特許 6769799 ロータリエンコーダ、およびロータリエンコーダの絶対角度位置検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6769799

(24)【登録日】2020年9月28日

(45)【発行日】2020年10月14日

(54)【発明の名称】ロータリエンコーダ、およびロータリエンコーダの絶対角度位置検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/244 20060101AFI20201005BHJP

【ＦＩ】

   G01D5/244 J

【請求項の数】12

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2016-183736(P2016-183736)

(22)【出願日】2016年9月21日

(65)【公開番号】特開2018-48874(P2018-48874A)

(43)【公開日】2018年3月29日

【審査請求日】2019年8月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002233

【氏名又は名称】日本電産サンキョー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142619

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100125690

【弁理士】

【氏名又は名称】小平 晋

(74)【代理人】

【識別番号】100153316

【弁理士】

【氏名又は名称】河口 伸子

(72)【発明者】

【氏名】奥村 宏克

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 豊

(72)【発明者】

【氏名】上甲 均

【審査官】 菅藤 政明

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−１４１９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００４１２４１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−０９４６７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５６６６８８６（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ７／００−７／３４

Ｇ０１Ｄ ５／００−５／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１センサ部と、第２センサ部とを備え、前記第１センサ部において１回転１周期の第１絶対角度データを取得するとともに、前記第２センサ部において、Ｎを２以上の正の整数としたときに１回転Ｎ周期のインクリメンタル角度データを取得し、前記第１センサ部からの第１検出結果および前記第２センサ部からの第２検出結果に基づいて絶対角度位置を検出するロータリエンコーダにおいて、
前記第１絶対角度データと前記インクリメンタル角度データとの位相差を取得する位相差取得部と、
Ｎ周期分の前記インクリメンタル角度データを１回転の絶対角度データに変換したインクリメンタル信号変換絶対角度データを算出する変換絶対角度データ算出部と、
前記位相差に基づいて前記第１絶対角度データを補正して前記第１絶対角度データの位相を前記インクリメンタル信号変換絶対角度データの位相に一致させた位相補正第１絶対角度データを生成する第１位相補正部と、
前記インクリメンタル信号変換絶対角度データと前記位相補正第１絶対角度データとの差に基づいて補正値を取得する補正値取得部と、
前記位相補正第１絶対角度データを前記補正値で補正した誤差補正第１絶対角度データを生成する相対誤差補正部と、
前記第１検出結果、前記第２検出結果、前記位相差、前記誤差補正第１絶対角度データ、および、前記インクリメンタル角度データに基づいて絶対角度を取得する絶対角度取得部と、
を備えることを特徴とするロータリエンコーダ。

【請求項2】

請求項１において、
前記補正値取得部は、前記インクリメンタル信号変換絶対角度データから前記位相補正第１絶対角度データを減算して前記補正値を取得し、
前記相対誤差補正部は、前記位相補正第１絶対角度データに前記補正値を加算して前記誤差補正第１絶対角度データとすることを特徴とするロータリエンコーダ。

【請求項3】

請求項１において、
前記補正値取得部は、前記位相補正第１絶対角度データから前記インクリメンタル信号変換絶対角度データを減算して前記補正値を取得し、
前記相対誤差補正部は、前記位相補正第１絶対角度データから前記補正値を減算して前記誤差補正第１絶対角度データとすることを特徴とするロータリエンコーダ。

【請求項4】

請求項１から３のうちのいずれかの項において、
さらに、記憶部を備え、
前記補正値取得部は、１回転１周期中の複数の角度位置における前記補正値を取得し、各角度位置と当該角度位置において取得した補正値とを関連付けて前記記憶部に記憶保持し、
前記相対誤差補正部は、隣り合う２つの前記角度位置のそれぞれで取得されている前記補正値に基づいて当該２つの角度位置の間の中間角度位置の中間補正値を算出するとともに、前記補正値として前記記憶部に記憶保持されている前記補正値と前記中間補正値とを用いて前記位相補正第１絶対角度データを補正することを特徴とするロータリエンコーダ。

【請求項5】

請求項１から４のうちのいずれか一項において、
前記絶対角度取得部は、
前記誤差補正第１絶対角度データがＮ個に内挿分割された第２絶対角度データを生成する第２絶対角度データ生成部と、
前記第２絶対角度データの位相と前記インクリメンタル角度データの位相とを比較する位相比較部と、
前記位相比較部での比較結果において前記第２絶対角度データの位相と前記インクリメンタル角度データの位相とがずれているときに前記第２絶対角度データを補正する位相補正部と、
前記第１検出結果を前記位相差で補正した位相補正第１検出結果、前記第２検出結果、前記第２絶対角度データ、および、前記インクリメンタル角度データに基づいて、回転体の絶対角度位置を決定する角度位置決定部と、
を備えることを特徴とするロータリエンコーダ。

【請求項6】

請求項１から５のうちのいずれか一項において、
前記第１センサ部は、回転中心軸周りにＮ極とＳ極とが１つずつ配置された第１磁石と、前記第１磁石の回転中心軸線方向で対向する第１磁気抵抗素子と、前記第１磁石に対向する第１ホール素子と、前記第１磁石に対向するとともに前記第１ホール素子に対して前記回転中心軸線回りに機械角で９０°ずれた位置に配置された第２ホール素子と、を備え、
前記第２センサ部は、前記回転中心軸周りに複数極対が配置された第２磁石と、前記第２磁石に対向する第２磁気抵抗素子と、を備えることを特徴とするロータリエンコーダ。

【請求項7】

第１センサ部と、第２センサ部とを備え、前記第１センサ部において１回転１周期の第１絶対角度データを取得するとともに、前記第２センサ部において、Ｎを２以上の正の整数としたときに１回転Ｎ周期のインクリメンタル角度データを取得しておき、前記第１センサ部からの第１検出結果および前記第２センサ部からの第２検出結果に基づいて絶対角度位置を検出するロータリエンコーダの絶対角度位置検出方法において、
前記第１絶対角度データと前記インクリメンタル角度データとの位相差を取得する位相差取得工程と、
Ｎ周期分の前記インクリメンタル角度データを１回転の絶対角度データに変換したインクリメンタル信号変換絶対角度データを算出する変換絶対角度データ算出工程と、
前記位相差に基づいて前記第１絶対角度データを補正して前記第１絶対角度データの位相を前記インクリメンタル信号変換絶対角度データの位相に一致させた位相補正第１絶対角度データを生成する第１位相補正工程と、
前記インクリメンタル信号変換絶対角度データと前記位相補正第１絶対角度データとの差に基づいて補正値を取得する補正値取得工程と、
前記位相補正第１絶対角度データを前記補正値で補正した誤差補正第１絶対角度データを生成する相対誤差補正工程と、
前記第１検出結果、前記第２検出結果、前記位相差、前記誤差補正第１絶対角度データ、および、前記インクリメンタル角度データに基づいて絶対角度を取得する絶対角度取得工程と、
を備えることを特徴とするロータリエンコーダの絶対角度位置検出方法。

【請求項8】

請求項７において、
前記補正値取得工程では、前記インクリメンタル信号変換絶対角度データから前記位相補正第１絶対角度データを減算して前記補正値を取得し、
前記相対誤差補正工程では、前記位相補正第１絶対角度データに前記補正値を加算して前記誤差補正第１絶対角度データとすることを特徴とするロータリエンコーダの絶対角度位置検出方法。

【請求項9】

請求項７において、
前記補正値取得工程では、前記位相補正第１絶対角度データから前記インクリメンタル信号変換絶対角度データを減算して前記補正値を取得し、
前記相対誤差補正工程では、前記位相補正第１絶対角度データから前記補正値を減算して前記誤差補正第１絶対角度データとすることを特徴とするロータリエンコーダの絶対角度位置検出方法。

【請求項10】

請求項７から９のうちのいずれか一項において、
前記補正値取得工程は、１回転１周期中の複数の角度位置における前記補正値を取得し、各角度位置と当該角度位置において取得した補正値とを関連付けて記憶部に記憶保持し、
前記相対誤差補正工程は、隣り合う２つの前記角度位置のそれぞれで取得されている前記補正値に基づいて当該２つの角度位置の間の中間角度位置の中間補正値を算出するとともに、前記補正値として前記記憶部に記憶保持されている前記補正値と前記中間補正値とを用いて前記位相補正第１絶対角度データを補正することを特徴とするロータリエンコーダの絶対角度位置検出方法。

