JP2016099164A - エンコーダ及び回転角度位置算出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】検出される回転角度位置の誤差を低減するエンコーダを提供する。【解決手段】エンコーダ部の信号処理部は、回転角度位置算出部１１０、補正量テーブル１２０、及び補正部１３０を備える。回転角度位置算出部１１０は、検出素子の信号から回転角度位置を検出する。補正量テーブル１２０は、回転速度に比例して検出素子の信号に重畳される誤差を打ち消すための補正量を、特定回転速度における１回転中で分割した分割角度位置に対応して記憶する。補正部１３０は、使用状態における回転速度と特定回転速度との速度比を算出し、補正量テーブル１２０に記憶された補正量から、算出された速度比及び分割角度位置に対応した補正値を算出する。【選択図】図７Ａ
Description
本発明は、エンコーダ及び回転角度位置算出方法に関する。
従来から、モータ等の軸の回転角度位置を回転角度位置データとして検出可能な磁気式又は光学式のエンコーダ（ロータリーエンコーダ）と呼ばれる装置が存在する。
また、エンコーダには、絶対値の回転角度位置データをインクリメンタル信号等に変換して、Ａ、Ｂ相と呼ばれる２つの伝送線を用いて送信可能なものが存在する。
また、エンコーダには、絶対値の回転角度位置データをインクリメンタル信号等に変換して、Ａ、Ｂ相と呼ばれる２つの伝送線を用いて送信可能なものが存在する。
ここで、特許文献１には、磁界を発生する磁界発生手段と、検出対象の回転に伴って磁界発生手段に対して相対的に回転する基台と、基台に設置され、磁界発生手段と基台との相対的な回転により変化する磁界に応じた出力信号を出力する磁気検出素子と、磁気検出素子に接続され、磁気検出素子の感度方向と略垂直な仮想平面上を回転軸方向に伸びる配線部を有し、磁気検出素子の出力信号を伝送する一組の導線と、磁気検出素子の出力信号の位相に基づき検出対象の回転角度を検出する制御手段とを備えるエンコーダの技術が記載されている。
ここで、マグネットを使用したエンコーダの場合、基板の近傍でマグネットが回転することで、配線パターンに電圧が誘起される。
しかしながら、特許文献１に記載された装置のような構成では、この誘起される電圧（以下、誘導電圧という。）が磁気センサの出力に重畳された際のノイズを十分に削減できず、回転角度位置検出の精度が低くなるという問題があった。
しかしながら、特許文献１に記載された装置のような構成では、この誘起される電圧（以下、誘導電圧という。）が磁気センサの出力に重畳された際のノイズを十分に削減できず、回転角度位置検出の精度が低くなるという問題があった。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、回転速度により誘電起電力が変化した場合であっても、十分にノイズを削減し、回転角度位置検出の精度を高めたエンコーダを提供することを目的とする。
本発明のエンコーダは、検出素子の信号から回転角度位置を検出する回転角度位置算出手段を備えたエンコーダであって、回転速度に比例して前記検出素子の信号に重畳される誤差を打ち消すための補正量を、特定回転速度における１回転中で分割した分割角度位置に対応して記憶する補正量テーブルと、使用状態における回転速度と前記特定回転速度との速度比を算出し、前記補正量テーブルに記憶された前記補正量から、算出された速度比及び前記分割角度位置に対応した補正値を算出し、前記回転角度位置算出手段により検出された回転角度位置を前記補正値により補正する補正手段とを備えることを特徴とする。 このように構成することで、回転速度に比例して重畳される誤差の補正を、使用状態の回転速度に合わせて換算し補正することができ、回転角度位置を精度良く検出できる。
本発明のエンコーダは、前記検出素子が、Ｓ極とＮ極の磁極が一対着磁されたマグネットを有する可動被検出物と、前記マグネットに対向する感磁センサが実装された固定体とを含み、回転速度に比例して前記検出素子の信号に重畳される誤差は、前記マグネットが回転することにより前記固定体に誘起される誘導電圧であることを特徴とする。
このように構成することで、誘導電圧は回転速度に比例して発生されるため、使用状態における回転速度と特定回転速度との速度比を計算し、補正量テーブルから補正値をその速度比によって換算すれば、適切な補正を行うことができる。
このように構成することで、誘導電圧は回転速度に比例して発生されるため、使用状態における回転速度と特定回転速度との速度比を計算し、補正量テーブルから補正値をその速度比によって換算すれば、適切な補正を行うことができる。
本発明のエンコーダは、前記補正手段は、前記使用状態における回転速度と前記特定回転速度との速度比の算出の際、前記特定回転速度は、下記の式（１）の関係であり、
ω＝Ｄ／Ｔ／Ｒ×６０ …… 式（１）
ここで、ωは特定回転速度（ｒｐｍ）、Ｒは角度分解能、Ｔはサンプリング周期（秒）、Ｄは特定の角度変位値であり、
前記使用状態における回転速度を、下記の式（２）で算出し、
ω'＝（Ｄ'／Ｄ）×ω …… 式（２）
ここで、ω'は使用状態における回転速度（ｒｐｍ）、Ｄ'は、現在のサンプリング時間における角度変位値と１つ前のサンプリング時間における角度変位値との差となる分割角度差分値であることを特徴とする。
このように構成することで、１つのサンプリング周期の間で分割角度差分値を算出するだけで回転速度が求められるので、使用回転速度における補正量を簡単に算出することができる。
ω＝Ｄ／Ｔ／Ｒ×６０ …… 式（１）
ここで、ωは特定回転速度（ｒｐｍ）、Ｒは角度分解能、Ｔはサンプリング周期（秒）、Ｄは特定の角度変位値であり、
前記使用状態における回転速度を、下記の式（２）で算出し、
ω'＝（Ｄ'／Ｄ）×ω …… 式（２）
ここで、ω'は使用状態における回転速度（ｒｐｍ）、Ｄ'は、現在のサンプリング時間における角度変位値と１つ前のサンプリング時間における角度変位値との差となる分割角度差分値であることを特徴とする。
このように構成することで、１つのサンプリング周期の間で分割角度差分値を算出するだけで回転速度が求められるので、使用回転速度における補正量を簡単に算出することができる。
本発明のエンコーダは、前記補正手段が、使用状態における回転数の全範囲で、前記回転角度位置を補正することを特徴とする。
このように構成することで、回転速度により補正の実行の有無を分ける必要がなくなるので、容易に補正をすることができる。
このように構成することで、回転速度により補正の実行の有無を分ける必要がなくなるので、容易に補正をすることができる。
本発明のエンコーダは、前記検出素子において、前記感磁センサが、前記可動被検出物の変位に対応したＡ相センサ及びＢ相センサを含み、前記Ａ相センサからは正弦波状のＡ相信号が出力され、前記Ｂ相センサからは正弦波状のＢ相信号が出力され、前記Ａ相信号と前記Ｂ相信号との位相差が略π／２であり、前記回転角度位置算出手段が、前記Ａ相信号及び前記Ｂ相信号からＸＹ平面上のリサージュ波形を算出し解析することによって前記可動被検出物の角度位置を検出し、検出された角度位置により前記回転角度位置を算出し、前記補正量テーブルが、前記Ａ相信号及び前記Ｂ相信号のそれぞれについて補正量を記憶し、前記補正手段が、前記補正量テーブルの前記Ａ相信号及び前記Ｂ相信号のそれぞれの補正量から、前記Ａ相信号及び前記Ｂ相信号のそれぞれについて前記補正値を算出して補正することを特徴とする。
このように構成すると、Ａ相信号とＢ相信号の両方に補正テーブルがあるので、回転速度に比例して重畳される誤差が、Ａ相信号とＢ相信号で異なっても、それぞれ最適な補正値を得られることができ、精度良い回転角度位置の検出ができる。
このように構成すると、Ａ相信号とＢ相信号の両方に補正テーブルがあるので、回転速度に比例して重畳される誤差が、Ａ相信号とＢ相信号で異なっても、それぞれ最適な補正値を得られることができ、精度良い回転角度位置の検出ができる。
本発明のエンコーダは、前記固定体が、一方面側に前記感磁センサが実装され、他方面側に半導体装置が実装された両面基板を有し、前記半導体装置は、感磁センサからの出力信号を増幅するアンプ部を備え、前記感磁センサと前記半導体装置とは、少なくとも一部同士が前記両面基板の厚さ方向において重なる位置に配置され、前記感磁センサと前記半導体装置とは、前記両面基板において前記感磁センサ及び前記半導体装置の少なくとも一方に前記両面基板の厚さ方向で重なる位置に形成された複数のスルーホールを介して電気的に接続されていることを特徴とする。
このように構成すると、スルーホールは、感磁センサ及び半導体装置の少なくとも一方と重なる位置に形成されているので、感磁センサからの出力の伝送経路が短くなり、感磁センサからの出力の伝送経路で発生する誘導電圧によるノイズが小さくなり、誘導電圧によるノイズの影響を緩和することができる。
このように構成すると、スルーホールは、感磁センサ及び半導体装置の少なくとも一方と重なる位置に形成されているので、感磁センサからの出力の伝送経路が短くなり、感磁センサからの出力の伝送経路で発生する誘導電圧によるノイズが小さくなり、誘導電圧によるノイズの影響を緩和することができる。
本発明のエンコーダは、前記感磁センサにおいて、感磁膜が形成された感磁センサ側チップと第１出力端子との間の感磁センサ側第１配線及び前記感磁センサ側チップと第２出力端子との間の感磁センサ側第２配線が前記マグネットの磁束と鎖交することにより発生する第１誘導電圧、複数のスルーホールのうち、第１出力端子に対応する第１スルーホール及び第２出力端子に対応する第２スルーホールが前記マグネットの磁束と鎖交することにより発生する第２誘導電圧、及び前記半導体装置において、前記アンプ部が形成されたアンプ側チップと第１出力端子に電気的に接続する第１入力端子との間のアンプ側第１配線、及び前記アンプ側チップと第２出力端子に電気的に接続する第２入力端子との間のアンプ側第２配線が前記マグネットの磁束と鎖交することにより発生する第３誘導電圧は、いずれか１つの誘導電圧と他の２つの誘導電圧とが打ち消すように形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、誘導電圧同士を互いに相殺させることができ、誘導電圧によるノイズの影響を緩和することができる。
このように構成することで、誘導電圧同士を互いに相殺させることができ、誘導電圧によるノイズの影響を緩和することができる。
本発明のエンコーダは、前記補正手段が、サンプリング周期が変更された場合、前記特定回転速度のサンプリング周期と変更されたサンプリング周期に対応する周期調整値を算出し、該周期調整値を適用して補正値を算出することを特徴とする。
このように構成することで、サンプリング周期を変更する必要があっても、補正テーブルを使用して、回転角度位置の補正をすることができる。
このように構成することで、サンプリング周期を変更する必要があっても、補正テーブルを使用して、回転角度位置の補正をすることができる。
本発明の回転角度位置算出方法は、検出素子の信号から回転角度位置を検出するエンコーダにより実行される回転角度位置算出方法であって、回転速度に比例して前記検出素子の信号に重畳される誤差を打ち消す補正量を、特定回転速度と、１回転中で分割した分割角度位置とに対応して記憶し、使用状態における回転速度と前記特定回転速度との速度比を算出し、前記補正量テーブルに記憶された前記補正量から、算出された速度比及び前記分割角度位置に対応した補正値を算出し、該補正値により前記検出素子の信号を補正し、補正された前記検出素子の信号により前記回転角度位置を算出することを特徴とする。
このように構成することで、回転速度に比例して重畳される誤差の補正を、使用状態の回転速度に合わせて換算し補正することができ、回転角度位置を精度良く検出できる。
このように構成することで、回転速度に比例して重畳される誤差の補正を、使用状態の回転速度に合わせて換算し補正することができ、回転角度位置を精度良く検出できる。
本発明によれば、回転速度に比例して重畳される誘導電圧による誤差を補正し、回転角度位置の算出の精度を高めたエンコーダを提供することができる。
＜実施の形態＞
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る制御システムＸの構成について説明する。制御システムＸは、エンコーダ部１０、モータ１１、制御装置１２、及び上位機器１３を含んで構成される。
このうち、エンコーダ部１０と制御装置１２とは本実施形態のエンコーダ装置１として機能する。
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る制御システムＸの構成について説明する。制御システムＸは、エンコーダ部１０、モータ１１、制御装置１２、及び上位機器１３を含んで構成される。
このうち、エンコーダ部１０と制御装置１２とは本実施形態のエンコーダ装置１として機能する。
エンコーダ部１０は、回転角度位置を検出可能なエンコーダである。
エンコーダ部１０は、モータ１１と同軸のシャフト等を含む回転体２の角度を回転角度位置データとして常に検出している。このため、エンコーダ部１０は、モータ１１のフレーム等に対して固定された固定体３を備えている。
この回転角度位置データは、回転体２の回転した回数を示す多回転データと、回転体２の角度を示す一回転内データとを含んでいる。また、回転角度位置データは、多回転データと一回転内データとが連続したビット列となるデータである。このうち、多回転データは、数ビット〜数十ビット、一回転内データは数ビット〜数百ビットの解像度である。
また、エンコーダ部１０は、制御装置１２からの指示に応じて、回転角度位置データを制御装置１２へ出力する。
エンコーダ部１０の詳細な構成については、後述する。
エンコーダ部１０は、モータ１１と同軸のシャフト等を含む回転体２の角度を回転角度位置データとして常に検出している。このため、エンコーダ部１０は、モータ１１のフレーム等に対して固定された固定体３を備えている。
この回転角度位置データは、回転体２の回転した回数を示す多回転データと、回転体２の角度を示す一回転内データとを含んでいる。また、回転角度位置データは、多回転データと一回転内データとが連続したビット列となるデータである。このうち、多回転データは、数ビット〜数十ビット、一回転内データは数ビット〜数百ビットの解像度である。
また、エンコーダ部１０は、制御装置１２からの指示に応じて、回転角度位置データを制御装置１２へ出力する。
エンコーダ部１０の詳細な構成については、後述する。
制御装置１２は、上位機器１３からの制御信号によりモータ１１の駆動を制御する。また、制御装置１２は、例えば、上位機器１３からの制御信号に応じて、エンコーダ部１０から回転角度位置データを取得し、上位機器１３に伝送する。
制御装置１２は、例えば、マイクロコントローラ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を含んでいる。
