(57)【要約】【課題】安価で、かつ高精度な角度検出が可能な位置検出装置を提供する。【解決手段】位置検出装置１は、軸心１０Ａを中心に回転可能な主軸１０に設けられ、主軸１０とともに回転する主歯車２１と、主歯車２１に連結され、主歯車２１と異なる歯数を有し、かつ互いに異なる歯数の２つ以上の副歯車２２，２３と、２つ以上の副歯車２２，２３のそれぞれに設けられ、各副歯車２２，２３の回転角を検出する磁気角度センサー２６，２７と、主軸１０に設けられ、主軸１０とともに回転する第一偏光板３１と、第一偏光板３１に対向する位置で、かつ、偏光角度が互いに４５°間隔で異なる対向偏光板３２，３３と、第一偏光板３１及び各対向偏光板３２，３３に対して光を照射する光源部３４と、光源部３４から照射され、第一偏光板３１及び対向偏光板３２，３３を透過した光を検出する受光部３５，３６と、を備えた。【選択図】図２
2017106839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心を中心に回転可能な主軸に設けられ、前記主軸とともに回転する主歯車と、
前記主歯車に連結され、前記主歯車と異なる歯数を有し、かつ互いに異なる歯数の２つ以上の副歯車と、
前記２つ以上の副歯車のそれぞれに設けられ、各副歯車の回転角を検出する磁気角度センサーと、
前記主軸に設けられ、前記主軸とともに回転する偏光板と、
前記偏光板に対向する領域内で、それぞれ異なる位置に設けられ、偏光方向が互いに４５°間隔でずれた２つ以上の対向偏光板と、
前記偏光板及び前記対向偏光板に対して光を照射する光源部と、
前記光源部から照射され、前記偏光板及び前記対向偏光板を通過した光を検出する光検出部と、
を備えたことを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の位置検出装置において、
前記主歯車の歯数は偶数であり、
前記主歯車の歯数の１／２と、前記２つ以上の副歯車のそれぞれの歯数とは、互いに素となる
ことを特徴とする位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造物の製造や測定等を行う産業装置では、アーム等の駆動部品を精度よく駆動させる必要がある。この際、駆動部品を回転駆動させる場合、駆動部品の位置を検出する、つまり、回転角度を精度よく検出することで、駆動部品の回転駆動精度の向上を図ることができる。
このような駆動部品の回転角度（例えばモーター主軸の回転角）を検出する場合、一般にロータリーエンコーダーが用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のロータリーエンコーダーは、磁気式のアブソリュート型ロータリーエンコーダーである。このロータリーエンコーダーでは、主軸に設けられる第一歯車と、第一歯車に噛合される第二歯車と、第一歯車に噛合される第三歯車を有し、各歯車の歯数が互いの素の関係となっており、各歯車に磁気式の回転角センサー（レゾルバ）が設けられている。このロータリーエンコーダーでは、レゾルバにより検出される各歯車の回転角に基づいて、歯車の噛合状態を検出することで、主軸の回転角を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−２３９６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載のような磁気式のロータリーエンコーダーでは、磁気ヒステリシスや温度ドリフトの影響を受けるため、測定精度には限界がある。
一方、ロータリーエンコーダーとして、光学式のアブソリュート型エンコーダーがある。このような光学式のロータリーエンコーダーでは、絶対値検出量のアブソリュートパターンが形成された光ディスクを主軸に設け、光源部からの光を当該光ディスクに照射して、その反射光又は透過光を検出することで、回転角度を検出する。このような光学式のアブソリュート型ロータリーエンコーダーでは、高精度な角度検出が可能となるが、光ディスクに複雑なアブソリュートパターンを形成する必要があって、イニシャルコストがかかり、高価であるとの課題がある。
【０００６】
