＷ３０およびＳＷ４０と、Ａ／Ｄ変換部２３０とを制御する。制御部３２０は、一例として、予め定められている周期に基づいて、上述したアドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２、および、Ａ／Ｄ制御信号を生成する。
【００５４】
また、制御部３２０は、出力部２００の差動増幅部２２０から出力された検出信号を検出信号記憶部に記憶させるタイミング、および、記憶された検出信号に基づいて合成部３１０が回転子６の回転位置を合成するタイミングを制御する。
【００５５】
＜順序パターンについて＞
ここで、仮に各ホール素子から得られる信号が片振幅１であり、かつ、オフセット０である理想的なsin関数またはcos関数であるとする。そして、磁気式エンコーダ１００によるエンコーダ位置算出時に回転子６が回転して動いていない場合には（または、回転子６の回転にともない磁石は回転移動するが、磁気式エンコーダ１００は、磁石の回転移動中はホール素子による回転位置を検出せず、磁石の回転移動が停止してから回転位置を検出する場合には）、回転子６が回転することにより、磁気式エンコーダ１００により検出される回転位置に誤差はほとんど生じない。
【００５６】
しかし、回転子６が回転して磁石が動いている場合（例、ここでは等速回転を考える）には、アナログＳＷにおけるスイッチングタイミングが異なるため、合成制御部３００が備える合成部３１０において、Ａ相信号とＢ相信号とで検出する磁石の回転位置が異なることになる。そのため、磁気式エンコーダ１００により検出される回転位置に誤差が生じてしまう。このようにして、回転子６が回転時には、磁気式エンコーダ１００により検出される回転位置に誤差が生じてしまう可能性がある。
【００５７】
そこで、本実施形態においては、次のようにホール素子の検出信号を検出する順序パターンを適切に設定する。これにより、回転子６が回転時であっても、磁気式エンコーダ１００は、検出する回転位置に生じる誤差を低減させることができる。
【００５８】
まず、アドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２とに基づいて、制御部３２０がホール素子１，２，３，４を順に選択する順序パターンについて説明する。ここでは、回転子６が回転状態におけるホール素子の出力を考える。
たとえば、回転子６の回転速度をω（rad/s）、アナログＳＷ１０、２０、３０、４０が切り替えられる周期をτ（ｓ）とし、さらに、アナログＳＷ１０、２０、３０、４０のうち互いに隣り合うアナログＳＷの間のずれ位相をδとすると、ずれ位相δ＝ωτとなる。よって、１番目のアナログＳＷをＯＮしたタイミングを基準とし、ｎ番目のアナログＳＷをＯＮしたときのずれ位相をΔｎとすると、ずれ位相Δｎ＝ｎδとなる。
【００５９】
たとえば、図１から図３を用いて説明した磁気式エンコーダ１００の場合、合成制御部３００は、出力部２００が備えているアナログＳＷ１０、２０、３０、４０の接続状態を切り替えつつ、ホール素子１，２，３，４から出力部２００を介して、８個のデータ（８回分のデータ）を取得する。ここで、上述したように接続状態を切り替えつつ８個のデータを取得するホール素子１，２，３，４を、１つのスイッチング群と捉える。そして、このスイッチング群により取得される８個のデータ（角度）のうち、最初の角度をθとする。そうすると、各回において取得されるアナログＳＷによる角度は、次のように記載することができる。
【００６０】
(1回目)θ、  (2回目)θ+δ、  (3回目)θ+2δ、  (4回目)θ+3δ、
(5回目)θ+4δ、  (6回目)θ+5δ、  (7回目)θ+6δ、  (8回目)θ+7δ
【００６１】
ここで、このスイッチング群における入力角度の基準を、８回分の中間値θ+3.5δとし、この基準を中心として、各回において取得されるアナログＳＷによる角度の記載を変更する。すなわち、各回で取得された角度から3.5δをそれぞれ減算すると、上記の角度は、次のように記載することができる。
【００６２】
(1回目)θ-3.5δ、  (2回目)θ-2.5δ、  (3回目)θ-1.5δ、  (4回目)θ-0.5δ、
(5回目)θ+0.5δ、  (6回目)θ+1.5δ、  (7回目)θ+2.5δ、  (8回目)θ+3.5δ
【００６３】
このスイッチング群により検出されたデータに基づいて、合成制御部３００は、Ａ相信号、および、Ｂ相信号を算出する。ここではＡ相信号を生成する場合の位相角のずれを、位相ずれφ０、φ１、φ２、φ３とし、Ｂ相信号を生成する場合の位相角のずれを、位相ずれφ４、φ５、φ６、φ７とする。
【００６４】
なお、この位相ずれφ０、φ１、φ２、φ３、φ４、φ５、φ６およびφ７の各ずれは、上記に説明した各回において取得された角度−3.5δ、−2.5δ、−1.5δ、−0.5δ、0.5δ、1.5δ、2.5δ、3.5δのいずれかが、重複しない組合せで、当てはめられる（代入される、または、割り当てられる）ものとする。
【００６５】
上述したＡ相信号とＢ相信号とは、次の（式１）から（式６）により算出される。
【００６６】
Ａ相信号：sin(θ＋φ０)＋sin(θ＋φ１)＋sin(θ＋φ２)＋sin(θ＋φ３)
＝sinθ・cosφ０＋sinθ・cosφ１＋sinθ・cosφ２＋sinθ・cosφ３
＋cosθ・sinφ０＋cosθ・sinφ１＋cosθ・sinφ２＋cosθ・sinφ３
＝sinθ・[cosφ０＋cosφ１＋cosφ２＋cosφ３]
＋cosθ・[sinφ０＋sinφ１＋sinφ２＋sinφ３]
＝Ｃ・sin(θ＋ψ１)    …（式１）
【００６７】
ここで、Ｃ＝√[(cosφ０＋cosφ１＋cosφ２＋cosφ３)２
＋(sinφ０＋sinφ１＋sinφ２＋sinφ３) ２]     …（式２）
【００６８】
tanψ１＝(sinφ０＋sinφ１＋sinφ２＋sinφ３)
/(cosφ０＋cosφ１＋cosφ２＋cosφ３)     …（式３）
【００６９】
Ｂ相信号：cos(θ＋φ４)＋cos(θ＋φ５)＋cos(θ＋φ６)＋cos(θ＋φ７)
＝cosθ・cosφ４＋cosθ・cosφ５＋cosθ・cosφ６＋cosθ・cosφ７
−sinθ・sinφ４−sinθ・sinφ５−sinθ・sinφ６−sinθ・sinφ７
＝cosθ・[cosφ４＋cosφ５＋cosφ６＋cosφ７]
−sinθ・[sinφ４＋sinφ５＋sinφ６＋sinφ７]
＝Ｄ・cos(θ＋ψ２)     …（式４）
【００７０】
ここで、Ｄ＝√[(cosφ４＋cosφ５＋cosφ６＋cosφ７)２
＋(sinφ４＋sinφ５＋sinφ６＋sinφ７) ２]     …（式５）
【００７１】
tanψ２＝(sinφ４＋sinφ５＋sinφ６＋sinφ７)
/(cosφ４＋cosφ５＋cosφ６＋cosφ７)     …（式６）
【００７２】
