(57)【要約】【課題】一つの磁気センサで測定対象の回転数を検出する際に、測定対象の回転方向を検出可能なエンコーダを提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係るエンコーダ（アブソリュートエンコーダ１００）は、受光素子１５６を用いて、測定対象の一回転中の回転位置を検出する絶対位置検出部１９２と、絶対位置検出部１９２により検出される回転位置の変化に基づき、測定対象の回転方向を判断しながら、一つのホールＩＣ１６０を用いて、測定対象の回転数を検出する多回転検出部１９１と、を備える。【選択図】図２
2020148741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学センサを用いて、測定対象の一回転中の回転位置を検出する絶対位置検出部と、
前記絶対位置検出部により検出される回転位置の変化に基づき、測定対象の回転方向を判断しながら、一つの磁気センサを用いて、測定対象の回転数を検出する多回転検出部と、を備える、
エンコーダ。
【請求項２】
前記絶対位置検出部は、エンコーダの電源ＯＦＦ状態において、停止状態にある一方、測定対象が回転する場合に、バッテリの電源で一時的に作動し、
前記多回転検出部は、エンコーダの電源ＯＦＦ状態において、前記バッテリの電源で作動すると共に、一時的に作動する前記絶対位置検出部により検出される回転位置の変化に基づき、測定対象の回転方向を判断しながら、測定対象の回転数を検出する、
請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
エンコーダの電源ＯＮ状態において、光学センサを用いて、前記絶対位置検出部及び前記多回転検出部の検出結果に基づく測定対象の絶対位置を基準として、測定対象の相対位置を検出し測定対象の絶対位置を更新する相対位置検出部と、
前記相対位置検出部により更新される測定対象の絶対位置と、前記絶対位置検出部及び前記多回転検出部の検出結果に基づく測定対象の絶対位置とを比較し、前記相対位置検出部による検出エラーの有無を判定する判定部と、を更に備える、
請求項１又は２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
光学センサを用いて、測定対象の一回転中の回転位置を検出する絶対位置検出部と、
前記絶対位置検出部により検出される回転位置の変化に基づき、測定対象の回転方向を判断しながら、一つの磁気センサを用いて、測定対象の回転数を検出する多回転検出部と、を備え、
エンコーダの電源ＯＦＦ状態において、測定対象の回転に応じて、一時的に前記絶対位置検出部が作動する、
エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一回転中の回転位置（回転角度）を検出する光学式のエンコーダと、回転数を検出する磁気式のエンコーダと、を含むエンコーダが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−４７７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、磁気式のエンコーダは、位相の異なる二つの信号を出力するため、複数の磁気センサを搭載する必要がある。そのため、複数の磁気センサの配置に起因して回路基板への電気・電子部品や配線等に制約が生じうる。
【０００５】
一方、磁気センサを一つにすると、一つの信号しか出力できないため、回転数の検出時に回転方向を検出することができない可能性がある。
【０００６】
そこで、上記課題に鑑み、一つの磁気センサで測定対象の回転数を検出する際に、測定対象の回転方向を検出可能なエンコーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一実施形態では、
光学センサを用いて、測定対象の一回転中の回転位置を検出する絶対位置検出部と、
前記絶対位置検出部により検出される回転位置の変化に基づき、測定対象の回転方向を判断しながら、一つの磁気センサを用いて、測定対象の回転数を検出する多回転検出部と、を備える、
エンコーダが提供される。
【０００８】
また、本発明の他の実施形態では、
光学センサを用いて、測定対象の一回転中の回転位置を検出する絶対位置検出部と、
前記絶対位置検出部により検出される回転位置の変化に基づき、測定対象の回転方向を判断しながら、一つの磁気センサを用いて、測定対象の回転数を検出する多回転検出部と、を備え、
エンコーダの電源ＯＦＦ状態において、測定対象の回転に応じて、一時的に前記絶対位置検出部が作動する、
エンコーダが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
