車両のハンドルの絶対角度位置を測定する方法及び光電式のステアリング角度センサ

発明者：
出願人/特許権者：
代理人 (1件)：江崎光史 (外3名)
公報種別：公表公報
出願番号（国際出願番号）：特願平11-505264
公開番号（公開出願番号）：特表2000-514199
出願日： 1998年06月22日
公開日（公表日）： 2000年10月24日
要約：

【要約】本発明は、360°の区間内で車両のハンドルの絶対角度位置を測定する方法が、光電式のステアリング角度センサを使用し、かつ次のステップを有する:光スリットディスクとして形成された1本の走査線(8)と1本の基準線(7)とを有するコード生成器(3)が光源(2)によって照射され、複数の曲線(7,8)がラインセンサ(4)の感光性の表面上に露出され、この場合、1本の光跡(9,10)の明暗移行部分(11,12)が、多数の像点(4’)にわたって広がり、これらの光跡(9,10)がこのラインセンサ(4)で走査され、そして、ハンドルの絶対角度位置が、このラインセンサ(4)から検出された走査光跡(10)と基準光跡(9)の信号群に対応する複数の特性曲線の間の間隔を副画素の精度で検出することによって測定される。光電式のステアリング角度センサは、1本の走査線(8)と1本の基準線(7)が形成されていて、このハンドルに連動するコード生成器(3) - この場合、これらの両曲線(7,8)間の間隔が、このハンドルの絶対角度位置に関する目安である - ,このコード生成器(3)の片面に光を照射する光源(2),及び位置の固定されたラインセンサ(4)- この走査線(8)とこの基準線(7)の光跡(9,10)が、このラインセンサ(4)の感光性の表面上に露出されている - を有する配置に構成されている。1本の光跡(9,10)の明るい領域とそれに隣接する複数の暗い領域との間の明暗移行部分が多数の像点にわたって広がるように、これらの3つの要素は対向して配置されている。

