エンコーダ及びエンコーダのパターン検出方法
【課題】検出精度を向上させ、高精度を有するエンコーダを提供すること。
【解決手段】パターンを有し、回転軸を中心として回転する回転部と、パターンを検出する第一パターン検出部と、当該第一パターン検出部とは別にパターンを検出する第二パターン検出部と、第一パターン検出部又は第二パターン検出部における検出異常の有無を検出する制御部とを備える。
【解決手段】パターンを有し、回転軸を中心として回転する回転部と、パターンを検出する第一パターン検出部と、当該第一パターン検出部とは別にパターンを検出する第二パターン検出部と、第一パターン検出部又は第二パターン検出部における検出異常の有無を検出する制御部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダ及びエンコーダのパターン検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転角度を検出する検出装置として、光学式や磁気式の回転角度検出装置がある。光学式回転角度検出装置は、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、高精度の回転角度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。磁気式回転角度検出装置（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。このような回転角度検出装置は、エンコーダに用いられることもある。
なお、従来技術として、特許文献１が知られている。
【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、回転角度検出装置がロボットや産業用工作機械などのエンコーダにも適用され、高精度を有し、しかも前述のような厳しい環境下でも使用できるエンコーダが要求されるようになってきている。
【０００５】
上述した磁気式回転角度検出装置の検出素子として、ホール素子や磁気抵抗素子のような磁気検出素子を使用しているが、小型で低価格であることからホール素子が比較的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、使用する磁気検出素子のバラツキを揃えなければ、高精度の磁気式角度検出装置が得られない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、検出精度を向上させ、高精度を有する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】
本発明の第一の態様に従えば、パターンを有し、回転軸を中心として回転する回転部と、パターンを検出する第一パターン検出部と、当該第一パターン検出部とは別にパターンを検出する第二パターン検出部と、第一パターン検出部又は第二パターン検出部における検出異常の有無を検出する制御部とを備えるエンコーダが提供される。
【０００８】
本発明の第二の態様に従えば、測定対象の回転軸部材に固定される回転部に設けられたパターンを、第一パターン検出部及び第二パターン検出部によって検出するパターン検出工程と、第一パターン検出部又は第二パターン検出部における検出異常の有無を、制御部によって検出する異常検出工程とを有するエンコーダのパターン検出方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、検出精度を向上させ、高精度を有するエンコーダが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の一実施形態によるエンコーダの構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の第１実施形態による磁気式回転角度検出装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】第１実施形態による磁気式回転角度検出装置の第１の接続状態における構成を示す構成図である。
【図４】第１実施形態による磁気式回転角度検出装置の第２の接続状態における構成を示す構成図である。
【図５】第１実施形態による第１の接続状態におけるホール素子の等化回路の構成を示す構成図である。
【図６】第１実施形態による第２の接続状態におけるホール素子の等化回路の構成を示す構成図である。
【図７】第１実施形態において、ホール素子の入力端子と出力端子とを周期的に入れ換えた場合に、合成増幅回路から出力される信号を例示する出力図である。
【図８】第１実施形態において、環境温度を変化させた場合における合成増幅回路から出力される信号電圧の平均化前後の電圧値を示す出力図である。
【図９】第１実施形態において、ホール素子の入力端子と出力端子とを周期的に入れ換える一例としてのエンコーダ装置の構成を示す概略構成図である。
【図１０】第１実施形態において、各出力信号をデジタル信号に変換するタイミングを説明するタイミングチャートである。
【図１１】図１の第１実施形態によるエンコーダ装置における信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図１２】本実施形態による一例としての２相信号などの波形を示す波形図である。
【図１３】本実施形態による出力軸の第２のエンコーダ４の回転角度に対する入力軸の第１のエンコーダ３の回転角度誤差を示した図である。
【図１４】本実施形態による誤差補正値を得る第２の方法の場合におけるエンコーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】本実施形態による誤差を補正するための図１６の表を生成するための表である。
【図１６】本実施形態による誤差を補正するための表である。
【図１７】この発明の第２実施形態による磁気式回転角度検出装置の一例を示す概略構成図である。
【図１８】第２実施形態による磁気式回転角度検出装置の第１の接続状態における構成を示す構成図である。
【図１９】第２実施形態による磁気式回転角度検出装置の第２の接続状態における構成を示す構成図である。
【図２０】この発明の第３実施形態による磁気式回転角度検出装置の一例を示す概略構成図である。
【図２１】第３実施形態による磁気式回転角度検出装置の第１の接続状態における構成を示す構成図である。
【図２２】第３実施形態による磁気式回転角度検出装置の第２の接続状態における構成を示す構成図である。
【図２３】本実施形態による磁気式回転角度検出装置において、ホール素子の合成方法と合成されたホール素子とを説明する説明図である。
【図２４】本実施形態において、ホール素子を駆動する定電流駆動回路の構成を示す構成図である。
【図２５】本実施形態における差動出力回路の構成を示す構成図である。
【図２６】本実施形態における異常検出回路の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１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、この発明の一実施形態によるエンコーダ装置（エンコーダ）の構成を示す概略ブロック図である。
【００１２】
このエンコーダ装置は、モータ１と、動力伝達装置２と、第１のエンコーダ（第１の絶対位置エンコーダ）３と、第２のエンコーダ（第２の絶対位置エンコーダ）４と、入力軸１０と、出力軸１１と、を有する。また、上位装置であるコントローラ８と、コントローラ８と第１のエンコーダ３との間の通信線である通信ライン９と、コントローラ８とモータ１との間を接続するモータ制御線１４と、を有する。また、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とは、通信線１２および設定制御線１３により接続されている。
【００１３】
モータ１は、入力軸１０を回転させる。動力伝達装置２は、入力軸１０の回転に応じて、予め定められている伝達比（動力伝達比）で減速して出力軸１１を回転させる。すなわち、このエンコーダ装置においては、モータ１が入力軸１０を回転させ、この入力軸１０が回転することにより、動力伝達装置２を介して出力軸１１が回転する。なお、この動力伝達装置２は、たとえば、１つまたは複数のギア、ベルト装置、チェーン装置、および、ドライブシャフト装置、または、これらの組み合わせにより構成されている。
【００１４】
第１のエンコーダ３は、１回転型のアブソリュートエンコーダであって、入力軸１０の角度位置に応じた第１の検出信号を出力する（第１の絶対位置出力工程）。この第１のエンコーダ３は、モータ１の入力軸１０の角度位置を検知する機能を有しており、機械角３６０度の何処に位置するのかを検知できる１回転型のアブソリュートエンコーダである。
なお、１回転型のアブソリュートエンコーダとは、回転情報として「何回転、まわったのか？」という、所謂、「多回転データ・多回転情報」を検知する事が出来ないエンコーダのことである。第２のエンコーダ４は、第１のエンコーダ３と同様に１回転型のアブソリュートエンコーダであって、出力軸１１の角度位置に応じた第２の検出信号を出力する（第２の絶対位置出力工程）。
【００１５】
第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とは、たとえば、入力軸１０または出力軸１１のうちの対応する軸の回転に応じて回転するＮ極とＳ極とを有する回転ディスクと、この回転ディスクの回転中心軸に対して互いの角度が９０度になるようにして所定の位置に配置されている磁気センサ装置としての２つのホール素子とで、構成されている。そして、入力軸１０または出力軸１１が回転することにより、この軸に対応する回転ディスクがＮ極とＳ極とを有する回転磁石として回転し、これにより、ホール素子からは、一回転につき１周期の正弦波状の信号がそれぞれ出力される。なお、ホール素子は、互いに９０度の角度を有して配置されているため、正弦波状の信号として、９０度の位相差を有する正弦波、いわゆる２相擬似正弦波が出力される。
【００１６】
このようにして、第１のエンコーダ３は、たとえば、それぞれが入力軸１０の１回転に対して１周期の正弦波であるとともに、予め定められている位相分だけ互いの位相が異なる２つの信号である２相正弦波信号を第１の検出信号として出力する。また、第１のエンコーダ３と同様に、第２のエンコーダ４は、たとえば、それぞれが出力軸１１の１回転に対して１周期の正弦波であるとともに、予め定められている位相分だけ互いの位相が異なる２つの信号である２相正弦波信号を第２の検出信号として出力する。
【００１７】
ここで、たとえば、第１のエンコーダ３が、１回転でＮ個の信号を出力し、第２のエンコーダ４が、１回転でＭ個の信号を出力し、動力伝達装置２が、１：Ｎの比で入力軸１０と出力軸１１とを連結するものとする。この場合、第１のエンコーダ３が１回転する毎に、第２のエンコーダ４が１ディジットずつ回転するため、入力軸１０の回転数量を検出することができるとともに、入力軸１０の角度位置を検出することが可能である。よって、このエンコーダ装置は、出力軸１１がＭ回転するまで、入力軸１０の回転におけるＮ×Ｍ個の回転位置、すなわち、絶対位置を検出することが可能である。
【００１８】
すなわち、このエンコーダ装置は、１回転型のアブソリュートエンコーダである第１のエンコーダ３と、１回転型のアブソリュートエンコーダである第２のエンコーダ４とを用いて、エンコーダ装置全体としては、多回転型アブソリュートエンコーダとして機能する。
【００１９】
ところで、エンコーダ装置は、第１の信号処理回路６と第２の信号処理回路５（後述する第２の位置データ検出回路５０）とを有している。たとえば、第１のエンコーダ３が、内部に、第１の信号処理回路６を有している。また、第２のエンコーダ４が、内部に、第２の信号処理回路５を有している。
【００２０】
この第２の信号処理回路５には、第２のエンコーダ４で検出された第２の検出信号が入力される。そして、この第２の信号処理回路５は、第２のエンコーダ４から入力された第２の検出信号に基づいて、予め定められている信号処理により、出力軸１１の角度位置を示す第２の位置データを検出する。すなわち、この第２の信号処理回路５は、入力された第２の検出信号を内挿処理して、第２の位置データを検出する（第２の位置データ検出工程）。
【００２１】
そして、この第２の信号処理回路５は、検出した第２の位置データを、通信線１２を介して第１のエンコーダ３に出力する。なお、この第２の信号処理回路５は、第２の位置データを検出する場合に、たとえば、動力伝達装置２の伝達比に対して少なくとも２倍以上の予め定められている分解能で第２の位置データを検出する。なお、このように少なくとも２倍以上とするのは、後述するように、第２の位置データにより示される出力軸の回転が、回転の前半であるか後半であるかを判定できるようにするためである。
【００２２】
また、第１のエンコーダ３は、内部に、第１の信号処理回路６を有している。この第１の信号処理回路６には、第２のエンコーダ４が検出した第２の位置データが、通信線１２を介して入力される。また、第１の信号処理回路６は、第１のエンコーダ３が検出した第１の検出信号を内挿処理して、入力軸１０の角度位置を示す第１の位置データを検出する（第１の位置データ検出工程）。
【００２３】
そして、第１の信号処理回路６は、検出した第１の位置データと入力された第２の位置データとに基づいて、入力軸１０の回転数量とともに１回転内の角度位置を示す合成位置データを検出する。そして、第１の信号処理回路６は、検出した合成位置データを、通信ライン９介して、コントローラ８に出力する。
【００２４】
これにより、コントローラ８においては、合成位置データにより、多回転型アブソリュートエンコーダとしてのエンコーダ装置から、入力軸１０の回転数量とともに１回転内の角度位置を検出することが可能となる。そして、コントローラ８は、入力された合成位置データに基づいて、モータ制御線１４を介してモータ１の回転を制御する。
【００２５】
なお、第１の信号処理回路６と第２の信号処理回路５とは、設定制御線１３により接続されている。第１の信号処理回路６は、この設定制御線１３を介して、第２の信号処理回路５が内蔵する後述の記憶部に記憶されている設定値を変更する。
【００２６】
たとえば、モータ１の回転軸１０の一方には第１の絶対位置エンコーダ３（１７ビット分解能）が装着され、回転軸１０の他方には、第１の絶対位置エンコーダ３の動力伝達装置２が装着される。動力伝達装置２は減速比３０〜２００である。ここでは、減速比を１００として説明する。動力伝達装置２の出力軸１１には第２の絶対位置エンコーダ４（１１ビット分解能）が装着されており、第１の位置データ検出回路５と第２の位置データ検出回路６から得られた第１の位置データと第２の位置データから、位置データ合成回路（後述する位置データ合成回路６３）で出力軸の１回転分の絶対位置情報を求める。分解能は２１７（１３１０７２）×１００＝１３，１０７，２００となる。第２の位置データは出力軸１０に装着されたＮ極とＳ極との２極の磁石からの磁場強度を、ホール素子により検出して生成される。
【００２７】
［第１実施形態における磁気式回転角度検出装置１００の構成］
次に、第１のエンコーダ３または第２のエンコーダ４の構成について説明する。ここでは、第１のエンコーダ３または第２のエンコーダ４を、磁気式回転角度検出装置１００として説明する。
【００２８】
図２は、この発明の第１実施形態による磁気式回転角度検出装置１００の構成を示す概略ブロック図である。図２（ａ）に示すように、磁気式回転角度検出装置１００は、磁石１０５を有する回転子１０６と、この回転子１０６の周囲に配置された複数の磁気検出素子Ｈ１とＨ２と、その磁気検出素子Ｈ１とＨ２やその他の制御部品を搭載した基板組１０９で構成されている。磁石１０５は、たとえば、永久磁石である。磁気検出素子Ｈ１とＨ２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Ｈ１とＨ２とを、ホール素子Ｈ１とＨ２と称して説明する。
【００２９】
この図２（ａ）において、回転子１０６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１０６の回転に伴い磁石１０５が回転し、ホール素子Ｈ１とＨ２とで検出される磁石１０５からの磁界が変化する。磁気式回転角度検出装置１００は、この磁界の変化を、ホール素子Ｈ１とＨ２との２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１０６の回転角度を検出する。
【００３０】
なお、図２（ａ）を用いて説明した４個のホール素子Ｈ１とＨ２とは、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、２個のホール素子Ｈ１とＨ２とは、たとえば、それぞれ基板組１０９の平面上であって、回転子１０６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１０６の回転軸に対するホール素子Ｈ１とＨ２との角度が、予め定められている角度となるように円周上に配置されている。この予め定められている角度とは、たとえば、９０度である。
【００３１】
ホール素子Ｈ１とＨ２は、２つの出力端子（＋と−）をそれぞれ有している。この２つの出力端子は、後述する合成増幅回路８１および８２の入力端子に接続されている（図２（ｂ）参照）。この図２（ｂ）における符号「Ｈ１−」は、図２（ａ）におけるホール素子Ｈ１の出力端子−から出力される信号を示している。以降、たとえば、ホール素子Ｈ１の出力端子＋から出力される信号を「信号Ｈ１＋」と称し、ホール素子Ｈ１の出力端子−から出力される信号を「信号Ｈ１−」と称して説明する。ホール素子２から出力される信号も、ホール素子Ｈ１から出力される信号と同様に称して説明する。
【００３２】
次に図２（ｂ）を用いて、上述した２個のホール素子で検出した磁界の変化量から回転子１０６の回転角度を検出する磁気式回転角度検出装置１００の構成、すなわち、各ホール素子Ｈ１とＨ２とで検出した検出信号を合成し増幅する合成増幅回路８１および８２（第１の合成回路と第２の合成回路）について説明する。
【００３３】
合成増幅回路８１は、差動の加減算増幅回路を構成しており、抵抗ＲＸ４１（第３の合成回路）と抵抗ＲＸ４２（第４の合成回路）、加減算増幅回路７１３（第１の差動増幅回路）により構成されている。ホール素子Ｈ１から出力される信号Ｈ１−は、抵抗ＲＸ４１を介して、加減算増幅回路７１３の第１の入力端子に、減算信号として入力される。ホール素子Ｈ１から出力される信号Ｈ１＋は、抵抗ＲＸ４２を介して、加減算増幅回路７１３の第２の入力端子に、加算信号として入力される。
【００３４】
後述するように、この抵抗ＲＸ４１は合成部７１１を構成し、この抵抗ＲＸ４２は合成部７１２を構成する。合成部７１１と合成部７１２とでそれぞれ合成された信号が、加減算増幅回路７１３で加減算されるとともに増幅されて、加減算増幅回路７１３の出力端子からＡチャネル（Ａ相）の近似正弦波出力信号として出力される。
【００３５】
上述した加減算増幅回路７１３の加算信号が入力される入力端子は、抵抗Ｒ１２を介して接地されている。また、加減算増幅回路７１３の出力端子は、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４との直列接続を介して接地されている。また、加減算増幅回路７１３の減算信号が入力される入力端子は、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４との接続点に、抵抗Ｒ１１を介して接続されている。
【００３６】
なお、合成増幅回路８１が、それぞれ差動増幅回路として機能するために、抵抗ＲＸ４１と抵抗ＲＸ４２とはそれぞれ同じ抵抗値であり、抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２とは同じ抵抗値であることが望ましい。
【００３７】
合成増幅回路８２は、合成増幅回路８１と同様の構成を有しているが、合成増幅回路８１とは接続されるホール素子が、ホール素子Ｈ１とＨ２とで、異なる。ここでは相違点のみについて説明する。この合成増幅回路８２においては、信号Ｈ２−が抵抗ＲＸ４１を介して、加減算増幅回路７２３に減算信号として入力される。また、信号Ｈ２＋が抵抗ＲＸ４２を介して、加減算増幅回路７２３に加算信号として入力される。
【００３８】
後述するように、この抵抗ＲＸ４１は合成部７２１を構成し、この抵抗ＲＸ４２は合成部７２２を構成する。合成部７２１と合成部７２２とでそれぞれ合成された信号が、加減算増幅回路７２３で加減算されるとともに増幅されて、加減算増幅回路７２３の出力端子からＢチャネル（Ｂ相）の近似正弦波出力信号として出力される。
【００３９】
このＢチャネルの近似正弦波出力信号とは、上述したＡチャネルの近似正弦波出力信号と、電気的に９０度位相の異なる信号である。これは、図２（ａ）を用いて説明したように、ホール素子Ｈ１とＨ２との間の角度が、回転子１０６の回転軸に対して９０度となるように、ホール素子Ｈ１とＨ２とが円周上に配置されているためである。
【００４０】
ところで、一般に、ホール素子の出力にはオフセットがある。このオフセットは、ホール素子が置かれている環境の温度変化に依存する場合がある。そのために、ホール素子の出力は、環境温度の変化に依存して変動してしまう可能性がある。次に、図３から図１０を用いて、図２を用いて説明したホール素子Ｈ１とＨ２とのオフセットをキャンセルすることができる磁気式回転角度検出装置１００の構成について説明する。
【００４１】
まず、図３を用いて、第１実施形態におけるホール素子Ｈ１とＨ２とのオフセットをキャンセルすることができる磁気式回転角度検出装置１００の構成について説明する。この図３に示す磁気式回転角度検出装置１００の構成は、上記に図２を用いて説明した磁気式回転角度検出装置１００の構成に対して、更に、スイッチング回路（切り替え回路）２０−１と２０−２が追加されている。
【００４２】
また、このスイッチング回路２０−１と２０−２を駆動するために、スイッチング回路２０−１と２０−２に定電流を供給する定電流駆動回路１０１と１０２とが追加されている。また、このスイッチング回路２０−１と２０−２とを制御するスイッチング回路制御部（切り替え制御回路）１１２が追加されている。
【００４３】
この図３では、スイッチング回路２０−１と２０−２は、一つのホール素子について８接点４回路の構成であり、アナログスイッチを用いている場合の構成が図示されている。
このアナログスイッチは、たとえば、トランジスタスイッチである。
【００４４】
スイッチング回路２０−１と２０−２は、Ｓ端子をそれぞれ有しており、このＳ端子に入力される信号がＨレベルであるかＬレベルであるかにより、対応付けられているホール素子の入力端子と出力端子との接続を変更する（切り替え工程）。スイッチング回路制御部１１２の出力端子はスイッチング回路２０−１と２０−２がそれぞれ有するＳ端子と接続されており、スイッチング回路制御部１１２はこの出力端子からＨレベルまたはＬレベルの制御信号を出力する。
【００４５】
スイッチング回路制御部１１２のＴ端子には外部から制御信号が入力される。スイッチング回路制御部１１２は、Ｔ端子に外部から入力される制御信号に基づいて、Ｓ端子から出力する電圧を、ＨレベルとＬレベルとのうちいずれのレベルを出力するかを制御する。
また、定電流駆動回路１０１、定電流駆動回路１０２、および、スイッチング回路制御部１１２には、電源電圧＋Ｖがそれぞれの電源端子に入力されている。
【００４６】
次に、ホール素子の入力端子と出力端子とについて説明する。図２を用いて説明したホール素子Ｈ１とＨ２は、２つの入力端子と２つの出力端子（出力端子＋と−）とを、それぞれ有している。このホール素子の入力端子とは、ホール素子に電源が供給される端子である。２つの入力端子は、対応する定電流駆動回路（１０１または１０２）、または、直列接続されているホール素子の入力端子と接続されているか、または、抵抗を介して接地されている。すなわち、２つの入力端子は、電源が供給されるように接続されている。一方、２つの出力端子は、合成増幅回路（例、合成増幅回路８１）の入力端子に接続されている。
【００４７】
スイッチング回路２０−１と２０−２は、対応するホール素子について、２つの入力端子に電源が供給されるように接続され、かつ、２つの出力端子が合成増幅回路の入力端子に接続されている第１の接続状態と、２つの出力端子に電源が供給されるように接続され、かつ、２つの入力端子が合成増幅回路の入力端子に接続されている第２の接続状態と、を切り替えるようにして、ホール素子の出力端子と出力端子との接続を変更する。このようにして、スイッチング回路２０−１と２０−２のそれぞれは、対応するホール素子の、２つの入力端子と２つの出力端子との接続を、それぞれ切り替える。
【００４８】
図３は、たとえば、スイッチング回路２０−１と２０−２のＳ端子に入力されるレベルがＨレベルである場合（上述した第１の接続状態の場合）の図であり、図４は、スイッチング回路２０−１と２０−２のＳ端子に入力されるレベルがＬレベルである場合（上述した第２の接続状態の場合）の図である。
【００４９】
次に、スイッチング回路２０−１と２０−２によるホール素子の入力端子と出力端子との接続の一例について、Ｓ端子に入力される信号がＨレベルの場合とＬレベルの場合とについて詳述する。
【００５０】
Ｓ端子に入力される信号がＨレベルの場合（上述した第１の接続状態の場合）は、ホール素子の接続は図３に示すようになっており、ホール素子Ｈ１においては、定電流駆動回路１０１の出力端子は、スイッチング回路２０−１を介して、ホール素子Ｈ１の第１の入力端子に接続されている。また、ホール素子Ｈ１の第２の入力端子は、スイッチング回路２０−１を介して、接地されている。
また、ホール素子Ｈ１の出力端子＋と−は、スイッチング回路２０−１を介して、図２を用いて説明したように、合成増幅回路８１の入力端子に接続されている。ホール素子Ｈ２接続も、ホール素子Ｈ１の接続と同様である。
【００５１】
一方、Ｓ端子に入力される信号がＬレベルの場合（上述した第２の接続状態の場合）は、ホール素子の接続は図４に示すようになっており、ホール素子Ｈ１においては、定電流駆動回路１０１の出力端子は、スイッチング回路２０−１を介して、ホール素子Ｈ１の出力端子−に接続されている。また、ホール素子Ｈ１の出力端子＋は、スイッチング回路２０−１を介して、接地されている。また、ホール素子Ｈ１の第１の入力端子から信号Ｈ１＋が出力され、ホール素子Ｈ１の第２の入力端子から信号Ｈ１−が出力される。これらの信号は、スイッチング回路２０−１を介して、図２を用いて説明したように、合成増幅回路８１の入力端子に入力される。ホール素子Ｈ２の接続も、ホール素子Ｈ１の接続と同様である。
【００５２】
この図３と図４とに示すように、スイッチング回路２０−１と２０−２との接続状態は、Ｓ端子に入力される電圧レベルがＨレベルとＬレベルとでは、すなわち、第１の接続状態の場合と第２の接続状態の場合とでは、逆になる。
【００５３】
以降においては、図３に示すような第１の接続状態の場合において加減算増幅回路７１３の出力端子から出力されるＡチャネルの近似正弦波出力信号の電圧値を電圧Ｖ１Ａとし、図４に示すような第２の接続状態の場合において加減算増幅回路７１３の出力端子から出力されるＡチャネルの近似正弦波出力信号の電圧値を電圧Ｖ２Ａとして、説明する。同様に、上述した図３に示すような第１の接続状態の場合において加減算増幅回路７２３の出力端子から出力されるＢチャネルの近似正弦波出力信号の電圧値を電圧Ｖ１Ｂとし、図４に示すような第２の接続状態の場合において加減算増幅回路７２３の出力端子から出力されるＢチャネルの近似正弦波出力信号の電圧値を電圧Ｖ２Ｂとして、説明する。また、電圧Ｖ１Ａまたは電圧Ｖ１Ｂを電圧Ｖ１とし、電圧Ｖ２Ａまたは電圧Ｖ２Ｂを電圧Ｖ２として説明する。
【００５４】
次に、ホール素子のオフセットをキャンセルする方法について説明する。ホール素子の等価回路を、図５に示すブリッジ回路に示す。この等価回路において、入力端子の電圧を電圧Ｖｉ（＋）および電圧Ｖｉ（−）とし、出力端子の電圧を電圧Ｖｏ（＋）および電圧Ｖｏ（−）とする。ここで磁場がゼロの場合、図５で出力端子に発生する電圧Ｖｕと、図５の場合に対して図６のように入出端子と出力端子とを入れ換えた場合の出力端子に発生する電圧Ｖｕ’との和を計算すると、ほぼゼロになる。
【００５５】
上述した図５と図６との説明に用いた電圧Ｖｕと電圧Ｖｕ’とは、上述した電圧Ｖ１とＶ２とに相当する。磁場の変化による変化分を「磁気強度比例分」とし、オフセットによる変化分を「Ｘ（オフセット分）」とすると、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とは、次の式１と式２とのようになる。
【００５６】
Ｖ１＝（磁気強度比例分）＋Ｘ（オフセット分） ・・・ （式１）
【００５７】
Ｖ２＝（磁気強度比例分）−Ｘ（オフセット分） ・・・ （式２）
【００５８】
上記に図５及び図６を用いて説明したように、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との平均をとると、「Ｘ（オフセット分）」がキャンセルされる（次の式３参照）。
