JP2019138693A

JP2019138693A - 位置検出装置および位置検出方法

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Publication number: JP2019138693A
Application number: JP2018020135A
Authority: JP
Inventors: 百瀬　正吾; Shogo Momose; 正吾百瀬
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2018-02-07
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2019-08-22
Anticipated expiration: 2038-02-07
Also published as: CN110118551B; CN110118551A; JP7085851B2

Abstract

【課題】正確なアブソリュート値で絶対位置の算出できる位置検出装置を提供すること。【解決手段】磁気スケール２はアブソリュートパターンが第１ピッチＰ１の半ピッチずれた第１アブソリュートトラック２１と第２アブソリュートトラック２２を備える。インクリメンタル信号は、第１アブソリュート値出力部３７の第１アブソリュート値出力時点Ａｔｏから第１ピッチＰ１の１／４ピッチだけ磁気スケール２と磁気センサ装置３とが相対移動した時点からインクリメントを開始する。算出部４４は、インクリメンタル信号ＩＮＣの値がゼロから中央値に達するまでの第１期間Ｔ１では、絶対位置の算出に第１アブソリュート値ＡＢＳ１を用い、インクリメンタル信号ＩＮＣの値が中央値となった時点から最大値に達するまでの第２期間Ｔ２では、絶対位置の算出に第２アブソリュート値ＡＢＳ２を用いる。【選択図】図４

Description

本発明は、相対移動する磁気スケールの位置を磁気センサ装置により検出する位置検出装置、および、位置検出装置の位置検出方法に関する。

アブソリュート値を出力する位置検出装置として、磁気センサ装置と、磁気センサ装置に対して相対移動する磁気スケールと、を備えるものが知られている。磁気スケールは、相対移動方向に所定のピッチでアブソリュートパターンが形成されたアブソリュートトラックと、アブソリュートトラックと並列で、アブソリュートパターンに対応するピッチでインクリメンタルパターンが形成されたインクリメンタルトラックと、を備える。磁気センサ装置は、アブソリュートトラックを読み取ってアブソリュート値を出力するアブソリュート値出力部と、インクリメンタルトラックを読み取って周期的なインクリメンタル信号を出力するインクリメンタル信号出力部と、アブソリュート値とインクリメンタル信号に基づいて磁気スケールの絶対位置を算出する算出部と、を備える。アブソリュート値出力部は、アブソリュートパターンを読み取るためのアブソリュート信号取得用の感磁素子を備え、インクリメンタル信号出力部は、インクリメンタルパターンを読み取るためのインクリメンタル信号取得用の感磁素子を備える。

アブソリュートパターンは着磁領域と無着磁領域を一定ピッチの非繰り返しパターンで配列したものである。アブソリュート信号取得用の感磁素子は感磁方向を相対移動方向に向けた複数の磁気抵抗素子を備える。複数の磁気抵抗素子は、非繰り返しパターンと同一のピッチで相対移動方向に配列されており、磁気スケールと磁気センサが相対移動する際に複数の領域の磁界を検出する。アブソリュート値出力部は、各磁気抵抗素子から出力される信号が所定の閾値以上の領域の論理値を１、所定の閾値を超えない領域を論理値の０とする複数ビットのＭ系列の不規則循環乱数コードを出力する。算出部は、インクリメンタル信号の位相およびアブソリュート値に基づいて磁気スケールまたは磁気センサ装置の絶対位置を算出する。

特許文献１の位置検出装置は、所定のピッチ毎に存在するアブソリュートパターンの各パターン領域（着磁領域または無着磁領域）の境界付近の出力を正確に取得するために、アブソリュートトラックに、アブソリュートパターンを有する第１トラックと、第１トラックと並列に設けられて着磁領域および無着磁領域がアブソリュートパターンと反対に配列された着磁パターンを備え第２トラックと、を備える。また、アブソリュート値出力部として、第１トラックのアブソリュートパターンを読み取って第１信号を出力する第１信号出力部と、第２トラックの着磁パターンを読み取って第２信号を出力する第２信号出力部と、を備える。算出部は、第１信号と第２信号との差動信号に基づいてアブソリュート値を取得し、取得したアブソリュート値とインクリメンタル信号の値（位相）に基づいて絶対位置を算出する。特許文献１の構成では、第１信号と第２信号との差動信号は、アブソリュートパターンの着磁領域で基準電位以上となり、無着磁領域で基準電位以下となる。従って、基準電位を閾値とすれば、着磁領域と無着磁領域とが隣り合うアブソリュートパターンのパターン部分において、着磁領域と無着磁領域の境界付近のアブソリュート値を正確に取得できる。

