JP2015169602A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】、磁気式や光学式などの位置検出装置の位置検出精度を向上させる。
【解決手段】位置検出対象の物体の移動方向に沿って延伸し、位置検出用の信号が一定周期で繰り返し記録されるスケールと、物体とともに移動可能でスケールに記録された位置検出用の信号を検出するセンサと、センサの出力信号とに基づいて物体の位置を取得する位置取得部とを備える。センサとしては、物体とともに移動可能で、スケールに対向して配置され、スケールに記録された位置検出用の信号を検出する主センサ２１，２３と、主センサ２１，２３の移動方向と直交する方向に隣接した位置に配置され、スケールに記録された一定周期又はその整数倍の範囲の位置検出用の信号を平均化した信号を検出する副センサ２２，２４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気スケールや光学式スケールなどのスケールとヘッドとの相対位置を検出する位置検出装置に関する。

従来、直線変位や回転変位等の精密な変位位置を検出する位置検出装置として、スケールと検出ヘッドを備えた位置検出装置が知られている。この位置検出装置は、例えば搬送物の高精度な位置決め制御が必要とされる電子部品の実装装置や部品の寸法を検出（測定）する検出（測定）装置等に広く利用されている。このような位置検出装置の検出方式は、磁気式と光学式に大別される。

図９は、従来の磁気式の位置検出装置の原理構成を示す図である。この図９の位置検出装置は、直線変位を検出するものであり、磁気媒体で構成された磁気スケール１を備える。磁気スケール１は、Ｓ極とＮ極の磁化方向を一定の距離ごとに反転させてある。このＳ極とＮ極が繰り返される１単位が磁気スケール１の記録信号の１波長となる。
そして、図９の位置検出装置においては、磁気スケール１の磁化方向が反転する長手方向（図中のｘ方向）に沿って移動する磁気ヘッド２が用意され、その磁気ヘッド２に２つの磁気センサ２ａ，２ｂが配置されている。それぞれの磁気センサ２ａ，２ｂは、近接した磁気スケール１に記録された磁化方向を検出するセンサであり、記録信号の１波長の１／４周期に相当する距離だけ配置位置がずれている。このため、一方の磁気センサ２ａは、磁気スケール１の記録信号を正弦波形の信号（ＳＩＮ信号）として検出し、他方の磁気センサ２ｂは、磁気スケール１の記録信号を余弦波形の信号（ＣＯＳ信号）として検出する。

ここで、磁気スケール１と磁気ヘッド２の相対位置をｘとし、磁気センサ２ａが出力するＳＩＮ信号ｓｉｎ（ｘ）と、磁気センサ２ｂが出力するＣＯＳ信号ｃｏｓ（ｘ）とから、ｓｉｎ（ｘ）／ｃｏｓ（ｘ）の演算をしてｔａｎ（ｘ）を求め、このｔａｎ（ｘ）の値から、相対位置ｘを算出する。なお、磁気スケール１と磁気ヘッド２の相対位置ｘを求める際には、内挿処理を行って、１波長の長さよりも細かい精度で位置ｘが算出される。
算出された位置の情報は、位置情報の表示装置や制御装置に伝えられる。
特許文献１には、このような磁気式の位置検出装置の例についての記載がある。

特開２００９−３６６３７号公報

ところで、スケールの位置座標を表す信号は、測定の精度を良くするためになるべく細かい信号となっている。例えば０．２μｍの精度を得るために、８０μｍの波長の信号をスケールに記録する。一方、スケールとヘッドとの間隔（クリアランス）は、クリアランスが大きいと読み取った信号の振幅が小さくなるという関係があるため、精度を保つ信号振幅を得るには波長よりもクリアランスを充分短くする必要がある。例えば、８０μｍの波長の信号をスケールに記録した場合、従来は２０μｍのクリアランスとする必要があった。

ここで、スケールとヘッドのクリアランスを小さく保つためには、そのための非常に高精度な機構が必要である。したがって、位置検出装置の構成を簡単にするためには、クリアランスを大きくすることが望ましい。これは、上述した測定の精度を得るためにクリアランスを小さくすることと相反する。クリアランスを大きくするためには、読み取った信号の振幅が小さくても、精度の高い検出が行えるようにする必要があり、ヘッドが読み取った信号に含まれるノイズ成分を除去する必要がある。
また、スケールとヘッドのクリアランスが大きくすると、スケールに記録された信号の波長よりも長い周期で現れるノイズ成分の減衰量よりも、スケールに記録された信号の減衰量の方が大きく発生してしまう。このため、クリアランスが大きい場合には、ノイズ成分の比率が著しく増大して、位置の検出精度の悪化を招いてしまう。

