特開 2024-72772 回転角センサ、回転角センサの較正方法およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024072772

(43)【公開日】2024-05-28

(54)【発明の名称】回転角センサ、回転角センサの較正方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/244 20060101AFI20240521BHJP

【ＦＩ】

G01D5/244 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023127974

(22)【出願日】2023-08-04

(31)【優先権主張番号】P 2022183096

(32)【優先日】2022-11-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】303046277

【氏名又は名称】旭化成エレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中西 大貴

(72)【発明者】

【氏名】片山 貴登

【テーマコード（参考）】

2F077

【Ｆターム（参考）】

2F077AA20

2F077CC02

2F077NN02

2F077PP05

2F077PP19

2F077QQ03

2F077QQ10

2F077TT06

2F077TT31

2F077UU20

(57)【要約】      （修正有）

【課題】回転角センサであって、回転体の基準機械角における、回転体の動径の誤差を較正する方法等を提供する。
【解決手段】第１相の第１信号と、第１相と予め定められた位相角をなす第２相の第２信号とが、回転体の一回転当たりＮ周期（Ｎ＞１）出力される回転角センサであって、回転体の基準機械角における、回転体の動径の誤差を較正する較正パラメータを、基準機械角とは異なる第１機械角を起点とする一の角度範囲の機械角において、第１信号と第２信号とに基づいて算出する、較正パラメータ算出部を備える回転角センサを提供する。一の角度範囲は、第１機械角を起点としてよく、第２機械角を終点としてよい。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１相の第１信号と、前記第１相と予め定められた位相角をなす第２相の第２信号とが、回転体の一回転当たりＮ周期（Ｎ＞１）出力される回転角センサであって、
前記回転体の基準機械角における、前記回転体の動径の誤差を較正する較正パラメータを、前記基準機械角とは異なる第１機械角を起点とする一の角度範囲の機械角において、前記第１信号と前記第２信号とに基づいて算出する、較正パラメータ算出部を備える、
回転角センサ。

【請求項2】

第１相の第１信号と、前記第１相と予め定められた位相角をなす第２相の第２信号とが、回転体の一回転当たりＮ周期（Ｎ＞１）出力される回転角センサであって、
前記回転体の基準機械角における、前記第１信号に基づく誤差および前記第２信号に基づく誤差の少なくとも一方を較正する較正パラメータを、前記基準機械角とは異なる第１機械角を起点とする一の角度範囲の機械角において、前記第１信号と前記第２信号とに基づいて算出する、較正パラメータ算出部を備える、
回転角センサ。

【請求項3】

第１相の第１信号と、前記第１相と予め定められた位相角をなす第２相の第２信号とが、回転体の一回転当たりＮ周期（Ｎ＞１）出力される回転角センサであって、
前記回転体の基準機械角における、前記回転体の動径の誤差を較正する較正パラメータを、一の角度範囲の機械角において、前記第１信号と前記第２信号とに基づいて算出する、較正パラメータ算出部と、
前記較正パラメータを、前記動径における予め定められた角度、変換する変換部と、
を備える回転角センサ。

【請求項4】

前記一の角度範囲は、前記第１機械角を起点とし、第２機械角を終点とし、
前記第１機械角および前記第２機械角は、前記基準機械角よりも小さい、
請求項１に記載の回転角センサ。

【請求項5】

前記第２機械角における前記動径の角度は、前記基準機械角における前記動径の角度よりも１８０°小さい、請求項４に記載の回転角センサ。

【請求項6】

前記一の角度範囲は、前記第１機械角を起点とし、第２機械角を終点とし、
前記第１機械角は前記基準機械角よりも小さく、前記第２機械角は前記基準機械角よりも大きい、
請求項１に記載の回転角センサ。

【請求項7】

前記第１機械角における前記動径の角度は、前記基準機械角における前記動径の角度よりも１８０°小さい、請求項６に記載の回転角センサ。

【請求項8】

前記一の角度範囲は、前記第１機械角を起点とし、第２機械角を終点とし、
前記第１機械角および前記第２機械角は、前記基準機械角よりも大きい、
請求項１に記載の回転角センサ。

【請求項9】

前記第１機械角における前記動径の角度は、前記基準機械角における前記動径の角度よりも１８０°大きい、請求項８に記載の回転角センサ。

【請求項10】

前記基準機械角から前記第２機械角までの前記第１信号と前記第２信号とを予測する予測部をさらに備え、
前記較正パラメータ算出部は、前記基準機械角から前記第２機械角までの角度範囲において、前記予測部により予測された前記第１信号と前記第２信号とに基づいて、前記較正パラメータを算出する、
請求項６から９のいずれか一項に記載の回転角センサ。

【請求項11】

前記一の角度範囲は、前記第１機械角を起点とする、前記動径の３６０°の角度範囲である、請求項１に記載の回転角センサ。

【請求項12】

決定部をさらに備え、
前記基準機械角は、前記第１信号が最大となる前記回転体の第３機械角以上であり、且つ、前記第１信号が最小となる前記回転体の第４機械角以下であり、
前記決定部は、前記基準機械角と第３機械角との差分である第１角度、または、前記基準機械角と第４機械角との差分である第２角度に基づいて、前記第１機械角を決定する、
請求項１に記載の回転角センサ。

【請求項13】

前記第１信号と前記第２信号とに基づいて、前記回転体の動径の角度および大きさを演算する動径演算部をさらに備え、
前記較正パラメータ算出部は、前記動径演算部により演算された前記回転体の動径の前記角度および前記大きさに基づいて、前記較正パラメータを算出する、
請求項１から９、１１、１２のいずれか一項に記載の回転角センサ。

【請求項14】

第１相の第１信号と、前記第１相と予め定められた位相角をなす第２相の第２信号とが、回転体の一回転当たりＮ周期（Ｎ＞１）出力される回転角センサの較正方法であって、
較正パラメータ算出部が、前記回転体の基準機械角における、前記回転体の動径の誤差を較正する較正パラメータを、前記基準機械角とは異なる第１機械角を起点とする一の角度範囲の機械角において、前記第１信号と前記第２信号とに基づいて算出する較正パラメータ算出ステップを備える、
回転角センサの較正方法。

【請求項15】

第１相の第１信号と、前記第１相と予め定められた位相角をなす第２相の第２信号とが、回転体の一回転当たりＮ周期（Ｎ＞１）出力される回転角センサの較正方法であって、
較正パラメータ算出部が、前記回転体の基準機械角における、前記第１信号に基づく誤差および前記第２信号に基づく誤差の少なくとも一方を較正する較正パラメータを、前記基準機械角とは異なる第１機械角を起点とする一の角度範囲の機械角において、前記第１信号と前記第２信号とに基づいて算出する較正パラメータ算出ステップを備える、
回転角センサの較正方法。

【請求項16】

第１相の第１信号と、前記第１相と予め定められた位相角をなす第２相の第２信号とが、回転体の一回転当たりＮ周期（Ｎ＞１）出力される回転角センサの較正方法であって、
較正パラメータ算出部が、前記回転体の基準機械角における、前記回転体の動径の誤差を較正する較正パラメータを、一の角度範囲の機械角において、前記第１信号と前記第２信号とに基づいて算出する、較正パラメータ算出ステップと、
変換部が、前記動径の角度を、予め定められた角度、変換する変換ステップと、
を備える回転角センサの較正方法。

【請求項17】

コンピュータを、請求項１から９、１１、１２のいずれか一項に記載の回転角センサとして機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転角センサ、回転角センサの較正方法およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、「内挿精度を悪化させる成分を回転位置ごとに除去することによって、内挿精度を向上させる。」と記載されている（要約書）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２００８－２３２６４９号公報