特開２０１７−１０２０８９号公報

特許文献１の技術では、着磁領域と着磁領域とが隣り合うアブソリュートパターンのパターン部分では、２つのパターン領域（着磁領域と着磁領域）の境界において差動信号が基準電位となる。従って、基準電位を閾値としたときに、アブソリュート値を正確に取得できない場合が発生する。正確なアブソリュート値を取得できなければ、算出部による絶対位置の算出が困難となる。

以上の点に鑑みて、本発明の課題は、正確なアブソリュート値に基づいて絶対位置を算出できる位置検出装置を提供することにある。また、正確なアブソリュート値に基づいて絶対位置を算出できる位置検出装置の位置検出方法を提案することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、着磁領域と無着磁領域とが第１ピッチで配列されたアブソリュートパターンを有するアブソリュートトラック、および、着磁領域と無着磁領域とが交互に配列されたインクリメンタルパターンを有し前記アブソリュートトラックと並列に設けられたインクリメンタルトラックを備える磁気スケールと、相対移動する前記磁気スケールの前記アブソリュートトラックを読み取ってアブソリュート値を出力するアブソリュート値出力部、相対移動する前記磁気スケールの前記インクリメンタルトラックを読み取ってゼロから所定の最大値まで変化する周期的なインクリメンタル信号を出力するインクリメンタル信号出力部、および、前記アブソリュート値および前記インクリメンタル信号に基づいて絶対位置を算出する算出部を備える磁気センサ装置と、を有する位置検出装置において、前記アブソリュートトラックは、前記アブソリュートパターンを有する第１トラックと、前記第１トラックに対して相対移動方向で前記第１ピッチの半分の第２ピッチずれた前記アブソリュートパターンを有し、前記第１トラックと並列に設けられた第２トラックと、を備え、前記アブソリュート値出力部は、前記第１トラックを読み取って第１アブソリュート値を出力する第１アブソリュート値出力部と、前記第２トラックを読み取って第２アブソリュート値を出力する第２アブソリュート値出力部と、を備え、前記インクリメンタル信号がインクリメントを開始するインクリメント開始時点は、前記第１アブソリュート値出力部が新たな前記アブソリュート値を出力する第１アブソリュート値出力時点から前記第１ピッチの１／４ピッチだけ前記磁気スケールと前記磁気センサ装置とが相対移動した時点に設定されており、前記算出部は、前記インクリメンタル信号が０となる時点から前記インクリメンタル信号がゼロと前記最大値の中央の中央値に達するまでの第１期間では前記絶対位置の算出に前記第１アブソリュート値を用い、前記インクリメンタル信号が前記中央値となった時点から前記インクリメンタル信号が前記最大値に達するまでの第２期間では前記絶対位置の算出に前記第２アブソリュート値を用いることを特徴とする。

本発明によれば、アブソリュートトラックにおいて、第１アブソリュート値を取得するための第１トラックのアブソリュートパターンと、第２アブソリュート値を取得するための第２トラックのアブソリュートパターンとは、磁気スケールと磁気センサ装置との相対移動方向で半ピッチ（第２ピッチ）ずれている。また、インクリメンタル信号出力部が出力するインクリメンタル信号は、第１アブソリュート値出力部が新たなアブソリュート値を出力する第１アブソリュート値出力時点から第１ピッチの１／４ピッチだけ磁気スケールと磁気センサ装置とが相対移動した時点からインクリメントを開始する。さらに、アブソリュート値とインクリメンタル信号に基づいて絶対位置を算出する算出部は、インクリメンタル信号のインクリメント開始時点からインクリメンタル信号が中央値に達するまでの第１期間では絶対位置の算出に第１アブソリュート値を用い、インクリメンタル信号が中央値となった時点からインクリメンタル信号が最大値に達するまでの第２期間では絶対位置の算出に第２アブソリュート値を用いる。これにより、算出部は、絶対位置を算出する際に、第１トラックのアブソリュートパターンにおいて第１ピッチ毎に存在する各パタ
ーン領域の境界を検出することにより取得された第１アブソリュート値を用いることがなく、第２トラックのアブソリュートパターンにおいて第１ピッチ毎に存在する各パターン領域の境界を検出することにより取得された第２アブソリュート値を用いることもない。従って、算出部は、絶対位置の算出に、正確なアブソリュート値（第１アブソリュート値または第２アブソリュート値）を用いることができる。