制御装置１２は、例えば、マイクロコントローラ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を含んでいる。
モータ１１は、制御装置１２からの制御信号により、回転中心軸線Ｌ回りに、回転体２を回転させる。
モータ１１は、ロータ（rotor）、ベアリング（bearing）、ステータ（stator）、ブラケット（bracket）等を備える一般的なサーボモータ等である。
モータ１１は、ロータ（rotor）、ベアリング（bearing）、ステータ（stator）、ブラケット（bracket）等を備える一般的なサーボモータ等である。
上位機器１３は、モータ１１を制御する機器である。上位機器１３は、検出された回転角度位置データを取得して、取得した回転角度位置データに対応した制御信号を制御装置１２に送信する。また、上位機器１３は、例えば、マイクロコントローラを備えた各種機器のロジックボード等である。
また、上位機器１３は、例えば、インクリメンタル信号を受信する伝送線は、位相がそれぞれ９０度ずれた信号のＨＬ（Ｈは、ハイレベル信号、Ｌはローレベル信号を示す）のエッジで送信するＡ相、Ｂ相の二つの伝送線等で構成される。
また、上位機器１３は、例えば、インクリメンタル信号を受信する伝送線は、位相がそれぞれ９０度ずれた信号のＨＬ（Ｈは、ハイレベル信号、Ｌはローレベル信号を示す）のエッジで送信するＡ相、Ｂ相の二つの伝送線等で構成される。
〔エンコーダ部１０の構成〕
次に、図２〜図６により、本発明の実施の形態に係るエンコーダ部１０（ロータリーエンコーダ）の全体の配置構成について説明する。
図２に示すエンコーダ部１０は、固定体３（図１）に対する回転体２の軸線周り（回転中心軸線Ｌ周り）の回転を磁気的に検出する磁気センサ装置である。図３は、本発明の実施の形態に係る磁気センサ装置の電気的構成を示す説明図である。
回転体２は、モータ１１の回転出力軸等に連結された状態で使用される。回転体２の側には、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を回転中心軸線Ｌ方向の一方側に向けるマグネット２０（可動被検出物）が保持されている。マグネット２０は回転体２と一体に回転中心軸線Ｌ周りに回転する。
次に、図２〜図６により、本発明の実施の形態に係るエンコーダ部１０（ロータリーエンコーダ）の全体の配置構成について説明する。
図２に示すエンコーダ部１０は、固定体３（図１）に対する回転体２の軸線周り（回転中心軸線Ｌ周り）の回転を磁気的に検出する磁気センサ装置である。図３は、本発明の実施の形態に係る磁気センサ装置の電気的構成を示す説明図である。
回転体２は、モータ１１の回転出力軸等に連結された状態で使用される。回転体２の側には、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を回転中心軸線Ｌ方向の一方側に向けるマグネット２０（可動被検出物）が保持されている。マグネット２０は回転体２と一体に回転中心軸線Ｌ周りに回転する。
図２及び図３に示すように、固定体３の側には、感磁センサ４と、半導体装置９（アンプＩＣ）とが設けられている。
感磁センサ４は、マグネット２０の着磁面２１に対して回転中心軸線Ｌ方向の一方側で対向して配置され、マグネット２０の磁束による磁気抵抗を測定する。
感磁センサ４は、マグネット２０の着磁面２１に対して回転中心軸線Ｌ方向の一方側で対向して配置され、マグネット２０の磁束による磁気抵抗を測定する。
半導体装置９は、チップ９７（アンプ側チップ、半導体装置のチップ）、及び信号処理部１００を備えている。
チップ９７は、感磁センサ４からの出力を増幅するアンプ部９０（アンプ部９０（＋Ａ）、アンプ部９０（−Ａ）、アンプ部９０（＋Ｂ）、アンプ部９０（−Ｂ））を備えているＩＣ等である。アンプ部９０（＋Ａ）及びアンプ部９０（−Ａ）から出力される信号が、Ａ相信号となる。また、アンプ部９０（＋Ｂ）及びアンプ部９０（−Ｂ）から出力される信号が、Ｂ相信号となる。
チップ９７は、感磁センサ４からの出力を増幅するアンプ部９０（アンプ部９０（＋Ａ）、アンプ部９０（−Ａ）、アンプ部９０（＋Ｂ）、アンプ部９０（−Ｂ））を備えているＩＣ等である。アンプ部９０（＋Ａ）及びアンプ部９０（−Ａ）から出力される信号が、Ａ相信号となる。また、アンプ部９０（＋Ｂ）及びアンプ部９０（−Ｂ）から出力される信号が、Ｂ相信号となる。
信号処理部１００は、アンプ部９０からの出力をＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換する。また、信号処理部１００は、Ａ／Ｄ変換後の信号に基づいて、回転体２の回転角度位置や回転速度等を検出する。具体的には、信号処理部１００は、感磁センサ４から出力される正弦波状のＡ相信号及びＢ相信号、第１ホール素子６１、及び第２ホール素子６２からの出力の信号に基づいて、補間処理や各種演算処理等の信号処理を行う。これにより信号処理部１００は、固定体３に対する回転体２の回転角度位置を算出する。
信号処理部１００の詳細な構成については後述する。
なお、信号処理部１００は、半導体装置９に内蔵されていなくてもよい。
信号処理部１００の詳細な構成については後述する。
なお、信号処理部１００は、半導体装置９に内蔵されていなくてもよい。
また、エンコーダ部１０は、マグネット２０に対向する位置に、第１ホール素子６１と、第２ホール素子６２とを備えている。第１ホール素子６１と、第２ホール素子６２とは、周方向において機械角で９０°（π／２）ずれた箇所に位置する。また、半導体装置９の内部若しくは半導体装置９の外部には、第１ホール素子６１に対するアンプ部９５や、第２ホール素子６２に対するアンプ部９６が設けられている。
また、マグネット２０と、感磁センサ４、第１ホール素子６１、及び第２ホール素子６２を含む固定体３とは、回転角度位置を検出するための検出素子を構成する。
また、マグネット２０と、感磁センサ４、第１ホール素子６１、及び第２ホール素子６２を含む固定体３とは、回転角度位置を検出するための検出素子を構成する。
感磁センサ４は、磁気抵抗素子のセンサＩＣであるチップ４０（感磁センサ側チップ）として構成されている。
チップ４０は、内部に、素子基板４５と、マグネット２０の位相に対して互いに９０°（π／２）の位相差を有する２相の感磁膜（Ａ相（ＳＩＮ）の感磁膜、及びＢ相（ＣＯＳ）の感磁膜）とを備えている。つまり、感磁センサ４は、可動被検出物の変位に対応したＡ相センサ（Ａ相の感磁膜）及びＢ相センサ（Ｂ相の感磁膜）を含む。
Ａ相の感磁膜は、１８０°（π）の位相差をもって回転体２の移動検出を行う＋Ａ相（ＳＩＮ＋）の感磁膜４３、及び−Ａ相（ＳＩＮ−）の感磁膜４１を備えている。また、Ｂ相の感磁膜は、１８０°（π）の位相差をもって回転体２の移動検出を行う＋Ｂ相（ＣＯＳ＋）の感磁膜４４、及び−Ｂ相（ＣＯＳ−）の感磁膜４２を備えている。つまり、Ａ相センサからは正弦波状のＡ相信号（ｓｉｎ）が出力され、Ｂ相センサからは正弦波状のＢ相信号（ｃｏｓ）が出力される。また、Ａ相信号とＢ相信号との位相差は、略π／２となる。
チップ４０は、内部に、素子基板４５と、マグネット２０の位相に対して互いに９０°（π／２）の位相差を有する２相の感磁膜（Ａ相（ＳＩＮ）の感磁膜、及びＢ相（ＣＯＳ）の感磁膜）とを備えている。つまり、感磁センサ４は、可動被検出物の変位に対応したＡ相センサ（Ａ相の感磁膜）及びＢ相センサ（Ｂ相の感磁膜）を含む。
Ａ相の感磁膜は、１８０°（π）の位相差をもって回転体２の移動検出を行う＋Ａ相（ＳＩＮ＋）の感磁膜４３、及び−Ａ相（ＳＩＮ−）の感磁膜４１を備えている。また、Ｂ相の感磁膜は、１８０°（π）の位相差をもって回転体２の移動検出を行う＋Ｂ相（ＣＯＳ＋）の感磁膜４４、及び−Ｂ相（ＣＯＳ−）の感磁膜４２を備えている。つまり、Ａ相センサからは正弦波状のＡ相信号（ｓｉｎ）が出力され、Ｂ相センサからは正弦波状のＢ相信号（ｃｏｓ）が出力される。また、Ａ相信号とＢ相信号との位相差は、略π／２となる。
＋Ａ相の感磁膜４３及び−Ａ相の感磁膜４１は、図４Ａに示すブリッジ回路を構成している。これらは、一方端が電源端子４８（Ｖｃｃ）に接続され、他方端がグランド端子４８（ＧＮＤ）に接続されている。＋Ａ相の感磁膜４３の中点位置には、＋Ａ相が出力される出力端子４８（＋Ａ）が設けられている。−Ａ相の感磁膜４１の中点位置には、−Ａ相が出力される出力端子４８（−Ａ）が設けられている。
また、＋Ｂ相の感磁膜４４及び−Ｂ相の感磁膜４２も、＋Ａ相の感磁膜４４及び−Ａ相の感磁膜４１と同様、図４Ｂに示すブリッジ回路を構成している。これらは、一方端が電源端子４８（Ｖｃｃ）に接続され、他方端がグランド端子４８（ＧＮＤ）に接続されている。＋Ｂ相の感磁膜４４の中点位置には、＋Ｂ相が出力される出力端子４８（＋Ｂ）が設けられている。−Ｂ相の感磁膜４２の中点位置には、−Ｂ相が出力される出力端子４８（−Ｂ）が設けられている。
また、＋Ｂ相の感磁膜４４及び−Ｂ相の感磁膜４２も、＋Ａ相の感磁膜４４及び−Ａ相の感磁膜４１と同様、図４Ｂに示すブリッジ回路を構成している。これらは、一方端が電源端子４８（Ｖｃｃ）に接続され、他方端がグランド端子４８（ＧＮＤ）に接続されている。＋Ｂ相の感磁膜４４の中点位置には、＋Ｂ相が出力される出力端子４８（＋Ｂ）が設けられている。−Ｂ相の感磁膜４２の中点位置には、−Ｂ相が出力される出力端子４８（−Ｂ）が設けられている。
感磁センサ４は、図２に示すように、マグネット２０の回転中心軸線Ｌ上に配置されており、マグネット２０の着磁境界部分に回転軸線方向Ｌで対向している。
このため、感磁センサ４の感磁膜４１〜４４は、各感磁膜４１〜４４の抵抗値の飽和感度領域以上の磁界強度で、着磁面２１の面内方向で向きが変化する回転磁界を検出することができる。すなわち、着磁境界線部分では、各感磁膜４１〜４４の抵抗値の飽和感度領域以上の磁界強度で面内方向の向きが変化する回転磁界が発生する。ここで、飽和感度領域とは、一般的に、抵抗値変化量ｋが、磁界強度Ｈと近似的に「ｋ∝Ｈ2」の式で表すことができる領域以外の領域をいう。
また、飽和感度領域以上の磁界強度で回転磁界（磁気ベクトルの回転）の方向を検出する際の原理は、感磁膜４１〜４４に通電した状態で、抵抗値が飽和する磁界強度を印加したとき、磁界と電流方向がなす角度θと、感磁膜４１〜４４の抵抗値Ｒとの間には、下記の式（０）で示す関係があることを利用するものである：
Ｒ＝Ｒ０−ｋ×ｓｉｎ２θ …… 式（０）
ここで、Ｒ０は無磁界中での抵抗値、ｋは抵抗値変化量（飽和感度領域以上のときは定数となる。）を示す。
このような原理に基づいて回転磁界を検出すれば、角度θが変化すると抵抗値Ｒが正弦波に沿って変化する。このため、波形品質の高いＡ相信号の出力及びＢ相信号の出力を得ることができる。
このため、感磁センサ４の感磁膜４１〜４４は、各感磁膜４１〜４４の抵抗値の飽和感度領域以上の磁界強度で、着磁面２１の面内方向で向きが変化する回転磁界を検出することができる。すなわち、着磁境界線部分では、各感磁膜４１〜４４の抵抗値の飽和感度領域以上の磁界強度で面内方向の向きが変化する回転磁界が発生する。ここで、飽和感度領域とは、一般的に、抵抗値変化量ｋが、磁界強度Ｈと近似的に「ｋ∝Ｈ2」の式で表すことができる領域以外の領域をいう。
また、飽和感度領域以上の磁界強度で回転磁界（磁気ベクトルの回転）の方向を検出する際の原理は、感磁膜４１〜４４に通電した状態で、抵抗値が飽和する磁界強度を印加したとき、磁界と電流方向がなす角度θと、感磁膜４１〜４４の抵抗値Ｒとの間には、下記の式（０）で示す関係があることを利用するものである：
Ｒ＝Ｒ０−ｋ×ｓｉｎ２θ …… 式（０）
ここで、Ｒ０は無磁界中での抵抗値、ｋは抵抗値変化量（飽和感度領域以上のときは定数となる。）を示す。
このような原理に基づいて回転磁界を検出すれば、角度θが変化すると抵抗値Ｒが正弦波に沿って変化する。このため、波形品質の高いＡ相信号の出力及びＢ相信号の出力を得ることができる。
（感磁センサ４からアンプ部９０への信号経路の構成）
図５により、本発明の実施の形態に係るエンコーダ部１０における感磁センサ４からアンプ部９０への信号経路について説明する。
図５Ａ、図５Ｂは、両面基板５（回路基板）に対する感磁センサ４及び半導体装置９の実装構造を示す説明図、及び両面基板５（回路基板）の配線パターン等を示す説明図である。なお、図５Ｂには配線パターンのうち、本実施形態に関する配線パターンのみを示している。また、図５Ｂでは、両面基板５の一方面５０１に形成された配線パターンを実線で示し、両面基板５の他方面５０２に形成された配線パターンを一点鎖線で示している。また、図５Ｂは、感磁センサ４を点線で示し、半導体装置９を二点鎖線で示している。
図５により、本発明の実施の形態に係るエンコーダ部１０における感磁センサ４からアンプ部９０への信号経路について説明する。
図５Ａ、図５Ｂは、両面基板５（回路基板）に対する感磁センサ４及び半導体装置９の実装構造を示す説明図、及び両面基板５（回路基板）の配線パターン等を示す説明図である。なお、図５Ｂには配線パターンのうち、本実施形態に関する配線パターンのみを示している。また、図５Ｂでは、両面基板５の一方面５０１に形成された配線パターンを実線で示し、両面基板５の他方面５０２に形成された配線パターンを一点鎖線で示している。また、図５Ｂは、感磁センサ４を点線で示し、半導体装置９を二点鎖線で示している。
図３及び図５Ａに示すように、本実施形態のエンコーダ部１０において、感磁センサ４は、チップ４０と、チップ４０に電気的に接続された複数の出力端子４８（＋Ａ）、４８（−Ａ）、４８（＋Ｂ）、４８（−Ｂ）とを備えている。
チップ４０と、出力端子４８（＋Ａ）、４８（−Ａ）、４８（＋Ｂ）、４８（−Ｂ）とは、感磁センサ側配線４７（＋Ａ）、４７（−Ａ）、４７（＋Ｂ）、４７（−Ｂ）によって電気的に接続されている。
チップ４０と、出力端子４８（＋Ａ）、４８（−Ａ）、４８（＋Ｂ）、４８（−Ｂ）とは、感磁センサ側配線４７（＋Ａ）、４７（−Ａ）、４７（＋Ｂ）、４７（−Ｂ）によって電気的に接続されている。
感磁センサ４において、本実施形態における「第１出力端子」「第２出力端子」「感磁センサ側第１配線」及び「感磁センサ側第２配線」は、以下のように対応する。
Ａ相用：
感磁センサ４の第１出力端子＝出力端子４８（＋Ａ）
感磁センサ４の第２出力端子＝出力端子４８（−Ａ）
感磁センサ側第１配線＝感磁センサ側配線４７（＋Ａ）
感磁センサ側第２配線＝感磁センサ側配線４７（−Ａ）
Ｂ相用：
感磁センサ４の第１出力端子＝出力端子４８（＋Ｂ）
感磁センサ４の第２出力端子＝出力端子４８（−Ｂ）
感磁センサ側第１配線＝感磁センサ側配線４７（＋Ｂ）
感磁センサ側第２配線＝感磁センサ側配線４７（−Ｂ）
Ａ相用：
感磁センサ４の第１出力端子＝出力端子４８（＋Ａ）
感磁センサ４の第２出力端子＝出力端子４８（−Ａ）
感磁センサ側第１配線＝感磁センサ側配線４７（＋Ａ）
感磁センサ側第２配線＝感磁センサ側配線４７（−Ａ）
Ｂ相用：