本発明は、安価で、かつ高精度な角度検出が可能な位置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】
【０００７】
本発明に係る一適用例の位置検出装置は、軸心を中心に回転可能な主軸に設けられ、前記主軸とともに回転する主歯車と、前記主歯車に連結され、前記主歯車と異なる歯数を有し、かつ互いに異なる歯数の２つ以上の副歯車と、前記２つ以上の副歯車のそれぞれに設けられ、各副歯車の回転角を検出する磁気角度センサーと、前記主軸に設けられ、前記主軸とともに回転する偏光板と、前記偏光板に対向する領域内で、それぞれ異なる位置に設けられ、偏光方向が互いに４５°間隔でずれた２つ以上の対向偏光板と、前記偏光板及び前記対向偏光板に対して光を照射する光源部と、前記光源部から照射され、前記偏光板及び前記対向偏光板を通過した光を検出する光検出部と、を備えたことを特徴とする。
ここで、本発明において、２つ以上の副歯車が主歯車に連結されるとは、２つ以上の副歯車が主歯車に対して直接噛合される構成の他、主歯車に他の歯車が噛合され、この他の歯車に対して副歯車が噛合される構成等としてもよい。また、主歯車に２つ以上の副歯車の１つ（第一の副歯車）が噛合され、この第一の副歯車に他の副歯車が噛合される構成などとしてもよい。
【０００８】
本適用例の位置検出装置は、主軸の絶対回転角度を検出する位置検出装置であり、この位置検出装置では、主軸に設けられた主歯車と、主歯車に噛合する複数の副歯車と、各副歯車の回転角を検出する磁気角度センサーとにより、第一エンコーダーが構成される。また、主軸に設けられた偏光板と、偏光板に対向する複数の対向偏光板と、光源部と、光検出部とにより、光学式の第二エンコーダーが構成される。
このような本適用例の位置検出装置では、第一エンコーダーにより主軸が何回転したかを検出することが可能となる。一方、この第一エンコーダーでは、回転回数検出部として磁気式センサーを用いると、例えば磁気ヒステリシスや温度ドリフトの影響を受けることになり、回転角度まで精度よく検出することは困難となる。
【０００９】
これに対して、本適用例では、更に、第二エンコーダーが設けられており、この第二エンコーダーは、光源部から偏光板、対向偏光板を通過するように光を出射し、偏光板及び対向偏光板を透過した光を光検出部で検出する。また、対向偏光板は、２つ以上設けられ、その偏光角が互いに４５°ずれて（傾斜して）おり、各対向偏光板を通過した光がそれぞれ光検出部で検出される。このような第二エンコーダーでは、一方の対向偏光板を通過した光と、他方の対向偏光板とを通過した光との位相が４５°ずれるので、これらの光の光量の組合せから主軸の初期位置に対する相対回転角度を精度よく検出することが可能となる。
しかしながら、第二エンコーダーは、主軸の初期位置に対する相対回転角度を検出可能であるが、絶対回転角度を検出することはできない。これに対して、本適用例では、第一エンコーダーによって主軸の絶対回転回数を求めることができるので、第一エンコーダーと第二エンコーダーとの検出結果を加算することで、磁気ヒステリシスや温度ドリフトの影響を除外した、高精度な絶対回転角度の検出が可能となる。
また、第一エンコーダーとして、安価で、かつ、簡素な構成の磁気角度センサーを用い、第二エンコーダーとして、アブソリュートパターンが形成される光ディスク等を用いず、安価な偏光板を用いているので、位置検出装置の低コスト化を図ることができる。
【００１０】
本適用例の位置検出装置において、前記主歯車の歯数は偶数であり、前記主歯車の歯数の１／２と、前記２つ以上の副歯車のそれぞれの歯数とは、互いに素となることが好ましい。
ところで、例えば特許文献１に記載のような、従来の磁気式のアブソリュートエンコーダーでは、各歯車が１回転の回転を何度繰り返したかを検出するものであり、各歯車の歯数が互いに素となる。一方で、第二エンコーダーは、主軸の半回転以内の相対回転角度を検出する。よって、従来の磁気式のアブソリュートエンコーダーと、第二エンコーダーとを組み合わせても、高精度な絶対回転角度の検出ができない。