次に、角度−3.5δ〜3.5δの値が（式１）から（式６）の位相ずれφ０〜φ７へ代入されることにより、Ａ相信号およびＢ相信号の振幅と位相とが算出される。そして、次に、回転子６が等速回転している場合に、誤差が小さくなる組合せについて検討する。この組合せの数は、角度−3.5δ〜3.5δをＡ相信号かＢ相信号かを合成するように振り分ける組合せの数となる。そのため、その組合せの数は７０通りとなる。
【００７３】
この７０通りとなる理由は、次のような計算により求められる。まず、上記に説明したように、角度−3.5δ、−2.5δ、−1.5δ、−0.5δ、0.5δ、1.5δ、2.5δ、3.5δの各値に基づいてＡ相信号とＢ相信号とを算出する場合、８つの各値のうち、いずれかの４つの値はＡ相信号を算出することに使用され、残りの４つの値はＢ相信号を算出することに使用される。すなわち、８つの各値のうちから、Ａ相信号を算出するいずれかの４つの値を選択し、かつ、Ｂ相信号を算出する残りの４つの値を選択する。この選択方法は、いわゆる組合せになる。そのため、その組合せの数は次式により算出される。
【００７４】
8C4=8!/4!4!=(8×7×6×5×4×3×2)/(4×3×2)(4×3×2)=70      （式７）
【００７５】
なお、ここでは、Ａ相信号とＢ相信号との関係とについて検討するだけなので、位相ずれφ０を角度−3.5δに固定すると、その組合せ数は、上記に説明した７０通りの半分となり、３５通りとなる。
すなわち、上記の組合せにおいて、Ａ相信号を合成する場合に必ず角度-3.5δを採用する場合は、残り７つから３つを選択してＡ相信号を合成するように振り分けることになり、残りの４つを選択してＢ相信号を合成するように振り分けることになる。この組合せの数は次式により算出される。
【００７６】
7C3=7!/3!4!=(7×6×5×4×3×2)/(3×2)(4×3×2)=35      （式８）
【００７７】
以下、この３５通りの組合せについて検討する。この組合せを書き出すと図４に示す表ようになる。この図４に示す表において、表の項目の左側から右側に、「組合せパターン（順序パターン）を識別する識別番号（番号）」、「Ａ相信号を算出する場合に用いられるφ０、φ１、φ２、φ３の組合せ」、「Ｂ相信号を算出する場合に用いられるφ４、φ５、φ６、φ７の組合せ」、「Ａ相信号の振幅（Ｃ）」、「Ｂ相信号の振幅（Ｄ）」、「Ａ相信号により算出される角度（ψ１）」、「Ｂ相信号により算出される角度（ψ２）」、「Ａ相信号により算出される角度（ψ１）とＢ相信号により算出される角度（ψ２）との差（＝ψ１−ψ２＝Δψ）」、および、「並び順」が順に示されている。
【００７８】
この「組合せパターン（順序パターン）を識別する識別番号（番号）」とは、順序パターンを識別する識別番号であり、上述した３５通りに対応する１から３５の数字である。
「Ａ相信号を算出する場合に用いられるφ０、φ１、φ２、φ３の組合せ」とは、位相ずれφ０、φ１、φ２、φ３に対応させる、角度−3.5δ、−2.5δ、−1.5δ、−0.5δ、0.5δ、1.5δ、2.5δ、3.5δから選択された４つの角度の組合せのことである。
「Ｂ相信号を算出する場合に用いられるφ４、φ５、φ６、φ７の組合せ」とは、位相ずれφ４、φ５、φ６、φ７に対応させる、角度−3.5δ、−2.5δ、−1.5δ、−0.5δ、0.5δ、1.5δ、2.5δ、3.5δから選択された４つの角度の組合せのことである。
【００７９】
「Ａ相信号の振幅（Ｃ）」とは、（式２）により算出されるＡ相信号の振幅である。
「Ｂ相信号の振幅（Ｄ）」とは、（式５）により算出されるＢ相信号の振幅である。
「Ａ相信号により算出される位相（ψ１）」とは、（式３）により算出されるＡ相信号における位相である。
「Ｂ相信号により算出される位相（ψ２）」とは、（式６）により算出されるＢ相信号における位相である。
【００８０】
「Ａ相信号により算出される位相（ψ１）とＢ相信号により算出される位相（ψ２）との差（＝ψ１−ψ２＝Δψ）」とは、上記の位相ψ１と位相ψ２との差である。なお、ここで示している位相差Δψは、位相ψ１と位相ψ２との差の絶対値である。
「並び順」とは、順に測定されるホール素子からの信号が、Ａ相信号とＢ相信号とのいずれを合成する場合に用いられるかを示す順序である。
【００８１】
なお、ここではずれ位相δ＝０．０１radとし、Ａ相信号およびＢ相信号の振幅（振幅ＣとＤ）と、位相（位相ψ１とψ２とΔψ）とは、たとえばシュミレーションにより算出、または、実測により測定されている。
【００８２】
この図４の表にはアナログＳＷのスイッチングの順番によって合成されるＡ相信号およびＢ相信号の振幅と位相とが記載されているが、順序パターンが異なっても、振幅Ｃ、Ｄにはあまり大きな差は見られないが、位相ψ１、ψ２には比較的大きな差が見られる。
なお、この表において、振幅差は大きくとも0.04％であり、位相差は大きいもので0.04radである。これらが及ぼすエンコーダが検出する回転位置における誤差量は、0.04％の振幅差からは、0.0002radであり、0.04radの位相差からは0.04radである。よって、振幅差と位相差とにおいて、回転位置における誤差量に及ぼす影響は、圧倒的に位相差の方が強い。
【００８３】
上記の表より、次のような特徴がいえる。まず、（特徴１）について説明する。
（特徴１）図４の表に示されるような複数の順序パターンから、ユーザまたは合成制御部３００が、特定の位相差を生成する順序パターンに基づくスイッチングの順番を選択する。これにより、磁気式エンコーダ１００は、検出する回転位置の誤差を低減することができる。
【００８４】
このことは、ある目的をもってスイッチングの順番を考慮した磁気式エンコーダ１００の場合に好適である。例えば、ユーザまたは合成制御部３００は、アナログＳＷによるスイッチングの順序パターンとして、単に、アナログＳＷにつけられている数字の順（たとえば、アナログＳＷ１０，２０，３０，４０における１０，２０，３０，４０という数字の単なる昇順や降順）でスイッチングせずに、上記の誤差を低減することを目的として、昇順と降順とを織り交ぜた順序パターンとすることも可能である。
【００８５】
また、ユーザまたは合成制御部３００は、アナログＳＷによるスイッチングの順序パターンとして、上記の誤差に合わせて、この誤差（またはノイズ）を低減するような順序パターンを、図４の表に示されるような複数の順序パターンから、選択するようにしてもよい。また、ユーザまたは合成制御部３００は、アナログＳＷによるスイッチングの順序パターンとして、それぞれのホール素子または回転子６が元々有している誤差特性をそれぞれ低減するような順序パターンを、図４の表に示されるような複数の順序パターンから、選択するようにしてもよい。
【００８６】
なお、本実施形態における誤差やノイズ、または、誤差特性とは、たとえば、ホール素子１，２，３，４それぞれの感度特性の違い、または、回転子６の偏心度のことである。また、この誤差やノイズ、または、誤差特性とは、たとえば、経年変化により生じたホール素子１，２，３，４それぞれの感度特性の違い、または、回転子６の偏心度のことであってもよい。
【００８７】