請求項（抜粋）：

1.以下のステップ: - 光を通す1本のコードトラック(7,8)を有するコード生成器(3)に光源(2)を照射してこのコードトラック(7,8)を通過して生成された光跡(9,10)をラインセンサ(4)の感光性の表面上に露出し、 - この光跡(9,10)をこのラインセンサ(4)で走査し、そして、 - このラインセンサ(4)の出力信号を評価ユニット(5)へ入力してハンドルの絶対角度位置を測定するステップで光電式のステアリング角度センサを使用して、360°の区間内で車両のハンドルの絶対角度位置を測定する方法において、 - 1本の走査線(8)と1本の基準線(7)が、コードトラックとしてこの光源(2)によって照射され、 - 1本の光跡(9,10)の明暗移行部分(11,12)がこのラインセンサ(4)の多数の像点(4’)にわたって広がるように、この走査線(8) とこの基準線(7)のこの光跡(9,10)が、このラインセンサ(4)の感光性の表面上に露出されること、及び、 - ハンドルの角度位置が、このラインセンサ(4)によって検出された走査光跡(10)と基準光跡(9)の信号群(S1,S2)に対応する複数の特性曲線の間の間隔を副画素の精度で検出することによって測定され、この間隔が、このハンドルの絶対角度位置に関する目安として使用されることを特徴とする方法。2.最初の評価ステップ中に走査光跡(10)と基準光跡(9)に割当てられた複数の信号特性曲線の間隔を測定するため、ラインセンサ(4)の1像点ごとにこの基準光跡(9)とこの走査光跡(10)の明暗移行部分で走査された複数の信号が補間されて、ほぼアナログ的な1つの明暗移行信号(17)がそれぞれ生成され、これらの補間信号(17)は、もう1つ別の評価ステップ中に予め設定したしきい値(18)と比較されて、複数の高い分解能のステップ応答信号を生成し、次いで、次いで、これらの両ステップ応答信号の間隔(A) が、評価論理回路(15)を使用して互いに測定され、そして、信号列がこの評価論理回路(15)によってオーバースキャンされ、これらの信号列のプロットのクッロクサイクル(走査周期;Auswertetakt)が、このラインセンサ( 4)の画素のクロックサイクル(Pixeltakt)より高く、その結果、各像点(4 ’)が、このオーバースキャンの測定速度に対応する測定回数によって表示されていることを特徴とする請求の範囲の第1項に記載の方法。3.最初のステップで間隔を測定するため、基準光跡(9)と走査光跡(10) の両明暗移行部分が補間されて、ほぼアナログ的な複数の明暗移行信号がそれぞれ生成され、複数のステップ応答信号が生成された後に、各信号の両エッジ位置が平均され、これらの補間されたステップ応答信号の位置の平均値の間隔が算出されて、ステアリング角度が測定されることを特徴とする請求の範囲の第2項に記載の方法。4.ラインセンサ信号が、画素のクロックサイクルの16倍に相当する速度でオーバースキャンされることを特徴とする請求の範囲の第2項又は第3項に記載の方法。5.初の評価ステップ中に走査光跡(10)と基準光跡(9)に割当てられた複数の信号の間隔を測定するため、ラインセンサ(4)上の光跡(9,10)の位置、又は各光跡に形成されてこのラインセンサ(4)の多数の像点(4’) にわたって広がるこれらの光跡(9,10)の信号群(S1,S2)が算出され、次いで、各信号群(S1,S2)が予め設定した1つの基準インパルスと比較されて、複数の相間係数が生成され、この比較は、1個の像点(4’)の広がりより小さく予め設定したステップ幅で実行され、そして、走査光跡(10) と基準光跡(9)との間隔が、算出された複数の相間関数区間の両極値間の間隔を測定することによって測定されることを特徴とする請求の範囲の第1項に記載の方法。6.複数の信号群の位置は、階層的な探索によって算出され、この算出では、基準インパルスによるラインセンサ信号の走査のステップ幅が、1個の像点の広がりより大きく、かつ、1つの信号群の位置が、それぞれ算出された相関関数係数を1つのしきい値と比較することによって検出されることを特徴とする請求の範囲の第5項に記載の方法。7.複数の信号群の位置は、最初の評価ステップでラインセンサ(4)の1像点ごとにこの基準光跡(9)とこの走査光跡(10)の明暗移行部分で走査された複数の信号を補間することによってほぼアナログ的な複数の明暗移行部分信号をそれぞれ生成し、これらの補間信号は、もう1つ別のステップで予め設定した1つのしきい値と比較されて、高い分解能のステップ応答信号が生成されることを特徴とする請求の範囲の第5項に記載の方法。8.各光跡(9,10)によって生成されたラインセンサ(4)の多数の像点( 4’)にわたって広がる複数の信号群の複数の中心点が算出されて、走査光跡 (10)と基準光跡(9)とに割当てられた複数の信号の間隔が測定され、次いで、これらの両中心点の間隔が互いに測定されることを特徴とする請求の範囲の第1項に記載の方法。