JP2012145518A - エンコーダ、モータユニット、及びアクチュエータシステム - Google Patents

Abstract

【課題】高い信頼性を維持しつつ、小型で、製造コストの低いエンコーダ等を提供する。
【解決手段】エンコーダユニット４０は、主動歯車５０と、主動歯車５０に噛み合っている従動歯車６０、７０とに形成された光学トラック５４，６４，７４それぞれからの光に基づいて、シャフト３０の回転数を検出する。したがって、いずれの従動歯車６０、７０も主動歯車５０に直接噛み合っていることから、歯車のバックラッシュの累積等による信頼性の低下を防ぐことができるとともに、エンコーダユニット４０及びモータユニット１０を小型にできる。
【選択図】図５

Description

本発明は、エンコーダ、モータユニット、及びアクチュエータシステムに関する。

自動化の進んだ工場などでは、多くの電動アクチュエータが使用されている。これらの電動アクチュエータのモータユニットは、回転数や回転角度（絶対位置）を検出するエンコーダを有している。そして、このようなエンコーダにおいては、工場設備等の稼働率を上げるために、電源投入後に原点復帰動作が不要なアブソリュートエンコーダが多く用いられている。

アブソリュートエンコーダは、一般に、バッテリー及びメモリを備えており、電源をオフにした時にバッテリーバックアップによって、モータのシャフトの回転数をメモリに保存する。そして、電源をオンにした場合、回転数をメモリから読み出して、この回転数に対して、新たに回転数を加算していく。しかしながら、定期的にバッテリーを交換しなければならず、バッテリーの電圧降下で正常に作動できない不具合を生じるおそれもある。また、電源オフ時にシャフトが回転してしまった場合には、回転数に誤差が生じるおそれもある。そのため、バッテリーを用いないアブソリュートエンコーダが要望されている。

これに対し、下記特許文献には、バッテリーを使用せずに、複数の歯車を有し、これらの歯車の回転角度の組み合わせに基づいて、回転数を検出するエンコーダが開示されている。

特公平５−３８２４３号公報 特開２０１０−４４０５５号公報

しかしながら、上記特許文献１、２に記載のエンコーダにおいては、複数の従動歯車は、回転軸と一体に回転する主動歯車の回転力が直列的に伝達されるように接続されている。このため、歯車のバックラッシュの累積を防ぐために高精度で高コストの歯車を用いる必要がある。また、多くの従動歯車を用いているため、エンコーダが大型化してしまう。

本発明は、上述の事情の下になされたもので、小型で、低コスト、高信頼性のエンコーダ等を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の第１の観点に係るエンコーダは、
回転体とともに回転し、回転角度を示すパターンからなる第１光学トラックが形成された主動歯車と、
前記主動歯車と噛み合うように配置され、前記回転体の回転が前記主動歯車を介して伝達されることによって回転し、回転角度を示すパターンからなる第２光学トラックが形成された第１従動歯車と、
前記主動歯車と噛み合うように配置され、前記回転体の回転が前記主動歯車を介して伝達されることによって回転し、回転角度を示すパターンからなる第３光学トラックが形成された第２従動歯車と、
を少なくとも備え、
少なくとも前記第１光学トラック、第２光学トラック、及び第３光学トラックからの光を検出する光検出手段を備えることを特徴とする。

前記光検出手段は、前記第１光学トラック、第２光学トラック、及び第３光学トラックに光を照射して、前記第１光学トラック、第２光学トラック、及び第３光学トラックで反射された反射光を受光し、反射光の強度に応じた信号を出力してもよい。

前記エンコーダは、
前記第１光学トラックで反射された反射光の強度に応じた信号に基づいて、前記回転体及び前記主動歯車の回転角度を演算する第１演算手段を備えてもよい。

前記エンコーダは、
前記第２光学トラックで反射された反射光の強度に応じた信号に基づいて、前記第１従動歯車の回転角度を演算する第２演算手段と、
前記第３光学トラックで反射された反射光の強度に応じた信号に基づいて、前記第２従動歯車の回転角度を演算する第３演算手段と、
を備えてもよい。

前記主動歯車、前記第１従動歯車、及び前記第２従動歯車の歯には、当該歯それぞれを識別するための歯数番号が付与され、
前記エンコーダは、
前記主動歯車、前記第１従動歯車、及び前記第２従動歯車の回転角度それぞれに基づいて、所定の位置にある前記歯の前記歯数番号を演算するとともに、前記歯数番号の組み合わせに基づいて、前記回転体の回転数を演算する第４演算手段を備えてもよい。

前記第４演算手段は、前記主動歯車の前記歯数番号が、次の歯数番号に切り替わるタイミングを判別し、前記タイミングに合わせて、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車それぞれの前記歯数番号を切り替えてもよい。

前記主動歯車の歯数は、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車の歯数よりも多くてもよい。

前記第１光学トラック、第２光学トラック、及び前記第３光学トラックは、高反射率領域と低反射率領域とが、ＰＮ（Pseudo Noise、Pseudo Random Noise）符号系列に基づいて配置されることにより構成されていてもよい。

前記主動歯車には、高反射率領域と低反射率領域とが交互に等間隔に配置されることにより構成される第４光学トラックが形成され、
前記光検出手段は、回転する前記主動歯車の前記第４光学トラックに光を照射して、前記第４光学トラックによって反射される反射光を受光し、前記反射光の強度に応じ、周期の１／４だけ位相が相互に異なる２つの信号を出力してもよい。

前記光検出手段は、前記第１光学トラックからの光を検出する複数のセンサ素子を有し、
前記第１演算手段は、周期の１／４だけ位相が相互に異なる前記２つの信号に基づいて、前記第１光学トラックの前記高反射率領域と前記低反射率領域との間の境界近傍での反射光を検出した前記センサ素子の出力以外の、前記センサ素子の出力を選択して、選択された前記センサ素子から出力された信号に基づいて、前記回転体及び前記主動歯車の回転角度を演算してもよい。

本発明の第２の観点に係るモータユニットは、
シャフトと、
前記シャフトに設けられたロータと、
前記ロータとの間の電磁相互作用により、前記ロータとともに前記シャフトを回転するステータと、
前記シャフトの回転を検出する本発明の第１の観点に係るエンコーダと、
を備えることを特徴とする。