本発明の目的は、スケールと信号を読み取るヘッドとのクリアランスを従来よりも広くすることを許容しながら、位置検出精度を確保することができる位置検出装置を提供することにある。

本発明の位置検出装置は、位置検出対象の物体の移動方向に沿って延伸し、位置検出用の信号が一定周期で繰り返し記録されるスケールと、物体とともに移動可能でスケールに記録された位置検出用の信号を検出するセンサと、センサの出力信号とに基づいて物体の位置を取得する位置取得部とを備える。
センサとしては、主センサと副センサとを備える。
主センサは、物体とともに移動可能で、スケールに対向して配置され、スケールに記録された位置検出用の信号を検出する。
副センサは、物体の移動方向と直交する方向に、主センサと隣接した位置に配置され、スケールに記録された一定周期又はその整数倍の範囲の位置検出用の信号を平均化した信号を検出する。
そして、位置取得部は、主センサの出力信号と副センサの出力信号とに基づいて、物体の位置を取得する。

本発明によると、副センサでは、スケールに記録された一定周期又はその整数倍の範囲の位置検出用の信号を平均化した信号が得られる。このため、副センサでは、スケールに記録された信号の長波長の成分だけが検出され、スケールの記録信号に対しては検出感度を持たず、この副センサで検出される信号を利用して、主センサで検出される信号から長波長のノイズ成分を除去することが可能なる。
このように長波長のノイズ成分が除去されることによって、ノイズに影響されない位置検出ができ、例えばスケールとセンサとのクリアランスを大きくしても、位置検出の精度を向上又は維持させることが可能になる。また、スケールとセンサとのクリアランスを大きくできることで、スケールとセンサとのクリアランスを高精度に維持する複雑な構成が不要になり、位置検出装置として構成の簡易化や低コスト化が行えると共に、高信頼性を向上させることができる。

本発明の一実施の形態による磁気スケールとヘッドとの配置例を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態による磁気スケールとヘッドとの配置例を示す平面図である。 本発明の一実施の形態による各センサの出力信号の処理例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態による出力信号例を示す波形図である。 本発明の他の実施の形態によるヘッド構成例（高調波除去用センサを備える例）を示す平面図である。 本発明の他の実施の形態によるヘッド構成例（複数の副センサを備える例）を示す平面図である。 図６例の各センサの出力信号の処理例を示すブロック図である。 本発明の他の実施の形態による構成例（光学式スケールの例）を示す原理図である。 従来の磁気スケールとヘッドとの配置例を示す斜視図である。

以下、本発明の一実施の形態の例（以下、「本例」と称する。）を、図１〜図４を参照して説明する。本例は、磁気スケールを使用した磁気スケール式の位置検出装置に適用した例である。

［１．磁気スケールとヘッドとの配置構成］
図１及び図２は、本例の位置検出装置の磁気スケールと磁気ヘッドとの配置状態の例を示す図である。図１は斜視図であり、図２は磁気スケールと磁気ヘッドとを重ねた平面図である。
図１に示すように、磁気スケール１０は、一定の距離ごとにＮ極とＳ極に交互に着磁させて信号を記録した磁性媒体を、金属板の表面に貼り付けた構成になっている。この磁気スケール１０は、位置検出装置で移動を検出する最大の距離以上の長さに形成されている。Ｎ極とＳ極が変化する１つの周期が１波長になる。１波長の長さは、例えば４００μｍとする。

磁気ヘッド２０は、磁気スケール１０の長手方向（ｘ方向）に移動する物体（不図示）に取り付けられ、磁気スケール１０の表面と一定の間隔（クリアランス）を保って移動する。磁気スケール１０に記録された信号の１波長が４００μｍであるとき、磁気スケール１０と磁気ヘッド２０とのクリアランスは、例えば１５０μｍ〜３５０μｍ程度の範囲内で選定する。一例としては、クリアランスを２５０μｍに設定する。