【請求項11】

請求項７から１０のうちのいずれか一項において、
前記絶対角度取得工程は、
前記誤差補正第１絶対角度データがＮ個に内挿分割された第２絶対角度データを生成する第２絶対角度データ生成工程と、
前記第２絶対角度データの位相と前記インクリメンタル角度データの位相とを比較する位相比較工程と、
前記位相比較工程での比較結果において前記第２絶対角度データの位相と前記インクリメンタル角度データの位相とがずれているときに前記第２絶対角度データを補正する第２位相補正工程と、
前記第１検出結果を前記位相差で補正した位相補正第１検出結果、前記第２検出結果、前記第２絶対角度データ、および、前記インクリメンタル角度データに基づいて、回転体の絶対角度位置を決定する角度位置決定工程と、
を備えることを特徴とするロータリエンコーダの絶対角度位置検出方法。

【請求項12】

請求項７から１１のうちのいずれか一項において、
前記第１センサ部は、回転中心軸周りにＮ極とＳ極とが１つずつ配置された第１磁石と、前記第１磁石の回転中心軸線方向で対向する第１磁気抵抗素子と、前記第１磁石に対向する第１ホール素子と、前記第１磁石に対向するとともに前記第１ホール素子に対して前記回転中心軸線回りに機械角で９０°ずれた位置に配置された第２ホール素子と、を備え、
前記第２センサ部は、前記回転中心軸周りに複数極対が配置された第２磁石と、前記第２磁石に対向する第２磁気抵抗素子と、を備えることを特徴とするロータリエンコーダの絶対角度位置検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転体の瞬間時の絶対角度位置を検出するロータリエンコーダ、およびロータリエンコーダの絶対角度位置検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

固定体に対する回転体の回転を検出するロータリエンコーダは特許文献１に記載されている。同文献のロータリエンコーダは、第１センサ部と、第２センサ部とを備え、第１センサ部での検出結果と、第２センサ部での検出結果とに基づいて、回転体の瞬間時の絶対角度位置を検出する。第１センサ部は、Ｎ極とＳ極とが１つずつ配置された第１磁石と、第１磁石に対向する第１磁気抵抗素子と、第１磁石に対向する第１ホール素子と、第１磁石に対向するとともに第１ホール素子に対して回転中心軸線回りに機械角で９０°ずれた位置に配置された第２ホール素子とを備える。第２センサ部は、回転中心軸周りに配置された複数極対の第２磁石と、第２磁石に対向する第２磁気抵抗素子とを備える。ロータリエンコーダでは、第１センサ部における１回転１周期の絶対角度データ、および第２センサ部における１回転Ｎ周期のインクリメンタル角度データに基づいて、回転体の瞬間時の角度位置を決定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５６６６８８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のように、第１センサ部および第２センサ部を備えるロータリエンコーダでは、第１センサ部と第２センサ部との間に相対的な位置ずれが発生することがある。また、各センサ部の位置ずれが発生すると、第１センサ部における絶対角度データと、第２センサ部におけるインクリメンタル角度データとの間に位相のずれや誤差が発生するので、検出精度が低下するという問題が発生する。

【0005】

かかる問題に鑑みて、本発明の課題は、第１センサ部での検出結果、および第２センサ部での検出結果に基づいて回転体の絶対角度位置を検出した場合でも、第１センサ部と第２センサ部との間の相対的な位置ずれ等に起因する検出低下を抑制できるロータリエンコーダ、およびロータリエンコーダの絶対角度位置検出方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明は、第１センサ部と、第２センサ部とを備え、前記第１センサ部において１回転１周期の第１絶対角度データを取得するとともに、前記第２センサ部において、Ｎを２以上の正の整数としたときに１回転Ｎ周期のインクリメンタル角度データを取得し、前記第１センサ部からの第１検出結果および前記第２センサ部からの第２検出結果に基づいて絶対角度位置を検出するロータリエンコーダにおいて、前記第１絶対角度データと前記インクリメンタル角度データとの位相差を取得する位相差取得部と、Ｎ周期分の前記インクリメンタル角度データを１回転の絶対角度データに変換したインクリメンタル信号変換絶対角度データを算出する変換絶対角度データ算出部と、前記位相差に基づいて前記第１絶対角度データを補正して前記第１絶対角度データの位相を前記インクリメンタル信号変換絶対角度データの位相に一致させた位相補正第１絶対角度データを生成する第１位相補正部と、前記インクリメンタル信号変換絶対角度データと前記位相補正第１絶対角度データとの差に基づいて補正値を取得する補正値取得部と、前記位相
補正第１絶対角度データを前記補正値で補正した誤差補正第１絶対角度データを生成する相対誤差補正部と、前記第１検出結果、前記第２検出結果、前記位相差、前記誤差補正第１絶対角度データ、および、前記インクリメンタル角度データに基づいて絶対角度を取得する絶対角度取得部と、を備えることを特徴とする。

【0007】

本発明では、第１センサ部からの第１検出結果（１回転１周期の第１絶対角度データ）および第２センサ部からの第２検出結果（１回転Ｎ周期のインクリメンタル角度データ）に基づいて回転体の瞬間時の絶対角度位置を検出する。従って、高い分解能で回転体の瞬間時の絶対角度位置を検出することができる。また、本発明では、第１絶対角度データとインクリメンタル角度データとの位相差を取得して第１絶対角度データの位相をインクリメンタル角度データの位相に一致させた位相補正第１絶対角度データを算出するとともに、インクリメンタル角度データを１回転の絶対角度データに変換したインクリメンタル信号変換絶対角度データと位相補正第１絶対角度データとの差に基づいて補正値を求め、かかる補正値によって位相補正第１絶対角度データを補正した誤差補正第１絶対角度データを得る。ここで、誤差補正第１絶対角度データは、第１絶対角度データに当該第１絶対角度データとＮ周期分のインクリメンタル角度データとの相対的な誤差が付加されたものとなる。従って、誤差補正第１絶対角度データとインクリメンタル角度データとは、これらの間の相対的な誤差が無くなるか、或いは、抑制される。よって、誤差補正第１絶対角度データとインクリメンタル角度データとに基づいて絶対角度位置を決定すれば、第１センサ部と第２センサ部との相対的な位置ずれ等に起因する検出低下を抑制できる。

【0008】

本発明において、誤差補正第１絶対角度データを取得するためには、前記補正値取得部は、前記インクリメンタル信号変換絶対角度データから前記位相補正第１絶対角度データを減算して前記補正値を取得し、前記相対誤差補正部は、前記位相補正第１絶対角度データに前記補正値を加算して前記誤差補正第１絶対角度データとするものとすることができる。

【0009】

また、本発明において、誤差補正第１絶対角度データを取得するためには、前記補正値取得部は、前記位相補正第１絶対角度データから前記インクリメンタル信号変換絶対角度データを減算して前記補正値を取得し、前記相対誤差補正部は、前記位相補正第１絶対角度データから前記補正値を減算して前記誤差補正第１絶対角度データとするものとすることができる。

【0010】

本発明において、さらに、記憶部を備え、前記補正値取得部は、１回転１周期中の複数の角度位置における前記補正値を取得し、各角度位置と当該角度位置において取得した補正値とを関連付けて前記記憶部に記憶保持し、前記相対誤差補正部は、隣り合う２つの前記角度位置のそれぞれで取得されている前記補正値に基づいて当該２つの角度位置の間の中間角度位置の中間補正値を算出するとともに、前記補正値として前記記憶部に記憶保持されている前記補正値と前記中間補正値とを用いて前記位相補正第１絶対角度データを補正することが望ましい。このようにすれば、記憶部に記憶保持した補正値と、記憶部に記憶保持した補正値の間を補完した中間補正値によって位相補正第１絶対角度データを補正できるので、誤差補正第１絶対角度データとインクリメンタル角度データとの間の誤差を、より、抑制できる。また、中間補正値は演算によって得ることができるので、補正値を記憶保持する容量を抑制できる。