上述の実施形態によれば、一つの磁気センサで測定対象の回転数を検出する際に、測定対象の回転方向を検出可能なエンコーダを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係るアブソリュートエンコーダの一例を示す図である。
【図２】一実施形態に係るアブソリュートエンコーダの測定処理に関する構成の一例を示すブロック図である。
【図３】制御回路の処理の一例を概略的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。
【００１２】
［アブソリュートエンコーダの構成及び構造］
まず、図１、図２を参照して、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ１００の構成及び構造等について説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ１００の一例を示す図である。具体的には、図１（Ａ）は、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ１００の一例を示す平面図であり、図１（Ｂ）は、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ１００の一例を示す側面断面図（図１（Ａ）のＡ−Ａ断面図）である。図２は、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ１００の測定処理に関する構成の一例を示すブロック図である。以下、アブソリュートエンコーダ１００の構造について、図中の三次元直交座標系（ＸＹＺ座標系）を適宜用いて説明を行い、便宜的に、Ｚ軸の正方向（以下、「Ｚ軸正方向」）を"上"、Ｚ軸の負方向（以下、「Ｚ軸負方向」）を"下"と称する場合がある。また、Ｘ軸の正方向及び負方向、Ｙ軸の正方向及び負方向、並びに、Ｚ軸の正方向及び負方向のそれぞれを、総括的に、"Ｘ軸方向"、"Ｙ軸方向"、及び、"Ｚ軸方向"と称する場合がある。
【００１４】
尚、図１（Ａ）において、基板１４０、並びに、基板１４０に搭載される光学モジュール１５０及びホールＩＣ（Integrated Circuit）１６０等は、ハブ１１０、スケール板１２０、及び磁石１３０等がＺ軸正方向、つまり、上から露出して見えるように一点鎖線で表されている。また、図１において、アブソリュートエンコーダ１００の構成要素を収容する筐体（ケース）は、省略されている。
【００１５】
本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ１００（エンコーダの一例）は、ハブ１１０と、スケール板１２０（スリット板）と、磁石１３０と、基板１４０と、光学モジュール１５０と、ホールＩＣ１６０を含む。また、アブソリュートエンコーダ１００は、測定処理に関する構成として、信号処理回路１７０と、ＡＤ変換回路（Analog-to-Digital Converter：ＡＤＣ）１７２，１７４と、信号処理回路１８０と、制御回路１９０と、インタフェース１９９を含む。
【００１６】
ハブ１１０は、アブソリュートエンコーダ１００による多回転量（即ち、回転数）や一回転中の回転位置（回転角度）等の測定対象（例えば、回転式のサーボモータ等）の回転軸２００の一端に取り付けられる。
【００１７】
例えば、ハブ１１０は、回転軸２００に沿う方向（Ｚ軸方向）から見て、つまり、平面視で、回転軸２００の外径よりも大きな外径を有する略円柱形状を有する。ハブ１１０のＺ軸負方向側の端面（つまり、下側の端面）の軸心位置付近の領域には、ハブ１１０と同軸で、且つ、回転軸２００の外径と略同じ（実際上は、回転軸２００の外径よりも若干大きい）内径を有する窪み部が設けられる。当該窪み部には、ハブ１１０の軸心と回転軸２００の軸心２００ＡＸとが一致する態様で、回転軸２００が嵌挿される。また、ハブ１１０の軸心位置には、両端面の間を貫通するねじ孔が設けられ、ハブ１１０のＺ軸正方向側の端面（つまり、上側の端面）から下側の端面の窪み部に嵌挿された回転軸２００に対して、雄ねじ１１５が螺合されることにより、ハブ１１０は、回転軸２００に取り付けられる。これにより、ハブ１１０は、測定対象の回転軸２００の回転に伴い、一体として回転する。
【００１８】
また、ハブ１１０の上側の端面の軸心位置付近の領域には、ハブ１１０と同軸（即ち、回転軸２００と同軸）で、且つ、後述する磁石１３０の円柱形状の外径と略同じ（実際上は、磁石１３０の外径よりも若干大きい）内径を有する窪み部が設けられる。つまり、上述のねじ孔は、窪み部１１１の底面と、回転軸２００が嵌挿される、上述したハブ１１０の下側の端面の窪み部の底面との間を貫通している。このとき、当該ねじ穴の内径は、磁石１３０の外径、つまり、窪み部の内径よりも小さい。また、雄ねじ１１５は、頭部の外径が窪み部の内径より小さく、且つ、平面状の頭頂部を有する。雄ねじ１１５は、例えば、平ねじであってよい。これにより、平面視で、雄ねじ１１５の頭部を窪み部に収めることができると共に、雄ねじ１１５の頭頂部と、窪み部の底面とを同一平面に揃える、つまり、面一の状態にし、後述の如く、雄ねじ１１５の頭頂部の上に磁石１３０を配置することができる。