磁気ヘッド２０は、磁気スケール１０の記録信号を検出する複数の磁気センサ２１，２２，２３，２４を備える。各磁気センサ２１〜２４には、例えばＡＭＲ（Anisotropic Magneto Resistive）素子や、ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistance）素子が使用される。これらの素子によって形成される磁気センサでは、記録信号の磁化方向の変化に対応して、抵抗値が変化する。上述した１波長やクリアランスの値は、磁気センサとしてＴＭＲ素子を使用した場合に適用される値である。

磁気ヘッド２０が備える４つの磁気センサ２１，２２，２３，２４の内で、磁気センサ２１は、記録信号を正弦波形の信号（ＳＩＮ信号）として検出するセンサである。また、磁気センサ２３は、磁気センサ２１に対して１／４波長の距離だけ磁気スケール１０の長手方向にシフトした位置に配置され、記録信号を余弦波形の信号（ＣＯＳ信号）として検出するセンサである。これらの磁気センサ２１，２３は、ＳＩＮ信号又はＣＯＳ信号を検出する主センサとして機能する。これらのＳＩＮ信号を検出する磁気センサ２１とＣＯＳ信号を検出する磁気センサ２３は、記録信号の磁化方向を検出するセンサであり、ｘ方向の長さが１波長の長さよりも十分に小さい。

そして、ＳＩＮ信号を検出する磁気センサ２１の隣には、磁気センサ２２が配置される。同様に、ＣＯＳ信号を検出する磁気センサ２３の隣には、磁気センサ２４が配置される。
これら磁気センサ２２、２４は、隣接した磁気センサ２１又は２３に対して、ｘ方向と直交する方向に隣接した位置に配置される。
図２に示すように、磁気センサ２２，２４は、ｘ方向の長さＬ１，Ｌ２が、磁気スケール１０の記録信号の１波長の長さと等しい長さに設定される。例えば、磁気スケール１０に記録された信号の１波長が４００μｍであるとき、磁気センサ２２，２４のｘ方向の長さＬ１，Ｌ２を４００μｍに設定する。

図１，図２の例では、１波長の長さの磁気センサ２２のｘ方向の中心位置に隣接して、磁気センサ２１が配置される。同様に、１波長の長さの磁気センサ２４のｘ方向の中心位置に隣接して、磁気センサ２２が配置される。したがって、磁気センサ２２は磁気センサ２１と同じ位置の信号を検出し、磁気センサ２４は磁気センサ２３と同じ位置の信号を検出する。なお、このように磁気センサ２２，２４の中心位置に、磁気センサ２１，２３を配置するのは一例であり、対となる磁気センサ（センサ２１，２２及びセンサ２３，２４）でほぼ同じ位置の記録信号を検出できれば、磁気センサ２２，２４の中心位置から多少ずれた位置に磁気センサ２１，２３を配置する構成にしてもよい。

これら磁気センサ２２，２４からは、磁気スケール１０の記録信号の１波長の範囲の磁界の信号を平均化した信号が検出される。つまり、磁気スケール１０に記録された信号の波長に依存しない成分（ＤＣ成分）が、磁気センサ２２，２４から検出されるので、磁気センサ２２，２４自体は、磁気スケール１０に記録された信号の波長に対する感度がゼロになる。なお、波長に依存しない成分は、位置検出をする上では不要な成分であり、磁気スケール１０に記録された位置検出用の信号とは無関係なノイズに相当する。以下の説明では、ＳＩＮ信号を検出する磁気センサ２１に隣接して配置された磁気センサ２２の検出信号をＳＩＮ−ＤＣ信号と称し、ＣＯＳ信号を検出する磁気センサ２１に隣接して配置された磁気センサ２２の検出信号をＣＯＳ−ＤＣ信号と称する。

［２．各センサの出力信号の処理例］
図３は、磁気ヘッド２０に配置された４つの磁気センサ２１，２２，２３，２４の出力信号を処理するための回路構成を示す。
磁気センサ２１が検出したＳＩＮ信号と、磁気センサ２２が検出したＳＩＮ−ＤＣ信号は、減算器３１に供給される。この減算器３１では、磁気センサ２１が出力したＳＩＮ信号と、磁気センサ２２が出力したＳＩＮ−ＤＣ信号との差分が検出される。この減算器３１で得られた差分の信号が、正弦波形の検出信号ＳＩＮ（ｘ）として位置取得部３３に供給される。

