JP2001526401A - 適応型ステアリング絶対角度センサ - Google Patents

適応型ステアリング絶対角度センサ

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Abstract

(57)【要約】 この発明は回転角度、特に自動車のステアリング角度を、角度決定のために360゜の角度範囲にわたって設けられたコードによって絶対決定するための適応型ステアリング絶対角度センサに関する。コードと検出装置とは互いに回転可能に配置されている。角度の絶対決定は、マイクロプロセッサによって読み込まれる明暗情報によって行われ、このマイクロプロセッサは、光検出装置上のイメージに対する、識別されたコードの相対位置に基づいて、コードの角度位置と、角度の細かい分解能の両方を決定する。それと同時に測定毎にシステムの機能全体がチェックされて、適応が行われる。一箇所に設けられた光検出装置によってコードが測定されて角度の決定に利用され、コードトラックの連続するセグメントが少なくとも一つの光検出器線形列に結像されて、少なくとも一つのコードワードが検出され、該コードワードには所定の角度が対応している。そして光検出器線形列の所定の位置に対するそのコードワードの位置が測定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 この発明は回転角度、特に自動車のステアリング角度を、角度決定のために36
0゜の角度範囲にわたって設けられたコードによって絶対決定するためのもので あって、コードと検出装置とが互いに回転可能に配置されており、角度の絶対決
定が、マイクロプロセッサによって読み込まれる明暗情報によって行われ、この
マイクロプロセッサは、光検出装置上のイメージに対する、識別されたコードの
相対位置に基づいて、コードの角度位置と、角度の細かい分解能の両方を決定し
、それと同時に測定毎にシステムの機能全体がチェックされて、適応が行われる
適応型ステアリング絶対角度センサに関する。
【０００２】 この発明の目的は、ロータ、特に自動車のステアリングホイールの絶対角度位
置の決定をさらに改善することである。
【０００３】 この発明においては、一箇所に設けられた光検出装置によってコードが測定さ
れて角度の決定に利用され、コードトラックの連続するセグメントが少なくとも
一つの光検出器線形列に結像されて、少なくとも一つのコードワードが検出され
、該コードワードには所定の角度が対応しており、光検出器線形列の所定の位置
に対するそのコードワードの位置が測定される。
【０００４】 このために、光検出装置の観測領域における周辺全体においてコードが重なら
ないようにコードは選択されている。このコードはシングルトラックであり、不
確定なところがなく閉じている。このセンサは、周知の方法と違って、角度分解
能がコードトラックのコードの分解能に依存せず、またコードワードの数に依存
せず、光検出装置のセンサの分解能のみに依存する、すなわち角度分解能がコー
ドとは独立であるという利点がある。基準マークを利用しない場合、角度分解能
はコードワードの数に依存する。コードトラックの少なくとも一つのコードワー
ドが光検出装置によって検出されると、360のコードワードを想定したとき1°の
角度分解能が得られる。
【０００５】 角度分解能がコードワードの数に依存しないため、汚れなどの環境の影響に対
するセンサの感度を下げるにはできる限り少ないコードワードを使用する必要が
ある。これは、8ビットコードの代わりに6ビットあるいは７ビットのコードを使
用することによって達成される。
【０００６】 測定はマイクロコントローラのソフトウェアによって行われる。このために、
マイクロコントローラは光検出装置のイメージデータを利用する。
【０００７】 分解能をさらに向上させるために、一つあるいは複数の周辺コードの少なくと
も二つの異なるイメージが光検出装置に結像される。
【０００８】 コードトラックは平行光で透過照明されるか、あるいは一方の側から照明され
る。
【０００９】 別の改良においては、コードは光検出器線形列に光学装置を介して結像され、
この線形列の読みとりサイクルで絶対角度情報が決定されるだけでなく、システ
ムの機能全体がチェックされ適応が行われるようになっている。 システムの機能をモニタするために、少なくとも一つの基準陰イメージが光検
出器線形列に投影される。光学部品の部位に汚れが存在する場合には、例えば制
御電流を増やすことによって光源のパワーを容易に適応させることができる。光
検出装置の個々の検出器の故障も検出され、コンピュータを用いた方法によって
補正することができる。これらの基準陰イメージは定期的にスイッチオンされる
か、あるいはコンピュータで制御されるモニタリング装置によって個々にスイッ
チオンされる。
【００１０】 また、光学的および機械的公差を補正するために、検出器線形列に結像された
信号のエッジの鋭さとイメージサイズを評価することも可能である。
【００１１】 角度範囲は自動車の走行速度に応じて、0°から360°の範囲内で決定される。
