(57)【要約】【課題】製造の手間を減らすことが可能な角度検出装置を提供する。【解決手段】第１回転体２０と、第１回転体２０の回転に従って第１減速比Ｇ１で減速回転する第２回転体２２と、第１回転体２０の回転角θｓｏを検知する第１角度検知部Ｄｓと、第２回転体２２の回転角θｍｏを検知する第２角度検知部Ｄｍと、第１回転体２０の回転数Ｒｓを特定する処理部４０と、を備えている。処理部４０は、第１角度検知部Ｄｓの検知結果と、第１減速比Ｇ１と、第２角度検知部Ｄｍの検知結果と、に応じて回転数Ｒｓを特定する。【選択図】図１
2019056563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、
前記回転体の回転に従って所定の減速比で減速回転する別の回転体と、
前記回転体の回転角を検知する角度検出部と、
前記別の回転体の回転角を検知する別の角度検出部と、
前記回転体の回転数を特定する処理部と、
を備え、
前記処理部は、前記角度検出部の検知結果と、前記減速比と、前記別の角度検出部の検知結果と、に応じて前記回転数を特定することを特徴とする角度検出装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記角度検出部の検知結果および前記減速比に応じて決定される数値と、前記別の角度検出部の検知結果と、に応じて前記回転数を特定するための特定条件を動的に変化させながら前記回転数を特定することを特徴とする請求項１に記載の角度検出装置。
【請求項３】
前記処理部は、
前記回転数を特定するための特定条件を所定のシフト量ずつシフトさせるシフト処理と、
前記別の角度検出部の検知結果が前記シフト処理によってシフトされた特定条件を満たすか否かの判定をする判定処理と、
所定の条件を満たすまで前記シフト処理および前記判定処理を繰り返すとともにループカウンタ値を更新する更新処理と、
前記別の角度検出部の検知結果が前記シフト処理によってシフトされた特定条件を満たしたとき、ループカウンタ値に応じて前記回転数を特定する処理と、
を行うことを特徴とする請求項２に記載の角度検出装置。
【請求項４】
回転体と、
前記回転体の回転に従って所定の減速比で減速回転する別の回転体と、
前記回転体および前記別の回転体を一体に撮像する撮像部と、
前記撮像部の撮像結果に応じて前記回転体の回転角および前記別の回転体の回転角を特定するとともに、特定された前記回転体の回転角と、前記減速比と、特定された前記別の回転体の回転角と、に応じて前記回転体の回転数を特定する処理部と、
を備え、
前記処理部は、特定された前記回転体の回転角および前記減速比に応じて決定される数値と、特定された前記別の回転体の回転角と、に応じて前記回転数を特定するための特定条件を動的に変化させながら前記回転数を特定することを特徴とする角度検出装置。
【請求項５】
回転体と、前記回転体の回転に従って所定の減速比で減速回転する別の回転体と、を含む装置において、前記回転体の複数回の回転にわたる回転数を特定する方法であって、
前記回転体の回転角を検知するステップと、
前記別の回転体の回転角を検知するステップと、
検知された前記回転体の回転角と、前記減速比と、検知された前記別の回転体の回転角と、に応じて前記回転数を特定するステップと、
を含み、
前記回転数を特定するステップは、検知された前記回転体の回転角および前記減速比に応じて決定される数値と、検知された前記別の角度検出部の回転角と、に応じて前記回転数を特定するための特定条件を動的に変化させながら前記回転数を特定することを特徴とする回転数特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の回転量を特定するための角度検出装置および回転数特定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種の制御機械装置において、可動要素の位置や角度を検出するために用いられるロータリーエンコーダが知られている。このようなエンコーダには相対的な位置又は角度を検出するインクリメンタル型のエンコーダと、絶対的な位置又は角度を検出するアブソリュート型のエンコーダがある。例えば特許文献１には、回転軸に嵌合した第１歯車と、第１歯車に係合する第２、第３歯車の絶対回転角を検出する絶対回転角検知部とを備え、検出された絶対回転角に基づいて回転軸の絶対回転角を検出する回転角度検出装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−０２９９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の回転角度検出装置では、実回転させた被検回転軸の絶対回転角と、算出絶対回転角との差を補正角として不揮発性メモリに記憶しておき、使用の際に、その不揮発性メモリに記憶された補正角により被検回転軸の算出絶対回転角を補正するように構成されている。しかし、この補正角は個々の装置ごとに異なるため、この回転角度検出装置では、個々の装置毎に検査対象の回転軸を実際に回転させ、補正角を測定して不揮発性メモリに記憶するので、製造に手間がかかるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、製造の手間を減らすことが可能な角度検出装置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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の角度検出装置は、回転体と、回転体の回転に従って所定の減速比で減速回転する別の回転体と、回転体の回転角を検知する角度検出部と、別の回転体の回転角を検知する別の角度検出部と、回転体の回転数を特定する処理部と、を備える。処理部は、角度検出部の検知結果と、減速比と、別の角度検出部の検知結果と、に応じて回転数を特定する。
【０００７】
この態様によると、角度検出装置において、処理部は、角度検出部の検知結果と、減速比と、別の角度検出部の検知結果と、に応じて回転数を特定することができる。
【０００８】
本発明の別の態様もまた、角度検出装置である。この装置は、回転体と、回転体の回転に従って所定の減速比で減速回転する別の回転体と、回転体および別の回転体を一体に撮像する撮像部と、撮像部の撮像結果に応じて回転体の回転角および別の回転体の回転角を特定するとともに、特定された回転体の回転角と、減速比と、特定された別の回転体の回転角と、に応じて回転体の回転数を特定する処理部と、を備える。処理部は、特定された回転体の回転角および減速比に応じて決定される数値と、特定された別の回転体の回転角と、に応じて回転数を特定するための特定条件を動的に変化させながら回転数を特定する。
【０００９】
本発明のさらに別の態様は、回転数特定方法である。この方法は、回転体と、回転体の回転に従って所定の減速比で減速回転する別の回転体と、を含む装置において、回転体の複数回の回転にわたる回転数を特定する方法であって、回転体の回転角を検知するステップと、別の回転体の回転角を検知するステップと、検知された回転体の回転角と、減速比と、検知された別の回転体の回転角と、に応じて回転数を特定するステップと、を含む。回転数を特定するステップは、検知された回転体の回転角および減速比に応じて決定される数値と、検知された別の角度検出部の回転角と、に応じて回転数を特定するための特定条件を動的に変化させながら回転数を特定する。
