(57)【要約】【課題】２つの検出素子を備えるエンコーダを用いて回転体の回転方向を正しく検出するための技術を提供する。【解決手段】エンコーダ１０は、検出した磁界を示す検出信号を出力する検出素子２ａ，２ｂと、磁極部３と、回転体の回転方向が正方向および逆方向のいずれであるかを検出する回転検出部６とを備える。磁極部３は、複数のＮ極領域４と、複数のＳ極領域５とを含む。複数のＮ極領域４と複数のＳ極領域５とは回転体の回転方向に沿って交互に配置される。Ｎ極領域４の幅（回転体の回転方向に沿う長さ）は、Ｓ極領域５の幅よりも大きい。【選択図】図１
2010181330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸回転可能な回転体の回転方向に沿って配置され、検出した磁界を示す検出信号を各々出力する第１および第２の検出素子と、
第１および第２の検出素子に対向するように、前記回転体の前記回転方向に沿って前記回転体に設けられる磁極部と、
前記第１および第２の検出素子の各々からの前記検出信号に基づいて、前記回転体の前記回転方向が、第１の方向および前記第１の方向と逆の第２の方向のいずれであるかを検出する回転検出部とを備え、
前記磁極部は、
各々が、第１の磁極に磁化された複数の第１の領域と、
前記複数の第１の領域と交互に配置され、かつ各々が第２の磁極に磁化された、複数の第２の領域とを含み、
前記複数の第１の領域の各々は、前記回転体の回転方向に沿う第１の幅を有し、
前記複数の第２の領域の各々は、前記回転体の回転方向に沿う第２の幅を有し、
前記第１の幅は、前記第２の幅よりも大きい、エンコーダ。
【請求項２】
前記第１および第２の幅の各々は、前記回転体の前記回転方向に沿った、前記第１および第２の検出素子の間隔よりも大きい、請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記回転検出部は、
前記第１および第２の検出素子の各々の前記検出信号の差動信号を生成する差動演算部と、
前記差動信号に基づいて、電圧レベルが第１および第２のレベルの間で切換わるパルス信号を出力するパルス生成部とを備え、
前記パルス生成部は、前記差動信号の強度が所定の上限値を超えた場合、および前記差動信号の強度が所定の下限値を下回った場合に、前記パルス信号の前記電圧レベルを前記第１および第２のレベルの間で切換える、請求項１または２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記パルス生成部は、前記差動信号の強度が前記所定の上限値を超えたときに、前記パルス信号の前記電圧レベルを前記第１のレベルから前記第２のレベルに変化させる一方で、前記差動信号の強度が前記所定の下限値を下回ったときに、前記パルス信号の前記電圧レベルを前記第２のレベルから前記第１のレベルに変化させる、請求項３に記載のエンコーダ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のエンコーダを備える、車両。
【請求項６】
前記車両は、
入力回転部材および出力回転部材を有する自動変速機と、
回転電機と、
エンジンと、
車輪と、
前記回転電機に連結される第１の回転要素、前記自動変速機の前記入力回転部材に連結される第２の回転要素、および前記エンジンに連結される第３の回転要素を有するとともに、前記第２および第３の回転要素の回転数に従って、前記第１の回転要素の回転数が定まるように構成された差動装置とをさらに備え、
前記エンコーダは、前記回転体の前記回転方向として、前記自動変速機の前記出力回転部材の回転方向を検出する、請求項５に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダおよび車両に関し、特に磁気エンコーダにより回転体の回転方向を検出するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転体の回転を検出する装置として、エンコーダが知られている。エンコーダには磁気式のものがある。
【０００３】
たとえば特開２００６−３００９１号公報（特許文献１）は、部品点数を増加させることなく、正転又は逆転の回転方向を判別可能な磁気エンコーダを開示する。この磁気エンコーダは、磁界を検出する検出手段に対して回転するトラックを有する。トラックの着磁パターンは、一対の磁極の幅狭ピッチと一対の磁極の幅広ピッチとが連続したパターンである。トラックには、着磁パターンが少なくとも２回繰り返して形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３００９１号公報
【特許文献２】特開２００７−２４８８７号公報
【特許文献３】特開２００７−７１７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開２００６−３００９１号公報（特許文献１）に開示された磁気エンコーダにおいては、トラックの磁気が１つの磁気センサにより検出される。一方、２つの磁気センサによりトラックの磁気を検出する方式を採用した磁気エンコーダも知られている。しかし特開２００６−３００９１号公報には、上記の着磁パターンを有するトラックの磁気を２つのセンサにより検出する構成は開示されていない。
【０００６】
本発明の目的は、２つの検出素子を備えるエンコーダを用いて回転体の回転方向を正しく検出するための技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は要約すれば、エンコーダであって、軸回転可能な回転体の回転方向に沿って配置され、検出した磁界を示す検出信号を各々出力する第１および第２の検出素子と、第１および第２の検出素子に対向するように、回転体の回転方向に沿って回転体に設けられる磁極部と、第１および第２の検出素子の各々からの検出信号に基づいて、回転体の回転方向が、第１の方向および第１の方向と逆の第２の方向のいずれであるかを検出する回転検出部とを備える。磁極部は、各々が、第１の磁極に磁化された複数の第１の領域と、複数の第１の領域と交互に配置され、かつ各々が第２の磁極に磁化された、複数の第２の領域とを含む。複数の第１の領域の各々は、回転体の回転方向に沿う第１の幅を有する。複数の第２の領域の各々は、回転体の回転方向に沿う第２の幅を有する。第１の幅は、第２の幅よりも大きい。
