(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶対回転角が検出される回転体によって回転されるとともに、回転軸を中心とする円環状の検出領域に沿って２値信号を生成可能な複数の被検出部が設けられた回転板と、
前記回転板の回転に伴って前記被検出部を順次検出し、検出する前記被検出部の検出状態に応じた２値信号を出力する複数の検出手段とを備え、
前記各２値信号から、前記回転体の絶対回転角に対応するコードデータを読み取るコード読取手段とを備えた回転角度検出装置において、
前記検出手段は、前記回転体が予め設定された回転角だけ回転する毎に出力する２値信号が交互に切り換わるように設けられた第１検出手段及び第２検出手段からなり、
前記コード読取手段は、第１のバッファ及び第２のバッファを含み、
前記コード読取手段は、前記回転体が予め設定された回転角だけ時計回りに回転したときに前記第１検出手段及び前記第２検出手段の一方が検出する前記各被検出部に対する２値信号が切り換わったことに基づいて、前記第１検出手段及び前記第２検出手段の他方が出力した前記各２値信号から前記コードデータを前記第１のバッファに読み取るとともに、
同コード読取手段は、前記回転体が予め設定された回転角だけ反時計回りに回転したときに前記第１検出手段及び前記第２検出手段の一方が検出する前記各被検出部に対する２値信号が切り換わったことに基づいて、前記第１検出手段及び前記第２検出手段の他方が出力した前記各２値信号から前記コードデータを前記第２のバッファに読み取り、
さらに、前記第１のバッファ及び前記第２のバッファに読み取ったコードデータに基づき、前記回転体の回転方向及び前記回転体の絶対回転角を検出する制御手段を備えた回転角度検出装置。
【請求項２】
前記コードデータは、連続して設けられた複数の前記被検出部によって設定されている請求項１に記載の回転角度検出装置。
【請求項３】
前記検出領域は、１つのみ設けられている請求項１又は請求項２に記載の回転角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体の絶対回転角度を検出する回転角度検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の回転角検出装置として、アブソリュート信号形光学式エンコーダが知られている。このエンコーダは、絶対回転角度が検出される回転体に外嵌される回転板と、回転板の絶対回転角度を検出する光学式センサとからなる。
【０００３】
回転板には、複数の異なる周上にそれぞれ円環状のスリット列が形成されている。光学式センサは、それぞれのスリット列毎に、回転板の絶対回転角度に応じてスリットの有無を検出する。そして、各スリット列でのスリットの検出の有無から、純２進コードやグレーコードのようなアブソリュート信号が読み取られる。
【０００４】
このとき、スリット列を例えば３列設けると２の３乗の分割数（角度検出数）を得ることができ、Ｎ列設けると２のＮ乗の分割数を得ることができる。従って、より高い分解能を得るためにはスリット列の数をより多くする必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スリット列を多くするほど回転板の外径がより大きくなり、エンコーダを設置するために必要な空間が大きくなる。このため、例えば車両においてステアリングホイールの絶対操舵角を検出しようとする場合、エンコーダをステアリングシャフトに装着することが困難となる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、回転体の１回転当たりの絶対回転角を検出することができ、しかも、回転体の周囲に占める設置空間をより小さくすることができる回転角度検出装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、絶対回転角が検出される回転体によって回転されるとともに、回転軸を中心とする円環状の検出領域に沿って２値信号を生成可能な複数の被検出部が設けられた回転板と、前記回転板の回転に伴って前記被検出部を順次検出し、検出する前記被検出部の検出状態に応じた２値信号を出力する複数の検出手段とを備え、前記各２値信号から、前記回転体の絶対回転角に対応するコードデータを読み取るコード読取手段とを備えた回転角度検出装置において、前記検出手段は、前記回転体が予め設定された回転角だけ回転する毎に出力する２値信号が交互に切り換わるように設けられた第１検出手段及び第２検出手段からなり、前記コード読取手段は、第１のバッファ及び第２のバッファを含み、前記コード読取手段は、前記回転体が予め設定された回転角だけ時計回りに回転したときに前記第１検出手段及び前記第２検出手段の一方が検出する前記各被検出部に対する２値信号が切り換わったことに基づいて、前記第１検出手段及び前記第２検出手段の他方が出力した前記各２値信号から前記コードデータを前記第１のバッファに読み取るとともに、同コード読取手段は、前記回転体が予め設定された回転角だけ反時計回りに回転したときに前記第１検出手段及び前記第２検出手段の一方が検出する前記各被検出部に対する２値信号が切り換わったことに基づいて、前記第１検出手段及び前記第２検出手段の他方が出力した前記各２値信号から前記コードデータを前記第２のバッファに読み取り、さらに、前記第１のバッファ及び前記第２のバッファに読み取ったコードデータに基づき、前記回転体の回転方向及び前記回転体の絶対回転角を検出する制御手段を備えたことを要旨とする。