【００５９】
（Ｖ１＋Ｖ２）／２＝（磁気強度比例分）・・・ （式３）
【００６０】
従って、たとえば、ホール素子の入力端子と出力端子とを入れ換えて測定した測定値の平均、すなわち電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との平均を、ホール素子からの出力として用いる。これにより、ホール素子のオフセットをキャンセルして、ホール素子を用いて磁場を測定することができる。すなわちホール素子を用いて、ホール素子のオフセットをキャンセルして、回転子１０６の回転角度を検出することができる。
【００６１】
上述したホール素子のオフセットキャンセルについては、磁場が変化していない、すなわち、回転子１０６が回転していない場合について説明した。しかし、回転子１０６が回転する場合であっても、スイッチング回路２０−１〜２０−４が切り替えられる期間において、回転子１０６がほぼ回転していないとみなせる場合は、磁場の変化がほぼ無いために、磁場が変化していない場合と同様に、ホール素子のオフセットをキャンセルすることができる。
【００６２】
次に、図７を用いて、ホール素子の入力端子と出力端子とを周期的に入れ換えた場合に、合成増幅回路８１または８２から出力される信号の一例について説明する。以降においては、ホール素子の入力端子と出力端子との入れ換えを、スイッチングと称して説明する。ここでは、スイッチングを、予め定められた期間Ｔ１毎に行うものとして説明する。
【００６３】
期間Ｔ１の間隔のスイッチングに応じて、合成増幅回路８１または８２から出力される出力電圧は、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とを交互に期間Ｔ１で繰り返す。なお、期間Ｔ１の間隔でスイッチングされた場合、合成増幅回路８１または８２から出力される信号は、スイッチングにより生じるノイズを伴って出力される。しかし、このスイッチングにより生じるノイズは、スイッチしてから所定の期間（たとえば数１０ｎｓ程度）が経過した後には、無くなる。そのために、スイッチングした後、スイッチングによりノイズが生じる期間よりも長い予め定められている時間Ｔ２後のデータを、合成増幅回路８１または８２からの出力として測定する。その後、スイッチングして新しいデータが確定したら、その値を新データとして測定する。
【００６４】
このようにして、電圧Ｖ１とＶ２とを、交互に測定することができる。更に、測定した電圧と直近に測定した電圧、すなわち、直近の電圧Ｖ１とＶ２との平均をとることにより、ホール素子のオフセットをキャンセルして、回転子１０６の回転角度を検出することができる。
【００６５】
上述した期間Ｔ１は、このようにして定められる時間Ｔ２よりも長い時間であればいい。よって、期間Ｔ１は、スイッチングによるノイズが生じる期間まで短くすることができる。なお、上述したように、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との測定は、回転子１０６が回転していないとみなせる程、短い時間のうちに行われることが望ましい。そのため、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との測定時間間隔に対応する期間Ｔ１を、スイッチングによるノイズが生じる期間まで短くすることができることは好適である。
【００６６】
なお、時間Ｔ２は、スイッチングにより生じるノイズが消える時間まで短くすることができる。スイッチングにより生じるノイズが消えるまで時間は、上記に図１から図５に示した抵抗の値などに基づいて、シミュレーションや実験により、予め定めることができる。そのため、抵抗の値などに基づいて時間Ｔ２を短時間になるようにし、この短時間になるように予め設定された時間Ｔ２に基づいて、期間Ｔ１を定めることも可能である。
【００６７】
次に、図８に、環境温度を変化させた場合における合成増幅回路８１または８２から出力される信号の電圧値（符号Ｖ１と符号Ｖ２とを参照）と、その平均の電圧値（符号（Ｖ１＋Ｖ２）／２を参照）とを示す。環境温度が変化する場合、環境温度の変化にともないオフセットが変動するため、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とは図８に示すように変動する。しかしなら、期間Ｔ１のスイッチングに応じて出力される電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との平均（Ｖ１＋Ｖ２）／２は、上記に説明したように、オフセットがキャンセルされる。そのために、環境温度が変化しても、平均（Ｖ１＋Ｖ２）／２は一定の電圧値となる。
【００６８】
次に、図９を用いて、上記に説明したように、ホール素子の入力端子と出力端子とを周期的に入れ換えて、ホール素子のオフセットをキャンセルするようにした場合の一例としてのエンコーダ装置の構成について説明する。
【００６９】
このエンコーダ装置は、磁気式回転角度検出装置１００と演算回路２００とを備えている。磁気式回転角度検出装置１００は、上記に説明した磁気式回転角度検出装置１００と同様の構成を有している。磁気式回転角度検出装置１００は、ホール素子をスイッチングしつつ、ＡチャネルとＢチャネルとの近似正弦波出力信号を出力する。演算回路２００は、磁気式回転角度検出装置１００が有するホール素子のスイッチングを制御するとともに、磁気式回転角度検出装置１００から出力される信号から、上述したように平均（Ｖ１＋Ｖ２）／２を、ＡチャネルとＢチャネル毎に算出する。また、演算回路２００は、ＡチャネルとＢチャネル毎に算出した平均（Ｖ１＋Ｖ２）／２に基づいて、回転子１０６の回転角度を算出する。
【００７０】
演算回路２００は、ＡＤコンバータ２０１（変換回路）と演算制御部２０２（回転角度検出回路）とを有している。演算制御部２０２は、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、専用の論理回路のうちのいずれか、または、これらの組み合わせであってもよい。
【００７１】
この演算制御部２０２は、上述した期間Ｔ１のタイミングを示すクロック信号（図９の符号Ｔ１参照）を、磁気式回転角度検出装置１００に、期間Ｔ１で周期的に送信する。以降、この信号を、Ｔ１信号と称して説明する。このＴ１信号は、磁気式回転角度検出装置１００が有するスイッチング回路制御部１１２のＴ端子に入力される。
【００７２】
また、演算制御部２０２は、ＡＤコンバータ２０１に、Ｔ１信号と同一周波数で、位相がＴ１信号と半分ずれた信号を、期間Ｔ１で周期的に出力する。この信号が、上述した時間Ｔ２を示す信号に相当し、以降、Ｔ２信号として説明する。ここでは、Ｔ２信号を、Ｔ１信号と位相が半分ずれた信号としているが、この位相のずれは、上述したように、スイッチングにより生じるノイズが消えるまでの時間よりも長い時間に対応する位相であってもよい。
【００７３】
磁気式回転角度検出装置１００のスイッチング回路制御部１１２は、Ｔ端子に入力されるＴ１信号に基づいて、ＨレベルとＬレベルとの電圧となる信号を、期間Ｔ１で交互に出力端子から出力する。これにより、スイッチング回路２０−１と２０−２とがホール素子のスイッチングを制御し、磁気式回転角度検出装置１００の合成増幅回路８１または８２からは、図７に示したようなアナログ信号がそれぞれ出力される。
【００７４】
なお、図２から図８の説明においては、合成増幅回路８１および８２の抵抗Ｒ１２とＲ１４はそれぞれ接地されているとして説明したが、図９に示すように、合成増幅回路８１および８２の抵抗Ｒ１２とＲ１４はそれぞれ基準電位ＲＥＦに共通に接続されていてもよい。この合成増幅回路８１および８２の基準電位ＲＥＦは、演算回路２００のＡＤコンバータ２０１に入力される。
【００７５】
ＡＤコンバータ２０１は、演算制御部２０２から入力されるＴ２信号に応じて、磁気式回転角度検出装置１００の合成増幅回路８１または８２から出力されるアナログ信号を、合成増幅回路８１と８２に対応するチャネル毎にデジタル信号に変換して、演算制御部２０２に出力する。また、ＡＤコンバータ２０１は、演算制御部２０２から入力されるＴ２信号に応じて、合成増幅回路８１および８２の基準電位ＲＥＦを、デジタル信号に変換して、演算制御部２０２に出力する。
【００７６】
演算制御部２０２は、ＡＤコンバータ２０１から出力されるデジタル信号に変換されたチャネル毎のアナログ信号を、期間Ｔ１ごとに読み取り、チャネル毎に、今回読み取った値と直前に読み取った値との平均をとる。また、演算制御部２０２は、チャネル毎の平均に基づいて、たとえば内挿処理により、回転子１０６の回転角度を算出する。
【００７７】
また、演算制御部２０２は、ＡＤコンバータ２０１から出力されるデジタル信号に変換された基準電位ＲＥＦを期間Ｔ１ごとに読み取る。このデジタル信号に変換された基準電位ＲＥＦに基づいて、演算制御部２０２は、ＡＤコンバータ２０１から出力されるデジタル信号に変換されたチャネル毎のアナログ信号を、基準電位ＲＥＦの変動を除去するようにして、補正してもよい。たとえば、演算制御部２０２は、ＡＤコンバータ２０１から出力されるデジタル信号に変換されたチャネル毎のアナログ信号のそれぞれから、デジタル信号に変換された基準電位ＲＥＦを減算して、デジタル信号に変換されたチャネル毎のアナログ信号とする。
【００７８】
図９を用いて説明したエンコーダ装置は、スイッチング回路２０を用いることによりホール素子からの出力をオフセットに依存しないようにして読み出せるために、環境温度に依存することなく、回転子１０６の回転角度を検出する精度の安定度の向上が図れる。
【００７９】
次に、図１０を用いて、図９を用いて説明したＡＤコンバータ２０１が、演算制御部２０２から入力されるＴ２信号に応じて、磁気式回転角度検出装置１００の合成増幅回路８１と８２から出力されるアナログ信号（Ａ相とＢ相に対応）、および、基準電位ＲＥＦのそれぞれを、デジタル信号に変換するタイミングについて説明する。
【００８０】
ここでは、制御信号が、時刻ｔ１で立上り、時刻ｔ１１で立下り、時刻ｔ２１で立上る場合について説明する。また、Ａ相、Ｂ相、および、基準電位ＲＥＦを、順に変換するとともに、制御信号の立上りから立下り、または、立下りから立上りの期間において、それぞれ、３回変換して平均をとる場合について説明する。
【００８１】
制御信号に従って、スイッチング回路２０−１と２０−２との接続状態を変更するが、図１０に示すように、スイッチング回路２０−１と２０−２との接続状態を変更するタイミングでは、アナログ信号であるＡ相、Ｂ相、および、基準電位ＲＥＦに、ノイズが発生する可能性がある。
【００８２】
そこで、ＡＤコンバータ２０１は、スイッチング回路２０−１と２０−２との接続状態が変更された後、信号が安定した時点で、予め定められた第１の連続するタイミングでＡ相を３回、予め定められた第２の連続するタイミングでＢ相を３回、予め定められた第３の連続するタイミングで基準電位ＲＥＦ３回のデータを取得する。図１０に示すように、時刻ｔ１で制御信号が立ち上がった後、ＡＤコンバータ２０１は、時刻ｔ２とｔ３とｔ４とのタイミングで、Ａ相を３回取得する。続く時刻ｔ５とｔ６とｔ７とのタイミングで、Ｂ相を３回取得する。続く時刻ｔ８とｔ９とｔ１０とのタイミングで、基準電位ＲＥＦを３回取得する。このように３回取得しているのは、３回取得した値を、演算制御部２０２で平均化するためである。
【００８３】
たとえば、上記時刻の間隔が１ｍｓ毎であるとし、制御信号の立下りを基準とすると、最初のＡ相は１ｍｓから３回、Ｂ相は２ｍｓから３回、基準電位ＲＥＦは３ｍｓから３回取得される。そして続く制御信号の立下りは４ｍｓとなり、基準信号ＲＥＦは５ｍｓから３回、Ｂ相は６ｍｓから３回、Ａ相は７ｍｓから３回取得される。
【００８４】
なお、制御信号の立上がりでは、Ａ相、Ｂ相、基準信号ＲＥＦの順に取得し、制御信号の立下りでは、制御信号の立上がりとは逆に、基準信号ＲＥＦＢ相、Ａ相の順に取得している。これは、制御信号の立下りを基準として、制御信号の立下と立下りとの１周期において各信号の１回目を取得するタイミングについては、Ａ相（１＋７）／２＝４ｍｓ、Ｂ相（２＋６）／２＝４ｍｓ、基準信号ＲＥＦ（３＋５）／２＝４ｍｓとなり、計算上すべて４ｍｓになる。このようにして取得するのは、取得する位置を計算するのに用いる信号に時間差があると、検出する位置が、正確な位置とならないからである。なお、ここでは、この１０ｍｓの間には速度変化がないものとして説明している。
【００８５】
なお、Ａ相とＢ相と基準信号ＲＥＦとの間に時間差があるのはＡＤコンバータの仕様によるものであり、本実施形態では３入力１ｃｈのＡＤコンバータを用いた場合を想定している。位置を計算するには、Ａ相を取得するタイミングと、Ｂ相を取得するタイミングとに時間差があると、回転軸の回転時には誤差が生じる可能性がある。計算上の同時性を保つために、図１０に示すとともに、上記に説明したように、制御信号の立上がりを基準として、制御信号の立下りと制御信号の立上がりとにおいて、各相の信号を逆の順序で取得して、各相の値を平均する（この場合、各信号６回分の平均）。その結果、Ａ相、Ｂ相、基準信号ＲＥＦの平均から求めた値は、時刻位置として、それぞれ、制御信号の立下り（時刻ｔ１１）のタイミングで取得した値に相当することになる。
【００８６】
なお、ＡＤコンバータ２０１が、３ｃｈを並列に取得できる３入力３ｃｈのＡＤコンバータであれば、図１０を用いて説明した処理は不要である。
【００８７】
次に、図１１を用いて、図１を用いて説明したエンコーダ装置の構成、特に、第２の信号処理回路５と第１の信号処理回路６との構成について説明する。同図において、図１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８８】
＜第２の信号処理回路５と第１の信号処理回路６との構成＞
第２の信号処理回路５は第２の位置データ検出回路５０を有している。この第２の位置データ検出回路５０は、第２の内挿回路５１と、第２の位置検出回路５２と、送信信号生成出力部５３と、伝達比情報記憶部５６と、第１の分解能記憶部５７と、第２の分解能記憶部５８と、を有する。一方、第１の信号処理回路６は、第１の位置データ検出回路６１と、第２の位置データ補正回路６２と、位置データ合成回路６３と、回転数量記憶部６４と、外部通信回路６５と、伝達比情報記憶部６６と、第１の分解能記憶部６７と、第２の分解能記憶部６８と、を有している。
【００８９】
なお、図１を用いて説明したように、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とはＡ相とＢ相との２相擬似正弦波を、図９の磁気式回転角度検出装置１００のように出力する。そして、第１の信号処理回路６が有する第１の位置データ検出回路６１、または、第２の信号処理回路５が有する第２の位置データ検出回路５０（第２の内挿回路５１）は、図９の演算回路２００に相当する構成を有している。
【００９０】
＜第２の信号処理回路５の各構成＞
図１１の説明に戻り、まず、第２の信号処理回路５が有する第２の位置データ検出回路５０の各構成について説明する。伝達比情報記憶部５６には、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とを連結する予め定められている動力伝達装置２の伝達比の値を示す情報が、伝達比情報として予め記憶されている。第１の分解能記憶部５７には、第１の位置データ検出回路６１の分解能が第１の分解能として予め記憶されている。第２の分解能記憶部５８には、第２の位置データ検出回路５０の分解能が第２の分解能として予め記憶されている。
【００９１】
第２の内挿回路５１は、第２のエンコーダ４から入力された第２の検出信号を内挿処理して第２の位置データを検出する。第２の位置検出回路５２は、第２の内挿回路５１が検出した第２の位置データと伝達比情報記憶部５６から読み出した伝達比情報とを乗じた値を、第２の分解能記憶部５８から読み出した第２の分解能の値で除算した値の整数部分の値を回転数量として算出するとともに、この除算した値の少数部分の値に第１の分解能記憶部５７から読み出した第１の分解能の値を乗じた値を推定値として算出する。この推定値とは、第１のエンコーダ３により正確に検出される第１の位置データを、第２のエンコーダ４が検出した第２の検出信号に基づいて算出して推定する位置データである。
【００９２】
たとえば、第２の位置検出回路５２は回転数量ｍと推定値ｓとを次の式により算出する。
【００９３】
ｍ＝ＩＮＴ（ｎ（Ｐ２／Ｒ２）） ・・・ （式４）
【００９４】
ｓ＝Ｒ１×（ｎ（Ｐ２／Ｒ２）−ｍ） ・・・ （式５）
【００９５】
上記の式４と式５とにおいて、Ｐ２は第２の内挿回路５１が検出した第２の位置データであり、Ｒ１は第１の分解能記憶部５７に記憶されている第１の分解能であり、Ｒ２は第２の分解能記憶部５８に記憶されている第２の分解能であり、ｎは伝達比情報記憶部５６から読み出した伝達比情報である。なお、ＩＮＴは、小数点以下を切り捨てて、整数部分のみを抽出する演算子である。
【００９６】
このように、この第２の位置データ検出回路５０は、第２の内挿回路５１と第２の位置検出回路５２とにより、第２のエンコーダ４が検出した第２の検出信号を内挿処理した値と伝達比情報記憶部５６から読み出した伝達比情報とに基づいて、第１のエンコーダ３の回転数量を算出するとともに第１の位置データに対応する位置データを推定値として算出する。
【００９７】
送信信号生成出力部５３は、第２の位置検出回路５２が算出した推定値に基づいて、入力軸１０の回転数量の値を示す送信信号を生成して第２の位置データ補正回路６２に出力する。この送信信号生成出力部５３は、送信信号を、たとえば、互いに位相が９０度異なる第１の矩形波信号である多回転Ａ信号と第２の矩形波信号である多回転Ｂ信号である２相信号として生成して出力する（図１２参照）。なお、この２相信号は、外来のノイズなどに耐性を有するようにするために、波形が矩形波となる２相矩形波信号であることが望ましい。
【００９８】
この図１２においては、入力軸が１回転することに応じて、すなわち、第１の位置データの値が０から１３１０７１をとることに応じて、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬ、ＨとＨ、ＬとＨ、および、ＬとＬ、という信号パターンに変化する。ここで、ＨとＬとは、たとえば、電気信号の電位で予め定められたハイレベルとロウレベルとである。
そして、入力軸が１回転する毎に、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とは、上記の信号パターンを繰り返す。
【００９９】
この送信信号生成出力部５３が生成する多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とは、入力軸の１回転において、伝達比ｎと第２の位置データ検出回路５０の分解能Ｒ２とにより、次の関係となる。
【０１００】
多回転Ａ信号は、Ｒ２／４ｎの剰余が０から２ｎの期間はＨ、それ以外はＬとなる。一方、多回転Ｂ信号は、Ｒ２／４ｎの剰余がｎから３ｎの期間はＨ、それ以外はＬとなる。
【０１０１】
送信信号生成出力部５３は、たとえば、次のようにして、上述した多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とを生成する。送信信号生成出力部５３は、第２の位置検出回路５２の算出した推定値に、第２の位置データ検出回路５０の分解能Ｒ２を乗じた値に対して、４ｎで除算した値が、０から２ｎであれば、多回転Ａ信号をＨとして出力し、それ以外であれば、多回転Ａ信号をＬとして出力する。また、送信信号生成出力部５３は、第２の位置検出回路５２の算出した推定値に、第２の位置データ検出回路５０の分解能Ｒ２を乗じた値に対して、４ｎで除算した値が、１ｎから３ｎであれば、多回転Ｂ信号をＨとして出力し、それ以外であれば、多回転Ｂ信号をＬとして出力する。
【０１０２】
＜第１の信号処理回路６の各構成＞
次に、第１の信号処理回路６の各構成について説明する。伝達比情報記憶部６６には、伝達比情報記憶部５６と同様に、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とを連結する予め定められている動力伝達装置２の伝達比の値を示す情報が、伝達比情報として予め記憶されている。第１の分解能記憶部６７には、第１の分解能記憶部５７と同様に、第１の位置データ検出回路６１の分解能が第１の分解能として予め記憶されている。第２の分解能記憶部６８には、第２の分解能記憶部５８と同様に、第２の位置データ検出回路５０の分解能が第２の分解能として予め記憶されている。
【０１０３】
第１の位置データ検出回路６１は、第１のエンコーダ３から入力された第１の検出信号に基づいて、予め定められている第１の信号処理（内挿処理）により、入力軸１０の角度位置を示す第１の位置データを検出する。
【０１０４】
第２の位置データ補正回路６２は、第２の位置データ検出回路５０が検出した第２の位置データを、この第２の位置データと第１の位置データ検出回路６１が検出した第１の位置データとに基いて予め定められている補正処理により補正する。
【０１０５】
位置データ合成回路６３は、第２の位置データ補正回路６２が補正した第１のエンコーダ３の回転数量の値と、第１の位置データ検出回路６１が検出した第１の位置データの値とに基づいて、合成位置データを生成する（位置データ合成工程）。なお、この位置データ合成回路６３は、第１の位置データ検出回路６１が検出した第１の位置データと、第２の位置データ検出回路５０が検出した第２の位置データとを合成する場合に、伝達比情報記憶部６６から読み出した伝達比情報に基づいて合成位置データを合成する。
【０１０６】
また、この位置データ合成回路６３は、詳細には、第１の位置データ検出回路６１が検出した第１の位置データと、第２の位置データ検出回路５０が検出した第２の位置データとを合成する場合に、伝達比情報記憶部６６から読み出した伝達比情報、第１の分解能記憶部６７から読み出した第１の分解能、および、第２の分解能記憶部６８から読み出した第２の分解能に基づいて、予め定められている算出方法により、合成位置データを合成する。
【０１０７】
例えば、位置データ合成回路６３は、合成位置データを、次の式６により算出する。
【０１０８】
合成位置データ＝Ｐ１＋Ｒ１×ＩＮＴ（ｎ×Ｐ２／Ｒ２） ・・・ （式６）
【０１０９】
ここで、Ｐ１は第１の位置データであり、Ｐ２は第２の位置データであり、ｎはギア比である。また、Ｒ１は第１の位置データ検出回路６１の分解能であり、Ｒ２は第２の位置データ検出回路５０の分解能である。なお、ＩＮＴは、小数点以下を切り捨てて、整数部分のみを抽出する演算子である。
【０１１０】
位置データ合成回路６３は、この式４により、第２の位置データ検出回路５０の一回転内の位置割合（Ｐ２／Ｒ２）にギア比（ｎ）を乗じた値の整数部分（ＩＮＴ）を算出し、この算出した整数部分の値に第１の位置データ検出回路５０の分解能の値（Ｒ１）を乗じた値に第１の位置データ（Ｐ１）の値を加算した値を、合成位置データとして算出する。
【０１１１】
また、位置データ合成回路６３は、位置データ合成回路６３が生成した合成位置データを、外部通信回路６５を介して、通信ライン９を通じてコントローラ８に出力する。
【０１１２】
また、外部通信回路６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８との間の通信処理を実行する。たとえば、外部通信回路６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８から受信した伝達比情報を、伝達比情報記憶部６６に記憶させるとともに、設定制御線１３を介して伝達比情報記憶部５６に記憶させる。
【０１１３】
また、外部通信回路６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８から受信した第１の分解能を、第１の分解能記憶部６７に記憶させるとともに、設定制御線１３を介して第１の分解能記憶部５７に記憶させる。また、外部通信回路６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８から受信した第２の分解能を、第２の分解能記憶部６８に記憶させるとともに、設定制御線１３を介して第２の分解能記憶部５８に記憶させる。
【０１１４】
なお、この伝達比情報記憶部６６および伝達比情報記憶部５６は、それぞれ、たとえば、不揮発性メモリである。そのため、伝達比情報記憶部６６に記憶された伝達比情報の値は、一度設定されれば、エンコーダ装置の電源が落ちても、消えることは無い。本構成により、エンコーダ装置で使用可能な動力伝達装置２および動力伝達装置２の伝達比の、選択肢を広げることが可能となる。
【０１１５】
また、第１の分解能記憶部５７、第１の分解能記憶部６７、第２の分解能記憶部５８、および、第２の分解能記憶部６８も、伝達比情報記憶部６６および伝達比情報記憶部５６と同様に、それぞれ、たとえば、不揮発性メモリである。そのため、同様に、エンコーダ装置で使用可能な第１の位置データ検出回路６１および第２の位置データ検出回路５０の分解能の値について、選択肢を広げることが可能となる。
【０１１６】
回転数量記憶部６４には、第２のエンコーダ４で検出された入力軸１０の回転数量の値が記憶されている。そして、第２の位置データ補正回路６２は、第２の信号処理回路５からの送信信号の受信に応じて、回転数量記憶部６４に記憶されている回転数量の値を、１上げるまたは１下げることにより、この回転数量の値を検出する。
【０１１７】
この回転数量記憶部６４には、エンコーダ装置の起動時に、第２のエンコーダ４で検出された入力軸１０の回転数量の値が記憶される。たとえば、エンコーダ装置の起動時に、第２の信号処理回路５の送信信号生成出力部５３は、１ＫＨｚの周期で、図１２を用いて説明した多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号との信号パターンを回転数量分だけ繰り返して、回転数量分の多回転信号を初期値設定信号として出力する。そして、第２の位置データ補正回路６２は、第２の信号処理回路５の送信信号生成出力部５３から受信した初期値設定信号に対応する値を、回転数量記憶部６４に記憶させる。その結果、回転数量記憶部６４には、回転数量の情報が記憶される。
【０１１８】
以降、第２の位置データ補正回路６２は、第２の信号処理回路５からの送信信号の受信に応じて、回転数量記憶部６４に記憶されている回転数量の値を上げるか、または、下げる。また誤差補正回路６２１は、動力伝達装置の角度誤差を補正する。このようにして、入力軸１０の回転数量の値が、出力軸１１の回転から検出されている。
【０１１９】
＜第２の位置データ補正回路６２の詳細＞
次に、第２の位置データ補正回路６２の構成を、より具体的に説明する。たとえば、入力軸１０の回転位置を示す第１の位置データと、出力軸１１の回転位置を示す第２の位置データとの間には、ずれが生じる可能性がある。これは、たとえば、入力軸１０と動力伝達装置２、および、動力伝達装置２と出力軸１１との間の噛み合わせに起因するずれであり、物理的に生じるものである。
【０１２０】
そのため、図１３に示すように、第２の位置データから算出される回転数量（ｍ）と、入力軸１０の回転位置を示す第１の位置データ（Ｐ１）との間にも、変化するタイミングにおいて、ずれが生じる可能性がある。このようなずれが生じていると、位置データ合成回路６３は、正常に合成位置データを生成することができない。そこで、第２の位置データ補正回路６２は、このようにずれがある場合にも、位置データ合成回路６３が、正常に合成位置データを生成することができるように、図１４に示すように、補正値Δｍを算出して、この算出した補正値Δｍを回転数量（ｍ）に加算して補正する。
【０１２１】
ここでは、図１３と図１４とを用いて、第２の位置データ補正回路６２による、回転数量の補正方法について説明する。なお、ここでは、第１の位置データの値が１７ビットである場合について説明する。
【０１２２】
図１３に示すように、入力軸１０が回転するにともない出力軸１１が回転し、第２の位置データの値Ｐ２に基づいて回転数量ｍが算出される。また、第１の位置データの値Ｐ１は０から１３１０７１（＝２１７−１）の値を繰り返す。すなわち、第１の位置データの値Ｐ１は０から１３１０７１（＝２１７−１）の値を繰り返すことに応じて、たとえば、回転数量ｍが１０、１１、１２と順に変化する。この第１の位置データの値Ｐ１により検出される入力軸回転数量の変化位置（たとえば、第１の位置データの値Ｐ１が０となるタイミング）と、回転数量ｍの変化するタイミングとの間には、ずれがある。
【０１２３】
図１４に示すように、第２の位置データ補正回路６２は、たとえば、第１の位置データの値Ｐ１の値が、０から３２７６７（＝２１７×１／４−１）の範囲にあり、かつ、算出された回転数量ｍが後半である場合には、回転数量ｍの値に補正値Δｍ（＝１）を加算して、回転数量ｍの値を補正する。ここで、算出された回転数量ｍが後半であるとは、算出された回転数量ｍの値が、ｍではあるが、ｍ＋１に近いことを意味している。
【０１２４】