本発明の第３の観点に係るアクチュエータシステムは、
本発明の第２の観点に係るモータユニットと、
前記エンコーダの検出結果に基づいて、前記モータユニットを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明のエンコーダは、主動歯車と、この主動歯車に噛み合っている第１従動歯車及び第２従動歯車とに形成された光学トラックそれぞれからの光を検出しており、これにより、回転体の回転角度や回転数を判別することが可能になる。したがって、いずれの従動歯車も主動歯車に直接噛み合っていることから、歯車のバックラッシュの累積等による検出の不具合を防ぐことができるとともに、装置を小型にできる。

本発明の第１実施形態に係るアクチュエータを示す斜視図である。 モータユニットを示す斜視図である。 モータユニットを示すＸＹ断面図である。 エンコーダユニットを示す断面図である。 エンコーダユニットを示すＹＺ断面図である。 （Ａ）は、主動歯車を示す正面図であり、（Ｂ）は、主動歯車の一部を拡大して示す正面図である。 （Ａ）は、従動歯車を示す正面図（その１）であり、（Ｂ）は、従動歯車を示す正面図（その２）である。 （Ａ）は、検出ユニットを示す正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 エンコーダユニット及びコントローラを示すブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、絶対位置演算器のセンサ素子の選択方法を説明するための図である。 歯数番号と回転数と対応関係を示すテーブルの図である。 エンコーダユニットの変形例に係るブロック図である。

以下、本発明の実施形態に係るモータユニット１０について説明する。なお、理解を容易にするため、Ｘ軸をモータユニット１０の正面方向、Ｙ軸を鉛直方向、Ｚ軸を側面方向とするＸＹＺ座標を設定し、適宜参照する。

モータユニット１０は、図１に示すように、例えば、Ｘ軸方向に往復移動するスライダ２０１を備えたアクチュエータ２００の内部に取り付けられている。このアクチュエータ２００の内部には、ボールねじと、スライダ２０１が固定されているボールナットと、が設置されている。ボールねじのリードは、例えば、１０ｍｍである。このボールねじは、モータユニット１０の回転軸に連結されている。そして、モータユニット１０の回転軸の回転力によって、ボールねじは回転軸とともに回転する。また、ボールナットは、ボールねじの回転に伴って、Ｘ軸方向に移動する。このボールナットの移動によって、スライダ２０１はＸ軸方向に移動する。アクチュエータ２００には、ケーブル２０２が接続されている。ケーブル２０２の他端には、後述するコントローラが接続される。

モータユニット１０は、図２に示すように、サーボモータ２０と、このサーボモータ２０によってＸ軸に平行な軸周りに回転するシャフト３０と、このシャフト３０の回転角度（絶対位置）、回転数を検出するためのエンコーダユニット４０とを備えている。

サーボモータ２０は、中空の直方体形状に形成されたハウジング２１を有している。このハウジング２１のＸ軸に平行なコーナー部分には、Ｘ軸に沿った切り欠き部２１ａがそれぞれ形成されている。また、ハウジング２１の＋Ｘ側の端部には、貫通孔が形成された取り付け部２１ｂが形成されている。この取り付け部２１ｂの貫通孔に挿入されたボルトやネジによって、モータユニット１０は、アクチュエータ２００の内部で固定される。また、ハウジング２１の−Ｘ側と＋Ｘ側には、図３に示すように、Ｘ軸方向に貫通する円形の開口２１ｃ，２１ｄがそれぞれ形成されている。シャフト３０は、この開口２１ｃ，２１ｄに挿入される。

また、サーボモータ２０は、シャフト３０の外周面に固定されたロータ２２と、ロータ２２の外周を包囲するように配置されたステータ２３と、シャフト３０を支持する一組の軸受け２４ａ，２４ｂとが収納されている。

ロータ２２は、円筒形状に形成されており、シャフト３０が貫通する貫通孔を有する。このロータ２２は、シャフト３０を中心とする円周に沿って複数のＮ極とＳ極とが交互に現れるように着磁されている。

ステータ２３は、円筒形状に形成されている。このステータ２３は、シャフト３０を中心とする円周に沿って、ロータ２２に対向する複数の極を有している。複数の極は、いくつかのグループに区分される。そして、各グループを構成する極のコイルは直列に接続されている。

軸受け２４ａ、２４ｂは、シャフト３０を回転可能に支持し、ハウジング２１の開口２１ｃ，２１ｄに対して同軸になるように、ハウジング２１の内部に配置されている。シャフト３０は、この軸受け２４ａ，２４ｂに挿入される。

シャフト３０は、Ｘ軸方向を長手方向とする円柱形状に形成されている。そして、シャフト３０は、ハウジング２１の開口２１ｃ，２１ｄ、軸受け２４ａ，２４ｂに挿入されることにより、Ｘ軸方向の両端がハウジング２１から外部に突出した状態で回転可能に支持されている。

図４及び図５は、エンコーダユニット４０を示す断面図であり、図４は、図５のＩＶ−ＩＶ断面図である。エンコーダユニット４０は、図４及び図５に示すように、シャフト３０に固定された主動歯車５０と、主動歯車５０の回転が伝達される従動歯車６０，７０と、主動歯車５０の−Ｘ側に配置されたエンコーダ基板４１と、シャフト４６，４７を介して従動歯車６０，７０を回転可能に支持するエンコーダベース４３と、これらを収容するケーシング４２とを有している。また、シャフト４６，４７は、軸受け４４を介することによって、エンコーダベース４３に対して回動可能に取り付けられている。

主動歯車５０は、図６（Ａ）に示すように、外周に複数の歯部５１が形成された平歯車として構成されている。歯部５１の数は、任意であるが、本実施形態の主動歯車５０の外周には、４１本の歯部５１が形成されている。この歯部５１それぞれには、順にＮｏ．１からＮｏ．４１までの歯数番号が付与されている。また、主動歯車５０の中央部には、円形の開口５２が形成されている。この開口５２に、シャフト３０の−Ｘ側の端部に形成された小径部３１が嵌め込まれることによって、主動歯車５０は、シャフト３０に固定される。これにより、主動歯車５０は、シャフト３０とともに回転する。

主動歯車５０の−Ｘ側の面には、主動歯車５０の回転軸を中心に、リング状の光学トラック５３が形成されている。光学トラック５３は、図６（Ｂ）に示すように、扇形の高反射率領域５３ａと低反射率領域５３ｂとが、交互に複数配置されることにより、インクリメンタルスケールとして構成されている。なお、光学トラック５３は、ピッチが略８０μｍ（高反射率領域５３ａ＝略４０μｍ、低反射率領域５３ｂ＝略４０μｍ）になるように形成されている。