【００１０】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、製造の手間を減らすことが可能な角度検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る角度検出装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１の角度検出装置の第１回転数特定処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】図１の角度検出装置のループカウンタ値と特定条件および判定結果の一例を示す表である。
【図４】図１の角度検出装置のループカウンタ値と特定条件および判定結果の別の一例を示す表である。
【図５】図１の角度検出装置の第２回転数特定処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態に係るエンコーダの概略構成を示す正面図である。
【図７】図６のエンコーダの構成の一例を示すブロック図である。
【図８】図６のエンコーダを示す側面図である。
【図９】図６のエンコーダの動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明者らは、第１回転体と、第１回転体の回転に連れて減速回転する１つ以上の第２回転体と、を備え、第１回転体および第２回転体それぞれの回転角を回転角度検知部で検知し、その検知結果に基づいて第１回転体の複数回転にわたる回転量を取得する回転量取得装置を研究し、その過程で以下のような知見を得た。
【００１４】
一例として、第１回転体と、第１回転体の回転に対して減速比Ｇ（例えば１／６０）で減速回転する第２回転体と、を備え、第１回転体の回転角θｓｏおよび第２回転体の回転角θｍｏを回転角度検知部で検知し、そのθｓｏおよびθｍｏに基づいて第１回転体の複数回転にわたる回転量θａを取得する回転量取得装置について検討する。この場合、検知された回転角θｓｏ、θｍｏを、数値として処理可能な回転角θｓ、θｍとして取得する。取得された回転角θｍから第１回転体の回転数Ｒｓを特定することにより、第１回転体の回転量θａは式１によって算出することができる。
（式１）・・第１回転体の回転量θａ＝３６０×第１回転体の回転数Ｒｓ＋第１回転体の回転角θｓ（°）
【００１５】
減速比をＧとすると、第２回転体の３６０°以内の回転に対応して、第１回転体の回転数Ｒｓは０〜（１／Ｇ−１）回転の範囲で特定することができる。減速比Ｇが１／６０である例では、第２回転体の角度から第１回転体の０〜５９回転の範囲で第１回転体の回転数Ｒｓを特定することができる。つまり、第１回転体が１回転するごとに第２回転体は３６０°×減速比Ｇ＝３６０°／６０＝６°回転するから、第１回転体がＲｓ回転するとき第２回転体はＲｓ×３６０°／６０＝Ｒｓ×６°回転する。以下、３６０°×減速比Ｇを単位シフト量という。
【００１６】
すなわち第１回転体の回転数Ｒｓは、θｍを単位シフト量で除した結果の小数点以下を切り捨てた整数値として特定することができる。この例では、第１回転体の回転数Ｒｓは、θｍが０°以上で６°未満の範囲で０回転、θｍが６°以上で１２°未満の範囲で１回転、θｍが１２°以上で１８°未満の範囲で２回転と特定することができる。つまり、回転角θｍには６°ステップの境界値（０°、６°、１２°、１８°・・・３５４°）が存在する。言い換えると、第１回転体の回転数Ｒｓは、回転角θｍの単位シフト量ごとの境界値でカウントアップされる整数と考えることができる。
【００１７】
ここで一例として、回転角θｍが１２°（境界値のひとつ）である場合には、検知した値やしきい値に僅かな誤差や変動があった場合に、第１回転体の回転数Ｒｓの特定結果が１回転と２回転とで変動し、第１回転体の回転量θａに大きな差を生じさせることが考えられる。このような問題は、１２°以外の各境界値の近傍の角度についても生じうる。
【００１８】
そこで、本発明者らは、回転角θｍから第１回転体の回転数Ｒｓを特定する過程において、その特定の条件を回転角θｓに応じて変化させる方法を案出した。つまり、回転角θｍが境界値の近傍にあり、回転角θｍから特定される第１回転体の回転数Ｒｓが、カウントアップ前のｎとカウントアップ後のｎ＋１との間で変動する可能性がある場合に、回転角θｓの大きさによって、ｎとｎ＋１を選択することができる。例えば、回転角θｓが０°（＝３６０°）の近傍±６０°にある場合を考える。回転角θｓが３００°の場合、境界の直前に位置するから、回転数Ｒｓはカウントアップ前のｎである確率が高く、回転角θｓが６０°の場合、境界の直後に位置するから、回転数Ｒｓはカウントアップ後のｎ＋１である確率が高いといえる。
【００１９】
具体的には、回転角θｓに応じて下限値と上限値とを設定し、回転角θｍがその下限値以上で上限値未満の条件（以下、特定条件という）を満たすか否かを判定する。また、回転数Ｒｓそれぞれについて特定条件を設定し、回転角θｍがいずれか一つの特定条件を満たす場合に、その一つの特定条件に対応する回転数Ｒｓを第１回転体の回転数Ｒｓと特定することができる。つまり、特定条件を固定せずに、単位シフト量ずつ変化させた特定条件を用いて、回転角θｍから第１回転体の回転数Ｒｓを特定することにより、特定された回転数Ｒｓの誤差を抑制し、ひいては第１回転体の回転量θａの検知誤差を減らすことができる。
【００２０】
このように、回転角θｓと単位シフト量とに応じて回転角θｍから第１回転体の回転数Ｒｓを特定する方法は、種々のアルゴリズムにより実現することができる。第１のアルゴリズムとしては、回転角θｓおよび回転角θｍに対する回転数Ｒｓの関係を事前に計算して関係テーブルを作成してメモリに記憶させ、回転角θｓおよび回転角θｍをキーにしてテーブル処理により第１回転体の回転数Ｒｓを特定することが考えられる。この場合、処理ステップが少なく特定速度が速い点で好ましい。
【００２１】
さらに、本発明者らは、処理に用いるメモリ容量を減らす観点で研究し、第２のアルゴリズムを案出した。第２のアルゴリズムは、回転角θｓおよび減速比Ｇに応じて決定される数値である下限値および上限値と、回転角θｍと、に応じて回転数Ｒｓを特定するための特定条件を動的に変化させながら回転数Ｒｓを特定する。このアルゴリズムは、特定条件を動的に変化させる第１処理と、変化する特定条件を満たす回転数Ｒｓを特定する第２処理と、を含んでもよい。
【００２２】
例えば、第１処理は、特定条件を単位シフト量ずつシフトさせるシフト処理と、回転角θｍがシフト処理によってシフトされた変更特定条件を満たすか否かの判定をする判定処理と、終了条件を満たすまでシフト処理および判定処理を繰り返すとともにループカウンタ値を更新する更新処理と、を含んでもよい。この処理では、減速比Ｇと回転角θｓから初期の特定条件（例えば、０°以上６°未満）を決定し、ループ処理により特定条件を単位シフト量ずつ順次変化させて変更特定条件を取得するようにしてもよい。例えば、変更特定条件は、初期の特定条件を単位シフト量にループカウンタ値を乗じた数値だけシフトするようにしてもよい。この処理では、ループカウンタ値は、回転数Ｒｓの下限（０回転）から上限（１／Ｇ回転、例えば６０回転）まで順次変化させてもよい。
