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【発明の名称】 ２つの直交する試験信号のオフセットを補償する装置
【発明者】 【氏名】クラウス、ディートマイヤー
【要約】 【課題】できるだけ簡単にオフセット補償を行う装置を提供する。

【解決手段】２つのセンサ２，３から供給される２つの直交信号センサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）のオフセットを補償し、角度の測定に好適に設計された装置において、３対の測定値のうち少なくとも１対が前回のテストサイクルにおいて用いられた測定値の対と異なり、訂正手段が訂正信号ＫｘおよびＫｙを生成し、これらの訂正信号によりセンサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）が補完され、訂正手段が各測定サイクルにおいてオフセット訂正信号Ｋｘを前回の測定サイクルのオフセット訂正信号Ｋｘと比較して中心座標Δｘの符号に依存して訂正値ＫＷｘだけ増大または減少させ、かつ、同様に、訂正手段が各測定サイクルにおいて上記オフセット訂正信号Ｋｙを前回の測定サイクルのオフセット訂正信号Ｋｙと比較して中心座標Δｙの符号に依存して訂正値ＫＷｙだけ増大または減少させる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】２つのセンサから供給される２つの直交センサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）のオフセットを補償し、角度の測定に好適に設計された装置であって、前記オフセット補償は、前記センサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）の３対の試験値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）およびＰ３（ｘ３，ｙ３）の座標系での幾何学的配置に依存して発生し、前記３対の試験値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）およびＰ３（ｘ３，ｙ３）が前記座標系において周上に位置する円の中心が前記座標系の原点に対して中心座標ΔｘおよびΔｙを有し、前記３対の試験値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）およびＰ３（ｘ３，ｙ３）が周上に位置する前記円の前記中心座標ΔｘおよびΔｙの値の符号の決定を各測定サイクルにおける繰り返しサイクルにおいて実行する訂正手段を備え、この一方、各測定サイクルにおいて、前記試験値対のうち少なくとも１対が前回の前記テストサイクルにおいて用いられた前記試験値対と異なり、前記訂正手段が訂正信号ＫｘおよびＫｙを生成し、これらの訂正信号により前記センサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）が補完され、前記訂正手段が各測定サイクルにおいて前記オフセット訂正信号Ｋｘを前記中心座標Δｘの符号に依存して前回の測定サイクルのオフセット訂正信号Ｋｘと比較して訂正値ＫＷｘだけ増大させまたは減少させ、かつ、前記訂正手段が各測定サイクルにおいて前記オフセット訂正信号Ｋｙを前記中心座標Δｙの符号に依存して前回の測定サイクルのオフセット訂正信号Ｋｙと比較して訂正値ＫＷｙだけ増大させまたは減少させることを特徴とする装置。
【請求項２】２つの積分器をさらに備え、これらの積分器によって前回のサイクルのオフセット訂正信号ＫｘおよびＫｙが今回のサイクルの訂正値ＫＷＸおよびＫＷｙのそれぞれだけ各サイクルにおいて増大されまたは減少されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】前記訂正値ＫＷｘおよびＫＷｙは、一定のプログラム可能な量であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】前記訂正手段は、前回のサイクルにおける中心座標Δｘが今回のサイクルと同一の符号を有した場合にサイクル中で前記訂正値ＫＷｘを倍にし、前回のサイクルにおける中心座標Δｙが今回のサイクルと同一の符号を有した場合にサイクル中で前記訂正値ＫＷｙを倍にすることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】前記訂正手段は、オフセット訂正信号の算出において、対をなす試験値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）およびＰ３（ｘ３，ｙ３）の取り込みのみを行い、前記オフセット訂正信号の算出においては、座標系における前記３対の試験値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）およびＰ３（ｘ３，ｙ３）を結ぶ直線Ｇ１２とＧ１３は、少なくとも５°の角度を互いに含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】前記オフセット訂正信号ＫｘおよびＫｙの値をプログラムされた制限値またはプログラム可能な制限値に制限するリミッタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】前記装置が始動されるごとに、前記制限値がセットされる初期化が実行されることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】前記装置が始動されるごとに、初期化が実行され、前記初期化においては、前記訂正手段が前記オフセット訂正信号ＫｘおよびＫｙの初期値の設定を行うことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】前記訂正手段は、次の判定式【数１】