自動車システムがスイッチオフされていてもステアリング絶対角度を検出するた
めに、180°以上の回転が不可能な時間間隔でステアリング角度センサを単にス イッチオンすることによってステアリング角度が決定される。
【００１２】 単一の光検出装置で360°の範囲の角度を非常に迅速に評価できるという事実 のために、このシステムは、360°を越える部分の簡単なコレジストレーション(
co-registration)によって、複数の回転に対して適合させることができる。走行
モードだけでなく、スタンバイモードでもシステムが瞬間的にスイッチオンでき
るようにするために、スイッチオン間隔は、この間隔の間にステアリングホイー
ルが360°以上回転できないようなものに選択されている。データ伝送のための システムは自動車のコンピュータとのインターフェースを有しているため、ステ
アリング角度のゼロ範囲を定義するために、そこから自動車の速度を受け取るこ
とができる。なぜなら、通常の自動車においては、ある速度以上ではステアリン
グ角度はゼロ位置から例えば+/-90°以上には回らないからである。
【００１３】 さらに、適応型絶対角度センサにおいては、コードのある角度範囲を照明する
ための少なくとも一つの光源が設けられており、またコードの照明されている角
度範囲を検出するための光検出装置が設けられている。そして、マイクロコント
ローラがこの光源と光検出装置とに対して設けられている。
【００１４】 第１の実施の形態においては、光源として二つの発光ダイオードが光軸に対し
て対称に配置されている。これらは、光検出装置及び光学装置といっしょに円形
リングと同じ側に設けられている。
【００１５】 第２の実施の形態においては、コードの明るい箇所が光学的に透明であるよう
な円形コーディングリングが設けられている。さらに、少なくとも一つの発光ダ
イオードがコーディングリングの一方の側に設けられており、光検出装置がコー
ディングリングの他方の側に設けられている。光学装置は発光ダイオードの側に
設けられていることが好ましい。
【００１６】 角度センサの信頼性を向上させるために、またコードエラーを検出するために
、光検出装置が二つのセンサを有するようにさらに改良できる。ここでは二つの
センサはコードトラックのコースに関して互いに上下に配置されていて、そこを
同期して観測するようになっており、また二つのセンサのイメージを互いに比較
するようになっている。二つのイメージを比較することによって、局所的な汚れ
粒子（コード、光学装置の）やセンサのエラーを識別することができる。センサ
としては、互いに上下に配置された二つの線形列センサあるいはエリアセンサの
二つの部分を用いることができる。
【００１７】 別の改良においては、二つのセンサは互いに水平方向に隣接して配置されてお
り、コードトラックの隣接するコードワードを同期して登録する(registering) ようになっている。
【００１８】 電荷結合素子（ＣＣＤ）が光検出器として設けられていることが好ましい。
【００１９】 環境の影響に対するセンサの感度をさらに低下させるためには、コードワード
の明暗のラインができる限り大きな寸法を有している必要がある。コードワード
の明暗のラインは2〜3mmの幅を有していることが好ましい。
【００２０】 一つの実施の形態においては、光源と、透明なコーディングリングとの間にマ
ットプレートが配置されており、コーディングリングの他方の側に光検出装置が
設けられている。
【００２１】 別の実施の形態においては、透明なコーディングリングが一部に円柱レンズを
有しており、これらの円柱レンズは互いに隣接していて、コードを発生し、光検
出装置の上に光源を結像する。この実施の形態においては、追加の光学配置は不
要である。円柱レンズによって、異なる明るさのストライプが光検出器に形成さ
れる。
【００２２】 別の改良においては、コーディングリングはプリズム状の断面を有しており、
コーディングリングの軸方向に放射する光源が配置されている。
【００２３】 別の実施の形態においては、透明なコーディングリングに部分的に、円柱ある
いはレンズが配置されている。これらの円柱あるいはレンズは互いに隣接してい
て、コードを発生し、光検出装置に光源を結像する。円柱はコーディングリング
の軸方向に延びており、一端の領域はコーディングリングに固定されていて光源
が割り当てられており、他方の露出した端部の領域には光検出装置が割り当てら
れている。円柱のある領域及びない領域と、濃度の構造と、レンズのある、なし
によって、コード付けと、対応する検出とが可能である。円柱の露出された端部
領域は平面であるか、レンズ形状であることが望ましい。
【００２４】 一つの実施の形態においては、少なくとも一つの点光源が透明なコーディング
リングに割り当てられている。コーディングリングは光学的に透明な領域と、光
学的に不透明な領域とを有している。第１の改良においては、二つの点光源が一
定の距離をおいて互いに隣接して配置されており、単一の光検出装置が設けられ
ている。この構成によって、ステアリングホイールの半径方向のふれによりコー