【００２３】
例えば、第２処理は、回転角θｍがシフト処理によってシフトされた変更特定条件を満たしたとき、ループカウンタ値に応じて回転数Ｒｓを特定する処理を含んでもよい。このアルゴリズムは、第１のアルゴリズムに比べて処理に用いるメモリ容量を減らすことができる。
【００２４】
これらの構成やアルゴリズムは、第２回転体の回転に対してさらに減速回転する第３回転体の回転角を検知して、その検知結果に基づいて第２回転体の回転数を特定する場合にも同様に適用することができる。
実施の形態は、以上の知見や思索に基づいて案出されたもので、以下にその具体的な構成を説明する。
【００２５】
以下、本発明を好適な実施形態をもとに各図面を参照しながら説明する。各実施形態、変形例では、同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
また、第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。
【００２６】
［第１実施形態］
図面を参照して本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る角度検出装置１００の構成の一例を示すブロック図である。角度検出装置１００は、第１回転体２０の複数回の回転にわたる回転量と角度を特定するアブソリュートエンコーダである。角度検出装置１００は、第１回転体２０と、第１変速機構１１と、第２回転体２２と、第２変速機構１５と、第３回転体２４と、第１角度検知部Ｄｓと、第２角度検知部Ｄｍと、第３角度検知部Ｄｈと、処理部４０と、を含んでいる。第１回転体２０と、第２回転体２２と、第３回転体２４と、を総括するときは各回転体という。第１回転体２０は、例えば、モータ１の主軸１ａに連結され、主軸１ａと同じ速度で回転する回転体である。
【００２７】
第１変速機構１１は、第１回転体２０の回転を第１減速比Ｇ１で減速して第２回転体２２に伝達する回転伝達機構である。第１変速機構１１は、公知の原理に基づく減速機構を用いることができる。図１の例では、第１変速機構１１は、第１駆動歯車１０と、第１従動歯車１２と、を含んでいる。第１駆動歯車１０および第１従動歯車１２は、例えば平歯車であってもよい。
【００２８】
第１駆動歯車１０は、第１回転体２０と連結され、第１回転体２０と同じ速度で回転する。第１従動歯車１２は、第１駆動歯車１０と噛合い、第１駆動歯車１０の回転にしたがって第１減速比Ｇ１で減速回転する。第２回転体２２は、第１従動歯車１２と連結され第１従動歯車１２と同じ速度で回転する。したがって、第２回転体２２は、第１回転体２０に対して、第１減速比Ｇ１で減速回転する。図１の例では、第１減速比Ｇ１は１／６０に設定されている。
【００２９】
第２変速機構１５は、第２回転体２２の回転を第２減速比Ｇ２で減速して第３回転体２４に伝達する回転伝達機構である。第２変速機構１５は、公知の原理に基づく減速機構を用いることができる。図１の例では、第２変速機構１５は、第２駆動歯車１４と、第２従動歯車１６と、を含んでいる。第２駆動歯車１４および第２従動歯車１６は、例えば平歯車であってもよい。
【００３０】
第２従動歯車１６は、第２駆動歯車１４と噛合い、第２駆動歯車１４の回転にしたがって第２減速比Ｇ２で減速回転する。第３回転体２４は、第２従動歯車１６と連結され第２従動歯車１６と同じ速度で回転する。したがって、第３回転体２４は、第２回転体２２に対して、第２減速比Ｇ２で減速回転する。図１の例では、第２減速比Ｇ２は１／１２に設定されている。第３回転体２４は、第１回転体２０に対して、第１減速比Ｇ１と第２減速比Ｇ２の積である減速比Ｇ１２（＝１／７２０）で減速回転する。
【００３１】
第１角度検知部Ｄｓは、第１回転体２０の回転角θｓｏを検知する角度検知要素である。第２角度検知部Ｄｍは、第２回転体２２の回転角θｍｏを検知する角度検知要素である。第３角度検知部Ｄｈは、第３回転体２４の回転角θｈｏを検知する角度検知要素である。第１角度検知部Ｄｓ、第２角度検知部Ｄｍおよび第３角度検知部Ｄｈを総括するときは各角度検知部という。各角度検知部は公知の原理に基づく角度検知要素を用いることができる。
【００３２】
図１に示すように、第１角度検知部Ｄｓは、マグネットＭｓと、角度センサＡｓと、を含んでいる。マグネットＭｓは、第１回転体２０の端面に固定される。マグネットＭｓの角度センサＡｓ側の端面には第１回転体２０の回転軸線に対して垂直な方向に２極の磁極Ｕｓが設けられる。磁極Ｕｓが設けられる端面を磁極面という。
【００３３】
角度センサＡｓは、第１回転体２０の回転角を検知する。角度センサＡｓは、その検知面が隙間を介してマグネットＭｓの磁極面にスラスト方向に対向するように設けられている。図１の例では、角度センサＡｓは静止体である基板５に固定される。角度センサＡｓは、マグネットＭｓの磁極Ｕｓを検知して、その検知結果である回転角θｓｏを処理部４０に出力する。つまり、角度センサＡｓは、第１回転体２０の回転角θｓｏを処理部４０に出力する。図１の例では、角度センサＡｓは、回転角θｓｏをデジタル信号として出力する。回転角θｓｏは、デジタル信号に限定されずアナログ信号であってもよい。
【００３４】
図１に示すように、第２角度検知部Ｄｍは、マグネットＭｍと、角度センサＡｍと、を含んでいる。マグネットＭｍは、第２回転体２２の端面に固定される。マグネットＭｍの角度センサＡｍ側の端面には第２回転体２２の回転軸線に対して垂直な方向に２極の磁極Ｕｍが設けられる。磁極Ｕｍが設けられる端面を磁極面という。
【００３５】
角度センサＡｍは、第２回転体２２の回転角を検知する。角度センサＡｍは、その検知面が隙間を介してマグネットＭｍの磁極面にスラスト方向に対向するように設けられている。図１の例では、角度センサＡｍは静止体である基板５に固定される。角度センサＡｍは、マグネットＭｍの磁極Ｕｍを検知して、その検知結果である回転角θｍｏを処理部４０に出力する。つまり、角度センサＡｍは、第２回転体２２の回転角θｍｏを処理部４０に出力する。図１の例では、角度センサＡｍは、回転角θｍｏをデジタル信号として出力する。回転角θｍｏは、デジタル信号に限定されずアナログ信号であってもよい。
【００３６】
図１に示すように、第３角度検知部Ｄｈは、マグネットＭｈと、角度センサＡｈと、を含んでいる。マグネットＭｈは、第３回転体２４の端面に固定される。マグネットＭｈの角度センサＡｈ側の端面には第３回転体２４の回転軸線に対して垂直な方向に２極の磁極Ｕｈが設けられる。磁極Ｕｈが設けられる端面を磁極面という。
【００３７】
角度センサＡｈは、第３回転体２４の回転角を検知する。角度センサＡｈは、その検知面が隙間を介してマグネットＭｈの磁極面にスラスト方向に対向するように設けられている。図１の例では、角度センサＡｈは静止体である基板５に固定される。角度センサＡｈは、マグネットＭｈの磁極Ｕｈを検知して、その検知結果である回転角θｈｏを処理部４０に出力する。つまり、角度センサＡｈは、第３回転体２４の回転角θｈｏを処理部４０に出力する。図１の例では、角度センサＡｈは、回転角θｈｏをデジタル信号として出力する。回転角θｈｏは、デジタル信号に限定されずアナログ信号であってもよい。