【００１９】
スケール板１２０は、例えば、嫌気性の接着材等を用いて、ハブ１１０の回転軸２００が取り付けられる側の端面とは反対側の端面、つまり、上側の端面に取り付けられる。スケール板１２０は、例えば、ガラス製である。また、スケール板１２０は、金属製であってもよい。具体的には、スケール板１２０は、円板形状を有し、その中央部が切り欠かれ、貫通孔１２１が設けられると共に、平面視で、その中心が回転軸２００の軸心２００ＡＸに一致するように、配置される。また、スケール板１２０のＺ軸正方向側の面（つまり、上面）には、その外周（外縁）付近における異なる半径位置の全周に亘って、インクリメンタルパターン１２２及びアブソリュートパターン１２３が設けられる。
【００２０】
インクリメンタルパターン１２２は、スケール板１２０の回転位置に応じて、光学モジュール１５０からの照射光を、任意の角度位置からの回転角度（つまり、相対角度）を表す所定のパターンで反射する。インクリメンタルパターン１２２は、例えば、照射光を反射する複数の反射部が周方向に等間隔に、且つ、それぞれの反射部の間に非反射部（或いは、反射部よりも反射率が低い低反射率部）が挟まれるように配置される。インクリメンタルパターン１２２の反射部、及び、非反射部或いは低反射率部は、例えば、既知のフォトエッチング加工により形成される。以下、アブソリュートパターン１２３の反射部、及び、非反射部或いは低反射率部についても同様である。
【００２１】
アブソリュートパターン１２３は、スケール板１２０の回転位置に応じて、光学モジュール１５０からの照射光を、一回転中の回転角度の絶対位置を表す所定のパターンで反射する。アブソリュートパターン１２３は、例えば、スケール板１２０の角度位置に応じて、所定のビット数（例えば、９ビット）のＭ系列コードを表す複数の反射部が周方向に配置される。このとき、アブソリュートパターン１２３の周方向における反射部同士の間には、非反射部或いは低反射率部が配置される。
【００２２】
磁石１３０は、回転軸２００の軸心２００ＡＸ、つまり、Ｚ軸に垂直な方向（図１では、Ｙ軸方向）で異なる磁極、つまり、Ｓ極及びＮ極が着磁されている。具体的には、磁石１３０は、Ｚ軸方向、つまり、上下方向に延設される略円柱形状を有し、Ｙ軸正方向側及びＹ軸負方向側に区分される半円柱形状のＳ極部１３０Ａ及びＮ極部１３０Ｂを含む。
【００２３】
例えば、磁石１３０は、ハブ１１０の上側の端面の窪み部に嵌挿される態様で配置され、接着剤により固定される。
【００２４】
尚、磁石１３０は、Ｚ軸に垂直な方向で異なる磁極を有する限り、円柱形状以外の形状であってもよい。
【００２５】
基板１４０は、例えば、円板形状を有し、ハブ１１０（スケール板１２０及び磁石１３０等）からＺ軸正方向、つまり、上方向に所定の距離だけ離れた位置において、回転軸２００の軸心２００ＡＸと垂直に、即ち、スケール板１２０と平行に配置される。また、基板１４０は、円板形状の軸心が回転軸２００の軸心２００ＡＸと一致するように配置される。具体的には、基板１４０は、アブソリュートエンコーダ１００の構成要素を収容する図示しないケースに固定される。つまり、基板１４０は、回転軸２００と共に回転しないため、基板１４０に実装される各種センサ（例えば、光学モジュール１５０やホールＩＣ１６０等）は、回転軸２００と共に回転するスケール板１２０や磁石１３０の回転状態を観測できる。基板１４０は、例えば、ＦＲ−４（Flame Retardant type 4）規格の配線基板である。基板１４０には、例えば、測定処理に関する構成、つまり、光学モジュール１５０、ホールＩＣ１６０、信号処理回路１７０、ＡＤＣ１７２，１７４、信号処理回路１８０、及び制御回路１９０、インタフェース１９９等の電子部品（電子回路）や、電子部品を駆動する電源ＩＣ等の電気部品が実装される。
【００２６】
光学モジュール１５０は、基板１４０のＺ軸負方向側の面、つまり、下面において、スケール板１２０のインクリメンタルパターン１２２及びアブソリュートパターン１２３に対応するように、回転軸２００の軸心２００ＡＸを中心とする半径位置に設けられる。光学モジュール１５０は、発光素子１５２と、受光素子１５４，１５６を含む。
【００２７】
発光素子１５２は、スケール板１２０に向けて光を照射する。発光素子は、例えば、ランバート型のＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。