また、図１４に示すように、第２の位置データ補正回路６２は、たとえば、第１の位置データの値Ｐ１の値が、９８３０４（＝２１７×３／４−１）から１３１０７１（＝２１７−１）の範囲にあり、かつ、算出された回転数量ｍが前半である場合には、回転数量ｍの値に補正値Δｍ（＝−１）を加算して、回転数量ｍの値を補正する。ここで、算出された回転数量ｍが前半であるとは、算出された回転数量ｍの値が、ｍではあるが、ｍ−１に近いことを意味している。
【０１２５】
ところで、算出された回転数量ｍが後半であるか前半であるかという判定は、推定値の値に基づいて判定する。たとえば、第２の位置データ補正回路６２は、第２の位置検出回路５２の算出した推定値の値が、０．５（半周）よりも小さい場合には前半であると判定し、推定値の値が０．５（半周）以上である場合には後半であると判定する。
【０１２６】
なお、図１４においては、第１のエンコーダ３が検出した回転数量の値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半１／４の領域（０から３２７６７）であるか後半１／４の領域であるか（９８３０４から１３１０７１）を判定した。しかし、ずれを検出するためには、第１のエンコーダ３が検出した回転数量の値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半の領域であるか後半の領域であるかを判定してもよい。
【０１２７】
よって、第２の位置データ補正回路６２は、第２の位置検出回路５２の算出した推定値の値によって推定される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域であるか後半領域を判定し、第１のエンコーダ３が検出した回転数量の値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域であるか後半領域であるかを判定するようにしてもよい。そして、第２の位置データ補正回路６２は、この２つの判定結果が異なる場合には、第２の位置検出回路５２の算出した回転数量の値を、補正するようにしてもよい。
【０１２８】
具体的には、第２の位置データ補正回路６２は、第２の位置検出回路５２の算出した推定値の値によって推定される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の後半領域であり、かつ、第１の位置データ検出回路６１が検出した第１の位置データの値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域である場合には、第２の位置検出回路５２の算出した回転数量の値に１を加算して補正する。
【０１２９】
また、第２の位置データ補正回路６２は、逆に、第２の位置検出回路５２の算出した推定値の値によって推定した入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域であり、かつ、第１の位置データ検出回路６１が検出した第１の位置データの値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の後半領域である場合には、第２の位置検出回路５２の算出した回転数量の値に−１を加算して、すなわち、１を減算して補正する。
【０１３０】
ところで、第２の位置データ補正回路６２は、第２の位置データ検出回路５０の送信信号生成出力部５３から入力した送信信号に基づいて、回転数量の入力軸１０の回転位置が入力軸１０の１回転において回転の前半領域であるか後半領域であるかを判定して回転数量の値を補正する。
【０１３１】
ここでは、第２の位置データ補正回路６２に入力される信号が、図１２に示すように多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号との２相矩形波の場合について説明する。
【０１３２】
たとえば、図１２に示すように、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とは、入力軸が１回転する毎に、ＨとＬ、ＨとＨ、ＬとＨ、および、ＬとＬ、という信号パターンで変化する。これにより、第２の位置データ補正回路６２は、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬまたはＨとＨの場合は、入力軸の１回転において回転の前半領域であると判定する。逆に、第２の位置データ補正回路６２は、ＬとＨまたはＬとＬの場合は、入力軸の１回転において回転の後半領域であると判定する。
【０１３３】
より詳細には、第２の位置データ補正回路６２は、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬの場合は、入力軸の１回転において回転の開始１／４の領域であると判定する。また、第２の位置データ補正回路６２は、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＬとＬの場合は、入力軸の１回転において回転の終了１／４の領域であると判定する。
【０１３４】
また、第２の位置データ補正回路６２は、入力された多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬ、ＨとＨ、ＬとＨ、および、ＬとＬ、という信号パターンで順に変化することを検出することにより、入力軸が１回転したことを検出する。また、逆に、第２の位置データ補正回路６２は、入力された多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＬとＬ、ＬとＨ、ＨとＨ、および、ＨとＬ、という信号パターンで順に変化することを検出することにより、入力軸が逆方向に１回転、すなわち、−１回転したことを検出する。
【０１３５】
上記の説明においては、第２の位置データ補正回路６２に入力される信号が、図１２に示すように多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号との２相矩形波の場合について説明したが、第２の位置データ補正回路６２における信号処理は、この２相矩形波が２相正弦波信号である場合も同様である。
【０１３６】
たとえば２相正弦波信号の場合には、第２の位置データ補正回路６２の内部において２相正弦波信号を２相矩形波に変換し、この変換した２相矩形波に基づいて、第２の位置データ補正回路６２は、上記に図１３と図１４とを用いて説明した信号処理を実行するようにしてもよい。
【０１３７】
また、この２相正弦波信号とは、第２の信号処理回路５から第１の信号処理回路６へ推定値ｓを出力する場合の信号と同一であってもよい。この場合でも、位置データ合成回路６３は、故障検出回路６２２および第２の位置データ補正回路６２により補正された値を用いて、合成位置データを生成することができる。
【０１３８】
また２相正弦波信号の場合には、第２の信号処理回路５から第１の信号処理回路６へ推定値ｓを出力することができることから、第１の位置データが異常な値となる場合であっても、位置データ合成回路６３は、第１の位置データに代えて推定値ｓを用いて、上述した式５により合成位置データを生成することができる。
【０１３９】
なお、上述したように、第２の位置データは位置データ合成回路にシリアルデータで送信される。一方モータの出力軸の回転位置を表す第１の検出信号から求めた第１の位置データも位置データ合成回路に入力される。位置データ合成回路では、モータ入力軸の位置と回転数量の変化点を合致させる処理を行なう。
【０１４０】
この処理について図１５に示す表を用いて説明する。この図１５では、第１の位置データ（モータの回転角度）を列に記載し、第２の位置データ（出力軸の回転角度）を行に表している。減速機の減速比は１００であるので、左から２列目の数値は3.6度ごとに回転数値が１上がっていく。単位は度である。第２の位置データから求めた多回転数値が左から３列目である。この値と第１の位置データの関係から求めた数値、０、−１、＋１、ERRORを図１６の表にまとめてある。
【０１４１】
この表は、たとえば、補正値記憶部に予め記憶されていてもよい。たとえば、この補正値記憶部には、計数した回転数量と第１の位置データ検出回路が検出した第１の位置データとに関連付けて、計数した回転数量を補正する補正値が予め記憶されているようにしてもよい。そして、第２の位置データ補正回路は、計数した回転数量と第１の位置データ検出回路が検出した第１の位置データとに関連付けられている補正値を補正値記憶部から読み出し、当該読み出した補正値を、計数した回転数量に加算して、計数した回転数量を補正するようにしてもよい。
【０１４２】
［第２の実施形態］
次に、図１７を用いて、この発明の第２実施形態による磁気式回転角度検出装置１００の構成について説明する。図２から図４を用いて上述した第１実施形態による磁気式回転角度検出装置１００の構成と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１４３】
図１７（ａ）に示すように、第２実施形態による磁気式回転角度検出装置１００は、図２（ａ）に示す第２実施形態による磁気式回転角度検出装置１００に対比して、更に、ホール素子Ｈ３とＨ４とを有している。すなわち、第２実施形態による磁気式回転角度検出装置１００は、ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４の、合計４個のホール素子を有している。
【０１４４】
この図１７（ａ）において、回転子１０６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１０６の回転に伴い磁石１０５が回転し、ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４で検出される磁石１０５からの磁界が変化する。磁気式回転角度検出装置１００は、この磁界の変化を、ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４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１０６の回転角度を検出する。
【０１４５】
なお、図１７（ａ）を用いて説明した４個のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４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Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４は、たとえば、それぞれ基板組１０９の平面上であって、回転子１０６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１０６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Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４は、等間隔（この場合は、回転子１０６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Ｈ１とＨ３およびホール素子Ｈ２とＨ４は、回転子１０６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１０６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。
【０１４６】
次に図１７（ｂ）を用いて、上述した４個のホール素子で検出した磁界の変化量から回転子１０６の回転角度を検出する磁気式回転角度検出装置１００の構成、すなわち、各ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４で検出した検出信号を合成し増幅する合成増幅回路８１および８２（第１の合成回路と第２の合成回路）について説明する。
【０１４７】
合成増幅回路８１は、差動の加減算増幅回路を構成しており、４個のホール素子から出力される信号を合成する合成部７１１（第３の合成回路）および合成部７１２（第４の合成回路）と、加減算増幅回路７１３（第１の差動増幅回路）と、により構成されている。
合成部７１１は、２個の抵抗ＲＸ４１により構成されている。合成部７１２は、２個の抵抗ＲＸ４２により構成されている。２個の抵抗ＲＸ４１の第１の端子には、対応するホール素子Ｈ１とＨ３との出力端子がそれぞれ接続されており、２個の抵抗ＲＸ４１の第２の端子は結合されて、加減算増幅回路７１３の第１の入力端子に接続されている。２個の抵抗ＲＸ４２の接続も、２個の抵抗ＲＸ４１の接続と同様である。
【０１４８】
合成部７１１は、信号Ｈ１−と信号Ｈ３＋の２信号を合成する。たとえば、信号Ｈ１−と信号Ｈ３＋との２信号が、それぞれの信号に対応する合成部７１１が有する抵抗ＲＸ４１の第１の端子に入力される。そして、各抵抗ＲＸ４１の第２の端子から出力される信号が、各抵抗ＲＸ４１の第２の端子の接続点で合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路７１３に減算信号として入力される。
【０１４９】
一方、合成部７１２は、信号Ｈ１＋と信号Ｈ３−の２信号を合成する。たとえば、信号Ｈ１＋と信号Ｈ３−との２信号が、それぞれの信号に対応する合成部７１２が有する抵抗ＲＸ４２の第１の端子に入力される。そして、各抵抗ＲＸ４２の第２の端子から出力される信号が、各抵抗ＲＸ４１の第２の端子の接続点で合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路７１３に加算信号として入力される。
【０１５０】
合成部７１１と合成部７１２とでそれぞれ合成された信号が、図２（ｂ）に示す第１実施形態による磁気式回転角度検出装置１００の合成増幅回路８１と同様に、加減算増幅回路７１３で加減算されるとともに増幅されて、加減算増幅回路７１３の出力端子からＡチャネル（Ａ相）の近似正弦波出力信号として出力される。
【０１５１】
合成増幅回路８２は、合成増幅回路８１と同様の構成を有しているが、合成増幅回路８１とはホール素子との接続方法が異なる。ここでは相違点のみについて説明する。
【０１５２】
この合成増幅回路８２においては、信号Ｈ２−と信号Ｈ４＋の２信号が、それぞれの信号に対応する合成部７２１が有する抵抗ＲＸ４１の第１の端子に入力される。そして、各抵抗ＲＸ４１の第２の端子から出力される信号が合成されることにより、この合成部７２１で信号Ｈ２−と信号Ｈ４＋の２信号が合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路７２３に減算信号として入力される。
【０１５３】
一方、信号Ｈ２＋と信号Ｈ４−の２信号が、それぞれの信号に対応する合成部７２２が有する抵抗ＲＸ４２の第１の端子に入力される。そして、各抵抗ＲＸ４２の第２の端子から出力される信号が合成されることにより、この合成部７２２で信号Ｈ２＋と信号Ｈ４−の２信号が合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路７２３に加算信号として入力される。
【０１５４】
合成部７２１と合成部７２２とでそれぞれ合成された信号が加減算増幅回路７２３で加減算されるとともに増幅されて、加減算増幅回路７２３の出力端子からＢチャネル（Ｂ相）の近似正弦波出力信号として出力される。このＢチャネルの近似正弦波出力信号とは、上述したＡチャネルの近似正弦波出力信号と、電気的に９０度位相の異なる信号である。
【０１５５】
上述した第２実施形態によれば、対向するホール素子により、磁石１０５のＮ極とＳ極とを検出するようにして、出力信号を増大させることができる。また、Ｎ極とＳ極とを検出することにより、検出精度を向上させることができる。
【０１５６】
次に、図１８と図１９とを用いて第２実施形態の場合について、ホール素子のオフセットをキャンセルすることができる磁気式回転角度検出装置１００について説明する。
【０１５７】
まず、図１８を用いて、第２実施形態で用いる磁気式回転角度検出装置１００の構成について説明する。この図１８に示す第２実施形態による磁気式回転角度検出装置１００の構成は、上記に図３を用いて説明した第１実施形態による磁気式回転角度検出装置１００の構成に対して、更に、スイッチング回路（切り替え回路）２０−３〜２０−４が追加されている。
【０１５８】
この図１８では、スイッチング回路２０−１〜２０−４は、一つのホール素子について８接点４回路の構成であり、アナログスイッチを用いている場合の構成が図示されている。このアナログスイッチは、たとえば、トランジスタスイッチである。
【０１５９】
スイッチング回路２０−１〜２０−４は、Ｓ端子をそれぞれ有しており、このＳ端子に入力される信号がＨレベルであるかＬレベルであるかにより、対応付けられているホール素子の入力端子と出力端子との接続を変更する。スイッチング回路制御部１１２の出力端子はスイッチング回路２０−１〜２０−４がそれぞれ有するＳ端子と接続されており、スイッチング回路制御部１１２はこの出力端子からＨレベルまたはＬレベルの制御信号を出力する。
【０１６０】
スイッチング回路制御部１１２のＴ端子には外部から制御信号が入力される。スイッチング回路制御部１１２は、Ｔ端子に外部から入力される制御信号に基づいて、Ｓ端子から出力する電圧を、ＨレベルとＬレベルとのうちいずれのレベルを出力するかを制御する。
また、定電流駆動回路１０１、定電流駆動回路１０２、および、スイッチング回路制御部１１２には、電源電圧＋Ｖがそれぞれの電源端子に入力されている。
【０１６１】
スイッチング回路２０−１〜２０−４は、対応するホール素子について、２つの入力端子に電源が供給されるように接続され、かつ、２つの出力端子が合成増幅回路の入力端子に接続されている第１の接続状態と、２つの出力端子に電源が供給されるように接続され、かつ、２つの入力端子が合成増幅回路の入力端子に接続されている第２の接続状態と、を切り替えるようにして、ホール素子の出力端子と出力端子との接続を変更する。このようにして、スイッチング回路２０−１〜２０−４のそれぞれは、対応するホール素子の、２つの入力端子と２つの出力端子との接続を、それぞれ切り替える。
【０１６２】
図１８は、たとえば、スイッチング回路２０−１〜２０−４のＳ端子に入力されるレベルがＨレベルである場合（上述した第１の接続状態の場合）の図であり、図１９は、スイッチング回路２０−１〜２０−４のＳ端子に入力されるレベルがＬレベルである場合（上述した第２の接続状態の場合）の図である。
【０１６３】
次に、スイッチング回路２０−１〜２０−４によるホール素子の入力端子と出力端子との接続の一例について、Ｓ端子に入力される信号がＨレベルの場合とＬレベルの場合とについて詳述する。
【０１６４】
Ｓ端子に入力される信号がＨレベルの場合（上述した第１の接続状態の場合）は、ホール素子の接続は図１８に示すようになっており、ホール素子Ｈ１とＨ３との組においては、定電流駆動回路１０１の出力端子は、スイッチング回路２０−１を介して、ホール素子Ｈ１の第１の入力端子に接続されている。また、ホール素子Ｈ１の第２の入力端子は、スイッチング回路２０−１とスイッチング回路２０−３とを介して、ホール素子Ｈ３の第１の入力端子に接続されている。また、ホール素子Ｈ３の第２の入力端子は、スイッチング回路２０−３を介して、接地されている。また、ホール素子Ｈ１の出力端子＋と−、および、ホール素子Ｈ３の出力端子＋と−は、図１７の第２実施形態で説明したように、合成増幅回路８１の入力端子に接続されている。ホール素子Ｈ２とＨ４との組の接続も、ホール素子Ｈ１とＨ３との組の接続と同様である。
【０１６５】
一方、Ｓ端子に入力される信号がＬレベルの場合（上述した第２の接続状態の場合）は、ホール素子の接続は図１９に示すようになっており、ホール素子Ｈ１とＨ３との組においては、定電流駆動回路１０１の出力端子は、スイッチング回路２０−１を介して、ホール素子Ｈ１の出力端子−に接続されている。また、ホール素子Ｈ１の出力端子＋は、スイッチング回路２０−１とスイッチング回路２０−３とを介して、ホール素子Ｈ３の出力端子−に接続されている。また、ホール素子Ｈ３の出力端子＋は、スイッチング回路２０−３を介して、接地されている。また、ホール素子Ｈ１の第１の入力端子から信号Ｈ１＋が出力され、ホール素子Ｈ１の第２の入力端子から信号Ｈ１−が出力される。ホール素子Ｈ３の第１の入力端子から信号Ｈ３＋が出力され、ホール素子Ｈ３の第２の入力端子から信号Ｈ３−が出力される。これらの信号は、図１７の第２実施形態で説明したように、合成増幅回路８１の入力端子に入力される。ホール素子Ｈ２とＨ４との組の接続も、ホール素子Ｈ１とＨ３との組の接続と同様である。
【０１６６】
この図１８と図１９とに示すように、スイッチング回路２０−１〜２０−４の接続状態は、Ｓ端子に入力される電圧レベルがＨレベルとＬレベルとでは、逆になる。
【０１６７】
［第３実施形態］
次に、図２０を用いて、この発明の第３実施形態による磁気式回転角度検出装置１００の構成について説明する。図２から図４を用いて上述した第１実施形態による磁気式回転角度検出装置１００の構成、または、図１７から図１９を用いて上述した第２実施形態による磁気式回転角度検出装置１００の構成と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１６８】
この図２０（ａ）に示す第３実施形態による磁気式回転角度検出装置１００は、図１７（ａ）に示す第２実施形態による磁気式回転角度検出装置１００に対比して、４個のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４と、合成増幅回路８１と８２との接続方法が異なる。以下、相違点について説明する。
【０１６９】
まず、図２０（ｂ）を用いて、上述した４個のホール素子で検出した磁界の変化量から回転子１０６の回転角度を検出する磁気式回転角度検出装置１００の構成、すなわち、各ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４で検出した検出信号を合成し増幅する合成増幅回路８１および８２（第１の合成回路と第２の合成回路）について説明する。
【０１７０】
合成増幅回路８１は、差動の加減算増幅回路を構成しており、４個のホール素子から出力される信号を合成する合成部７１１（第３の合成回路）および合成部７１２（第４の合成回路）と、加減算増幅回路７１３（第１の差動増幅回路）と、により構成されている。
合成部７１１は、４個の抵抗ＲＸ４１により構成されている。合成部７１２は、４個の抵抗ＲＸ４２により構成されている。４個の抵抗ＲＸ４１の第１の端子には、対応するホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４の出力端子がそれぞれ接続されており、４個の抵抗ＲＸ４１の第２の端子は結合されて、加減算増幅回路７１３の第１の入力端子に接続されている。４個の抵抗ＲＸ４２の接続も、４個の抵抗ＲＸ４１の接続と同様である。
【０１７１】
合成部７１１は、信号Ｈ１−、信号Ｈ２−、信号Ｈ３＋、および信号Ｈ４＋の４信号を合成する。たとえば、信号Ｈ１−、信号Ｈ２−、信号Ｈ３＋、および信号Ｈ４＋の４信号が、それぞれの信号に対応する合成部７１１が有する抵抗ＲＸ４１の第１の端子に入力される。そして、各抵抗ＲＸ４１の第２の端子から出力される信号が、各抵抗ＲＸ４１の第２の端子の接続点で合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路７１３に減算信号として入力される。
【０１７２】
一方、合成部７１２は、信号Ｈ１＋、信号Ｈ２＋、信号Ｈ３−、および信号Ｈ４−の４信号を合成する。たとえば、信号Ｈ１＋、信号Ｈ２＋、信号Ｈ３−、および信号Ｈ４−の４信号が、それぞれの信号に対応する合成部７１２が有する抵抗ＲＸ４２の第１の端子に入力される。そして、各抵抗ＲＸ４２の第２の端子から出力される信号が、各抵抗ＲＸ４１の第２の端子の接続点で合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路７１３に加算信号として入力される。
【０１７３】
合成部７１１と合成部７１２とでそれぞれ合成された信号が、加減算増幅回路７１３で加減算されるとともに増幅されて、加減算増幅回路７１３の出力端子からＡチャネル（Ａ相）の近似正弦波出力信号として出力される。
【０１７４】
上述した加減算増幅回路７１３の加算信号が入力される入力端子は、抵抗Ｒ１２を介して接地されている。また、加減算増幅回路７１３の出力端子は、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４との直列接続を介して接地されている。また、加減算増幅回路７１３の減算信号が入力される入力端子は、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４との接続点に、抵抗Ｒ１１を介して接続されている。
【０１７５】
なお、合成増幅回路８１および８２が、それぞれ差動増幅回路として機能するために、４個の抵抗ＲＸ４１と４個の抵抗ＲＸ４２とはそれぞれ同じ抵抗値であり、抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２とは同じ抵抗値であることが望ましい。
【０１７６】
合成増幅回路８２は、合成増幅回路８１と同様の構成を有しているが、合成増幅回路８１とは４個のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４との接続方法が異なる。ここでは相違点のみについて説明する。
【０１７７】
この合成増幅回路８２においては、信号Ｈ２−、信号Ｈ３−、信号Ｈ４＋、および信号Ｈ１＋の４信号が、それぞれの信号に対応する合成部７２１が有する抵抗ＲＸ４１の第１の端子に入力される。そして、各抵抗ＲＸ４１の第２の端子から出力される信号が合成されることにより、この合成部７２１で信号Ｈ２−、信号Ｈ３−、信号Ｈ４＋、および信号Ｈ１＋の４信号が合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路７２３に減算信号として入力される。
【０１７８】
一方、信号Ｈ２＋、信号Ｈ３＋、信号Ｈ４−、および信号Ｈ１−の４信号が、それぞれの信号に対応する合成部７２２が有する抵抗ＲＸ４２の第１の端子に入力される。そして、各抵抗ＲＸ４２の第２の端子から出力される信号が合成されることにより、この合成部７２２で信号Ｈ２＋、信号Ｈ３＋、信号Ｈ４−、および信号Ｈ１−の４信号が合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路７２３に加算信号として入力される。
【０１７９】
合成部７２１と合成部７２２とでそれぞれ合成された信号が加減算増幅回路７２３で加減算されるとともに増幅されて、加減算増幅回路７２３の出力端子からＢチャネル（Ｂ相）の近似正弦波出力信号として出力される。このＢチャネルの近似正弦波出力信号とは、上述したＡチャネルの近似正弦波出力信号と、電気的に９０度位相の異なる信号である。
この位相の関係については、図２３を用いて後述する。
【０１８０】
図６は、たとえば、スイッチング回路２０−１〜２０−４のＳ端子に入力されるレベルがＨレベルである場合（上述した第１の接続状態の場合）の図であり、図７は、スイッチング回路２０−１〜２０−４のＳ端子に入力されるレベルがＬレベルである場合（上述した第２の接続状態の場合）の図である。
【０１８１】
次に、スイッチング回路２０−１〜２０−４によるホール素子の入力端子と出力端子との接続の一例について、Ｓ端子に入力される信号がＨレベルの場合とＬレベルの場合とについて詳述する。
【０１８２】
Ｓ端子に入力される信号がＨレベルの場合（上述した第１の接続状態の場合）は、ホール素子の接続は図２１に示すようになっており、ホール素子Ｈ１とＨ３との組においては、定電流駆動回路１０１の出力端子は、スイッチング回路２０−１を介して、ホール素子Ｈ１の第１の入力端子に接続されている。また、ホール素子Ｈ１の第２の入力端子は、スイッチング回路２０−１とスイッチング回路２０−３とを介して、ホール素子Ｈ３の第１の入力端子に接続されている。また、ホール素子Ｈ３の第２の入力端子は、スイッチング回路２０−３を介して、接地されている。また、ホール素子Ｈ１の出力端子＋と−、および、ホール素子Ｈ３の出力端子＋と−は、第１実施形態で説明したように、合成増幅回路８１の入力端子に接続されている。ホール素子Ｈ２とＨ４との組の接続も、ホール素子Ｈ１とＨ３との組の接続と同様である。
【０１８３】
一方、Ｓ端子に入力される信号がＬレベルの場合（上述した第２の接続状態の場合）は、ホール素子の接続は図２２に示すようになっており、ホール素子Ｈ１とＨ３との組においては、定電流駆動回路１０１の出力端子は、スイッチング回路２０−１を介して、ホール素子Ｈ１の出力端子−に接続されている。また、ホール素子Ｈ１の出力端子＋は、スイッチング回路２０−１とスイッチング回路２０−３とを介して、ホール素子Ｈ３の出力端子−に接続されている。また、ホール素子Ｈ３の出力端子＋は、スイッチング回路２０−３を介して、接地されている。また、ホール素子Ｈ１の第１の入力端子から信号Ｈ１＋が出力され、ホール素子Ｈ１の第２の入力端子から信号Ｈ１−が出力される。ホール素子Ｈ３の第１の入力端子から信号Ｈ３＋が出力され、ホール素子Ｈ３の第２の入力端子から信号Ｈ３−が出力される。これらの信号は、第１実施形態で説明したように、合成増幅回路８１の入力端子に入力される。ホール素子Ｈ２とＨ４との組の接続も、ホール素子Ｈ１とＨ３との組の接続と同様である。
