JP2021063713A - 回転角検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストの構成で回転角及び基準角度を検出する回転角検出装置を提供する。【解決手段】対象物の回転角を検出する回転角検出装置５０は、前記対象物と一体に回転し、回転の周方向に沿った領域に、前記回転角を検出するためのスケールが形成された被検出領域５１４と、前記被検出領域を挟み、前記スケールが形成されていない非被検出領域５１６と、を有するインクリメンタル形の回転スケール５１０と、少なくとも、前記対象物の回転角の変位に応じて変化する前記被検出領域のスケールの位置の変位に応じた入力信号から、前記被検出領域のスケールの位置の変位に対応して周期的に変化する電気信号を得る検出部５２０と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、回転角検出装置に関する。

インクリメンタル形の回転角検出装置のコードホイールとして、例えば、周方向の全周に亘って設けられた回転角検出用のスケールと、周方向の１箇所の基準位置に設けられた基準角度検出用のスケールと、を有するコードホイールが多く利用されている（特許文献１参照）。

特開平７−４３１３４号公報

回転角検出用及び基準角度検出用の２種類のスケールを有するコードホイールは、基準角度検出用のスケールの高精度な形成が要求されるため、回転角度検出用のスケールのみを有するコードホイールに比べて形成が難しく、大型で、高コストになる。また、このコードホイールを利用する回転角検出装置用のセンサは、回転角検出用の回路と基準角度検出用の回路の両方を備えることが要求されるため、回転角度検出用のスケールのみを有するコードホイールを利用する回転角検出装置用のセンサに比べて、大型で、高コストになる。このため、より小型、低コストの構成で回転角および基準角度を検出できる技術が望まれている。

本開示の一形態によれば、対象物の回転角を検出する回転角検出装置（５０，５０ｅ，５０ｆ）が提供される。この回転角検出装置は、前記対象物と一体に回転し、回転の周方向に沿った領域に、前記回転角を検出するためのスケールが形成された被検出領域（５１４，５１４ｃ，５１４ｅ，５１４ｆ）と、前記被検出領域を挟み、前記スケールが形成されていない非被検出領域（５１６，５１６ｂ，５１６ｃ，５１６ｅ，５１６ｆ）と、を有するインクリメンタル形の回転スケール（５１０，５１０ａ，５１０ｂ，５１０ｃ，５１０ｅ，５１０ｆ）と、少なくとも、前記回転角の変位に応じて変化する前記被検出領域の前記スケールの位置の変位に応じた入力信号から、前記被検出領域の前記スケールの位置の変位に対応して周期的に変化する電気信号を得る検出部（５２０，５２０ｅ，５２０ｆ）と、を備える。
この形態の回転角検出装置は、対象物の回転角が一回転未満の角度範囲に限定されることで、限定された角度範囲に対応する被検出領域にスケールが形成された回転スケール、すなわち、基準角度検出用のスケールを省略した回転スケールを用いることができる。また、対象物の回転角の変位に応じて変化する被検出領域のスケールの位置の変位に応じた入力信号から、被検出領域のスケールの位置の変位に対応して周期的に変化する電気信号を生成する検出部を用いることができる。この場合、基準角度検出用のスケールが無くても、被検出領域と非被検出領域との境界位置を基準として、被検出領域のスケールの位置の変位に対応して変化する電気信号の周期的な変化の数から基準角度を検出することが可能である。これにより、小型、低コストの構成で回転角および基準角度を検出することが可能である。

第１実施形態の回転角検出装置を備える物体検出装置の一例を示す説明図。 回転角検出装置の構成を示す説明図。 回転角検出装置の検出信号の一例を示す説明図。 回転角検出動作の自己診断処理の一例を示す説明図。 回転角検出動作の自己診断処理の他の一例を示す説明図。 第２実施形態の回転スケールの構成を示す説明図。 第２実施形態の回転スケールの他の構成を示す説明図。 第３実施形態の回転角検出装置の回転スケールの構成を示す説明図。 第４実施形態の回転角検出装置の回転スケールの構成を示す説明図。 第５実施形態の回転角検出装置の構成を示す説明図。 第６実施形態の回転角検出装置の構成を示す説明図。

Ａ．第１実施形態：
図１に示すように、第１実施形態に係る回転角検出装置は、一例として、物体検出装置１００に搭載されて用いられる。物体検出装置１００は、例えば、Ｌｉｄａｒ（Light Detection and Ranging）であり、制御部１０、発光部２２、回転体２４、受光部２６、アクチュエータ３０、アクチュエータ駆動部３２及び回転角検出部５０を備えている。

