(57)【要約】【課題】簡単な構成で高分解能なエンコーダーを実現する。【解決手段】エンコーダー３００であって、回転円盤３１０と、回転円盤上において等間隔に設けられたスリット又は反射板で構成される光学要素列３１１〜３１４と、光学要素列に光を照射する発光部３２１〜３２４と、光学要素列の個々の光学要素からの光を受光して矩形状の受光信号を出力する受光部３７１〜３７４とを備え、光学要素列は、回転円盤の中心からの距離が互いに異なるｎ個（ｎは２以上の整数）の円周に沿ってｎ列配置されており、ｎ組の光学要素列は、等しい個数のｍ個（ｍは２以上の整数）の光学要素を含んでおり、発光部と受光部は、ｎ組の光学要素列に対応してｎ組配置され、個々の受光信号の１周期の位相差を２πと定義したとき、ｎ組の光学要素列とｎ組の発光部及び受光部とは、ｎ組の受光部で生成されるｎ個の受光信号の位相がπ／ｎずつ順次ずれるように配置されている。【選択図】図３
2010243152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンコーダーであって、
回転円盤と、
前記回転円盤上において等間隔に設けられたスリット又は反射板で構成される光学要素列と、
前記光学要素列に光を照射する発光部と、
前記光学要素列の個々の光学要素を透過する、または反射する光を受光して矩形状の受光信号を出力する受光部と、
を備え、
前記光学要素列は、
前記回転円盤の中心からの距離が互いに異なるｎ個（ｎは２以上の整数）の円周に沿ってｎ列配置されており、
前記ｎ組の光学要素列は、等しい個数のｍ個（ｍは２以上の整数）の光学要素をそれぞれ含んでおり、
前記発光部と前記受光部は、前記ｎ組の光学要素列に対応してｎ組配置されており、
個々の受光信号の１周期の位相差を２πと定義したとき、前記ｎ組の光学要素列と前記ｎ組の発光部及び受光部とは、前記ｎ組の受光部で生成されるｎ個の受光信号の位相がπ／ｎずつ順次ずれるように配置されている、
エンコーダー。
【請求項２】
請求項１に記載のエンコーダーにおいて、
前記ｎ組の光学要素列が、前記回転円板上で測定した機械角でπ／（ｍ・ｎ）ずつ順次ずれた位置に配置されている
エンコーダー。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のエンコーダーにおいて、
ｎは３以上である
エンコーダー。
【請求項４】
電機機械装置であって、
磁石と、
電磁コイルと、
請求項１から請求項３のいずれかに記載のエンコーダーと、
前記エンコーダーの出力を用いて、前記電磁コイルに供給する電力を制御する制御部と、
を備える電気機械装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンコーダーは、例えば、モーターの制御に利用されている。このとき、モーターを極低回転で制御するには、エンコーダーの分解能を大きくして、発生させるパルス数を多くすることが好ましい。従来のエンコーダーでは、パルスを発生するためにスリットを用い（例えば特許文献１）、また、分解能を高めるために、スリットが、内側から２パルス／回転、４、８・・・２５６／回転という２進符号列に配置されているエンコーダーが知られている（例えば非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−２６９１４７号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ＩＳＢＮ４−７８９８−４１５０−２  （『小型ＤＣモーターの基礎・応用』トランジスタ技術編集部編  ＣＱ出版社）  Ｐ１５９〜１６０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のエンコーダーでは、高分解能に対応しようとすると、スリットのパターンが複雑になるという問題があった。また、分解能は、スリットの幅で規制されるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決し、簡単な構成で高分解能なエンコーダーを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