また、磁気センサ２３が検出したＣＯＳ信号と、磁気センサ２４が検出したＣＯＳ−ＤＣ信号は、減算器３２に供給される。この減算器３２では、磁気センサ２３が出力したＣＯＳ信号と、磁気センサ２４が出力したＣＯＳ−ＤＣ信号との差分が検出される。この減算器３２で得られた差分の信号が、余弦波形の検出信号ＣＯＳ（ｘ）として位置取得部３３に供給される。

位置取得部３３は、供給される２つの検出信号ＳＩＮ（ｘ）及びＣＯＳ（ｘ）を使った演算処理で、磁気ヘッド２０と磁気スケール１０との相対位置ｘが算出される。すなわち、［検出信号ＳＩＮ（ｘ）／検出信号ＣＯＳ（ｘ）］の演算から、正接波形の信号ＴＡＮ（ｘ）を求め、信号ＴＡＮ（ｘ）の値ｘを求めることで、相対位置ｘが算出される。

図４は、各検出信号の波形例を示す。
図４Ａは、減算器３１が出力する正弦波形の検出信号ＳＩＮ（ｘ）を示す。磁気センサ２１が検出したＳＩＮ信号には、１波長よりも長い周期のノイズ成分であるＳＩＮ−ＤＣ信号が含まれているが、減算器３１でこのノイズ成分が除去された信号ＳＩＮ（ｘ）が得られる。
図４Ｂは、減算器３２が出力する余弦波形の検出信号ＣＯＳ（ｘ）を示す。磁気センサ２３が検出したＣＯＳ信号には、１波長よりも長い周期のノイズ成分であるＣＯＳ−ＤＣ信号が含まれているが、減算器３２でこのノイズ成分が除去された信号ＣＯＳ（ｘ）が得られる。

位置演算部３３では、図４Ｃに示すように、ＴＡＮ（ｘ）＝［検出信号ＳＩＮ（ｘ）／検出信号ＣＯＳ（ｘ）］の演算が行われ、信号ＴＡＮ（ｘ）が検出される。この信号ＴＡＮ（ｘ）から、図４Ｄに示すように位置情報ｘが算出される。

このようにして算出される磁気ヘッド２０と磁気スケール１０との相対位置の情報は、ノイズの少ない検出信号に基づいた精度の高い位置情報になる。すなわち、本例の位置検出装置は、１波長の周期よりも長い周期のノイズや周期性がないノイズが、磁気センサ２２，２４で検出され、それぞれの磁気センサ２２，２４で検出されたノイズを使用して、磁気センサ２１，２３に含まれるノイズを除去する処理が行われる。したがって、位置演算部３３に供給される正弦波形の検出信号ＳＩＮ（ｘ）と余弦波形の検出信号ＣＯＳ（ｘ）には、長波長の成分のノイズによる歪みがなく、位置の検出精度が向上する。

このノイズが除去できる効果は、各磁気センサ２１，２２，２３，２４と磁気スケール１０とのクリアランスが大きい場合に、特に顕著である。すなわち、クリアランスが大きい場合、磁気スケール１０に記録された信号の波長よりも長い周期で現れるノイズ成分の減衰量よりも、磁気スケール１０に記録された信号波形の減衰量の方が大きく発生してしまう。ここで、本例の構成でノイズ除去を行うことで、各磁気センサ２１，２２，２３，２４と磁気スケール１０とのクリアランスが大きい場合であっても、検出精度を向上させることができる。

［３．他の実施の形態例（高調波除去用センサを備える例）］
次に、本発明の他の実施の形態例を説明する。
図１及び図２に示した磁気ヘッド２０が備えるＳＩＮ信号を検出する磁気センサ２１とＣＯＳ信号を検出する磁気センサ２３は、それぞれ１個のセンサで構成した。これに対して、それぞれの信号を検出する磁気センサ２１，２３を複数のセンサで構成して、その複数のセンサの信号の演算処理で、正弦波形や余弦波形の高調波成分を除去するようにしてもよい。

