JP3866526B2 - 検出出力の演算装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検出手段の出力を一次関数的な入出力特性に基づいて補正するための演算装置に係わり、特に機構的な要因に基づいて補正後の演算出力が変動しやすい検出出力の演算装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
入出力特性が一次関数的な線形となる検出出力を有する検出手段としては、例えば回転式又はスライド式の可変抵抗器やホール素子等の磁気検出器など各種のものが存在する。
【０００３】
そして、これらの検出手段から得られるアナログ信号出力は、Ａ／Ｄ変換器によってディジタル信号出力に変換されてその後の処理が行われる。
【０００４】
前記Ａ／Ｄ変換器では、ディジタル変換後の値に許容範囲を越える誤差が含まれることがあるため、前記ディジタル変換後の値を補正した値を検出手段の検出出力とされるのが一般的である。
【０００５】
かかる検出手段の検出出力の補正値は、例えば予め検出手段の許容最大入力に対する最大検出出力値を上限値Ａ、許容最小入力に対する最小検出出力値を下限値Ｂとして記憶しておき、前記上限値Ａと下限値Ｂとを結ぶ直線を前記検出手段の入出力特性を示す一次直線と近似した上で、以下の（数１）式より求められる。
【０００６】
【数１】
【０００７】
ただし、２nはＡ／Ｄ変換器のビット数であり、例えば、Ａ／Ｄ変換器が８ビットの場合には２n＝２５６であり、１０ビットの場合には２n＝１０２４である。
【０００８】
８ビットのＡ／Ｄ変換器では、前記上限値Ａと下限値Ｂとの間を２５６（００〜ＦＦ）の分解能で割り付け、この割り付けにしたがって前記検出手段の出力を００からＦＦのいずれかの値に変換するというものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、各種の検出手段には機械的な構造上の要因、例えば回転式の抵抗器などにおいては機構的な角度誤差、抵抗と摺動子との間の機械的な誤差、あるいはその他の温度変化に伴なう抵抗の変化などの影響を受けると、前記検出手段の入出力特性（一次直線）に変動が生じやすい。すなわち、記憶されている上限値Ａ，下限値Ｂに基づく入出力特性と、実際の検出手段の入出力特性との間のずれが大きくなり、補正後の検出手段の検出出力値に大きな誤差が含まれるという問題がある。なお、前記誤差の範囲は、平均±１０％程度生じることが確認されている。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、検出手段の検出出力を補正する際に、最初に記憶されている上限値および下限値を随時更新できるようにして、より実際の検出手段に近づけた入出力特性（一次直線）に基づいて、検出出力に対する補正の精度を高めた検出出力の演算装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の検出出力の演算装置は、検出手段から得られる１次関数のアナログ出力を所定のビット数（２n）で割り付ける演算装置において、
前記検出手段からのアナログ出力をディジタル値（Ｄｘ）に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記ディジタル値（Ｄｘ）の上限値Ａと下限値Ｂを予め決められた値として保持する記憶手段と、以下の処理を行う制御部とを有することを特徴とするものである。
【００１２】
（１）前記ディジタル値（Ｄｘ）が前記上限値Ａを越えるＡ（ａ１）となったときに、前記記憶手段に記憶された上限値をＡ（ａ１）に更新する。
【００１３】
（２）予め設定されていた上限値Ａと下限値Ｂとで決まる１次関数の傾きに基づいて、前記上限値Ａ（ａ１）から仮想の下限値Ｂ（ａ１）を演算し、前記記憶手段の下限値を前記Ｂ（ａ１）に更新する。
【００１４】
（３）次に得られた前記ディジタル値（Ｄｘ）に対し以下の演算を行い、演算出力Ｄを得る。
Ｄ＝（２n）×｛Ｄｘ−Ｂ（ａ１）｝／｛Ａ（ａ１）−Ｂ（ａ１）｝
【００１５】
例えば、図２に示すように、検出手段の検出出力Ｄｘが、記憶手段（第１のレジスタ）に記憶されている上限値Ａを上回る新たな上限値Ａ（ａ１）を示す場合には、前記記憶手段に記憶されている上限値Ａを新たな上限値Ａ（ａ１）に書き換える更新を行う。この際、一次直線の傾きは更新後も変化しないものとして、前記新たな上限値Ａ（ａ１）を通る仮想線Ｌ１−Ｌ１を想定し、前記仮想線に基づいて検出手段の下限値Ｂ（ａ１）を求める。そして、このようにして求めた上限値と下限値とから、検出手段から得られるディジタル出力を実際の検出手段の入出力特性に近い前記仮想線に基づいて補正することができるため、検出手段の出力（演算出力）の誤差を小さくできる。
【００１６】
また、前記ディジタル値（Ｄｘ）が前記上限値Ａ（ａ１）を上回る度に、新たな上限値に基づいて前記（１）（２）（３）の処理が行われるものである。
【００１７】
例えば、図２に示すように、前記ディジタル値（Ｄｘ）が、前記上限値Ａ（ａ１）を上回るＡ（ａ２）を示す場合には、このＡ（ａ２）を新たな上限値とする仮想線Ｌ２−Ｌ２を想定し、下限値Ｂ（ａ２）を求めることにより、上記同様の演算処理を行繰り返すことができる。
【００１８】
さらに、ディジタル値（Ｄｘ）が前記下限値Ｂを下回ってＢ（ｃ１）となったときに以下の処理を行うものである。
【００１９】
（４）前記記憶手段に記録されていた下限値をＢ（ｃ１）に更新する。
【００２０】
（５）上限値と下限値ともに更新した値を用いて以下の演算を行う。
Ｄ＝（２n）×｛Ｄｘ−Ｂ（ｃ１）｝／｛Ａ（ａ１）−Ｂ（ｃ１）｝
【００２１】
例えば、図３に示すように、ディジタル値（Ｄｘ）が前記下限値Ｂを下回ったＢ（ｃ１）を示すものである場合には、Ｂ（ｃ１）を新たな下限値Ｂ（ｃ１）とし、上限値Ａ（ａ１）と下限値Ｂ（ｃ１）を通る仮想線Ｌ５−Ｌ５を想定し、この仮想線を検出手段の入出力特性とみなした演算処理を行う。この場合にも、前記上限値Ａ（ａ１）と下限値Ｂ（ｃ１）とから、実際の検出手段の入出力特性に近い前記仮想線に基づいて補正することができるようになる。
【００２２】
また本発明の検出出力の演算装置は、検出手段から得られる１次関数のアナログ出力を所定のビット数（２n）で割り付ける演算装置において、
前記検出手段からのアナログ出力をディジタル値（Ｄｘ）に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記ディジタル値（Ｄｘ）の上限値Ａと下限値Ｂを予め決められた値として保持する記憶手段と、以下の処理を行う制御部とを有することを特徴とするものである。
【００２３】
（１）前記ディジタル値（Ｄｘ）が前記下限値Ｂを下回るＢ（ｂ１）となったときに、前記記憶手段に記憶された下限値をＢ（ｂ１）に更新する。
【００２４】
（２）予め設定されていた上限値Ａと下限値Ｂとで決まる１次関数の傾きに基づいて、前記下限値Ｂ（ｂ１）から仮想の上限値Ａ（ｂ１）を演算し、前記記憶手段の上限値を前記Ａ（ｂ１）に更新する。
【００２５】
（３）次に得られた前記ディジタル値（Ｄｘ）に対し以下の演算を行い、演算出力Ｄを得る。
Ｄ＝（２n）×｛Ｄｘ−Ｂ（ｂ１）｝／｛Ａ（ｂ１）−Ｂ（ｂ１）｝
