JP2003130622A - 回転角度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回転角度検出装置の製造に必要な部品の点数を
減らす。 【解決手段】回転板１２には基準信号生成用の複数の有
無識別スリット１３及び絶対角度検出用の複数の有無識
別スリット１４が円環状に配列されている。歯車１６に
は基準信号生成用の複数の有無識別スリット１７及び絶
対角度検出用の複数の有無識別スリット１８が円環状に
配列されている。同一構造の複合検出手段２５，２６を
構成する光電センサ１９，２１は、有無識別スリット１
３，１７の有無を検出する。第１の複合検出手段２５，
２６を構成する光電センサ２０，２２は、有無識別スリ
ット１４，１８の有無を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転体（例えば、
車両におけるステアリングシャフト）の回転角度を検出
する回転角度検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の回転角度検出装置が特許第３１
４３５３５号公報に開示されている。この従来装置で
は、回転板における異なる半径の複数の円周上に信号用
スリット溝が配列されている。前記複数の円周上の信号
用スリット溝の有無を検出するための光センサが前記複
数の円周のそれぞれに対応して配設されている。又、回
転板の回転数を検出するための歯車体が回転板に対して
間欠的に連動するように配設されている。歯車体におけ
る異なる半径の複数の円周上にも信号用スリット溝が配
列されており、各円周上の信号用スリット溝の有無を検
出するための光センサが前記複数の円周のそれぞれに対
応して配設されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】複数の光センサは、前
記円周の数と同じだけ寄せ集めて配設されている。その
ため、回転板側と歯車体側とでは光センサの寄せ集め構
成が異なる。このような構成の相異は、製造に必要な部
品の点数を増やすことになり、製造コストが増える。

【０００４】本発明は、回転角度検出装置の製造に必要
な部品の点数を減らすことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのために本発明は、第
１の回転体と、前記第１の回転体に連動して回転する第
２の回転体と、円周上の角度検出用レーンに複数配列さ
れた有無識別要素と、前記有無識別要素の有無を検出す
る有無検出手段とを備え、前記有無検出手段による前記
有無識別要素の有無検出に基づいて前記第１の回転体の
回転角度を検出する回転角度検出装置を対象とし、請求
項１の発明では、前記第１の回転体に設けられた複数の
前記角度検出用レーンと、前記第２の回転体に設けられ
た複数の前記角度検出用レーンと、前記第１の回転体側
の複数の前記角度検出用レーンにおける前記有無識別要
素の有無を検出する第１の複合検出手段と、前記第２の
回転体側の複数の前記角度検出用レーンにおける前記有
無識別要素の有無を検出する第２の前記複合検出手段と
を備えた回転角度検出装置を構成し、前記第１の複合検
出手段と前記第２の複合検出手段とを同一構造とした。

【０００６】第１の回転体側の第１の複合検出手段と、
第２の回転体側の第２の複合検出手段とを同一構造とし
た構成は、製造に必要な部品の点数を減らす。請求項２
の発明では、請求項１において、前記第１の回転体側の
角度検出用レーンと、前記第２の回転体側の角度検出用
レーンとは、それぞれ同数ずつあり、前記第１の複合検
出手段は、前記第１の回転体側の角度検出用レーンの数
と同数の前記有無検出手段を備え、前記第２の複合検出
手段は、前記第２の回転体側の角度検出用レーンの数と
同数の前記有無検出手段を備えているようにした。

【０００７】第１の複合検出手段と第２の複合検出手段
との個数は、いずれも１個のみという最少限になる。請
求項３の発明では、請求項１及び請求項２のいずれか１
項において、前記第２の回転体は、前記第１の回転体の
回転回数を検出するための補助回転体とし、前記第１の
回転体には角度検出用レーンとしての基準信号生成用レ
ーンと、角度検出用レーンとしての絶対角度検出用レー
ンとが設けられており、前記第２の回転体には角度検出
用レーンとしての基準信号生成用レーンと、角度検出用
レーンとしての絶対角度検出用レーンとが設けられてお
り、前記第１の複合検出手段及び第２の複合検出手段
は、いずれも基準信号出力用の有無検出手段と絶対角度
検出用の有無検出手段とを備えているようにした。

【０００８】第１の回転体の回転方向を把握する場合に
は、基準信号生成用の一対の有無検出手段が用いられ
る。基準信号生成用の一対の有無検出手段を第１の回転
体側と第２の回転体側とに分けた構成は、複合検出手段
を構成する上で好適である。

【０００９】請求項４の発明では、請求項１乃至請求項
３のいずれか１項において、前記第１の回転体側の各角
度検出用レーンは、前記第１の回転体の回転中心に径中
心を有する同心円上にあり、前記第２の回転体側の各角
度検出用レーンは、前記第２の回転体の回転中心に径中
心を有する同心円上にあり、前記第１の回転体側の半径
方向に隣り合う角度検出用レーンの半径方向の間隔、及
び前記第２の回転体側の半径方向に隣り合う角度検出用
レーンの半径方向の間隔は、同一とし、前記第１の回転
体側の有無検出手段は、前記第１の回転体の半径方向に
配列し、前記第２の回転体側の有無検出手段は、前記第
２の回転体の半径方向に配列した。