制御部１０は、演算部、記憶部および入出力部を備えるマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、ＳｏＣ等であり、記憶部に格納されている各種プログラムを記憶部において展開して実行することによって、回転角検出部５０により検出された回転角に応じて、アクチュエータ３０の動作を制御する。なお、アクチュエータ３０は、回転軸４０と一体に回転する回転体２４の駆動手段として用いられ、回転体２４の回転により物体の検出方位が検出されることになるので、以下では、回転角を方位角とも呼ぶ。制御部１０はさらに、発光部２２から出力される照射光の発光タイミングを制御し、照射光が回転体２４を介して物体に当たり反射光として受光部２６によって受光されるまでの時間を用いて反射した物体までの距離を算出する。制御部１０は、発光部２２、受光部２６、アクチュエータ駆動部３２及び回転角検出部５０と信号線で接続されており、受光部２６及び回転角検出部５０から出力される信号を受信し、発光部２２及びアクチュエータ駆動部３２に対して制御信号を送信する。

アクチュエータ３０は、回転軸４０の端部に回転体２４を備え、回転体２４を回転駆動する。アクチュエータ３０は、制御部１０からの駆動制御制御信号を受けたアクチュエータ駆動部３２による電流制御により、回転軸４０の回転を制御する。アクチュエータ３０としては、回転方向を瞬時に切り替え可能な磁気を利用したアクチュエータ、例えば、ロータリーソレノイドを用いることができる。但し、これに限定されるものではなく、ブラシレスモータを始めとする種々の電動機を用いてもよい。

発光部２２、受光部２６及び回転体２４によって、物体検出部が構成される。発光部２２は、例えば、レーザダイオードを光源として備え赤外レーザ光を照射する。発光部２２は、図示しない光源ドライバを備えており、制御部１０から入力される発光制御信号に応じた発光パターンにてレーザダイオードを駆動して、レーザ光を照射する。発光部２２を構成する光源は１つでも良く複数であっても良い。

受光部２６は、例えば、１または複数のフォトダイオードを受光素子または受光素子アレイとして備える。受光部２６は、各受光素子に入射された入射光量に応じた電流を電圧に変換して受光信号として、またはデジタルデータとして制御部１０へ出力する。

回転体２４は、例えば、一面体の鏡を備え、回転軸４０に沿って発光部２２及び受光部２６が配置されることによって、発光部２２から照射されたレーザ光は、鏡を介して、例えば、水平方向の一定の角度範囲の方位角にわたり物体を走査するために照射される。物体によって反射されたレーザ光は、照射光と同一の光経路を通り、鏡を介して受光部２６に入射される。この結果、一定の角度範囲θａｒの方位角にわたって、物体を検出するための走査が可能となる。また、回転体２４は、鏡を備えることなく、アレイ状に配置された複数の発光部２２と受光部２６とを備え、レーザ光を外界に対して直接照射し、反射光を直接受光する構成を備えていても良い。なお、物体検出装置１００としての走査範囲、走査回転角、すなわち、物体検出部によって実行されるレーザ光の照射を伴う走査実行範囲は、一回転未満すなわち３６０°未満の予め定めた角度範囲θａｒに設定されていれば良い。

回転角検出部５０は、回転軸４０に接続された回転体２４の回転角を検出するインクリメンタル形の回転角検出装置である。以下では、回転角検出部５０を「回転角検出装置５０」とも呼ぶ。回転角検出装置５０は、図２に示すように、回転スケール５１０と、検出部５２０とを備えている。検出部５２０は、回転角センサ５３０と、回転角センサ５３０から出力されるＡ相及びＢ相の２相の検出信号から回転体２４の回転角を検出する検出処理部５４０とを備えている。

回転スケール５１０は、中心軸Ａｒに垂直な平面である円盤面５１２上の外周縁側の円環状領域に、左端部角度θｅｌ〜右端部角度θｅｒの角度範囲θａｒに対応する被検出領域５１４と、角度範囲θａｒ外の角度範囲に対応し、被検出領域５１４を除く非被検出領域５１６と、を備えている。被検出領域５１４には、回転角θｒを検出するためのスケールが周方向に沿って形成されている。被検出領域５１４のスケールは、照射光が反射する反射部（「白色」で示す箇所）と、照射光が反射しない非反射部（「黒色」で示す箇所）とが交互に形成された目盛である。非被検出領域５１６は、周方向の全領域に亘って非反射部あるいは反射部が形成されている。なお、本実施形態では、非被検出領域５１６は、非反射部が形成されている。回転スケール５１０は、基準角度検出用のスケール（図中点線で示す）を省略している。回転スケール５１０は、インクリメンタル形の回転スケールである。

