JP4240774B2 - 回転角度検出装置及び回転角度検出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両におけるステアリングの回転角度を検出する回転角度検出装置及び回転角度検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の回転角度検出装置として、図６に示すような相対角検出型の回転角度検出装置５１が知られている。
【０００３】
この回転角度検出装置５１は、ステアリングシャフトなどからなる回転体５２に固着されて回転体５２とともに回転する回転板５３と、回転板５３を挟んで対向形成された検出部５４，５５とを備えている。回転板５３において同回転板５３の軸心Ｏを中心とした径の円周上には、等間隔で透設された複数のスリット５６ａからなる相対角検出用スリット５６が設けられている。図８に示すように、各スリット５６ａの幅Ｗ１は、隣り合うスリット５６ａとの間隔Ｗ２と同等となるように設定されている。また、図７にも併せ示すように、回転板５３において前記相対角検出用スリット５６が形成された円周よりも小さい径となる同心円周上の所定箇所には、１つの中立位置検出用スリット５７が透設されている。
【０００４】
検出部５４において相対角検出用スリット５６の回転軌跡と対応する箇所には第１発光素子５８ａ及び第２発光素子５９ａが配設され、中立位置検出用スリット５７の回転軌跡と対応する箇所には第３発光素子６０ａが配設されている。また、検出部５５において各発光素子５８ａ，５９ａと対向する箇所には第１受光素子５８ｂと第２受光素子５９ｂとが配設され、第３発光素子６０ａと対向する箇所には第３受光素子６０ｂが配設されている。すなわち、各検出部５４，５５には、第１光電センサ５８、第２光電センサ５９及び第３光電センサ６０が配設されている。そして、第１及び第２光電センサ５８，５９によって相対角検出センサ６１が構成され、第３光電センサ６０が中立位置検出センサとなっている。
【０００５】
第１及び第２光電センサ５８，５９は、それぞれ対応する発光素子５８ａ，５９ａ及び受光素子５８ｂ，５９ｂ間が回転板５３によって遮断されるか否かに基づいて、２進符号を出力するようになっている。つまり、相対角検出センサ６１は、相対角検出用スリット５６の有無に応じて２ビットの２進符号を出力する。
【０００６】
また、第２光電センサ５９は、第１光電センサ５８に対して、スリット５６ａの有無に基づいて出力された２進符号に１／４周期の位相差が生じるように配置されている。つまり、図８（ａ）に示すように、各光電センサ５８，５９は、スリット５６ａが各光電センサ５８，５９と対応した位置にあるときに「１・１」の２進符号を出力する。そして、同図に矢印で示すように回転板５３が回転されると、図８（ｂ）に示すように、各スリット５６ａの位置が移動して第１光電センサ５８を回転板５３によって遮断する。このため、各光電センサ５８，５９は、「０・１」の２進符号を出力する。続いて回転板５３が矢印方向に回転されると、図８（ｃ）に示すように、各光電センサ５８，５９は、ともに回転板５３によって遮断されて「０・０」の２進符号を出力する。さらに回転板５３が回転されると、図８（ｄ）に示すように、スリット５６ａが第１光電センサ５８と対応する位置に移動する。よって、各光電センサ５８，５９は「１・０」の２進符号を出力する。そして、さらに回転板５３が回転されると、同回転板５３は再び図８（ａ）に示した状態となる。すなわち、相対角検出センサ６１は、回転板５３が前記矢印方向に回転されたときには、「１・１」→「０・１」→「０・０」→「１・０」という順序で２進符号を繰り返し出力する。なお、回転板５３が前記矢印と逆の方向に回転されたときには、２進符号の出力順序が逆になる。
【０００７】
したがって、こうした２進符号の変化態様から、回転板５３の回転方向を検出可能となる。また、２進符号を変化させるための角度を設定することにより、回転板５３の回転角度も検出可能となる。つまり、回転板５３を１゜回転させたときに２進符号が変化するように設定すれば、回転角度検出装置５１は、１゜の分解能を持つこととなる。
【０００８】
これに対して、中立位置検出センサ６０は、発光素子６０ａ及び受光素子６０ｂ間が回転板５３によって遮断されるか否かに基づいて、２進符号を出力するようになっている。つまり、中立位置検出センサ６０は、各素子６０ａ，６０ｂ間に中立位置検出用スリット５７が位置しているときには「１」を出力し、それ以外のときには「０」を出力する。
【０００９】
このように構成された回転角度検出装置５１は、動作初期時において、まず中立位置検出センサ６０によって、中立位置検出用スリット５７の有無を検出する。そして、同スリット５７が検出されると、その位置が基準角度（例えば０゜）として設定される。すなわち、回転角度検出装置５１は、まず初期化を行う。その後、回転角度検出装置５１は、相対角検出センサ６１によって相対角検出用スリット５６の有無を検出する。そして、相対角検出センサ６１から出力された２進符号の変化態様に基づいて、基準角度からの回転角度を算出する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、こうした従来の相対角検出型の回転角度検出装置５１では、基準角度の検出箇所が一箇所のみとなっている。よって、装置５１の初期化を行うためには回転体５２を最大で３６０゜近く回転させなければならない場合も生じ、初期化動作が煩雑であった。
【００１１】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転角度の初期化を容易に行うことができる回転角度検出装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、回転体とともに回転し、その回転軸心を中心とした径の円周上に等間隔で設けられた複数のスリットからなる相対角検出用スリットを有する回転板と、前記相対角検出用スリットの有無を検出して交番２進符号を出力する相対角検出手段と、その交番２進符号に基づいて前記回転体の回転角度を演算する演算手段とを備える回転角度検出装置であって、前記回転板における前記相対角検出用スリットが設けられた円周とそれぞれ径の異なる同心円周上に、所定のパターンで構成された複数のスリットからなる位置データ検出用スリットと所定角度毎に設けられた複数のスリットからなる絶対角検出用スリットとを設けるとともに、前記位置データ検出用スリットの有無を検出する位置データ検出手段と、前記絶対角検出用スリットの有無を検出する絶対角検出手段と、所定角度毎に設定された個別の角度データを記憶する記憶手段とを設け、前記演算手段は、前記絶対角検出スリットが検出されたときに、前記相対角検出手段及び前記位置データ検出手段によって得られた２値データと、前記記憶手段に記憶された角度データとに基づいて、そのときの回転体の絶対角を算出することを要旨とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の回転角度検出装置において、前記絶対角検出手段及び前記位置データ検出手段は、前記演算手段による絶対角の算出時にのみ動作することを要旨とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、回転体とともに回転し、その回転軸心を中心とした径の円周上に等間隔で設けられた複数のスリットからなる相対角検出用スリット、その相対角検出用スリットが設けられた円周とそれぞれ径の異なる同心円周上に設けられた所定のパターンで構成された複数のスリットからなる位置データ検出用スリット及び所定角度毎に設けられた複数のスリットからなる絶対角検出用スリットを有する回転板と、前記相対角検出用スリットの有無を検出して交番２進符号を出力する相対角検出手段と、前記絶対角検出用スリットの有無を検出して２値化された検出信号を出力する絶対角検出手段と、前記位置データ検出用スリットの有無を検出して２値化された検出信号を出力する位置データ検出手段と、所定角度毎に設定された個別の角度データを記憶する記憶手段と、前記相対角検出手段によって検出された交番２進符号の変化に基づいて前記回転体の回転角度を演算する演算手段とを備える回転角度検出装置の回転角度検出方法であって、当該回転角度検出装置の動作初期時には、前記絶対角検出手段を動作させて前記絶対角検出用スリットを検出し、同絶対角検出用スリットが検出されたときには、前記相対角検出手段と前記位置データ検出手段とを動作させて、それら検出手段によって得られた２値データと前記記憶手段に記憶された角度データとに基づいて、そのときの回転体の絶対角を算出し、その後、前記相対角検出手段のみを動作させて、同相対角検出手段によって得られた交番２進符号に基づいて前記回転体の回転角度を演算するようにしたことを要旨とする。