【００１０】半径方向に隣り合う角度検出用レーンの半
径方向の間隔を同一とした構成は、第１の複合検出手段
と第２の複合検出手段の同一構造化に有利である。請求
項５の発明では、請求項１乃至請求項４のいずれか１項
において、前記有無識別要素は、スリットであり、前記
有無検出手段は、透過式光電センサであり、前記有無識
別要素の有無は、前記有無検出手段から投射された光の
前記スリットにおける通過の有無に対応するようにし
た。

【００１１】スリットは、有無識別要素として好適であ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した第１の
実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。

【００１３】図１（ａ）に示すように、回転軸１１（例
えば、車両におけるステアリングシャフト）にはリング
形状の回転板１２が嵌合して固定されている。回転板１
２には複数の基準信号生成用の第１の有無識別スリット
１３が円環状に配列されている。又、回転板１２には複
数の絶対角度検出用の第２の有無識別スリット１４が円
環状に配列されている。第１の有無識別スリット１３を
配列した円周は、基準信号生成用レーンＣ１（図２に図
示）となり、第２の有無識別スリット１４を配列した円
周は、絶対角度検出用レーンＣ２（図２に図示）とな
る。基準信号生成用レーンＣ１の径中心は、回転軸１１
の回転中心１１１にあり。絶対角度検出用レーンＣ２の
径中心は、回転軸１１の回転中心１１１にある。

【００１４】第１の回転体となる回転板１２には歯車部
１２１が形成されている。回転板１２の外周縁の近傍に
は支軸１５が回転軸１１と平行に配設されており、支軸
１５には平板形状の歯車１６が歯車部１２１に噛合する
ように回転可能に支持されている。第２の回転体となる
歯車１６は、回転板１２に対して連続的に連動する。歯
車１６は、回転板１２の１回転に対して（３２／１４）
回転するようになっている。

【００１５】歯車１６には複数の基準信号生成用の第１
の有無識別スリット１７が円環状に配列されている。
又、歯車１６には複数の絶対角度検出用の第２の有無識
別スリット１８が円環状に配列されている。第１の有無
識別スリット１７を配列した円周は、基準信号生成用レ
ーンＣ３（図２に図示）となり、第２の有無識別スリッ
ト１８を配列した円周は、絶対角度検出用レーンＣ４
（図２に図示）となる。基準信号生成用レーンＣ３及び
絶対角度検出用レーンＣ４の径中心は、支軸１５の回転
中心１５１にある。

【００１６】回転板１２側における基準信号生成用レー
ンＣ１と絶対角度検出用レーンＣ２との半径方向の間隔
は、歯車１６側の基準信号生成用レーンＣ３と絶対角度
検出用レーンＣ４との半径方向の間隔と同じにしてあ
る。

【００１７】回転板１２の近傍には複数の透過式の光電
センサ１９，２０が配設されている。又、歯車１６の近
傍には透過式の光電センサ２１，２２が配設されてい
る。光電センサ１９，２０，２１，２２は、投光素子１
９１，２０１，２１１，２２１と受光素子１９２，２０
２，２１２，２２２とから構成されている。投光素子１
９１，２０１と受光素子１９２，２０２とは、回転板１
２を挟んで対向している。投光素子２１１，２２１と受
光素子２１２，２２２とは、歯車１６を挟んで対向して
いる。

【００１８】光電センサ１９を構成する投光素子１９
１，２０１からの投光の経路は、基準信号生成用レーン
Ｃ１と交差している。基準信号生成用レーンＣ１上の第
１の有無識別スリット１３が光電センサ１９における投
光経路上に配置されると、投光素子１９１からの投光が
第１の有無識別スリット１３を通過して受光素子１９２
に受光される。

【００１９】光電センサを構成する投光素子２０１から
の投光の経路は、絶対角度検出用レーンＣ２と交差して
いる。絶対角度検出用レーンＣ２上の第２の有無識別ス
リット１４が光電センサ２０における投光経路上に配置
されると、投光素子２０１からの投光が第２の有無識別
スリット１４を通過して受光素子２０２に受光される。

【００２０】光電センサ２１を構成する投光素子２１１
からの投光の経路は、基準信号生成用レーンＣ３と交差
している。基準信号生成用レーンＣ３上の第１の有無識
別スリット１７が光電センサ２１における投光経路上に
配置されると、投光素子２１１からの投光が第１の有無
識別スリット１７を通過して受光素子２１２に受光され
る。光電センサ２２を構成する投光素子２２１からの投
光の経路は、絶対角度検出用レーンＣ４と交差してい
る。絶対角度検出用レーンＣ４上の第２の有無識別スリ
ット１８が光電センサ２２における投光経路上に配置さ
れると、投光素子２２１からの投光が第２の有無識別ス
リット１８を通過して受光素子２１２に受光される。

【００２１】回転板１２は、角度検出用レーンとしての
基準信号生成用レーンＣ１と、角度検出用レーンとして
の絶対角度検出用レーンＣ２とを設けるための第１の回
転体となる。第１の有無識別スリット１３は、基準信号
生成用レーンＣ１に複数配列される第１の有無識別要素
となる。第２の有無識別スリット１４は、絶対角度検出
用レーンＣ２に複数配列される第２の有無識別要素とな
る。歯車１６は、角度検出用レーンとしての基準信号生
成用レーンＣ３と、角度検出用レーンとしての絶対角度
検出用レーンＣ４とを設けるための第２の回転体とな
る。第１の有無識別スリット１７は、基準信号生成用レ
ーンＣ３に複数配列される第１の有無識別要素となる。
第２の有無識別スリット１８は、絶対角度検出用レーン
Ｃ４に複数配列される第２の有無識別要素となる。