また、主動歯車５０の−Ｘ側の面には、光学トラック５３の直径よりも小さいリング状の光学トラック５４が形成されている。光学トラック５４は、扇形の高反射率領域５４ａと低反射率領域５４ｂとが、ＰＮ（Pseudo Noise、Pseudo Random Noise）符号系列に基づいて配置されることにより、アブソリュートスケールとして構成されている。なお、この光学トラック５４は、ビット幅が光学トラック５３の角度ピッチと一致し、対応するように形成されている。

従動歯車６０は、図７（Ａ）に示すように、主動歯車５０の歯部５１の数よりも少ない複数本の歯部６１が形成され、主動歯車５０よりも直径の小さい平歯車として構成されている。歯部６１の数は、例えば、２４本であり、この歯部６１それぞれには、順にＮｏ．１からＮｏ．２４までの歯数番号が付与されている。なお、これらの歯数番号は、主動歯車５０の歯部５１の歯数番号の付与の方向とは、逆回りの方向に付与されている。また、従動歯車６０の中央部には、円形の開口６２が形成されている。この開口６２に、シャフト４６の−Ｘ側の端部に形成された小径部４６ａが嵌め込まれることによって、従動歯車６０は、シャフト４６に固定される。これにより、従動歯車６０は、シャフト４６とともに回転する。また、従動歯車６０の−Ｘ側の面には、主動歯車５０と同様に、インクリメンタルスケールとして構成された光学トラック６３と、アブソリュートスケールとして構成された光学トラック６４とが形成されている。

従動歯車７０は、図７（Ｂ）に示すように、主動歯車５０の歯部５１の数よりも少ない複数本の歯部７１が形成され、主動歯車５０よりも直径の小さい平歯車として構成されている。歯部７１の数は、例えば、２３本であり、この歯部７１それぞれには、順にＮｏ．１からＮｏ．２３までの歯数番号が付与されている。なお、これらの歯数番号は、主動歯車５０の歯部５１の歯数番号の付与の方向とは、逆回りの方向に付与されている。また、従動歯車７０の中央部には、円形の開口７２が形成されている。この開口７２に、シャフト４７の−Ｘ側の端部に形成された小径部４７ａが嵌め込まれることによって、従動歯車７０は、シャフト４７に固定される。これにより、従動歯車７０は、シャフト４７とともに回転する。また、従動歯車７０の−Ｘ側の面には、主動歯車５０及び従動歯車６０と同様に、インクリメンタルスケールとして構成された光学トラック７３と、アブソリュートスケールとして構成された光学トラック７４とが形成されている。

なお、主動歯車５０の歯部５１の歯数（４１本）、従動歯車６０の歯部６１の歯数（２４本）、従動歯車７０の歯部７１の歯数（２３本）は、互いに素の関係となるように形成されている。

エンコーダ基板４１は、図５に示すように、例えば、長方形の部材であり、ケーシング４２に固定されている。また、エンコーダ基板４１の＋Ｘ側の面には、シャフト３０の絶対位置（回転角度）及び回転数を検出するための検出ユニット８０，９０，１００が実装されている。３つの検出ユニット８０，９０，１００は、それぞれ主動歯車５０、従動歯車６０，７０に対向するように実装されている。

検出ユニット８０は、図８（Ａ）に示すように、主動歯車５０に光を照射するＬＥＤ発光部８２と、主動歯車５０の光学トラック５３，５４で反射した光を検出する光学検出器８３，８４と、これらの支持する検出ユニット本体８１とを有する。

ＬＥＤ発光部８２は、図８（Ｂ）に示すように、検出ユニット本体８１の中央部近傍に配置され、主動歯車５０の光学トラック５３，５４それぞれに光を照射する。ＬＥＤ発光部８２から照射された光は、高反射率領域５３ａ，５４ａに入射したときには高反射率で反射され、低反射率領域５３ｂ，５４ｂに入射したときには低反射率で反射されたり、散乱或いは吸収されたりする。

光学検出器８３は、ＬＥＤ発光部８２の−Ｙ側に配置され、主動歯車５０の光学トラック５３（インクリメンタルスケール）に反射した２系統の光を検出する。これらの２系統の光の位相差は、光学トラック５３のピッチを３６０°とした場合の９０°（１／４ピッチ）となっている。そして、光学検出器８３は、検出した２系統の反射光の強度に応じた２系統の電圧信号を出力する。光学検出器８３は、例えば、２つ又は２組のフォトダイオードから構成される。以下、説明の便宜上、光学検出器８３から出力される２系統の電圧信号をそれぞれＡ相信号、Ｂ相信号とする。

光学検出器８４は、ＬＥＤ発光部８２の＋Ｙ側に配置され、主動歯車５０の光学トラック５４（アブソリュートスケール）で反射した光を検出する。そして、検出した反射光の強度に応じた電圧信号を出力する。光学検出器８４は、５１２個のＣＭＯＳイメージセンサ素子から構成される。

検出ユニット８０は、図９に示すように、位相演算器８５と、絶対位置演算器８６と、補正演算器８７と、これらの演算器が演算に使用するテーブル等の情報を記憶する記憶部とをさらに有する。これらの演算器は、例えば、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）の一部として構成される。

光学トラック５４（アブソリュートスケール）と１：１に位相が対応するように形成された光学トラック５３（インクリメンタルスケール）を用いることで、位相演算器８５は、光学検出器８３から出力されたＡ相信号、Ｂ相信号から、下記の式（１）に基づいて、光学トラック５４の１ビット内の位相θを演算する。
θ＝ａｒｃ ｔａｎ^−１（Ｖ_Ａ／Ｖ_Ｂ） ……（１）
ここで、Ｖ_Ａは、Ａ相信号における正弦波信号の出力値であり、Ｖ_ＢはＢ相信号における正弦波信号の出力値である。そして、位相演算器８５は、この位相θに対応した信号を出力する。例えば、光学検出器８３から出力されたＡ相信号、Ｂ相信号に基づいて、１ビット内の位相θが４５°と演算された場合、１ビット＝８０μｍであれば、位相θは、１０μｍ（＝８０μｍ×４５／３６０）に相当する。

絶対位置演算器８６は、光学検出器８４から出力された信号から、光学トラック５４のビット単位の絶対位置Ｚ_０（ビット単位（略８０μｍ）における主動歯車５０の回転角度）を演算するために用いられる。以下、絶対位置演算器８６の絶対位置Ｚ_０の演算について説明する。