感磁センサ４の第１出力端子＝出力端子４８（＋Ｂ）
感磁センサ４の第２出力端子＝出力端子４８（−Ｂ）
感磁センサ側第１配線＝感磁センサ側配線４７（＋Ｂ）
感磁センサ側第２配線＝感磁センサ側配線４７（−Ｂ）
また、半導体装置９は、アンプ部９０（アンプ部９０（＋Ａ）、９０（−Ａ）、９０（＋Ｂ）、９０（−Ｂ））を備えたチップ９７と、チップ９７に電気的に接続された複数の入力端子９８（＋Ａ）、９８（−Ａ）、９８（＋Ｂ）、９８（−Ｂ）とを含んでいる。チップ９７と入力端子９８（＋Ａ）、９８（−Ａ）、９８（＋Ｂ）、９８（−Ｂ）とは、アンプ側配線９３（＋Ａ）、９３（−Ａ）、９３（＋Ｂ）、９３（−Ｂ）によって電気的に接続されている。
半導体装置９において、本実施形態における「第１入力端子」「第２入力端子」「アンプ側第１配線」及び「アンプ側第２配線」は、以下のように対応する。
Ａ相用：
半導体装置９の第１入力端子＝入力端子９８（＋Ａ）
半導体装置９の第２入力端子＝入力端子９８（−Ａ）
アンプ側第１配線＝アンプ側配線９３（＋Ａ）
アンプ側第２配線＝アンプ側配線９３（−Ａ）
Ｂ相用：
半導体装置９の第１入力端子＝入力端子９８（＋Ｂ）
半導体装置９の第２入力端子＝入力端子９８（−Ｂ）
アンプ側第１配線＝アンプ側配線９３（＋Ｂ）
アンプ側第２配線＝アンプ側配線９３（−Ｂ）
Ａ相用：
半導体装置９の第１入力端子＝入力端子９８（＋Ａ）
半導体装置９の第２入力端子＝入力端子９８（−Ａ）
アンプ側第１配線＝アンプ側配線９３（＋Ａ）
アンプ側第２配線＝アンプ側配線９３（−Ａ）
Ｂ相用：
半導体装置９の第１入力端子＝入力端子９８（＋Ｂ）
半導体装置９の第２入力端子＝入力端子９８（−Ｂ）
アンプ側第１配線＝アンプ側配線９３（＋Ｂ）
アンプ側第２配線＝アンプ側配線９３（−Ｂ）
本実施形態では、感磁センサ４と半導体装置９とを電気的に接続するにあたって、両面基板５が用いられている。両面基板５は、フェノール基板やガラス−エポキシ基板等の基板本体の両面に銅箔等で配線が形成され、各部が実装されている。
具体的には、両面基板５の一方面５０１側には感磁センサ４が実装され、他方面５０２側には半導体装置９が実装されている。両面基板５は、厚さ方向（矢印Ｔで示す方向）をマグネット２０の回転中心軸線Ｌ方向に向けている。
具体的には、両面基板５の一方面５０１側には感磁センサ４が実装され、他方面５０２側には半導体装置９が実装されている。両面基板５は、厚さ方向（矢印Ｔで示す方向）をマグネット２０の回転中心軸線Ｌ方向に向けている。
感磁センサ４と半導体装置９とは、少なくとも一部同士が両面基板５の厚さ方向において重なる位置に配置されている。また、感磁センサ４及び半導体装置９は、一方を両面基板５の厚さ方向に平行投影した領域の内側に位置するように配置されている。本実施形態では、半導体装置９の平面サイズは、感磁センサ４の平面サイズより大である。また、感磁センサ４は、半導体装置９を両面基板５の厚さ方向に平行投影した領域の内側に位置するように配置されている。両面基板５は、感磁センサ４の中心（チップ４０）、及び半導体装置９の中心（チップ９７）が回転中心軸線Ｌ上に位置するように配置されている。
なお、感磁センサ４の平面サイズが半導体装置９の平面サイズより大きくてもよい。この場合、半導体装置９は、感磁センサ４を両面基板５の厚さ方向に平行投影した領域の内側に配置される。
なお、感磁センサ４の平面サイズが半導体装置９の平面サイズより大きくてもよい。この場合、半導体装置９は、感磁センサ４を両面基板５の厚さ方向に平行投影した領域の内側に配置される。
また、エンコーダ部１０において、感磁センサ４と半導体装置９とは、両面基板５に形成された複数のスルーホール５０を介して電気的に接続されている。また、複数のスルーホール５０は、感磁センサ４及び半導体装置９の少なくとも一方と両面基板５の厚さ方向において重なる位置に形成されている。
本実施形態において、複数のスルーホール５０は、感磁センサ４と両面基板５の厚さ方向において重なる位置に形成されている。このため、複数のスルーホール５０は、感磁センサ４及び半導体装置９の双方と、両面基板５の厚さ方向において重なる位置に形成されている。
本実施形態において、複数のスルーホール５０は、感磁センサ４と両面基板５の厚さ方向において重なる位置に形成されている。このため、複数のスルーホール５０は、感磁センサ４及び半導体装置９の双方と、両面基板５の厚さ方向において重なる位置に形成されている。
（両面基板５の詳細構成）
以下、図３及び図５Ａ、図５Ｂを参照して、両面基板５のランドや配線等を説明する。両面基板５は、一方面５０１に、感磁センサ４が実装される複数のランド５１と、ランド５１から延在する複数の配線５２とが形成されている。また、複数の配線５２の各々の先端部にスルーホール５０が形成されている。
以下、図３及び図５Ａ、図５Ｂを参照して、両面基板５のランドや配線等を説明する。両面基板５は、一方面５０１に、感磁センサ４が実装される複数のランド５１と、ランド５１から延在する複数の配線５２とが形成されている。また、複数の配線５２の各々の先端部にスルーホール５０が形成されている。
本実施形態において、複数のランド５１には、ランド５１（Ｖｃｃ）と、ランド５１（ＧＮＤ）とが含まれている。ランド５１（Ｖｃｃ）は、感磁センサ４の電源端子４８（Ｖｃｃ）が実装される電源端子用のランドである。ランド５１（ＧＮＤ）は、感磁センサ４のグランド端子４８（ＧＮＤ）が実装されるグランド端子用のランドである。
また、複数のランド５１には、ランド５１（＋Ａ）と、ランド５１（−Ａ）と、ランド５１（＋Ｂ）と、ランド５１（−Ｂ）とが含まれている。
ランド５１（＋Ａ）は、感磁センサ４の出力端子４８（＋Ａ）が実装される＋Ａ相用のランドである。ランド５１（−Ａ）は、感磁センサ４の出力端子４８（−Ａ）が実装される−Ａ相用のランドである。ランド５１（＋Ｂ）は、感磁センサ４の出力端子４８（＋Ｂ）が実装される＋Ｂ相用のランドである。ランド５１（−Ｂ）は、感磁センサ４の出力端子４８（−Ｂ）が実装される−Ｂ相用のランドである。
また、複数のランド５１には、ランド５１（＋Ａ）と、ランド５１（−Ａ）と、ランド５１（＋Ｂ）と、ランド５１（−Ｂ）とが含まれている。
ランド５１（＋Ａ）は、感磁センサ４の出力端子４８（＋Ａ）が実装される＋Ａ相用のランドである。ランド５１（−Ａ）は、感磁センサ４の出力端子４８（−Ａ）が実装される−Ａ相用のランドである。ランド５１（＋Ｂ）は、感磁センサ４の出力端子４８（＋Ｂ）が実装される＋Ｂ相用のランドである。ランド５１（−Ｂ）は、感磁センサ４の出力端子４８（−Ｂ）が実装される−Ｂ相用のランドである。
複数の配線５２には、配線５２（Ｖｃｃ）と、配線５２（ＧＮＤ）とが含まれている。配線５２（Ｖｃｃ）は、感磁センサ４の電源端子４８（Ｖｃｃ）が電気的に接続される電源端子用の配線である。配線５２（ＧＮＤ）は、感磁センサ４のグランド端子４８（ＧＮＤ）が電気的に接続されるグランド端子用の配線である。
また、複数の配線５２には、配線５２（＋Ａ）と、配線５２（−Ａ）と、配線５２（＋Ｂ）と、配線５２（−Ｂ）とが含まれている。配線５２（＋Ａ）は、感磁センサ４の出力端子４８（＋Ａ）が電気的に接続される＋Ａ相用の配線である。配線５２（−Ａ）は、感磁センサ４の出力端子４８（−Ａ）が電気的に接続される−Ａ相用の配線である。配線５２（＋Ｂ）は、感磁センサ４の出力端子４８（＋Ｂ）が電気的に接続される＋Ｂ相用の配線である。配線５２（−Ｂ）は、感磁センサ４の出力端子４８（−Ｂ）が電気的に接続される−Ｂ相用の配線である。
また、複数の配線５２には、配線５２（＋Ａ）と、配線５２（−Ａ）と、配線５２（＋Ｂ）と、配線５２（−Ｂ）とが含まれている。配線５２（＋Ａ）は、感磁センサ４の出力端子４８（＋Ａ）が電気的に接続される＋Ａ相用の配線である。配線５２（−Ａ）は、感磁センサ４の出力端子４８（−Ａ）が電気的に接続される−Ａ相用の配線である。配線５２（＋Ｂ）は、感磁センサ４の出力端子４８（＋Ｂ）が電気的に接続される＋Ｂ相用の配線である。配線５２（−Ｂ）は、感磁センサ４の出力端子４８（−Ｂ）が電気的に接続される−Ｂ相用の配線である。
複数のスルーホール５０には、スルーホール５０（Ｖｃｃ）と、スルーホール５０（ＧＮＤ）とが含まれている。スルーホール５０（Ｖｃｃ）は、感磁センサ４の電源端子４８（Ｖｃｃ）が電気的に接続される電源端子用のスルーホールである。スルーホール５０（ＧＮＤ）は、感磁センサ４のグランド端子４８（ＧＮＤ）が電気的に接続されるグランド端子用のスルーホールである。
また、複数のスルーホール５０には、スルーホール５０（＋Ａ）と、スルーホール５０（−Ａ）と、スルーホール５０（＋Ｂ）と、スルーホール５０（−Ｂ）とが含まれている。スルーホール５０（＋Ａ）は、感磁センサ４の出力端子４８（＋Ａ）が電気的に接続される＋Ａ相用のスルーホールである。スルーホール５０（−Ａ）は、感磁センサ４の出力端子４８（−Ａ）が電気的に接続される−Ａ相用のスルーホールである。スルーホール５０（＋Ｂ）は、感磁センサ４の出力端子４８（＋Ｂ）が電気的に接続される＋Ｂ相用のスルーホールである。スルーホール５０（−Ｂ）は、感磁センサ４の出力端子４８（−Ｂ）が電気的に接続される−Ｂ相用のスルーホールである。
また、複数のスルーホール５０には、スルーホール５０（＋Ａ）と、スルーホール５０（−Ａ）と、スルーホール５０（＋Ｂ）と、スルーホール５０（−Ｂ）とが含まれている。スルーホール５０（＋Ａ）は、感磁センサ４の出力端子４８（＋Ａ）が電気的に接続される＋Ａ相用のスルーホールである。スルーホール５０（−Ａ）は、感磁センサ４の出力端子４８（−Ａ）が電気的に接続される−Ａ相用のスルーホールである。スルーホール５０（＋Ｂ）は、感磁センサ４の出力端子４８（＋Ｂ）が電気的に接続される＋Ｂ相用のスルーホールである。スルーホール５０（−Ｂ）は、感磁センサ４の出力端子４８（−Ｂ）が電気的に接続される−Ｂ相用のスルーホールである。
また、両面基板５の他方面５０２には、半導体装置９が実装される複数のランド５３と、ランド５３から延在する複数の配線５４とが形成されている。複数の配線５４の先端部は、一対一の関係をもって、複数の配線５２の各々の先端部に重なっている。この重なり部分には、スルーホール５０が形成されている。
複数のランド５３には、＋Ａ相用のランド５３（＋Ａ）と、−Ａ相用のランド５３（−Ａ）と、＋Ｂ相用のランド５３（＋Ｂ）と、−Ｂ相用のランド５３（−Ｂ）とが含まれている。＋Ａ相用のランド５３（＋Ａ）は、感磁センサ４の出力端子４８（＋Ａ）に対応する。−Ａ相用のランド５３（−Ａ）は、感磁センサ４の出力端子４８（−Ａ）に対応する。＋Ｂ相用のランド５３（＋Ｂ）は、感磁センサ４の出力端子４８（＋Ｂ）に対応する。−Ｂ相用のランド５３（−Ｂ）は、感磁センサ４の出力端子４８（−Ｂ）に対応する。
また、ランド５３のうち、ランド５３（＋Ａ）には、半導体装置９のアンプ部９０（＋Ａ）に電気的に接続する入力端子９８（＋Ａ）が実装されている。また、ランド５３（−Ａ）には、半導体装置９のアンプ部９０（−Ａ）に電気的に接続する入力端子９８（−Ａ）が実装されている。また、ランド５３（＋Ｂ）には、半導体装置９のアンプ部９０（＋Ｂ）に電気的に接続する入力端子９８（＋Ｂ）が実装されている。また、ランド５３（−Ｂ）には、半導体装置９のアンプ部９０（−Ｂ）に電気的に接続する入力端子９８（−Ｂ）が実装されている。
また、ランド５３のうち、ランド５３（＋Ａ）には、半導体装置９のアンプ部９０（＋Ａ）に電気的に接続する入力端子９８（＋Ａ）が実装されている。また、ランド５３（−Ａ）には、半導体装置９のアンプ部９０（−Ａ）に電気的に接続する入力端子９８（−Ａ）が実装されている。また、ランド５３（＋Ｂ）には、半導体装置９のアンプ部９０（＋Ｂ）に電気的に接続する入力端子９８（＋Ｂ）が実装されている。また、ランド５３（−Ｂ）には、半導体装置９のアンプ部９０（−Ｂ）に電気的に接続する入力端子９８（−Ｂ）が実装されている。
複数の配線５４には、配線５４（＋Ａ）と、配線５４（−Ａ）と、配線５４（＋Ｂ）と、配線５４（−Ｂ）とが含まれている。配線５４（＋Ａ）は、感磁センサ４の出力端子４８（＋Ａ）に対応する＋Ａ相用の配線である。配線５４（−Ａ）は、感磁センサ４の出力端子４８（−Ａ）に対応する−Ａ相用の配線である。配線５４（＋Ｂ）は、感磁センサ４の出力端子４８（＋Ｂ）に対応する＋Ｂ相用の配線である。配線５４（−Ｂ）は、感磁センサ４の出力端子４８（−Ｂ）に対応する−Ｂ相用の配線である。
また、配線５４のうち、配線５４（＋Ａ）と配線５２（＋Ａ）との重なり部分にはスルーホール５０（＋Ａ）が形成されている。また、配線５４（−Ａ）と配線５２（−Ａ）との重なり部分にはスルーホール５０（−Ａ）が形成されている。また、配線５４（＋Ｂ）と配線５２（＋Ｂ）との重なり部分にはスルーホール５０（＋Ｂ）が形成されている。また、配線５４（−Ｂ）と配線５２（−Ｂ）との重なり部分にはスルーホール５０（−Ｂ）が形成されている。
また、配線５４のうち、配線５４（＋Ａ）と配線５２（＋Ａ）との重なり部分にはスルーホール５０（＋Ａ）が形成されている。また、配線５４（−Ａ）と配線５２（−Ａ）との重なり部分にはスルーホール５０（−Ａ）が形成されている。また、配線５４（＋Ｂ）と配線５２（＋Ｂ）との重なり部分にはスルーホール５０（＋Ｂ）が形成されている。また、配線５４（−Ｂ）と配線５２（−Ｂ）との重なり部分にはスルーホール５０（−Ｂ）が形成されている。
なお、両面基板５の他方面５０２では、ランド５５（ＶＣＣ）及びランド５５（ＧＮＤ）が、他のランド５３から離間してスルーホール５０（ＶＣＣ）、及びスルーホール５０（ＧＮＤ）と重なる位置のみに形成されている。ランド５５（ＶＣＣ）は、感磁センサ４の電源端子４８（ＶＣＣ）が接続されるランドである。ランド５５（ＧＮＤ）は、感磁センサ４のグランド端子４８（ＧＮＤ）が接続されるランドである。
また、エンコーダ部１０において、本実施形態における「感磁センサ用第１ランド」及び「感磁センサ用第２ランド」は以下のように対応する。
Ａ相用：
感磁センサ用第１ランド＝ランド５１（＋Ａ）
感磁センサ用第２ランド＝ランド５１（−Ａ）
Ｂ相用：
感磁センサ用第１ランド＝ランド５１（＋Ｂ）
感磁センサ用第２ランド＝ランド５１（−Ｂ）
Ａ相用：
感磁センサ用第１ランド＝ランド５１（＋Ａ）
感磁センサ用第２ランド＝ランド５１（−Ａ）
Ｂ相用：
感磁センサ用第１ランド＝ランド５１（＋Ｂ）
感磁センサ用第２ランド＝ランド５１（−Ｂ）
また、本実施形態における「第１スルーホール」及び「第２スルーホール」は以下のように対応する。
Ａ相用：
第１スルーホール＝スルーホール５０（＋Ａ）
第２スルーホール＝スルーホール５０（−Ａ）
Ｂ相用：
第１スルーホール＝スルーホール５０（＋Ｂ）
第２スルーホール＝スルーホール５０（−Ｂ）
Ａ相用：
第１スルーホール＝スルーホール５０（＋Ａ）
第２スルーホール＝スルーホール５０（−Ａ）
Ｂ相用：
第１スルーホール＝スルーホール５０（＋Ｂ）
第２スルーホール＝スルーホール５０（−Ｂ）