【００２８】
受光素子１５４は、インクリメンタルパターン１２２の反射部で反射された反射光を受光する。受光素子１５４は、例えば、フォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）を周方向に複数並べたＰＤアレイである。受光素子１５４は、インクリメンタルパターン１２２の反射部及び非反射部の繰り返しに対応する正弦波信号を電流信号（光電流）として出力する。このとき、受光素子１５４は、回転軸２００の１回転中で、２Ｎ周期分に相当する、少なくとも二つ（つまり、二以上）の相互に位相の異なる正弦波信号を出力する。受光素子１５４から出力される二以上の正弦波信号は、信号処理回路１７０に入力される。
【００２９】
例えば、受光素子１５４は、インクリメンタルパターン１２２の反射部及び非反射部の繰り返しに対応する四相の正弦波信号する。この場合、四相の正弦波信号は、同一の周期を有し、且つ、９０度の等間隔の位相差を有する。つまり、第１相の正弦波信号と第２相の正弦波信号との位相差は、９０度であり、第１相の正弦波信号と第３相の正弦波信号との位相差は、１８０度であり、第１相の正弦波信号と第４相の正弦波信号との位相差は、２７０度である。
【００３０】
受光素子１５６（光学センサの一例）は、アブソリュートパターン１２３の反射部で反射された反射光を受光する。受光素子１５６は、受光素子１５４と同様、例えば、フォトダイオードを周方向に複数並べたＰＤアレイである。受光素子１５６は、アブソリュートパターン１２３の反射部及び非反射部の配列、つまり、Ｍ系列コードに対応する電流信号（光電流）を出力する。受光素子１５６から出力される電流信号は、信号処理回路１８０に入力される。
【００３１】
ホールＩＣ１６０（磁気センサの一例）は、基板１４０の下面において、Ｚ軸方向で磁石１３０と対向する位置、つまり、平面視で、回転軸２００の軸心２００ＡＸを含む領域に実装され、磁石１３０のＳ極及びＮ極の間で生成される磁場を検出する。例えば、ホールＩＣ１６０は、複数（例えば、４個）のホール素子を含み、それぞれのホール素子が、回転軸２００の一回転中に磁石１３０のＳ極及びＮ極の間で生成される、異なる方向の磁場を検出可能に構成される。これにより、ホールＩＣ１６０は、回転軸２００の回転に伴う磁石１３０のＳ極及びＮ極の間の磁場の変化に応じた検出信号を複数のホール素子から出力することができる。そのため、後段の制御回路１９０（後述の多回転検出部１９１）は、回転軸２００の回転数等を検出することができる。
【００３２】
尚、回転軸２００の回転に伴う磁石１３０のＳ極及びＮ極の間の磁場（磁界の向き）の変化を検出可能であれば、ホールＩＣ１６０に代えて、他の種類の磁気センサが採用されてもよい。
【００３３】
信号処理回路１７０は、測定対象の回転に応じて、９０度の位相差を有する二つの正弦波信号をアナログ電圧信号として出力する。
【００３４】
例えば、信号処理回路１７０は、受光素子１５４から入力される二以上の電流信号（正弦波信号）を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、電圧信号に変換された二以上の正弦波信号を増幅する増幅回路を含む。例えば、増幅回路は、四相の正弦波信号のうちの位相差が１８０度の二つの組み合わせを差動増幅させ、９０度の位相差を有する二つの正弦波信号をアナログ電圧信号として出力する。信号処理回路１７０から出力される、電圧信号としての二つの正弦波信号は、制御回路１９０（後述の上位処理部１９３）に入力される。また、信号処理回路１７０から出力される、電圧信号としての二つの正弦波信号は、それぞれ、ＡＤＣ１７２，１７４に入力される。
【００３５】
尚、信号処理回路１７０は、周期的に繰り返されるパターン情報としてのインクリメンタルパターン１２２の周期に対応する周期信号として、正弦波信号以外の電圧信号を出力してもよい。また、信号処理回路１７０から出力される二つの周期信号の位相差は、後述の如く、二つの周期信号の値の除算値に基づき、内挿値が演算可能であれば、９０度以外であってもよい。
【００３６】
ＡＤＣ１７２は、受光素子１５４から出力される二つの正弦波信号のうちの第１の正弦波信号（以下、便宜的に「ｓｉｎθ信号」）をデジタル信号に変換する。ＡＤＣ１７２は、例えば、Ｌ１ビット（Ｌ１は、２以上の整数。例えば、Ｌ１＝１４）の分解能を有し、Ｌ１ビットのデータ長を有するデジタル信号に変換し、出力する。ＡＤＣ１７２によりデジタル信号に変換されたｓｉｎθ信号は、制御回路１９０（後述の下位処理部１９４）に入力される。
【００３７】
