KR20160059958A

KR20160059958A - 인코더 및 회전 각도 위치 산출 방법

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Publication number: KR20160059958A
Application number: KR1020150157971A
Authority: KR
Inventors: 히로카츠 오쿠무라
Original assignee: 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤
Priority date: 2014-11-19
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2016-05-27
Anticipated expiration: 2035-11-11
Also published as: TWI663383B; KR102481561B1; JP2016099164A; JP6484008B2; CN105606019B; CN105606019A; TW201629436A

Abstract

(과제) 검출되는 회전 각도 위치의 오차를 저감시키는 인코더를 제공한다.
(해결수단) 인코더부의 신호 처리부는, 회전 각도 위치 산출부 (110), 보정량 테이블 (120), 및 보정부 (130) 를 구비한다. 회전 각도 위치 산출부 (110) 는, 검출 소자의 신호로부터 회전 각도 위치를 검출한다. 보정량 테이블 (120) 은, 회전 속도에 비례하여 검출 소자의 신호에 중첩되는 오차를 없애기 위한 보정량을, 특정 회전 속도에 있어서의 1 회전 중에서 분할된 분할 각도 위치에 대응하여 기억한다. 보정부 (130) 는, 사용 상태에 있어서의 회전 속도와 특정 회전 속도의 속도비를 산출하고, 보정량 테이블 (120) 에 기억된 보정량으로부터, 산출된 속도비 및 분할 각도 위치에 대응한 보정값을 산출한다.

Description

인코더 및 회전 각도 위치 산출 방법{ENCODER AND METHOD OF CALCULATING ROTATIONAL ANGLE POSITION}

본 발명은, 인코더 및 회전 각도 위치 산출 방법에 관한 것이다.

종래부터, 모터 등의 축의 회전 각도 위치를 회전 각도 위치 데이터로서 검출 가능한 자기식 또는 광학식 인코더 (로터리 인코더) 라고 불리는 장치가 존재한다.

또한, 인코더에는, 절대값의 회전 각도 위치 데이터를 인크리멘탈 신호 등으로 변환하여, A, B 상 (相) 이라고 불리는 2 개의 전송선을 사용하여 송신 가능한 것이 존재한다.

여기서, 특허문헌 1 에는, 자계를 발생시키는 자계 발생 수단과, 검출 대상의 회전에 따라 자계 발생 수단에 대하여 상대적으로 회전하는 기대 (基臺) 와, 기대에 설치되고, 자계 발생 수단과 기대의 상대적인 회전에 의해 변화되는 자계에 따른 출력 신호를 출력하는 자기 검출 소자와, 자기 검출 소자에 접속되고, 자기 검출 소자의 감도 방향과 대략 수직인 가상 평면 상을 회전축 방향으로 신장되는 배선부를 갖고, 자기 검출 소자의 출력 신호를 전송하는 1 세트의 도선과, 자기 검출 소자의 출력 신호의 위상에 기초하여 검출 대상의 회전 각도를 검출하는 제어 수단을 구비하는 인코더의 기술이 기재되어 있다.

일본 공개특허공보 2007-218592호

여기서, 마그넷을 사용한 인코더의 경우, 기판의 근방에서 마그넷이 회전함으로써, 배선 패턴에 전압이 유기 (誘起) 된다.

그러나, 특허문헌 1 에 기재된 장치와 같은 구성에서는, 이 유기되는 전압 (이하, 유도 전압이라고 한다.) 이 자기 센서의 출력에 중첩되었을 때의 노이즈를 충분히 삭감할 수 없고, 회전 각도 위치 검출의 정밀도가 낮아진다는 문제가 있었다.

본 발명은, 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 회전 속도에 의해 유전 기전력이 변화된 경우라도, 충분히 노이즈를 삭감하고, 회전 각도 위치 검출의 정밀도를 높인 인코더를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 인코더는, 검출 소자의 신호로부터 회전 각도 위치를 검출하는 회전 각도 위치 산출 수단을 구비한 인코더로서, 회전 속도에 비례하여 상기 검출 소자의 신호에 중첩되는 오차를 없애기 위한 보정량을, 특정 회전 속도에 있어서의 1 회전 중에서 분할된 분할 각도 위치에 대응하여 기억하는 보정량 테이블과, 사용 상태에 있어서의 회전 속도와 상기 특정 회전 속도의 속도비를 산출하고, 상기 보정량 테이블에 기억된 상기 보정량으로부터, 산출된 속도비 및 상기 분할 각도 위치에 대응한 보정값을 산출하고, 상기 회전 각도 위치 산출 수단에 의해 검출된 회전 각도 위치를 상기 보정값에 의해 보정하는 보정 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 회전 속도에 비례하여 중첩되는 오차의 보정을, 사용 상태의 회전 속도에 맞춰 환산하여 보정할 수 있고, 회전 각도 위치를 양호한 정밀도로 검출할 수 있다.

본 발명의 인코더는, 상기 검출 소자가, S 극과 N 극의 자극이 한 쌍 착자된 마그넷을 갖는 가동 피검출물과, 상기 마그넷에 대향하는 감자 (感磁) 센서가 실장된 고정체를 포함하고, 회전 속도에 비례하여 상기 검출 소자의 신호에 중첩되는 오차는, 상기 마그넷이 회전함으로써 상기 고정체에 유기되는 유도 전압인 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 유도 전압은 회전 속도에 비례하여 발생되기 때문에, 사용 상태에 있어서의 회전 속도와 특정 회전 속도의 속도비를 계산하고, 보정량 테이블로부터 보정값을 그 속도비에 따라 환산하면, 적절한 보정을 실시할 수 있다.

본 발명의 인코더는, 상기 보정 수단은, 상기 사용 상태에 있어서의 회전 속도와 상기 특정 회전 속도의 속도비의 산출시, 상기 특정 회전 속도는, 하기의 식 (1) 의 관계이고,

ω = D/T/R × 60 …… 식 (1)

여기서, ω 는 특정 회전 속도 (rpm), R 은 각도 분해능, T 는 샘플링 주기 (초), D 는 특정한 각도 변위값이고,

상기 사용 상태에 있어서의 회전 속도를, 하기의 식 (2) 로 산출하고,

ω' = (D'/D) × ω …… 식 (2)

여기서, ω' 는 사용 상태에 있어서의 회전 속도 (rpm), D' 는, 현재의 샘플링 시간에 있어서의 각도 변위값과 1 개 전의 샘플링 시간에 있어서의 각도 변위값의 차가 되는 분할 각도 차분값인 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 1 개의 샘플링 주기 사이에서 분할 각도 차분값을 산출하는 것만으로 회전 속도가 구해지기 때문에, 사용 회전 속도에 있어서의 보정량을 간단히 산출할 수 있다.

본 발명의 인코더는, 상기 보정 수단이, 사용 상태에 있어서의 회전수의 전체 범위에서, 상기 회전 각도 위치를 보정하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 회전 속도에 의해 보정의 실행 유무를 나눌 필요가 없어지기 때문에, 용이하게 보정을 할 수 있다.

본 발명의 인코더는, 상기 검출 소자에 있어서, 상기 감자 센서가, 상기 가동 피검출물의 변위에 대응한 A 상 센서 및 B 상 센서를 포함하고, 상기 A 상 센서로부터는 정현파상의 A 상 신호가 출력되고, 상기 B 상 센서로부터는 정현파상의 B 상 신호가 출력되고, 상기 A 상 신호와 상기 B 상 신호의 위상차가 대략 π/2 이고, 상기 회전 각도 위치 산출 수단이, 상기 A 상 신호 및 상기 B 상 신호로부터 XY 평면 상의 리사주 파형을 산출하여 해석함으로써 상기 가동 피검출물의 각도 위치를 검출하고, 검출된 각도 위치에 의해 상기 회전 각도 위치를 산출하고, 상기 보정량 테이블이, 상기 A 상 신호 및 상기 B 상 신호의 각각에 대해 보정량을 기억하고, 상기 보정 수단이, 상기 보정량 테이블의 상기 A 상 신호 및 상기 B 상 신호의 각각의 보정량으로부터, 상기 A 상 신호 및 상기 B 상 신호의 각각에 대해 상기 보정값을 산출하여 보정하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성하면, A 상 신호와 B 상 신호의 양방에 보정 테이블이 있기 때문에, 회전 속도에 비례하여 중첩되는 오차가, A 상 신호와 B 상 신호에서 상이해도, 각각 최적의 보정값을 얻을 수 있고, 정밀도가 양호한 회전 각도 위치를 검출할 수 있다.

본 발명의 인코더는, 상기 고정체가, 일방면측에 상기 감자 센서가 실장되고, 타방면측에 반도체 장치가 실장된 양면 기판을 갖고, 상기 반도체 장치는, 감자 센서로부터의 출력 신호를 증폭하는 증폭기부를 구비하고, 상기 감자 센서와 상기 반도체 장치는, 적어도 일부끼리가 상기 양면 기판의 두께 방향에 있어서 겹치는 위치에 배치되고, 상기 감자 센서와 상기 반도체 장치는, 상기 양면 기판에 있어서 상기 감자 센서 및 상기 반도체 장치의 적어도 일방에 상기 양면 기판의 두께 방향에서 겹치는 위치에 형성된 복수의 스루홀을 통해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성하면, 스루홀은, 감자 센서 및 반도체 장치의 적어도 일방과 겹치는 위치에 형성되어 있기 때문에, 감자 센서로부터의 출력의 전송 경로가 짧아지고, 감자 센서로부터의 출력의 전송 경로에서 발생하는 유도 전압에 의한 노이즈가 작아지고, 유도 전압에 의한 노이즈의 영향을 완화시킬 수 있다.

본 발명의 인코더는, 상기 감자 센서에 있어서, 감자막이 형성된 감자 센서측 칩과 제 1 출력 단자 사이의 감자 센서측 제 1 배선 및 상기 감자 센서측 칩과 제 2 출력 단자 사이의 감자 센서측 제 2 배선이 상기 마그넷의 자속과 쇄교함으로써 발생하는 제 1 유도 전압, 복수의 스루홀 중, 제 1 출력 단자에 대응하는 제 1 스루홀 및 제 2 출력 단자에 대응하는 제 2 스루홀이 상기 마그넷의 자속과 쇄교함으로써 발생하는 제 2 유도 전압, 및 상기 반도체 장치에 있어서, 상기 증폭기부가 형성된 증폭기측 칩과 제 1 출력 단자에 전기적으로 접속하는 제 1 입력 단자 사이의 증폭기측 제 1 배선, 및 상기 증폭기측 칩과 제 2 출력 단자에 전기적으로 접속하는 제 2 입력 단자 사이의 증폭기측 제 2 배선이 상기 마그넷의 자속과 쇄교함으로써 발생하는 제 3 유도 전압은, 어느 1 개의 유도 전압과 다른 2 개의 유도 전압이 없어지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 유도 전압끼리를 서로 상쇄시킬 수 있어, 유도 전압에 의한 노이즈의 영향을 완화시킬 수 있다.

본 발명의 인코더는, 상기 보정 수단이, 샘플링 주기가 변경된 경우, 상기 특정 회전 속도의 샘플링 주기와 변경된 샘플링 주기에 대응하는 주기 조정값을 산출하고, 그 주기 조정값을 적용하여 보정값을 산출하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 샘플링 주기를 변경할 필요가 있어도, 보정 테이블을 사용하여, 회전 각도 위치를 보정할 수 있다.

본 발명의 회전 각도 위치 산출 방법은, 검출 소자의 신호로부터 회전 각도 위치를 검출하는 인코더에 의해 실행되는 회전 각도 위치 산출 방법으로서, 회전 속도에 비례하여 상기 검출 소자의 신호에 중첩되는 오차를 없애는 보정량을, 특정 회전 속도와, 1 회전 중에서 분할된 분할 각도 위치에 대응하여 보정량 테이블에 기억해 두고, 사용 상태에 있어서의 회전 속도와 상기 특정 회전 속도의 속도비를 산출하고, 상기 보정량 테이블에 기억된 상기 보정량으로부터, 산출된 속도비 및 상기 분할 각도 위치에 대응한 보정값을 산출하고, 그 보정값에 의해 상기 검출 소자의 신호를 보정하고, 보정된 상기 검출 소자의 신호에 의해 상기 회전 각도 위치를 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 회전 각도 위치 산출 방법에 있어서, 상기 특정 회전 속도는, 하기 식 (1) 의 관계이고,

ω = D/T/R × 60 …… 식 (1)

상기 사용 상태에 있어서의 회전 속도는, 하기 식 (2) 로 나타내고,

ω' = (D'/D) × ω …… 식 (2)

여기서, ω' 는 사용 상태에 있어서의 회전 속도 (rpm), D' 는, 현재의 샘플링 시간에 있어서의 각도 변위값과 1 개 전의 샘플링 시간에 있어서의 각도 변위값의 차가 되는 분할 각도 차분값이고,

상기 사용 상태에 있어서의 회전 속도와 상기 특정 회전 속도의 속도비를, (D'/D) 의 값으로서 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 회전 각도 위치 산출 방법에 있어서, 상기 검출 소자는, S 극과 N 극의 자극이 한 쌍 착자된 마그넷을 갖는 가동 피검출물과, 상기 마그넷에 대향하는 감자 센서가 실장된 고정체를 포함하고, 상기 감자 센서가, 상기 가동 피검출물의 변위에 대응한 A 상 센서 및 B 상 센서를 포함하고, 상기 A 상 센서로부터는 정현파상의 A 상 신호가 출력되고, 상기 B 상 센서로부터는 정현파상의 B 상 신호가 출력되고, 상기 A 상 신호와 상기 B 상 신호의 위상차가 대략 π/2 이고, 상기 보정량 테이블은, 상기 A 상 신호 및 상기 B 상 신호의 각각에 대해 보정량을 기억하고 있고, 상기 A 상 신호 및 상기 B 상 신호로부터 XY 평면 상의 리사주 파형을 산출하여 해석함으로써 상기 가동 피검출물의 각도 위치를 검출하고, 검출된 각도 위치에 의해 상기 회전 각도 위치를 산출하고, 상기 보정량 테이블의 상기 A 상 신호 및 상기 B 상 신호의 각각의 보정량으로부터, 상기 A 상 신호 및 상기 B 상 신호의 각각에 대해 상기 보정값을 산출하여 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 회전 각도 위치 산출 방법에 있어서, 상기 샘플링 주기가 변경된 경우, 상기 특정 회전 속도의 샘플링 주기와 변경된 샘플링 주기에 대응하는 주기 조정값을 산출하고, 그 주기 조정값을 적용하여 보정값을 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 회전 속도에 비례하여 중첩되는 유도 전압에 의한 오차를 보정하고, 회전 각도 위치의 산출 정밀도를 높인 인코더를 제공할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 제어 시스템의 시스템 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 실시형태에 관련된 인코더의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 실시형태에 관련된 인코더의 전기적 구성을 나타내는 도면이다.
도 4a 는 본 발명의 실시형태에 관련된 인코더의 검출 원리를 나타내는 도면이다.
도 4b 는 본 발명의 실시형태에 관련된 인코더의 검출 원리를 나타내는 도면이다.
도 4c 는 본 발명의 실시형태에 관련된 인코더의 검출 원리를 나타내는 도면이다.
도 4d 는 본 발명의 실시형태에 관련된 인코더의 검출 원리를 나타내는 도면이다.
도 5a 는 본 발명의 실시형태에 관련된 인코더의 감자 센서로부터 증폭기부로의 신호 경로의 도면이다.
도 5b 는 본 발명의 실시형태에 관련된 인코더의 감자 센서로부터 증폭기부로의 신호 경로의 도면이다.
도 6 은 본 발명의 실시형태에 관련된 인코더의 유도 전압을 없애는 구성을 나타내는 도면이다.
도 7a 는 본 발명의 실시형태에 관련된 신호 처리부의 제어 구성 및 보정량 테이블의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7b 는 본 발명의 실시형태에 관련된 신호 처리부의 제어 구성 및 보정량 테이블의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8 은 본 발명의 실시형태에 관련된 회전 각도 위치 검출 처리의 플로차트이다.
도 9a 는 본 발명의 비교예의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9b 는 본 발명의 실시예의 결과를 나타내는 그래프이다.