図５は、ＳＩＮ信号の高調波を除去するために、８個の磁気センサ２１ａ〜２１ｈを配置すると共に、ＣＯＳ信号の高調波を除去するために、８個の磁気センサ２３〜２３ｈを配置する例を示す。
例えば、ＳＩＮ信号を検出する８個の磁気センサ２１ａ〜２１ｈは、第１の群の磁気センサ２１ａ〜２１ｄと、第２の群の磁気センサ２１ｅ〜２１ｈとに分け、それぞれの群の４つの磁気センサをブリッジ接続して、偶数次歪みをキャンセルさせる。また、２つの群の磁気センサは、２つの群で相互に抵抗の増減変化が逆相になるような間隔で配置する。そして、２つの群のブリッジ接続で得た信号を差動アンプで加算して、奇数次（３次など）の高調波歪みをキャンセルさせる。

ＣＯＳ信号を検出する８個の磁気センサ２３ａ〜２３ｈについても、第１の群の磁気センサ２３ａ〜２３ｄと、第２の群の磁気センサ２３ｅ〜２３ｈとに分け、各群の４つの磁気センサをブリッジ接続し、２つの群のブリッジ接続で得た信号を差動アンプで加算する。このようにして、ＣＯＳ信号についても、偶数次歪みと奇数次歪みがキャンセルされた信号とする。

そして、ＳＩＮ信号を検出する８個の磁気センサ２１ａ〜２１ｈに隣接して、１波長の長さの磁気センサ２２を配置し、磁気センサ２２でＳＩＮ−ＤＣ信号を検出する。また、ＣＯＳ信号を検出する８個の磁気センサ２３ａ〜２３ｈに隣接して、１波長の長さの磁気センサ２４を配置し、磁気センサ２４でＣＯＳ−ＤＣ信号を検出する。

そして、８個の磁気センサ２１ａ〜２１ｈから得たＳＩＮ信号と、磁気センサ２２で得たＳＩＮ−ＤＣ信号とを、図３に示した減算器３１で減算して、正弦波形の検出信号ＳＩＮ（ｘ）を得る。同様に、８個の磁気センサ２３ａ〜２３ｈから得たＣＯＳ信号と、磁気センサ２４で得たＣＯＳ−ＤＣ信号とを、図３に示した減算器３２で減算して、余弦波形の検出信号ＣＯＳ（ｘ）を得る。以後の処理は、図３で説明した処理と同様である。

この図５に示すように、高調波歪みを除去するセンサ配列としてあることで、位置検出を行う信号に高調波歪みがなくなり、１波長の周期よりも長い周期のノイズや周期性がないノイズが除去される点と併せて、より検出精度が向上する。なお、図５に示した高調波歪みを除去する複数のセンサの数とその配列は一例であり、その他のセンサ数と配列を適用してもよい。

［４．他の実施の形態例（複数の副センサを備える例）］
ここまで説明した磁気ヘッドでは、１個又は１組の磁気センサに隣接して、ノイズ成分検出用の１個の磁気センサ２２，２４を配置した例を示した。これに対して、１個又は１組の磁気センサの両隣に１個ずつ、合計２個のノイズ成分検出用のセンサを配置してもよい。
すなわち、例えば図６に示すように、磁気ヘッド２０にＳＩＮ信号を検出する磁気センサ２１とＣＯＳ信号を検出する磁気センサ２３とを配置する。そして、ＳＩＮ信号を検出する磁気センサ２１の一方の隣に、記録信号の１波長の長さＬ１の磁気センサ２２ａを配置し、磁気センサ２１の他方の隣に、記録信号の１波長の長さＬ２の磁気センサ２２ｂを配置する。

さらに、ＣＯＳ信号を検出する磁気センサ２３の一方の隣に、記録信号の１波長の長さＬ２の磁気センサ２４ａを配置し、磁気センサ２３の他方の隣に、記録信号の１波長の長さＬ２の磁気センサ２４ｂを配置する。