【０００８】
このような構成によれば、回転体が予め設定された回転角だけ時計回りに回転するときに、第１検出手段及び第２検出手段の一方によって順次検出される被検出部の検出状態が変化したときに第１検出手段及び第２検出手段の他方が検出する被検出部に対して出力する２値信号から回転体の絶対回転角に対応したコードデータが第１のバッファに読み取られる。一方、回転体が予め設定された回転角だけ反時計回りに回転するときに、第１検出手段及び第２検出手段の一方によって順次検出される被検出部の検出状態が変化したときに第１検出手段及び第２検出手段の他方が検出する被検出部に対して出力する２値信号から回転体の絶対回転角に対応したコードデータが第２のバッファに読み取られる。この第１のバッファ及び第２のバッファに読み取られたコードデータによって、回転体の回転方向及び回転体の絶対回転角が検出される。このとき、１つの検出領域から複数回の２値信号が出力されるので、複数の各検出領域からそれぞれ１回だけ２値信号を出力する従来の回転角度検出装置の回転体よりも外径が小さくなる。従って、回転板の外径がより小さくてすむ。また、分解能を高くしても、回転体の外径の増大を招かない。その結果、回転体の１回転当たりの絶対回転角を検出することができ、しかも、回転体の周囲に占める設置空間をより小さくすることができる。
【００１０】
また、検出手段を設ける間隔よりも小さい分解能を得ることができるので、回転体の絶対回転角度をより高い分解能で検出することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記コードデータは、連続して設けられた複数の前記被検出部によって設定されていることを要旨とする。
【００１２】
このような構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、複数の検出手段が連続する複数個の被検出部を検出可能な比較的集合した状態で配置される。従って、各検出手段の支持をまとめて行うことができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記検出領域は、１つのみ設けられていることを要旨とする。
このような構成によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加えて、検出領域が１つだけですむので、回転板の外径がより小さくなる。このため、回転体の周囲に占める設置空間をより一層小さくすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図９に従って説明する。
図１に示すように、回転角度検出装置１０は、絶対操舵角が検出される回転体としての回転軸Ｓに外嵌する状態で固定された回転板１１と、この回転板１１の両側に配置された検出手段としての４個の光センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄとを備えている。回転板１１は、回転軸Ｓの回動に伴ないその軸線Ｘを回転中心として回転軸Ｓと共に回動する。各光センサ１２ａ〜１２ｄは、回転軸Ｓを支持する側に固定されている。本実施形態では、光センサ１２ａ，１２ｃが第１検出手段であり、光センサ１２ｂ，１２ｄが第２検出手段である。
【００１５】
図２に示すように、回転板１１には、前記軸線Ｘを中心とする１つの円周上に沿って、径方向に所定の幅を有する円環状の検出領域１３が設けられている。この検出領域１３には、複数の検出孔１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ，１４ｉが反時計回りにこの順で形成されている。検出領域１３は、軸線Ｘを中心として等角度で２８分割（３６０°／２８＝１２．８°）した扇状の領域からなる検出単位１３ａに区画される。そして、各検出孔１４ａ〜１４ｉは、１個の検出単位１３ａ、又は、複数個の連続する検出単位１３ａから形成されている。本実施形態では、１つの検出単位１３ａからなる６つの検出孔１４ａ，１４ｂ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｈ，１４ｉと、２つの連続する検出単位１３ａからなる２つの検出孔１４ｆ，１４ｇと、４つの連続する検出単位１３ａからなる１つの検出孔１４ｃとが形成されている。