先ず、絶対位置演算器８６は、光学検出器８４の５１２個のＣＭＯＳイメージセンサ素子の中から、安定した反射光を検出したセンサ素子の出力のみを選択する。具体的には、絶対位置演算器８６は、位相演算器８５からの位相θに対応した信号に基づいて、高反射率領域５４ａと低反射率領域５４ｂとの間の境界近傍での不安定な反射光を検出したセンサ素子の出力以外のセンサ素子の出力を選択する。

図１０は、絶対位置演算器８６が行うセンサ素子８４−１〜８４−３の選択方法を説明するための図である。例えば、図１０（Ａ）においては、センサ素子８４−１は、１ビット内の位相０°近傍を検出するように配置され、センサ素子８４−２、８４−３は、センサ素子８４−１に対して１２０°、２４０°の間隔で配置されている。この場合、絶対位置演算器８６は、位相演算器８５からの位相θに対応した信号に基づいて、高反射率領域５４ａと低反射率領域５４ｂとの間の境界近傍での反射光を検出するセンサ素子８４−１の出力以外の、１ビット内の中央（１８０°）近傍のセンサ素子８４−２、８４−３の出力を選択する。また、図１０（Ｂ）においては、センサ素子８４−１、８４−２は、１ビット内の中央（１８０°）近傍を検出するように配置され、センサ素子８４−３は、１ビット内の位相３６０°近傍を検出するように配置されている。この場合、絶対位置演算器８６は、高反射率領域５４ａと低反射率領域５４ｂとの間の境界近傍での反射光を検出するセンサ素子８４−３の出力以外の、１ビット内の中央（１８０°）近傍のセンサ素子８４−１、８４−２の出力を選択する。以上により、絶対位置演算器８６は、高反射率領域５４ａと低反射率領域５４ｂとの間の境界近傍での反射光を検出するセンサ素子の出力以外の、安定した検出を行うセンサ素子の出力を選択することができる。

次に、絶対位置演算器８６は、例えば、記憶部に記憶されているセンサ素子の出力信号の組み合わせと絶対位置Ｚ_０との対応関係を示すテーブルを参照して、光学検出器８４の選択されたセンサ素子の出力信号から絶対位置Ｚ_０を演算する。そして、絶対位置演算器８６は、この絶対位置Ｚ_０に対応した信号を出力する。

図９に戻り、補正演算器８７は、絶対位置演算器８６から出力された絶対位置Ｚ_０に、位相演算器８５から出力された位相θを加算することによって、絶対位置Ｚ_０よりも高い分解能の絶対位置Ｚを演算する。そして、補正演算器８７は、この絶対位置Ｚに対応した信号を出力する。例えば、１ビット内の位相θが４５°であれば、１ビット幅が８０μｍの時、位相θ＝１０μｍと算出されるので、絶対位置Ｚ_０にこの位相θ＝１０μｍを加算することにより、１ビットよりも分解能が高い絶対位置Ｚを演算できる。

検出ユニット９０は、検出ユニット８０と同様に、従動歯車６０の光学トラック６３，６４に光を照射するＬＥＤ発光部と、光学トラック６３，６４で反射した光を検出する光学検出器９３，９４と、位相演算器９５と、絶対位置演算器９６と、補正演算器９７と、テーブル等の情報を記憶する記憶部とを有する。これらの位相演算器９５、絶対位置演算器９６、補正演算器９７は、例えば、ＦＰＧＡの一部として構成される。

ＬＥＤ発光部は、従動歯車６０の光学トラック６３，６４それぞれに光を照射する。ＬＥＤ発光部から照射された光は、高反射率領域６３ａ，６４ａに入射したときには高反射率で反射され、低反射率領域６３ｂ，６４ｂに入射したときには低反射率で反射されたり、散乱或いは吸収されたりする。

光学検出器９３は、従動歯車６０の光学トラック６３（インクリメンタルスケール）に反射した２系統の光を検出する。これらの２系統の光の位相差は、光学トラック６３のピッチを３６０°とした場合の９０°（１／４ピッチ）となっている。そして、光学検出器９３は、検出した２系統の反射光の強度に応じた２系統のＡ相信号、Ｂ相信号を出力する。光学検出器９３は、例えば、２つのフォトダイオードから構成される。

光学検出器９４は、従動歯車６０の光学トラック６４（アブソリュートスケール）で反射した光を検出する。そして、検出した反射光の強度に応じた電圧信号を出力する。光学検出器９４は、例えば、５１２画素のＣＭＯＳイメージセンサから構成される。

位相演算器９５は、光学検出器９３から出力されたＡ相信号、Ｂ相信号から、式（１）に基づいて、光学トラック６４の１ビット内の位相を演算する。そして、位相演算器９５は、この位相に対応した信号を出力する。

絶対位置演算器９６は、光学検出器９４から出力された信号から、光学トラック６４のビット単位の絶対位置α_０（ビット単位における従動歯車６０の回転角度）を演算する。絶対位置演算器９６は、例えば、記憶部に記憶されている光学検出器９４からの電圧信号と絶対位置α_０との対応関係を示すテーブルを参照して、絶対位置α_０を演算する。そして、絶対位置演算器９６は、この絶対位置α_０に対応した信号を出力する。

補正演算器９７は、絶対位置演算器９６から出力された絶対位置α_０に、位相演算器９５から出力された位相を加算することによって、絶対位置α_０よりも高い分解能の絶対位置αを演算する。そして、補正演算器９７は、この絶対位置αに対応した信号を出力する。

検出ユニット１００は、検出ユニット８０，９０と同様に、従動歯車７０の光学トラック７３，７４に光を照射するＬＥＤ発光部と、光学トラック７３，７４で反射した光を検出する光学検出器１０３，１０４と、位相演算器１０５と、絶対位置演算器１０６と、補正演算器１０７とを有する。そして、補正演算器１０７は、絶対位置演算器１０６から出力された絶対位置β_０に、位相演算器１０５から出力された位相を加算することによって、絶対位置β_０よりも高い分解能の絶対位置βを演算する。そして、補正演算器１０７は、この絶対位置βに対応した信号を出力する。