【０１８４】
この図２１と図２２とに示すように、スイッチング回路２０−１〜２０−４の接続状態は、Ｓ端子に入力される電圧レベルがＨレベルとＬレベルとでは、逆になる。
【０１８５】
次に図２３を用いて、図２０で説明した複数のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４と、合成増幅回路８１及び８２との関係について説明する。
【０１８６】
複数のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４のうち、回転子１０６の回転中心軸を含む第１の平面で分割される第１の領域に含まれるホール素子を第１のホール素子群とし、第１の平面で分割される第２の領域に含まれるホール素子を第２のホール素子群とする。また、複数のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４のうち、回転中心軸を含む第２の平面であって第１の平面と予め定められている角度を成す第２の平面で分割される第３の領域に含まれるホール素子を第３のホール素子群とし、第２の平面で分割される第４の領域に含まれるホール素子を第４のホール素子群とする。この予め定められている角度とは、たとえば９０度である。
【０１８７】
図２３に示すように、回転子１０６の回転中心軸であって、紙面に対して垂直となる軸をＺ軸とする。そして、このＺ軸に対して垂直となる２つの軸であって、紙面に対して水平と垂直となる２つの軸をＸ軸とＹ軸とする。ここでは、説明のため、回転子１０６の回転中心軸として、ホール素子Ｈ１の角度位置を０度とし、ホール素子２の角度位置を９０度とし、ホール素子３の角度位置を１８０度とし、ホール素子４の角度位置を２７０度とする。
【０１８８】
たとえば第１の平面を符号３０１で示されるように、回転子１０６の回転中心軸に対して角度位置１３５度と３１５度となり、紙面に対して垂直な平面とする。この場合、第１のホール素子群はホール素子Ｈ１とＨ２となり、第２のホール素子群はホール素子Ｈ３とＨ４となる。また第２の平面を符号３０２で示されるように、回転子１０６の回転中心軸に対して角度位置４５度と２２５度となり、紙面に対して垂直な平面とする。この場合、第３のホール素子群はホール素子Ｈ２とＨ３となり、第４のホール素子群はホール素子Ｈ４とＨ１となる。
【０１８９】
合成増幅回路８１は、第１のホール素子群と第２のホール素子群とがそれぞれ検出した検出信号を合成する。図２０（ｂ）に示すように、合成増幅回路８１においては、合成部７１１には、信号Ｈ１−、信号Ｈ２−、信号Ｈ３＋、および信号Ｈ４＋が入力され、合成部７１２には、信号Ｈ１＋、信号Ｈ２＋、信号Ｈ３−、および信号Ｈ４−信号が入力されている。
【０１９０】
この信号の入力を、第１のホール素子群と第２のホール素子群とに分けて説明すると、第１のホール素子群については、合成増幅回路８１の合成部７１１には、信号Ｈ１−および信号Ｈ２−が入力され、合成部７１２には、信号Ｈ１＋および信号Ｈ２＋が入力される。そして、加減算増幅回路７１３は、合成部７１１で合成された信号Ｈ１−および信号Ｈ２−と、合成部７１２で合成された信号Ｈ１＋および信号Ｈ２＋との差に応じた信号を出力する。よって、この第１のホール素子群についての合成増幅回路８１は、第１のホール素子群に含まれるホール素子Ｈ１とＨ２とを合成したホール素子（第１の合成磁気検出素子）になるように、Ａチャネルの近似正弦波出力信号を出力することになる。
【０１９１】
上述のホール素子Ｈ１とＨ２とを合成したホール素子とは、ホール素子Ｈ１とＨ２との中間となる位置、たとえば、図２３に符号Ａ１で示す位置であって、回転子１０６の回転中心軸を中心として４５度となる位置にある合成ホール素子に相当する。
【０１９２】
同様に、合成増幅回路８１は、第２のホール素子群に含まれるホール素子Ｈ３とＨ４とを合成したホール素子（第２の合成磁気検出素子）になるように、Ａチャネルの近似正弦波出力信号を出力することになる。上述のホール素子Ｈ３とＨ４とを合成したホール素子とは、ホール素子Ｈ３とＨ４との中間となる位置、たとえば、図２３に符号Ａ２で示す位置であって、回転子１０６の回転中心軸を中心として２２５度となる位置にある合成ホール素子に相当する。
【０１９３】
合成増幅回路８１は、上述した第１のホール素子群についての合成増幅回路８１と第２のホール素子群についての合成増幅回路８１とを、符号を逆にして合成している。これは、第１のホール素子群についての合成増幅回路８１と第２のホール素子群についての合成増幅回路８１とが、回転子１０６の回転中心軸を中心として１８０度の位置であり、かつ、回転子１０６が有する磁石１０５のＮ極とＳ極とが、回転子１０６の回転中心軸を中心として１８０度の位置となっている。そのため、たとえば、上述した第１のホール素子群についての合成増幅回路８１がＮ極を検出している場合には、第２のホール素子群についての合成増幅回路８１がＳ極を検出していることになり、その検出した信号の符号が逆となるためである。
【０１９４】
このようにして、合成増幅回路８１は、第１のホール素子群に含まれている複数のホール素子からの検出値を合成して合成増幅回路８１の出力値を増大させるとともに、第２のホール素子群に含まれている複数のホール素子からの検出値を合成して合成増幅回路８１の出力値を増大させている。
【０１９５】
更に、合成増幅回路８１は、第１のホール素子群に含まれている複数のホール素子からの検出値を合成した出力値と、第２のホール素子群に含まれている複数のホール素子からの検出値を合成した出力値とを、符号を逆にして合成することにより、更に合成増幅回路８１の出力値を増大させている。
【０１９６】
この合成増幅回路８１は、たとえば、図２３に符号Ａ１で示す位置であって、回転子１０６の回転中心軸を中心として４５度となる位置にある合成ホール素子により検出した回転子１０６の回転位置を示す信号を出力することと相当又は同等になる。また、この合成ホール素子は、４個分のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４を合成した出力値を出力することになるため、合成増幅回路８１は、１個分のホール素子により出力する場合に対比して、大きな信号を出力することができる。
【０１９７】
第１のホール素子群と第２のホール素子群との場合と同様に、第３のホール素子群と第４のホール素子群とにより、この合成増幅回路８２は、たとえば、図２３に符号Ｂ１で示す位置であって、回転子１０６の回転中心軸を中心として１３５度となる位置にある合成ホール素子により検出した回転子１０６の回転位置を示す信号を出力することと相当又は同等になる。また、この合成ホール素子は、４個分のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４を合成した出力値を出力することになるため、合成増幅回路８２は、１個分のホール素子により出力する場合に対比して、大きな信号を出力することができる。
【０１９８】
また、上述したように、合成増幅回路８１は、たとえば、図２３に符号Ａ１で示す位置であって、回転子１０６の回転中心軸を中心として４５度となる位置にある合成ホール素子により検出した回転子１０６の回転位置を示す信号を出力し、合成増幅回路８２は、たとえば、図２３に符号Ｂ１で示す位置であって、回転子１０６の回転中心軸を中心として１３５度となる位置にある合成ホール素子により検出した回転子１０６の回転位置を示す信号を出力する。すなわち、合成増幅回路８１と合成増幅回路８２との合成ホール素子は、回転中心軸を中心として９０度の位置関係になる。よって、合成増幅回路８１と合成増幅回路８２とは、９０度位相が異なるＡチャネルの近似正弦波出力信号とＢチャネルの近似正弦波出力信号とを、それぞれ出力することができる。
【０１９９】
このように、合成増幅回路８１は、回転子１０６の回転位置を検出する第１の合成磁気検出素子となるように、複数のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４が検出した検出信号を合成してＡチャネルの近似正弦波出力信号を出力する。また、合成増幅回路８２は、回転子１０６の回転位置を検出する第２の合成磁気検出素子であって、回転中心軸を中心として合成増幅回路８１に対して所定の角度位置（たとえば、９０度）になる第２の合成磁気検出素子となるように、複数のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４が検出した検出信号を合成してＢチャネルの近似正弦波出力信号を出力する。
【０２００】
上記に説明した第３実施形態によれば、第２実施形態のように４個のホール素子信号を単に対向するホール素子（ホール素子Ｈ１とホール素子Ｈ３、ホール素子Ｈ２とホール素子Ｈ４）同士で増幅するのではなく、ホール素子Ｈ１からホール素子Ｈ４のすべての検出信号を使用して合成増幅回路８１または８２に入力しているので、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が平均化することができる。
【０２０１】
また、各ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４の信号は、回転子１０６の回転中心軸を中心とした角度が１８０度の対向したホール素子の信号を加減算するように合成増幅回路に入力されている。そのため、回転子１０６に偏心があるような場合であっても、この偏心による回転角度誤差をキャンセルすることができる。
【０２０２】
このような方式を採用することで、合成して生成される近似正弦波の検出信号が大きくなり、その結果、オフセット電圧変動値が見かけ上（検出信号に対して相対的に）、小さくなるという効果がある。たとえば、それぞれのホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４から検出値が出力されるが、この検出値は所定の出力レベルであり、この出力レベルに対してバラツキは無視できない。しかし、上述したように複数のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４から出力される検出値を合成した値、すなわち、合成ホール素子から出力される検出値の出力レベルに対しては、バラツキが相対的に小さくなるため、バラツキが無視できる。そのため、本実施形態による磁気式回転角度検出装置１００は、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。
【０２０３】
図２４は、ホール素子Ｈ１からＨ４を駆動する回路の構成を示す図である。ホール素子Ｈ１からＨ４は、回転子１０６の回転中心軸を中心として１８０度の対向する２個のホール素子（たとえばホール素子Ｈ１とホール素子Ｈ３、ホール素子Ｈ２とホール素子Ｈ４）を組として、一つの定電流駆動回路で駆動している。たとえば図２４に示すように、ホール素子Ｈ１とホール素子Ｈ３とを直列接続して、定電流駆動回路１０１で駆動し、ホール素子Ｈ２とホール素子Ｈ４とを直列接続して、定電流駆動回路１０２で駆動している。
【０２０４】
このような駆動回路を採用することで、例えば、定電流の電流値が変化する場合であっても、互いが対向しているホール素子の電流値が影響しあうので、Ａチャネル信号とＢチャネル信号の大きさの変化が同じになり、二つの近似正弦波信号を用いてさらに細かい角度に分解する（逓倍）する時に角度誤差の影響が小さくなるという特徴がある。
【０２０５】
なお、ホール素子の駆動方法としては、定電圧駆動方式と定電流駆動方式の２種類があるが、定電流駆動方式の方が、環境温度の変化によるオフセット電圧変動のバラツキが小さくなるという特性がある。そのため、上述したように定電流駆動方式を用いることにより、定電圧駆動方式を用いる場合に対比して、環境温度の変化によるオフセット電圧変動のバラツキが小さくなるという効果がある。
【０２０６】
図２５は、図２０（ｂ）に示した合成増幅回路８１と８２との出力を差動出力方式に変更した場合の構成図である。図２５の差動入力‐差動出力型の合成増幅回路８１１が、図２０（ｂ）に示した合成増幅回路８１に対応し、図２５の差動入力‐差動出力型の合成増幅回路８２１が、図２０（ｂ）に示した合成増幅回路８２に対応する。図２５において、図２０（ｂ）と同様の構成には同一の符号を付し、相違点のみについて説明する。
【０２０７】
まず、合成増幅回路８１１の構成について説明する。この合成増幅回路８１１において、合成部７１１と合成部７１２とは、図２０（ｂ）に示した合成増幅回路８１と同様である。合成部７１１の出力は加減算増幅回路７１４に減算信号として入力され、合成部７１２の出力は加減算増幅回路７１５に減算信号として入力される。電源電圧Ｖが加算信号として加減算増幅回路７１４と加減算増幅回路７１５とに入力される。加減算増幅回路７１４の出力端子から、Ａ（−）チャネルの近似正弦波出力信号が出力され、加減算増幅回路７１５の出力端子から、Ａ（＋）チャネルの近似正弦波出力信号が出力される。
【０２０８】
上述した加減算増幅回路７１４の出力端子と加減算増幅回路７１５の出力端子とは、抵抗Ｒ５１と抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ５２との直列接続を介して接続されている。また、加減算増幅回路７１４の減算信号が入力される入力端子は、抵抗Ｒ４１を介して、抵抗Ｒ５１と抵抗Ｒ６との接続点に接続されている。また、加減算増幅回路７１５の減算信号が入力される入力端子は、抵抗Ｒ４２を介して、抵抗Ｒ５２と抵抗Ｒ６との接続点に接続されている。なお、合成増幅回路８１１および８２１が各々の出力を差動出力方式とする差動増幅回路として機能するために、たとえば抵抗Ｒ４１と抵抗Ｒ４２との抵抗値は同じであり、抵抗Ｒ５１と抵抗Ｒ５２との抵抗値は同じであることが望ましい。
【０２０９】
次に合成増幅回路８２１の構成について説明する。合成増幅回路８２１は、図２０（ｂ）を用いて説明した合成増幅回路８２および合成増幅回路８１と同様に、合成増幅回路８１１と４個のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４との接続方法のみが異なる。
【０２１０】
図２０（ｂ）を用いて説明した合成増幅回路８２および合成増幅回路８１と同様に、この合成増幅回路８２１から出力されるＢ（−）チャネルと、合成増幅回路８１１から出力されるＡ（−）チャネルとは、９０度位相の異なる信号となる。また、この合成増幅回路８２１から出力されるＢ（＋）チャネルと、合成増幅回路８１１から出力されるＡ（＋）チャネルとは、９０度位相の異なる信号となる。
【０２１１】
上記に図２５を用いて説明した合成増幅回路８１１および８２１は、入力は、図２０（ｂ）の合成増幅回路８１および８２と同一であるが、出力は、Ａ（−）（又はＢ（−））チャネルと、このＡ（−）（又はＢ（−））チャネルと１８０度位相が反転したＡ（＋）（又はＢ（＋））チャネルとの２信号を出力する。
【０２１２】
図２０（ｂ）の合成増幅回路８１および８２の出力方式を、図２５の合成増幅回路８１１および８２１のように差動出力方式に変更することで、差動出力信号にノイズ成分が重畳する場合であっても、受け側回路（図示せず）で二つの信号（Ａ（−）とＡ（＋）、またはＢ（−）とＢ（＋））の差を取ることで、このノイズ成分を除去する事が出来る。
【０２１３】
つまり、二つの信号は位相が１８０度違っているので、この二つの信号の差を取る前と後とでは、信号の大きさは２倍になるが、ノイズ成分は同相信号である。そのため、受け側回路において上記二つの信号の差を取ることで、差動出力信号にノイズ成分が重畳するような場合であっても、このノイズ成分を除去することができる。よって、上述した差動出力方式を用いることにより、より信頼性のある検出信号を受け側回路に出力することができる。
【０２１４】
図２６は、ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４の異常を検出する回路構成を示す構成図である。図２４と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略し、相違点のみについて説明する。この図２６において、異常検出回路１１１は、ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４を流れる電流が適正であるか否かを検出している。
【０２１５】
図２６に示すように、定電流駆動回路１０１の出力端子は、直列接続されたホール素子Ｈ１とＨ３および抵抗Ｒ７１を介して、接地されている。また、定電流駆動回路１０２の出力端子は、直列接続されたホール素子Ｈ２とＨ４および抵抗Ｒ７２を介して、接地されている。定電流駆動回路１０１と定電流駆動回路１０２との電源端子には、電源電圧Ｖが入力されている。
【０２１６】
図２４を用いて説明したように、定電流駆動回路１０１からは、一定電流が出力されるので、抵抗Ｒ７１の両端には一定電圧が発生する。具体的には、抵抗Ｒ７１とホール素子Ｈ３との接続点には、一定電圧が発生する。異常検出回路１１１は、抵抗Ｒ７２で発生した電圧、すなわち、抵抗Ｒ７１とホール素子Ｈ３との接続点の電圧を測定し、この測定した電圧が予め定められている範囲内にあるか否かを判定し、範囲内に無い場合に異常と判定する。
【０２１７】
例えば、定電流駆動回路１０１からは１ｍＡの電流が流れ、抵抗Ｒ７１が１００Ωであれば、本来であれば、異常検出回路１１１が測定する電圧は０．１Ｖになる。もし、測定した電圧が０．０９Ｖ以下か、０．１１Ｖ以上であれば、異常検出回路１１１は、異常と判断して、異常を示す信号を出力する。これにより、異常検出回路１１１は、ホール素子Ｈ１とＨ３との、たとえば、断線やショートなどの異常、または、定電流駆動回路１０１が出力する電流値の異状、などを検出することができる。
【０２１８】
定電流駆動回路１０１と同様に、定電流駆動回路１０２からも、一定電流が出力されるので、抵抗Ｒ７２の両端には一定電圧が発生する。異常検出回路１１１は、抵抗Ｒ７１の場合と同様に、抵抗Ｒ７２で発生した電圧を測定し、この測定した電圧が予め定められている範囲内にあるか否かを判定し、範囲内に無い場合に異常と判定する。
【０２１９】
このようにして、異常検出回路１１１は、抵抗Ｒ７１の電圧を測定してホール素子Ｈ１とＨ３および定電流駆動回路１０１の異常を検出するとともに、抵抗Ｒ７２の電圧を測定してホール素子Ｈ２とＨ４および定電流駆動回路１０２の異常を検出する。すなわち、異常検出回路１１１は、ホール素子の組とされている２個のホール素子を導通する電流をホール素子の組ごとに検出し、当該検出した電流に基づいて複数のホール素子の異常、または、複数のホール素子を駆動する駆動回路の異状を検出する。
【０２２０】
また異常検出回路１１１は、検出した異常を示す信号を、たとえば磁気式回転角度検出装置１００を制御する上位制御装置に出力する。これにより、上位制御装置においても、組とされているホール素子毎に、たとえば断線やショートなどの異常、または、組とされているホール素子を駆動する駆動回路の異状を、検出することができる。
【０２２１】
なお、ここでは１つの異常検出回路１１１で全てのホール素子の組の異常を検出するものとして説明したが、この異常検出回路１１１は、ホール素子の組毎に、それぞれ設けられるようにしてもよい。
【０２２２】
なお、上記に図２４から図２６を用いて説明した各構成は、第３実施形態のみでなく、第１実施形態と第２実施形態にも、同様に適用することができ、同様の効果を得ることができる。
【０２２３】
上記に説明した本実施形態によるエンコーダによれば、次のような効果を得ることができる。
【０２２４】
アナログスイッチ（たとえば、スイッチング回路２０−１から２０−４）でホール素子を制御するので、ホール素子の温度ドリフトをキャンセルすることができ、より高精度の角度検出信号が得られるので、正確なシステム制御をすることが出来る。
【０２２５】
第２のエンコーダ４は、動力伝達装置２により減速され低速度で回転するので、検出信号は、低周波数の正弦波信号、余弦波信号になる。したがって、アナログスイッチの制御速度も遅くてよいので、ノイズに強い制御を構成することが出来る。
【０２２６】
第２のエンコーダ４のアナログスイッチ制御信号を、第１のエンコーダ３に搭載した信号制御回路で制御することで、第２のエンコーダ４の回転検出信号の周波数に最適の制御信号で制御することができる。
【０２２７】
第２のエンコーダ４の出力信号を差動出力信号にし、第１のエンコーダ３側で減算することにより、途中に乗ったノイズを除去することができ、より高精度の回転検出信号を得る事が出来る。
【０２２８】
第１のエンコーダ３側に搭載したアナログ・デジタル変換回路（ＡＤコンバータ２０１）とアナログスイッチ制御信号をある比率をもって同期させることにより、アナログスイッチの切り替えによって生じるノイズ以外の期間内でアナログ・デジタル変換回路による処理をすることができ、ノイズに影響されない高精度の検出信号を得ることが出来る。
【０２２９】
なお、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とのうち、一方を上述したような磁気式のエンコーダとし、他方を光学式のエンコーダとしてもよい。たとえば、磁気式のエンコーダの場合、外乱により磁場が発生するような場合には、位置データを正常に検出できない可能性がある。このような場合においても、光学式のエンコーダは、正常に位置データを検出することができる。
そのため、外乱により磁場が発生するような場合でも、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とのうち、一方を上述したような磁気式のエンコーダとし、他方を光学式のエンコーダとしたエンコーダは、光学式のエンコーダにより、エンコーダ全体としては、正常に位置データを検出することができる。
【０２３０】
また、外部環境としてホコリや油滴があるような環境では、光学式のエンコーダでは、正常に位置データを検出できない可能性がある。このような場合でも、磁気式のエンコーダであれば、正常に位置データを検出できる。
そのため、外部環境としてホコリや油滴があるような環境でも、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とのうち、一方を上述したような磁気式のエンコーダとし、他方を光学式のエンコーダとしたエンコーダは、磁気式のエンコーダにより、エンコーダ全体としては、正常に位置データを検出することができる。
【０２３１】
更に、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とのうちの一方が、上述した本実施形態による磁気式のエンコーダであることにより、磁気検出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、高精度とすることができる。更に、温度変化がある場合であっても、検出精度を向上させ、高精度とすることができる。
【０２３２】
よって、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とのうち、一方を上述したように磁気式のエンコーダとし、他方を光学式のエンコーダとし、更に、この磁気式のエンコーダを、上述した本実施形態による磁気式のエンコーダとすることにより、外乱により磁場が発生するような場合であっても、外部環境としてホコリや油滴があるような環境であっても、磁気検出素子の出力にバラツキがある場合であっても、また、温度変化がある場合であっても、エンコーダ全体としては、正常に位置データを検出することができ、かつ、検出精度を向上させ、高精度とすることができる。
また、このエンコーダは、バッテリーレスでありながら、多回転型のエンコーダとして機能することができる。
【０２３３】
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】
【０２３４】
１…モータ、２…動力伝達装置、３…第１のエンコーダ、４…第２のエンコーダ、５…第２の信号処理回路、６…第１の信号処理回路、８…コントローラ、９…通信ライン、１０…入力軸、１１…出力軸、１２…通信線、１３…設定制御線、１４…モータ制御線、２０−１〜２０−４…スイッチング回路、５０…第２の位置データ検出回路、５１…第２の内挿回路、５２…第２の位置検出回路、５３…送信信号生成出力部、５６、６６…伝達比情報記憶部、５７、６７…第１の分解能記憶部、５８、６８…第２の分解能記憶部、６１…第１の位置データ検出回路、６２…第２の位置データ補正回路、６３…位置データ合成回路、６５…外部通信回路、８１、８２、８１１、８２１…合成増幅回路、１００…磁気式回転角度検出装置、１０１、１０２…定電流駆動回路、１０５…磁石、１０６…回転子、１０９…基板組、１１１…異常検出回路、１１２…スイッチング回路制御部、２００…演算回路、２０１…ＡＤコンバータ、２０２…演算制御部、７１１、７１２、７２１、７２２…合成部、７１３、７１４、７１５、７２３、７２４、７２５…加減算増幅回路、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４…ホール素子、ｎ…伝達比、ｍ…回転数量、Ｐ１…第１の位置データの値、Ｐ２…第２の位置データの値、Ｒ２…第２の位置データ検出回路５０の分解能
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダ及びエンコーダのパターン検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転角度を検出する検出装置として、光学式や磁気式の回転角度検出装置がある。光学式回転角度検出装置は、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、高精度の回転角度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。磁気式回転角度検出装置（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。このような回転角度検出装置は、エンコーダに用いられることもある。
なお、従来技術として、特許文献１が知られている。
【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、回転角度検出装置がロボットや産業用工作機械などのエンコーダにも適用され、高精度を有し、しかも前述のような厳しい環境下でも使用できるエンコーダが要求されるようになってきている。
【０００５】
上述した磁気式回転角度検出装置の検出素子として、ホール素子や磁気抵抗素子のような磁気検出素子を使用しているが、小型で低価格であることからホール素子が比較的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、使用する磁気検出素子のバラツキを揃えなければ、高精度の磁気式角度検出装置が得られない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、検出精度を向上させ、高精度を有する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】
本発明の第一の態様に従えば、パターンを有し、回転軸を中心として回転する回転部と、パターンを検出する第一パターン検出部と、当該第一パターン検出部とは別にパターンを検出する第二パターン検出部と、第一パターン検出部又は第二パターン検出部における検出異常の有無を検出する制御部とを備えるエンコーダが提供される。
【０００８】
本発明の第二の態様に従えば、測定対象の回転軸部材に固定される回転部に設けられたパターンを、第一パターン検出部及び第二パターン検出部によって検出するパターン検出工程と、第一パターン検出部又は第二パターン検出部における検出異常の有無を、制御部によって検出する異常検出工程とを有するエンコーダのパターン検出方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、検出精度を向上させ、高精度を有するエンコーダが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の一実施形態によるエンコーダの構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の第１実施形態による磁気式回転角度検出装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】第１実施形態による磁気式回転角度検出装置の第１の接続状態における構成を示す構成図である。