【発明の概要】

【0003】

本発明の第１の態様においては、回転角センサを提供する。回転角センサは、第１相の第１信号と、第１相と予め定められた位相角をなす第２相の第２信号とを、回転体の一回転当たりＮ周期（Ｎ＞１）出力する。回転角センサは、回転体の基準機械角における、回転体の動径の誤差を較正する較正パラメータを、基準機械角とは異なる第１機械角を起点とする一の角度範囲の機械角において、第１信号と第２信号とに基づいて算出する、較正パラメータ算出部を備える。

【0004】

本発明の第２の態様においては、回転角センサを提供する。回転角センサは、第１相の第１信号と、前記第１相と予め定められた位相角をなす第２相の第２信号とを、回転体の一回転当たりＮ周期（Ｎ＞１）出力する。回転角センサは、回転体の基準機械角における、第１信号に基づく誤差および第２信号に基づく誤差の少なくとも一方を較正する較正パラメータを、基準機械角とは異なる第１機械角を起点とする一の角度範囲の機械角において、第１信号と第２信号とに基づいて算出する、較正パラメータ算出部を備える。

【0005】

本発明の第３の態様においては、回転角センサを提供する。回転角センサは、第１相の第１信号と、第１相と予め定められた位相角をなす第２相の第２信号とを、回転体の一回転当たり複数周期出力する。回転角センサは、回転体の基準機械角における、回転体の動径の誤差を較正する較正パラメータを、一の角度範囲の機械角において、第１信号と第２信号とに基づいて算出する、較正パラメータ算出部と、較正パラメータを、動径における予め定められた角度、変換する変換部とを備える。

【0006】

上記いずれかの回転角センサにおいて、一の角度範囲は、第１機械角を起点としてよく、第２機械角を終点としてよい。第１機械角および第２機械角は、基準機械角よりも小さくてよい。

【0007】

第２機械角における動径の角度は、基準機械角における動径の角度よりも１８０°小さくてよい。

【0008】

上記いずれかの回転角センサにおいて、一の角度範囲は、第１機械角を起点としてよく、第２機械角を終点としてよい。第１機械角は基準機械角よりも小さくてよく、第２機械角は基準機械角よりも大きくてよい。

【0009】

第１機械角における動径の角度は、基準機械角における動径の角度よりも１８０°小さくてよい。

【0010】

上記いずれかの回転角センサにおいて、一の角度範囲は、第１機械角を起点としてよく、第２機械角を終点としてよい。第１機械角および第２機械角は、基準機械角よりも大きくてよい。

【0011】

第１機械角における動径の角度は、基準機械角における動径の角度よりも１８０°大きくてよい。

【0012】

上記いずれかの回転角センサは、基準機械角から第２機械角までの第１信号と第２信号とを予測する予測部をさらに備えてよい。較正パラメータ算出部は、基準機械角から第２機械角までの角度範囲において、予測部により予測された第１信号と第２信号とに基づいて、較正パラメータを算出してよい。

【0013】

上記いずれかの回転角センサにおいて、一の角度範囲は、第１機械角を起点とする、動径の３６０°の角度範囲であってよい。

【0014】

上記いずれかの回転角センサは、決定部をさらに備えてよい。基準機械角は、第１信号が最大となる回転体の第３機械角以上であり、且つ、第１信号が最小となる回転体の第４機械角以下であってよい。決定部は、基準機械角と第３機械角との差分である第１角度、または、基準機械角と第４機械角との差分である第２角度に基づいて、第１機械角を決定してよい。

【0015】

上記いずれかの回転角センサは、第１信号と第２信号とに基づいて、回転体の動径の角度および大きさを演算する動径演算部をさらに備えてよい。較正パラメータ算出部は、動径演算部により演算された回転体の動径の角度および大きさに基づいて、較正パラメータを算出してよい。

【0016】

本発明の第４の態様においては、回転角センサの較正方法を提供する。回転角センサは、第１相の第１信号と、第１相と予め定められた位相角をなす第２相の第２信号とを、回転体の一回転当たりＮ周期（Ｎ＞１）出力する。回転角センサの較正方法は、較正パラメータ算出部が、回転体の基準機械角における、回転体の動径の誤差を較正する較正パラメータを、基準機械角とは異なる第１機械角を起点とする一の角度範囲の機械角において、第１信号と第２信号とに基づいて算出する較正パラメータ算出ステップを備える。

【0017】

本発明の第５の態様においては、回転角センサの較正方法を提供する。回転角センサは、第１相の第１信号と、第１相と予め定められた位相角をなす第２相の第２信号とを、回転体の一回転当たりＮ周期（Ｎ＞１）出力する。回転角センサの較正方法は、較正パラメータ算出部が、回転体の基準機械角における、第１信号に基づく誤差および第２信号に基づく誤差の少なくとも一方を較正する較正パラメータを、基準機械角とは異なる第１機械角を起点とする一の角度範囲の機械角において、第１信号と第２信号とに基づいて算出する較正パラメータ算出ステップを備える。

【0018】

本発明の第６の態様においては、回転角センサの較正方法を提供する。回転角センサは、第１相の第１信号と、第１相と予め定められた位相角をなす第２相の第２信号とを、回転体の一回転当たり複数周期出力する。回転角センサの較正方法は、較正パラメータ算出部が、回転体の基準機械角における、回転体の動径の誤差を較正する較正パラメータを、一の角度範囲の機械角において、第１信号と第２信号とに基づいて算出する、較正パラメータ算出ステップと、変換部が、動径の角度を、予め定められた角度、変換する変換ステップとを備える。

【0019】

本発明の第７の態様においては、プログラムを提供する。プログラムは、コンピュータを回転角センサとして機能させる。

【0020】

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一つの実施形態に係るセンサ装置２００の一例を示す図である。

【図2】図１に示される回転体２３０の上面視における図である。

【図3】図１および図２に示される回転体２３０、回転角センサ１００および信号発生部１１０の近傍をＹ軸方向に見た図である。

【図4】図１および図２に示される回転体２３０、回転角センサ１００および信号発生部１１０の近傍をＹ軸方向に見た図である。

【図5】図１および図２に示される回転体２３０、回転角センサ１００および信号発生部１１０の近傍をＹ軸方向に見た図である。

【図6】回転角センサ１００の出力Ｖと回転体２３０の機械角ψとの関係の一例を示す図である。

【図7】回転角センサ１００の出力Ｖと回転体２３０の機械角ψとの関係を、回転体２３０の一回転につき示す図である。

【図8】回転角センサ１００の出力Ｖと回転体２３０の機械角ψとの関係の一例を示す図である。

【図9】本発明の一つの実施形態に係る回転角センサ１００の一例を示すブロック図である。

【図10】第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との関係の一例を示す図である。

【図11】センサ装置２００における、回転体２３０と回転軸２１５との位置関係の一例を示す図である。

【図12】図１１のセンサ装置２００における回転角センサ１００の出力Ｖと回転体２３０の回転角θとの関係の一例を示す図である。

【図13】図１２における第１機械角ψ１から基準機械角ψｓにわたる、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との関係の一例を示す図である。

【図14】図１２における第１機械角ψ１から基準機械角ψｓにわたる、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との関係の一例を示す図である。

【図15】機械角ψと、動径Ｒの角度θの角度誤差ＩＮＬとの関係の一例を示す図である。

【図16】図１１のセンサ装置２００における回転角センサ１００の出力Ｖと回転体２３０の機械角ψとの関係の一例を示す図である。

【図17】図１６における第１機械角ψ１から第２機械角ψ２にわたる、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との関係の一例を示す図である。

【図18】図１１のセンサ装置２００における回転角センサ１００の出力Ｖと回転体２３０の機械角ψとの関係の一例を示す図である。

【図19】図１８における第１機械角ψ１から第２機械角ψ２にわたる、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との関係の一例を示す図である。