【００３８】
（角度センサ）
角度センサＡｓ、Ａｍ、Ａｈを総括するときは各角度センサという。各角度センサは、各回転体の１回転に対応する０°〜３６０°の範囲の絶対的な回転角を検知するセンサである。各角度センサは検知した回転角θｓｏ、θｍｏ、θｈｏを処理部４０に出力する。処理部４０は、回転角θｓｏ、θｍｏ、θｈｏを後述する回転角取得部４０ｓ、４０ｍ、４０ｈによって、数値として処理可能な回転角θｓ、θｍ、θｈとして取得する。各角度センサは、比較的分解能が高い磁気式角度センサであってもよい。磁気式角度センサは、一例として、磁極を検知する検知素子と、この検知素子の出力に基づいてデジタル信号を出力する演算回路と、を含む。検知素子は、例えばホールエレメントやＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）エレメントなどの磁界検知要素を複数（例えば４つ）含んでもよい。各角度センサは、一旦通電を停止して再通電をした場合に、通電停止前と同じ回転角を出力するように構成されてもよい。また、各角度センサは、通電停止時に、外力によって主軸が回転したとしても正しい現在の位置を出力するように構成されてもよい。
【００３９】
処理部４０について説明する。図１に示す処理部４０の各ブロックは、ハードウエア的には、コンピュータのＣＰＵ（central processing unit）をはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。
【００４０】
処理部４０は、半田付けにより基板５に固定されている。処理部４０は、回転角取得部４０ｓ、４０ｍ、４０ｈと、第１回転数特定部４０ｐと、第２回転数特定部４０ｑと、回転量特定部４０ｅと、出力部４０ｄと、を含む。回転角取得部４０ｓ、４０ｍ、４０ｈは、角度センサＡｓ、Ａｍ、Ａｈの検知結果である各回転体の回転角θｓｏ、θｍｏ、θｈｏを、数値として処理可能な回転角θｓ、θｍ、θｈとして取得する。
【００４１】
第１回転数特定部４０ｐは、回転角θｓ、θｍに応じて第１回転体２０の回転数Ｒｓを特定する第１回転数特定処理を行う。第２回転数特定部４０ｑは、回転角θｍ、θｈに応じて第２回転体２２の回転数Ｒｍを特定する第２回転数特定処理を行う。回転量特定部４０ｅは、特定された回転数Ｒｓ、Ｒｍと回転角θｓとに応じて第１回転体２０の複数回転にわたる回転量θａを特定する。出力部４０ｄは、特定された回転量θａを所望の形式の出力信号４０ａに変換して出力する。図１の例では、出力信号４０ａは、基板５に設けられたコネクタ５ｃを介して出力される。
【００４２】
（第１回転数特定処理）
次に、第１実施形態に係る角度検出装置１００の第１回転数特定処理の一例について説明する。図２は、角度検出装置１００の第１回転数特定処理の一例を示すフローチャートである。図２は、回転角θｓおよび回転角θｍに応じて第１回転体２０の回転数Ｒｓを特定する処理Ｓ１００を示している。処理Ｓ１００は、特定条件を動的に変化させる処理と、変化する特定条件を満たす回転数Ｒｓを特定する処理と、を含んでいる。
【００４３】
特に、処理Ｓ１００は、第１減速比Ｇ１に応じて単位シフト量Ｓｕを決定する処理と、特定条件を単位シフト量Ｓｕだけシフトさせるシフト処理と、回転角θｍがシフト後の特定条件を満たすか否かの判定をする判定処理と、特定条件を満たすまでシフト処理及び判定処理を繰り返し、ループカウンタ値Ｊを更新する更新処理と、特定条件を満たしたとき、そのループカウンタ値Ｊに応じて回転数Ｒｓを特定する特定処理と、を含んでいる。
【００４４】
処理Ｓ１００が開始されたら、処理部４０は、第１減速比Ｇ１に応じて単位シフト量Ｓｕを取得する（ステップＳ１０２）。このステップにおいて、処理部４０は、単位シフト量Ｓｕは式２の演算により取得することができる。
（式２）・・単位シフト量Ｓｕ＝３６０°×第１減速比Ｇ１＝３６０／６０＝６°
【００４５】
単位シフト量Ｓｕを取得したら、処理部４０は、回転角取得部４０ｓ、４０ｍにより角度センサＡｓ、Ａｍの検知結果である回転角θｓｏ、θｍｏに基づいて、数値として処理可能な回転角θｓ、θｍを取得する（ステップＳ１０４）。回転角を取得したら、処理部４０は、回転角θｓと第１減速比Ｇ１とに応じて初期特定条件として下限値Ｌｍおよび上限値Ｌｎを取得する（ステップＳ１０６）。このステップにおいて、処理部４０は、下限値Ｌｍ、上限値Ｌｎは、式３、式４の演算により取得することができる。
（式３）・・下限値Ｌｍ＝回転角θｓ×第１減速比Ｇ１−単位シフト量Ｓｕ／２
＝回転角θｓ／６０−３°
（式４）・・上限値Ｌｎ＝回転角θｓ×第１減速比Ｇ１＋単位シフト量Ｓｕ／２
＝回転角θｓ／６０＋３°
【００４６】
初期特定条件を取得したら、処理部４０は、ループカウンタ値Ｊの初期値、終値、増分値をセットして第１ループ処理を開始する（ステップＳ１０８）。図２の例では、このステップにおいて、処理部４０は、初期値＝０、終値＝Ｈ１＝１／Ｇ１＝６０、増分値＝１にセットする。つまり、ループカウンタ値Ｊは、０から６０まで１ずつ更新される。
【００４７】
第１ループ処理が開始されたら、処理部４０は、回転角θｍが特定条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１１０）。図２の例では、特定条件は式５によって示される。つまり、処理部４０は、回転角θｍが（Ｌｍ＋Ｊ・Ｓｕ）以上で（Ｌｎ＋Ｊ・Ｓｕ）未満の条件を満たすか否かを判定する。
（式５）・・（Ｌｍ＋Ｊ・Ｓｕ）≦θｍ＜（Ｌｎ＋Ｊ・Ｓｕ）
なお、式５は式６に変形可能であり、特定条件は式６により設定されてもよい。
（式６）・・Ｌｍ≦（θｍ−Ｊ・Ｓｕ）＜Ｌｎ
【００４８】
回転角θｍが特定条件を満たさない場合（ステップＳ１１０のＮ）、処理部４０は、第１ループ処理の終了判定を行う（ステップＳ１１２）。このステップで、処理部４０は、ループカウンタ値Ｊを１だけ増加させるとともに、ループカウンタ値Ｊが終値であるＨ１に達していない場合は第１ループ処理を繰り返し、Ｈ１に達した場合は第１ループ処理を終了してステップＳ１１４に移行する。つまり、第１ループ処理は、回転角θｍが特定条件を満たすまで、ループカウンタ値Ｊを更新する処理である。ループカウンタ値Ｊが更新されることによって、特定条件は、ループカウンタ値Ｊに応じて単位シフト量Ｓｕずつ動的に変化する。換言すると、特定条件は、ループ処理毎に単位シフト量Ｓｕずつ動的にシフトする。
【００４９】
第１ループ処理が終了した場合および回転角θｍが特定条件を満たす場合（ステップＳ１１０のＹ）、処理部４０は、ループカウンタ値Ｊに応じて第１回転体２０の回転数Ｒｓを特定する（ステップＳ１１４）。図２の例では、回転数Ｒｓは式７によって特定される。
（式７）・・回転数Ｒｓ＝ループカウンタ値Ｊ
【００５０】
ステップＳ１１４を実行したら、処理部４０は処理Ｓ１００を終了させる。処理Ｓ１００は、予め設定された間隔毎に実行されてもよく、回転角θｓ、θｍを記憶しておき、回転角θｓ、θｍのいずれかが変化したときに実行されてもよく、外部機器からの要求があったときに実行されてもよい。なお、この処理Ｓ１００はあくまでも一例であり、他のステップを追加したり、一部のステップを削除したり、ステップの順序を変更したりすることも可能である。処理Ｓ１００は、上述の各計算式を変形して構成されてもよい。