これに対して、本適用例では、第一エンコーダーにおける主歯車の歯数が偶数（２ａ）であり、２つ以上の副歯車の歯数（ｂ，ｃ）が、主歯車の歯数と異なり（ｂ≠２ａ，ｃ≠２ａ）、かつ、ａ，ｂ，ｃが互いに素の関係となっている。このような構成では、主軸の半回転単位で、回転数を検出することができる。よって、第一エンコーダーにて検出された主軸の半回転単位の回転回数と、第二エンコーダーにて検出される半回転以内の相対回転角度とを加算すれば、高精度に絶対回転角度を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る一実施形態の位置検出装置の概略構成を示す平面図。
【図２】本実施形態の位置検出装置の概略構成を示す側面図。
【図３】本実施形態の位置検出装置を用いた位置検出方法を示すフローチャート。
【図４】本実施形態の第二データの一例を示す図。
【図５】本発明の一変形例における第二データの例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る一実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る位置検出装置１の概略構成を示す平面図であり、図２は、位置検出装置１の側面図である。
図１において、位置検出装置１は、主軸１０の絶対回転角度（初期位置からの回転角度）を検出するアブソリュート型のロータリーエンコーダーである。このような位置検出装置１は、産業機械（例えばスカラーロボット）等における回転機構に対して取り付けられ、回転機構の位置を検出する。例えば、産業機械の駆動アームの位置を検出する場合、駆動アームの駆動軸を主軸１０とし、駆動軸に対して本実施形態の位置検出装置１を取り付ける。この場合、駆動軸の絶対回転角度を検出することで駆動アームの位置（例えばアーム角度等）を検出することが可能となる。
そして、この位置検出装置１は、図１及び図２に示すように、第一エンコーダー２と、第二エンコーダー３と、制御部４（図２参照）と、を備える。
【００１３】
［第一エンコーダー２の構成］
第一エンコーダー２は、主歯車２１と、第一副歯車２２と、第二副歯車２３と、第一副歯車２２に設けられた第一磁石２４と、第二副歯車２３に設けられた第二磁石２５と、第一副歯車２２に対向して設けられた第一磁気角度センサー２６と、第二副歯車２３に対向して設けられた第二磁気角度センサー２７と、を備えている。
【００１４】
主歯車２１は、主軸１０の例えば一端部に固定されており、主軸１０とともに、主軸１０の軸心１０Ａを中心に回転可能となる。なお、図１，２では、主軸１０の端部に主歯車２１が固定される例を示すが、これに限定されず、例えば主軸１０の中間位置に主歯車２１が固定されていてもよい。
【００１５】
第一副歯車２２は、主軸１０と平行な軸２２１を中心に回転可能に設けられ、主歯車２１に噛合し、主歯車２１の回転に連動して回転する。
第二副歯車２３も、第一副歯車２２と同様に、主軸１０と平行な軸２３１を中心に回転可能に設けられ、主歯車２１に噛合して、主歯車２１の回転に連動して回転する。
ここで、主歯車２１の歯数は偶数（２ａ）である。また、第一副歯車２２の歯数ｂ、第二副歯車２３の歯数ｃは、それぞれ異なる歯数であり、かつ主歯車２１とも異なる歯数となる（ｂ≠２ａ，ｃ≠２ａ，ｂ≠ｃ）。また、主歯車２１の歯数２ａの１／２と、第一副歯車２２の歯数ｂと、第二副歯車２３の歯数ｃとは、互いに素の関係となっている（ａ，ｂ，ｃが互いに素）。
なお、図１及び図２では、第一副歯車２２及び第二副歯車２３が位置直線上に並ぶ配置を例示したが、これに限定されず、例えば、平面視において、第一副歯車２２及び主軸１０の中心を結ぶ直線と、主軸１０及び第二副歯車２３の中心を結ぶ直線とが１８０°以外の角度で交差していてもよい。
【００１６】
第一磁石２４は、第一副歯車２２に設けられた径方向磁石であり、径方向に沿った一方側と他方側とで異なる磁極を有する。第二磁石２５も同様であり、第二副歯車２３に設けられた径方向磁石であって、径方向に沿った一方側と他方側とで異なる磁極を有する。
第一磁気角度センサー２６は、第一磁石２４に対向した３６０°角度検出センサーであり、第一磁石２４の磁力線の向きから第一副歯車２２の回転角度を検出する。第二磁気角度センサー２７は、第二磁石２５に対向した３６０°角度検出センサーであり、第二磁石２５の磁力線の向きから第二副歯車２３の回転角度を検出する。
【００１７】
［第二エンコーダー３の構成］