<실시형태>

도 1 을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 관련된 제어 시스템 (X) 의 구성에 대해서 설명한다. 제어 시스템 (X) 은, 인코더부 (10), 모터 (11), 제어 장치 (12), 및 상위 기기 (13) 를 포함하여 구성된다.

이 중, 인코더부 (10) 와 제어 장치 (12) 는 본 실시형태의 인코더 장치 (1) 로서 기능한다.

인코더부 (10) 는, 회전 각도 위치를 검출 가능한 인코더이다.

인코더부 (10) 는, 모터 (11) 와 동축의 샤프트 등을 포함하는 회전체 (2) 의 각도를 회전 각도 위치 데이터로서 항상 검출하고 있다. 이 때문에, 인코더부 (10) 는, 모터 (11) 의 프레임 등에 대하여 고정된 고정체 (3) 를 구비하고 있다.

이 회전 각도 위치 데이터는, 회전체 (2) 의 회전한 횟수를 나타내는 다회전 데이터와, 회전체 (2) 의 각도를 나타내는 1 회전내 데이터를 포함하고 있다. 또한, 회전 각도 위치 데이터는, 다회전 데이터와 1 회전내 데이터가 연속된 비트열이 되는 데이터이다. 이 중, 다회전 데이터는, 수 비트 ∼ 수십 비트, 1 회전내 데이터는 수 비트 ∼ 수백 비트의 해상도이다.

또한, 인코더부 (10) 는, 제어 장치 (12) 로부터의 지시에 따라, 회전 각도 위치 데이터를 제어 장치 (12) 로 출력한다.

인코더부 (10) 의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.

제어 장치 (12) 는, 상위 기기 (13) 로부터의 제어 신호에 의해 모터 (11) 의 구동을 제어한다. 또한, 제어 장치 (12) 는, 예를 들어, 상위 기기 (13) 로부터의 제어 신호에 따라, 인코더부 (10) 로부터 회전 각도 위치 데이터를 취득하고, 상위 기기 (13) 에 전송한다.

제어 장치 (12) 는, 예를 들어 마이크로 컨트롤러, DSP (Digital Signal Processor), ASIC (Application Specific Integrated Circuit) 등을 포함하고 있다.

모터 (11) 는, 제어 장치 (12) 로부터의 제어 신호에 의해, 회전 중심 축선 (L) 둘레에, 회전체 (2) 를 회전시킨다.

모터 (11) 는, 로터 (rotor), 베어링 (bearing), 스테이터 (stator), 브래킷 (bracket) 등을 구비하는 일반적인 서보 모터 등이다.

상위 기기 (13) 는, 모터 (11) 를 제어하는 기기이다. 상위 기기 (13) 는, 검출된 회전 각도 위치 데이터를 취득하여, 취득한 회전 각도 위치 데이터에 대응한 제어 신호를 제어 장치 (12) 에 송신한다. 또한, 상위 기기 (13) 는, 예를 들어, 마이크로 컨트롤러를 구비한 각종 기기의 로직 보드 등이다.

또한, 상위 기기 (13) 는, 예를 들어, 인크리멘탈 신호를 수신하는 전송선은, 위상이 각각 90 도 어긋난 신호의 HL (H 는 하이 레벨 신호, L 은 로우 레벨 신호를 나타낸다) 의 에지에서 송신하는 A 상, B 상의 2 개의 전송선 등으로 구성된다.

[인코더부 (10) 의 구성]

다음으로, 도 2 ∼ 도 6 에 의해, 본 발명의 실시형태에 관련된 인코더부 (10) (로터리 인코더) 의 전체의 배치 구성에 대해서 설명한다.

도 2 에 나타내는 인코더부 (10) 는, 고정체 (3) (도 1) 에 대한 회전체 (2) 의 축선 둘레 (회전 중심 축선 (L) 둘레) 의 회전을 자기적으로 검출하는 자기 센서 장치이다. 도 3 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 자기 센서 장치의 전기적 구성을 나타내는 설명도이다.

회전체 (2) 는, 모터 (11) 의 회전 출력축 등에 연결된 상태에서 사용된다. 회전체 (2) 측에는, N 극과 S 극이 둘레 방향에 있어서 1 극씩 착자된 착자면 (21) 을 회전 중심 축선 (L) 방향의 일방측을 향하게 하는 마그넷 (20) (가동 피검출물) 이 유지되어 있다. 마그넷 (20) 은 회전체 (2) 와 일체로 회전 중심 축선 (L) 둘레에서 회전한다.

도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 고정체 (3) 측에는, 감자 센서 (4) 와, 반도체 장치 (9) (증폭기 IC) 가 형성되어 있다.

감자 센서 (4) 는, 마그넷 (20) 의 착자면 (21) 에 대하여 회전 중심 축선 (L) 방향의 일방측에서 대향하여 배치되고, 마그넷 (20) 의 자속에 의한 자기 저항을 측정한다.

반도체 장치 (9) 는, 칩 (97) (증폭기측 칩, 반도체 장치의 칩), 및 신호 처리부 (100) 를 구비하고 있다.

칩 (97) 은, 감자 센서 (4) 로부터의 출력을 증폭하는 증폭기부 (90) (증폭기부 (90(+A)), 증폭기부 (90(-A)), 증폭기부 (90(+B)), 증폭기부 (90(-B))) 를 구비하고 있는 IC 등이다. 증폭기부 (90(+A)) 및 증폭기부 (90(-A)) 로부터 출력되는 신호가, A 상 신호가 된다. 또한, 증폭기부 (90(+B)) 및 증폭기부 (90(-B)) 로부터 출력되는 신호가, B 상 신호가 된다.

신호 처리부 (100) 는, 증폭기부 (90) 로부터의 출력을 A/D (Analog to Digital) 변환한다. 또한, 신호 처리부 (100) 는, A/D 변환 후의 신호에 기초하여, 회전체 (2) 의 회전 각도 위치나 회전 속도 등을 검출한다. 구체적으로는, 신호 처리부 (100) 는, 감자 센서 (4) 로부터 출력되는 정현파상의 A 상 신호 및 B 상 신호, 제 1 홀 소자 (61), 및 제 2 홀 소자 (62) 로부터의 출력의 신호에 기초하여, 보간 처리나 각종 연산 처리 등의 신호 처리를 실시한다. 이것에 의해 신호 처리부 (100) 는, 고정체 (3) 에 대한 회전체 (2) 의 회전 각도 위치를 산출한다.

신호 처리부 (100) 의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.

또, 신호 처리부 (100) 는, 반도체 장치 (9) 에 내장되어 있지 않아도 된다.

또한, 인코더부 (10) 는, 마그넷 (20) 에 대향하는 위치에, 제 1 홀 소자 (61) 와, 제 2 홀 소자 (62) 를 구비하고 있다. 제 1 홀 소자 (61) 와, 제 2 홀 소자 (62) 는, 둘레 방향에 있어서 기계각으로 90°(π/2) 어긋난 지점에 위치한다. 또한, 반도체 장치 (9) 의 내부 또는 반도체 장치 (9) 의 외부에는, 제 1 홀 소자 (61) 에 대한 증폭기부 (95) 나, 제 2 홀 소자 (62) 에 대한 증폭기부 (96) 가 형성되어 있다.

또한, 마그넷 (20) 과, 감자 센서 (4), 제 1 홀 소자 (61), 및 제 2 홀 소자 (62) 를 포함하는 고정체 (3) 는, 회전 각도 위치를 검출하기 위한 검출 소자를 구성한다.

감자 센서 (4) 는, 자기 저항 소자의 센서 IC 인 칩 (40) (감자 센서측 칩) 으로서 구성되어 있다.

칩 (40) 은, 내부에, 소자 기판 (45) 과, 마그넷 (20) 의 위상에 대하여 서로 90°(π/2) 의 위상차를 갖는 2 상의 감자막 (A 상 (SIN) 의 감자막, 및 B 상 (COS) 의 감자막) 을 구비하고 있다. 요컨대, 감자 센서 (4) 는, 가동 피검출물의 변위에 대응한 A 상 센서 (A 상의 감자막) 및 B 상 센서 (B 상의 감자막) 를 포함한다.

A 상의 감자막은, 180°(π) 의 위상차를 가지고 회전체 (2) 의 이동 검출을 실시하는 +A 상 (SIN+) 의 감자막 (43), 및 -A 상 (SIN-) 의 감자막 (41) 을 구비하고 있다. 또한, B 상의 감자막은, 180°(π) 의 위상차를 가지고 회전체 (2) 의 이동 검출을 실시하는 +B 상 (COS+) 의 감자막 (44), 및 -B 상 (COS-) 의 감자막 (42) 을 구비하고 있다. 요컨대, A 상 센서로부터는 정현파상의 A 상 신호 (sin) 가 출력되고, B 상 센서로부터는 정현파상의 B 상 신호 (cos) 가 출력된다. 또한, A 상 신호와 B 상 신호의 위상차는, 대략 π/2 가 된다.

+A 상의 감자막 (43) 및 -A 상의 감자막 (41) 은, 도 4a 에 나타내는 브리지 회로를 구성하고 있다. 이들은, 일방단이 전원 단자 (48(Vcc)) 에 접속되고, 타방단이 그라운드 단자 (48(GND)) 에 접속되어 있다. +A 상의 감자막 (43) 의 중점 위치에는, +A 상이 출력되는 출력 단자 (48(+A)) 가 형성되어 있다. -A 상의 감자막 (41) 의 중점 위치에는, -A 상이 출력되는 출력 단자 (48(-A)) 가 형성되어 있다.

또한, +B 상의 감자막 (44) 및 -B 상의 감자막 (42) 도, +A 상의 감자막 (44) 및 -A 상의 감자막 (41) 과 동일하게, 도 4b 에 나타내는 브리지 회로를 구성하고 있다. 이들은, 일방단이 전원 단자 (48(Vcc)) 에 접속되고, 타방단이 그라운드 단자 (48(GND)) 에 접속되어 있다. +B 상의 감자막 (44) 의 중점 위치에는, +B 상이 출력되는 출력 단자 (48(+B)) 가 형성되어 있다. -B 상의 감자막 (42) 의 중점 위치에는, -B 상이 출력되는 출력 단자 (48(-B)) 가 형성되어 있다.

감자 센서 (4) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 마그넷 (20) 의 회전 중심 축선 (L) 상에 배치되어 있고, 마그넷 (20) 의 착자 경계 부분에 회전 중심 축선 (L) 방향에서 대향하고 있다.

이 때문에, 감자 센서 (4) 의 감자막 (41 ∼ 44) 은, 각 감자막 (41 ∼ 44) 의 저항값의 포화 감도 영역 이상의 자계 강도로, 착자면 (21) 의 면내 방향에서 방향이 변화되는 회전 자계를 검출할 수 있다. 즉, 착자 경계선 부분에서는, 각 감자막 (41 ∼ 44) 의 저항값의 포화 감도 영역 이상의 자계 강도로 면내 방향의 방향이 변화되는 회전 자계가 발생한다. 여기서, 포화 감도 영역이란, 일반적으로, 저항값 변화량 (k) 이, 자계 강도 (H) 와 근사적으로「k ∝ H²」의 식으로 나타낼 수 있는 영역 이외의 영역을 말한다.

또한, 포화 감도 영역 이상의 자계 강도로 회전 자계 (자기 벡터의 회전) 의 방향을 검출할 때의 원리는, 감자막 (41 ∼ 44) 에 통전한 상태에서, 저항값이 포화되는 자계 강도를 인가했을 때, 자계와 전류 방향이 이루는 각도 (θ) 와, 감자막 (41 ∼ 44) 의 저항값 (R) 사이에는, 하기의 식 (0) 으로 나타내는 관계가 있는 것을 이용하는 것이다 :

R = R0 - k × sin2θ …… 식 (0)

여기서, R0 은 무자계 중에서의 저항값, k 는 저항값 변화량 (포화 감도 영역 이상일 때에는 정수 (定數) 가 된다.) 을 나타낸다.

이러한 원리에 기초하여 회전 자계를 검출하면, 각도 (θ) 가 변화되면 저항값 (R) 이 정현파를 따라 변화된다. 이 때문에, 파형 품질이 높은 A 상 신호의 출력 및 B 상 신호의 출력을 얻을 수 있다.