ＡＤＣ１７４は、受光素子１５４から出力される二つの正弦波信号のうちの第２の正弦波信号（以下、便宜的に「ｃｏｓθ信号」）をデジタル信号に変換する。ＡＤＣ１７４は、例えば、Ｌ２ビットの分解能を有し、Ｌ２ビットのデータ長を有するデジタル信号に変換し、出力する。ＡＤＣ１７４によりデジタル信号に変換されたｃｏｓθ信号は、制御回路１９０（下位処理部１９４）に入力される。
【００３８】
信号処理回路１８０は、受光素子１５６から入力される、アブソリュートパターン１２３のＭ系列コードに対応する電流信号（光電流）に基づき、Ｍ系列コードのデータを生成する。信号処理回路１８０により生成されるＭ系列コードのデータは、制御回路１９０（後述の絶対位置検出部１９２）に入力される。
【００３９】
制御回路１９０は、測定処理に関する各種制御を行う。制御回路１９０は、その機能が任意のハードウェア、或いは、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせにより実現されうる。制御回路１９０は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等により実現されてよい。制御回路１９０は、多回転検出部１９１と、絶対位置検出部１９２と、上位処理部１９３と、下位処理部１９４と、相対位置検出部１９５と、エラー判定部１９６を含む。
【００４０】
多回転検出部１９１は、ホールＩＣ１６０から入力される、測定対象の回転に応じた電圧信号に基づき、測定対象の多回転量、つまり、回転数等を検出する。そして、多回転検出部１９１は、検出結果に基づき、制御回路１９０の内部メモリ等に保持される、回転軸２００（即ち、測定対象）の回転数等の多回転量に関する情報（以下、「多回転量情報」）を更新していく。
【００４１】
多回転検出部１９１は、例えば、ホールＩＣ１６０から入力される電圧信号に表れる、回転軸２００（即ち、測定対象）の一回転に対応するパルスをカウントすることにより、回転軸の回転数（即ち、基準位置から何回転したか）を検出する。具体的には、多回転検出部１９１は、回転軸２００が予め規定された正転方向に回転する場合に、回転数をカウントアップし、回転軸２００が正転方向とは逆の逆転方向に回転する場合に、回転数をカウントダウンしてよい。このとき、多回転検出部１９１は、後述する絶対位置検出部１９２により検出される、回転軸２００の一回転中における回転位置（絶対位置）の変化に基づき、回転軸２００の回転方向（即ち、正転方向であるのか、逆転方向であるのか）を判断する。つまり、多回転検出部１９１は、絶対位置検出部１９２により検出される、回転軸２００の一回転中における回転位置の変化に基づき、回転軸２００の回転方向を判断しながら、回転軸２００の回転数等を検出する。
【００４２】
ホールＩＣ１６０及び多回転検出部１９１（以下、「多回転検出部１９１等」）は、アブソリュートエンコーダ１００が電源ＯＮされている状態（以下、「アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＮ状態」）において、電源から供給される電力で作動する。また、ホールＩＣ１６０及び多回転検出部１９１は、アブソリュートエンコーダ１００が電源ＯＦＦされている状態（以下、「アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態」）において、バッテリから供給される電力で作動する。つまり、多回転検出部１９１は、アブソリュートエンコーダ１００が電源ＯＮ状態であるか、電源ＯＦＦ状態であるかに依らず、ホールＩＣ１６０を用いて、回転軸２００の多回転量（回転数等）を検出することができる。そのため、例えば、測定対象のサーボモータが内蔵されるロボットアームが、電源ＯＦＦ状態で、人為的に動かされた場合であっても、多回転検出部１９１は、測定対象のサーボモータの回転数を検出し、多回転量情報を更新することができる。よって、制御回路１９０は、電源ＯＦＦ時における多回転量情報の更新によって、毎回のアブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＮ時に、測定対象の絶対位置を適切に把握することができる。
【００４３】
尚、バッテリは、アブソリュートエンコーダ１００に搭載されていてもよいし、アブソリュートエンコーダ１００の外部（例えば、アブソリュートエンコーダ１００の測定対象としてのサーボモータを制御するサーボアンプ等）に設置され、アブソリュートエンコーダ１００と電力供給可能に接続される態様であってもよい。
【００４４】
絶対位置検出部１９２は、信号処理回路１８０から入力される、Ｍ系列コードのデータに基づき、回転軸２００（即ち、測定対象）の一回転中における回転位置（絶対位置）を検出する。
【００４５】