【００１５】
以下、本発明の「作用」について説明する。
請求項１に記載の発明によると、回転板には、所定角度毎に設けられた複数のスリットからなる絶対角検出用スリットが設けられている。そして、絶対角検出手段によって絶対角検出スリットが検出されたときには、演算手段により、前記相対角検出手段及び前記位置データ検出手段によって得られた２値データと、前記記憶手段に記憶された角度データとに基づいて、そのときの回転体の絶対角が算出される。このため、回転板の複数箇所で絶対角を検出可能となる。すなわち、回転体を大きく回転させなくても絶対角を検出可能となる。よって、回転角度検出装置の動作初期時に絶対角を検出すること（回転角度の初期化）を容易に行うことができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によると、絶対角検出手段及び位置データ検出手段は、演算手段による絶対角の算出時にのみ動作する。すなわち、相対角検出手段によって得られた交番２進符号に基づいて回転体の回転角度が算出されているときには、絶対角検出手段及び位置データ検出手段は動作しない。このため、回転角度検出装置の電力消費量が低減される。
【００１７】
請求項３に記載の発明によると、回転板の複数箇所で絶対角を検出可能となる。すなわち、回転体を大きく回転させなくても絶対角を検出可能となる。このため、回転角度検出装置の動作初期時に絶対角を検出すること（回転角度の初期化）を容易に行うことができる。また、回転角度の初期化を行った後には、相対角検出手段によって得られた交番２進符号に基づいて回転体の回転角度が算出される。このため、一旦絶対角が検出されると、その後はその絶対角を基準として相対的に回転角が検出される。しかも、このときには相対角検出手段のみが動作され、絶対角検出手段及び位置データ検出手段は動作されないようになっている。このため、回転角度検出装置の電力消費量が低減される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車両におけるステアリングの回転角度を検出する回転角度検出装置に具体化した一実施形態を図１〜図５に基づき詳細に説明する。
【００１９】
回転角度検出装置１は、図１に示す回転位置検出部２と、図４に示す回転位置検出部２からの検出信号に基づいて回転角度を検出する演算手段としての演算部３とから構成されている。
【００２０】
図１に示すように、回転位置検出部２は、不透明な合成樹脂からなる回転板５と検知部材６とから構成されている。回転板５は、回転体としてのステアリングシャフト７に固着されている。そして、この回転板５は、ステアリングシャフト７の回転とともにその回転軸心Ｏを中心として回転するようになっている。
【００２１】
図２にも併せ示すように、回転板５において、軸心Ｏを中心とした所定の径の円周上には、相対角検出用スリット１１が透設されている。この相対角検出用スリット１１は、等間隔に透設された複数（本実施形態では９０個）のスリット１１ａによって構成されている。図３に示すように、これらスリット１１ａは略四角状をなし、同スリット１１ａの幅Ｗ１は隣り合うスリット１１ａとの間隔Ｗ２と同等に設定されている。
【００２２】
また、回転板５において、相対角検出用スリット１１が透設された円周の径よりも小さい径となる同心円周上には、絶対角検出用スリット１２が透設されている。すなわち、絶対角検出用スリット１２は、相対角検出用スリット１１よりも内側に透設されている。この絶対角検出用スリット１２は、所定角度毎に透設された複数のスリット１２ａによって構成されている。なお、本実施形態において絶対角検出用スリット１２は、２２゜と２３゜とを交互に組み合わせた角度毎に透設された１６個のスリット１２ａによって構成されている。すなわち、各スリット１２ａは、０゜、２２゜、４５゜、６７゜、９０゜、・・・、２９２゜、３１５゜、３３７゜となる位置に透設されている。また、図３に示すように、これらスリット１２ａの幅Ｗ３は、相対角検出用スリット１１を構成するスリット１１ａの幅Ｗ１の１／３程度となるように設定されている。
【００２３】
さらに、回転板５において、相対角検出用スリット１１が透設された円周の径よりも小さく、かつ絶対角検出用スリット１２が透設された円周の径よりも大きい径となる同心円周上には、位置データ検出用スリット１３が透設されている。すなわち、位置データ検出用スリット１３は、相対角検出用スリット１１が透設された円周と絶対角検出用スリット１２が透設された円周との中間に位置する円周上に透設されている。この位置データ検出用スリット１３は、所定のパターンをなすように透設された複数のスリット１３ａによって構成されている。詳しくは、位置データ検出用スリット１３は、後述する絶対角検出時に、ビット信号が重ならないように設定されたパターンを有する複数のスリット１３ａによって構成されている。
【００２４】
図１に示すように、検知部材６は、第１検知部１４と第２検知部１５とから構成されている。各検知部１４，１５は、回転板５を挟んで対向配置されている。これら検知部１４，１５は、ステアリングシャフト７の周辺にある部材（図示略）に固定されており、同シャフト７の回転時においても回転しないようになっている。すなわち、ステアリングシャフト７の回転時には、各検知部１４，１５間を回転板５が通過するようになっている。
【００２５】
検知部材６には第１〜第５光電センサ１６〜２０が配設されている。詳しくは、第１検知部１４には第１〜第５発光素子１６ａ〜２０ａが配設され、第２検知部１５には第１〜第５受光素子１６ｂ〜２０ｂが配設されている。
【００２６】
図３にも併せ示すように、第１及び第２光電センサ１６，１７は、相対角検出用スリット１１の回転軌跡と対応する箇所に配設されている。すなわち、第１及び第２光電センサ１６，１７により、相対角検出手段としての相対角検出センサ２１が構成されている。第１及び第２光電センサ１６，１７は、それぞれ対応する発光素子１６ａ，１７ａ及び受光素子１６ｂ，１７ｂ間が回転板５によって遮断されるか否かに基づいて、２進符号を出力するようになっている。つまり、相対角検出センサ２１は、相対角検出用スリット１１の有無に応じて２ビットの２進符号を出力する。第２光電センサ１７は、第１光電センサ１６に対して、スリット１１ａの有無に基づいて出力された２進符号に１／４周期の位相差が生じるように配設されている。このため、相対角検出センサ２１は、回転板５が図１に矢印Ｆで示す方向に回転したときに、前記従来の回転角度検出装置５１と同様に、「１・１」→「０・１」→「０・０」→「１・０」という順序で２進符号を繰り返し出力する。この２進符号は、符号が変化するときに、どちらか１ビットのみが変化する符号体系、いわゆる交番２進符号となっている。すなわち、相対角検出センサ２１は、交番２進符号を出力する。なお、図３に示すように、本実施形態において、第１及び第２光電センサ１６，１７は、軸心Ｏに対して７゜の角度をなす位置に配設されている。また、本実施形態において相対角検出用スリット１１は９０個のスリット１１ａによって構成されているため、回転板５が１゜回転する度に、相対角検出センサ２１の出力信号が変化するようになっている。