また、本実施形態における「半導体装置用第１ランド」及び「半導体装置用第２ランド」は以下のように対応する。
Ａ相用：
半導体装置用第１ランド＝ランド５３（＋Ａ）
半導体装置用第２ランド＝ランド５３（−Ａ）
Ｂ相用：
半導体装置用第１ランド＝ランド５３（＋Ｂ）
半導体装置用第２ランド＝ランド５３（−Ｂ）
Ａ相用：
半導体装置用第１ランド＝ランド５３（＋Ａ）
半導体装置用第２ランド＝ランド５３（−Ａ）
Ｂ相用：
半導体装置用第１ランド＝ランド５３（＋Ｂ）
半導体装置用第２ランド＝ランド５３（−Ｂ）
（Ａ相における誘導電圧対策）
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態に係るエンコーダ部１０のＡ相において、誘導電圧を回路により効果的に打ち消すための構成について説明する。
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態に係るエンコーダ部１０のＡ相において、誘導電圧を回路により効果的に打ち消すための構成について説明する。
まず、エンコーダ部１０に用いた両面基板５において、感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ａ））と、感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ａ））とを結ぶ仮想線が延在する方向について説明する。ここで、感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ａ））は、一方面５０１側で感磁センサ４の第１出力端子（出力端子４８（＋Ａ））が電気的に接続される。感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ａ））は、一方面５０１側で感磁センサ４において第１出力端子（出力端子４８（＋Ａ））と対を成す第２出力端子（出力端子４８（−Ａ））が電気的に接続される。
この方向においては、他方面５０２側で感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ａ））に電気的に接続される半導体装置用の第１ランド（ランド５３（＋Ａ））に対して他方面５０２側で感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ａ））に電気的に接続される半導体装置用第２ランド（ランド５３（−Ａ））が位置する方向は、感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ａ））に対して感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ａ））が位置する方向と反対である。
この方向においては、他方面５０２側で感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ａ））に電気的に接続される半導体装置用の第１ランド（ランド５３（＋Ａ））に対して他方面５０２側で感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ａ））に電気的に接続される半導体装置用第２ランド（ランド５３（−Ａ））が位置する方向は、感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ａ））に対して感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ａ））が位置する方向と反対である。
より具体的には、両面基板５の他方面５０２で、＋Ａ相用の配線５４（＋Ａ）は、スルーホール５０（＋Ａ）からスルーホール５０（−Ａ）が位置する側に延在する。また、−Ａ相用の配線５４（−Ａ）は、スルーホール５０（−Ａ）からスルーホール５０（＋Ａ）が位置する側に延在している。このため、Ａ相用において、感磁センサ４の感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ａ））と、感磁センサ４の感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ａ））とを結ぶ仮想線が延在する方向において、半導体装置用第１ランド（ランド５３（＋Ａ））に対して半導体装置用第２ランド（ランド５３（−Ａ））が位置する方向は、感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ａ））に対して感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ａ））が位置する方向と反対である。すなわち、感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ａ））から半導体装置用第１ランド（ランド５３（＋Ａ））への伝送経路と、感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ａ））から半導体装置用第２ランド（ランド５３（−Ａ））への伝送経路とは、途中で位置が切り換わっている。
ここで、本実施形態において、マグネット２０が回転した際に、主に、以下の第１誘導電圧、第２誘導電圧、及び第３誘導電圧が発生する。第１誘導電圧は、感磁センサ４においてチップ４０と出力端子４８（＋Ａ）、４８（−Ａ）との間の配線４７（＋Ａ）、４７（−Ａ）がマグネット２０の磁束と鎖交することにより発生する誘導電圧である。第２誘導電圧は、スルーホール５０（＋Ａ）、５０（−Ａ）がマグネット２０の磁束と鎖交することにより発生する誘導電圧である。第３誘導電圧は、半導体装置９のチップ９７と入力端子９８（−Ａ）、入力端子９８（−Ａ）との間の配線９３（＋Ａ）、及び配線９３（−Ａ）がマグネット２０の磁束と鎖交することにより発生する誘導電圧である。
しかしながら、これらの、第１誘導電圧、第２誘導電圧、及び第３誘導電圧は、上述の構成により、いずか１つの誘導電圧と他の２つの誘導電圧とが打ち消すことになる。つまり、本実施形態では、感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ａ））から半導体装置用第１ランド（ランド５３（＋Ａ））への伝送経路と、感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ａ））から半導体装置用第２ランド（ランド５３（−Ａ））への伝送経路とは、両面基板５の他方面５０２で位置が切り換わっている。このため、第３誘導電圧を、第１誘導電圧と第２誘導電圧とによって打ち消すことができる。
しかしながら、これらの、第１誘導電圧、第２誘導電圧、及び第３誘導電圧は、上述の構成により、いずか１つの誘導電圧と他の２つの誘導電圧とが打ち消すことになる。つまり、本実施形態では、感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ａ））から半導体装置用第１ランド（ランド５３（＋Ａ））への伝送経路と、感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ａ））から半導体装置用第２ランド（ランド５３（−Ａ））への伝送経路とは、両面基板５の他方面５０２で位置が切り換わっている。このため、第３誘導電圧を、第１誘導電圧と第２誘導電圧とによって打ち消すことができる。
また、回転中心軸線Ｌ方向からみたとき、半導体装置用第１ランド（ランド５３（＋Ａ））と半導体装置用第２ランド（ランド５３（−Ａ））とを結ぶ仮想線、第１スルーホール（スルーホール５０（＋Ａ））と第２スルーホール（スルーホール５０（−Ａ））とを結ぶ仮想線、及び感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ａ））と感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ａ））とを結ぶ仮想線のうちの少なくとも２本の仮想線は、平行に延在している。このため、第１誘導電圧、第２誘導電圧及び第３誘導電圧のうちの少なくとも２つの誘導電圧の位相を合わせることができる。よって、誘導電圧同士を互いに相殺させるのに適している。
本実施形態では、第３誘導電圧を第１誘導電圧と第２誘導電圧とによって打ち消す。このため、感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ａ））と感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ａ））とを結ぶ仮想線に対して、第１スルーホール（スルーホール５０（＋Ａ））と第２スルーホール（スルーホール５０（−Ａ））とを結ぶ仮想線、及び感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ａ））と感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ａ））とを結ぶ仮想線のうちの少なくとも一方の仮想線は、平行に延在している。より具体的には、Ａ相では、半導体装置用第１ランド（ランド５３（＋Ａ））と半導体装置用第２ランド（ランド５３（−Ａ））とを結ぶ仮想線と、第１スルーホール（スルーホール５０（＋Ａ））と第２スルーホール（スルーホール５０（−Ａ））とを結ぶ仮想線とが平行に延在している。このため、第２誘導電圧と第３誘導電圧の位相を合わせることができるので、第３誘導電圧を第２誘導電圧によって低減することができる。なお、感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ａ））と感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ａ））とを結ぶ仮想線は、上記の仮想線に対して斜め方向に延在している。しかしながら、その傾きは３０°以下である。よって、第１誘導電圧と第３誘導電圧の位相を近づけることができるため、第３誘導電圧を第１誘導電圧によって低減することができる。
特に本実施形態では、図６に示すように、各ループの断面積と誘導電圧との大きさが比例する。これにより、スルーホール５０（＋Ａ）とスルーホール５０（−Ａ）との間隔を最適化し、感磁センサ４においてチップ４０と出力端子４８（＋Ａ）、（−Ａ）により区画される面積Ｓ４Ａと、スルーホール５０（＋Ａ）、５０（−Ａ）が区画する面積Ｓ５０Ａとの和が、半導体装置９のアンプ部９０（＋Ａ）、９０（−Ａ）のチップ９７と入力端子９８（−Ａ）、（−Ａ）とにより区画される面積Ｓ９Ａと等しく設定されている。このため、伝送経路が途中で切り換わることにより、第３誘導電圧を第１誘導電圧及び第２誘導電圧によって相殺することができる。よって、誘導ノイズの発生を抑制することができる。
（Ｂ相における誘導電圧対策）
また、Ｂ相に関しても、Ａ相と同様な構成である。両面基板５において、一方面５０１側で感磁センサ４の第１出力端子（出力端子４８（＋Ｂ））が電気的に接続される感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ｂ））と、一方面５０１側で感磁センサ４において第１出力端子（出力端子４８（＋Ｂ））と対を成す第２出力端子（出力端子４８（−Ｂ））が電気的に接続される感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ｂ））とを結ぶ仮想線が延在する方向において、他方面５０２側で感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ｂ））に電気的に接続する半導体装置用第１ランド（ランド５３（＋Ｂ））に対して他方面５０２側で感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ｂ））に電気的に接続する半導体装置用第２ランド（ランド５３（−Ｂ））が位置する方向は、感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ｂ））に対して感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ｂ））が位置する方向と反対である。
また、Ｂ相に関しても、Ａ相と同様な構成である。両面基板５において、一方面５０１側で感磁センサ４の第１出力端子（出力端子４８（＋Ｂ））が電気的に接続される感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ｂ））と、一方面５０１側で感磁センサ４において第１出力端子（出力端子４８（＋Ｂ））と対を成す第２出力端子（出力端子４８（−Ｂ））が電気的に接続される感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ｂ））とを結ぶ仮想線が延在する方向において、他方面５０２側で感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ｂ））に電気的に接続する半導体装置用第１ランド（ランド５３（＋Ｂ））に対して他方面５０２側で感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ｂ））に電気的に接続する半導体装置用第２ランド（ランド５３（−Ｂ））が位置する方向は、感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ｂ））に対して感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ｂ））が位置する方向と反対である。
より具体的には、両面基板５の他方面５０２で、＋Ｂ相用の配線５４（＋Ｂ）は、スルーホール５０（＋Ｂ）からスルーホール５０（−Ｂ）が位置する側に延在する。また、−Ｂ相用の配線５４（−Ｂ）は、スルーホール５０（−Ｂ）からスルーホール５０（＋Ｂ）が位置する側に延在している。このため、Ｂ相用において、感磁センサ４の感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ｂ））と、感磁センサ４の感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ｂ））とを結ぶ仮想線が延在する方向において、半導体装置用第１ランド（ランド５３（＋Ｂ））に対して半導体装置用第２ランド（ランド５３（−Ｂ））が位置する方向は、感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ｂ））に対して感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ｂ））が位置する方向と反対である。すなわち、感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ｂ））から半導体装置用第１ランド（ランド５３（＋Ｂ））への伝送経路と、感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ｂ））から半導体装置用第２ランド（ランド５３（−Ｂ））への伝送経路とは、途中で位置が切り換わっている。