【００１６】
そして、検出領域１３において互いに隣り合う各検出孔１４ａ，１４ｂ、１４ｂ，１４ｃ、１４ｃ，１４ｄ、１４ｄ，１４ｅ、１４ｅ，１４ｆ，１４ｆ，１４ｇ、１４ｇ，１４ｈ、１４ｈ，１４ｉ、１４ｉ，１４ａ間は、１個の検出単位１３ａ、又は、複数個の連続する検出単位１３ａからなる非孔部１３ｂとなっている。詳述すると、検出孔１４ａ，１４ｂ間は、４個の連続する検出単位１３ａからなる非孔部１３ｂとなっている。また、検出孔１４ｂ，１４ｃ間、検出孔１４ｃ，１４ｄ間、検出孔１４ｄ，１４ｅ間、検出孔１４ｅ，１４ｆ間、検出孔１４ｇ，１４ｈ間、及び、検出孔１４ｉ，１４ａ間は、１個分の検出単位１３ａからなる非孔部１３ｂとなっている。また、検出孔１４ｆ，１４ｇ間、及び、検出孔１４ｈ，１４ｉ間は、２個の連続する検出単位１３ａからなる非孔部１３ｂとなっている。本実施形態では、各検出孔１４ａ〜１４ｉ及び非孔部１３ｂがそれぞれ被検出部である。
【００１７】
そして、検出領域１３には、図３に示すように、各検出孔１４ａ〜１４ｉと非孔部とにより、反時計回りに連続する６個の検出単位１３ａ毎に６ビットのコードデータが記録されている。ここで、検出孔１４ａ〜１４ｉのいずれかからなる検出単位１３ａを「１」とし、非孔部からなる検出単位１３ａを「０」とする。すると、検出孔１４ａから反時計回りに連続する６個の検出単位１３ａ、即ち、検出孔１４ａ、４個の非孔部、及び、検出孔１４ｂによって、コードデータ「１００００１」が記録されている。同様に、検出孔１４ａに反時計回りで隣り合う非孔部１３ｂから反時計回りに連続する６個の検出単位１３ａ、即ち、連続する４個の検出単位１３ａからなる非孔部１３ｂ、検出孔１４ｂ、及び、１個の検出単位１３ａからなる非孔部１３ｂによって、コードデータ「００００１０」が記録されている。そして、検出領域１３には、２８個の各検出単位１３ａから反時計回りに連続する６個の検出単位１３ａによって記録される各コードデータが全て異なるように各検出孔１４ａ〜１４ｉが形成されている。
【００１８】
前記各光センサ１２ａ〜１２ｄは、前記検出領域１３に沿って設けられている。光センサ１２ａ〜１２ｄは公知のものであって、例えば、発光ダイオード及びフォトトランジスタの組み合わせからなる。
【００１９】
各光センサ１２ａ〜１２ｄは、図２に示すように、検出単位１３ａの１個半分に相当する角度（１９．２°）だけ離れて隣り合うように反時計回りに順に並んだ状態で配置されている。そして、図４，５に示すように、光センサ１２ａが１つの検出単位１３ａをその中央部で検出するときには、光センサ１２ｃは反時計回りに３個分離れた検出単位１３ａをその中央部で検出する。このとき、光センサ１２ｂは、光センサ１２ａが検出する検出単位１３ａから反時計回りに１個分及び２個分離れた２つの両検出単位１３ａの境界領域を検出する状態となる。また、光センサ１２ｄは、光センサ１２ａが検出する検出単位１３ａから反時計回りに４個分及び５個分離れた２つの両検出単位１３ａの境界領域を検出する状態となる。同様に、光センサ１２ｂが１つの検出単位１３ａをその中央部で検出するときには、光センサ１２ｄは反時計回りに３個分離れた検出単位１３ａをその中央部で検出する。このとき、光センサ１２ａは、光センサ１２ｂが検出する検出単位１３ａから時計回りに１個分及び２個分離れた２つの両検出単位１３ａの境界領域を検出する状態となる。また、光センサ１２ｃは、光センサ１２ｂが検出する検出単位１３ａから反時計回りに１個分及び２個分離れた２つの検出単位１３ａの境界領域を検出する状態となる。
【００２０】
次に、回転角度検出装置の電気的な構成を説明する。
図６に示すように、各光センサ１２ａ〜１２ｄは、マイクロコンピュータ（以下、単にコンピュータという）１５に接続されている。
【００２１】
各光センサ１２ａ〜１２ｄは、回転板１１が時計回り又は反時計回りに回転するときに、その回転方向に応じて順次各検出単位１３ａを検出し、その検出単位１３ａに対応する２値信号としての電圧信号を出力する。即ち、各光センサ１２ａ〜１２ｄは、検出する検出単位１３ａが検出孔１４ａ〜１４ｉのいずれかであったときには高電位の電圧信号を出力し、検出単位１３ａが非孔部１３ｂであったときには低電位の電圧信号を出力する。
【００２２】