【００２７】
また、第３及び第４光電センサ１８，１９は、位置データ検出用スリット１３の回転軌跡と対応する箇所に配設されている。すなわち、第３及び第４光電センサ１８，１９により、位置データ検出手段としての位置データ検出センサ２２が構成されている。図３に示すように、第３光電センサ１８は、第１光電センサ１６と軸心Ｏとを結ぶ線上に配設されている。また、第４光電センサ１９は、第２光電センサ１７と軸心Ｏとを結ぶ線上に配設されている。第３及び第４光電センサ１８，１９は、それぞれ対応する発光素子１８ａ，１９ａ及び受光素子１８ｂ，１９ｂ間が回転板５によって遮断されるか否かに基づいて、２進符号を出力するようになっている。つまり、位置データ検出センサ２２は、位置データ検出用スリット１３の有無に応じて２ビットの２進符号を出力する。
【００２８】
第５光電センサ２０は、絶対角検出用スリット１２の回転軌跡と対応する箇所に配設されている。すなわち、第５光電センサ２０が絶対角検出手段としての絶対角検出センサとなっている。図３に示すように、第５光電センサ２０は、第１光電センサ１６と軸心Ｏとを結ぶ線上に配設されている。第５光電センサ（絶対角検出センサ）２０は、発光素子２０ａ及び受光素子２０ｂ間が回転板５によって遮断されるか否かに基づいて、２進符号を出力するようになっている。つまり、絶対角検出センサ２０は、各素子２０ａ，２０ｂ間に絶対角検出用スリット１２が位置しているときには「１」を出力し、それ以外のときには「０」を出力する。
【００２９】
図４に示すように、これら検出センサ２０〜２２から出力された検出信号は、演算部３に入力される。
演算部３は、中央処理装置（ＣＰＵ）３ａ、ＣＰＵ３ａに対して回転角度を演算させる制御プログラムを記憶した記憶手段としてのＲＯＭ３ｂ及びＣＰＵ３ａの演算結果等を一時記憶するＲＡＭ３ｃを備えている。ＲＯＭ３ｂには、所定角度毎に設定された個別の角度データが記憶されている。この角度データは、絶対角検出センサ２０によって絶対角検出用スリット１２が検出されたときに第１〜第４光電センサ１６〜１９から出力される検出信号と対応して設定されている。
【００３０】
ＣＰＵ３ａは、絶対角の算出と、その絶対角を基準とする相対角の演算とを行うようになっている。
絶対角の算出時においてＣＰＵ３ａは、絶対角検出センサ２０によって絶対角検出用スリット１２を検出する。そして、第１〜第５光電センサ１６〜２０から出力される検出信号とＲＯＭ３ｂに記憶した角度データに基づいて、そのときの回転板５の絶対角を算出する。詳しくは、図５に示すように、ＣＰＵ３ａは、位置データ検出センサ２２からの出力信号を上位ビットとし、相対角検出センサ２１からの出力信号を下位ビットとした４ビットのビット信号に、絶対角検出センサ２０からの出力信号を乗算した１０進値を算出する。ＲＯＭ３ｂには、この算出された１０進値と対応した値が角度データとして記憶されている。そして、ＣＰＵ３ａは、同角度データと算出された１０進値との照合を行って絶対角を算出する。本実施形態においてＣＰＵ３ａは、算出された１０進値が「１」となったときに、絶対角が０゜となるように設定されている。すなわち、相対角検出センサ２１の出力信号が「０・１」、位置データ検出センサ２２からの出力信号が「０・０」、絶対角検出センサ２０の出力信号が「１」となったときに、ＣＰＵ３ａは絶対角を０゜として設定する。これと同様に、他の絶対角検出用スリット１２が検出されたときには、そのときのビット信号と、ＲＯＭ３ｂに記憶された角度データとを照合して絶対角を算出する。例えば図３に示すように、第１〜第５光電センサ１６〜２０の出力信号が全て「１」となったときの回転板５の絶対角は、図５に示すように、６７゜となる。
【００３１】
また、相対角の演算時においてＣＰＵ３ａは、相対角検出センサ２１によって検出された交番２進符号の変化態様に基づいて、算出された絶対角からの回転角度を演算する。すなわち、図５に示すように、絶対角が０゜のとき、相対角検出センサ２１の出力信号は「０・１」であるため、この出力信号が「０・０」に変化したときには、ＣＰＵ３ａは回転板５が１゜回転されたものと判断する。すなわち、回転板５の角度は１゜となる。
【００３２】
このように構成された回転角度検出装置１において、電源投入時などの動作初期時には、まず回転板５の絶対角検出が行われる。この絶対角検出時において回転角度検出装置１は、絶対角検出センサ２０によって、絶対角検出用スリット１２の有無を検出する。このとき、絶対角検出センサ２０のみが動作され、相対角検出センサ２１及び位置データ検出センサ２２は動作されないようになっている。そして、同スリット１２が検出されたときに相対角検出センサ２１及び位置データ検出センサ２２を動作させ、絶対角を算出する。すなわち、回転角度検出装置１は、動作初期時に、まず回転板５の回転角度の初期化を行う。その後、回転角度検出装置１は、相対角検出センサ２１のみを動作させて相対角検出用スリット１１の有無を検出する。そして、相対角検出センサ２１から出力される交番２進符号に基づいて、算出された絶対角からの回転角度を算出する。
【００３３】
すなわち、回転角度検出装置１は、動作初期時にのみ回転板５の回転角度の絶対角を検出し、その後はその絶対角を基準とした相対角によって回転板５の回転角度を算出するようになっている。
【００３４】
したがって、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）回転板５の絶対角を、２２゜または２３゜毎に複数箇所で検出することができる。このため、ステアリングシャフト７の絶対角を検出する際には、同シャフト７を最大でも２３゜程度回転させればよい。すなわち、ステアリングシャフト７を大きく回転させなくても絶対角を検出することができる。よって、回転角度検出装置１の動作初期時に絶対角を検出すること（回転角度の初期化）を容易に行うことができる。
【００３５】
（２）絶対角検出センサ２０及び位置データ検出センサ２２は、回転板５の絶対角の算出時にのみ動作するようになっている。すなわち、相対角検出によって回転板５の回転角度が算出されているときには、絶対角検出センサ２０及び位置データ検出センサ２２は動作しない。このため、回転角度検出装置１の電力消費量を低減することができる。
【００３６】
（３）回転角度検出装置１は、絶対角検出用スリット１２が検出されたときに、絶対角を検出するようになっている。このため、このときにだけ相対角検出センサ２１及び位置データ検出センサ２２を動作させれば、回転板５の絶対角を検出することができる。換言すれば、絶対角検出用スリット１２が検出されていないときには、相対角検出センサ２１及び位置データ検出センサ２２を動作させなくても絶対角を検出することができる。したがって、相対角検出センサ２１及び位置データ検出センサ２２を常時動作させて回転板５の絶対角を検出する場合に比べて、絶対角検出時における回転角度検出装置１の電力消費量を低減することができる。
【００３７】
（４）絶対角検出用スリット１２を構成するスリット１２ａの幅Ｗ３は、相対角検出用スリット１１を構成するスリット１１ａの幅Ｗ１の１／３程度に設定されている。このため、絶対角検出用スリット１２が絶対角検出センサ２０と確実に対応する箇所に位置していないと、絶対角検出センサ２０は絶対角検出用スリット１２を検出することができない。すなわち、各スリット１２ａを幅狭に設定することにより、回転板５の絶対角を高い精度で検出することができる。