本発明において、前記インクリメンタルトラックは、前記相対移動方向でＮ極とＳ極とを前記第２ピッチで交互に着磁したインクリメンタルパターンを備えるものとすることができる。このようにすれば、アブソリュート値が取得される周期とインクリメンタル信号の周期を一致させることが容易である。

本発明において、前記インクリメンタル信号を補正するインクリメンタル信号補正部を有し、前記インクリメンタル信号補正部は、前記第１アブソリュート値出力時点から前記第１ピッチの１／４ピッチだけ前記磁気スケールと前記磁気センサ装置とが相対移動した時点を基準インクリメント開始時点として、前記基準インクリメント開始時点に対して実際の前記インクリメンタル信号のインクリメンタル開始時点がずれているずれ量を取得し、前記ずれ量に基づいて前記インクリメンタル信号の位相のずれを補正した補正インクリメンタル信号を生成し、前記算出部は、前記絶対位置の算出に前記補正インクリメンタル信号を用いるとともに、前記補正インクリメンタル信号が０となる時点から当該補正インクリメンタル信号がゼロと前記最大値の中央の中央値に達するまでは前記絶対位置の算出に前記第１アブソリュート値を用い、前記補正インクリメンタル信号が前記中央値となった時点から前記補正インクリメンタル信号が前記最大値に達するまでは前記絶対位置の算出に前記第２アブソリュート値を用いるものとすることができる。このようにすれば、磁気センサ装置の設置姿勢が磁気スケールの相対移動方向に対して傾斜することなどに起因して、インクリメンタル信号出力部から実際に出力されるインクリメント信号がインクリメントを開始するインクリメント開始時点が予め定めた基準インクリメント開始時点に対してずれた場合には、インクリメンタル信号補正部が、そのずれ量に基づいてインクリメンタル信号の位相のずれを補正した補正インクリメンタル信号を生成する。また、算出部は、絶対位置の算出に、補正インクリメンタル信号を用いる。これにより、算出部により算出される絶対位置が正しい値となる。

本発明において、前記インクリメンタル信号補正部は、前記第１アブソリュート値と前記第２アブソリュート値とが同一の値から異なる値に変化した第１時点の前記インクリメンタル信号の第１値、および、前記第１時点の次に前記第１アブソリュート値と前記第２アブソリュート値とが同一の値に戻る第２時点の前記インクリメンタル信号の第２値に基づいて、前記ずれ量を取得するものとすることができる。このようにすれば、ずれ量を容易に取得できるので、インクリメンタル信号補正部による補正インクリメンタル信号の生成が容易となる。

本発明において、前記インクリメンタル信号補正部は、前記第１アブソリュート値と前記第２アブソリュート値とが異なる値から同一の値に変化した第３時点の前記インクリメンタル信号の第３値、および、前記第３時点の次に前記第１アブソリュート値と前記第２アブソリュート値とが異なる値に戻る第４時点の前記インクリメンタル信号の第４値に基づいて、前記ずれ量を取得するものとすることができる。このようにすれば、ずれ量を容易に取得できるので、インクリメンタル信号補正部による補正インクリメンタル信号の生成が容易となる。