【００２６】
例えば、図２に示すように、検出手段の検出出力Ｄｘが、記憶手段（第２のレジスタ）に記憶されている下限値Ｂを下回る新たな下限値Ｂ（ｂ１）を示すものである場合には、前記記憶手段に記憶されている下限値Ｂを新たな下限値Ｂ（ｂ１）に書き換える更新を行う。この際、一次直線の傾きは更新後も変化しないものとして、前記新たな下限値Ｂ（ｂ１）を通る仮想線Ｌ３−Ｌ３を想定し、前記仮想線に基づいて検出手段の上限値Ａ（ｂ１）を求める。そして、このようにして求めた上限値と下限値とから、検出手段から得られるディジタル出力を実際の検出手段の入出力特性に近い前記仮想線に基づいて補正することができるため、検出手段の出力（演算出力）の誤差を小さくできる。
【００２７】
上記において、前記ディジタル値（Ｄｘ）が前記下限値Ｂ（ｂ１）を下回る度に、新たな下限値に基づいて前記（１）（２）（３）の処理が行われるものである。
【００２８】
例えば、図２に示すように、前記ディジタル値（Ｄｘ）が、前記下限値Ｂ（ｂ１）を下回るＢ（ｂ２）を示すものである場合には、このＢ（ｂ２）を新たな下限値とする仮想線Ｌ４−Ｌ４を想定し、上限値Ａ（ｂ２）を求めることにより、上記同様の演算処理を行繰り返すことができる。
【００２９】
さらに、ディジタル値（Ｄｘ）が前記上限値Ａを越えてＡ（ｃ１）となったときに以下の処理を行うものである。
【００３０】
（４）前記記憶手段に記録されていた上限値をＡ（ｃ１）に更新する。
【００３１】
（５）上限値と下限値ともに更新した値を用いて以下の演算を行う。
Ｄ＝（２n）×｛Ｄｘ−Ｂ（ｂ１）｝／｛Ａ（ｃ１）−Ｂ（ｂ１）｝
【００３２】
例えば、図４に示すように、ディジタル値（Ｄｘ）が前記上限値Ａを上回ったＡ（ｃ１）を示す場合には、前記Ａ（ｃ１）を新たな上限値Ａ（ｃ１）とし、下限値Ｂ（ｂ１）と上限値Ａ（ｃ１）を通る仮想線Ｌ６−Ｌ６を想定し、この仮想線Ｌ６−Ｌ６を検出手段の入出力特性とみなした演算処理を行う。この場合にも、前記上限値Ａ（ｃ１）と下限値Ｂ（ｂ１）とから、実際の検出手段の入出力特性に近い前記仮想線に基づいて補正することができるようになる。
【００３３】
上記において、前記検出手段の動作範囲が上限のときに前記Ａ／Ｄ変換手段から得られる実際の上限値をＡ０、前記検出手段が動作範囲の下限のときに前記Ａ／Ｄ変換手段から得られる実際の下限値をＢ０としたときに、前記記憶手段に保持されている前記上限値Ａと下限値Ｂは、一定の不感帯幅αを加味した値のＡ＝Ａ０−α、Ｂ＝Ｂ０＋αであり、前記上限値または下限値を更新する際も、そのときの検出値に前記不感帯幅αを減算し（上限値）、または加算し（下限値）、これを更新値とするものが好ましい。
【００３４】
例えば、図５に示すように、検出手段の機構上の動作範囲の上限値Ａ０および下限値Ｂ０から一定の不感帯幅αだけ、前記動作範囲の内側に入った位置を演算上の上限値Ａおよび下限値Ｂに設定しておくと、上限値Ａおよび下限値Ｂを更新しやすくすることができ、前記仮想線の精度を上げることが可能となる。よって、この仮想線に基づいて補正することが可能となるため、さらに検出手段の出力（演算出力）の誤差を小さくできるようになる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照して説明する。
【００３６】
図１は本発明の検出出力の演算装置の実施の形態を示すブロック図、図２は検出出力が上限値又は下限値を越えた場合の演算処理の方法を示す概念図、図３は検出出力が上限値に加え下限値をも越えた場合の演算処理の方法を示す概念図、図４は検出出力が下限値に加え上限値をも越えた場合の演算処理の方法を示す概念図、図５は不感帯を設けた場合の演算処理の方法を示す概念図である。
【００３７】
図１に示すように、本発明の検出出力の演算装置１は、検出手段２に接続されるＡ／Ｄ変換手段３と、主メモリ手段４と、制御部５とから構成されている。
【００３８】
前記検出手段２は、例えば回転式又はスライド式の抵抗器、ホール素子や磁気抵抗効果素子などの磁気検出器、あるいはＰＺＴなどの圧電素子などリニアな入出力特性部分を有するものであればどのようなものであってもよい。
【００３９】
Ａ／Ｄ変換手段３は、所定の電圧レベルを所定の分解能、例えば２５６ビット（２8ビット）、１０２４ビット（２10ビット）などで割り付け、この割り付けにしたがって前記検出手段２のアナログ出力Ａｘをディジタル出力Ｄｘに変換する機能を有している。また、例えば検出手段２の出力の範囲が０．５Ｖから４．５Ｖであるとすると、前記Ａ／Ｄ変換手段３の変換可能な電圧の範囲（動作範囲）は０Ｖから５Ｖであるなどのように、前記Ａ／Ｄ変換手段３の動作範囲内に検出手段２の出力の範囲が必ず含まれるように設定されている。
【００４０】
主メモリ手段４は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成されている。
【００４１】
前記制御部５はＣＰＵを主体に構成され、内部に第１のレジスタ（記憶手段）、第２のレジスタ（記憶手段）および第３のレジスタ（記憶手段）を有している。制御部５は、前記Ａ／Ｄ変換手段３、主メモリ手段４の処理制御および外部回路との通信制御などを行う。
【００４２】
次に、上記検出出力の演算装置の動作について説明する。
図２は、前記検出手段２の一例として、操作ノブ（図示せず）を操作すると、抵抗値が変化する回転式の抵抗器の入出力特性を示すものであり、横軸が操作ノブの回転角度、縦軸が操作ノブの出力部における出力電圧を示している。すなわち、操作ノブの回転に応じて変化する抵抗値に対応して比例的に出力される電圧値を示している。なお、この検出手段２は中心部（センター）を０度に設定し、操作ノブが前記中心部を中心に−２０度から＋２０度の範囲で回転可能とされている。そして、この検出手段２では、例えば５Ｖを印加した場合に、操作ノブを−２０度回転させると検出手段２の出力部２ａからは下限値Ｂ（例えば、０．５Ｖ）が出力され、＋２０度回転させると上限値Ａ（例えば、４．５Ｖ）が出力されることを示している。
【００４３】
図２に直線Ｌ０−Ｌ０で示すように、前記検出手段２の入出力特性は線形（一次直線）であり、前記操作ノブの回転角度に応じて比例するアナログ出力Ａｘを出力する。
【００４４】
前記主メモリ手段４のＲＯＭには、あらかじめ操作ノブを＋２０度回転させたときの検出手段２の上限値Ａと、操作ノブを−２０度回転させたときの検出手段２の下限値Ｂとがディジタル値として記憶されている。なお、前記上限値Ａ及び下限値Ｂは、前記入出力特性（直線Ｌ０−Ｌ０）を通る直線であり、検出手段２の初期値として前記主メモリ手段４に記憶されている。
【００４５】
前記上限値Ａおよび下限値Ｂは、同種の複数の検出手段２を測定して得た平均値でもよく、あるいは個々の検出手段２について測定を行なって得たそれぞれの値であってもよい。
【００４６】
検出手段２を有する演算装置１の本体の電源が投入されると、前記制御部５は、前記主メモリ手段４から前記上限値Ａおよび下限値Ｂを読み出し、制御部５内の第１のレジスタおよび第２のレジスタに保持させる。
【００４７】