回転スケール５１０は、回転軸４０の中心軸が回転スケール５１０の中心軸Ａｒに一致させて、回転軸４０と一体に回転するように回転軸４０に接続されている。また、回転スケール５１０は、被検出領域５１４が回転体２４の回転の角度範囲と一致するように回転軸４０に接続されている。

回転角センサ５３０は、発光部５３２、受光部５３４、発光部５３２を駆動する発光駆動部５３６、および受光部５３４から出力される電気信号としての受光信号を検出信号に変換する変換処理部５３８、を備えている。

発光部５３２は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）を光源として備え、発光駆動部５３６から予め設定された電圧が印加されることによって、印加電圧に対応する光量の光を回転スケール５１０に照射する。なお、発光部２２を構成する発光ダイオードは１つでも良く複数であっても良い。

受光部５３４は、例えば、１対または複数対のフォトダイオードをＡ相及びＢ相の受光素子あるいは受光素子アレイとして備える。受光部５３４は、回転スケール５１０に照射された光が被検出領域５１４で反射して各受光素子に入射する光信号の光量に応じて発生する電流を電圧に変換し、受光信号として変換処理部５３８に出力する。従って、受光部５３４に入射する入力信号としての光信号は、被検出領域５１４のスケールの位置に応じて、その光量が周期的に変化する信号である。そして、受光部５３４は、光信号の周期的な変化に応じてＡ相及びＢ相の受光信号を出力する。

変換処理部５３８は、図３に示すように、受光部５３４から出力されるＡ相及びＢ相の受光信号をＡ相及びＢ相のパルス状の検出信号に変換して出力する。なお、Ａ相及びＢ相の受光素子あるいは受光素子アレイは、Ｂ相の検出信号がＡ相の検出信号の周期Ｔに対して１／４周期ずれた信号となるように配置されている。図３に示すように、回転方向が正転方向（例えば、図２において「時計回り方向」、「右回転方向」とも呼ぶ）の場合には、Ｂ相の検出信号はＡ相の検出信号に対して１／４周期遅れた信号となる。また、図３に示すように、回転方向が反転方向（例えば、図２において「反時計回り方向」、「左回転方向」とも呼ぶ）の場合には、Ｂ相の検出信号はＡ相の検出信号に対して１／４周期進んだ信号となる。なお、検出信号はパルス状の周期信号に限定されるものではなく、正弦波状の周期信号や三角波状の周期信号であっても良い。

検出処理部５４０は、Ａ相の検出信号とＢ相の検出信号の位相関係から回転方向を検出することができる。また、角度範囲θａｒの被検出領域５１４の目盛の数、及び、左端部角度θｅｌあるいは右端部角度θｅｒと中間の基準角度θｃの間の被検出領域５１４の目盛の数は、予め設定された既知の数である。従って、検出処理部５４０は、被検出領域５１４の左端部角度θｅｌの位置と右端部角度θｅｒの位置との間で回転角θｒが変位することによって発生するＡ相及びＢ相の検出信号中のパルスの数をカウントすることにより、現在の回転角θｒを検出することができる。また、基準角度θｃの位置は、左端部角度θｅｌあるいは右端部角度θｅｒから回転角θｒが変位することによって発生するＡ相及びＢ相の検出信号中のパルスの数をカウントして、基準角度θｃに対応する数となる回転角θｒの位置を検出することによって検出することができる。

以上説明したように、回転角検出装置５０は、基準角度検出用のスケールが省略された構造の回転スケール５１０を用いて、角度範囲θａｒ中の回転角θｒの位置を検出することができるとともに、基準角度θｃの位置を検出することができ、基準角度θｃを基準とする回転角θｒの位置を検出することができる。これにより、小型、低コストの構成の回転で回転角および基準角度を検出することが可能である。

また、検出処理部５４０は、図４に示すように、回転体２４（図１参照）の回転方向を交互に切り替えて走査する処理中において実行される回転角検出装置５０の回転角検出動作が正常か否かを自己診断することができる。