【0011】

本発明において、前記絶対角度取得部は、前記誤差補正第１絶対角度データがＮ個に内挿分割された第２絶対角度データを生成する第２絶対角度データ生成部と、前記第２絶対角度データの位相と前記インクリメンタル角度データの位相とを比較する位相比較部と、前記位相比較部での比較結果において前記第２絶対角度データの位相と前記インクリメンタル角度データの位相とがずれているときに前記第２絶対角度データを補正する位相補正
部と、前記第１検出結果を前記位相差で補正した位相補正第１検出結果、前記第２検出結果、前記第２絶対角度データ、および、前記インクリメンタル角度データに基づいて、回転体の絶対角度位置を決定する角度位置決定部と、を備えることが望ましい。このようにすれば、誤差補正第１絶対角度データにおいても、インクリメンタル角度データとの間に位相ずれ等の誤差がある場合に、これらの誤差を補正によって抑制できる。また、絶対角度位置の決定は、第１センサ部からの第１検査結果を位相差で補正した位相差位相補正第１検出結果を用いて行うので、第１センサ部と第２センサ部との間の相対的な位置ずれ等に起因する検出精度の低下を、より、抑制できる。

【0012】

本発明において、前記第１センサ部は、回転中心軸周りにＮ極とＳ極とが１つずつ配置された第１磁石と、前記第１磁石の回転中心軸線方向で対向する第１磁気抵抗素子と、前記第１磁石に対向する第１ホール素子と、前記第１磁石に対向するとともに前記第１ホール素子に対して前記回転中心軸線回りに機械角で９０°ずれた位置に配置された第２ホール素子と、を備え、前記第２センサ部は、前記回転中心軸周りに複数極対が配置された第２磁石と、前記第２磁石に対向する第２磁気抵抗素子と、を備えるものとすることができる。

【0013】

次に、本発明は、第１センサ部と、第２センサ部とを備え、前記第１センサ部において１回転１周期の第１絶対角度データを取得するとともに、前記第２センサ部において、Ｎを２以上の正の整数としたときに１回転Ｎ周期のインクリメンタル角度データを取得しておき、前記第１センサ部からの第１検出結果および前記第２センサ部からの第２検出結果に基づいて絶対角度位置を検出するロータリエンコーダの絶対角度位置検出方法において、前記第１絶対角度データと前記インクリメンタル角度データとの位相差を取得する位相差取得工程と、Ｎ周期分の前記インクリメンタル角度データを１回転の絶対角度データに変換したインクリメンタル信号変換絶対角度データを算出する変換絶対角度データ算出工程と、前記位相差に基づいて前記第１絶対角度データを補正して前記第１絶対角度データの位相を前記インクリメンタル信号変換絶対角度データの位相に一致させた位相補正第１絶対角度データを生成する第１位相補正工程と、前記インクリメンタル信号変換絶対角度データと前記位相補正第１絶対角度データとの差に基づいて補正値を取得する補正値取得工程と、前記位相補正第１絶対角度データを前記補正値で補正した誤差補正第１絶対角度データを生成する相対誤差補正工程と、前記第１検出結果、前記第２検出結果、前記位相差、前記誤差補正第１絶対角度データ、および、前記インクリメンタル角度データに基づいて絶対角度を取得する絶対角度取得工程と、を備えることを特徴とする。

【0014】

本発明では、第１センサ部からの第１検出結果（１回転１周期の第１絶対角度データ）および第２センサ部からの第２検出結果（１回転Ｎ周期のインクリメンタル角度データ）に基づいて回転体の瞬間時の絶対角度位置を検出する。従って、高い分解能で回転体の瞬間時の絶対角度位置を検出することができる。また、本発明では、第１絶対角度データとインクリメンタル角度データとの位相差を取得して第１絶対角度データの位相をインクリメンタル角度データの位相に一致させた位相補正第１絶対角度データを算出するとともに、インクリメンタル角度データを１回転の絶対角度データに変換したインクリメンタル信号変換絶対角度データと位相補正第１絶対角度データとの差に基づいて補正値を求め、かかる補正値によって位相補正第１絶対角度データを補正した誤差補正第１絶対角度データを得る。ここで、誤差補正第１絶対角度データは、第１絶対角度データに当該第１絶対角度データとＮ周期分のインクリメンタル角度データとの相対的な誤差が付加されたものとなる。従って、誤差補正第１絶対角度データとインクリメンタル角度データとは、これら間の相対的な誤差が無くなるか、或いは、抑制される。よって、誤差補正第１絶対角度データとインクリメンタル角度データとに基づいて絶対角度位置を決定すれば、第１センサ部と第２センサ部との相対的な位置ずれ等に起因する検出低下を抑制できる。

【0015】

本発明において、誤差補正第１絶対角度データを取得するためには、前記補正値取得工程では、前記インクリメンタル信号変換絶対角度データから前記位相補正第１絶対角度データを減算して前記補正値を取得し、前記相対誤差補正工程では、前記位相補正第１絶対角度データに前記補正値を加算して前記誤差補正第１絶対角度データとするものとすることができる。

【0016】

また、本発明において、誤差補正第１絶対角度データを取得するためには、前記補正値取得工程では、前記位相補正第１絶対角度データから前記インクリメンタル信号変換絶対角度データを減算して前記補正値を取得し、前記相対誤差補正工程では、前記位相補正第１絶対角度データから前記補正値を減算して前記誤差補正第１絶対角度データとするものとすることができる。

【0017】

本発明において、前記補正値取得工程は、１回転１周期中の複数の角度位置における前記補正値を取得し、各角度位置と当該角度位置において取得した補正値とを関連付けて記憶部に記憶保持し、前記相対誤差補正工程は、隣り合う２つの前記角度位置のそれぞれで取得されている前記補正値に基づいて当該２つの角度位置の間の中間角度位置の中間補正値を算出するとともに、前記補正値として前記記憶部に記憶保持されている前記補正値と前記中間補正値とを用いて前記位相補正第１絶対角度データを補正することが望ましい。このようにすれば、記憶部に記憶保持した補正値と、記憶部に記憶保持した補正値の間を補完した中間補正値によって位相補正第１絶対角度データを補正できるので、誤差補正第１絶対角度データとインクリメンタル角度データとの間の誤差を、より、抑制できる。また、中間補正値は演算によって得ることができるので、補正値を記憶保持する容量を抑制できる。

【0018】

本発明において、前記絶対角度取得工程は、前記誤差補正第１絶対角度データがＮ個に内挿分割された第２絶対角度データを生成する第２絶対角度データ生成工程と、前記第２絶対角度データの位相と前記インクリメンタル角度データの位相とを比較する位相比較工程と、前記位相比較工程での比較結果において前記第２絶対角度データの位相と前記インクリメンタル角度データの位相とがずれているときに前記第２絶対角度データを補正する第２位相補正工程と、前記第１検出結果を前記位相差で補正した位相補正第１検出結果、前記第２検出結果、前記第２絶対角度データ、および、前記インクリメンタル角度データに基づいて、回転体の絶対角度位置を決定する角度位置決定工程と、を備えることを特徴とする。このようにすれば、誤差補正第１絶対角度データにおいても、インクリメンタル角度データとの間に位相ずれ等の誤差がある場合に、これらの誤差を補正によって抑制できる。また、絶対角度位置の決定は、第１センサ部からの第１検査結果を位相差で補正した位相差位相補正第１検出結果を用いて行うので、第１センサ部と第２センサ部との間の相対的な位置ずれ等に起因する検出精度の低下を、より、抑制できる。

【0019】

本発明において、前記第１センサ部は、回転中心軸周りにＮ極とＳ極とが１つずつ配置された第１磁石と、前記第１磁石の回転中心軸線方向で対向する第１磁気抵抗素子と、前記第１磁石に対向する第１ホール素子と、前記第１磁石に対向するとともに前記第１ホール素子に対して前記回転中心軸線回りに機械角で９０°ずれた位置に配置された第２ホール素子と、を備え、前記第２センサ部は、前記回転中心軸周りに複数極対が配置された第２磁石と、前記第２磁石に対向する第２磁気抵抗素子と、を備えることが望ましい。