【００３８】
（５）各検出用スリット１１〜１３のうち、相対角検出用スリット１１が最も外側となる円周上に設けられている。このため、同相対角検出用スリット１１が設けられた円周が最も長い。よって、相対角検出用スリット１１を構成するスリット１１ａをたくさん設けることができ、回転角度の分解能を高めることができる。
【００３９】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 前記実施形態では、相対角検出用スリット１１を最も外側となる円周上に設け、位置データ検出用スリット１３をその内側、そして絶対角検出用スリット１２をそのさらに内側に設けている。しかし、例えば絶対角検出用スリット１２を最も外側となる円周上に設けたり、位置データ検出用スリット１３を最も外側となる円周上に設けてもよい。つまり、これら検出用スリット１１〜１３の位置関係はどのように変更してもよい。
【００４０】
・ 前記実施形態では、２２゜または２３゜毎に絶対角を検出できるようにしている。しかし、これに限らず、例えば５゜や１０゜毎に絶対角を検出できるようにしてもよい。つまり、絶対角を検出可能な角度をどのように変更してもよい。但し、検出可能な絶対角を増やした場合には、位置データ検出センサ２２の数を増やすとともに、位置データ検出用スリット１３のパターンを適宜変更する必要がある。例えば、検出可能な絶対角を３２個とした場合には、位置データ検出センサ２２を３つの光電センサによって構成する必要がある。
【００４１】
・ 前記実施形態では、回転角度検出装置１の動作初期時にのみ絶対角検出を行うようになっている。しかし、相対角検出時にも絶対角検出センサ２０を動作させ、絶対角検出用スリット１２が検出されたときには、そのときの絶対角を算出させるようにしてもよい。そして、例えば、その絶対角と相対角検出によって算出された回転角度とを比較し、両者が異なるときにはそのときの回転角度を検出した絶対角に補正するようにしてもよい。このようにすれば、相対角検出によって回転角度の検出ズレが生じた場合でも、そのズレを自動的に補正させることができる。
【００４２】
・ 前記実施形態では、相対角検出時の分解能を１゜に設定している。しかし、相対角検出用スリット１１を構成するスリット１１ａの個数を増減することにより、分解能を高めたり、低くしてもよい。
【００４３】
・ 各検出センサ２０〜２２は、常に動作していてもよい。
・ 前記実施形態では、絶対角検出用スリット１２を構成するスリット１２ａの幅Ｗ３を、相対角検出用スリット１１を構成するスリットＷ１の１／３程度に設定している。しかし、スリット１２ａの幅Ｗ３は、絶対角検出センサ２０によって検出可能な程度であれば、どのように設定されてもよい。
【００４４】
・ 第１及び第２光電センサ１６，１７は、軸心Ｏに対して７゜の角度をなす位置に形成されている。しかし、各光電センサ１６，１７によって交番２進符号を出力させることができるのであれば、軸心Ｏに対する角度はどのように設定されていてもよい。
【００４５】
・ 回転角度検出装置１は、ステアリングの回転角度を検出する装置に限らず、他の装置に具体化してもよい。
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００４６】
（１） 請求項１または請求項２に記載の回転角度検出装置において、前記回転板には、最も外側となる円周上に前記相対角検出用スリットが設けられ、その相対角検出用スリットの内側となる同心円周上に位置データ検出用スリットが設けられ、その位置データ検出用スリットのさらに内側となる同心円周上に前記絶対角検出用スリットが設けられていること。この技術的思想（１）に記載の発明によれば、相対角検出によって検出可能な回転角度の分解能を高めることができる。
【００４７】
（２） 請求項１，２、技術的思想（１）のいずれか１項に記載の回転角度検出装置において、前記絶対角検出用スリットを構成するスリットは、前記絶対角検出手段によって検出可能となる必要最小限の幅に設定されていること。この技術的思想（２）に記載の発明によれば、回転板の絶対角を高い精度で検出することができる。
【００４８】
（３） 請求項１，２、技術的思想（１），（２）のいずれか１項に記載の回転角度検出装置において、前記相対角検出手段及び前記位置データ検出手段はそれぞれ２つの光電センサによって構成され、前記絶対角検出手段は１つの光電センサによって構成されていること。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜３に記載の発明によれば、回転体を大きく回転させることなく絶対角を検出することができ、回転角度の初期化を容易に行うことができる。
【００５０】
請求項２，３に記載の発明によれば、電力消費量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の回転角度検出装置を示す斜視図。
【図２】同実施形態の回転板の平面図。
【図３】同実施形態の回転板の一部を拡大して示す部分平面図。
【図４】同実施形態の回転角度検出装置の電気的構成を示すブロック図。
【図５】同実施形態の各検出手段から出力されるビット信号を示すビットマップテーブル。
【図６】従来の回転角度検出装置を示す斜視図。
【図７】従来の回転板の平面図。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、従来の回転角度検出装置における角度検出態様を示す部分平面図。
【符号の説明】
１…回転角度検出装置、２…回転位置検出部、３…演算手段としての演算部、３ａ…ＣＰＵ、３ｂ…記憶手段としてのＲＯＭ、５…回転板、６…検知部材、７…回転体としてのステアリングシャフト、１１…相対角検出用スリット、１２…絶対角検出用スリット、１３…位置データ検出用スリット、１６…第１光電センサ、１７…第２光電センサ、１８…第３光電センサ、１９…第４光電センサ、２０…第５光電センサ（絶対角検出センサ）、２１…相対角検出手段としての相対角検出センサ、２２…位置データ検出手段としての位置データ検出センサ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両におけるステアリングの回転角度を検出する回転角度検出装置及び回転角度検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の回転角度検出装置として、図６に示すような相対角検出型の回転角度検出装置５１が知られている。
【０００３】
この回転角度検出装置５１は、ステアリングシャフトなどからなる回転体５２に固着されて回転体５２とともに回転する回転板５３と、回転板５３を挟んで対向形成された検出部５４，５５とを備えている。回転板５３において同回転板５３の軸心Ｏを中心とした径の円周上には、等間隔で透設された複数のスリット５６ａからなる相対角検出用スリット５６が設けられている。図８に示すように、各スリット５６ａの幅Ｗ１は、隣り合うスリット５６ａとの間隔Ｗ２と同等となるように設定されている。また、図７にも併せ示すように、回転板５３において前記相対角検出用スリット５６が形成された円周よりも小さい径となる同心円周上の所定箇所には、１つの中立位置検出用スリット５７が透設されている。
【０００４】
