特開2023-181270エンコーダ装置及びその使用方法、駆動装置、ステージ装置、並びにロボット装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023181270
(43)【公開日】2023-12-21
(54)【発明の名称】エンコーダ装置及びその使用方法、駆動装置、ステージ装置、並びにロボット装置
(51)【国際特許分類】
G01D 5/244 20060101AFI20231214BHJP
B25J 17/00 20060101ALI20231214BHJP
【ＦＩ】
G01D5/244 E
B25J17/00 A
B25J17/00 E
【審査請求】有
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023179875
(22)【出願日】2023-10-18
(62)【分割の表示】P 2021565151の分割
【原出願日】2019-12-16
(71)【出願人】
【識別番号】000004112
【氏名又は名称】株式会社ニコン
(74)【代理人】
【識別番号】100098165
【弁理士】
【氏名又は名称】大森 聡
(72)【発明者】
【氏名】阿部 桂
(57)【要約】
【課題】被検物の回転速度が速い場合でも、消費電力を抑制して検出結果の信頼性を向上させる。
【解決手段】電源から電力が供給されて移動部の位置情報を検出する位置検出部と、前記移動部の移動によって移動する磁石と、前記磁石の移動による磁界の変化によって電気信号を発生する電気信号発生部と、前記電気信号により前記位置検出部に電力を供給する電力供給部と、を備え、前記位置検出部は、前記電源からの電力の供給が断たれると、前記電気信号の状態にかかわらず前記電力供給部から電力が供給され、前記位置情報の検出を行うエンコーダ装置が提供される。
【選択図】図４
【解決手段】電源から電力が供給されて移動部の位置情報を検出する位置検出部と、前記移動部の移動によって移動する磁石と、前記磁石の移動による磁界の変化によって電気信号を発生する電気信号発生部と、前記電気信号により前記位置検出部に電力を供給する電力供給部と、を備え、前記位置検出部は、前記電源からの電力の供給が断たれると、前記電気信号の状態にかかわらず前記電力供給部から電力が供給され、前記位置情報の検出を行うエンコーダ装置が提供される。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電源から電力が供給されて移動部の位置情報を検出する位置検出部と、
前記移動部の移動によって移動する磁石と、
前記磁石の移動による磁界の変化によって電気信号を発生する電気信号発生部と、
前記電気信号により前記位置検出部に電力を供給する電力供給部と、を備え、
前記位置検出部は、前記電源からの電力の供給が断たれると、前記電気信号の状態にかかわらず前記電力供給部から電力が供給され、前記位置情報の検出を行うエンコーダ装置。
前記移動部の移動によって移動する磁石と、
前記磁石の移動による磁界の変化によって電気信号を発生する電気信号発生部と、
前記電気信号により前記位置検出部に電力を供給する電力供給部と、を備え、
前記位置検出部は、前記電源からの電力の供給が断たれると、前記電気信号の状態にかかわらず前記電力供給部から電力が供給され、前記位置情報の検出を行うエンコーダ装置。
【請求項2】
前記位置検出部は、前記電源からの電力の供給が断たれると、前記電気信号による前記電力供給部からの電力が供給されるまでに前記位置情報の検出を行う請求項１に記載のエンコーダ装置。
【請求項3】
前記位置検出部によって前記位置情報が検出されると、前記位置検出部からの制御信号によって変化する前記電気信号発生部からの出力を前記位置検出部へ出力する回路部を備える請求項１または２に記載のエンコーダ装置。
【請求項4】
前記回路部は、前記電気信号発生部からの出力によって前記位置検出部の電位が低下した後の前記電気信号を前記位置検出部へ出力し、
前記位置検出部は、前記位置検出部の電位が低下した後の前記電気信号により初期化される請求項１から３のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
前記位置検出部は、前記位置検出部の電位が低下した後の前記電気信号により初期化される請求項１から３のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項5】
前記回路部は、前記電力供給部の電位が上昇して所定時間経過すると前記位置検出部の電位が低下した後の前記電気信号を前記位置検出部に出力する遅延部を備える請求項４に記載のエンコーダ装置。
【請求項6】
前記電気信号は、前記移動部の移動によって間欠的に繰り返して出力される請求項１から５のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項7】
前記位置検出部は、前記移動部の移動によって互いの相対位置が変化する位置検出用磁石及び磁気検出部を含み、該位置検出用磁石が形成する磁界に基づいて前記位置情報を検出し、
前記磁気検出部は、該位置検出用磁石が形成する磁界を前記電力供給部から供給される電力を用いて検出する、請求項１から６のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
前記磁気検出部は、該位置検出用磁石が形成する磁界を前記電力供給部から供給される電力を用いて検出する、請求項１から６のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項8】
前記位置検出部は、
前記移動部の移動によって移動するスケールと、
前記スケールに光を照射する照射部と、
前記スケールからの光を検出する光検出部と、を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
前記移動部の移動によって移動するスケールと、
前記スケールに光を照射する照射部と、
前記スケールからの光を検出する光検出部と、を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項9】
請求項１から８のいずれか一項に記載のエンコーダ装置と、
前記移動部に動力を供給する動力供給部と、を備える駆動装置。
前記移動部に動力を供給する動力供給部と、を備える駆動装置。
【請求項10】
移動物体と、
前記移動物体を移動させる請求項９に記載の駆動装置と、を備えるステージ装置。
前記移動物体を移動させる請求項９に記載の駆動装置と、を備えるステージ装置。
【請求項11】
請求項９に記載の駆動装置と、
前記駆動装置によって相対移動するアームと、を備えるロボット装置。
前記駆動装置によって相対移動するアームと、を備えるロボット装置。
【請求項12】
電源から電力が供給されて移動部の位置情報を検出する位置検出部と、
前記移動部の移動によって移動する磁石と、
前記磁石の移動による磁界の変化によって電気信号を発生する電気信号発生部と、
前記電気信号により前記位置検出部に電力を供給する電力供給部と、を備えるエンコーダ装置の使用方法であって、
前記位置検出部は、前記電源からの電力の供給が断たれると、前記電気信号の状態にかかわらず前記電力供給部から電力が供給され、前記位置情報の検出を行うことを含む使用方法。
前記移動部の移動によって移動する磁石と、
前記磁石の移動による磁界の変化によって電気信号を発生する電気信号発生部と、
前記電気信号により前記位置検出部に電力を供給する電力供給部と、を備えるエンコーダ装置の使用方法であって、
前記位置検出部は、前記電源からの電力の供給が断たれると、前記電気信号の状態にかかわらず前記電力供給部から電力が供給され、前記位置情報の検出を行うことを含む使用方法。
【請求項13】
前記位置検出部は、前記電源からの電力の供給が断たれると、前記電気信号による前記電力供給部からの電力が供給されるまでに前記位置情報の検出を行う請求項１２に記載の使用方法。
【請求項14】
前記電源からの電力の供給が絶たれると、前記位置検出部が、前記位置情報を求めて記憶部に記憶させ、
前記電気信号を放電すること、を含む請求項１２または１３に記載の使用方法。
前記電気信号を放電すること、を含む請求項１２または１３に記載の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エンコーダ装置、エンコーダ装置の使用方法、駆動装置、ステージ装置、及びロボット装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のエンコーダ装置として、ウィーガントワイヤまたはその他の磁気発電素子を用いた自己発電手段によって無電源多回転検出回路を駆動することにより、無電源でも多回転を検出するものが知られている(例えば、特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－２６３９７号公報
【発明の概要】
【0004】
第１の態様によれば、移動部の位置情報を検出する位置検出部と、その移動部の移動によって移動する磁石と、その磁石の移動による磁界の変化によって電気信号を発生する電気信号発生部と、その位置検出部からの制御信号によって変化するその電気信号発生部の出力をその位置検出部へ出力する回路部とを備えるエンコーダ装置が提供される。
【0005】
第２の態様によれば、電源から電力が供給されて移動部の位置情報を検出する位置検出部と、その移動部の移動によって移動する磁石と、その磁石の移動による磁界の変化によって電気信号を発生する電気信号発生部と、その電気信号によりその位置検出部に電力を供給する電力供給部と、を備え、その位置検出部は、その電源からの電力の供給が断たれると、その電気信号の状態にかかわらずその電力供給部から電力が供給され、その位置情報の検出を行うエンコーダ装置が提供される。
【0006】
第３の態様によれば、第１又は第２の態様のエンコーダ装置と、その移動部に動力を供給する動力供給部と、を備える駆動装置が提供される。
第４の態様によれば、移動物体と、その移動物体を移動させる第３の態様の駆動装置と、を備えるステージ装置が提供される。
第５の態様によれば、第３の態様の駆動装置と、その駆動装置によって相対移動するアームと、を備えるロボット装置が提供される。
第４の態様によれば、移動物体と、その移動物体を移動させる第３の態様の駆動装置と、を備えるステージ装置が提供される。
第５の態様によれば、第３の態様の駆動装置と、その駆動装置によって相対移動するアームと、を備えるロボット装置が提供される。
【0007】
第６の態様によれば、電源から電力が供給されて移動部の位置情報を検出する位置検出部と、その移動部の移動によって移動する磁石と、その磁石の移動による磁界の変化によって電気信号を発生する電気信号発生部と、その電気信号によりその位置検出部に電力を供給する電力供給部と、を備えるエンコーダ装置の使用方法であって、その位置検出部は、その電源からの電力の供給が断たれると、その電気信号の状態にかかわらずその電力供給部から電力が供給され、その位置情報の検出を行うことを含む使用方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１の実施形態に係るエンコーダ装置を示す図である。
【図6】高速回転時の動作の一例を示すフローチャートである。
【図8】第２の実施形態に係るエンコーダ装置の電力供給系及び多回転情報検出部の構成を示す図である。
【図9】第２の実施形態に係る電源オフ時の動作の一例を示すフローチャートである。
【図11】駆動装置の一例を示す図である。
【図12】ステージ装置の一例を示す図である。
【図13】ロボット装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
［第１の実施形態］
第１の実施形態につき図１から図７を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣを示す。図１において、エンコーダ装置ＥＣは、モータＭ（動力供給部）の回転軸ＳＦ（移動部）の回転位置情報を検出する。回転軸ＳＦは、例えばモータＭのシャフト（回転子）であるが、モータＭのシャフトに変速機などの動力伝達部を介して接続されるとともに負荷に接続される作用軸（出力軸）であってもよい。エンコーダ装置ＥＣが検出した回転位置情報は、モータ制御部ＭＣに供給される。モータ制御部ＭＣは、エンコーダ装置ＥＣから供給された回転位置情報を使って、モータＭの回転（例えば、回転位置、回転速度など）を制御する。モータ制御部ＭＣは、回転軸ＳＦの回転を制御する。
第１の実施形態につき図１から図７を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣを示す。図１において、エンコーダ装置ＥＣは、モータＭ（動力供給部）の回転軸ＳＦ（移動部）の回転位置情報を検出する。回転軸ＳＦは、例えばモータＭのシャフト（回転子）であるが、モータＭのシャフトに変速機などの動力伝達部を介して接続されるとともに負荷に接続される作用軸（出力軸）であってもよい。エンコーダ装置ＥＣが検出した回転位置情報は、モータ制御部ＭＣに供給される。モータ制御部ＭＣは、エンコーダ装置ＥＣから供給された回転位置情報を使って、モータＭの回転（例えば、回転位置、回転速度など）を制御する。モータ制御部ＭＣは、回転軸ＳＦの回転を制御する。
【0010】
エンコーダ装置ＥＣは、位置検出系（位置検出ユニット）１及び電力供給系（電力供給ユニット）２を備える。位置検出系１は、回転軸ＳＦの回転位置情報を検出する。エンコーダ装置ＥＣは、いわゆる多回転アブソリュートエンコーダであり、回転軸ＳＦの回転の数を示す多回転情報、及び１回転未満の角度位置（回転角）を示す角度位置情報を含む回転位置情報を検出する。エンコーダ装置ＥＣは、回転軸ＳＦの多回転情報を検出する多回転情報検出部３、及び回転軸ＳＦの角度位置を検出する角度検出部４を備える。
【0011】
位置検出系１の少なくとも一部（例えば角度検出部４）は、例えば、エンコーダ装置ＥＣが搭載される装置（例えば駆動装置、ステージ装置、ロボット装置）の電源（例えば、主電源）が投入されている状態（通常状態）で、この装置から電力の供給を受けて動作する。また、位置検出系１の少なくとも一部（例えば多回転情報検出部３）は、例えば、エンコーダ装置ＥＣが搭載される装置の電源（例えば、主電源）が投入されていない状態（非常時状態、バックアップ状態等）で、電力供給系２から電力の供給を受けて動作する。例えば、エンコーダ装置ＥＣが搭載される装置からの電力の供給が断たれた状態において、電力供給系２は位置検出系１の少なくとも一部（例えば多回転情報検出部３）に対して断続的（間欠的）に電力を供給し、位置検出系１は、電力供給系２から電力が供給された際に回転軸ＳＦの回転位置情報の少なくとも一部（例えば多回転情報）を検出する。
【0012】