【発明の効果】

【0020】

本発明では、第１センサ部からの第１絶対角度データに当該第１絶対角度データと第２センサ部からのインクリメンタル角度データとの相対的な誤差を付加した誤差補正第１絶対角度データを取得し、誤差補正第１絶対角度データおよびインクリメンタル角度データに基づいて絶対角度位置を検出する。ここで、誤差補正第１絶対角度データとインクリメ
ンタル角度データとの間では、第１絶対角度データとＮ周期分のインクリメンタル角度データとの間の相対的な誤差が無くなるか、或いは、相対的な誤差が抑制される。従って、誤差補正第１絶対角度データとインクリメンタル角度データとに基づいて絶対角度位置を取得すれば、相対的な位置ずれ等に起因する検出低下を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明を適用したロータリエンコーダの外観等を示す説明図である。

【図2】図１のロータリエンコーダの固定体の一部を切り欠いて示す側面図である。

【図3】ロータリエンコーダのセンサ部等の構成を示す説明図である。

【図4】ロータリエンコーダの角度位置の検出原理を示す説明図である。

【図5】ロータリエンコーダの角度位置の決定方法の基本的構成を示す説明図である。

【図6】第１絶対角度データとインクリメンタル角度データとの位相差および位相補正第１絶対角度データの説明図である。

【図7】変換絶対角度データの説明図である。

【図8】補正値の説明図である。

【図9】誤差補正第１絶対角度データの説明図である。

【図10】ロータリエンコーダの角度位置の決定方法の具体的構成を示す説明図である。

【図11】第２絶対角度データの位相が進んでいる場合の説明図である。

【図12】第２絶対角度データの位相が遅れている場合の説明図である。

【図13】絶対角度位置を検出する絶対角度位置検出動作のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下に、図面を参照して、本発明を適用したロータリエンコーダの実施の形態を説明する。以下の説明では、ロータリエンコーダとして、センサ部が磁石および感磁素子（磁気抵抗素子、ホール素子）によって構成された磁気式ロータリエンコーダを中心に説明する。この場合、固定体に磁石を設け、回転体に感磁素子を設けた構成、および固定体に感磁素子を設け、回転体に磁石を設けた構成のいずれの構成を採用してもよいが、以下の説明では、固定体に感磁素子を設け、回転体に磁石を設けた構成を中心に説明する。また、以下に参照する図面において、磁石および感磁素子等の構成について模式的に示してあり、第２磁石における磁極についてはその数を減らして模式的に示してある。また、磁気抵抗素子（感磁素子）における磁気抵抗パターンの構成についても、互いの位置をずらして模式的に示してある。

【0023】

（全体構成）
図１は本発明を適用したロータリエンコーダの外観等を示す説明図である。図１（ａ）はロータリエンコーダを回転軸線方向の一方側かつ斜め方向から見た場合の斜視図であり、図１（ｂ）は、回転軸線方向の一方側から見た場合の平面図である。図２は、本発明を適用したロータリエンコーダの固定体の一部を切り欠いて示す側面図である。

【0024】

ロータリエンコーダ１は、固定体１０に対する回転体２の回転軸線回りの回転を磁気的に検出する装置である。固定体１０は、モータ装置のフレーム等に固定され、回転体２は、モータ装置の回転出力軸等に連結された状態で使用される。図１および図２に示すように、固定体１０は、センサ基板１５と、センサ基板１５を支持する複数の支持部材１１とを備える。本例において、支持部材１１は、円形の開口部１２２が形成された底板部１２１を備えたベース体１２と、ベース体１２に固定されたセンサ支持板１３とからなる。

【0025】

センサ支持板１３は、ベース体１２において開口部１２２の縁部分から回転中心軸線方向Ｌの第１方向Ｌ１に向けて突出した略円筒状の胴部１２３にネジ１９１、１９２等により固定されている。センサ支持板１３からは、回転中心軸線方向Ｌの第１方向Ｌ１に向け
て複数本の端子１６が突出している。胴部１２３において回転中心軸線方向Ｌの第１方向Ｌ１に位置する端面には、突起１２４や穴１２５等が形成されており、かかる穴１２５等を利用して、胴部１２３にはセンサ基板１５がネジ１９３等により固定されている。その際、センサ基板１５は、突起１２４等により所定位置に位置決めされた状態で精度よく固定される。センサ基板１５において、回転中心軸線方向Ｌの第１方向Ｌ１の面にはコネクタ１７が設けられている。回転体２は、胴部１２３の内側に配置される円筒状の部材であって、その内側にはモータの回転出力軸（図示せず）が嵌合等の方法で連結されている。従って、回転体２は、回転軸線回りに回転可能である。

【0026】

（磁石および感磁素子等のレイアウト等）
図３は、本発明を適用したロータリエンコーダ１のセンサ部等の構成を示す説明図である。図３において、データ処理部９０は、予め格納されているプログラムに基づいて動作するＣＰＵ等を備える。データ処理部９０の構成については機能ブロック図で示す。

【0027】

第１センサ部１ａは、回転体２の側に第１磁石２０を有する。第１磁石２０は、Ｎ極とＳ極とが周方向において１極ずつ着磁された着磁面２１を備える。着磁面２１は回転中心軸線方向Ｌの第１方向Ｌ１を向いている。また、第１センサ部１ａは、固定体１０の側に、第１磁石２０の着磁面２１に対して回転中心軸線方向Ｌの第１方向Ｌ１で対向する第１磁気抵抗素子４０と、第１磁石２０の着磁面２１に対して回転中心軸線方向Ｌの第１方向Ｌ１で対向する第１ホール素子５１と、第１磁石２０の着磁面２１に対して回転中心軸線方向Ｌの第１方向Ｌ１で対向するとともに、第１ホール素子５１に対して回転軸線回りに機械角で９０°ずれた位置に配置された第２ホール素子５２と、を有する。

【0028】

第２センサ部１ｂは、回転体２の側に第２磁石３０を有する。第２磁石は、第１磁石２０に対して径方向の外側で離間する位置でＮ極とＳ極とが周方向において交互に複数着磁された環状の着磁面３１を備える。着磁面３１は回転中心軸線方向Ｌの第１方向Ｌ１を向いている。本例において、第２磁石３０の着磁面３１には、周方向においてＮ極とＳ極とが交互に多極に着磁されたトラック３１０が径方向で複数、並列している。本例では、トラック３１０が２列形成されている。本例においては、Ｎを正の整数としたとき、第２磁石３０では、Ｎ極とＳ極との対が計Ｎ対形成されている。本例において、Ｎは、例えば１２８である。かかる２つのトラック３１０の間ではＮ極およびＳ極の位置が周方向でずれており、本例では、２つのトラック３１０の間においてＮ極およびＳ極は周方向に１極分ずれている。また、第２センサ部１ｂは、固定体１０の側に、第２磁石３０の着磁面３１に対して回転中心軸線方向Ｌの第１方向Ｌ１で対向する第２磁気抵抗素子６０を備える。

【0029】

第１磁石２０および第２磁石３０は、回転体２と一体に回転軸線回りに回転する。第１磁石２０は円盤状の永久磁石からなる。第２磁石３０は円筒状であり、第１磁石２０に対して径方向の外側で離間する位置に配置されている。第１磁石２０および第２磁石３０はボンド磁石等からなる。

【0030】

第１磁気抵抗素子４０は、第１磁石２０の位相に対して、互いに９０°の位相差を有するＡ相（ＳＩＮ）の磁気抵抗パターンとＢ相（ＣＯＳ）の磁気抵抗パターンとを備えた第１磁気抵抗素子である。かかる第１磁気抵抗素子４０において、Ａ相の磁気抵抗パターンは、１８０°の位相差をもって回転体２の移動検出を行う＋ａ相（ＳＩＮ＋）の磁気抵抗パターン４３および−ａ相（ＳＩＮ−）の磁気抵抗パターン４１を備える。Ｂ相の磁気抵抗パターンは、１８０°の位相差をもって回転体２の移動検出を行う＋ｂ相（ＣＯＳ＋）の磁気抵抗パターン４４および−ｂ相（ＣＯＳ−）の磁気抵抗パターン４２を備える。ここで、＋ａ相の磁気抵抗パターン４３および−ａ相の磁気抵抗パターン４１は、ブリッジ回路を構成しており、＋ｂ相の磁気抵抗パターン４４および−ｂ相の磁気抵抗パターン４２も、＋ａ相の磁気抵抗パターン４３および−ａ相の磁気抵抗パターン４１と同様、ブリ
ッジ回路を構成している。