【図４】第１実施形態による磁気式回転角度検出装置の第２の接続状態における構成を示す構成図である。
【図５】第１実施形態による第１の接続状態におけるホール素子の等化回路の構成を示す構成図である。
【図６】第１実施形態による第２の接続状態におけるホール素子の等化回路の構成を示す構成図である。
【図７】第１実施形態において、ホール素子の入力端子と出力端子とを周期的に入れ換えた場合に、合成増幅回路から出力される信号を例示する出力図である。
【図８】第１実施形態において、環境温度を変化させた場合における合成増幅回路から出力される信号電圧の平均化前後の電圧値を示す出力図である。
【図９】第１実施形態において、ホール素子の入力端子と出力端子とを周期的に入れ換える一例としてのエンコーダ装置の構成を示す概略構成図である。
【図１０】第１実施形態において、各出力信号をデジタル信号に変換するタイミングを説明するタイミングチャートである。
【図１１】図１の第１実施形態によるエンコーダ装置における信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図１２】本実施形態による一例としての２相信号などの波形を示す波形図である。
【図１３】本実施形態による出力軸の第２のエンコーダ４の回転角度に対する入力軸の第１のエンコーダ３の回転角度誤差を示した図である。
【図１４】本実施形態による誤差補正値を得る第２の方法の場合におけるエンコーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】本実施形態による誤差を補正するための図１６の表を生成するための表である。
【図１６】本実施形態による誤差を補正するための表である。
【図１７】この発明の第２実施形態による磁気式回転角度検出装置の一例を示す概略構成図である。
【図１８】第２実施形態による磁気式回転角度検出装置の第１の接続状態における構成を示す構成図である。
【図１９】第２実施形態による磁気式回転角度検出装置の第２の接続状態における構成を示す構成図である。
【図２０】この発明の第３実施形態による磁気式回転角度検出装置の一例を示す概略構成図である。
【図２１】第３実施形態による磁気式回転角度検出装置の第１の接続状態における構成を示す構成図である。
【図２２】第３実施形態による磁気式回転角度検出装置の第２の接続状態における構成を示す構成図である。
【図２３】本実施形態による磁気式回転角度検出装置において、ホール素子の合成方法と合成されたホール素子とを説明する説明図である。
【図２４】本実施形態において、ホール素子を駆動する定電流駆動回路の構成を示す構成図である。
【図２５】本実施形態における差動出力回路の構成を示す構成図である。
【図２６】本実施形態における異常検出回路の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１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、この発明の一実施形態によるエンコーダ装置（エンコーダ）の構成を示す概略ブロック図である。
【００１２】
このエンコーダ装置は、モータ１と、動力伝達装置２と、第１のエンコーダ（第１の絶対位置エンコーダ）３と、第２のエンコーダ（第２の絶対位置エンコーダ）４と、入力軸１０と、出力軸１１と、を有する。また、上位装置であるコントローラ８と、コントローラ８と第１のエンコーダ３との間の通信線である通信ライン９と、コントローラ８とモータ１との間を接続するモータ制御線１４と、を有する。また、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とは、通信線１２および設定制御線１３により接続されている。
【００１３】
モータ１は、入力軸１０を回転させる。動力伝達装置２は、入力軸１０の回転に応じて、予め定められている伝達比（動力伝達比）で減速して出力軸１１を回転させる。すなわち、このエンコーダ装置においては、モータ１が入力軸１０を回転させ、この入力軸１０が回転することにより、動力伝達装置２を介して出力軸１１が回転する。なお、この動力伝達装置２は、たとえば、１つまたは複数のギア、ベルト装置、チェーン装置、および、ドライブシャフト装置、または、これらの組み合わせにより構成されている。
【００１４】
第１のエンコーダ３は、１回転型のアブソリュートエンコーダであって、入力軸１０の角度位置に応じた第１の検出信号を出力する（第１の絶対位置出力工程）。この第１のエンコーダ３は、モータ１の入力軸１０の角度位置を検知する機能を有しており、機械角３６０度の何処に位置するのかを検知できる１回転型のアブソリュートエンコーダである。
なお、１回転型のアブソリュートエンコーダとは、回転情報として「何回転、まわったのか？」という、所謂、「多回転データ・多回転情報」を検知する事が出来ないエンコーダのことである。第２のエンコーダ４は、第１のエンコーダ３と同様に１回転型のアブソリュートエンコーダであって、出力軸１１の角度位置に応じた第２の検出信号を出力する（第２の絶対位置出力工程）。
【００１５】
第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とは、たとえば、入力軸１０または出力軸１１のうちの対応する軸の回転に応じて回転するＮ極とＳ極とを有する回転ディスクと、この回転ディスクの回転中心軸に対して互いの角度が９０度になるようにして所定の位置に配置されている磁気センサ装置としての２つのホール素子とで、構成されている。そして、入力軸１０または出力軸１１が回転することにより、この軸に対応する回転ディスクがＮ極とＳ極とを有する回転磁石として回転し、これにより、ホール素子からは、一回転につき１周期の正弦波状の信号がそれぞれ出力される。なお、ホール素子は、互いに９０度の角度を有して配置されているため、正弦波状の信号として、９０度の位相差を有する正弦波、いわゆる２相擬似正弦波が出力される。
【００１６】
このようにして、第１のエンコーダ３は、たとえば、それぞれが入力軸１０の１回転に対して１周期の正弦波であるとともに、予め定められている位相分だけ互いの位相が異なる２つの信号である２相正弦波信号を第１の検出信号として出力する。また、第１のエンコーダ３と同様に、第２のエンコーダ４は、たとえば、それぞれが出力軸１１の１回転に対して１周期の正弦波であるとともに、予め定められている位相分だけ互いの位相が異なる２つの信号である２相正弦波信号を第２の検出信号として出力する。
【００１７】
ここで、たとえば、第１のエンコーダ３が、１回転でＮ個の信号を出力し、第２のエンコーダ４が、１回転でＭ個の信号を出力し、動力伝達装置２が、１：Ｎの比で入力軸１０と出力軸１１とを連結するものとする。この場合、第１のエンコーダ３が１回転する毎に、第２のエンコーダ４が１ディジットずつ回転するため、入力軸１０の回転数量を検出することができるとともに、入力軸１０の角度位置を検出することが可能である。よって、このエンコーダ装置は、出力軸１１がＭ回転するまで、入力軸１０の回転におけるＮ×Ｍ個の回転位置、すなわち、絶対位置を検出することが可能である。
【００１８】
すなわち、このエンコーダ装置は、１回転型のアブソリュートエンコーダである第１のエンコーダ３と、１回転型のアブソリュートエンコーダである第２のエンコーダ４とを用いて、エンコーダ装置全体としては、多回転型アブソリュートエンコーダとして機能する。
【００１９】
ところで、エンコーダ装置は、第１の信号処理回路６と第２の信号処理回路５（後述する第２の位置データ検出回路５０）とを有している。たとえば、第１のエンコーダ３が、内部に、第１の信号処理回路６を有している。また、第２のエンコーダ４が、内部に、第２の信号処理回路５を有している。
【００２０】
この第２の信号処理回路５には、第２のエンコーダ４で検出された第２の検出信号が入力される。そして、この第２の信号処理回路５は、第２のエンコーダ４から入力された第２の検出信号に基づいて、予め定められている信号処理により、出力軸１１の角度位置を示す第２の位置データを検出する。すなわち、この第２の信号処理回路５は、入力された第２の検出信号を内挿処理して、第２の位置データを検出する（第２の位置データ検出工程）。
【００２１】
そして、この第２の信号処理回路５は、検出した第２の位置データを、通信線１２を介して第１のエンコーダ３に出力する。なお、この第２の信号処理回路５は、第２の位置データを検出する場合に、たとえば、動力伝達装置２の伝達比に対して少なくとも２倍以上の予め定められている分解能で第２の位置データを検出する。なお、このように少なくとも２倍以上とするのは、後述するように、第２の位置データにより示される出力軸の回転が、回転の前半であるか後半であるかを判定できるようにするためである。
【００２２】
また、第１のエンコーダ３は、内部に、第１の信号処理回路６を有している。この第１の信号処理回路６には、第２のエンコーダ４が検出した第２の位置データが、通信線１２を介して入力される。また、第１の信号処理回路６は、第１のエンコーダ３が検出した第１の検出信号を内挿処理して、入力軸１０の角度位置を示す第１の位置データを検出する（第１の位置データ検出工程）。
【００２３】
そして、第１の信号処理回路６は、検出した第１の位置データと入力された第２の位置データとに基づいて、入力軸１０の回転数量とともに１回転内の角度位置を示す合成位置データを検出する。そして、第１の信号処理回路６は、検出した合成位置データを、通信ライン９介して、コントローラ８に出力する。
【００２４】
これにより、コントローラ８においては、合成位置データにより、多回転型アブソリュートエンコーダとしてのエンコーダ装置から、入力軸１０の回転数量とともに１回転内の角度位置を検出することが可能となる。そして、コントローラ８は、入力された合成位置データに基づいて、モータ制御線１４を介してモータ１の回転を制御する。
【００２５】
なお、第１の信号処理回路６と第２の信号処理回路５とは、設定制御線１３により接続されている。第１の信号処理回路６は、この設定制御線１３を介して、第２の信号処理回路５が内蔵する後述の記憶部に記憶されている設定値を変更する。
【００２６】
たとえば、モータ１の回転軸１０の一方には第１の絶対位置エンコーダ３（１７ビット分解能）が装着され、回転軸１０の他方には、第１の絶対位置エンコーダ３の動力伝達装置２が装着される。動力伝達装置２は減速比３０〜２００である。ここでは、減速比を１００として説明する。動力伝達装置２の出力軸１１には第２の絶対位置エンコーダ４（１１ビット分解能）が装着されており、第１の位置データ検出回路５と第２の位置データ検出回路６から得られた第１の位置データと第２の位置データから、位置データ合成回路（後述する位置データ合成回路６３）で出力軸の１回転分の絶対位置情報を求める。分解能は２１７（１３１０７２）×１００＝１３，１０７，２００となる。第２の位置データは出力軸１０に装着されたＮ極とＳ極との２極の磁石からの磁場強度を、ホール素子により検出して生成される。
【００２７】
［第１実施形態における磁気式回転角度検出装置１００の構成］
次に、第１のエンコーダ３または第２のエンコーダ４の構成について説明する。ここでは、第１のエンコーダ３または第２のエンコーダ４を、磁気式回転角度検出装置１００として説明する。
【００２８】
図２は、この発明の第１実施形態による磁気式回転角度検出装置１００の構成を示す概略ブロック図である。図２（ａ）に示すように、磁気式回転角度検出装置１００は、磁石１０５を有する回転子１０６と、この回転子１０６の周囲に配置された複数の磁気検出素子Ｈ１とＨ２と、その磁気検出素子Ｈ１とＨ２やその他の制御部品を搭載した基板組１０９で構成されている。磁石１０５は、たとえば、永久磁石である。磁気検出素子Ｈ１とＨ２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Ｈ１とＨ２とを、ホール素子Ｈ１とＨ２と称して説明する。
【００２９】
この図２（ａ）において、回転子１０６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１０６の回転に伴い磁石１０５が回転し、ホール素子Ｈ１とＨ２とで検出される磁石１０５からの磁界が変化する。磁気式回転角度検出装置１００は、この磁界の変化を、ホール素子Ｈ１とＨ２との２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１０６の回転角度を検出する。
【００３０】
なお、図２（ａ）を用いて説明した４個のホール素子Ｈ１とＨ２とは、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、２個のホール素子Ｈ１とＨ２とは、たとえば、それぞれ基板組１０９の平面上であって、回転子１０６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１０６の回転軸に対するホール素子Ｈ１とＨ２との角度が、予め定められている角度となるように円周上に配置されている。この予め定められている角度とは、たとえば、９０度である。
【００３１】
ホール素子Ｈ１とＨ２は、２つの出力端子（＋と−）をそれぞれ有している。この２つの出力端子は、後述する合成増幅回路８１および８２の入力端子に接続されている（図２（ｂ）参照）。この図２（ｂ）における符号「Ｈ１−」は、図２（ａ）におけるホール素子Ｈ１の出力端子−から出力される信号を示している。以降、たとえば、ホール素子Ｈ１の出力端子＋から出力される信号を「信号Ｈ１＋」と称し、ホール素子Ｈ１の出力端子−から出力される信号を「信号Ｈ１−」と称して説明する。ホール素子２から出力される信号も、ホール素子Ｈ１から出力される信号と同様に称して説明する。
【００３２】
次に図２（ｂ）を用いて、上述した２個のホール素子で検出した磁界の変化量から回転子１０６の回転角度を検出する磁気式回転角度検出装置１００の構成、すなわち、各ホール素子Ｈ１とＨ２とで検出した検出信号を合成し増幅する合成増幅回路８１および８２（第１の合成回路と第２の合成回路）について説明する。
【００３３】
合成増幅回路８１は、差動の加減算増幅回路を構成しており、抵抗ＲＸ４１（第３の合成回路）と抵抗ＲＸ４２（第４の合成回路）、加減算増幅回路７１３（第１の差動増幅回路）により構成されている。ホール素子Ｈ１から出力される信号Ｈ１−は、抵抗ＲＸ４１を介して、加減算増幅回路７１３の第１の入力端子に、減算信号として入力される。ホール素子Ｈ１から出力される信号Ｈ１＋は、抵抗ＲＸ４２を介して、加減算増幅回路７１３の第２の入力端子に、加算信号として入力される。
【００３４】
後述するように、この抵抗ＲＸ４１は合成部７１１を構成し、この抵抗ＲＸ４２は合成部７１２を構成する。合成部７１１と合成部７１２とでそれぞれ合成された信号が、加減算増幅回路７１３で加減算されるとともに増幅されて、加減算増幅回路７１３の出力端子からＡチャネル（Ａ相）の近似正弦波出力信号として出力される。
【００３５】
上述した加減算増幅回路７１３の加算信号が入力される入力端子は、抵抗Ｒ１２を介して接地されている。また、加減算増幅回路７１３の出力端子は、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４との直列接続を介して接地されている。また、加減算増幅回路７１３の減算信号が入力される入力端子は、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４との接続点に、抵抗Ｒ１１を介して接続されている。
【００３６】
なお、合成増幅回路８１が、それぞれ差動増幅回路として機能するために、抵抗ＲＸ４１と抵抗ＲＸ４２とはそれぞれ同じ抵抗値であり、抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２とは同じ抵抗値であることが望ましい。
【００３７】
合成増幅回路８２は、合成増幅回路８１と同様の構成を有しているが、合成増幅回路８１とは接続されるホール素子が、ホール素子Ｈ１とＨ２とで、異なる。ここでは相違点のみについて説明する。この合成増幅回路８２においては、信号Ｈ２−が抵抗ＲＸ４１を介して、加減算増幅回路７２３に減算信号として入力される。また、信号Ｈ２＋が抵抗ＲＸ４２を介して、加減算増幅回路７２３に加算信号として入力される。
【００３８】
後述するように、この抵抗ＲＸ４１は合成部７２１を構成し、この抵抗ＲＸ４２は合成部７２２を構成する。合成部７２１と合成部７２２とでそれぞれ合成された信号が、加減算増幅回路７２３で加減算されるとともに増幅されて、加減算増幅回路７２３の出力端子からＢチャネル（Ｂ相）の近似正弦波出力信号として出力される。
【００３９】
このＢチャネルの近似正弦波出力信号とは、上述したＡチャネルの近似正弦波出力信号と、電気的に９０度位相の異なる信号である。これは、図２（ａ）を用いて説明したように、ホール素子Ｈ１とＨ２との間の角度が、回転子１０６の回転軸に対して９０度となるように、ホール素子Ｈ１とＨ２とが円周上に配置されているためである。
【００４０】
ところで、一般に、ホール素子の出力にはオフセットがある。このオフセットは、ホール素子が置かれている環境の温度変化に依存する場合がある。そのために、ホール素子の出力は、環境温度の変化に依存して変動してしまう可能性がある。次に、図３から図１０を用いて、図２を用いて説明したホール素子Ｈ１とＨ２とのオフセットをキャンセルすることができる磁気式回転角度検出装置１００の構成について説明する。
【００４１】
まず、図３を用いて、第１実施形態におけるホール素子Ｈ１とＨ２とのオフセットをキャンセルすることができる磁気式回転角度検出装置１００の構成について説明する。この図３に示す磁気式回転角度検出装置１００の構成は、上記に図２を用いて説明した磁気式回転角度検出装置１００の構成に対して、更に、スイッチング回路（切り替え回路）２０−１と２０−２が追加されている。
【００４２】
また、このスイッチング回路２０−１と２０−２を駆動するために、スイッチング回路２０−１と２０−２に定電流を供給する定電流駆動回路１０１と１０２とが追加されている。また、このスイッチング回路２０−１と２０−２とを制御するスイッチング回路制御部（切り替え制御回路）１１２が追加されている。
【００４３】
この図３では、スイッチング回路２０−１と２０−２は、一つのホール素子について８接点４回路の構成であり、アナログスイッチを用いている場合の構成が図示されている。
このアナログスイッチは、たとえば、トランジスタスイッチである。
【００４４】
スイッチング回路２０−１と２０−２は、Ｓ端子をそれぞれ有しており、このＳ端子に入力される信号がＨレベルであるかＬレベルであるかにより、対応付けられているホール素子の入力端子と出力端子との接続を変更する（切り替え工程）。スイッチング回路制御部１１２の出力端子はスイッチング回路２０−１と２０−２がそれぞれ有するＳ端子と接続されており、スイッチング回路制御部１１２はこの出力端子からＨレベルまたはＬレベルの制御信号を出力する。
【００４５】
スイッチング回路制御部１１２のＴ端子には外部から制御信号が入力される。スイッチング回路制御部１１２は、Ｔ端子に外部から入力される制御信号に基づいて、Ｓ端子から出力する電圧を、ＨレベルとＬレベルとのうちいずれのレベルを出力するかを制御する。
また、定電流駆動回路１０１、定電流駆動回路１０２、および、スイッチング回路制御部１１２には、電源電圧＋Ｖがそれぞれの電源端子に入力されている。
【００４６】
次に、ホール素子の入力端子と出力端子とについて説明する。図２を用いて説明したホール素子Ｈ１とＨ２は、２つの入力端子と２つの出力端子（出力端子＋と−）とを、それぞれ有している。このホール素子の入力端子とは、ホール素子に電源が供給される端子である。２つの入力端子は、対応する定電流駆動回路（１０１または１０２）、または、直列接続されているホール素子の入力端子と接続されているか、または、抵抗を介して接地されている。すなわち、２つの入力端子は、電源が供給されるように接続されている。一方、２つの出力端子は、合成増幅回路（例、合成増幅回路８１）の入力端子に接続されている。
【００４７】
スイッチング回路２０−１と２０−２は、対応するホール素子について、２つの入力端子に電源が供給されるように接続され、かつ、２つの出力端子が合成増幅回路の入力端子に接続されている第１の接続状態と、２つの出力端子に電源が供給されるように接続され、かつ、２つの入力端子が合成増幅回路の入力端子に接続されている第２の接続状態と、を切り替えるようにして、ホール素子の出力端子と出力端子との接続を変更する。このようにして、スイッチング回路２０−１と２０−２のそれぞれは、対応するホール素子の、２つの入力端子と２つの出力端子との接続を、それぞれ切り替える。
【００４８】
図３は、たとえば、スイッチング回路２０−１と２０−２のＳ端子に入力されるレベルがＨレベルである場合（上述した第１の接続状態の場合）の図であり、図４は、スイッチング回路２０−１と２０−２のＳ端子に入力されるレベルがＬレベルである場合（上述した第２の接続状態の場合）の図である。
【００４９】
次に、スイッチング回路２０−１と２０−２によるホール素子の入力端子と出力端子との接続の一例について、Ｓ端子に入力される信号がＨレベルの場合とＬレベルの場合とについて詳述する。
【００５０】
Ｓ端子に入力される信号がＨレベルの場合（上述した第１の接続状態の場合）は、ホール素子の接続は図３に示すようになっており、ホール素子Ｈ１においては、定電流駆動回路１０１の出力端子は、スイッチング回路２０−１を介して、ホール素子Ｈ１の第１の入力端子に接続されている。また、ホール素子Ｈ１の第２の入力端子は、スイッチング回路２０−１を介して、接地されている。
また、ホール素子Ｈ１の出力端子＋と−は、スイッチング回路２０−１を介して、図２を用いて説明したように、合成増幅回路８１の入力端子に接続されている。ホール素子Ｈ２接続も、ホール素子Ｈ１の接続と同様である。
【００５１】
一方、Ｓ端子に入力される信号がＬレベルの場合（上述した第２の接続状態の場合）は、ホール素子の接続は図４に示すようになっており、ホール素子Ｈ１においては、定電流駆動回路１０１の出力端子は、スイッチング回路２０−１を介して、ホール素子Ｈ１の出力端子−に接続されている。また、ホール素子Ｈ１の出力端子＋は、スイッチング回路２０−１を介して、接地されている。また、ホール素子Ｈ１の第１の入力端子から信号Ｈ１＋が出力され、ホール素子Ｈ１の第２の入力端子から信号Ｈ１−が出力される。これらの信号は、スイッチング回路２０−１を介して、図２を用いて説明したように、合成増幅回路８１の入力端子に入力される。ホール素子Ｈ２の接続も、ホール素子Ｈ１の接続と同様である。
【００５２】
この図３と図４とに示すように、スイッチング回路２０−１と２０−２との接続状態は、Ｓ端子に入力される電圧レベルがＨレベルとＬレベルとでは、すなわち、第１の接続状態の場合と第２の接続状態の場合とでは、逆になる。
【００５３】
以降においては、図３に示すような第１の接続状態の場合において加減算増幅回路７１３の出力端子から出力されるＡチャネルの近似正弦波出力信号の電圧値を電圧Ｖ１Ａとし、図４に示すような第２の接続状態の場合において加減算増幅回路７１３の出力端子から出力されるＡチャネルの近似正弦波出力信号の電圧値を電圧Ｖ２Ａとして、説明する。同様に、上述した図３に示すような第１の接続状態の場合において加減算増幅回路７２３の出力端子から出力されるＢチャネルの近似正弦波出力信号の電圧値を電圧Ｖ１Ｂとし、図４に示すような第２の接続状態の場合において加減算増幅回路７２３の出力端子から出力されるＢチャネルの近似正弦波出力信号の電圧値を電圧Ｖ２Ｂとして、説明する。また、電圧Ｖ１Ａまたは電圧Ｖ１Ｂを電圧Ｖ１とし、電圧Ｖ２Ａまたは電圧Ｖ２Ｂを電圧Ｖ２として説明する。
【００５４】
次に、ホール素子のオフセットをキャンセルする方法について説明する。ホール素子の等価回路を、図５に示すブリッジ回路に示す。この等価回路において、入力端子の電圧を電圧Ｖｉ（＋）および電圧Ｖｉ（−）とし、出力端子の電圧を電圧Ｖｏ（＋）および電圧Ｖｏ（−）とする。ここで磁場がゼロの場合、図５で出力端子に発生する電圧Ｖｕと、図５の場合に対して図６のように入出端子と出力端子とを入れ換えた場合の出力端子に発生する電圧Ｖｕ’との和を計算すると、ほぼゼロになる。
【００５５】
上述した図５と図６との説明に用いた電圧Ｖｕと電圧Ｖｕ’とは、上述した電圧Ｖ１とＶ２とに相当する。磁場の変化による変化分を「磁気強度比例分」とし、オフセットによる変化分を「Ｘ（オフセット分）」とすると、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とは、次の式１と式２とのようになる。
【００５６】
Ｖ１＝（磁気強度比例分）＋Ｘ（オフセット分） ・・・ （式１）
【００５７】
Ｖ２＝（磁気強度比例分）−Ｘ（オフセット分） ・・・ （式２）
【００５８】
上記に図５及び図６を用いて説明したように、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との平均をとると、「Ｘ（オフセット分）」がキャンセルされる（次の式３参照）。
【００５９】
（Ｖ１＋Ｖ２）／２＝（磁気強度比例分）・・・ （式３）
【００６０】
従って、たとえば、ホール素子の入力端子と出力端子とを入れ換えて測定した測定値の平均、すなわち電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との平均を、ホール素子からの出力として用いる。これにより、ホール素子のオフセットをキャンセルして、ホール素子を用いて磁場を測定することができる。すなわちホール素子を用いて、ホール素子のオフセットをキャンセルして、回転子１０６の回転角度を検出することができる。
【００６１】
上述したホール素子のオフセットキャンセルについては、磁場が変化していない、すなわち、回転子１０６が回転していない場合について説明した。しかし、回転子１０６が回転する場合であっても、スイッチング回路２０−１〜２０−４が切り替えられる期間において、回転子１０６がほぼ回転していないとみなせる場合は、磁場の変化がほぼ無いために、磁場が変化していない場合と同様に、ホール素子のオフセットをキャンセルすることができる。
【００６２】
次に、図７を用いて、ホール素子の入力端子と出力端子とを周期的に入れ換えた場合に、合成増幅回路８１または８２から出力される信号の一例について説明する。以降においては、ホール素子の入力端子と出力端子との入れ換えを、スイッチングと称して説明する。ここでは、スイッチングを、予め定められた期間Ｔ１毎に行うものとして説明する。
【００６３】
期間Ｔ１の間隔のスイッチングに応じて、合成増幅回路８１または８２から出力される出力電圧は、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とを交互に期間Ｔ１で繰り返す。なお、期間Ｔ１の間隔でスイッチングされた場合、合成増幅回路８１または８２から出力される信号は、スイッチングにより生じるノイズを伴って出力される。しかし、このスイッチングにより生じるノイズは、スイッチしてから所定の期間（たとえば数１０ｎｓ程度）が経過した後には、無くなる。そのために、スイッチングした後、スイッチングによりノイズが生じる期間よりも長い予め定められている時間Ｔ２後のデータを、合成増幅回路８１または８２からの出力として測定する。その後、スイッチングして新しいデータが確定したら、その値を新データとして測定する。
【００６４】
このようにして、電圧Ｖ１とＶ２とを、交互に測定することができる。更に、測定した電圧と直近に測定した電圧、すなわち、直近の電圧Ｖ１とＶ２との平均をとることにより、ホール素子のオフセットをキャンセルして、回転子１０６の回転角度を検出することができる。
【００６５】
上述した期間Ｔ１は、このようにして定められる時間Ｔ２よりも長い時間であればいい。よって、期間Ｔ１は、スイッチングによるノイズが生じる期間まで短くすることができる。なお、上述したように、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との測定は、回転子１０６が回転していないとみなせる程、短い時間のうちに行われることが望ましい。そのため、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との測定時間間隔に対応する期間Ｔ１を、スイッチングによるノイズが生じる期間まで短くすることができることは好適である。
【００６６】
なお、時間Ｔ２は、スイッチングにより生じるノイズが消える時間まで短くすることができる。スイッチングにより生じるノイズが消えるまで時間は、上記に図１から図５に示した抵抗の値などに基づいて、シミュレーションや実験により、予め定めることができる。そのため、抵抗の値などに基づいて時間Ｔ２を短時間になるようにし、この短時間になるように予め設定された時間Ｔ２に基づいて、期間Ｔ１を定めることも可能である。
【００６７】