図７は、図６例の磁気ヘッド２０の検出信号を処理するための回路構成を示す図である。
２つの１波長の長さの磁気センサ２２ａ，２２ｂの検出信号は、加算器３４で加算される。この加算器３４で加算された信号が、ＳＩＮ−ＤＣ信号になる。そして、加算器３４で得たノイズ成分であるＳＩＮ−ＤＣ信号と、磁気センサ２１で得たＳＩＮ信号との差分を減算器３１で取得することで、正弦波形の信号ＳＩＮ（ｘ）が得られる。
同様に、２つの１波長の長さの磁気センサ２４ａ，２４ｂの検出信号は、加算器３５で加算される。この加算器３５で加算された信号が、ＣＯＳ−ＤＣ信号になる。そして、加算器３５で得たノイズ成分であるＣＯＳ−ＤＣ信号と、磁気センサ２３で得たＣＯＳ信号との差分を、減算器３２で取得することで、余弦波形の信号ＣＯＳ（ｘ）が得られる。

このようにノイズ成分を検出する磁気センサを、磁気スケール１０の長手方向と直交する方向の両隣に配置することにより、ノイズ成分の除去がより効果的に行われるようになる。
なお、図６及び図７の構成では、ＳＩＮ信号を検出する磁気センサ２１とＣＯＳ信号を検出する磁気センサ２３を１個ずつ配置する例を示した。これに対して、図５に示したように、高調波歪みを除去する構成のセンサの場合にも、同様にそれぞれの群の磁気センサに対して、ノイズ成分を検出する磁気センサを両隣に配置するようにしてもよい。

［５．他の実施の形態例（光学式スケールの例）］
図８は、本発明を光学式スケールに適用した例を示す図である。
図８に示した光学式スケールは、それぞれ一定のピッチの格子が形成された主スケール１０１と副スケール１０２と用意し、それぞれのスケール１０１，１０２をある程度の角度を持たせて重ねる。そして、光源１１０からの光を、主スケール１０１と副スケール１０２を透過させ、その透過光を光学ヘッド１２０で受光する。ここで、光学ヘッド１２０は、主スケール１０１の格子が配列された方向に移動するので、光学ヘッド１２０での受光状態の変化から、格子の配置状態に対応した波形が検出され、光学ヘッド１２０の移動位置が検出される。

ここで、光学ヘッド１２０としては、比較的受光範囲が狭い主センサと、受光範囲が広い副センサとを備える。副センサは、主スケール１０１に配置された格子の１ピッチの幅（又はその１ピッチの整数倍の幅）の信号を受光する、受光範囲が広いセンサとする。したがって、主センサが受光して出力する信号は、格子縞の位置に応じてレベルが変動する信号になる。一方、副センサが受光して出力する信号は、格子縞の位置には影響を受けない信号になる。
そして、光学ヘッド１２０内の主センサの出力と副センサの出力とを減算器１２１に供給し、減算器１２１で両センサの差分を取得する。この減算器１２１の出力が、位置検出用の検出信号となる。
このように構成することで、光学ヘッド１２０が受光する信号に含まれるノイズ成分を除去することができ、良好な位置検出が可能になる。

［６．その他の変形例］
なお、上述した実施の形態例で説明した１波長の値として示した４００μｍや、クリアランスの数値として示した２５０μｍなどの値は、好適な一例を示したものであり、本発明は、これらの数値に限定されるものではない。また、本例の位置検出装置は、クリアランスを従来よりも拡大できる点を効果の１つとして説明したが、スケールとヘッドとのクリアランスが狭い位置検出装置に本発明を適用してもよいことは勿論である。クリアランスが狭い場合には、それだけセンサの検出信号の振幅が確保でき、それだけ検出精度の向上を図ることができる。

また、上述した実施の形態例では、ノイズ成分を検出する副センサである磁気センサ２２，２４は、磁気スケール１０に記録された信号の１波長の長さにした。これに対して、磁気センサ２２，２４として、磁気スケール１０に記録された信号の１波長の整数倍の長さにしてもよい。１波長の長さの整数倍の長さのセンサとした場合でも、磁気スケール１０に記録された信号の波長に対する感度をゼロにすることができ、１波長の長さの磁気センサ２２，２４を使用した場合と同様な効果が得られる。

また、図１〜図３に示した例では、正弦波形のＳＩＮ信号と余弦波形のＣＯＳ信号とを使用して位置検出を行う構成を示した。これに対して、それぞれの信号と逆相になる−ＳＩＮ信号や−ＣＯＳ信号を得る磁気センサを配置し、位置検出を行う際に、−ＳＩＮ信号や−ＣＯＳ信号を使用するようにしてもよい。この場合にも、−ＳＩＮ信号や−ＣＯＳ信号を得る磁気センサに隣接して、１波長の長さ（又はその整数倍）の磁気センサを配置して、それぞれの信号に対してノイズ除去を行うようにすればよい。