エンコーダユニット４０は、図９に示すように、検出ユニット８０，９０，１００に加えて、回転数演算ユニット１１０、出力ユニット１２０を有する。

回転数演算ユニット１１０は、回転数演算器１１１と、歯数番号と回転数Ｒとの対応関係を示すテーブルＴ等の情報を記憶する記憶部と、を有している。回転数演算器１１１は、先ず、補正演算器８７，９７，１０７からの絶対位置Ｚ、α、βに対応した信号に基づいて、主動歯車５０、従動歯車６０，７０それぞれの−Ｙ側にある歯部５１，６１，７１の歯数番号を判別する。このとき、回転数演算器１１１は、主動歯車５０の歯数よりも細かい分解能の絶対位置Ｚに基づいて、主動歯車５０の歯数番号が、次の歯数番号に切り替わるタイミングを判別し、このタイミングに合わせて、従動歯車６０，７０それぞれの歯数番号を切り替える。

次に、回転数演算器１１１は、テーブルＴを参照して、これらの歯数番号の組み合わせから、シャフト３０の回転数Ｒを演算する。そして、回転数演算器１１１は、この回転数Ｒに対応した信号を出力する。

図１１にテーブルＴの具体例を示す。このテーブルＴは、主動歯車５０、従動歯車６０，７０の歯数それぞれを５本、４本、３本に設定した場合の例である。図１１に示すテーブルＴにおいて、最も左側の第１列は、主動歯車５０、従動歯車６０，７０それぞれの−Ｙ側にある歯部５１，６１，７１の歯数番号の組み合わせ番号を示している。第１列の右側の第２列は、主動歯車５０の−Ｙ側にある歯部５１の歯数番号を示している。同様に、第３列、第４列は、従動歯車６０の−Ｙ側にある歯部６１の歯数番号、従動歯車７０の−Ｙ側にある歯部７１の歯数番号を示している。そして、テーブルＴの最も右側の第５列は、シャフト３０（主動歯車５０）の回転数Ｒを示している。

図１１を参照するとわかるように、主動歯車５０、従動歯車６０，７０それぞれの歯数番号の組み合わせの総数は、６０通り（６０＝５×４×３）である。例えば、それぞれの歯数番号の組み合わせが（Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３）であった場合、組み合わせ番号はＮｏ．００６となる。そのため、回転数演算器１１１は、テーブルＴを参照することにより、シャフト３０の回転数Ｒ＝１と演算することができる。また、それぞれの歯数番号の組み合わせが（Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．２）であった場合、組み合わせ番号はＮｏ．０２６となる。そのため、回転数演算器１１１は、このテーブルＴを参照することにより、シャフト３０の回転数Ｒ＝５と演算できる。

しかしながら、上記例は、従動歯車７０の歯数番号が１つ違う場合でも、回転数演算器１１１は、大きく異なる回転数Ｒを出力してしまうことを示している。そこで、本実施形態の回転数演算器１１１は、主動歯車５０、従動歯車６０，７０それぞれの歯数番号が、切り替わる直前であるか、切り替わった直後であるか、又は切り替わってから次の切り替わりまでの間であるか、を検出し、判定する。そして、これらの噛み合い状態が相互に異なる場合、回転数演算器１１１は、従動歯車６０，７０それぞれの噛み合い状態（歯数番号の切り替わるタイミング）を、主動歯車５０の噛み合い状態（歯数番号の歯数番号に切り替わるタイミング）に合わせる。例えば、主動歯車５０の歯数番号の切り替わるタイミングが切り替わった直後であり、従動歯車６０，７０の歯数番号の切り替わるタイミングが切り替わる直前であった場合、回転数演算器１１１は、従動歯車６０，７０の歯数番号の切り替わるタイミングを、主動歯車５０の歯数番号の切り替わるタイミングに合わせて、切り替わった直後にする。すなわち、回転数演算器１１１は、主動歯車５０の歯数番号の切り替わるタイミングに合わせて、従動歯車６０，７０の歯数番号を切り替える。これにより、回転数演算器１１１は、主動歯車５０、従動歯車６０，７０それぞれの正しい歯数番号を判別し、その結果、正確な回転数Ｒを出力することができる。

このような歯車の歯数番号の調整は、歯車のバックラッシュによって、歯車の噛み合い状態が異なってしまう状態を防止するために行われる。具体的には、本実施形態においては、いずれの従動歯車６０，７０も主動歯車５０に噛み合っているため、本来は、全ての歯車の噛み合い状態（歯数番号の切り替えのタイミング等）が、同じであることが望ましい。しかしながら、歯車のバックラッシュの大きさによっては、歯車の噛み合い状態がそれぞれ異なってしまうおそれがある。これに対して、本実施形態においては、回転数演算器１１１が、主動歯車５０に合わせて、従動歯車６０，７０の歯数番号を切り替えていることによって、正確な回転数Ｒを出力している。

また、上述したように、検出ユニット８０，９０，１００から出力される絶対位置Ｚ、α、βの分解能は、主動歯車５０、従動歯車６０，７０の歯部５１，６１，７１よりも十分細かい。そのため、例えば、回転数演算器１１１は、１本の歯部５１，６１，７１それぞれに対して、３つのタイミング（切り替わる直前、切り替わった直後、切り替え直後から次の切り替えまでの間）に分割して検出するようにしている。この３つのタイミングに合わせて、回転数演算器１１１は、従動歯車６０，７０の歯数番号を切り替えることにより、回転数演算器１１１は、主動歯車５０、従動歯車６０，７０それぞれの歯数番号を誤って判別することを防いでいる。

なお、回転数演算器１１１は、テーブルＴを参照して、これらの歯数番号の組み合わせから、シャフト３０の回転数Ｒを演算している。しかしながら、演算方法は任意である。例えば、本実施形態においては、歯数番号の組み合わせの番号は一定の整数値であるとともに、各歯車（主動歯車５０、従動歯車６０，７０）の歯数番号が既知の値であり、また、各歯車の回転数が未知の値（変数）である。そのため、３つの変数によって構成される一次方程式が３つできる。これらの方程式に基づいて、回転数演算器１１１は、回転数Ｒを演算することもできる。

また、本実施形態においては、主動歯車５０、従動歯車６０，７０それぞれの歯数番号の組み合わせの総数は、２２，６３２通り（２２，６３２＝４１×２４×２３）であり、エンコーダユニット４０は、５５２回転（５５２＝２２，６３２／４１）まで判別することができる。したがって、アクチュエータ２００のボールねじのリードは、上述したように１０ｍｍであることから、５，５２０ｍｍ（５，５２０＝５５２×１０）のストロークの範囲内におけるスライダ２０１の位置を判別することができる。