【０００８】
好ましくは、第１および第２の幅の各々は、回転体の回転方向に沿った、第１および第２の検出素子の間隔よりも大きい。
【０００９】
好ましくは、回転検出部は、第１および第２の検出素子の各々の検出信号の差動信号を生成する差動演算部と、差動信号に基づいて、電圧レベルが第１および第２のレベルの間で切換わるパルス信号を出力するパルス生成部とを備える。パルス生成部は、差動信号の強度が所定の上限値を超えた場合、および差動信号の強度が所定の下限値を下回った場合に、パルス信号の電圧レベルを第１および第２のレベルの間で切換える。
【００１０】
好ましくは、パルス生成部は、差動信号の強度が所定の上限値を超えたときに、パルス信号の電圧レベルを第１のレベルから第２のレベルに変化させる一方で、差動信号の強度が所定の下限値を下回ったときに、パルス信号の電圧レベルを第２のレベルから第１のレベルに変化させる。
【００１１】
本発明の他の局面に従うと、車両であって、上述のいずれかに記載のエンコーダを備える。
【００１２】
好ましくは、車両は、入力回転部材および出力回転部材を有する自動変速機と、回転電機と、エンジンと、車輪と、差動装置とをさらに備える。差動装置は、回転電機に連結される第１の回転要素、自動変速機の入力回転部材に連結される第２の回転要素、およびエンジンに連結される第３の回転要素を有する。差動装置は、第２および第３の回転要素の回転数に従って、第１の回転要素の回転数が定まるように構成される。エンコーダは、回転体の回転方向として、自動変速機の出力回転部材の回転方向を検出する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、２つの検出素子を備えるエンコーダにより、対象物の回転方向を正しく検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンコーダの概略構成図である。
【図２】磁極部３の着磁パターンを説明するための図である。
【図３】回転検出部６の構成を説明するブロック図である。
【図４】１素子型のエンコーダにより回転体の回転方向を検出するための、磁極部の着磁パターン例を説明する図である。
【図５】図４に示した磁極部３ａを用いた場合に磁気センサから出力される信号を示す波形図である。
【図６】１素子型の磁気エンコーダと２素子型のエンコーダとを対比して説明する図である。
【図７】図４に示した着磁パターンを１素子型の磁気エンコーダに適用した場合における検出部の出力波形を示す波形図である。
【図８】図４に示した着磁パターンを２素子型の磁気エンコーダに適用した場合における検出部の出力波形を示す波形図である。
【図９】２素子型の磁気エンコーダの検出素子が磁極を検出する状態を説明する図である。
【図１０】検出素子２ａにより検出された磁束密度を示す検出信号と、検出素子２ｂにより検出された磁束密度を示す検出信号との位相差を示す図である。
【図１１】本実施の形態による、回転体の回転方向の検出を説明するための波形図である。
【図１２】本実施の形態に係るエンコーダを搭載したハイブリッド車を示す概略構成図である。
【図１３】ハイブリッドシステムおよびオートマチックトランスミッションを示す図である。
【図１４】動力分割機構の共線図を示す図である。
【図１５】油圧制御装置を示す図である。
【図１６】第１ＭＧ３１１の回転数が急上昇する可能性を説明する図である。
【図１７】本実施の形態によるエンコーダを用いた、第１ＭＧ３１１の回転数の制御を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１６】
（エンコーダの構成）
図１は、本発明の実施の形態に係るエンコーダの概略構成図である。図１を参照して、エンコーダ１０は、磁気を検出するための検出素子２ａ，２ｂを含む検出部２と、プレート１の回転方向に沿って、プレート１の側面に装着された磁極部３と、回転検出部６とを備える。
【００１７】
プレート１は、１軸を中心に回転する回転体である。図１においてプレート１の回転中心軸を１点鎖線により示す。
【００１８】
検出素子２ａ，２ｂの各々は、磁界を検出するとともに、その検出した磁界を示す信号を出力する。検出素子２ａ，２ｂとしては、たとえば、電磁誘導作用を応用した磁気ヘッド、差動トランス、磁力を電気に変換する作用を利用したホール素子、ＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）等を採用できる。
【００１９】
磁極部３は、たとえばゴム磁石であり、プレート１の側面に設けられる。検出素子２ａ，２ｂの各々の検出面は磁極部３の主表面（着磁された面）に対向するよう配置される。
【００２０】
磁極部３は、複数のＮ極領域４と、複数のＳ極領域５とを含む。「Ｎ極領域」とは、検出素子２ａ，２ｂの各々の検出面に対向する面がＮ極に着磁（磁化）された領域を意味し、「Ｓ極領域」とは、検出素子２ａ，２ｂの各々の検出面に対向する面がＳ極に着磁された領域を意味する。
【００２１】
図２は、磁極部３の着磁パターンを説明するための図である。図２および図１を参照して、Ｎ極領域４およびＳ極領域５は、プレート１の回転方向に沿って交互に配置される。図２では、図１に示すプレート１の回転方向を紙面左右方向として示す。
【００２２】
本明細書では、Ｎ極領域４およびＳ極領域５の「幅」を、プレート１の回転方向の長さと定義する。図２に示すように、Ｎ極領域４同士ではその幅が互いに同じであり、Ｓ極領域５同士ではその幅が互いに同じである。Ｎ極領域４の幅をＷ１、Ｓ極領域５の幅をＷ２とすると、Ｗ１はＷ２よりも大きい。なお、Ｎ極領域４の幅Ｗ１およびＳ極領域５の幅Ｗ２ともに、検出素子２ａ，２ｂの間隔より大きい。