ディングリングの半径方向の距離が変化しても、あるいは機械的あるいは熱的影
響によって部品間の距離が変化しても、距離が一定のままである二つの光源が異
なる陰を形成するために光検出装置上のコードの位置及び角度位置を正確に検出
できるという利点がある。
【００２５】 同じ利点が以下のようにして得られる。すなわち、一つの点光源と、光源から
異なる距離で互いに上下に配置された二つの光検出器線形列を設ける。
【００２６】 別の改良では、コーディングリングの上の角度決定用コードに少なくとも一つ
の基準コードが割り当てられている。この場合には、基準コードは角度決定用コ
ードに隣接して設けられているか、あるいは角度決定用コードの上下に設けられ
ている。
【００２７】 以下、図面を参照しつつ、実施の形態を使ってこの発明を説明する。 デジタルのシングルトラックのコード２が、ステアリング装置の回転可能な円
形リング１の360゜円周に装着されている。このコードは、観測領域３における 周辺全体で重なりのないような形状になっている。つまり、これが不確定なとこ
ろがなく閉じたシングルトラックと称されるものである。従って、このシングル
トラックコードは360゜の範囲内でステアリング絶対角度を決定するのに十分な ものである。
【００２８】 観測領域３は発光ダイオード４、５によって照明されて、光学装置６を介して
光検出器線形列７の上に結像される。この光検出器線形列は電荷結合型ディテク
タ線形列（ＣＣＤ線形列）として実現されている。観測領域３のコード２は、図
１ａでは白黒のコードとして具体化されている。コードは光検出器線形列からマ
イクロコントローラ８へコントラスト差として送られる。マイクロコントローラ
はコントラスト差を評価し、それらをデコードし、回転角度位置をインターフェ
ース９を介して車両１０へ送る。
【００２９】 ユニット全体は電源１２を介して12ボルトの車両電気システム１３から供給さ
れる。
【００３０】 角度位置を検出するために、この方法においては、コードトラックの連続した
セグメント、すなわち観測領域３が光検出器線形列７の上に結像される。0゜〜3
60゜の範囲内で、ステアリングの絶対角度を曖昧さなく決定でき、分解能は選択
したコードに依存する。観測領域は、コードトラックの少なくとも一つのコード
ワード２９（図２を参照のこと）がＣＣＤ線形列７によって検出されるように選
択される。各コードワードはステアリング角度に対応しており、角度分解能はコ
ードワードの数に依存する。360のコードワードを想定すると、1゜の分解能が得
られる。このようにして、大まかな角度が決定される。
【００３１】 この方法において、コードトラックのコードの分解能やコードワードの数とは
無関係に、高分解能が得らこと、すなわち細かい角度決定を行うことができる。
そのために、図２においては、観測領域３においてコードワード２９の始点２５
と終点２６の位置が、静止した光検出器の固定された基準マーク２８に対して測
定される。この実施の形態においてはピクセルＮｏ．６４に基準マークが設けら
れている。測定はマイクロコントローラ８の中のソフトウェアのみによって実行
される。ソフトウェアはこの目的のために光検出器線形列７のイメージデータを
使用する。
【００３２】 その結果、光検出器の分解能で測定された、光検出器線形列７の基準マーク２
８に対するコードワードの位置２７が得られる。基準マークに対するコードワー
ドの位置あるいは距離、従ってステアリング角度センサの角度分解能は、光検出
器線形列が観測領域を分解する分解能のみに依存する。この実施の形態において
は、光検出器線形列は128のピクセルを有し、その結果、<0.2゜のステアリング 角度分解能が得られる。このように、絶対角度は、コードワードと、光検出器線
形列に対するコードワードの位置から求められる。
【００３３】 観測領域で少なくとも一つのコードワードを検出することを前提とすると、ス
テアリング角度センサの分解能は光検出器線形列の分解能のみに依存するため、
コードワードの明／暗ラインは例えば2〜3mmの大きな寸法にすることができる。
できる限り少ないコードワードを有するコードを使用することが望ましい。これ
は、例えば8ビットコードの代わりに例えば6ビットあるいは7ビットのコードを 使用することによって達成される。こうして、汚れなどの環境の影響に対するセ
ンサの感度が低下する。
【００３４】 図２においては、観測領域におけるＣＣＤ線形列の光感応性セルの直線的な割
り当てがｘ軸２１上に表されており、関係する電圧振幅がｙ軸２２上に表されて
いる。観測領域３におけるコードが十分良好に光検出器線形列７の上に結像され
ているとすると、非常に明瞭なコントラスト差と、それに対応した鋭い境界が形
成される。半径方向の公差が大きすぎたり汚れのために結像が不鮮明であると、
光検出器線形列７は、グラフ２３のようなプロファイルのラフな信号を発生する
。コードは、マイクロコントローラ８の中で周知の曲線解析や評価によって再構
成され、それによって信号列２４が得られる。光検出器線形列７の光検出器の数