この（特徴１）の場合において、出力部２００は、合成部３１０により複数の検出信号の組合せに基づいてＡ相信号およびＢ相信号がそれぞれ合成される場合、当該組合せ（たとえば、図４の表を参照）の中から選択されたいずれかの組合せに対応する順序パターンに基づいて順に選択されたホール素子により検出された検出信号を出力する。
【００８８】
次に、（特徴２）について説明する。
（特徴２）ユーザまたは合成制御部３００は、与えられたアナログＳＷにおけるずれ位相と同じもしくはそれ以下の位相条件を生成する順序パターンを、図４の表に示される複数の順序パターンの中から選択する。これにより、磁気式エンコーダ１００により検出される回転位置の誤差を小さくすることが可能である（図４の表において、Δψ≦0.01radとなる順序パターンを参照）。
【００８９】
この（特徴２）の場合において、出力部２００は、合成部３１０により複数の検出信号の組合せ（たとえば、図４の表を参照）に基づいてＡ相信号およびＢ相信号がそれぞれ合成される場合、Ａ相信号とＢ相信号との間の位相差が小さい組合せに対応する順序パターンに基づいて順に選択されたホール素子により検出された検出信号を出力する。
【００９０】
すなわち、この（特徴２）の場合において、出力部２００は、合成部３１０により複数の検出信号に基づいてＡ相信号およびＢ相信号がそれぞれ合成される場合、Ａ相信号とＢ相信号との間の位相差が小さくなるような順序パターンに基づいて順に選択されたホール素子により検出された検出信号を出力する。
【００９１】
なお、本実施形態におけるＡ相信号とＢ相信号との間の位相差が小さくなるような順序パターンとは、位相差が、たとえば、予め定められている閾値（上述したΔψ≦0.01radにおける0.01radなど）以下よりも小さい順序パターンのことである。または、この小さいとは、組合せ（たとえば、図４の表を参照）において、相対的に小さいことである。
【００９２】
次に、（特徴３）について説明する。
（特徴３）ユーザまたは合成制御部３００は、アナログＳＷにおけるずれ位相がほぼ０のスイッチング順番を選択することで、エンコーダにより検出する回転位置の誤差を小さくすることが可能である（図４の表における順序パターンの番号１５、２４、２８、２９を参照）。
【００９３】
この（特徴３）の場合において、出力部２００は、Ａ相信号とＢ相信号との間の位相差がほぼ０になるような順序パターンに基づいて順に選択されたホール素子により検出された検出信号を出力する。
【００９４】
なお、上記の（特徴３）を満たす図４の順序パターンの番号１５、２４、２８、２９には、「順序パターンにおいて対称性がある」、という共通の性質がある。ここでいう対称性とは、次のような対称性のことである。
【００９５】
たとえば、順序パターンにおいて線対称となる中間位置に記号「：」を追記すると、順序パターンの番号１５「AABBBBAA」には、「AABB:BBAA」という線対称性がある。同様に、順序パターンの番号２４「ABABBABA」には「AABB:BBAA」という線対称性がある。同様に、順序パターンの番号２８「ABBAABBA」には、「ABBA:ABBA」という線対称性がある。
【００９６】
また同様に、順序パターンの番号２９「ABBABAAB」には、「ABBA:BAAB」という線対称性がある。この順序パターンの番号２９「ABBA:BAAB」には、順序パターンにおいて、記号「：」で示される中間位置に加えて、この記号「：」で区分した左側と右側との順序パターンについても線対称性がある。この記号「：」で区分した順序パターンにおける左側と右側とのそれぞれについても、線対称性の中心位置を記号「｜」で追記する。すると、順序パターンの番号２９「ABBA:BAAB」には、「AB|BA:BA|AB」と示されるような線対称性がある。すなわち、この順序パターンの番号２９には、記号「：」で示される線対称性と、記号「｜」で示される線対称性との、２重の線対称性がある。
【００９７】
次に、（特徴４）について説明する。
（特徴４）上記に説明した（特徴２）または（特徴３）を満たし、かつ、振幅差が小さい順序パターンの場合、回転位置における誤差が更に小さい。たとえば、（特徴３）を満たす順序パターンの番号１５、２４、２８、２９のうち、振幅差の最も小さい順序パターンの番号２９が、回転位置の誤差が最も小さい。これは、Ａ相信号とＢ相信号との間の位相差がほぼ同じである場合、回転位置の誤差は、振幅差が小さい方が、より小さいからである。
【００９８】
この（特徴４）の場合において、出力部２００は、合成部３１０により複数の検出信号の組合せ（たとえば、図４の表を参照）に基づいてＡ相信号およびＢ相信号がそれぞれ合成される場合、Ａ相信号とＢ相信号との間の振幅差が小さい組合せに対応する順序パターンに基づいて順に選択されたホール素子により検出された検出信号を出力する。
【００９９】
すなわち、この（特徴４）の場合において、出力部２００は、合成部３１０により複数の検出信号に基づいてＡ相信号およびＢ相信号がそれぞれ合成される場合、Ａ相信号とＢ相信号との間の振幅差が小さくなるような順序パターンに基づいて順に選択されたホール素子により検出された検出信号を出力する。
【０１００】
このように、出力部２００は、（特徴４）の場合の処理を実行する場合、上述した（特徴１）、（特徴２）、（特徴３）のうちのいずれかの処理を実行する場合より、より誤差を低減させることができる。
【０１０１】
すなわち、順序パターンが、アナログＳＷにおけるずれ位相がほぼ０であり、かつ、振幅差０である順序パターンの番号２９の場合、合成部３１０は、回転子６の回転に伴う誤差を、最も低減させることができる。
【０１０２】
上記に（特徴１）、（特徴２）、（特徴３）、（特徴４）として説明した特徴のうち、いずれの特徴によっても、回転子６が回転している場合に、磁気式エンコーダ１００は、回転位置を検出する場合の誤差を低減することができる。なお、（特徴１）の場合においては、図４の表に示されるような複数の順序パターンの中から、ホール素子の誤差特性などに基づいて、誤差を低減させるような適切な順序パターンを選択する必要がある。
【０１０３】
上記に図４を用いて説明したような処理を、磁気式エンコーダ１００により実行するために、磁気式エンコーダ１００の順序パターン記憶部３３０と順序パターン選択部３４０とは、たとえば、次のような構成になっている。
【０１０４】
まず、順序パターン記憶部３３０には、予め、上述した図４に示す表のうち、少なくとも、Ａ相信号およびＢ相信号を合成する場合における、複数のホール素子１，２，３，４の組合せ方を示す順序パターンが記憶されている。この記憶されている順序パターンは、図４の表に示される全ての順序パターンであってもよいし、図４の表に示される順序パターンのうちから選択された一部の順序パターンであってもよい。
【０１０５】
なお、この順序パターン記憶部３３０に記憶される順序パターンは、少なくともＡ相信号とＢ相信号との間の位相差が小さくなるような組合せのパターンを含むことが望ましい。この位相差が小さくなるような組合せのパターンとは、たとえば、図４の表において、順序パターンの番号１５、２４、２８、２９となる順序パターンや、｜Δψ｜≦0.01radとなる順序パターンのことである。