(감자 센서 (4) 로부터 증폭기부 (90) 로의 신호 경로의 구성)

도 5 에 의해, 본 발명의 실시형태에 관련된 인코더부 (10) 에 있어서의 감자 센서 (4) 로부터 증폭기부 (90) 로의 신호 경로에 대해서 설명한다.

도 5a, 도 5b 는, 양면 기판 (5) (회로 기판) 에 대한 감자 센서 (4) 및 반도체 장치 (9) 의 실장 구조를 나타내는 설명도, 및 양면 기판 (5) (회로 기판) 의 배선 패턴 등을 나타내는 설명도이다. 또, 도 5b 에는 배선 패턴 중, 본 실시형태에 관한 배선 패턴만을 나타내고 있다. 또한, 도 5b 에서는, 양면 기판 (5) 의 일방면 (501) 에 형성된 배선 패턴을 실선으로 나타내고, 양면 기판 (5) 의 타방면 (502) 에 형성된 배선 패턴을 일점쇄선으로 나타내고 있다. 또한, 도 5b 는, 감자 센서 (4) 를 점선으로 나타내고, 반도체 장치 (9) 를 이점쇄선으로 나타내고 있다.

도 3 및 도 5a 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 인코더부 (10) 에 있어서, 감자 센서 (4) 는, 칩 (40) 과, 칩 (40) 에 전기적으로 접속된 복수의 출력 단자 (48(+A), 48(-A), 48(+B), 48(-B)) 를 구비하고 있다.

칩 (40) 과, 출력 단자 (48(+A), 48(-A), 48(+B), 48(-B)) 는, 감자 센서측 배선 (47(+A), 47(-A), 47(+B), 47(-B)) 에 의해서 전기적으로 접속되어 있다.

감자 센서 (4) 에 있어서, 본 실시형태에 있어서의 「제 1 출력 단자」「제 2 출력 단자」「감자 센서측 제 1 배선」 및 「감자 센서측 제 2 배선」은, 이하와 같이 대응한다.

A 상용 (相用) :

감자 센서 (4) 의 제 1 출력 단자 = 출력 단자 (48(+A))

감자 센서 (4) 의 제 2 출력 단자 = 출력 단자 (48(-A))

감자 센서측 제 1 배선 = 감자 센서측 배선 (47(+A))

감자 센서측 제 2 배선 = 감자 센서측 배선 (47(-A))

B 상용 :

감자 센서 (4) 의 제 1 출력 단자 = 출력 단자 (48(+B))

감자 센서 (4) 의 제 2 출력 단자 = 출력 단자 (48(-B))

감자 센서측 제 1 배선 = 감자 센서측 배선 (47(+B))

감자 센서측 제 2 배선 = 감자 센서측 배선 (47(-B))

또한, 반도체 장치 (9) 는, 증폭기부 (90) (증폭기부 (90(+A), 90(-A), 90(+B), 90(-B))) 를 구비한 칩 (97) 과, 칩 (97) 에 전기적으로 접속된 복수의 입력 단자 (98(+A), 98(-A), 98(+B), 98(-B)) 를 포함하고 있다. 칩 (97) 과 입력 단자 (98(+A), 98(-A), 98(+B), 98(-B)) 는, 증폭기측 배선 (93(+A), 93(-A), 93(+B), 93(-B)) 에 의해서 전기적으로 접속되어 있다.

반도체 장치 (9) 에 있어서, 본 실시형태에 있어서의 「제 1 입력 단자」「제 2 입력 단자」「증폭기측 제 1 배선」 및 「증폭기측 제 2 배선」은, 이하와 같이 대응한다.

A 상용 :

반도체 장치 (9) 의 제 1 입력 단자 = 입력 단자 (98(+A))

반도체 장치 (9) 의 제 2 입력 단자 = 입력 단자 (98(-A))

증폭기측 제 1 배선 = 증폭기측 배선 (93(+A))

증폭기측 제 2 배선 = 증폭기측 배선 (93(-A))

B 상용 :

반도체 장치 (9) 의 제 1 입력 단자 = 입력 단자 (98(+B))

반도체 장치 (9) 의 제 2 입력 단자 = 입력 단자 (98(-B))

증폭기측 제 1 배선 = 증폭기측 배선 (93(+B))

증폭기측 제 2 배선 = 증폭기측 배선 (93(-B))

본 실시형태에서는, 감자 센서 (4) 와 반도체 장치 (9) 를 전기적으로 접속하는 데에 있어서, 양면 기판 (5) 이 사용되고 있다. 양면 기판 (5) 은, 페놀 기판이나 유리-에폭시 기판 등의 기판 본체의 양면에 동박 등으로 배선이 형성되고, 각 부가 실장되어 있다.

구체적으로는, 양면 기판 (5) 의 일방면 (501) 측에는 감자 센서 (4) 가 실장되고, 타방면 (502) 측에는 반도체 장치 (9) 가 실장되어 있다. 양면 기판 (5) 은, 두께 방향 (화살표 T 로 나타내는 방향) 을 마그넷 (20) 의 회전 중심 축선 (L) 방향을 향하게 하고 있다.

감자 센서 (4) 와 반도체 장치 (9) 는, 적어도 일부끼리가 양면 기판 (5) 의 두께 방향에 있어서 겹치는 위치에 배치되어 있다. 또한, 감자 센서 (4) 및 반도체 장치 (9) 는, 일방을 양면 기판 (5) 의 두께 방향에 평행 투영한 영역의 내측에 위치하도록 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 반도체 장치 (9) 의 평면 사이즈는, 감자 센서 (4) 의 평면 사이즈보다 크다. 또한, 감자 센서 (4) 는, 반도체 장치 (9) 를 양면 기판 (5) 의 두께 방향에 평행 투영한 영역의 내측에 위치하도록 배치되어 있다. 양면 기판 (5) 은, 감자 센서 (4) 의 중심 (칩 (40)), 및 반도체 장치 (9) 의 중심 (칩 (97)) 이 회전 중심 축선 (L) 상에 위치하도록 배치되어 있다.

또, 감자 센서 (4) 의 평면 사이즈가 반도체 장치 (9) 의 평면 사이즈보다 커도 된다. 이 경우, 반도체 장치 (9) 는, 감자 센서 (4) 를 양면 기판 (5) 의 두께 방향에 평행 투영한 영역의 내측에 배치된다.

또한, 인코더부 (10) 에 있어서, 감자 센서 (4) 와 반도체 장치 (9) 는, 양면 기판 (5) 에 형성된 복수의 스루홀 (50) 을 통해 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 복수의 스루홀 (50) 은, 감자 센서 (4) 및 반도체 장치 (9) 의 적어도 일방과 양면 기판 (5) 의 두께 방향에 있어서 겹치는 위치에 형성되어 있다.

본 실시형태에 있어서, 복수의 스루홀 (50) 은, 감자 센서 (4) 와 양면 기판 (5) 의 두께 방향에 있어서 겹치는 위치에 형성되어 있다. 이 때문에, 복수의 스루홀 (50) 은, 감자 센서 (4) 및 반도체 장치 (9) 의 쌍방과, 양면 기판 (5) 의 두께 방향에 있어서 겹치는 위치에 형성되어 있다.

(양면 기판 (5) 의 상세 구성)

이하, 도 3 및 도 5a, 도 5b 를 참조하여, 양면 기판 (5) 의 랜드나 배선 등을 설명한다. 양면 기판 (5) 은, 일방면 (501) 에, 감자 센서 (4) 가 실장되는 복수의 랜드 (51) 와, 랜드 (51) 로부터 연장되는 복수의 배선 (52) 이 형성되어 있다. 또한, 복수의 배선 (52) 의 각각의 선단부에 스루홀 (50) 이 형성되어 있다.

본 실시형태에 있어서, 복수의 랜드 (51) 에는, 랜드 (51(Vcc)) 와, 랜드 (51(GND)) 가 포함되어 있다. 랜드 (51(Vcc)) 는, 감자 센서 (4) 의 전원 단자 (48(Vcc)) 가 실장되는 전원 단자용 랜드이다. 랜드 (51(GND)) 는, 감자 센서 (4) 의 그라운드 단자 (48(GND)) 가 실장되는 그라운드 단자용 랜드이다.

또한, 복수의 랜드 (51) 에는, 랜드 (51(+A)) 와, 랜드 (51(-A)) 와, 랜드 (51(+B)) 와, 랜드 (51(-B)) 가 포함되어 있다.

랜드 (51(+A)) 는, 감자 센서 (4) 의 출력 단자 (48(+A)) 가 실장되는 +A 상용 랜드이다. 랜드 (51(-A)) 는, 감자 센서 (4) 의 출력 단자 (48(-A)) 가 실장되는 -A 상용 랜드이다. 랜드 (51(+B)) 는, 감자 센서 (4) 의 출력 단자 (48(+B)) 가 실장되는 +B 상용 랜드이다. 랜드 (51(-B)) 는, 감자 센서 (4) 의 출력 단자 (48(-B)) 가 실장되는 -B 상용 랜드이다.

복수의 배선 (52) 에는, 배선 (52(Vcc)) 과, 배선 (52(GND)) 이 포함되어 있다. 배선 (52(Vcc)) 은, 감자 센서 (4) 의 전원 단자 (48(Vcc)) 가 전기적으로 접속되는 전원 단자용 배선이다. 배선 (52(GND)) 은, 감자 센서 (4) 의 그라운드 단자 (48(GND)) 가 전기적으로 접속되는 그라운드 단자용 배선이다.

또한, 복수의 배선 (52) 에는, 배선 (52(+A)) 과, 배선 (52(-A)) 과, 배선 (52(+B)) 과, 배선 (52(-B)) 이 포함되어 있다. 배선 (52(+A)) 은, 감자 센서 (4) 의 출력 단자 (48(+A)) 가 전기적으로 접속되는 +A 상용 배선이다. 배선 (52(-A)) 은, 감자 센서 (4) 의 출력 단자 (48(-A)) 가 전기적으로 접속되는 -A 상용 배선이다. 배선 (52(+B)) 은, 감자 센서 (4) 의 출력 단자 (48(+B)) 가 전기적으로 접속되는 +B 상용 배선이다. 배선 (52(-B)) 은, 감자 센서 (4) 의 출력 단자 (48(-B)) 가 전기적으로 접속되는 -B 상용 배선이다.

복수의 스루홀 (50) 에는, 스루홀 (50(Vcc)) 과, 스루홀 (50(GND)) 이 포함되어 있다. 스루홀 (50(Vcc)) 은, 감자 센서 (4) 의 전원 단자 (48(Vcc)) 가 전기적으로 접속되는 전원 단자용 스루홀이다. 스루홀 (50(GND)) 은, 감자 센서 (4) 의 그라운드 단자 (48(GND)) 가 전기적으로 접속되는 그라운드 단자용 스루홀이다.

또한, 복수의 스루홀 (50) 에는, 스루홀 (50(+A)) 과, 스루홀 (50(-A)) 과, 스루홀 (50(+B)) 과, 스루홀 (50(-B)) 이 포함되어 있다. 스루홀 (50(+A)) 은, 감자 센서 (4) 의 출력 단자 (48(+A)) 가 전기적으로 접속되는 +A 상용 스루홀이다. 스루홀 (50(-A)) 은, 감자 센서 (4) 의 출력 단자 (48(-A)) 가 전기적으로 접속되는 -A 상용 스루홀이다. 스루홀 (50(+B)) 은, 감자 센서 (4) 의 출력 단자 (48(+B)) 가 전기적으로 접속되는 +B 상용 스루홀이다. 스루홀 (50(-B)) 은, 감자 센서 (4) 의 출력 단자 (48(-B)) 가 전기적으로 접속되는 -B 상용 스루홀이다.

또한, 양면 기판 (5) 의 타방면 (502) 에는, 반도체 장치 (9) 가 실장되는 복수의 랜드 (53) 와, 랜드 (53) 로부터 연장되는 복수의 배선 (54) 이 형성되어 있다. 복수의 배선 (54) 의 선단부는, 1 대 1 의 관계를 가지고, 복수의 배선 (52) 의 각각의 선단부에 겹쳐 있다. 이 겹친 부분에는, 스루홀 (50) 이 형성되어 있다.

복수의 랜드 (53) 에는, +A 상용 랜드 (53(+A)) 와, -A 상용 랜드 (53(-A)) 와, +B 상용 랜드 (53(+B)) 와, -B 상용 랜드 (53(-B)) 가 포함되어 있다. +A 상용 랜드 (53(+A)) 는, 감자 센서 (4) 의 출력 단자 (48(+A)) 에 대응한다. -A 상용 랜드 (53(-A)) 는, 감자 센서 (4) 의 출력 단자 (48(-A)) 에 대응한다. +B 상용 랜드 (53(+B)) 는, 감자 센서 (4) 의 출력 단자 (48(+B)) 에 대응한다. -B 상용 랜드 (53(-B)) 는, 감자 센서 (4) 의 출력 단자 (48(-B)) 에 대응한다.

또한, 랜드 (53) 중, 랜드 (53(+A)) 에는, 반도체 장치 (9) 의 증폭기부 (90(+A)) 에 전기적으로 접속하는 입력 단자 (98(+A)) 가 실장되어 있다. 또한, 랜드 (53(-A)) 에는, 반도체 장치 (9) 의 증폭기부 (90(-A)) 에 전기적으로 접속하는 입력 단자 (98(-A)) 가 실장되어 있다. 또한, 랜드 (53(+B)) 에는, 반도체 장치 (9) 의 증폭기부 (90(+B)) 에 전기적으로 접속하는 입력 단자 (98(+B)) 가 실장되어 있다. 또한, 랜드 (53(-B)) 에는, 반도체 장치 (9) 의 증폭기부 (90(-B)) 에 전기적으로 접속하는 입력 단자 (98(-B)) 가 실장되어 있다.