【００５１】
図３は、ループカウンタ値Ｊと特定条件および判定結果の一例を示す表である。この図は、回転角θｓ＝１８０°、回転角θｍ＝１２°、Ｓｕ＝６°である場合を示している。この図のように、特定条件は、ループカウンタ値Ｊに応じて動的に変化する。θｓ＝１８０°の場合、ループカウンタ値Ｊ＝２のときに回転角θｍが特定条件を満たし、回転数Ｒｓ＝２と特定される。
【００５２】
図４は、ループカウンタ値Ｊと特定条件および判定結果の別の一例を示す表である。図４は、回転角θｓ＝１８１°、回転角θｍ＝１２°、Ｓｕ＝６°である場合を示している。θｓ＝１８１°の場合、ループカウンタ値Ｊ＝１で回転角θｍが特定条件を満たし、回転数Ｒｓ＝１と特定される。このように、特定される回転数Ｒｓは、回転角θｍが同じでも回転角θｓによって変化する。
【００５３】
（第２回転数特定処理）
次に、第１実施形態に係る角度検出装置１００の第２回転数特定処理の一例について説明する。図５は、角度検出装置１００の第２回転数特定処理の一例を示すフローチャートである。図５は、回転角θｍおよび回転角θｈに応じて第２回転体２２の回転数Ｒｍを特定する処理Ｓ１２０を示している。処理Ｓ１２０は処理Ｓ１００と同じアルゴリズムに基づく処理である。処理Ｓ１２０は、特定条件を動的に変化させる処理と、変化する特定条件を満たす回転数を特定する処理と、を含んでいる。
【００５４】
特に、処理Ｓ１２０は、第２減速比Ｇ２に応じて単位シフト量Ｓｕを決定する処理と、特定条件を単位シフト量Ｓｕだけシフトさせるシフト処理と、回転角θｈがシフト後の特定条件を満たすか否かの判定をする判定処理と、特定条件を満たすまでシフト処理及び判定処理を繰り返し、ループカウンタ値Ｊを更新する更新処理と、特定条件を満たしたとき、そのループカウンタ値Ｊに応じて回転数Ｒｍを特定する特定処理と、を含んでいる。
【００５５】
処理Ｓ１２０が開始されたら、処理部４０は、第２減速比Ｇ２に応じて単位シフト量Ｓｕを取得する（ステップＳ１２２）。このステップにおいて、処理部４０は、単位シフト量Ｓｕは式８の演算により取得することができる。
（式８）・・単位シフト量Ｓｕ＝３６０°×第２減速比Ｇ２＝３６０／１２＝３０°
【００５６】
単位シフト量Ｓｕを取得したら、処理部４０は、回転角取得部４０ｍ、４０ｈにより角度センサＡｍ、Ａｈの検知結果である回転角θｍｏ、θｈｏに基づいて、数値として処理可能な回転角θｍ、θｈを取得する（ステップＳ１２４）。
【００５７】
回転角を取得したら、処理部４０は、回転角θｍと第２減速比Ｇ２とに応じて初期特定条件として下限値Ｌｍおよび上限値Ｌｎを取得する（ステップＳ１２６）。このステップにおいて、処理部４０は、下限値Ｌｍ、上限値Ｌｎは、式９、式１０の演算により取得することができる。
（式９）・・下限値Ｌｍ＝回転角θｍ×第２減速比Ｇ２−単位シフト量Ｓｕ／２
＝回転角θｍ／１２−１５°
（式１０）・・上限値Ｌｎ＝回転角θｍ×第２減速比Ｇ２＋単位シフト量Ｓｕ／２
＝回転角θｍ／１２＋１５°
【００５８】
初期特定条件を取得したら、処理部４０は、ループカウンタ値Ｊの初期値、終値、増分値をセットして第２ループ処理を開始する（ステップＳ１２８）。図５の例では、このステップにおいて、処理部４０は、初期値＝０、終値＝Ｈ２＝１／Ｇ２＝１２、増分値＝１にセットする。つまり、ループカウンタ値Ｊは、０から１２まで１ずつ更新される。
【００５９】
第２ループ処理が開始されたら、処理部４０は、回転角θｈが特定条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１３０）。図５の例では、特定条件は式１１によって示される。つまり、処理部４０は、回転角θｈが（Ｌｍ＋Ｊ・Ｓｕ）以上で（Ｌｎ＋Ｊ・Ｓｕ）未満の条件を満たすか否かを判定する。
（式１１）・・（Ｌｍ＋Ｊ・Ｓｕ）≦θｈ＜（Ｌｎ＋Ｊ・Ｓｕ）
なお、式１１は式１２に変形可能であり、特定条件は式１２により設定されてもよい。
（式１２）・・Ｌｍ≦（θｈ−Ｊ・Ｓｕ）＜Ｌｎ
【００６０】
回転角θｈが特定条件を満たさない場合（ステップＳ１３０のＮ）、処理部４０は、第２ループ処理の終了判定を行う（ステップＳ１３２）。このステップで、処理部４０は、ループカウンタ値Ｊを１だけ増加させるとともに、ループカウンタ値Ｊが終値であるＨ２に達していない場合は第２ループ処理を繰り返し、Ｈ２に達した場合は第２ループ処理を終了してステップＳ１３４に移行する。つまり、第２ループ処理は、回転角θｈが特定条件を満たすまで、ループカウンタ値Ｊを更新する処理である。ループカウンタ値Ｊが更新されることによって、特定条件は、ループカウンタ値Ｊに応じて単位シフト量Ｓｕずつ動的に変化する。換言すると、特定条件は、ループ処理毎に単位シフト量Ｓｕずつ動的にシフトする。
【００６１】
第２ループ処理が終了した場合および回転角θｈが特定条件を満たす場合（ステップＳ１３０のＹ）、処理部４０は、ループカウンタ値Ｊに応じて第１回転体２０の回転数Ｒｍを特定する（ステップＳ１３４）。図５の例では、回転数Ｒｍは式１３によって特定される。
（式１３）・・回転数Ｒｍ＝ループカウンタ値Ｊ
【００６２】
ステップＳ１３４を実行したら、処理部４０は処理Ｓ１２０を終了させる。処理Ｓ１２０は、予め設定された間隔毎に実行されてもよく、回転角θｍ、θｈを記憶しておき、回転角θｍ、θｈのいずれかが変化したときに実行されてもよく、外部機器からの要求があったときに実行されてもよい。なお、この処理Ｓ１２０はあくまでも一例であり、他のステップを追加したり、一部のステップを削除したり、ステップの順序を変更したりすることも可能である。処理Ｓ１２０は、上述の各計算式を変形して構成されてもよい。
【００６３】
処理Ｓ１００、処理Ｓ１２０によって回転数Ｒｓ、Ｒｍが特定されたら、回転量特定部４０ｅは、回転数Ｒｓ、Ｒｍと回転角θｓとに応じて第１回転体２０の複数回転にわたる回転量θａを特定する。回転量θａは式１４によって特定することができる。
（式１４）・・θａ＝３６０×（Ｒｍ／Ｇ１＋Ｒｓ）＋θｓ
回転量θａが特定されたら、出力部４０ｄは、回転量θａを所望の形式の出力信号４０ａに変換して出力する。
【００６４】
次に、このように構成された第１実施形態に係る角度検出装置１００の作用・効果を説明する。
【００６５】
第１実施形態に係る角度検出装置１００は、第１回転体２０と、第１回転体２０の回転に従って第１減速比Ｇ１で減速回転する第２回転体２２と、第１回転体２０の回転角θｓｏを検知する第１角度検知部Ｄｓと、第２回転体２２の回転角θｍｏを検知する第２角度検知部Ｄｍと、第１回転体２０の回転数Ｒｓを特定する処理部４０と、を備え、処理部４０は、第１角度検知部Ｄｓの検知結果と、第１減速比Ｇ１と、第２角度検知部Ｄｍの検知結果と、に応じて回転数Ｒｓを特定する。この構成によれば、回転角θｍｏが境界値の近傍である場合に、回転数Ｒｓの特定結果の変動を抑制することができる。このため、角度検出装置１００では、回転数Ｒｓの検出精度を高めることが可能であり、外力、振動、バックラッシュなどの外乱あるいは漏れ磁束への耐性を高めることができる。角度検出装置１００では、補正角などの理想回転データを不揮発性メモリに入力する手間を省くことが可能で、不揮発性メモリの容量を節約することができる。角度検出装置１００では、角度検知部の取り付け誤差の許容範囲が広く、その分製造が容易になる。