次に、第二エンコーダー３について説明する。
第二エンコーダー３は、主軸１０に固定された第一偏光板３１と、第一偏光板３１に対向して設けられる第二偏光板３２（本発明の対向偏光板に相当）と、第三偏光板３３（本発明の対向偏光板に相当）と、光源部３４と、第一受光部３５（本発明の光検出部に相当）と、第二受光部３６（本発明の光検出部に相当）と、を備えている。なお、図２では、図面の見易さを考慮して、第一エンコーダー２の主歯車２１、第一副歯車２２、及び第二副歯車２３の並び方向に対する、第二エンコーダー３の第二偏光板３２、第三偏光板３３、光源部３４、第一受光部３５、及び第二受光部３６の配置方向及び配置位置を、図１とは異ならせている。第一エンコーダー２に対する第二エンコーダー３の配置位置としては、図１や図２の形態に限定されず、例えば、図１に示すような平面視において、第一副歯車２２と重なる位置に第二偏光板３２、第三偏光板３３、光源部３４、第一受光部３５、及び第二受光部３６が配置されていてもよい。
【００１８】
第一偏光板３１は、主軸１０の軸心１０Ａに対して、直交する平面形状を有し、入射光を直線偏光に変換する偏光板である。この第一偏光板３１は、主軸１０の回転により、主軸１０とともに軸心１０Ａを中心に回転する。
【００１９】
第二偏光板３２は、入射光を直線偏光に変換する偏光板であり、図１に示すように、軸心１０Ａの軸方向から平面視で、第一偏光板３１と重なる領域内に設けられている。
第三偏光板３３は、入射光を直線偏光に変換する偏光板であり、図１に示すように、平面視で、第一偏光板３１と重なる領域内で、第二偏光板３２とは異なる位置に設けられている。
ここで、第二偏光板３２の偏光方向と、第三偏光板３３の偏光方向とは、４５°間隔でずれている。つまり、第三偏光板３３の偏光方向は、第二偏光板３２の偏光方向に対して４５°だけ傾斜している。
なお、第二偏光板３２及び第三偏光板３３の配置位置としては、図１に示すような平面視において、第一偏光板３１と重なる領域内であればいかなる位置であってもよい。
【００２０】
光源部３４は、例えば第一偏光板３１の、第二偏光板３２や第三偏光板３３に対向する面とは反対側の面に対向して設けられている。この光源部３４は、図１に示すように、平面視において、第二偏光板３２及び第三偏光板３３と重なる位置に設けられ、第一偏光板３１に向かって光を照射する。
なお、図１及び図２では、１つの光源部３４が設けられる例を示しているが、平面視において、第二偏光板３２と重なる位置、及び、第三偏光板３３と重なる位置にそれぞれ光源部が設けられる構成などとしてもよい。
【００２１】
第一受光部３５は、図１に示すように、平面視において、第二偏光板３２と重なる位置で、かつ、図２に示すように、第二偏光板３２の第一偏光板３１側とは反対側に対向して配置されている。第一受光部３５は、光源部３４から第一偏光板３１及び第二偏光板３２を透過した光を検出する。
同様に、第二受光部３６は、平面視において、第三偏光板３３と重なる位置で、かつ、第三偏光板３３の第一偏光板３１側とは反対側に対向して配置されている。第二受光部３６は、光源部３４から第一偏光板３１及び第三偏光板３３を透過した光を検出する。
【００２２】
なお、本実施形態では、光源部３４からの光を、第一偏光板３１、第二偏光板３２（第三偏光板３３）の順に透過させて第一受光部３５（第二受光部３６）で受光させる構成を例示するが、光源部３４と、第一受光部３５及び第二受光部３６との位置を逆転させてもよい。
また、第一偏光板３１と、第二偏光板３２（第三偏光板３３）とを透過した光を第一受光部３５（第二受光部３６）で受光させる構成を例示するが、第一受光部３５（第二受光部３６）は、第一偏光板３１及び第二偏光板３２（第三偏光板３３）を通過した光を受光できればよい。よって、例えば、第一偏光板３１を透過し、第二偏光板３２（第三偏光板３３）で反射された光を受光する構成などとしてもよい。
【００２３】
［制御部４の構成］
制御部４は、第一エンコーダー２の各磁気角度センサー２６，２７、第二エンコーダー３の各受光部３５，３６に接続され、第一エンコーダー２や第二エンコーダー３から出力される検出信号に基づいて、主軸１０の絶対回転角度を算出する。
また、制御部４としては、光源部３４に接続され、光源部３４の点灯及び消灯の制御を行ってもよい。