【図20】図１１のセンサ装置２００における回転角センサ１００の出力Ｖと回転体２３０の機械角ψとの関係の一例を示す図である。

【図21】図２０における第１機械角ψ１から第２機械角ψ２にわたる、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との関係の一例を示す図である。

【図22】本発明の一つの実施形態に係る回転角センサ１００の他の一例を示すブロック図である。

【図23】第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との関係の一例を示す図である。

【図24】本発明の一つの実施形態に係る回転角センサ１００の他の一例を示すブロック図である。

【図25】本発明の一つの実施形態に係る回転角センサ１００の他の一例を示すブロック図である。

【図26】本発明の一つの実施形態に係る回転角センサ１００の較正方法の一例を示す図である。

【図27】本発明の一つの実施形態に係る回転角センサ１００の較正方法の他の一例を示す図である。

【図28】本発明の一つの実施形態に係る回転角センサ１００の較正方法の他の一例を示す図である。

【図29】本発明の一つの実施形態に係る回転角センサ１００が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0023】

図１は、本発明の一つの実施形態に係るセンサ装置２００の一例を示す図である。本例のセンサ装置２００は、回転角センサ１００、信号発生部１１０、モータ２１０、固定部材２２０および回転体２３０を備える。本例において、回転角センサ１００および信号発生部１１０は、固定部材２２０に固定されている。

【0024】

本例の回転角センサ１００は、磁気センサである。回転角センサ１００は、光学センサであってもよい。本例の信号発生部１１０は、磁界を発生する磁界発生部である。当該磁界発生部は、磁石であってよい。本例の回転体２３０は、磁気ディスクである。回転体２３０は、モータ２１０の回転軸２１５に固定されている。

【0025】

本明細書においては、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する場合がある。本明細書においては、回転体２３０の板面と平行な面をＸＹ面とし、モータ２１０から回転体２３０への方向であって回転軸２１５に沿った方向をＺ軸方向とする。本明細書において、ＸＹ面内において回転軸２１５の中心と回転角センサ１００とを通る方向をＹ軸方向とし、ＸＹ面内においてＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向は鉛直方向に平行な方向であってよく、ＸＹ面は水平面であってよい。

【0026】

本明細書においては、センサ装置２００における回転体２３０側を「上」、モータ２１０側を「下」と称する。本明細書において、回転体２３０からモータ２１０への方向に見た場合を、上面視と称する。

【0027】

図２は、図１に示される回転体２３０の上面視における図である。図２において、上面視における回転角センサ１００の位置および信号発生部１１０の位置が、粗い破線にて示されている。図２において、回転軸２１５の中心Ｃを通りＸ軸方向に平行な方向、および、回転軸２１５の中心Ｃを通りＹ軸方向に平行な方向が、太い一点鎖線で示されている。

【0028】

本例の回転体２３０には、主尺（Ｍａｓｔｅｒ）２３２および副尺（Ｎｏｎｉｕｓ）２３６が設けられている。主尺２３２および副尺２３６は、回転軸の中心Ｃを中心とする円状の領域である。本例においては、主尺２３２および副尺２３６は同心円状に設けられ、且つ、副尺２３６が主尺２３２の内側に設けられている。

【0029】

主尺２３２には、複数のスリット２３４が設けられている。副尺２３６には、複数のスリット２３８が設けられている。複数のスリット２３４は、隣り合う二つのスリット２３４と中心Ｃとで形成される中心角が全て等しくなるように放射状に形成されている。複数のスリット２３８は、隣り合う二つのスリット２３８と中心Ｃとで形成される中心角が全て等しくなるように放射状に形成されている。本明細書では、当該中心角を機械角ψとする。

【0030】

スリット２３４およびスリット２３８には、回転体２３０の回転方向に沿ってスリット番号が付与されてよい。図２において、スリット２３４のスリット番号が、＃１～＃３まで示されている。本例においては、主尺２３２には４０個のスリット２３４が設けられ、副尺２３６には３９個のスリット２３８が設けられている。

【0031】

図３～図５は、図１および図２に示される回転体２３０、回転角センサ１００および信号発生部１１０の近傍をＹ軸方向に見た図である。図３～図５は、回転体２３０と回転角センサ１００との位置関係を示している。本例の回転角センサ１００は、二つの検出部１０２（検出部１０２－１および検出部１０２－２）を有する。スリット２３４の周期を、周期Ｔｓとする。本例において、二つの検出部１０２は、回転体２３０の回転方向に沿って周期Ｔｓと同じ距離、離隔して配置されている。

【0032】

図３は、検出部１０２－２が検出する信号が最も大きくなり、検出部１０２－１が検出する信号が最も小さくなる場合の、回転体２３０と回転角センサ１００との位置関係である。図４は、検出部１０２－２が検出する信号と、検出部１０２－１が検出する信号とが等しくなる場合の、回転体２３０と回転角センサ１００との位置関係である。図５は、検出部１０２－２が検出する信号が最も小さくなり、検出部１０２－１が検出する信号が最も大きくなる場合の、回転体２３０と回転角センサ１００との位置関係である。

【0033】

図６は、回転角センサ１００の出力Ｖと回転体２３０の機械角ψとの関係の一例を示す図である。上述したとおり、回転体２３０と回転角センサ１００との位置関係は、回転体２３０の回転に伴い変化する。このため、回転角センサ１００の出力Ｖは、機械角ψの変化に対して正弦波状に変化する。図６において、回転体２３０と回転角センサ１００との位置関係が図３、図４および図５の場合の機械角ψが、それぞれ丸印、四角印、三角印で示されている。図３は、正の出力電圧Ｖが最も大きくなる場合である。図４は、出力電圧Ｖがゼロの場合である。図５は、負の出力電圧Ｖが最も大きくなる場合である。

【0034】

図７は、回転角センサ１００の出力Ｖと回転体２３０の機械角ψとの関係を、回転体２３０の一回転につき示す図である。図７には、スリット２３４（図２参照）のスリット番号が合わせて示されている。本例において、スリット番号Ｎは４０である。現在、回転体２３０の機械角ψが、白い丸印で示される位置にあるとする。スリット番号４における機械角ψの始点から、白い丸印までの回転角を、機械角ψ'とする。機械角ψが０°から白い丸印までの回転角を、機械角ψｐとする。回転角センサ１００は、機械角ψｐをスリット番号と機械角ψ'に基づいて算出する。

【0035】

図８は、回転角センサ１００の出力Ｖと回転体２３０の機械角ψとの関係の一例を示す図である。図８において、図７に示される回転角センサ１００の出力Ｖと回転体２３０の機械角ψとの関係が実線で示されている。当該実線で示される信号を第１信号Ｓ１とし、第１信号Ｓ１の位相を第１相Ｐ１とする。第１相と位相の異なる信号を、第２信号Ｓ２とする。第２信号のＳ２の位相を第２相Ｐ２とする。第２相Ｐ２は、第１相Ｐ１と予め定められた位相角φをなす。図８において、第２信号Ｓ２が一点鎖線にて示されている。

【0036】

回転角センサ１００は、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２とを、回転体２３０の一回転当たりＮ周期出力する。Ｎは、１より大きい。本例においては、Ｎは４０である。Ｎは、整数でなくてもよい。

【0037】

位相角φは、９０°であってよく、鋭角であってもよく、鈍角であってもよい。位相角φは、８５°以上９５°以下であってよく、８０°以上１００°以下であってもよく、７０°以上１１０°以下であってもよい。本例においては、位相角φは９０°である。本例において、第１信号Ｓ１は余弦波（ｃｏｓ波）であり、第２信号Ｓ２は正弦波（ｓｉｎ波）である。

【0038】

図９は、本発明の一つの実施形態に係る回転角センサ１００の一例を示すブロック図である。回転角センサ１００は、較正パラメータ算出部１０を備える。回転角センサ１００は、動径演算部１２、角度誤差算出部１４、較正部１６、ＡＤ変換部５０およびＡＤ変換部５２を備えてよい。回転角センサ１００は、記憶部１８、予測部４０および出力部３０をさらに備えてよい。