多回転情報検出部３は、例えば、磁気によって多回転情報を検出する。多回転情報検出部３は、例えば、磁石１１、磁気検出部１２、検出部１３、及び記憶部１４を備える。磁石１１は、回転軸ＳＦに固定された円板１５に設けられる。円板１５は回転軸ＳＦとともに回転するため、磁石１１は回転軸ＳＦと連動して回転する。磁石１１は回転軸ＳＦの外側に固定され、磁石１１及び磁気検出部１２は、回転軸ＳＦの回転によって互いの相対位置が変化する。磁石１１が形成する磁気検出部１２上の磁界の強さ及び向きは、回転軸ＳＦの回転によって変化する。磁気検出部１２は、磁石１１が形成する磁界を検出し、検出部１３は、磁石が形成する磁界を磁気検出部１２が検出した結果に基づいて、回転軸ＳＦの位置情報を検出する。記憶部１４は、検出部１３が検出した位置情報を記憶する。
【0013】
角度検出部４は、光学式または磁気式のエンコーダであり、スケールの一回転内の位置情報（角度位置情報）を検出する。例えば光学式エンコーダであるとき、例えばスケールのパターンニング情報を受光素子で読み取ることにより、回転軸ＳＦの１回転以内の角度位置を検出する。スケールのパターンニング情報とは、例えばスケール上の明暗のスリットである。角度検出部４は、多回転情報検出部３の検出対象と同じ回転軸ＳＦの角度位置情報を検出する。角度検出部４は、発光素子２１、スケールＳ、受光センサ２２、及び検出部２３を備える。
【0014】
スケールＳは、例えば回転軸ＳＦに固定された円板５に設けられている。スケールＳは、インクリメンタルスケール及びアブソリュートスケールを含む。スケールＳは、円板１５に設けられてもよいし、円板１５と一体化された部材であってもよい。例えば、スケールＳは、円板１５において磁石１１と反対側の面に設けられていてもよい。スケールＳは、磁石１１の内側と外側の少なくとも一方に設けられていてもよい。
【0015】
発光素子２１（照射部、発光部）は、スケールＳに光を照射する。受光センサ２２（光検出部）は、発光素子２１から照射されスケールＳを経由した光を検出する。図１において、角度検出部４は透過型であり、受光センサ２２は、スケールＳを透過した光を検出する。なお、角度検出部４は反射型であってもよい。そして、受光センサ２２は、検出結果を示す信号を検出部２３へ供給する。検出部２３は、受光センサ２２の検出結果を使って、回転軸ＳＦの角度位置を検出する。例えば、検出部２３は、アブソリュートスケールからの光を検出した結果を使って第１分解能の角度位置を検出する。また、検出部２３は、インクリメンタルスケールからの光を検出した結果を使って、第１分解能の角度位置に内挿演算を行うことにより、第１分解能よりも高い第２分解能の角度位置を検出する。
【0016】
本実施形態において、エンコーダ装置ＥＣは、信号処理部２５を備える。信号処理部２５は、位置検出系１による検出結果を演算して処理する。信号処理部２５は、合成部２６及び外部通信部２７を備える。合成部２６は、検出部２３が検出した第２分解能の角度位置情報を取得する。また、合成部２６は、多回転情報検出部３の記憶部１４から回転軸ＳＦの多回転情報を取得する。合成部２６は、検出部２３からの角度位置情報、及び多回転情報検出部３からの多回転情報を合成し、回転位置情報を算出する。例えば、検出部２３の検出結果がθ（ｒａｄ）であり、多回転情報検出部３の検出結果がｎ回転である場合に、合成部２６は、回転位置情報として（２π×ｎ＋θ）（ｒａｄ）を算出する。回転位置情報は、多回転情報と、１回転未満の角度位置情報とを組にした情報でもよい。
【0017】
合成部２６は、回転位置情報を外部通信部２７に供給する。外部通信部２７は、有線または無線によって、モータ制御部ＭＣの通信部ＭＣＣと通信可能に接続されている。外部通信部２７は、デジタル形式の回転位置情報を、モータ制御部ＭＣの通信部ＭＣＣに供給する。モータ制御部ＭＣは、角度検出部４の外部通信部２７からの回転位置情報を適宜復号する。モータ制御部ＭＣは、回転位置情報を使ってモータＭへ供給される電力（駆動電力）を制御することにより、モータＭの回転を制御する。
【0018】
電力供給系２は、第１及び第２の電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂ、バッテリ（電池）３２、及び切替部３３を備える。電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂは、それぞれ回転軸ＳＦの回転によって電気信号を発生する。この電気信号は、例えば、電力（電流、電圧）が時間変化する波形を含む。電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂは、それぞれ例えば、回転軸ＳＦの回転に基づいて変化する磁界によって、電気信号として電力を発生する。例えば、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂは、多回転情報検出部３が回転軸ＳＦの多回転位置の検出に用いる磁石１１が形成する磁界の変化によって、電力を発生する。電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂは、それぞれ回転軸ＳＦの回転によって、磁石１１との相対的な角度位置が変化するように配置される。電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂは、例えば、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂと磁石１１との相対位置がそれぞれ所定の位置になった際に、パルス状の電気信号を発生する。
【0019】
バッテリ３２は、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂで発生する電気信号に基づいて、位置検出系１で消費される電力の少なくとも一部を供給する。バッテリ３２は、例えばボタン型電池、乾電池などの一次電池３６及び充電可能な二次電池３７（図４参照）を含む。バッテリ３２の二次電池は、例えば電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂで発生する電気信号（例えば電流）によって充電可能である。バッテリ３２は、保持部３５に保持される。保持部３５は、例えば、位置検出系１の少なくとも一部が設けられる回路基板などである。保持部３５は、例えば、検出部１３、切替部３３、及び記憶部１４を保持する。保持部３５には、例えば、バッテリ３２を収容可能な複数の電池ケース、及びバッテリ３２と接続される電極、配線などが設けられる。
【0020】
切替部３３は、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂで発生する電気信号に基づいて、バッテリ３２から位置検出系１への電力の供給の有無を切り替える。例えば、切替部３３は、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂで発生する電気信号のレベルが閾値以上になることでバッテリ３２から位置検出系１への電力の供給を開始させる。例えば、切替部３３は、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂで闇値以上の電力が発生することでバッテリ３２から位置検出系１への電力の供給を開始させる。また、切替部３３は、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂで発生する電気信号のレベルが閾値未満になることでバッテリ３２から位置検出系１への電力の供給を停止させる。例えば、切替部３３は、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂで発生する電力が閾値未満になることでバッテリ３２から位置検出系１への電力の供給を停止させる。例えば、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂにパルス状の電気信号が発生する場合、切替部３３は、この電気信号のレベル（電力）がローレベル（以下、Ｌレベルという。）からハイレベル（以下、Ｈレベルという。）に立ち上がった際に、バッテリ３２から位置検出系１への電力の供給を開始させ、この電気信号のレベル（電力）がＬレベルヘ変化してから所定の時間経過後に、バッテリ３２から位置検出系１への電力の供給を停止させる。また、エンコーダ装置ＥＣは、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂで発生した電気信号（パルス信号）を、バッテリ３２から位置検出系１への電力の供給におけるスイッチング信号（トリガー信号）として用いる構成である。
【0021】
図２（Ａ）は、図１中の磁石１１、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂ、及び磁気検出部１２である２つの磁気センサ５１，５２を示す斜視図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の磁石１１等を回転軸ＳＦに平行な方向から見た平面図、図２（Ｃ）は磁気センサ５１の回路図である。なお、図２（Ａ）等において、図１の回転軸ＳＦを直線で表している。
図２（Ａ）、（Ｂ）において、磁石１１は、回転によって、回転軸ＳＦの中心を通る直線（対称軸）に平行な方向である軸方向（又はアキシャル方向ともいう。）における磁界の向き及び強さが変化するように構成されている。磁石１１は、例えば回転軸ＳＦと同軸の円環状の部材である。一例として、磁石１１は、回転軸ＳＦを囲むように順に配置されたそれぞれ開き角が９０°の扇型のＮ極１６Ａ、Ｓ極１６Ｂ、Ｎ極１６Ｃ、及びＳ極１６Ｄよりなる第１の円環状磁石と、Ｎ極１６Ａ～Ｓ極１６Ｄと同じ形状でＮ極１６Ａ～Ｓ極１６Ｄの一面にそれぞれ貼り合わせて配置されたＳ極１７Ａ、Ｎ極１７Ｂ、Ｓ極１７Ｃ、及びＮ極１７Ｄよりなる第２の円環状磁石とから構成されている。磁石１１は、回転軸ＳＦの回りの円周方向（又は周方向、回転方向ともいう。）に沿って４対の極性を持つように着磁されて磁力が発生する永久磁石である。磁石１１の主たる面である表面（図１のモータＭと反対側の面）及び裏面（モータＭと同じ側の面）は、それぞれ、回転軸ＳＦとほぼ垂直である。言い替えると、磁石１１において、表面側のＮ極１６Ａ～Ｓ極１６Ｄと、裏面側のＳ極１７Ａ～Ｎ極１７Ｄとは角度（例、互いのＮ極とＳ極との位置）が９０°（位相で１８０°）ずれており、Ｎ極１６Ａ～Ｓ極１６ＤのＮ極とＳ極との境界と、Ｓ極１７Ａ～Ｎ極１７ＤのＳ極とＮ極との境界とは、周方向の位置（角度位置）がほぼ一致している。なお、上記の第１の円環状磁石と第２の円環状磁石とは、移動方向（ここでは周方向、回転方向）又は軸方向に連続して一体化され複数の極性を有する１つの磁石であり、それら磁石の内側に空間を有する中空状の磁石であってもよい。
図２（Ａ）、（Ｂ）において、磁石１１は、回転によって、回転軸ＳＦの中心を通る直線（対称軸）に平行な方向である軸方向（又はアキシャル方向ともいう。）における磁界の向き及び強さが変化するように構成されている。磁石１１は、例えば回転軸ＳＦと同軸の円環状の部材である。一例として、磁石１１は、回転軸ＳＦを囲むように順に配置されたそれぞれ開き角が９０°の扇型のＮ極１６Ａ、Ｓ極１６Ｂ、Ｎ極１６Ｃ、及びＳ極１６Ｄよりなる第１の円環状磁石と、Ｎ極１６Ａ～Ｓ極１６Ｄと同じ形状でＮ極１６Ａ～Ｓ極１６Ｄの一面にそれぞれ貼り合わせて配置されたＳ極１７Ａ、Ｎ極１７Ｂ、Ｓ極１７Ｃ、及びＮ極１７Ｄよりなる第２の円環状磁石とから構成されている。磁石１１は、回転軸ＳＦの回りの円周方向（又は周方向、回転方向ともいう。）に沿って４対の極性を持つように着磁されて磁力が発生する永久磁石である。磁石１１の主たる面である表面（図１のモータＭと反対側の面）及び裏面（モータＭと同じ側の面）は、それぞれ、回転軸ＳＦとほぼ垂直である。言い替えると、磁石１１において、表面側のＮ極１６Ａ～Ｓ極１６Ｄと、裏面側のＳ極１７Ａ～Ｎ極１７Ｄとは角度（例、互いのＮ極とＳ極との位置）が９０°（位相で１８０°）ずれており、Ｎ極１６Ａ～Ｓ極１６ＤのＮ極とＳ極との境界と、Ｓ極１７Ａ～Ｎ極１７ＤのＳ極とＮ極との境界とは、周方向の位置（角度位置）がほぼ一致している。なお、上記の第１の円環状磁石と第２の円環状磁石とは、移動方向（ここでは周方向、回転方向）又は軸方向に連続して一体化され複数の極性を有する１つの磁石であり、それら磁石の内側に空間を有する中空状の磁石であってもよい。
【0022】
ここでは説明の便宜上、回転軸ＳＦの先端側（図１のモータＭと反対側）から見た場合の、反時計回りの回転を順回転、時計回りの回転を逆回転という。また、順回転の角度を正の値で表し、逆回転の角度を負の値で表す。なお、回転軸ＳＦの後端側（図１のモータＭ側）から見た場合の、反時計回りの回転を順回転、時計回りの回転を逆回転と定義してもよい。
【0023】
ここで、磁石１１に固定した座標系において、周方向におけるＳ極１６ＤとＮ極１６Ａとの境界の角度位置を位置１１ａで表し、位置１１ａから順次９０°回転した角度位置（Ｎ極とＳ極との境界）をそれぞれ位置１１ｂ，１１ｃ，１１ｄで表す。
位置１１ａから反時計回りに９０°の第１区間において、磁石１１の表面側にＮ極が配置され、磁石１１の裏面側にＳ極が配置されている。この第１区間において、磁石１１の磁界の軸方向の向きは、概ね磁石１１の表面側から裏面側へ向かう軸方向ＡＤ１（図３（Ｃ）参照）に平行である。第１区間において、磁界の強さは、位置１１ａと位置１１ｂとの中間において最大となり、位置１１ａ，１１ｂの近傍で最小となる。
位置１１ａから反時計回りに９０°の第１区間において、磁石１１の表面側にＮ極が配置され、磁石１１の裏面側にＳ極が配置されている。この第１区間において、磁石１１の磁界の軸方向の向きは、概ね磁石１１の表面側から裏面側へ向かう軸方向ＡＤ１（図３（Ｃ）参照）に平行である。第１区間において、磁界の強さは、位置１１ａと位置１１ｂとの中間において最大となり、位置１１ａ，１１ｂの近傍で最小となる。
【0024】
位置１１ｂから反時計回りに９０°の第２区間（磁石１１の表面側にＳ極が、磁石１１の裏面側にＮ極が配置されている区間）において、磁石１１の磁界の軸方向の向きは、概ね磁石１１の裏面側から表面側へ向かう向き（例えば、軸方向ＡＤ１（図３（Ｃ）の向き）に対して逆向きである。第２区間において、磁界の強さは、位置１１ｂと位置１１ｃとの中間において最大となり、位置１１ｂ，１１ｃの近傍で最小となる。同様に、位置１１ｃから反時計回りに９０°の第３区間、及び位置１１ｄから反時計回りに９０°の第４区間において、磁石１１の磁界の軸方向の向きは、それぞれ概ね磁石１１の表面側から裏面側へ向かう向き、及び裏面側から表面側へ向かう向きである。
【0025】
このように、磁石１１が形成する磁界の軸方向の向きは、位置１１ａ～１１ｄにおいて順次反転する。磁石１１は、磁石１１の外部に固定された座標系に対し、磁石１１の回転に伴って軸方向の磁界の向きが反転する交流磁界を形成する。電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂは、磁石１１の主たる面の法線方向と交差する方向における磁石１１の外側面に配置されている。