【０１０６】
そして、順序パターン選択部３４０は、順序パターン記憶部３３０に記憶されている順序パターンのうちから、いずれかの順序パターンを選択する。そして、順序パターン選択部３４０は、選択した順序パターンを、合成部３１０と制御部３２０とに出力する。
なお、このいずれかの順序パターンを選択する方式は、上記に説明した（特徴１）、（特徴２）、（特徴３）、（特徴４）のうちから選択された、いずれかの特徴に基づいた方式である。
なお、この（特徴１）、（特徴２）、（特徴３）、（特徴４）のうちからいずれかを選択することは、たとえば、磁気式エンコーダ１００の出荷時、または、磁気式エンコーダ１００の起動時に実行されてもよい。また、ユーザにより、（特徴１）、（特徴２）、（特徴３）、（特徴４）のうちからいずれを選択するかが予め定められていてもよい。そして、このいずれを選択するかを示す情報が、磁気式エンコーダ１００に、初期値として設定されていてもよい。
【０１０７】
このようにして、出力部２００は、合成部３１０により複数の検出信号の組合せに基づいてＡ相信号およびＢ相信号がそれぞれ合成される場合、当該組合せの中から選択されたいずれかの組合せに対応する順序パターンに基づいて順に選択されたホール素子により検出された検出信号を出力する。
【０１０８】
そして、合成部３１０と制御部３２０とは、選択された順序パターンに基づいて、それぞれの上述した処理を実行する。これにより、合成部３１０は、回転位置を検出する場合の誤差を低減することができる。
【０１０９】
＜図４の表における順序パターンとホール素子の順序との関係＞
ここで、図４の表における順序パターンとホール素子との関係について説明する。
ホール素子とＡ相信号とＢ相信号との２相信号との関係は以下の通りとなる。
【０１１０】
HS1、HS3：Ａ相信号…より詳細にはHS1：sin信号、HS3：-sin信号であり符号が異なる。この信号がＡ／Ｄ変換部２３０によりA/D変換されて合成部３１０に取込まれると、合成部３１０においては、符号は任意に変換されて、Ａ相信号が算出される。よって、HS1とHS3とは、合成部３１０においては、符号による相違はないといえる。
HS2、HS4：Ｂ相信号…より詳細にはHS2：cos信号、HS3：-cos信号である。これもＡ相信号の場合と同様に、合成部３１０においては、符号による相違はないといえる。
【０１１１】
また、各ホール素子の出力は、HS＊a：2-4端子間出力、HS＊b：1-3端子間出力という２通りの出力がある。ここで「HS＊a」および「HS＊b」における記号「＊」は、１，２，３，４のうちの任意の値である。よって、図４の表における順序パターンの番号２９「ABBABAAB」を、ホール素子の出力HS1a、HS1b、HS2a、HS2b、HS3a、HS3b、HS4a、HS4bに置き換える場合、４Ｐ４×４Ｐ４＝４！×４！＝５７６通りがある。ここでは適用例として、順序パターンの番号２９の場合における５７６通りのうち、次の４通りの順序を例示する。
【０１１２】
（順序１）HS1a、HS2a、HS4a、HS3a、HS2b、HS1b、HS3b、HS4b
（順序２）HS1a、HS2a、HS2b、HS1b、HS4a、HS3a、HS3b、HS4b
（順序３）HS1a、HS2a、HS4b、HS3b、HS2b、HS1b、HS3a、HS4a
（順序４）HS1a、HS2a、HS4b、HS3b、HS4a、HS3a、HS1b、HS2b
【０１１３】
なお、上述した順序パターン記憶部３３０には、順序パターンとともに、この順序パターンに対応するいずれかの順序が関連付けて記憶されていてもよい。この順序パターンに対応するいずれかの順序とは、上述した５７６通りのうちのいずれかの順序や、上述した順序１，２，３，４のうちのいずれかの順序のことである。そして、合成部３１０と制御部３２０とは、順序パターン記憶部３３０の中から選択された順序パターンおよび順序に基づいて、それぞれの上述した処理を実行してもよい。
【０１１４】
＜磁気式エンコーダ１００の動作の一例＞
次に、図５を用いて、図１および図２を用いて説明した磁気式エンコーダ１００の動作の一例について説明する。ここでは、図４の表を用いて説明した順序パターンのうち、順序パターンの番号２９および順序１が、予め選択されている場合について説明する。
【０１１５】
まず、合成制御部３００の制御部３２０が、アドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２とを出力する。ここで、合成制御部３００の制御部３２０は、ホール素子１，２，３，４とその接続状態とが、図４を用いて説明した順序パターンの番号２９および順序１に対応する順序のように、アドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２とを出力する。これにより、アナログＳＷ１０、ＳＷ２０、ＳＷ３０およびＳＷ４０を介して、ホール素子１，２，３，４のホール素子、かつ、それぞれのホール素子の２つの接続状態（図３参照）が、１つずつ順に選択される。この場合、電源部２１０は、常に１つのホール素子を駆動し、差動増幅部２２０は、順序パターンの番号２９に対応する順序で、ホール素子１，２，３，４からの検出信号を１つずつ順に出力する。
【０１１６】
これにより、たとえば、順序パターンの番号２９および順序１に対応して、図５に示されるように、ホール素子１ａ、ホール素子２ａ、ホール素子４ａ、・・・・ホール素子４ｂからの出力信号が、差動増幅部２２０を介して、順に出力される。
【０１１７】
また、合成制御部３００の制御部３２０は、アドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２とを切り替えるタイミングに応じて、Ａ／Ｄ制御信号をＡ／Ｄ変換部２３０に出力するタイミング、出力部２００の差動増幅部２２０から出力された検出信号を検出信号記憶部に記憶させるタイミング、および、記憶された該検出信号に基づいて合成部３１０が回転子６の回転位置を合成するタイミングを制御する。
【０１１８】
これにより、合成部３１０は、適切なタイミングで、回転子６の回転位置を合成することができる。なお、ここでいう適切なタイミングとは、次のようなタイミングのことである。たとえば、アドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２とを切り替えた直後は、ホール素子１，２，３，４から出力される検出信号にノイズなどが重畳される可能性がある。このような場合に、回転子６の回転位置を合成部３１０が合成してしまうと、適切に合成できない可能性がある。
【０１１９】
上述した適切なタイミングとは、アドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２とを切り替えた直後のように、ホール素子１，２，３，４から出力される検出信号にノイズなどが重畳される可能性がなく、回転子６の回転位置を適切に合成できるタイミングのことである。たとえば、この適切なタイミングとは、アドレスセレクト信号Ｓ０とＳ１とＳ２とを切り替えてから、ホール素子１，２，３，４から出力される検出信号にノイズなどが生じなくなる予め定められた時間が経過したタイミングのことである。