に従って、前記３対の試験値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）およびＰ３（ｘ３，ｙ３）の中心座標Δｘの符号判定を実行し、上記判定式には、次の等式が成立する【数２】

ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】前記訂正手段は、次の変換方程式ＫＳ｛ｘ，ｙ｝→ＫＳ｛ｙ‘，ｘ‘｝
を用いて変換された座標系ＫＳ‘における前記３対の試験値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）およびＰ３（ｘ３，ｙ３）の中心座標Δｙの符号判定を次の判定式に従って実行し、【数３】

上記判定式には次の等式が成立する【数４】

ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２つのセンサ２，３から供給される２つの直交信号センサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）のオフセットを補償し、角度の測定に好適に設計された装置であって、上記オフセット補償が、上記センサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）の３対の試験値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）およびＰ３（ｘ３，ｙ３）の座標系での幾何学的配置に依存して発生し、上記３対の試験値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）およびＰ３（ｘ３，ｙ３）が上記座標系において周上に位置する円が上記座標系の原点に対して中心座標ΔｘおよびΔｙを有する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの既知の測定システムは、相互に直交する、即ち、相互に９０°の位相シフトを示す２つの試験信号から測定すべき値を決定する。こうして一方の測定チャネルが、確認すべき量の正弦に比例する試験量を生成し、他方の測定チャネルが確認すべき量の余弦に比例する信号を生成する。このような装置は、例えば角度測定システムにおける角度の算出を可能にする。ここでは、信号の振幅値における変化は、温度とともに、または２つのチャネルにおける他の影響により、この振幅が同じように変化する限り、重要でない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いわゆるオフセットは、測定精度に好ましくない影響を及ぼす。これらのオフセットは、重畳された直流の電圧または電流信号と見なしてよく、これらは最小限に減少されるべきである。センサの製造におけるオフセット補正は、煩雑な方法であり、回避される。これに代えて、アプリケーション環境におけるオフセット補正の実行が企図される。
【０００４】米国特許第５，２９７，０６３は、この目的のための装置であって、３つの試験値が周上に位置する円の中心を計算することによりオンラインでのオフセット補償を実行する装置を開示する。この円は、既知の幾何学的関係から計算することができる。この装置の不利な点は、処理が比較的複雑であり、かつ、マイクロプロセサを必要とすることである。
【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、できるだけ簡単にオフセット補償を行う装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、３対の試験値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）およびＰ３（ｘ３，ｙ３）が周上に位置する円の中心座標値ΔｘおよびΔｙの符号判定を各測定サイクルにおける繰り返しサイクルで実行する訂正手段を備え、この一方、各測定サイクルにおいて、上記３対の試験値のうち少なくとも１対が前回の上記テストサイクルにおいて用いられた試験値の対と異なり、上記手段が訂正信号ＫｘおよびＫｙを生成し、これらの訂正信号により上記センサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）が補完され、上記訂正手段が各測定サイクルにおいて上記オフセット訂正信号Ｋｘを前回の測定サイクルの上記オフセット訂正信号Ｋｘと比較して上記中心座標Δｘの符号に依存して訂正値ＫＷｘだけ増大または減少させ、かつ、同様にして、上記訂正手段が各測定サイクルにおいて上記オフセット訂正信号Ｋｙを前回の測定サイクルのオフセット訂正信号Ｋｙと比較して上記中心座標Δｙの符号に依存して訂正値ＫＷｙだけ増大または減少させることにより、上述した目的が達成される。