【0039】

回転角センサ１００は、コンピュータにより実現されてよい。較正パラメータ算出部１０は、当該コンピュータのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってよい。当該ＣＰＵには、動径演算部１２、角度誤差算出部１４および較正部１６がさらに含まれてよい。当該コンピュータには、回転角センサ１００として機能させるためのプログラムがインストールされていてよい。

【0040】

本例において、第１信号Ｓ１はアナログ信号である。ＡＤ変換部５０は、当該第１信号Ｓ１をデジタル信号に変換する。デジタル信号に変換された第１信号Ｓ１を、信号Ｓ１'とする。本例において、第２信号Ｓ２はアナログ信号である。ＡＤ変換部５２は、当該第２信号Ｓ２をデジタル信号に変換する。デジタル信号に変換された第２信号Ｓ２を、信号Ｓ２'とする。

【0041】

図１０は、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との関係の一例を示す図である。動径演算部１２（図９参照）は、第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２に基づいて、回転体２３０の動径Ｒの角度θおよび大きさrを算出する。本例においては、動径演算部１２（図９参照）は下記式１および式２に基づいて、それぞれ回転体２３０の動径Ｒの角度θおよび大きさrを算出する。

【数1】

【数2】

【0042】

図１０は、所謂リサージュ図形である。図１０は、動径Ｒの軌跡を表す。第１信号Ｓ１が余弦波であり、第２信号が正弦波である場合、リサージュ図形は理想的には、原点を中心とする円状である。本例において、動径Ｒの大きさrは円状のリサージュ図形の半径である。

【0043】

較正パラメータ算出部１０（図９参照）は、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２とに基づいて、回転体２３０の動径Ｒの誤差を算出する較正パラメータを算出する。動径Ｒの誤差とは、動径Ｒの角度θの誤差および大きさｒの誤差の少なくとも一方を指す。本例においては、較正パラメータ算出部１０は、信号Ｓ１'と信号Ｓ２'とに基づいて較正パラメータを算出する。

【0044】

図１１は、センサ装置２００における、回転体２３０と回転軸２１５との位置関係の一例を示す図である。図１１において、図１に示される固定部材２２０およびモータ２１０は、省略されている。本例においては、回転体２３０は、回転軸２１５に直交する方向（図１１における粗い破線部）から傾いている。回転軸２１５に装着される回転体２３０は、図１１に示されるように回転軸２１５に直交する方向から傾く場合がある。

【0045】

図１２は、図１１のセンサ装置２００における回転角センサ１００の出力Ｖと回転体２３０の回転角θとの関係の一例を示す図である。図１１の例の場合、回転体２３０の回転に伴い、回転体２３０と回転角センサ１００との距離ｄ（図１参照）が変化する。このため、出力Ｖは機械角ψの変化に伴い変化する。

【0046】

機械角ψにおける一の機械角を、基準機械角ψｓとする。基準機械角ψｓは、動径Ｒ（図１０参照）の現在の機械角ψの位置であってよい。基準機械角ψｓは、回転角センサ１００が現在測定している、機械角ψの測定点であってよい。本例において、基準機械角ψｓは３６０°である。

【0047】

基準機械角ψｓと予め定められた角度範囲Ｒｃの角度をなす回転角を、機械角ψ'とする。図１２の例では、角度範囲Ｒｃは、第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２の一周期に相当する。第１機械角ψ１と一の角度範囲Ｒａの角度をなす機械角を、第２機械角ψ２とする。図１２の例では、角度範囲Ｒａは、第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２の一周期に相当する。角度範囲Ｒａは、予め定められてよく、動径Ｒの角度θに基づいて定められてもよい。

【0048】

第１機械角ψ１および第２機械角ψ２は、基準機械角ψｓと異なる。基準機械角ψｓ、第１機械角ψ１および第２機械角ψ２は、予め定められてよく、動径Ｒの角度θに基づいて定められてもよい。本例においては、第１機械角ψ１および第２機械角ψ２は、基準機械角ψｓよりも小さい。本例において、基準機械角ψｓと第２機械角ψ２とは、第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２の半周期に相当する角度をなす。本例においては、第１機械角ψ１は第２機械角ψ２よりも小さい。

【0049】

図１３は、図１２における第１機械角ψ１から基準機械角ψｓにわたる、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との関係の一例を示す図である。本例においては、出力Ｖが機械角ψの変化に伴い変化する。このため、動径Ｒが機械角ψにより異なり得る。本例においては、動径Ｒの軌跡は螺旋状となる。

【0050】

図１３に示される第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との関係において、基準機械角ψｓに対応する位置を位置Ｐ０とし、第２機械角ψ２に対応する位置を位置Ｐ１とし、機械角ψ'に対応する位置を位置Ｐ２とし、第１機械角ψ１に対応する位置を位置Ｐ３とする。図１３においては、位置Ｐ３から位置Ｐ２までの動径Ｒの軌跡が太い粗い破線で示され、位置Ｐ２と位置Ｐ０までの動径Ｒの軌跡が実線で示されている。点位置２と位置Ｐ０までの動径Ｒの軌跡は、図１２における角度範囲Ｒｃに対応する。

【0051】

図１３において、位置Ｐ１から位置Ｐ０までにおける動径Ｒの軌跡の中心を、位置Ｑ０とする。図１３において、位置Ｑ０が黒い丸印で示されている。第１信号Ｓ１の軸をｘ軸、第２信号Ｓ２の軸をｙ軸とし、動径Ｒの大きさrを下記式（３－１）すると、位置Ｑ０の座標（Ｃｘ、Ｃｙ）は下記式（３－２）で表される。

【数3】

式３より、位置Ｑ０は位置Ｐ０における法線上に配置される。位置Ｑ０は、動径Ｒ上の位置Ｐ０における理論上の中心位置である。図１３において、位置Ｐ０における法線が細かい破線にて示されている。

【0052】

図１３において、図１２における角度範囲Ｒｃ（即ち位置Ｐ２から位置Ｐ０まで）の動径Ｒ（即ち図１３における実線）の中心を、位置Ｑ１とする。図１３において、位置Ｑ１が黒い四角印で示されている。本例においては、動径Ｒの軌跡が螺旋状であるので、位置Ｑ１は位置Ｑ０と異なり得る。このため、動径Ｒの角度θには、図１３に示される角度誤差ＩＮＬが生じ得る。本例においては、位置Ｐ２から位置Ｐ１までの動径Ｒの大きさrは、位置Ｐ１から位置Ｐ０までの動径Ｒの大きさrよりも大きい。このため、位置Ｑ１は、ｘ軸（第１信号Ｓ１の軸）を基準に位置Ｑ０とは反対側に配置される。

【0053】

図１４は、図１２における第１機械角ψ１から基準機械角ψｓにわたる、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との関係の一例を示す図である。図１４においては、図１３において太い破線で示される位置Ｐ３から位置Ｐ２までの動径Ｒの軌跡が太い実線で示され、太い実線で示される位置Ｐ１から位置Ｐ０までの動径Ｒの軌跡が太い粗い破線で示されている。図１４において、図１２における角度範囲Ｒａ（即ち位置Ｐ３から位置Ｐ１まで）の動径Ｒ（即ち図１４における実線）の中心を、位置Ｑ２とする。

【0054】

動径Ｒの誤差には、動径Ｒの中心の位置ずれ（オフセット）による誤差、動径Ｒの振幅誤差および動径Ｒの位相誤差が含まれ得る。動径Ｒの中心のｘ軸方向（第１信号Ｓ１の軸方向）の位置ずれをσｘ、ｙ軸方向（第２信号Ｓ２の軸方向）の位置ずれをσｙとする。動径Ｒの振幅誤差を、αとする。動径Ｒの位相誤差を、βとする。信号Ｓ１'（図９参照）をＶｘ（θ）とし、信号Ｓ２'（図９参照）をＶｙ（θ）とする。理想の動径Ｒの大きさをｒ_idealとする。理想の動径Ｒとは、リサージュ図形が原点を中心とする円状の場合（図１０参照）の動径Ｒである。Ｖｘ（θ）およびＶｙ（θ）は、下記式４で表される。