出力ユニット１２０は、図９に示すように、２組の信号（{Ａ、Ｂ}と{Ｚ、Ｒ}）を切り替えるマルチプレクサ１２１と、ラインドライバ１２２とを有している。

マルチプレクサ１２１は、電源投入後またはリセット時に、まず検出ユニット８０の補正演算器８７から出力された絶対位置Ｚに対応する電圧信号と、回転数演算ユニット１１０の回転数演算器１１１から出力された回転数Ｒに対応する電圧信号とを出力する。これらの信号に基づいて、後述するコントローラの制御部が、現在位置を確定する。次に、マルチプレクサ１２１は、検出ユニット８０の光学検出器８３から出力されたＡ相信号とＢ相信号とに切り替え、Ａ相信号とＢ相信号とを出力する。これらの信号に基づいて、制御部が、アップダウンカウントし、現在位置を更新する（インクリメンタルエンコーダ機能）。

ラインドライバ１２２は、マルチプレクサ１２１から出力された信号と、この信号の位相を反転した信号との差に基づいた差動信号を出力する。

上述したエンコーダユニット４０を備えたモータユニット１０には、図９に示すように、コントローラ３００が接続される。コントローラ３００は、ラインレシーバ３０２と、制御部３０１とを有する。

ラインレシーバ３０２は、ラインドライバ１２２から出力された差動信号を元の信号に変換する。そして、この信号を制御部３０１に入力する。

制御部３０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶部、補助記憶部等から構成され、ラインレシーバ３０２からの信号に基づいて現在位置を確定、認識し、サーボモータ２０を制御する。

上述のように構成されたモータユニット１０の動作について、図９を参照して説明する。

モータユニット１０、コントローラ３００等を含むアクチュエータシステムの電源をオンにすると、エンコーダユニット４０の検出ユニット８０は、主動歯車５０の光学トラック５４（アブソリュートスケール）からの反射光に基づいて、主動歯車５０の絶対位置Ｚ_０を演算する。また、光学トラック５３（インクリメンタルスケール）からの反射光に基づいて、光学トラック５４の１ビット内の位相θを演算する。これらの絶対位置Ｚ_０及び位相θに基づいて、検出ユニット８０は、絶対位置Ｚ_０よりも高分解能の絶対位置Ｚを演算する。そして、検出ユニット８０は、絶対位置Ｚに対応した信号を回転数演算ユニット１１０及び出力ユニット１２０に出力する。

検出ユニット９０，１００も、検出ユニット８０と同様に、従動歯車６０，７０の光学トラック６４，７４（アブソリュートスケール）からの反射光に基づいて、従動歯車６０，７０の絶対位置α_０、β_０を出力する。また、光学トラック６３，７３（インクリメンタルスケール）からの反射光に基づいて、従動歯車６０，７０の光学トラック６４，７４の１ビット内の位相を演算する。これらの絶対位置α_０、β_０及び位相に基づいて、検出ユニット９０，１００は、絶対位置α_０、β_０よりも高分解能の絶対位置α、βを演算する。そして、検出ユニット９０，１００は、絶対位置α、βに対応した信号を回転数演算ユニット１１０に出力する。

回転数演算ユニット１１０は、検出ユニット８０，９０，１００からの絶対位置Ｚ、α、β対応した信号に基づいて、主動歯車５０、従動歯車６０，７０それぞれの歯数番号を演算し、それらの組み合わせから、シャフト３０の回転数Ｒを演算する。そして、回転数演算ユニット１１０は、回転数Ｒに対応した信号を出力ユニット１２０に出力する。

出力ユニット１２０は、電源投入後またはリセット時には、絶対位置Ｚに対応した信号、回転数Ｒに対応した信号をコントローラ３００に出力し、その後は、マルチプレクサ１２１の切替により、主動歯車５０のＡ相信号、Ｂ相信号をコントローラ３００に出力し続ける。

コントローラ３００は、エンコーダユニット４０からの絶対位置Ｚに対応した信号、回転数Ｒに対応した信号に基づいて、主動歯車５０の絶対位置Ｚ、回転数Ｒを、シャフト３０の絶対位置Ｚ、回転数Ｒの初期値として記憶し、主動歯車５０のＡ相信号、Ｂ相信号に基づいて、前記初期値にアップダウンカウントし、現在位置を更新していく。

絶対位置Ｚ、回転数Ｒを記憶すると、コントローラ３００は、サーボモータ２０のステータ２３のコイルに電流を流す。そして、電流を流すコイルを切り替えていく。これにより、コイルは励磁され、ステータ２３とロータ２２との間に反発力や引力が生じ、この結果、ステータ２３とともにシャフト３０は回転する。

シャフト３０が回転すると、シャフト３０とともに主動歯車５０も回転する。また、主動歯車５０との噛み合いにより、従動歯車６０及び従動歯車７０も、主動歯車５０の回転方向とは反対の回転方向に回転する。

シャフト３０の回転速度が等速の場合、検出ユニット８０のＬＥＤ発光部８２から照射された光は、光学トラック５３（インクリメンタルスケール）によってその反射強度を増減しながら反射する。検出ユニット８０は、光学トラック５３によって反射された光の強度に応じたＡ相信号とＢ相信号とを、コントローラ３００に出力する。Ａ相信号の値は、周期Ｔが経過する毎にハイレベルからローレベルに変化する。また、Ｂ相信号は、Ａ相信号に対して、Ｔ／４の周期進んで、周期Ｔが経過するごとにハイレベルからローレベルに変化する。

コントローラ３００は、シャフト３０の絶対位置Ｚ、回転数Ｒの初期値に対して、Ａ相信号又はＢ相信号のパルスをカウントしていく。このカウントにより、回転するシャフト３０の絶対位置Ｚ、回転数Ｒの現在値が求められる。コントローラ３００は、これらの絶対位置Ｚ、回転数Ｒの現在値に基づいて、サーボモータ２０を制御する。

また、別途、設けられた初期値リセット手段を実行した場合でも、コントローラ３００は、シャフト３０の絶対位置Ｚ、回転数Ｒの初期値を記憶する。そして、Ａ相信号及びＢ相信号のパルスをアップダウンカウントし、このカウントにより、回転するシャフト３０の絶対位置Ｚ、回転数Ｒの現在値を求める。そして、これらの絶対位置Ｚ、回転数Ｒの現在値に基づいて、コントローラ３００は、サーボモータ２０を制御する。