エンコーダーであって、回転円盤と、前記回転円盤上において等間隔に設けられたスリット又は反射板で構成される光学要素列と、前記光学要素列に光を照射する発光部と、前記光学要素列の個々の光学要素を透過する、または反射する光を受光して矩形状の受光信号を出力する受光部と、を備え、前記光学要素列は、前記回転円盤の中心からの距離が互いに異なるｎ個（ｎは２以上の整数）の円周に沿ってｎ列配置されており、前記ｎ組の光学要素列は、等しい個数のｍ個（ｍは２以上の整数）の光学要素をそれぞれ含んでおり、前記発光部と前記受光部は、前記ｎ組の光学要素列に対応してｎ組配置されており、個々の受光信号の１周期の位相差を２πと定義したとき、前記ｎ組の光学要素列と前記ｎ組の発光部及び受光部とは、前記ｎ組の受光部で生成されるｎ個の受光信号の位相がπ／ｎずつ順次ずれるように配置されている、エンコーダー。
この適用例によれば、スリットあるいは反射板のパターンが複雑とならない。そのため、簡単な構成で高分解能なエンコーダーを実現することが可能となる。
【０００９】
［適用例２］
適用例１に記載のエンコーダーにおいて、前記ｎ組の光学要素列が、前記回転円板上で測定した機械角でπ／（ｍ・ｎ）ずつ順次ずれた位置に配置されている、エンコーダー。
この適用例によれば、発光部と受光部とを、回転円盤の放射方向の直線に沿って配置することが可能となる。
【００１０】
［適用例３］
適用例１又は適用例２に記載のエンコーダーにおいて、
ｎは３以上である、エンコーダー。
この適用例によれば、正回転と逆回転の判断が行いやすい。
【００１１】
［適用例４］
電機機械装置であって、磁石と、電磁コイルと、適用例１から適用例３のいずれかに記載のエンコーダーと、前記エンコーダーの出力を用いて、前記電磁コイルに供給する電力を制御する制御部と、を備える電気機械装置。
この適用例によれば、モーターを極低回転で回転させることが可能となる。
【００１２】
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、エンコーダーの他、電気機械装置、エンコーダーの高分解能化方法等様々な形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施例に係るモーターシステムの構成を模式的に示す説明図である。
【図２】モーターシステムの制御ブロックの一例を示す説明図である。
【図３】エンコーダーの構成を示す説明図である。
【図４】合成パルス信号生成部の回路構成の一例を示す説明図である。
【図５】合成パルス信号生成部のタイミングチャートである。
【図６】回転方向信号生成部の一例を示す説明図である。
【図７】回転方向信号生成部におけるタイミングチャートである。
【図８】第２の実施例におけるエンコーダー３００の回路構成を示す説明図である。
【図９】第２の実施例における合成パルス信号生成部の一例を示す説明図である。
【図１０】第２の実施例における回転方向信号生成部の一例を示す説明図である。
【図１１】第２の実施例におけるロジック演算部のタイミングチャートである。
【図１２】第３の実施例におけるエンコーダー３００の回路構成を示す説明図である。
【図１３】第３の実施例の合成パルス信号生成部を示す説明図である。
【図１４】第３の実施例のエンコーダーのロジック演算部のロジック演算部のタイミングチャートである。
【図１５】第４の実施例におけるエンコーダー３００の回路構成を示す説明図である。
【図１６】本発明の適用例によるモーターを利用したプロジェクタを示す説明図である。
【図１７】本発明の適用例によるモーターを利用した燃料電池式携帯電話を示す説明図である。
【図１８】本発明の適用例によるモーター／発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。
【図１９】本発明の適用例によるモーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１の実施例］