従って、マグネット２０が回転した際、感磁センサ４においてチップ４０と出力端子４８（＋Ｂ）、４８（−Ｂ）との間の配線４７（＋Ｂ）、４７（−Ｂ）がマグネット２０の磁束と鎖交することにより発生する第１誘導電圧、スルーホール５０（＋Ｂ）、５０（−Ｂ）がマグネット２０の磁束と鎖交することにより発生する第２誘導電圧、及び半導体装置９のチップ９７と入力端子９８（−Ｂ）、９８（−Ｂ）との間の配線９３（＋Ｂ）、９３（−Ｂ）がマグネット２０の磁束と鎖交することにより発生する第３誘導電圧は、いずれか１つの誘導電圧と他の２つの誘導電圧とが打ち消すことになる。本実施形態では、感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ｂ））から半導体装置用第１ランド（ランド５３（＋Ｂ））への伝送経路と、感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ｂ））から半導体装置用第２ランド（ランド５３（−Ｂ））への伝送経路とは、両面基板５の他方面５０２で位置が切り換わっているため、第３誘導電圧を、第１誘導電圧と第２誘導電圧とによって打ち消すことできる。
また、回転中心軸線Ｌ方向からみたとき、半導体装置用第１ランド（ランド５３（＋Ｂ））と半導体装置用第２ランド（ランド５３（−Ｂ））とを結ぶ仮想線、第１スルーホール（スルーホール５０（＋Ｂ））と第２スルーホール（スルーホール５０（−Ｂ））とを結ぶ仮想線、及び感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ｂ））と感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ｂ））とを結ぶ仮想線のうちの少なくとも２本の仮想線は、平行に延在している。このため、第１誘導電圧、第２誘導電圧、及び第３誘導電圧のうちの少なくとも２つの誘導電圧の位相を合わせることができる。よって、誘導電圧同士を互いに相殺させるのに適している。
本実施形態では、第３誘導電圧を第１誘導電圧と第２誘導電圧とによって打ち消す。このため、感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ｂ））と感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ｂ））とを結ぶ仮想線に対して、第１スルーホール（スルーホール５０（＋Ｂ））と第２スルーホール（スルーホール５０（−Ｂ））とを結ぶ仮想線、及び感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ｂ））と感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ｂ））とを結ぶ仮想線のうちの少なくとも一方の仮想線は、平行に延在している。
より具体的には、Ｂ相では、半導体装置用第１ランド（ランド５３（＋Ｂ））と半導体装置用第２ランド（ランド５３（−Ｂ））とを結ぶ仮想線と、第１スルーホール（スルーホール５０（＋Ｂ））と第２スルーホール（スルーホール５０（−Ｂ））とを結ぶ仮想線とが平行に延在している。このため、第２誘導電圧と第３誘導電圧の位相を合わせることができるので、第３誘導電圧を、第２誘導電圧によって低減することができる。また、感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ａ））と感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ａ））とを結ぶ仮想線は、上記の仮想線に対して平行に延在している。このため、第１誘導電圧と第３誘導電圧の位相を近づけることができる。よって、第３誘導電圧を第１誘導電圧によって低減することができる。
特に本実施形態では、図６に示すように、各ループの断面積と誘導電圧との大きさが比例することから、スルーホール５０（＋Ｂ）とスルーホール５０（−Ｂ）との間隔を最適化し、感磁センサ４においてチップ４０と出力端子４８（＋Ｂ）、（−Ｂ）により区画される面積Ｓ４Ｂと、スルーホール５０（＋Ｂ）、５０（−Ｂ）が区画する面積Ｓ５０Ｂとの和が、半導体装置９のアンプ部９０（＋Ｂ）、９０（−Ｂ）のチップ９７と入力端子９８（−Ｂ）、９８（−Ｂ）とにより区画される面積Ｓ９Ｂと等しく設定されている。このため、伝送経路が途中で切り換わることにより、第３誘導電圧を第１誘導電圧及び第２誘導電圧によって相殺することができる。よって、誘導ノイズの発生を抑制することができる。
以上説明したように、本実施形態のエンコーダ部１０では、一方面５０１側に感磁センサ４が実装され、他方面５０２側に半導体装置９が実装された両面基板５を用い、感磁センサ４と半導体装置９とは、両面基板５のスルーホール５０を介して電気的に接続されている。このため、マグネット２０の周辺に大きなスペースを確保しなくてよい。また、感磁センサ４と半導体装置９とは、少なくとも一部同士が両面基板５の厚さ方向において重なる位置に配置され、且つ、スルーホール５０は、感磁センサ４及び半導体装置９の少なくとも一方と重なる位置に形成されている。
特に本実施形態において、スルーホール５０は、感磁センサ４及び半導体装置９の双方に両面基板５の厚さ方向で重なる位置に形成されている。このため、感磁センサ４から半導体装置９への伝送経路が短くなり、磁束と鎖交する面積が狭くなる。よって、感磁センサ４からの出力の伝送経路で発生する誘導電圧が低くなる。結果として、感磁センサ４からの出力の伝送経路で発生する誘導電圧によるノイズが小さくなり、検出結果への誘導電圧によるノイズの影響を緩和することができる。
特に本実施形態において、スルーホール５０は、感磁センサ４及び半導体装置９の双方に両面基板５の厚さ方向で重なる位置に形成されている。このため、感磁センサ４から半導体装置９への伝送経路が短くなり、磁束と鎖交する面積が狭くなる。よって、感磁センサ４からの出力の伝送経路で発生する誘導電圧が低くなる。結果として、感磁センサ４からの出力の伝送経路で発生する誘導電圧によるノイズが小さくなり、検出結果への誘導電圧によるノイズの影響を緩和することができる。
また、感磁センサ４は、マグネット２０の回転中心軸線上に設けられ、両面基板５は、厚さ方向をマグネット２０の回転中心軸線方向に向けて配置されている。このため、図５Ａに示すように、磁束は両面基板５に沿って形成される。従って、両面基板５に形成されている配線５２、５４のループが磁束と鎖交する分が少ない。このため、感磁センサ４からの出力の伝送経路で発生する誘導ノイズが小さくなる。
また、感磁センサ４の中心、及び半導体装置９の中心が回転中心軸線Ｌ上に位置する。このため、感磁センサ４から半導体装置９への伝送経路を回転中心軸線Ｌ近傍に配置することができる。従って、伝送経路と鎖交する磁束の時間的変化が小さいので、感磁センサ４からの出力の伝送経路で発生する誘導電圧が低い。よって、誘導ノイズを低減することができる。
また、本実施形態では、感磁センサ４から半導体装置９への伝送経路が＋Ａ相と−Ａ相との間で位置が入れ替わり、感磁センサ４から半導体装置９への伝送経路が＋Ｂ相と−Ｂ相との間でも位置が入れ替わっている。従って、両面基板５の構成を変更するだけで、感磁センサ４から半導体装置９に向かうループの向きを逆転させることができる。このため、誘導電圧の極性を途中で反転させて互いに相殺させることができ、誘導ノイズの影響を緩和することができる。
〔信号処理部１００の構成〕
次に、図７Ａを参照して、信号処理部１００により、回転角度位置を補正する際の詳細な構成について説明する。
信号処理部１００は、ＲＡＭやＲＯＭやフラッシュメモリ等の記録媒体を備えた、ＣＰＵ、マイクロコントローラ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ等である。信号処理部１００は、検出素子の信号から回転角度位置を検出する。
より詳しく説明すると、信号処理部１００は、回転角度位置算出部１１０（回転角度位置算出手段）、補正量テーブル１２０、及び補正部１３０（補正手段）を備えている。
次に、図７Ａを参照して、信号処理部１００により、回転角度位置を補正する際の詳細な構成について説明する。
信号処理部１００は、ＲＡＭやＲＯＭやフラッシュメモリ等の記録媒体を備えた、ＣＰＵ、マイクロコントローラ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ等である。信号処理部１００は、検出素子の信号から回転角度位置を検出する。
より詳しく説明すると、信号処理部１００は、回転角度位置算出部１１０（回転角度位置算出手段）、補正量テーブル１２０、及び補正部１３０（補正手段）を備えている。
回転角度位置算出部１１０は、検出素子の信号により回転角度位置を算出する。
具体的には、回転角度位置算出部１１０は、Ａ相信号及びＢ相信号からＸＹ平面上のリサージュ波形を算出し解析することによって、可動被検出物の角度位置θを検出する。この際に、回転角度位置算出部１１０は、第１ホール素子６１と第２ホール素子６２により、Ａ相信号（正弦波信号ｓｉｎ）、Ｂ相信号（正弦波信号ｃｏｓ）のいずれの区間に位置するかを算出する。回転角度位置算出部１１０は、可動被検出物の角度位置θと、この区間とから回転角度位置を算出する。この回転角度位置は、アブソリュート値（絶対値）であり、１周を角度分解能Ｒで分解した値を単位として表した整数値である。この角度分解能Ｒの値は、２０ビットの分解能の検出素子を使用した場合は２＾２０＝１０４８５７６となる。また、この整数値については、符号が１ビット分含まれる２の補数を使用してもよい。
また、回転角度位置算出部１１０は、サンプリング周期Ｔ（秒）間の回転角度位置の変位を角度変位値Ｄ’として算出する。回転角度位置算出部１１０は、つまり、現在のサンプリング時間における回転角度位置と、１つ前のサンプリング時間における回転角度位置の差を角度変位値Ｄ’として算出する。この角度変位値Ｄ’は、例えば１回転を角度分解能Ｒで分割した値を単位とする整数の値となる。つまり、Ｒが１０４８５７６の場合、Ｄが１０４８５７６で１回転を示す値となる。また、サンプリング周期Ｔは、数μ秒〜数百μ秒等の値で、後述するように可変である。
具体的には、回転角度位置算出部１１０は、Ａ相信号及びＢ相信号からＸＹ平面上のリサージュ波形を算出し解析することによって、可動被検出物の角度位置θを検出する。この際に、回転角度位置算出部１１０は、第１ホール素子６１と第２ホール素子６２により、Ａ相信号（正弦波信号ｓｉｎ）、Ｂ相信号（正弦波信号ｃｏｓ）のいずれの区間に位置するかを算出する。回転角度位置算出部１１０は、可動被検出物の角度位置θと、この区間とから回転角度位置を算出する。この回転角度位置は、アブソリュート値（絶対値）であり、１周を角度分解能Ｒで分解した値を単位として表した整数値である。この角度分解能Ｒの値は、２０ビットの分解能の検出素子を使用した場合は２＾２０＝１０４８５７６となる。また、この整数値については、符号が１ビット分含まれる２の補数を使用してもよい。
また、回転角度位置算出部１１０は、サンプリング周期Ｔ（秒）間の回転角度位置の変位を角度変位値Ｄ’として算出する。回転角度位置算出部１１０は、つまり、現在のサンプリング時間における回転角度位置と、１つ前のサンプリング時間における回転角度位置の差を角度変位値Ｄ’として算出する。この角度変位値Ｄ’は、例えば１回転を角度分解能Ｒで分割した値を単位とする整数の値となる。つまり、Ｒが１０４８５７６の場合、Ｄが１０４８５７６で１回転を示す値となる。また、サンプリング周期Ｔは、数μ秒〜数百μ秒等の値で、後述するように可変である。
補正量テーブル１２０は、回転速度に比例して検出素子の信号に重畳される誤差を打ち消すための補正量を、特定回転速度ωにおける１回転を特定の分割数で分割した分割角度位置に対応して記憶する。ここで、上述した誘導電圧による誤差は、回転速度に比例して増える。このため、下記で説明するように、特定回転速度ωにおける補正量を記憶しておけば、実際の回転数との速度比を算出することで、補正値を算出することができる。この特定回転速度ωは、エンコーダ部１０の常用の回転数よりも高く、誘導起電力が大きくなるような回転数、例えば、数千ｒｐｍ以上の値を基準として用いるようにする。また、補正量テーブル１２０は、Ａ相信号テーブル１２１及びＢ相信号テーブル１２２を含んでいる。
この補正量テーブル１２０の詳細については、後述する。
この補正量テーブル１２０の詳細については、後述する。
補正部１３０は、使用状態における回転速度と特定回転速度ωとの速度比を算出する。また、補正部１３０は、現在の回転角度位置から分割角度位置を算出し、この分割角度位置における補正量を、補正量テーブル１２０から読み出す。補正部１３０は、読み出された補正量に、算出された速度比を掛けて、補正値を算出する。補正部１３０は、当該補正値により検出素子の信号を補正する。つまり、誘導電圧による誤差は回転速度に比例するため、補正部１３０は、数千ｒｐｍである特定回転速度ωを基準として、現在の回転速度との速度比を用いて、実際の補正値を算出する。
また、補正部１３０は、使用状態における回転速度と特定回転速度との速度比の算出の際、
特定回転速度ω（ｒｐｍ）は、下記の式（１）の関係であり、
ω＝Ｄ／Ｔ／Ｒ×６０ …… 式（１）
ここで、Ｒは角度分解能、Ｔはサンプリング周期（秒）、Ｄは特定の角度変位値である。
また、この特定回転速度ωにおいて、使用状態における回転速度ω'（現在の回転速度）を、下記の式（２）で算出する
ω'＝（Ｄ'／Ｄ）×ω …… 式（２）
ここで、Ｄ'は、現在のサンプリング時間における角度変位値と１つ前のサンプリング時間における角度変位値との差となる分割角度差分値である。
特定回転速度ω（ｒｐｍ）は、下記の式（１）の関係であり、
ω＝Ｄ／Ｔ／Ｒ×６０ …… 式（１）
ここで、Ｒは角度分解能、Ｔはサンプリング周期（秒）、Ｄは特定の角度変位値である。
また、この特定回転速度ωにおいて、使用状態における回転速度ω'（現在の回転速度）を、下記の式（２）で算出する
ω'＝（Ｄ'／Ｄ）×ω …… 式（２）
ここで、Ｄ'は、現在のサンプリング時間における角度変位値と１つ前のサンプリング時間における角度変位値との差となる分割角度差分値である。
また、補正部１３０は、回転角度位置算出部１１０により算出された回転角度位置から、補正量テーブル１２０用の分割角度位置を算出する。補正部１３０は、後述するように、ビットシフトによりこの算出を高速に実行可能である。
また、補正部１３０は、サンプリング周期が変更された場合、特定回転速度ωのサンプリング周期Ｔと変更されたサンプリング周期Ｔ’の比に対応する周期調整値を算出し、当該周期調整値を適用して補正値を算出する。つまり、サンプリング周期Ｔ’が、特定回転速度ωのサンプリング周期Ｔと同一の場合、周期調整値は１となる。