の関数として振幅を評価することで、だんだんと汚れが進行したりコンポーネン
トの経時変化が生じたときに、それに応じてゲインを増大したり、ダイオード４
、５の明るさを適応するように設定したりすることが可能である。これらの設定
は、周辺にわたって、あるいは観測領域にわたって適応させることもできる。軸
方向の公差は、コードトラック２の高さによって簡単に補正される。
【００３５】 感度をさらに向上させるためには、ステアリング角度センサを図４及び図４ａ
に従って構成する。周辺４１上のコードは0゜〜360゜の範囲の識別を行うための
上側の粗い領域４２と、下側の密な領域４３とに分かれている。粗いコード領域
４２は発光ダイオード４５によって照明されて、光学装置４７によって光検出器
線形列７の上に結像され、大まかな角度が決定される。そのあと、密なコード領
域４３が発光ダイオード４６によって照明されて、より細かい詳細が光学装置４
８によって光検出器線形列７の上に結像される。このより細かい詳細は+/-10゜ をカバーするコードから成っている。二つの光学装置はダイヤフラム４４によっ
て分離されている。より細かい詳細を結像することによって、それに応じて分解
能と精度を向上させることができる。
【００３６】 ステアリング角度センサの別の実施の形態が図３に示されている。この配置は
図１のそれに対応しているが、システム全体をテストするためにモニタリング及
びインターフェース用のマイクロプロセッサ１１が設けられ、マイクロプロセッ
サにはソフトウェアがインストールされており、このソフトウェアはマスク３４
を介して光検出器線形列７の上に結像される一つあるいは複数の発光ダイオード
３２、３３をスイッチオンし、かつ／あるいは巡回的にスイッチオンする。ダイ
オード３２、３３を順次スイッチオンする結果、一つあるいは複数の陰イメージ
が光検出器線形列の上に連続的に発生する。その結果、配置全体の機能をすべて
のコンポーネントを介してテストすることができる。光学コンポーネントの領域
に汚れが生じた場合には、例えば制御電流を増やすことによって発光ダイオード
４、５の光パワーを容易に適応させることができる。光検出器線形列の個々のデ
ィテクタの故障も検出され、コンピュータを用いた方策によって補正することが
できる。
【００３７】 ステアリング角度測定が行われる動作時間を通じて、図２の信号の立ち上がり
及び立ち下がり時間や、信号の振幅、そしてコード２のイメージングを評価する
ことによって、診断のためにシステム全体をモニタするだけでなく、公差を補正
し、事実上すべての動作影響に対して精確を達成することが可能である。
【００３８】 図１は反射光で動作するステアリング角度センサの実施の形態を示しているが
、図５は透過光式で動作するセンサを示している。この場合には、円形リング５
４はコード５３の明るいラインの領域で透明になっている。発光ダイオード５２
と光学装置５５がリングの内側に配置されている。光検出器線形列５１が円形リ
ングの外側で前記ダイオードと光学装置へ割り当てられている。図５ａのコード
５３は図１ａのコードに対応している。この場合にはコードトラックは平行光で
透過照明される。
【００３９】 図６及び図６ａの実施の形態においては、二つの線形列センサ６５、６６が設
けられている。これらの線形列センサは同じコードトラック６２を異なる箇所で
観測している。両者はコードトラックのコースに関して垂直方向に配置されてお
り、観測領域６３を同期的にではあるが異なる位置６７、６８で検出する。
【００４０】 二つのイメージを比較することによって、例えばコードあるいは光学装置の局
所的な汚れ粒子や、センサーエラーも識別することができる。二つの単列の線形
列センサ６５、６６の代わりに、この機能のためにエリアセンサ６１を使用する
ことも可能である。
【００４１】 図７及び図７ａの実施の形態においては、図７ａから明かなように二つのトラ
ック７１、７２を有するコード７３が設けられている。二つのコードトラックの
各々は線形列センサ６５、６６か、あるいはエリアセンサ６１の異なる線形列に
よって観測される。第２のコードトラックのコードは、例えば第１のコードトラ
ックのコードの逆であり、従って、マイクロコントローラ８内で測定値を単に引
算するだけでセンサ入力を簡単に制御できる。
【００４２】 別の構成が図８に示されている。センサの信頼性を向上させるために、この実
施の形態においては第２のＣＣＤセンサ８５が第１のＣＣＤセンサ８４と水平方
向に隣接して配置されている。このような水平配置によって、コードトラック８
２の異なる箇所で異なるコードワードが示される。二つのＣＣＤセンサの測定結
果の間の差によって、コードトラックに対する二つの光検出器の観測角度に差が
必然的に生じる。この角度は、ＣＣＤセンサの位置によってわかる。
【００４３】 第２のＣＣＤセンサの代わりに、もっと大きなリニアＣＣＤセンサを使用する
ことも可能である。また、二つの光検出器線形列を共通のハウジングを有する集
積回路８１内で合体することも可能である。
【００４４】 図９の実施の形態においては、一つあるいは複数のＬＥＤ８６が光学装置８８