【００２４】
制御部４は、図２に示すように、記憶部４１と、演算部４２と、を備えている。
記憶部４１は、例えばメモリー等の記憶回路により構成されており、絶対回転角度を算出するための各種データを記憶する。なお、演算部４２により実行させる各種プログラムが記憶されていてもよい。記憶部４１に記憶される各種データとしては、例えば、第一エンコーダー２からの検出信号に基づいて主軸１０の絶対回転回数を算出するための第一データ、第二エンコーダー３からの検出信号に基づいて主軸１０の回転角度を算出するための第二データ等が挙げられる。
第一データは、各磁気角度センサー２６，２７にて検出される各副歯車２２，２３の回転角度と、主軸１０の回転数との関係を示すデータである。
第二データは、各受光部３５，３６からの検出信号と、主軸１０の回転角度との関係を示すデータである。
なお、これらの第一データ及び第二データの詳細な説明は、後述する。
【００２５】
演算部４２は、例えば演算回路等により構成されており、第一エンコーダー２や第二エンコーダー３から入力された信号に基づいて、主軸１０の絶対回転角度を算出する。具体的には、演算部４２は、回転数算出手段４２１と、角度算出手段４２２と、絶対回転角度算出手段４２３と、を備える。なお、演算部４２は、これらの各手段４２１，４２２，４２３として機能するＩＣチップ等の回路（ハードウェア）を備える構成としてもよく、中央演算回路を備え、記憶部４１から各種プログラム（ソフトウェア）を読み出し実行することで、中央演算回路を各手段４２１，４２２，４２３として機能させてもよい。
【００２６】
回転数算出手段４２１は、第一エンコーダー２の第一磁気角度センサー２６及び第二磁気角度センサー２７からの検出信号に基づいて、主軸１０が、初期位置から何回半回転されているか（絶対半回転回数）を算出する。
角度算出手段４２２は、主軸１０が初期位置又は半回転された位置から、０°から１８０°の範囲で、何°回転されているか（相対回転角度）を算出する。
絶対回転角度算出手段４２３は、回転数算出手段４２１により算出された絶対半回転回数と、角度算出手段４２２により算出された相対回転角度とに基づいて、主軸１０の絶対回転角度を算出する。
なお、各手段４２１，４２２，４２３の詳細な動作は後述する。
【００２７】
［位置検出装置１による位置検出方法（主軸１０の回転角検出方法）］
次に、位置検出装置１を用いた位置検出方法、つまり、主軸１０の回転角の検出方法について説明する。
図３は、本実施形態の位置検出装置１を用いた位置検出方法を示すフローチャートである。
本実施形態の位置検出装置１では、第一エンコーダー２からの検出信号に基づいて、主軸１０が初期位置（基準位置）から半回転した回数（絶対半回転回数）を求める（ステップＳ１〜ステップＳ２：絶対半回転回数算出処理）。また、第二エンコーダー３からの検出信号に基づいて、主軸１０が初期位置に対して、０°から１８０°の範囲で何°回転しているかを求める（ステップＳ３〜ステップＳ４：相対回転角算出処理）。その後、ステップＳ５において、算出された絶対半回転回数及び相対回転角に基づいて、絶対回転角度を算出する（絶対回転角度算出処理）。なお、本実施形態では、絶対半回転回数算出処理の後、相対回転角算出処理を実施しているが、相対回転角算出処理の後、絶対半回転回数算出処理を実施してもよい。
以下、各処理の詳細について説明する。
【００２８】
［絶対半回転回数算出処理］
絶対半回転回数算出処理では、回転数算出手段４２１は、先ず、ステップＳ１に示すように、第一磁気角度センサー２６及び第二磁気角度センサー２７から出力される検出信号を取得する。この後、回転数算出手段４２１は、取得した検出信号と、記憶部４１に記憶されている第一データとに基づいて、主軸１０の絶対半回転回数を算出（取得）する。
【００２９】
磁気角度センサー２６、２７は、磁気ヒステリシスや温度ドリフトの影響により、検出精度が低下する場合がある。また、第一エンコーダー２では、主軸１０の絶対半回転回数を検出できればよいため、各副歯車２２，２３の正確な回転角度を検出する必要がない。そこで、本実施形態では、第一エンコーダー２の第一副歯車２２の回転角と、第二副歯車２３の回転角との組み合わせに基づいて、主軸１０（主歯車２１）の半回転回数を算出する。上述したように、主歯車２１の歯数２ａの１／２と、第一副歯車２２の歯数ｂと、第二副歯車２３の歯数ｃとは、互いに素の関係となる。この場合、主歯車２１が半回転する毎の第一副歯車２２の回転角と、第二副歯車２３の回転角との組み合わせは、ｂ×ｃ通りとなる。