【０００７】本発明にかかる装置は、幾何学的関係に基づいて動作する。この幾何学的関係とは、即ち、試験信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）から引き出された３対の試験値は、その中心が２つのセンサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）のオフセットΔｘおよびΔｙであることを特徴とする円周上にある、という関係である。本発明にかかる装置は、上記オフセットΔｘおよびΔｙの正確な計算を実行しない。これにより、支出は、できるだけ小さなものに維持される。オフセットΔｘおよびΔｙの上記計算に代えて、値ΔｘおよびΔｙの符号のみが判定される。このことは、実質的に計算がより簡単であり、しかし、非常に良好な訂正が可能になる。このことは、各測定サイクルにおいて、３対の試験値についての補正を毎回行うことにより達成される。これにより、選択されたステップサイズの変化に依存して、ΔｘおよびΔｙの値に必要な訂正量が各訂正動作でより小さくなり、ΔｘおよびΔｙは、可能な限り小さな値に調整される。これにより、最適化されたオフセット補償が得られる。
【０００８】この目的のために、ΔｘおよびΔｙの値の符号判定をサイクリックに実行する訂正手段が装置内に備えられる。ΔｘおよびΔｙは、ここでは円の中心座標をなし、この円の周上には、３対の試験値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）およびＰ３（ｘ３，ｙ３）が配置される。これら試験値の対は、既に決定されたものでなければならず、かつ、少なくとも１対の試験値は、前回の測定サイクルにおいて用いられた試験値と異なるものでなければならない。
【０００９】上記訂正手段は、さらに、上記センサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）に重畳されるオフセット訂正信号ＫｘおよびＫｙを生成する。こうして、上記センサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）が上記オフセット訂正信号ＫｘおよびＫｙにより訂正される。これにより、これらの信号のオフセット補償が達成される。
【００１０】このことは、２つのオフセット訂正信号について同様に、しかし互いに独立して行われる。まず、このようにして、上記中心座標Δｘの上記符号が、各測定サイクルにおけるオフセット訂正信号Ｋｘのために、３対の試験値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）およびＰ３（ｘ３，ｙ３）について判定される。次に、この符号に依存して、オフセット訂正信号Ｋｘが、判定された上記符号に依存して、訂正値ＫＷｘだけ増大または減少される。このオフセット訂正信号Ｋｘは、前回サイクルの信号からスタートする。即ち、オフセット訂正信号Ｋｘは、各サイクルにおいて、そのサイクルで判定された中心座標Δｘの値に依存して訂正値ＫＷｘだけ増大または減少される。この方法では、オフセット訂正信号Ｋｘは、各サイクルにおいて中心座標Δｘの値が継続的に減少して、選択された訂正値ＫＷｘの値に依存する最小値に近づくように、増大または減少される。これは、反復されるプロセスであり、このプロセスにおいては、オフセット補償が幾度かの測定手順、即ち、幾度かの測定サイクル期間内で発生し、このプロセスは、最適のプロセスに近く、しかしながら、Δｘの値の符号を判定するだけで十分なので、非常に小さな支出しか要求されない。
【００１１】信号Ｓ（ｙ）についてオフセット補償を得るプロセスは、センサ信号Ｓ（ｘ）を参照しながら上述したプロセスに一致する。しかしながら、両方の信号についてのオフセット補償は、相互に独立して実行される。
【００１２】オフセット訂正信号Ｋｘにおいて、各サイクルで適用される訂正値ＫＷｘだけの変化は、本発明の実施の一態様として請求項２に記載される２つの積分器により、安価に提供すると好適である。これにより、これらの積分器は、各測定サイクルにおいて供給すべきオフセット訂正信号の変化が増大方向の訂正値だけの変化であるのか、減少方向への訂正値だけの変化であるのかを指示する信号のみを受け取る。これにより、前回サイクルのオフセット訂正信号をなす、既に積分された値が新たな訂正値だけ増大しまたは減少する。
【００１３】上記訂正値ＫＷｘおよびＫＷｙは、請求項３に記載される本発明の他の実施態様において備えられるように、プログラム可能な量でもよい。これにより、上記訂正値を例えば適用分野に応じて異なる値にプログラムしてもよい。