検出部５４において相対角検出用スリット５６の回転軌跡と対応する箇所には第１発光素子５８ａ及び第２発光素子５９ａが配設され、中立位置検出用スリット５７の回転軌跡と対応する箇所には第３発光素子６０ａが配設されている。また、検出部５５において各発光素子５８ａ，５９ａと対向する箇所には第１受光素子５８ｂと第２受光素子５９ｂとが配設され、第３発光素子６０ａと対向する箇所には第３受光素子６０ｂが配設されている。すなわち、各検出部５４，５５には、第１光電センサ５８、第２光電センサ５９及び第３光電センサ６０が配設されている。そして、第１及び第２光電センサ５８，５９によって相対角検出センサ６１が構成され、第３光電センサ６０が中立位置検出センサとなっている。
【０００５】
第１及び第２光電センサ５８，５９は、それぞれ対応する発光素子５８ａ，５９ａ及び受光素子５８ｂ，５９ｂ間が回転板５３によって遮断されるか否かに基づいて、２進符号を出力するようになっている。つまり、相対角検出センサ６１は、相対角検出用スリット５６の有無に応じて２ビットの２進符号を出力する。
【０００６】
また、第２光電センサ５９は、第１光電センサ５８に対して、スリット５６ａの有無に基づいて出力された２進符号に１／４周期の位相差が生じるように配置されている。つまり、図８（ａ）に示すように、各光電センサ５８，５９は、スリット５６ａが各光電センサ５８，５９と対応した位置にあるときに「１・１」の２進符号を出力する。そして、同図に矢印で示すように回転板５３が回転されると、図８（ｂ）に示すように、各スリット５６ａの位置が移動して第１光電センサ５８を回転板５３によって遮断する。このため、各光電センサ５８，５９は、「０・１」の２進符号を出力する。続いて回転板５３が矢印方向に回転されると、図８（ｃ）に示すように、各光電センサ５８，５９は、ともに回転板５３によって遮断されて「０・０」の２進符号を出力する。さらに回転板５３が回転されると、図８（ｄ）に示すように、スリット５６ａが第１光電センサ５８と対応する位置に移動する。よって、各光電センサ５８，５９は「１・０」の２進符号を出力する。そして、さらに回転板５３が回転されると、同回転板５３は再び図８（ａ）に示した状態となる。すなわち、相対角検出センサ６１は、回転板５３が前記矢印方向に回転されたときには、「１・１」→「０・１」→「０・０」→「１・０」という順序で２進符号を繰り返し出力する。なお、回転板５３が前記矢印と逆の方向に回転されたときには、２進符号の出力順序が逆になる。
【０００７】
したがって、こうした２進符号の変化態様から、回転板５３の回転方向を検出可能となる。また、２進符号を変化させるための角度を設定することにより、回転板５３の回転角度も検出可能となる。つまり、回転板５３を１゜回転させたときに２進符号が変化するように設定すれば、回転角度検出装置５１は、１゜の分解能を持つこととなる。
【０００８】
これに対して、中立位置検出センサ６０は、発光素子６０ａ及び受光素子６０ｂ間が回転板５３によって遮断されるか否かに基づいて、２進符号を出力するようになっている。つまり、中立位置検出センサ６０は、各素子６０ａ，６０ｂ間に中立位置検出用スリット５７が位置しているときには「１」を出力し、それ以外のときには「０」を出力する。
【０００９】
このように構成された回転角度検出装置５１は、動作初期時において、まず中立位置検出センサ６０によって、中立位置検出用スリット５７の有無を検出する。そして、同スリット５７が検出されると、その位置が基準角度（例えば０゜）として設定される。すなわち、回転角度検出装置５１は、まず初期化を行う。その後、回転角度検出装置５１は、相対角検出センサ６１によって相対角検出用スリット５６の有無を検出する。そして、相対角検出センサ６１から出力された２進符号の変化態様に基づいて、基準角度からの回転角度を算出する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、こうした従来の相対角検出型の回転角度検出装置５１では、基準角度の検出箇所が一箇所のみとなっている。よって、装置５１の初期化を行うためには回転体５２を最大で３６０゜近く回転させなければならない場合も生じ、初期化動作が煩雑であった。
【００１１】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転角度の初期化を容易に行うことができる回転角度検出装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、回転体とともに回転し、その回転軸心を中心とした径の円周上に等間隔で設けられた複数のスリットからなる相対角検出用スリットを有する回転板と、前記相対角検出用スリットの有無を検出して交番２進符号を出力する相対角検出手段と、その交番２進符号に基づいて前記回転体の回転角度を演算する演算手段とを備える回転角度検出装置であって、前記回転板における前記相対角検出用スリットが設けられた円周とそれぞれ径の異なる同心円周上に、所定のパターンで構成された複数のスリットからなる位置データ検出用スリットと所定角度毎に設けられた複数のスリットからなる絶対角検出用スリットとを設けるとともに、前記位置データ検出用スリットの有無を検出する位置データ検出手段と、前記絶対角検出用スリットの有無を検出する絶対角検出手段と、所定角度毎に設定された個別の角度データを記憶する記憶手段とを設け、前記演算手段は、前記絶対角検出スリットが検出されたときに、前記相対角検出手段及び前記位置データ検出手段によって得られた２値データと、前記記憶手段に記憶された角度データとに基づいて、そのときの回転体の絶対角を算出することを要旨とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の回転角度検出装置において、前記絶対角検出手段及び前記位置データ検出手段は、前記演算手段による絶対角の算出時にのみ動作することを要旨とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、回転体とともに回転し、その回転軸心を中心とした径の円周上に等間隔で設けられた複数のスリットからなる相対角検出用スリット、その相対角検出用スリットが設けられた円周とそれぞれ径の異なる同心円周上に設けられた所定のパターンで構成された複数のスリットからなる位置データ検出用スリット及び所定角度毎に設けられた複数のスリットからなる絶対角検出用スリットを有する回転板と、前記相対角検出用スリットの有無を検出して交番２進符号を出力する相対角検出手段と、前記絶対角検出用スリットの有無を検出して２値化された検出信号を出力する絶対角検出手段と、前記位置データ検出用スリットの有無を検出して２値化された検出信号を出力する位置データ検出手段と、所定角度毎に設定された個別の角度データを記憶する記憶手段と、前記相対角検出手段によって検出された交番２進符号の変化に基づいて前記回転体の回転角度を演算する演算手段とを備える回転角度検出装置の回転角度検出方法であって、当該回転角度検出装置の動作初期時には、前記絶対角検出手段を動作させて前記絶対角検出用スリットを検出し、同絶対角検出用スリットが検出されたときには、前記相対角検出手段と前記位置データ検出手段とを動作させて、それら検出手段によって得られた２値データと前記記憶手段に記憶された角度データとに基づいて、そのときの回転体の絶対角を算出し、その後、前記相対角検出手段のみを動作させて、同相対角検出手段によって得られた交番２進符号に基づいて前記回転体の回転角度を演算するようにしたことを要旨とする。
【００１５】
以下、本発明の「作用」について説明する。