【0026】
本実施形態において、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂは、それぞれ、回転軸ＳＦに直交する磁石１１の径方向（ラジアル方向とも称する。）又は該径方向に平行な方向に離れて、磁石１１と非接触に設けられている。第１の電気信号発生ユニット３１Ａは、第１感磁性部４１Ａ、第１発電部４２Ａ、第１組の第１磁性体４５Ａ、及び第１組の第２磁性体４６Ａを備える。なお、第１磁性体４５Ａ及び第２磁性体４６Ａのうちの一方は省略可能である。第１感磁性部４１Ａ、第１発電部４２Ａ、第１磁性体４５Ａ、及び第２磁性体４６Ａは、磁石１１の外部に固定されており、磁石１１の回転に伴って磁石１１上の各位置との相対位置が変化する。例えば、図２（Ｂ）では、第１電気信号発生ユニット３１Ａから反時計回りに４５°の位置に、磁石１１の位置１１ｂが配置されており、この状態から磁石１１が順方向（反時計回り）に１回転すると、電気信号発生ユニット３１Ａの近傍を位置１１ａ，１１ｄ，１１ｃ，１１ｂがこの順に通過する。
【0027】
第１感磁性部４１Ａは、ウィーガントワイヤなどの感磁性ワイヤである。第１感磁性部４１Ａには、磁石１１の回転に伴う磁界の変化によって大バルクハウゼンジャンプ（ウィーガント効果）が生じる。第１感磁性部４１Ａは、射影像が長方形で円柱状の部材であり、その軸方向が磁石１１の周方向に設定されている。以下では、第１感磁性部４１Ａの軸方向、すなわち第１感磁性部４１Ａの円形（又は多角形状等でもよい）の断面に垂直な方向を第１感磁性部４１Ａの長さ方向ともいう。また、例えば、感磁性部（例えば、第１感磁性部４１Ａ）の断面に垂直な方向（軸方向、長さ方向、長手方向）における感磁性部の長さは、感磁性部の断面に平行な方向（短手方向）における感磁性部の長さより長く構成されている。第１感磁性部４１Ａは、その軸方向（長さ方向）に交流磁界が印加され、その交流磁界が反転する際に、軸方向の一端から他端に向かう磁壁が発生する。このように、本実施形態における感磁性部（例えば、第１感磁性部４１Ａなど）の長さ方向（軸方向）は、磁化が向き易い方向である磁化容易方向ともいう。
【0028】
第１、第２磁性体４５Ａ，４６Ａは例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性材料から形成されている。第１、第２磁性体４５Ａ，４６Ａはヨークともいうことができる。第１磁性体４５Ａは、磁石１１の表面と第１感磁性部４１Ａの一端との間に設けられ、第２磁性体４６Ａは、磁石１１の裏面と第１感磁性部４１Ａの他端との間に設けられている。第１、第２磁性体４５Ａ，４６Ａの先端部は、磁石１１の表面及び裏面において、周方向の同じ角度位置に配置されている。第１、第２磁性体４５Ａ，４６Ａの先端部における磁石１１の極性は互いに常に逆であり、第１磁性体４５Ａの先端部がＮ極１６Ａ（又はＳ極１６Ｂ）の近傍にあるときは、第２磁性体４６Ａの先端部はＳ極１７Ａ（又はＮ極１７Ｂ）の近傍にある。このため、第１、第２磁性体４５Ａ，４６Ａは、磁石１１の周方向において同じ位置にある磁石１１の互いに異なる極性の２つの部分（例えばＮ極１６Ａ及びＳ極１７Ａ）からの磁力線を第１感磁性部４１Ａの長さ方向に導いている。そして、磁石１１、第１磁性体４５Ａ、第１感磁性部４１Ａ、及び第２磁性体４６Ａによって、第１感磁性部４１Ａの長さ方向に向かう磁力線を含む磁気回路ＭＣ１（図３（Ａ）参照）が形成される。なお、図１の円板１５の周縁部には段差（不図示）が設けられ、円板１５の周縁部と磁石１１の裏面との間には、第２磁性体４６Ａを差し込むことができるスペースが確保されている。
【0029】
第１発電部４２Ａは、第１感磁性部４１Ａに巻き付けられて配置される高密度コイルなどである。第１発電部４２Ａには、第１感磁性部４１Ａにおける磁壁の発生に伴って電磁誘導が生じ、誘導電流が流れる。図２（Ｂ）に示した磁石１１の位置１１ａ～１１ｄが電気信号発生ユニット３１Ａ（磁性体４５Ａ，４６Ａの先端部）の近傍を通過する際に、第１発電部４２Ａにパルス状の電流（電気信号、電力）が発生する。
【0030】
第１発電部４２Ａに発生する電流の向きは、磁界の反転前後の向きに応じて変化する。例えば、磁石１１の表面側を向く磁界から裏面側を向く磁界への反転時に発生する電流の向きは、磁石１１の裏面側を向く磁界から表面側を向く磁界への反転時に発生する電流の向きの反対になる。第１発電部４２Ａに発生する電力（誘導電流）は、例えば高密度コイルの巻き数により設定できる。
【0031】
図２（Ａ）に示すように、第１感磁性部４１Ａ、第１発電部４２Ａ、及び第１、第２磁性体４５Ａ，４６Ａの第１感磁性部４１Ａ側の部分は、ケース４３Ａに収納されている。ケース４３Ａには端子４２Ａａ，４２Ａｂが設けられている。第１発電部４２Ａの高密度コイルは、その一端及び他端がそれぞれ端子４２Ａａ，４２Ａｂと電気的に接続されている。第１発電部４２Ａで発生した電力は、端子４２Ａａ，４２Ａｂを介して、第１電気信号発生ユニット３１Ａの外部へ取り出し可能である。
【0032】
第２電気信号発生ユニット３１Ｂは、第１電気信号発生ユニット３１Ａが配置される角度位置から０゜より大きく１８０°よりも小さい角度をなす角度位置に配置される。電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂの間の角度は、例えば２２．５°以上６７．５°以下の範囲から選択され、図２（Ｂ）では約４５°である。第２電気信号発生ユニット３１Ｂは、第１電気信号発生ユニット３１Ａと同様の構成である。第２電気信号発生ユニット３１Ｂは、第２感磁性部４１Ｂ、第２発電部４２Ｂ、第２組の第１磁性体４５Ｂ、及び第２組の第２磁性体４６Ｂを備える。第２感磁性部４１Ｂ、第２発電部４２Ｂ、及び第２組の第１、第２磁性体４５Ｂ，４６Ｂは、それぞれ第１感磁性部４１Ａ、第１発電部４２Ａ、及び第１組の第１、第２磁性体４５Ａ，４６Ａと同様であり、その説明を省略する。第２感磁性部４１Ｂ、第２発電部４２Ｂ、及び第１、第２磁性体４５Ｂ，４６Ｂの第２感磁性部４１Ｂ側の部分は、ケース４３Ｂに収納されている。ケース４３Ｂには端子４２Ｂａ，４２Ｂｂが設けられている。第２発電部４２Ｂで発生した電力は、端子４２Ｂａ，４２Ｂｂを介して、第２電気信号発生ユニット３１Ｂの外部へ取り出し可能である。なお、感磁性部（例えば、第１感磁性部４１Ａ、第２感磁性部４１Ｂ）の少なくとも一部は、磁石１１の径方向又はその平行方向における磁石１１の外側に離間して配置される。例えば、該感磁性部は、回転軸ＳＦに直交する磁石１１の面（すなわち、磁石の複数の極性が配列された面）をそれぞれ一面、他面とした場合、磁石１１の一面又は他面に直交し、磁石の移動方向に沿った磁石１１の側面（又は回転軸ＳＦの軸方向に平行な側面）に対して外側に離間して配置されている。
【0033】
磁気検出部１２は、磁気センサ５１，５２を含む。磁気センサ５１は、回転軸ＳＦの回転方向において、第２感磁性部４１Ｂ（第２電気信号発生ユニット３１Ｂ）に対して０°より大きく１８０°未満の角度位置で配置される。磁気センサ５２は、回転軸ＳＦの回転方向において、磁気センサ５１に対して２２．５°より大きく６７．５°未満の角度位置（図２（Ｂ）では約４５°）で配置される。
【0034】
図２（Ｃ）に示すように、磁気センサ５１は、磁気抵抗素子５６と、磁気抵抗素子５６に一定の強さの磁界を与えるバイアス磁石（図示せず）と、磁気抵抗素子５６からの波形を整形する波形整形回路（図示せず）とを備える。磁気抵抗素子５６は、エレメント５６ａ，５６ｂ，５６ｃ、及び５６ｄを直列に結線したフルブリッジ形状である。エレメント５６ａ，５６ｃの間の信号線は、電源端子５１ｐに接続され、エレメント５６ｂ，５６ｄの間の信号線は、接地端子５１ｇに接続されている。エレメント５６ａ，５６ｂの間の信号線は、第１出力端子５１ａに接続され、エレメント５６ｃ，５６ｄの間の信号線は、第２出力端子５１ｂに接続されている。磁気センサ５２は、磁気センサ５１と同様の構成であり、その説明を省略する。
【0035】
次に、本実施形態の第１電気信号発生ユニット３１Ａの動作につき説明する。以下では、図２（Ｂ）の第１電気信号発生ユニット３１Ａの第１感磁性部４１Ａ及び第１発電部４２Ａを一体的に感磁性部材４７として説明する。感磁性部材４７の長さ方向は第１感磁性部４１Ａの長さ方向と同じであり、感磁性部材４７の長さ方向の中心は第１感磁性部４１Ａの長さ方向の中心と同じである。なお、第２電気信号発生ユニット３１Ｂの動作は第１電気信号発生ユニット３１Ａと同様であるため、その説明を省略する。
【0036】
図３（Ａ）は図２（Ａ）の磁石１１及び電気信号発生ユニット３１Ａを示す平面図、図３（Ｂ）及び（Ｃ）は図３（Ａ）の磁石１１を断面で表した図である。図３（Ａ）、（Ｂ）において、磁石１１は回転軸ＳＦの回りの回転方向（以下、θ方向ともいう）に沿って平板状で、θ方向に互いに異なる複数の極性（Ｎ極１６Ａ～Ｓ極１６Ｄ）を有し、θ方向に直交する厚さ方向（本実施形態では回転軸ＳＦの軸方向ＡＤ１（アキシャル方向）でもある）にも互いに異なる２つの極性（Ｎ極１６Ａ及びＳ極１７Ａ等）を有する。このため、軸方向ＡＤ１を磁石１１の互いに異なる極性の部分（Ｎ極１６Ａ及びＳ極１７Ａ等）の配向方向（着磁方向）ということもできる。磁石１１は、θ方向への回転によって、軸方向又は配向方向ＡＤ１における磁界の向き及び強さが変化する。
【0037】
また、感磁性部材４７（又は感磁性部）は、その長さ方向が平板状の磁石１１の表面（一面、又は裏面）に平行になるように、磁石１１の外側面の近傍に配置されている。図３（Ａ）において、感磁性部材４７の長さ方向を方向ＬＤ１とすると、長さ方向ＬＤ１は磁石１１の表面に平行である。本実施形態では、感磁性部材４７の長さ方向ＬＤ１は、θ方向（周方向）に略平行であるとともに、磁石１１の着磁方向（例えば、磁極の向きが固定された特定の方向）である軸方向（アキシャル方向）ＡＤ１に略直交している。さらに、図３（Ｃ）に示すように、磁石１１の磁力線のうち、感磁性部材４７の長さ方向の略中心（例えば、感磁性部材４７又は感磁性部４１Ａ，４１Ｂの長さ方向の長さの半分の位置）を通過する磁力線ＭＦ１の接線方向（ここでは軸方向ＡＤ１に平行な方向）に対して略直交するように、感磁性部材４７の長さ方向が配置されている。なお、感磁性部材４７の長さ方向ＬＤ１は、θ方向に直交する厚さ方向に略直交するように配置されている。また、第１、第２磁性体４５Ａ及び４６Ａは、θ方向において同じ角度位置にある磁石１１の互いに異なる極性の２つの部分（例えばＮ極１６Ａ及びＳ極１７Ａ）からの磁力線を感磁性部材４７の一端４７ａ及び他端４７ｂを介して感磁性部材４７の長さ方向ＬＤ１に導いている。
【0038】
磁石１１の側面に発生する磁力線を含む電気信号発生ユニット３１Ａにおけるパルス生成に不要な磁場成分は、感磁性部材４７の長さ方向に直交しており、その不要な磁場成分は、磁石１１の回転による交流磁界の反転によって生じる感磁性部材４７の長さ方向の大バルクハウゼンジャンプ（ウィーガント効果）による感磁性部材４７の一端から他端に向かう磁壁の発生には悪影響を与えない。このため、感磁性部材４７を磁石１１の近傍に配置して、電気信号発生ユニット３１Ａを小型化しても、その不要な磁場成分に影響されることなく、磁石１１の回転による軸方向の交流磁界の反転によって、電気信号発生ユニット３１Ａを用いて効率的に安定した高出力のパルスを発生することができる。
【0039】
図４は、本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣの電力供給系２及び多回転情報検出部３の回路構成を示す。図４において、電力供給系２は、第１電気信号発生ユニット３１Ａ、整流スタック６１、第２電気信号発生ユニット３１Ｂ、整流スタック６２、及びバッテリ３２を備える。また、電力供給系２は、図１に示した切替部３３として、レギュレータ（平滑部）６３を備える。
【0040】
整流スタック６１は、第１電気信号発生ユニット３１Ａから流れる電流を整流する整流器である。整流スタック６１の第１入力端子６１ａは、第１電気信号発生ユニット３１Ａの端子４２Ａａと接続されている。整流スタック６１の第２入力端子６１ｂは、第１電気信号発生ユニット３１Ａの端子４２Ａｂと接続されている。整流スタック６１の接地端子６１ｇは、シグナルグランドＳＧと同電位が供給される接地線ＧＬに接続されている。多回転情報検出部３の動作時に、接地線ＧＬの電位は、回路の基準電位になる。整流スタック６１の出力端子６１ｃは、バッファ回路７４の入力部に接続され、バッファ回路７４の出力部は、レギュレータ６３の制御端子６３ａ及びアンド回路７２の第１入力部に接続されている。
【0041】
整流スタック６２は、第２電気信号発生ユニット３１Ｂから流れる電流を整流する整流器である。整流スタック６２の第１入力端子６２ａは、第２電気信号発生ユニット３１Ｂの端子４２Ｂａと接続されている。整流スタック６２の第２入力端子６２ｂは、第２電気信号発生ユニット３１Ｂの端子４２Ｂｂと接続されている。整流スタック６２の接地端子６２ｇは、接地線ＧＬに接続されている。整流スタック６２の出力端子６２ｃは、バッファ回路７４の入力部に接続されている。バッファ回路７４の出力信号（以下、イネーブル信号という。）７Ｂは、入力部の信号が所定の閾値以下でＬレベルとなり、その信号がその閾値より大きくなるとＨレベルになる信号である。整流スタック６１，６２の出力端子６１ｃ，６２ｃと接地線ＧＬとの間に、出力端子６１ｃ，６２ｃに生じるパルス信号（パルス電流）を一時的に蓄積するためのコンデンサ６９Ａが接続されている。以下では、出力端子６１ｃ，６２ｃに生じるパルス信号をＷＷ出力７Ａ（ウィーガントワイヤの出力の意味）と称する。さらに、出力端子６１ｃ，６２ｃと接地線ＧＬとの間に、放電用のスイッチング素子７０が接続され、計数器６７からスイッチング素子７０の制御端子に放電信号７Ｄが供給されている。スイッチング素子７０が例えばＭＯＳ型ＦＥＴである場合、出力端子６１ｃ，６２ｃはドレイン電極Ｄに接続され、ソース電極Ｓが接地線ＧＬに接続され、その制御端子はゲート電極Ｇになる。放電信号７Ｄがハイレベルになると、スイッチング素子７０が導通して、出力端子６１ｃ，６２ｃに生じるＷＷ出力７Ａ（コンデンサ６９Ａの電位）が急速に低下して基準電位になる。このようにスイッチング素子７０を導通させてＷＷ出力７Ａを基準電位にすることを、以下では電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂを放電させる、又はＷＷ出力７Ａを放電させるともいう。
【0042】
レギュレータ６３は、バッテリ３２から位置検出系１へ供給される電力を調整（平滑化）する。レギュレータ６３は、バッテリ３２と位置検出系１との間の電力の供給経路に設けられるスイッチ６４を含んでもよい。レギュレータ６３は、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂで発生する電気信号をもとにスイッチ６４の動作を制御する。