복수의 배선 (54) 에는, 배선 (54(+A)) 과, 배선 (54(-A)) 과, 배선 (54(+B)) 과, 배선 (54(-B)) 이 포함되어 있다. 배선 (54(+A)) 은, 감자 센서 (4) 의 출력 단자 (48(+A)) 에 대응하는 +A 상용 배선이다. 배선 (54(-A)) 은, 감자 센서 (4) 의 출력 단자 (48(-A)) 에 대응하는 -A 상용 배선이다. 배선 (54(+B)) 은, 감자 센서 (4) 의 출력 단자 (48(+B)) 에 대응하는 +B 상용 배선이다. 배선 (54(-B)) 은, 감자 센서 (4) 의 출력 단자 (48(-B)) 에 대응하는 -B 상용 배선이다.

또한, 배선 (54) 중, 배선 (54(+A)) 과 배선 (52(+A)) 의 겹친 부분에는 스루홀 (50(+A)) 이 형성되어 있다. 또한, 배선 (54(-A)) 과 배선 (52(-A)) 의 겹친 부분에는 스루홀 (50(-A)) 이 형성되어 있다. 또한, 배선 (54(+B)) 과 배선 (52(+B)) 의 겹친 부분에는 스루홀 (50(+B)) 이 형성되어 있다. 또한, 배선 (54(-B)) 과 배선 (52(-B)) 의 겹친 부분에는 스루홀 (50(-B)) 이 형성되어 있다.

또, 양면 기판 (5) 의 타방면 (502) 에서는, 랜드 (55(Vcc)) 및 랜드 (55(GND)) 가, 다른 랜드 (53) 로부터 이간되어 스루홀 (50(Vcc)), 및 스루홀 (50(GND)) 과 겹치는 위치에만 형성되어 있다. 랜드 (55(Vcc)) 는, 감자 센서 (4) 의 전원 단자 (48(Vcc)) 가 접속되는 랜드이다. 랜드 (55(GND)) 는, 감자 센서 (4) 의 그라운드 단자 (48(GND)) 가 접속되는 랜드이다.

또한, 인코더부 (10) 에 있어서, 본 실시형태에 있어서의 「감자 센서용 제 1 랜드」 및 「감자 센서용 제 2 랜드」는 이하와 같이 대응한다.

A 상용 :

감자 센서용 제 1 랜드 = 랜드 (51(+A))

감자 센서용 제 2 랜드 = 랜드 (51(-A))

B 상용 :

감자 센서용 제 1 랜드 = 랜드 (51(+B))

감자 센서용 제 2 랜드 = 랜드 (51(-B))

또한, 본 실시형태에 있어서의 「제 1 스루홀」 및 「제 2 스루홀」은 이하와 같이 대응한다.

A 상용 :

제 1 스루홀 = 스루홀 (50(+A))

제 2 스루홀 = 스루홀 (50(-A))

B 상용 :

제 1 스루홀 = 스루홀 (50(+B))

제 2 스루홀 = 스루홀 (50(-B))

또한, 본 실시형태에 있어서의 「반도체 장치용 제 1 랜드」 및 「반도체 장치용 제 2 랜드」는 이하와 같이 대응한다.

A 상용 :

반도체 장치용 제 1 랜드 = 랜드 (53(+A))

반도체 장치용 제 2 랜드 = 랜드 (53(-A))

B 상용 :

반도체 장치용 제 1 랜드 = 랜드 (53(+B))

반도체 장치용 제 2 랜드 = 랜드 (53(-B))

(A 상에 있어서의 유도 전압 대책)

다음으로, 도 6 을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 관련된 인코더부 (10) 의 A 상에 있어서, 유도 전압을 회로에 의해 효과적으로 없애기 위한 구성에 대해서 설명한다.

먼저, 인코더부 (10) 에 사용한 양면 기판 (5) 에 있어서, 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+A))) 와, 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-A))) 를 연결하는 가상선이 연장되는 방향에 대해서 설명한다. 여기서, 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+A))) 는, 일방면 (501) 측에서 감자 센서 (4) 의 제 1 출력 단자 (출력 단자 (48(+A))) 가 전기적으로 접속된다. 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-A))) 는, 일방면 (501) 측에서 감자 센서 (4) 에 있어서 제 1 출력 단자 (출력 단자 (48(+A))) 와 쌍을 이루는 제 2 출력 단자 (출력 단자 (48(-A))) 가 전기적으로 접속된다.

이 방향에 있어서는, 타방면 (502) 측에서 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+A))) 에 전기적으로 접속되는 반도체 장치용 제 1 랜드 (랜드 (53(+A))) 에 대하여 타방면 (502) 측에서 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-A))) 에 전기적으로 접속되는 반도체 장치용 제 2 랜드 (랜드 (53(-A))) 가 위치하는 방향은, 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+A))) 에 대하여 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-A))) 가 위치하는 방향과 반대이다.

보다 구체적으로는, 양면 기판 (5) 의 타방면 (502) 에서, +A 상용 배선 (54(+A)) 은, 스루홀 (50(+A)) 로부터 스루홀 (50(-A)) 이 위치하는 측으로 연장된다. 또한, -A 상용 배선 (54(-A)) 은, 스루홀 (50(-A)) 로부터 스루홀 (50(+A)) 이 위치하는 측으로 연장되어 있다. 이 때문에, A 상용에 있어서, 감자 센서 (4) 의 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+A))) 와, 감자 센서 (4) 의 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-A))) 를 연결하는 가상선이 연장되는 방향에 있어서, 반도체 장치용 제 1 랜드 (랜드 (53(+A))) 에 대하여 반도체 장치용 제 2 랜드 (랜드 (53(-A))) 가 위치하는 방향은, 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+A))) 에 대하여 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-A))) 가 위치하는 방향과 반대이다. 즉, 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+A))) 로부터 반도체 장치용 제 1 랜드 (랜드 (53(+A))) 로의 전송 경로와, 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-A))) 로부터 반도체 장치용 제 2 랜드 (랜드 (53(-A))) 로의 전송 경로는, 도중에서 위치가 전환되어 있다.

여기서, 본 실시형태에 있어서, 마그넷 (20) 이 회전했을 때, 주로 이하의 제 1 유도 전압, 제 2 유도 전압, 및 제 3 유도 전압이 발생한다. 제 1 유도 전압은, 감자 센서 (4) 에 있어서 칩 (40) 과 출력 단자 (48(+A), 48(-A)) 사이의 배선 (47(+A), 47(-A)) 이 마그넷 (20) 의 자속과 쇄교함으로써 발생하는 유도 전압이다. 제 2 유도 전압은, 스루홀 (50(+A), 50(-A)) 이 마그넷 (20) 의 자속과 쇄교함으로써 발생하는 유도 전압이다. 제 3 유도 전압은, 반도체 장치 (9) 의 칩 (97) 과 입력 단자 (98(+A)), 입력 단자 (98(-A)) 사이의 배선 (93(+A)), 및 배선 (93(-A)) 이 마그넷 (20) 의 자속과 쇄교함으로써 발생하는 유도 전압이다.

그러나, 이들 제 1 유도 전압, 제 2 유도 전압, 및 제 3 유도 전압은, 상기 서술한 구성에 의해, 어느 1 개의 유도 전압과 다른 2 개의 유도 전압이 없어지게 된다. 요컨대, 본 실시형태에서는, 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+A))) 로부터 반도체 장치용 제 1 랜드 (랜드 (53(+A))) 로의 전송 경로와, 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-A))) 로부터 반도체 장치용 제 2 랜드 (랜드 (53(-A))) 로의 전송 경로는, 양면 기판 (5) 의 타방면 (502) 에서 위치가 전환되어 있다. 이 때문에, 제 3 유도 전압을, 제 1 유도 전압과 제 2 유도 전압에 의해 없앨 수 있다.

또한, 회전 중심 축선 (L) 방향에서 보았을 때, 반도체 장치용 제 1 랜드 (랜드 (53(+A))) 와 반도체 장치용 제 2 랜드 (랜드 (53(-A))) 를 연결하는 가상선, 제 1 스루홀 (스루홀 (50(+A))) 과 제 2 스루홀 (스루홀 (50(-A))) 을 연결하는 가상선, 및 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+A))) 와 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-A))) 를 연결하는 가상선 중의 적어도 2 개의 가상선은, 평행하게 연장되어 있다. 이 때문에, 제 1 유도 전압, 제 2 유도 전압 및 제 3 유도 전압 중의 적어도 2 개의 유도 전압의 위상을 맞출 수 있다. 따라서, 유도 전압끼리를 서로 상쇄시키는 데에 적합하다.

본 실시형태에서는, 제 3 유도 전압을 제 1 유도 전압과 제 2 유도 전압에 의해 없앤다. 이 때문에, 반도체 장치용 제 1 랜드 (랜드 (53(+A))) 와 반도체 장치용 제 2 랜드 (랜드 (53(-A))) 를 연결하는 가상선에 대하여, 제 1 스루홀 (스루홀 (50(+A))) 과 제 2 스루홀 (스루홀 (50(-A))) 을 연결하는 가상선, 및 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+A))) 와 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-A))) 를 연결하는 가상선 중의 적어도 일방의 가상선은, 평행하게 연장되어 있다. 보다 구체적으로는, A 상에서는, 반도체 장치용 제 1 랜드 (랜드 (53(+A))) 와 반도체 장치용 제 2 랜드 (랜드 (53(-A))) 를 연결하는 가상선과, 제 1 스루홀 (스루홀 (50(+A))) 과 제 2 스루홀 (스루홀 (50(-A))) 을 연결하는 가상선이 평행하게 연장되어 있다. 이 때문에, 제 2 유도 전압과 제 3 유도 전압의 위상을 맞출 수 있기 때문에, 제 3 유도 전압을 제 2 유도 전압에 의해서 저감시킬 수 있다. 또, 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+A))) 와 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-A))) 를 연결하는 가상선은, 상기 가상선에 대하여 경사 방향으로 연장되어 있다. 그러나, 그 경사는 30°이하이다. 따라서, 제 1 유도 전압과 제 3 유도 전압의 위상을 가깝게 할 수 있기 때문에, 제 3 유도 전압을 제 1 유도 전압에 의해서 저감시킬 수 있다.

특히 본 실시형태에서는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 각 루프의 단면적과 유도 전압의 크기가 비례한다. 이것에 의해, 스루홀 (50(+A)) 과 스루홀 (50(-A)) 의 간격을 최적화하고, 감자 센서 (4) 에 있어서 칩 (40) 과 출력 단자 (48(+A), 48(-A)) 에 의해 구획되는 면적 (S4A) 과, 스루홀 (50(+A), 50(-A)) 이 구획하는 면적 (S50A) 의 합이, 반도체 장치 (9) 의 증폭기부 (90(+A), 90(-A)) 의 칩 (97) 과 입력 단자 (98(+A), 98(-A)) 에 의해 구획되는 면적 (S9A) 과 동일하게 설정되어 있다. 이 때문에, 전송 경로가 도중에서 전환됨으로써, 제 3 유도 전압을 제 1 유도 전압 및 제 2 유도 전압에 의해서 상쇄할 수 있다. 따라서, 유도 노이즈의 발생을 억제할 수 있다.

(B 상에 있어서의 유도 전압 대책)

또한, B 상에 관해서도, A 상과 동일한 구성이다. 양면 기판 (5) 에 있어서, 일방면 (501) 측에서 감자 센서 (4) 의 제 1 출력 단자 (출력 단자 (48(+B))) 가 전기적으로 접속되는 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+B))) 와, 일방면 (501) 측에서 감자 센서 (4) 에 있어서 제 1 출력 단자 (출력 단자 (48(+B))) 와 쌍을 이루는 제 2 출력 단자 (출력 단자 (48(-B))) 가 전기적으로 접속되는 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-B))) 를 연결하는 가상선이 연장되는 방향에 있어서, 타방면 (502) 측에서 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+B))) 에 전기적으로 접속하는 반도체 장치용 제 1 랜드 (랜드 (53(+B))) 에 대하여 타방면 (502) 측에서 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-B))) 에 전기적으로 접속하는 반도체 장치용 제 2 랜드 (랜드 (53(-B))) 가 위치하는 방향은, 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+B))) 에 대하여 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-B))) 가 위치하는 방향과 반대이다.

보다 구체적으로는, 양면 기판 (5) 의 타방면 (502) 에서, +B 상용 배선 (54(+B)) 은, 스루홀 (50(+B)) 로부터 스루홀 (50(-B)) 이 위치하는 측으로 연장된다. 또한, -B 상용 배선 (54(-B)) 은, 스루홀 (50(-B)) 로부터 스루홀 (50(+B)) 이 위치하는 측으로 연장되어 있다. 이 때문에, B 상용에 있어서, 감자 센서 (4) 의 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+B))) 와, 감자 센서 (4) 의 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-B))) 를 연결하는 가상선이 연장되는 방향에 있어서, 반도체 장치용 제 1 랜드 (랜드 (53(+B))) 에 대하여 반도체 장치용 제 2 랜드 (랜드 (53(-B))) 가 위치하는 방향은, 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+B))) 에 대하여 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-B))) 가 위치하는 방향과 반대이다. 즉, 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+B))) 로부터 반도체 장치용 제 1 랜드 (랜드 (53(+B))) 로의 전송 경로와, 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-B))) 로부터 반도체 장치용 제 2 랜드 (랜드 (53(-B))) 로의 전송 경로는, 도중에서 위치가 전환되어 있다.

따라서, 마그넷 (20) 이 회전했을 때, 감자 센서 (4) 에 있어서 칩 (40) 과 출력 단자 (48(+B), 48(-B)) 사이의 배선 (47(+B), 47(-B)) 이 마그넷 (20) 의 자속과 쇄교함으로써 발생하는 제 1 유도 전압, 스루홀 (50(+B), 50(-B)) 이 마그넷 (20) 의 자속과 쇄교함으로써 발생하는 제 2 유도 전압, 및 반도체 장치 (9) 의 칩 (97) 과 입력 단자 (98(+B), 98(-B)) 사이의 배선 (93(+B), 93(-B)) 이 마그넷 (20) 의 자속과 쇄교함으로써 발생하는 제 3 유도 전압은, 어느 1 개의 유도 전압과 다른 2 개의 유도 전압이 없어지게 된다. 본 실시형태에서는, 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+B))) 로부터 반도체 장치용 제 1 랜드 (랜드 (53(+B))) 로의 전송 경로와, 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-B))) 로부터 반도체 장치용 제 2 랜드 (랜드 (53(-B))) 로의 전송 경로는, 양면 기판 (5) 의 타방면 (502) 에서 위치가 전환되어 있기 때문에, 제 3 유도 전압을, 제 1 유도 전압과 제 2 유도 전압에 의해 없앨 수 있다.