ＣＰＵ１６は、ＲＯＭ１７に記憶されている制御プログラムを実行し、回転板１１が時計回り又は反時計回りに回転するときに、各光センサ１２ａ〜１２ｄがそれぞれ順次検出する各検出単位１３ａに対応して出力する電圧信号を「１」又は「０」の検出値として随時読み込む。即ち、ＣＰＵ１６は、各光センサ１２ａ〜１２ｄが検出孔１４ａ〜１４ｉを検出して高電位の電圧信号を出力するときには検出値「１」として読み込み、各光センサ１２ａ〜１２ｄが非孔部１３ｂを検出して低電位の電圧信号を出力するときには検出値「０」として読み込む。そして、ＣＰＵ１６は、回転板１１が時計回り又は反時計回りに検出単位１３ａの１個半分に相当する角度だけ回転する間に、各光センサ１２ａ〜１２ｄがそれぞれ検出する検出単位１３ａに対する検出値から、連続する６つの検出単位１３ａによって記録されているコードデータを、検出値「１」及び「０」からなる２値のコードデータとして６ビットのＲバッファ１８及びＬバッファ１９に読み取る処理を行う。本実施形態では、ＣＰＵ１６、Ｒバッファ１８及びＬバッファ１９がコード読取手段を構成する。
【００２３】
以下、ＣＰＵ１６が、回転板１１が回転するときに、検出領域１３に作成されているコードデータを読み取る処理について詳述する。
ＣＰＵ１６は、光センサ１２ａ，１２ｃの各検出値が切り換わったときには、光センサ１２ｂ，１２ｄの各検出値をＲバッファ１８及びＬバッファ１９に読み込む。また、ＣＰＵ１６は、光センサ１２ｂ，１２ｄの各検出値が切り換わったときには、光センサ１２ａ，１２ｃの各検出値を各バッファ１８，１９に読み込む。このとき、ＣＰＵ１６は、各光センサ１２ａ，１２ｃ又は各光センサ１２ｂ，１２ｄの検出値を以下のようにして各バッファ１８，１９に読み込む。
【００２４】
ＣＰＵ１６は、光センサ１２ａ，１２ｃ及び光センサ１２ｂ，１２ｄの各検出値のＲバッファ１８への読み込みを図７（ａ）に示すように行う。ＣＰＵ１６は、光センサ１２ｂ，１２ｄの検出値が切り換わったときに、光センサ１２ａの検出値をＲバッファ１８の５桁目に入れ、光センサ１２ｃの検出値をＲバッファ１８の２桁目に入れる。また、光センサ１２ａ，１２ｃの検出値が切り換わったときに、光センサ１２ｂの検出値をＲバッファ１８の４桁目に入れ、光センサ１２ｄの検出値をＲバッファ１８の１桁目に入れる。このとき、Ｒバッファ１８の元の４桁目の値を５桁目に移し、元の５桁目の値を６桁目に移すとともに、同じく元の１桁目の値を２桁目に移し、元の２桁目の値を３桁目に移す。
【００２５】
また、ＣＰＵ１６は、光センサ１２ａ，１２ｃ及び光センサ１２ｂ，１２ｄの各検出値のＬバッファ１９への読み込みを図７（ｂ）に示すように行う。ＣＰＵ１６は、光センサ１２ａ，１２ｃの検出値が切り換わったときに、光センサ１２ｂの検出値をＬバッファ１９の５桁目に入れ、光センサ１２ｄの検出値をＬバッファ１９の２桁目に入れる。また、光センサ１２ｂ，１２ｄの検出値が切り換わったときに、光センサ１２ａの検出値をＬバッファ１９の６桁目に入れ、また、光センサ１２ｃの検出値をＬバッファ１９の３桁目に入れる。このとき、Ｌバッファ１９の元の６桁目の値を５桁目に移し、元の５桁目の値を４桁目に移すとともに、元の３桁目の値を２桁目に移し、元の２桁目の値を１桁目に移す。
【００２６】
この処理により、ＣＰＵ１６は、図８に示すように、回転板１１が時計回りに回転するときには、回転板１１が検出単位１３ａの１個半分に相当する角度（１９．２°）だけ回転する間に、検出領域１３に記録されている２８のコードデータのいずれかをＲバッファ１８に読み取る。同様に、回転板１１が反時計回りに回転するときには、回転板１１が検出単位１３ａの１個半に相当する角度だけ回転する間に、検出領域１３に記録されている２８のコードデータのいずれかをＬバッファ１９に読み取る。従って、ＣＰＵ１６は、１個の検出単位１３ａに相当する角度を基本分解能（３６０°／２８＝約１２．９°）として、２８のコードデータの内から、そのときの回転板１１の絶対回転角に対応するコードデータを読み込む。
【００２７】
なお、本実施形態では、回転板１１が時計回りに回転するときにＬバッファ１９に作成するコードデータには、検出領域１３に作成されている２８のコードデータの１つと一致するものが存在する。これは、本来であればないことが望ましいのであるが、検出領域１３における各検出孔１４ａ〜１４ｉの数、配置位置、光センサ１２ａ〜１２ｄの配置位置等によってできてしまったものである。
【００２８】
また、ＲＯＭ１７には、図９に示すように、各バッファ１８，１９毎に、基本分解能（約１２．９°）単位で分割された回転板１１の絶対回転角に、２８のコードデータを対応させたデータテーブルが記憶されている。ＣＰＵ１６は、回転軸Ｓの回転に伴ってＲバッファ１８及びＬバッファ１９に読み込んだ各コードデータをデータテーブルの各コードデータとそれぞれ照合する。そして、Ｒバッファ１８に読み取ったコードデータが、データテーブルのＲバッファ１８用のコードデータのいずれかと一致したときには、回転板１１が時計方向に回転した結果、絶対回転角がそのコードデータに対応する絶対回転角となったと判断する。また、Ｌバッファ１９に読み取ったコードデータが、データテーブルのＬバッファ１９用のコードデータのいずれかと一致したときには、回転板１１が反時計方向に回転した結果、絶対回転角がそのコードデータに対応する絶対回転角となったと判断する。このとき、Ｌバッファ１９に読み取ったコードデータが、２８のコードデータの１であって、回転板１１が時計回りに回転したときにＬバッファ１９に作成されるコードデータであったときには絶対回転角を判断しない。これは、回転板１１が時計回りに回転したか反時計回りに回転したか判断できないためである。なお、回転板１１が時計回りに回転したときに読み取ったコードデータと、回転板１１が反時計回りに回転したときに読み取ったコードデータが同じであっても、そのときの回転板１１の絶対回転角は異なる。