次に、本発明は、着磁領域と無着磁領域とが第１ピッチで配列されたアブソリュートパターンを有するアブソリュートトラック、および、着磁領域と無着磁領域とが交互に配列されたインクリメンタルパターンを有し前記アブソリュートトラックと並列に設けられた
インクリメンタルトラックを備える磁気スケールと、相対移動する前記磁気スケールの前記アブソリュートトラックを読み取ってアブソリュート値を出力するアブソリュート値出力部、および、相対移動する前記磁気スケールの前記インクリメンタルトラックを読み取ってゼロから所定の最大値まで変化する周期的なインクリメンタル信号を出力するインクリメンタル信号出力部備える磁気センサ装置と、を有し、前記アブソリュート値および前記インクリメンタル信号に基づいて絶対位置を算出する位置検出装置の位置検出方法において、予め、前記アブソリュートトラックとして、前記アブソリュートパターンを有する第１トラックと、前記第１トラックに対して相対移動方向で前記第１ピッチの半分の第２ピッチずれた前記アブソリュートパターンを有し、前記第１トラックと並列に設けられた第２トラックと、を備えるとともに、前記アブソリュート値出力部として、前記第１トラックを読み取って第１アブソリュート値を出力する第１アブソリュート値出力部と、前記第２トラックを読み取って第２アブソリュート値を出力する第２アブソリュート値出力部と、を備え、前記インクリメンタル信号がインクリメントを開始するインクリメント開始時点を、前記第１アブソリュート値出力部が新たな前記アブソリュート値を出力する第１アブソリュート値出力時点から前記第１ピッチの１／４ピッチだけ前記磁気スケールと前記磁気センサ装置とが相対移動した時点に設定しておき、前記インクリメンタル信号が０となる時点から前記インクリメンタル信号がゼロと前記最大値の中央の中央値に達するまでの第１期間では前記絶対位置の算出に前記第１アブソリュート値を用い、前記インクリメンタル信号が前記中央値となった時点から前記インクリメンタル信号が前記最大値に達するまでの第２期間では前記絶対位置の算出に前記第２アブソリュート値を用いることを特徴とする。

本発明によれば、アブソリュートトラックにおいて、第１アブソリュート値を取得するための第１トラックのアブソリュートパターンと、第２アブソリュート値を取得するための第２トラックのアブソリュートパターンとは、磁気スケールと磁気センサ装置との相対移動方向で半ピッチ（第２ピッチ）ずれている。また、インクリメンタル信号を、第１アブソリュート値出力時点から第１ピッチの１／４ピッチだけ磁気スケールと磁気センサ装置とが相対移動した時点からインクリメントを開始するものとしている。そして、絶対位置を算出する際には、インクリメンタル信号のインクリメント開始時点からインクリメンタル信号が中央値に達するまでの第１期間では絶対位置の算出に第１アブソリュート値を用い、インクリメンタル信号が中央値となった時点からインクリメンタル信号が最大値に達するまでの第２期間では絶対位置の算出に第２アブソリュート値を用いる。従って、絶対位置を算出する際には、第１トラックのアブソリュートパターンにおいて第１ピッチ毎に存在する各パターン領域の境界を検出することにより取得された第１アブソリュート値を用いることがなく、第２トラックのアブソリュートパターンにおいて第１ピッチ毎に存在する各パターン領域の境界を検出することにより取得された第２アブソリュート値を用いることもない。よって、正確なアブソリュート値（第１アブソリュート値または第２アブソリュート値）を取得でき、絶対位置を確実に算出できる。

本発明において、前記インクリメンタルトラックに、前記相対移動方向でＮ極とＳ極とを前記第２ピッチで交互に着磁したインクリメンタルパターンを備えるものとすることができる。このようにすれば、アブソリュート値が取得される周期とインクリメンタル信号の周期を一致させることが容易である。

本発明において、前記第１アブソリュート値出力時点から前記第１ピッチの１／４ピッチだけ前記磁気スケールと前記磁気センサ装置とが相対移動した時点を基準インクリメント開始時点として、前記基準インクリメント開始時点に対して実際の前記インクリメンタル信号のインクリメンタル開始時点がずれているずれ量を取得し、前記ずれ量に基づいて前記インクリメンタル信号の位相のずれを補正した補正インクリメンタル信号を生成し、前記絶対位置の算出に前記補正インクリメンタル信号を用いるとともに、前記補正インク
リメンタル信号が０となる時点から当該補正インクリメンタル信号がゼロと前記最大値の中央の中央値に達するまでは前記絶対位置の算出に前記第１アブソリュート値を用い、前記補正インクリメンタル信号が前記中央値となった時点から前記補正インクリメンタル信号が前記最大値に達するまでは前記絶対位置の算出に前記第２アブソリュート値を用いるものとすることができる。このようにすれば、磁気センサ装置の設置姿勢が磁気スケールの相対移動方向に対して傾斜することなどに起因して、インクリメンタル信号出力部から実際に出力されるインクリメント信号がインクリメントを開始するインクリメント開始時点が、予め定めた基準インクリメント開始時点に対してずれた場合には、そのずれ量に基づいてインクリメンタル信号の位相のずれを補正した補正インクリメンタル信号が生成され、絶対位置の算出に、補正インクリメンタル信号が用いられる。従って、算出部により算出される絶対位置が正しい値となる。