【００１４】各サイクルにおいて訂正値ＫＷｘおよびＫＷｙが同一の値を有するのであれば、そのときは、各サイクルにおいてオフセット補償の訂正にこの値を供給するだけでよい。ケースによって、より迅速なオフセット補償が望まれたり、または必要なときは、請求項４にかかる本発明のさらに他の実施態様におけるように、ＫＷｘおよびＫＷｙの値を定数として選択するのでなく、前回のサイクルにおいて２つの中心座標ΔｘおよびΔｙについて求められた符号と前回のサイクルにおいて選択された訂正値ＫＷｘおよびＫＷｙとに応じて決定すると好適である。これは、例えば、前回の測定サイクルｎ−１において、中心座標Δｘについて今回の測定サイクルｎと同一の符号が判定された場合に、測定サイクルｎにおいて訂正値ＫＷｘを倍にすることにより、実行される。これにより、センサ信号Ｓ（ｘ）に関するオフセット補償は、同一の方向で、即ち、前回のサイクルランにおける符号と同一の符号で発生しなければならない、ということが認められる。より大きなオフセット訂正が同一の方向で必要とされていると推定できるので、この場合は、訂正値ＫＷｘを倍にすると好適である。このプロセスは、座標Δｘの符号が変化するまで、反復し、これにより、ＫＷｘの本来の値への回帰がなされる。この本来の値は、固定値でもよいし、プログラム可能な値でもよい。この結果、幾度かの連続するサイクルにおいて同一の符号を有する信号Ｓ（ｘ）のオフセットエラーが検知されたときはいつでも、オフセット補正の訂正プロセスがスピードアップされる。信号Ｓ（ｙ）についての手順は、明らかに同一であり、また、信号Ｓ（ｘ）の訂正と独立である。即ち、ＫＷｘおよびＫＷｙの値における変化は、相互に独立して供給される。
【００１５】中心座標ΔｘおよびΔｙの値を十分正確に取得するため、また、これにより、オフセット補償を十分正確に行なうために、請求項５にかかる本発明のさらに別の実施態様によれば、上記３対の試験値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）およびＰ３（ｘ３，ｙ３）が所定の幾何学的要求を満たし、この結果、中心座標ΔｘおよびΔｙの符号の判定が十分な正確さで可能になる。
【００１６】請求項６にかかる本発明のさらに別の実施態様により、オフセット訂正信号ＫｘおよびＫｙが無作為な値を呈し得ないように、リミッタによりこれらの訂正信号を制限すると好適である。このような制限動作により、信号のエラーがより長い期間継続することによるアルゴリズムの発散を防止することができる。
【００１７】請求項４にかかる発明により供給される可変訂正値ＫＷｘおよびＫＷｙを組み合わせて、上記制限値に達したときに上記訂正値ＫＷｘおよびＫＷｙをそれぞれの初期値にリセットするようにしてもよい。
【００１８】上記制限のための制限値は、請求項７にかかる本発明のさらに別の実施態様により提供されるように、装置を初期化するときにセットしてもよい。
【００１９】請求項８に記載するように、上記オフセット訂正信号ＫｘおよびＫｙの開始値の設定は、このような初期化中に実行してもよい。
【００２０】請求項９および１０は、本発明のさらに別の実施態様においてセンサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）を調整するために、３対の試験値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）およびＰ３（ｘ３，ｙ３）に基づいて、これらの請求項内で指示された具体的な方程式により比較的簡単に符号を判定する方法を具体的な条件（term）で指示する。請求項１０によれば、中心座標Δｙの符号を判定するために座標変換が実行される。これは、この方法においてΔｙの符号を判定するために、請求項９に従って用いられたΔｘを判定するための方程式と同様の方程式を用いることができるからである。これは、対をなす試験値の関連する座標値を方程式に代入するだけで十分である。他の値については、変換されているので、中心座標ΔｘおよびΔｙについて方程式は同一である。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態について図面を参照しながらより詳細に説明する。
【００２２】図１は、デカルト座標系ｘ／ｙを示す。このデカルト座標系内には、３対の試験値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）およびＰ３（ｘ３，ｙ３）が記入されている。このような表現は、ある所与の瞬間ｔ１においてセンサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）の値が決定され、これにより、値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）が座標系ｘ／ｙにおいて得られるようにするためであると解釈すべきである。センサＳ（ｘ）およびＳ（ｙ）は、相互に直交するため、これらは、次のように記載することができる。
【００２３】
【数５】