を介して直接あるいはマットプレート８７を介して光検出装置８９の上に結像さ
れる。コーディングはリング９０から成っており、その中には光学的に透明な角
度範囲９１と光学的に不透明な角度範囲９２が、射出成形された溝によって、あ
るいはそれに対応するように、光学的に透明なプラスチックと光学的不透明なプ
ラスチックによって形成されている。
【００４５】 図１０ａ及び図１０ｂの実施の形態においては、一つあるいは複数のＬＥＤ８
６が直接あるいはマットプレート８７あるいはフレネルレンズを介して、同じ形
状あるいは異なる形状の複数の円柱状レンズ９３によって、その他の光学配置を
用いずに光検出器列８９の上に結像される。円柱状レンズ９３は様々な明るさの
ストライプを光検出装置８９の上に形成する。ステアリング角度を検出するコー
ドは、コーディングリング９４の上に円柱状レンズ９３をそれに対応して配置し
分布させることによって形成されている。コーディングリング９４は透明な媒質
から形成されている。円柱状レンズの配置は図１０ｂに示されている。図９及び
図１０におけるようにＬＥＤをマットプレートの上に結像する代わりに、コーデ
ィングリング９５をプリズム状の形状とし、一つあるいは複数のＬＥＤ８６が例
えば軸方向に（図１１を参照のこと）この形状に対して照明するようにしても良
い。光束はプリズムの斜辺９５ａで偏向する。コーディングリング９５の周辺に
おける半径方向のへ出射光は、局所的な準平面領域９６と円柱状レンズ装置９３
にあたるようになっている。この平面領域によって半径方向に設けられた光検出
装置８９へ均一に光が出射される。円柱状レンズ９３は光検出装置８９に強弱の
明るさの領域を形成する。ステアリング角度を決定するためのコーディングは、
準平面領域をそれに応じて分布させることによって、また同じ形状あるいは異な
る形状を有する複数の円柱状レンズによって実現される。
【００４６】 図１２ａによる別の実施の形態においては、光はＬＥＤ８６によって透明なコ
ーディングリング９７へ軸方向に放射され、このコーディングリングは多数の円
柱９８を有している。これらの円柱の一端はコーディングリングへ直接連結され
ており、他端は平面であるか、あるいはレンズ状に形成されている。その結果、
これらの円柱の各々によって生じる明るさが、光検出装置８９によって検出され
る。円柱のある領域とない領域によって、また形状的な密度によって、コードを
付けることができ、それが検出される。この実施形態の変形が図１２ｂに示され
ている。この場合には、円柱９８の代わりにレンズ９９がコーディングリング９
７へ直接設けられている。その効果は、上述した円柱を有する構成と同じである
。
【００４７】 この発明による設計の例である図面に示されている実施の形態の他に、配置を
半径方向あるいは軸方向の形にすることができ、そこでは光の伝搬方向を両方向
に選択することが可能である。
【００４８】 図１３の実施の形態においては、レンズ装置は不要である。実質的な点光源、
例えば軸に平行な空乏層を有する2μ×3μの発光領域を有するレーザーダイオー
ド１０１、がコーディングリング９０を照明しており、コーディングリング９０
は光学的に透明な領域９１と光学的に不透明な領域９２を有している。コーディ
ングリング９０の後方には線状の光検出装置８９が設けられている。光学的に透
明な領域の場合には光検出装置８９にコーディングリングによって明るさの分布
が形成され、この明るさの分布が評価される。
【００４９】 図１３による装置は、図１４ａ及び図１４ｂに示されているように、既知の距
離で互いに隣接する二つのレーザーダイオード１０１、１０２を使用することに
よって改善することができる。評価は、図１３の実施の形態に対して説明したよ
うにして行われる。しかし、コーディングリング９０の半径方向距離が、図１４
ａの光検出装置の位置１、２で示したように、ステアリングホイールのふれによ
って変化したり、部品の間の距離が機械的あるいは熱的影響で変化したりしても
、距離が一定のままである二つのレーザーダイオード１０１、１０２が異なる陰
を形成するため、コードの位置及び角度位置を光検出装置８９で正確に検出する
ことができる。この場合には、レーザーダイオード１０１、１０２は速い速度で
交互に励起され、その時間は例えば10μs〜100μsと、十分に短くすることで、 この時間の間に精度を制限するような角度変化がステアリングホイールに起きな
いようになっている。レーザーダイオードの代わりに、マスクを用いて軸方向に
非常に狭い発光領域が形成された二重或いは三重構造のモノリシックＬＥＤを使
用することも可能である。
【００５０】 コーディングリング９０から異なる距離に設けられた二つの光検出器線形列１
０３、１０４に陰が結像される場合には、一つのレーザーダイオード１０１ある
いはＬＥＤを使用しても同じ効果が得られる（図１５ａ及び図１５ｂ）。陰形状
の状態によって、コードを正確に決定することが可能である。軸方向にふれが生
じたときのコードリングの距離は、光検出器線形列上におけるコードの絶対的な
範囲によって決定される。