【００２２】図１（ｂ）に示すように、光電センサ１
９，２０は、回転板１２の半径方向に配列した状態で保
持ブラケット２３内に保持されている。光電センサ１
９，２０及び保持ブラケット２３は、回転板１２（第１
の回転体）側の複数の角度検出用レーンにおける有無識
別要素の有無を検出する第１の複合検出手段２５を構成
する。第１の複合検出手段２５は、複数の有無検出手段
である光電センサ１９，２０を寄せ集めて一体化して構
成されている。図１（ｃ）に示すように、光電センサ２
１，２２は、歯車１６の半径方向に配列した状態で保持
ブラケット２４内に保持されている。光電センサ２１，
２２及び保持ブラケット２４は、歯車１６（第２の回転
体）側の複数の角度検出用レーンにおける有無識別要素
の有無を検出する第２の複合検出手段２６を構成する。
第２の複合検出手段２６は、複数の有無検出手段である
光電センサ２１，２２を寄せ集めて一体化して構成され
ている。第１の複合検出手段２５と第２の複合検出手段
２６とは、同一構造となっている。

【００２３】図２に示すように、光電センサ１９〜２２
からの出力信号（即ち、受光素子１９２〜２２２からの
出力信号）は、演算処理装置２７に送られる。演算処理
装置２７は、光電センサ１９〜２２から送られてくる出
力信号に基づいて回転板１２（即ち、回転軸１１）の回
転角度を算出する。

【００２４】図３のグラフにおける曲線Ｄは、光電セン
サ１９から出力される信号を表し、曲線Ｅは、光電セン
サ２１から出力される信号を表す。曲線Ｆ１は、光電セ
ンサ２０から出力される信号を表し、曲線Ｆ２は、光電
センサ２２から出力される信号を表す。グラフにおける
横軸は、回転角度を表す。

【００２５】各信号曲線Ｄ，Ｅ，Ｆ１，Ｆ２のローレベ
ル部は、光電センサ１９〜２２における投光が有無識別
スリット１３，１４，１７，１８を通過しなかったとき
の出力信号レベルである。各信号曲線Ｄ，Ｅ，Ｆ１，Ｆ
２のハイレベル部は、光電センサ１９〜２２における投
光が有無識別スリット１３，１４，１７，１８を通過し
たときの出力信号レベルである。演算処理装置２７は、
曲線Ｄにおける立ち上がり部Ｄ１の検出時と、曲線Ｄに
おける立ち下がり部Ｄ２の検出時とに対応する曲線Ｆ
１，Ｆ２の信号レベルをサンプリングする。即ち、演算
処理装置２７は、立ち上がり部Ｄ１と立ち下がり部Ｄ２
とに対応して光電センサ２０，２２からの出力信号をサ
ンプリングする。

【００２６】光電センサ１９，２１は、第１の有無識別
要素の有無を検出し、第１の有無識別要素の有無の検出
に基づいて基準信号を生成して出力する基準信号出力手
段となる。光電センサ２０，２２は、第２の有無識別要
素の有無を検出する絶対角度検出手段となる。立ち上が
り部Ｄ１と立ち下がり部Ｄ２とは、第１の有無識別要素
である第１の有無識別スリット１３の有無の検出に基づ
いて生成される基準信号となる。

【００２７】基準信号生成用レーンＣ１に配列されてい
る第１の有無識別スリット１３の個数は１６個である。
基準信号生成用レーンＣ４に配列されている第１の有無
識別スリット１７の個数は、７個（＝１６×１４／３
２）である。

【００２８】第１の有無識別スリット１３の有無を検出
する光電センサ１９は、回転板１２の１回転に対して立
ち上がり部及び立ち下がり部をそれぞれ１６回ずつ出力
する。第１の有無識別スリット１７の有無を検出する光
電センサ２１は、歯車１６の１回転に対して立ち上がり
部Ｅ１及び立ち下がり部Ｅ２をそれぞれ７回ずつ出力す
る。

【００２９】基準信号生成用レーンＣ１上の複数の第１
の有無識別スリット１３の周方向の長さは、同一に設定
されている。隣同士の第１の有無識別スリット１３の間
隔は、全て第１の有無識別スリット１３の周方向の長さ
と同じにしてある。そのため、隣同士の立ち上がり部Ｄ
１と立ち下がり部Ｄ２との角度間隔は、全て同一（回転
板１２の回転角度で見て３６０°／３２＝１１．２５
°）となる。同様に、基準信号生成用レーンＣ２上の複
数の第１の有無識別スリット１７の周方向の長さは、同
一に設定されている。隣同士の第１の有無識別スリット
１７の間隔は、全て第１の有無識別スリット１７の周方
向の長さと同じにしてある。そのため、隣同士の立ち上
がり部Ｅ１と立ち下がり部Ｅ２との角度間隔は、全て同
一（歯車１６の回転角度で見て３６０°／１４）とな
る。隣同士の立ち上がり部Ｅ１と立ち下がり部Ｅ２との
角度間隔は、回転板１２の回転角度で見て（３６０°／
１４）×１４／３２＝１１．２５°となる。