【０１２０】
次に、合成部３１０による合成方法の一例について説明する。合成部３１０は、例えば、順序パターンが順序パターンの番号２９の順序パターンであり、その順序が上述した順序１の場合、次の（式９）および（式１０）により、回転子６の回転位置を合成する。
【０１２１】
第１の合成出力：[Ｖms1−Ｖms3]  …（式９）
第２の合成出力：[Ｖms2−Ｖms4]  …（式１０）
【０１２２】
この（式９）において、信号Ｖms1はホール素子１による検出信号であり、信号Ｖms3はホール素子３による検出信号である。さらに、この信号Ｖms1は信号(VHS1a-VHS1b)であり、信号Ｖms3は信号(VHS3a-VHS3b)である。
【０１２３】
また、（式１０）において、信号Ｖms2はホール素子２による検出信号であり、信号Ｖms4はホール素子４による検出信号である。さらに、この、信号Ｖms2は信号(VHS2a-HS4a)であり、信号Ｖms3は信号(HS2b-HS4b)である。
【０１２４】
なお、この信号VHS1aはホール素子１a（図３（ａ）の接続状態となっている場合のホール素子１）による検出信号である。信号VHS2a、VHS4a、VHS3a、VHS2b、VHS1b、VHS3b、VHS4bも、信号VHS1aと同様である。
【０１２５】
この（式９）と（式１０）とに示されるように、合成部３１０は、複数のホール素子において、１つのホール素子からの異なる状態で検出された信号（図３を用いて説明したa状態とb状態との場合の信号）を合成した上で、回転子６の回転中心軸を中心として互いに対向している２つのホール素子から出力された検出信号を、減算により合成する。
【０１２６】
これにより、本実施形態による磁気式エンコーダ１００は、ホール素子１，２，３，４による検出信号に、同様のオフセット電圧変動があったとしても、２つのホール素子から出力された検出信号が減算して合成されることにより、オフセット電圧変動がキャンセルされる。そのため、オフセット電圧変動による影響を低減して、回転位置を検出することができる。
【０１２７】
なお、合成部３１０は、例えば、次の式１１および式１２により、回転子６の回転位置を合成してもよい。
【０１２８】
第１の合成出力：[Ｖms1＋Ｖms2−Ｖms3−Ｖms4]  …（式１１）
第２の合成出力：[Ｖms1−Ｖms2−Ｖms3＋Ｖms4]  …（式１２）
【０１２９】
この（式１１）と（式１２）とを用いた場合の磁気式エンコーダ１００は、（式９）と（式１０）とを用いた場合の磁気式エンコーダ１００のように、４個のホール素子信号のうち単に対向するホール素子（ホール素子１とホール素子３、ホール素子２とホール素子４）同士で合成するのではなく、ホール素子１からホール素子４のすべての検出信号を使用している。そのため、各ホール素子の感度のバラツキや環境温度の変化によるオフセット電圧変動のバラツキを平均化することができる。
【０１３０】
よって、（式１１）と（式１２）とを用いた場合の磁気式エンコーダ１００は、（式９）と（式１０）とを用いた場合の磁気式エンコーダ１００に対比して、複数のホール素子の出力にバラツキがある場合でも、検出精度を向上させ、高精度・高分解能とすることができる。
【０１３１】
なお、（式９）または（式１１）により算出される第１の合成出力と、（式１０）または（式１２）により算出される第２の合成出力とは、エンコーダの２相信号にそれぞれ対応する。ここでは、第１の合成出力をＡ相信号出力とし、第２の合成出力をＢ相信号出力とする。また、ホール素子の配置関係から、このＡ，Ｂ相信号出力は、互いに９０°の位相差がある。この場合のエンコーダの回転位置は、（式１３）により算出される。
【０１３２】
エンコーダ出力（角度）：tan−１（Ａ相信号出力／Ｂ相信号出力）  …（式１３）
【０１３３】
ここで、たとえば、合成部３１０が、合成部Ａと合成部Ｂと合成部Ｃとを備えているとする。合成部Ａは、（式９）または（式１１）に基づいて、第１の合成出力であるＡ相信号出力を合成する。合成部Ｂは、（式１０）または（式１２）に基づいて、第２の合成出力であるＢ相信号出力を合成する。合成部Ｃは、合成部Ａにより合成されたＡ相信号出力と、合成部Ｂにより合成されたＢ相信号出力とを、（式１３）に基づいて、エンコーダの回転位置を算出して、この算出したエンコーダの回転位置を出力する。
【０１３４】
次に、図６を用いて、回転子６が回転している場合に、上記に説明した順序パターンに基づいて、磁気式エンコーダ１００が回転位置を検出した結果について説明する。ここでは、図６（ａ）に、順序パターンの番号１０に基づいて磁気式エンコーダ１００が回転位置を検出した結果を示す。また、図６（ｂ）に、順序パターンの番号２９に基づいて磁気式エンコーダ１００が回転位置を検出した結果を示す。これらの結果は、いずれも、実験結果である。この図６（ａ）と図６（ｂ）とにおいて、横軸は入力角度（rad）であり、縦軸は誤差（rad）である。なお、回転子６の回転速度などの条件は、図６（ａ）と図６（ｂ）とで共通である。
【０１３５】
この図６（ａ）に示されるように、順序パターンの番号１０の場合には、回転子６が回転しているために、磁気式エンコーダ１００が検出した回転位置の誤差に、約0.1rad幅よりも大きい揺らぎがある。これに対して、図６（ｂ）に示されるように、順序パターンの番号２９の場合には、回転子６が回転していても、磁気式エンコーダ１００が検出した回転位置の誤差に、約0.1rad幅よりも小さい揺らぎしかない。
【０１３６】
このように、回転子６が回転している場合において、磁気式エンコーダ１００が検出する回転位置の誤差を、順序パターンの番号１０と比較して、順序パターンの番号２９の場合は、低減することできることがわかる。
【０１３７】
このように、本実施形態による磁気式エンコーダ１００は、回転子６が回転している場合においても、適切な順序パターンを選択することにより、回転位置に生じる誤差を低減し、回転位置の検出精度を向上させることができる。
【０１３８】
＜回転位置を検出するタイミングについて＞
ところで、上記に図５を用いて説明ように、磁気式エンコーダ１００の合成部３１０は、ホール素子を８回測定する毎に、すなわち、Ａ相信号およびＢ相信号がそれぞれ１回合成される分の検出信号が変更される毎に、回転位置を検出してもよい。
【０１３９】
また、図７に示されるように、磁気式エンコーダ１００の合成部３１０は、ホール素子を４回測定する毎に、すなわち、Ａ相信号およびＢ相信号がそれぞれ１回合成される分の複数の検出信号の半数が変更される毎に、Ａ相信号およびＢ相信号をそれぞれ合成してもよい。この場合、Ａ相信号およびＢ相信号がそれぞれ１回合成される分の検出信号が変更される毎に磁気式エンコーダ１００の合成部３１０が回転位置を検出する場合に対比して、磁気式エンコーダ１００の合成部３１０が回転位置を検出する頻度が増加する。そのため、磁気式エンコーダ１００の合成部３１０は、回転子６の回転が速い場合であっても、遅延なく、かつ、精度良く回転位置を検出することができる。