上記方程式において、αは、計算すべき量、例えば決定すべき角度である。センサ信号の振幅Ａは、数５においてＡが同一であれば、試験値の計算において必須ではない。
【００２４】試験値の対を図１に示すように、デカルト座標系にプロットすると、これらはある円を定義する。この円の半径は、振幅Ａに依存し、従って温度に依存することがある。求めるべき量は、次式が成立するので、Ａから独立する。
【００２５】
【数６】

しかしながら、ここで、２つの信号の１つが直流成分、即ち、オフセットを含むときは、上述の記載で与えられた方程式がもはや成立しないため、数６に従って評価をすれば誤った結果がもたらされる、という問題が発生する。
【００２６】このような場合を図１において例証する。図１において３対の試験値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）およびＰ３（ｘ３，ｙ３）は、センサＳ（ｘ）およびＳ（ｙ）の何らかの試験値を表し、このセンサ信号用のオフセット訂正の各サイクルにおいて少なくとも１対の試験値を新たに決定しなければならない。図１の図形は、上述の関係による１つの円の円周上に上記３対の試験値があることを示す。この円の中心とそのデカルト座標系における座標ΔｘおよびΔｙの決定は、点Ｐ１（ｘ１，ｙ１）と点Ｐ２（ｘ２，ｙ２）とを結ぶ線分Ｇ１２の垂直２等分線Ｓ１２と、点Ｐ２（ｘ２，ｙ２）と点Ｐ３（ｘ３，ｙ３）とを結ぶ線分Ｇ２３の垂直２等分線Ｓ２３とをそれぞれ形成することにより非常に簡単に実行できる。これらの垂直２等分線Ｓ１２とＳ２３との交点は、座標ΔｘおよびΔｙを有する円心をなす。これらの座標ΔｘおよびΔｙは、２つのセンサ信号用のオフセットである。
【００２７】しかしながら、中心座標ΔｘおよびΔｙの正確な値を直接計算することは、非常に大変であり、本発明によれば、関連する中心座標ΔｘおよびΔｙのそれぞれの符号のみを判定することにより、このことが回避される。
【００２８】これは、反復する測定サイクルにおいて達成される。新たな測定サイクルランのそれぞれにおいて、座標ΔｘおよびΔｙの符号を計算するために、新たな試験値対Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）およびＰ３（ｘ３，ｙ３）が取得される。これら３対の試験値のうち少なくとも１対は、前回のサイクルにおいて用いられた試験値の対と比較して新しくなければならない。
【００２９】次に、３対の試験値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）およびＰ３（ｘ３，ｙ３）の幾何学的または数学的な相互関係に基づいて中心座標ΔｘおよびΔｙの符号を判定できる方法について説明する。
【００３０】試験値対Ｐ１（ｘ１，ｙ１）とＰ２（ｘ２，ｙ２）とを結ぶ線分Ｇ１２の中点Ｍ１２と、２対の試験値Ｐ２（ｘ２，ｙ２）とＰ３（ｘ３，ｙ３）とを結ぶ線分Ｇ２３の中点Ｍ２３は、以下のように計算することができる。
【００３１】
【数７】

上記２式は、次のように、直線Ｇ１２の傾きに適用できる。
【００３２】
【数８】

垂直２等分線Ｓ１２が直線Ｇ１２に対して垂直であるため、この垂直２等分線の傾きについて次式が成立する。
【００３３】
【数９】

ここでｙ切片ｂＳ１２が垂直２等分線Ｓ１２の直線方程式を十分に決定するために残る。接続線上の既知の点Ｍ１２を用いると、一般的な直線方程式から次式が得られる。
【００３４】
【数１０】