【数4】

【0055】

式４を下記式（５－１）により複素平面上で表すと、式（５－２）が得られる。

【数5】

【0056】

式（５－２）より、動径Ｒの大きさr、動径Ｒの大きさｒの誤差Δrおよび動径Ｒの角度誤差ＩＮＬは、それぞれ下記式（６－１）、式（６－２）および式（６－３）で表される。

【数6】

式６に示されるとおり、rおよびＩＮＬは、動径Ｒの角度θ、動径Ｒの中心の位置ずれσｘ、σｙ、動径Ｒの振幅誤差α、および、動径Ｒの位相誤差βで表される。動径Ｒの角度θは、動径Ｒの較正前の角度θであってもよい。位置Ｐ１から位置Ｐ３までの動径Ｒの大きさrの平均値をｒ_aveとする。式（６－３）において、ｒ_idealはｒ_aveを用いて算出されてよく、較正後の動径Ｒの大きさr－Δrを用いて算出されてもよい。

【0057】

較正パラメータ算出部１０（図９参照）は、基準機械角ψｓ（即ち位置Ｐ０）における、動径Ｒの誤差を較正する較正パラメータを、第１機械角ψ１を起点とする角度範囲Ｒａ（即ち位置Ｐ３から位置Ｐ１まで）の機械角ψにおいて、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２とに基づいて算出する。較正パラメータＰｒを角度範囲Ｒａの機械角φにおいて第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２とに基づいて算出するとは、第１機械角φ１から第２機械角φ２までの複数の機械角φにおいて、各機械角φにおける第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２とに基づいて、較正パラメータＰｒを算出することを指す。角度範囲Ｒａは、第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２の一周期であってよい。

【0058】

較正パラメータ算出部１０は、動径演算部１２により演算された回転体２３０の動径Ｒの角度θ（図１０参照）および大きさrに基づいて、較正パラメータＰｒを算出してよい。当該較正パラメータを、較正パラメータＰｒとする。本例においては、較正パラメータＰｒはσｘ、σｙ、α、βおよびｒ_aveである。

【0059】

予め定められた機械角ψが第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２の１周期である場合、σｘ、σｙ、α、βおよびｒ_aveは、下記式７により算出されてよい。

【数7】

【0060】

角度誤差算出部１４（図９参照）は、較正パラメータＰｒに基づいて動径Ｒの角度誤差ＩＮＬを算出する。角度誤差算出部１４は、角度誤差ＩＮＬを式（６－３）により算出してよい。式（６－３）において、ｒ_idealはｒ_aveを用いて算出されてよい。本例では、動径Ｒの軌跡は螺旋状である。動径Rの軌跡が螺旋状の場合、ｒ_aveはｒ_idealに対して誤差を含み得る。このため、ｒ_idealは、較正後の動径Ｒの大きさr－Δrを用いて算出されてもよい。較正部１６（図９参照）は、角度誤差ＩＮＬに基づいて、動径Ｒの角度θを較正する。較正部１６（図９参照）は、角度誤差ＩＮＬに基づいて、角度範囲Ｒａにおける予め定められた機械角ψごとに角度θを較正してよい。較正部１６により較正された角度θを、角度θ'とする。出力部３０（図９参照）は、角度θ'を出力する。

【0061】

本例においては、較正パラメータ算出部１０（図９参照）は、基準機械角ψｓとは異なる第１機械角ψ１を起点とする角度範囲Ｒａの機械角において、較正パラメータＰｒを算出する。本例においては、較正部１６（図９参照）が当該算出された較正パラメータＰｒに基づいて動径Ｒの角度θを較正する。このため、較正部１６が、基準機械角ψｓを起点とする角度範囲Ｒｃ（図１２参照）の機械角において算出された較正パラメータＰｒに基づいて、動径Ｒの角度θを較正する場合よりも、角度θの角度誤差ＩＮＬが小さくなりやすい。

【0062】

動径演算部１２により演算された回転体２３０の動径Ｒの角度θ（図１０参照）および大きさrは、記憶部１８（図９）に記憶されてよい。角度誤差算出部１４（図９参照）は、較正パラメータ算出部１０により算出される較正パラメータＰｒと、記憶部１８に記憶された較正パラメータＰｒと基づいて、動径Ｒの角度誤差ＩＮＬを算出してよい。

【0063】

図１４の例では、角度範囲Ｒａ（図１２参照）は第１機械角ψ１を起点とし、第２機械角ψ２を終点とする。第１機械角ψ１および第２機械角ψ２は、基準機械角ψｓよりも小さい。基準機械角ψｓにおける動径の角度θ（図１０参照）と、第２機械角ψ２における動径の角度θ（図１０参照）との差は、０°＋（ｎ×３６０°）より大きく３６０°＋（ｎ×３６０°）未満であってよく、４５°＋（ｎ×３６０°）以上３１５°＋（ｎ×３６０°）以下であってよく、９０°＋（ｎ×３６０°）以上２７０°＋（ｎ×３６０°）以下であってよく、１３５°＋（ｎ×３６０°）以上２２５°＋（ｎ×３６０°）以下であってもよい。ここで、ｎは０または正の整数である。図１４の例では、第２機械角ψ２における動径の角度θは基準機械角ψｓにおける動径の角度θよりも１８０°小さい。

【0064】

回転体２３０の動径Ｒの角度θ（図１０参照）および大きさrは、図１４に示される位置Ｐ３（第１機械角ψ１に対応）から位置Ｐ１（第２機械角ψ２）までの第１信号Ｓ１の平均および第２信号Ｓ２の平均に基づいて、算出されてもよい。動径Ｒの角度θおよび大きさrが第１信号Ｓ１の平均および第２信号Ｓ２の平均に基づいて算出される場合、動径演算部１２は、式１および式２に基づいて、動径Ｒの角度θおよび大きさrを演算しなくてよい。

【0065】

図１５は、機械角ψと、動径Ｒの角度θの角度誤差ＩＮＬとの関係の一例を示す図である。図１１の例のように、回転体２３０が回転軸２１５に直交する方向（図１１における粗い破線部）から傾いている場合、回転角センサ１００の出力Ｖは回転体２３０の回転に伴い周期的に変化する。このため、角度誤差ＩＮＬは、機械角ψの変化に対して周期的に変化し得る。図１５から分かるとおり、図１４の例は図１３の例よりも、角度誤差ＩＮＬを抑制できる。

【0066】

図１６は、図１１のセンサ装置２００における回転角センサ１００の出力Ｖと回転体２３０の機械角ψとの関係の一例を示す図である。本例において、第１機械角ψ１を起点とし第２機械角ψ２を終点とする角度範囲を、角度範囲Ｒａ'とする。本例においては、第１機械角ψ１は基準機械角ψｓよりも小さく、第２機械角ψ２は基準機械角ψｓよりも大きい。

【0067】

図１７は、図１６における第１機械角ψ１から第２機械角ψ２にわたる、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との関係の一例を示す図である。図１７においては、図１４における位置Ｐ３から位置Ｐ１までの動径Ｒの軌跡である太い実線が、太い粗い破線で示されている。図１７において、図１６における角度範囲Ｒａ'（即ち位置Ｐ３から位置Ｐ１まで）の動径Ｒ（即ち図１４における実線）の中心を、位置Ｑ２'とする。

