(57)【要約】【課題】より少ない機械的部品で、回転角度の検出が簡略化および低コスト化された、回転部品の回転角度検出装置を実現することである。【解決手段】第１の測定手段（５）の第１のディスク（３２，３２’）は検光子ホイールとして構成されており、該第１のディスク（３２，３２’）に対し、回転部品（３）の回転運動に依存して反復性の高精度信号を出力するセンサ（３４．１，３４．２）が設けられており、前記高精度信号の評価により、回転部品の角度位置が求められる。第２の測定手段（７）によって生成される低精度信号を評価することにより、前記回転部品の回転回数が求められる。【選択図】図１
2013171053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部品（３）の回転角度を測定するための装置であって、
前記装置は、前記回転部品（３）に結合された第１のディスク（３２）を有する第１の測定手段（５）と、低精度信号を生成するための第２の測定手段（７）とを備えており、
前記第１のディスク（３２）に対して複数のセンサ（３４．１，３４．２）が設けられており、
前記センサ（３４．１，３４．２）は、前記回転部品（３）の回転運動に依存して、反復性の高精度信号を出力し、
前記高精度信号を評価することにより、前記回転部品（３）の角度位置を求めることができ、
前記低精度信号を評価することにより、前記回転部品（３）の回転の回数を求めることができるように構成された装置において、
前記第１の測定手段（５）は、少なくとも２つの高精度測定チャネル（Ｋ１，Ｋ２）と、該少なくとも２つの高精度測定チャネル（Ｋ１，Ｋ２）の放射路に配置された第１のディスク（３２，３２’）とを含む光学的測定システムとして構成されており、
前記少なくとも２つの高精度測定チャネル（Ｋ１，Ｋ２）はそれぞれ、送光器（２４．１，２４．２）と、光検出器（３４．１，３４．２）として構成されたセンサとを有し、
前記第１のディスク（３２，３２’）は、偏光フィルタを有する検光子ホイールとして構成されており、
前記少なくとも２つの高精度測定チャネル（Ｋ１，Ｋ２）は、複数の異なる偏光面で偏光された光を、前記偏光フィルタを有する検光子ホイールとして構成された第１のディスク（３２，３２’）に通す
ことを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記偏光フィルタを有する検光子ホイールとして構成された第１のディスク（３２，３２’）は、有利にはπまたは２πの所定の周期性を有する、
請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記第２の測定手段（７）は、少なくとも１つの低精度測定チャネル（Ｋ３，Ｋ４）を有する光学的測定システムとして構成されており、
前記少なくとも１つの低精度測定チャネル（Ｋ３，Ｋ４）は、送光器（２４．３，２４．４）と、光検出器（３４．３，３４．４と）して構成されたセンサとを有する、
請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記第２の測定手段（７）は、前記回転部品（３）の回転回数を符号化するために、該回転部品（３）に結合されたエンコーダディスク（３６）を有し、
前記エンコーダディスク（３６）は光透過領域と非透光領域とを有し、
前記光透過領域は少なくとも１つの光透過性の円環区間（３６．１，３６．２）を有し、
前記少なくとも１つの光透過性の円環区間は、前記少なくとも１つの低精度測定チャネル（Ｋ３，Ｋ４）の放射領域において作用し、該少なくとも１つの低精度測定チャネル（Ｋ３，Ｋ４）によって走査することができるように構成されている、
請求項３記載の装置。
【請求項５】
変速機構を介して、前記光透光性領域と非透光領域とを有する前記エンコーダディスク（３６）と前記回転部品（３）とが結合されており、
前記変速機構は、有利には１：８または１：１６の所定の変換比を有する、
請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記回転部品（３）の回転回数は、前記少なくとも１つの低精度測定チャネル（Ｋ３，Ｋ４）の送光器（２４．３，２４．４）と光検出器（３４．３，３４．４）との間の距離変化として求められ、前記回転部品（３）の回転が前記少なくとも１つの低精度測定チャネル（Ｋ３，Ｋ４）の光検出器（３４．３，３４．４）の直線運動に変換され、強度測定によって前記距離変化が求められるように構成されている、