【0031】

第２磁気抵抗素子６０は、第２磁石３０の位相に対して、互いに９０°の位相差を有するＡ相（ＳＩＮ）の磁気抵抗パターンとＢ相（ＣＯＳ）の磁気抵抗パターンとを備える。かかる第２磁気抵抗素子６０において、Ａ相の磁気抵抗パターンは、１８０°の位相差をもって回転体２の移動検出を行う＋ａ相（ＳＩＮ＋）の磁気抵抗パターン６４および−ａ相（ＳＩＮ−）の磁気抵抗パターン６２を備える。Ｂ相の磁気抵抗パターンは、１８０°の位相差をもって回転体２の移動検出を行う＋ｂ相（ＣＯＳ＋）の磁気抵抗パターン６３および−ｂ相（ＣＯＳ−）の磁気抵抗パターン６１を備える。ここで、＋ａ相の磁気抵抗パターン６４および−ａ相の磁気抵抗パターン６２は、第１磁気抵抗素子４０と同様、ブリッジ回路を構成しており、＋ｂ相の磁気抵抗パターン６３および−ｂ相の磁気抵抗パターン６１は、＋ａ相の磁気抵抗パターン６４および−ａ相の磁気抵抗パターン６２と同様、示すブリッジ回路を構成している。

【0032】

本例においては、第１磁気抵抗素子４０、第１ホール素子５１、第２ホール素子５２、および第２磁気抵抗素子６０はいずれも、センサ基板１５の回転中心軸線方向Ｌの第２方向Ｌ２に位置する第１面１５１に設けられている。センサ基板１５において第１面１５１とは反対側の第２面１５２において、第１磁気抵抗素子４０と平面視で重なる位置には、センサ基板１５を貫通するスルーホール（図示せず）を介して第１磁気抵抗素子４０に電気的に接続された第１アンプ９１が設けられている。また、第２面１５２において、第２磁気抵抗素子６０と平面視で重なる位置には、センサ基板１５を貫通するスルーホールを介して第２磁気抵抗素子６０に電気的に接続された第２アンプ９２が設けられている。なお、第１ホール素子５１および第２ホール素子５２は、センサ基板１５を貫通するスルーホールを介して第１アンプ９１に電気的に接続されている。

【0033】

（検出原理）
図４は、本発明を適用したロータリエンコーダ１における検出原理を示す説明図である。図４（ａ）は磁気抵抗素子４から出力される信号等の説明図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す信号と回転体２の角度位置（電気角）との関係を示す説明図である。図５はロータリエンコーダにおける角度位置の決定方法の基本的構成を示す説明図である。

【0034】

図３に示すように、本例のロータリエンコーダ１において、第１磁気抵抗素子４０、第１ホール素子５１、第２ホール素子５２、および第２磁気抵抗素子６０の出力は、第１アンプ９１、第２アンプ９２、Ａ−Ｄコンバータ９３ａ、９３ｂ、９４を介して、データ処理部９０に出力される。データ処理部９０は、第１磁気抵抗素子４０、第１ホール素子５１、第２ホール素子５２、および第２磁気抵抗素子６０からの出力に基づいて、固定体１０に対する回転体２の絶対角度位置を求める。

【0035】

より具体的には、ロータリエンコーダ１において、回転体２が１回転すると、第１磁石２０が１回転するので、第１センサ部１ａの第１磁気抵抗素子４０からは、図４（ａ）に示す正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓが２周期分、出力される。従って、データ処理部９０において、図４（ｂ）に示すように、正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓからθ＝ｔａｎ^−１（ｓｉｎ／ｃｏｓ）を求めれば、回転体２の角度位置θが分かる。また、本例では、第１センサ部１ａには、第１磁石２０の中心からみて９０°ずれた位置に第１ホール素子５１および第２ホール素子５２が配置されている。このため、現在位置が正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓのいずれの区間に位置するかが分かるので、回転体２の絶対角度位置が分かる。

【0036】

また、本例のロータリエンコーダ１では、第２センサ部１ｂに、Ｎ極とＳ極とが周方向において交互に複数着磁された環状の着磁面３１を備えた第２磁石３０が用いられており、かかる第２磁石３０に対向する第２磁気抵抗素子６０からは、回転体２が第２磁石３０
の磁極の１周期分を回転する度に、正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓが出力される。従って、第２磁気抵抗素子６０から出力された正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓについても、図４（ｂ）に示すように、正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓからθ＝ｔａｎ^−１（ｓｉｎ／ｃｏｓ）を求めれば、第２磁石３０の磁極の１周期分に相当する角度内における回転体２の角度位置θが分かる。

【0037】

そこで、本例では、第１センサ部１ａからの第１検出結果である１回転１周期の第１絶対角度データａｂｓ−１（図５（ａ）参照）と、第２センサ部１ｂからの第２検出結果である１回転Ｎ周期のインクリメンタル角度データＩＮＣ（図５（ｂ）参照）とに基づいて、回転体２の瞬間時の角度位置を検出する。従って、第１絶対角度データａｂｓ−１の分解能が低い場合でも、分解能の高い絶対角度データを得ることができる。

【0038】

かかる検出方式を採用するにあたって、本例のロータリエンコーダ１においては、第１センサ部１ａと第２センサ部１ｂとの相対的な位置ずれ、第１センサ部１ａおよび第２センサ部１ｂを構成する部材の特性の誤差、第１センサ部１ａと第２センサ部１ｂとのサンプリング時間差等の影響で、第１センサ部１ａからの第１絶対角度データａｂｓ−１（図５（ａ）参照）と、第２センサ部１ｂからの１回転Ｎ周期のインクリメンタル角度データＩＮＣ（図５（ｂ）参照）との間に、位相ずれが発生することがある。また、第１センサ部１ａの回転軸からのずれ、第２センサ部１ｂの回転軸からのずれ、第１センサ部１ａの特性、第２センサ部１ｂの特性によって、各センサ部１ａ、１ｂからの出力には、真の値（角度位置）に対する誤差が発生することがある。ここで、第１絶対角度データａｂｓ−１とインクリメンタル角度データＩＮＣとの間に、位相ずれを含む相対的な誤差があると、検出精度が低下してしまう。

【0039】

そこで、本例では、絶対角度位置を検出するために、まず、第１絶対角度データａｂｓ−１とインクリメンタル角度データＩＮＣとの位相差Δｐを取得し、第１絶対角度データａｂｓ−１とインクリメンタル角度データＩＮＣとの間で発生している位相差相対的な誤差と位相差Δｐとを抑制、或いは、無くした誤差補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｃを取得する前補正工程を行う。

【0040】

その後、第１センサ部１ａから出力される瞬間時の第１絶対角度データａｂｓ−１である第１検出結果、第２センサ部１ｂから出力される瞬間時のインクリメンタル角度データＩＮＣである第２検出結果、前補正工程で取得した位相差Δｐ、誤差補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｃ、および、インクリメンタル角度データＩＮＣに基づいて絶対角度位置を取得する絶対角度取得工程を行う。

【0041】

（制御系）
図６は第１絶対角度データａｂｓ−１とインクリメンタル角度データＩＮＣとの位相差および位相補正第１絶対角度データの説明図である。図７は変換絶対角度データの説明図である。図８は補正値の説明図である。図９は誤差補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｃの説明図である。図１０はロータリエンコーダにおける角度位置の決定方法の具体的構成を示す説明図である。図１０には、第２絶対角度データａｂｓ−２の各周期が真の角度位置に対して、いずれの位置の周期かを示す符号１、２・・ｎ−１、ｎ、ｎ＋１・・Ｎを付し、インクリメンタル角度データＩＮＣの各周期が真の角度位置に対して、いずれの位置の周期かを示す符号１、２・・ｍ−１、ｍ、ｍ＋１・・Ｎを付してある。図１１はロータリエンコーダにおいて第２絶対角度データの位相が進んでいる場合の説明図である。図１２はロータリエンコーダにおいて第２絶対角度データの位相が遅れている場合の説明図である。