【００３０】第１の有無識別スリット１３の配列パター
ンは、複数の第１の有無識別スリット１３のそれぞれの
周方向の長さ、各第１の有無識別スリット１３の間の間
隔によって特徴づけられる。第１の有無識別スリット１
３の配列パターンは、基準信号出力手段である光電セン
サ１９からの基準信号の出力回数が回転板１２の１回転
に対して３２（＝２の５乗）回となるように設定されて
いる。第１の有無識別スリット１７の配列パターンは、
複数の第１の有無識別スリット１７のそれぞれの周方向
の長さ、各第１の有無識別スリット１７の間の間隔によ
って特徴づけられる。第１の有無識別スリット１７の配
列パターンは、基準信号出力手段である光電センサ２１
からの基準信号の出力回数が歯車１６の１回転に対して
１４回となるように設定されている。

【００３１】本実施の形態の場合には、隣同士の立ち上
がり部Ｄ１と立ち下がり部Ｄ２との角度間隔は、３６０
°／３２＝１１．２５°となり、隣同士の立ち上がり部
Ｅ１と立ち下がり部Ｅ２との角度間隔は、３６０°／１
６＝２２．５°となる。又、曲線Ｄ，Ｅは、２２．５°
／２＝１１．２５°の位相差をもってずれている。従っ
て、曲線Ｆ１，Ｆ２に関する信号レベルのサンプリング
は、回転軸１１の１回転について３２（＝２の５乗）回
だけ行われる。

【００３２】図３における表図Ｒ１，Ｒ２は、立ち上が
り部Ｄ１と立ち下がり部Ｄ２とに対応して信号曲線Ｆ
１，Ｆ２からサンプリングされる信号レベルを表す。表
図における０（零）は、ローレベルを表し、１はハイレ
ベルを表す。表図Ｒ１は、信号曲線Ｆ１からサンプリン
グされる信号レベルを表す。表図Ｒ２は、信号曲線Ｆ２
からサンプリングされる信号レベルを表す。

【００３３】図４における表図Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４
及び図５における表図Ｇ５，Ｇ６，Ｇ７は、いずれも回
転板１２の１回転に対応して信号曲線Ｆ１からサンプリ
ングされる信号レベルを表す。これらの表図Ｇ１〜Ｇ７
は、同一である。図４における表図Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，
Ｈ４及び図５における表図Ｈ５，Ｈ６，Ｈ７は、歯車１
６の３２／１４回転（即ち、回転板１２の１回転）に対
応して信号曲線Ｆ２からサンプリングされる信号レベル
を表す。表図Ｇ１〜Ｇ７の横列は、光電センサ２０によ
って図３の絶対角度検出用レーンＣ２の展開図を矢印Ｑ
１の方向に走査して順次得られるサンプリング情報であ
る。表図Ｈ１〜Ｈ７の横列は、光電センサ２２によって
図３の絶対角度検出用レーンＣ４の展開図を矢印Ｑ２の
方向に走査して順次得られるサンプリング情報である。

【００３４】即ち、各表図Ｇ１〜Ｇ７における１つの横
列（合計３２列）内の５つの信号レベルの情報は、光電
センサ１９からの基準信号の所定回数（本実施の形態で
は５回）の出力に対応して光電センサ２０によって検出
された有無検出複合情報である。表図Ｇ１〜Ｇ７におけ
る１つの横列は、絶対角度検出用レーンＣ２における第
２の有無識別スリット１４の配列順に前記有無検出複合
情報を整列した整列単位を表す。又、各表図Ｈ１〜Ｈ７
における１つの横列（合計３２列）内の５つの信号レベ
ルの情報は、光電センサ１９からの基準信号の所定回数
（５回）の出力に対応して光電センサ２２によって検出
された有無検出複合情報である。表図Ｈ１〜Ｈ７におけ
る１つの横列は、絶対角度検出用レーンＣ４における第
２の有無識別スリット１８の配列順に前記有無検出複合
情報を整列した整列単位を表す。

【００３５】光電センサ２０から出力される信号のレベ
ル（０又は１）をｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，ｓ５で表
し、光電センサ２２から出力される信号のレベル（０又
は１）をｓ６，ｓ７，ｓ８，ｓ９，ｓ１０で表すとす
る。そして、第ｎ番目（ｎは１〜７の整数）の表図Ｇｎ
における第ｋ番目（ｋは１〜３２の整数）の横列の整列
単位をＧｎ〔ｋ〕（ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，ｓ５）の
ように表し、第ｎ番目の表図Ｈｎにおける第ｋ番目の横
列の整列単位をＨｎ〔ｋ〕（ｓ６，ｓ７，ｓ８，ｓ９，
ｓ１０）のように表すとする。そうすると、表図Ｇ１に
おける第１列目の整列単位は、Ｇ１〔１〕（０，０，
０，０，０）であり、表図Ｈ１における第１列目の整列
単位は、Ｈ１〔１〕（１，１，１，１，０）である。
又、表図Ｇ１における第２列目の整列単位は、Ｇ１
〔２〕（０，０，０，０，１）であり、表図Ｈ１におけ
る第２列目の整列単位は、Ｈ１〔２〕（１，１，１，
０，１）である。表図Ｇ７における第３２列目の整列単
位は、Ｇ７〔３２〕（１，０，０，０，０）であり、表
図Ｈ７における第３２列目の整列単位は、Ｈ７〔３２〕
（１，０，０，０，０）である。