【００５１】 図１６の実施の形態は角度決定用コード１０５と、基準コード１０６との組合
せを示している。少なくとも一つの角度コード及び基準コードをカバーする長さ
にわたってコードを投影することによって、角度を評価できるだけでなく、一方
においてはＣＣＤあるいは光検出装置を基準コードによってテストでき、他方に
おいては距離と正確な角度を基準コードの既知の距離によって決定することがで
きる。
【００５２】 図１７に示されているように、角度決定用コード１０５は基準コード１０６と
平行に設けることもできる。ここに示されているように、基準コード１０６を角
度コーディングの端の上部あるいは底部に設けたときには、軸方向の公差は基準
コード１０６の結像には影響しない。
【００５３】 図１８から明かなように、ＬＥＤ８６によってこれら二つのコードをいっしょ
に結像し、照明することができる。この結果、光検出装置８９において、図１９
の角度信号１０７と基準信号１０８とを発生させて、評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の方法を反射光式で実行するためのステアリング角度センサの基本設
計を示している。
【図１ａ】 コードトラックの一部の平面図を示している。
【図２】 ＣＣＤ線形列の光感応性セルの、電圧振幅への割り当てを示している。
【図３】 ＣＣＤ線形列に陰イメージがさらに投影されているステアリング角度センサの
実施の形態を示している。
【図４】 粗い領域と密な領域とを有するコードの平面図を示している。
【図４ａ】 コード構造の断面図を関連する光学アセンブリとともに示している。
【図５】 透過光式のステアリング角度センサを示している。
【図５ａ】 コードトラックの一部の平面図を示している。
【図６】 互いに上下方向に配置された二つのＣＣＤ線形列を有するステアリング角度セ
ンサの実施の形態を示しており、ＣＣＤ線形列へ一つのコードトラックが割り当
てられている。
【図６ａ】 図６の実施の形態の側面図を示している。
【図７】 互いに上下に配置された二つのＣＣＤ線形列を有するステアリング角度センサ
の実施の形態を示しており、ＣＣＤ線形列へそれぞれのコードトラックが割り当
てられている。
【図７ａ】 図７の実施の形態の側面図を示している。
【図８】 互いに水平方向に隣接して配置された二つのＣＣＤ線形列を有するステアリン
グ角度センサの実施の形態を示している。
【図９】 プラスチックリングに射出成形されたコーディングを有する実施の形態を示し
ている。
【図１０ａ、図１０ｂ】 円柱レンズを用いたコーディングの実施の形態を示している。
【図１１】 プリズム状の断面を有するコーディングリングを示している。
【図１２ａ】 円柱を有するコーディングリングを示している。
【図１２ｂ】 レンズが上に直接配置されているコーディングリングを示している。
【図１３】 光源として一つのレーザーダイオードが設けられているコーディングリングを
示している。
【図１４ａ、図１４ｂ】 光源として二つのレーザーダイオードが設けられているコーディングリングを
示している。
【図１５ａ、図１５ｂ】 一つのレーザーダイオードと、後方に二つのＣＣＤ線形列が配置されたコーデ
ィングリングを示している。
【図１６】 角度決定用コードと、それに隣接する基準コードとの組合せを示している。
【図１７】 角度決定用コードと、その上下に配置された基準コードとの組合せを示してい
る。
【図１８】 照明とＣＣＤ線形列の図１７の組合せへの適用を示している。
【図１９】 図１９の構成によって発生される信号を示している。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１月１９日（２０００．１．１９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA42 CC11 FF01 FF17 FF19 GG07 GG12 HH02 HH12 HH14 JJ02 JJ05 JJ09 JJ25 LL04 LL10 NN02 UU07 2F077 AA27 CC02 NN04 NN27 PP19 QQ02 QQ15 RR02 RR03 RR23 RR29 VV01

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転角度、特に自動車のステアリング角度を、角度決定のため
    に360゜の角度範囲にわたって設けられたコードによって絶対決定するための適 応型ステアリング絶対角度センサであって、前記コードと検出装置とが互いに回
    転可能に配置されており、角度の絶対決定が、マイクロプロセッサによって読み
    込まれる明暗情報によって行われ、このマイクロプロセッサは、光検出装置上の
    イメージに対する、識別されたコードの相対位置に基づいて、コードの角度位置
    と、角度の細かい分解能の両方を決定し、それと同時に測定毎にシステムの機能
    全体がチェックされて、適応が行われるものであり、 一箇所に設けられた光検出装置によってコードが測定されて角度の決定に利用