【００２３】
図１に戻り、回転検出部６は、検出部２からの信号（検出素子２ａ，２ｂの各々からの信号）に基づいて、プレート１の回転方向が正方向および、その正方向に対する逆方向のいずれであるかを検出する。以下の説明において「正転」とはプレート１の正方向の回転を意味し、「逆転」とは逆方向のプレート１の回転を意味する。
【００２４】
図３は、回転検出部６の構成を説明するブロック図である。図３を参照して、回転検出部６は、差動演算部１１と、パルス生成部１２とを備える。差動演算部１１は、検出素子２ａ，２ｂの各々から出力される検出信号の差分を演算することにより差動信号を生成する。パルス生成部１２は、差動演算部１１により生成された差動信号に基づいて、電圧レベルがＨレベルおよびＬレベルの間で変化するパルス信号を出力する。「Ｈレベル」とは、パルス信号の電圧が所定の電圧よりも高いときの電圧レベルであり、「Ｌレベル」とは、パルス信号の電圧がその所定の電圧よりも低いときの電圧レベルである。
【００２５】
後述するように、パルス生成部１２は、プレート１の回転方向が正方向と逆方向とで、パルス信号の電圧レベルがＨレベルである期間（電圧レベルがＬレベルである期間も同様）を異ならせる。したがって、本実施の形態によれば、パルス生成部１２から出力されるパルス信号がＨレベル（あるいはＬレベル）である期間に基づいて、プレート１の回転方向を検出することができる。
【００２６】
（１素子型のエンコーダにおける着磁パターンの例）
本実施の形態に係るエンコーダは、磁極部および２つの検出素子により回転体の回転方向を検出する。一方、磁極部の着磁パターンを工夫することによって、１つの検出素子のみにより回転体の回転方向を検出可能な磁気エンコーダも提案されている。なお、以下では便宜上、１つの磁気センサを備える磁気エンコーダを「１素子型」、２つの磁気センサを備える磁気エンコーダを「２素子型」と呼ぶことにする。
【００２７】
図４は、１素子型のエンコーダにより回転体の回転方向を検出するための、磁極部の着磁パターン例を説明する図である。図４を参照して、磁極部３ａは、幅広領域Ａ１と、幅狭領域Ａ２とが交互に繰り返して配置された着磁パターンを有する。幅広領域Ａ１は、一対のＮ極領域４ａおよびＳ極領域５ａを含む。幅狭領域Ａ２は、一対のＮ極領域４ｂおよびＳ極領域５ｂを含む。Ｎ極領域４ａの幅はＮ極領域４ｂの幅より大きい。同様に、Ｓ極領域５ａの幅はＳ極領域５ｂの幅より大きい。
【００２８】
図５は、図４に示した磁極部３ａを用いた場合に磁気センサから出力される信号を示す波形図である。図５および図４を参照して、信号のＨレベルおよびＬレベルは、それぞれ、磁気センサ（図示せず）がＮ極を検出した状態および磁気センサがＳ極を検出した状態に対応する。ただし、信号のＨレベルおよびＬレベルとＮ極およびＳ極との対応関係は、上述の関係と逆でもよい。
【００２９】
回転開始位置Ａ〜Ｄは、回転体の回転開始時に磁気センサと対向する磁極部上の位置を示す。回転開始位置Ａは幅狭のＮ極領域（４ｂ）内の位置を示し、回転開始位置Ｂは幅狭のＳ極領域（５ｂ）内の位置を示し、回転開始位置Ｃは幅広のＮ極領域（４ａ）内の位置を示し、回転開始位置Ｄは幅狭のＳ極領域（５ａ）内の位置を示す。
【００３０】
回転体が回転開始位置Ａから正方向に回転を始めた場合、信号の電圧レベルはＬレベルとＨレベルとの間で変化する。すなわちＨレベルのパルスとＬレベルのパルスとが交互に出力される。Ｌレベル（またはＨレベル）のパルスの幅は、Ｎ極（Ｓ極）領域の幅に応じた幅となる。時間ｔ１はＬレベルのパルスが出力される時間、時間ｔ２はＨレベルのパルスが出力される時間、時間ｔ３はＬレベルのパルスが出力される時間、時間ｔ４はＨレベルのパルスが出力される時間である。図４に示すように、磁極部３ａにおいて幅広領域Ａ１と幅狭領域Ａ２とが交互に配置されているため、ｔ１＜ｔ３、かつｔ２＞ｔ４の関係が成立する。
【００３１】
以下では説明を容易にするため、パルスの幅（広／狭）とパルスの出力レベル（Ｈ／Ｌ）との組み合わせを「広（Ｌ）」のように記載する。
【００３２】
たとえば回転体が回転開始位置Ａから正方向に回転を始めた場合、狭（Ｌ）、広（Ｈ）、広（Ｌ）、狭（Ｈ）の順にパルスが出力される。一方、回転体が回転開始位置Ａから逆方向に回転を始めた場合、広（Ｌ）、広（Ｈ）、狭（Ｌ）、狭（Ｈ）の順にパルスが出力される。したがって、広（Ｈ）のパルスの後に出力されるパルスが、広（Ｌ）および狭（Ｌ）のいずれであるかを判別することによって、回転体の正転および逆転を判別することができる。
【００３３】
回転開始位置がＢ〜Ｄのいずれかである場合にも、回転開始位置がＡの場合と同様に、広（Ｈ）のパルスの後に出力さるパルスに基づいて、回転体の正転および逆転を判別することができる。
【００３４】
ただし、図４に示した着磁パターンは、１つの磁気センサにより回転体の回転方向を検出する場合に適用可能であるが、本実施の形態のように２つの磁気センサが使用される場合には、回転体の回転方向を検出できなくなる可能性が生じる。
【００３５】
（１素子型および２素子型について）
図６は、１素子型の磁気エンコーダと２素子型のエンコーダとを対比して説明する図である。
【００３６】
図６を参照して、回転体１ａは、歯切り板状のロータである（図６（Ａ））。なお、回転体１ａは、１素子型と２素子型の違いを説明するために図６に示したものであって、本実施の形態による磁気エンコーダを限定するものではない。
【００３７】
図６（Ｂ）に示すように、１素子型の場合、回転体１ａの凸状部分および凹状部分（山および谷）が、検出部２に設けられた１つの磁気センサより検出される。このため、回転体１ａの回転時には、検出部２と回転体１ａとのギャップの変動が小さいことが必要となる。しかし、回転体１ａの偏心などにより、回転体１ａの回転中に検出部２と回転体１ａとのギャップが大きく変動することがある。
【００３８】