レギュレータ６３の入力端子６３ｂは、電源切替器３８を介してバッテリ３２に接続されている。レギュレータ６３の出力端子６３ｃは、電源線ＰＬ及びアンド回路７２の第２入力部に接続されている。レギュレータ６３の接地端子６３ｇは、接地線ＧＬに接続されている。レギュレータ６３の入力端子６３ｂと接地線ＧＬとの間に入力側のコンデンサ６９Ｂ（第２コンデンサ）が接続され、出力端子６３ｃと接地線ＧＬとの間に出力側のコンデンサ６９Ｃ（第１コンデンサ）が接続されている。レギュレータ６３の制御端子６３ａはイネーブル端子であり、レギュレータ６３は、制御端子６３ａにバッファ回路７４から閾値以上のイネーブル信号７Ｂ（電圧）が供給された状態で、出力端子６３ｃの電位（電源線ＰＬの電位）を所定電圧に維持する。レギュレータ６３の出力電圧（上記の所定電圧）は、計数器６７がＣＭＯＳなどで構成される場合に例えば３Ｖである。記憶部１４の不揮発性メモリ６８の動作電圧は、例えば、所定電圧と同じ電圧に設定される。なお、所定電圧は、電力供給に必要な電圧であり、一定の電圧値のことだけでなく、段階的に変化する電圧であってもよい。
レギュレータ６３の入力端子６３ｂは、電源切替器３８を介してバッテリ３２に接続されている。レギュレータ６３の出力端子６３ｃは、電源線ＰＬ及びアンド回路７２の第２入力部に接続されている。レギュレータ６３の接地端子６３ｇは、接地線ＧＬに接続されている。レギュレータ６３の入力端子６３ｂと接地線ＧＬとの間に入力側のコンデンサ６９Ｂ（第２コンデンサ）が接続され、出力端子６３ｃと接地線ＧＬとの間に出力側のコンデンサ６９Ｃ（第１コンデンサ）が接続されている。レギュレータ６３の制御端子６３ａはイネーブル端子であり、レギュレータ６３は、制御端子６３ａにバッファ回路７４から閾値以上のイネーブル信号７Ｂ（電圧）が供給された状態で、出力端子６３ｃの電位（電源線ＰＬの電位）を所定電圧に維持する。レギュレータ６３の出力電圧（上記の所定電圧）は、計数器６７がＣＭＯＳなどで構成される場合に例えば３Ｖである。記憶部１４の不揮発性メモリ６８の動作電圧は、例えば、所定電圧と同じ電圧に設定される。なお、所定電圧は、電力供給に必要な電圧であり、一定の電圧値のことだけでなく、段階的に変化する電圧であってもよい。
【0043】
スイッチ６４は、第１端子６４ａが入力端子６３ｂと接続され、第２端子６４ｂが出力端子６３ｃと接続される。レギュレータ６３は、バッファ回路７４（電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂ）から制御端子６３ａに供給されるイネーブル信号７Ｂを制御信号として用いて、スイッチ６４の第１端子６４ａと第２端子６４ｂとの間の導通状態と絶縁状態とを切り替える。例えば、スイッチ６４は、ＭＯＳ，ＴＦＴ，ＦＥＴなどのスイッチング素子を含み、第１端子６４ａと第２端子６４ｂとはソース電極とドレイン電極であり、ゲート電極が制御端子６３ａと接続される。スイッチ６４は、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂで発生する電気信号（電力）によってゲート電極が充電され、ゲート電極の電位が閾値以上になると、ソース電極とドレイン電極との間が導通可能な状態（オン状態）になる。なお、スイッチ６４はレギュレータ６３の外部に設けられてもよく、例えばリレー等の外付けであってもよい。
【0044】
また、アンド回路７２は、イネーブル信号７ＢがＨレベルで、かつレギュレータ６３の出力信号が所定の閾値以上（Ｈレベル）のときにＨレベルになる信号７Ｅ（第２信号）を遅延回路７３に出力する。遅延回路７３は、信号７Ｅを用いて生成したリセット信号７Ｒを計数器６７及び不揮発性メモリ６８に供給する。リセット信号７Ｒは、入力する信号７ＥがＨレベルになってから所定の遅延時間をおいてＨレベルになり、その後で信号７ＥがＬレベルになるとＬレベルになる信号である。リセット信号７Ｒは、信号７Ｅと同等に第２信号とみなすこともできる。計数器６７及び不揮発性メモリ６８は、リセット信号７ＲがＬレベルの期間では、計数動作を停止する。計数器６７及び不揮発性メモリ６８が計数動作を停止することを以下では計数器６７及び不揮発性メモリ６８を初期化する、又はリセットするともいう。バッファ回路７４、アンド回路７２、及び遅延回路７３から信号リレー回路７５が構成されている。
【0045】
多回転情報検出部３は、磁気検出部１２として、磁気センサ５１，５２、及びアナログコンパレータ６５，６６を含む。磁気検出部１２は、磁石１１が形成する磁界を、バッテリ３２から供給される電力を用いて検出する。また、多回転情報検出部３は、図１に示した検出部１３として計数器６７を含み、記憶部１４として不揮発性メモリ６８を含む。
磁気センサ５１の電源端子５１ｐは、電源線ＰＬに接続されている。磁気センサ５１の接地端子５１ｇは、接地線ＧＬに接続されている。磁気センサ５１の出力端子５１ｃは、アナログコンパレータ６５の入力端子６５ａに接続されている。本実施形態において、磁気センサ５１の出力端子５１ｃは、図２（Ｃ）に示した第２出力端子５１ｂの電位と基準電位との差に相当する電圧を出力する。アナログコンパレータ６５は、磁気センサ５１から出力される電圧を所定電圧と比較する比較器である。アナログコンパレータ６５の電源端子６５ｐは、電源線ＰＬに接続されている。アナログコンパレータ６５の接地端子６５ｇは、接地線ＧＬに接続されている。アナログコンパレータ６５の出力端子６５ｂは、計数器６７の第１入力端子６７ａに接続されている。アナログコンパレータ６５は、磁気センサ５１の出力電圧が閾値以上である場合にＨレベルとなりその出力電圧が閾値未満である場合にＬレベルとなる信号を、出力端子６５ｂから出力する。なお、アナログコンパレータ６５を２つの入力端子を持つように構成し、その２つの入力端子に図２（Ｃ）の磁気センサ５１の出力端子５１ａ及び５１ｂを接続し、アナログコンパレータ６５では出力端子５１ａ及び５１ｂの電圧を比較してもよい。
磁気センサ５１の電源端子５１ｐは、電源線ＰＬに接続されている。磁気センサ５１の接地端子５１ｇは、接地線ＧＬに接続されている。磁気センサ５１の出力端子５１ｃは、アナログコンパレータ６５の入力端子６５ａに接続されている。本実施形態において、磁気センサ５１の出力端子５１ｃは、図２（Ｃ）に示した第２出力端子５１ｂの電位と基準電位との差に相当する電圧を出力する。アナログコンパレータ６５は、磁気センサ５１から出力される電圧を所定電圧と比較する比較器である。アナログコンパレータ６５の電源端子６５ｐは、電源線ＰＬに接続されている。アナログコンパレータ６５の接地端子６５ｇは、接地線ＧＬに接続されている。アナログコンパレータ６５の出力端子６５ｂは、計数器６７の第１入力端子６７ａに接続されている。アナログコンパレータ６５は、磁気センサ５１の出力電圧が閾値以上である場合にＨレベルとなりその出力電圧が閾値未満である場合にＬレベルとなる信号を、出力端子６５ｂから出力する。なお、アナログコンパレータ６５を２つの入力端子を持つように構成し、その２つの入力端子に図２（Ｃ）の磁気センサ５１の出力端子５１ａ及び５１ｂを接続し、アナログコンパレータ６５では出力端子５１ａ及び５１ｂの電圧を比較してもよい。
【0046】
磁気センサ５２及びアナログコンパレータ６６は、磁気センサ５１及びアナログコンパレータ６５と同様の構成である。磁気センサ５２の電源端子５２ｐ及び接地端子５２ｇは、それぞれ電源線ＰＬ及び接地線ＧＬに接続されている。磁気センサ５２の出力端子５２ｃは、アナログコンパレータ６６の入力端子６６ａに接続されている。アナログコンパレータ６６の電源端子６６ｐ及び接地端子６６ｇは、それぞれ電源線ＰＬ及び接地線ＧＬに接続されている。アナログコンパレータ６６の出力端子６６ｂは、計数器６７の第２入力端子６７ｂに接続されている。アナログコンパレータ６６は、磁気センサ５２の出力電圧が閾値以上である場合にＨレベルとなりその出力電圧が閾値未満である場合にＬレベルとなる信号を、出力端子６６ｂから出力する。
【0047】
計数器６７は、回転軸ＳＦの多回転情報を、バッテリ３２から供給される電力を用いて計数する。計数器６７は、例えばＣＭＯＳ論理回路などを含む。計数器６７は、電源線ＰＬに接続された電源端子６７ｐ、及び接地線ＧＬに接続された接地端子６７ｇを介して供給される電力を用いて動作する。計数器６７は、第１入力端子６７ａを介して供給される電圧及び第２入力端子６７ｂを介して供給される電圧を検出信号として、計数処理を行う。さらに、計数器６７は、計数処理及び不揮発性メモリ６８への書き込み処理が完了した後、放電信号７ＤをＨレベルに設定してスイッチング素子７０を導通させて、コンデンサ６９Ａに蓄積された電荷を放電することにより電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂを放電させる（ＷＷ出力７Ａのレベルを低下させる）。これによって、イネーブル信号７ＢがＬレベルになり、レギュレータ６３がオフになる。なお、以下では、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂを放電させることを、ＷＷ出力７Ａをリセットするとも称する。
【0048】
不揮発性メモリ６８は、検出部１３が検出した回転位置情報の少なくとも一部（例えば多回転情報）を、バッテリ３２から供給される電力を用いて記憶する（書き込み動作を行う）。不揮発性メモリ６８は、検出部１３が検出した回転位置情報として、計数器６７による計数の結果（多回転情報）を記憶する。不揮発性メモリ６８の電源端子６８ｐ及び接地端子６８ｇは、それぞれ電源線ＰＬ及び接地線ＧＬに接続されている。計数器６７及び不揮発性メモリ６８は、遅延回路７３から出力されるリセット信号７ＲがＬレベルの期間では、計数動作及び記憶部への書き込み動作を停止する。さらに、計数器６７及び不揮発性メモリ６８は、電源線ＰＬの電圧が所定の閾値以上で、かつリセット信号７ＲがＨレベルの期間に、計数動作及び記憶部への書き込み又は記憶部からの読み込みを行う。リセット信号７Ｒの遅延時間（アンド回路７２の出力信号７Ｅが立ち上がってからリセット信号７Ｒが立ち上がるまでの時間）は、電源線ＰＬの電圧がその所定の閾値以上となって、磁気検出部１２及び計数器６７が正確に動作するまでの時間をわずかに超える時間に設定されている。図１の記憶部１４は、不揮発性メモリ６８を含み、電力が供給されている間に書き込まれた情報を、電力が供給されない状態においても保持可能である。
【0049】
本実施形態において、整流スタック６１，６２と接地線ＧＬとの間には、コンデンサ６９Ａが設けられている。コンデンサ６９Ａは、いわゆる平滑コンデンサであり、バッファ回路７４への入力信号の脈動を低減する。また、レギュレータ６３の入力端子６３ｂと接地線ＧＬとの間に入力コンデンサ６９Ｂが接続され、レギュレータ６３の出力端子６３ｃと接地線ＧＬとの間に出力コンデンサ６９Ｃが接続されている。入力コンデンサ６９Ｂ及び出力コンデンサ６９Ｃはそれぞれレギュレータ６３の動作の安定化（負荷応答性の改善、脈動（リッップル）の改善、及び発振防止等）を行うための平滑コンデンサである。コンデンサ６９Ｂ，６９Ｃの定数は、例えば、磁気検出部１２により回転位置情報を検出して不揮発性メモリ６８に回転位置情報を書き込むまでの期間に、バッテリ３２から磁気検出部１２及び不揮発性メモリ６８への電力供給が維持されるように設定されてもよい。なお、入力コンデンサ６９Ｂは省略可能である。また、出力コンデンサ６９Ｃの電荷は、微少なリーク電流によって徐々に放電される。
【0050】
出力コンデンサ６９Ｃの電荷が空の状態の場合、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂによる間欠動作中のレギュレータ６３のオン時には、出力コンデンサ６９Ｃに充電を行う必要があり、そのためにバッテリ３２の電圧が瞬間的に降下する。出力コンデンサ６９Ｃが充電された後はバッテリ３２の電圧は復帰し、レギュレータ６３は安定に動作する。これに関して、例えば計数器６７での計数動作が完了した後、出力コンデンサ６９Ｃの出力を放電してリセット信号７Ｒをローレベルにする構成を採用することも可能である。しかしながら、この構成では、回転軸ＳＦが高速回転してレギュレータ６３がオンになる間隔が短くなった場合に、バッテリ３２の電圧が十分に復帰する前に、次のＷＷ出力７Ａが立ち上がってレギュレータ６３がオンになるようになり、徐々にバッテリ３２の電圧が降下して、電源線ＰＬの電圧が閾値より常時小さくなり、磁気検出部１２等が正確に動作できなくなる恐れがある。また、バッテリ３２の電圧が復帰する時間は、バッテリ３２の内部抵抗が大きくなった場合にはさらに顕著になる。これに対して、本実施形態では、計数器６７での計数動作が完了した後、スイッチング素子７０によって電気信号発生ユニット３１Ａ，３１ＢのＷＷ出力７Ａを放電しているため、回転軸ＳＦが高速回転しても電源線ＰＬの電圧が確実にＨレベルになる（詳細後述）。
【0051】
また、バッテリ３２は例えばボタン型電池等の一次電池３６及び充電可能な二次電池３７を備える。二次電池３７は、モータ制御部ＭＣの電源部ＭＣＥと電気的に接続されている。電源部ＭＣＥは、例えば交流電源（不図示）から得られる電力で図１のモータＭを駆動するとともに、その電力から得られる直流電圧をバッテリ３２の二次電池３７に供給可能である。モー夕制御部ＭＣの電源部ＭＣＥが電力を供給可能な期間（例えば主電源がオン状態の期間）の少なくとも一部において、電源部ＭＣＥから二次電池３７へ電力が供給され、この電力によって二次電池３７が充電される。モータ制御部ＭＣの電源部ＭＣＥが電力を供給不能な期間（例えば主電源がオフ状態の期間）において、電源部ＭＣＥから二次電池３７への電力の供給は絶たれる。
【0052】
また、二次電池３７は、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂからの電気信号の伝達経路にも電気的に接続されてもよい。この場合、二次電池３７は、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂからの電気信号の電力により充電可能である。例えば、二次電池３７は、整流スタック６１とレギュレータ６３との間の回路と電気的に接続される。二次電池３７は、電源部ＭＣＥからの電力の供給が絶たれた状態において、回転軸ＳＦの回転により電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂで発生する電気信号の電力によって、充電することが可能となる。なお、二次電池３７は、モータＭに駆動されて回転軸ＳＦが回転することにより不図示の発電機で発生する電力によって充電されてもよい。
【0053】
本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣは、外部からの電力の供給が絶たれた状態において、一次電池３６と二次電池３７とのいずれから位置検出系１へ電力を供給するかを選択する。電力供給系２は、電源切替器（電源選択部、選択部）３８を備え、電源切替器３８は、位置検出系１に対して一次電池３６と二次電池３７とのいずれから電力を供給するかを切り替える（選択する）。電源切替器３８の第１入力端子は、一次電池３６の正極と電気的に接続され、電源切替器３８の第２入力端子は、二次電池３７と電気的に接続される。電源切替器３８の出力端子は、レギュレータ６３の入力端子６３ｂと電気的に接続される。