9.コード生成器(3)の軸の遊びと偏心距離は、光が投射される直径方向に対向した2つのラインセンサ(4,19)の予め測定した複数の角度値を平均することによって補償されることを特徴とする請求の範囲の第1項〜第8項のいずれか1項に記載の方法。10.1本のコード生成器が、ハンドルの回転運動に連動してラインセンサに対して相対的に運動可能であり、光が、このコード生成器から片面に投射されているて、その結果、コードの軌跡が、このラインセンサの感光性の表面上に露出されてこのラインセンサによって検出可能であり、このラインセンサは、それらの検出されたコードの軌跡の信号を測定するために電子評価ユニットに接続されている、1本のコードトラックを有するこのコード生成器及びこのラインセンサとして構成されたセンサ装置を有し、360°の区間内で車両のハンドルの絶対角度位置を測定する光電式のステアリング角度センサにおいて、コード生成器(3)のコードトラックが、1本の走査線(8)と1本の基準線(7) とから形成され、このコード生成器(3)の光投射によって発生したこの基準線(7)とこの走査線(8)の光跡(9,10)が、ラインセンサ(4)面上へ向かうこれらの光跡の露出時にその光跡(9,10)の明るい領域とそれに隣接する複数の暗い領域との間の明暗移行部分内に多数の像点(4’)にわたって広がる焦点のぼけた個所を形成し、そしてこのラインセンサ(4)から信号を受け取る評価ユニット(5)が、このラインセンサ(4)によって検出されたこの走査光跡(10)とこの基準光跡(9)に対応する複数の特性曲線の間の間隔を副画素の精度で検出するための装置を有し、この間隔が、ハンドルの絶対角度位置に関する目安であることを特徴とする光電式のステアリング角度センサ。11.間隔を測定する装置は、像点ごとに走査されて位置的に離散した信号列から 1つの補間した信号を生成する補間回路(13),この補間した信号(17) を予め設定した1つのしきい値(18)と比較して複数のステップ応答信号を生成する比較回路(14),及び基準信号と走査信号から間隔(A)を測定する評価論理回路(15)を有し、この論理評価回路(15)は、ラインセンサ (4)の画素のクロックサイクルより高い予め設定したクッロクサイクルで規則的に動作されていることを特徴とする請求の範囲の第10項に記載の光電式のステアリング角度センサ。12.1本の光跡(9,10)の明暗移行部分(11,11’,12)は、その移行部分の10〜90%の間で3〜10画素にわたって、特に5〜7画素にわたって広がることを特徴とする請求の範囲の第11項に記載の光電式のステアリング角度センサ。13.ラインセンサ(4)又は像点(4’)及び評価論理回路(5)に割当てられたマイクロコントローラは、画素に同期して動作することを特徴とする請求の範囲の第10項又は第12項に記載の光電式のステアリング角度センサ。14.ラインセンサ信号のオーバースキャン速度は、16倍のクロックサイクルに相当し、ラインセンサ(4)又は個々の画素(4’)は、このクロックサイクルで規則的に動作されていて、かつ、このラインセンサ(4)は、少なくとも 30 dBのSN比(SNR)を呈することを特徴とする請求の範囲の第10項〜第 13項のいずれか1項に記載の光電式のステアリング角度センサ。15.基準線(7)は、コードディスク(3)の外縁の領域内に同心円状に周設された1本の線であり、走査線(8)は、内側から外側へより大きくなり、360 °の周りにわたって巻かれたように形成された1本のアルキメデスの渦巻線であることを特徴とする請求の範囲の第10項〜第14項のいずれか1項に記載の光電式のステアリング角度センサ。16.コード生成器は、シリンダ上配置されていて、このコード生成器は、ステアリングシャフトの回転軸線に対して同軸状に配置されていることを特徴とする請求の範囲の10項〜15項のいずれか1項に記載の光電式のステアリング角度センサ。17.基準線は、ステアリング軸線に対して直角な半径を有する円であり、走査線は、均一な(gleichem)半径を有する渦巻線であることを特徴とする請求の範囲の第16項に記載の光電式のステアリング角度センサ。18.光源によって照射され、第1のラインセンサ(4)の長手方向軸線に揃うように配置された長手方向軸線を有し、かつ直径方向にこの第1のラインセンサ (4)に対向する第1のセンサライン(19)が設けられていることを特徴とする請求の範囲の第10項〜第17項のいずれか1項に記載の光電式のステアリング角度センサ。

IPC (2件)：

G01D 5/30 , G01B 11/26

FI (2件)：

G01D 5/30 P , G01B 11/26 Z

引用特許：

審査官引用 (2件)

特開昭57-119215
特開昭57-119215

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