請求項１に記載の発明によると、回転板には、所定角度毎に設けられた複数のスリットからなる絶対角検出用スリットが設けられている。そして、絶対角検出手段によって絶対角検出スリットが検出されたときには、演算手段により、前記相対角検出手段及び前記位置データ検出手段によって得られた２値データと、前記記憶手段に記憶された角度データとに基づいて、そのときの回転体の絶対角が算出される。このため、回転板の複数箇所で絶対角を検出可能となる。すなわち、回転体を大きく回転させなくても絶対角を検出可能となる。よって、回転角度検出装置の動作初期時に絶対角を検出すること（回転角度の初期化）を容易に行うことができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によると、絶対角検出手段及び位置データ検出手段は、演算手段による絶対角の算出時にのみ動作する。すなわち、相対角検出手段によって得られた交番２進符号に基づいて回転体の回転角度が算出されているときには、絶対角検出手段及び位置データ検出手段は動作しない。このため、回転角度検出装置の電力消費量が低減される。
【００１７】
請求項３に記載の発明によると、回転板の複数箇所で絶対角を検出可能となる。すなわち、回転体を大きく回転させなくても絶対角を検出可能となる。このため、回転角度検出装置の動作初期時に絶対角を検出すること（回転角度の初期化）を容易に行うことができる。また、回転角度の初期化を行った後には、相対角検出手段によって得られた交番２進符号に基づいて回転体の回転角度が算出される。このため、一旦絶対角が検出されると、その後はその絶対角を基準として相対的に回転角が検出される。しかも、このときには相対角検出手段のみが動作され、絶対角検出手段及び位置データ検出手段は動作されないようになっている。このため、回転角度検出装置の電力消費量が低減される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車両におけるステアリングの回転角度を検出する回転角度検出装置に具体化した一実施形態を図１〜図５に基づき詳細に説明する。
【００１９】
回転角度検出装置１は、図１に示す回転位置検出部２と、図４に示す回転位置検出部２からの検出信号に基づいて回転角度を検出する演算手段としての演算部３とから構成されている。
【００２０】
図１に示すように、回転位置検出部２は、不透明な合成樹脂からなる回転板５と検知部材６とから構成されている。回転板５は、回転体としてのステアリングシャフト７に固着されている。そして、この回転板５は、ステアリングシャフト７の回転とともにその回転軸心Ｏを中心として回転するようになっている。
【００２１】
図２にも併せ示すように、回転板５において、軸心Ｏを中心とした所定の径の円周上には、相対角検出用スリット１１が透設されている。この相対角検出用スリット１１は、等間隔に透設された複数（本実施形態では９０個）のスリット１１ａによって構成されている。図３に示すように、これらスリット１１ａは略四角状をなし、同スリット１１ａの幅Ｗ１は隣り合うスリット１１ａとの間隔Ｗ２と同等に設定されている。
【００２２】
また、回転板５において、相対角検出用スリット１１が透設された円周の径よりも小さい径となる同心円周上には、絶対角検出用スリット１２が透設されている。すなわち、絶対角検出用スリット１２は、相対角検出用スリット１１よりも内側に透設されている。この絶対角検出用スリット１２は、所定角度毎に透設された複数のスリット１２ａによって構成されている。なお、本実施形態において絶対角検出用スリット１２は、２２゜と２３゜とを交互に組み合わせた角度毎に透設された１６個のスリット１２ａによって構成されている。すなわち、各スリット１２ａは、０゜、２２゜、４５゜、６７゜、９０゜、・・・、２９２゜、３１５゜、３３７゜となる位置に透設されている。また、図３に示すように、これらスリット１２ａの幅Ｗ３は、相対角検出用スリット１１を構成するスリット１１ａの幅Ｗ１の１／３程度となるように設定されている。
【００２３】
さらに、回転板５において、相対角検出用スリット１１が透設された円周の径よりも小さく、かつ絶対角検出用スリット１２が透設された円周の径よりも大きい径となる同心円周上には、位置データ検出用スリット１３が透設されている。すなわち、位置データ検出用スリット１３は、相対角検出用スリット１１が透設された円周と絶対角検出用スリット１２が透設された円周との中間に位置する円周上に透設されている。この位置データ検出用スリット１３は、所定のパターンをなすように透設された複数のスリット１３ａによって構成されている。詳しくは、位置データ検出用スリット１３は、後述する絶対角検出時に、ビット信号が重ならないように設定されたパターンを有する複数のスリット１３ａによって構成されている。
【００２４】
図１に示すように、検知部材６は、第１検知部１４と第２検知部１５とから構成されている。各検知部１４，１５は、回転板５を挟んで対向配置されている。これら検知部１４，１５は、ステアリングシャフト７の周辺にある部材（図示略）に固定されており、同シャフト７の回転時においても回転しないようになっている。すなわち、ステアリングシャフト７の回転時には、各検知部１４，１５間を回転板５が通過するようになっている。
【００２５】
検知部材６には第１〜第５光電センサ１６〜２０が配設されている。詳しくは、第１検知部１４には第１〜第５発光素子１６ａ〜２０ａが配設され、第２検知部１５には第１〜第５受光素子１６ｂ〜２０ｂが配設されている。
【００２６】
図３にも併せ示すように、第１及び第２光電センサ１６，１７は、相対角検出用スリット１１の回転軌跡と対応する箇所に配設されている。すなわち、第１及び第２光電センサ１６，１７により、相対角検出手段としての相対角検出センサ２１が構成されている。第１及び第２光電センサ１６，１７は、それぞれ対応する発光素子１６ａ，１７ａ及び受光素子１６ｂ，１７ｂ間が回転板５によって遮断されるか否かに基づいて、２進符号を出力するようになっている。つまり、相対角検出センサ２１は、相対角検出用スリット１１の有無に応じて２ビットの２進符号を出力する。第２光電センサ１７は、第１光電センサ１６に対して、スリット１１ａの有無に基づいて出力された２進符号に１／４周期の位相差が生じるように配設されている。このため、相対角検出センサ２１は、回転板５が図１に矢印Ｆで示す方向に回転したときに、前記従来の回転角度検出装置５１と同様に、「１・１」→「０・１」→「０・０」→「１・０」という順序で２進符号を繰り返し出力する。この２進符号は、符号が変化するときに、どちらか１ビットのみが変化する符号体系、いわゆる交番２進符号となっている。すなわち、相対角検出センサ２１は、交番２進符号を出力する。なお、図３に示すように、本実施形態において、第１及び第２光電センサ１６，１７は、軸心Ｏに対して７゜の角度をなす位置に配設されている。また、本実施形態において相対角検出用スリット１１は９０個のスリット１１ａによって構成されているため、回転板５が１゜回転する度に、相対角検出センサ２１の出力信号が変化するようになっている。
【００２７】
また、第３及び第４光電センサ１８，１９は、位置データ検出用スリット１３の回転軌跡と対応する箇所に配設されている。すなわち、第３及び第４光電センサ１８，１９により、位置データ検出手段としての位置データ検出センサ２２が構成されている。図３に示すように、第３光電センサ１８は、第１光電センサ１６と軸心Ｏとを結ぶ線上に配設されている。また、第４光電センサ１９は、第２光電センサ１７と軸心Ｏとを結ぶ線上に配設されている。第３及び第４光電センサ１８，１９は、それぞれ対応する発光素子１８ａ，１９ａ及び受光素子１８ｂ，１９ｂ間が回転板５によって遮断されるか否かに基づいて、２進符号を出力するようになっている。つまり、位置データ検出センサ２２は、位置データ検出用スリット１３の有無に応じて２ビットの２進符号を出力する。
【００２８】