또한, 회전 중심 축선 (L) 방향에서 보았을 때, 반도체 장치용 제 1 랜드 (랜드 (53(+B))) 와 반도체 장치용 제 2 랜드 (랜드 (53(-B))) 를 연결하는 가상선, 제 1 스루홀 (스루홀 (50(+B))) 과 제 2 스루홀 (스루홀 (50(-B))) 을 연결하는 가상선, 및 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+B))) 와 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-B))) 를 연결하는 가상선 중의 적어도 2 개의 가상선은, 평행하게 연장되어 있다. 이 때문에, 제 1 유도 전압, 제 2 유도 전압, 및 제 3 유도 전압 중의 적어도 2 개의 유도 전압의 위상을 맞출 수 있다. 따라서, 유도 전압끼리를 서로 상쇄시키는 데에 적합하다.

본 실시형태에서는, 제 3 유도 전압을 제 1 유도 전압과 제 2 유도 전압에 의해 없앤다. 이 때문에, 반도체 장치용 제 1 랜드 (랜드 (53(+B))) 와 반도체 장치용 제 2 랜드 (랜드 (53(-B))) 를 연결하는 가상선에 대하여, 제 1 스루홀 (스루홀 (50(+B))) 과 제 2 스루홀 (스루홀 (50(-B))) 을 연결하는 가상선, 및 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+B))) 와 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-B))) 를 연결하는 가상선 중의 적어도 일방의 가상선은, 평행하게 연장되어 있다.

보다 구체적으로는, B 상에서는, 반도체 장치용 제 1 랜드 (랜드 (53(+B))) 와 반도체 장치용 제 2 랜드 (랜드 (53(-B))) 를 연결하는 가상선과, 제 1 스루홀 (스루홀 (50(+B))) 과 제 2 스루홀 (스루홀 (50(-B))) 을 연결하는 가상선이 평행하게 연장되어 있다. 이 때문에, 제 2 유도 전압과 제 3 유도 전압의 위상을 맞출 수 있기 때문에, 제 3 유도 전압을, 제 2 유도 전압에 의해서 저감시킬 수 있다. 또한, 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+A))) 와 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-A))) 를 연결하는 가상선은, 상기 가상선에 대하여 평행하게 연장되어 있다. 이 때문에, 제 1 유도 전압과 제 3 유도 전압의 위상을 가깝게 할 수 있다. 따라서, 제 3 유도 전압을 제 1 유도 전압에 의해서 저감시킬 수 있다.

특히 본 실시형태에서는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 각 루프의 단면적과 유도 전압의 크기가 비례하므로, 스루홀 (50(+B)) 과 스루홀 (50(-B)) 의 간격을 최적화하고, 감자 센서 (4) 에 있어서 칩 (40) 과 출력 단자 (48(+B), 48(-B)) 에 의해 구획되는 면적 (S4B) 과, 스루홀 (50(+B), 50(-B)) 이 구획하는 면적 (S50B) 의 합이, 반도체 장치 (9) 의 증폭기부 (90(+B), 90(-B)) 의 칩 (97) 과 입력 단자 (98(+B), 98(-B)) 에 의해 구획되는 면적 (S9B) 과 동일하게 설정되어 있다. 이 때문에, 전송 경로가 도중에서 전환됨으로써, 제 3 유도 전압을 제 1 유도 전압 및 제 2 유도 전압에 의해서 상쇄할 수 있다. 따라서, 유도 노이즈의 발생을 억제할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 인코더부 (10) 에서는, 일방면 (501) 측에 감자 센서 (4) 가 실장되고, 타방면 (502) 측에 반도체 장치 (9) 가 실장된 양면 기판 (5) 을 사용하고, 감자 센서 (4) 와 반도체 장치 (9) 는, 양면 기판 (5) 의 스루홀 (50) 을 통해 전기적으로 접속되어 있다. 이 때문에, 마그넷 (20) 의 주변에 큰 스페이스를 확보하지 않아도 된다. 또한, 감자 센서 (4) 와 반도체 장치 (9) 는, 적어도 일부끼리가 양면 기판 (5) 의 두께 방향에 있어서 겹치는 위치에 배치되고, 또한, 스루홀 (50) 은, 감자 센서 (4) 및 반도체 장치 (9) 의 적어도 일방과 겹치는 위치에 형성되어 있다.

특히 본 실시형태에 있어서, 스루홀 (50) 은, 감자 센서 (4) 및 반도체 장치 (9) 의 쌍방에 양면 기판 (5) 의 두께 방향에서 겹치는 위치에 형성되어 있다. 이 때문에, 감자 센서 (4) 로부터 반도체 장치 (9) 로의 전송 경로가 짧아지고, 자속과 쇄교하는 면적이 좁아진다. 따라서, 감자 센서 (4) 로부터의 출력의 전송 경로에서 발생하는 유도 전압이 낮아진다. 결과적으로, 감자 센서 (4) 로부터의 출력의 전송 경로에서 발생하는 유도 전압에 의한 노이즈가 작아지고, 검출 결과에 대한 유도 전압에 의한 노이즈의 영향을 완화시킬 수 있다.

또한, 감자 센서 (4) 는, 마그넷 (20) 의 회전 중심 축선 상에 형성되고, 양면 기판 (5) 은, 두께 방향을 마그넷 (20) 의 회전 중심 축선 방향을 향하게 하여 배치되어 있다. 이 때문에, 도 5a 에 나타내는 바와 같이, 자속은 양면 기판 (5) 을 따라 형성된다. 따라서, 양면 기판 (5) 에 형성되어 있는 배선 (52, 54) 의 루프가 자속과 쇄교하는 분량이 적다. 이 때문에, 감자 센서 (4) 로부터의 출력의 전송 경로에서 발생하는 유도 노이즈가 작아진다.

또한, 감자 센서 (4) 의 중심, 및 반도체 장치 (9) 의 중심이 회전 중심 축선 (L) 상에 위치한다. 이 때문에, 감자 센서 (4) 로부터 반도체 장치 (9) 로의 전송 경로를 회전 중심 축선 (L) 근방에 배치할 수 있다. 따라서, 전송 경로와 쇄교하는 자속의 시간적 변화가 작기 때문에, 감자 센서 (4) 로부터의 출력의 전송 경로에서 발생하는 유도 전압이 낮다. 따라서, 유도 노이즈를 저감시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 감자 센서 (4) 로부터 반도체 장치 (9) 로의 전송 경로가 +A 상과 -A 상 사이에서 위치가 교체되고, 감자 센서 (4) 로부터 반도체 장치 (9) 로의 전송 경로가 +B 상과 -B 상 사이에서도 위치가 교체되고 있다. 따라서, 양면 기판 (5) 의 구성을 변경하는 것만으로, 감자 센서 (4) 로부터 반도체 장치 (9) 를 향하는 루프의 방향을 역전시킬 수 있다. 이 때문에, 유도 전압의 극성을 도중에서 반전시켜 서로 상쇄시킬 수 있고, 유도 노이즈의 영향을 완화시킬 수 있다.

[신호 처리부 (100) 의 구성]

다음으로, 도 7a 를 참조하여, 신호 처리부 (100) 에 의해, 회전 각도 위치를 보정할 때의 상세한 구성에 대해서 설명한다.

신호 처리부 (100) 는, RAM 이나 ROM 이나 플래시 메모리 등의 기록 매체를 구비한, CPU, 마이크로 컨트롤러, DSP, ASIC 등이다. 신호 처리부 (100) 는, 검출 소자의 신호로부터 회전 각도 위치를 검출한다.

보다 상세하게 설명하면, 신호 처리부 (100) 는, 회전 각도 위치 산출부 (110) (회전 각도 위치 산출 수단), 보정량 테이블 (120), 및 보정부 (130) (보정 수단) 를 구비하고 있다.

회전 각도 위치 산출부 (110) 는, 검출 소자의 신호에 의해 회전 각도 위치를 산출한다.

구체적으로는, 회전 각도 위치 산출부 (110) 는, A 상 신호 및 B 상 신호로부터 XY 평면 상의 리사주 파형을 산출하여 해석함으로써, 가동 피검출물의 각도 위치 (θ) 를 검출한다. 이 때, 회전 각도 위치 산출부 (110) 는, 제 1 홀 소자 (61) 와 제 2 홀 소자 (62) 에 의해, A 상 신호 (정현파 신호 sin), B 상 신호 (정현파 신호 cos) 의 어느 구간에 위치하는지를 산출한다. 회전 각도 위치 산출부 (110) 는, 가동 피검출물의 각도 위치 (θ) 와, 이 구간으로부터 회전 각도 위치를 산출한다. 이 회전 각도 위치는, 앱솔루트값 (절대값) 이고, 1 둘레를 각도 분해능 (R) 으로 분해한 값을 단위로서 나타낸 정수값이다. 이 각도 분해능 (R) 의 값은, 20 비트의 분해능의 검출 소자를 사용한 경우에는 2^20 = 1048576 이 된다. 또한, 이 정수값에 대해서는, 부호가 1 비트분 포함되는 2 의 보수 (補數) 를 사용해도 된다.

또한, 회전 각도 위치 산출부 (110) 는, 샘플링 주기 (T) (초) 사이의 회전 각도 위치의 변위를 각도 변위값 (D') 으로서 산출한다. 회전 각도 위치 산출부 (110) 는, 요컨대, 현재의 샘플링 시간에 있어서의 회전 각도 위치와, 1 개 전의 샘플링 시간에 있어서의 회전 각도 위치의 차를 각도 변위값 (D') 으로서 산출한다. 이 각도 변위값 (D') 은, 예를 들어 1 회전을 각도 분해능 (R) 으로 분할한 값을 단위로 하는 정수의 값이 된다. 요컨대, R 이 1048576 인 경우, D 가 1048576 에서 1 회전을 나타내는 값이 된다. 또한, 샘플링 주기 (T) 는, 수 μ초 ∼ 수백 μ초 등의 값이며, 후술하는 바와 같이 가변이다.

보정량 테이블 (120) 은, 회전 속도에 비례하여 검출 소자의 신호에 중첩되는 오차를 없애기 위한 보정량을, 특정 회전 속도 (ω) 에 있어서의 1 회전을 특정한 분할수로 분할한 분할 각도 위치에 대응하여 기억한다. 여기서, 상기 서술한 유도 전압에 의한 오차는, 회전 속도에 비례하여 증가한다. 이 때문에, 하기에서 설명하는 바와 같이, 특정 회전 속도 (ω) 에 있어서의 보정량을 기억해 두면, 실제의 회전수와의 속도비를 산출함으로써, 보정값을 산출할 수 있다. 이 특정 회전 속도 (ω) 는, 인코더부 (10) 의 상용의 회전수보다 높고, 유도 기전력이 커지는 회전수, 예를 들어, 수천 rpm 이상의 값을 기준으로서 사용하도록 한다. 또한, 보정량 테이블 (120) 은, A 상 신호 테이블 (121) 및 B 상 신호 테이블 (122) 을 포함하고 있다.

이 보정량 테이블 (120) 의 상세에 대해서는, 후술한다.

보정부 (130) 는, 사용 상태에 있어서의 회전 속도와 특정 회전 속도 (ω) 의 속도비를 산출한다. 또한, 보정부 (130) 는, 현재의 회전 각도 위치로부터 분할 각도 위치를 산출하고, 이 분할 각도 위치에 있어서의 보정량을, 보정량 테이블 (120) 로부터 판독한다. 보정부 (130) 는, 판독된 보정량에, 산출된 속도비를 곱해 보정값을 산출한다. 보정부 (130) 는, 당해 보정값에 의해 검출 소자의 신호를 보정한다. 요컨대, 유도 전압에 의한 오차는 회전 속도에 비례하기 때문에, 보정부 (130) 는, 수천 rpm 인 특정 회전 속도 (ω) 를 기준으로 하여, 현재의 회전 속도와의 속도비를 사용하여, 실제의 보정값을 산출한다.

또한, 보정부 (130) 는, 사용 상태에 있어서의 회전 속도와 특정 회전 속도의 속도비의 산출시,

특정 회전 속도 (ω) (rpm) 는, 하기의 식 (1) 의 관계이고,

ω = D/T/R × 60 …… 식 (1)

여기서, R 은 각도 분해능, T 는 샘플링 주기 (초), D 는 특정한 각도 변위값이다.

또한, 이 특정 회전 속도 (ω) 에 있어서, 사용 상태에 있어서의 회전 속도 (ω') (현재의 회전 속도) 를, 하기의 식 (2) 로 산출한다.

ω' = (D'/D) × ω …… 식 (2)

여기서, D' 는, 현재의 샘플링 시간에 있어서의 각도 변위값과 1 개 전의 샘플링 시간에 있어서의 각도 변위값의 차가 되는 분할 각도 차분값이다.

또한, 보정부 (130) 는, 회전 각도 위치 산출부 (110) 에 의해 산출된 회전 각도 위치로부터, 보정량 테이블 (120) 용 분할 각도 위치를 산출한다. 보정부 (130) 는, 후술하는 바와 같이, 비트 시프트에 의해 이 산출을 고속으로 실행 가능하다.

또한, 보정부 (130) 는, 샘플링 주기가 변경된 경우, 특정 회전 속도 (ω) 의 샘플링 주기 (T) 와 변경된 샘플링 주기 (T') 의 비에 대응하는 주기 조정값을 산출하고, 당해 주기 조정값을 적용하여 보정값을 산출한다. 요컨대, 샘플링 주기 (T') 가, 특정 회전 속도 (ω) 의 샘플링 주기 (T) 와 동일한 경우, 주기 조정값은 1 이 된다.

또한, 보정부 (130) 는, 최종적인 보정값을, 하기의 식 (3) 으로 산출한다 :

보정값 = 보정량 × 속도비 × 주기 조정값/(특정한 라운딩값)…… 식 (3)

여기서, 특정한 라운딩값은, 특정 회전 속도 (ω) 에 있어서의 1 회전의 특정한 분할수와, 각도 분해능 (R) 의 관계로 결정되는 값이다. 예를 들어, 특정한 분할수가 256 이고, 각도 분해능 (R) 이 20 비트인 경우, 특정한 라운딩값은 8192 가 된다.