図１は、第１の実施例に係るモーターシステムの構成を模式的に示す説明図である。モーターシステムは、モーター１００と、増速機２００と、エンコーダー３００と、負荷４００とを備える。モーター１００は、駆動軸１１０と、磁石１２０と、電磁コイル１３０と、磁気センサー１４０と、を備える。モーター１００の回転力を発生する磁石や、電磁コイルの構成については、特に限定は無く、様々な構成を用いることが可能であるので、説明を省略する。駆動軸１１０は、磁石１２０が設けられたローター（図示せず）に接続されている。磁気センサー１４０は、電磁コイル１３０に対する磁石１２０の相対位置（位相）を検知するために用いられ、例えば、ホールＩＣを用いることが可能である。ただし、磁気センサー１４０は、省略可能である。
【００１５】
モーター１００の駆動軸１１０は増速機２００の入力段に接続されている。増速機２００は、遊星ギア機構２１０を備える。遊星ギア機構２１０は、サンギア２１１（「太陽ギア２１１」とも呼ぶ。）と、プラネタリーギア２１２（「遊星ギア２１２」とも呼ぶ。）と、アウターギア２１５（「外輪ギア２１５」とも呼ぶ。）と、プラネタリーキャリア（図示せず）と、を備える。具体的には、モーター１００の駆動軸１１０は、遊星ギア機構２１０のアウターギア２１５（「外輪ギア２１５」とも呼ぶ。）に接続されている。増速機２００の出力はエンコーダー３００に接続されている。具体的には、遊星ギア機構２１０のサンギア２１１がエンコーダー３００に接続されている。本実施例の遊星ギア機構２１０では、アウターギア２１５が入力となり、サンギア２１１が出力となり、プラネタリーキャリアが固定となっている。サンギア２１１の歯数をＳ、アウターギア２１５の歯数をＧとすると、減速比は、入力／出力＝−Ｓ／Ｇとなり、プラネタリーギア２１２の歯数には依存しない。一般に、サンギア２１１の歯数Ｓよりも、アウターギア２１５の歯数Ｇの方が大きいので、本実施例では、遊星ギア機構２１０の入力段の回転数よりも、出力段の回転数の方を大きくし、増速することが可能である。エンコーダー３００は、回転円盤３１０と、発光部３２０と、受光部３７０とを備えるロータリーエンコーダーである。エンコーダー３００の構成については後述する。
【００１６】
図２は、モーターシステムの制御ブロックの一例を示す説明図である。モーター１００の制御部５００は、ＣＰＵ５０５と、駆動制御回路部５１０と、ＰＷＭ制御部５２０と、駆動部５３０と、電流検出部５３５と、計測部５４０と、を備える。計測部５４０は、電流検出部５３５から出力される検出電流信号Ｉｍｅｓと、磁気センサー１４０から出力される磁気センサー信号Ｓｍａｇと、エンコーダー３００から出力される合成パルス信号Ｓｅｎｃとに基づいて、最大電流値Ｉｍａｘ及び平均電流値Ｉａｖｅとモーター回転数Ｎｍｅｓとを算出する演算回路である。駆動制御回路部５１０とＰＷＭ制御部５２０は、最大電流値Ｉｍａｘ及び／又は平均電流値Ｉａｖｅとモーター回転数Ｎｍｅｓとに基づいてモーター１００（電動サーボモーター１００）の制御を実行する。具体的には、駆動制御回路部５１０は、最大電流値Ｉｍａｘ及び／又は平均電流値Ｉａｖｅとモーター回転数Ｎｍｅｓとに基づいてＰＷＭ制御におけるパルス幅を調整する調整値を決定し、この調整値に基づいてＰＷＭ制御部５２０がＰＷＭ制御信号を生成する。駆動部５３０は、複数のスイッチング素子で構成されるＨブリッジ回路（図示せず）を備えている。このブリッジ回路のスイッチング素子をオンオフすることにより、駆動部５３０からモーター１００の電磁コイルに駆動電圧が供給される。なお、電流検出部５３５は、駆動部５３０に流れる電流（すなわちモーター１００のコイル１３０に流れる電流）を測定する電流センサーである。
【００１７】