光学モジュール１５０、信号処理回路１８０、及び絶対位置検出部１９２（以下、絶対位置検出部１９２等）は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＮ状態において、電源から供給される電力で作動する。絶対位置検出部１９２は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＮ状態において、回転軸２００（即ち、測定対象）の一回転中における回転位置（絶対位置）を検出し、検出結果に基づき、制御回路１９０の内部メモリ等に保持される、回転軸２００（即ち、測定対象）の一回転中における回転位置（絶対位置）に関する情報（以下、「一回転情報」）を更新する。
【００４６】
尚、一回転情報は、多回転情報と異なり、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＮ状態でのみ有効であり、アブソリュートエンコーダ１００が電源ＯＦＦされると、その内容が消去される。
【００４７】
また、絶対位置検出部１９２等は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態において、基本的に、停止状態にある。光学式の絶対位置検出部１９２等は、磁気式の多回転検出部１９１等に比して、電力消費量が相対的に大きくなる。そのため、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態において、基本的に、光学式の絶対位置検出部１９２等が停止状態に維持されることにより、バッテリの消費を抑制することができる。一方、絶対位置検出部１９２等は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態において、回転軸２００（即ち、測定対象）が回転する場合に、バッテリから供給される電力で一時的に作動する。具体的には、絶対位置検出部１９２等は、多回転検出部１９１により回転軸２００（即ち、測定対象）の回転が検出された（具体的には、回転軸２００の一回転に対応するパルスがカウントされた）場合に、起動し、一回転中の回転位置の変化を検出すると、再度停止する（図３参照）。これにより、バッテリの電力消費を抑制しつつ、多回転検出部１９１は、測定対象の回転方向を判断することができる。
【００４８】
以下、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態において、多回転検出部１９１等がバッテリからの電力で作動し、絶対位置検出部１９２等が停止している場合に対応するアブソリュートエンコーダ１００の動作モードを「ローパワーモード」（以下、「ＬＰモード」）と称する。また、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態において、多回転検出部１９１等に加えて、絶対位置検出部１９２等がバッテリの電源で作動している場合に対応するアブソリュートエンコーダ１００の動作モードを「ハイパワーモード」（以下、「ＨＰモード」）と称する。
【００４９】
上位処理部１９３は、所定の回転位置を基準とする、回転軸２００（即ち、測定対象）の相対角度の上位データを生成する。具体的には、上位処理部１９３は、受光素子１５４から入力される二つの正弦波信号を２値化、つまり、矩形パルス信号への変換を行うと共に、矩形パルスをカウントし、所定の回転位置を基準とする、回転軸２００（測定対象）の相対角度の上位データを生成する。
【００５０】
下位処理部１９４は、回転軸２００（即ち、測定対象）の所定の回転位置を基準とする相対角度の下位データを出力する。具体的には、下位処理部１９４は、ＡＤＣ１７２，１７４によりデジタル信号に変換されたｓｉｎθ信号及びｃｏｓθ信号に基づき、ｓｉｎθ信号及びｃｏｓθ信号の周期を内挿した位相角θの内挿値を演算する。つまり、下位処理部１９４は、ｓｉｎθ信号及びｃｏｓθ信号の周期に相当するインクリメンタルパターン１２２の反射部及び非反射部（或いは低反射率部）の繰り返しの周期を、更に細分化した位相角θの内挿値を演算する。より具体的には、下位処理部１９４は、ＡＤＣ１７２，１７４によりデジタル信号に変換されたｓｉｎθ信号及びｃｏｓθ信号の間の除算値、例えば、ｓｉｎθ信号の値をｃｏｓθ信号の値で除した除算値、つまり、正接関数の値から逆正接関数の値としての位相角θの内挿値を演算する。
【００５１】
相対位置検出部１９５は、上位処理部１９３及び下位処理部１９４のそれぞれから出力される相対角度の上位データ及び下位データに基づき、回転軸２００（即ち、測定対象）の所定の回転位置を基準とする相対位置（相対角度）を算出する。
【００５２】