【００６６】
第１実施形態に係る角度検出装置１００では、処理部４０は、第１角度検知部Ｄｓの検知結果および第１減速比Ｇ１に応じて決定される数値である下限値および上限値と、第２角度検知部Ｄｍの検知結果と、に応じて回転数Ｒｓを特定するための特定条件を動的に変化させながら回転数Ｒｓを特定する。この構成によれば、特定条件が固定されている場合と比較して、センサの誤差やしきい値の変動の影響を抑制することができる。特定条件を動的に変化させながら回転数Ｒｓを特定するため、搭載する不揮発メモリの容量を減らすことができる。
【００６７】
第１実施形態に係る角度検出装置１００では、処理部４０は、回転数Ｒｓを特定するための特定条件を単位シフト量Ｓｕずつシフトさせるシフト処理と、第２角度検知部Ｄｍの検知結果がシフト処理によってシフトされた特定条件を満たすか否かの判定をする判定処理と、所定の条件を満たすまでシフト処理および判定処理を繰り返すとともにループカウンタ値Ｊを更新する更新処理と、第２角度検知部Ｄｍの検知結果がシフト処理によってシフトされた特定条件を満たしたとき、ループカウンタ値Ｊに応じて回転数Ｒｓを特定する処理と、を行う。この構成によれば、シフト処理により特定条件を動的に変化させながら回転数Ｒｓを特定することができる。特定条件が固定されている場合と比較して、センサの誤差やしきい値の変動の影響を抑制することができる。
【００６８】
第１実施形態に係る回転数を特定する方法は、第１回転体２０と、第１回転体２０の回転に従って第１減速比Ｇ１で減速回転する第２回転体２２と、を含む装置において、第１回転体２０の複数回の回転にわたる回転数Ｒｓを特定する方法であって、第１回転体２０の回転角θｓｏを検知するステップと、第２回転体２２の回転角θｍｏを検知するステップと、検知された第１回転体２０の回転角θｓｏと、第１減速比Ｇ１と、検知された第２回転体２２の回転角θｍｏと、に応じて回転数Ｒｓを特定するステップと、を含み、回転数Ｒｓを特定するステップは、検知された第１回転体２０の回転角θｓｏおよび第１減速比Ｇ１に応じて決定される数値である下限値および上限値と、検知された第２回転体２２の回転角θｍｏと、に応じて回転数Ｒｓを特定するための特定条件を動的に変化させながら回転数Ｒｓを特定する。この構成によれば、特定条件を動的に変化させながら第１回転体２０の回転数Ｒｓを特定することができる。特定条件が固定されている場合と比較して、センサの誤差やしきい値の変動の影響を抑制することができる。
【００６９】
以上、本発明の第１実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求の範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。
【００７０】
以下、第１実施形態の変形例について説明する。変形例の図面および説明では、第１実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。第１実施形態と重複する説明を適宜省略し、第１実施形態と相違する構成について重点的に説明する。
【００７１】
（第１変形例）
第１実施形態の説明では、シフト処理は特定条件を単位シフト量Ｓｕずつシフトさせて変更特定条件を取得する例について説明したが、これに限られない。式６、式１２で示すように、シフト処理では、第２角度検知部Ｄｍの検知結果に基づくθｍを単位シフト量Ｓｕずつシフトさせた数値を取得し、判定処理では、シフト処理により取得された数値が特定条件を満たすか否かの判定を行うようにしてもよい。
【００７２】
第１変形例について説明する。第１変形例は、第１実施形態に係る角度検出装置１００に対して、第１回転数特定部の処理が異なり、他の構成は同様であり、相違する事項について説明する。第１変形例の第１回転数特定部は、第１減速比Ｇ１に応じて単位シフト量Ｓｕを決定する処理と、第２角度検知部Ｄｍの検知結果に基づくθｍを単位シフト量Ｓｕだけシフトさせた数値θｍｓを取得するシフト処理と、シフト処理により取得された数値θｍｓが特定条件を満たすか否かの判定をする判定処理と、特定条件を満たすまでシフト処理及び判定処理を繰り返し、ループカウンタ値Ｊを更新する更新処理と、特定条件を満たしたとき、そのループカウンタ値Ｊに応じて回転数を特定する。第１変形例によれば、第１実施形態と同様の作用・効果を奏する。加えて、第１変形例によれば、相対的な特定条件を動的に変化させながら第１回転体２０の回転数Ｒｓを特定することができる。特定条件が固定されている場合と比較して、センサの誤差やしきい値の変動の影響を抑制することができる。
【００７３】
（第２変形例）
第１実施形態の説明では、第３回転体２４を備える例について説明したが、これに限られない。角度検出装置が第３回転体を備えることは必須ではない。
【００７４】
（第３変形例）
第１実施形態の説明では、第２回転体２２から第３回転体２４に回転が伝達される例について説明したが、これに限られない。回転は、第２回転体２２を介さずに、第１回転体２０から第３回転体２４に伝達されてもよい。
【００７５】
（第４変形例）
第１実施形態の説明では、第１変速機構１１および第２変速機構１５が平歯車で構成される例について説明したが、これに限られない。これらの変速機構は、平歯車とは別の種類の伝達要素を含んでもよい。これらの変速機構は、ウォーム歯車、ウォームホイール、欠歯歯車、チェーン、ベルトなどを含んでもよい。第１変速機構１１および第２変速機構１５は、２段以上の変速機構を含んでもよい。
【００７６】
［第２実施形態］
次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る角度検出装置２００は、回転体の回転量を特定するアブソリュートエンコーダである。図６は、第２実施形態に係る角度検出装置２００の概略構成を示す正面図である。図６では、内部構造の理解を容易にするため、ハウジングの一部を省いて表示している。以下、ＸＹＺ直交座標系をもとに説明する。Ｘ軸方向は水平な左右方向に対応し、Ｙ軸方向は水平な前後方向に対応し、Ｚ軸方向は鉛直な上下方向に対応する。Ｙ軸方向およびＺ軸方向はそれぞれＸ軸方向に直交する。このような方向の表記は角度検出装置２００の使用姿勢を制限するものではなく、角度検出装置２００は任意の姿勢で使用されうる。また、回転方向における位置を回転角と、複数回転にわたる回転角の変化量を回転量と、回転の回数を回転数と、それぞれ表記する。
【００７７】
図７は、角度検出装置２００の構成の一例を示すブロック図である。図８は、角度検出装置２００を示す側面図である。角度検出装置２００は、モータ１の主軸１ａの回転量を特定して出力するアブソリュート型のエンコーダである。モータ１は、一例として、ステッピングモータやＤＣブラシレスモータであってもよい。別の一例として、モータ１は波動歯車装置などの減速機構を介して産業用などのロボットを駆動する駆動源として適用されてもよい。角度検出装置２００は主軸１ａの回転量を特定して出力信号８０ａとして出力する。