【００２９】
ＣＰＵ１６は、Ｒバッファ１８またはＬバッファ１９に読み取ったコードデータから一旦回転板１１の絶対回転角回転方向を検出すると、その時点からは、光センサ１２ａ，１２ｃ及び光センサ１２，１２ｄが検出する検出単位１３ａに対する検出値の切り換わりに基づいて新たな絶対回転角を検出する。
【００３０】
詳述すると、ＣＰＵ１６は、Ｒバッファ１８に読み取ったコードデータから回転板１１が時計回りに回転したときの絶対回転角を検出したときには、以下のようにして新たな絶対回転角を検出する。
【００３１】
ＣＰＵ１６は、最後に光センサ１２ａ，１２ｃの各検出値が切り換わった状態でそのときの絶対回転角を検出したときに、次に光センサ１２ｂ，１２ｄの各検出値が切り換わったときには、回転板１１がそれまでと同じ時計回りに半個分の検出単位１３ａの相当角だけ回転したと判断する。一方、次に光センサ１２ａ，１２ｃの各検出値が切り換わったときには、それまでの時計回りの回転板１１の回転が停止したと判断する。そして、この状態からさらに各光センサ１２ｂ，１２ｄの各検出値が切り換わったときには、回転板１１が反時計回りに半個分の検出単位１３ａの相当角だけ回転したと判断する。
【００３２】
また、ＣＰＵ１６は、最後に光センサ１２ｂ，１２ｄの各検出値が切り換わった状態でそのときの絶対回転角を検出したときに、次に光センサ１２ａ，１２ｃの各検出値が切り換わったときには、回転板１１がそれまでと同じ時計回りに半個分の検出単位１３ａの相当角だけ回転したと判断する。一方、次に光センサ１２ｂ，１２ｄの各検出値が切り換わったときには、それまでの時計回りの回転板１１の回転が停止したと判断する。そして、この状態からさらに各光センサ１２ａ，１２ｃの各検出値が切り換わったときには、回転板１１が反時計回りに半個分の検出単位１３ａの相当角だけ回転したと判断する。
【００３３】
同様に、ＣＰＵ１６は、Ｌバッファ１９に読み取ったコードデータから回転板１１が反時計回りに回転したときの絶対回転角を光センサ１２ａ，１２ｃ及び光センサ１２ｂ，１２ｄの検出値が切り換わったことに基づいて新たな絶対回転角を検出する。
【００３４】
従って、ＣＰＵ１６は、実際には半個分の検出単位１３ａに対応する角度を最大分解能（３６０°／５６＝約６．４°）として回転板１１の絶対回転角を検出する。
【００３５】
なお、ＣＰＵ１６は、Ｌバッファ１９に作成したコードデータが、２８のコードデータの１つであって、回転板１１が時計回りに回転したときにＬバッファ１９に作成されるコードデータであったときには、回転板１１の回転に伴って新たにＲバッファ１８またはＬバッファ１９に作成されるコードデータから回転板１１の回転方向と絶対回転角とを判断する。そして、一旦回転板１１の回転方向と絶対回転角とを検出すると、同様に、光センサ１２ａ，１２ｃ及び光センサ１２，１２ｄが検出する検出単位１３ａに対する検出値の切り換わりに基づいて新たな絶対回転角を検出する。
【００３６】
さらに、ＣＰＵ１６は、各光センサ１２ａ，１２ｃ、１２ｂ，１２ｄの各検出値の切り換わりに基づいて絶対検出角を検出しているときに、そのときＲバッファ１８またはＬバッファ１９に読み取っている各コードデータを必要に応じてデータテーブルのコードデータにそれぞれ照合する。そして、Ｒバッファ１８またはＬバッファ１９に読み取っているコードデータと一致するコードデータを、データテーブルのそれぞれのコードデータから探す。
【００３７】
ＣＰＵ１６は、Ｒバッファ１８に読み取っているコードデータが、データテーブルのＲバッファ１８のコードデータのいずれかと一致したときには、そのコードデータに対応する絶対操舵角を求める。そして、そのときまで各光センサ１２ａ，１２ｃ、１２ｂ，１２ｄの各検出値の切り換わりに基づいて検出していた絶対検出角と、改めてＲバッファ１８のコードデータから求めた絶対回転角が一致するか否かを判断する。
【００３８】
ＣＰＵ１６は、２つの絶対回転角が一致したときには、各光センサ１２ａ，１２ｃ、１２ｂ，１２ｄの各検出値の切り換わりに基づく絶対操舵角の検出をそのまま継続する。一方、両絶対回転角が一致しなかったときには、改めてＲバッファ１８のコードデータから求めた絶対操舵角を実際の検出値とし、この絶対回転角を基準にして、改めて各光センサ１２ａ，１２ｃ、１２ｂ，１２ｄの各検出値の切り換わりに基づく絶対回転角の検出を行う。