【0042】

図３に示すように、データ処理部９０は、前補正工程を行う前補正処理部１００と、絶
対角度取得工程を行う絶対角度取得部１０１を備える。

【0043】

（前補正処理部）
前補正処理部１００は、メモリ（記憶部）１０２、位相差取得部１０３、変換絶対角度データ算出部１０４、第１位相補正部１０５、補正値取得部１０６、および、相対誤差補正部１０７を備える。

【0044】

位相差取得部１０３は、第１センサ部１ａからの第１絶対角度データａｂｓ−１と第２センサ部１ｂからのインクリメンタル角度データＩＮＣとの位相差Δｐを取得する。すなわち、位相差取得部１０３は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第１センサ部１ａからの１回転１周期の第１絶対角度データａｂｓ−１と第２センサ部１ｂからの１回転Ｎ周期のインクリメンタル角度データＩＮＣとの間に位相ずれが発生していることを前提として、第１センサ部１ａからの第１絶対角度データａｂｓ−１の角度位置０°のポイントと、当該ポイントに最も近いインクリメンタル角度データＩＮＣの角度位置０°のポイントとの角度差を位相差Δｐとして取得する。なお、理想的な第１絶対角度データａｂｓ−１は、図５（ａ）に示すように直線的なデータである。しかし、第１センサ部１ａからの第１絶対角度データａｂｓ−１は、例えば図６（ａ）に示すように、内包する誤差の分だけ理想的なデータからずれている。また、理想的なインクリメンタル角度データＩＮＣは図５（ｂ）に示すように直線的なデータである。しかし、第２センサ部１ｂからのインクリメンタル角度データＩＮＣは、例えば図６（ｂ）に示すように、内包する誤差の分だけ、理想的なデータからずれている。

【0045】

変換絶対角度データ算出部１０４は、図７に示すように、第２センサ部１ｂからのＮ周期分のインクリメンタル角度データＩＮＣ（図６（ｂ）および図７（ａ）参照）を、１回転１周期のインクリメンタル信号変換絶対角度データＩＮＣ-ａｂｓ（図７（ｂ）参照）に変換する。すなわち、変換絶対角度データ算出部１０４は、第１絶対角度データａｂｓ−１における角度位置０°のポイントに最も近いインクリメンタル角度データＩＮＣの角度位置０°のポイントから逐次にインクリメンタル角度データＩＮＣを積算して、最終的にＮ周期分のインクリメンタル角度データＩＮＣを積算することにより、第１絶対角度データに対応する１回転１周期の絶対角度データ（インクリメンタル信号変換絶対角度データＩＮＣ-ａｂｓ）を算出する。

【0046】

第１位相補正部１０５は、位相差取得部１０３が取得した位相差Δｐに基づいて第１絶対角度データを補正して、第１絶対角度データの位相をインクリメンタル信号変換絶対角度データＩＮＣ-ａｂｓの位相に一致させた位相補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｐを生成する。すなわち、第１位相補正部１０５は、図６（ｃ）に示すように、第１絶対角度データを位相差Δｐ分だけオフセットさせた位相補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｐを生成する。これにより、位相補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｐの角度位置０°は、インクリメンタル信号変換絶対角度データＩＮＣ-ａｂｓの角度位置０°と一致する。

【0047】

補正値取得部１０６は、インクリメンタル信号変換絶対角度データＩＮＣ-ａｂｓと位相補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｐとの差に基づいて補正値Δｑを取得する。本例では、補正値取得部１０６は、図８（ａ）に示すインクリメンタル信号変換絶対角度データＩＮＣ-ａｂｓから図８（ｂ）に示す位相補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｐを減算して補正値Δｑ１を取得する。図８（ｃ）に示す補正値Δｑ１は、インクリメンタル信号変換絶対角度データＩＮＣ-ａｂｓと位相補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｐとの相対的な誤差成分である。

【0048】

ここで、補正値取得部１０６は、補正値Δｑ１として、１回転１周期中の複数の角度位置における第１補正値Δｑ１を取得する。そして、補正値取得部１０６は、角度位置と第
１補正値Δｑ１とを関連付けたテーブルの形態でメモリ１０２に記憶保持する。本例において補正値Δｑ１を取得する複数の角度位置は、１回転を第２磁石３０の磁極対の数Ｎで等間隔に分割した場合の各角度位置である。なお、補正値Δｑ１を取得する複数の角度位置は、例えば、１回転を第２磁石３０の磁極対の数の２倍の数で等間隔に分割した場合の各角度位置とすることができる。

【0049】

相対誤差補正部１０７は、メモリ１０２を参照して、隣り合う２つの角度位置のそれぞれで取得された補正値Δｑ１に基づいて当該２つの角度位置の間の中間角度位置の中間補正値Δｑ２を算出する。本例では、中間角度位置は隣り合う２つの角度位置の中央の角度位置であり、補正値取得部１０６は中間角度位置における中間補正値Δｑ２を、隣り合う２つの角度位置の補正値Δｑ１を直線補完して算出する。

【0050】

また、相対誤差補正部１０７は、図９に示すように、位相補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｐを、メモリ１０２に記録保持された補正値Δｑ１および中間補正値Δｑ２で補正した誤差補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｃを生成する。本例では、相対誤差補正部１０７は、図９（ａ）に示す位相補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｐに、図９（ｂ）に示す補正値Δｑ１および中間補正値Δｑ２を加算する。これにより、相対誤差補正部１０７は、図９（ｃ）に示す誤差補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｃを取得する。

【0051】

ここで、補正値Δｑ１は、位相補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｐに対するインクリメンタル信号変換絶対角度データＩＮＣ-ａｂｓ（Ｎ周期分のインクリメンタル角度データＩＮＣ）の誤差成分なので、位相補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｐを補正値Δｑ１および中間補正値Δｑ２で補正した誤差補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｃは、インクリメンタル信号変換絶対角度データＩＮＣ-ａｂｓ（図７（ｂ）参照）とほぼ同一の誤差成分を備えるものとなる。換言すれば、誤差補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｃは、Ｎ周期分のインクリメンタル角度データＩＮＣ（図７（ａ）参照）とほぼ同一の誤差成分を備えるものとなる。従って、誤差補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｃとインクリメンタル角度データＩＮＣとの間では、相対的な誤差は無くなるか、或いは、抑制されている。よって、誤差補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｃとインクリメンタル角度データＩＮＣとに基づいて絶対角度位置を取得すれば、第１センサ部１ａと第２センサ部１ｂとの間の相対的な位置ずれ等に起因する検出低下を抑制できる。

【0052】

なお、補正値取得部１０６は、位相補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｐからインクリメンタル信号変換絶対角度データＩＮＣ-ａｂｓを減算して補正値を取得してもよい。この場合には、相対誤差補正部１０７は、位相補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｐから補正値を減算して誤差補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｃを取得する。

【0053】

（絶対角度取得部）
次に、絶対角度取得部１０１は、図３に示すように、第２絶対角度データ生成部１１０、第１メモリ１１１、第２メモリ１１２、角度位置決定部１１３を備える。また、絶対角度取得部１０１は、位相比較部１１４および第２位相補正部１１５を備える。

【0054】

第２絶対角度データ生成部１１０は、図１０（ａ）に示すように、前処理工程により得られた誤差補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｃを、第２磁石３０の磁極対の数（Ｎ：２以上の正の整数）に内挿分割した第２絶対角度データａｂｓ−２を作成する。そして、第２絶対角度データ生成部１１０は、第２絶対角度データａｂｓ−２を第１メモリ１１１に記憶保持する。ここで、第２メモリ１１２には、インクリメンタル角度データＩＮＣが記憶保持される。