【００３６】なお、整列単位Ｇｎ〔ｋ〕（ｓ１，ｓ２，
ｓ３，ｓ４，ｓ５），Ｈｎ〔ｋ〕（ｓ６，ｓ７，ｓ８，
ｓ９，ｓ１０）は、Ｇｎ〔ｋ〕，Ｈｎ〔ｋ〕とも表記す
ることとする。

【００３７】表図Ｇｎにおける整列単位Ｇｎ〔ｋ〕（ｓ
１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，ｓ５）と、表図Ｈｎにおける整
列単位Ｈｎ〔ｋ〕（ｓ６，ｓ７，ｓ８，ｓ９，ｓ１０）
とを直列に組み合わせた組み合わせ単位をＧｎ，Ｈｎ
〔ｋ〕（ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，ｓ５，ｓ６，ｓ７，
ｓ８，ｓ９，ｓ１０）とする。この直列の組み合わせ
は、同一の基準信号出力に対応する複数の整列単位Ｇｎ
〔ｋ〕，Ｈｎ〔ｋ〕の組み合わせである。整列単位Ｇ
ｎ，Ｈｎ〔ｋ〕（ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，ｓ５，ｓ
６，ｓ７，ｓ８，ｓ９，ｓ１０）は、Ｇｎ，Ｈｎ〔ｋ〕
とも表記することとする。表図Ｈ１〜Ｈ７における１つ
の横列は、同一表図内で他の横列のうちのいずれか１つ
あるいは２つと必ず同じになっている。しかし、２２４
列（＝３２×７）の横列で表される２２４通りのＧｎ，
Ｈｎ〔ｋ〕（ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，ｓ５，ｓ６，ｓ
７，ｓ８，ｓ９，ｓ１０）は、全て異なっている。

【００３８】第２の有無識別スリット１４の配列パター
ンは、複数の第２の有無識別スリット１４のそれぞれの
周方向の長さ、各第２の有無識別スリット１４の間の間
隔によって特徴づけられる。同様に、第２の有無識別ス
リット１８の配列パターンは、複数の第２の有無識別ス
リット１８のそれぞれの周方向の長さ、各第２の有無識
別スリット１８の間の間隔によって特徴づけられる。す
ると、図４，５の表図における信号レベルは、絶対角度
検出用レーンＣ２，Ｃ４における第２の有無識別スリッ
ト１４，１８の配列パターンを変更すると変わってく
る。即ち、絶対角度検出用レーンＣ２，Ｃ４における第
２の有無識別スリット１４，１８の配列パターンは、図
４，５の表図に示す信号レベルをもたらすように設定さ
れている。

【００３９】演算処理装置２７は、基準信号の出力に応
じて絶対角度検出用レーンＣ２から得られる有無検出複
合情報を絶対角度検出用レーンＣ２における第２の有無
識別要素１４の配列順に整列して整列単位Ｇｎ〔ｋ〕を
生成する。又、演算処理装置２７は、基準信号の出力に
応じて絶対角度検出用レーンＣ４から得られる有無検出
複合情報を絶対角度検出用レーンＣ４における第２の有
無識別要素１８の配列順に整列して整列単位Ｈｎ〔ｋ〕
を生成する。さらに、演算処理装置２７は、複数の整列
単位Ｇｎ〔ｋ〕，Ｈｎ〔ｋ〕を直列に組み合わせた組み
合わせ単位Ｇｎ，Ｈｎ〔ｋ〕（ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ
４，ｓ５，ｓ６，ｓ７，ｓ８，ｓ９，ｓ１０）を生成す
る。そして、演算処理装置２７は、生成した組み合わせ
単位Ｇｎ，Ｈｎ〔ｋ〕に基づいて回転板１２の回転回数
及び絶対角度を演算する。

【００４０】絶対角度の演算は、ｓ１を２進法の最下位
の１桁目の数、ｓｉ（ｉは２〜１０の整数）を２進法の
ｉ桁目の数として１０進数に変換することによって行わ
れる。組み合わせ単位Ｇｎ，Ｈｎ〔ｋ〕から得られる１
０進数は、全ての組み合わせ単位Ｇｎ，Ｈｎ〔ｋ〕に関
して異なる。組み合わせ単位Ｇｎ，Ｈｎ〔ｋ〕に対応す
る１０進数には所定の絶対角度が割り振られている。絶
対角度の割り振りは、例えば、組み合わせ単位Ｇｎ，Ｈ
ｎ〔ｋ〕に対応する１０進数に（３６０°／３２）×
（ｋ−１）を対応させる。そうすると、組み合わせ単位
Ｇｎ，Ｈｎ〔１〕に対応する１０進数（ｎ＝１の場合に
は９６０）には０°が割り振られ、組み合わせ単位Ｇ
ｎ，Ｈｎ〔２〕に対応する１０進数（ｎ＝１の場合には
１５０４）には１１．２５°が割り振られる。又、組み
合わせ単位Ｇｎ，Ｈｎ〔３２〕に対応する１０進数（ｎ
＝１の場合には３２２）には３４８．７５°が割り振ら
れる。演算処理装置２７は、演算した１０進数から絶対
角度を把握する。