【００３９】
また、Ｌバッファ１９に読み取っているコードデータが、データテーブルのＬバッファ１９のコードデータのいずれかと一致したときには、同様に、検出している絶対回転角の確認を行う。
【００４０】
ＣＰＵ１６は、最大分解能で検出した５６の絶対回転角を、最大分解能を１ビットとした６ビットの角度データとして随時出力する。
以上のように構成された回転角度検出装置の作用について説明する。
【００４１】
コンピュータ１５が起動した後、各バッファ１８，１９にコードデータが読み取られていない状態から回転軸Ｓを時計回りに回転させると、回転軸Ｓが最大分解能の３つ分だけ回転したときに、そのときの絶対回転角に対応したコードデータが読み取られる。そして、コードデータに基づいてそのときの絶対回転角に対応する角度データが出力される。
【００４２】
さらに、回転軸Ｓを時計回りに回転させていくと、回転軸Ｓが最大分解能だけ回転する毎に、そのときの絶対回転角が検出され、対応する角度データが出力される。
【００４３】
また、回転軸Ｓを反時計回りに回転させると、回転軸Ｓが最大分解能だけ回転する毎に、そのときの絶対回転角が検出され、対応する角度データが出力される。
【００４４】
従って、コンピュータ１５を起動した直後、各バッファ１８，１９にコードデータが読み取られていない状態であっても、回転軸Ｓをそのときの絶対回転角から時計回り又は反時計回りに最大分解能の１単位半だけ回転させると、そのときの絶対回転角が最大分解能で検出される。以降、コンピュータ１５が作動している間は、回転軸Ｓが最大分解能だけ時計回り又は反時計回りに回転する毎に、そのときの絶対回転角が検出される。
【００４５】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に記載する各効果を得ることができる。
（１）  本実施形態では、回転板１１に、検出領域１３を等角度で２８に分割した検出単位１３ａからなる複数の検出孔１４ａ〜１４ｉが形成された環状の検出領域１３を１つの円周に沿ってのみ設けた。そして、回転板１１が、検出単位１３ａの相当角の１個半分だけ回転する間に、各光センサ１２ａ〜１２ｄが順次検出する検出単位１３ａに対する検出値から、そのときの回転板１１の絶対回転角に対応して予め設定されたコードデータを読み取るようにした。そして、このコードデータから回転軸Ｓの絶対回転角を検出するようにした。
【００４６】
従って、従来のアブソリュート信号形エンコーダと異なり、回転板１１に設ける円環状の検出領域１３が１つだけですむので、回転板１１の外径をより小さくすることができる。また、回転板１１の外径の増大を招くことなく分解能を高くすることができる。その結果、絶対回転角を検出する回転軸Ｓの周囲に占める設置空間をより小さくすることができる。
【００４７】
（２）  また、回転板１１が検出単位１３ａの半個分に相当する角度だけ回転する毎に、光センサ１２ａ，１２ｃ又は光センサ１２ｂ，１２ｄの一方が検出する検出単位１３ａが交互に切り換わるように検出孔１４ａ〜１４ｉ及び各光センサ１２ａ〜１２ｄを設けた。そして、ＣＰＵ１６が、一方の光センサ１２ａ，１２ｃ（又は１２ｂ，１２ｄ）の検出値が切り換わったときに、他方の光センサ１２ｂ，１２ｄ（又は１２ａ，１２ｃ）の検出値を各バッファ１８，１９に読み込んでコードデータを読み取るようにした。
【００４８】
従って、回転板１１の加工寸法の誤差、各光センサ１２ａ，１２ｃの組み付け誤差等の原因により、両光センサ１２ａ，１２ｃ（又は光センサ１２ｂ，１２ｄ）が検出する検出単位１３ａが切り換わる時間にずれがあっても、各光センサ１２ａ，１２ｃが本来検出しなければならない２つの検出単位１３ａを同時に検出できなくなることはない。その結果、回転板１１の加工寸法の誤差、各光センサ１２ａ，１２ｃの組み付け誤差等があっても、回転軸Ｓの絶対回転角度を正確に検出することができる。
【００４９】
（３）  さらに、回転軸Ｓが検出単位１３ａの半個分に相当する角度だけ回転する毎に、光センサ１２ａ，１２ｃ又は光センサ１２ｂ，１２ｄが交互に検出する検出単位１３ａの検出値からコードデータが読み取られる。このため、例えば、光センサ１２ａ，１２ｃの検出値だけでコードデータを読み取る場合の分解能が検出単位１３ａの相当角となるのに対して、本実施形態では分解能が検出単位１３ａの半個分の相当角となる。従って、回転軸Ｓの絶対回転角を、２倍の分解能で検出することができる。
【００５０】
（４）  また、検出領域１３において連続する６個の検出単位１３ａによってコードデータを設定するようにした。従って、各光センサ１２ａ〜１２ｄを比較的集合した状態で配置することができ、各光センサ１２ａ〜１２ｄの支持をまとめて行うことができる。
【００５１】
尚、実施形態は上記実施形態に限らず、以下のように変更してもよい。