【0055】

角度位置決定部１１３は、位相差Δｐ、第１センサ部１ａから出力される瞬間時の第１
絶対角度データである第１検出結果、第２センサ部からの瞬間時のインクリメンタル角度データである第２検出結果、第１メモリ１１１に記憶された第２絶対角度データａｂｓ−２、および第２メモリ１１２に記憶されたインクリメンタル角度データＩＮＣに基づいて、瞬間時の回転体２の絶対角度位置を決定する。

【0056】

より具体的には、角度位置決定部１１３は、第１センサ部１ａからの第１検出結果（瞬間時の第１絶対角度データａｂｓ−１）を取得すると、第１検出結果を位相差Δｐで補正した位相補正第１検出結果（瞬間時の位相補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｐ）を算出する。そして、角度位置決定部１１３は、この位相補正第１検出結果が、第１メモリ１１１に記憶保持された第２絶対角度データａｂｓ−２のいずれの周期にあるかをデジタルデータの上位データとし、第２センサ部１ｂからの第２検出結果（瞬間時のインクリメンタル角度データＩＮＣ）が第２メモリ１１２に記憶保持されたインクリメンタル角度データＩＮＣのいずれの位置に相当するかをデジタルデータの下位データとして、瞬間時の回転体２の絶対角度位置を決定する。

【0057】

ここで、位相比較部１１４は、所定のタイミングで第２絶対角度データａｂｓ−２の位相とインクリメンタル角度データＩＮＣの位相とを比較する。また、第２位相補正部１１５は、位相比較部１１４により第２絶対角度データａｂｓ−２とインクリメンタル角度データＩＮＣとの位相がずれていると判断されたときに、第２絶対角度データａｂｓ−２を補正して第２絶対角度データａｂｓ−２の位相とインクリメンタル角度データＩＮＣの位相とを一致させるとともに、補正した第２絶対角度データａｂｓ−２を第１メモリ１１１に記憶保持（上書き）する。なお、所定のタイミングとは、例えば、ロータリエンコーダ１に電源が投入された時点である。

【0058】

より詳細には、位相比較部１１４は、図３に示すように、第３絶対角度データ生成部１１６と、第１判定部１１７と、第２判定部１１８と、第３メモリ１１９を備える。

【0059】

第３絶対角度データ生成部１１６は、図１１（ｂ）および図１２（ｂ）に示すように、誤差補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｃが（２×Ｎ）個に内挿分割されたデータに相当する第３絶対角度データａｂｓ−３を生成して、第３メモリ１１９に記憶保持する。

【0060】

第１判定部１１７は、第３絶対角度データａｂｓ−３に基づいてインクリメンタル角度データＩＮＣに対する第２絶対角度データａｂｓ−２の位相の進みの有無を判定する。具体的には、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、第１判定部１１７は、位相補正第１検出結果が第３絶対角度データａｂｓ−３における奇数番目（例えば、ｉ番目）の周期であって、第２センサ部１ｂによる第２検出結果がインクリメンタル角度データＩＮＣにおける第１閾値ＴＨ１以上である場合、第２絶対角度データａｂｓ−２の位相がインクリメンタル角度データＩＮＣの位相より進んでいると判定する。すなわち、第２絶対角度データａｂｓ−２の位相とインクリメンタル角度データＩＮＣの位相とが一致している場合には、位相補正第１検出結果が第３絶対角度データａｂｓ−３における奇数番目の周期であるときには、第２センサ部１ｂによる第２検出結果は、インクリメンタル角度データＩＮＣにおける第１閾値ＴＨ１未満であるから、上記の処理によれば、第２絶対角度データａｂｓ−２の位相がインクリメンタル角度データＩＮＣの位相より進んでいることを検出することができる。本形態において、第１閾値ＴＨ１は、電気角で２７０ｄｅｇである。

【0061】

第２判定部１１８は、第３絶対角度データａｂｓ−３に基づいてインクリメンタル角度データＩＮＣに対する第２絶対角度データａｂｓ−２の位相の遅れの有無を判定する。具体的には、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、第２判定部１１８は、第１センサ部１ａによる第１検出結果を位相差Δｐで補正した位相補正第１検出結果（瞬間時の位相補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｐ）が第３絶対角度データａｂｓ−３における偶数番目（例
えば、（ｉ＋１）番目）の周期であって、第２センサ部１ｂによる第２検出結果がインクリメンタル角度データＩＮＣにおける第２閾値ＴＨ２以下である場合、第２絶対角度データａｂｓ−２の位相がインクリメンタル角度データＩＮＣの位相より遅れていると判定する。すなわち、第２絶対角度データａｂｓ−２の位相とインクリメンタル角度データＩＮＣの位相とが一致している場合、位相補正第１検出結果が第３絶対角度データａｂｓ−３における偶数番目の周期であるときには、第２センサ部１ｂによる第２検出結果は、インクリメンタル角度データＩＮＣにおける第２閾値ＴＨ２を超えることから、上記の処理によれば、第２絶対角度データａｂｓ−２の位相がインクリメンタル角度データＩＮＣの位相より遅れていることを検出することができる。本形態において、第２閾値ＴＨ２は、電気角で９０ｄｅｇである。

【0062】

第２位相補正部１１５は、位相補正第１検出結果が第３絶対角度データａｂｓ−３におけるｉ番目（奇数番目）の周期であって、第２センサ部１ｂによる第２検出結果がインクリメンタル角度データＩＮＣにおける第１閾値ＴＨ１以上である期間については、図１１（ｃ）に示すように、第２絶対角度データａｂｓ−２における（（（ｉ＋１）／２）−１）番目の周期（ｎ−１番目の周期）となるように、第２絶対角度データａｂｓ−２を補正する。従って、インクリメンタル角度データＩＮＣと、補正後の第２絶対角度データａｂｓ−２とでは位相が一致する。そして、第２位相補正部１１５は、かかる補正後の第２絶対角度データａｂｓ−２を第１メモリ１１１に記憶保持（上書き）する。

【0063】

また、第２位相補正部１１５は、位相補正第１検出結果が第３絶対角度データａｂｓ−３における（ｉ＋１）番目（偶数番目）の周期であって、第２センサ部１ｂによる第２検出結果がインクリメンタル角度データＩＮＣにおける第２閾値ＴＨ２以下である期間については、図１２（ｃ）に示すように、第２絶対角度データａｂｓ−２における（（（ｉ＋１）／２）＋１）番目の周期（ｎ＋１番目の周期）となるように、第２絶対角度データａｂｓ−２を補正する。従って、インクリメンタル角度データＩＮＣと、補正後の第２絶対角度データａｂｓ−２とでは位相が一致する。そして、第２位相補正部１１５は、かかる補正後の第２絶対角度データａｂｓ−２を第１メモリ１１１に記憶保持（上書き）する。

【0064】

なお、角度位置決定部１１３は、絶対角度位置を決定する際に、第１メモリ１１１に記憶保持された第２絶対角度データａｂｓ−２を参照する。従って、第２位相補正部１１５によって第２絶対角度データａｂｓ−２が補正され、補正後の第２絶対角度データａｂｓ−２ｃが第１メモリ１１１に記憶保持されると、それ以降、角度位置決定部１１３は補正された第２絶対角度データａｂｓ−２ｃに基づいて絶対角度位置を決定する。

【0065】

（絶対角度位置取得動作）
次に、図１３を参照して、絶対角度位置取得動作を説明する。絶対角度位置取得動作は前補正工程（ステップＳＴ１）と、絶対角度位置取得工程（ステップＳＴ２）とを備える。

【0066】

前補正工程（ステップＳＴ１）では、回転体２を回転させて、第１センサ部１ａからの出力に基づいて１回転１周期の第１絶対角度データａｂｓ−１を取得するとともに、第２センサ部１ｂからの出力に基づいて、１回転Ｎ周期のインクリメンタル角度データＩＮＣを取得する（ステップＳＴ１１）。