【００７８】
第２実施形態に係る角度検出装置２００は、主軸１ａと、第１回転体６２ｂと、第２回転体６２ｅと、第３回転体６２ｆと、バックボード６４と、光源部７６と、撮像部７２と、光学部７４と、処理部８０と、ハウジング９０と、を含む。主軸１ａは、モータ１の出力軸であり、角度検出装置２００に回転が入力される入力軸である。主軸１ａは、Ｘ軸方向に延伸している。以下、主軸１ａの回転中心に沿った軸方向を単に軸方向と、主軸１ａの半径方向を単に半径方向という。
【００７９】
第１回転体６２ｂと、第２回転体６２ｅと、第３回転体６２ｆと、を総括するときは各回転体という。各回転体は、その形状に特別の制限はないが、回転位置を容易に特定可能な形状が望ましい。図６の例では、各回転体は、回転中心から半径方向に延びる棒状を呈している。第１回転体６２ｂは、主軸１ａと連結され、主軸１ａと同じ速度で回転する。つまり、第１回転体６２ｂの回転角は主軸１ａの回転角であり、第１回転体６２ｂの回転数Ｒｓは主軸１ａの回転数である。第１回転体６２ｂは、主軸１ａと一体にモータ１の軸受部材によって回転可能に支持される。第２回転体６２ｅおよび第３回転体６２ｆは、主軸１ａが回転するとき、主軸１ａに対して減速して回転する。
【００８０】
第２回転体６２ｅにはシャフト６３ｅが固定され、第３回転体６２ｆにはシャフト６３ｆが固定される。シャフト６３ｅ、６３ｆは、例えば、主軸１ａと平行にＸ軸方向に伸びるように配置される。シャフト６３ｅ、６３ｆは、図示しない軸受部材によってハウジング９０に回転可能に支持されている。第２回転体６２ｅと、第３回転体６２ｆは、シャフト６３ｅ、６３ｆを中心として回転する。主軸１ａとシャフト６３ｅとの間には第１減速比Ｋ１の減速機構６５ｅが設けられる。シャフト６３ｅとシャフト６３ｆとの間には第２減速比Ｋ２の減速機構６５ｆが設けられる。減速機構６５ｅ、６５ｆは、種々の減速機構によって構成可能であり、図６の例では、平歯車によって構成されている。
【００８１】
第２回転体６２ｅは、第１回転体６２ｂに対して第１減速比Ｋ１で減速回転する。第３回転体６２ｆは、第２回転体６２ｅの回転に対して第２減速比Ｋ２で減速回転する。一例として、第１減速比Ｋ１は１／１６であり、第２減速比Ｋ２は１／１６である。つまり、主軸１ａおよび第１回転体６２ｂが１６回転するとき第２回転体６２ｅは１回転し、第２回転体６２ｅが１６回転するとき、第３回転体６２ｆは１回転する。換言すると、第３回転体６２ｆが１回転するとき、第２回転体６２ｅは１６回転し、主軸１ａおよび第１回転体６２ｂは２５６回転する。
【００８２】
図８に示すように、各回転体の回転中心に対応する箇所には中心マーク６２ｍが設けられている。中心マーク６２ｍは、各回転体が回転しても中心マーク６２ｍが示す中心位置が移動しないように形成されている。中心マーク６２ｍは、十字形状や円形状など、中心位置を特定可能な形状に形成される。図８の例では、中心マーク６２ｍは十字形状を有する。各回転体は、金属などの無機材料や樹脂などの有機材料など種々の材料から形成することができる。
【００８３】
バックボード６４は、撮像部７２から視て各回転体の背景部材として機能する。特に、バックボード６４は、各回転体をはっきりと撮像することを可能にする。バックボード６４は、ＹＺ平面に沿って延在しＸ軸方向に薄い板状の部材である。主軸１ａは、バックボード６４の中心部に設けられた開口を貫通している。バックボード６４は、その外周がハウジング９０に固定される。バックボード６４の撮像部７２側の面６４ｄは、白または黒などの単色に塗装されている。バックボード６４は、金属などの無機材料や樹脂などの有機材料など種々の材料から形成することができる。第２実施形態では、バックボード６４は、ステンレス鋼などの金属材料で形成されている。
【００８４】
図８に示すように、バックボード６４の面６４ｄには基準マーク６４ｅが設けられる。基準マーク６４ｅは、バックボード６４の基準位置を示すマークとして機能する。撮像部７２は各回転体と基準マーク６４ｅとを一体に撮像する。特に、基準マーク６４ｅは、撮像部７２が各回転体と一体に撮像可能な位置に設けられる。基準マーク６４ｅは、回転中心１ｂから半径方向外側に離れた位置に１つまたは複数設けられる。基準マーク６４ｅが複数設けられる場合は、周方向に離間して配置されてもよい。図８の例では、周方向に等間隔に配置された２個の基準マーク６４ｅが設けられている。基準マーク６４ｅは、印刷や刻印などの工程によって形成することができる。
【００８５】
光源部７６は、各回転体に光７６ｂを照射する。光源部７６は、種々の原理に基づく光源手段を備えることができる。第２実施形態では、光源部７６は、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)を備えている。光７６ｂは、赤外光、可視光、紫外光の何れであってもよいが、第２実施形態では赤外光である。光源部７６には、光７６ｂを各回転体に集めるためのリフレクタ７６ｊが設けられている。
【００８６】
撮像部７２は、各回転体を一体に撮像するように構成されている。撮像部７２は、撮像素子７２ｂと、基板７２ｄと、を含む。撮像素子７２ｂは、各回転体を撮像するイメージセンサ機能を有する。撮像素子７２ｂとしては、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどのイメージセンサを用いることができる。撮像素子７２ｂは、軸方向に垂直なＹＺ平面に沿って延在する半導体チップ上に形成される。撮像素子７２ｂは、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に配列される単位セルを有する。基板７２ｄは、撮像素子７２ｂを支持するプリント基板である。撮像部７２は撮像結果を処理部８０に出力する。
【００８７】
光学部７４は、撮像部７２の撮像素子７２ｂに各回転体の像を結ぶ。光学部７４は、例えば、各回転体と撮像部７２の撮像素子７２ｂとの間に配置されるレンズであってもよい。光学部７４は、撮像部７２に組み込まれていてもよい。
【００８８】
ハウジング９０は、各回転体と、バックボード６４と、光源部７６と、撮像部７２と、光学部７４と、処理部８０と、を支持するとともにこれらの周囲を包囲する。ハウジング９０は、例えば、軸方向に延在する円筒や角筒などの中空筒状の筒状部９０ｂを含む。筒状部９０ｂの軸方向の両端部に中空部分を覆う側壁９０ｃ、９０ｄが設けられている。モータ１側の側壁９０ｃには、主軸１ａが通るための軸孔が設けられる。ハウジング９０は、例えば、種々の樹脂材料から形成することができる。
【００８９】
次に処理部８０について説明する。図７に示す処理部８０の各ブロックは、ハードウエア的には、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）をはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。
【００９０】