規定時間ｔｓの間パルスの発生無しとなるまでの間（ステップＳ１３０：ＮＯ））、制御部１０（図１参照）がアクチュエータ駆動部３２によってアクチュエータ３０を駆動することにより右回転方向走査（ステップＳ１１０）が繰り返される。この際、検出処理部５４０は、回転角センサ５３０から出力される検出信号のパルスの数をカウントすることにより、右回転での回転角θｒを検出することができる。なお、規定時間ｔｓは、被検出領域５１４（図２参照）の端部、すなわち、右端部角度θｅｒの右端部あるいは左端部角度θｅｌの左端部に到達したと判断して差し支えない時間に設定される。

ここで、右回転方向走査（ステップＳ１１０）が繰り返されている間において、検出処理部５４０は、カウント数Ｔｃが規定値Ｎ以下であるか否か判断し（ステップＳ１２０）、ＴＣ＞Ｎの場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）、カウント数Ｔｃが多すぎとなる誤検出の警告を制御部１０に向けて報知する（ステップＳ１２４）。規定値Ｎは、被検出領域５１４に形成された既知の目盛の数に相当するパルス数である。

規定時間ｔｓの間パルスの発生が無かった場合には（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、検出処理部５４０は、回転角θｒが右端部角度θｅｒとなり、回転体２４の回転の位置が右端部に到達していると判断する（ステップＳ１４０）。この際、制御部１０は、検出処理部５４０の判断に基づいて、走査方向を左回転方向に切り替える。

そして、規定時間ｔｓの間パルスの発生無しとなるまでの間（ステップＳ１７０：ＮＯ）、制御部１０がアクチュエータ駆動部３２によってアクチュエータ３０を駆動することにより左回転方向走査（ステップＳ１５０）が繰り返される。この際、検出処理部５４０は、回転角センサ５３０から出力される検出信号のパルスの数をカウントすることにより、左回転での回転角θｒを検出することができる。

ここで、左回転方向走査（ステップＳ１５０）を繰り返されている間において、検出処理部５４０は、カウント数Ｔｃが規定値Ｎ以下であるか否か判断し（ステップＳ１６０）、ＴＣ＞Ｎの場合（ステップＳ１６０：ＮＯ）、カウント数Ｔｃが多すぎとなる誤検出の警告を制御部１０に向けて報知する（ステップＳ１６４）。

規定時間ｔｓの間パルスの発生が無かった場合には（ステップＳ１７０：ＹＥＳ）、検出処理部５４０は、回転角θｒが左端部角度θｅｌとなり、回転体２４の回転の位置が左右端部に到達していると判断する（ステップＳ１８０）。

そして、検出処理部５４０は、カウント数Ｔｃが規定値Ｎに等しいか否か判断する（ステップＳ１９０）。検出処理部５４０は、ＴＣ＜Ｎの場合（ステップＳ１９０：ＮＯ）、カウント数Ｔｃが少なすぎとなる誤検出の警告を制御部１０に向けて報知し（ステップＳ１９４）、ＴＣ＝Ｎの場合（ステップＳ１９０：ＹＥＳ）、回転角検出動作は正常であることを制御部１０に向けて報知する（ステップＳ２００）。

そして、制御部１０は、ステップＳ１８０における検出処理部５４０の判断に基づいて、走査方向を右回転方向に切り替えた後、右回転方向走査（ステップＳ１１０）を繰り返す。

図４に示した回転角検出動作中の自己診断処理によれば、一方の端部から他方の端部までの角度範囲で回転体２４を走査した場合に検出されるパルスの数が既知の数と一致しなかった場合に、制御部１０に対して回転角度の検出動作が誤検出の警告を報知することができる。そして、制御部１０では、回転角検出部５０すなわち回転角検出装置５０から受けた誤検出の警告に基づいて、回転角検出装置５０の動作の正常／異常を判断することができる。例えば、誤検出警告が１回のみであった場合のように、ノイズによる誤検出の可能性が高く、正常な検出動作に復帰する可能性のある誤検出では、物体検出装置１００の動作を停止さないようにすることができる。そして、複数回同じ種類（カウント数が少ない、あるいは、多い）の誤検出の警告が発生した場合のように、回転スケール５１０等にごみや水滴等が付着して物理的な不具合で誤検出が発生し、正常な検出動作に復帰できない可能性が高い場合には、回転角検出装置５０の故障と判断して、物体検出装置１００の動作を停止させることができる。