    され、コードトラックの連続するセグメントが少なくとも一つの光検出器線形列
    に結像されて、少なくとも一つのコードワードが検出され、該コードワードには
    所定の角度が対応しており、前記光検出器線形列の所定の位置に対するそのコー
    ドワードの位置が測定されることを特徴とする適応型ステアリング絶対角度セン
    サ。
  2. 【請求項２】 測定がマイクロコントローラのソフトウェアによって行われ、
    このためにマイクロコントローラが前記光検出器線形列のイメージデータを使用
    することを特徴とする請求項１記載の適応型ステアリング絶対角度センサ。
  3. 【請求項３】 分解能を向上させるために、一つあるいは複数の周辺コードの
    少なくとも二つの異なるイメージが光検出器線形列に結像されることを特徴とす
    る請求項１もしくは請求項２記載の適応型ステアリング絶対角度センサ。
  4. 【請求項４】 6ビットあるいは7ビットのコードワードが利用されることを特
    徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の適応型ステアリング絶対角度
    センサ。
  5. 【請求項５】 前記コードトラックが平行光で透過照明されるか、あるいは一
    方の側から照明されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項記載
    の適応型ステアリング絶対角度センサ。
  6. 【請求項６】 前記コードが前記光検出器線形列に光学装置を介して結像され
    、前記線形列の読みとりサイクルで絶対角度情報が決定されるだけでなく、シス
    テムの機能全体がチェックされて適応が行われるようになっていることを特徴と
    する請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の適応型ステアリング絶対角度セン
    サ。
  7. 【請求項７】 システムの機能をモニタするために、少なくとも一つの基準陰
    イメージが前記光検出器線形列に投影されることを特徴とする請求項１〜請求項
    ６のいずれか１項記載の適応型ステアリング絶対角度センサ。
  8. 【請求項８】 光学的および機械的公差を補正するために、前記光検出器線形
    列に結像された信号のエッジの鋭さとイメージサイズが評価されることを特徴と
    する請求項１〜請求項７のいずれか１項記載のステアリング絶対角度センサ。
  9. 【請求項９】 角度範囲が自動車の走行速度に応じて、0°から360°の範囲内
    で決定されることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項記載のステア
    リング絶対角度センサ。
  10. 【請求項１０】 自動車システムがスイッチオフされていても、ステアリング
    絶対角度を検出するために、180°以上の回転が不可能な時間間隔でステアリン グ角度センサを単にスイッチオンすることによってステアリング角度が決定され
    ることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項記載の適応型ステアリン
    グ絶対角度センサ。
  11. 【請求項１１】 コード（２）の角度範囲（３）を照明するための少なくとも
    一つの光源（４、５）が設けられており、またコード（２）の照明されている角
    度範囲（３）を検出するための光検出装置（７）が設けられており、前記光源と
    前記光検出装置に対するマイクロコントローラ（８）が設けられていることを特
    徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項記載の適応型ステアリング絶対角
    度センサ。
  12. 【請求項１２】 光源として二つの発光ダイオード（４、５）が光軸に対して
    対称に配置されており、これらが、光検出装置（７）及び光学装置（６）ととも
    にコーディングリング（１）と同じ側に設けられていることを特徴とする請求項
    １１記載の適応型ステアリング絶対角度センサ。
  13. 【請求項１３】 前記コードの明るい箇所が光学的に透明であるような円形コ
    ーディングリング（５４）が設けられており、少なくとも一つの発光ダイオード
    （５２）がコーディングリングの一方の側に設けられており、光検出装置（５１
    ）がコーディングリングの他方の側に設けられていることを特徴とする請求項１
    １記載の適応型ステアリング絶対角度センサ。
  14. 【請求項１４】 光学装置（５５）が発光ダイオード（５２）の側に設けられ
    ていることを特徴とする請求項１３記載の適応型ステアリング絶対角度センサ。
  15. 【請求項１５】 前記光検出装置が二つのセンサ（６５、６６）を有しており
    、これらのセンサがコードトラック（６２）のコースに関して互いに上下方向に
    配置されていて、それを同期的に観測するようになっており、また二つのセンサ