また前記制御部５は、前記Ａ／Ｄ変換手段３を動作させ、検出手段２の出力部２ａから出力されるアナログ出力Ａｘを出力（ディジタル値）Ｄｘに変換させる。そして、変換後のディジタル出力Ｄｘを制御部５内の前記第３のレジスタに保持させる。さらに制御部５は、所定のサンプリングタイムで検出手段２のアナログ出力Ａｘをディジタル出力Ｄｘに変換させ、第３のレジスタの内容を前記変換後のディジタル出力Ｄｘに書き換える作業を繰り返す。そして、第１のレジスタの内容である上限値Ａおよび第２のレジスタの内容である下限値Ｂと第３のレジスタの内容である検出手段２のディジタル出力Ｄｘとの比較をそれぞれ行っている。
【００４８】
このとき、制御部５は、検出手段２の操作ノブが操作されたか否かにかかわらず、前記比較の結果が、Ｂ≦Ｄｘ≦Ａの範囲、すなわち検出手段のディジタル出力Ｄｘが下限値Ｂ以上で上限値Ａ以下の範囲にある場合には、以下の式（数２）に基づいた演算による補正を行い、これを検出手段２の演算出力（補正値）Ｄとする。
【００４９】
【数２】
ただし、ｎは自然数である。
【００５０】
例えばｎ＝８、すなわち８ビットのＡ／Ｄ変換器である場合には、前記上限値Ａと下限値Ｂとの間を２５６（００〜ＦＦ）の分解能で割り付け、この割り付けにしたがって前記検出手段２の出力を００からＦＦのいずれかの値に変換する。
【００５１】
前記演算出力Ｄは、検出手段２の最終的な出力値としてバスラインを通じて各種の外部回路に出力される。
【００５２】
前記検出出力の演算装置１では、前記検出手段２の操作ノブが操作され、検出手段２のディジタル出力Ｄｘが前記上限値Ａを上回った場合（Ａ＜Ｄｘ）、または前記ディジタル出力Ｄｘが前記下限値Ｂを下回った場合（Ｄｘ＞Ｂ）と判断したときには以下の処理を行う。
【００５３】
（１）Ａ＜Ｄｘの場合
ｉ）上限値Ａを越えるディジタル出力Ｄｘが入力された場合
例えば、図２に示すように、操作ノブを＋２０度回転させたときにディジタル出力Ｄｘが、これまでの上限値Ａを上回る値（Ａ（ａ１））である場合（Ａ＜Ｄｘ＝Ａ（ａ１））には、制御部５は第１のレジスタの内容（上限値Ａ）を前記上限値Ａを超えたディジタル出力Ｄｘの値Ａ（ａ１）に書き換え更新し、これを新たな上限値Ａ（ａ１）とする。さらに、制御部５は、前記新たな上限値Ａ（ａ１）を通る一次直線を仮想線Ｌ１−Ｌ１として想定する。このときの仮想線Ｌ１−Ｌ１の傾きは、前記検出手段２の初期の入出力特性の直線Ｌ０−Ｌ０の傾きと同じである。
【００５４】
そして、制御部５は、前記仮想線Ｌ１−Ｌ１から前記操作ノブを−２０度回転させたときに相当する下限値Ｂ（ａ１）を算出し、前記第２のレジスタの内容（下限値Ｂ）を前記新たな下限値Ｂ（ａ１）に書き換え更新する。前記制御部５は、書き換えられた新たな上限値Ａ及び下限値Ｂと上記（数２）式に基づいて、次に検出手段２から出力されるディジタル出力Ｄｘの補正を行なう。
【００５５】
さらに操作ノブの操作が行われ、ディジタル出力Ｄｘが前記新たな上限値Ａ（ａ１）を上回る値Ａ（ａ２）を出力したときには、制御部５は前記Ａ（ａ２）を新たな上限値Ａ（ａ２）として上記同様の操作を行なう。
【００５６】
すなわち、制御部５は新たな上限値Ａ（ａ２）とこれを通る仮想線Ｌ２−Ｌ２から、新たな下限値Ｂ（ａ２）を求め、第１および第２のレジスタの内容を前記新たな上限値Ａ（ａ２）および下限値Ｂ（ａ２）に書き換え更新する。そして、制御部５は、これら新たに書き換えられた上限値Ａ（ａ２）および下限値Ｂ（ａ２）と上記（数２）式とに基づいて、さらに次に検出手段２から出力されるディジタル出力Ｄｘの補正を行う。
【００５７】
以上のような更新は、第１および第２のレジスタに保持されている上限値Ａを上回るディジタル出力Ｄｘが入力するたびに繰り返し行われる。よって、前記検出出力の演算装置１では、現実の検出手段２の有する入出力特性である新たな仮想線に基づいた補正を行うことができるため、演算出力Ｄの精度を高めることができる。
【００５８】
ｉi）下限値Ｂを下回るディジタル出力Ｄｘが入力される場合
図３に示すように、制御部５が、第１のレジスタの内容が新たな上限値Ａ（ａ１）、第２のレジスタの内容が新たな下限値Ｂ（ａ１）に書き換えられている状態（仮想線Ｌ１−Ｌ１）にある場合において、第２のレジスタの内容（下限値Ｂ（ａ１））を、下回るディジタル出力Ｄｘ（＝Ｂ（ｃ１））が入力された場合には以下のような制御が行われる。
【００５９】
制御部５は、第２のレジスタの内容を新たな下限値Ｂ（ｃ１）に書き換える。そして、一次直線を上限値Ａ（ａ１）と新たな下限値Ｂ（ｃ１）とを通る仮想線Ｌ６−Ｌ６を想定し、この新たな一次直線を検出手段２の入出力特性とみなす補正を行う。つまり、新たな上限値Ａ（ａ１）と新たな下限値Ｂ（ｃ１）と上記（数２）式とに基づいて、検出手段２のディジタル出力Ｄｘの補正が行われる。そして、このときの演算出力Ｄが、検出手段２の最終的な出力としてバスラインを通じて各種の外部回路に出力される。
【００６０】
また、次に検出された検出手段２のディジタル出力Ｄｘが、さらに前回書き換えられた新たな上限値Ａ（ａ１）又は新たな下限値Ｂ（ｃ１）をさらに上回る又は下回る場合には、さらに新たな上限値Ａ（ａ２）及び新たな下限値Ｂ（ｃ２）に書き換え更新し、これら上限値Ａ（ａ２）及び下限値Ｂ（ｃ２）を通る仮想線に基づいて上記同様の処理が施される。
【００６１】
（２）Ｄｘ＜Ｂの場合
ｉ）下限値Ｂを越えるディジタル出力Ｄｘが入力された場合
一方、制御部５は、操作ノブを−２０度回転させたときにディジタル出力Ｄｘが、これまでの下限値Ｂを下回る値（Ｂ（ｂ１））である場合（Ｂ＜Ｄｘ＝Ｂ（ｂ１））には、上記同様の処理が下限値Ｂ側を中心に行われる。すなわち、制御部５は、第２のレジスタの内容（下限値Ｂ）を新たな下限値Ｂ（ｂ１）に書き換える。さらに制御部５は、新たな下限値Ｂ（ｂ１）を通る仮想線Ｌ４−Ｌ４を想定し（図２参照）、この仮想線Ｌ４−Ｌ４に基き、操作ノブを＋２０度回転させた場合の上限値Ａ（ｂ１）を算出する。そして、制御部５は、前記第１および第２のレジスタの内容を、前記新たな上限値Ａ（ｂ１）および下限値Ｂ（ｂ２）にそれぞれ書き換え、新たに書き換えられた上限値Ａ（ｂ１）および下限値Ｂ（ｂ２）と上記（数２）式とに基づいて、次に入力されるディジタル出力Ｄｘの補正を行う。
【００６２】
さらに検出手段２が、操作ノブの操作中に、前記新たな下限値Ｂ（ｂ１）を下回るＢ（ｂ２）をディジタル出力Ｄｘとして出力した場合には、上記同様の操作が繰り返され、新たな仮想線Ｌ５−Ｌ５を想定するとともに、これに基づく新たな上限値Ａ（ｂ２）が求められ、そして、第１及び第２のレジスタの内容が、上限値Ａ（ｂ２）及び下限値Ｂ（ｂ２）に書き換え更新される。
【００６３】
以上のような更新は、第１および第２のレジスタに保持されている下限値Ｂを下回るディジタル出力Ｄｘが入力するたびに繰り返し行われる。
【００６４】
ｉi）下限値Ｂを下回るディジタル出力Ｄｘが入力された場合
図４に示すように、第１のレジスタの内容が下限値Ｂ（ｂ１）、第２のレジスタの内容が上限値Ａ（ｂ１）に書き換えられている状態（仮想線Ｌ３−Ｌ３）にある場合において、第１のレジスタの内容（上限値Ａ（ｂ１））を、上回るディジタル出力Ｄｘ（＝Ａ（ｃ１））が入力された場合には以下のような制御が行われる。
【００６５】