請求項３記載の装置。
【請求項７】
前記測定チャネル（Ｒ，Ｋ１〜Ｋ４）の少なくとも２つの送光器（２４．１〜２４．４，ＲＳ）が、偏光されない同じ光源（２２）から供給される光出力結合装置として構成されている、
請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
基準送光器（ＲＳ）と基準検出器（ＲＤ）とを有する基準測定チャネル（Ｒ）が設けられており、該基準測定チャネル（Ｒ）により、光強度の基準値が求められて供給される、
請求項７記載の装置。
【請求項９】
複数の異なる偏光面で偏光された光を生成するために、第１の偏光面（２６．１）を有する偏光ディスク（２６）によって、第１の高精度測定チャネル（Ｋ１）の放射路に影響が及ぼされ、第２の偏光面（２６．２）を有する偏光ディスク（２６）によって第２の高精度測定チャネル（Ｋ２）の放射路に影響が及ぼされるように構成されており、
前記第２の偏光面（２６．２）は前記第１の偏光面（２６．１）に対し、有利には４５°の回転方向シフト角（φ）を有する、
請求項７または８記載の装置。
【請求項１０】
第１の高精度測定チャネル（Ｋ１）の第１の送光器は、第１の偏光面（２６．１）で偏光した光を送出し、
第２の高精度測定チャネル（Ｋ２）の第２の送光器は、第２の偏光面（２６．２）で偏光した光を送出し、
前記第２の偏光面（２６．２）は前記第１の偏光面（２６．１）に対し、有利には４５°の回転方向シフト角（φ）を有する、
請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項である請求項１の上位概念に記載の、回転部品の回転角度を検出するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
公知の舵角センサでは、ステアリングホイール一回転した回数を求めるために、磁界センサを用いてカウントホイールを非接触で走査する。このような舵角センサは、環状歯列の歯数が１つ異なる２つの歯車を用いる磁気ノギス方式とすることができる。このようなシステムの欠点は、イグニッションが遮断された場合でもステアリングホイールの回転を検出できるように、イグニッションが遮断された場合には待機電流を供給しなければならないことである。車両を長期間使用しないと、この待機電流の供給により、車両バッテリーが不所望に空になってしまう。このような待機電流を供給しないと、イグニッションが遮断されたとき、またはバッテリーが接続されていないときに、ステアリングホイールが回転した場合、舵角を一義的に求めることができなくなる。
【０００３】
たとえば、独国特許出願公開第４４０９８９２号明細書に、舵角を検出するためのセンサが開示されている。この刊行物に記載されたセンサは、複数のセンサによって走査される第１の符号ディスクと、第２の符号ディスクとを含み、この第１の符号ディスクはステアリングホイールの回転速度と等しい速度で回転し、前記第２の符号ディスクは、第１の符号ディスクの回転速度の１／４の速度で回転する。前記第２の符号ディスクは、対応するセンサによって走査される３つの符号トラックを有する。このような構成によって生成された高精度信号および低精度信号を適切に結合することにより、一義的な角度検出を実現することができる。センサとしては、たとえば磁気ホールセンサが使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第４４０９８９２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、より少ない機械的部品で、回転角度の検出が簡略化および低コスト化された、回転部品の回転角度検出装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
独立請求項１の特徴を有する、回転部品の回転角度を検出するための本発明の装置により、より少ない機械的部品で、有利には、回転角度の検出の簡略化および低コスト化を実現することができる。さらに、最初の光強度測定直後は、現在の回転角度が固定されているので、「トゥルーパワーオン（true power on）」機能を実現することができる。さらに、本発明の幾つかの実施形態の、回転部品の回転角度を検出するための装置の電力はごく僅かであり、かつこの装置によって実現される精度は高い。というのも、考慮しなければならない機械的公差が少なくなるからである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】回転部品の回転角度を測定するための本発明の装置の一実施例を示す概略図である。