【００３０】
以下、主歯車２１の歯数が６であり、第一副歯車２２の歯数が４、第二副歯車２３の歯数が５である場合を例に、第一データをより詳細に説明する。
第一副歯車２２は、歯数が４であるため、主歯車２１により１歯分回転されると、９０°回転されることになる。ここで、実際には、第一磁気角度センサー２６から第一副歯車２２の回転角に応じた信号レベルの検出信号が出力されるが、説明の便宜上、第一磁気角度センサー２６により検出される第一副歯車２２の回転角が、初期位置を中心に±４５°の範囲である場合に「０」、１歯分回転した際（初期位置から４５°以上１３５°未満の回転角の場合）に「１」、２歯分回転した際（初期位置から１３５°以上２２５°未満の回転角の場合）に「２」、３歯分回転した際（初期位置から２２５°以上３１５°未満の回転角の場合）に「３」が出力されるものとする。第一副歯車２２が４歯分回動すると初期位置に戻るため、「０」が出力される。
同様に、第二磁気角度センサー２７から出力される信号として、第二副歯車２３が初期位置に位置する際（初期位置を中心に±３６°）に「０」、１歯分回転した際（初期位置から３６°以上１０８°未満の回転角の場合）に「１」、２歯分回転した際（初期位置から１０８°以上１８０°未満の回転角の場合）に「２」、３歯分回転した際（初期位置から１８０°以上２５２°未満の回転角の場合）に「３」、４歯分回転した際（初期位置から２５２°以上３２４°未満の回転角の場合）に「４」が出力されるものとする。第二副歯車２３が５歯分回動すると初期位置に戻るため、「０」が出力される。
上記の例では、主歯車２１が回転していない（初期位置に位置する）状態で、第一磁気角度センサー２６及び第二磁気角度センサー２７から、「０」が出力される。また、主歯車２１が半回転する毎に、第一磁気角度センサー２６から、「３」、「２」、「１」、「０」の順番で出力され、第二磁気角度センサー２７から、「３」、「１」、「４」、「２」、「０」の順番で出力される。つまり、主軸１０の半回転の回数と、第一磁気角度センサー２６からの信号と、第二磁気角度センサー２７からの信号との組み合わせは、以下の表１にようになる。
【００３１】
【表１】
2017106839.tif 000003
【００３２】
よって、表１に示すように、主軸１０が半回転する毎の、第一磁気角度センサー２６及び第二磁気角度センサー２７から出力される検出信号の組合せは、２０パターン（第一副歯車２２の歯数「４」×第二副歯車２３の歯数「５」）存在する。
本実施形態では、記憶部４１には、上記表１に示すような第一データが記憶されており、ステップＳ１において、第一磁気角度センサー２６及び第二磁気角度センサー２７からの検出信号が取得されると、ステップＳ２において、回転数算出手段４２１は、この第一データに基づいて、主軸１０の絶対半回転回数を取得する。例えば、第一磁気角度センサー２６の検出信号が「３」であり、第二磁気角度センサー２７の検出信号が「１」である場合、主軸１０の絶対半回転回数は、「１７」となり、主軸１０が８．５回転していることを意味する。つまり、回転数算出手段は、表１に示すような第一データに基づいて、絶対半回転回数を「１７」として取得する。
なお、上記表１では、ａ＝３、ｂ＝４、ｃ＝５の例を示すが、より多くの半回転回数を求める場合では、第一副歯車２２及び第二副歯車２３の歯数ｂ，ｃを増やせばよく、ｂ×ｃ通りの組合せ分の絶対半回転回数を検出することが可能となる。
【００３３】
［相対回転角算出処理］
ところで、上記のような第一エンコーダー２の検出信号は、磁気ヒステリシスや、温度ドリフトの影響を受けるため、高精度な角度検出には不向きとなる。このため、本実施形態の位置検出装置１では、上述したように、相対回転角算出処理を実施して、主軸１０の初期位置に対する相対回転角度を算出する。
【００３４】