【００４１】組み合わせ単位Ｇｎ，Ｈｎ〔ｋ〕に対応す
る１０進数には所定の回転回数が割り振られている。回
転回数の割り振りは、例えば、組み合わせ単位Ｇｎ，Ｈ
ｎ〔ｋ〕に対応する１０進数に（ｎ回転目）を対応させ
る。そうすると、組み合わせ単位Ｇ１，Ｈ１〔ｋ〕に対
応する１０進数には（１回転目）が割り振られ、組み合
わせ単位Ｇ２，Ｈ２〔ｋ〕に対応する１０進数には（２
回転目）が割り振られる。又、組み合わせ単位Ｇ７，Ｈ
７〔ｋ〕に対応する１０進数には（７回転目）が割り振
られる。演算処理装置２７は、演算した１０進数から回
転回数を把握する。演算処理装置２７は、組み合わせ単
位に基づいて絶対角度を演算する演算手段となる。

【００４２】光電センサ１９，２１が図３における矢印
Ｑ１，Ｑ２の方向に走査する場合には、曲線Ｄの立ち上
がり部Ｄ１の次に曲線Ｅの立ち上がり部Ｅ１が出力さ
れ、曲線Ｄの立ち下がり部Ｄ２の次に曲線Ｅの立ち下が
り部Ｅ２が出力される。即ち、曲線Ｄに関する信号レベ
ルが（０，１）の順となる出力後に曲線Ｅに関する信号
レベルが（０，１）の順となる信号出力が行われる。
又、曲線Ｄに関する信号レベルが（１，０）の順となる
出力後に曲線Ｅに関する信号レベルが（１，０）の順と
なる信号出力が行われる。

【００４３】光電センサ１９，２１が図３における矢印
Ｑ１，Ｑ２の方向とは逆方向に走査する場合には、曲線
Ｄの立ち上がり部Ｄ１の次に曲線Ｅの立ち下がり部Ｅ２
が出力され、曲線Ｄの立ち下がり部Ｄ２の次に曲線Ｅの
立ち上がり部Ｅ１が出力される。即ち、曲線Ｄに関する
信号レベルが（１，０）の順となる出力後に曲線Ｅに関
する信号レベルが（０，１）の順となる信号出力が行わ
れる。又、曲線Ｄに関する信号レベルが（０，１）の順
となる出力後に曲線Ｅに関する信号レベルが（１，０）
の順となる信号出力が行われる。

【００４４】演算処理装置２７は、このような立ち上が
り部Ｄ１，Ｅ１及び立ち下がり部Ｄ２，Ｅ２の入力順の
違いに基づいて回転板１２の回転方向を把握する。第１
の実施の形態では以下の効果が得られる。

【００４５】（１−１）光電センサ１９，２０，２１，
２２をそれぞれ単独部品として用意しておき、これら単
独部品を所定箇所に配設して回転角度検出装置を組み立
てる場合、これらの単独部品数が多いほど製造コストが
増える。第１の回転体である回転板１２側の第１の複合
検出手段２５と、第２の回転体である歯車１６側の第２
の複合検出手段２６とは、同一構造となっており、光電
センサ１９〜２２に関する単独部品数は、実質的に複合
検出手段２５，２６の個数となる。即ち、第１の複合検
出手段２５と第２の複合検出手段２６とを同一構造とし
た構成は、製造に必要な部品の点数を減らし、製造コス
トが低減する。

【００４６】（１−２）基準信号出力用の光電センサ２
１を基準信号生成用レーンＣ１に対応して配設すること
も可能であるが、そうすると光電センサ１９〜２２に関
する単独部品数が増えてしまう。歯車１６側に基準信号
生成用レーンＣ３を設けて歯車１６側に基準信号出力用
の光電センサ２１を配設する構成は、光電センサ１９〜
２２に関する単独部品数を減らす上で好適である。

【００４７】（１−３）回転板１２側の基準信号生成用
レーンＣ１と絶対角度検出用レーンＣ２との半径方向の
間隔は、歯車１６側の基準信号生成用レーンＣ３と絶対
角度検出用レーンＣ４との半径方向の間隔と同じにして
ある。従って、光電センサ１９，２０の間隔を半径方向
のレーン間の間隔に合わせると共に、光電センサ２１，
２２の間隔を半径方向のレーン間の間隔に合わせれば、
複合検出手段２５，２６の構造の同一化が容易となる。

【００４８】（１−４）回転板１２側の角度検出用レー
ン（基準信号生成用レーンＣ１及び絶対角度検出用レー
ンＣ２）の数と、歯車１６側の角度検出用レーン（基準
信号生成用レーンＣ３及び絶対角度検出用レーンＣ４）
の数とは同じである。このような角度検出用レーン数の
同数構成は、回転板１２側の光電センサ１９，２０の数
と歯車１６側の光電センサ２１，２２の数とを同数にす
る。従って、複数の光電センサを寄せ集めて一体化する
第１の複合検出手段２５及び第２の複合検出手段２６の
個数は、いずれも１個という最少限になる。第１の複合
検出手段２５と第２の複合検出手段２６との個数がいず
れも最少限となる構成は、回転板１２側の角度検出用レ
ーン数と歯車１６側の角度検出用レーン数との同一化、
半径方向に隣り合う角度検出用レーンの間隔の一定化、
及び有無検出手段としての光電センサの半径方向への配
列によって得られる。