図３は、エンコーダーの構成を示す説明図である。図３（Ａ）は、エンコーダー３００の回転円盤を示している。回転円盤３１０は、複数のスリット３１１〜３１４を備えている。本実施例では、スリットは、回転円盤３１０の円周に沿って、最外周からスリット３１１、３１２、３１３、３１４と、４列設けられている。スリット３１１はｍ個（ｍは２以上の整数）あり、各スリット３１１は、回転円盤の中心Ｏに対し等角度間隔で配置されている。すなわち隣接する２つのスリット３１１Ｐ、３１１Ｑのそれぞれの中心Ｐ、Ｑと回転円盤３１０中心Ｏのなす角度ＰＴの大きさは、２π／ｍとなっている。この角度ＰＴ＝２π／ｍは、スリットのピッチに相当する、このようなスリット３１１の構成は、他のスリット３１２〜３１４についても同様である。なお、本明細書において、回転円盤３１０上で測定される角度を「機械角」と呼ぶ。
【００１８】
各列のスリット３１１〜３１４は、回転円盤３１０の中心Ｏを中心として、外側（スリット３１１側）から内（スリット３１４側）に向かって順に時計回り方向に角度Δθｍ＝π／４ｍずつシフトして配置されている。例えば、半径方向に隣接する２つのスリット３１１Ｒ、３１２Ｓのそれぞれの中心Ｒ、Ｓと回転円盤３１０中心Ｏのなす角度Δθｍの大きさは、π／４ｍとなっている。ここで、分母の「４」は、本実施例ではスリットが「４列」であることに依る。すなわち、スリットがｎ列の場合、シフト量Δθｍは、機械角でπ／（ｍ・ｎ）である。なお、本実施例では、スリット３１１、３１２間のシフト量、スリット３１２、３１３間のシフト量、スリット３１３、３１４の間のシフト量がπ／４ｍとなっており、隣接する列間でπ／４ｍシフトするようにスリットを配置しているが、この代わりに、スリット３１１、３１３間のシフト量をπ／４ｍとするように、隣接していない列間のシフト量をπ／４ｍシフトとするようにスリットを配置してもよい。すなわち、４列のうちの任意の１列は、残りの３列のうちの１列または２列と、π／４ｍずれるように配置されている。すなわち、列の数をｎ列とすれば、ｎ列のうちの任意の１列は、残りのｎ−１列のうちの１列または２列と、π／（ｍ・ｎ）ずれるように配置されている。
【００１９】
図３（Ｂ）は、エンコーダー３００の回路構成を示す説明図である。エンコーダー３００は、発光部３２０と、受光部３７０と、発光制御部３２５と、ロジック演算部３８０と、を備える。発光部３２０は、発光素子３２１〜３２４を備え、受光部３７０は、受光素子３７１〜３７４を備える。発光素子３２１〜３２４としては、例えば発光ダイオードなどを用いることが可能である。受光素子３７１〜３７４としては、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ、ＣＣＤセンサーやＣＭＯＳセンサーを用いることが可能である。発光素子３２１〜３２４と、受光素子３７１〜３７４とは、回転円盤３１０を挟むように配置されている。発光素子３２１〜３２４と、受光素子３７１〜３７４とは、それぞれ、スリット３１１〜３１４に対応して配置されている。また、発光素子３２１〜３２４、受光素子３７１〜３７４は、回転円盤３１０の放射方向に並んでいる。発光素子３２１〜３２４には、発光制御部３２５が接続され、受光素子３７１〜３７４にはロジック演算部３８０が接続されている。受光素子３７１〜３７４は、スリット３１１〜３１４を通過した光を受けると、それぞれ矩形波状の受光信号Ｓ１〜Ｓ４を生成する。
【００２０】
ロジック演算部３８０は、合成パルス信号生成部３８１と、回転方向信号生成部３９０とを備える。合成パルス信号生成部３８１は、各受光素子３７１〜３７４からの受光信号Ｓ１〜Ｓ４を用いて、合成パルス信号Ｓｅｎｃを生成する。回転方向信号生成部３９０は、受光信号Ｓ１、Ｓ２を用いて回転方向信号Ｑ１、Ｑ２を生成する。
【００２１】
図４は、合成パルス信号生成部の回路構成の一例を示す説明図である。合成パルス信号生成部３８１は、アンプ３８２〜３８５と、ＸＯＲ回路３８６〜３８８と、を備える。アンプ３８２〜３８５は、それぞれ受光信号Ｓ１〜Ｓ４を増幅する。なお、本実施例では、増幅後の信号名についても増幅前の信号名と同じ信号名を用いている。ＸＯＲ回路３８６は、受光信号Ｓ１、Ｓ２の排他論理和（以下「ＸＯＲ」と呼ぶ。）を取り信号Ｓ１ＸＯＲＳ２を出力する。ＸＯＲ回路３８７は、受光信号Ｓ３、Ｓ４のＸＯＲを取り信号Ｓ３ＸＯＲＳ４を出力する。ＸＯＲ回路３８８は、信号Ｓ１ＸＯＲＳ２、Ｓ３ＸＯＲＳ４のＸＯＲを取り、合成パルス信号Ｓｅｎｃを生成する。