【0068】

本例においては、較正パラメータ算出部１０（図９参照）は、第１機械角ψ１を起点とする角度範囲Ｒａ'（即ち位置Ｐ３から位置Ｐ１まで）の機械角において、較正パラメータＰｒを算出する。図１４の例と同様に、角度誤差算出部１４（図９参照）は、当該算出された較正パラメータＰｒに基づいて動径Ｒの角度誤差ＩＮＬを算出する。本例においても、較正パラメータ算出部１０（図９参照）は、基準機械角ψｓとは異なる第１機械角ψ１を起点とする角度範囲Ｒａ'の回転角において、較正パラメータＰｒを算出する。このため、動径Ｒの角度誤差ＩＮＬが小さくなりやすい。

【0069】

図１７の例では、角度範囲Ｒａ'（図１６参照）は第１機械角ψ１を起点とし、第２機械角ψ２を終点とする。第１機械角ψ１は、基準機械角ψｓよりも小さい。第２機械角ψ２は、基準機械角ψｓよりも大きい。基準機械角ψｓにおける動径の角度θ（図１０参照）と、第１機械角ψ１における動径の角度θ（図１０参照）との差は、０°＋（ｎ×３６０°）より大きく３６０°＋（ｎ×３６０°）未満であってよく、４５°＋（ｎ×３６０°）以上３１５°＋（ｎ×３６０°）以下であってよく、９０°＋（ｎ×３６０°）以上２７０°＋（ｎ×３６０°）以下であってよく、１３５°＋（ｎ×３６０°）以上２２５°＋（ｎ×３６０°）以下であってもよい。ここで、ｎは０または正の整数である。図１７の例では、第１機械角ψ１における動径の角度θは基準機械角ψｓにおける動径の角度θよりも１８０°小さい。

【0070】

図１８は、図１１のセンサ装置２００における回転角センサ１００の出力Ｖと回転体２３０の機械角ψとの関係の一例を示す図である。本例において、第１機械角ψ１を起点とし第２機械角ψ２を終点とする角度範囲を、角度範囲Ｒａ''とする。本例においては、第１機械角ψ１および第２機械角ψ２は、基準機械角ψｓよりも大きい。

【0071】

図１９は、図１８における第１機械角ψ１から第２機械角ψ２にわたる、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との関係の一例を示す図である。図１９においては、図１７における位置Ｐ３から位置Ｐ１までの動径Ｒの軌跡である太い実線が、太い粗い破線で示されている。図１９において、図１８における角度範囲Ｒａ''（即ち位置Ｐ３から位置Ｐ１まで）の動径Ｒ（即ち図１４における実線）の中心を、位置Ｑ２''とする。

【0072】

本例においては、較正パラメータ算出部１０（図９参照）は、第１機械角ψ１を起点とする角度範囲Ｒａ''（即ち位置Ｐ３から位置Ｐ１まで）の回転角において、較正パラメータＰｒを算出する。図１４および図１７の例と同様に、角度誤差算出部１４（図９参照）は、当該算出された較正パラメータＰｒに基づいて動径Ｒの角度誤差ＩＮＬを算出する。本例においても、較正パラメータ算出部１０（図９参照）は、基準機械角ψｓとは異なる第１機械角ψ１を起点とする角度範囲Ｒａ''の回転角において、較正パラメータＰｒを算出する。このため、動径Ｒの角度誤差ＩＮＬが小さくなりやすい。

【0073】

図１９の例では、角度範囲Ｒａ''（図１８参照）は第１機械角ψ１を起点とし、第２機械角ψ２を終点とする。第１機械角ψ１および第２機械角ψ２は、基準機械角ψｓよりも大きい。第１機械角ψ１における動径の角度θ（図１０参照）と、基準機械角ψｓにおける動径の角度θ（図１０参照）との差は、０°＋（ｎ×３６０°）より大きく３６０°＋（ｎ×３６０°）未満であってよく、４５°＋（ｎ×３６０°）以上３１５°＋（ｎ×３６０°）以下であってよく、９０°＋（ｎ×３６０°）以上２７０°＋（ｎ×３６０°）以下であってよく、１３５°＋（ｎ×３６０°）以上２２５°＋（ｎ×３６０°）以下であってもよい。ここで、ｎは０または正の整数である。図１９の例では、第１機械角ψ１における動径の角度θは基準機械角ψｓにおける動径の角度θよりも１８０°大きい。

【0074】

図１２の例における角度範囲Ｒａ、図１６の例における角度範囲Ｒａ'および図１８の例における角度範囲Ｒａ''は、第１機械角ψ１を起点とする、動径Ｒの３６０°の角度範囲であってよい。角度範囲Ｒａ、角度範囲Ｒａ'および角度範囲Ｒａ''は、動径Ｒの、１８０°よりも大きく３６０°以下の角度範囲であってよい。

【0075】

図２０は、図１１のセンサ装置２００における回転角センサ１００の出力Ｖと回転体２３０の機械角ψとの関係の一例を示す図である。図２０において、回転体２３０（図１および図２参照）は現在、基準機械角ψｓの位置にあるとする。予測部４０（図９参照）は、基準機械角ψｓから第２機械角ψ２までの角度範囲における一の角度範囲において、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２とを予測してよい。本例においては、予測部４０（図９参照）は、基準機械角ψｓから第２機械角ψ２までの第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２とを予測する。図２０において、予測部４０により予測される第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２が、それぞれ太い実線および太い一点鎖線にて示されている。基準機械角ψｓから第２機械角ψ２までの角度範囲を、角度範囲Ｒｐとする。

【0076】

図２１は、図２０における第１機械角ψ１から第２機械角ψ２にわたる、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との関係の一例を示す図である。図２１において、予測部４０により予測される第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２による、動径Ｒの軌跡が太い二点鎖線で示されている。

【0077】

図１１の例のように、回転体２３０が回転軸２１５に直交する方向（図１１における粗い破線部）から傾いている場合、回転角センサ１００の出力Ｖは回転体２３０の回転に伴い周期的に変化する。記憶部１８（図９参照）は、回転体２３０の一の機械角ψにおける動径Ｒの角度θおよび大きさrを記憶してよい。予測部４０は、記憶部１８に記憶された当該一の機械角ψにおける動径Ｒの角度θおよび大きさrに基づいて、角度範囲Ｒｐにおける動径Ｒの角度θおよび大きさrを予測してよい。当該一の機械角ψは、現在の機械角ψよりも一周（３６０°）前の、回転体２３０の機械角ψであってよい。

【0078】

較正パラメータ算出部１０（図９参照）は、基準機械角ψｓから第２機械角ψ２までの角度範囲Ｒｐにおいて、予測部４０により予測された第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２とに基づいて較正パラメータＰｒを算出してよい。較正パラメータ算出部１０は、角度範囲Ｒａ'のうち角度範囲Ｒｐについて、予測部４０により予測された第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２とに基づいて較正パラメータＰｒを算出してよい。

【0079】

図２２は、本発明の一つの実施形態に係る回転角センサ１００の他の一例を示すブロック図である。本例の回転角センサ１００は、決定部７０をさらに備える点で図９に示される回転角センサ１００と異なる。

【0080】

図２３は、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との関係の一例を示す図である。第１信号Ｓ１が最大値Ｖｍａｘとなる機械角ψを、第３機械角ψ３とする。第１信号Ｓ１が最小値Ｖｍｉｎとなる機械角ψを、第４機械角ψ４とする。基準機械角ψｓは、第３機械角ψ３以上、第４機械角ψ４以下であるとする。基準機械角ψｓと第３機械角ψ３との差分を、第１角度Ａｇ１とする。基準機械角ψｓと第４機械角ψ４との差分を、第２角度Ａｇ２とする。