【０１４０】
また、ホール素子を４回測定する毎であれば、たとえば、順序パターンの番号２９の順序パターンであり、かつ、その順序が上述した順序１の場合、「HS1a、HS2a、HS4a、HS3a、HS2b、HS1b、HS3b、HS4b」という順序パターンと、「HS2b、HS1b、HS3b、HS4b、HS1a、HS2a、HS4a、HS3a」という順序パターンとにより検出されたホール素子からの出力に基づいて、磁気式エンコーダ１００の合成部３１０は、回転位置を検出する。
【０１４１】
この２つの順序パターンは、順序パターンの番号２９において、上記に説明した順序パターンの番号２９の「AB|BA:BA|AB」という順序パターンと、その順序パターンにおいて中央の「：」に対して右側と左側とを入れ替えた「BA|AB:AB|BA」という順序パターンとになる。この２つの順序パターンは、いずれの順序パターンにおいても、線対称性（この場合、２重の線対称性）がある。よって、磁気式エンコーダ１００の合成部３１０は、この２つの順序パターンのいずれの場合でも、上記に説明した順序パターンの番号２９の「AB|BA:BA|AB」という順序パターンと同様に、誤差を低減して回転位置を検出することができる。
【０１４２】
＜図４の表における順序パターンについての第２の説明＞
次に、図８から図１０を用いて、図４の表における順序パターンについて、第２の説明をする。
【０１４３】
まず、磁気式エンコーダ１００が、回転速度ωで回転している回転子６の回転位置を期間τ毎に測定したとすると、ホール素子により測定された場合の回転位置（回転子６とホール素子との相対的な回転位置）は、たとえば、図８の回転位置Ｐ１からＰ８の順に変化する。なお、この図では、回転速度ω＞＞期間τとして、測定する位置が非常に異なるように模式的に記載しているが、回転速度ω＜＜期間τであれば、測定する位置は、ほとんど同じ測定位置となる。
【０１４４】
ここで図４の表の順序パターンの番号１「AAAABBBB」の場合の回転位置Ｐ１からＰ８を図９に示し、順序パターンの番号２９「ABBABAAB」の場合の回転位置Ｐ１からＰ８を図１０に示す。この「順序パターンの番号１」は、図４の表において、検出される回転位置の精度が「悪い」順序パターンであり、「順序パターンの番号２９」は、図４の表において、検出される回転位置の精度が「最も良い」順序パターンである。
【０１４５】
図９及び図１０において、回転位置Ｐ１からＰ８に対して、磁気式エンコーダ１００が、Ａ相信号の測定をした場合には丸Ａ（図面において○の中に文字Ａ）と示され、Ｂ相信号の測定をした場合には丸Ｂ（図面において○の中に文字Ｂ）と示されている。Ａ相信号の測定ポイントは４点となり、Ｂ相信号の測定ポイントも４点となる。そして、磁気式エンコーダ１００の合成部３１０は、このＡ相信号に対応する４点の測定ポイントに基づいてＡ相信号を生成し、Ｂ相信号に対応する４点の測定ポイントに基づいてＢ相信号を生成する。
【０１４６】
ここで、Ａ相信号に対応する４点の測定ポイントは、回転位置が異なる４つの測定ポイントに基づいて合成される。そのため、その測定ポイントは、基準位置がＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の回転位置の場合の平均となる。よって、Ａ相信号としては、図９において符号Ｑ１で示され、波線丸Ａ（図面において破線で示した○の中に文字Ａ）の位置が検出されることになる。
また、Ａ相信号と同様にＢ相信号については、図９において符号Ｑ２で示され、波線丸Ｂ（図面において破線で示した○の中に文字Ｂ）の位置が検出されることになる。
【０１４７】
ここで、本来、合成したＡ相信号の位置とＢ相信号の位置とが一致していないと、８個のホール素子は同じ基準位置を測定したことにならない。よって、順序パターンが「順序パターンの番号１」の場合には、回転子６が回転していると、磁気式エンコーダ１００が合成した回転位置に、誤差が生じることになる。
なお、回転子６が回転していない場合には、順序パターンが「順序パターンの番号１」の場合であっても、８回の測定において、回転子６の同じ回転位置を測定しているため、磁気式エンコーダ１００が合成した回転位置に、誤差は生じない。
【０１４８】
図１０は、順序パターンの番号２９の場合である。この場合、Ａ相信号とＢ相信号とを合成する回転位置として、磁気式エンコーダ１００は、いずれも、波線丸Ｒ１（図１０において破線で示した○の中に文字Ｐ）の位置を、測定していることになる。このように、順序パターンの番号２９の場合には、磁気式エンコーダ１００は、Ａ相信号とＢ相信号とを、測定の順序において平均して同じ回転位置で測定していることになるため、誤差を低減できる。
【０１４９】
なお、順序パターンの番号１の「AAAABBBB」においては、８回の測定において、磁気式エンコーダ１００は、Ａ相信号として１番目、２番目、３番目、および、４番目に測定している。また、磁気式エンコーダ１００は、Ｂ相信号として５番目、６番目、７番目、および、８番目に測定している。よって、磁気式エンコーダ１００がＡ相信号を測定する順序の平均は、２．５番目（＝(1+2+3+4)/4）となる。一方、磁気式エンコーダ１００がＢ相信号を測定する順序の平均は、６．５番目（＝(5+6+7+8)/4）となる。その順序の差は、４となる。
【０１５０】
これに対して、順序パターンの番号２９の「ABBABAAB」においては、８回の測定において、磁気式エンコーダ１００は、Ａ相信号として１番目、４番目、６番目、および、７番目に測定する。また、磁気式エンコーダ１００は、Ｂ相信号として２番目、３番目、５番目、および、８番目に測定する。よって、磁気式エンコーダ１００がＡ相信号を測定する順序の平均は、４．５番目（＝(1+4+6+7)/4）となる。一方、磁気式エンコーダ１００がＢ相信号を測定する順序の平均は、４．５番目（＝(2+3+5+8)/4）となる。その順序の差は、０となる。
【０１５１】
同様に、図４の表において誤差が少ない順序パターンの番号１５、２４，２８も、磁気式エンコーダ１００がＡ相信号を測定する順序の平均と、磁気式エンコーダ１００がＢ相信号を測定する順序の平均との差は、０となる。また、図４の表において｜Δψ｜≦0.01radとなる順序パターン（誤差が比較的少ない順序パターンの番号１２、１３、１４・・・など）においては、磁気式エンコーダ１００がＡ相信号を測定する順序の平均と、磁気式エンコーダ１００がＢ相信号を測定する順序の平均との差は、１以下となる。
【０１５２】
このように、磁気式エンコーダ１００がＡ相信号を測定する順序の平均と、磁気式エンコーダ１００がＢ相信号を測定する順序の平均との差が小さいほど、図４の表において、回転位置における誤差が小さくなる。
【０１５３】
よって、出力部２００は、Ａ相信号およびＢ相信号がそれぞれ１回合成される分の複数の検出信号において、Ａ相信号に対応する第１組の検出信号の検出順序の平均と、Ｂ相信号に対応する第２組の検出信号の検出順序の平均とが等しくなるような順序パターンに基づいて順に選択されたホール素子により検出された検出信号を出力してもよい。このようにしても、図４を用いて説明した（特徴２）、（特徴３）または（特徴４）の場合と同様の効果を奏する。