本発明において、前記第１アブソリュート値と前記第２アブソリュート値とが同一の値から異なる値に変化した第１時点の前記インクリメンタル信号の第１値、および、前記第１時点の次に前記第１アブソリュート値と前記第２アブソリュート値とが同一の値に戻る第２時点の前記インクリメンタル信号の第２値に基づいて、前記ずれ量を取得するものとすることができる。このようにすれば、ずれ量を容易に取得できるので、補正インクリメンタル信号の生成が容易となる。

本発明において、前記第１アブソリュート値と前記第２アブソリュート値とが異なる値から同一の値に変化した第３時点の前記インクリメンタル信号の第３値、および、前記第３時点の次に前記第１アブソリュート値と前記第２アブソリュート値とが異なる値に戻る第４時点の前記インクリメンタル信号の第４値に基づいて、前記ずれ量を取得するものとすることができる。このようにすれば、ずれ量を容易に取得できるので、補正インクリメンタル信号の生成が容易となる。

本発明によれば、インクリメンタル信号がゼロとなるインクリメント開始時点で算出部が参照するアブソリュート値は、第１トラックのアブソリュートパターンにおいて第１ピッチ毎に存在する各パターン領域の境界を検出することにより取得されたものではなく、第２トラックのアブソリュートパターンにおいて第１ピッチ毎に存在する各パターン領域の境界を検出することにより取得されたものでもない。従って、正確なアブソリュート値（第１アブソリュート値または第２アブソリュート値）を取得することができ、絶対位置を確実に算出できる。

本発明を適用した磁気式エンコーダ装置の説明図である。磁気スケールの磁気トラックと磁気センサ装置のセンサ基板の説明図である。磁気式エンコーダ装置の制御系のブロック図である。磁気センサ装置が取得する各信号および値の説明図である。絶対位置の算出動作のフローチャートである。変形例の磁気式エンコーダ装置の制御系のブロック図である。変形例の磁気センサ装置が取得する各信号および値の説明図である。変形例の絶対位置の算出動作のフローチャートである。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した位置検出装置の実施の形態である磁気式エンコーダ装置を説明する。

図１は、本発明を適用した磁気式エンコーダ装置の説明図である。図２（ａ）は磁気ス
ケールに設けられた磁気トラックの説明図であり、図２（ｂ）は磁気トラックを読み取る磁気センサ装置のセンサ基板の説明図である。

図１に示すように、本例の磁気式エンコーダ装置１（位置検出装置）は磁気スケール２と、磁気スケール２を読み取る磁気センサ装置３と、を備える。磁気スケール２は、当該磁気スケール２と磁気センサ装置３の相対移動方法に延びる磁気トラック５を備える。磁気センサ装置３は、磁気スケール２が相対移動する際に、磁気スケール２の表面に形成された磁界の変化を検出して、磁気スケール２または磁気センサ装置３の絶対移動位置を出力する。以下の説明では、磁気スケール２と磁気センサ装置３との相対移動方向をＸ方向、Ｘ方向と直交する直交方向をＹ方向とする。

磁気センサ装置３は、非磁性材料からなるホルダ７と、ホルダ７から延びたケーブル８を備える。ホルダ７は磁気スケール２と対向する対向面９を備える。対向面９には開口部９ａが設けられている。開口部９ａには磁気センサ１０が配置されている。図２（ｂ）に示すように、磁気センサ１０は、シリコン基板やセラミックグレース基板などのセンサ基板１１と、センサ基板１１において磁気スケール２と対向する基板面に形成された複数の感磁素子１２、１３と、を備える。感磁素子１２、１３は、例えば、パーマロイ膜を感磁膜として備える磁気抵抗素子を有するものである。感磁素子１２、１３は、磁気スケール２と所定の隙間を介して対向する。