【図２】図１に示された回転部品の回転角度を測定するための本発明の装置に使用されるπ周期の検光子ホイールの概略図である。
【図３】図１に示された回転部品の回転角度を測定するための本発明の装置に使用される２π周期の検光子ホイールの概略図である。
【図４】回転部品が完全に一回転したときのπ周期の検光子ホイールの角度位置に依存する、偏光面が回転方向に相互に４５°ずれた２つの偏光高精度測定チャネルの測定可能な光強度を示す。
【図５】回転部品が完全に一回転したときの２π周期の検光子ホイールの角度位置に依存する、偏光面が回転方向に相互に４５°ずれた２つの偏光高精度測定チャネルの測定可能な光強度を示す。
【図６】低精度測定チャネルの送光器と光検出器との距離に依存する、測定可能な光強度を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の幾つかの実施形態では、回転部品の回転角度を測定するための装置であって、当該装置は、該回転部品に結合された第１のディスクを含む第１の測定手段と、低精度信号を生成するための第２の測定手段とを含み、該第１のディスクに対して複数のセンサが設けられており、該複数のセンサは、前記回転部品の回転運動に依存して、反復性の高精度信号を出力し、該高精度信号を評価することにより、前記回転部品の角度位置を求めることができ、前記低精度信号を評価することにより、前記回転部品の回転回数を求めることができるように構成された、回転部品の回転角度を測定するための装置を提供する。本発明では、前記第１の測定手段は光学的測定システムとして構成されており、該光学的測定システムは、少なくとも２つの高精度測定チャネルと、該少なくとも２つの高精度測定チャネルの放射経路に配置された第１のディスクとを含み、該少なくとも２つの高精度測定チャネルはそれぞれ、送光器と、光検出器として構成されたセンサとを有し、前記第１のディスクは、偏光フィルタを有する検光子ホイールとして構成されており、該少なくとも２つの高精度測定チャネルは、前記偏光フィルタを有する検光子ホイールとして構成された第１のディスクに、複数の異なる偏光面で偏光した光を通すように構成されている。
【０００９】
回転部品の回転角度を検出するための本発明の装置の幾つかの実施形態は、たとえば、自動車においてステアリング旋回角度ないしはペダル位置を求めるために使用することができる。
【００１０】
従属請求項に記載された手段および実施形態により、独立請求項である請求項１に記載された、回転部品の回転角度検出を行うための装置を有利に改善することができる。
【００１１】
特に有利なのは、前記偏光フィルタを有する検光子ホイールとして構成された第１のディスクが、有利にはπまたは２πの所定の周期性を有することである。検光子ホイールがπ周期である場合、フィルタ線は相互に平行となり、検光子ホイールが２π周期である場合、各フィルタ線は回転方向に相互に小さい角度だけずれる。
【００１２】
回転部品の回転角度を検出するための本発明の装置の有利な実施形態では、前記第２の測定手段は、少なくとも１つの低精度測定チャネルを有する光学的測定システムとして構成することができ、この低精度測定チャネルは、送光器と、光検出器として構成されたセンサとを有する。このような構成により、回転部品の回転角度を検出ないしは決定するためのすべての物理的パラメータを、有利には同じ測定原理によって求めることができ、このことにより、必要とされる部品数が少なくなる。回転部品の回転回数を符号化するためには、前記第２の測定手段は、前記回転部品に結合されたエンコーダディスクであって、当該エンコーダディスクは光透過領域と非透光領域とを有し、該光透過領域は少なくとも１つの光透過性の円環区間を有し、該少なくとも１つの光透過性の円環区間は、前記少なくとも１つの低精度測定チャネルの放射領域において作用し、これによって走査することができるように構成されたエンコーダディスクを有することができる。