歯切り板状の回転体が用いられる場合、検出部２（磁気センサ）により検出される磁束密度は、検出部２と回転体１ａとの距離に依存して変化する。たとえば回転体１ａのある回転位置において検出部２と回転体１ａの谷との距離がｄとなったとする。また、別の回転位置では検出部２と回転体１ａの山との距離がｄになったとする。これらの場合には、検出される磁束密度の大きさが同じになるため、回転体の回転（回転方向あるいは回転数）を正確に検出できない可能性が生じる。
【００３９】
一方、２素子型の場合、２つの検出素子の出力の差分（差動信号）に基づいて、回転体の山と谷との境界が検出される。図６（Ｃ）に示すように、２つの検出素子が回転体の山部分および谷部分にそれぞれ対向する場合には、差動信号の強度が大きくなる。この関係は、検出部２と回転体との距離によらず成立する。したがって、回転体１ａの回転中に検出部２と回転体１ａとのギャップが変動しやすい場合であっても、回転体の回転（回転方向あるいは回転数）を誤って検出する可能性を小さくできる。
【００４０】
以上の説明から、２素子型の磁気エンコーダのほうが１素子型の磁気エンコーダに比較して汎用性が高いといえる。しかし、図４に示した磁極部３ａを２素子型の磁気エンコーダに適用した場合には、回転方向を検出できなくなる可能性が発生する。
【００４１】
（１素子型の着磁パターンを２素子型に適用した場合の問題点）
図７は、図４に示した着磁パターンを１素子型の磁気エンコーダに適用した場合における検出部の出力波形を示す波形図である。
【００４２】
図７を参照して、回転体が回転した場合、検出素子に対向する領域の磁極に応じて磁束密度が変化する。また、回転体の回転数が一定である場合、磁束密度の変化を示す波形ＷＶ０の周期は、Ｎ極領域（およびＳ極領域）の幅に依存する。１対の幅広領域（図４の幅広領域Ａ１）が検出素子に対向する間は、波形ＷＶ０の周期が長くなる。一方、１対の幅狭領域（図４の幅狭領域Ａ２）が検出素子に対向する間は、波形ＷＶ０の周期が短くなる。
【００４３】
図７に示すように、検出部から出力されるパルス信号の電圧レベルは、磁束密度の値が正のしきい値Ｔｈ１よりも大きくなった場合、および、磁束密度の値が負のしきい値Ｔｈ２よりも小さくなった場合において、変化するものとする。回転体の正転時には、検出部から広（Ｈ）、狭（Ｌ）、狭（Ｈ）、広（Ｌ）の順にパルスが出力される一方、回転体の逆転時には、検出部から広（Ｈ）、広（Ｌ）、狭（Ｈ）、狭（Ｌ）の順にパルスが出力される。
【００４４】
図８は、図４に示した着磁パターンを２素子型の磁気エンコーダに適用した場合における検出部の出力波形を示す波形図である。
【００４５】
図８を参照して、磁束密度を示す波形ＷＶ１は、扁平部を有する。扁平部においては、磁束密度の値は、しきい値Ｔｈ１としきい値Ｔｈ２との間にある。さらに、扁平部においては、回転体の回転角度に対する磁束密度の変化は、波形ＷＶ１の他の部分における変化に比較して緩やかである。
【００４６】
この扁平部により、検出部より出力されるパルスの幅が本来の幅に対して長くなる（あるいは短くなる）ことが起こる。たとえば図８に示すように、回転体の逆転時に、広（Ｈ）、狭（Ｌ）、狭（Ｈ）、広（Ｌ）の順にパルスが出力される。本来であれば回転体の逆転時には、広（Ｈ）、広（Ｌ）、狭（Ｈ）、狭（Ｌ）の順にパルスが出力されなければならない。つまり、扁平部によって、２番目に出力されるパルスが広（Ｌ）のパルスから狭（Ｌ）のパルスに変化するとともに、４番目に出力されるパルスが狭（Ｌ）のパルスから広（Ｌ）に変化する。
【００４７】
一方、回転体の正転時には、広（Ｈ）、狭（Ｌ）、狭（Ｈ）、広（Ｌ）の順にパルスが出力される。つまり、回転体の正転時と逆転時とで、同じパルスが出力される。したがって、磁束密度の波形に扁平部が生じた場合には、回転体の回転方向を区別できないという問題が発生する。
【００４８】
次に、磁束密度を示す波形に扁平部が発生する理由を説明する。
図９は、２素子型の磁気エンコーダの検出素子が磁極を検出する状態を説明する図である。図９を参照して、検出素子２ａ，２ｂは、回転方向に所定の距離Ｌ（たとえば数ｍｍ）を隔てて配置される。回転体の回転に伴って磁極部３ａが移動すると、検出素子２ａ，２ｂの各々により検出される磁束密度が変化する。ただし、検出素子２ａ，２ｂとは互いに離れて配置されている。したがって図１０に示されるように、検出素子２ａにより検出された磁束密度を示す検出信号ＳＡと、検出素子２ｂにより検出された磁束密度を示す検出信号ＳＢとの間に位相差φが生じる。この位相差φにより、検出信号ＳＡ，ＳＢの差分演算の結果を示す波形（図８に示した磁束密度の波形に対応）には扁平部が発生する。
【００４９】
（本実施の形態による回転方向の検出）
図１１は、本実施の形態による、回転体の回転方向の検出を説明するための波形図である。図１１を参照して、図中の「正転」および「逆転」は、回転体の回転を意味する。ただし図１１では、「正転方向」および「逆転方向」を示す矢印は、磁極部３に対する検出部２の相対的な移動方向を表している。図１１に示すように、検出素子２ａの出力信号と検出素子２ｂの出力信号との間には位相差が存在する。その理由は、上述のように、検出素子２ａ，２ｂが離れて配置されているためである。
【００５０】
図１１および図３を参照して、本実施の形態では、差動演算部１１が検出素子２ａの出力信号と検出素子２ｂの出力信号との差分を演算する。これにより、差動演算部１１からは図１１に示す差動信号が出力される。パルス生成部１２は、差動信号の強度をしきい値Ｔｈ１およびしきい値Ｔｈ２と比較する。
【００５１】
パルス生成部は、差動信号の強度がしきい値Ｔｈ１を上回ったときに、パルス信号の電圧レベルをＬレベルからＨレベルに変化させる。一方、パルス生成部１２は、差動信号の強度がしきい値Ｔｈ２を下回ったときに、パルス信号の電圧レベルをＨレベルからＬレベルに変化させる。
【００５２】