【００２２】
図４（Ｂ）は、合成パルス信号生成部の別の構成を示す説明図である。この構成では、最終段のＸＯＲ回路３８８の代わりにＯＲ回路３８９を備えている。このように、可能であれば、ＸＯＲ回路の代わりにＯＲ回路を採用する構成であってもよい。一般に、トランジスタ回路で構成する場合、ＸＯＲ回路よりもＯＲ回路の方が素子数を少なくすることが可能であり、好ましい。なお、合成パルス信号生成部の構成は、これら以外の様々な構成を採用することが可能である。
【００２３】
図５は、合成パルス信号生成部のタイミングチャートである。受光信号Ｓ１〜Ｓ４は、機械角でπ／４ｍずつシフトしている。ここで、個々の受光信号の１周期ＰＴの位相差Δθｅを２πに相当するものと考えると、受光信号Ｓ１〜Ｓ４は、π／４ずつずれている。合成パルス信号Ｓｅｎｃのパルスの１周期は機械角で２π／４ｍであり、受光信号Ｓ１の周期の機械角ＰＴ（＝２π／ｍ）の１／４である。従って、合成パルス信号Ｓｅｎｃの単位時間当たりのパルス数は、受光信号ＳＡ１の単位時間当たりのパルス数４倍である。一般にスリットがｎ列あれば、合成パルス信号Ｓｅｎｃのパルス数を個々の受光信号のパルス数のｎ倍にすることが可能である。
【００２４】
図６は、回転方向信号生成部の一例を示す説明図である。回転方向信号生成部３９０は、ラッチ回路３９１、３９２を備える。ラッチ回路３９１、３９２として、例えば、Ｄ−フリップフロップ回路を用いることが可能である。ラッチ回路３９１、３９２は、入力端子Ｄとクロック端子Ｃと出力端子Ｑを備える。クロック端子Ｃに入力される信号の立ち上がりエッジで入力端子Ｄに入力される信号をラッチし、出力端子Ｑに出力する。本実施例では、ラッチ回路３９１の入力端子Ｄに受光信号Ｓ１が入力され、クロック端子Ｃに受光信号Ｓ２が入力され、出力端子Ｑからは回転方向信号Ｑ１が出力されている。また、ラッチ回路３９２の入力端子Ｄに受光信号Ｓ２が入力され、クロック端子Ｃに受光信号Ｓ１が入力され、出力端子Ｑからは回転方向信号Ｑ２が出力されている。
【００２５】
図７は、回転方向信号生成部におけるタイミングチャートである。図７（Ａ）は正転時のタイミングチャートである。始動から受光信号Ｓ２が立ち上がるまでの期間では、回転方向信号Ｑ１は不定である。ラッチ回路３９１は、受光信号Ｓ２の立ち上がりエッジで受光信号Ｓ１をラッチし、回転方向信号Ｑ１を出力する。本実施例では、受光信号Ｓ２の立ち上がり時に受光信号Ｓ１はＨなので、回転方向信号Ｑ１はＨとなる。一方、始動から受光信号Ｓ１が立ち上がるまでの期間では、回転方向信号Ｑ２は不定である。ラッチ回路３９２は、受光信号Ｓ１の立ち上がりエッジで受光信号Ｓ２をラッチし、回転方向信号Ｑ２を出力する。本実施例では、受光信号Ｓ１の立ち上がり時に受光信号Ｓ２はＬなので、回転方向信号Ｑ２はＬとなる。図７（Ｂ）は逆転時のタイミングチャートである。逆転時には、受光信号Ｓ１、Ｓ２の順序が、正転時と逆になる。回転方向信号Ｑ１、Ｑ２を見ればわかるように図７（Ｂ）に示す場合は、エンコーダー３００が逆回転していることがわかる。
【００２６】
以上、本実施例によれば、スリット３１１〜３１４の形状を複雑にしなくても、スリット３１１〜３１４をπ／４ｍシフトさせて配置し、することにより、発生させるパルス数を４倍にすることが可能である。また、エンコーダーを高分解能化することが可能となるので、極低回転モーターの制御に用いることが可能となる。
【００２７】
［第２の実施例］
図８は、第２の実施例におけるエンコーダー３００の回路構成を示す説明図である。第２の実施例は、発光素子３２１〜３２４に対応して、それぞれ２つずつの受光素子３７１Ａ、３７１Ｂ〜３７４Ａ、３７４Ｂを備える点が、第１の実施例と異なっている。
【００２８】