【００４９】（１−５）第２の有無識別スリット１４の
配列パターンは、基準信号の所定回（本実施の形態では
５回）の出力回数分の２の乗積〔（２の５乗）＝３２〕
で表される数の整列単位Ｇｎ〔ｋ〕を全て異ならせる。
２の乗積の個数の整列単位Ｇｎ〔ｋ〕を全て異ならせた
構成は、絶対角度の分解能が３６０°を（２の５乗）の
数で割った１１．２５°という高いレベルの達成を可能
にする。

【００５０】（１−６）第１の有無識別スリット１３，
１７の配列パターンと、第２の有無識別スリット１４，
１８の配列パターンとは、同一の前記基準信号出力に対
応する複数の整列単位Ｇｎ〔ｋ〕，Ｈｎ〔ｋ〕を組み合
わせた組み合わせ単位Ｇｎ，Ｈｎ〔ｋ〕を全て異ならせ
る。従って、回転板１２の７回転にわたって絶対角度を
検出することができる。

【００５１】（１−７）演算処理装置２７が最初に絶対
角度を演算するためには、所定回数（５回）の基準信号
の出力が行われなければならない。５回の基準信号の出
力を行うためには回転板１２を多くとも１１．２５°×
５＝５６．２５°の角度だけ一方向に回転すればよい。
従って、最初の絶対角度を演算するために回転板１２を
回転させる角度（初動角度）は、多くとも５６．２５°
で済むことになる。

【００５２】（１−８）演算処理装置２７は、立ち上が
り部Ｄ１，Ｅ１と立ち下がり部Ｄ２，Ｅ２との入力順の
違いに基づいて回転板１２の回転方向を把握する。従っ
て、演算処理装置２７は、最初に絶対角度を把握した後
には、基準信号の出力毎の回転板１２に関する回転方向
の把握に基づいて、基準信号の出力毎に絶対角度を把握
する。即ち、一旦、絶対角度が把握された後には、絶対
角度を１１．２５°の間隔で検出してゆくことができ
る。

【００５３】（１−９）基準信号生成用レーンＣ１及び
絶対角度検出用レーンＣ２は、回転平面となる平板形状
の回転板１２に設けられている。又、基準信号生成用レ
ーンＣ３及び絶対角度検出用レーンＣ４は、回転平面と
なる平板形状の歯車１６に設けられている。平板は、第
１の有無識別スリット１３及び第２の有無識別スリット
１４，１５の加工形成を最も容易にし、しかも高い加工
精度を可能にする。即ち、回転板１２及び歯車１６は、
基準信号生成用レーンＣ１及び絶対角度検出用レーンＣ
２，Ｃ３の形成対象として好適である。

【００５４】本発明では以下のような実施の形態も可能
である。 （１）第２の回転体における角度検出用レーンの数を複
数とし、第１の回転体における角度検出用レーンの数を
第２の回転体側のレーン数の複数倍数とし、第２の回転
体における全ての角度検出用レーンに対して第２の複合
検出手段を１つ対応させ、第１の回転体における全ての
角度検出用レーンに対して第１の複合検出手段を前記複
数倍数だけ対応させること。

【００５５】（２）円筒の周面に基準信号生成用レーン
及び絶対角度検出用レーンを設けること。 （３）光を反射する第１の有無識別要素及び第２の有無
識別要素を用い、基準信号出力手段及び絶対角度検出手
段として反射式光電センサを用いること。

【００５６】（４）特許第３１４３５３５号公報に開示
されるように、第１の回転体に一定周期で間欠的に連動
して回転する第２の回転体を備えた回転角度検出装置に
本発明を適用すること。

【００５７】前記した実施の形態から把握できる請求項
記載以外の発明について以下に記載する。 〔１〕請求項１乃至請求項５のいずれか１項において、
前記第１の回転体側の前記角度検出用レーンの複数にお
ける前記有無識別要素の有無を第１の前記複合検出手段
によって検出し、前記第１の回転体側の前記角度検出用
レーンの複数と同数の前記第２の回転体側の前記角度検
出用レーンにおける前記有無識別要素の有無を第２の前
記複合検出手段によって検出し、前記第１の複合検出手
段と前記第２の複合検出手段とを同一構造とした回転角
度検出装置。