以上、説明したように、本実施形態に係るエンコーダユニット４０は、主動歯車５０と、この主動歯車５０に噛み合っている第１従動歯車６０及び第２従動歯車７０とに形成された光学トラック５３，５４，６３，６４，７３，７４それぞれからの光を検出しており、これにより、シャフト３０の回転数Ｒの絶対位置Ｚ（回転角度）を判別する。したがって、いずれの従動歯車６０，７０も主動歯車５０に直接噛み合っていることから、歯車のバックラッシュの累積等による誤検出を防ぐことができるとともに、エンコーダユニット４０等を小型にできる。

また、従動歯車が直列的に接続されている従来のようなエンコーダユニットと比べて、歯車のバックラッシュの累積がないため、同程度の回転数検出範囲を有する従来のエンコーダユニットの歯車よりも、エンコーダユニット４０の歯車は、それほど精密に形成する必要がなく、この結果、製造コストを低減させることができる。

また、主動歯車５０と２つの従動歯車６０，７０のみで、回転数Ｒを検出することができるため、バッテリー及びメモリが不要とすることができる。

また、本実施形態においては、回転数演算器１１１は、主動歯車５０の歯数よりも細かい分解能の絶対位置Ｚに基づいて、主動歯車５０の歯数番号が、次の歯数番号に切り替わるタイミングを判別し、このタイミングに合わせて、従動歯車６０，７０それぞれの歯数番号を切り替えている。これにより、バックラッシュが大きい歯車を用いても歯数番号読み取りエラーが無く、高い信頼性を得ることができる。

また、本実施形態においては、従動歯車６０及び従動歯車７０は、直接主動歯車５０に噛み合っているので、歯車の個数を大変少なくできるとともに、エンコーダユニット４０の厚み（Ｘ軸方向における寸法）を薄くすることができ、ひいては、モータユニット１０の小型化に寄与することができる。

また、本実施形態のエンコーダユニット４０は、ＬＥＤ発光部８２と、検出ユニット９０，１００のＬＥＤ発光部と、光学検出器８３，８４，９３，９４，１０３，１０４とが同一のエンコーダ基板４１上に実装されている反射光学式のエンコーダである。そのため、エンコーダユニット４０の厚みを薄くすることができ、ひいては、モータユニット１０の小型化及び低コスト化に寄与することができる。

また、本実施形態においては、Ａ相信号及びＢ相信号を出力するために用いられる主動歯車５０は、その直径が従動歯車６０，７０よりも大きくなるように形成され、また、単に歯数番号の演算のために用いられる従動歯車６０，７０は、その直径が主動歯車５０よりも小さくなるように形成されている。これにより、高分解能が必要とされる光学トラック５３，５４を大きな径で形成しつつ、エンコーダユニット４０のサイズ（Ｙ軸方向及びＺ軸方向における寸法）を小さくすることができる。ひいては、モータユニット１０の小型化に寄与することができる。

また、本実施形態においては、絶対位置演算器８６は、光学検出器８４の５１２個のＣＭＯＳイメージセンサ素子の中から、安定した反射光を検出したセンサ素子の出力のみを選択している。これにより、高信頼性の絶対位置Ｚを演算することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態等によって限定されるものではない。

上記実施形態においては、エンコーダユニット４０は、２つの従動歯車６０，７０を備えているが、３つの従動歯車を備えていてもよい。例えば、歯数が２５本の第３の従動歯車を加えた場合、それぞれの歯数番号の組み合わせの総数は、５６５，８００通り（５６５，８００＝４１×２４×２３×２５）となり、エンコーダユニット４０は、１３，８００回転（１３，８００＝５６５，８００／４１）まで判別することができるようになる。したがって、１３８ｍ（１３８，０００＝１３，８００×１０）のストロークの範囲内におけるスライダ２０１の位置を判別することができる。また、４つ以上の従動歯車を備えることも可能である。

また、上記実施形態においては、主動歯車５０の歯部５１の歯数（４１本）、従動歯車６０の歯部６１の歯数（２４本）、従動歯車７０の歯部６１の歯数（２３本）は、互いに素の関係となるように形成されている。しかしながら、これに限られず、歯数それぞれは、互いに素の関係ではなくともよい。ただし、素の関係でない場合は、同一回転数における歯数番号の同じ組み合わせが増え、対応する変換テーブルが大きくなるため、互いに素の関係となる方が好ましい。

また、本実施形態においては、アクチュエータシステムの電源をオンにした場合と、初期値リセット手段を実行した場合に、コントローラ３００は、シャフト３０の絶対位置Ｚ、回転数Ｒの初期値を記憶している。そして、Ａ相信号又はＢ相信号のパルスをカウントし、このカウントにより、回転するシャフト３０の絶対位置Ｚ、回転数Ｒの現在値が求めている。しかしながら、これに限らず、一定時間毎に、シャフト３０の絶対位置Ｚ、回転数Ｒの初期値を記憶していってもよい。また、常に、シャフト３０の絶対位置Ｚ、回転数Ｒの初期値を記憶していくことも可能である。

また、本実施形態においては、ラインドライバ１２２から、絶対位置Ｚに対応する信号及び回転数Ｒに対応する信号を一つにした信号と、Ａ相信号及びＢ相信号を一つにした信号とを、パラレル信号として出力している。しかしながら、これに限らず、シリアル信号として出力してもよい。

また、上記実施形態の検出ユニット８０は、図９に示すように、光学検出器８３からのＡ相信号、Ｂ相信号を出力ユニット１２０に直接出力している。しかしながら、これに限らず、図１２に示すように、分割器８８（インターポレータ）を配置し、Ａ相信号、Ｂ相信号を、この分割器８８を介して出力ユニット１２０に出力してもよい。この場合、Ａ相信号、Ｂ相信号の分解能を向上させることができる。

また、本実施形態においては、絶対位置演算器８６，９６，１０６は、記憶部に記憶されているセンサ素子の出力信号の組み合わせと絶対位置Ｚ_０、α_０、β_０との対応関係を示すテーブルを参照して、光学検出器８４，９４，１０４の選択されたセンサ素子の出力信号から絶対位置Ｚ_０、α_０、β_０を演算する。しかしながら、これに限らず、シフトレジスタ（ＬＦＳＲ）を用いて、絶対位置Ｚ_０、α_０、β_０を演算してもよい。