検出素子２ａ，２ｂは、ある程度の距離を隔てて設けられる。これにより、検出素子２ａ，２ｂの各々から出力される信号の間に位相差が生じる。この位相差により、差動信号の強度は基準値を中心として変化する。差動信号の強度の基準値とは、検出素子２ａ，２ｂがともにＮ極領域４（あるいはＳ極領域５）に対向する場合の差動信号の強度であり、たとえば０である。
【００５３】
しきい値Ｔｈ１は、上記の基準値より大きく、かつ差動信号の強度の最大値Ｍａｘよりも小さい。これにより、回転体の正転時と逆転時とで、差動信号の強度がしきい値Ｔｈ１を超えるときのタイミングを異ならせることができる。すなわち、回転体の正転時と逆転時とで、パルス信号の電圧レベルがＬレベルからＨレベルに変化するタイミングを異ならせることができる。
【００５４】
同様に、しきい値Ｔｈ２は、上記基準値より小さく、かつ、差動信号の強度の最小値Ｍｉｎよりも大きい。これにより、回転体の正転時と逆転時とで、差動信号の強度がしきい値Ｔｈ２を下回るときのタイミングを異ならせることができる。すなわち、回転体の正転時と逆転時とで、パルス信号の電圧レベルがＨレベルからＬレベルに変化するタイミングを異ならせることができる。
【００５５】
このように回転体の正転時と逆転時とで、パルス信号の電圧レベルを変化させるタイミングを異ならせることによって、検出素子２ａ，２ｂがＮ極領域４に対向するときのパルス信号の電圧レベルを、回転体の正転時と逆転時とで異ならせることができる。すなわち、回転体が正転する場合、検出素子２ａ，２ｂがＮ極領域４に対向するときのパルス信号の電圧レベルはＬレベルとなる。一方、回転体が逆転する場合、検出素子２ａ，２ｂがＮ極領域４に対向するときのパルス信号の電圧レベルはＨレベルとなる。なお、検出素子２ａ，２ｂがＳ極領域５に対向するときのパルス信号の電圧レベルも、回転体の正転時と逆転時とで異なる。
【００５６】
さらに、本実施の形態によれば、Ｎ極領域４の幅をＳ極領域５の幅よりも大きくする。
これによりパルス信号がＨレベル（またはＬレベル）である期間を、回転体の正転時と逆転時とで異ならせることができる。
【００５７】
すなわち本実施の形態によれば、エンコーダ１０は、回転体の回転方向を検出してその検出結果に応じた信号を出力する。回転体の正転時と逆転時とでは、エンコーダ１０から出力される信号が異なる。つまり、本実施の形態によれば、エンコーダは、回転体の回転方向を正しく検出することができる。
【００５８】
なお、本実施の形態によるエンコーダは、回転体の回転方向だけでなく回転数も検出可能に構成されてもよい。たとえば回転体の回転位置の基準点（たとえば０°）を示す磁気パターンを磁極部３に形成し、検出素子２ａ，２ｂがその磁気パターンに応じたパルス信号を所定時間（たとえば１秒）に出力する回数をカウントすることによって、回転体の回転数を検出することができる。
【００５９】
（本実施の形態によるエンコーダの適用例）
図１２を参照して、本発明の実施の形態に係るエンコーダを搭載したハイブリッド車について説明する。このハイブリッド車は、ＦＲ（Front  engine  Rear  drive）車両であるが、ＦＲ以外の車両であってもよい。
【００６０】
ハイブリッド車は、駆動源としてのハイブリッドシステム１００と、オートマチックトランスミッション４００と、プロペラシャフト５００と、デファレンシャルギヤ６００と、後輪７００と、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）８００とを含む。本実施の形態に係る制御装置は、たとえばＥＣＵ８００のＲＯＭ（Read  Only  Memory）８０２に記録されたプログラムを実行することにより実現される。なお、ＥＣＵ８００は、複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。
【００６１】
このハイブリッド車のパワートレーンは、ハイブリッドシステム１００とオートマチックトランスミッション４００とを含む。ハイブリッドシステム１００のエンジン２００は、インジェクタ２０２から噴射された燃料と空気との混合気を、シリンダの燃焼室内で燃焼させる内燃機関である。燃焼によりシリンダ内のピストンが押し下げられて、クランクシャフトが回転させられる。
【００６２】
オートマチックトランスミッション４００は、ハイブリッドシステム１００の出力軸に連結される。オートマチックトランスミッション４００から出力された駆動力は、プロペラシャフト５００およびデファレンシャルギヤ６００を介して、左右の後輪７００に伝達される。
【００６３】
ＥＣＵ８００には、シフトレバー８０４のポジションスイッチ８０６と、アクセルペダル８０８のアクセル開度センサ８１０と、ブレーキペダル８１２のストロークセンサ８１４と、電子スロットルバルブ８１６のスロットル開度センサ８１８と、エンジン回転数センサ８２０と、入力軸回転数センサ８２２と、エンコーダ１０と、油温センサ８２６と、水温センサ８２８とがハーネスなどを介して接続されている。
【００６４】
シフトレバー８０４の位置（ポジション）は、ポジションスイッチ８０６により検出され、検出結果を表す信号がＥＣＵ８００に送信される。シフトレバー８０４の位置に対応して、オートマチックトランスミッション４００における変速が自動で行なわれる。
【００６５】
アクセル開度センサ８１０は、アクセルペダル８０８の開度を検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ８００に送信する。ストロークセンサ８１４は、ブレーキペダル８１２の操作量（運転者がブレーキペダル８１２を踏む量）を検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ８００に送信する。
【００６６】
スロットル開度センサ８１８は、アクチュエータにより開度が調整される電子スロットルバルブ８１６の開度を検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ８００に送信する。電子スロットルバルブ８１６により、エンジン２００に吸入される空気量（エンジン２００の出力）が調整される。