制御部５は、第１のレジスタの内容を新たな上限値Ａ（ｃ１）に書き換える。そして、一次直線を新たな上限値Ａ（ｃ１）と新たな下限値Ｂ（ｂ１）とを通る一次直線（仮想線Ｌ６−Ｌ６）を想定し、この新たな仮想線Ｌ６−Ｌ６を検出手段２の入出力特性とみなした補正を行う。つまり、新たな上限値Ａ（ｃ１）と新たな下限値Ｂ（ｂ１）と上記（数２）式とに基づいて、検出手段２のディジタル出力Ｄｘの補正が行われる。そして、このときの演算出力Ｄが、検出手段２の最終的な出力としてバスラインを通じて各種の外部回路に出力される。
【００６６】
また、検出手段２のディジタル出力Ｄｘが、さらに前回書き換えられた上限値Ａ（ｃ１）又は下限値Ｂ（ｂ１）をさらに上回る又は下回る場合には、制御部５はさらに新たな上限値Ａ（ｃ２）及び新たな下限値Ａ（ｂ２）に書き換え更新し、新たに想定した仮想線Ｌ７−Ｌ７等に基づいて上記同様の処理が施される。
【００６７】
以上のように、上記検出出力の演算装置１を使用すると、より実際の検出手段２が有する入出力特性（一次直線）に基づいた補正を行うことが可能となる。このため、下限値Ａと上限値Ｂとの間で行われる検出手段２のディジタル出力Ｄｘを演算補正した演算出力（補正値）Ｄの精度を高めることができる。
【００６８】
特に、長期の使用により検出手段２に摩耗等が生じ、内部の機械的特性が変動すると、主メモリ手段４内部に記憶されている上限値Ａ及び下限値Ｂの初期値と、変動後の検出手段２の上限値Ａ及び下限値Ｂとが大きく異なる場合が生じ得る。しかし、このような場合であっても、更新後の新たな上限値Ａと新たな下限値Ｂに基づいて上記（数２）の演算処理を行うことにより、前記新たな上限値Ａと下限値Ｂとを基準とする比例配分で、検出手段２の入力操作（操作ノブの操作）に対する演算出力Ｄを得ることができる。
【００６９】
また検出手段２を連続使用すると、検出手段２のディジタル出力Ｄｘが上限値Ａおよび／または下限値Ｂを越える機会が増えるため、演算出力Ｄの精度を高めることが可能である。また、補正の演算処理は、操作者が気付かないうちに、すなわち操作者が適当に操作ノブを使用しているうちに、演算装置１の内部処理で自動的に行うことができるため、操作者に負担をかけることもない。
【００７０】
上記検出手段２の入出力特性（一次直線）の精度は、上限値Ａおよび下限値Ｂとの間の横軸方向の間隔が広くなれば広くなるほど良くなるため、検出手段２の補正の精度も高くなる。このため、予め主メモリ手段４に記憶しておく上限値Ａおよび下限値Ｂの初期値を、上述のように検出手段２の動作範囲の上限側の限界値（例えば＋２０度のときのディジタル出力Ｄｘ）、および動作範囲の下限側の限界値（−２０度のときのディジタル出力Ｄｘ）としがちである。
【００７１】
しかし、前記上限値Ａおよび下限値Ｂをそれぞれ検出手段２の動作範囲の限界値（上限値及び下限値）とすると、特に検出手段２が新品の場合にはディジタル出力Ｄｘが前記動作範囲の限界値を越え難くなる。このため、演算装置１での更新が十分に行われず、演算出力Ｄの補正の精度を高め難くなる。
【００７２】
そこで、図５に示すように、検出手段２の動作範囲が上限のときに前記Ａ／Ｄ変換手段３から得られる実際の上限値をＡ０、前記検出手段が動作範囲の下限のときに前記Ａ／Ｄ変換手段から得られる実際の下限値をＢ０とし、前記上限値Ａ０の下限側に一定幅の定数からなる不感帯αを設け、且つ前記下限値Ｂ０の上限側にも一定幅の定数からなる不感帯αを設けることが好ましい。
【００７３】
この場合には、上記（数２）式を不感帯αを加味した下記の（数３）式に置き換えることにより、上記同様に精度の高い演算出力Ｄを得ることができる。
【００７４】
【数３】
ただし、ｎは自然数である。
【００７５】
すなわち、前記実際の上限値Ａ０の下限側および前記実際の下限値Ｂ０の上限側にそれぞれ不感帯αを設け、上限値Ａ＝Ａ０−α、下限値Ｂ＝Ｂ０−αとすれば、検出手段２の前記実際の上限値Ａ０と下限値Ｂ０の内側に上限値Ａおよび下限値Ｂを設定することができ、ディジタル出力Ｄｘが前記上限値Ａおよび下限値Ｂを更新する機会を増やすことができるようになる。そして、前記上限値Ａまたは下限値Ｂを更新する際には、そのときの検出値に前記不感帯幅αを減算した上限値、または加算した下限値を更新値とするようにすればよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、検出手段が機構的な誤差を含む場合であっても入出力特性（一次直線）に基づいて精度の高い出力値に補正することができる。
【００７７】
特に、Ａ／Ｄ変換後のディジタル出力Ｄｘが上限値Ａおよび／または下限値Ｂを越える場合には、前記ディジタル出力Ｄｘを新たな上限値Ａ及び新たな下限値Ｂに更新することができるため、前記新たな上限値Ａ及び新たな下限値Ｂに基づく入出力特性（一次直線）から精度の高い演算出力を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検出出力の演算装置の実施の形態を示すブロック図、
【図２】検出出力が上限値又は下限値を越えた場合の演算処理の方法を示す概念図、
【図３】検出出力が上限値に加え下限値をも越えた場合の演算処理の方法を示す概念図、
【図４】検出出力が下限値に加え上限値をも越えた場合の演算処理の方法を示す概念図、
【図５】不感帯を設けた場合の演算処理の方法を示す概念図、
【符号の説明】
１ 演算装置
２ 検出手段
３ Ａ／Ｄ変換手段
４ 主メモリ手段
５ 制御部
Ａｘ 検出手段のアナログ出力
Ｄｘ 検出手段のディジタル出力
Ｄ 演算出力（補正後の検出手段のディジタル出力）
Ａ 上限値
Ｂ 下限値
α 不感帯
Ｌ０−Ｌ０ 入出力特性の初期値
【発明の属する技術分野】
本発明は、検出手段の出力を一次関数的な入出力特性に基づいて補正するための演算装置に係わり、特に機構的な要因に基づいて補正後の演算出力が変動しやすい検出出力の演算装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
入出力特性が一次関数的な線形となる検出出力を有する検出手段としては、例えば回転式又はスライド式の可変抵抗器やホール素子等の磁気検出器など各種のものが存在する。
【０００３】
そして、これらの検出手段から得られるアナログ信号出力は、Ａ／Ｄ変換器によってディジタル信号出力に変換されてその後の処理が行われる。
【０００４】
前記Ａ／Ｄ変換器では、ディジタル変換後の値に許容範囲を越える誤差が含まれることがあるため、前記ディジタル変換後の値を補正した値を検出手段の検出出力とされるのが一般的である。
【０００５】
かかる検出手段の検出出力の補正値は、例えば予め検出手段の許容最大入力に対する最大検出出力値を上限値Ａ、許容最小入力に対する最小検出出力値を下限値Ｂとして記憶しておき、前記上限値Ａと下限値Ｂとを結ぶ直線を前記検出手段の入出力特性を示す一次直線と近似した上で、以下の（数１）式より求められる。
【０００６】
【数１】
ただし、２nはＡ／Ｄ変換器のビット数であり、例えば、Ａ／Ｄ変換器が８ビットの場合には２n＝２５６であり、１０ビットの場合には２n＝１０２４である。
【０００８】