【００５８】〔２〕請求項１乃至請求項５、前記〔１〕
項のいずれか１項において、基準信号生成用レーンに配
列された複数の第１の有無識別要素と、複数の絶対角度
検出用レーンに複数配列された第２の有無識別要素と、
前記第１の有無識別要素の有無を検出し、前記第１の有
無識別要素の有無の検出に基づいて基準信号を生成して
出力する基準信号出力手段と、前記複数の絶対角度検出
用レーンのそれぞれに対応して設けられ、前記第２の有
無識別要素の有無を検出する複数の絶対角度検出手段
と、所定回数の前記基準信号出力毎に前記複数の絶対角
度検出手段によって検出された前記所定回数個の有無検
出複合情報を、複数の前記絶対角度検出用レーン別に前
記第２の有無識別要素の配列順に整列して整列単位と
し、同一の前記基準信号出力に対応する前記複数の整列
単位を組み合わせて組み合わせ単位とし、前記組み合わ
せ単位に基づいて絶対角度を演算する演算手段とを備
え、前記所定回数分の２の乗積で表される数の前記組み
合わせ単位が全て異なるように、前記第１の有無識別要
素と第２の有無識別要素とを配列した回転角度検出装
置。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明では、有無識
別要素の有無を検出する第１の複合検出手段及び前記第
２の複合検出手段を複数の有無検出手段を寄せ集めて一
体化して構成し、前記第１の複合検出手段と前記第２の
複合検出手段とを同一構造としたので、回転角度検出装
置の製造に必要な部品の点数を減らし得るという優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態を示す斜視図。

【図２】平面図。

【図３】基準信号生成用レーン及び絶対角度検出用レー
ンの展開図、光電センサから出力される信号のグラフ、
並びにサンプリングされる信号レベルの表図の組み合わ
せ図。

【図４】サンプリングされる信号レベルの表図。

【図５】サンプリングされる信号レベルの表図。

【符号の説明】

１２…第１の回転体としての回転板。１３，１４，１
７，１８…有無識別要素としての有無識別スリット。１
６…第２の回転体としての歯車。１９，２０，２１，２
２…有無検出手段としての光電センサ。２５…第１の複
合検出手段。２６…第２の複合検出手段。Ｃ１，Ｃ３…
角度検出用レーンとしての基準信号生成用レーン。Ｃ
２，Ｃ４…角度検出用レーンとしての絶対角度検出用レ
ーン。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の回転体と、前記第１の回転体に連動
   して回転する第２の回転体と、円周上の角度検出用レー
   ンに複数配列された有無識別要素と、前記有無識別要素
   の有無を検出する有無検出手段とを備え、前記有無検出
   手段による前記有無識別要素の有無検出に基づいて前記
   第１の回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置に
   おいて、 前記第１の回転体に設けられた複数の前記角度検出用レ
   ーンと、 前記第２の回転体に設けられた複数の前記角度検出用レ
   ーンと、 前記第１の回転体側の複数の前記角度検出用レーンにお
   ける前記有無識別要素の有無を検出する第１の複合検出
   手段と、 前記第２の回転体側の複数の前記角度検出用レーンにお
   ける前記有無識別要素の有無を検出する第２の前記複合
   検出手段とを備え、 前記第１の複合検出手段及び前記第２の複合検出手段を
   複数の前記有無検出手段を寄せ集めて一体化して構成
   し、前記第１の複合検出手段と前記第２の複合検出手段
   とを同一構造とした回転角度検出装置。
2. 【請求項２】前記第１の回転体側の角度検出用レーン
   と、前記第２の回転体側の角度検出用レーンとは、それ
   ぞれ同数ずつあり、前記第１の複合検出手段は、前記第
   １の回転体側の角度検出用レーンの数と同数の前記有無
   検出手段を備え、前記第２の複合検出手段は、前記第２
   の回転体側の角度検出用レーンの数と同数の前記有無検
   出手段を備えている請求項１に記載の回転角度検出装
   置。
3. 【請求項３】前記第２の回転体は、前記第１の回転体の
   回転回数を検出するためのものであり、前記第１の回転
   体には角度検出用レーンとしての基準信号生成用レーン
   と、角度検出用レーンとしての絶対角度検出用レーンと
   が設けられており、前記第２の回転体には角度検出用レ
   ーンとしての基準信号生成用レーンと、角度検出用レー
   ンとしての絶対角度検出用レーンとが設けられており、
   前記第１の複合検出手段及び第２の複合検出手段は、い
   ずれも基準信号出力用の有無検出手段と絶対角度検出用
   の有無検出手段とを備えている請求項１及び請求項２の
   いずれか１項に記載の回転角度検出装置。
4. 【請求項４】前記第１の回転体側の各角度検出用レーン
   は、前記第１の回転体の回転中心に径中心を有する同心
   円上にあり、前記第２の回転体側の各角度検出用レーン
   は、前記第２の回転体の回転中心に径中心を有する同心
   円上にあり、前記第１の回転体側の半径方向に隣り合う
   角度検出用レーンの半径方向の間隔、及び前記第２の回
   転体側の半径方向に隣り合う角度検出用レーンの半径方
   向の間隔は、同一であり、前記第１の回転体側の有無検
   出手段は、前記第１の回転体の半径方向に配列されてお
   り、前記第２の回転体側の有無検出手段は、前記第２の
   回転体の半径方向に配列されている請求項１乃至請求項
   ３のいずれか１項に記載の回転角度検出装置。
5. 【請求項５】前記有無識別要素は、スリットであり、前
   記有無検出手段は、透過式光電センサであり、前記有無
   識別要素の有無は、前記有無検出手段から投射された光
   の前記スリットにおける通過の有無に対応する請求項１
   乃至請求項４のいずれか１項に記載の回転角度検出装
   置。