図９は、第２の実施例における合成パルス信号生成部の一例を示す説明図である。第２の実施例では２つの合成パルス信号生成部３８１Ａ、３８１Ｂを備える。合成パルス信号生成部３８１Ａ、３８１Ｂは、第１の実施例の合成パルス信号生成部３８１と入力信号、出力信号が異なっているだけで、回路自体は同じである。すなわち、図９（Ａ）に示す合成パルス信号生成部３８１Ａでは、受光信号Ｓ１〜Ｓ４の代わりに、受光信号ＳＡ１〜ＳＡ４が入力され、合成パルス信号ＳｅｎｃＡが出力されている。ここで、受光信号ＳＡ１〜ＳＡ４は、それぞれ受光素子３７１Ａ〜３７４Ａから生成する信号である。図９（Ｂ）に示す合成パルス信号生成部３８１Ｂでは、受光信号Ｓ１〜Ｓ４の代わりに、受光信号ＳＢ１〜ＳＢ４が入力され、合成パルス信号ＳｅｎｃＢが出力されている。
【００２９】
図１０は、第２の実施例における回転方向信号生成部の一例を示す説明図である。第２の実施例の回転方向信号生成部３９０は、第１の実施例の回転方向信号生成部３９０と入力信号、出力信号が異なっているだけで、回路自体は同じである。すなわち、図１０（Ａ）に示すように、回転方向信号生成部３９０では、受光信号Ｓ１、Ｓ２の代わりに合成パルス信号ＳｅｎｃＡ、ＳｅｎｃＢが入力されている。なお、図１０（Ｂ）に示すように、合成パルス信号ＳｅｎｃＡ、ＳｅｎｃＢの代わりに、受光信号ＳＡ１、ＳＢ１が入力されてもよい。
【００３０】
図１１は、第２の実施例におけるロジック演算部のタイミングチャートである。図５に示したタイミングチャートとほぼ同じである。図１１に示すタイミングチャートでは、図８に示す受光素子３７１Ａ〜３７４Ａと３７１Ｂ〜３７４Ｂの位相差に相当する分だけ、信号ＳＢ１〜信号ＳｅｎｃＢが右方にシフトしている。なお、回転方向信号Ｑ１、Ｑ２のＨ、Ｌは、受光素子３７１Ａ〜３７４Ａと３７１Ｂ〜３７４Ｂの配置位置を逆にするだけで、容易に交換可能である。
【００３１】
［第３の実施例］
図１２は、第３の実施例におけるエンコーダー３００の回路構成を示す説明図である。第３の実施例は、第１の実施例におけるスリットの列数を３列とし、これに対応する発光素子、受光素子もそれぞれ３個としたものである。この場合、２つのスリット３１１Ｒ、３１２Ｓのそれぞれの中心Ｒ、Ｓと回転円盤３１０中心Ｏのなす角度Δθｍの大きさは、π／３ｍとなる。
【００３２】
図１３は、第３の実施例の合成パルス信号生成部を示す説明図である。合成パルス信号生成部３８１は、アンプ３８２〜３８４と、ＸＯＲ回路３８６、３８８と、を備える。アンプ３８２〜３８４は、それぞれ受光信号Ｓ１〜Ｓ３を増幅する。ＸＯＲ回路３８６は、受光信号Ｓ１、Ｓ２のＸＯＲを取り信号ＡＥＸを出力する。ＸＯＲ回路３８８は、信号ＡＥＸ、Ｓ３のＸＯＲを取り合成パルス信号Ｓｅｎｃを出力する。なお、回転方向信号生成部３９０の構成は、第１の実施例の回転方向信号生成部３９０の構成と同じである。
【００３３】
図１４は、第３の実施例のエンコーダーのロジック演算部のロジック演算部のタイミングチャートである。以上、本実施例によれば、スリット３１１〜３１３の形状を複雑にしなくても、スリット３１１〜３１３を機械角でπ／３ｍシフトさせて配置することにより、発生させるパルス数を３倍にすることが可能である。
【００３４】
［第４の実施例］
図１５は、第４の実施例におけるエンコーダー３００の回路構成を示す説明図である。第１の実施例では、各列のスリット３１１〜３１４は、回転円盤３１０の中心Ｏを中心として、外側（スリット３１１側）から内（スリット３１４側）に向かって順に時計回り方向に角度Δθｍ＝π／４ｍずつシフトして配置されている。これに対し、第４の実施例では、各列のスリット３１１〜３１４は、シフトしないように配置されている。すなわち、半径方向に隣接する２つのスリット３１１Ｒ、３１２Ｓのそれぞれの中心Ｒ、Ｓと回転円盤３１０中心Ｏのなす角度Δθｍの大きさは、０となっている。また、第１の実施例では、発光素子３２１〜３２４、受光素子３７１〜３７４は、回転円盤３１０の放射方向に並んでいるが、第４の実施例では、回転円盤３１０の中心Ｏを中心として、外側（受光素子３２１）から内（受光素子３２４）に向かって順に反時計回り方向に角度Δθｍ＝π／４ｍずつシフトして配置されている。このようにスリット３１１〜３１４と、発光素子３２１〜３２４、及び受光素子３７１〜３７４を配置してもよい。第４の実施例におけるスリット３１１〜３１４と、発光素子３２１〜３２４、及び受光素子３７１〜３７４との相対位置は、第１の実施例におけるスリット３１１〜３１４と、発光素子３２１〜３２４、及び受光素子３７１〜３７４との相対位置と変わらなくすることが可能である。