８ビットのＡ／Ｄ変換器では、前記上限値Ａと下限値Ｂとの間を２５６（００〜ＦＦ）の分解能で割り付け、この割り付けにしたがって前記検出手段の出力を００からＦＦのいずれかの値に変換するというものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、各種の検出手段には機械的な構造上の要因、例えば回転式の抵抗器などにおいては機構的な角度誤差、抵抗と摺動子との間の機械的な誤差、あるいはその他の温度変化に伴なう抵抗の変化などの影響を受けると、前記検出手段の入出力特性（一次直線）に変動が生じやすい。すなわち、記憶されている上限値Ａ，下限値Ｂに基づく入出力特性と、実際の検出手段の入出力特性との間のずれが大きくなり、補正後の検出手段の検出出力値に大きな誤差が含まれるという問題がある。なお、前記誤差の範囲は、平均±１０％程度生じることが確認されている。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、検出手段の検出出力を補正する際に、最初に記憶されている上限値および下限値を随時更新できるようにして、より実際の検出手段に近づけた入出力特性（一次直線）に基づいて、検出出力に対する補正の精度を高めた検出出力の演算装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の検出出力の演算装置は、検出手段から得られる１次関数のアナログ出力を所定のビット数（２n）で割り付ける演算装置において、
前記検出手段からのアナログ出力をディジタル値（Ｄｘ）に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記ディジタル値（Ｄｘ）の上限値Ａと下限値Ｂを予め決められた値として保持する記憶手段と、以下の処理を行う制御部とを有することを特徴とするものである。
【００１２】
（１）前記ディジタル値（Ｄｘ）が前記上限値Ａを越えるＡ（ａ１）となったときに、前記記憶手段に記憶された上限値をＡ（ａ１）に更新する。
【００１３】
（２）予め設定されていた上限値Ａと下限値Ｂとで決まる１次関数の傾きに基づいて、前記上限値Ａ（ａ１）から仮想の下限値Ｂ（ａ１）を演算し、前記記憶手段の下限値を前記Ｂ（ａ１）に更新する。
【００１４】
（３）次に得られた前記ディジタル値（Ｄｘ）に対し以下の演算を行い、演算出力Ｄを得る。
Ｄ＝（２n）×｛Ｄｘ−Ｂ（ａ１）｝／｛Ａ（ａ１）−Ｂ（ａ１）｝
【００１５】
例えば、図２に示すように、検出手段の検出出力Ｄｘが、記憶手段（第１のレジスタ）に記憶されている上限値Ａを上回る新たな上限値Ａ（ａ１）を示す場合には、前記記憶手段に記憶されている上限値Ａを新たな上限値Ａ（ａ１）に書き換える更新を行う。この際、一次直線の傾きは更新後も変化しないものとして、前記新たな上限値Ａ（ａ１）を通る仮想線Ｌ１−Ｌ１を想定し、前記仮想線に基づいて検出手段の下限値Ｂ（ａ１）を求める。そして、このようにして求めた上限値と下限値とから、検出手段から得られるディジタル出力を実際の検出手段の入出力特性に近い前記仮想線に基づいて補正することができるため、検出手段の出力（演算出力）の誤差を小さくできる。
【００１６】
また、前記ディジタル値（Ｄｘ）が前記上限値Ａ（ａ１）を上回る度に、新たな上限値に基づいて前記（１）（２）（３）の処理が行われるものである。
【００１７】
例えば、図２に示すように、前記ディジタル値（Ｄｘ）が、前記上限値Ａ（ａ１）を上回るＡ（ａ２）を示す場合には、このＡ（ａ２）を新たな上限値とする仮想線Ｌ２−Ｌ２を想定し、下限値Ｂ（ａ２）を求めることにより、上記同様の演算処理を行繰り返すことができる。
【００１８】
さらに、ディジタル値（Ｄｘ）が前記下限値Ｂを下回ってＢ（ｃ１）となったときに以下の処理を行うものである。
【００１９】
（４）前記記憶手段に記録されていた下限値をＢ（ｃ１）に更新する。
【００２０】
（５）上限値と下限値ともに更新した値を用いて以下の演算を行う。
Ｄ＝（２n）×｛Ｄｘ−Ｂ（ｃ１）｝／｛Ａ（ａ１）−Ｂ（ｃ１）｝
【００２１】
例えば、図３に示すように、ディジタル値（Ｄｘ）が前記下限値Ｂを下回ったＢ（ｃ１）を示すものである場合には、Ｂ（ｃ１）を新たな下限値Ｂ（ｃ１）とし、上限値Ａ（ａ１）と下限値Ｂ（ｃ１）を通る仮想線Ｌ５−Ｌ５を想定し、この仮想線を検出手段の入出力特性とみなした演算処理を行う。この場合にも、前記上限値Ａ（ａ１）と下限値Ｂ（ｃ１）とから、実際の検出手段の入出力特性に近い前記仮想線に基づいて補正することができるようになる。
【００２２】
また本発明の検出出力の演算装置は、検出手段から得られる１次関数のアナログ出力を所定のビット数（２n）で割り付ける演算装置において、
前記検出手段からのアナログ出力をディジタル値（Ｄｘ）に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記ディジタル値（Ｄｘ）の上限値Ａと下限値Ｂを予め決められた値として保持する記憶手段と、以下の処理を行う制御部とを有することを特徴とするものである。
【００２３】
（１）前記ディジタル値（Ｄｘ）が前記下限値Ｂを下回るＢ（ｂ１）となったときに、前記記憶手段に記憶された下限値をＢ（ｂ１）に更新する。
【００２４】
（２）予め設定されていた上限値Ａと下限値Ｂとで決まる１次関数の傾きに基づいて、前記下限値Ｂ（ｂ１）から仮想の上限値Ａ（ｂ１）を演算し、前記記憶手段の上限値を前記Ａ（ｂ１）に更新する。
【００２５】
（３）次に得られた前記ディジタル値（Ｄｘ）に対し以下の演算を行い、演算出力Ｄを得る。
Ｄ＝（２n）×｛Ｄｘ−Ｂ（ｂ１）｝／｛Ａ（ｂ１）−Ｂ（ｂ１）｝
【００２６】
例えば、図２に示すように、検出手段の検出出力Ｄｘが、記憶手段（第２のレジスタ）に記憶されている下限値Ｂを下回る新たな下限値Ｂ（ｂ１）を示すものである場合には、前記記憶手段に記憶されている下限値Ｂを新たな下限値Ｂ（ｂ１）に書き換える更新を行う。この際、一次直線の傾きは更新後も変化しないものとして、前記新たな下限値Ｂ（ｂ１）を通る仮想線Ｌ３−Ｌ３を想定し、前記仮想線に基づいて検出手段の上限値Ａ（ｂ１）を求める。そして、このようにして求めた上限値と下限値とから、検出手段から得られるディジタル出力を実際の検出手段の入出力特性に近い前記仮想線に基づいて補正することができるため、検出手段の出力（演算出力）の誤差を小さくできる。
【００２７】
上記において、前記ディジタル値（Ｄｘ）が前記下限値Ｂ（ｂ１）を下回る度に、新たな下限値に基づいて前記（１）（２）（３）の処理が行われるものである。
【００２８】
例えば、図２に示すように、前記ディジタル値（Ｄｘ）が、前記下限値Ｂ（ｂ１）を下回るＢ（ｂ２）を示すものである場合には、このＢ（ｂ２）を新たな下限値とする仮想線Ｌ４−Ｌ４を想定し、上限値Ａ（ｂ２）を求めることにより、上記同様の演算処理を行繰り返すことができる。
【００２９】
さらに、ディジタル値（Ｄｘ）が前記上限値Ａを越えてＡ（ｃ１）となったときに以下の処理を行うものである。
【００３０】
（４）前記記憶手段に記録されていた上限値をＡ（ｃ１）に更新する。
【００３１】
（５）上限値と下限値ともに更新した値を用いて以下の演算を行う。
Ｄ＝（２n）×｛Ｄｘ−Ｂ（ｂ１）｝／｛Ａ（ｃ１）−Ｂ（ｂ１）｝
【００３２】
例えば、図４に示すように、ディジタル値（Ｄｘ）が前記上限値Ａを上回ったＡ（ｃ１）を示す場合には、前記Ａ（ｃ１）を新たな上限値Ａ（ｃ１）とし、下限値Ｂ（ｂ１）と上限値Ａ（ｃ１）を通る仮想線Ｌ６−Ｌ６を想定し、この仮想線Ｌ６−Ｌ６を検出手段の入出力特性とみなした演算処理を行う。この場合にも、前記上限値Ａ（ｃ１）と下限値Ｂ（ｂ１）とから、実際の検出手段の入出力特性に近い前記仮想線に基づいて補正することができるようになる。