例えば、発光素子１５２、受光素子１５４、信号処理回路１７０、ＡＤＣ１７２，１７４、及び相対位置検出部１９５は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＮ状態において、電源から供給される電力で作動する。相対位置検出部１９５は、アブソリュートエンコーダ１００が電源ＯＮされると、多回転検出部１９１から入力される多回転情報、及び絶対位置検出部１９２から入力される一回転情報に基づき、回転軸２００（即ち、測定対象）の初期の絶対位置（以下、「初期絶対位置」）を確定させる。回転軸２００（測定対象）の絶対位置は、回転数と一回転中の回転位置で表される。そして、相対位置検出部１９５は、確定させた初期絶対位置を基準として、回転軸２００の相対位置（相対角度）を検出し、制御回路１９０の内部メモリ等に保持される、回転軸２００の絶対位置に関する情報（以下、「絶対位置情報」）を更新していく。
【００５３】
エラー判定部１９６（判定部の一例）は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＮ状態における所定のタイミングで（例えば、所定周期ごとに）、相対位置検出部１９５により更新される、回転軸２００（即ち、測定対象）の絶対位置情報のエラー（誤り）の有無を判定する。検出エラーは、例えば、上位処理部１９３による矩形パルスのカウント忘れやカウント方向（カウントアップ或いはカウントダウン）の誤りによる絶対位置情報のエラー（誤り）である。具体的には、エラー判定部１９６は、相対位置検出部１９５により更新される絶対位置と、多回転検出部１９１及び絶対位置検出部１９２から入力される多回転情報及び一回転情報に基づく回転軸２００（測定対象）の絶対位置とを比較する。これにより、エラー判定部１９６は、相対位置検出部１９５により更新される、回転軸２００（即ち、測定対象）の絶対位置情報のエラーの有無を判定することができる。
【００５４】
インタフェース１９９は、外部装置（例えば、アブソリュートエンコーダ１００による回転位置等の測定対象であるサーボモータを制御するサーボアンプ等）に回転軸２００（即ち、測定対象）の絶対位置情報等を含む、制御回路１９０の処理結果を出力する。インタフェース１９９は、例えば、雌型のコネクタ端子であり、外部装置から延設されるケーブルの先端に接続される雄型のコネクタ端子と接続されることにより、外部装置に処理結果（測定結果）を出力する。これにより、例えば、サーボアンプ等は、アブソリュートエンコーダ１００の測定結果に基づき、制御対象の絶対位置（即ち、回転数や一回転中の回転位置等）を把握し、サーボモータを適切に制御することができる。
【００５５】
［制御回路による処理の具体例］
次に、図３を参照して、制御回路１９０による処理の具体例を説明する。
【００５６】
図３は、制御回路１９０による処理の一例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートによる処理は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態において、ホールＩＣ１６０を用いて、多回転検出部１９１が回転軸２００（測定対象）の回転を検出した場合に実行される。
【００５７】
ステップＳ１０２にて、制御回路１９０は、ＬＰモードからＨＰモードに移行する。
【００５８】
ステップＳ１０４にて、絶対位置検出部１９２は、ＨＰモードへの移行に伴い起動し、回転軸２００（測定対象）の一回転中における絶対位置を検出する。
【００５９】
ステップＳ１０６にて、多回転検出部１９１は、絶対位置検出部１９２により検出された回転軸２００（測定対象）の一回転中における回転位置が変化したか否かを判定する。多回転検出部１９１は、変化していない場合、ステップＳ１０４に戻り、ステップＳ１０４，Ｓ１０６の処理を繰り返し、変化している場合、ステップＳ１０８に進む。
【００６０】
ステップＳ１０８にて、多回転検出部１９１は、絶対位置検出部１９２により検出された回転軸２００（測定対象）の一回転中における回転位置の変化に基づき、回転軸２００（測定対象）が正転方向に回転しているか否かを判定する。多回転検出部１９１は、回転軸２００（測定対象）が正転方向に回転している場合、ステップＳ１１０に進み、正転方向に回転していない、つまり、逆転方向に回転している場合、ステップＳ１１１に進む。
【００６１】
ステップＳ１１０にて、多回転検出部１９１は、多回転情報における回転軸２００（測定対象）の回転数をカウントアップ（加算）することにより、多回転情報を更新し、ステップＳ１１２に進む。
【００６２】
一方、ステップＳ１１１にて、多回転検出部１９１は、多回転情報における回転軸２００（測定対象）の回転数をカウントダウン（減算）することにより、多回転情報を更新し、ステップＳ１１２に進む。
【００６３】
ステップＳ１１２にて、制御回路１９０は、ＨＰモードからＬＰモードに移行し、今回の処理を終了する。
【００６４】