また、図３や図７に示した各センサの検出信号の処理構成についても、好適な一例を示したものであり、これら図３や図７に記載した構成に限定されるものではない。例えば、図３に示した例では、主センサである磁気センサ２１，２３の出力信号と副センサである磁気センサ２２，２４の出力信号とを減算器３１，３２に供給して、減算器３１，３２で差分を取るようにした。これに対して、主センサの出力信号と副センサの出力信号との２つの検出信号を得て、その２つの検出信号を使用したその他の演算処理を行って、ノイズ成分の影響を排除した位置検出処理を行うようにしてもよい。
また、図３や図７に示した構成では、減算器や加算器で演算を行う構成だけを示したが、これらの減算や加算などの演算を行う前などで、それぞれのセンサの検出信号に対して振幅（ゲイン）の調整を行った後、減算や加算を行うようにしてもよい。

また、上述した実施の形態例では、スケールが直線状の位置検出装置に適用した例を説明した。これに対して、磁気スケール又は光学スケールを円形に配置することで、スケールとヘッドとの相対回転角度を検出する位置検出装置に本発明を適用してもよい。

１…磁気スケール、２…磁気ヘッド、２ａ，２ｂ…磁気センサ、１０…磁気スケール、２０…磁気ヘッド、２１，２１ａ〜２１ｈ，２２，２２ａ，２２ｂ，２３，２３ａ〜２３ｈ，２４，２４ａ，２４ｂ…磁気センサ、３１，３２…減算器、３３…位置演算部、３４，３５…加算器、１０１…主スケール、１０２…副スケール、１１０…光源、１２０…光学ヘッド、１２１…減算器

Claims (7)

1. 位置検出対象の物体の移動方向に沿って延伸し、位置検出用の信号が一定周期で繰り返し記録されるスケールと、
   前記物体とともに移動可能で、前記スケールに対向して配置され、前記スケールに記録された位置検出用の信号を検出する主センサと、
   前記物体の移動方向と直交する方向に、前記主センサと隣接した位置に配置され、前記スケールに記録された前記一定周期又はその整数倍の範囲の位置検出用の信号を平均化した信号を検出する副センサと、
   前記主センサの出力信号と前記副センサの出力信号とに基づいて、前記物体の位置を取得する位置取得部とを備えた
   位置検出装置。
2. 前記位置取得部は、前記主センサの出力信号から前記副センサの出力信号を減算した信号に基づいて、前記物体の位置を取得する
   請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記スケールは磁気媒体を備え、前記位置検出用の信号は、前記磁気媒体の磁化方向の変化が前記一定周期で繰り返される信号であり、
   前記主センサ及び前記副センサは磁気センサよりなり、前記副センサは、前記一定周期の範囲の信号又はその整数倍の信号に対して検出感度を持つ磁気センサである
   請求項１又は２に記載の位置検出装置。
4. 前記主センサは、前記一定周期に対して所定位相ずれた第１位相用主センサと第２位相用主センサとを備え、
   前記第１位相用主センサと前記第２位相用主センサのそれぞれに隣接した位置に、前記副センサを備える
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の位置検出装置。
5. 前記主センサは、前記一定周期の整数分の１の周期を持つ高調波成分を検出してキャンセルするための複数のセンサから構成される
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の位置検出装置。
6. 前記副センサは、前記主センサの一方の隣に隣接した位置に配置した第１副センサと、前記主センサの他方の隣に隣接した位置に配置した第２副センサとを備え、
   前記第１副センサと前記第２副センサの出力信号から、一定周期の範囲の位置検出用の信号を平均化した信号を検出する
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の位置検出装置。
7. 前記スケールは光の透過特性又は反射特性の変化が前記一定周期で繰り返されることで位置検出用の信号が記録され、
   前記主センサ及び前記副センサは前記スケールの光の透過特性又は反射特性を検出する光学センサよりなり、前記副センサは、前記一定周期の範囲の透過特性又は反射特性の変化に対して検出感度を持つ
   請求項１又は２に記載の位置検出装置。

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