【００３３】
上記において、前記検出手段の動作範囲が上限のときに前記Ａ／Ｄ変換手段から得られる実際の上限値をＡ０、前記検出手段が動作範囲の下限のときに前記Ａ／Ｄ変換手段から得られる実際の下限値をＢ０としたときに、前記記憶手段に保持されている前記上限値Ａと下限値Ｂは、一定の不感帯幅αを加味した値のＡ＝Ａ０−α、Ｂ＝Ｂ０＋αであり、前記上限値または下限値を更新する際も、そのときの検出値に前記不感帯幅αを減算し（上限値）、または加算し（下限値）、これを更新値とするものが好ましい。
【００３４】
例えば、図５に示すように、検出手段の機構上の動作範囲の上限値Ａ０および下限値Ｂ０から一定の不感帯幅αだけ、前記動作範囲の内側に入った位置を演算上の上限値Ａおよび下限値Ｂに設定しておくと、上限値Ａおよび下限値Ｂを更新しやすくすることができ、前記仮想線の精度を上げることが可能となる。よって、この仮想線に基づいて補正することが可能となるため、さらに検出手段の出力（演算出力）の誤差を小さくできるようになる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照して説明する。
【００３６】
図１は本発明の検出出力の演算装置の実施の形態を示すブロック図、図２は検出出力が上限値又は下限値を越えた場合の演算処理の方法を示す概念図、図３は検出出力が上限値に加え下限値をも越えた場合の演算処理の方法を示す概念図、図４は検出出力が下限値に加え上限値をも越えた場合の演算処理の方法を示す概念図、図５は不感帯を設けた場合の演算処理の方法を示す概念図である。
【００３７】
図１に示すように、本発明の検出出力の演算装置１は、検出手段２に接続されるＡ／Ｄ変換手段３と、主メモリ手段４と、制御部５とから構成されている。
【００３８】
前記検出手段２は、例えば回転式又はスライド式の抵抗器、ホール素子や磁気抵抗効果素子などの磁気検出器、あるいはＰＺＴなどの圧電素子などリニアな入出力特性部分を有するものであればどのようなものであってもよい。
【００３９】
Ａ／Ｄ変換手段３は、所定の電圧レベルを所定の分解能、例えば２５６ビット（２8ビット）、１０２４ビット（２10ビット）などで割り付け、この割り付けにしたがって前記検出手段２のアナログ出力Ａｘをディジタル出力Ｄｘに変換する機能を有している。また、例えば検出手段２の出力の範囲が０．５Ｖから４．５Ｖであるとすると、前記Ａ／Ｄ変換手段３の変換可能な電圧の範囲（動作範囲）は０Ｖから５Ｖであるなどのように、前記Ａ／Ｄ変換手段３の動作範囲内に検出手段２の出力の範囲が必ず含まれるように設定されている。
【００４０】
主メモリ手段４は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成されている。
【００４１】
前記制御部５はＣＰＵを主体に構成され、内部に第１のレジスタ（記憶手段）、第２のレジスタ（記憶手段）および第３のレジスタ（記憶手段）を有している。制御部５は、前記Ａ／Ｄ変換手段３、主メモリ手段４の処理制御および外部回路との通信制御などを行う。
【００４２】
次に、上記検出出力の演算装置の動作について説明する。
図２は、前記検出手段２の一例として、操作ノブ（図示せず）を操作すると、抵抗値が変化する回転式の抵抗器の入出力特性を示すものであり、横軸が操作ノブの回転角度、縦軸が操作ノブの出力部における出力電圧を示している。すなわち、操作ノブの回転に応じて変化する抵抗値に対応して比例的に出力される電圧値を示している。なお、この検出手段２は中心部（センター）を０度に設定し、操作ノブが前記中心部を中心に−２０度から＋２０度の範囲で回転可能とされている。そして、この検出手段２では、例えば５Ｖを印加した場合に、操作ノブを−２０度回転させると検出手段２の出力部２ａからは下限値Ｂ（例えば、０．５Ｖ）が出力され、＋２０度回転させると上限値Ａ（例えば、４．５Ｖ）が出力されることを示している。
【００４３】
図２に直線Ｌ０−Ｌ０で示すように、前記検出手段２の入出力特性は線形（一次直線）であり、前記操作ノブの回転角度に応じて比例するアナログ出力Ａｘを出力する。
【００４４】
前記主メモリ手段４のＲＯＭには、あらかじめ操作ノブを＋２０度回転させたときの検出手段２の上限値Ａと、操作ノブを−２０度回転させたときの検出手段２の下限値Ｂとがディジタル値として記憶されている。なお、前記上限値Ａ及び下限値Ｂは、前記入出力特性（直線Ｌ０−Ｌ０）を通る直線であり、検出手段２の初期値として前記主メモリ手段４に記憶されている。
【００４５】
前記上限値Ａおよび下限値Ｂは、同種の複数の検出手段２を測定して得た平均値でもよく、あるいは個々の検出手段２について測定を行なって得たそれぞれの値であってもよい。
【００４６】
検出手段２を有する演算装置１の本体の電源が投入されると、前記制御部５は、前記主メモリ手段４から前記上限値Ａおよび下限値Ｂを読み出し、制御部５内の第１のレジスタおよび第２のレジスタに保持させる。
【００４７】
また前記制御部５は、前記Ａ／Ｄ変換手段３を動作させ、検出手段２の出力部２ａから出力されるアナログ出力Ａｘを出力（ディジタル値）Ｄｘに変換させる。そして、変換後のディジタル出力Ｄｘを制御部５内の前記第３のレジスタに保持させる。さらに制御部５は、所定のサンプリングタイムで検出手段２のアナログ出力Ａｘをディジタル出力Ｄｘに変換させ、第３のレジスタの内容を前記変換後のディジタル出力Ｄｘに書き換える作業を繰り返す。そして、第１のレジスタの内容である上限値Ａおよび第２のレジスタの内容である下限値Ｂと第３のレジスタの内容である検出手段２のディジタル出力Ｄｘとの比較をそれぞれ行っている。
【００４８】
このとき、制御部５は、検出手段２の操作ノブが操作されたか否かにかかわらず、前記比較の結果が、Ｂ≦Ｄｘ≦Ａの範囲、すなわち検出手段のディジタル出力Ｄｘが下限値Ｂ以上で上限値Ａ以下の範囲にある場合には、以下の式（数２）に基づいた演算による補正を行い、これを検出手段２の演算出力（補正値）Ｄとする。
【００４９】
【数２】
【００５０】
例えばｎ＝８、すなわち８ビットのＡ／Ｄ変換器である場合には、前記上限値Ａと下限値Ｂとの間を２５６（００〜ＦＦ）の分解能で割り付け、この割り付けにしたがって前記検出手段２の出力を００からＦＦのいずれかの値に変換する。
【００５１】
前記演算出力Ｄは、検出手段２の最終的な出力値としてバスラインを通じて各種の外部回路に出力される。
【００５２】
前記検出出力の演算装置１では、前記検出手段２の操作ノブが操作され、検出手段２のディジタル出力Ｄｘが前記上限値Ａを上回った場合（Ａ＜Ｄｘ）、または前記ディジタル出力Ｄｘが前記下限値Ｂを下回った場合（Ｄｘ＞Ｂ）と判断したときには以下の処理を行う。
【００５３】
（１）Ａ＜Ｄｘの場合
ｉ）上限値Ａを越えるディジタル出力Ｄｘが入力された場合
例えば、図２に示すように、操作ノブを＋２０度回転させたときにディジタル出力Ｄｘが、これまでの上限値Ａを上回る値（Ａ（ａ１））である場合（Ａ＜Ｄｘ＝Ａ（ａ１））には、制御部５は第１のレジスタの内容（上限値Ａ）を前記上限値Ａを超えたディジタル出力Ｄｘの値Ａ（ａ１）に書き換え更新し、これを新たな上限値Ａ（ａ１）とする。さらに、制御部５は、前記新たな上限値Ａ（ａ１）を通る一次直線を仮想線Ｌ１−Ｌ１として想定する。このときの仮想線Ｌ１−Ｌ１の傾きは、前記検出手段２の初期の入出力特性の直線Ｌ０−Ｌ０の傾きと同じである。