【００６７】
なお、電子スロットルバルブ８１６の代わりにもしくは加えて、吸気バルブ（図示せず）や排気バルブ（図示せず）のリフト量や開閉する位相を変更することにより、エンジン２００に吸入される空気量を調整するようにしてもよい。
【００６８】
エンジン回転数センサ８２０は、エンジン２００の出力軸（クランクシャフト）の回転数（エンジン回転数ＮＥ）を検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ８００に送信する。入力軸回転数センサ８２２は、オートマチックトランスミッション４００の入力軸回転数ＮＩを検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ８００に送信する。
【００６９】
本実施の形態に係るエンコーダ１０は、オートマチックトランスミッション４００の出力軸の回転方向および回転数ＮＯを検出する出力軸回転数センサである。エンコーダ１０は、検出結果を表す信号をＥＣＵ８００に送信する。
【００７０】
オートマチックトランスミッション４００の出力軸回転数ＮＯからハイブリッド車の車速が算出される。なお、車速を算出する方法については、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
【００７１】
油温センサ８２６は、オートマチックトランスミッション４００の作動や潤滑に用いられるオイル（ＡＴＦ：Automatic  Transmission  Fluid）の温度（油温）を検出し、検出結果を表す信号をＥＣＵ８００に送信する。
【００７２】
水温センサ８２８は、エンジン２００の冷却水の温度（水温）を検出し、検出結果を表わす信号をＥＣＵ８００に送信する。
【００７３】
ＥＣＵ８００は、ポジションスイッチ８０６、アクセル開度センサ８１０、ストロークセンサ８１４、スロットル開度センサ８１８、エンジン回転数センサ８２０、入力軸回転数センサ８２２、エンコーダ１０（出力軸回転数センサ）、油温センサ８２６、水温センサ８２８などから送られてきた信号、ＲＯＭ８０２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、車両が所望の走行状態となるように、機器類を制御する。
【００７４】
図１３を参照して、ハイブリッドシステム１００およびオートマチックトランスミッション４００についてさらに説明する。
【００７５】
ハイブリッドシステム１００は、エンジン２００と、動力分割機構３１０と、第１ＭＧ（Motor  Generator）３１１と、第２ＭＧ３１２とを含む。動力分割機構３１０は、入力軸３０２に入力されたエンジン２００の出力を第１ＭＧ３１１および出力軸３０４に分割する。動力分割機構３１０は、プラネタリギヤ３２０から構成される。
【００７６】
プラネタリギヤ３２０は、サンギヤ３２２、ピニオンギヤ３２４、ピニオンギヤ３２４を自転および公転可能に支持するキャリア３２６、ピニオンギヤ３２４を介してサンギヤ３２２と噛み合うリングギヤ３２８を含む。
【００７７】
動力分割機構３１０において、キャリア３２６は入力軸３０２すなわちエンジン２００に連結される。サンギヤ３２２は第１ＭＧ３１１に連結される。リングギヤ３２８は出力軸３０４に連結される。リングギヤ３２８のトルクが後輪７００に伝達される。
【００７８】
動力分割機構３１０は、サンギヤ３２２、キャリア３２６、リングギヤ３２８が相対的に回転することにより差動装置として機能する。動力分割機構３１０の差動機能により、エンジン２００の出力が第１ＭＧ３１１と出力軸３０４とに分配される。
【００７９】
分配されたエンジン２００の出力の一部を用いて第１ＭＧ３１１が発電したり、第１ＭＧ３１１が発電した電力を用いて第２ＭＧ３１２が回転駆動したりすることにより、動力分割機構３１０は、無段変速機として機能する。
【００８０】
第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２は、三相交流回転電機である。第１ＭＧ３１１は、動力分割機構３１０のサンギヤ３２２に連結される。第２ＭＧ３１２は、ロータが出力軸３０４と一体的に回転するように設けられる。
【００８１】
第１ＭＧ３１１および第２ＭＧ３１２は、たとえばアクセル開度および車速などから算出されるオートマチックトランスミッション４００の目標出力トルクを満足し、かつエンジン２００において最適な燃費を実現するように制御される。
【００８２】
第１ＭＧ３１１の回転数、第２ＭＧ３１２の回転数およびエンジン回転数ＮＥは、図１４に示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。つまり、第１ＭＧ３１１の回転数、第２ＭＧ３１２の回転数およびエンジン回転数ＮＥのうちの任意の２つの回転数に基づいて、残りの１つの回転数が強制的に定められる。したがって、図１４において破線で示すように、第２ＭＧ３１２の回転数が減少する際にエンジン回転数ＮＥが減少しないと、第１ＭＧ３１１の回転数が上昇する。なお、本実施の形態では、「第２ＭＧ３１２の回転数の減少」は、正の回転数（車両の前進時）から負の回転数（車両の後進時）に変化する場合も含むものとする。
【００８３】
図１３に戻って、オートマチックトランスミッション４００は、車体に取り付けられる非回転部材としてのケース４０２内において共通の軸心上に配設された入力回転部材としての入力軸４０４と、出力回転部材としての出力軸４０６とを含む。
【００８４】
入力軸４０４は、動力分割機構３１０の出力軸３０４に連結される。したがって、オートマチックトランスミッション４００の入力軸回転数ＮＩと動力分割機構３１０の出力軸回転数、すなわちリングギヤ３２８の回転数ＮＲとは同じである。
【００８５】
オートマチックトランスミッション４００は、シングルピニオン型の第１プラネタリギヤ（Ｐ１）４１０および第２プラネタリギヤ（Ｐ２）４２０と、Ｃ１クラッチ４３１、Ｃ２クラッチ４３２、Ｃ３クラッチ４３３、Ｂ１ブレーキ４４１およびＢ２ブレーキ４４２の５つの摩擦係合要素とを含む。