    のイメージ（６７、６８）が互いに比較されることを特徴とする請求項１〜請求
    項１４のいずれか１項記載の適応型ステアリング絶対角度センサ。
  16. 【請求項１６】 センサとして、互いに上下に配置された二つの線形列センサ
    （６５、６６）あるいはエリアセンサ（６１）の二つの部分が設けられているこ
    とを特徴とする請求項１５記載の適応型ステアリング絶対角度センサ。
  17. 【請求項１７】 二つのセンサ（８４、８５）が互いに水平方向に隣接して配
    置されており、コードトラック（８２）の隣接するコードワードを同期して登録
    させるようになっていることを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれか１項
    記載の適応型ステアリング絶対角度センサ。
  18. 【請求項１８】 電荷結合素子（ＣＣＤ）が光検出器として設けられているこ
    とを特徴とする請求項１〜請求項１７のいずれか１項記載の適応型ステアリング
    絶対角度センサ。
  19. 【請求項１９】 前記コードワードの明暗のラインが2〜3mmの幅を有している
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１８のいずれか１項記載の適応型ステアリン
    グ絶対角度センサ。
  20. 【請求項２０】 光源（８６）とコーディングリング（９０）との間にマット
    プレート（８７）が配置されており、コーディングリング（９０）の他方の側に
    光検出装置（８８）が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項１９の
    いずれか１項記載の適応型ステアリング絶対角度センサ。
  21. 【請求項２１】 透明なコーディングリング（９４）が一部に円柱状レンズを
    有しており、これらの円柱状レンズが互いに隣接していて、コードを発生し、光
    検出装置（８９）に光源（８６）を結像することを特徴とする請求項１〜請求項
    ２０のいずれか１項記載の適応型ステアリング絶対角度センサ。
  22. 【請求項２２】 前記コーディングリング（９５）がプリズム状の断面を有し
    ており、コーディングリングの軸方向に放射する光源（８６）が配置されている
    ことを特徴とする請求項１〜請求項２１のいずれか１項記載の適応型ステアリン
    グ絶対角度センサ。
  23. 【請求項２３】 透明なコーディングリング（９７）に部分的に、円柱（９８
    ）あるいはレンズ（９９）が配置されており、これらの円柱あるいはレンズが互
    いに隣接していて、コードを発生し、光検出装置（８９）に光源（８６）を結像
    し、円柱はコーディングリングの軸方向に延びており、一端の領域がコーディン
    グリングに固定されていて光源が割り当てられており、他方の露出した端部の領
    域には光検出装置（８９）が割り当てられていることを特徴とする請求項１１〜
    請求項２１のいずれか１項記載の適応型ステアリング絶対角度センサ。
  24. 【請求項２４】 前記円柱の露出した端部領域が平面かレンズ形状であること
    を特徴とする請求項２３記載の適応型ステアリング絶対角度センサ。
  25. 【請求項２５】 少なくとも一つの点光源（１０１、１０２）が透明なコーデ
    ィングリング（９０）に割り当てられており、コーディングリングが光学的に透
    明な領域（９１）と、光学的に不透明な領域（９２）とを有している請求項１〜
    請求項２４のいずれか１項記載の適応型ステアリング絶対角度センサ。
  26. 【請求項２６】 二つの点光源（１０１、１０２）が一定の距離をおいて互い
    に隣接して配置されており、単一の光検出装置（８９）が設けられていることを
    特徴とする請求項２５記載の適応型ステアリング絶対角度センサ。
  27. 【請求項２７】 一つの点光源（１０１）と、該光源（１０１）から異なる距
    離で互いに上下に配置された二つの光検出器線形列（１０３、１０４）が設けら
    れていることを特徴とする請求項２５記載の適応型ステアリング絶対角度センサ
    。
  28. 【請求項２８】 前記コーディングリングの角度決定用コード（１０５）に少
    なくとも一つの基準コード（１０６）が割り当てられていることを特徴とする請
    求項１〜請求項２７のいずれか１項記載の適応型ステアリング絶対角度センサ。
  29. 【請求項２９】 基準コード（１０６）が角度決定用コード（１０５）に隣接
    して配置されていることを特徴とする請求項２８記載の適応型ステアリング絶対
    角度センサ。
  30. 【請求項３０】 基準コード（１０６）が角度決定用コード（１０５）の上下
    に設けられていることを特徴とする請求項２８記載の適応型ステアリング絶対角
    度センサ。
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