또한, 보정부 (130) 는, 사용 상태에 있어서의 회전수의 전체 범위에서, 검출 소자의 신호를 보정한다. 구체적으로는, 보정부 (130) 는, 상기 서술한 사용 상태에 있어서의 회전 속도 (ω') 가 0 (rpm) 으로부터, 검출 상한의 속도의 경우까지, 신호를 보정한다. 또, 보정부 (130) 는, 회전 속도 (ω') 가, 특정한 속도보다 낮은 경우에는, 신호를 보정하지 않도록 구성하는 것도 가능하다.

또한, 보정부 (130) 는, 보정량 테이블 (120) 의 A 상 신호 및 B 상 신호의 각각의 보정량으로부터, A 상 신호 및 B 상 신호의 각각에 대해 보정값을 산출하여 보정한다. 요컨대, 보정부 (130) 는, A 상 신호에 대해서는, A 상 신호 테이블 (121) 의 보정량으로부터 보정값을 산출한다. 또한, 보정부 (130) 는, B 상 신호에 대해서는, B 상 신호 테이블 (122) 의 보정량으로부터 보정값을 산출한다.

(보정량 테이블 (120) 의 상세)

여기서, 도 7b 를 참조하여, 보정량 테이블 (120) 의 상세에 대해서 설명한다.

상기 서술한 바와 같이, 보정량 테이블 (120) 은, 검출 소자의 신호에 중첩되는 오차를 없애기 위한 보정량이 기억된 테이블이다. 여기서, 검출 소자는, S 극과 N 극의 자극이 한 쌍 착자된 마그넷 (20) 을 갖는 가동 피검출물과, 마그넷 (20) 에 대향하는 감자 센서 (4) 가 실장된 고정체 (3) 를 포함하고 있다. 이 때문에, 마그넷 (20) 이 회전함으로써 고정체 (3) 에 유기되는 유도 전압이, 회전 속도에 비례하여 검출 소자의 신호에 중첩되는 오차가 된다. 이 오차는, A 상 신호와 B 상 신호에서는, 양면 기판 (5) (도 3) 상의 패턴의 형상이나 두께나 배치의 오차 등의 관계에서, 상이한 값이 중첩된다. 이 때문에, 보정량 테이블 (120) 은, A 상 신호와 B 상 신호 각각에 대해, A 상 신호 테이블 (121) 과 B 상 신호 테이블 (122) 로서 기억된다.

또한, 보정량 테이블 (120) 에서는, 특정 회전 속도 (ω) 에 있어서의 A 상 신호 및 B 상 신호 각각의 오차의 값을 보정량으로 하여, 1 회전을 특정한 분할수로 분할한 분할 각도 위치에 대응하여 기억한다. 또한, 이 분할 각도 위치의 특정한 분할수는, 상기 서술한 식 (1) 의 각도 분해능 (R) 보다 작은 값으로 함으로써, 기억 매체의 기억 영역을 절약할 수 있다. 예를 들어, 도 7b 의 예에서는, 특정한 분할수를 256 으로 하고 있다. 또한, 이 특정한 분할수를 2 의 거듭제곱으로 함으로써, 비트 연산에 의해 고속으로 보정값을 산출하는 것이 가능하다.

또한, 보정량 테이블 (120) 은, 예를 들어, 축을 정지시킨 상태에서 검출된 A 상 신호 및 B 상 신호 각각의 값과, 특정 회전 속도 (ω) 에 있어서 검출된 A 상 신호 및 B 상 신호 각각의 값을 비교하여 산출하는 것이 가능하다. 도 7b 의 예에서는, A 상 신호 테이블 (121) 과 B 상 신호 테이블 (122) 의 각각에 대해, 1 회전 중의 분할 각도 위치인 0 ∼ 255 에 대응하여, 보정량의 값이 각각 기억되어 있다.

[회전 각도 위치 검출 처리]

다음으로, 도 8 에 의해, 본 발명의 실시형태에 관련된 인코더부 (10) 에 의한 회전 각도 위치 검출 처리의 설명을 실시한다.

본 실시형태의 회전 각도 위치 검출 처리에서는, 현재의 회전 속도를 산출하고, 이 현재의 회전 속도와 특정 회전 속도의 속도비를 산출한다. 또한, 분할 각도 위치에 대응한 보정량을 보정량 테이블 (120) 로부터 판독하여, 산출된 속도비와 곱하여 보정값을 산출한다. 이 보정값에 의해, 보정부 (130) 에 의해 회전 각도 위치를 보정한다. 또한, 샘플링 주파수가 변경된 경우에는, 주기 조정값을 변경한다.

본 실시형태의 회전 각도 위치 검출 처리는, 주로 신호 처리부 (100) 가, 기억 매체에 기억된 제어 프로그램 (도시하지 않음) 을, 각 부와 협동하고 하드웨어 자원을 사용하여 실행한다.

이하에서, 도 8 의 플로차트에 의해, 회전 각도 위치 검출 처리의 상세를 스텝마다 설명한다.

(스텝 S101)

먼저, 회전 각도 위치 산출부 (110) 가, 회전 각도 위치 산출 처리를 실시한다.

회전체 (2) (도 2) 가 1 회전하면, 감자 센서 (4) (자기 저항 소자) 로부터는, 도 4c 에 나타내는 A 상 신호 (정현파 신호 sin), B 상 신호 (정현파 신호 cos) 가 2 주기분 출력된다. 회전 각도 위치 산출부 (110) 는, 증폭기부 (90) (증폭기부 (90(+A), 90(-A), 90(+B), 90(-B))) 에서 증폭된 이들 A 상 신호 및 B 상 신호로부터, 도 4d 에 나타내는 리사주 도형을 산출하고, 정현파 신호 sin, cos 로부터 θ = tan^-1 (sin/cos) 를 산출하고, 가동 피검출물의 각도 위치 (θ) 를 산출한다. 또한, 본 실시형태에서는, 마그넷 (20) 의 중심으로부터 보아 90°(π/2) 어긋난 위치에 제 1 홀 소자 (61) 및 제 2 홀 소자 (62) 가 배치되어 있다. 이 때문에, 제 1 홀 소자 (61) 및 제 2 홀 소자 (62) 의 출력의 조합에 의해, 현재 위치가 정현파 신호 sin, cos 의 어느 구간에 위치하는지를 알 수 있다. 따라서, 인코더부 (10) 는, 감자 센서 (4) 에서의 검출 결과, 제 1 홀 소자 (61) 에서의 검출 결과, 및 제 2 홀 소자 (62) 에서의 검출 결과에 기초하여 회전체 (2) 의 절대 각도 위치 정보로서 회전 각도 위치를 산출한다. 이것에 의해, 앱솔루트 동작을 실시할 수 있다.

또한, 회전 각도 위치 산출부 (110) 는, 현재의 샘플링 시간에 있어서의 회전 각도 위치와, 1 개 전의 샘플링 시간에 있어서의 회전 각도 위치의 차를 각도 변위값 (D') 으로서 산출한다.

(스텝 S102)

다음으로, 보정부 (130) 가, 속도비 산출 처리를 실시한다.

상기 서술한 바와 같이, 보정부 (130) 는, 특정 회전 속도 (ω) 에 있어서, 사용 상태에 있어서의 회전 속도 (ω') (현재의 회전 속도) 를, 하기의 식 (2) 로 산출 가능하다.

ω' = (D'/D) × ω …… 식 (2)

여기서, 각도 변위값 (D) 은, 상기 서술한 바와 같이, 특정 회전 속도 (ω) 에 관련된 특정한 각도 변위값이다.

구체적으로는, 보정부 (130) 는, D'/D 의 값을 속도비로서 산출한다.

(스텝 S103)

다음으로, 보정부 (130) 가, 보정값 산출 처리를 실시한다.

보정부 (130) 는, 먼저, 회전 각도 위치 산출부 (110) 에 의해 회전 각도 위치를 특정한 라운딩값으로 나누어, 보정량 테이블 (120) 에 대응한 분할 각도 위치를 산출한다. 보정부 (130) 는, 상기 서술한 예와 같이, 각도 분해능 (R) 이 20 비트인 경우, 회전 각도 위치를 특정한 라운딩값으로서 8192 로 나눔으로써, 0 ∼ 255 까지의 분할 각도 위치를 산출한다. 보정부 (130) 는, 8192 로 나누는 것 대신에, 회전 각도 위치를 14 비트 우측 시프트함으로써, 이 산출을 고속화할 수 있다. 보정부 (130) 는, 이 분할 각도 위치에 대응한 보정량을, A 상 신호에 대해서는 A 상 신호 테이블 (121) 로부터, B 상 신호에 대해서는 B 상 신호 테이블 (122) 로부터 각각 취득한다.

또한, 보정부 (130) 는, 하기의 식 (3) 에 의해, 최종적인 보정값을 산출한다 :

보정값 = 보정량 × 속도비 × 주기 조정값/(특정한 라운딩값) …… 식 (3)

이 때, 보정부 (130) 는, A 상 신호 및 B 상 신호에 대해서, 각각 보정값을 산출한다.

(스텝 S104)

다음으로, 보정부 (130) 가, 샘플링 주기가 변경되었는지의 여부를 판정한다. 보정부 (130) 는, 상위 기기 (13) 나 제어 장치 (12) 로부터의 제어 신호 등에 의해 샘플링 주기가 변경된 경우에, 예라고 판정한다. 보정부 (130) 는, 그것 이외의 경우에는, 아니오라고 판정한다.

예의 경우, 보정부 (130) 는, 처리를 스텝 S105 로 진행한다.

아니오의 경우, 보정부 (130) 는, 회전 각도 위치 검출 처리를 종료한다.

(스텝 S105)

샘플링 주기가 변경된 경우, 보정부 (130) 가, 주기 조정값 산출 처리를 실시한다.

보정부 (130) 는, 샘플링 주기가 변경된 경우, 특정 회전 속도 (ω) 의 샘플링 주기 (T) 에 기초하여 주기 조정값을 산출한다.

예를 들어, 보정부 (130) 는, 특정 회전 속도 (ω) 의 샘플링 주기 (T) 가 62.5 μ초였던 경우, 이것을 40 μ초로 변경하는 경우에, 62.5/40 = 25/16 으로 하여 주기 조정값을 산출한다.

또한, 보정부 (130) 는, 동일하게 샘플링 주기를 50 μ초로 변경하는 경우에는 5/4, 80 μ초의 경우에는 25/32, 100 μ초의 경우에는 5/8, 125 μ초의 경우에는 1/2 등으로 하여, 주기 조정값을 산출한다. 이와 같이, 주기 조정값의 분모를 2 의 거듭제곱의 값으로 함으로써, 보정부 (130) 는, 상기 서술한 식 (3) 을 비트 시프트로 고속으로 연산하는 것이 가능해진다.

또한, 보정부 (130) 는, 다음의 보정값의 산출시부터, 산출된 주기 조정값을 적용하여 보정값을 산출한다.

이상에 의해, 본 발명의 실시형태에 관련된 회전 각도 위치 검출 처리를 종료한다.

[본 발명의 실시형태에 관련된 주된 효과]

이상과 같이 구성함으로써, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

종래, 자기식 인코더에서는, 동작시에 출력값에 오차 (속도 리플) 가 발생하는 것이 문제로 되어 있었다. 이것은, 마그넷이 기판의 근방에서 회전함으로써 배선 패턴에 발전이 발생하고, 그 유도 전압이 자기 센서의 출력에 중첩되기 때문이었다.

이것에 대하여, 본 발명의 실시형태에 관련된 인코더부 (10) 는, 검출 소자의 신호로부터 회전 각도 위치를 검출하는 회전 각도 위치 산출부 (110) 를 구비하고, 회전 속도에 비례하여 검출 소자의 신호에 중첩되는 오차를 없애기 위한 보정량을, 특정 회전 속도에 있어서의 1 회전 중에서 분할된 분할 각도 위치에 대응하여 기억하는 보정량 테이블 (120) 과, 사용 상태에 있어서의 회전 속도와 특정 회전 속도의 속도비를 산출하고, 보정량 테이블 (120) 에 기억된 보정량으로부터, 산출된 속도비 및 분할 각도 위치에 대응한 보정값을 산출하는 보정부 (130) 를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 회전 속도에 비례하여 중첩되는 오차의 보정을, 사용 상태의 회전 속도에 맞춰 환산하여 보정하는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 사용 상태에 대응한 회전 각도 위치의 보정을 할 수 있고, 회전 각도 위치의 검출 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시형태에 관련된 인코더부 (10) 는, 검출 소자가, S 극과 N 극의 자극이 한 쌍 착자된 마그넷 (20) 을 갖는 가동 피검출물과, 마그넷 (20) 에 대향하는 감자 센서 (4) 가 실장된 고정체 (3) 를 포함하고, 회전 속도에 비례하여 검출 소자의 신호에 중첩되는 오차는, 마그넷 (20) 이 회전함으로써 고정체 (3) 에 유기되는 유도 전압인 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 하기와 같은 효과가 얻어진다. 여기서, 회전 자속에 의해 유기되는 유도 전압은 회전 속도에 비례하여 발생한다. 이 때문에, 특정 회전 속도에서의 보정량을 보정 테이블에 기억해 두고, 사용 상태에 있어서의 회전 속도와 특정 회전 속도의 속도비를 계산함으로써, 그 속도비에 따라 환산하면, 용이하게 적절한 보정을 실시할 수 있다. 또한, 특정 회전 속도에서의 보정량만을 보정량 테이블 (120) 에 기억해 두면 되므로, 보정량 테이블 (120) 의 작성 시간을 적게 하여, 기억 매체의 비용을 삭감할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시형태에 관련된 인코더부 (10) 는, 보정부 (130) 가, 사용 상태에 있어서의 회전 속도와 특정 회전 속도의 속도비의 산출시, 특정 회전 속도 (ω) (rpm) 를, 하기의 식 (1) 로 산출하고,

ω = D/T/R × 60 …… 식 (1)

여기서, R 은 각도 분해능, T 는 샘플링 주기 (초), D 는 각도 변위값이고,

이 특정 회전 속도 (ω) 에 있어서, 사용 상태에 있어서의 회전 속도 (ω') 를, 하기의 식 (2) 로 산출한다.