【0081】

本例において、決定部７０（図２２参照）は第１角度Ａｇ１または第２角度Ａｇ２に基づいて、第１機械角ψ１を決定する。較正パラメータ算出部１０（図２２参照）が、第１機械角ψ１を起点とする角度範囲Ｒａの機械角において較正パラメータＰｒを算出する場合、回転体２３０（図１および図２参照）の機械角ψにおける第１機械角ψ１の位置により、位置Ｑ２（図１４参照）および較正パラメータＰｒが変化し得る。

【0082】

決定部７０（図２２参照）は、第１角度Ａｇ１または第２角度Ａｇ２に基づいて、位置Ｑ２（図１４参照）が位置Ｑ０（図１４参照）に最も近くなる第１機械角ψ１を決定してよい。これにより、較正部１６（図２２参照）は、動径Ｒの角度θを最も精度良く較正できる。

【0083】

図２４は、本発明の一つの実施形態に係る回転角センサ１００の他の一例を示すブロック図である。本例の回転角センサ１００は、較正部５４および較正部５６をさらに備え、角度誤差算出部１４および較正部１６を備えない点で、図２２に示される回転角センサ１００と異なる。

【0084】

本例においては、較正パラメータ算出部１０は、第１信号Ｓ１に基づく誤差および第２信号Ｓ２に基づく誤差の少なくとも一方を較正する較正パラメータＰｒを、第１機械角ψ１を起点とする一の角度範囲Ｒａの機械角ψにおいて、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２とに基づいて算出する。第１信号Ｓ１に基づく誤差を、誤差Ｅｒ１とする。第２信号Ｓ２に基づく誤差を、誤差Ｅｒ２とする。

【0085】

較正部５４は、較正パラメータＰｒに基づいて誤差Ｅｒ１を較正する。較正部５４は、誤差Ｅｒ１が較正された信号Ｓ１''を出力する。較正部５６は、較正パラメータＰｒに基づいて誤差Ｅｒ２を較正する。較正部５６は、誤差Ｅｒ２が較正された信号Ｓ２''を出力する。較正部５４は、下記式（８－１）に基づいて信号Ｓ１''を演算してよい。較正部５６は、下記式（８－２）に基づいて信号Ｓ２''を演算してよい。

【数8】

【0086】

信号Ｓ１''および信号Ｓ２''は、動径演算部１２に入力される。本例においては、動径演算部１２は下記式９および式１０に基づいて、それぞれ回転体２３０の動径Ｒの角度θおよび大きさrを算出する。

【数9】

【数10】

【0087】

本例においては、較正パラメータ算出部１０は、第１機械角ψ１を起点とする一の角度範囲Ｒａの機械角ψにおいて、信号Ｓ１''と信号Ｓ２''とに基づいて較正パラメータＰｒを算出する。これにより、回転角センサ１００は、角度誤差ＩＮＬを小さくできる。

【0088】

図２５は、本発明の一つの実施形態に係る回転角センサ１００の他の一例を示すブロック図である。本例の回転角センサ１００は、変換部６０をさらに備える点で、図２２に示される回転角センサ１００と異なる。本例においては、角度範囲Ｒａは基準機械角φｓを起点とする一の角度範囲である。

【0089】

図１３に示される第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２との関係において、第１信号Ｓ１の軸をｘ軸、第２信号Ｓ２の軸をｙ軸とし、動径Ｒを下記式（１１－１）すると、上述したσｘおよびσｙは下記式（１１－２）で表される。

【数11】

【0090】

式１１及び式（３－２）より、下記式１２が成立する。

【数12】

式１２より、σｘおよびσｙは、位置Ｑ０（図１３参照）の座標（Ｃｘ、Ｃｙ）に回転行列を積算することにより得られる。

【0091】

変換部６０は、較正パラメータＰｒを、動径Ｒの予め定められた角度、変換する。当該予め定められた角度は、０°より大きく３６０°未満であってよく、４５°以上３１５°以下であってよく、９０°以上２７０°以下であってよく、１３５°以上２２５°以下であってもよい。本例においては、当該予め定められた角度は、１８０°（π［ｒａｄ］）である。

【0092】

本例においては、較正パラメータ算出部１０は、基準機械角ψｓを起点とする角度範囲Ｒｃ（図１２参照）の機械角ψにおいて較正パラメータＰｒを算出する。本例においては、変換部６０が当該較正パラメータＰｒを、動径Ｒの予め定められた角度、変換する。これにより、回転角センサ１００は、角度誤差ＩＮＬを小さくできる。

【0093】

図２６は、本発明の一つの実施形態に係る回転角センサ１００の較正方法の一例を示す図である。本発明の一つの実施形態に係る回転角センサ１００の較正方法を、図２２に示される回転角センサ１００を例に説明する。

【0094】

較正方法は、較正パラメータ算出ステップＳ１００を備える。較正方法は、信号取得ステップＳ９０、ＡＤ変換ステップＳ９２、決定ステップＳ９３および動径演算ステップＳ９４を備えてよい。較正方法は、記憶ステップＳ１０２、予測ステップＳ１０４、角度誤差算出ステップＳ１０６、較正ステップＳ１０８および出力ステップＳ１１０を備えてよい。

【0095】

信号取得ステップＳ９０は、回転角センサ１００が第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２を取得するステップである。ＡＤ変換ステップＳ９２は、ＡＤ変換部５０が第１信号Ｓ１を信号Ｓ１'に変換し、ＡＤ変換部５２が第２信号Ｓ２を信号Ｓ２'に変換するステップである。決定ステップＳ９３は、決定部７０が、第１角度Ａｇ１または第２角度Ａｇ２に基づいて第１機械角ψ１を決定するステップである。動径演算ステップＳ９４は、動径演算部１２が、第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２に基づいて、動径Ｒの角度θおよび大きさrを演算するステップである。

【0096】

較正パラメータ算出ステップＳ１００は、較正パラメータ算出部１０が、基準機械角ψｓにおける較正パラメータＰｒを、第１機械角ψ１を起点とする角度範囲Ｒａ、角度範囲Ｒａ'または角度範囲Ｒａ''の機械角において、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２とに基づいて算出するステップである。第１機械角ψ１は、予め定められてよく、決定ステップＳ９３において決定されてもよく、予測ステップＳ１０４において予測されてもよい。

【0097】

記憶ステップＳ１０２は、記憶部１８が、較正パラメータ算出ステップＳ１００において算出された較正パラメータＰｒを記憶するステップである。記憶ステップＳ１０２は、記憶部１８が、当該較正パラメータ、および、動径演算ステップＳＳ９４において演算された動径Ｒの角度θおよび大きさrを記憶するステップであってもよい。記憶ステップＳ１０２は、記憶部１８が、動径演算ステップＳ９４において演算された動径Ｒの角度θおよび大きさrを記憶するステップであってよい。

【0098】

予測ステップＳ１０４は、予測部４０が、基準機械角ψｓから第２機械角ψ２までの角度範囲における一の角度範囲において、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２とを予測するステップである。予測ステップＳ１０４は、予測部４０が、基準機械角ψｓから第２機械角ψ２までの第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２とを予測するステップであってよい。予測ステップＳ１０４は、記憶ステップＳ１０２において記憶された動径Ｒの角度θおよび大きさrに基づいて、予測部４０が、角度範囲Ｒｐ（図２０参照）における動径Ｒの角度θおよび大きさrを予測するステップであってよい。

【0099】

角度誤差算出ステップＳ１０６は、角度誤差算出部１４が、較正パラメータ算出ステップＳ１００において算出された較正パラメータＰｒに基づいて、動径Ｒの角度誤差ＩＮＬを算出するステップである。角度誤差算出ステップＳ１０６は、角度誤差算出部１４が、較正パラメータ算出ステップにおいて算出された較正パラメータＰｒと、記憶ステップにおいて記憶された較正パラメータＰｒと基づいて、動径Ｒの角度誤差ＩＮＬを算出するステップであってもよい。