前記エンコーダディスクに設けられる光透過性の円環区間を適切に選択してその数を適切に選択することにより、回転部品の低精度の回転回数を検出することができる。さらに、変速機構を介して、前記光透光性領域と非透光領域とを有する前記エンコーダディスクと前記回転部品とを結合することができる。その際には前記変速機構は、有利には１：８または１：１６の所定の変換比を有することができる。このような構成により、検光子ホイールの選択された周期性に応じて、回転数測定のために回転部品の角度変化をより小さな角度変化に変換することができる。それと同時に、回転部品の回転運動を１：１または１：２の比で、高精度測定を行うための検光子ホイールに伝達させることができる。その代わりに択一的に、前記回転部品の回転回数を、前記少なくとも１つの低精度測定チャネルの送光器と光検出器との間の距離変化として求めることができる。その際には、前記回転部品の回転が前記少なくとも１つの低精度測定チャネルの光検出器の直線運動に変換され、強度測定によって前記距離変化を求めることができるように構成する。前記光検出器の直線移動は、たとえばウォームギヤ機構によって実現することができる。距離変化を求める際には、点光源からの距離が増大すると、該点光源の光強度が２次関数的に減少していくことを利用することができる。その際には、複数の異なる距離／回転での光強度の差を用いて、回転部品の回転回数を求めることができる。
【００１３】
回転部品の回転角度を検出するための本発明の装置の別の有利な実施形態では、前記測定チャネルの個々の送光器を、偏光されない同一の光源から供給される光出力結合装置として構成することができる。このような構成により、使用される光源の劣化によるシステムのエラー脆弱性を有利に低減することができる。というのも、複数の光源を用いる代わりに１つの光源のみを使用し、この１つの光源の光を、たとえば導光路で複数の測定チャネルに分配するからである。さらに、基準送光器と基準検出器とを有する基準測定チャネルを設け、これにより、光強度の基準値を求めて出力するように構成することができる。このような基準測定により、強度の低下を特定し、後続の信号処理ないしは信号評価においてこの強度の低下を考慮することができる。さらに、相応の光学的および／または音響的な警報指示ないしはエラー指示を出力することもできる。さらに、複数の異なる偏光面で偏光された光を生成するために、第１の偏光面を有する偏光ディスクによって、第１の高精度測定チャネルの放射路に影響を及ぼし、かつ、第２の偏光面を有する偏光ディスクによって第２の高精度測定チャネルの放射路に影響を及ぼすことができる。この第２の偏光面は有利には、前記第１の偏光面に対して回転方向にずれた角度を有する。
【００１４】
回転部品の回転角度を検出するための本発明の装置の別の有利な実施形態では、第１の高精度測定チャネルの第１の送光器は、第１の偏光面で偏光した光を送出し、第２の高精度測定チャネルの第２の送光器は、第２の偏光面で偏光した光を送出することができる。この第２の偏光面は、第１の偏光面に対して有利には回転方向に４５°ずれた角度を有する。
【００１５】
強度プロフィールは、最小値近傍と最大値近傍において非常に平坦になるので、このような領域における角度分解能は低くなる。両高精度測定チャネル間において偏光面が回転方向に相互に有利には４５°ずれていることにより、角度分解能が悪い領域に一方の高精度測定チャネルが位置する間、他方の高精度チャネルは、勾配が特に大きく角度分解能が良好である領域に位置するようにすることができ、これにより、偏光面が異なる２つの高精度測定チャネルを使用して、どの時点でも良好な角度分解能を実現できるようにすることができる。さらに、２つの偏光高精度測定チャネルの組み合わされた測定による高精度角度測定の結果は、１８０°の角度領域において一義的になる。３６０°の角度領域全体において高精度角度測定結果が一義的になるようにするためには、ステアリングホイール回転運動を１：２の変換比で検光子ホイールへ伝達させるか、または、２π周期の検光子ホイールを用いることができる。
【実施例】
【００１６】
図面に本発明の実施例を示しており、以下の記載にてこれらの実施例を詳細に説明する。図面中、同一の符号は、同一ないしは同様の機能を果たす構成部品ないしは構成要素を示す。
【００１７】