図４に示した処理では、回転角検出装置５０は誤検出の警告の報知までしか行なわれず、故障の判断は上位の制御部１０で実行されるものとして説明した。しかしながら、これに限定されるものではなく、図５に示す処理のように、回転角検出装置５０において故障の判断まで実行されるようにしてもよい。

図５の処理は、図４のステップＳ１２４の前後にステップＳ１２２，Ｓ１２６，Ｓ１２８の処理が追加され、図４のステップＳ１６４の前後にステップＳ１６２，Ｓ１６６，Ｓ１６８の処理が追加され、図４のステップＳ１９４の前後にステップＳ１９２，Ｓ１９６，Ｓ１９８の処理及びステップＳ２１０，Ｓ２２０の処理が追加されている。以下では、追加された処理について説明を加える。

ステップＳ１２２では、検出処理部５４０は、ＴＣ＞Ｎとなった誤検出回数ＥＸが規定回数Ｍ以下であるか否か判断する。そして、検出処理部５４０は、ＥＸ≦Ｍの場合(ステップＳ１２２：ＹＥＳ）、カウント数Ｔｃが多すぎの誤検出の警告を制御部１０に向けて報知し（ステップＳ１２４）、報知の応答として制御部１０から停止指示があった場合（ステップＳ１２６：ＹＥＳ）、回転角検出動作を停止する（ステップＳ１２８）。これに対して、検出処理部５４０は、ＥＸ＞Ｍの場合、回転角検出装置５０が故障と判断して制御部１０に故障を報知し（ステップＳ１９６）、回転角検出装置５０の動作を停止する（ステップＳ１９８）。故障の報知を受けた制御部１０は、回転体２４の回転動作を停止する。

ステップＳ１６２，Ｓ１６６，Ｓ１６８はステップＳ１２２，Ｓ１２６，Ｓ１２８と同じであり、説明を省略する。

ステップＳ１９２では、検出処理部５４０は、ＴＣ＜Ｎとなった誤検出回数ＥＳが規定回数Ｐ以下であるか否か判断する。なお、ＰはＰ≦ＭであってもＰ≧Ｍであっても良い。そして、検出処理部５４０は、ＥＳ≦Ｐの場合(ステップＳ１９２：ＹＥＳ）、カウント数Ｔｃが少なすぎの誤検出の警告を制御部１０に向けて報知し（ステップＳ１９４）、報知の応答として制御部１０から停止指示があった場合（ステップＳ１９６：ＹＥＳ）、回転角検出動作を停止する（ステップＳ１９８）。これに対して、検出処理部５４０は、ＥＳ＞Ｐの場合（ステップＳ１９２：ＮＯ）、回転角検出装置５０の故障と判断しで制御部１０に故障を報知し（ステップＳ２１０）、回転角検出装置５０の動作を停止する（ステップＳ２２０）。

図５に示した処理では、回転角検出装置５０は複数回同じ種類（カウント数が少ない、あるいは、多い）の誤検出警告が発生した場合に、回転角検出装置５０の故障を判断し、制御部１０に故障を報知することができる。

なお、回転角検出装置５０の検出部５２０に含まれる検出処理部５４０は、制御部１０に含まれる構成としてもよい。

Ｂ．第２実施形態：
第１実施形態では、回転角検出装置５０の発光部５３２（図２参照）は、発光駆動部５３６から予め設定された電圧が印加されることによって、印加電圧に対応する光量の光を回転スケール５１０の被検出領域５１４に照射する、として説明していた。これに対して、発光駆動部５３６は、受光部５３４によって実際に受光された光量が予め設定された光量の範囲内となるように印加電圧を制御して、発光部２２の発光を自動的に制御するようにしても良い。この発光光量の自動制御はＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）とも呼ばれる。なお、ＡＰＣは、発光光量の自動制御だけでなく、受光部の受光感度（いわゆるゲイン）を自動的に制御する方法でも良い。