【0100】

較正ステップＳ１０８は、較正部１６が、角度誤差算出ステップＳ１０６において算出された角度誤差ＩＮＬに基づいて、動径Ｒの角度θを較正するステップである。較正ステップＳ１０８は、較正部１６が、当該角度誤差ＩＮＬに基づいて、角度範囲Ｒａ（図１２参照）における予め定められた機械角ψごとに、角度θを較正するステップであってよい。出力ステップＳ１１０は、出力部３０が、較正ステップＳ１０８において較正された角度θ'を出力するステップである。

【0101】

図２７は、本発明の一つの実施形態に係る回転角センサ１００の較正方法の他の一例を示す図である。本較正方法は、図２６の較正方法における動径演算ステップＳ９４、角度誤差算出ステップＳ１０６および較正ステップＳ１０８を有さず、較正ステップＳ１０３および動径演算ステップＳ１０７を備える点で、図２６の較正方法と異なる。本発明の一つの実施形態に係る回転角センサ１００の較正方法を、図２４に示される回転角センサ１００を例に説明する。

【0102】

較正ステップＳ１０３は、較正部５４が較正パラメータＰｒに基づいて誤差Ｅｒ１を較正し、較正した信号Ｓ１''を出力するステップであり、且つ、較正部５６が較正パラメータＰｒに基づいて誤差Ｅｒ２を較正し、較正した信号Ｓ２''を出力するステップである。本例においては、動径演算ステップＳ１０７は、動径演算部１２が、信号Ｓ１''および信号Ｓ２''の少なくとも一方に基づいて、動径Ｒの角度θおよび大きさrを演算するステップである。本例においては、較正パラメータ算出ステップＳ１００は、較正パラメータ算出部１０が、回転体２３０の基準機械角ψｓにおける、誤差Ｅｒ１および誤差Ｅｒ２の少なくとも一方を較正する較正パラメータＰｒを、第１機械角ψ１を起点とする一の角度範囲Ｒａの機械角ψにおいて、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２とに基づいて算出するステップである。

【0103】

図２８は、本発明の一つの実施形態に係る回転角センサ１００の較正方法の他の一例を示す図である。本較正方法は、図２６の較正方法における較正ステップＳ１０８に代えて変換ステップＳ１０５をさらに備える点で、図２６の較正方法と異なる。本発明の一つの実施形態に係る回転角センサ１００の較正方法を、図２５に示される回転角センサ１００を例に説明する。

【0104】

本例においては、較正パラメータ算出ステップＳ１００は、較正パラメータ算出部１０が、基準機械角ψｓにおける較正パラメータＰｒを、角度範囲Ｒａ、角度範囲Ｒａ'または角度範囲Ｒａ''の機械角において、第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２とに基づいて算出するステップである。本例において、角度範囲Ｒａ、角度範囲Ｒａ'または角度範囲Ｒａ''は、基準機械角φｓを起点とする一の角度範囲である。

【0105】

変換ステップＳ１０５は、較正パラメータ算出ステップＳ１００において算出された較正パラメータＰｒを、動径Ｒの予め定められた角度、変換するステップである。当該予め定められた角度は、例えば１８０°（π［ｒａｄ］）である。

【0106】

図２９は、本発明の一つの実施形態に係る回転角センサ１００が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の一例を示す図である。コンピュータ２２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る回転角センサ１００に関連付けられる操作、または、回転角センサ１００の一または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該一または複数のセクションを実行させることができ、またはコンピュータ２２００に、本発明の方法に係る各段階（図２６～図２８参照）を実行させることができる。当該プログラムは、コンピュータ２２００に本明細書に記載されたフローチャート（図２６～図２８）およびブロック図（図９、図２２、図２４および図２５）におけるブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２２１２によって実行されてよい。

【0107】

本発明の一つの実施形態に係るコンピュータ２２００は、ＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィックコントローラ２２１６およびディスプレイデバイス２２１８を含む。ＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィックコントローラ２２１６およびディスプレイデバイス２２１８は、ホストコントローラ２２１０によって相互に接続されている。コンピュータ２２００は、通信インターフェース２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６およびＩＣカードドライブ等の入出力ユニットをさらに含む。通信インターフェース２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６およびＩＣカードドライブ等は、入出力コントローラ２２２０を介してホストコントローラ２２１０に接続されている。コンピュータは、ＲＯＭ２２３０およびキーボード２２４２等のレガシの入出力ユニットをさらに含む。ＲＯＭ２２３０およびキーボード２２４２等は、入出力チップ２２４０を介して入出力コントローラ２２２０に接続されている。

【0108】

ＣＰＵ２２１２は、ＲＯＭ２２３０およびＲＡＭ２２１４内に格納されたプログラムに従い動作することにより、各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ２２１６は、ＲＡＭ２２１４内に提供されるフレームバッファ等またはＲＡＭ２２１４の中に、ＣＰＵ２２１２によって生成されたイメージデータを取得することにより、イメージデータがディスプレイデバイス２２１８上に表示されるようにする。

【0109】

通信インターフェース２２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ２２２４は、コンピュータ２２００内のＣＰＵ２２１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６は、プログラムまたはデータをＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１から読み取り、読み取ったプログラムまたはデータを、ＲＡＭ２２１４を介してハードディスクドライブ２２２４に提供する。ＩＣカードドライブは、プログラムおよびデータをＩＣカードから読み取るか、または、プログラムおよびデータをＩＣカードに書き込む。

【0110】

ＲＯＭ２２３０は、アクティブ化時にコンピュータ２２００によって実行されるブートプログラム等、または、コンピュータ２２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入出力チップ２２４０は、様々な入出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入出力コントローラ２２２０に接続してよい。

【0111】

プログラムが、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１またはＩＣカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ２２２４、ＲＡＭ２２１４、またはＲＯＭ２２３０にインストールされ、ＣＰＵ２２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ２２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ２２００の使用に従い、情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。

【0112】

例えば、通信がコンピュータ２２００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インターフェース２２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インターフェース２２２２は、ＣＰＵ２２１２の制御下、ＲＡＭ２２１４、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１またはＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。

【0113】

ＣＰＵ２２１２は、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６（ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ２２１４に読み取られるようにしてよい。ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４上のデータに対し、様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ２２１２は、次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。

【0114】

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理されてよい。ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４から読み取られたデータに対し、本開示に記載された、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索または置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ２２１２は、結果をＲＡＭ２２１４に対しライトバックしてよい。

【0115】

ＣＰＵ２２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ２２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、第２の属性値を読み取ることにより、予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

【0116】

上述したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ２２００上またはコンピュータ２２００のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能である。プログラムは、当該記録媒体によりコンピュータ２２００に提供されてよい。

【0117】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0118】

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0119】

１０・・・較正パラメータ算出部、１２・・・動径演算部、１４・・・角度誤差算出部、１６・・・較正部、１８・・・記憶部、３０・・・出力部、４０・・・予測部、５０・・・ＡＤ変換部、５２・・・ＡＤ変換部、５４・・・較正部、５６・・・較正部、６０・・・変換部、７０・・・決定部、１００・・・回転角センサ、１０２・・・検出部、１１０・・・信号発生部、２００・・・センサ装置、２１０・・・モータ、２１５・・・回転軸、２２０・・・固定部材、２３０・・・回転体、２３２・・・主尺、２３４・・・スリット、２３６・・・副尺、２３８・・・スリット、２２００・・・コンピュータ、２２０１・・・ＤＶＤ－ＲＯＭ、２２１０・・・ホストコントローラ、２２１２・・・ＣＰＵ、２２１４・・・ＲＡＭ、２２１６・・・グラフィックコントローラ、２２１８・・・ディスプレイデバイス、２２２０・・・入出力コントローラ、２２２２・・・通信インターフェース、２２２４・・・ハードディスクドライブ、２２２６・・・ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ、２２３０・・・ＲＯＭ、２２４０・・・入出力チップ、２２４２・・・キーボード

【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27】

【図28】

【図29】