処理部８０は、撮像結果取得部８０ｂと、回転角特定部８０ｃと、関係テーブル８０ｆと、第１回転数特定部８０ｓと、第２回転数特定部８０ｍと、回転量特定部８０ｅと、出力部８０ｄと、を含む。処理部８０は、ひとつまたはＩＣチップ上に集積されてもよい。このＩＣチップは、基板７２ｄの撮像素子７２ｂと同じ面に固定されてもよい。処理部８０は、基板７２ｄの撮像素子７２ｂとは反対側の面に固定されてもよい。処理部８０と撮像素子７２ｂとは一体のパッケージ内に埋め込まれてもよい。処理部８０と撮像素子７２ｂとは、一体のＩＣチップ内に集積されてもよい。
【００９１】
撮像結果取得部８０ｂは、撮像部７２からその撮像結果７２ｅを取得し、画像情報８０ｊとして回転角特定部８０ｃに出力する。回転角特定部８０ｃは、画像情報８０ｊに応じて各回転体の回転角を特定する。特に、回転角特定部８０ｃは、関係テーブル８０ｆを参照して、画像情報８０ｊに応じて、第１回転体６２ｂの回転角θｓと、第２回転体６２ｅの回転角θｍと、第３回転体６２ｆの回転角θｈを特定する。処理部８０において、回転角θｓ、θｍ、θｈは数値として扱われる。回転角θｓ、θｍ、θｈを総括するときは、各回転角という。
【００９２】
関係テーブル８０ｆは、撮像素子７２ｂの各画素のＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置と各回転角との対応関係をテーブル化して内蔵している。回転角特定部８０ｃは、各回転体の棒状体の先端部のエッジに対応する画素のＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置をキーとして関係テーブル８０ｆを参照してテーブル処理により、各回転角を特定することができる。
【００９３】
第１回転数特定部８０ｓは、回転角θｓ、θｍに応じて第１回転体６２ｂの回転数Ｒｓを特定する。第２回転数特定部８０ｍは、回転角θｍ、θｈに応じて第２回転体６２ｅの回転数Ｒｍを特定する。回転量特定部８０ｅは、特定された回転数Ｒｓ、Ｒｍと回転角θｓとに応じて第１回転体６２ｂの複数回転にわたる回転量θａを特定する。回転量θａは、式１５によって特定することができる。
（式１５）・・θａ＝３６０×（Ｒｍ／Ｋ１＋Ｒｓ）＋θｓ
出力部８０ｄは、特定された回転量θａを所望の形式の出力信号８０ａに変換して出力する。
【００９４】
次に、このように構成された第２実施形態に係る角度検出装置２００の動作を説明する。図９は、角度検出装置２００の動作の一例を示すフローチャートである。図９は、撮像結果７２ｅから主軸１ａの回転量を特定して出力信号８０ａとして出力する処理Ｓ１４０を示している。
【００９５】
処理Ｓ１４０を開始したら、処理部８０は、各回転体を一体に撮像するように撮像部７２を制御する（ステップＳ１４２）。
【００９６】
各回転体を撮像したら、処理部８０は、撮像結果取得部８０ｂにより撮像部７２から撮像結果７２ｅを取得する（ステップＳ１４４）。
【００９７】
撮像結果７２ｅを取得したら、処理部８０は、回転角特定部８０ｃにより、画像情報８０ｊから各回転体の回転角を特定する（ステップＳ１４６）。
【００９８】
各回転角を特定したら、処理部８０は、第１回転数特定部８０ｓにより、回転角θｓ、θｍに応じて第１回転体６２ｂの回転数Ｒｓを特定する（ステップＳ１４８）。
【００９９】
回転数Ｒｓを特定したら、処理部８０は、第２回転数特定部８０ｍにより、回転角θｍ、θｈに応じて第２回転体６２ｅの回転数Ｒｍを特定する（ステップＳ１５０）。
【０１００】
ステップＳ１４８の処理には、第１実施形態で説明した第１回転数特定処理である処理Ｓ１００を適用することができる。ステップＳ１５０の処理には、第１実施形態で説明した第２回転数特定処理である処理Ｓ１２０を適用することができる。これらを適用する場合、第１回転体２０を第１回転体６２ｂと、第２回転体２２を第２回転体６２ｅと、第３回転体２４を第３回転体６２ｆと、第１減速比Ｇ１（＝１／６０）を第１減速比Ｋ１（＝１／１６）と、第２減速比Ｇ２（＝１／１２）を第２減速比Ｋ２（＝１／１６）と、読み替える。
【０１０１】
回転数Ｒｍを特定したら、処理部８０は、回転量特定部８０ｅにより、第１回転体６２ｂの回転量θａを特定する（ステップＳ１５２）。
【０１０２】
回転量θａを特定したら、処理部８０は、出力部８０ｄにより、回転量θａを出力信号８０ａに変換して出力する（ステップＳ１５４）。
【０１０３】
ステップＳ１５４を実行したら、処理部８０は、処理をステップＳ１４２の先頭に戻し、ステップＳ１４２〜Ｓ１５４を繰り返す。なお、この処理Ｓ１４０はあくまでも一例であり、他のステップを追加したり、一部のステップを削除したり、ステップの順序を変更したりすることも可能である。
【０１０４】
このように構成された第２実施形態に係る角度検出装置２００は、第１実施形態と同様の作用・効果を奏する。加えて、角度検出装置２００は以下の作用・効果を奏する。
【０１０５】
第２実施形態に係る角度検出装置２００は、第１回転体６２ｂと、第１回転体６２ｂの回転に従って第１減速比Ｋ１で減速回転する第２回転体６２ｅと、第１回転体６２ｂおよび第２回転体６２ｅを一体に撮像する撮像部７２と、撮像部７２の撮像結果７２ｅに応じて第１回転体６２ｂの回転角θｓおよび第２回転体６２ｅの回転角θｍを特定するとともに、特定された第１回転体６２ｂの回転角θｓと、第１減速比Ｋ１と、特定された回転角θｍと、に応じて回転数Ｒｓを特定する処理部８０と、を備え、処理部８０は、特定された第１回転体６２ｂの回転角および第１減速比Ｋ１に応じて決定される数値である下限値および上限値と、特定された第２回転体６２ｅの回転角θｍと、に応じて回転数Ｒｓを特定するための特定条件を動的に変化させながら回転数Ｒｓを特定する。この構成によれば、撮像結果７２ｅに応じて回転数Ｒｓが特定されるので、部品点数を削減することができ、構造を簡略化することができる。角度検出装置２００では、回転角θｍが境界値の近傍である場合に、回転数Ｒｓの特定結果の変動を抑制することができる。このため、角度検出装置２００では、回転数Ｒｓの検出精度を高めることが可能であり、外力、振動、バックラッシュなどの外乱への耐性を高めることができる。角度検出装置２００では、第１回転体６２ｂ及び第２回転体６２ｅの取り付け誤差の許容範囲が広く、その分製造が容易になる。
【０１０６】
上述した各実施形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。
【符号の説明】
【０１０７】
１０・・第１駆動歯車、  １１・・第１変速機構、  １２・・第１従動歯車、  １４・・第２駆動歯車、  １５・・第２変速機構、  １６・・第２従動歯車、  ２０・・第１回転体、  ２２・・第２回転体、  ２４・・第３回転体、  ４０・・処理部、  ４０ｐ・・第１回転数特定部、  ４０ｑ・・第２回転数特定部、  ４０ｓ・・回転角取得部、  ６２ｂ・・第１回転体、  ６２ｅ・・第２回転体、  ６２ｆ・・第３回転体、  ６５ｅ・・減速機構、  ６５ｆ・・減速機構、  ７２・・撮像部、  ７４・・光学部、  ７６・・光源部、  ８０・・処理部、  ９０・・ハウジング、  １００、２００・・角度検出装置
【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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