図１〜３に示されているように、回転部品３の回転角度を検出するための本発明の装置１の図示された実施例は、該回転部品３に結合された第１のディスク３２を含む第１の測定手段５と、低精度信号を生成するための第２の測定手段７とを含む。前記第１のディスク３２に対して複数のセンサ３４．１，３４．２が設けられており、これらのセンサ３４．１，３４．２は前記回転部品３の回転運動に依存して、反復性の高精度信号を生成し、この高精度信号が評価制御ユニット１０によって評価されることにより、回転部品３の回転位置が求められる。前記低精度信号は前記評価制御ユニット１０によって評価されることにより、前記回転部品３の回転回数が求められる。本発明では、前記第１の測定手段５は光学的測定システムとして構成されており、該光学的測定システムは、少なくとも２つの高精度測定チャネルＫ１，Ｋ２と、該少なくとも２つの高精度測定チャネルＫ１，Ｋ２の放射経路に配置された第１のディスク３２，３２’とを含み、該少なくとも２つの高精度測定チャネルはそれぞれ、送光器２４．１，２４．２と、光検出器３４．１，３４．２として構成されたセンサとを有し、前記第１のディスク３２，３２’は、偏光フィルタを有する検光子ホイールとして構成されており、該少なくとも２つの高精度測定チャネルＫ１，Ｋ２は、前記偏光フィルタを有する検光子ホイールとして構成された第１のディスク３２，３２’に複数の異なる偏光面で偏光した光を通すように構成されている。図中の実施例では、２つの高精度測定チャネルＫ１，Ｋ２が高精度信号を生成するように設けられており、この高精度信号は評価制御ユニット１０によって評価されることにより、回転部品３の回転角度が求められる。前記偏光フィルタを有する検光子ホイールとして構成された第１のディスク３２，３２’は、有利にはπまたは２πの所定の周期性を有することができる。図２に、偏光フィルタを有する検光子ホイールとして構成された第１のディスク３２のπ周期の構成を示しており、図３に、偏光フィルタを有する検光子ホイールとして構成された第１のディスク３２’の２π周期の構成を示す。
【００１８】
図１にてさらに示されているように、前記第２の測定手段７もまた、光学的測定システムとして構成されている。この光学的測定システムは少なくとも１つの低精度測定チャネルＫ３，Ｋ４を有し、この低精度測定チャネルは、送光器２４．３，２４．４と、光検出器３４．３，３４．４として構成されたセンサとを有する。図中の実施例では、低精度信号を生成するために２つの低精度測定チャネルＫ３，Ｋ４が設けられており、この低精度信号は前記評価制御ユニット１０によって評価されることにより、回転部品３の回転回数が求められる。
【００１９】
さらに第２の測定手段７は、回転部品３の回転回数を符号化するために、該回転部品３に結合されたエンコーダディスク３６を有する。このエンコーダディスク３６は、光透過領域と非透光領域とを有する。図中の実施例では、前記光透過領域は２つの光透過性の円環区間３６．１，３６．２を有する。この構成では、第１の光透過性の円環区間３６．１は、第１の低精度測定チャネルＫ３の放射領域において作用し、前記第１の低精度測定チャネルＫ３によって走査される。第２の光透過性の円環区間３６．２は、第２の低精度測定チャネルＫ４の放射領域において作用し、第２の低精度測定チャネルＫ４によって走査される。さらに、図示されていない変速機構を介して、前記光透過領域および非透光領域を有するエンコーダディスク３６と前記回転部品３とを結合することもできる。この変速機構は所定の変換比を有し、有利には、この変換比は１：８または１：１６である。
【００２０】
図１にさらに示されているように、回転部品３の回転角度を検出するための装置１は、光生成ユニット２０と検出ユニット３０とを含む。前記光生成ユニット２０は、光出力結合装置として構成された複数の送光器２４．１〜２４．４，ＲＳを含み、これらの光送光器には、偏光されない同一の光源２２から供給される。検出ユニット３０は複数の光検出器３４．１〜３４．４，ＲＤを含み、これらの光検出器３４．１〜３４．４は、前記送光器２４．１〜２４．４，ＲＳから放射された光を受光する。図１にさらに示されているように、第１の送光器２４．１と第１の光検出器３４．１とが第１の高精度測定チャネルＫ１に対応し、第２の送光器２４．２と第２の光検出器３４．２とが第２の高精度測定チャネルＫ１に対応し、第３の送光器２４．３と第３の光検出器３４．３とが第１の低精度測定チャネルＫ３に対応し、第４の送光器２４．４と第４の光検出器３４．４とが第２の低精度測定チャネルＫ４に対応する。さらに、基準送光器ＲＳと基準検出器ＲＤとを有する基準測定チャネルＲが設けられており、これにより、光強度の基準値が求められて出力される。評価制御ユニット１０は、前記光検出器３４．１〜３４．４によって検出された光強度値と、前記基準検出器ＲＤによって検出された基準値とを評価することにより、前記回転部品３の回転角度が求められる。各個々の光学的チャネルＫ１〜Ｋ４およびＲ間のクロストークを回避するため、遮蔽壁を設けることができる。その代わりに択一的に、有利には、前記光学的チャネルを角度領域全体において方位角に分配させることもできる。