【００３５】
以上のことから、スリットの列をｎ列とし、各列を、π／（ｍ・ｎ）シフトさせて配置することにより、発生させるパルスの数をｎ倍にすることが可能である。すなわち、簡単な構成でエンコーダー３００を高分解能にすることが可能である。なお、ｎは２以上でよいが、３以上が好ましい。３以上であれば、１つの列に２つの受光素子を配置することなく、回転円盤の回転方向を容易に判断することが可能となる。
【００３６】
［変形例］
本実施例では、回転円盤３１０に光学要素としてのスリット３１１〜３１４を形成しているが、スリット３１１〜３１４の代わりに、反射板を光学要素として配置してもよい。この場合、発光部３２０と受光部３７０は、回転円盤３１０に対して同じ側に配置される。
【００３７】
本実施例では、増速機２００を備えているが、増速機２００は省略可能である。すなわち、モーター１００の駆動軸１１０とエンコーダー３００の回転円盤３１０とを直接結合させてもよい。なお、増速機２００を備えると、生成させるパルス数をさらに多くすることが可能となるので、モーター１００をより低回転で回転させることが可能となる。増速機２００の代わりに変速機を用いてもよい。
【００３８】
本発明は、ファンモーター、時計（針駆動）、ドラム式洗濯機（単一回転）、ジェットコースタ、振動モーターなどの種々の装置のモーターに適用可能である。本発明をファンモーターに適用した場合には、極低回転駆動が可能になる他、種々の効果（低消費電力、低振動、低騒音、低回転ムラ、低発熱、高寿命）が特に顕著である。このようなファンモーターは、例えば、デジタル表示装置や、車載機器、燃料電池式パソコン、燃料電池式デジタルカメラ、燃料電池式ビデオカメラ、燃料電池式携帯電話などの燃料電池使用機器、プロジェクタ等の各種装置のファンモーターとして使用することができる。本発明のモーターは、さらに、各種の家電機器や電子機器のモーターとしても利用可能である。例えば、光記憶装置や、磁気記憶装置、ポリゴンミラー駆動装置等において、本発明によるモーターをスピンドルモーターとして使用することが可能である。また、本発明によるモーターは、移動体やロボット用のモーターとしても利用可能である。
【００３９】
図１６は、本発明の適用例によるモーターを利用したプロジェクタを示す説明図である。このプロジェクタ１６００は、赤、緑、青の３色の色光を発光する３つの光源１６１０Ｒ、１６１０Ｇ、１６１０Ｂと、これらの３色の色光をそれぞれ変調する３つの液晶ライトバルブ１６４０Ｒ、１６４０Ｇ、１６４０Ｂと、変調された３色の色光を合成するクロスダイクロイックプリズム１６５０と、合成された３色の色光をスクリーンＳＣに投写する投写レンズ系１６６０と、プロジェクタ内部を冷却するための冷却ファン１６７０と、プロジェクタ１６００の全体を制御する制御部１６８０と、を備えている。冷却ファン１６７０を駆動するモーターとしては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することができる。
【００４０】
図１７は、本発明の適用例によるモーターを利用した燃料電池式携帯電話を示す説明図である。図１７（Ａ）は携帯電話１７００の外観を示しており、図１７（Ｂ）は、内部構成の例を示している。携帯電話１７００は、携帯電話１７００の動作を制御するＭＰＵ１７１０と、ファン１７２０と、燃料電池１７３０とを備えている。燃料電池１７３０は、ＭＰＵ１７１０やファン１７２０に電源を供給する。１ファン７２０は、燃料電池１７３０への空気供給のために携帯電話１７００の外から内部へ送風するため、或いは、燃料電池１７３０で生成される水分を携帯電話１７００の内部から外に排出するためのものである。なお、１ファン７２０を図１７（Ｃ）のようにＭＰＵ１７１０の上に配置して、ＭＰＵ１７１０を冷却するようにしてもよい。ファン１７２０を駆動するモーターとしては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することができる。