また、補正部１３０は、最終的な補正値を、下記の式（３）で算出する：
補正値＝補正量×速度比×周期調整値／（特定の丸め値） …… 式（３）
ここで、特定の丸め値は、特定回転速度ωにおける１回転の特定の分割数と、角度分解能Ｒとの関係で決定される値である。たとえば、特定の分割数が２５６で、角度分解能Ｒが２０ビットの場合、特定の丸め値は８１９２となる。
また、補正部１３０は、サンプリング周期が変更された場合、特定回転速度ωのサンプリング周期Ｔと変更されたサンプリング周期Ｔ’の比に対応する周期調整値を算出し、当該周期調整値を適用して補正値を算出する。つまり、サンプリング周期Ｔ’が、特定回転速度ωのサンプリング周期Ｔと同一の場合、周期調整値は１となる。
また、補正部１３０は、最終的な補正値を、下記の式（３）で算出する：
補正値＝補正量×速度比×周期調整値／（特定の丸め値） …… 式（３）
ここで、特定の丸め値は、特定回転速度ωにおける１回転の特定の分割数と、角度分解能Ｒとの関係で決定される値である。たとえば、特定の分割数が２５６で、角度分解能Ｒが２０ビットの場合、特定の丸め値は８１９２となる。
また、補正部１３０は、使用状態における回転数の全範囲で、検出素子の信号を補正する。具体的には、補正部１３０は、上述の使用状態における回転速度ω'が０（ｒｐｍ）から、検出上限の速度の場合まで、信号を補正する。なお、補正部１３０は、回転速度ω'が、特定の速度より低い場合には、信号を補正しないように構成することも可能である。
また、補正部１３０は、補正量テーブル１２０のＡ相信号及びＢ相信号のそれぞれの補正量から、Ａ相信号及びＢ相信号のそれぞれについて補正値を算出して補正する。つまり、補正部１３０は、Ａ相信号については、Ａ相信号テーブル１２１の補正量から補正値を算出する。また、補正部１３０は、Ｂ相信号については、Ｂ相信号テーブル１２２の補正量から補正値を算出する。
また、補正部１３０は、補正量テーブル１２０のＡ相信号及びＢ相信号のそれぞれの補正量から、Ａ相信号及びＢ相信号のそれぞれについて補正値を算出して補正する。つまり、補正部１３０は、Ａ相信号については、Ａ相信号テーブル１２１の補正量から補正値を算出する。また、補正部１３０は、Ｂ相信号については、Ｂ相信号テーブル１２２の補正量から補正値を算出する。
（補正量テーブル１２０の詳細）
ここで、図７Ｂを参照して、補正量テーブル１２０の詳細について説明する。
上述したように、補正量テーブル１２０は、検出素子の信号に重畳される誤差を打ち消すための補正量が記憶されたテーブルである。ここで、検出素子は、Ｓ極とＮ極の磁極が一対着磁されたマグネット２０を有する可動被検出物と、マグネット２０に対向する感磁センサ４が実装された固定体３とを含んでいる。このため、マグネット２０が回転することにより固定体３に誘起される誘導電圧が、回転速度に比例して検出素子の信号に重畳される誤差となる。この誤差は、Ａ相信号とＢ相信号とでは、両面基板５（図３）上のパターンの形状や厚みや配置の誤差等の関係で、異なる値が重畳される。このため、補正量テーブル１２０は、Ａ相信号とＢ相信号それぞれについて、Ａ相信号テーブル１２１とＢ相信号テーブル１２２として記憶される。
また、補正量テーブル１２０では、特定回転速度ωにおけるＡ相信号及びＢ相信号それぞれの誤差の値を補正量として、１回転を特定の分割数で分割した分割角度位置に対応して記憶する。また、この分割角度位置の特定の分割数は、上述の式（１）の角度分解能Ｒよりも小さい値とすることで、記憶媒体の記憶領域を節約できる。たとえば、図７Ｂの例では、特定の分割数を２５６としている。また、この特定の分割数を２のべき乗とすることで、ビット演算により高速に補正値を算出することが可能である。
また、補正量テーブル１２０は、例えば、軸を停止させた状態で検出されたＡ相信号及びＢ相信号それぞれの値と、特定回転速度ωにおいて検出されたＡ相信号及びＢ相信号それぞれの値とを比較して算出することが可能である。図７Ｂの例では、Ａ相信号テーブル１２１とＢ相信号テーブル１２２のそれぞれについて、１回転中の分割角度位置である０〜２５５に対応して、補正量の値がそれぞれ記憶されている。
ここで、図７Ｂを参照して、補正量テーブル１２０の詳細について説明する。
上述したように、補正量テーブル１２０は、検出素子の信号に重畳される誤差を打ち消すための補正量が記憶されたテーブルである。ここで、検出素子は、Ｓ極とＮ極の磁極が一対着磁されたマグネット２０を有する可動被検出物と、マグネット２０に対向する感磁センサ４が実装された固定体３とを含んでいる。このため、マグネット２０が回転することにより固定体３に誘起される誘導電圧が、回転速度に比例して検出素子の信号に重畳される誤差となる。この誤差は、Ａ相信号とＢ相信号とでは、両面基板５（図３）上のパターンの形状や厚みや配置の誤差等の関係で、異なる値が重畳される。このため、補正量テーブル１２０は、Ａ相信号とＢ相信号それぞれについて、Ａ相信号テーブル１２１とＢ相信号テーブル１２２として記憶される。
また、補正量テーブル１２０では、特定回転速度ωにおけるＡ相信号及びＢ相信号それぞれの誤差の値を補正量として、１回転を特定の分割数で分割した分割角度位置に対応して記憶する。また、この分割角度位置の特定の分割数は、上述の式（１）の角度分解能Ｒよりも小さい値とすることで、記憶媒体の記憶領域を節約できる。たとえば、図７Ｂの例では、特定の分割数を２５６としている。また、この特定の分割数を２のべき乗とすることで、ビット演算により高速に補正値を算出することが可能である。
また、補正量テーブル１２０は、例えば、軸を停止させた状態で検出されたＡ相信号及びＢ相信号それぞれの値と、特定回転速度ωにおいて検出されたＡ相信号及びＢ相信号それぞれの値とを比較して算出することが可能である。図７Ｂの例では、Ａ相信号テーブル１２１とＢ相信号テーブル１２２のそれぞれについて、１回転中の分割角度位置である０〜２５５に対応して、補正量の値がそれぞれ記憶されている。
〔回転角度位置検出処理〕
次に、図８により、本発明の実施の形態に係るエンコーダ部１０による回転角度位置検出処理の説明を行う。
本実施形態の回転角度位置検出処理では、現在の回転速度を算出し、この現在の回転速度と特定回転速度との速度比を算出する。この上で、分割角度位置に対応した補正量を補正量テーブル１２０から読み出して、算出された速度比と掛け合わせて補正値を算出する。この補正値により、補正部１３０により回転角度位置を補正する。また、サンプリング周波数が変更された場合は、周期調整値を変更する。
本実施形態の回転角度位置検出処理は、主に信号処理部１００が、記憶媒体に記憶された制御プログラム（図示せず）を、各部と協働しハードウェア資源を用いて実行する。
以下で、図８のフローチャートにより、回転角度位置検出処理の詳細をステップ毎に説明する。
次に、図８により、本発明の実施の形態に係るエンコーダ部１０による回転角度位置検出処理の説明を行う。
本実施形態の回転角度位置検出処理では、現在の回転速度を算出し、この現在の回転速度と特定回転速度との速度比を算出する。この上で、分割角度位置に対応した補正量を補正量テーブル１２０から読み出して、算出された速度比と掛け合わせて補正値を算出する。この補正値により、補正部１３０により回転角度位置を補正する。また、サンプリング周波数が変更された場合は、周期調整値を変更する。
本実施形態の回転角度位置検出処理は、主に信号処理部１００が、記憶媒体に記憶された制御プログラム（図示せず）を、各部と協働しハードウェア資源を用いて実行する。
以下で、図８のフローチャートにより、回転角度位置検出処理の詳細をステップ毎に説明する。
（ステップＳ１０１）
まず、回転角度位置算出部１１０が、回転角度位置算出処理を行う。
回転体２（図２）が１回転すると、感磁センサ４（磁気抵抗素子）からは、図４Ｃに示すＡ相信号（正弦波信号ｓｉｎ）、Ｂ相信号（正弦波信号ｃｏｓ）が２周期分、出力される。回転角度位置算出部１１０は、アンプ部９０（アンプ部９０（＋Ａ）、９０（−Ａ）、９０（＋Ｂ）、９０（−Ｂ））増幅されたこれらのＡ相信号及びＢ相信号から、図４Ｄに示すリサージュ図形を算出し、正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓからθ＝ｔａｎ-1（ｓｉｎ／ｃｏｓ）を算出し、可動被検出物の角度位置θを算出する。また、本実施形態では、マグネット２０の中心からみて９０°（π／２）ずれた位置に第１ホール素子６１及び第２ホール素子６２が配置されている。このため、第１ホール素子６１及び第２ホール素子６２の出力の組合せにより、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。従って、エンコーダ部１０は、感磁センサ４での検出結果、第１ホール素子６１での検出結果、及び第２ホール素子６２での検出結果に基づいて回転体２の絶対角度位置情報として回転角度位置を算出する。これにより、アブソリュート動作を行うことができる。
また、回転角度位置算出部１１０は、現在のサンプリング時間における回転角度位置と、１つ前のサンプリング時間における回転角度位置の差を角度変位値Ｄ’として算出する。
まず、回転角度位置算出部１１０が、回転角度位置算出処理を行う。
回転体２（図２）が１回転すると、感磁センサ４（磁気抵抗素子）からは、図４Ｃに示すＡ相信号（正弦波信号ｓｉｎ）、Ｂ相信号（正弦波信号ｃｏｓ）が２周期分、出力される。回転角度位置算出部１１０は、アンプ部９０（アンプ部９０（＋Ａ）、９０（−Ａ）、９０（＋Ｂ）、９０（−Ｂ））増幅されたこれらのＡ相信号及びＢ相信号から、図４Ｄに示すリサージュ図形を算出し、正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓからθ＝ｔａｎ-1（ｓｉｎ／ｃｏｓ）を算出し、可動被検出物の角度位置θを算出する。また、本実施形態では、マグネット２０の中心からみて９０°（π／２）ずれた位置に第１ホール素子６１及び第２ホール素子６２が配置されている。このため、第１ホール素子６１及び第２ホール素子６２の出力の組合せにより、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。従って、エンコーダ部１０は、感磁センサ４での検出結果、第１ホール素子６１での検出結果、及び第２ホール素子６２での検出結果に基づいて回転体２の絶対角度位置情報として回転角度位置を算出する。これにより、アブソリュート動作を行うことができる。
また、回転角度位置算出部１１０は、現在のサンプリング時間における回転角度位置と、１つ前のサンプリング時間における回転角度位置の差を角度変位値Ｄ’として算出する。
（ステップＳ１０２）
次に、補正部１３０が、速度比算出処理を行う。
上述したように、補正部１３０は、特定回転速度ωにおいて、使用状態における回転速度ω'（現在の回転速度）を、下記の式（２）で算出可能である
ω'＝（Ｄ'／Ｄ）×ω …… 式（２）
ここで、角度変位値Ｄは、上述したように、特定回転速度ωに関連する特定の角度変位値である。
具体的には、補正部１３０は、Ｄ'／Ｄの値を、速度比として算出する。
次に、補正部１３０が、速度比算出処理を行う。
上述したように、補正部１３０は、特定回転速度ωにおいて、使用状態における回転速度ω'（現在の回転速度）を、下記の式（２）で算出可能である
ω'＝（Ｄ'／Ｄ）×ω …… 式（２）
ここで、角度変位値Ｄは、上述したように、特定回転速度ωに関連する特定の角度変位値である。
具体的には、補正部１３０は、Ｄ'／Ｄの値を、速度比として算出する。
（ステップＳ１０３）
次に、補正部１３０が、補正値算出処理を行う。
補正部１３０は、まず、回転角度位置算出部１１０により回転角度位置を特定の丸め値で割って、補正量テーブル１２０に対応した分割角度位置を算出する。補正部１３０は、上述の例のように、角度分解能Ｒが２０ビットの場合、回転角度位置を特定の丸め値として８１９２で割ることで、０〜２５５までの分割角度位置を算出する。補正部１３０は、８１９２で割る代わりに、回転角度位置を１４ビット右シフトすることで、この算出を高速化できる。補正部１３０は、この分割角度位置に対応した補正量を、Ａ相信号についてはＡ相信号テーブル１２１から、Ｂ相信号についてはＢ相信号テーブル１２２から、それぞれ取得する。
また、補正部１３０は、下記の式（３）により、最終的な補正値を算出する：
補正値＝補正量×速度比×周期調整値／（特定の丸め値） …… 式（３）
この際、補正部１３０は、Ａ相信号及びＢ相信号について、それぞれ補正値を算出する。
次に、補正部１３０が、補正値算出処理を行う。
補正部１３０は、まず、回転角度位置算出部１１０により回転角度位置を特定の丸め値で割って、補正量テーブル１２０に対応した分割角度位置を算出する。補正部１３０は、上述の例のように、角度分解能Ｒが２０ビットの場合、回転角度位置を特定の丸め値として８１９２で割ることで、０〜２５５までの分割角度位置を算出する。補正部１３０は、８１９２で割る代わりに、回転角度位置を１４ビット右シフトすることで、この算出を高速化できる。補正部１３０は、この分割角度位置に対応した補正量を、Ａ相信号についてはＡ相信号テーブル１２１から、Ｂ相信号についてはＢ相信号テーブル１２２から、それぞれ取得する。
また、補正部１３０は、下記の式（３）により、最終的な補正値を算出する：
補正値＝補正量×速度比×周期調整値／（特定の丸め値） …… 式（３）
この際、補正部１３０は、Ａ相信号及びＢ相信号について、それぞれ補正値を算出する。
（ステップＳ１０４）
次に、補正部１３０が、サンプリング周期が変更されたか否かを判定する。補正部１３０は、上位機器１３や制御装置１２からの制御信号等によりサンプリング周期が変更された場合に、Ｙｅｓと判定する。補正部１３０は、それ以外の場合には、Ｎｏと判定する。
Ｙｅｓの場合、補正部１３０は、処理をステップＳ１０５に進める。
Ｎｏの場合、補正部１３０は、回転角度位置検出処理を終了する。
次に、補正部１３０が、サンプリング周期が変更されたか否かを判定する。補正部１３０は、上位機器１３や制御装置１２からの制御信号等によりサンプリング周期が変更された場合に、Ｙｅｓと判定する。補正部１３０は、それ以外の場合には、Ｎｏと判定する。
Ｙｅｓの場合、補正部１３０は、処理をステップＳ１０５に進める。
Ｎｏの場合、補正部１３０は、回転角度位置検出処理を終了する。
（ステップＳ１０５）
サンプリング周期が変更された場合、補正部１３０が、周期調整値算出処理を行う。
補正部１３０は、サンプリング周期が変更された場合、特定回転速度ωのサンプリング周期Ｔに基づいて周期調整値を算出する。
たとえば、補正部１３０は、特定回転速度ωのサンプリング周期Ｔが６２．５μ秒であった場合、これを４０μ秒に変更する場合に、６２．５／４０＝２５／１６として周期調整値を算出する。