このように、本例では、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態において、絶対位置検出部１９２等は、基本的に、停止状態にされる一方、測定対象の回転に応じて、起動し一時的に動作する。これにより、アブソリュートエンコーダ１００は、その電源ＯＦＦ状態において、バッテリの消費を抑制しつつ、多回転情報の更新に必要な測定対象の回転方向の判断を行うことができる。
【００６５】
［本実施形態の作用］
次に、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダ１００の作用について説明する。
【００６６】
本実施形態では、絶対位置検出部１９２は、受光素子１５６を用いて、測定対象の一回転中の回転位置を検出する。そして、多回転検出部１９１は、絶対位置検出部１９２により検出される、測定対象の一回転中の回転位置の変化に基づき、測定対象の回転方向を判断しながら、一つのホールＩＣ１６０を用いて、測定対象の回転数を検出する。
【００６７】
これにより、アブソリュートエンコーダ１００は、絶対位置検出部１９２を併用することで、一つの磁気センサ（ホールＩＣ１６０）で測定対象の回転数を検出する際に、測定対象の回転方向を検出することができる。
【００６８】
また、本実施形態では、絶対位置検出部１９２は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態において、停止状態にある一方、測定対象が回転する場合に、バッテリの電源で一時的に作動する。そして、多回転検出部１９１は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態において、バッテリの電源で作動すると共に、一時的に作動する絶対位置検出部１９２により検出される、測定対象の一回転中における回転位置の変化に基づき、測定対象の回転方向を判断しながら、測定対象の回転数を検出してよい。
【００６９】
これにより、アブソリュートエンコーダ１００は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＦＦ状態において、バッテリの消費を抑制しつつ、測定対象の回転方向を検出（判断）しながら、測定対象の回転数を更新することができる。
【００７０】
また、本実施形態では、相対位置検出部１９５は、アブソリュートエンコーダ１００の電源ＯＮ状態において、受光素子１５６を用いて、絶対位置検出部１９２及び多回転検出部１９１の検出結果に基づく測定対象の絶対位置を基準として、測定対象の相対位置を検出し測定対象の絶対位置を更新してよい。そして、エラー判定部１９６は、相対位置検出部１９５により更新される測定対象の絶対位置と、絶対位置検出部１９２及び多回転検出部１９１の検出結果に基づく測定対象の絶対位置とを比較し、相対位置検出部１９５による検出エラーの有無を判定してよい。
【００７１】
これにより、アブソリュートエンコーダ１００は、絶対位置検出部１９２の検出結果を用いて測定対象の回転数を判断しながら、正確な多回転量情報（測定対象の回転数）を検出することができる。そのため、アブソリュートエンコーダ１００は、その多回転情報を用いることで、相対位置検出部１９５による絶対位置の検出エラーの有無を判定することができる。
【００７２】
［変形・変更］
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００７３】
例えば、上述した実施形態では、アブソリュートエンコーダ１００は、反射型であったが、透過型であってもよい。この場合、スケール板１２０のインクリメンタルパターン１２２及びアブソリュートパターン１２３は、反射部、及び、非反射部或いは低反射率部の代わりに、照射光を透過する透過部、及び、照射光を透過しない非透過部により構成される。また、スケール板１２０に光を照射する発光素子は、光学モジュール１５０とは別に、スケール板１２０から見て、光学モジュール１５０（受光素子）とは反対側、つまり、スケール板１２０からＺ軸負方向（つまり、下方）に所定距離だけ離れた位置に設けられる。
【符号の説明】
【００７４】
１００  アブソリュートエンコーダ（エンコーダ）
１１０  ハブ
１２０  スケール板
１３０  磁石
１４０  基板
１５０  光学モジュール
１６０  ホールＩＣ（磁気センサ）
１７０  信号処理回路
１７２，１７４  ＡＤ変換回路
１８０  信号処理回路
１９０  制御回路
１９１  多回転検出部
１９２  絶対位置検出部
１９５  相対位置検出部
１９６  エラー判定部（判定部）
２００  回転軸
【図１】
2020148741.tif 000003
【図２】
2020148741.tif 000004
【図３】
2020148741.tif 000005