【0054】
電源切替器３８は、例えば、二次電池３７の残量に基づいて、位置検出系１に対して電力を供給する電池を、一次電池３６または二次電池３７に選択する。例えば、二次電池３７の残量が閾値以上である場合、電源切替器３８は、二次電池３７から電力を供給させ、一次電池３６から電力を供給させない。この閾値は、位置検出系１で消費される電力に基づいて設定され、例えば位置検出系１へ対して供給すべき電力以上に設定される。例えば、電源切替器３８は、位置検出系１で消費される電力を二次電池３７からの電力でまかなうことが可能な場合、二次電池３７から電力を供給させ、一次電池３６から電力を供給させない。また、二次電池３７の残量が閾値未満である場合、電源切替器３８は、二次電池３７から電力を供給させず、一次電池３６から電力を供給させる。電源切替器３８は、例えば、二次電池３７の充電を制御する充電器を兼ねていてもよく、充電の制御に使われる二次電池３７の残量の情報を用いて、二次電池３７の残量が閾値以上であるか否かを判定してもよい。
【0055】
このように二次電池３７を併用することで、一次電池３６の消耗を遅らせることができる。したがって、エンコーダ装置ＥＣは、バッテリ３２のメンテナンス（例、交換）がない、あるいはメンテナンスの頻度が低い。
なお、バッテリ３２は、一次電池３６と二次電池３７の少なくとも一方を備えればよい。また、上述の実施形態においては、一次電池３６または二次電池３７から択一的に電力を供給するが、一次電池３６及び二次電池３７から並行して電力を供給してもよい。例えば、位置検出系１の各処理部（例えば磁気センサ５１、計数器６７、不揮発性メモリ６８）の消費電力に応じて、一次電池３６が電力を供給する処理部と、二次電池３７が電力を供給する処理部とが定められてもよい。なお、二次電池３７は、電源部ＭＥＣから供給される電力と、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂで発生する電気信号の電力との少なくとも一方を用いて、充電されればよい。
なお、バッテリ３２は、一次電池３６と二次電池３７の少なくとも一方を備えればよい。また、上述の実施形態においては、一次電池３６または二次電池３７から択一的に電力を供給するが、一次電池３６及び二次電池３７から並行して電力を供給してもよい。例えば、位置検出系１の各処理部（例えば磁気センサ５１、計数器６７、不揮発性メモリ６８）の消費電力に応じて、一次電池３６が電力を供給する処理部と、二次電池３７が電力を供給する処理部とが定められてもよい。なお、二次電池３７は、電源部ＭＥＣから供給される電力と、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂで発生する電気信号の電力との少なくとも一方を用いて、充電されればよい。
【0056】
次に、電力供給系２及び多回転情報検出部３の通常の基本的な動作について説明する。図５は、回転軸ＳＦが反時計回りに回転（順回転）するときの多回転情報検出部３の動作を示すタイミングチャートである。回転軸ＳＦが反時計回りに回転（逆回転）するときの多回転情報検出部３の動作を示すタイミングチャートは、図４のチャートを時間に沿って反転したものとなるため、その説明を省略する。
【0057】
図５の「磁界」において、実線は第１電気信号発生ユニット３１Ａの位置での磁界を示し、破線は第２電気信号発生ユニット３１Ｂの位置での磁界を示す。「第１電気信号発生ユニット」、「第２電気信号発生ユニット」は、それぞれ、第１電気信号発生ユニット３１Ａの出力、第２電気信号発生ユニット３１Ｂの出力を示し、一方向に流れる電流の出力を正（＋）とし、その逆方向に流れる電流の出力を負（－）とした。「イネーブル信号」は、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂで発生する電気信号によりレギュレータ６３の制御端子６３ａに印加されるイネーブル信号７Ｂ（電位）を示し、Ｈレベルを「Ｈ」で表し、Ｌレベルを「Ｌ」で表した。「レギュレータ出力」は、レギュレータ６３の出力（電源線ＰＬの電位）を示し、Ｈレベルを「Ｈ」で表し、Ｌレベルを「Ｌ」で表した。
【0058】
図５の「第１磁気センサ上の磁界」、「第２磁気センサ上の磁界」は、磁気センサ５１及び５２上に形成される磁界である。磁石１１が形成する磁界を長破線で示し、バイアス磁石が形成する磁界を短破線で示し、これらの合成磁界を実線で示した。「第１磁気センサ」、「第２磁気センサ」は、それぞれ、磁気センサ５１及び５２を常時駆動したときの出力を示し、第１出力端子からの出力を破線で表し、第２出力端子からの出力を実線で表した。「第１アナログコンパレータ」、「第２アナログコンパレータ」は、それぞれ、アナログコンパレータ６５及び６６からの出力を示す。磁気センサ及びアナログコンパレータが常時駆動された場合の出力を「常時駆動」に示し、磁気センサ及びアナログコンパレータが間欠駆動された場合の出力を「間欠駆動」に示した。
【0059】
回転軸ＳＦが反時計回りに回転する場合、第１電気信号発生ユニット３１Ａは、角度位置４５°及び２２５°において、順方向に流れる電流パルス（「第１電気信号発生ユニット」の＋）を出力する。また、第１電気信号発生ユニット３１Ａは、角度位置１３５°及び３１５°において、逆方向に流れる電流パルス（「第１電気信号発生ユニット」の－）を出力する。第２電気信号発生ユニット３１Ｂは、角度位置９０°及び２７０°において、逆方向に流れる電流パルス（「第２電気信号発生ユニット」の－）を出力する。また、第２電気信号発生ユニット３１Ｂは、角度位置１８０°及び０°（３６０°）において、順方向に流れる電流パルス（「第２電気信号発生ユニット」の－）を出力する。そのため、イネーブル信号は、角度位置４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°、及び０°のそれぞれにおいて、Ｈレベルに切り替わる。また、レギュレータ６３は、イネーブル信号がＨレベルに維持された状態に対応して、角度位置４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°、及び０°のそれぞれにおいて、電源線ＰＬに所定電圧を供給する。
【0060】
本実施形態において、磁気センサ５１の出力と磁気センサ５２の出力は、９０°の位相差を有しており、検出部１３は、この位相差を利用して回転位置情報を検出する。磁気センサ５１の出力は、角度位置２２．５°から角度位置１１２．５°の範囲において、正のサイン波状である。この角度範囲において、レギュレータ６３は角度位置４５°、９０°において電力を出力する。磁気センサ５１及びアナログコンパレータ６５は、角度位置４５°，９０°のそれぞれにおいて供給される電力により駆動される。アナログコンパレータ６５から出力される信号（以下、Ａ相信号という）は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置４５°，９０°のそれぞれにおいてＨレベルになる。
【0061】
また、磁気センサ５２の出力は、角度位置１５７．５から２４７．５°の範囲において、正のサイン波状である。この角度範囲において、レギュレータ６３は、角度位置１８０°，２２５°において電力を出力する。磁気センサ５２及びアナログコンパレータ６６は、角度位置１８０°，２２５°のそれぞれにおいて供給される電力により駆動される。アナログコンパレータ６６から出力される信号（以下、Ｂ相信号という）は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置１８０°，２２５°のそれぞれにおいてＨレベルになる。
【0062】
ここで、計数器６７に供給されるＡ相信号がＨレベル（Ｈ）であり、計数器６７に供給されるＢ相信号がＬレベルである場合に、これら信号レベルの組を（Ｈ、Ｌ）のように表す。図５では、角度位置１８０°において信号レベルの組が（Ｌ、Ｈ）であり、角度位置２２５°において信号レベルの組が（Ｈ、Ｈ）、角度位置２７０°において信号レベルの組が（Ｈ、Ｌ）である。
【0063】
計数器６７は、検出したＡ相信号とＢ相信号の一方または双方がＨレベルである場合に、不揮発性メモリ６８に信号レベルの組を記憶させる。計数器６７は、次に検出したＡ相信号とＢ相信号の一方または双方がＨレベルである場合に、前回のレベルの組を不揮発性メモリ６８から読み出し、前回のレベルの組と今回のレベルの組と比較して回転軸ＳＦの回転方向を判定する。
【0064】
例えば、前回の信号レベルの組が（Ｈ、Ｈ）であって、今回の信号レベルが（Ｈ、Ｌ）である場合には、前回の検出において角度位置２２５°であり、今回の検出において角度位置２７０°であるので、反時計回り（順回転）であることがわかる。計数器６７は、今回のレベルの組が（Ｈ、Ｌ）であって、かつ前回のレベルの組が（Ｈ、Ｈ）である場合、カウンタをアップすることを示すアップ信号を不揮発性メモリ６８に供給する。不揮発性メモリ６８は、計数器６７からのアップ信号を検出した場合に、記憶している多回転情報を１増加した値に更新する。また、逆回転の場合には、計数器６７は、カウンタをダウンすることを示すダウン信号を不揮発性メモリ６８に供給する。この歳に、不揮発性メモリ６８は記憶した多回転情報を１減少させた値に更新する。このように、本実施形態に係る多回転情報検出部３は、回転軸ＳＦの回転方向を判定しながら、多回転情報を検出できる。
【0065】
次に、本実施形態のエンコーダ装置ＥＣにおいて、回転軸ＳＦを高速回転した場合の動作（間欠動作シーケンス）の一例につき図６のフローチャート及び図７の波形図を参照して説明する。回転軸ＳＦを高速回転した場合には、図５のイネーブル信号の周期ＴＥ等が短くなる。
まず、図６のステップ１０２において、図４の電気信号発生ユニット３１Ａ又は３１ＢのＷＷ出力７Ａが発生し、バッファ回路７４のイネーブル信号７Ｂ（図７（Ｃ）参照）がＨレベルになる。ＷＷ出力７Ａは、図７（Ａ）に示すように間欠的に短周期で発生するが、以下では図７（Ｂ）～（Ｅ）に示すように、ＷＷ出力７Ａの１周期内での動作につき説明する。また、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂで発生する信号は図５に示すようにパルス状であるが、出力端子６１ｃ，６２ｃと接地線ＧＬとの間にコンデンサ６９Ａが設けられているため、ＷＷ出力７Ａは比較的緩やかに基準電位に低下する。そして、ステップ１０４において、イネーブル信号７Ｂに応じてレギュレータ６３がオン（作動）になり、レギュレータ６３の出力端子６３ｃに接続された電源線ＰＬの電位が点線の波形で示すように上昇する（図７（Ｂ）参照）。このときにアンド回路７２の信号７ＥがＨレベルになる。
まず、図６のステップ１０２において、図４の電気信号発生ユニット３１Ａ又は３１ＢのＷＷ出力７Ａが発生し、バッファ回路７４のイネーブル信号７Ｂ（図７（Ｃ）参照）がＨレベルになる。ＷＷ出力７Ａは、図７（Ａ）に示すように間欠的に短周期で発生するが、以下では図７（Ｂ）～（Ｅ）に示すように、ＷＷ出力７Ａの１周期内での動作につき説明する。また、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂで発生する信号は図５に示すようにパルス状であるが、出力端子６１ｃ，６２ｃと接地線ＧＬとの間にコンデンサ６９Ａが設けられているため、ＷＷ出力７Ａは比較的緩やかに基準電位に低下する。そして、ステップ１０４において、イネーブル信号７Ｂに応じてレギュレータ６３がオン（作動）になり、レギュレータ６３の出力端子６３ｃに接続された電源線ＰＬの電位が点線の波形で示すように上昇する（図７（Ｂ）参照）。このときにアンド回路７２の信号７ＥがＨレベルになる。
【0066】
さらに、ステップ１０６において、所定時間δｔの経過後に遅延回路７３のリセット信号７ＲがＨレベルになり（図７（Ｂ）参照）、ステップ１０８において計数器６７及び不揮発性メモリ６８が作動を開始し、ステップ１１０において、計数器６７が回転情報（上述のアップ信号又はダウン信号）を不揮発性メモリ６８に書き込む。図７（Ｂ）のデータ７ＲＤは、計数器６７と不揮発性メモリ６８との間で交換される信号の一例を示す。そして、ステップ１１２において、計数器６７は放電信号７ＤをＨレベルに設定し（図７（Ｅ）参照）、これに応じてスイッチング素子７０が導通してＷＷ出力７Ａが低下し（放電され）、ステップ１１４において、バッファ回路７４のイネーブル信号７ＢがＬレベルとなり、ステップ１１６において、アンド回路７２の出力７ＥがＬレベルになり（図７（Ｄ）参照）、レギュレータ６３がオフ（作動停止）になり、電源線ＰＬの電位が低下する。そして、ステップ１１８において、リセット信号７ＲがＬレベルになり（図７（Ｂ）参照）、計数器６７及び不揮発性メモリ６８が作動停止になる。その後、ＷＷ出力７Ａが立ち上がると、動作はステップ１０２に戻り、ステップ１０４～１１８の動作が繰り返される。
【0067】
この動作によれば、図７（Ａ）に示すように、ＷＷ出力７Ａの各パルス信号が短い周期で間欠的に発生していても、計数器６７の処理が終了する毎にＷＷ出力７Ａをリセットしてレギュレータ６３をオフにすることによって、レギュレータ６３の出力端子に接続されている電源線ＰＬの電位（点線の曲線）はほとんど低下しない。このため、ＷＷ出力７Ａのパルス信号が発生してレギュレータ６３がオンになったときのバッテリ３２の電圧低下を抑制でき、バッテリ３２の電圧は確実に元の電圧に復帰できる。したがって、回転軸ＳＦが高速回転していても、バッテリ３２から位置検出系１（多回転情報検出部３）への電力の供給及び遮断を正確に行うことができ、バッテリ３２の電力消費を小さくして、回転軸ＳＦの回転情報を高精度に求めることができる。これによって、バッテリ３２のメンテナンス（例えば交換）をなくすか、あるいはバッテリ３２のメンテナンスの頻度を低くできる。
【0068】
上述のように、本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣは、回転軸ＳＦ（移動部）の回転位置情報を検出する位置検出系１（位置検出部）と、回転軸ＳＦの回転（移動）によって回転する磁石１１と、磁石１１の回転による磁界の変化によってＷＷ出力７Ａ（電気信号）を発生する電気信号発生ユニット３１Ａ（電気信号発生部）と、位置検出系１からの放電信号７Ｄ（制御信号）によってコンデンサ６９Ａに蓄積された電荷を放電させたことによって電気信号発生ユニット３１Ａから出力されるＷＷ出力７Ａ又はイネーブル信号７Ｂ（第１信号）を位置検出系１へ出力する信号リレー回路５（回路部）と、を備えている。
【0069】