【００２１】
図１にさらに示されているように、光生成ユニット２０は、複数の異なる偏光面で偏光された光を生成するために、前記第１の高精度測定チャネルＫ１の放射経路に影響を与える第１の偏光面２６．１と、前記第２の高精度測定チャネルＫ２に影響を与える第２の偏光面２６．２とを有する偏光ディスク２６を含む。この第２の偏光面２６．２は、第１の偏光面２６．１に対して、有利には４５°の回転方向シフト角φを有する。
【００２２】
その代わりに択一的に、光生成ユニット２０は両高精度測定チャネルＫ１，Ｋ２に対して、偏光光を直接生成および送出する送光器を含むこともできる。この実施形態では、第１の高精度測定チャネルＫ１の第１の送光器は、第１の偏光面２６．１で偏光した光を送出し、第２の高精度測定チャネルＫ２の第２の送光器は、第２の偏光面２６．２で偏光した光を送出することができる。この第２の偏光面２６．２は、第１の偏光面２６．１に対して有利には４５°の回転方向シフト角φを有する。
【００２３】
回転部品３の回転角度を検出するための本発明の装置１の幾つかの実施形態は、自動車においてステアリング旋回角度ないしはアクセルペダル位置を求めるために使用することができる。
【００２４】
本発明の装置１が舵角センサとして使用される場合には、約１，５００°の角度領域にわたってステアリングホイールの実際の位置を一義的に、約４°の精度で検出する。ステアリングホイールの角度変化を検出するためには、回転回数を測定するため、検光子ホイール３２，３２’の選択された周期に応じて、図示されていない変速機構を介して１：８〜１：１６の変換比で、回転部品３の回転運動をより小さい角度変化に変換してエンコーダディスク３６へ伝達する。それと同時に、回転部品３の回転を１：１または１：２の変換比で、高精度角度測定を行うための検光子ホイール３２，３２’に伝達させることができる。エンコーダディスク３６における光透過性の円環区間３６．１，３６．２を適切に選択および配置することにより、回転部品３ないしはステアリングホイールの低精度回転回数が評価制御ユニット１０によって求められる。
【００２５】
図４および５から分かるように、検光子ホイール３２より下流において測定可能である、第１の高精度測定チャネルＫ１の偏光光信号の第１の光強度Ｉ１，Ｉ１’は、第１の偏光面２６．１に対する検光子ホイール３２，３２’の角度位置Φと第１の送光器２４．１の出力強度Ｉｐｏｌとに依存して、数式（１）にて表されるように変化する：
Ｉ１，Ｉ１’＝Ｉｐｏｌ＊ｃｏｓ２（Φ）                    （１）
回転方向に角度φだけシフトした第２の偏光面２６．２を有し同一の検光子ホイール３２，３２’を用いる第２の高精度測定チャネルＫ２の場合には、偏光光信号の第２の光強度Ｉ２，Ｉ２’は、数式（２）にて表されるようなものになる：
Ｉ２，Ｉ２’＝Ｉｐｏｌ＊ｃｏｓ２（Φ＋φ）                    （２）
図４にさらに示されているように、第１の光強度Ｉ１および第２の光強度Ｉ２を表す前記関数は、「通常の」π周期の検光子ホイール３２の場合、最初はそれぞれπ周期であり、各関数値ごとに４つの対応する角度値Φが存在する。回転方向シフト角φがφ≠ｎ＊９０°である場合、第１の光強度Ｉ１と第２の光強度Ｉ２との和信号Ｉ１＋Ｉ２または差信号Ｉ１−Ｉ２を評価することにより、このような多義性を考慮することができる。これにより、０°〜３６０°の角度領域では、同一の関数値に対応する角度値は２つだけとなる。ステアリングホイールないしは回転部品３の回転が１：２の変換比で検光子ホイール３２に伝達される場合、このことから一義的な角度値を求めることができる。図５にさらに示されているように、前記実施形態の代わりに択一的に、特別な２π周期の検光子ホイール３２’を用いることもできる。この検光子ホイール３２’により、図中の第１の光強度Ｉ１’と第２の光強度Ｉ２’とが引き起こされる。