具体的には、角度算出手段４２２は、先ず、ステップＳ３において、第一受光部３５及び第二受光部３６からの検出信号を取得する。この後、角度算出手段４２２は、ステップＳ４において、これらの検出信号と、記憶部４１に記憶された第二データとに基づいて、相対回転角度を算出する。
【００３５】
図４は、第二データの一例を示す図であり、横軸は、主軸１０の回転角を示し、縦軸は、検出信号の信号レベル（相対信号レベル）を示している。なお、図４では、説明の便宜上、初期位置を０°としているが、これに限定されず、例えば、図４の９０°位置が初期位置であってもよい。
【００３６】
第二データには、図４に示すように、第一受光部３５からの検出信号（第一検出信号Ａ）と、第二受光部３６からの検出信号（第二検出信号Ｂ）の各信号レベルと、主軸１０の回転角度との関係が記録されている。
つまり、上述したように、第二偏光板３２及び第三偏光板３３は、透過される光の偏光方向が互いに４５°ずれている。このため、図４に示すように、第一検出信号Ａと、第二検出信号Ｂとは、位相が４５°ずれた信号波形で出力される。よって、０°から１８０°の間で、第一検出信号Ａと第二検出信号Ｂとの関係を第二データとして記憶部４１に記憶しておくことで、角度算出手段４２２は、この第二データと、各受光部３５，３６からの検出信号Ａ，Ｂとに基づいて、主軸１０の相対回転角度を算出することが可能となる。
【００３７】
［絶対回転角度算出処理］
上述したような、絶対半回転回数算出処理及び相対回転角算出処理の後、絶対回転角度算出手段４２３は、ステップＳ５の絶対回転角度算出処理を実施する。
具体的には、絶対回転角度算出手段４２３は、絶対半回転回数処理により算出された絶対半回転回数を「Ｘ」、相対回転角算出処理により算出された相対角度を「Ｙ」として、絶対回転角度「Ｚ」を、下記式（１）により算出する。
Ｚ＝１８０×Ｘ＋Ｙ      ・・・（１）
【００３８】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態の位置検出装置１は、主軸１０に設けられた主歯車２１と、主歯車２１に噛合する第一副歯車２２及び第二副歯車２３と、第一副歯車２２の回転回数を検出する第一磁気角度センサー２６と、第二副歯車２３の回転回数を検出する磁気角度センサー２７と、を備えた第一エンコーダー２を有する。また、位置検出装置１は、主軸１０に設けられた第一偏光板３１と、第一偏光板３１に対向する第二偏光板３２と、第一偏光板３１に対向し、かつ第二偏光板３２とは異なる位置に設けられ、第二偏光板３２とは、偏光方向が４５°ずれた第三偏光板３３と、第一偏光板３１と第二偏光板３２及び第三偏光板３３とを透過する光を出射する光源部３４と、第一偏光板３１と第二偏光板３２とを透過した光を受光する第一受光部３５と、第一偏光板３１と第三偏光板３３とを透過した光を受光する第二受光部３６と、を備えた第二エンコーダー３とを有する。
【００３９】
このような位置検出装置１では、第一エンコーダー２により主軸１０の絶対半回転回数を検出し、第二エンコーダー３により、主軸１０の初期位置に対する相対回転角度を検出することができ、これらの絶対半回転回数と、相対回転角度とを用いて、主軸１０の絶対回転角度を容易に、かつ、高精度に算出することができる。
つまり、第一エンコーダー２は、磁気ヒステリシスや温度ドリフトの影響によって、高精度に絶対回転角を検出することができない。一方、第二エンコーダー３は、主軸１０の初期位置に対する相対回転角度を高精度に検出できるが、絶対回転角度を算出できない。これに対して、本実施形態では、第一エンコーダー２により、主軸１０の回転回数を求めた上で、第二エンコーダー３により高精度に算出された相対回転角度を足し合わせることで、磁気ヒステリシスや温度ドリフトの影響を抑制した高精度な絶対回転角度を算出することができる。また、アブソリュートパターンが形成された光ディスク等が不要であり、価格の低コスト化を図れる。
【００４０】
本実施形態では、主歯車２１の歯数は偶数（２ａ）であり、前記主歯車の歯数の１／２と、第一副歯車２２の歯数（ｂ）と、第二副歯車２３の歯数（ｃ）は、それぞれの歯数が異なり、かつ、ａ，ｂ，ｃが互いに素となる。これにより、第一エンコーダー２を用いて検出される絶対半回転回数と、第二エンコーダー３を用いて検出される相対回転角度とを組み合わせることができ、高精度な絶対回転角度を算出することが可能となる。