【００４１】
図１８は、本発明の適用例によるモーター／発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。この自転車１８００は、前輪にモーター１８１０が設けられており、サドルの下方のフレームに制御回路１８２０と充電池１８３０とが設けられている。モーター１８１０は、充電池１８３０からの電力を利用して前輪を駆動することによって、走行をアシストする。また、ブレーキ時にはモーター１８１０で回生された電力が充電池１８３０に充電される。制御回路１８２０は、モーターの駆動と回生とを制御する回路である。このモーター１８１０としては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することが可能である。
【００４２】
図１９は、本発明の適用例によるモーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。このロボット１９００は、第１と第２のアーム１９１０，１９２０と、モーター１９３０とを有している。このモーター１９３０は、被駆動部材としての第２のアーム１９２０を水平回転させる際に使用される。このモーター１９３０としては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することが可能である。
【００４３】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【００４４】
１００…モーター（電動サーボモーター）
１１０…駆動軸
１２０…磁石
１３０…電磁コイル（コイル）
１４０…磁気センサー
２００…増速機
２１０…遊星ギア機構
２１１…サンギア（太陽ギア）
２１２…プラネタリーギア（遊星ギア）
２１５…アウターギア（外輪ギア）
３００…エンコーダー
３１０…回転円盤
３１１〜３１４…スリット
３２０…発光部
３２１〜３２４…発光素子
３２５…発光制御部
３７０…受光部
３７１〜３７４、３７１Ａ〜３７４Ａ、３７１Ｂ〜３７４Ｂ…受光素子
３８０…ロジック演算部
３８１…合成パルス信号生成部
３８２〜３８５…アンプ
３８６〜３８８…ＸＯＲ回路
３８９…ＯＲ回路
３９０…回転方向信号生成部
３９１、３９２…ラッチ回路
４００…負荷
４１０…合成パルス信号生成部
５００…制御部
５１０…駆動制御回路部
５３０…駆動部
５３５…電流検出部
５４０…計測部
１６００…プロジェクタ
１６１０Ｒ…光源
１６４０Ｒ…液晶ライトバルブ
１６５０…クロスダイクロイックプリズム
１６６０…投写レンズ系
１６７０…冷却ファン
１６８０…制御部
１７００…携帯電話
１７２０…ファン
１７３０…燃料電池
１８００…自転車
１８１０…モーター
１８２０…制御回路
１８３０…充電池
１９００…ロボット
１９１０…第２のアーム
１９２０…第２のアーム
１９３０…モーター
Ｓ…歯数
Ｇ…歯数
Ｉｍｅｓ…検出電流信号
Ｓｍａｇ…磁気センサー信号
Ｓｅｎｃ、ＳｅｎｃＡ、ＳｅｎｃＢ…合成パルス信号
Ｉｍａｘ…最大電流値
Ｉａｖｅ…平均電流値
Ｎｍｅｓ…モーター回転数
Ｏ〜Ｓ…中心
Ｓ１ＸＯＲＳ２…信号
Ｓ３ＸＯＲＳ４…信号
Ｄ…入力端子
Ｃ…クロック端子
Ｑ…出力端子
Ｓ１〜Ｓ４、ＳＡ１〜ＳＡ４、ＳＢ１〜ＳＢ４…受光信号
Ｑ１、Ｑ２…回転方向信号
ＳＣ…スクリーン
ＡＥＸ…信号
【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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【図１８】
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【図１９】
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