これまでに既知となった値ａＳ１２とｂＳ１２とを用いると、次の直線方程式が得られる。
【００３５】
【数１１】

同様にして、垂直２等分線Ｓ２３の次の直線方程式が得られる。
【００３６】
【数１２】

各定数は、次の通りである。
【００３７】
【数１３】

垂直２等分線Ｓ１２と垂直２等分線Ｓ２３の２つの結果を等しくすることにより、２つの直線の交点が座標ΔｘおよびΔｙとともに得られる。
【００３８】
【数１４】

従って、方程式１０の分数の分子の符号がその分母の符号と等しければ、中心座標Δｘについては、Δｘ＞０が成立する。これらの符号が異なっていれば、Δｘ＜０が成立する。
【００３９】本発明にかかるオフセット補償装置については、このような符号判定で既に十分である。
【００４０】しかしながら、方程式１１から符号を判定することは、より複雑であると思われる。従って、座標軸の交換が発生するような方法で座標変換を実行すると好適である。ここで、次の変換条件が適用される。
【００４１】ＫＳ｛ｘ，ｙ｝→ＫＳ｛ｙ‘，ｘ‘｝
ここで、原則として座標軸が交換され、従ってまたこれに伴って試験値対のｘ値とｙ値が交換されるので、Δｙについては、以下の方程式が得られる。
【００４２】
【数１５】