ＡＰＣにより発光光量を制御する場合には、回転スケール５１０（図２参照）のように非被検出領域５１６の全領域に亘って非反射部あるいは反射部が形成されている回転スケールを用いた場合、回転角検出動作が不安定となる可能性がある。例えば、非被検出領域５１６が非反射部で形成されている場合、回転体２４の回転角の位置が角度範囲θａｒのいずれか一方の端部にある状態では、検出される発光光量がＡ相及びＢ相で等しく小さい状態で維持されるため、ＡＰＣによって発光光量が大きくなるように制御される。この際、ＡＰＣによる発光光量の増大制御が行なわれた後、回転体２４の回転に応じて回転角検出装置５０による回転角検出が実行された場合、受光部５３４が受光する光量が飽和した状態となり、反射と非反射による光量の変化の検出動作に不具合が発生してしまう可能性がある。また、非被検出領域５１６が反射部で形成されている場合、回転体２４の回転角の位置が角度範囲θａｒのいずれか一方の端部にある状態では、検出される発光光量が大きい状態で維持されるため、ＡＰＣによって発光光量が小さくなるように制御される。この際、ＡＰＣによる発光光量の抑制制御が行なわれた後、回転体２４の回転に応じて回転角検出装置５０による回転角検出が実行された場合、受光部５３４が受光する光量が不足して、反射と非反射による光量の変化の検出動作に不具合が発生してしまう可能性がある。

そこで、ＡＰＣが実行される構成の場合には、図６に示す回転スケール５１０ａを利用すれば良い。この回転スケール５１０ａは、図２の回転スケール５１０の非被検出領域５１６が非被検出領域５１６ａに置き換えられている。非被検出領域５１６ａは、内周側の非反射部５１６ｎｒと外周側の反射部５１６ｒとで形成されている。非反射部５１６ｎｒと反射部５１６ｒは、ＡＰＣ無しの状態で、受光部５３４が受光する、非被検出領域５１６ａの端部に照射された光の反射光の光量が、被検出領域５１４の反射部と非反射部における光量の差の１／２で、かつ、Ａ相とＢ相で等しくなるように、単位角度当たりの面積が等しくなるように径方向の幅が設定されている。なお、非被検出領域５１６ａは、内周側の反射部５１６ｒと外周側の非反射部５１６ｎｒとで形成されていても良い。

上記構造の非被検出領域５１６ａであれば、ＡＰＣが行なわれても、ＡＰＣにより受光部５３４の受光光量の飽和や不足が発生して、反射と非反射による光量の変化の検出動作に不具合が発生してしまう可能性を抑制することができる。

なお、ＡＰＣに対応する非被検出領域の構造は、図６に示した回転スケール５１０ａの非被検出領域５１６ａの構造に限定されるものではなく、例えば、図７に示した回転スケール５１０ｂの非被検出領域５１６ｂのように、被検出領域５１４の反射部と非反射部における光量の差の１／２の光を反射する中間反射部で形成されるようにしても良い。すなわち、非被検出領域の端部に照射された光の反射光の光量が、被検出領域における光量の最大値と最小値の差の１／２で、かつ、Ａ相とＢ相で等しくなるような構造であれば良い。なお、「Ａ相とＢ相で等しい」は、「完全な一致」に限定されるものではなく、例えば、「等しい」として扱っても動作上問題の無い程度の差を含むものである。同様に、「最大値と最小値の差の１／２」も、「１／２］に限定されるものではなく、例えば、「１／２」として扱っても動作上問題の無い程度の誤差を含むものである。

Ｃ．第３実施形態：
第１実施形態の回転スケール５１０（図２参照）は、中心軸Ａｒに垂直な平面である円盤面５１２上に被検出領域５１４および非被検出領域５１６が形成されている。これに対して、図８に示す回転スケール５１０ｃのように、中心軸Ａｒの周方向に沿った曲面である側面５１８上に被検出領域５１４ｃおよび非被検出領域５１６ｃが形成された回転スケールを利用することも可能である。この回転スケール５１０ｃを利用しても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、図示は省略するが、非被検出領域５１６ｃを、第２実施形態の回転スケール５１０ａ，５１０ｂと同様の構造としてもよい。

Ｄ．第４実施形態：
第１実施形態の回転スケール５１０（図２参照）は、１つの被検出領域５１４を備える構成を例に示したが、図９に示すように、複数（本例では２つ）の被検出領域５１４＿１，５１４＿２を備える回転スケール５１０ｄとしても良い。なお、複数の被検出領域のそれぞれの角度範囲は同じであっても異なっていても良い。

この構成においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、この構成では、第１実施形態のように、一定の角度範囲において往復回動する対象物の回転角（「回動角」とも呼ぶ）を検出するだけでなく、回転する対象物の回転角を検出する回転角検出装置として適用することが可能である。なお、この場合において、非被検出領域では、被検出領域で得られた角度情報からの推定によりアクチュエータの動作を制御するようにすれば良い。