【００８６】
さらに、オートマチックトランスミッション４００は、ワンウェイクラッチ（Ｆ）４５０を含む。ワンウェイクラッチ（Ｆ）４５０は、インナーレース４５２とアウターレース４５４との相対的な回転を一方向について許容し、逆方向について規制する。なお、本実施の形態において、ワンウェイクラッチ（Ｆ）４５０の係合状態とは、インナーレース４５２とアウターレース４５４との相対的な回転が規制された状態を意味する。
【００８７】
第１プラネタリギヤ（Ｐ１）４１０は、サンギヤ（Ｓ１）４１２と、キャリア（ＣＡ１）４１４と、リングギヤ（Ｒ１）４１６とを含む。サンギヤ（Ｓ１）４１２は、Ｃ３クラッチ４３３の係合により入力軸４０４と連結される。また、サンギヤ（Ｓ１）４１２は、Ｂ１ブレーキ４４１の係合によりケース４０２に固定される。
【００８８】
キャリア（ＣＡ１）４１４は、Ｃ２クラッチ４３２の係合により入力軸４０４と連結される。また、キャリア（ＣＡ１）４１４は、Ｂ２ブレーキ４４２もしくはワンウェイクラッチ（Ｆ）４５０の係合によりケース４０２に固定される。リングギヤ（Ｒ１）４１６は、出力軸４０６に連結される。
【００８９】
第２プラネタリギヤ（Ｐ２）４２０は、サンギヤ（Ｓ２）４２２と、キャリア（ＣＡ２）４２４と、リングギヤ（Ｒ２）４２６とを含む。サンギヤ（Ｓ２）４２２は、Ｃ１クラッチ４３１の係合により入力軸４０４と連結される。
【００９０】
キャリア（ＣＡ２）４２４は、出力軸４０６に連結される。リングギヤ（Ｒ２）４２６は、第１プラネタリギヤ（Ｐ１）４１０のキャリア（ＣＡ１）４１４に連結される。したがって、リングギヤ（Ｒ２）４２６は、Ｂ２ブレーキ４４２もしくはワンウェイクラッチ（Ｆ）４５０の係合によりケース４０２に固定される。
【００９１】
オートマチックトランスミッション４００の摩擦係合要素を予め定められた組み合わせで係合することにより、オートマチックトランスミッション４００において所望のギヤ段が形成される。
【００９２】
オートマチックトランスミッション４００においてギヤ段が形成された状態では、動力分割機構３１０のリングギヤ３２８からオートマチックトランスミッション４００に入力されるトルク（ハイブリッドシステム１００の出力トルク）が駆動輪である後輪７００に伝達される。
【００９３】
オートマチックトランスミッション４００のニュートラル状態においては、全ての摩擦係合要素が解放状態にされる。ニュートラル状態では、動力分割機構３１０のリングギヤ３２８から後輪７００へのトルクの伝達が遮断される。
【００９４】
Ｃ１クラッチ４３１、Ｃ２クラッチ４３２、Ｃ３クラッチ４３３、Ｂ１ブレーキ４４１およびＢ２ブレーキ４４２は、油圧により作動する。本実施の形態において、ハイブリッド車には、図１５に示すように、各摩擦係合要素に対して油圧を給排してその係合・解放の制御を行なう油圧制御装置９００が設けられる。
【００９５】
この油圧制御装置９００は、機械式オイルポンプ９１０と電動オイルポンプ９２０と、これらのオイルポンプ９１０，９２０で発生させた油圧をライン圧に調圧するとともに、そのライン圧を元圧として調圧した油圧を各摩擦係合要素に対して給排し、かつ適宜の箇所に潤滑のためのオイルを供給する油圧回路９３０とを含む。
【００９６】
機械式オイルポンプ９１０は、エンジン２００によって駆動されて油圧を発生するポンプである。機械式オイルポンプ９１０は、キャリア３２６と同軸上に配置され、エンジン２００からトルクを受けて動作するようになっている。すなわち、キャリア３２６が回転することにより機械式オイルポンプ９１０が駆動せしめられて、油圧が発生する。
【００９７】
これに対して電動オイルポンプ９２０は、モータ（図示せず）によって駆動されるポンプである。電動オイルポンプ９２０は、ケース４０２の外部などの適宜の箇所に取り付けられる。電動オイルポンプ９２０は、所望の油圧を発生するように、ＥＣＵ８００により制御される。たとえば、電動オイルポンプ９２０の回転数等がフィードバック制御される。
【００９８】
電動オイルポンプ９２０の回転数は、回転数センサ８３０により検出され、検出結果を表す信号がＥＣＵ８００に送信される。また、電動オイルポンプ９２０からの吐出圧は、油圧センサ８３２により検出され、検出結果を表す信号がＥＣＵ８００に送信される。電動オイルポンプ９２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９４０を介してバッテリ９４２から供給される電力により作動する。
【００９９】
油圧回路９３０は、複数のソレノイドバルブや切換バルブあるいは調圧バルブ（それぞれ図示せず）を備え、調圧や油圧の給排を電気的に制御できるように構成されている。その制御は、ＥＣＵ８００により行なわれる。
【０１００】
なお、各オイルポンプ９１０，９２０の吐出側には、それぞれのオイルポンプ９１０，９２０の吐出圧で開き、これとは反対方向には閉じる逆止弁９１２，９２２が設けられ、かつ油圧回路９３０に対してこれらのオイルポンプ９１０，９２０は互いに並列に接続されている。また、ライン圧を調圧するバルブ（図示せず）は、吐出量を増大させてライン圧を高くし、これとは反対に吐出量を減じてライン圧を低くする二つの状態にライン圧を制御するように構成されている。
【０１０１】
上記構成を有する車両においては、次のような問題が発生することが考えられる。たとえばオートマチックトランスミッション４００がニュートラル状態で車両が走行中に、シフトレバー８０４のポジションがドライブ（Ｄ）ポジションまたはリバース（Ｒ）ポジションに選択されたとする。
【０１０２】