本実施形態によれば、例えば位置検出系１での位置検出処理が終了した後、放電信号７Ｄによって電気信号発生ユニット３１Ａを放電させて（ＷＷ出力７Ａを低下させて）、レギュレータ６３をオフにすることによって、それ以降のバッテリ３２の電力消費を防止できる。また、レギュレータ６３の出力ではなく、電気信号発生ユニット３１Ａの出力を放電しているため、レギュレータ６３の出力（位置検出系１の電源の電位）の低下を抑制できる。このため、回転軸ＳＦが高速回転するときに、各ＷＷ出力７Ａ（パルス信号）が発生する毎のレギュレータ６３から位置検出系１への充電量を少なくすることができ、バッテリ３２の電圧の落ち込み量を小さくして、バッテリ３２の電圧の復帰時間を短縮できる。このため、回転軸ＳＦが高速回転している場合でも、バッテリ３２の電力消費を小さくして、位置検出系１に対する電力の供給を行うことができ、回転軸ＳＦの回転情報を高精度に求めることができる。
【0070】
また、本実施形態においては、出力コンデンサ６９Ｃを備えている。このコンデンサ６９Ａによって、レギュレータ６３の動作が安定化（負荷応答性の改善等）される。さらに、出力コンデンサ６９Ｃは放電されないため、回転軸ＳＦが高速回転するときに、各ＷＷ出力７Ａが発生する毎のレギュレータ６３から出力コンデンサ６９Ｃへの充電量を少なくすることができ、バッテリ３２の電圧の落ち込み量を小さくして、バッテリ３２の電圧の復帰時間を短縮できる。
【0071】
また、信号リレー回路７５は、位置検出系１の電源線ＰＬの電位が低下した後のＷＷ出力７Ａによるリセット信号７Ｒ（信号７Ｅと同等の第２信号）を位置検出系１の計数器６７及び不揮発性メモリ６８に出力し、計数器６７及び不揮発性メモリ６８はリセット信号７Ｒにより初期化される（計数動作を停止する）。これによって、電位の低下による不安定な信号による誤動作が防止される。
また、本実施形態によれば、磁石１１の側面に発生する磁力線を含む電気信号発生ユニット３１Ａにおけるパルス生成に不要な磁場成分は、感磁性部材４７の長さ方向に直交しており、その不要な磁場成分は、磁石１１の回転による交流磁界の反転による感磁性部材４７の長さ方向の一端から他端に向かう磁壁の発生には悪影響を与えない。このため、感磁性部材４７を磁石１１の近傍に配置して、電気信号発生ユニット３１Ａを小型化しても、その不要な磁場成分に影響されることなく、磁石１１の回転による軸方向の交流磁界の反転によって、電気信号発生ユニット３１Ａを用いて効率的に高い信頼性（安定した出力）で高出力のＷＷ出力７Ａ（パルス信号）を発生することができる。
また、本実施形態によれば、磁石１１の側面に発生する磁力線を含む電気信号発生ユニット３１Ａにおけるパルス生成に不要な磁場成分は、感磁性部材４７の長さ方向に直交しており、その不要な磁場成分は、磁石１１の回転による交流磁界の反転による感磁性部材４７の長さ方向の一端から他端に向かう磁壁の発生には悪影響を与えない。このため、感磁性部材４７を磁石１１の近傍に配置して、電気信号発生ユニット３１Ａを小型化しても、その不要な磁場成分に影響されることなく、磁石１１の回転による軸方向の交流磁界の反転によって、電気信号発生ユニット３１Ａを用いて効率的に高い信頼性（安定した出力）で高出力のＷＷ出力７Ａ（パルス信号）を発生することができる。
【0072】
また、エンコーダ装置ＥＣは、電気信号発生ユニット３１Ａに電気信号が発生してから短時間のうちに、バッテリ３２から多回転情報検出部３に電力が供給され、多回転情報検出部３がダイナミック駆動（間欠駆動）する。多回転情報の検出及び書き込みの終了後は、多回転情報検出部３への電源供給は絶たれるが、計数値は、記憶部１４に格納されているので保持される。このようなシーケンスは、外部からの電力供給が絶たれた状態においても、磁石１１上の所定位置が電気信号発生ユニット３１Ａの近傍を通過するたびに繰り返される。また、記憶部１４に記憶されている多回転情報は、次にモータＭが起動される際にモータ制御部ＭＣなどに読み出され、回転軸ＳＦの初期位置などの算出に利用される。このようなエンコーダ装置ＥＣは、電気信号発生ユニット３１Ａで発生する電気信号に応じて、位置検出系１で消費される電力の少なくとも一部をバッテリ３２が供給するので、バッテリ３２を長寿命にすることができる。このため、バッテリ３２のメンテナンス（例えば交換）をなくしたり、メンテナンスの頻度を減らしたりすることができる。例えば、バッテリ３２の寿命がエンコーダ装置ＥＣの他の部分の寿命よりも長い場合、バッテリ３２の交換を不要にすることもできる。
【0073】
ところで、ウィーガントワイヤ等の感磁性ワイヤを利用すると、磁石１１の回転が極めて低速であっても、電気信号発生ユニット３１Ａからパルス電流（電気信号）の出力が得られる。そのため、例えばモータＭへ電力供給がなされていない状態などにおいて、回転軸ＳＦ（磁石１１）の回転が極めて低速な場合にも、電気信号発生ユニット３１Ａの出力を電気信号として利用できる。なお、感磁性ワイヤ（第１感磁性部４１Ａ）としては、アモルファス磁歪線なども使用可能である。この場合、例えば、エンコーダ装置ＥＣは、上記した電気信号発生ユニット（例、３１Ａ、３１Ｂ）から発生した電気信号（電流）を上記した整流スタック（例、整流器）を用いて全波整流し、整流された電力を多回転情報検出部３などに供給するように構成してもよい。
【0074】
［第２の実施形態］
第２の実施形態につき図８から図１０を参照して説明する。なお、図８、図９、図１０において図４、図６、図７に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。図８は、本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣＡを示す。図８において、図４のバッファ回路７４の代わりに３個の入力部を有するオア回路７１が設けられている。そして、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂに接続された整流スタック６１，６２の出力端子６１ｃ，６２ｃに生じるＷＷ出力７Ａがオア回路７１の第１入力部に供給されている。また、モータ制御部ＭＣの電源部ＭＣＥから、通常動作とバックアップ動作との切り替えを示す切り替え信号７ＮＤがオア回路７１の第２入力部及び計数器６７の切り替え信号入力部に供給されている。さらに、計数器６７から計数動作が終了したことを示すための処理完了信号７ＴＣがオア回路７１の第３入力部に供給されている。ＷＷ出力７Ａ、切り替え信号７ＮＤ、及び処理完了信号７ＴＣの少なくとも一つがＨレベル（ハイレベル）になると、オア回路７１の出力はＨレベルになり、ＷＷ出力７Ａ、切り替え信号７ＮＤ、及び処理完了信号７ＴＣの全部がＬレベル（ローレベル）になると、オア回路７１の出力はＬレベルになる。オア回路７１の出力はイネーブル信号７Ｂとしてアンド回路７２の第１入力部及びレギュレータ６３の制御端子６３ａに供給されている。アンド回路７２の出力信号７Ｅは遅延回路７３を介してリセット信号７Ｒとして計数器６７及び不揮発性メモリ６８に供給される。オア回路７１、アンド回路７２、及び遅延回路７３から信号リレー回路７５Ａが構成されている。
第２の実施形態につき図８から図１０を参照して説明する。なお、図８、図９、図１０において図４、図６、図７に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。図８は、本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣＡを示す。図８において、図４のバッファ回路７４の代わりに３個の入力部を有するオア回路７１が設けられている。そして、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂに接続された整流スタック６１，６２の出力端子６１ｃ，６２ｃに生じるＷＷ出力７Ａがオア回路７１の第１入力部に供給されている。また、モータ制御部ＭＣの電源部ＭＣＥから、通常動作とバックアップ動作との切り替えを示す切り替え信号７ＮＤがオア回路７１の第２入力部及び計数器６７の切り替え信号入力部に供給されている。さらに、計数器６７から計数動作が終了したことを示すための処理完了信号７ＴＣがオア回路７１の第３入力部に供給されている。ＷＷ出力７Ａ、切り替え信号７ＮＤ、及び処理完了信号７ＴＣの少なくとも一つがＨレベル（ハイレベル）になると、オア回路７１の出力はＨレベルになり、ＷＷ出力７Ａ、切り替え信号７ＮＤ、及び処理完了信号７ＴＣの全部がＬレベル（ローレベル）になると、オア回路７１の出力はＬレベルになる。オア回路７１の出力はイネーブル信号７Ｂとしてアンド回路７２の第１入力部及びレギュレータ６３の制御端子６３ａに供給されている。アンド回路７２の出力信号７Ｅは遅延回路７３を介してリセット信号７Ｒとして計数器６７及び不揮発性メモリ６８に供給される。オア回路７１、アンド回路７２、及び遅延回路７３から信号リレー回路７５Ａが構成されている。
【0075】
電源部ＭＣＥは、基本的には第１の実施形態と同様に、例えば交流電源（不図示）から得られる電力で図１のモータＭを駆動するとともに、その電力から得られる直流電圧をバッテリ３２の二次電池３７に供給する。さらに、本実施形態では一例として、電源部ＭＣＥは、通常動作では、切り替え信号７ＮＤをＨレベルに設定し、直流電圧をバッテリ３２の二次電池３７に供給し、二次電池３７の電力が電源切替器３８を介してレギュレータ６３の入力端子６３ｂに供給される。この際に、オア回路７１のイネーブル信号７ＢがＨレベルになっているため、レギュレータ６３は連続的にオン状態となり、電源線ＰＬの電位は連続的にＨレベルになる。このため、磁気検出部１２、計数器６７、及び不揮発性メモリ６８は連続的に作動している。また、切り替え信号７ＮＤは計数器６７にも供給されているため、計数器６７では、切り替え信号７ＮＤがＨレベルであることから、現在の状態が通常動作であることを認識できる。この場合、計数器６７では、一例として所定のサンプリングレートでアナログコンパレータ６５，６６の出力を取り込んで回転軸ＳＦの多回転の回転情報を求め、求めた情報を不揮発性メモリ６８に書き込む。
【0076】
バックアップ動作では、一例として電源部ＭＣＥ（主電源）がオフとなり、図１のモータＭ（回転軸ＳＦ）の駆動が停止され、電源部ＭＣＥからバッテリ３２に対する電力の供給が停止される。この際に、電源部ＭＣＥでは切り替え信号７ＮＤをＬレベルに設定する。これによって、計数器６７では通常動作からバックアップ動作に切り替わったことを認識できる。バックアップ動作では、バッテリ３２の電力の消費量を抑制するため、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１ＢのＷＷ出力７Ａが所定の閾値以上になっている期間でレギュレータ６３をオンにして、その期間内で磁気検出部１２、計数器６７、及び不揮発性メモリ６８に電力を供給して回転軸ＳＦの回転情報を求める。
【0077】
ただし、通常動作からバックアップ動作に移行する際に、最初にＷＷ出力７Ａが立ち上がったタイミングで磁気検出部１２等に電力を供給できない恐れがある。そこで、本実施形態では、切り替え信号７ＮＤがＬレベルに設定されたときに、計数器６７では処理完了信号７ＴＣをＨレベルに設定して、レギュレータ６３をオンにして、磁気検出部１２等に電力を供給させる。なお、通常動作時には、一例として処理完了信号７ＴＣは常にＨレベルであってもよい。その後、回転情報が求められた後、計数器６７では切り替え信号７ＮＤをＬレベルに設定する。この後は上述のバックアップ動作に円滑に移行できる。これ以外の本実施形態の構成は第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【0078】
次に、本実施形態のエンコーダ装置ＥＣＡにおいて、例えば回転軸ＳＦを高速回転している状態から電源部ＭＣＥ（主電源）をオフにして、通常動作からバックアップ動作に移行する場合の動作の一例につき、図９のフローチャート及び図１０の波形図を参照して説明する。この動作は、例えば電源部ＭＣＥがオンで回転軸ＳＦが高速回転している状態で、非常停止等で電源部ＭＣＥがオフになり、その状態から回転軸ＳＦが慣性で高速回転から停止状態に移行するような場合に発生する。
【0079】
まず、図９のステップ１２０において、電源部ＭＣＥ（主電源）がオフになり、切り替え信号７ＮＤがＬレベルになる（図１０（Ａ）参照）。これに応じてステップ１２２で、計数器６７は処理完了信号７ＴＣをＨレベルに設定する（図１０（Ｂ）参照）。この後、ステップ１０４で、オア回路７１のイネーブル信号７ＢがＨレベルになり、レギュレータ６３が作動し、電源線ＰＬの電位がＨレベルになり、アンド回路７２の信号７ＥがＨレベルになる。そして、ステップ１０６で、所定時間経過後にリセット信号７ＲがＨレベルになり（図１０（Ｃ）参照）、ステップ１０８において計数器６７及び不揮発性メモリ６８が作動を開始し、ステップ１１０において、計数器６７が回転情報（上述のアップ信号又はダウン信号）を不揮発性メモリ６８に書き込む。これによって電源オフ時の回転情報のバックアップが完了する。
【0080】
その後、ステップ１２４で、計数器６７は処理完了信号７ＴＣをＬレベルに設定し（図１０（Ｂ）参照）、ステップ１１２において、計数器６７は放電信号７ＤをＨレベルに設定し（図１０（Ｅ）参照）、これに応じてスイッチング素子７０が導通してＷＷ出力７Ａが低下する（電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂが放電される）。そして、オア回路７１のイネーブル信号７ＢがＬレベルになり、ステップ１１６において、レギュレータ６３がオフ（作動停止）になり、アンド回路７２の出力７ＥがＬレベルになる。そして、ステップ１１８において、リセット信号７ＲがＬレベルになり（図１０（Ｃ）参照）、計数器６７及び不揮発性メモリ６８が作動停止になる。その後、動作は図６のステップ１０２に移行する。そして、ＷＷ出力７Ａが立ち上がると、図６のステップ１０４～１１８の動作が繰り返される。
【0081】
この動作によれば、回転軸ＳＦが高速回転中に電源部ＭＣＥ（主電源）がオフになった時点の直前又は直後等に、ＷＷ出力７Ａが立ち上がったような場合でも、計数器６７の処理完了信号７ＴＣによってオア回路７１のイネーブル信号７Ｂが確実にＨレベルになり、レギュレータ６３がオンになって磁気検出部１２等に電力が供給され、回転軸ＳＦの回転情報が求められて不揮発性メモリ６８に書き込まれる。そして、この後でＷＷ出力７Ａが立ち上がると、第１の実施形態の間欠動作シーケンスと同様にバッテリ３２の電力を効率的に使用して回転軸ＳＦの回転情報が求められる。そのため、回転軸ＳＦが高速回転していても、通常動作から間欠動作シーケンスに円滑に移行できる。
【0082】