【００５４】
そして、制御部５は、前記仮想線Ｌ１−Ｌ１から前記操作ノブを−２０度回転させたときに相当する下限値Ｂ（ａ１）を算出し、前記第２のレジスタの内容（下限値Ｂ）を前記新たな下限値Ｂ（ａ１）に書き換え更新する。前記制御部５は、書き換えられた新たな上限値Ａ及び下限値Ｂと上記（数２）式に基づいて、次に検出手段２から出力されるディジタル出力Ｄｘの補正を行なう。
【００５５】
さらに操作ノブの操作が行われ、ディジタル出力Ｄｘが前記新たな上限値Ａ（ａ１）を上回る値Ａ（ａ２）を出力したときには、制御部５は前記Ａ（ａ２）を新たな上限値Ａ（ａ２）として上記同様の操作を行なう。
【００５６】
すなわち、制御部５は新たな上限値Ａ（ａ２）とこれを通る仮想線Ｌ２−Ｌ２から、新たな下限値Ｂ（ａ２）を求め、第１および第２のレジスタの内容を前記新たな上限値Ａ（ａ２）および下限値Ｂ（ａ２）に書き換え更新する。そして、制御部５は、これら新たに書き換えられた上限値Ａ（ａ２）および下限値Ｂ（ａ２）と上記（数２）式とに基づいて、さらに次に検出手段２から出力されるディジタル出力Ｄｘの補正を行う。
【００５７】
以上のような更新は、第１および第２のレジスタに保持されている上限値Ａを上回るディジタル出力Ｄｘが入力するたびに繰り返し行われる。よって、前記検出出力の演算装置１では、現実の検出手段２の有する入出力特性である新たな仮想線に基づいた補正を行うことができるため、演算出力Ｄの精度を高めることができる。
【００５８】
ｉi）下限値Ｂを下回るディジタル出力Ｄｘが入力される場合
図３に示すように、制御部５が、第１のレジスタの内容が新たな上限値Ａ（ａ１）、第２のレジスタの内容が新たな下限値Ｂ（ａ１）に書き換えられている状態（仮想線Ｌ１−Ｌ１）にある場合において、第２のレジスタの内容（下限値Ｂ（ａ１））を、下回るディジタル出力Ｄｘ（＝Ｂ（ｃ１））が入力された場合には以下のような制御が行われる。
【００５９】
制御部５は、第２のレジスタの内容を新たな下限値Ｂ（ｃ１）に書き換える。そして、一次直線を上限値Ａ（ａ１）と新たな下限値Ｂ（ｃ１）とを通る仮想線Ｌ６−Ｌ６を想定し、この新たな一次直線を検出手段２の入出力特性とみなす補正を行う。つまり、新たな上限値Ａ（ａ１）と新たな下限値Ｂ（ｃ１）と上記（数２）式とに基づいて、検出手段２のディジタル出力Ｄｘの補正が行われる。そして、このときの演算出力Ｄが、検出手段２の最終的な出力としてバスラインを通じて各種の外部回路に出力される。
【００６０】
また、次に検出された検出手段２のディジタル出力Ｄｘが、さらに前回書き換えられた新たな上限値Ａ（ａ１）又は新たな下限値Ｂ（ｃ１）をさらに上回る又は下回る場合には、さらに新たな上限値Ａ（ａ２）及び新たな下限値Ｂ（ｃ２）に書き換え更新し、これら上限値Ａ（ａ２）及び下限値Ｂ（ｃ２）を通る仮想線に基づいて上記同様の処理が施される。
【００６１】
（２）Ｄｘ＜Ｂの場合
ｉ）下限値Ｂを越えるディジタル出力Ｄｘが入力された場合
一方、制御部５は、操作ノブを−２０度回転させたときにディジタル出力Ｄｘが、これまでの下限値Ｂを下回る値（Ｂ（ｂ１））である場合（Ｂ＜Ｄｘ＝Ｂ（ｂ１））には、上記同様の処理が下限値Ｂ側を中心に行われる。すなわち、制御部５は、第２のレジスタの内容（下限値Ｂ）を新たな下限値Ｂ（ｂ１）に書き換える。さらに制御部５は、新たな下限値Ｂ（ｂ１）を通る仮想線Ｌ４−Ｌ４を想定し（図２参照）、この仮想線Ｌ４−Ｌ４に基き、操作ノブを＋２０度回転させた場合の上限値Ａ（ｂ１）を算出する。そして、制御部５は、前記第１および第２のレジスタの内容を、前記新たな上限値Ａ（ｂ１）および下限値Ｂ（ｂ２）にそれぞれ書き換え、新たに書き換えられた上限値Ａ（ｂ１）および下限値Ｂ（ｂ２）と上記（数２）式とに基づいて、次に入力されるディジタル出力Ｄｘの補正を行う。
【００６２】
さらに検出手段２が、操作ノブの操作中に、前記新たな下限値Ｂ（ｂ１）を下回るＢ（ｂ２）をディジタル出力Ｄｘとして出力した場合には、上記同様の操作が繰り返され、新たな仮想線Ｌ５−Ｌ５を想定するとともに、これに基づく新たな上限値Ａ（ｂ２）が求められ、そして、第１及び第２のレジスタの内容が、上限値Ａ（ｂ２）及び下限値Ｂ（ｂ２）に書き換え更新される。
【００６３】
以上のような更新は、第１および第２のレジスタに保持されている下限値Ｂを下回るディジタル出力Ｄｘが入力するたびに繰り返し行われる。
【００６４】
ｉi）下限値Ｂを下回るディジタル出力Ｄｘが入力された場合
図４に示すように、第１のレジスタの内容が下限値Ｂ（ｂ１）、第２のレジスタの内容が上限値Ａ（ｂ１）に書き換えられている状態（仮想線Ｌ３−Ｌ３）にある場合において、第１のレジスタの内容（上限値Ａ（ｂ１））を、上回るディジタル出力Ｄｘ（＝Ａ（ｃ１））が入力された場合には以下のような制御が行われる。
【００６５】
制御部５は、第１のレジスタの内容を新たな上限値Ａ（ｃ１）に書き換える。そして、一次直線を新たな上限値Ａ（ｃ１）と新たな下限値Ｂ（ｂ１）とを通る一次直線（仮想線Ｌ６−Ｌ６）を想定し、この新たな仮想線Ｌ６−Ｌ６を検出手段２の入出力特性とみなした補正を行う。つまり、新たな上限値Ａ（ｃ１）と新たな下限値Ｂ（ｂ１）と上記（数２）式とに基づいて、検出手段２のディジタル出力Ｄｘの補正が行われる。そして、このときの演算出力Ｄが、検出手段２の最終的な出力としてバスラインを通じて各種の外部回路に出力される。
【００６６】
また、検出手段２のディジタル出力Ｄｘが、さらに前回書き換えられた上限値Ａ（ｃ１）又は下限値Ｂ（ｂ１）をさらに上回る又は下回る場合には、制御部５はさらに新たな上限値Ａ（ｃ２）及び新たな下限値Ａ（ｂ２）に書き換え更新し、新たに想定した仮想線Ｌ７−Ｌ７等に基づいて上記同様の処理が施される。
【００６７】
以上のように、上記検出出力の演算装置１を使用すると、より実際の検出手段２が有する入出力特性（一次直線）に基づいた補正を行うことが可能となる。このため、下限値Ａと上限値Ｂとの間で行われる検出手段２のディジタル出力Ｄｘを演算補正した演算出力（補正値）Ｄの精度を高めることができる。
【００６８】
特に、長期の使用により検出手段２に摩耗等が生じ、内部の機械的特性が変動すると、主メモリ手段４内部に記憶されている上限値Ａ及び下限値Ｂの初期値と、変動後の検出手段２の上限値Ａ及び下限値Ｂとが大きく異なる場合が生じ得る。しかし、このような場合であっても、更新後の新たな上限値Ａと新たな下限値Ｂに基づいて上記（数２）の演算処理を行うことにより、前記新たな上限値Ａと下限値Ｂとを基準とする比例配分で、検出手段２の入力操作（操作ノブの操作）に対する演算出力Ｄを得ることができる。
【００６９】
また検出手段２を連続使用すると、検出手段２のディジタル出力Ｄｘが上限値Ａおよび／または下限値Ｂを越える機会が増えるため、演算出力Ｄの精度を高めることが可能である。また、補正の演算処理は、操作者が気付かないうちに、すなわち操作者が適当に操作ノブを使用しているうちに、演算装置１の内部処理で自動的に行うことができるため、操作者に負担をかけることもない。