また、補正部１３０は、同様に、サンプリング周期を５０μ秒に変更する場合は５／４、８０μ秒の場合は２５／３２、１００μ秒の場合は５／８、１２５μ秒の場合は１／２等として、周期調整値を算出する。このように、周期調整値の分母を２のべき乗の値とすることで、補正部１３０は、上述の式（３）をビットシフトで高速に演算することが可能となる。
また、補正部１３０は、次の補正値の算出時から、算出された周期調整値を適用して補正値を算出する。
以上により、本発明の実施の形態に係る回転角度位置検出処理を終了する。
サンプリング周期が変更された場合、補正部１３０が、周期調整値算出処理を行う。
補正部１３０は、サンプリング周期が変更された場合、特定回転速度ωのサンプリング周期Ｔに基づいて周期調整値を算出する。
たとえば、補正部１３０は、特定回転速度ωのサンプリング周期Ｔが６２．５μ秒であった場合、これを４０μ秒に変更する場合に、６２．５／４０＝２５／１６として周期調整値を算出する。
また、補正部１３０は、同様に、サンプリング周期を５０μ秒に変更する場合は５／４、８０μ秒の場合は２５／３２、１００μ秒の場合は５／８、１２５μ秒の場合は１／２等として、周期調整値を算出する。このように、周期調整値の分母を２のべき乗の値とすることで、補正部１３０は、上述の式（３）をビットシフトで高速に演算することが可能となる。
また、補正部１３０は、次の補正値の算出時から、算出された周期調整値を適用して補正値を算出する。
以上により、本発明の実施の形態に係る回転角度位置検出処理を終了する。
〔本発明の実施の形態に係る主な効果〕
以上のように構成することで、以下のような効果を得ることができる。
従来、磁気式エンコーダでは、動作時に出力値に誤差（速度リップル）が生じることが問題になっていた。これは、マグネットが基板の近傍で回転することで配線パターンに発電が生じ、その誘導電圧が磁気センサの出力に重畳されるためであった。
これに対して、本発明の実施の形態に係るエンコーダ部１０は、検出素子の信号から回転角度位置を検出する回転角度位置算出部１１０を備え、回転速度に比例して検出素子の信号に重畳される誤差を打ち消すための補正量を、特定回転速度における１回転中で分割した分割角度位置に対応して記憶する補正量テーブル１２０と、使用状態における回転速度と特定回転速度との速度比を算出し、補正量テーブル１２０に記憶された補正量から、算出された速度比及び分割角度位置に対応した補正値を算出する補正部１３０とを備えることを特徴とする。
このように構成することで、回転速度に比例して重畳される誤差の補正を、使用状態の回転速度に合わせて換算し補正することが可能となる。これにより、使用状態に対応した回転角度位置の補正ができ、回転角度位置の検出の精度を高めることができる。
以上のように構成することで、以下のような効果を得ることができる。
従来、磁気式エンコーダでは、動作時に出力値に誤差（速度リップル）が生じることが問題になっていた。これは、マグネットが基板の近傍で回転することで配線パターンに発電が生じ、その誘導電圧が磁気センサの出力に重畳されるためであった。
これに対して、本発明の実施の形態に係るエンコーダ部１０は、検出素子の信号から回転角度位置を検出する回転角度位置算出部１１０を備え、回転速度に比例して検出素子の信号に重畳される誤差を打ち消すための補正量を、特定回転速度における１回転中で分割した分割角度位置に対応して記憶する補正量テーブル１２０と、使用状態における回転速度と特定回転速度との速度比を算出し、補正量テーブル１２０に記憶された補正量から、算出された速度比及び分割角度位置に対応した補正値を算出する補正部１３０とを備えることを特徴とする。
このように構成することで、回転速度に比例して重畳される誤差の補正を、使用状態の回転速度に合わせて換算し補正することが可能となる。これにより、使用状態に対応した回転角度位置の補正ができ、回転角度位置の検出の精度を高めることができる。
また、本発明の実施の形態に係るエンコーダ部１０は、検出素子が、Ｓ極とＮ極の磁極が一対着磁されたマグネット２０を有する可動被検出物と、マグネット２０に対向する感磁センサ４が実装された固定体３とを含み、回転速度に比例して検出素子の信号に重畳される誤差は、マグネット２０が回転することにより固定体３に誘起される誘導電圧であることを特徴とする。
このように構成することで、下記のような効果が得られる。ここで、回転磁束により誘起される誘導電圧は回転速度に比例して発生する。このため、特定回転速度での補正量を補正テーブルに記憶しておき、使用状態における回転速度と特定回転速度との速度比を計算することで、その速度比によって換算すれば、容易に適切な補正を行うことができる。また、特定回転速度での補正量のみを補正量テーブル１２０に記憶しておけばよいため、補正量テーブル１２０の作成の手間を少なくし、記憶媒体のコストを削減できる。
このように構成することで、下記のような効果が得られる。ここで、回転磁束により誘起される誘導電圧は回転速度に比例して発生する。このため、特定回転速度での補正量を補正テーブルに記憶しておき、使用状態における回転速度と特定回転速度との速度比を計算することで、その速度比によって換算すれば、容易に適切な補正を行うことができる。また、特定回転速度での補正量のみを補正量テーブル１２０に記憶しておけばよいため、補正量テーブル１２０の作成の手間を少なくし、記憶媒体のコストを削減できる。
また、本発明の実施の形態に係るエンコーダ部１０は、補正部１３０が、使用状態における回転速度と特定回転速度との速度比の算出の際、特定回転速度ω（ｒｐｍ）を、下記の式（１）で算出し、
ω＝Ｄ／Ｔ／Ｒ×６０ …… 式（１）
ここで、Ｒは角度分解能、Ｔはサンプリング周期（秒）、Ｄは角度変位値であり、
この特定回転速度ωにおいて、使用状態における回転速度ω'を、下記の式（２）で算出する
ω'＝（Ｄ'／Ｄ）×ω …… 式（２）
ここで、Ｄ'は、現在のサンプリング時間における角度変位値と１つ前のサンプリング時間における角度変位値との差となる分割角度差分値であることを特徴とする。
このように構成することで、１サンプリング周期間の分割角度差分値を算出するだけで、使用状態における回転速度が算出できる。このため、使用状態の回転速度における補正量を容易に算出することができる。
ω＝Ｄ／Ｔ／Ｒ×６０ …… 式（１）
ここで、Ｒは角度分解能、Ｔはサンプリング周期（秒）、Ｄは角度変位値であり、
この特定回転速度ωにおいて、使用状態における回転速度ω'を、下記の式（２）で算出する
ω'＝（Ｄ'／Ｄ）×ω …… 式（２）
ここで、Ｄ'は、現在のサンプリング時間における角度変位値と１つ前のサンプリング時間における角度変位値との差となる分割角度差分値であることを特徴とする。
このように構成することで、１サンプリング周期間の分割角度差分値を算出するだけで、使用状態における回転速度が算出できる。このため、使用状態の回転速度における補正量を容易に算出することができる。
また、本発明の実施の形態に係るエンコーダ部１０は、補正部１３０が、使用状態における回転数の全範囲で、回転角度位置を補正することを特徴とする。
このように構成することで、使用状態の回転速度により、回転角度位置の補正を実行するか否かを場合分けする必要がなくなる。このため、補正の演算を容易にすることができ、コストを削減することができる。
また、誘導起電力による誤差は回転速度に比例するので、回転数が低いときは補正量も小さくなる。このため、使用状態における回転数の全範囲で補正をしても、誤差を増やすことがない。また、場合分けによる誤差の特性の差等を減少させることもできる。
このように構成することで、使用状態の回転速度により、回転角度位置の補正を実行するか否かを場合分けする必要がなくなる。このため、補正の演算を容易にすることができ、コストを削減することができる。
また、誘導起電力による誤差は回転速度に比例するので、回転数が低いときは補正量も小さくなる。このため、使用状態における回転数の全範囲で補正をしても、誤差を増やすことがない。また、場合分けによる誤差の特性の差等を減少させることもできる。
また、本発明の実施の形態に係るエンコーダ部１０は、検出素子が、感磁センサ４が、可動被検出物の変位に対応したＡ相センサ及びＢ相センサを含み、Ａ相センサからは正弦波状のＡ相信号が出力され、Ｂ相センサからは正弦波状のＢ相信号が出力され、Ａ相信号とＢ相信号との位相差が略π／２であり、回転角度位置算出部１１０が、Ａ相信号及びＢ相信号からＸＹ平面上のリサージュ波形を算出し解析することによって可動被検出物の角度位置を検出し、検出された角度位置により回転角度位置を算出し、補正量テーブル１２０が、Ａ相信号及びＢ相信号のそれぞれについて補正量を記憶し、補正部１３０が、補正量テーブル１２０のＡ相信号及びＢ相信号のそれぞれの補正量から、Ａ相信号及びＢ相信号のそれぞれについて補正値を算出して補正することを特徴とする。
このように構成することにより、回転速度に比例して重畳される誤差がＡ相信号とＢ相信号で異なっていても、Ａ相信号とＢ相信号の両方に補正テーブルがあるので、それぞれ最適な補正値を得ることが可能となる。よって、回転角度位置の検出の精度を高めることができる。
このように構成することにより、回転速度に比例して重畳される誤差がＡ相信号とＢ相信号で異なっていても、Ａ相信号とＢ相信号の両方に補正テーブルがあるので、それぞれ最適な補正値を得ることが可能となる。よって、回転角度位置の検出の精度を高めることができる。
また、本発明の実施の形態に係るエンコーダ部１０は、固定体３が、一方面側に感磁センサ４が実装され、他方面側に半導体装置９が実装された両面基板５を有し、半導体装置９が、感磁センサ４からの出力信号を増幅するアンプ部９０を備え、感磁センサ４と半導体装置９とは、少なくとも一部同士が両面基板５の厚さ方向において重なる位置に配置され、感磁センサ４と半導体装置９とは、両面基板において感磁センサ及び半導体装置の少なくとも一方に両面基板５の厚さ方向で重なる位置に形成された複数のスルーホール５０を介して電気的に接続されていることを特徴とする。
このように構成することで、スルーホール５０は、感磁センサ４及び半導体装置９の少なくとも一方と重なる位置に形成されているので、感磁センサ４からの出力の伝送経路が短くなる。このため、感磁センサ４からの出力の伝送経路で発生する誘導ノイズが小さくなり、誘導電圧に起因するノイズの影響を緩和することができる。
このように構成することで、スルーホール５０は、感磁センサ４及び半導体装置９の少なくとも一方と重なる位置に形成されているので、感磁センサ４からの出力の伝送経路が短くなる。このため、感磁センサ４からの出力の伝送経路で発生する誘導ノイズが小さくなり、誘導電圧に起因するノイズの影響を緩和することができる。
また、本発明の実施の形態に係るエンコーダ部１０は、感磁センサ４において、感磁膜が形成された感磁センサ側チップと第１出力端子との間の感磁センサ側第１配線及び感磁センサ側チップと第２出力端子との間の感磁センサ側第２配線がマグネット２０の磁束と鎖交することにより発生する第１誘導電圧、複数のスルーホールのうち、第１出力端子に対応する第１スルーホール及び第２出力端子に対応する第２スルーホールがマグネット２０の磁束と鎖交することにより発生する第２誘導電圧、及び半導体装置９において、アンプ部９０が形成されたアンプ側チップと第１出力端子に電気的に接続する第１入力端子との間のアンプ側第１配線、及びアンプ側チップと第２出力端子に電気的に接続する第２入力端子との間のアンプ側第２配線がマグネット２０の磁束と鎖交することにより発生する第３誘導電圧は、いずれか１つの誘導電圧と他の２つの誘導電圧とが打ち消すように形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、誘導電圧同士を互いに相殺させることができ、誘導電圧に起因するノイズの影響を緩和することができる。
このように構成することで、誘導電圧同士を互いに相殺させることができ、誘導電圧に起因するノイズの影響を緩和することができる。
また、本発明の実施の形態に係るエンコーダ部１０は、補正部１３０が、サンプリング周期が変更された場合、特定回転速度ωのサンプリング周期Ｔと変更されたサンプリング周期Ｔ’に対応する周期調整値を算出し、当該周期調整値を適用して補正値を算出することを特徴とする。
このように構成することで、設計段階での変更や、使用時の動作モードの変更等によりサンプリング周期を変更する必要があっても、先に作成した補正テーブルを容易に使用して、回転角度位置の補正をすることができる。このため、開発コストを削減できる。
このように構成することで、設計段階での変更や、使用時の動作モードの変更等によりサンプリング周期を変更する必要があっても、先に作成した補正テーブルを容易に使用して、回転角度位置の補正をすることができる。このため、開発コストを削減できる。
次に、図９Ａ、図９Ｂを参照して、本実施形態の回路の配置構成におけるエンコーダ部１０の出力を、信号処理部１００により補正した実施例について説明する。なお、以下の実施例は、本発明を限定するものではない。
回転速度５８５９ｒｐｍで、他装置による駆動でモータを回転させ、サンプリング周期Ｔを８０μ秒周期でＡ相信号（ｓｉｎ）、Ｂ相信号（ｃｏｓ）の値を同時取得した。取得したＡ相信号、Ｂ相信号のリサージュ図形から、角度誤差を計算した。このリサージュ図形の波形に、１周期のＳＩＮ波を重畳させて再度、誤差を計算した。
また、重畳させる波形の位相・振幅を変化させ、誤差が最小になる値を誘導電圧の発電電圧として算出した。
また、重畳させる波形の位相・振幅を変化させ、誤差が最小になる値を誘導電圧の発電電圧として算出した。
図９Ａは、比較例であり、信号処理部１００により補正をしない状態で回転速度を変化させた際の発電電圧を算出した結果のグラフである。横軸は、回転角度位置の値を示す。縦軸は、発電電圧をＡ／Ｄ変換した値（ディジット）を示す。誤差補正をしない場合、回転速度に比例して発電電圧が生じることが分かる。この際、８０００ｒｐｍにてＣＯＳ発電電圧による誤差の最大値は、振幅：３２５０ディジット／２０ビット解像度、位相：１４．７５°となり、ＳＩＮ発電電圧による誤差の最大値は、振幅：３５７５ディジット／２０ビット解像度で位相：−４８．８７５°となった。
図９Ｂは、実施例であり、信号処理部１００により補正をした状態で回転速度を変化させた際の発電電圧を算出した結果のグラフである。補正を行うことで、回転速度に比例する誘導電圧による誤差の影響を緩和させることができたことが分かる。結果として、ＣＯＳ発電電圧及びＳＩＮ発電電圧による誤差を、最大値の１／５以下に削減することができた。
図９Ｂは、実施例であり、信号処理部１００により補正をした状態で回転速度を変化させた際の発電電圧を算出した結果のグラフである。補正を行うことで、回転速度に比例する誘導電圧による誤差の影響を緩和させることができたことが分かる。結果として、ＣＯＳ発電電圧及びＳＩＮ発電電圧による誤差を、最大値の１／５以下に削減することができた。
〔他の実施の形態〕