次に、図８に、環境温度を変化させた場合における合成増幅回路８１または８２から出力される信号の電圧値（符号Ｖ１と符号Ｖ２とを参照）と、その平均の電圧値（符号（Ｖ１＋Ｖ２）／２を参照）とを示す。環境温度が変化する場合、環境温度の変化にともないオフセットが変動するため、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とは図８に示すように変動する。しかしなら、期間Ｔ１のスイッチングに応じて出力される電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との平均（Ｖ１＋Ｖ２）／２は、上記に説明したように、オフセットがキャンセルされる。そのために、環境温度が変化しても、平均（Ｖ１＋Ｖ２）／２は一定の電圧値となる。
【００６８】
次に、図９を用いて、上記に説明したように、ホール素子の入力端子と出力端子とを周期的に入れ換えて、ホール素子のオフセットをキャンセルするようにした場合の一例としてのエンコーダ装置の構成について説明する。
【００６９】
このエンコーダ装置は、磁気式回転角度検出装置１００と演算回路２００とを備えている。磁気式回転角度検出装置１００は、上記に説明した磁気式回転角度検出装置１００と同様の構成を有している。磁気式回転角度検出装置１００は、ホール素子をスイッチングしつつ、ＡチャネルとＢチャネルとの近似正弦波出力信号を出力する。演算回路２００は、磁気式回転角度検出装置１００が有するホール素子のスイッチングを制御するとともに、磁気式回転角度検出装置１００から出力される信号から、上述したように平均（Ｖ１＋Ｖ２）／２を、ＡチャネルとＢチャネル毎に算出する。また、演算回路２００は、ＡチャネルとＢチャネル毎に算出した平均（Ｖ１＋Ｖ２）／２に基づいて、回転子１０６の回転角度を算出する。
【００７０】
演算回路２００は、ＡＤコンバータ２０１（変換回路）と演算制御部２０２（回転角度検出回路）とを有している。演算制御部２０２は、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、専用の論理回路のうちのいずれか、または、これらの組み合わせであってもよい。
【００７１】
この演算制御部２０２は、上述した期間Ｔ１のタイミングを示すクロック信号（図９の符号Ｔ１参照）を、磁気式回転角度検出装置１００に、期間Ｔ１で周期的に送信する。以降、この信号を、Ｔ１信号と称して説明する。このＴ１信号は、磁気式回転角度検出装置１００が有するスイッチング回路制御部１１２のＴ端子に入力される。
【００７２】
また、演算制御部２０２は、ＡＤコンバータ２０１に、Ｔ１信号と同一周波数で、位相がＴ１信号と半分ずれた信号を、期間Ｔ１で周期的に出力する。この信号が、上述した時間Ｔ２を示す信号に相当し、以降、Ｔ２信号として説明する。ここでは、Ｔ２信号を、Ｔ１信号と位相が半分ずれた信号としているが、この位相のずれは、上述したように、スイッチングにより生じるノイズが消えるまでの時間よりも長い時間に対応する位相であってもよい。
【００７３】
磁気式回転角度検出装置１００のスイッチング回路制御部１１２は、Ｔ端子に入力されるＴ１信号に基づいて、ＨレベルとＬレベルとの電圧となる信号を、期間Ｔ１で交互に出力端子から出力する。これにより、スイッチング回路２０−１と２０−２とがホール素子のスイッチングを制御し、磁気式回転角度検出装置１００の合成増幅回路８１または８２からは、図７に示したようなアナログ信号がそれぞれ出力される。
【００７４】
なお、図２から図８の説明においては、合成増幅回路８１および８２の抵抗Ｒ１２とＲ１４はそれぞれ接地されているとして説明したが、図９に示すように、合成増幅回路８１および８２の抵抗Ｒ１２とＲ１４はそれぞれ基準電位ＲＥＦに共通に接続されていてもよい。この合成増幅回路８１および８２の基準電位ＲＥＦは、演算回路２００のＡＤコンバータ２０１に入力される。
【００７５】
ＡＤコンバータ２０１は、演算制御部２０２から入力されるＴ２信号に応じて、磁気式回転角度検出装置１００の合成増幅回路８１または８２から出力されるアナログ信号を、合成増幅回路８１と８２に対応するチャネル毎にデジタル信号に変換して、演算制御部２０２に出力する。また、ＡＤコンバータ２０１は、演算制御部２０２から入力されるＴ２信号に応じて、合成増幅回路８１および８２の基準電位ＲＥＦを、デジタル信号に変換して、演算制御部２０２に出力する。
【００７６】
演算制御部２０２は、ＡＤコンバータ２０１から出力されるデジタル信号に変換されたチャネル毎のアナログ信号を、期間Ｔ１ごとに読み取り、チャネル毎に、今回読み取った値と直前に読み取った値との平均をとる。また、演算制御部２０２は、チャネル毎の平均に基づいて、たとえば内挿処理により、回転子１０６の回転角度を算出する。
【００７７】
また、演算制御部２０２は、ＡＤコンバータ２０１から出力されるデジタル信号に変換された基準電位ＲＥＦを期間Ｔ１ごとに読み取る。このデジタル信号に変換された基準電位ＲＥＦに基づいて、演算制御部２０２は、ＡＤコンバータ２０１から出力されるデジタル信号に変換されたチャネル毎のアナログ信号を、基準電位ＲＥＦの変動を除去するようにして、補正してもよい。たとえば、演算制御部２０２は、ＡＤコンバータ２０１から出力されるデジタル信号に変換されたチャネル毎のアナログ信号のそれぞれから、デジタル信号に変換された基準電位ＲＥＦを減算して、デジタル信号に変換されたチャネル毎のアナログ信号とする。
【００７８】
図９を用いて説明したエンコーダ装置は、スイッチング回路２０を用いることによりホール素子からの出力をオフセットに依存しないようにして読み出せるために、環境温度に依存することなく、回転子１０６の回転角度を検出する精度の安定度の向上が図れる。
【００７９】
次に、図１０を用いて、図９を用いて説明したＡＤコンバータ２０１が、演算制御部２０２から入力されるＴ２信号に応じて、磁気式回転角度検出装置１００の合成増幅回路８１と８２から出力されるアナログ信号（Ａ相とＢ相に対応）、および、基準電位ＲＥＦのそれぞれを、デジタル信号に変換するタイミングについて説明する。
【００８０】
ここでは、制御信号が、時刻ｔ１で立上り、時刻ｔ１１で立下り、時刻ｔ２１で立上る場合について説明する。また、Ａ相、Ｂ相、および、基準電位ＲＥＦを、順に変換するとともに、制御信号の立上りから立下り、または、立下りから立上りの期間において、それぞれ、３回変換して平均をとる場合について説明する。
【００８１】
制御信号に従って、スイッチング回路２０−１と２０−２との接続状態を変更するが、図１０に示すように、スイッチング回路２０−１と２０−２との接続状態を変更するタイミングでは、アナログ信号であるＡ相、Ｂ相、および、基準電位ＲＥＦに、ノイズが発生する可能性がある。
【００８２】
そこで、ＡＤコンバータ２０１は、スイッチング回路２０−１と２０−２との接続状態が変更された後、信号が安定した時点で、予め定められた第１の連続するタイミングでＡ相を３回、予め定められた第２の連続するタイミングでＢ相を３回、予め定められた第３の連続するタイミングで基準電位ＲＥＦ３回のデータを取得する。図１０に示すように、時刻ｔ１で制御信号が立ち上がった後、ＡＤコンバータ２０１は、時刻ｔ２とｔ３とｔ４とのタイミングで、Ａ相を３回取得する。続く時刻ｔ５とｔ６とｔ７とのタイミングで、Ｂ相を３回取得する。続く時刻ｔ８とｔ９とｔ１０とのタイミングで、基準電位ＲＥＦを３回取得する。このように３回取得しているのは、３回取得した値を、演算制御部２０２で平均化するためである。
【００８３】
たとえば、上記時刻の間隔が１ｍｓ毎であるとし、制御信号の立下りを基準とすると、最初のＡ相は１ｍｓから３回、Ｂ相は２ｍｓから３回、基準電位ＲＥＦは３ｍｓから３回取得される。そして続く制御信号の立下りは４ｍｓとなり、基準信号ＲＥＦは５ｍｓから３回、Ｂ相は６ｍｓから３回、Ａ相は７ｍｓから３回取得される。
【００８４】
なお、制御信号の立上がりでは、Ａ相、Ｂ相、基準信号ＲＥＦの順に取得し、制御信号の立下りでは、制御信号の立上がりとは逆に、基準信号ＲＥＦＢ相、Ａ相の順に取得している。これは、制御信号の立下りを基準として、制御信号の立下と立下りとの１周期において各信号の１回目を取得するタイミングについては、Ａ相（１＋７）／２＝４ｍｓ、Ｂ相（２＋６）／２＝４ｍｓ、基準信号ＲＥＦ（３＋５）／２＝４ｍｓとなり、計算上すべて４ｍｓになる。このようにして取得するのは、取得する位置を計算するのに用いる信号に時間差があると、検出する位置が、正確な位置とならないからである。なお、ここでは、この１０ｍｓの間には速度変化がないものとして説明している。
【００８５】
なお、Ａ相とＢ相と基準信号ＲＥＦとの間に時間差があるのはＡＤコンバータの仕様によるものであり、本実施形態では３入力１ｃｈのＡＤコンバータを用いた場合を想定している。位置を計算するには、Ａ相を取得するタイミングと、Ｂ相を取得するタイミングとに時間差があると、回転軸の回転時には誤差が生じる可能性がある。計算上の同時性を保つために、図１０に示すとともに、上記に説明したように、制御信号の立上がりを基準として、制御信号の立下りと制御信号の立上がりとにおいて、各相の信号を逆の順序で取得して、各相の値を平均する（この場合、各信号６回分の平均）。その結果、Ａ相、Ｂ相、基準信号ＲＥＦの平均から求めた値は、時刻位置として、それぞれ、制御信号の立下り（時刻ｔ１１）のタイミングで取得した値に相当することになる。
【００８６】
なお、ＡＤコンバータ２０１が、３ｃｈを並列に取得できる３入力３ｃｈのＡＤコンバータであれば、図１０を用いて説明した処理は不要である。
【００８７】
次に、図１１を用いて、図１を用いて説明したエンコーダ装置の構成、特に、第２の信号処理回路５と第１の信号処理回路６との構成について説明する。同図において、図１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８８】
＜第２の信号処理回路５と第１の信号処理回路６との構成＞
第２の信号処理回路５は第２の位置データ検出回路５０を有している。この第２の位置データ検出回路５０は、第２の内挿回路５１と、第２の位置検出回路５２と、送信信号生成出力部５３と、伝達比情報記憶部５６と、第１の分解能記憶部５７と、第２の分解能記憶部５８と、を有する。一方、第１の信号処理回路６は、第１の位置データ検出回路６１と、第２の位置データ補正回路６２と、位置データ合成回路６３と、回転数量記憶部６４と、外部通信回路６５と、伝達比情報記憶部６６と、第１の分解能記憶部６７と、第２の分解能記憶部６８と、を有している。
【００８９】
なお、図１を用いて説明したように、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とはＡ相とＢ相との２相擬似正弦波を、図９の磁気式回転角度検出装置１００のように出力する。そして、第１の信号処理回路６が有する第１の位置データ検出回路６１、または、第２の信号処理回路５が有する第２の位置データ検出回路５０（第２の内挿回路５１）は、図９の演算回路２００に相当する構成を有している。
【００９０】
＜第２の信号処理回路５の各構成＞
図１１の説明に戻り、まず、第２の信号処理回路５が有する第２の位置データ検出回路５０の各構成について説明する。伝達比情報記憶部５６には、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とを連結する予め定められている動力伝達装置２の伝達比の値を示す情報が、伝達比情報として予め記憶されている。第１の分解能記憶部５７には、第１の位置データ検出回路６１の分解能が第１の分解能として予め記憶されている。第２の分解能記憶部５８には、第２の位置データ検出回路５０の分解能が第２の分解能として予め記憶されている。
【００９１】
第２の内挿回路５１は、第２のエンコーダ４から入力された第２の検出信号を内挿処理して第２の位置データを検出する。第２の位置検出回路５２は、第２の内挿回路５１が検出した第２の位置データと伝達比情報記憶部５６から読み出した伝達比情報とを乗じた値を、第２の分解能記憶部５８から読み出した第２の分解能の値で除算した値の整数部分の値を回転数量として算出するとともに、この除算した値の少数部分の値に第１の分解能記憶部５７から読み出した第１の分解能の値を乗じた値を推定値として算出する。この推定値とは、第１のエンコーダ３により正確に検出される第１の位置データを、第２のエンコーダ４が検出した第２の検出信号に基づいて算出して推定する位置データである。
【００９２】
たとえば、第２の位置検出回路５２は回転数量ｍと推定値ｓとを次の式により算出する。
【００９３】
ｍ＝ＩＮＴ（ｎ（Ｐ２／Ｒ２）） ・・・ （式４）
【００９４】
ｓ＝Ｒ１×（ｎ（Ｐ２／Ｒ２）−ｍ） ・・・ （式５）
【００９５】
上記の式４と式５とにおいて、Ｐ２は第２の内挿回路５１が検出した第２の位置データであり、Ｒ１は第１の分解能記憶部５７に記憶されている第１の分解能であり、Ｒ２は第２の分解能記憶部５８に記憶されている第２の分解能であり、ｎは伝達比情報記憶部５６から読み出した伝達比情報である。なお、ＩＮＴは、小数点以下を切り捨てて、整数部分のみを抽出する演算子である。
【００９６】
このように、この第２の位置データ検出回路５０は、第２の内挿回路５１と第２の位置検出回路５２とにより、第２のエンコーダ４が検出した第２の検出信号を内挿処理した値と伝達比情報記憶部５６から読み出した伝達比情報とに基づいて、第１のエンコーダ３の回転数量を算出するとともに第１の位置データに対応する位置データを推定値として算出する。
【００９７】
送信信号生成出力部５３は、第２の位置検出回路５２が算出した推定値に基づいて、入力軸１０の回転数量の値を示す送信信号を生成して第２の位置データ補正回路６２に出力する。この送信信号生成出力部５３は、送信信号を、たとえば、互いに位相が９０度異なる第１の矩形波信号である多回転Ａ信号と第２の矩形波信号である多回転Ｂ信号である２相信号として生成して出力する（図１２参照）。なお、この２相信号は、外来のノイズなどに耐性を有するようにするために、波形が矩形波となる２相矩形波信号であることが望ましい。
【００９８】
この図１２においては、入力軸が１回転することに応じて、すなわち、第１の位置データの値が０から１３１０７１をとることに応じて、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬ、ＨとＨ、ＬとＨ、および、ＬとＬ、という信号パターンに変化する。ここで、ＨとＬとは、たとえば、電気信号の電位で予め定められたハイレベルとロウレベルとである。
そして、入力軸が１回転する毎に、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とは、上記の信号パターンを繰り返す。
【００９９】
この送信信号生成出力部５３が生成する多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とは、入力軸の１回転において、伝達比ｎと第２の位置データ検出回路５０の分解能Ｒ２とにより、次の関係となる。
【０１００】
多回転Ａ信号は、Ｒ２／４ｎの剰余が０から２ｎの期間はＨ、それ以外はＬとなる。一方、多回転Ｂ信号は、Ｒ２／４ｎの剰余がｎから３ｎの期間はＨ、それ以外はＬとなる。
【０１０１】
送信信号生成出力部５３は、たとえば、次のようにして、上述した多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とを生成する。送信信号生成出力部５３は、第２の位置検出回路５２の算出した推定値に、第２の位置データ検出回路５０の分解能Ｒ２を乗じた値に対して、４ｎで除算した値が、０から２ｎであれば、多回転Ａ信号をＨとして出力し、それ以外であれば、多回転Ａ信号をＬとして出力する。また、送信信号生成出力部５３は、第２の位置検出回路５２の算出した推定値に、第２の位置データ検出回路５０の分解能Ｒ２を乗じた値に対して、４ｎで除算した値が、１ｎから３ｎであれば、多回転Ｂ信号をＨとして出力し、それ以外であれば、多回転Ｂ信号をＬとして出力する。
【０１０２】
＜第１の信号処理回路６の各構成＞
次に、第１の信号処理回路６の各構成について説明する。伝達比情報記憶部６６には、伝達比情報記憶部５６と同様に、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とを連結する予め定められている動力伝達装置２の伝達比の値を示す情報が、伝達比情報として予め記憶されている。第１の分解能記憶部６７には、第１の分解能記憶部５７と同様に、第１の位置データ検出回路６１の分解能が第１の分解能として予め記憶されている。第２の分解能記憶部６８には、第２の分解能記憶部５８と同様に、第２の位置データ検出回路５０の分解能が第２の分解能として予め記憶されている。
【０１０３】
第１の位置データ検出回路６１は、第１のエンコーダ３から入力された第１の検出信号に基づいて、予め定められている第１の信号処理（内挿処理）により、入力軸１０の角度位置を示す第１の位置データを検出する。
【０１０４】
第２の位置データ補正回路６２は、第２の位置データ検出回路５０が検出した第２の位置データを、この第２の位置データと第１の位置データ検出回路６１が検出した第１の位置データとに基いて予め定められている補正処理により補正する。
【０１０５】
位置データ合成回路６３は、第２の位置データ補正回路６２が補正した第１のエンコーダ３の回転数量の値と、第１の位置データ検出回路６１が検出した第１の位置データの値とに基づいて、合成位置データを生成する（位置データ合成工程）。なお、この位置データ合成回路６３は、第１の位置データ検出回路６１が検出した第１の位置データと、第２の位置データ検出回路５０が検出した第２の位置データとを合成する場合に、伝達比情報記憶部６６から読み出した伝達比情報に基づいて合成位置データを合成する。
【０１０６】
また、この位置データ合成回路６３は、詳細には、第１の位置データ検出回路６１が検出した第１の位置データと、第２の位置データ検出回路５０が検出した第２の位置データとを合成する場合に、伝達比情報記憶部６６から読み出した伝達比情報、第１の分解能記憶部６７から読み出した第１の分解能、および、第２の分解能記憶部６８から読み出した第２の分解能に基づいて、予め定められている算出方法により、合成位置データを合成する。
【０１０７】
例えば、位置データ合成回路６３は、合成位置データを、次の式６により算出する。
【０１０８】
合成位置データ＝Ｐ１＋Ｒ１×ＩＮＴ（ｎ×Ｐ２／Ｒ２） ・・・ （式６）
【０１０９】
ここで、Ｐ１は第１の位置データであり、Ｐ２は第２の位置データであり、ｎはギア比である。また、Ｒ１は第１の位置データ検出回路６１の分解能であり、Ｒ２は第２の位置データ検出回路５０の分解能である。なお、ＩＮＴは、小数点以下を切り捨てて、整数部分のみを抽出する演算子である。
【０１１０】
位置データ合成回路６３は、この式４により、第２の位置データ検出回路５０の一回転内の位置割合（Ｐ２／Ｒ２）にギア比（ｎ）を乗じた値の整数部分（ＩＮＴ）を算出し、この算出した整数部分の値に第１の位置データ検出回路５０の分解能の値（Ｒ１）を乗じた値に第１の位置データ（Ｐ１）の値を加算した値を、合成位置データとして算出する。
【０１１１】
また、位置データ合成回路６３は、位置データ合成回路６３が生成した合成位置データを、外部通信回路６５を介して、通信ライン９を通じてコントローラ８に出力する。
【０１１２】
また、外部通信回路６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８との間の通信処理を実行する。たとえば、外部通信回路６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８から受信した伝達比情報を、伝達比情報記憶部６６に記憶させるとともに、設定制御線１３を介して伝達比情報記憶部５６に記憶させる。
【０１１３】
また、外部通信回路６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８から受信した第１の分解能を、第１の分解能記憶部６７に記憶させるとともに、設定制御線１３を介して第１の分解能記憶部５７に記憶させる。また、外部通信回路６５は、通信ライン９を通じてコントローラ８から受信した第２の分解能を、第２の分解能記憶部６８に記憶させるとともに、設定制御線１３を介して第２の分解能記憶部５８に記憶させる。
【０１１４】
なお、この伝達比情報記憶部６６および伝達比情報記憶部５６は、それぞれ、たとえば、不揮発性メモリである。そのため、伝達比情報記憶部６６に記憶された伝達比情報の値は、一度設定されれば、エンコーダ装置の電源が落ちても、消えることは無い。本構成により、エンコーダ装置で使用可能な動力伝達装置２および動力伝達装置２の伝達比の、選択肢を広げることが可能となる。
【０１１５】
また、第１の分解能記憶部５７、第１の分解能記憶部６７、第２の分解能記憶部５８、および、第２の分解能記憶部６８も、伝達比情報記憶部６６および伝達比情報記憶部５６と同様に、それぞれ、たとえば、不揮発性メモリである。そのため、同様に、エンコーダ装置で使用可能な第１の位置データ検出回路６１および第２の位置データ検出回路５０の分解能の値について、選択肢を広げることが可能となる。
【０１１６】
回転数量記憶部６４には、第２のエンコーダ４で検出された入力軸１０の回転数量の値が記憶されている。そして、第２の位置データ補正回路６２は、第２の信号処理回路５からの送信信号の受信に応じて、回転数量記憶部６４に記憶されている回転数量の値を、１上げるまたは１下げることにより、この回転数量の値を検出する。
【０１１７】
この回転数量記憶部６４には、エンコーダ装置の起動時に、第２のエンコーダ４で検出された入力軸１０の回転数量の値が記憶される。たとえば、エンコーダ装置の起動時に、第２の信号処理回路５の送信信号生成出力部５３は、１ＫＨｚの周期で、図１２を用いて説明した多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号との信号パターンを回転数量分だけ繰り返して、回転数量分の多回転信号を初期値設定信号として出力する。そして、第２の位置データ補正回路６２は、第２の信号処理回路５の送信信号生成出力部５３から受信した初期値設定信号に対応する値を、回転数量記憶部６４に記憶させる。その結果、回転数量記憶部６４には、回転数量の情報が記憶される。
【０１１８】
以降、第２の位置データ補正回路６２は、第２の信号処理回路５からの送信信号の受信に応じて、回転数量記憶部６４に記憶されている回転数量の値を上げるか、または、下げる。また誤差補正回路６２１は、動力伝達装置の角度誤差を補正する。このようにして、入力軸１０の回転数量の値が、出力軸１１の回転から検出されている。
【０１１９】
＜第２の位置データ補正回路６２の詳細＞
次に、第２の位置データ補正回路６２の構成を、より具体的に説明する。たとえば、入力軸１０の回転位置を示す第１の位置データと、出力軸１１の回転位置を示す第２の位置データとの間には、ずれが生じる可能性がある。これは、たとえば、入力軸１０と動力伝達装置２、および、動力伝達装置２と出力軸１１との間の噛み合わせに起因するずれであり、物理的に生じるものである。
【０１２０】
そのため、図１３に示すように、第２の位置データから算出される回転数量（ｍ）と、入力軸１０の回転位置を示す第１の位置データ（Ｐ１）との間にも、変化するタイミングにおいて、ずれが生じる可能性がある。このようなずれが生じていると、位置データ合成回路６３は、正常に合成位置データを生成することができない。そこで、第２の位置データ補正回路６２は、このようにずれがある場合にも、位置データ合成回路６３が、正常に合成位置データを生成することができるように、図１４に示すように、補正値Δｍを算出して、この算出した補正値Δｍを回転数量（ｍ）に加算して補正する。
【０１２１】
ここでは、図１３と図１４とを用いて、第２の位置データ補正回路６２による、回転数量の補正方法について説明する。なお、ここでは、第１の位置データの値が１７ビットである場合について説明する。
【０１２２】
図１３に示すように、入力軸１０が回転するにともない出力軸１１が回転し、第２の位置データの値Ｐ２に基づいて回転数量ｍが算出される。また、第１の位置データの値Ｐ１は０から１３１０７１（＝２１７−１）の値を繰り返す。すなわち、第１の位置データの値Ｐ１は０から１３１０７１（＝２１７−１）の値を繰り返すことに応じて、たとえば、回転数量ｍが１０、１１、１２と順に変化する。この第１の位置データの値Ｐ１により検出される入力軸回転数量の変化位置（たとえば、第１の位置データの値Ｐ１が０となるタイミング）と、回転数量ｍの変化するタイミングとの間には、ずれがある。
【０１２３】
図１４に示すように、第２の位置データ補正回路６２は、たとえば、第１の位置データの値Ｐ１の値が、０から３２７６７（＝２１７×１／４−１）の範囲にあり、かつ、算出された回転数量ｍが後半である場合には、回転数量ｍの値に補正値Δｍ（＝１）を加算して、回転数量ｍの値を補正する。ここで、算出された回転数量ｍが後半であるとは、算出された回転数量ｍの値が、ｍではあるが、ｍ＋１に近いことを意味している。
【０１２４】
また、図１４に示すように、第２の位置データ補正回路６２は、たとえば、第１の位置データの値Ｐ１の値が、９８３０４（＝２１７×３／４−１）から１３１０７１（＝２１７−１）の範囲にあり、かつ、算出された回転数量ｍが前半である場合には、回転数量ｍの値に補正値Δｍ（＝−１）を加算して、回転数量ｍの値を補正する。ここで、算出された回転数量ｍが前半であるとは、算出された回転数量ｍの値が、ｍではあるが、ｍ−１に近いことを意味している。
【０１２５】
ところで、算出された回転数量ｍが後半であるか前半であるかという判定は、推定値の値に基づいて判定する。たとえば、第２の位置データ補正回路６２は、第２の位置検出回路５２の算出した推定値の値が、０．５（半周）よりも小さい場合には前半であると判定し、推定値の値が０．５（半周）以上である場合には後半であると判定する。
【０１２６】
なお、図１４においては、第１のエンコーダ３が検出した回転数量の値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半１／４の領域（０から３２７６７）であるか後半１／４の領域であるか（９８３０４から１３１０７１）を判定した。しかし、ずれを検出するためには、第１のエンコーダ３が検出した回転数量の値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半の領域であるか後半の領域であるかを判定してもよい。
【０１２７】
よって、第２の位置データ補正回路６２は、第２の位置検出回路５２の算出した推定値の値によって推定される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域であるか後半領域を判定し、第１のエンコーダ３が検出した回転数量の値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域であるか後半領域であるかを判定するようにしてもよい。そして、第２の位置データ補正回路６２は、この２つの判定結果が異なる場合には、第２の位置検出回路５２の算出した回転数量の値を、補正するようにしてもよい。
【０１２８】
具体的には、第２の位置データ補正回路６２は、第２の位置検出回路５２の算出した推定値の値によって推定される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の後半領域であり、かつ、第１の位置データ検出回路６１が検出した第１の位置データの値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域である場合には、第２の位置検出回路５２の算出した回転数量の値に１を加算して補正する。
【０１２９】
また、第２の位置データ補正回路６２は、逆に、第２の位置検出回路５２の算出した推定値の値によって推定した入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の前半領域であり、かつ、第１の位置データ検出回路６１が検出した第１の位置データの値によって検出される入力軸１０の回転位置が、入力軸１０の１回転において回転の後半領域である場合には、第２の位置検出回路５２の算出した回転数量の値に−１を加算して、すなわち、１を減算して補正する。
【０１３０】
ところで、第２の位置データ補正回路６２は、第２の位置データ検出回路５０の送信信号生成出力部５３から入力した送信信号に基づいて、回転数量の入力軸１０の回転位置が入力軸１０の１回転において回転の前半領域であるか後半領域であるかを判定して回転数量の値を補正する。
【０１３１】
ここでは、第２の位置データ補正回路６２に入力される信号が、図１２に示すように多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号との２相矩形波の場合について説明する。
【０１３２】
たとえば、図１２に示すように、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とは、入力軸が１回転する毎に、ＨとＬ、ＨとＨ、ＬとＨ、および、ＬとＬ、という信号パターンで変化する。これにより、第２の位置データ補正回路６２は、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬまたはＨとＨの場合は、入力軸の１回転において回転の前半領域であると判定する。逆に、第２の位置データ補正回路６２は、ＬとＨまたはＬとＬの場合は、入力軸の１回転において回転の後半領域であると判定する。