【0067】

次に、位相差取得部１０３が第１絶対角度データａｂｓ−１とインクリメンタル角度データＩＮＣとの位相差Δｐを取得する（ステップＳＴ１２：位相差取得工程）。位相差Δｐが取得されると、変換絶対角度データ算出部１０４が、Ｎ周期分のインクリメンタル角度データＩＮＣを１回転の絶対角度データに変換したインクリメンタル信号変換絶対角度データＩＮＣ-ａｂｓを算出するとともに、第１位相補正部１０５が、位相差Δｐに基づ
いて第１絶対角度データａｂｓ−１を補正して第１絶対角度データａｂｓ−１とインクリメンタル信号変換絶対角度データＩＮＣ-ａｂｓとの位相を合わせた位相補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｐを生成する（ステップＳＴ１３：変換絶対角度データ算出工程、第１位相補正工程）。

【0068】

その後、補正値取得部１０６がインクリメンタル信号変換絶対角度データＩＮＣ-ａｂｓと位相補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｐとの差に基づいて補正値Δｑ１を取得する。また、補正値取得部１０６は、かかる補正値Δｑ１を角度位置と対応付けたテーブルの形態でメモリ１０２に記憶保持する。（ステップＳＴ１４：補正値取得工程）。

【0069】

補正値Δｑ１が取得されると、相対誤差補正部１０７が、位相補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｐを補正値Δｑ１および中間補正値Δｑ２で補正した誤差補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｃを生成する（ステップＳＴ１５：相対誤差補正工程）。

【0070】

ここで、補正値Δｑ１は、位相補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｐに対するＮ周期分のインクリメンタル角度データＩＮＣの誤差成分なので、位相補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｐを補正値Δｑ１および中間補正値Δｑ２で補正した誤差補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｃは、インクリメンタル信号変換絶対角度データＩＮＣ-ａｂｓ（Ｎ周期分のインクリメンタル角度データＩＮＣ）とほぼ同一の誤差成分を備えるものとなる。これにより、誤差補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｃとインクリメンタル角度データＩＮＣとの間の相対的な誤差は無くなるか、或いは、抑制される。よって、次の絶対角度取得工程において、誤差補正第１絶対角度データとインクリメンタル角度データとに基づいて絶対角度位置を決定すれば、第１センサ部と第２センサ部との相対的な位置ずれ等に起因する検出低下を抑制できる。なお、前補正工程は、真の絶対角度に対して、２つのセンサ部１ａ、１ｂからの出力を補正するものではなく、２つのセンサ部１ａ、１ｂからの出力を一致させるための補正であるといえる。

【0071】

（絶対角度取得工程）
絶対角度取得工程（ステップＳＴ２）では、第２絶対角度データ生成部１１０が、誤差補正第１絶対角度データａｂｓ−１ｃを、第２磁石３０の磁極対の数（Ｎ：２以上の正の整数）に内挿分割した第２絶対角度データａｂｓ−２を作成し、この第２絶対角度データａｂｓ−２を第１メモリ１１１に記憶保持する（ステップＳＴ２１：第２絶対角度データ生成工程）。その後、回転体２を回転させて、第１センサ部１ａからの第１検出結果（第１センサ部１ａから出力される瞬間時の第１絶対角度データ）および第２センサ部１ｂからの第２検出結果（第２センサ部１ｂから出力される瞬間時のインクリメンタル角度データ）を得る。また、角度位置決定部１１３は、第１検出結果（第１センサ部１ａから出力される瞬間時の第１絶対角度データ）を位相差Δｐで補正した位相補正第１検出結果（瞬間時の位相補正第１絶対角度データ）を算出する。

【0072】

ここで、第１判定部１１７および第２判定部１１８によって、第２絶対角度データａｂｓ−２の位相とインクリメンタル角度データＩＮＣの位相とがずれていると判定されていない場合（第２絶対角度データａｂｓ−２の位相とインクリメンタル角度データＩＮＣの位相とが一致している場合）には（ステップ２２：位相比較工程、Ｙｅｓ）、角度位置決定部１１３は、位相補正第１検出結果が、第１メモリ１１１に記憶保持された第２絶対角度データａｂｓ−２のいずれの周期にあるかをデジタルデータの上位データとし、第２検出結果が第１メモリ１１１に記憶保持されたインクリメンタル角度データＩＮＣのいずれの位置に相当するかをデジタルデータの下位データとして、瞬間時の回転体２の絶対角度位置を決定する（ステップＳＴ２３：角度位置決定工程）。

【0073】

一方、第１判定部１１７が、第２絶対角度データａｂｓ−２の位相がインクリメンタル
角度データＩＮＣの位相より進んでいると判定した場合、或いは、第２判定部１１８が、第２絶対角度データａｂｓ−２の位相がインクリメンタル角度データＩＮＣの位相より遅れていると判定した場合には（ステップ２２：位相比較工程、Ｎｏ）、第２位相補正部１１５が第２絶対角度データａｂｓ−２を補正して、第２絶対角度データａｂｓ−２の位相をインクリメンタル角度データＩＮＣの位相に一致させる。そして、補正後の第２絶対角度データａｂｓ−２を新たな第２絶対角度データａｂｓ−２として、第１メモリ１１１に記憶保持する（ステップＳＴ２４：第２位相補正工程）。

【0074】

その後、角度位置決定部１１３は、位相補正第１検出結果が、第１メモリ１１１に記憶保持された第２絶対角度データａｂｓ−２のいずれの周期にあるかをデジタルデータの上位データとし、第２検出結果が第１メモリ１１１に記憶保持されたインクリメンタル角度データＩＮＣのいずれの位置に相当するかをデジタルデータの下位データとして、瞬間時の回転体２の絶対角度位置を決定する（ステップＳＴ２３：角度位置決定工程）。

【0075】

（変形例）
なお、絶対角度取得工程の後に、絶対角度取得工程を経て検出された絶対角度位置を更に補正する後補正工程を備えることもできる。この場合には、予め、絶対角度取得工程を経て検出された絶対角度位置と、基準エンコーダーにより取得した基準絶対角度位置との誤差を取得して位置誤差データとしてメモリに記憶保持しておき、絶対角度取得工程を経て検出された絶対角度位置を、位置誤差データを用いて補正して、基準エンコーダーにより取得した基準絶対角度位置に一致させる。かかる後補正工程を行う後補正部は、メモリ（記憶部）と、絶対角度取得工程を経て検出された絶対角度位置と基準エンコーダーにより取得した基準絶対角度位置との誤差を取得して位置誤差データとしてメモリ（記憶部）に記憶保持する位置誤差データ記憶部と、絶対角度取得工程を経て検出された絶対角度位置を、位置誤差データを用いて補正して、基準エンコーダーにより取得した基準絶対角度位置に一致させる絶対角度位置補正部と、を備えるものとすることができる。

【0076】

（その他の実施の形態）
上記実施形態の磁気式のロータリエンコーダでは、第１センサ部１ａおよび第２センサ部１ｂの第２検出結果に磁石と磁気抵抗素子とを用いたが、第１センサ部１ａおよび第２センサ部１ｂの第２検出結果の一方あるいは双方をレゾルバによって構成した場合に本発明を適用してもよい。

【0077】

上記実施形態のロータリエンコーダは、磁気式であったが、光学式のロータリエンコーダに本発明を適用してもよい。

【符号の説明】

【0078】

１・・・ロータリエンコーダ
１ａ・・・第１センサ部
１ｂ・・・第２センサ部
２０・・・第１磁石
３０・・・第２磁石
４０・・・第１磁気抵抗素子
５１・・・第１ホール素子
５２・・・第２ホール素子
６０・・・第２磁気抵抗素子
１０１・・・絶対角度取得部
１０２・・・メモリ（記憶部）
１０３・・・位相差取得部
１０４・・・変換絶対角度データ算出部
１０５・・・第１位相補正部
１０６・・・補正値取得部
１０７・・・相対誤差補正部
１１０・・・第２絶対角度データ生成部
１１３・・・角度位置決定部
１１４・・・位相比較部
１１５・・・位相補正部
ａｂｓ-１・・・第１絶対角度データ
ＩＮＣ・・・インクリメンタル角度データ
ＩＮＣ−ａｂｓ・・・インクリメンタル信号変換絶対角度データ
Ｌ・・・回転中心軸方向
Δｐ・・・位相差
Δｑ１・・・補正値
Δｑ２・・・中間補正値

【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】