なお、上述の実施の形態では、感磁センサ４がマグネット２０に対して回転中心軸線Ｌ方向で対向している例について記載した。しかしながら、リング状のマグネット２０の外周面又は外周面に感磁センサ４が対向しているエンコーダ部１０に本実施形態の回路を適用してもよい。
このように構成することで、エンコーダ部１０の構成のバリエーションを増やし、設計を容易にすることができる。
なお、上述の実施の形態では、感磁センサ４がマグネット２０に対して回転中心軸線Ｌ方向で対向している例について記載した。しかしながら、リング状のマグネット２０の外周面又は外周面に感磁センサ４が対向しているエンコーダ部１０に本実施形態の回路を適用してもよい。
このように構成することで、エンコーダ部１０の構成のバリエーションを増やし、設計を容易にすることができる。
また、上記実施の形態では、感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ａ））から半導体装置用第１ランド（ランド５３（＋Ａ））への伝送経路と、感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ａ））から半導体装置用第２ランド（ランド５３（−Ａ））への伝送経路とは、両面基板５の他方面５０２で位置が切り換わっている。このため、第３誘導電圧を第１誘導電圧と第２誘導電圧とによって打ち消している。これに対して、感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ａ））から半導体装置用第１ランド（ランド５３（＋Ａ））への伝送経路と、感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ａ））から半導体装置用第２ランド（ランド５３（−Ａ））への伝送経路とは、両面基板５の一方面５０１で位置が切り換わっている構成を採用してもよい。この場合、第１誘導電圧を第２誘導電圧と第３誘導電圧とによって打ち消すことになる。このような場合、回転中心軸線Ｌ方向からみたとき、感磁センサ用第１ランド（ランド５１（＋Ａ））と感磁センサ用第２ランド（ランド５１（−Ａ））とを結ぶ仮想線に対して、半導体装置用第１ランド（ランド５３（＋Ａ））と半導体装置用第２ランド（ランド５３（−Ａ））とを結ぶ仮想線、及び第１スルーホール（スルーホール５０（＋Ａ））と第２スルーホール（スルーホール５０（−Ａ））とを結ぶ仮想線のうちの少なくとも一組の仮想線が平行に延在している構成とする。説明を省略するが、Ｂ相も同様である。
このように構成することとで、誘導電圧の発生を柔軟に抑えるよう設計を最適化して、誤差を少なくすることができる。
このように構成することとで、誘導電圧の発生を柔軟に抑えるよう設計を最適化して、誤差を少なくすることができる。
また、上述の実施の形態においては、回路の配置構成と信号処理部１００の構成により、誘導電圧による誤差の影響を削減した。しかしながら、信号処理部１００の構成のみにより、誤差の影響を削減することも可能である。
このように構成することで、基板の設計等を柔軟化することができ、コストを削減することができる。
このように構成することで、基板の設計等を柔軟化することができ、コストを削減することができる。
また、上述の実施の形態においては、Ａ相信号とＢ相信号のそれぞれについて、補正テーブルを用意した例について記載した。しかしながら、Ａ相信号とＢ相信号から算出されたリサージュ図形の角度に対応した一つの補正テーブルを用意してもよい。
このように構成することで、記憶媒体の補正テーブルの容量を削減でき、演算資源も削減できるためコストを削減できる。
このように構成することで、記憶媒体の補正テーブルの容量を削減でき、演算資源も削減できるためコストを削減できる。
なお、上記実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。
１ エンコーダ装置
２ 回転体
３ 固定体
４ 感磁センサ（センサＩＣ）
５ 両面基板
９ 半導体装置（アンプＩＣ）
１０ エンコーダ部
１１ モータ
１２ 制御装置
１３ 上位機器
２０ マグネット
２１ 着磁面
４０ チップ（感磁センサ側チップ）
４１〜４４ 感磁膜
４５ 素子基板
４７ 感磁センサの素子基板（チップ）と出力端子との間の感磁センサ側配線
４７（＋Ａ） 感磁センサ側配線（感磁センサ側第１配線）
４７（−Ａ） 感磁センサ側配線（感磁センサ側第２配線）
４７（＋Ｂ） 感磁センサ側配線（感磁センサ側第１配線）
４７（−Ｂ） 感磁センサ側配線（感磁センサ側第２配線）
４８ 感磁センサの出力端子
４８（＋Ａ） 出力端子（感磁センサの第１出力端子）
４８（−Ａ） 出力端子（感磁センサの第２出力端子）
４８（＋Ｂ） 出力端子（感磁センサの第１出力端子）
４８（−Ｂ） 出力端子（感磁センサの第２出力端子）
４８（Ｖｃｃ） 電源端子
４８（ＧＮＤ） グランド端子
５０ スルーホール
５０（＋Ａ） 第１スルーホール
５０（−Ａ） 第２スルーホール
５０（＋Ｂ） 第１スルーホール
５０（−Ｂ） 第２スルーホール
５１ 感磁センサ側のランド
５１（＋Ａ） ランド（感磁センサ用第１ランド）
５１（−Ａ） ランド（感磁センサ用第２ランド）
５１（＋Ｂ） ランド（感磁センサ用第１ランド）
５１（−Ｂ） ランド（感磁センサ用第２ランド）
５２ 両面基板の配線
５３ 半導体装置側のランド
５３（＋Ａ） ランド（半導体装置用第１ランド）
５３（−Ａ） ランド（半導体装置用第２ランド）
５３（＋Ｂ） ランド（半導体装置用第１ランド）
５３（−Ｂ） ランド（半導体装置用第２ランド）
５４ 両面基板の配線
５５ ランド
６１ 第１ホール素子
６２ 第２ホール素子
９０、９５、９６ アンプ部
９３ 半導体装置のチップと入力端子との間のアンプ側配線
９３（＋Ａ） アンプ側配線（アンプ側第１配線）
９３（−Ａ） アンプ側配線（アンプ側第２配線）
９３（＋Ｂ） アンプ側配線（アンプ側第１配線）
９３（−Ｂ） アンプ側配線（アンプ側第２配線）
９７ チップ（アンプ側チップ）
９８ 入力端子（半導体装置の入力端子）
９８（＋Ａ） 入力端子（半導体装置の第１入力端子）
９８（−Ａ） 入力端子（半導体装置の第２入力端子）
９８（＋Ｂ） 入力端子（半導体装置の第１入力端子）
９８（−Ｂ） 入力端子（半導体装置の第２入力端子）
１００ 信号処理部
１１０ 回転角度位置算出部
１２０ 補正量テーブル
１２１ Ａ相信号テーブル
１２２ Ｂ相信号テーブル
１３０ 補正部
５０１ 一方面
５０２ 他方面
Ｌ 回転軸
Ｘ 制御システム
２ 回転体
３ 固定体
４ 感磁センサ（センサＩＣ）
５ 両面基板
９ 半導体装置（アンプＩＣ）
１０ エンコーダ部
１１ モータ
１２ 制御装置
１３ 上位機器
２０ マグネット
２１ 着磁面
４０ チップ（感磁センサ側チップ）
４１〜４４ 感磁膜
４５ 素子基板
４７ 感磁センサの素子基板（チップ）と出力端子との間の感磁センサ側配線
４７（＋Ａ） 感磁センサ側配線（感磁センサ側第１配線）
４７（−Ａ） 感磁センサ側配線（感磁センサ側第２配線）
４７（＋Ｂ） 感磁センサ側配線（感磁センサ側第１配線）
４７（−Ｂ） 感磁センサ側配線（感磁センサ側第２配線）
４８ 感磁センサの出力端子
４８（＋Ａ） 出力端子（感磁センサの第１出力端子）
４８（−Ａ） 出力端子（感磁センサの第２出力端子）
４８（＋Ｂ） 出力端子（感磁センサの第１出力端子）
４８（−Ｂ） 出力端子（感磁センサの第２出力端子）
４８（Ｖｃｃ） 電源端子
４８（ＧＮＤ） グランド端子
５０ スルーホール
５０（＋Ａ） 第１スルーホール
５０（−Ａ） 第２スルーホール
５０（＋Ｂ） 第１スルーホール
５０（−Ｂ） 第２スルーホール
５１ 感磁センサ側のランド
５１（＋Ａ） ランド（感磁センサ用第１ランド）
５１（−Ａ） ランド（感磁センサ用第２ランド）
５１（＋Ｂ） ランド（感磁センサ用第１ランド）
５１（−Ｂ） ランド（感磁センサ用第２ランド）
５２ 両面基板の配線
５３ 半導体装置側のランド
５３（＋Ａ） ランド（半導体装置用第１ランド）
５３（−Ａ） ランド（半導体装置用第２ランド）
５３（＋Ｂ） ランド（半導体装置用第１ランド）
５３（−Ｂ） ランド（半導体装置用第２ランド）
５４ 両面基板の配線
５５ ランド
６１ 第１ホール素子
６２ 第２ホール素子
９０、９５、９６ アンプ部
９３ 半導体装置のチップと入力端子との間のアンプ側配線
９３（＋Ａ） アンプ側配線（アンプ側第１配線）
９３（−Ａ） アンプ側配線（アンプ側第２配線）
９３（＋Ｂ） アンプ側配線（アンプ側第１配線）
９３（−Ｂ） アンプ側配線（アンプ側第２配線）
９７ チップ（アンプ側チップ）
９８ 入力端子（半導体装置の入力端子）
９８（＋Ａ） 入力端子（半導体装置の第１入力端子）
９８（−Ａ） 入力端子（半導体装置の第２入力端子）
９８（＋Ｂ） 入力端子（半導体装置の第１入力端子）
９８（−Ｂ） 入力端子（半導体装置の第２入力端子）
１００ 信号処理部
１１０ 回転角度位置算出部
１２０ 補正量テーブル
１２１ Ａ相信号テーブル
１２２ Ｂ相信号テーブル
１３０ 補正部
５０１ 一方面
５０２ 他方面
Ｌ 回転軸
Ｘ 制御システム
Claims (9)
- 検出素子の信号から回転角度位置を検出する回転角度位置算出手段を備えたエンコーダであって、
回転速度に比例して前記検出素子の信号に重畳される誤差を打ち消すための補正量を、特定回転速度における１回転中で分割した分割角度位置に対応して記憶する補正量テーブルと、
使用状態における回転速度と前記特定回転速度との速度比を算出し、前記補正量テーブルに記憶された前記補正量から、算出された速度比及び前記分割角度位置に対応した補正値を算出し、前記回転角度位置算出手段により検出された前記回転角度位置を前記補正値により補正する補正手段とを備える
ことを特徴とするエンコーダ。 - 前記検出素子は、
Ｓ極とＮ極の磁極が一対着磁されたマグネットを有する可動被検出物と、前記マグネットに対向する感磁センサが実装された固定体とを含み、
回転速度に比例して前記検出素子の信号に重畳される誤差は、前記マグネットが回転することにより前記固定体に誘起される誘導電圧である
ことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。 - 前記補正手段は、
前記使用状態における回転速度と前記特定回転速度との速度比の算出の際、
前記特定回転速度は、下記の式（１）の関係であり、
ω＝Ｄ／Ｔ／Ｒ×６０ …… 式（１）
ここで、ωは特定回転速度（ｒｐｍ）、Ｒは角度分解能、Ｔはサンプリング周期（秒）、Ｄは特定の角度変位値であり、
前記使用状態における回転速度を、下記の式（２）で算出し、
ω'＝（Ｄ'／Ｄ）×ω …… 式（２）
ここで、ω'は使用状態における回転速度（ｒｐｍ）、Ｄ'は、現在のサンプリング時間における角度変位値と１つ前のサンプリング時間における角度変位値との差となる分割角度差分値である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンコーダ。 - 前記補正手段は、
使用状態における回転数の全範囲で、前記回転角度位置を補正する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエンコーダ。 - 前記検出素子は、
前記感磁センサが、前記可動被検出物の変位に対応したＡ相センサ及びＢ相センサを含み、
前記Ａ相センサからは正弦波状のＡ相信号が出力され、前記Ｂ相センサからは正弦波状のＢ相信号が出力され、
前記Ａ相信号と前記Ｂ相信号との位相差が略π／２であり、
前記回転角度位置算出手段は、
前記Ａ相信号及び前記Ｂ相信号からＸＹ平面上のリサージュ波形を算出し解析することによって前記可動被検出物の角度位置を検出し、検出された角度位置により前記回転角度位置を算出し、
前記補正量テーブルは、
前記Ａ相信号及び前記Ｂ相信号のそれぞれについて補正量を記憶し、
前記補正手段は、
前記補正量テーブルの前記Ａ相信号及び前記Ｂ相信号のそれぞれの補正量から、前記Ａ相信号及び前記Ｂ相信号のそれぞれについて前記補正値を算出して補正する
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のエンコーダ。 - 前記固定体は、
一方面側に前記感磁センサが実装され、他方面側に半導体装置が実装された両面基板を有し、
前記半導体装置は、感磁センサからの出力信号を増幅するアンプ部を備え、
前記感磁センサと前記半導体装置とは、少なくとも一部同士が前記両面基板の厚さ方向において重なる位置に配置され、
前記感磁センサと前記半導体装置とは、前記両面基板において前記感磁センサ及び前記半導体装置の少なくとも一方に前記両面基板の厚さ方向で重なる位置に形成された複数のスルーホールを介して電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載のエンコーダ。 - 前記感磁センサにおいて、感磁膜が形成された感磁センサ側チップと第１出力端子との間の感磁センサ側第１配線及び前記感磁センサ側チップと第２出力端子との間の感磁センサ側第２配線が前記マグネットの磁束と鎖交することにより発生する第１誘導電圧、
複数のスルーホールのうち、第１出力端子に対応する第１スルーホール及び第２出力端子に対応する第２スルーホールが前記マグネットの磁束と鎖交することにより発生する第２誘導電圧、及び
前記半導体装置において、前記アンプ部が形成されたアンプ側チップと第１出力端子に電気的に接続する第１入力端子との間のアンプ側第１配線、及び前記アンプ側チップと第２出力端子に電気的に接続する第２入力端子との間のアンプ側第２配線が前記マグネットの磁束と鎖交することにより発生する第３誘導電圧は、
いずれか１つの誘導電圧と他の２つの誘導電圧とが打ち消すように形成されている
ことを特徴とする請求項６に記載のエンコーダ。 - 前記補正手段は、
サンプリング周期が変更された場合、前記特定回転速度のサンプリング周期と変更されたサンプリング周期に対応する周期調整値を算出し、該周期調整値を適用して補正値を算出する
ことを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載のエンコーダ。 - 検出素子の信号から回転角度位置を検出するエンコーダにより実行される回転角度位置算出方法であって、
回転速度に比例して前記検出素子の信号に重畳される誤差を打ち消す補正量を、特定回転速度と、１回転中で分割した分割角度位置とに対応して記憶し、
使用状態における回転速度と前記特定回転速度との速度比を算出し、前記補正量テーブルに記憶された前記補正量から、算出された速度比及び前記分割角度位置に対応した補正値を算出し、該補正値により前記検出素子の信号を補正し、
補正された前記検出素子の信号により前記回転角度位置を算出する
ことを特徴とする回転角度位置算出方法。
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