【０１３３】
より詳細には、第２の位置データ補正回路６２は、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬの場合は、入力軸の１回転において回転の開始１／４の領域であると判定する。また、第２の位置データ補正回路６２は、多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＬとＬの場合は、入力軸の１回転において回転の終了１／４の領域であると判定する。
【０１３４】
また、第２の位置データ補正回路６２は、入力された多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＨとＬ、ＨとＨ、ＬとＨ、および、ＬとＬ、という信号パターンで順に変化することを検出することにより、入力軸が１回転したことを検出する。また、逆に、第２の位置データ補正回路６２は、入力された多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号とが、ＬとＬ、ＬとＨ、ＨとＨ、および、ＨとＬ、という信号パターンで順に変化することを検出することにより、入力軸が逆方向に１回転、すなわち、−１回転したことを検出する。
【０１３５】
上記の説明においては、第２の位置データ補正回路６２に入力される信号が、図１２に示すように多回転Ａ信号と多回転Ｂ信号との２相矩形波の場合について説明したが、第２の位置データ補正回路６２における信号処理は、この２相矩形波が２相正弦波信号である場合も同様である。
【０１３６】
たとえば２相正弦波信号の場合には、第２の位置データ補正回路６２の内部において２相正弦波信号を２相矩形波に変換し、この変換した２相矩形波に基づいて、第２の位置データ補正回路６２は、上記に図１３と図１４とを用いて説明した信号処理を実行するようにしてもよい。
【０１３７】
また、この２相正弦波信号とは、第２の信号処理回路５から第１の信号処理回路６へ推定値ｓを出力する場合の信号と同一であってもよい。この場合でも、位置データ合成回路６３は、故障検出回路６２２および第２の位置データ補正回路６２により補正された値を用いて、合成位置データを生成することができる。
【０１３８】
また２相正弦波信号の場合には、第２の信号処理回路５から第１の信号処理回路６へ推定値ｓを出力することができることから、第１の位置データが異常な値となる場合であっても、位置データ合成回路６３は、第１の位置データに代えて推定値ｓを用いて、上述した式５により合成位置データを生成することができる。
【０１３９】
なお、上述したように、第２の位置データは位置データ合成回路にシリアルデータで送信される。一方モータの出力軸の回転位置を表す第１の検出信号から求めた第１の位置データも位置データ合成回路に入力される。位置データ合成回路では、モータ入力軸の位置と回転数量の変化点を合致させる処理を行なう。
【０１４０】
この処理について図１５に示す表を用いて説明する。この図１５では、第１の位置データ（モータの回転角度）を列に記載し、第２の位置データ（出力軸の回転角度）を行に表している。減速機の減速比は１００であるので、左から２列目の数値は3.6度ごとに回転数値が１上がっていく。単位は度である。第２の位置データから求めた多回転数値が左から３列目である。この値と第１の位置データの関係から求めた数値、０、−１、＋１、ERRORを図１６の表にまとめてある。
【０１４１】
この表は、たとえば、補正値記憶部に予め記憶されていてもよい。たとえば、この補正値記憶部には、計数した回転数量と第１の位置データ検出回路が検出した第１の位置データとに関連付けて、計数した回転数量を補正する補正値が予め記憶されているようにしてもよい。そして、第２の位置データ補正回路は、計数した回転数量と第１の位置データ検出回路が検出した第１の位置データとに関連付けられている補正値を補正値記憶部から読み出し、当該読み出した補正値を、計数した回転数量に加算して、計数した回転数量を補正するようにしてもよい。
【０１４２】
［第２の実施形態］
次に、図１７を用いて、この発明の第２実施形態による磁気式回転角度検出装置１００の構成について説明する。図２から図４を用いて上述した第１実施形態による磁気式回転角度検出装置１００の構成と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１４３】
図１７（ａ）に示すように、第２実施形態による磁気式回転角度検出装置１００は、図２（ａ）に示す第２実施形態による磁気式回転角度検出装置１００に対比して、更に、ホール素子Ｈ３とＨ４とを有している。すなわち、第２実施形態による磁気式回転角度検出装置１００は、ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４の、合計４個のホール素子を有している。
【０１４４】
この図１７（ａ）において、回転子１０６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１０６の回転に伴い磁石１０５が回転し、ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４で検出される磁石１０５からの磁界が変化する。磁気式回転角度検出装置１００は、この磁界の変化を、ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４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１０６の回転角度を検出する。
【０１４５】
なお、図１７（ａ）を用いて説明した４個のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４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Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４は、たとえば、それぞれ基板組１０９の平面上であって、回転子１０６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１０６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Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４は、等間隔（この場合は、回転子１０６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Ｈ１とＨ３およびホール素子Ｈ２とＨ４は、回転子１０６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１０６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。
【０１４６】
次に図１７（ｂ）を用いて、上述した４個のホール素子で検出した磁界の変化量から回転子１０６の回転角度を検出する磁気式回転角度検出装置１００の構成、すなわち、各ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４で検出した検出信号を合成し増幅する合成増幅回路８１および８２（第１の合成回路と第２の合成回路）について説明する。
【０１４７】
合成増幅回路８１は、差動の加減算増幅回路を構成しており、４個のホール素子から出力される信号を合成する合成部７１１（第３の合成回路）および合成部７１２（第４の合成回路）と、加減算増幅回路７１３（第１の差動増幅回路）と、により構成されている。
合成部７１１は、２個の抵抗ＲＸ４１により構成されている。合成部７１２は、２個の抵抗ＲＸ４２により構成されている。２個の抵抗ＲＸ４１の第１の端子には、対応するホール素子Ｈ１とＨ３との出力端子がそれぞれ接続されており、２個の抵抗ＲＸ４１の第２の端子は結合されて、加減算増幅回路７１３の第１の入力端子に接続されている。２個の抵抗ＲＸ４２の接続も、２個の抵抗ＲＸ４１の接続と同様である。
【０１４８】
合成部７１１は、信号Ｈ１−と信号Ｈ３＋の２信号を合成する。たとえば、信号Ｈ１−と信号Ｈ３＋との２信号が、それぞれの信号に対応する合成部７１１が有する抵抗ＲＸ４１の第１の端子に入力される。そして、各抵抗ＲＸ４１の第２の端子から出力される信号が、各抵抗ＲＸ４１の第２の端子の接続点で合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路７１３に減算信号として入力される。
【０１４９】
一方、合成部７１２は、信号Ｈ１＋と信号Ｈ３−の２信号を合成する。たとえば、信号Ｈ１＋と信号Ｈ３−との２信号が、それぞれの信号に対応する合成部７１２が有する抵抗ＲＸ４２の第１の端子に入力される。そして、各抵抗ＲＸ４２の第２の端子から出力される信号が、各抵抗ＲＸ４１の第２の端子の接続点で合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路７１３に加算信号として入力される。
【０１５０】
合成部７１１と合成部７１２とでそれぞれ合成された信号が、図２（ｂ）に示す第１実施形態による磁気式回転角度検出装置１００の合成増幅回路８１と同様に、加減算増幅回路７１３で加減算されるとともに増幅されて、加減算増幅回路７１３の出力端子からＡチャネル（Ａ相）の近似正弦波出力信号として出力される。
【０１５１】
合成増幅回路８２は、合成増幅回路８１と同様の構成を有しているが、合成増幅回路８１とはホール素子との接続方法が異なる。ここでは相違点のみについて説明する。
【０１５２】
この合成増幅回路８２においては、信号Ｈ２−と信号Ｈ４＋の２信号が、それぞれの信号に対応する合成部７２１が有する抵抗ＲＸ４１の第１の端子に入力される。そして、各抵抗ＲＸ４１の第２の端子から出力される信号が合成されることにより、この合成部７２１で信号Ｈ２−と信号Ｈ４＋の２信号が合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路７２３に減算信号として入力される。
【０１５３】
一方、信号Ｈ２＋と信号Ｈ４−の２信号が、それぞれの信号に対応する合成部７２２が有する抵抗ＲＸ４２の第１の端子に入力される。そして、各抵抗ＲＸ４２の第２の端子から出力される信号が合成されることにより、この合成部７２２で信号Ｈ２＋と信号Ｈ４−の２信号が合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路７２３に加算信号として入力される。
【０１５４】
合成部７２１と合成部７２２とでそれぞれ合成された信号が加減算増幅回路７２３で加減算されるとともに増幅されて、加減算増幅回路７２３の出力端子からＢチャネル（Ｂ相）の近似正弦波出力信号として出力される。このＢチャネルの近似正弦波出力信号とは、上述したＡチャネルの近似正弦波出力信号と、電気的に９０度位相の異なる信号である。
【０１５５】
上述した第２実施形態によれば、対向するホール素子により、磁石１０５のＮ極とＳ極とを検出するようにして、出力信号を増大させることができる。また、Ｎ極とＳ極とを検出することにより、検出精度を向上させることができる。
【０１５６】
次に、図１８と図１９とを用いて第２実施形態の場合について、ホール素子のオフセットをキャンセルすることができる磁気式回転角度検出装置１００について説明する。
【０１５７】
まず、図１８を用いて、第２実施形態で用いる磁気式回転角度検出装置１００の構成について説明する。この図１８に示す第２実施形態による磁気式回転角度検出装置１００の構成は、上記に図３を用いて説明した第１実施形態による磁気式回転角度検出装置１００の構成に対して、更に、スイッチング回路（切り替え回路）２０−３〜２０−４が追加されている。
【０１５８】
この図１８では、スイッチング回路２０−１〜２０−４は、一つのホール素子について８接点４回路の構成であり、アナログスイッチを用いている場合の構成が図示されている。このアナログスイッチは、たとえば、トランジスタスイッチである。
【０１５９】
スイッチング回路２０−１〜２０−４は、Ｓ端子をそれぞれ有しており、このＳ端子に入力される信号がＨレベルであるかＬレベルであるかにより、対応付けられているホール素子の入力端子と出力端子との接続を変更する。スイッチング回路制御部１１２の出力端子はスイッチング回路２０−１〜２０−４がそれぞれ有するＳ端子と接続されており、スイッチング回路制御部１１２はこの出力端子からＨレベルまたはＬレベルの制御信号を出力する。
【０１６０】
スイッチング回路制御部１１２のＴ端子には外部から制御信号が入力される。スイッチング回路制御部１１２は、Ｔ端子に外部から入力される制御信号に基づいて、Ｓ端子から出力する電圧を、ＨレベルとＬレベルとのうちいずれのレベルを出力するかを制御する。
また、定電流駆動回路１０１、定電流駆動回路１０２、および、スイッチング回路制御部１１２には、電源電圧＋Ｖがそれぞれの電源端子に入力されている。
【０１６１】
スイッチング回路２０−１〜２０−４は、対応するホール素子について、２つの入力端子に電源が供給されるように接続され、かつ、２つの出力端子が合成増幅回路の入力端子に接続されている第１の接続状態と、２つの出力端子に電源が供給されるように接続され、かつ、２つの入力端子が合成増幅回路の入力端子に接続されている第２の接続状態と、を切り替えるようにして、ホール素子の出力端子と出力端子との接続を変更する。このようにして、スイッチング回路２０−１〜２０−４のそれぞれは、対応するホール素子の、２つの入力端子と２つの出力端子との接続を、それぞれ切り替える。
【０１６２】
図１８は、たとえば、スイッチング回路２０−１〜２０−４のＳ端子に入力されるレベルがＨレベルである場合（上述した第１の接続状態の場合）の図であり、図１９は、スイッチング回路２０−１〜２０−４のＳ端子に入力されるレベルがＬレベルである場合（上述した第２の接続状態の場合）の図である。
【０１６３】
次に、スイッチング回路２０−１〜２０−４によるホール素子の入力端子と出力端子との接続の一例について、Ｓ端子に入力される信号がＨレベルの場合とＬレベルの場合とについて詳述する。
【０１６４】
Ｓ端子に入力される信号がＨレベルの場合（上述した第１の接続状態の場合）は、ホール素子の接続は図１８に示すようになっており、ホール素子Ｈ１とＨ３との組においては、定電流駆動回路１０１の出力端子は、スイッチング回路２０−１を介して、ホール素子Ｈ１の第１の入力端子に接続されている。また、ホール素子Ｈ１の第２の入力端子は、スイッチング回路２０−１とスイッチング回路２０−３とを介して、ホール素子Ｈ３の第１の入力端子に接続されている。また、ホール素子Ｈ３の第２の入力端子は、スイッチング回路２０−３を介して、接地されている。また、ホール素子Ｈ１の出力端子＋と−、および、ホール素子Ｈ３の出力端子＋と−は、図１７の第２実施形態で説明したように、合成増幅回路８１の入力端子に接続されている。ホール素子Ｈ２とＨ４との組の接続も、ホール素子Ｈ１とＨ３との組の接続と同様である。
【０１６５】
一方、Ｓ端子に入力される信号がＬレベルの場合（上述した第２の接続状態の場合）は、ホール素子の接続は図１９に示すようになっており、ホール素子Ｈ１とＨ３との組においては、定電流駆動回路１０１の出力端子は、スイッチング回路２０−１を介して、ホール素子Ｈ１の出力端子−に接続されている。また、ホール素子Ｈ１の出力端子＋は、スイッチング回路２０−１とスイッチング回路２０−３とを介して、ホール素子Ｈ３の出力端子−に接続されている。また、ホール素子Ｈ３の出力端子＋は、スイッチング回路２０−３を介して、接地されている。また、ホール素子Ｈ１の第１の入力端子から信号Ｈ１＋が出力され、ホール素子Ｈ１の第２の入力端子から信号Ｈ１−が出力される。ホール素子Ｈ３の第１の入力端子から信号Ｈ３＋が出力され、ホール素子Ｈ３の第２の入力端子から信号Ｈ３−が出力される。これらの信号は、図１７の第２実施形態で説明したように、合成増幅回路８１の入力端子に入力される。ホール素子Ｈ２とＨ４との組の接続も、ホール素子Ｈ１とＨ３との組の接続と同様である。
【０１６６】
この図１８と図１９とに示すように、スイッチング回路２０−１〜２０−４の接続状態は、Ｓ端子に入力される電圧レベルがＨレベルとＬレベルとでは、逆になる。
【０１６７】
［第３実施形態］
次に、図２０を用いて、この発明の第３実施形態による磁気式回転角度検出装置１００の構成について説明する。図２から図４を用いて上述した第１実施形態による磁気式回転角度検出装置１００の構成、または、図１７から図１９を用いて上述した第２実施形態による磁気式回転角度検出装置１００の構成と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１６８】
この図２０（ａ）に示す第３実施形態による磁気式回転角度検出装置１００は、図１７（ａ）に示す第２実施形態による磁気式回転角度検出装置１００に対比して、４個のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４と、合成増幅回路８１と８２との接続方法が異なる。以下、相違点について説明する。
【０１６９】
まず、図２０（ｂ）を用いて、上述した４個のホール素子で検出した磁界の変化量から回転子１０６の回転角度を検出する磁気式回転角度検出装置１００の構成、すなわち、各ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４で検出した検出信号を合成し増幅する合成増幅回路８１および８２（第１の合成回路と第２の合成回路）について説明する。
【０１７０】
合成増幅回路８１は、差動の加減算増幅回路を構成しており、４個のホール素子から出力される信号を合成する合成部７１１（第３の合成回路）および合成部７１２（第４の合成回路）と、加減算増幅回路７１３（第１の差動増幅回路）と、により構成されている。
合成部７１１は、４個の抵抗ＲＸ４１により構成されている。合成部７１２は、４個の抵抗ＲＸ４２により構成されている。４個の抵抗ＲＸ４１の第１の端子には、対応するホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４の出力端子がそれぞれ接続されており、４個の抵抗ＲＸ４１の第２の端子は結合されて、加減算増幅回路７１３の第１の入力端子に接続されている。４個の抵抗ＲＸ４２の接続も、４個の抵抗ＲＸ４１の接続と同様である。
【０１７１】
合成部７１１は、信号Ｈ１−、信号Ｈ２−、信号Ｈ３＋、および信号Ｈ４＋の４信号を合成する。たとえば、信号Ｈ１−、信号Ｈ２−、信号Ｈ３＋、および信号Ｈ４＋の４信号が、それぞれの信号に対応する合成部７１１が有する抵抗ＲＸ４１の第１の端子に入力される。そして、各抵抗ＲＸ４１の第２の端子から出力される信号が、各抵抗ＲＸ４１の第２の端子の接続点で合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路７１３に減算信号として入力される。
【０１７２】
一方、合成部７１２は、信号Ｈ１＋、信号Ｈ２＋、信号Ｈ３−、および信号Ｈ４−の４信号を合成する。たとえば、信号Ｈ１＋、信号Ｈ２＋、信号Ｈ３−、および信号Ｈ４−の４信号が、それぞれの信号に対応する合成部７１２が有する抵抗ＲＸ４２の第１の端子に入力される。そして、各抵抗ＲＸ４２の第２の端子から出力される信号が、各抵抗ＲＸ４１の第２の端子の接続点で合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路７１３に加算信号として入力される。
【０１７３】
合成部７１１と合成部７１２とでそれぞれ合成された信号が、加減算増幅回路７１３で加減算されるとともに増幅されて、加減算増幅回路７１３の出力端子からＡチャネル（Ａ相）の近似正弦波出力信号として出力される。
【０１７４】
上述した加減算増幅回路７１３の加算信号が入力される入力端子は、抵抗Ｒ１２を介して接地されている。また、加減算増幅回路７１３の出力端子は、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４との直列接続を介して接地されている。また、加減算増幅回路７１３の減算信号が入力される入力端子は、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４との接続点に、抵抗Ｒ１１を介して接続されている。
【０１７５】
なお、合成増幅回路８１および８２が、それぞれ差動増幅回路として機能するために、４個の抵抗ＲＸ４１と４個の抵抗ＲＸ４２とはそれぞれ同じ抵抗値であり、抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２とは同じ抵抗値であることが望ましい。
【０１７６】
合成増幅回路８２は、合成増幅回路８１と同様の構成を有しているが、合成増幅回路８１とは４個のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４との接続方法が異なる。ここでは相違点のみについて説明する。
【０１７７】
この合成増幅回路８２においては、信号Ｈ２−、信号Ｈ３−、信号Ｈ４＋、および信号Ｈ１＋の４信号が、それぞれの信号に対応する合成部７２１が有する抵抗ＲＸ４１の第１の端子に入力される。そして、各抵抗ＲＸ４１の第２の端子から出力される信号が合成されることにより、この合成部７２１で信号Ｈ２−、信号Ｈ３−、信号Ｈ４＋、および信号Ｈ１＋の４信号が合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路７２３に減算信号として入力される。
【０１７８】
一方、信号Ｈ２＋、信号Ｈ３＋、信号Ｈ４−、および信号Ｈ１−の４信号が、それぞれの信号に対応する合成部７２２が有する抵抗ＲＸ４２の第１の端子に入力される。そして、各抵抗ＲＸ４２の第２の端子から出力される信号が合成されることにより、この合成部７２２で信号Ｈ２＋、信号Ｈ３＋、信号Ｈ４−、および信号Ｈ１−の４信号が合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路７２３に加算信号として入力される。
【０１７９】
合成部７２１と合成部７２２とでそれぞれ合成された信号が加減算増幅回路７２３で加減算されるとともに増幅されて、加減算増幅回路７２３の出力端子からＢチャネル（Ｂ相）の近似正弦波出力信号として出力される。このＢチャネルの近似正弦波出力信号とは、上述したＡチャネルの近似正弦波出力信号と、電気的に９０度位相の異なる信号である。
この位相の関係については、図２３を用いて後述する。
【０１８０】
図６は、たとえば、スイッチング回路２０−１〜２０−４のＳ端子に入力されるレベルがＨレベルである場合（上述した第１の接続状態の場合）の図であり、図７は、スイッチング回路２０−１〜２０−４のＳ端子に入力されるレベルがＬレベルである場合（上述した第２の接続状態の場合）の図である。
【０１８１】
次に、スイッチング回路２０−１〜２０−４によるホール素子の入力端子と出力端子との接続の一例について、Ｓ端子に入力される信号がＨレベルの場合とＬレベルの場合とについて詳述する。
【０１８２】
Ｓ端子に入力される信号がＨレベルの場合（上述した第１の接続状態の場合）は、ホール素子の接続は図２１に示すようになっており、ホール素子Ｈ１とＨ３との組においては、定電流駆動回路１０１の出力端子は、スイッチング回路２０−１を介して、ホール素子Ｈ１の第１の入力端子に接続されている。また、ホール素子Ｈ１の第２の入力端子は、スイッチング回路２０−１とスイッチング回路２０−３とを介して、ホール素子Ｈ３の第１の入力端子に接続されている。また、ホール素子Ｈ３の第２の入力端子は、スイッチング回路２０−３を介して、接地されている。また、ホール素子Ｈ１の出力端子＋と−、および、ホール素子Ｈ３の出力端子＋と−は、第１実施形態で説明したように、合成増幅回路８１の入力端子に接続されている。ホール素子Ｈ２とＨ４との組の接続も、ホール素子Ｈ１とＨ３との組の接続と同様である。
【０１８３】
一方、Ｓ端子に入力される信号がＬレベルの場合（上述した第２の接続状態の場合）は、ホール素子の接続は図２２に示すようになっており、ホール素子Ｈ１とＨ３との組においては、定電流駆動回路１０１の出力端子は、スイッチング回路２０−１を介して、ホール素子Ｈ１の出力端子−に接続されている。また、ホール素子Ｈ１の出力端子＋は、スイッチング回路２０−１とスイッチング回路２０−３とを介して、ホール素子Ｈ３の出力端子−に接続されている。また、ホール素子Ｈ３の出力端子＋は、スイッチング回路２０−３を介して、接地されている。また、ホール素子Ｈ１の第１の入力端子から信号Ｈ１＋が出力され、ホール素子Ｈ１の第２の入力端子から信号Ｈ１−が出力される。ホール素子Ｈ３の第１の入力端子から信号Ｈ３＋が出力され、ホール素子Ｈ３の第２の入力端子から信号Ｈ３−が出力される。これらの信号は、第１実施形態で説明したように、合成増幅回路８１の入力端子に入力される。ホール素子Ｈ２とＨ４との組の接続も、ホール素子Ｈ１とＨ３との組の接続と同様である。
【０１８４】
この図２１と図２２とに示すように、スイッチング回路２０−１〜２０−４の接続状態は、Ｓ端子に入力される電圧レベルがＨレベルとＬレベルとでは、逆になる。
【０１８５】
次に図２３を用いて、図２０で説明した複数のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４と、合成増幅回路８１及び８２との関係について説明する。
【０１８６】
複数のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４のうち、回転子１０６の回転中心軸を含む第１の平面で分割される第１の領域に含まれるホール素子を第１のホール素子群とし、第１の平面で分割される第２の領域に含まれるホール素子を第２のホール素子群とする。また、複数のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４のうち、回転中心軸を含む第２の平面であって第１の平面と予め定められている角度を成す第２の平面で分割される第３の領域に含まれるホール素子を第３のホール素子群とし、第２の平面で分割される第４の領域に含まれるホール素子を第４のホール素子群とする。この予め定められている角度とは、たとえば９０度である。
【０１８７】
図２３に示すように、回転子１０６の回転中心軸であって、紙面に対して垂直となる軸をＺ軸とする。そして、このＺ軸に対して垂直となる２つの軸であって、紙面に対して水平と垂直となる２つの軸をＸ軸とＹ軸とする。ここでは、説明のため、回転子１０６の回転中心軸として、ホール素子Ｈ１の角度位置を０度とし、ホール素子２の角度位置を９０度とし、ホール素子３の角度位置を１８０度とし、ホール素子４の角度位置を２７０度とする。
【０１８８】
たとえば第１の平面を符号３０１で示されるように、回転子１０６の回転中心軸に対して角度位置１３５度と３１５度となり、紙面に対して垂直な平面とする。この場合、第１のホール素子群はホール素子Ｈ１とＨ２となり、第２のホール素子群はホール素子Ｈ３とＨ４となる。また第２の平面を符号３０２で示されるように、回転子１０６の回転中心軸に対して角度位置４５度と２２５度となり、紙面に対して垂直な平面とする。この場合、第３のホール素子群はホール素子Ｈ２とＨ３となり、第４のホール素子群はホール素子Ｈ４とＨ１となる。
【０１８９】
合成増幅回路８１は、第１のホール素子群と第２のホール素子群とがそれぞれ検出した検出信号を合成する。図２０（ｂ）に示すように、合成増幅回路８１においては、合成部７１１には、信号Ｈ１−、信号Ｈ２−、信号Ｈ３＋、および信号Ｈ４＋が入力され、合成部７１２には、信号Ｈ１＋、信号Ｈ２＋、信号Ｈ３−、および信号Ｈ４−信号が入力されている。
【０１９０】
この信号の入力を、第１のホール素子群と第２のホール素子群とに分けて説明すると、第１のホール素子群については、合成増幅回路８１の合成部７１１には、信号Ｈ１−および信号Ｈ２−が入力され、合成部７１２には、信号Ｈ１＋および信号Ｈ２＋が入力される。そして、加減算増幅回路７１３は、合成部７１１で合成された信号Ｈ１−および信号Ｈ２−と、合成部７１２で合成された信号Ｈ１＋および信号Ｈ２＋との差に応じた信号を出力する。よって、この第１のホール素子群についての合成増幅回路８１は、第１のホール素子群に含まれるホール素子Ｈ１とＨ２とを合成したホール素子（第１の合成磁気検出素子）になるように、Ａチャネルの近似正弦波出力信号を出力することになる。
【０１９１】
上述のホール素子Ｈ１とＨ２とを合成したホール素子とは、ホール素子Ｈ１とＨ２との中間となる位置、たとえば、図２３に符号Ａ１で示す位置であって、回転子１０６の回転中心軸を中心として４５度となる位置にある合成ホール素子に相当する。
【０１９２】