【０１５４】
＜図４の表における順序パターンについての第３の説明＞
次に、図１１と図１２とを用いて、図４の表における順序パターンについて、第３の説明をする。
【０１５５】
図１１には順序パターンの番号１の場合について、図１２には順序パターンの番号２９の場合について、ずれ位相δ＝ωτ＝９°とした場合のＡ相信号とＢ相信号との信号をベクトル合成した結果が示されている。このベクトル合成は、上記に（式１）〜（式６）、および、（式９）と（式１０）により算出されるＡ相信号とＢ相信号との算出方法と同様である。また、図１１と図１２とには符号Ｐ１からＰ８により、図９または図１０の場合と同様に、ホール素子により測定された回転位置がベクトルとして示されている。
【０１５６】
なお、Ｂ相信号は本来Ａ相信号に比べて９０°ずれているが、この図１１と図１２とにおいては、Ａ相信号とＢ相信号との比較がし易いよう、Ｂ相信号を−９０°ずらして記載されている。また、この図１１と図１２とにおいては、Ａ相信号に対応するベクトルが実線で示され、Ｂ相信号に対応するベクトルが破線で示されている。
【０１５７】
順序パターンの番号１の場合は、Ａ相信号とＢ相信号とのそれぞれの合成ベクトルの到達点位置が離れている（図１１参照の符号RAとRBとを参照）。この順序パターンの番号１の場合は、Ａ相信号とＢ相信号とのそれぞれの合成ベクトルついて、位相差は大きいが、振幅は一致している。この場合、振幅は一致しているものの、位相差が大きいために、Ａ相信号とＢ相信号とのそれぞれの合成ベクトルの到達点位置が離れている。
【０１５８】
一方、順序パターンの番号２９の場合は、Ａ相信号とＢ相信号との合成ベクトルの到達点は殆ど一致している（図１２の符号RAとRBとを参照）。この順序パターンの番号２９の場合は、Ａ相信号とＢ相信号とのそれぞれの合成ベクトルついて、わずかな位相差はあるが、振幅は一致している。この場合、振幅は一致しており、位相差もわずかであるために、Ａ相信号とＢ相信号とのそれぞれの合成ベクトルの到達点位置が近い。
【０１５９】
ここで、各順序パターンにおけるＡ相信号とＢ相信号とのそれぞれの合成ベクトルの到達点位置が離れているほど、磁気式エンコーダ１００により検出される回転位置における誤差が大きくなる。
そのため、順序パターンの番号１の場合は、磁気式エンコーダ１００により検出される回転位置における誤差が大きい。一方、順序パターンの番号２９の場合は、磁気式エンコーダ１００により検出される回転位置における誤差が小さい。
なお、ずれ位相δが小さければ、点間距離（Ａ相信号とＢ相信号との合成ベクトルの到達点の間の距離）は、より小さくなる。そのため、磁気式エンコーダ１００により検出される回転位置における誤差も小さくなる。
【０１６０】
そして、図４に示される表の順序パターンについて図１１または図１２と同様に検討すると、たとえば、順序パターンの番号２９→２８→２４→１５→２１→１になるに従って、Ａ相信号とＢ相信号との合成ベクトルの到達点の間の距離は大きくなる。順序パターンの番号２９が最も良いことがわかる。
【０１６１】
また、図４に示される表の順序パターンについて図１１または図１２と同様に検討すると、次のような特徴があることがわかる。
・位相差が０の場合、たとえば、順序パターンにおいて、Ａから始まってＡで終わる場合（順序パターンの番号２８，２４，１５の場合）、合成前ベクトルの開き角は大きいため、合成されるベクトルの長さはＢ相信号よりも小さくなる。
・なお、順序パターンの番号２９が、順序パターンの番号２８，２４，１５よりも精度が良いのは、振幅が一致していながら、位相差が非常に小さい（ベクトル合成上の対称性がよい）からである。
【０１６２】
以上より、出力部２００は、Ａ相信号およびＢ相信号がそれぞれ１回合成される分の複数の検出信号において、Ａ相信号に対応する第１組の検出信号に基づいた第１の合成ベクトルと、Ｂ相信号に対応する第２組の検出信号に基づいた第２の合成ベクトルとが等しくなるような順序パターンに基づいて順に選択されたホール素子により検出された検出信号を出力してもよい。このようにしても、図４を用いて説明した順序パターンの番号１５、２４、２８、２９の場合と同様の効果を奏する。
【０１６３】
ここで、図３を用いて説明したように、ホール素子ごとに、給電される入力端子とホール素子から検出信号を出力する出力端子との接続状態を切り替えることにより、磁気式エンコーダ１００が、ホール素子の不平衡電圧を補償（オフセットキャンセル）することができることについて以下に説明する。まず、ホール素子には、磁場の変化におけるオフセットがある。このオフセットは、回転位置を検出する場合に、誤差となる可能性がある。
【０１６４】
これに対して、本実施形態による磁気式エンコーダ１００は、ホール素子ごとに接続状態を切り替え、その後、１つのホール素子からの出力の平均をとる。そうすると、この平均化した１つのホール素子からの出力においては、当該ホール素子のオフセットがキャンセルされる。同様に、磁気式エンコーダ１００は、全てのホール素子についても、その出力信号の平均をとる。そうすると、磁気式エンコーダ１００は、全てのホール素子について、磁場の変化におけるオフセットを、キャンセルすることができる。よって、ホール素子ごとに接続状態を切り替えることにより、磁気式エンコーダ１００は、ホール素子それぞれが有する磁場の変化におけるオフセットの影響を減じることができる。よって、磁気式エンコーダ１００は、回転位置を検出する場合に、誤差を低減することができる。
【０１６５】
このことについて、一例を説明する。ホール素子１が、図３（ａ）のような接続状態にある場合を「ホール素子１ａ」とし、図３（ｂ）のような接続状態にある場合を「ホール素子１ｂ」として説明する。
【０１６６】
合成部３１０は、ホール素子１ａの状態において差動増幅部２２０から出力された検出信号と、ホール素子１ｂの状態において差動増幅部２２０から出力された検出信号とを記憶し、その平均を算出する。そして、合成部３１０は、この算出した平均を、ホール素子１の検出信号とする。
【０１６７】
ホール素子１の場合と同様に、合成部３１０は、ホール素子２，３，４についても、平均化した検出信号を、ホール素子２，３，４の検出信号とする。その後、合成部３１０は、第１実施形態の場合と同様に、平均化により算出したホール素子１、２，３，４の検出信号に基づいて、回転子６の回転位置を合成する。このようにして、ホール素子の不平衡電圧を補償（オフセットキャンセル）することができる。
【０１６８】
なお、（式９）と（式１０）、または、（式１１）と（式１２）とのいずれの算出方法を用いた場合でも、この図３を用いて説明したように、環境温度が変化した場合におけるホール素子のオフセットもキャンセルされる。そのために、合成部３１０は、環境温度が変化した場合であっても、環境温度によるオフセットの影響を減じて、検出精度を向上させ、高精度・高分解能とすることができる。