上述のように、本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣＡは、電源部ＭＣＥから電力が供給されて回転軸ＳＦ（移動部）の回転位置情報を検出する位置検出系１（位置検出部）と、回転軸ＳＦの回転によって回転する磁石１１と、磁石１１の回転に伴う磁界の変化によってＷＷ出力７Ａ（電気信号）を発生する電気信号発生ユニット３１Ａ（電気信号発生部）と、ＷＷ出力７Ａによりバッテリ３２（又は電源部ＭＣＥ）からの電力を位置検出系１に供給するレギュレータ６３（電力供給部）と、を備えている。さらに、エンコーダ装置ＥＣＡの位置検出系１は、電源部ＭＣＥからの電力の供給が絶たれると（その電力又は電源部ＭＣＥがオフになるときに）、ＷＷ出力７Ａによるレギュレータ６３からの電力が供給されるまでにその回転位置情報の検出を行うようにしている。
【0083】
また、本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣＡの使用方法は、位置検出系１が、電源部ＭＣＥからの電力の供給が絶たれると（その電力がオフになるときに）、ＷＷ出力７Ａによるレギュレータ６３からの電力が供給されるまでにその回転位置情報の検出を行うステップ１２２，１０８，１１０，１２４を含んでいる。
本実施形態によれば、回転軸ＳＦが高速回転中に電源部ＭＣＥがオフになった場合でも、例えば計数器６７の処理完了信号７ＴＣによってレギュレータ６３がオンになって位置検出系１の磁気検出部１２等に電力が供給され、回転軸ＳＦの回転情報が求められて記憶される。そのため、電源部ＭＣＥがオフになっても、そのときの回転軸ＳＦの回転情報を正確に求めて記憶した後、電気信号発生ユニット３１ＡのＷＷ出力７Ａを用いてレギュレータ６３の動作を制御する間欠動作シーケンスに円滑に移行できる。
また、電気信号発生ユニット３１Ａは、磁石１１の回転に伴う磁界の変化によって磁気特性が変化する感磁性部４１Ａを有し、感磁性部４１Ａの磁気特性に基づいてＷＷ出力７Ａを発生しており、信号リレー回路７５Ａ（信号出力部）を備え、電源部ＭＣＥがオフになったときに、レギュレータ６３を作動させて、バッテリ３２の出力を平滑化して位置検出系１に供給している（ステップ１２０，１２２，１０４）。その感磁性部４１Ａ及び信号リレー回路７５Ａによる効果等は第１の実施形態と同様である。
本実施形態によれば、回転軸ＳＦが高速回転中に電源部ＭＣＥがオフになった場合でも、例えば計数器６７の処理完了信号７ＴＣによってレギュレータ６３がオンになって位置検出系１の磁気検出部１２等に電力が供給され、回転軸ＳＦの回転情報が求められて記憶される。そのため、電源部ＭＣＥがオフになっても、そのときの回転軸ＳＦの回転情報を正確に求めて記憶した後、電気信号発生ユニット３１ＡのＷＷ出力７Ａを用いてレギュレータ６３の動作を制御する間欠動作シーケンスに円滑に移行できる。
また、電気信号発生ユニット３１Ａは、磁石１１の回転に伴う磁界の変化によって磁気特性が変化する感磁性部４１Ａを有し、感磁性部４１Ａの磁気特性に基づいてＷＷ出力７Ａを発生しており、信号リレー回路７５Ａ（信号出力部）を備え、電源部ＭＣＥがオフになったときに、レギュレータ６３を作動させて、バッテリ３２の出力を平滑化して位置検出系１に供給している（ステップ１２０，１２２，１０４）。その感磁性部４１Ａ及び信号リレー回路７５Ａによる効果等は第１の実施形態と同様である。
【0084】
なお、本実施形態において、計数器６７がレギュレータ６３を作動させるための処理完了信号７ＴＣを出力しているため、円滑に電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂの出力を利用できる。なお、処理完了信号７ＴＣを出力する素子は必ずしも計数器６７である必要はない。
また、上述の各実施形態においては、図３（Ａ）に示すように、電気信号発生ユニット３１Ａの第１、第２磁性体４５Ａ，４６Ａの先端部が、磁石１１の表面（Ｎ極１６Ａ～Ｓ極１６Ｄ）及び裏面（Ｓ極１７Ａ～Ｎ極１７Ｄ）の同じ角度位置で互いに異なる極性の部分の近傍に配置されているため、電気信号発生ユニット３１Ａをさらに小型化できる。なお、図３（Ｄ）及び（Ｅ）に示す変形例の電気信号発生ユニット３１Ｃのように、感磁性部材４７の一端側の第１磁性体４５Ｃの先端部を磁石１１の表面のある極性の部分（例えばＮ極１６Ａ又はＳ極１６Ｂ等）の近傍に配置し、感磁性部材４７の他端側の第２磁性体４６Ｃの先端部を磁石１１の表面の異なる極性の部分（例えばＳ極１６Ｄ又はＮ極１６Ａ等）の近傍に配置してもよい。この場合、第１、第２磁性体４５Ｃ，４６Ｃは、回転方向において異なる位置にある磁石１１の互いに異なる極性の２つの部分（例えばＮ極１６Ａ及びＳ極１６Ｄ）からの磁力線を感磁性部材４７の長さ方向に導いている。電気信号発生ユニット３１Ｃにおいても、磁石１１から第１磁性体４５Ｃ、感磁性部材４７、及び第２磁性体４６Ｃを通るように磁気回路ＭＣ２が形成されるため、磁石１１の側面の不要な磁界に影響されることなく、磁石１１の回転による交流磁界の反転によって、感磁性部材４７が効率的に安定したパルスを出力できる。なお、磁石１１の構成は任意であり、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂの構成も任意である。
また、上述の各実施形態においては、図３（Ａ）に示すように、電気信号発生ユニット３１Ａの第１、第２磁性体４５Ａ，４６Ａの先端部が、磁石１１の表面（Ｎ極１６Ａ～Ｓ極１６Ｄ）及び裏面（Ｓ極１７Ａ～Ｎ極１７Ｄ）の同じ角度位置で互いに異なる極性の部分の近傍に配置されているため、電気信号発生ユニット３１Ａをさらに小型化できる。なお、図３（Ｄ）及び（Ｅ）に示す変形例の電気信号発生ユニット３１Ｃのように、感磁性部材４７の一端側の第１磁性体４５Ｃの先端部を磁石１１の表面のある極性の部分（例えばＮ極１６Ａ又はＳ極１６Ｂ等）の近傍に配置し、感磁性部材４７の他端側の第２磁性体４６Ｃの先端部を磁石１１の表面の異なる極性の部分（例えばＳ極１６Ｄ又はＮ極１６Ａ等）の近傍に配置してもよい。この場合、第１、第２磁性体４５Ｃ，４６Ｃは、回転方向において異なる位置にある磁石１１の互いに異なる極性の２つの部分（例えばＮ極１６Ａ及びＳ極１６Ｄ）からの磁力線を感磁性部材４７の長さ方向に導いている。電気信号発生ユニット３１Ｃにおいても、磁石１１から第１磁性体４５Ｃ、感磁性部材４７、及び第２磁性体４６Ｃを通るように磁気回路ＭＣ２が形成されるため、磁石１１の側面の不要な磁界に影響されることなく、磁石１１の回転による交流磁界の反転によって、感磁性部材４７が効率的に安定したパルスを出力できる。なお、磁石１１の構成は任意であり、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂの構成も任意である。
【0085】
また、上述の実施形態では２つの電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂが設けられているが、エンコーダ装置ＥＣ，ＥＣＡは１つの電気信号発生ユニット３１Ａを備えるのみでもよい。さらに、エンコーダ装置ＥＣ，ＥＣＡは、３つ以上の電気信号発生ユニットを備えてもよい。
なお、上述の実施形態のように、複数の電気信号発生ユニットが設けられる場合に、電気信号発生ユニット３１Ａから出力される電力は、多回転情報を検出するための検出信号として利用されてもよいし、検出系などへの供給に利用されてもよい。
なお、上述の実施形態のように、複数の電気信号発生ユニットが設けられる場合に、電気信号発生ユニット３１Ａから出力される電力は、多回転情報を検出するための検出信号として利用されてもよいし、検出系などへの供給に利用されてもよい。
【0086】
なお、上述の第１実施形態において、磁石１１は、周方向に４極と厚さ方向に２極とを有する８極の磁石であるが、このような構成に限定されず適宜変更できる。例えば、磁石１１は、周方向の極数が２極又は４極以上であってもよい。
なお、上述の実施形態において、位置検出系１は、位置情報として回転軸ＳＦ（移動部）の回転位置情報を検出するが、位置情報として所定方向の位置、速度、加速度の少なくとも一つを検出してもよい。エンコーダ装置ＥＣ，ＥＣＡは、ロータリーエンコーダを含んでもよいし、リニアエンコーダを含んでもよい。また、エンコーダ装置ＥＣ，ＥＣＡは、発電部及び検出部が回転軸ＳＦに設けられ、磁石１１が移動体（例えば回転軸ＳＦ）の外部に設けられることで、磁石と検出部との相対位置が移動部の移動に伴って変化するものでもよい。また、位置検出系１は回転軸ＳＦの多回転情報を検出しなくてもよく位置検出系１の外部の処理部により多回転情報を検出してもよい。
なお、上述の実施形態において、位置検出系１は、位置情報として回転軸ＳＦ（移動部）の回転位置情報を検出するが、位置情報として所定方向の位置、速度、加速度の少なくとも一つを検出してもよい。エンコーダ装置ＥＣ，ＥＣＡは、ロータリーエンコーダを含んでもよいし、リニアエンコーダを含んでもよい。また、エンコーダ装置ＥＣ，ＥＣＡは、発電部及び検出部が回転軸ＳＦに設けられ、磁石１１が移動体（例えば回転軸ＳＦ）の外部に設けられることで、磁石と検出部との相対位置が移動部の移動に伴って変化するものでもよい。また、位置検出系１は回転軸ＳＦの多回転情報を検出しなくてもよく位置検出系１の外部の処理部により多回転情報を検出してもよい。
【0087】
上述の実施形態において、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂは、磁石１１と所定の位置関係となった際に電力（電気信号）を発生する。位置検出系１は電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂに発生する電力（信号）の変化を検出信号に用いて、移動部（例、回転軸ＳＦ）の位置情報（例えば多回転情報又は角度位置情報を含む回転位置情報）を検出（計数）してもよい。例えば、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂをセンサ（位置センサ）として用いてもよく、位置検出系１は、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂ及び１つ以上のセンサ（例えば、磁気センサ、受光センサ）により、移動部の位置情報を検出してもよい。また、電気信号発生ユニットの数が２つ以上である場合、位置検出系１は、２つ以上の電気信号発生ユニットをセンサとして用いて位置情報を検出してもよい。例えば、位置検出系１は、２つ以上の電気信号発生ユニットをセンサとして用い、磁気センサを用いないで移動部の位置情報を検出してもよいし、受光センサを用いないで移動部の位置情報を検出してもよい。また、上記の磁気センサと同様に、位置検出系１は、２つ以上の電気信号発生ユニットをセンサとして用いて、２つ以上の電気信号に基づいて回転軸ＳＦの回転方向を判別してもよい。
【0088】
また、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂは、位置検出系１で消費される電力の少なくとも一部を供給してもよい。例えば、電気信号発生ユニット３１Ａ，３１Ｂは、位置検出系１のうち消費電力が相対的に小さい処理部に対して、電力を供給してもよい。また、電気供給系２は、位置検出系１の一部に対して電力を供給しなくてもよい。例えば、電力供給系２は、検出部１３に間欠的に電力を供給し、記憶部１４へ電力を供給しなくてもよい。この場合、電力供給系２の外部に設けられる電源、バッテリなどから記憶部１４に対して、間欠的または連続的に電力が供給されてもよい。発電部は、大バルクハウゼンジャンプ以外の現象により電力が発生するものでもよく、例えば移動部（例えば回転軸ＳＦ）及び位置検出系１の一部に対して電力を供給しなくてもよい。例えば、電力供給系２は、検出部１３に間欠的に電力を供給し、記憶部１４へ電力を供給しなくてもよい。この場合、電力供給系２の外部に設けられる電源、バッテリなどから記憶部１４に対して、間欠的または連続的に電力が供給されてもよい。発電部は、大バルクハウゼンジャンプ以外の現象により電力が発生するものでもよく、例えば移動部（例えば回転軸ＳＦ）の移動に伴う磁界の変化に伴う電磁誘導により、電力を発生するものでもよい。検出部の検出結果を記憶する記憶部は、位置検出系１の外部に設けられてもよく、エンコーダ装置ＥＣ，ＥＣＡの外部に設けられてもよい。
【0089】
［駆動装置］
駆動装置の一例について説明する。図１１は、駆動装置ＭＴＲの一例を示す図である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。この駆動装置ＭＴＲは、電動モータを含むモータ装置である。駆動装置ＭＴＲは、回転軸ＳＦと、回転軸ＳＦを回転駆動する本体部（駆動部）ＢＤと、回転軸ＳＦの回転位置情報を検出するエンコーダ装置ＥＣとを有している。なお、エンコーダ装置ＥＣの代わりにエンコーダ装置ＥＣＡを備えていてもよい。
駆動装置の一例について説明する。図１１は、駆動装置ＭＴＲの一例を示す図である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。この駆動装置ＭＴＲは、電動モータを含むモータ装置である。駆動装置ＭＴＲは、回転軸ＳＦと、回転軸ＳＦを回転駆動する本体部（駆動部）ＢＤと、回転軸ＳＦの回転位置情報を検出するエンコーダ装置ＥＣとを有している。なお、エンコーダ装置ＥＣの代わりにエンコーダ装置ＥＣＡを備えていてもよい。
【0090】
回転軸ＳＦは、負荷側端部ＳＦａと、反負荷側端部ＳＦｂとを有している。負荷側端部ＳＦａは、減速機など他の動力伝達機構に接続される。反負荷側端部ＳＦｂには、固定部を介してスケールＳが固定される。このスケールＳの固定とともに、エンコーダ装置ＥＣが取り付けられている。エンコーダ装置ＥＣは、上述した実施形態、変形例、あるいはその組み合わせに係るエンコーダ装置である。
【0091】
この駆動装置ＭＴＲは、エンコーダ装置ＥＣの検出結果を使って、図１に示したモータ制御部ＭＣが本体部ＢＤを制御する。駆動装置ＭＴＲは、エンコーダ装置ＥＣのバッテリ交換の必要性が無いもしくは低いので、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、駆動装置ＭＴＲは、モータ装置に限定されず、油圧や空圧を利用して回転する軸部を有する他の駆動装置であってもよい。
【0092】
［ステージ装置］
ステージ装置の一例について説明する。図１２は、ステージ装置ＳＴＧを示す。このステージ装置ＳＴＧは、図１１に示した駆動装置ＭＴＲの回転軸ＳＦのうち負荷側端部ＳＦａに、回転テーブル（移動物体）ＴＢを取り付けた構成である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。
ステージ装置の一例について説明する。図１２は、ステージ装置ＳＴＧを示す。このステージ装置ＳＴＧは、図１１に示した駆動装置ＭＴＲの回転軸ＳＦのうち負荷側端部ＳＦａに、回転テーブル（移動物体）ＴＢを取り付けた構成である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。
【0093】
ステージ装置ＳＴＧは、駆動装置ＭＴＲを駆動して回転軸ＳＦを回転させると、この回転が回転テーブルＴＢに伝達される。その際、エンコーダ装置ＥＣは、回転軸ＳＦの角度位置等を検出する。従って、エンコーダ装置ＥＣからの出力を用いることにより、回転テーブルＴＢの角度位置を検出することができる。なお、駆動装置ＭＴＲの負荷側端部ＳＦａと回転テーブルＴＢとの間に減速機等が配置されてもよい。