【００７０】
上記検出手段２の入出力特性（一次直線）の精度は、上限値Ａおよび下限値Ｂとの間の横軸方向の間隔が広くなれば広くなるほど良くなるため、検出手段２の補正の精度も高くなる。このため、予め主メモリ手段４に記憶しておく上限値Ａおよび下限値Ｂの初期値を、上述のように検出手段２の動作範囲の上限側の限界値（例えば＋２０度のときのディジタル出力Ｄｘ）、および動作範囲の下限側の限界値（−２０度のときのディジタル出力Ｄｘ）としがちである。
【００７１】
しかし、前記上限値Ａおよび下限値Ｂをそれぞれ検出手段２の動作範囲の限界値（上限値及び下限値）とすると、特に検出手段２が新品の場合にはディジタル出力Ｄｘが前記動作範囲の限界値を越え難くなる。このため、演算装置１での更新が十分に行われず、演算出力Ｄの補正の精度を高め難くなる。
【００７２】
そこで、図５に示すように、検出手段２の動作範囲が上限のときに前記Ａ／Ｄ変換手段３から得られる実際の上限値をＡ０、前記検出手段が動作範囲の下限のときに前記Ａ／Ｄ変換手段から得られる実際の下限値をＢ０とし、前記上限値Ａ０の下限側に一定幅の定数からなる不感帯αを設け、且つ前記下限値Ｂ０の上限側にも一定幅の定数からなる不感帯αを設けることが好ましい。
【００７３】
この場合には、上記（数２）式を不感帯αを加味した下記の（数３）式に置き換えることにより、上記同様に精度の高い演算出力Ｄを得ることができる。
【００７４】
【数３】
【００７５】
すなわち、前記実際の上限値Ａ０の下限側および前記実際の下限値Ｂ０の上限側にそれぞれ不感帯αを設け、上限値Ａ＝Ａ０−α、下限値Ｂ＝Ｂ０−αとすれば、検出手段２の前記実際の上限値Ａ０と下限値Ｂ０の内側に上限値Ａおよび下限値Ｂを設定することができ、ディジタル出力Ｄｘが前記上限値Ａおよび下限値Ｂを更新する機会を増やすことができるようになる。そして、前記上限値Ａまたは下限値Ｂを更新する際には、そのときの検出値に前記不感帯幅αを減算した上限値、または加算した下限値を更新値とするようにすればよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、検出手段が機構的な誤差を含む場合であっても入出力特性（一次直線）に基づいて精度の高い出力値に補正することができる。
【００７７】
特に、Ａ／Ｄ変換後のディジタル出力Ｄｘが上限値Ａおよび／または下限値Ｂを越える場合には、前記ディジタル出力Ｄｘを新たな上限値Ａ及び新たな下限値Ｂに更新することができるため、前記新たな上限値Ａ及び新たな下限値Ｂに基づく入出力特性（一次直線）から精度の高い演算出力を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検出出力の演算装置の実施の形態を示すブロック図、
【図２】検出出力が上限値又は下限値を越えた場合の演算処理の方法を示す概念図、
【図３】検出出力が上限値に加え下限値をも越えた場合の演算処理の方法を示す概念図、
【図４】検出出力が下限値に加え上限値をも越えた場合の演算処理の方法を示す概念図、
【図５】不感帯を設けた場合の演算処理の方法を示す概念図、
【符号の説明】
１ 演算装置
２ 検出手段
３ Ａ／Ｄ変換手段
４ 主メモリ手段
５ 制御部
Ａｘ 検出手段のアナログ出力
Ｄｘ 検出手段のディジタル出力
Ｄ 演算出力（補正後の検出手段のディジタル出力）
Ａ 上限値
Ｂ 下限値
α 不感帯
Ｌ０−Ｌ０ 入出力特性の初期値
Claims (7)
- 検出手段から得られる１次関数のアナログ出力を所定のビット数（２n）で割り付ける演算装置において、
前記検出手段からのアナログ出力をディジタル値（Ｄｘ）に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記ディジタル値（Ｄｘ）の上限値Ａと下限値Ｂを予め決められた値として保持する記憶手段と、以下の処理を行う制御部とを有することを特徴とする検出出力の演算装置。
（１）前記ディジタル値（Ｄｘ）が前記上限値Ａを越えるＡ（ａ１）となったときに、前記記憶手段に記憶された上限値をＡ（ａ１）に更新する。
（２）予め設定されていた上限値Ａと下限値Ｂとで決まる１次関数の傾きに基づいて、前記上限値Ａ（ａ１）から仮想の下限値Ｂ（ａ１）を演算し、前記記憶手段の下限値を前記Ｂ（ａ１）に更新する。
（３）次に得られた前記ディジタル値（Ｄｘ）に対し以下の演算を行い、演算出力Ｄを得る。
Ｄ＝（２n）×｛Ｄｘ−Ｂ（ａ１）｝／｛Ａ（ａ１）−Ｂ（ａ１）｝ - 前記ディジタル値（Ｄｘ）が前記上限値Ａ（ａ１）を越える度に、新たな上限値に基づいて前記（１）（２）（３）の処理が行われる請求項１記載の検出出力の演算装置。
- ディジタル値（Ｄｘ）が前記下限値Ｂを下回ってＢ（ｃ１）となったときに以下の処理を行う請求項１または２記載の検出出力の演算装置。
（４）前記記憶手段に記録されていた下限値をＢ（ｃ１）に更新する。
（５）上限値と下限値ともに更新した値を用いて以下の演算を行う。
Ｄ＝（２n）×｛Ｄｘ−Ｂ（ｃ１）｝／｛Ａ（ａ１）−Ｂ（ｃ１）｝ - 検出手段から得られる１次関数のアナログ出力を所定のビット数（２n）で割り付ける演算装置において、
前記検出手段からのアナログ出力をディジタル値（Ｄｘ）に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記ディジタル値（Ｄｘ）の上限値Ａと下限値Ｂを予め決められた値として保持する記憶手段と、以下の処理を行う制御部とを有することを特徴とする検出出力の演算装置。
（１）前記ディジタル値（Ｄｘ）が前記下限値Ｂを下回るＢ（ｂ１）となったときに、前記記憶手段に記憶された下限値をＢ（ｂ１）に更新する。
（２）予め設定されていた上限値Ａと下限値Ｂとで決まる１次関数の傾きに基づいて、前記下限値Ｂ（ｂ１）から仮想の上限値Ａ（ｂ１）を演算し、前記記憶手段の上限値を前記Ａ（ｂ１）に更新する。
（３）次に得られた前記ディジタル値（Ｄｘ）に対し以下の演算を行い、演算出力Ｄを得る。
Ｄ＝（２n）×｛Ｄｘ−Ｂ（ｂ１）｝／｛Ａ（ｂ１）−Ｂ（ｂ１）｝ - 前記ディジタル値（Ｄｘ）が前記下限値Ｂ（ｂ１）を下回る度に、新たな下限値に基づいて前記（１）（２）（３）の処理が行われる請求項４記載の検出出力の演算装置。
- ディジタル値（Ｄｘ）が前記上限値Ａを越えてＡ（ｃ１）となったときに以下の処理を行う請求項４または５記載の検出出力の演算装置。
（４）前記記憶手段に記録されていた上限値をＡ（ｃ１）に更新する。
（５）上限値と下限値ともに更新した値を用いて以下の演算を行う。
Ｄ＝（２n）×｛Ｄｘ−Ｂ（ｂ１）｝／｛Ａ（ｃ１）−Ｂ（ｂ１）｝ - 前記検出手段の動作範囲が上限のときに前記Ａ／Ｄ変換手段から得られる実際の上限値をＡ０、前記検出手段が動作範囲の下限のときに前記Ａ／Ｄ変換手段から得られる実際の下限値をＢ０としたときに、前記記憶手段に保持されている前記上限値Ａと下限値Ｂは、一定の不感帯幅αを加味した値のＡ＝Ａ０−α、Ｂ＝Ｂ０＋αであり、前記上限値または下限値を更新する際も、そのときの検出値に前記不感帯幅αを減算し（上限値）、または加算し（下限値）、これを更新値とする請求項１ないし６のいずれかに記載の検出出力の演算装置。
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