【００２６】
有利には、第１の高精度測定チャネルＫ１の第１の偏光面２６．１に対する第２の高精度測定チャネルＫ２の第２の偏光面２６．２の回転方向シフトは、角度φ＝４５°に設定される。強度プロフィールは、特性曲線の最小値近傍と最大値近傍において非常に平坦になるので、このような領域における角度分解能は悪くなる。第２の偏光面２６．２が第１の偏光面２６．１に対して角度φ＝４５°だけ回転方向にシフトしている場合には、第１の高精度測定チャネルＫ１における角度分解能は確かに悪くなるが、その時点で同時に、これに対応する第２の高精度測定チャネルＫ２では勾配が特に大きくなるので、角度分解能が特に良好になり、これに対応する、回転部品３の角度位置Φも正確に求めることができる。このことによってさらに、２つの偏光高精度測定チャネルＫ１，Ｋ２の組み合わされた測定による高精度角度測定の結果は、１８０°の角度領域において一義的になる。３６０°の角度領域全体にわたって高精度角度測定の結果が一義的になるようにするためには、ステアリングホイール回転運動を１：２の比でπ周期の検光子ホイール３２’に伝達させるか、または、特別な２π周期の検光子ホイール３２’を用いなければならない。
【００２７】
エンコーダディスク３６によって回転回数Ａを測定する代わりに択一的に、回転部品３の一回転Ａの回数を、少なくとも１つの低精度測定チャネルＫ３，Ｋ４の送光器２４．３，２４．４とこれに対応する光検出器３４．３，３４．４との間の距離変化として求めることができる。その際には、回転部品３の回転を前記少なくとも１つの低精度測定チャネルＫ３，Ｋ４の光検出器３４．３，３４．４の直線運動に変換し、強度測定を介して距離変化を求める。図６から分かるように、点光源からの距離が大きくなるほど、該点光源の光強度は２次関数的に減少していく。複数の異なる距離／回転における光強度の差を用いて、一回転Ａの回数を求めることができる。
【符号の説明】
【００２８】
３      回転部品
５      第１の測定手段
７      第２の測定手段
２０    光生成ユニット
２２    光源
２４．１〜２４．４，ＲＳ  送光器
２６．１  第１の偏光面
２６．２  第２の偏光面
３０    検出ユニット
３２，３２’  検光子ホイール
３４．１〜３４．４，ＲＤ  センサ
３６．１，３６．２  光透過性の円環区間
Ｋ１，Ｋ２  高精度測定チャネル
Ｋ３，Ｋ４  低精度測定チャネル
Ｒ      基準測定チャネル
【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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【手続補正書】
【提出日】平成25年4月2日(2013.4.2)
【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】
回転部品（３）の回転角度を測定するための装置であって、
前記装置は、前記回転部品（３）に結合された第１のディスク（３２）を有する第１の測定手段（５）と、低精度信号を生成するための第２の測定手段（７）とを備えており、
前記第１のディスク（３２）に対して複数のセンサ（３４．１，３４．２）が設けられており、
前記センサ（３４．１，３４．２）は、前記回転部品（３）の回転運動に依存して、反復性の高精度信号を出力し、
前記高精度信号を評価することにより、前記回転部品（３）の角度位置を求めることができ、
前記低精度信号を評価することにより、前記回転部品（３）の回転の回数を求めることができるように構成された装置において、
前記第１の測定手段（５）は、少なくとも第１および第２の高精度測定チャネル（Ｋ１，Ｋ２）と、該第１および第２の高精度測定チャネル（Ｋ１，Ｋ２）の放射路に配置された第１のディスク（３２，３２’）とを含む光学的測定システムとして構成されており、
前記第１および第２の高精度測定チャネル（Ｋ１，Ｋ２）はそれぞれ、送光器（２４．１，２４．２）と、光検出器（３４．１，３４．２）として構成されたセンサとを有し、
前記第１のディスク（３２，３２’）は、偏光フィルタを有する検光子ホイールとして構成されており、