【０１６９】
また、本実施形態における磁気式エンコーダ１００は、次のような効果を奏する。
・本実施形態における磁気式エンコーダ１００は、図２に示すように、演算増幅器を１個で構成している。そのため、本実施形態における磁気式エンコーダ１００は、たとえば、複数個の増幅器を用いた場合における増幅器同士のオフセット電圧・温度ドリフトのバラツキが無く、高精度検出ができる。
・本実施形態における磁気式エンコーダ１００は、Ａ／Ｄ変換後、回転位置を算出するので、ノイズに強い。
【０１７０】
以上説明したように、本実施形態による磁気式エンコーダ１００において、出力部２００は、合成部３１０により複数の検出信号の組合せに基づいてＡ相信号およびＢ相信号がそれぞれ合成される場合、Ａ相信号とＢ相信号との間の位相差が小さい組合せに対応する順序パターンに基づいて順に選択されたホール素子により検出された検出信号を出力する。
【０１７１】
または、出力部２００は、合成部３１０により複数の検出信号の組合せに基づいてＡ相信号およびＢ相信号がそれぞれ合成される場合、当該組合せの中から選択されたいずれかの組合せに対応する順序パターンに基づいて順に選択されたホール素子により検出された検出信号を出力する。
【０１７２】
または、出力部２００は、Ａ相信号およびＢ相信号がそれぞれ１回合成される分の複数の検出信号において、Ａ相信号に対応する第１組の検出信号の検出順序の平均と、Ｂ相信号に対応する第２組の検出信号の検出順序の平均とが等しくなるような順序パターンに基づいて順に選択されたホール素子により検出された検出信号を出力する。
【０１７３】
または、出力部２００は、Ａ相信号およびＢ相信号がそれぞれ１回合成される分の複数の検出信号において、Ａ相信号に対応する第１組の検出信号に基づいた第１の合成ベクトルと、Ｂ相信号に対応する第２組の検出信号に基づいた第２の合成ベクトルとが等しくなるような順序パターンに基づいて順に選択されたホール素子により検出された検出信号を出力する。
【０１７４】
本実施形態による磁気式エンコーダ１００は、検出精度を向上できるばかりでなく、回転子６が回転時であっても、磁気式エンコーダ１００により検出される回転位置の誤差を低減させて、検出精度を向上できる。この回転子６が回転時とは、等速回転している場合であってもよいし、加速回転又は減速回転している場合であってもよい。
【０１７５】
なお、回転子６が加速回転時または減速回転時においては、制御部３２０がアナログＳＷをスイッチングするタイミングの周期τは、回転における加速または減速に対比して十分に早いことが望ましい。
【０１７６】
また、本実施形態における磁気式エンコーダ１００は、検出精度に影響を及ぼすホール素子の特性（例、環境温度によるオフセット電圧変動のバラツキ）を揃えることができるため、環境温度に依存して磁気検出信号の値が変化することがなく、高精度かつ高分解能の磁気式エンコーダを安定的に提供することができる。また、ホール素子のバラツキに依存しないため、高精度又は／及び高分解能な磁気式エンコーダを、安定的に大量生産することが出来る。
【０１７７】
また、本実施形態における磁気式エンコーダ１００は、ホール素子のオフセット電圧変動を低減する方法として、ホール素子の入出力端子を切り替え回路で、周期的に切り替えて信号（検出信号）を得るため、回転角度の位置検出精度を向上させることができる。
【０１７８】
また、上記の実施形態においては、ホール素子の個数が４個の場合について説明したが、ホール素子の個数は任意であってもよい。なお、ホール素子は組にされ、回転子６の回転軸を中心として互いに対向して配置されるため、ホール素子の個数は、偶数個であることが望ましい。また、ホール素子は、回転子６の回転軸を中心として、互いの角度が等間隔となるようにして配置されることが望ましい。そのため、ホール素子の個数は４、８・・・などのように、４ｎ個（ｎは任意の自然数）であることが望ましい。
【０１７９】
なお、本実施系において、スイッチング切替え数として８に限られるものではなく、８以上の４の倍数についても可能である。なお、ここでいうスイッチング切替え数とは、１回の回転位置を検出するためにアナログＳＷを切り替えてホール素子を測定する回数のことである。また、このスイッチングの切替え数は、これらに限られるものではない。例えば、スイッチング切替え数は、９等の任意の値でもよい。これは、順序パターンの順序は、あくまでもスイッチング切替えの結果出てくる誤差を低減する順序、もしくは、何らかの目的により定められた順番であればよいからである。
【０１８０】
また、上記に図３などを用いて説明したように、ホール素子の入出力端子を入れ替える（入力端子と出力端子との接続状態を入れ替える）ことにより、オフセットの影響を受けにくい磁気式エンコーダ１００を構築できる。逆に、磁気式エンコーダ１００が、ホール素子のオフセットの影響を受けにくくするためには、ホール素子の入出力端子を入れ替えて、ホール素子からの出力を取得すて、合成する必要があるが、上記に説明したようなスイッチング方式を採用することにより、スイッチング時間差の影響も低減することができるという効果もある。
【０１８１】
次に、上述の実施形態における磁気式エンコーダ１００を備える駆動装置（モータ装置、アクチュエータ）について説明する。図１３は、本実施形態における駆動装置ＤＲの概略図である。本実施形態における駆動装置ＤＲは、入力軸ＩＡＸを回転させるモータＭＴＲと、入力軸ＩＡＸに設けられた磁気式エンコーダ１００と、を備える。
【０１８２】
磁気式エンコーダ１００は、入力軸ＩＡＸの回転位置（角度位置）を検出し、駆動装置ＤＲを制御する上位のコントローラに対して回転位置を含む情報をエンコーダ信号として出力する。上位のコントローラは、磁気式エンコーダ１００から受信したエンコーダ信号をもとに、駆動装置ＤＲを制御する。本実施形態における磁気式エンコーダ１００は回転位置を高精度に検出することができるため、本実施形態における駆動装置ＤＲはモータＭＴＲの入力軸ＩＡＸを高精度に位置制御することができる。
【０１８３】
なお、本実施形態における駆動装置ＤＲは、図１４に示すように、モータＭＴＲの入力軸ＩＡＸに減速機ＲＧ（例、遊星歯車式機構）を設ける構成としてもよい。この場合、本実施形態における磁気式エンコーダ１００は、その減速機ＲＧの出力軸ＯＡＸに配置するようにしてもよいし、モータＭＴＲの入力軸ＩＡＸと減速機ＲＧの出力軸ＯＡＸとの両方に配置するようにしてもよい。
【０１８４】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【０１８５】
１、２、３、４…ホール素子、５…磁石、６…回転子、１００…磁気式エンコーダ、２００…出力部、２１０…電源部、２２０…差動増幅部、３１０…合成部、３２０…制御部、２６１…切り替え部、ＤＲ…駆動装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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