方程式に代入される値は、次の通りである。
【００４３】
【数１６】

このようにしてΔｙの方程式の分数の符号判定によりΔｙの符号判定を達成することができる。また、上記分数の分子の符号が分母の符号と等しければΔｙが０以上であることが成立する。２つの式の符号が等しくなければ、Δｙ＜０となる。
【００４４】この方法には、ΔｘおよびΔｙの方程式が同一の基礎構造を有し、従って、２つの値を同様の方法で決定できるという利点が伴う。即ち、３対の試験値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）およびＰ３（ｘ３，ｙ３）の異なる座標値を方程式に代入すれば十分なのである。
【００４５】本発明にかかる装置は、これらの方程式に従って各サイクルでΔｘおよびΔｙの符号を判定し、センサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）をオフセット訂正信号ＫｘおよびＫｙを用いて修正する。ＫｘおよびＫｙの値は、各サイクルにおいて、関連するサイクルにおいて判定されたΔｘおよびΔｙの値の符号に依存する。こうしてΔｘおよびΔｙの値の減少が各サイクルランにおいて達成され、これにより、オフセットは最小となる。
【００４６】このことを以下において図２を参照しながらより詳細に説明する。図２は、一面では角度を決定する装置を示し、この角度決定装置内に本発明にかかるオフセット補償用の装置がまた備えられる。
【００４７】図２は、これらの装置をブロック図の形式で示す。センサ装置１がまた備えられ、センサ装置１は２つのセンサ２，３を備え、さらに、センサ２，３はまた４つのセンサ素子を備え、これらのセンサ素子は、測定ブリッジをなすように配設される。２つのセンサ２，３は、相互に直交するセンサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）を供給するように相互に配置される。従って、信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）は、位相が相互に９０°シフトされる。
【００４８】センサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）は、角度決定装置４に供給される。装置４において、センサ信号Ｓ（ｘ）は、アナログ／ディジタルコンバータ５に供給され、また、センサ信号Ｓ（ｙ）は、アナログ／ディジタルコンバータ６に供給される。角度計算手段７は、これらのディジタル化されたセンサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）について図１を参照しながら説明した上述の相互関係から所望の角度αを決定する。
【００４９】手段７は、この角度αを指示する信号Ｗを供給する。
【００５０】前述したように、センサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）がオフセット、即ち、直流成分を含まない、ということは、最適化された精度で角度を測定するための条件である。
【００５１】センサ信号Ｓ（ｘ）もしくはＳ（ｙ）、またはセンサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）内に存在するいずれの直流成分をも最小にするため、本発明にかかるオフセット補償用の装置は、訂正手段１０を備え、この訂正手段１０は装置４内に備えられる。
【００５２】訂正手段１０は、制御１１を備え、この制御１１にディジタル化されたセンサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）が供給される。
【００５３】訂正手段１０は、その出力としてオフセット訂正信号ＫｘおよびＫｙを生成し、これらの信号ＫｘおよびＫｙは、ディジタル化されたセンサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）に重畳される。このようにして、ディジタル化されたセンサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）にオフセット訂正が実行され、これにより、角度計算手段がエラーなしで角度値Ｗを決定できる。この間、訂正手段１１は、角度計算手段７とは独立に動作し、オフセット訂正をサイクリックに実行する。
【００５４】各サイクルにおいて、訂正手段１１は、まず、３対の試験値の座標値を収集する。これらの試験値は、ディジタル化されたセンサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）から引き出された値である。従って、３対の試験値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）およびＰ３（ｘ３，ｙ３）の座標が収集される。これらの試験値は、原則としては全く何でもよいが、図１に示す円の円周上であまりに相互に近接して位置するものであってはならない。さらに、これら３対の試験値のうち少なくとも１対は、前回のサイクルで用いられた試験値対と異なるものでなければならない。このために、次の基準、例えば図１の直線Ｇ１２およびＧ２３は少なくとも互いに５°、好ましくは互いに１０°の角度を含むべきであることを考慮すると良い。
【００５５】訂正手段１０内の制御１１がこれら３対の試験値を収集した後は、ΔｘおよびΔｙの符号を上述において与えられた方程式から判定することができる。これは制御１１において実行される。このプロセスは、上述で解明された幾何学的関係と方程式に基づいて実行される。
【００５６】この符号判定が完了すると、制御１１は、確認された符号に応じた信号を積分器１２，１４に供給する。積分器１２および１４は、その出力端にオフセット訂正信号ＫｘおよびＫｙをそれぞれ供給する。リミッタ１３，１５を積分器１２および１４の出力にそれぞれ接続し、これらのリミッタがオフセット訂正信号を制限して、関連する制限値に至った直後にオフセット訂正信号ＫｘおよびＫｙを狙いの値、または初期値にリセットすることとしても良い。