前記第１および第２の高精度測定チャネル（Ｋ１，Ｋ２）は、複数の異なる偏光面で偏光された光を、前記偏光フィルタを有する検光子ホイールとして構成された第１のディスク（３２，３２’）に通す
ことを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記偏光フィルタを有する検光子ホイールとして構成された第１のディスク（３２，３２’）は、所定の周期性を有する、
請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記所定の周期性は、πまたは２πの周期性である、
請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記第２の測定手段（７）は、少なくとも１つの低精度測定チャネル（Ｋ３，Ｋ４）を有する光学的測定システムとして構成されており、
前記少なくとも１つの低精度測定チャネル（Ｋ３，Ｋ４）は、送光器（２４．３，２４．４）と、光検出器（３４．３，３４．４と）して構成されたセンサとを有する、
請求項１から３のいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記第２の測定手段（７）は、前記回転部品（３）の回転回数を符号化するために、該回転部品（３）に結合されたエンコーダディスク（３６）を有し、
前記エンコーダディスク（３６）は光透過領域と非透光領域とを有し、
前記光透過領域は少なくとも１つの光透過性の円環区間（３６．１，３６．２）を有し、
前記少なくとも１つの光透過性の円環区間は、前記少なくとも１つの低精度測定チャネル（Ｋ３，Ｋ４）の放射領域において作用し、該少なくとも１つの低精度測定チャネル（Ｋ３，Ｋ４）によって走査することができるように構成されている、
請求項４記載の装置。
【請求項６】
変速機構を介して、前記光透光性領域と非透光領域とを有する前記エンコーダディスク（３６）と前記回転部品（３）とが結合されており、
前記変速機構は、所定の変換比を有する、
請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記所定の変換比は、１：８または１：１６の変換比である、
請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記回転部品（３）の回転回数は、前記少なくとも１つの低精度測定チャネル（Ｋ３，Ｋ４）の送光器（２４．３，２４．４）と光検出器（３４．３，３４．４）との間の距離変化として求められ、前記回転部品（３）の回転が前記少なくとも１つの低精度測定チャネル（Ｋ３，Ｋ４）の光検出器（３４．３，３４．４）の直線運動に変換され、強度測定によって前記距離変化が求められるように構成されている、
請求項４記載の装置。
【請求項９】
前記測定チャネル（Ｒ，Ｋ１〜Ｋ４）の少なくとも２つの送光器（２４．１〜２４．４，ＲＳ）が、偏光されない同じ光源（２２）から供給される光出力結合装置として構成されている、
請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
基準送光器（ＲＳ）と基準検出器（ＲＤ）とを有する基準測定チャネル（Ｒ）が設けられており、該基準測定チャネル（Ｒ）により、光強度の基準値が求められて供給される、
請求項９記載の装置。
【請求項１１】
複数の異なる偏光面で偏光された光を生成するために、第１の偏光面（２６．１）を有する偏光ディスク（２６）によって、前記第１の高精度測定チャネル（Ｋ１）の放射路に影響が及ぼされ、第２の偏光面（２６．２）を有する偏光ディスク（２６）によって前記第２の高精度測定チャネル（Ｋ２）の放射路に影響が及ぼされるように構成されており、
前記第２の偏光面（２６．２）は前記第１の偏光面（２６．１）に対し、回転方向シフト角（φ）を有する、
請求項９または１０記載の装置。
【請求項１２】
前記第１の高精度測定チャネル（Ｋ１）の第１の送光器は、第１の偏光面（２６．１）で偏光した光を送出し、
前記第２の高精度測定チャネル（Ｋ２）の第２の送光器は、第２の偏光面（２６．２）で偏光した光を送出し、
前記第２の偏光面（２６．２）は前記第１の偏光面（２６．１）に対し、回転方向シフト角（φ）を有する、
請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１３】
前記回転方向シフト角（φ）は、４５°である、
請求項１１または１２記載の装置。