同様に、合成増幅回路８１は、第２のホール素子群に含まれるホール素子Ｈ３とＨ４とを合成したホール素子（第２の合成磁気検出素子）になるように、Ａチャネルの近似正弦波出力信号を出力することになる。上述のホール素子Ｈ３とＨ４とを合成したホール素子とは、ホール素子Ｈ３とＨ４との中間となる位置、たとえば、図２３に符号Ａ２で示す位置であって、回転子１０６の回転中心軸を中心として２２５度となる位置にある合成ホール素子に相当する。
【０１９３】
合成増幅回路８１は、上述した第１のホール素子群についての合成増幅回路８１と第２のホール素子群についての合成増幅回路８１とを、符号を逆にして合成している。これは、第１のホール素子群についての合成増幅回路８１と第２のホール素子群についての合成増幅回路８１とが、回転子１０６の回転中心軸を中心として１８０度の位置であり、かつ、回転子１０６が有する磁石１０５のＮ極とＳ極とが、回転子１０６の回転中心軸を中心として１８０度の位置となっている。そのため、たとえば、上述した第１のホール素子群についての合成増幅回路８１がＮ極を検出している場合には、第２のホール素子群についての合成増幅回路８１がＳ極を検出していることになり、その検出した信号の符号が逆となるためである。
【０１９４】
このようにして、合成増幅回路８１は、第１のホール素子群に含まれている複数のホール素子からの検出値を合成して合成増幅回路８１の出力値を増大させるとともに、第２のホール素子群に含まれている複数のホール素子からの検出値を合成して合成増幅回路８１の出力値を増大させている。
【０１９５】
更に、合成増幅回路８１は、第１のホール素子群に含まれている複数のホール素子からの検出値を合成した出力値と、第２のホール素子群に含まれている複数のホール素子からの検出値を合成した出力値とを、符号を逆にして合成することにより、更に合成増幅回路８１の出力値を増大させている。
【０１９６】
この合成増幅回路８１は、たとえば、図２３に符号Ａ１で示す位置であって、回転子１０６の回転中心軸を中心として４５度となる位置にある合成ホール素子により検出した回転子１０６の回転位置を示す信号を出力することと相当又は同等になる。また、この合成ホール素子は、４個分のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４を合成した出力値を出力することになるため、合成増幅回路８１は、１個分のホール素子により出力する場合に対比して、大きな信号を出力することができる。
【０１９７】
第１のホール素子群と第２のホール素子群との場合と同様に、第３のホール素子群と第４のホール素子群とにより、この合成増幅回路８２は、たとえば、図２３に符号Ｂ１で示す位置であって、回転子１０６の回転中心軸を中心として１３５度となる位置にある合成ホール素子により検出した回転子１０６の回転位置を示す信号を出力することと相当又は同等になる。また、この合成ホール素子は、４個分のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４を合成した出力値を出力することになるため、合成増幅回路８２は、１個分のホール素子により出力する場合に対比して、大きな信号を出力することができる。
【０１９８】
また、上述したように、合成増幅回路８１は、たとえば、図２３に符号Ａ１で示す位置であって、回転子１０６の回転中心軸を中心として４５度となる位置にある合成ホール素子により検出した回転子１０６の回転位置を示す信号を出力し、合成増幅回路８２は、たとえば、図２３に符号Ｂ１で示す位置であって、回転子１０６の回転中心軸を中心として１３５度となる位置にある合成ホール素子により検出した回転子１０６の回転位置を示す信号を出力する。すなわち、合成増幅回路８１と合成増幅回路８２との合成ホール素子は、回転中心軸を中心として９０度の位置関係になる。よって、合成増幅回路８１と合成増幅回路８２とは、９０度位相が異なるＡチャネルの近似正弦波出力信号とＢチャネルの近似正弦波出力信号とを、それぞれ出力することができる。
【０１９９】
このように、合成増幅回路８１は、回転子１０６の回転位置を検出する第１の合成磁気検出素子となるように、複数のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４が検出した検出信号を合成してＡチャネルの近似正弦波出力信号を出力する。また、合成増幅回路８２は、回転子１０６の回転位置を検出する第２の合成磁気検出素子であって、回転中心軸を中心として合成増幅回路８１に対して所定の角度位置（たとえば、９０度）になる第２の合成磁気検出素子となるように、複数のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４が検出した検出信号を合成してＢチャネルの近似正弦波出力信号を出力する。
【０２００】
上記に説明した第３実施形態によれば、第２実施形態のように４個のホール素子信号を単に対向するホール素子（ホール素子Ｈ１とホール素子Ｈ３、ホール素子Ｈ２とホール素子Ｈ４）同士で増幅するのではなく、ホール素子Ｈ１からホール素子Ｈ４のすべての検出信号を使用して合成増幅回路８１または８２に入力しているので、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が平均化することができる。
【０２０１】
また、各ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４の信号は、回転子１０６の回転中心軸を中心とした角度が１８０度の対向したホール素子の信号を加減算するように合成増幅回路に入力されている。そのため、回転子１０６に偏心があるような場合であっても、この偏心による回転角度誤差をキャンセルすることができる。
【０２０２】
このような方式を採用することで、合成して生成される近似正弦波の検出信号が大きくなり、その結果、オフセット電圧変動値が見かけ上（検出信号に対して相対的に）、小さくなるという効果がある。たとえば、それぞれのホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４から検出値が出力されるが、この検出値は所定の出力レベルであり、この出力レベルに対してバラツキは無視できない。しかし、上述したように複数のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４から出力される検出値を合成した値、すなわち、合成ホール素子から出力される検出値の出力レベルに対しては、バラツキが相対的に小さくなるため、バラツキが無視できる。そのため、本実施形態による磁気式回転角度検出装置１００は、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。
【０２０３】
図２４は、ホール素子Ｈ１からＨ４を駆動する回路の構成を示す図である。ホール素子Ｈ１からＨ４は、回転子１０６の回転中心軸を中心として１８０度の対向する２個のホール素子（たとえばホール素子Ｈ１とホール素子Ｈ３、ホール素子Ｈ２とホール素子Ｈ４）を組として、一つの定電流駆動回路で駆動している。たとえば図２４に示すように、ホール素子Ｈ１とホール素子Ｈ３とを直列接続して、定電流駆動回路１０１で駆動し、ホール素子Ｈ２とホール素子Ｈ４とを直列接続して、定電流駆動回路１０２で駆動している。
【０２０４】
このような駆動回路を採用することで、例えば、定電流の電流値が変化する場合であっても、互いが対向しているホール素子の電流値が影響しあうので、Ａチャネル信号とＢチャネル信号の大きさの変化が同じになり、二つの近似正弦波信号を用いてさらに細かい角度に分解する（逓倍）する時に角度誤差の影響が小さくなるという特徴がある。
【０２０５】
なお、ホール素子の駆動方法としては、定電圧駆動方式と定電流駆動方式の２種類があるが、定電流駆動方式の方が、環境温度の変化によるオフセット電圧変動のバラツキが小さくなるという特性がある。そのため、上述したように定電流駆動方式を用いることにより、定電圧駆動方式を用いる場合に対比して、環境温度の変化によるオフセット電圧変動のバラツキが小さくなるという効果がある。
【０２０６】
図２５は、図２０（ｂ）に示した合成増幅回路８１と８２との出力を差動出力方式に変更した場合の構成図である。図２５の差動入力‐差動出力型の合成増幅回路８１１が、図２０（ｂ）に示した合成増幅回路８１に対応し、図２５の差動入力‐差動出力型の合成増幅回路８２１が、図２０（ｂ）に示した合成増幅回路８２に対応する。図２５において、図２０（ｂ）と同様の構成には同一の符号を付し、相違点のみについて説明する。
【０２０７】
まず、合成増幅回路８１１の構成について説明する。この合成増幅回路８１１において、合成部７１１と合成部７１２とは、図２０（ｂ）に示した合成増幅回路８１と同様である。合成部７１１の出力は加減算増幅回路７１４に減算信号として入力され、合成部７１２の出力は加減算増幅回路７１５に減算信号として入力される。電源電圧Ｖが加算信号として加減算増幅回路７１４と加減算増幅回路７１５とに入力される。加減算増幅回路７１４の出力端子から、Ａ（−）チャネルの近似正弦波出力信号が出力され、加減算増幅回路７１５の出力端子から、Ａ（＋）チャネルの近似正弦波出力信号が出力される。
【０２０８】
上述した加減算増幅回路７１４の出力端子と加減算増幅回路７１５の出力端子とは、抵抗Ｒ５１と抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ５２との直列接続を介して接続されている。また、加減算増幅回路７１４の減算信号が入力される入力端子は、抵抗Ｒ４１を介して、抵抗Ｒ５１と抵抗Ｒ６との接続点に接続されている。また、加減算増幅回路７１５の減算信号が入力される入力端子は、抵抗Ｒ４２を介して、抵抗Ｒ５２と抵抗Ｒ６との接続点に接続されている。なお、合成増幅回路８１１および８２１が各々の出力を差動出力方式とする差動増幅回路として機能するために、たとえば抵抗Ｒ４１と抵抗Ｒ４２との抵抗値は同じであり、抵抗Ｒ５１と抵抗Ｒ５２との抵抗値は同じであることが望ましい。
【０２０９】
次に合成増幅回路８２１の構成について説明する。合成増幅回路８２１は、図２０（ｂ）を用いて説明した合成増幅回路８２および合成増幅回路８１と同様に、合成増幅回路８１１と４個のホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４との接続方法のみが異なる。
【０２１０】
図２０（ｂ）を用いて説明した合成増幅回路８２および合成増幅回路８１と同様に、この合成増幅回路８２１から出力されるＢ（−）チャネルと、合成増幅回路８１１から出力されるＡ（−）チャネルとは、９０度位相の異なる信号となる。また、この合成増幅回路８２１から出力されるＢ（＋）チャネルと、合成増幅回路８１１から出力されるＡ（＋）チャネルとは、９０度位相の異なる信号となる。
【０２１１】
上記に図２５を用いて説明した合成増幅回路８１１および８２１は、入力は、図２０（ｂ）の合成増幅回路８１および８２と同一であるが、出力は、Ａ（−）（又はＢ（−））チャネルと、このＡ（−）（又はＢ（−））チャネルと１８０度位相が反転したＡ（＋）（又はＢ（＋））チャネルとの２信号を出力する。
【０２１２】
図２０（ｂ）の合成増幅回路８１および８２の出力方式を、図２５の合成増幅回路８１１および８２１のように差動出力方式に変更することで、差動出力信号にノイズ成分が重畳する場合であっても、受け側回路（図示せず）で二つの信号（Ａ（−）とＡ（＋）、またはＢ（−）とＢ（＋））の差を取ることで、このノイズ成分を除去する事が出来る。
【０２１３】
つまり、二つの信号は位相が１８０度違っているので、この二つの信号の差を取る前と後とでは、信号の大きさは２倍になるが、ノイズ成分は同相信号である。そのため、受け側回路において上記二つの信号の差を取ることで、差動出力信号にノイズ成分が重畳するような場合であっても、このノイズ成分を除去することができる。よって、上述した差動出力方式を用いることにより、より信頼性のある検出信号を受け側回路に出力することができる。
【０２１４】
図２６は、ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４の異常を検出する回路構成を示す構成図である。図２４と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略し、相違点のみについて説明する。この図２６において、異常検出回路１１１は、ホール素子Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４を流れる電流が適正であるか否かを検出している。
【０２１５】
図２６に示すように、定電流駆動回路１０１の出力端子は、直列接続されたホール素子Ｈ１とＨ３および抵抗Ｒ７１を介して、接地されている。また、定電流駆動回路１０２の出力端子は、直列接続されたホール素子Ｈ２とＨ４および抵抗Ｒ７２を介して、接地されている。定電流駆動回路１０１と定電流駆動回路１０２との電源端子には、電源電圧Ｖが入力されている。
【０２１６】
図２４を用いて説明したように、定電流駆動回路１０１からは、一定電流が出力されるので、抵抗Ｒ７１の両端には一定電圧が発生する。具体的には、抵抗Ｒ７１とホール素子Ｈ３との接続点には、一定電圧が発生する。異常検出回路１１１は、抵抗Ｒ７２で発生した電圧、すなわち、抵抗Ｒ７１とホール素子Ｈ３との接続点の電圧を測定し、この測定した電圧が予め定められている範囲内にあるか否かを判定し、範囲内に無い場合に異常と判定する。
【０２１７】
例えば、定電流駆動回路１０１からは１ｍＡの電流が流れ、抵抗Ｒ７１が１００Ωであれば、本来であれば、異常検出回路１１１が測定する電圧は０．１Ｖになる。もし、測定した電圧が０．０９Ｖ以下か、０．１１Ｖ以上であれば、異常検出回路１１１は、異常と判断して、異常を示す信号を出力する。これにより、異常検出回路１１１は、ホール素子Ｈ１とＨ３との、たとえば、断線やショートなどの異常、または、定電流駆動回路１０１が出力する電流値の異状、などを検出することができる。
【０２１８】
定電流駆動回路１０１と同様に、定電流駆動回路１０２からも、一定電流が出力されるので、抵抗Ｒ７２の両端には一定電圧が発生する。異常検出回路１１１は、抵抗Ｒ７１の場合と同様に、抵抗Ｒ７２で発生した電圧を測定し、この測定した電圧が予め定められている範囲内にあるか否かを判定し、範囲内に無い場合に異常と判定する。
【０２１９】
このようにして、異常検出回路１１１は、抵抗Ｒ７１の電圧を測定してホール素子Ｈ１とＨ３および定電流駆動回路１０１の異常を検出するとともに、抵抗Ｒ７２の電圧を測定してホール素子Ｈ２とＨ４および定電流駆動回路１０２の異常を検出する。すなわち、異常検出回路１１１は、ホール素子の組とされている２個のホール素子を導通する電流をホール素子の組ごとに検出し、当該検出した電流に基づいて複数のホール素子の異常、または、複数のホール素子を駆動する駆動回路の異状を検出する。
【０２２０】
また異常検出回路１１１は、検出した異常を示す信号を、たとえば磁気式回転角度検出装置１００を制御する上位制御装置に出力する。これにより、上位制御装置においても、組とされているホール素子毎に、たとえば断線やショートなどの異常、または、組とされているホール素子を駆動する駆動回路の異状を、検出することができる。
【０２２１】
なお、ここでは１つの異常検出回路１１１で全てのホール素子の組の異常を検出するものとして説明したが、この異常検出回路１１１は、ホール素子の組毎に、それぞれ設けられるようにしてもよい。
【０２２２】
なお、上記に図２４から図２６を用いて説明した各構成は、第３実施形態のみでなく、第１実施形態と第２実施形態にも、同様に適用することができ、同様の効果を得ることができる。
【０２２３】
上記に説明した本実施形態によるエンコーダによれば、次のような効果を得ることができる。
【０２２４】
アナログスイッチ（たとえば、スイッチング回路２０−１から２０−４）でホール素子を制御するので、ホール素子の温度ドリフトをキャンセルすることができ、より高精度の角度検出信号が得られるので、正確なシステム制御をすることが出来る。
【０２２５】
第２のエンコーダ４は、動力伝達装置２により減速され低速度で回転するので、検出信号は、低周波数の正弦波信号、余弦波信号になる。したがって、アナログスイッチの制御速度も遅くてよいので、ノイズに強い制御を構成することが出来る。
【０２２６】
第２のエンコーダ４のアナログスイッチ制御信号を、第１のエンコーダ３に搭載した信号制御回路で制御することで、第２のエンコーダ４の回転検出信号の周波数に最適の制御信号で制御することができる。
【０２２７】
第２のエンコーダ４の出力信号を差動出力信号にし、第１のエンコーダ３側で減算することにより、途中に乗ったノイズを除去することができ、より高精度の回転検出信号を得る事が出来る。
【０２２８】
第１のエンコーダ３側に搭載したアナログ・デジタル変換回路（ＡＤコンバータ２０１）とアナログスイッチ制御信号をある比率をもって同期させることにより、アナログスイッチの切り替えによって生じるノイズ以外の期間内でアナログ・デジタル変換回路による処理をすることができ、ノイズに影響されない高精度の検出信号を得ることが出来る。
【０２２９】
なお、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とのうち、一方を上述したような磁気式のエンコーダとし、他方を光学式のエンコーダとしてもよい。たとえば、磁気式のエンコーダの場合、外乱により磁場が発生するような場合には、位置データを正常に検出できない可能性がある。このような場合においても、光学式のエンコーダは、正常に位置データを検出することができる。
そのため、外乱により磁場が発生するような場合でも、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とのうち、一方を上述したような磁気式のエンコーダとし、他方を光学式のエンコーダとしたエンコーダは、光学式のエンコーダにより、エンコーダ全体としては、正常に位置データを検出することができる。
【０２３０】
また、外部環境としてホコリや油滴があるような環境では、光学式のエンコーダでは、正常に位置データを検出できない可能性がある。このような場合でも、磁気式のエンコーダであれば、正常に位置データを検出できる。
そのため、外部環境としてホコリや油滴があるような環境でも、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とのうち、一方を上述したような磁気式のエンコーダとし、他方を光学式のエンコーダとしたエンコーダは、磁気式のエンコーダにより、エンコーダ全体としては、正常に位置データを検出することができる。
【０２３１】
更に、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とのうちの一方が、上述した本実施形態による磁気式のエンコーダであることにより、磁気検出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、高精度とすることができる。更に、温度変化がある場合であっても、検出精度を向上させ、高精度とすることができる。
【０２３２】
よって、第１のエンコーダ３と第２のエンコーダ４とのうち、一方を上述したように磁気式のエンコーダとし、他方を光学式のエンコーダとし、更に、この磁気式のエンコーダを、上述した本実施形態による磁気式のエンコーダとすることにより、外乱により磁場が発生するような場合であっても、外部環境としてホコリや油滴があるような環境であっても、磁気検出素子の出力にバラツキがある場合であっても、また、温度変化がある場合であっても、エンコーダ全体としては、正常に位置データを検出することができ、かつ、検出精度を向上させ、高精度とすることができる。
また、このエンコーダは、バッテリーレスでありながら、多回転型のエンコーダとして機能することができる。
【０２３３】
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】
【０２３４】
１…モータ、２…動力伝達装置、３…第１のエンコーダ、４…第２のエンコーダ、５…第２の信号処理回路、６…第１の信号処理回路、８…コントローラ、９…通信ライン、１０…入力軸、１１…出力軸、１２…通信線、１３…設定制御線、１４…モータ制御線、２０−１〜２０−４…スイッチング回路、５０…第２の位置データ検出回路、５１…第２の内挿回路、５２…第２の位置検出回路、５３…送信信号生成出力部、５６、６６…伝達比情報記憶部、５７、６７…第１の分解能記憶部、５８、６８…第２の分解能記憶部、６１…第１の位置データ検出回路、６２…第２の位置データ補正回路、６３…位置データ合成回路、６５…外部通信回路、８１、８２、８１１、８２１…合成増幅回路、１００…磁気式回転角度検出装置、１０１、１０２…定電流駆動回路、１０５…磁石、１０６…回転子、１０９…基板組、１１１…異常検出回路、１１２…スイッチング回路制御部、２００…演算回路、２０１…ＡＤコンバータ、２０２…演算制御部、７１１、７１２、７２１、７２２…合成部、７１３、７１４、７１５、７２３、７２４、７２５…加減算増幅回路、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４…ホール素子、ｎ…伝達比、ｍ…回転数量、Ｐ１…第１の位置データの値、Ｐ２…第２の位置データの値、Ｒ２…第２の位置データ検出回路５０の分解能
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンを有し、回転軸を中心として回転する回転部と、
前記パターンを検出する第一パターン検出部と、
前記第一パターン検出部とは別に前記パターンを検出する第二パターン検出部と、
前記第一パターン検出部又は前記第二パターン検出部における検出異常の有無を検出する制御部と
を備えるエンコーダ。
【請求項２】
前記制御部は、前記第一パターン検出部の出力結果及び前記第二パターン検出部の出力結果に基づいて前記検出異常の有無を検出する異常判断手段を有する
請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記第一パターン検出部及び前記第二パターン検出部は、互いに位相の異なる検出信号を出力可能である
請求項１又は請求項２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記パターンは、磁気パターンを含み、
前記第一パターン検出部は、前記磁気パターンによる磁場を検出する第一磁場検出部を有する
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のエンコーダ。
【請求項５】
前記第一磁場検出部は、前記回転部の回転方向において所定角度ずれた位置に配置される一対の第一磁場検出器を有し、
前記検出異常は、一対の前記第一磁場検出器のうち少なくとも一方に生じる検出異常を含む
請求項４に記載のエンコーダ。
【請求項６】
前記第二パターン検出部は、前記磁場を検出する第二磁場検出部を有し、
前記第二磁場検出部は、前記回転部の回転方向に前記所定角度ずれた位置に配置される一対の第二磁場検出器を有する
請求項５に記載のエンコーダ。
【請求項７】
前記制御部は、前記第一磁場検出部からの出力結果と前記第二磁場検出部からの出力結果とに基づいて前記検出異常の有無を検出する
請求項６に記載のエンコーダ。
【請求項８】
少なくとも前記第一パターン検出部及び前記第二パターン検出部が電源の第一供給元に接続された接続状態のオフ時において、少なくとも前記第一パターン検出部及び前記第二パターン検出部に前記第一供給元から切り替えて接続される前記電源の第二供給元を更に備え、
前記検出異常は、前記第二供給元に接続された前記第一パターン検出部及び前記第二パターン検出部の検出異常を含む
請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載のエンコーダ。
【請求項９】
測定対象の回転軸部材に固定される回転部に設けられたパターンを、第一パターン検出部及び第二パターン検出部によって検出するパターン検出工程と、
前記第一パターン検出部又は前記第二パターン検出部における検出異常の有無を、制御部によって検出する異常検出工程と
を有するエンコーダのパターン検出方法。
【請求項１０】
前記異常検出工程は、少なくとも前記パターン検出部及び前記第二パターン検出部に電気的に接続される電源の供給元が第一供給元から第二供給元に切り替えられたときに前記検出異常を検出することを含む
請求項９に記載のエンコーダのパターン検出方法。
【請求項１１】
前記異常検出工程は、前記第一パターン検出部の出力結果及び前記第二パターン検出部の出力結果に基づいて前記検出異常の有無を検出することを含む
請求項９又は請求項１０に記載のエンコーダのパターン検出方法。
【請求項１】
パターンを有し、回転軸を中心として回転する回転部と、
前記パターンを検出する第一パターン検出部と、
前記第一パターン検出部とは別に前記パターンを検出する第二パターン検出部と、
前記第一パターン検出部又は前記第二パターン検出部における検出異常の有無を検出する制御部と
を備えるエンコーダ。
【請求項２】
前記制御部は、前記第一パターン検出部の出力結果及び前記第二パターン検出部の出力結果に基づいて前記検出異常の有無を検出する異常判断手段を有する
請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記第一パターン検出部及び前記第二パターン検出部は、互いに位相の異なる検出信号を出力可能である
請求項１又は請求項２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記パターンは、磁気パターンを含み、
前記第一パターン検出部は、前記磁気パターンによる磁場を検出する第一磁場検出部を有する
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のエンコーダ。
【請求項５】
前記第一磁場検出部は、前記回転部の回転方向において所定角度ずれた位置に配置される一対の第一磁場検出器を有し、
前記検出異常は、一対の前記第一磁場検出器のうち少なくとも一方に生じる検出異常を含む
請求項４に記載のエンコーダ。
【請求項６】
前記第二パターン検出部は、前記磁場を検出する第二磁場検出部を有し、
前記第二磁場検出部は、前記回転部の回転方向に前記所定角度ずれた位置に配置される一対の第二磁場検出器を有する
請求項５に記載のエンコーダ。
【請求項７】
前記制御部は、前記第一磁場検出部からの出力結果と前記第二磁場検出部からの出力結果とに基づいて前記検出異常の有無を検出する
請求項６に記載のエンコーダ。
【請求項８】
少なくとも前記第一パターン検出部及び前記第二パターン検出部が電源の第一供給元に接続された接続状態のオフ時において、少なくとも前記第一パターン検出部及び前記第二パターン検出部に前記第一供給元から切り替えて接続される前記電源の第二供給元を更に備え、
前記検出異常は、前記第二供給元に接続された前記第一パターン検出部及び前記第二パターン検出部の検出異常を含む
請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載のエンコーダ。
【請求項９】
測定対象の回転軸部材に固定される回転部に設けられたパターンを、第一パターン検出部及び第二パターン検出部によって検出するパターン検出工程と、
前記第一パターン検出部又は前記第二パターン検出部における検出異常の有無を、制御部によって検出する異常検出工程と
を有するエンコーダのパターン検出方法。
【請求項１０】
前記異常検出工程は、少なくとも前記パターン検出部及び前記第二パターン検出部に電気的に接続される電源の供給元が第一供給元から第二供給元に切り替えられたときに前記検出異常を検出することを含む
請求項９に記載のエンコーダのパターン検出方法。
【請求項１１】
前記異常検出工程は、前記第一パターン検出部の出力結果及び前記第二パターン検出部の出力結果に基づいて前記検出異常の有無を検出することを含む
請求項９又は請求項１０に記載のエンコーダのパターン検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１３−４７６９３（Ｐ２０１３−４７６９３Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２６４６７２（Ｐ２０１２−２６４６７２）
【出願日】平成２４年１２月３日（２０１２．１２．３）
【分割の表示】特願２００９−１５２０５３（Ｐ２００９−１５２０５３）の分割
【原出願日】平成２１年６月２６日（２００９．６．２６）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１２月３日（２０１２．１２．３）
【分割の表示】特願２００９−１５２０５３（Ｐ２００９−１５２０５３）の分割
【原出願日】平成２１年６月２６日（２００９．６．２６）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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