第５光電センサ２０は、絶対角検出用スリット１２の回転軌跡と対応する箇所に配設されている。すなわち、第５光電センサ２０が絶対角検出手段としての絶対角検出センサとなっている。図３に示すように、第５光電センサ２０は、第１光電センサ１６と軸心Ｏとを結ぶ線上に配設されている。第５光電センサ（絶対角検出センサ）２０は、発光素子２０ａ及び受光素子２０ｂ間が回転板５によって遮断されるか否かに基づいて、２進符号を出力するようになっている。つまり、絶対角検出センサ２０は、各素子２０ａ，２０ｂ間に絶対角検出用スリット１２が位置しているときには「１」を出力し、それ以外のときには「０」を出力する。
【００２９】
図４に示すように、これら検出センサ２０〜２２から出力された検出信号は、演算部３に入力される。
演算部３は、中央処理装置（ＣＰＵ）３ａ、ＣＰＵ３ａに対して回転角度を演算させる制御プログラムを記憶した記憶手段としてのＲＯＭ３ｂ及びＣＰＵ３ａの演算結果等を一時記憶するＲＡＭ３ｃを備えている。ＲＯＭ３ｂには、所定角度毎に設定された個別の角度データが記憶されている。この角度データは、絶対角検出センサ２０によって絶対角検出用スリット１２が検出されたときに第１〜第４光電センサ１６〜１９から出力される検出信号と対応して設定されている。
【００３０】
ＣＰＵ３ａは、絶対角の算出と、その絶対角を基準とする相対角の演算とを行うようになっている。
絶対角の算出時においてＣＰＵ３ａは、絶対角検出センサ２０によって絶対角検出用スリット１２を検出する。そして、第１〜第５光電センサ１６〜２０から出力される検出信号とＲＯＭ３ｂに記憶した角度データに基づいて、そのときの回転板５の絶対角を算出する。詳しくは、図５に示すように、ＣＰＵ３ａは、位置データ検出センサ２２からの出力信号を上位ビットとし、相対角検出センサ２１からの出力信号を下位ビットとした４ビットのビット信号に、絶対角検出センサ２０からの出力信号を乗算した１０進値を算出する。ＲＯＭ３ｂには、この算出された１０進値と対応した値が角度データとして記憶されている。そして、ＣＰＵ３ａは、同角度データと算出された１０進値との照合を行って絶対角を算出する。本実施形態においてＣＰＵ３ａは、算出された１０進値が「１」となったときに、絶対角が０゜となるように設定されている。すなわち、相対角検出センサ２１の出力信号が「０・１」、位置データ検出センサ２２からの出力信号が「０・０」、絶対角検出センサ２０の出力信号が「１」となったときに、ＣＰＵ３ａは絶対角を０゜として設定する。これと同様に、他の絶対角検出用スリット１２が検出されたときには、そのときのビット信号と、ＲＯＭ３ｂに記憶された角度データとを照合して絶対角を算出する。例えば図３に示すように、第１〜第５光電センサ１６〜２０の出力信号が全て「１」となったときの回転板５の絶対角は、図５に示すように、６７゜となる。
【００３１】
また、相対角の演算時においてＣＰＵ３ａは、相対角検出センサ２１によって検出された交番２進符号の変化態様に基づいて、算出された絶対角からの回転角度を演算する。すなわち、図５に示すように、絶対角が０゜のとき、相対角検出センサ２１の出力信号は「０・１」であるため、この出力信号が「０・０」に変化したときには、ＣＰＵ３ａは回転板５が１゜回転されたものと判断する。すなわち、回転板５の角度は１゜となる。
【００３２】
このように構成された回転角度検出装置１において、電源投入時などの動作初期時には、まず回転板５の絶対角検出が行われる。この絶対角検出時において回転角度検出装置１は、絶対角検出センサ２０によって、絶対角検出用スリット１２の有無を検出する。このとき、絶対角検出センサ２０のみが動作され、相対角検出センサ２１及び位置データ検出センサ２２は動作されないようになっている。そして、同スリット１２が検出されたときに相対角検出センサ２１及び位置データ検出センサ２２を動作させ、絶対角を算出する。すなわち、回転角度検出装置１は、動作初期時に、まず回転板５の回転角度の初期化を行う。その後、回転角度検出装置１は、相対角検出センサ２１のみを動作させて相対角検出用スリット１１の有無を検出する。そして、相対角検出センサ２１から出力される交番２進符号に基づいて、算出された絶対角からの回転角度を算出する。
【００３３】
すなわち、回転角度検出装置１は、動作初期時にのみ回転板５の回転角度の絶対角を検出し、その後はその絶対角を基準とした相対角によって回転板５の回転角度を算出するようになっている。
【００３４】
したがって、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）回転板５の絶対角を、２２゜または２３゜毎に複数箇所で検出することができる。このため、ステアリングシャフト７の絶対角を検出する際には、同シャフト７を最大でも２３゜程度回転させればよい。すなわち、ステアリングシャフト７を大きく回転させなくても絶対角を検出することができる。よって、回転角度検出装置１の動作初期時に絶対角を検出すること（回転角度の初期化）を容易に行うことができる。
【００３５】
（２）絶対角検出センサ２０及び位置データ検出センサ２２は、回転板５の絶対角の算出時にのみ動作するようになっている。すなわち、相対角検出によって回転板５の回転角度が算出されているときには、絶対角検出センサ２０及び位置データ検出センサ２２は動作しない。このため、回転角度検出装置１の電力消費量を低減することができる。
【００３６】
（３）回転角度検出装置１は、絶対角検出用スリット１２が検出されたときに、絶対角を検出するようになっている。このため、このときにだけ相対角検出センサ２１及び位置データ検出センサ２２を動作させれば、回転板５の絶対角を検出することができる。換言すれば、絶対角検出用スリット１２が検出されていないときには、相対角検出センサ２１及び位置データ検出センサ２２を動作させなくても絶対角を検出することができる。したがって、相対角検出センサ２１及び位置データ検出センサ２２を常時動作させて回転板５の絶対角を検出する場合に比べて、絶対角検出時における回転角度検出装置１の電力消費量を低減することができる。
【００３７】
（４）絶対角検出用スリット１２を構成するスリット１２ａの幅Ｗ３は、相対角検出用スリット１１を構成するスリット１１ａの幅Ｗ１の１／３程度に設定されている。このため、絶対角検出用スリット１２が絶対角検出センサ２０と確実に対応する箇所に位置していないと、絶対角検出センサ２０は絶対角検出用スリット１２を検出することができない。すなわち、各スリット１２ａを幅狭に設定することにより、回転板５の絶対角を高い精度で検出することができる。
【００３８】
（５）各検出用スリット１１〜１３のうち、相対角検出用スリット１１が最も外側となる円周上に設けられている。このため、同相対角検出用スリット１１が設けられた円周が最も長い。よって、相対角検出用スリット１１を構成するスリット１１ａをたくさん設けることができ、回転角度の分解能を高めることができる。
【００３９】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 前記実施形態では、相対角検出用スリット１１を最も外側となる円周上に設け、位置データ検出用スリット１３をその内側、そして絶対角検出用スリット１２をそのさらに内側に設けている。しかし、例えば絶対角検出用スリット１２を最も外側となる円周上に設けたり、位置データ検出用スリット１３を最も外側となる円周上に設けてもよい。つまり、これら検出用スリット１１〜１３の位置関係はどのように変更してもよい。
【００４０】
・ 前記実施形態では、２２゜または２３゜毎に絶対角を検出できるようにしている。しかし、これに限らず、例えば５゜や１０゜毎に絶対角を検出できるようにしてもよい。つまり、絶対角を検出可能な角度をどのように変更してもよい。但し、検出可能な絶対角を増やした場合には、位置データ検出センサ２２の数を増やすとともに、位置データ検出用スリット１３のパターンを適宜変更する必要がある。例えば、検出可能な絶対角を３２個とした場合には、位置データ検出センサ２２を３つの光電センサによって構成する必要がある。