【0094】
ステージ装置ＳＴＧは、エンコーダ装置ＥＣのバッテリ交換の必要性が低い又は無いので、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、ステージ装置ＳＴＧは、例えば、旋盤等の工作機械に備える回転テーブル等に適用できる。
［ロボット装置］
ロボット装置の一例について説明する。図１３は、ロボット装置ＲＢＴを示す斜視図である。なお、図１３には、ロボット装置ＲＢＴの一部（関節部分）を模式的に示した。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。このロボット装置ＲＢＴは、第１アームＡＲ１と、第２アームＡＲ２と、関節部ＪＴとを有している。第１アームＡＲ１は、関節部ＪＴを介して、第２アームＡＲ２と接続されている。
［ロボット装置］
ロボット装置の一例について説明する。図１３は、ロボット装置ＲＢＴを示す斜視図である。なお、図１３には、ロボット装置ＲＢＴの一部（関節部分）を模式的に示した。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。このロボット装置ＲＢＴは、第１アームＡＲ１と、第２アームＡＲ２と、関節部ＪＴとを有している。第１アームＡＲ１は、関節部ＪＴを介して、第２アームＡＲ２と接続されている。
【0095】
第１アームＡＲ１は、腕部１０１、軸受１０１ａ、及び軸受１０１ｂを備えている。第２アームＡＲ２は、腕部１０２及び接続部１０２ａを有する。接続部１０２ａは、関節部ＪＴにおいて、軸受１０１ａと軸受１０１ｂの間に配置されている。接続部１０２ａは、回転軸ＳＦ２と一体的に設けられている。回転軸ＳＦ２は、関節部ＪＴにおいて 軸受１０１ａと軸受１０１ｂの両方に挿入されている。回転軸ＳＦ２のうち軸受１０１ｂに挿入される側の端部は、軸受１０１ｂを貫通して減速機ＲＧに接続されている。
【0096】
減速機ＲＧは、駆動装置ＭＴＲに接続されており、駆動装置ＭＴＲの回転を例えば１００分の１等に減速して回転軸ＳＦ２に伝達する。図１３に図示しないが、駆動装置ＭＴＲの回転軸ＳＦのうち負荷側端部ＳＦａは、減速機ＲＧに接続されている。また、駆動装置ＭＴＲの回転軸ＳＦのうち反負荷側端部ＳＦｂには、エンコーダ装置ＥＣのスケールＳが取り付けられている。
【0097】
ロボット装置ＲＢＴは、駆動装置ＭＴＲを駆動して回転軸ＳＦを回転させると、この回転が減速機ＲＧを介して回転軸ＳＦ２に伝達される。回転軸ＳＦ２の回転により接続部１０２ａが一体的に回転し、これにより第２アームＡＲ２が、第１アームＡＲ１に対して回転する。その際、エンコーダ装置ＥＣは、回転軸ＳＦの角度位置等を検出する。従って、エンコーダ装置ＥＣからの出力により、第２アームＡＲ２の角度位置を検出することができる。
【0098】
ロボット装置ＲＢＴは、エンコーダ装置ＥＣのバッテリ交換の必要性が無いもしくは低いので、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、ロボット装置ＲＢＴは、上記の構成に限定されず、駆動装置ＭＴＲは、関節を備える各種ロボット装置に適用できる。
また、本明細書には以下の発明の態様も記載されている。
１）移動部の位置情報を検出する位置検出部と、前記移動部の移動によって移動する磁石と、前記磁石の移動による磁界の変化によって電気信号を発生する電気信号発生部と、前記位置検出部からの制御信号によって変化する前記電気信号発生部の出力を前記位置検出部へ出力する回路部とを備えるエンコーダ装置。
２）前記電気信号発生部から出力された電荷を蓄積する蓄積部を有し、前記電気信号発生部の出力は、前記制御信号によって前記蓄積部の電荷を放電すると変化する１に記載のエンコーダ装置。
３）前記回路部は、前記電気信号発生部の出力によって前記位置検出部の電位が低下した後の前記電気信号を前記位置検出部へ出力し、前記位置検出部は、前記位置検出部の電位が低下した後の前記電気信号により初期化される１または２に記載のエンコーダ装置。
４）前記電気信号により、前記位置検出部に電力を供給する電力供給部を備え、前記回路部は、前記電力供給部の電位が基準値以上であると、前記位置検出部の電位が低下した後の前記電気信号を前記位置検出部へ出力する３に記載のエンコーダ装置。
５）前記回路部は、前記電力供給部の電位が上昇して所定時間経過すると前記位置検出部の電位が低下した後の前記電気信号を前記位置検出部に出力する遅延部を含む４に記載のエンコーダ装置。
６）前記位置検出部は、前記移動部の位置情報の検出処理が終わると、前記制御信号を出力して前記電気信号発生部の出力を変化させる１から４のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
７）前記電気信号は、前記移動部の移動によって間欠的に繰り返して出力される１から６のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
８）電源から電力が供給されて移動部の位置情報を検出する位置検出部と、前記移動部の移動によって移動する磁石と、前記磁石の移動による磁界の変化によって電気信号を発生する電気信号発生部と、前記電気信号により前記位置検出部に電力を供給する電力供給部と、を備え、前記位置検出部は、前記電源からの電力の供給が断たれると、前記電気信号による前記電力供給部からの電力が供給されるまでに前記位置情報の検出を行うエンコーダ装置。
９）前記位置検出部によって前記位置情報が検出されると、前記位置検出部からの制御信号によって変化する前記電気信号発生部からの出力を前記位置検出部へ出力する回路部を備える８に記載のエンコーダ装置。
また、本明細書には以下の発明の態様も記載されている。
１）移動部の位置情報を検出する位置検出部と、前記移動部の移動によって移動する磁石と、前記磁石の移動による磁界の変化によって電気信号を発生する電気信号発生部と、前記位置検出部からの制御信号によって変化する前記電気信号発生部の出力を前記位置検出部へ出力する回路部とを備えるエンコーダ装置。
２）前記電気信号発生部から出力された電荷を蓄積する蓄積部を有し、前記電気信号発生部の出力は、前記制御信号によって前記蓄積部の電荷を放電すると変化する１に記載のエンコーダ装置。
３）前記回路部は、前記電気信号発生部の出力によって前記位置検出部の電位が低下した後の前記電気信号を前記位置検出部へ出力し、前記位置検出部は、前記位置検出部の電位が低下した後の前記電気信号により初期化される１または２に記載のエンコーダ装置。
４）前記電気信号により、前記位置検出部に電力を供給する電力供給部を備え、前記回路部は、前記電力供給部の電位が基準値以上であると、前記位置検出部の電位が低下した後の前記電気信号を前記位置検出部へ出力する３に記載のエンコーダ装置。
５）前記回路部は、前記電力供給部の電位が上昇して所定時間経過すると前記位置検出部の電位が低下した後の前記電気信号を前記位置検出部に出力する遅延部を含む４に記載のエンコーダ装置。
６）前記位置検出部は、前記移動部の位置情報の検出処理が終わると、前記制御信号を出力して前記電気信号発生部の出力を変化させる１から４のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
７）前記電気信号は、前記移動部の移動によって間欠的に繰り返して出力される１から６のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
８）電源から電力が供給されて移動部の位置情報を検出する位置検出部と、前記移動部の移動によって移動する磁石と、前記磁石の移動による磁界の変化によって電気信号を発生する電気信号発生部と、前記電気信号により前記位置検出部に電力を供給する電力供給部と、を備え、前記位置検出部は、前記電源からの電力の供給が断たれると、前記電気信号による前記電力供給部からの電力が供給されるまでに前記位置情報の検出を行うエンコーダ装置。
９）前記位置検出部によって前記位置情報が検出されると、前記位置検出部からの制御信号によって変化する前記電気信号発生部からの出力を前記位置検出部へ出力する回路部を備える８に記載のエンコーダ装置。
【0099】
１０）前記回路部は、前記電気信号発生部からの出力によって前記位置検出部の電位が低下した後の前記電気信号を前記位置検出部へ出力し、前記位置検出部は、前記位置検出部の電位が低下した後の前記電気信号により初期化される９に記載のエンコーダ装置。
１１）前記回路部は、前記電力供給部の電位が上昇して所定時間経過すると前記位置検出部の電位が低下した後の前記電気信号を前記位置検出部に出力する遅延部を備える１０に記載のエンコーダ装置。
１２）前記電気信号は、前記移動部の移動によって間欠的に繰り返して出力される８から１１のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
１３）前記位置検出部は、前記移動部の移動によって互いの相対位置が変化する位置検出用磁石及び磁気検出部を含み、該位置検出用磁石が形成する磁界に基づいて前記位置情報を検出し、前記磁気検出部は、該位置検出用磁石が形成する磁界を前記電力供給部から供給される電力を用いて検出する、４、５、７、及び８から１２のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
１４）前記位置検出部は、前記移動部の移動によって移動するスケールと、前記スケールに光を照射する照射部と、前記スケールからの光を検出する光検出部と、を含む、１から１３のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
１５）前記移動部は回転軸を含み、前記磁石は輪帯状又は扇形の部分を含み、前記電気信号発生部は、前記磁石に沿って複数個配置される１から７のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
１６）前記位置検出部は、前記回転軸の１回転以内の角度位置情報を検出する角度検出部と、前記位置情報として前記回転軸の多回転情報を検出する多回転情報検出部と、を備える１５に記載のエンコーダ装置。
１７）１から１６のいずれか一項に記載のエンコーダ装置と、前記移動部に動力を供給する動力供給部と、を備える駆動装置。
１８）移動物体と、前記移動物体を移動させる１７に記載の駆動装置と、を備えるステージ装置。
１９）１７に記載の駆動装置と、前記駆動装置によって相対移動するアームと、を備えるロボット装置。
２０）電源から電力が供給されて移動部の位置情報を検出する位置検出部と、前記移動部の移動によって移動する磁石と、前記磁石の移動による磁界の変化によって電気信号を発生する電気信号発生部と、前記電気信号により前記位置検出部に電力を供給する電力供給部と、を備えるエンコーダ装置の使用方法であって、前記位置検出部は、前記電源からの電力の供給が断たれると、前記電気信号による前記電力供給部からの電力が供給されるまでに前記位置情報の検出を行うことを含む使用方法。
２１）前記電源からの電力の供給が絶たれると、前記位置検出部が、前記位置情報を求めて記憶部に記憶させ、前記電気信号を放電すること、を含む２０に記載の使用方法。
１１）前記回路部は、前記電力供給部の電位が上昇して所定時間経過すると前記位置検出部の電位が低下した後の前記電気信号を前記位置検出部に出力する遅延部を備える１０に記載のエンコーダ装置。
１２）前記電気信号は、前記移動部の移動によって間欠的に繰り返して出力される８から１１のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
１３）前記位置検出部は、前記移動部の移動によって互いの相対位置が変化する位置検出用磁石及び磁気検出部を含み、該位置検出用磁石が形成する磁界に基づいて前記位置情報を検出し、前記磁気検出部は、該位置検出用磁石が形成する磁界を前記電力供給部から供給される電力を用いて検出する、４、５、７、及び８から１２のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
１４）前記位置検出部は、前記移動部の移動によって移動するスケールと、前記スケールに光を照射する照射部と、前記スケールからの光を検出する光検出部と、を含む、１から１３のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
１５）前記移動部は回転軸を含み、前記磁石は輪帯状又は扇形の部分を含み、前記電気信号発生部は、前記磁石に沿って複数個配置される１から７のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
１６）前記位置検出部は、前記回転軸の１回転以内の角度位置情報を検出する角度検出部と、前記位置情報として前記回転軸の多回転情報を検出する多回転情報検出部と、を備える１５に記載のエンコーダ装置。
１７）１から１６のいずれか一項に記載のエンコーダ装置と、前記移動部に動力を供給する動力供給部と、を備える駆動装置。
１８）移動物体と、前記移動物体を移動させる１７に記載の駆動装置と、を備えるステージ装置。
１９）１７に記載の駆動装置と、前記駆動装置によって相対移動するアームと、を備えるロボット装置。
２０）電源から電力が供給されて移動部の位置情報を検出する位置検出部と、前記移動部の移動によって移動する磁石と、前記磁石の移動による磁界の変化によって電気信号を発生する電気信号発生部と、前記電気信号により前記位置検出部に電力を供給する電力供給部と、を備えるエンコーダ装置の使用方法であって、前記位置検出部は、前記電源からの電力の供給が断たれると、前記電気信号による前記電力供給部からの電力が供給されるまでに前記位置情報の検出を行うことを含む使用方法。
２１）前記電源からの電力の供給が絶たれると、前記位置検出部が、前記位置情報を求めて記憶部に記憶させ、前記電気信号を放電すること、を含む２０に記載の使用方法。
【符号の説明】
【0100】
１…位置検出系、３…多回転情報検出部、４…角度検出部、１１，１１Ａ…磁石、１２…磁気検出部、１３…検出部、１４…記憶部、２１…発光素子（照射部）、２２…受光センサ（光検出部）、３１Ａ，３１Ｂ…電気信号発生ユニット、３２…バッテリ、３３…切替部、３６…一次電池、３７…二次電池、４１Ａ，４１Ｂ…感磁性部、４２Ａ，４２Ｂ…発電部、４３Ａ，４３Ｂ…ケース、４５Ａ…第１磁性体、４６Ａ…第２磁性体、４７…感磁性部材、５１，５２…磁気センサ、６３…レギュレータ、６７…計数器、７０…スイッチング素、７１…オア回路、７２…アンド回路、７３…遅延回路、７５，７５Ａ…信号リレー回路、ＥＣ，ＥＣＡ…エンコーダ装置、ＳＦ…回転軸、ＡＲ１…第１アーム、ＡＲ２…第２アーム、ＭＴＲ…駆動装置、ＲＢＴ…ロボット装置、ＳＴＧ…ステージ装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】