つまり、従来の磁気式のアブソリュートエンコーダーを用いる場合、主歯車の歯数と、各副歯車の歯数とが、互いに素となるように、各歯車を構成する。しかしながら、第二エンコーダー３は、初期位置からの０°から１８０°の角度範囲における相対回転角度を求めるものであるので、従来の磁気式のアブソリュートエンコーダーにより検出された回転回数に対して、第二エンコーダー３により検出された相対回転角度を加算しても、絶対回転角度を算出することができない。これに対して、本実施形態では、上記のような構成とすることで、第一エンコーダー２により、主軸１０の回転数を半回転単位で検出することが可能となり、上記式（１）を用いることで、容易に、かつ、高精度に絶対回転角度を算出することができる。
【００４１】
［変形例］
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
【００４２】
上記実施形態では、第二エンコーダー３が、本発明の対向偏光板として、２つの偏光板（第二偏光板３２及び第三偏光板３３）を備える構成を例示したが、これに限定されない。
対向偏光板としては、例えば３つ以上設けられていてもよい。例えば、３つの対向偏光板（第二偏光板、第三偏光板、第四偏光板）を用いる場合、第三偏光板の偏光方向を第二偏光板に対して４５°だけずらし、第四偏光板の偏光方向を第三偏光板に対して４５°だけずらす（第二偏光板に対して９０°ずらす（傾斜させる））。
そして、第一偏光板及び第二偏光板を透過した光を第一受光部で受光させ、第一偏光板及び第三偏光板を透過した光を第二受光部で受光させ、第一偏光板及び第四偏光板を透過した光を第三受光部で受光させる。
この場合、角度算出手段４２２は、図５に示すような第二データを用いて、相対回転角度を算出する。図５は、上記変形例に対応した第二データの一例であり、すなわち、各受光部から出力される検出信号の波形を示している。図５に示すように、相対回転角度は、各受光部からの信号の組合せパターンによってそれぞれ異なる角度となるため、図４に示した第二データと同様、高精度に相対回転角度を算出することが可能となる。また、このような構成では、３つの検出信号に基づいて相対回転角度を求める構成となるので、２つの検出信号の場合に比べて検出信号にノイズ等が重畳した場合でもその影響を抑制することができ、より高精度な相対回転角度の算出が可能となる。よって、位置検出装置による絶対回転角度の算出もより高精度に実施できる。
【００４３】
上記実施形態において、第一エンコーダー２が、さらに、主歯車２１の回転を検出する主歯車２１用の径方向磁石と、磁気角度センサーとが設けられる構成としてもよい。
【００４４】
上記実施形態において、第一エンコーダー２が、２つの副歯車２２，２３が設けられる構成を例示したが、３つ以上の副歯車が設けられる構成としてもよい。この場合、カウント可能な主軸１０の半回転回数を増やすことができる。
また、第一副歯車２２及び第二副歯車２３の双方が、主歯車２１に噛合する構成を例示したが、これに限定されない。例えば、他の歯車や他の副歯車を介して各副歯車２２，２３が主歯車２１と連結されていてもよい。
【００４５】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせることで構成してもよく、また他の構造などに適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１…位置検出装置、２…第一エンコーダー、３…第二エンコーダー、４…制御部、１０…主軸、１０Ａ…軸心、２１…主歯車、２２…第一副歯車、２３…第二副歯車、２４…第一磁石、２５…第二磁石、２６…第一磁気角度センサー、２７…第二磁気角度センサー、３１…第一偏光板、３２…第二偏光板、３３…第三偏光板、３４…光源部、３５…第一受光部、３６…第二受光部、４１…記憶部、４２…演算部、２２１…軸、２３１…軸、４２１…回転数算出手段、４２２…角度算出手段、４２３…絶対回転角度算出手段。
【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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