【００４１】
・ 前記実施形態では、回転角度検出装置１の動作初期時にのみ絶対角検出を行うようになっている。しかし、相対角検出時にも絶対角検出センサ２０を動作させ、絶対角検出用スリット１２が検出されたときには、そのときの絶対角を算出させるようにしてもよい。そして、例えば、その絶対角と相対角検出によって算出された回転角度とを比較し、両者が異なるときにはそのときの回転角度を検出した絶対角に補正するようにしてもよい。このようにすれば、相対角検出によって回転角度の検出ズレが生じた場合でも、そのズレを自動的に補正させることができる。
【００４２】
・ 前記実施形態では、相対角検出時の分解能を１゜に設定している。しかし、相対角検出用スリット１１を構成するスリット１１ａの個数を増減することにより、分解能を高めたり、低くしてもよい。
【００４３】
・ 各検出センサ２０〜２２は、常に動作していてもよい。
・ 前記実施形態では、絶対角検出用スリット１２を構成するスリット１２ａの幅Ｗ３を、相対角検出用スリット１１を構成するスリットＷ１の１／３程度に設定している。しかし、スリット１２ａの幅Ｗ３は、絶対角検出センサ２０によって検出可能な程度であれば、どのように設定されてもよい。
【００４４】
・ 第１及び第２光電センサ１６，１７は、軸心Ｏに対して７゜の角度をなす位置に形成されている。しかし、各光電センサ１６，１７によって交番２進符号を出力させることができるのであれば、軸心Ｏに対する角度はどのように設定されていてもよい。
【００４５】
・ 回転角度検出装置１は、ステアリングの回転角度を検出する装置に限らず、他の装置に具体化してもよい。
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００４６】
（１） 請求項１または請求項２に記載の回転角度検出装置において、前記回転板には、最も外側となる円周上に前記相対角検出用スリットが設けられ、その相対角検出用スリットの内側となる同心円周上に位置データ検出用スリットが設けられ、その位置データ検出用スリットのさらに内側となる同心円周上に前記絶対角検出用スリットが設けられていること。この技術的思想（１）に記載の発明によれば、相対角検出によって検出可能な回転角度の分解能を高めることができる。
【００４７】
（２） 請求項１，２、技術的思想（１）のいずれか１項に記載の回転角度検出装置において、前記絶対角検出用スリットを構成するスリットは、前記絶対角検出手段によって検出可能となる必要最小限の幅に設定されていること。この技術的思想（２）に記載の発明によれば、回転板の絶対角を高い精度で検出することができる。
【００４８】
（３） 請求項１，２、技術的思想（１），（２）のいずれか１項に記載の回転角度検出装置において、前記相対角検出手段及び前記位置データ検出手段はそれぞれ２つの光電センサによって構成され、前記絶対角検出手段は１つの光電センサによって構成されていること。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜３に記載の発明によれば、回転体を大きく回転させることなく絶対角を検出することができ、回転角度の初期化を容易に行うことができる。
【００５０】
請求項２，３に記載の発明によれば、電力消費量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の回転角度検出装置を示す斜視図。
【図２】同実施形態の回転板の平面図。
【図３】同実施形態の回転板の一部を拡大して示す部分平面図。
【図４】同実施形態の回転角度検出装置の電気的構成を示すブロック図。
【図５】同実施形態の各検出手段から出力されるビット信号を示すビットマップテーブル。
【図６】従来の回転角度検出装置を示す斜視図。
【図７】従来の回転板の平面図。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、従来の回転角度検出装置における角度検出態様を示す部分平面図。
【符号の説明】
１…回転角度検出装置、２…回転位置検出部、３…演算手段としての演算部、３ａ…ＣＰＵ、３ｂ…記憶手段としてのＲＯＭ、５…回転板、６…検知部材、７…回転体としてのステアリングシャフト、１１…相対角検出用スリット、１２…絶対角検出用スリット、１３…位置データ検出用スリット、１６…第１光電センサ、１７…第２光電センサ、１８…第３光電センサ、１９…第４光電センサ、２０…第５光電センサ（絶対角検出センサ）、２１…相対角検出手段としての相対角検出センサ、２２…位置データ検出手段としての位置データ検出センサ。
Claims (3)
- 回転体とともに回転し、その回転軸心を中心とした径の円周上に等間隔で設けられた複数のスリットからなる相対角検出用スリットを有する回転板と、前記相対角検出用スリットの有無を検出して交番２進符号を出力する相対角検出手段と、その交番２進符号に基づいて前記回転体の回転角度を演算する演算手段とを備える回転角度検出装置であって、
前記回転板における前記相対角検出用スリットが設けられた円周とそれぞれ径の異なる同心円周上に、所定のパターンで構成された複数のスリットからなる位置データ検出用スリットと所定角度毎に設けられた複数のスリットからなる絶対角検出用スリットとを設けるとともに、
前記位置データ検出用スリットの有無を検出する位置データ検出手段と、前記絶対角検出用スリットの有無を検出する絶対角検出手段と、所定角度毎に設定された個別の角度データを記憶する記憶手段とを設け、
前記演算手段は、前記絶対角検出スリットが検出されたときに、前記相対角検出手段及び前記位置データ検出手段によって得られた２値データと、前記記憶手段に記憶された角度データとに基づいて、そのときの回転体の絶対角を算出することを特徴とする回転角度検出装置。 - 前記絶対角検出手段及び前記位置データ検出手段は、前記演算手段による絶対角の算出時にのみ動作することを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。
- 回転体とともに回転し、その回転軸心を中心とした径の円周上に等間隔で設けられた複数のスリットからなる相対角検出用スリット、その相対角検出用スリットが設けられた円周とそれぞれ径の異なる同心円周上に設けられた所定のパターンで構成された複数のスリットからなる位置データ検出用スリット及び所定角度毎に設けられた複数のスリットからなる絶対角検出用スリットを有する回転板と、
前記相対角検出用スリットの有無を検出して交番２進符号を出力する相対角検出手段と、
前記絶対角検出用スリットの有無を検出して２値化された検出信号を出力する絶対角検出手段と、
前記位置データ検出用スリットの有無を検出して２値化された検出信号を出力する位置データ検出手段と、
所定角度毎に設定された個別の角度データを記憶する記憶手段と、
前記相対角検出手段によって検出された交番２進符号の変化に基づいて前記回転体の回転角度を演算する演算手段と
を備える回転角度検出装置の回転角度検出方法であって、
当該回転角度検出装置の動作初期時には、前記絶対角検出手段を動作させて前記絶対角検出用スリットを検出し、同絶対角検出用スリットが検出されたときには、前記相対角検出手段と前記位置データ検出手段とを動作させて、それら検出手段によって得られた２値データと前記記憶手段に記憶された角度データとに基づいて、そのときの回転体の絶対角を算出し、その後、前記相対角検出手段のみを動作させて、同相対角検出手段によって得られた交番２進符号に基づいて前記回転体の回転角度を演算するようにしたことを特徴とする回転角度検出方法。
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