このときの車両の進行方向を判断する方法としては、様々なものが考えられるが、たとえば、オートマチックトランスミッション４００のクラッチ（Ｃ１クラッチ〜Ｃ３クラッチの少なくとも１つ）を係合させた状態で第２ＭＧ３１２の回転数から判断する方法を採用できる。なお、本実施の形態では、シフトレバー８０４のポジションがＤポジションであり、かつギヤ段が１速ギヤ段の場合には、Ｃ１クラッチ４３１およびＣ３クラッチ４３３が係合される。またシフトレバー８０４のポジションがＲポジションの場合には、Ｂ２ブレーキ４４２およびＣ３クラッチ４３３が係合されるものとする。
【０１０３】
次に、シフトレバー８０４のポジションがニュートラル（Ｎ）ポジションであって、車両が登り坂をずり下がるときに、シフトレバー８０４のポジションがＮポジションからＤポジションに変更された場合について説明する。この場合、第１ＭＧ３１１の回転数が急上昇する可能性がある。
【０１０４】
図１６は、第１ＭＧ３１１の回転数が急上昇する可能性を説明する図である。図１６を参照して、Ｄポジション（１速ギヤ段）の選択時には、Ｃ１クラッチ４３１によってオートマチックトランスミッション４００がハイブリッドシステム１００に連結される。車両が登り坂をずり下がっているため、車両の方向は後進方向となる。したがってオートマチックトランスミッション４００の出力軸４０６（図１６中に「Ｏｕｔ」と示す）の回転数は負の回転数となる。なお、この場合には第２ＭＧ３１２の回転数が負の回転数になるので、第２ＭＧ３１２の回転数に基づいて、車両方向が後進方向であることを検出できる。
【０１０５】
図１４に示したように、第１ＭＧ３１１の回転数、第２ＭＧ３１２の回転数およびエンジン回転数ＮＥは、共線図において直線で結ばれる関係になる。このため、第２ＭＧ３１２の回転数の絶対値（負の回転数の絶対値）が大きくなるほど、第１ＭＧ３１１の回転数（正の回転数）が大きくなる。この結果、第１ＭＧ３１１の回転数が所定の上限値ＵＬを超えることにより、第１ＭＧ３１１の過回転が生じる可能性がある。この場合には、ハイブリッドシステム１００の耐久性への影響が大きくなる。
【０１０６】
本実施の形態によるエンコーダは、回転方向を正確に検出できる。さらに、本実施の形態によるエンコーダは、回転数を検出することができる。本実施の形態によるエンコーダを出力軸回転数センサに用いることで、ＥＣＵ８００は、以下の制御を実行できる。
【０１０７】
図１７は、本実施の形態によるエンコーダを用いた、第１ＭＧ３１１の回転数の制御を説明する図である。図１７および図１２を参照して、出力軸４０６が負方向に回転する場合、エンコーダ１０は、出力軸４０６の回転方向（負方向）および回転数を示す信号をＥＣＵ８００に出力する。ＥＣＵ８００はこの信号に基づいて、車両の進行方向が後進方向であることを検出する。そして、ＥＣＵ８００は、エンコーダ１０により検出された出力軸４０６の回転数が、予め定められた回転数に達するまでＣ１クラッチ４３１を係合するのを待機する。
【０１０８】
出力軸４０６の回転数の絶対値が小さくなることにより、出力軸４０６の回転数は、第１ＭＧ３１１の過回転が生じない回転数として予め定められた回転数に達する。ＥＣＵ８００は、出力軸４０６の回転数が上述の回転数に達したときにＣ１クラッチ４３１を係合させる。これにより、第１ＭＧ３１１の過回転が生じない状態でＣ１クラッチ４３１を係合させることができる。よって、本実施の形態によれば、第１ＭＧ３１１の過回転によるハイブリッドシステム１００の耐久性への影響を回避できる。
【０１０９】
なお、本実施の形態によるエンコーダの用途は、特に限定されるものではない。たとえば、本実施の形態によるエンコーダを、オートマチックトランスミッションの入力軸の回転数を検出するセンサ、エンジン回転数センサ、第１ＭＧの回転軸の回転数を検出するセンサ、第２ＭＧの回転軸の回転数を検出するセンサ等にも適用可能である。また、本実施の形態によるエンコーダは自動車に搭載されるものと限定されるものではなく、エンコーダが利用される様々な分野および製品に適用が可能である。
【０１１０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１１】
１  プレート、１ａ  回転体、２  検出部、２ａ，２ｂ  検出素子、３，３ａ  磁極部、４，４ａ，４ｂ  Ｎ極領域、５，５ａ，５ｂ  Ｓ極領域、６  回転検出部、１０  エンコーダ、１１  差動演算部、１２  パルス生成部、１００  ハイブリッドシステム、２００  エンジン、２０２  インジェクタ、３０２  入力軸、３０４  出力軸、３１０  動力分割機構、３１１  第１ＭＧ、３１２  第２ＭＧ、３２０  プラネタリギヤ、３２２  サンギヤ、３２４  ピニオンギヤ、３２６  キャリア、３２８  リングギヤ、４００  オートマチックトランスミッション、４０２  ケース、４０４  入力軸、４０６  出力軸、４３１  Ｃ１クラッチ、４３２  Ｃ２クラッチ、４３３  Ｃ３クラッチ、４４１  Ｂ１ブレーキ、４４２  Ｂ２ブレーキ、４５２  インナーレース、４５４  アウターレース、５００  プロペラシャフト、６００  デファレンシャルギヤ、７００  後輪、８０４  シフトレバー、８０６  ポジションスイッチ、８０８  アクセルペダル、８１０  アクセル開度センサ、８１２  ブレーキペダル、８１４  ストロークセンサ、８１６  電子スロットルバルブ、８１８  スロットル開度センサ、８２０  エンジン回転数センサ、８２２  入力軸回転数センサ、８２６  油温センサ、８２８  水温センサ、８３０  回転数センサ、８３２  油圧センサ、９００  油圧制御装置、９１０  機械式オイルポンプ、９１２，９２２  逆止弁、９２０  電動オイルポンプ、９３０  油圧回路、９４０  ＤＣ／ＤＣコンバータ、９４２  バッテリ、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ  回転開始位置、Ａ１  幅広領域、Ａ２  幅狭領域、Ｌ  間隔、ＷＶ０，ＷＶ１  波形。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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