【００５７】上述したとおり、制御１１は、３対の試験値Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）およびＰ３（ｘ３，ｙ３）に基づいて、求められた値Δｘの符号に対応する信号を新たなサイクルランごとに積分器１２に与える。３対の試験値のうち、少なくとも１対は、新たな試験値である。積分器１２は、前回のサイクルランにわたって積分器を介して形成されたオフセット訂正信号Ｋｘをまず供給する。例えば、現在のサイクルランｎについて値Δｘ≧０であると判明すれば、対応する信号が積分器１２に与えられ、また、前回のサイクルのオフセット訂正信号Ｋｘの値が積分器１２により訂正値ＫＷｘだけ増大される。従って、オフセット訂正信号Ｋｘの値は、次のサイクルにおいてＫＷｘだけ大きい。同様にして、制御１１がΔｘ≦０と検知すると、オフセット訂正信号Ｋｘの値は、訂正値ＫＷｘだけ減少される。この方法において、オフセット訂正信号は、各サイクルにおいてΔｘの符号に依存して訂正値ＫＷｘだけ継続的に増大されまたは減少される。これにより、Δｘの値の最小化が達成され、実際にこの信号、即ち、センサ信号Ｓ（ｘ）のオフセット補償に等しくなる。制御１１と積分器１４は、対応する方法でΔｙの符号に基づいて信号Ｓ（ｙ）のオフセット訂正を実行する。
【００５８】ここで、２つのセンサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）のオフセット訂正は、相互に独立して発生し、これにより、ΔｘおよびΔｙの符号判定が同様に相互に独立しており、積分器１２および１４の動作も同様に相互に独立であるということに注目されたい。
【００５９】上述したとおり、積分器１２，１４は、リミッタ１３，１５をそれぞれ有し、リミッタ１３，１５は、これら積分器１２，１４の下流側にそれぞれ接続されてオフセット訂正信号ＫｘおよびＫｙを制限することとしてもよい。さらに、リミッタ１３，１５は、制限に至った直後に積分器１２，１４をリセットし、この結果、各サイクルで発生する、訂正信号ＫｘおよびＫｙを生成するための積分プロセスがその開始値で再開することとしてもよい。制限値に至るとシステムが永久的に妨害された状態となり、これにより、リセットが要求されると考えられるので、このことは理にかなう。
【００６０】上述した記載は、値、例えばオフセット訂正信号Ｋｘの値がＫＷｘの値だけ増大しまたは減少し、かつ、ＫＷｘの値が常に同一であるという状況に基づいたものである。このＫＷｘの値は、固定的にプログラムされたものでもよいし、また、用いられるアプリケーションに依存するものでもよい。
【００６１】しかしながら、これとは別に、訂正値ＫＷｘをその前歴に応じて流動的に選択することとしてもよい。この場合、前回のサイクルｎ−１において座標Δｘについて現在のサイクルｎにおいて求められた符号と同一の符号が求められた場合に、ＫＷｘの値は、サイクルｎにおいて２倍にされる。２つの連続するサイクルにおいて同一の値がΔｘについて求められると、いずれのサイクルにおいてもオフセット訂正が同一の方向で発生しなければならないことが明らかなので、このことは理にかなう。このことは、この方向で比較的大きなオフセット訂正エラーがあることを高い可能性で意味する。このため、ステップサイズを増大させ、これによりオフセット訂正信号Ｋ（ｘ）をこの方向で修正すると便利である。前回のサイクルで求められたΔｘの符号と同一の符号が求められるサイクルごとに、訂正値ＫＷｘを前回での訂正値ＫＷｘと比較して２倍にすることとすると好適である。この２倍化は、Δｘの符号が変化するまで維持される。符号の変化が検知されると、最後の訂正ステップのＫＷｘは、あまりに値が大きいので、次のステップでは実行されない。その後、このプロセスは、最小の訂正値で再び継続される。
【００６２】この２倍化は、図２に記載された構成で、例えば制御１１が関連する信号を積分器１２に供給し、次に積分器１２が積分プロセス内で対応する回数だけ訂正値ＫＷｘを含むことにより達成してもよい。
【００６３】信号Ｓ（ｙ）のオフセット補償の訂正が類似の方法で発生するのは明らかであり、この信号のオフセット訂正が中心座標Δｙの符号に依存するという点で、制御１１や積分器１４は類似の方法で動作する。
【００６４】この場合、瞬間的な中心座標ΔｘまたはΔｙの符号と前回サイクルでの関連する座標の符号との適用可能な比較が各サイクルにおいて実行され、積分器１２または１４にそれぞれ信号が与えられる。
【００６５】本発明にかかる装置により、発生し得るいかなるオフセットまたは直流成分についても、センサ信号Ｓ（ｘ）およびＳ（ｙ）がオフセット訂正信号ＫｘおよびＫｙにより相互に独立に訂正され、これにより、角度計算手段７が角度計算を最適に実行できるということが達成される。プロセスは比較的簡単であり、これは、中心座標ΔｘおよびΔｙの符号を判定するだけで十分であり、また、求められた符号に依存して制御１１が積分器１２，１４に制御信号を供給し、認定されたΔｘおよびΔｙの符号に基づいて、積分されたオフセット訂正信号ＫｘおよびＫｙを各サイクルにおいて適切に訂正するからである。
【００６６】特に、マイクロプロセサまたは同様のものが必要になることもある、ΔｘおよびΔｙの複雑でない正確な決定には、本発明にかかる装置で実行する必要がある。
【００６７】
【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明にかかる装置は、安価に行われるべきオフセット補償に実質的な不利がなく、簡易なものに維持することができる。
【出願人】 【識別番号】５９００００２４８
【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ
【氏名又は名称原語表記】Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｎ．Ｖ．
【住所又は居所原語表記】Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １，５６２１ ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ
【出願日】 平成１２年４月１０日（２０００．４．１０）
【代理人】 【識別番号】１０００６４２８５
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 一雄 （外３名）
【公開番号】 特開２００１−１７４２５３（Ｐ２００１−１７４２５３Ａ）
【公開日】 平成１３年６月２９日（２００１．６．２９）
【出願番号】 特願２０００−１０８６５２（Ｐ２０００−１０８６５２）