ω' = (D'/D) × ω …… 식 (2)

여기서, D' 는, 현재의 샘플링 시간에 있어서의 각도 변위값과 1 개 전의 샘플링 시간에 있어서의 각도 변위값의 차가 되는 분할 각도 차분값인 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 1 샘플링 주기 사이의 분할 각도 차분값을 산출하는 것만으로, 사용 상태에 있어서의 회전 속도를 산출할 수 있다. 이 때문에, 사용 상태의 회전 속도에 있어서의 보정량을 용이하게 산출할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시형태에 관련된 인코더부 (10) 는, 보정부 (130) 가, 사용 상태에 있어서의 회전수의 전체 범위에서, 회전 각도 위치를 보정하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 사용 상태의 회전 속도에 의해, 회전 각도 위치의 보정을 실행하는지의 여부를 경우에 따라 구분할 필요가 없어진다. 이 때문에, 보정의 연산을 용이하게 할 수 있어, 비용을 삭감할 수 있다.

또한, 유도 기전력에 의한 오차는 회전 속도에 비례하기 때문에, 회전수가 낮을 때에는 보정량도 작아진다. 이 때문에, 사용 상태에 있어서의 회전수의 전체 범위에서 보정을 해도, 오차를 늘리는 일이 없다. 또한, 경우에 따른 구분에 의한 오차 특성의 차 등을 감소시킬 수도 있다.

또한, 본 발명의 실시형태에 관련된 인코더부 (10) 는, 검출 소자가, 감자 센서 (4) 가, 가동 피검출물의 변위에 대응한 A 상 센서 및 B 상 센서를 포함하고, A 상 센서로부터는 정현파상의 A 상 신호가 출력되고, B 상 센서로부터는 정현파상의 B 상 신호가 출력되고, A 상 신호와 B 상 신호의 위상차가 대략 π/2 이고, 회전 각도 위치 산출부 (110) 가, A 상 신호 및 B 상 신호로부터 XY 평면 상의 리사주 파형을 산출하여 해석함으로써 가동 피검출물의 각도 위치를 검출하고, 검출된 각도 위치에 의해 회전 각도 위치를 산출하고, 보정량 테이블 (120) 이, A 상 신호 및 B 상 신호의 각각에 대해 보정량을 기억하고, 보정부 (130) 가, 보정량 테이블 (120) 의 A 상 신호 및 B 상 신호의 각각의 보정량으로부터, A 상 신호 및 B 상 신호의 각각에 대해 보정값을 산출하여 보정하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 회전 속도에 비례하여 중첩되는 오차가 A 상 신호와 B 상 신호에서 상이해도, A 상 신호와 B 상 신호의 양방에 보정 테이블이 있기 때문에, 각각 최적의 보정값을 얻는 것이 가능해진다. 따라서, 회전 각도 위치의 검출 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시형태에 관련된 인코더부 (10) 는, 고정체 (3) 가, 일방면측에 감자 센서 (4) 가 실장되고, 타방면측에 반도체 장치 (9) 가 실장된 양면 기판 (5) 을 갖고, 반도체 장치 (9) 가, 감자 센서 (4) 로부터의 출력 신호를 증폭하는 증폭기부 (90) 를 구비하고, 감자 센서 (4) 와 반도체 장치 (9) 는, 적어도 일부끼리가 양면 기판 (5) 의 두께 방향에 있어서 겹치는 위치에 배치되고, 감자 센서 (4) 와 반도체 장치 (9) 는, 양면 기판에 있어서 감자 센서 및 반도체 장치의 적어도 일방에 양면 기판 (5) 의 두께 방향에서 겹치는 위치에 형성된 복수의 스루홀 (50) 을 통해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 스루홀 (50) 은, 감자 센서 (4) 및 반도체 장치 (9) 의 적어도 일방과 겹치는 위치에 형성되어 있기 때문에, 감자 센서 (4) 로부터의 출력의 전송 경로가 짧아진다. 이 때문에, 감자 센서 (4) 로부터의 출력의 전송 경로에서 발생하는 유도 노이즈가 작아지고, 유도 전압에 기인하는 노이즈의 영향을 완화시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시형태에 관련된 인코더부 (10) 는, 감자 센서 (4) 에 있어서, 감자막이 형성된 감자 센서측 칩과 제 1 출력 단자 사이의 감자 센서측 제 1 배선 및 감자 센서측 칩과 제 2 출력 단자 사이의 감자 센서측 제 2 배선이 마그넷 (20) 의 자속과 쇄교함으로써 발생하는 제 1 유도 전압, 복수의 스루홀 중, 제 1 출력 단자에 대응하는 제 1 스루홀 및 제 2 출력 단자에 대응하는 제 2 스루홀이 마그넷 (20) 의 자속과 쇄교함으로써 발생하는 제 2 유도 전압, 및 반도체 장치 (9) 에 있어서, 증폭기부 (90) 가 형성된 증폭기측 칩과 제 1 출력 단자에 전기적으로 접속하는 제 1 입력 단자 사이의 증폭기측 제 1 배선, 및 증폭기측 칩과 제 2 출력 단자에 전기적으로 접속하는 제 2 입력 단자 사이의 증폭기측 제 2 배선이 마그넷 (20) 의 자속과 쇄교함으로써 발생하는 제 3 유도 전압은, 어느 1 개의 유도 전압과 다른 2 개의 유도 전압이 없어지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 유도 전압끼리를 서로 상쇄시킬 수 있어, 유도 전압에 기인하는 노이즈의 영향을 완화시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시형태에 관련된 인코더부 (10) 는, 보정부 (130) 가, 샘플링 주기가 변경된 경우, 특정 회전 속도 (ω) 의 샘플링 주기 (T) 와 변경된 샘플링 주기 (T') 에 대응하는 주기 조정값을 산출하고, 당해 주기 조정값을 적용하여 보정값을 산출하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 설계 단계에서의 변경이나, 사용시의 동작 모드의 변경 등에 의해 샘플링 주기를 변경할 필요가 있어도, 먼저 작성한 보정 테이블을 용이하게 사용하여, 회전 각도 위치를 보정할 수 있다. 이 때문에, 개발 비용을 삭감할 수 있다.

(실시예)

다음으로, 도 9a, 도 9b 를 참조하여, 본 실시형태의 회로의 배치 구성에 있어서의 인코더부 (10) 의 출력을, 신호 처리부 (100) 에 의해 보정한 실시예에 대해서 설명한다. 또, 이하의 실시예는, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

회전 속도 5859 rpm 으로, 타장치에 의한 구동으로 모터를 회전시키고, 샘플링 주기 (T) 를 80 μ초 주기로 A 상 신호 (sin), B 상 신호 (cos) 의 값을 동시 취득하였다. 취득한 A 상 신호, B 상 신호의 리사주 도형으로부터, 각도 오차를 계산하였다. 이 리사주 도형의 파형에, 1 주기의 SIN 파를 중첩시켜 다시 오차를 계산하였다.

또한, 중첩시키는 파형의 위상·진폭을 변화시키고, 오차가 최소가 되는 값을 유도 전압의 발전 전압으로서 산출하였다.

도 9a 는, 비교예이고, 신호 처리부 (100) 에 의해 보정을 하지 않은 상태에서 회전 속도를 변화시켰을 때의 발전 전압을 산출한 결과의 그래프이다. 가로축은, 회전 각도 위치의 값을 나타낸다. 세로축은, 발전 전압을 A/D 변환한 값 (디지트) 을 나타낸다. 오차 보정을 하지 않은 경우, 회전 속도에 비례하여 발전 전압이 발생하는 것을 알 수 있다. 이 때, 8000 rpm 에서 COS 발전 전압에 의한 오차의 최대값은, 진폭 : 3250 디지트/20 비트 해상도, 위상 : 14.75°가 되고, SIN 발전 전압에 의한 오차의 최대값은, 진폭 : 3575 디지트/20 비트 해상도이며, 위상 : -48.875°가 되었다.

도 9b 는, 실시예이고, 신호 처리부 (100) 에 의해 보정을 한 상태에서 회전 속도를 변화시켰을 때의 발전 전압을 산출한 결과의 그래프이다. 보정을 실시함으로써, 회전 속도에 비례하는 유도 전압에 의한 오차의 영향을 완화시킬 수 있었던 것을 알 수 있다. 결과적으로, COS 발전 전압 및 SIN 발전 전압에 의한 오차를, 최대값의 1/5 이하로 삭감할 수 있었다.

[다른 실시형태]

또, 상기 서술한 실시형태에서는, 감자 센서 (4) 가 마그넷 (20) 에 대하여 회전 중심 축선 (L) 방향에서 대향하고 있는 예에 대해서 기재하였다. 그러나, 링상의 마그넷 (20) 의 외주면 또는 외주면에 감자 센서 (4) 가 대향하고 있는 인코더부 (10) 에 본 실시형태의 회로를 적용해도 된다.

이와 같이 구성함으로써, 인코더부 (10) 의 구성의 배리에이션을 늘리고, 설계를 용이하게 할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는, 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+A))) 로부터 반도체 장치용 제 1 랜드 (랜드 (53(+A))) 로의 전송 경로와, 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-A))) 로부터 반도체 장치용 제 2 랜드 (랜드 (53(-A))) 로의 전송 경로는, 양면 기판 (5) 의 타방면 (502) 에서 위치가 전환되어 있다. 이 때문에, 제 3 유도 전압을 제 1 유도 전압과 제 2 유도 전압에 의해 없애고 있다. 이것에 대하여, 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+A))) 로부터 반도체 장치용 제 1 랜드 (랜드 (53(+A))) 로의 전송 경로와, 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-A))) 로부터 반도체 장치용 제 2 랜드 (랜드 (53(-A))) 로의 전송 경로는, 양면 기판 (5) 의 일방면 (501) 에서 위치가 전환되어 있는 구성을 채용해도 된다. 이 경우, 제 1 유도 전압을 제 2 유도 전압과 제 3 유도 전압에 의해 없애게 된다. 이러한 경우, 회전 중심 축선 (L) 방향에서 보았을 때, 감자 센서용 제 1 랜드 (랜드 (51(+A))) 와 감자 센서용 제 2 랜드 (랜드 (51(-A))) 를 연결하는 가상선에 대하여, 반도체 장치용 제 1 랜드 (랜드 (53(+A))) 와 반도체 장치용 제 2 랜드 (랜드 (53(-A))) 를 연결하는 가상선, 및 제 1 스루홀 (스루홀 (50(+A))) 과 제 2 스루홀 (스루홀 (50(-A))) 을 연결하는 가상선 중의 적어도 1 세트의 가상선이 평행하게 연장되어 있는 구성으로 한다. 설명을 생략하지만, B 상도 동일하다.

이와 같이 구성하는 것으로, 유도 전압의 발생을 유연하게 억제하도록 설계를 최적화하여, 오차를 적게 할 수 있다.

또한, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 회로의 배치 구성과 신호 처리부 (100) 의 구성에 의해, 유도 전압에 의한 오차의 영향을 삭감하였다. 그러나, 신호 처리부 (100) 의 구성에 의해서만, 오차의 영향을 삭감하는 것도 가능하다.

이와 같이 구성함으로써, 기판의 설계 등을 유연화할 수 있고, 비용을 삭감할 수 있다.

또한, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, A 상 신호와 B 상 신호의 각각에 대해, 보정 테이블을 준비한 예에 대해서 기재하였다. 그러나, A 상 신호와 B 상 신호로부터 산출된 리사주 도형의 각도에 대응한 하나의 보정 테이블을 준비해도 된다.

이와 같이 구성함으로써, 기억 매체의 보정 테이블의 용량을 삭감할 수 있고, 연산 자원도 삭감할 수 있기 때문에 비용을 삭감할 수 있다.

또, 상기 실시형태의 구성 및 동작은 예이며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경하여 실행할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

1 : 인코더 장치
2 : 회전체
3 : 고정체
4 : 감자 센서 (센서 IC)
5 : 양면 기판
9 : 반도체 장치 (증폭기 IC)
10 : 인코더부
11 : 모터
12 : 제어 장치
13 : 상위 기기
20 : 마그넷
21 : 착자면
40 : 칩 (감자 센서측 칩)
41 ∼ 44 : 감자막
45 : 소자 기판
47 : 감자 센서의 소자 기판 (칩) 과 출력 단자 사이의 감자 센서측 배선
47(+A) : 감자 센서측 배선 (감자 센서측 제 1 배선)
47(-A) : 감자 센서측 배선 (감자 센서측 제 2 배선)
47(+B) : 감자 센서측 배선 (감자 센서측 제 1 배선)
47(-B) : 감자 센서측 배선 (감자 센서측 제 2 배선)
48 : 감자 센서의 출력 단자
48(+A) : 출력 단자 (감자 센서의 제 1 출력 단자)
48(-A) : 출력 단자 (감자 센서의 제 2 출력 단자)
48(+B) : 출력 단자 (감자 센서의 제 1 출력 단자)
48(-B) : 출력 단자 (감자 센서의 제 2 출력 단자)
48(Vcc) : 전원 단자
48(GND) : 그라운드 단자
50 : 스루홀
50(+A) : 제 1 스루홀
50(-A) : 제 2 스루홀
50(+B) : 제 1 스루홀
50(-B) : 제 2 스루홀
51 : 감자 센서측 랜드
51(+A) : 랜드 (감자 센서용 제 1 랜드)
51(-A) : 랜드 (감자 센서용 제 2 랜드)
51(+B) : 랜드 (감자 센서용 제 1 랜드)
51(-B) : 랜드 (감자 센서용 제 2 랜드)
52 : 양면 기판의 배선
53 : 반도체 장치측 랜드
53(+A) : 랜드 (반도체 장치용 제 1 랜드)
53(-A) : 랜드 (반도체 장치용 제 2 랜드)
53(+B) : 랜드 (반도체 장치용 제 1 랜드)
53(-B) : 랜드 (반도체 장치용 제 2 랜드)
54 : 양면 기판의 배선
55 : 랜드
61 : 제 1 홀 소자
62 : 제 2 홀 소자
90, 95, 96 : 증폭기부
93 : 반도체 장치의 칩과 입력 단자 사이의 증폭기측 배선
93(+A) : 증폭기측 배선 (증폭기측 제 1 배선)
93(-A) : 증폭기측 배선 (증폭기측 제 2 배선)
93(+B) : 증폭기측 배선 (증폭기측 제 1 배선)
93(-B) : 증폭기측 배선 (증폭기측 제 2 배선)
97 : 칩 (증폭기측 칩)
98 : 입력 단자 (반도체 장치의 입력 단자)
98(+A) : 입력 단자 (반도체 장치의 제 1 입력 단자)
98(-A) : 입력 단자 (반도체 장치의 제 2 입력 단자)
98(+B) : 입력 단자 (반도체 장치의 제 1 입력 단자)
98(-B) : 입력 단자 (반도체 장치의 제 2 입력 단자)
100 : 신호 처리부
110 : 회전 각도 위치 산출부
120 : 보정량 테이블
121 : A 상 신호 테이블
122 : B 상 신호 테이블
130 : 보정부
501 : 일방면
502 : 타방면
L : 회전축
X : 제어 시스템