・  上記実施形態で、回転板１１が検出単位１３ａの１個半分の相当角だけ回転する間に各光センサ１２ａ，１２ｃ、１２ｂ，１２ｄが検出する検出単位１３ａは、反時計回りに連続する６個の検出単位１３ａでなくてもよい。例えば、各光センサ１２ａ〜１２ｄを、順に検出単位１３ａの２個半分の相当角だけ離れた状態で設ける。そして、回転板１１が回転する間に、連続しない６個の検出単位１３ａを検出し、各検出値からコードデータを読み取る。この場合であっても、検出単位１３ａの相当角の分解能で分割した回転軸Ｓの絶対回転角に対応するコードデータを読み取り、このコードデータによって絶対回転角を検出することができる。
【００５２】
・  上記実施形態で、６個の検出単位１３ａの検出値から読み取るコードデータは、回転板１１の絶対回転角を基本分解能で検出することができるものであればよく、反時計回りに連続する検出単位１３ａの検出値をそのまま並べたものに限らない。その他例えば、各検出値を時計回り連続する順に並べたものであってよく、あるいは、反時計回り及び時計回りに連続する順でない所定の配列規則に従って配列したものであってもよい。
【００５３】
・  上記実施形態で、検出領域１３に形成する検出孔１４ａ〜１４ｉの数、各大きさ及び配置パターンと、光センサ１２ａ〜１２ｄの数及び配置パターンとは、ある分解能で分割した回転板１１の絶対回転角に対応するコードデータを読み取ることができるものであればよい。
【００５４】
・  上記実施形態で、コンピュータ１５の起動後、最初に回転軸Ｓの絶対回転角を検出した後も、随時各バッファ１８，１９に読み取っているコードデータと、各光センサ１２ａ，１２ｃ、１２ｂ，１２ｄの検出値の切り換わりとに基づいて絶対回転角を検出するようにしてもよい。
【００５５】
・  上記実施形態で、光センサ１２ａ，１２ｃの検出値を用いず、光センサ１２ａ，１２ｃの検出値が切り換わったときに光センサ１２ｂ，１２ｄが検出する検出単位１３ａの検出値からのみコードデータを読み取ってもよい。但し、この場合、コンピュータ１５の起動時には、回転板１１が検出単位１３ａの３個分回転しないとコードデータが読み取られないので、回転軸Ｓを検出単位１３ａの３個分回転させる必要がある。
【００５６】
・  上記実施形態で、複数の光センサを、検出単位１３ａの１個又は複数個の相当角だけ離間させて設ける。また、回転板１１が検出単位１３ａの１個分の相当角だけ回転するときに、各光センサが検出する検出単位１３ａの検出値が１つのみ変化するように複数の検出孔を設ける。そして、回転板１１が検出単位１３ａ分だけ回転する毎に、コンピュータ１５が検出値の１つが切り換わったことに基づいてそのときの各検出値からコードデータを読み取るようにしてもよい。この構成によっても、回転板１１の加工寸法の誤差、各光センサ１２ａ，１２ｃの組み付け誤差等がある状態で回転軸Ｓの絶対回転角を正確に検出することができる。
【００５７】
・  上記実施形態で、最大分解能を１°とした場合には、１°を１ビットとした１０ビットの角度データで出力してもよい。なお、最大分解能を１°とするには、各光センサ１２ａ〜１２ｄの配置間隔を大きくし、また、検出領域１３を構成する検出単位１３の数を１８０個として、８ビット以上に設定されたコードデータを読み込むようにすればよい。
【００５８】
・  上記実施形態で、回転板１１が反時計回りに回転するときにＲバッファ１８に作成するコードデータと、回転板１１が時計回りに回転するときにＬバッファ１９に作成するコードデータとが、共に検出領域１３に作成されている２８のコードデータのいずれとも異なるようにしてもよい。すなわち、検出領域１３における各検出孔１４ａ〜１４ｉの数、大きさ及び配置をそのように設定する。この場合には、コンピュータ１５の起動後に回転軸Ｓを例えば時計回りに回転させたときに、Ｒバッファ１８及びＬバッファ１９に最初に読み取ったコードデータが共に検出領域１３のコードデータとなるということがないので、即座に絶対回転角を判定することができないという状態が発生しない。
【００５９】
・  上記実施形態で、検出領域を複数設け、各検出領域に設けた複数の光センサの検出値からコードデータを作成してもよい。このとき、各検出領域に設けた複数の光センサの少なくとも１つの検出値が切り換わったときの他の光センサの検出値からコードデータを作成してもよい。
【００６０】
・  上記実施形態で、回転板１１に設ける被検出部と、検出手段との組み合わせは、検出孔１４ａ〜１４ｉ及び光センサ１２ａ〜１２ｄに限らない。その他、例えば、回転板１１の表面又は周端面に設けた磁極と、磁極の有無に応じた検出信号を出力する磁気センサとの組み合せであってもよい。また、回転板１１の表面又は周端面に設けた反射膜と、この反射膜に照射した光の反射光の有無に応じた検出信号を出力する反射形光センサとの組み合せであってもよい。
【００６１】
以下、特許請求の範囲に記載された技術的思想の外に前述した各実施形態から把握される技術的思想をその効果とともに記載する。