また、本実施形態においては、サーボモータ２０を用いているが、これの代わりに、パルスモータを用いてもよいことは言うまでもない。

また、本実施形態では、光学式の検出方法を用いたが、静電容量式や磁気式などでも同様の機能を構成できることは言うまでもない。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

１０ モータユニット
２０ サーボモータ
２１ ハウジング
２１ａ 切り欠き部
２１ｂ 取り付け部
２１ｃ、２１ｄ 開口
２２ ロータ
２３ ステータ
２４ａ、２４ｂ 軸受け
３０ シャフト（回転体）
３１ 小径部
４０ エンコーダユニット（エンコーダ）
４１ エンコーダ基板
４２ ケーシング
４３ エンコーダベース
４４ 軸受け
４６、４７ シャフト
４６ａ、４７ａ 小径部
５０ 主動歯車
５１、６１、７１ 歯部
５２、６２、７２ 開口
５３ 光学トラック（第４光学トラック）
５３ａ、５４ａ 高反射率領域
５３ｂ、５４ｂ 低反射率領域
５４ 光学トラック（第１光学トラック）
６０ 従動歯車（第１従動歯車）
６３、７３ 光学トラック
６４ 光学トラック（第２光学トラック）
７０ 従動歯車（第２従動歯車）
７４ 光学トラック（第３光学トラック）
８０、９０、１００ 検出ユニット（光検出手段）
８１ 検出ユニット本体
８２ ＬＥＤ発光部
８３ 光学検出器（第２検知部）
８４ 光学検出器（第１検知部）
８５ 位相演算器
８６ 絶対位置演算器（第１演算手段）
８７ 補正演算器（第１演算手段）
８８ 分割器
９３、９４、１０３、１０４ 光学検出器
９５ 位相演算器
９６ 絶対位置演算器（第２演算手段）
９７ 補正演算器（第２演算手段）
１０５ 位相演算器
１０６ 絶対位置演算器（第３演算手段）
１０７ 補正演算器（第３演算手段）
１１０ 回転数演算ユニット
１１１ 回転数演算器（第４演算手段）
１２０ 出力ユニット
１２１ マルチプレクサ
１２２ ラインドライバ
２００ アクチュエータ
２０１ スライダ
２０２ ケーブル
３００ コントローラ
３０１ 制御部
３０２ ラインレシーバ

Claims (12)

1. 回転体とともに回転し、回転角度を示すパターンからなる第１光学トラックが形成された主動歯車と、
   前記主動歯車と噛み合うように配置され、前記回転体の回転が前記主動歯車を介して伝達されることによって回転し、回転角度を示すパターンからなる第２光学トラックが形成された第１従動歯車と、
   前記主動歯車と噛み合うように配置され、前記回転体の回転が前記主動歯車を介して伝達されることによって回転し、回転角度を示すパターンからなる第３光学トラックが形成された第２従動歯車と、
   を少なくとも備え、
   少なくとも前記第１光学トラック、第２光学トラック、及び第３光学トラックからの光を検出する光検出手段を備えることを特徴とするエンコーダ。
2. 前記光検出手段は、前記第１光学トラック、第２光学トラック、及び第３光学トラックに光を照射して、前記第１光学トラック、第２光学トラック、及び第３光学トラックで反射された反射光を受光し、反射光の強度に応じた信号を出力することを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
3. 前記第１光学トラックで反射された反射光の強度に応じた信号に基づいて、前記回転体及び前記主動歯車の回転角度を演算する第１演算手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のエンコーダ。
4. 前記第２光学トラックで反射された反射光の強度に応じた信号に基づいて、前記第１従動歯車の回転角度を演算する第２演算手段と、
   前記第３光学トラックで反射された反射光の強度に応じた信号に基づいて、前記第２従動歯車の回転角度を演算する第３演算手段と、
   を備えることを特徴とする請求項３に記載のエンコーダ。
5. 前記主動歯車、前記第１従動歯車、及び前記第２従動歯車の歯には、当該歯それぞれを識別するための歯数番号が付与され、
   前記主動歯車、前記第１従動歯車、及び前記第２従動歯車の回転角度それぞれに基づいて、所定の位置にある前記歯の前記歯数番号を演算するとともに、前記歯数番号の組み合わせに基づいて、前記回転体の回転数を演算する第４演算手段を備えることを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ。
6. 前記第４演算手段は、前記主動歯車の前記歯数番号が、次の歯数番号に切り替わるタイミングを判別し、前記タイミングに合わせて、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車それぞれの前記歯数番号を切り替えることを特徴とする請求項５に記載のエンコーダ。
7. 前記主動歯車の歯数は、前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車の歯数よりも多いことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のエンコーダ。
8. 前記第１光学トラック、第２光学トラック、及び前記第３光学トラックは、高反射率領域と低反射率領域とが、ＰＮ（Pseudo Noise、Pseudo Random Noise）符号系列に基づいて配置されることにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のエンコーダ。
9. 前記主動歯車には、高反射率領域と低反射率領域とが交互に等間隔に配置されることにより構成される第４光学トラックが形成され、
   前記光検出手段は、回転する前記主動歯車の前記第４光学トラックに光を照射して、前記第４光学トラックによって反射される反射光を受光し、前記反射光の強度に応じ、周期の１／４だけ位相が相互に異なる２つの信号を出力することを特徴とする請求項８に記載のエンコーダ。
10. 前記光検出手段は、前記第１光学トラックからの光を検出する複数のセンサ素子を有し、
    前記第１演算手段は、周期の１／４だけ位相が相互に異なる前記２つの信号に基づいて、前記第１光学トラックの前記高反射率領域と前記低反射率領域との間の境界近傍での反射光を検出した前記センサ素子の出力以外の、前記センサ素子の出力を選択して、選択された前記センサ素子から出力された信号に基づいて、前記回転体及び前記主動歯車の回転角度を演算することを特徴とする請求項９に記載のエンコーダ。
11. シャフトと、
    前記シャフトに設けられたロータと、
    前記ロータとの間の電磁相互作用により、前記ロータとともに前記シャフトを回転するステータと、
    前記シャフトの回転を検出する請求項１乃至１０いずれか一項に記載のエンコーダと、
    を備えることを特徴とするモータユニット。
12. 請求項１１に記載のモータユニットと、
    前記エンコーダの検出結果に基づいて、前記モータユニットを制御する制御手段と、
    を備えることを特徴とするアクチュエータシステム。

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