Claims

검출 소자의 신호로부터 회전 각도 위치를 검출하는 회전 각도 위치 산출 수단을 구비한 인코더로서,
회전 속도에 비례하여 상기 검출 소자의 신호에 중첩되는 오차를 없애기 위한 보정량을, 특정 회전 속도에 있어서의 1 회전 중에서 분할된 분할 각도 위치에 대응하여 기억하는 보정량 테이블과,
사용 상태에 있어서의 회전 속도와 상기 특정 회전 속도의 속도비를 산출하고, 상기 보정량 테이블에 기억된 상기 보정량으로부터, 산출된 속도비 및 상기 분할 각도 위치에 대응한 보정값을 산출하고, 상기 회전 각도 위치 산출 수단에 의해 검출된 상기 회전 각도 위치를 상기 보정값에 의해 보정하는 보정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 인코더.
제 1 항에 있어서,
상기 검출 소자는,
S 극과 N 극의 자극이 한 쌍 착자된 마그넷을 갖는 가동 피검출물과, 상기 마그넷에 대향하는 감자 센서가 실장된 고정체를 포함하고,
회전 속도에 비례하여 상기 검출 소자의 신호에 중첩되는 오차는, 상기 마그넷이 회전함으로써 상기 고정체에 유기되는 유도 전압인 것을 특징으로 하는 인코더.
제 2 항에 있어서,
상기 보정 수단은,
상기 사용 상태에 있어서의 회전 속도와 상기 특정 회전 속도의 속도비의 산출시,
상기 특정 회전 속도는, 하기의 식 (1) 의 관계이고,
ω = D/T/R × 60 …… 식 (1)
여기서, ω 는 특정 회전 속도 (rpm), R 은 각도 분해능, T 는 샘플링 주기 (초), D 는 특정한 각도 변위값이고,
상기 사용 상태에 있어서의 회전 속도를, 하기의 식 (2) 로 산출하고,
ω' = (D'/D) × ω …… 식 (2)
여기서, ω' 는 사용 상태에 있어서의 회전 속도 (rpm), D' 는, 현재의 샘플링 시간에 있어서의 각도 변위값과 1 개 전의 샘플링 시간에 있어서의 각도 변위값의 차가 되는 분할 각도 차분값인 것을 특징으로 하는 인코더.
제 3 항에 있어서,
상기 보정 수단은,
사용 상태에 있어서의 회전수의 전체 범위에서, 상기 회전 각도 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 인코더.
제 3 항에 있어서,
상기 검출 소자는,
상기 감자 센서가, 상기 가동 피검출물의 변위에 대응한 A 상 센서 및 B 상 센서를 포함하고,
상기 A 상 센서로부터는 정현파상의 A 상 신호가 출력되고, 상기 B 상 센서로부터는 정현파상의 B 상 신호가 출력되고,
상기 A 상 신호와 상기 B 상 신호의 위상차가 대략 π/2 이고,
상기 회전 각도 위치 산출 수단은,
상기 A 상 신호 및 상기 B 상 신호로부터 XY 평면 상의 리사주 파형을 산출하여 해석함으로써 상기 가동 피검출물의 각도 위치를 검출하고, 검출된 각도 위치에 의해 상기 회전 각도 위치를 산출하고,
상기 보정량 테이블은,
상기 A 상 신호 및 상기 B 상 신호의 각각에 대해 보정량을 기억하고,
상기 보정 수단은,
상기 보정량 테이블의 상기 A 상 신호 및 상기 B 상 신호의 각각의 보정량으로부터, 상기 A 상 신호 및 상기 B 상 신호의 각각에 대해 상기 보정값을 산출하여 보정하는 것을 특징으로 하는 인코더.
제 5 항에 있어서,
상기 고정체는,
일방면측에 상기 감자 센서가 실장되고, 타방면측에 반도체 장치가 실장된 양면 기판을 갖고,
상기 반도체 장치는, 감자 센서로부터의 출력 신호를 증폭하는 증폭기부를 구비하고,
상기 감자 센서와 상기 반도체 장치는, 적어도 일부끼리가 상기 양면 기판의 두께 방향에 있어서 겹치는 위치에 배치되고,
상기 감자 센서와 상기 반도체 장치는, 상기 양면 기판에 있어서 상기 감자 센서 및 상기 반도체 장치의 적어도 일방에 상기 양면 기판의 두께 방향에서 겹치는 위치에 형성된 복수의 스루홀을 통해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 인코더.
제 6 항에 있어서,
상기 감자 센서에 있어서, 감자막이 형성된 감자 센서측 칩과 제 1 출력 단자 사이의 감자 센서측 제 1 배선 및 상기 감자 센서측 칩과 제 2 출력 단자 사이의 감자 센서측 제 2 배선이 상기 마그넷의 자속과 쇄교함으로써 발생하는 제 1 유도 전압,
복수의 스루홀 중, 제 1 출력 단자에 대응하는 제 1 스루홀 및 제 2 출력 단자에 대응하는 제 2 스루홀이 상기 마그넷의 자속과 쇄교함으로써 발생하는 제 2 유도 전압, 및
상기 반도체 장치에 있어서, 상기 증폭기부가 형성된 증폭기측 칩과 제 1 출력 단자에 전기적으로 접속하는 제 1 입력 단자 사이의 증폭기측 제 1 배선, 및 상기 증폭기측 칩과 제 2 출력 단자에 전기적으로 접속하는 제 2 입력 단자 사이의 증폭기측 제 2 배선이 상기 마그넷의 자속과 쇄교함으로써 발생하는 제 3 유도 전압은,
어느 1 개의 유도 전압과 다른 2 개의 유도 전압이 없어지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 인코더.
제 1 항에 있어서,
상기 보정 수단은,
상기 사용 상태에 있어서의 회전 속도와 상기 특정 회전 속도의 속도비의 산출시,
상기 특정 회전 속도는, 하기의 식 (1) 의 관계이고,
ω = D/T/R × 60 …… 식 (1)
여기서, ω 는 특정 회전 속도 (rpm), R 은 각도 분해능, T 는 샘플링 주기 (초), D 는 특정한 각도 변위값이고,
상기 사용 상태에 있어서의 회전 속도를, 하기의 식 (2) 로 산출하고,
ω' = (D'/D) × ω …… 식 (2)
여기서, ω' 는 사용 상태에 있어서의 회전 속도 (rpm), D' 는, 현재의 샘플링 시간에 있어서의 각도 변위값과 1 개 전의 샘플링 시간에 있어서의 각도 변위값의 차가 되는 분할 각도 차분값인 것을 특징으로 하는 인코더.
제 8 항에 있어서,
상기 검출 소자는,
상기 감자 센서가, 상기 가동 피검출물의 변위에 대응한 A 상 센서 및 B 상 센서를 포함하고,
상기 A 상 센서로부터는 정현파상의 A 상 신호가 출력되고, 상기 B 상 센서로부터는 정현파상의 B 상 신호가 출력되고,
상기 A 상 신호와 상기 B 상 신호의 위상차가 대략 π/2 이고,
상기 회전 각도 위치 산출 수단은,
상기 A 상 신호 및 상기 B 상 신호로부터 XY 평면 상의 리사주 파형을 산출하여 해석함으로써 상기 가동 피검출물의 각도 위치를 검출하고, 검출된 각도 위치에 의해 상기 회전 각도 위치를 산출하고,
상기 보정량 테이블은,
상기 A 상 신호 및 상기 B 상 신호의 각각에 대해 보정량을 기억하고,
상기 보정 수단은,
상기 보정량 테이블의 상기 A 상 신호 및 상기 B 상 신호의 각각의 보정량으로부터, 상기 A 상 신호 및 상기 B 상 신호의 각각에 대해 상기 보정값을 산출하여 보정하는 것을 특징으로 하는 인코더.
제 8 항에 있어서,
상기 고정체는,
일방면측에 상기 감자 센서가 실장되고, 타방면측에 반도체 장치가 실장된 양면 기판을 갖고,
상기 반도체 장치는, 감자 센서로부터의 출력 신호를 증폭하는 증폭기부를 구비하고,
상기 감자 센서와 상기 반도체 장치는, 적어도 일부끼리가 상기 양면 기판의 두께 방향에 있어서 겹치는 위치에 배치되고,
상기 감자 센서와 상기 반도체 장치는, 상기 양면 기판에 있어서 상기 감자 센서 및 상기 반도체 장치의 적어도 일방에 상기 양면 기판의 두께 방향에서 겹치는 위치에 형성된 복수의 스루홀을 통해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 인코더.
제 10 항에 있어서,
상기 감자 센서에 있어서, 감자막이 형성된 감자 센서측 칩과 제 1 출력 단자 사이의 감자 센서측 제 1 배선 및 상기 감자 센서측 칩과 제 2 출력 단자 사이의 감자 센서측 제 2 배선이 상기 마그넷의 자속과 쇄교함으로써 발생하는 제 1 유도 전압,
복수의 스루홀 중, 제 1 출력 단자에 대응하는 제 1 스루홀 및 제 2 출력 단자에 대응하는 제 2 스루홀이 상기 마그넷의 자속과 쇄교함으로써 발생하는 제 2 유도 전압, 및
상기 반도체 장치에 있어서, 상기 증폭기부가 형성된 증폭기측 칩과 제 1 출력 단자에 전기적으로 접속하는 제 1 입력 단자 사이의 증폭기측 제 1 배선, 및 상기 증폭기측 칩과 제 2 출력 단자에 전기적으로 접속하는 제 2 입력 단자 사이의 증폭기측 제 2 배선이 상기 마그넷의 자속과 쇄교함으로써 발생하는 제 3 유도 전압은,
어느 1 개의 유도 전압과 다른 2 개의 유도 전압이 없어지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 인코더.
제 3 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보정 수단은,
샘플링 주기가 변경된 경우, 상기 특정 회전 속도의 샘플링 주기와 변경된 샘플링 주기에 대응하는 주기 조정값을 산출하고, 그 주기 조정값을 적용하여 보정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 인코더.
검출 소자의 신호로부터 회전 각도 위치를 검출하는 인코더에 의해 실행되는 회전 각도 위치 산출 방법으로서,
회전 속도에 비례하여 상기 검출 소자의 신호에 중첩되는 오차를 없애는 보정량을, 특정 회전 속도와, 1 회전 중에서 분할된 분할 각도 위치에 대응하여 보정량 테이블에 기억해 두고,
사용 상태에 있어서의 회전 속도와 상기 특정 회전 속도의 속도비를 산출하고, 상기 보정량 테이블에 기억된 상기 보정량으로부터, 산출된 속도비 및 상기 분할 각도 위치에 대응한 보정값을 산출하고, 그 보정값에 의해 상기 검출 소자의 신호를 보정하고,
보정된 상기 검출 소자의 신호에 의해 상기 회전 각도 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 회전 각도 위치 산출 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 특정 회전 속도는, 하기의 식 (1) 의 관계이고,
ω = D/T/R × 60 …… 식 (1)
여기서, ω 는 특정 회전 속도 (rpm), R 은 각도 분해능, T 는 샘플링 주기 (초), D 는 특정한 각도 변위값이고,
상기 사용 상태에 있어서의 회전 속도는, 하기의 식 (2) 로 나타내고,
ω' = (D'/D) × ω …… 식 (2)
여기서, ω' 는 사용 상태에 있어서의 회전 속도 (rpm), D' 는, 현재의 샘플링 시간에 있어서의 각도 변위값과 1 개 전의 샘플링 시간에 있어서의 각도 변위값의 차가 되는 분할 각도 차분값이고,
(D'/D) 의 값을 상기 속도비로서 산출하는 것을 특징으로 하는 회전 각도 위치 산출 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 검출 소자는, S 극과 N 극의 자극이 한 쌍 착자된 마그넷을 갖는 가동 피검출물과, 상기 마그넷에 대향하는 감자 센서가 실장된 고정체를 포함하고,
상기 감자 센서가, 상기 가동 피검출물의 변위에 대응한 A 상 센서 및 B 상 센서를 포함하고,
상기 A 상 센서로부터는 정현파상의 A 상 신호가 출력되고, 상기 B 상 센서로부터는 정현파상의 B 상 신호가 출력되고,
상기 A 상 신호와 상기 B 상 신호의 위상차가 대략 π/2 이고,
상기 보정량 테이블은, 상기 A 상 신호 및 상기 B 상 신호의 각각에 대해 보정량을 기억하고 있고,
상기 A 상 신호 및 상기 B 상 신호로부터 XY 평면 상의 리사주 파형을 산출하여 해석함으로써 상기 가동 피검출물의 각도 위치를 검출하고, 검출된 각도 위치에 의해 상기 회전 각도 위치를 산출하고,
상기 보정량 테이블의 상기 A 상 신호 및 상기 B 상 신호의 각각의 보정량으로부터, 상기 A 상 신호 및 상기 B 상 신호의 각각에 대해 상기 보정값을 산출하여 보정하는 것을 특징으로 하는 회전 각도 위치 산출 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 샘플링 주기가 변경된 경우, 상기 특정 회전 속도의 샘플링 주기와 변경된 샘플링 주기에 대응하는 주기 조정값을 산출하고, 그 주기 조정값을 적용하여 보정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 회전 각도 위치 산출 방법.