なお、回転スケール５１０ｄは、回転スケール５１０の被検出領域５１４（図２参照）を複数の被検出領域５１４＿１，５１４＿２とした構成を例に説明したが、第２実施形態の回転スケール５１０ａ，５１０ｂの被検出領域や第３実施形態の回転スケール５１０ｃの被検出領域５１４を複数の被検出領域とするようにしても良い。

Ｅ．第５実施形態：
第１実施形態の回転スケール５１０（図２参照）は光反射方式の回転スケールを例に説明したが、光透過方式の回転スケールにも適用可能である。

図１０に示すように、第５実施形態に係る回転角検出装置５０ｅは、回転スケール５１０ｅと、検出部５２０ｅとを備えている。

回転スケール５１０ｅは光透過方式の回転スケールであり、スケールが形成された被検出領域５１４ｅと、被検出領域５１４ｅを挟んで、スケールが形成されていない非被検出領域５１６ｅと、を備えている。被検出領域５１４ｅのスケールは、照射光が透過する透過部（「白色」で示す箇所）と、照射光が透過しない非透過部(「黒色」で示す箇所）とが交互に形成された目盛により形成されている。非被検出領域５１６ｅは、周方向の全領域に亘って非透過部あるいは透過部が形成されている。なお、本実施形態では、非被検出領域５１６ｅは、非透過部が形成されている。

検出部５２０ｅは、回転角センサ５３０（図２参照）に換えて回転角センサ５３０ｅを備えている。回転角センサ５３０ｅは、発光部５３２から回転スケール５１０ｅに照射した光のうち、透過部を透過する光を受光部５３４で受光するように、発光部５３２と受光部５３４とが回転スケール５１０ｅを挟んで配置されている。

この構成においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、回転スケール５１０ｅの非被検出領域５１６ｅは、全領域に亘って非透過部あるいは透過部が形成されているとして説明したが、内周側に非透過部あるいは透過部が形成され、外周側に透過部あるいは非透過部が形成される構成としても良い。このようにすれば、第２実施形態で説明したようなＡＰＣによって発生する検出の不具合を抑制することができる。

Ｆ．第６実施形態：
第１実施形態の回転スケール５１０（図２参照）は光反射方式の回転スケールを例に説明したが、磁気方式の回転スケールにも適用可能である。

図１１に示すように、第６実施形態に係る回転角検出装置５０ｆは、回転スケール５１０ｆと、検出部５２０ｆとを備えている。

回転スケール５１０ｆは、スケールが形成された被検出領域５１４ｆと、被検出領域５１４ｆを挟んで、スケールが形成されていない非被検出領域５１６ｆと、を備えている。被検出領域５１４ｆのスケールは、Ｎ極に磁化された領域であるＮ極部（「白色」で示す箇所）と、Ｓ極に磁化された領域であるＳ極部（「黒色で示す箇所）とが交互に形成された目盛により形成されている。非被検出領域５１６ｆは、周方向の全領域に亘ってＳ極部あるいはＮ極部が形成されている。なお、本実施形態では、非被検出領域５１６ｆは、Ｓ極部が形成されている。

検出部５２０ｆは、回転角センサ５３０（図２参照）に換えて回転角センサ５３０ｆを備えている。回転角センサ５３０ｆは、回転スケール５１０の位置に応じた磁界の変化を検出するように、磁気センサ５３４ｆを備えている。

この構成においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、回転スケール５１０ｆの非被検出領域５１０ｅは、全領域に亘ってＳ極部あるいはＮ極部が形成されているとして説明したが、磁化されていない無磁極部が形成される構成としても良い。このようにすれば、第２実施形態で説明したようなＡＰＣによって発生する検出の不具合を抑制することができる。

また、第３実施形態の回転スケール５１０ｃの被検出領域５１４ｃ及び非被検出領域５１６ｃを、回転スケール５１０ｆの被検出領域５１４ｆ及び非被検出領域５１６ｆのようにしても良い。

Ｇ．他の実施形態：
（１）上記実施形態の回転スケール５１０，５１０ａ，５１０ｂ，５１０ｃの非被検出領域５１６，５１６ｂ，５１６ｃは、一周の領域のうちの被検出領域に対応する角度範囲を除く角度範囲の領域全体に亘って形成されている構成を例に説明したが、被検出領域との境界の一部の領域にのみ非被検出領域が形成されている構成としても良い。