（１）  絶対回転角が検出される回転体によって回転されるとともに、予め設定された基本分解能を１単位とする自然数倍の大きさからなる第１被検出部（検出孔１４ａ〜１４ｉ）及び第２被検出部（１３ｂ）が回転軸を中心として複数配列され、該第１被検出部及び第２被検出部の配列によって前記基本分解能単位で設定された絶対コードデータ（コードデータ）が記録された円環状の検出領域を有する回転板と、前記回転板の回転に伴って前記第１被検出部及び第２被検出部を順次検出し、該第１被検出部及び第２被検出部を判別する２値信号を出力するコード検出手段（光センサ１２ａ〜１２ｄ）とを備え、前記回転板の回転に伴って前記第１被検出部及び第２被検出部を順次検出するとともに、該回転板が前記基本分解能の自然数分の１の大きさに予め設定された最大分解能だけ回転する毎に前記第１被検出部及び第２被検出部の一方を検出する状態から他方を検出する状態に切り換わるように設けられ、該第１被検出部及び第２被検出部を判別する２値信号を出力する切り換わり検出手段（光センサ１２ａ〜１２ｄ）と、前記回転体が前記最大分解能だけ回転して前記各切り換わり検出手段が出力する２値信号が切り換わる毎に前記各コード検出手段が出力する２値信号をコードデータ（検出値）として保存し、該回転体が前記最大分解能の自然数倍に予め設定された検出回転角（検出単位１３ａの１個半）だけ回転する間に保存した複数の前記コードデータによって、前記検出回転角だけ回転したそのときの絶対回転角に対応する絶対コードデータを前記絶対コードデータの内から読み取るコード読取手段とを備えた回転角度検出装置。
【００６２】
（２）  前記最大分解能は、前記基本分解能の２分の１であって、前記コード検出手段は、前記回転体が前記最大分解能だけ回転する毎に、交互に前記第１被検出部及び第２被検出部の境界部を検出する第１コード検出手段（光センサ１２ａ，１２ｃ）及び第２コード検出手段（光センサ１２ｂ，１２ｄ）からなり、前記切り換わり検出手段は、前記第１コード検出手段または第２コード検出手段であって、前記コード読取手段は、前記回転体が前記最大分解能だけ回転して前記第１コード検出手段が出力する２値信号が切り換わるときには、前記第２コード検出手段が出力する２値信号をコードデータとして保存し、また、前記第２コード検出手段が出力する２値信号が切り換わるときには、前記第１コード検出手段が出力する２値信号をコードデータとして保存する上記技術的思想（１）に記載の回転角度検出装置。
【００６３】
（３）  前記検出領域は１つのみ形成されている上記技術的思想（１）または上記技術的思想（２）に記載の回転角度検出装置。
（４）  前記回転角度検出装置において、前記被検出部は、前記回転板に貫通形成された検出孔と、該検出孔が設けられていない非孔部とからなり、前記検出手段は、前記検出孔を通過する光を検出する光センサである。このような構成によれば、回転板が汚染されても、検出する検出孔及び非孔部に対応する検出信号を確実に得ることができ、絶対回転角を確実に検出することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜請求項３に記載の発明によれば、回転体の１回転当たりの絶対回転角を検出することができ、しかも、回転体の周囲に占める設置空間をより小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  回転角度検出装置を示す模式斜視図。
【図２】  回転板の平面図。
【図３】  検出領域とコードデータとの関係を示す説明図。
【図４】  時計回り回転時の各バッファデータの変化状態を示す説明図。
【図５】  反時計回り回転時の各バッファデータの変化状態を示す説明図。
【図６】  電気ブロック図。
【図７】  （ａ）はＲバッファへの検出値の読込処理、（ｂ）はＬバッファへの検出値の読込処理を示す説明図。
【図８】  Ｒバッファ及びＬバッファへのコードデータ読み取り方法を示す説明図。
【図９】  コードデータと絶対回転角とのデータテーブル。
【符号の説明】
１０…回転角度検出装置、１１…回転板、１２ａ，１２ｃ…検出手段及び第１検出手段としての光センサ、１２ｂ，１２ｄ…検出手段及び第２検出手段としての光センサ、１３…検出領域、１３ａ…検出単位、１３ｂ…被検出部としての非孔部、１４ａ〜１４ｉ…同じく検出孔、１６…コード読取手段を構成するＣＰＵ（制御手段）、１８…同じくＲバッファ（第１のバッファ）、１９…同じくＬバッファ（第２のバッファ）、Ｓ…回転体としての回転軸。
【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】
0004071431.tif 000009
【図９】
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