（２）上記実施形態の回転スケール５１０，５１０ａ，５１０ｂ，５１０ｃは円盤形状の外形を有する回転スケールを例に説明したが、これに限定されるものではなく、扇形状の外形を有する回転スケールであってもよい。すなわち、被検出領域及び非被検出領域が回転する周方向に沿って形成されていれば、回転スケールの外形形状に特に限定は無い。

（３）図４及び図５のステップＳ１３０，Ｓ１６０では、規定時間ｔｓの間パルスの発生が無かったことにより、回転体２４の回転の位置が所定の角度範囲θａｒ（図２参照）の左端部角度θｅｌに対応する左端部あるいは右端部角度θｅｒに対応する右端部に到達していると判断するものとしている。しかしながら、これに限定されるものではなく、回転により発生するパルスの周期のＸ倍（０＜Ｘ＜２）の時間内にパルスの発生が無かったことにより、回転体２４の回転の位置が左端部あるいは右端部に到達していると判断するものとしても良い。また、Ａ相の検出信号の出力とＢ相の検出信号の出力の両方が非反射に対応する低レベルの状態となったことにより、回転体２４の回転の位置が左端部あるいは右端部に到達していると判断するものとしても良い。

（４）上記実施形態においては、回転角検出装置の搭載対象を物体検出装置１００（図１参照）として説明した。しかしながら、回転角検出装置の搭載対象は、物体検出装置１００に限られず、例えば、光を照射する光照射装置、薬剤等を噴霧する噴霧装置、撮像装置等の所望の回転角範囲で対象物を回転させる種々の装置であっても良い。

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…制御部、２２…発光部、２４…回転体、２６…受光部、３０…アクチュエータ、３２…アクチュエータ駆動部、４０…回転軸、５０，５０ｅ，５０ｆ…回転角検出装置、１００…物体検出装置、５１０，５１０ａ〜５１０ｆ…回転スケール、５１４…被検出領域、５１４ｃ，５１４ｅ，５１４ｆ…被検出領域、５１６、５１６ａ，５１６ｂ，５１６ｃ５１６ｅ，５１６ｆ…非被検出領域、５１６ｎｒ…非反射部、５１６ｒ…反射部、５２０，５２０ｅ，５２０ｆ…検出部、５３０，５３０ｅ，５３０ｆ…回転角センサ、５３２…発光部、５３４…受光部、５３４ｆ…磁気センサ、５３６…発光駆動部、５３８…変換処理部、５４０…検出処理部、Ａｒ…中心軸

Claims (6)

1. 対象物の回転角を検出する回転角検出装置（５０，５０ｅ，５０ｆ）であって、
   前記対象物と一体に回転し、回転の周方向に沿った領域に、前記回転角を検出するためのスケールが形成された被検出領域（５１４，５１４ｃ，５１４ｅ，５１４ｆ）と、前記被検出領域を挟み、前記スケールが形成されていない非被検出領域（５１６，５１６ｂ，５１６ｃ，５１６ｅ，５１６ｆ）と、を有するインクリメンタル形の回転スケール（５１０，５１０ａ，５１０ｂ，５１０ｃ，５１０ｅ，５１０ｆ）と、
   少なくとも、前記回転角の変位に応じて変化する前記被検出領域の前記スケールの位置の変位に応じた入力信号から、前記被検出領域の前記スケールの位置の変位に対応して周期的に変化する電気信号を得る検出部（５２０，５２０ｅ，５２０ｆ）と、
   を備える、回転角検出装置。
2. 請求項１に記載の回転角検出装置であって、
   前記回転スケールは、前記非被検出領域に、前記非被検出領域において前記検出部に入力されるＡ相とＢ相の入力信号が等しくなるような構造を有する、回転角検出装置。
3. 請求項２に記載の回転角検出装置であって、
   前記回転スケールは、前記非被検出領域に、前記非被検出領域において前記検出部に入力されるＡ相とＢ相の入力信号が、前記被検出領域における最大値と最小値の差の１／２で等しくなるような構造を有する、回転角検出装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転角検出装置であって、
   前記検出部は、前記回転角を変位させた場合における前記周期的な電気信号の繰り返し回数から、前記回転角の検出の異常判定を行なう、回転角検出装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回転角検出装置であって、
   前記検出部（５２０，５２０ｅ）は、前記回転スケールに照射した光の反射光あるいは透過光を前記入力信号として前記電気信号を得る、回転角検出装置。
6. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回転角検出装置であって、
   前記検出部（５２０ｆ）は、前記回転スケールの位置に応じて変化する磁界を前記入力信号として前記電気信号を得る、回転角検出装置。

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