磁気式エンコーダ装置１は、磁気スケール２および磁気センサ装置３の一方が固定体の側に配置され、他方が移動体の側に配置される。本例では、磁気スケール２が移動体の側に配置され、磁気センサ装置３が固定体の側に配置される。

（磁気スケール）
図２（ａ）に示すように、磁気トラック５は、磁気スケール２と磁気センサ装置３の相対移動方向であるＸ方向に延びるアブソリュートトラック１５と、インクリメンタルトラック１６と有する。アブソリュートトラック１５と、インクリメンタルトラック１６とは並列に設けられており、Ｘ方向に平行に延びる。アブソリュートトラック１５は、並列に設けられた第１アブソリュートトラック２１（第１トラック）と第２アブソリュートトラック２２（第２トラック）と、を備える。インクリメンタルトラック１６は、並列に設けられた第１インクリメンタルトラック１７と、第２インクリメンタルトラック１８と、を備える。

第１アブソリュートトラック２１は、第１ピッチＰ１で形成された第１アブソリュートパターン２１ａを有する。第１アブソリュートパターン２１ａは、着磁した着磁領域と無着磁の無着磁領域を第１ピッチＰ１の非繰り返しパターン（擬似ランダムパターン）で配列したものである。１つのパターン領域を構成する各着磁領域はＸ方向にＮ極とＳ極を備える。アブソリュートトラック１５の第２アブソリュートトラック２２は、第１アブソリュートトラック２１の第１アブソリュートパターン２１ａに対して相対移動方向で第１ピッチＰ１の半分の第２ピッチＰ２ずれた第２アブソリュートパターン２２ａを有する。本例では、第１ピッチＰ１は０．８ｍｍであり、第２ピッチＰ２は０．４ｍｍである。

ここで、第１アブソリュートパターン２１ａおよび第２アブソリュートパターン２２ａは、連続するｎピッチ分のパターン領域における着磁領域と無着磁領域の配列により磁気スケール２上の絶対位置を示すＭ系列の不規則循環乱数コードを表現する。より具体的には、着磁領域を論理値の１とし、無着磁領域を論理値の０としたときに、連続するｎの領域における１と０との配列によってＭ系列の不規則循環乱数コードを値で示す。本例では、ｎは６である。

第１インクリメンタルトラック１７は、第１ピッチＰ１の半分の第２ピッチＰ２で形成された第１インクリメンタルパターン１７ａを有する。第１インクリメンタルパターン１７ａは、Ｘ方向にＮ極とＳ極を第２ピッチＰ２で交互に着磁したものである。第２インクリメンタルトラック１８は、第２ピッチＰ２で形成された第２インクリメンタルパターン１８ａを有する。第２インクリメンタルパターン１８ａは、Ｘ方向にＮ極とＳ極を第２ピッチＰ２で交互に着磁したものであり、第１インクリメンタルパターン１７ａとはＮ極とＳ極との着磁の順番が逆である。従って、Ｙ方向では、第１インクリメンタルパターン１７ａのＮ極と第２インクリメンタルパターン１８ａのＳ極とが隣り合う。また、Ｙ方向では、第１インクリメンタルパターン１７ａのＳ極と第２インクリメンタルパターン１８ａのＮ極とが隣り合う。

（磁気センサ装置）
磁気センサ１０のセンサ基板１１は、図２（ｂ）に示すように、磁気スケール２と対向する基板面にアブソリュート信号取得用の感磁素子１２と、インクリメンタル信号取得用の感磁素子１３と、を備える。アブソリュート信号取得用の感磁素子１２と、インクリメンタル信号取得用の感磁素子１３とは、Ｙ方向に配列されている。

アブソリュート信号取得用の感磁素子１２は、第１アブソリュートトラック２１の第１アブソリュートパターン２１ａから第１アブソリュート信号を取得するための第１磁気抵抗パターン３１と、第２アブソリュートトラック２２の第２アブソリュートパターン２２ａから第２アブソリュート信号を取得するための第２磁気抵抗パターン３２とを備える。第１磁気抵抗パターン３１と第２磁気抵抗パターン３２とはＹ方向に配列されてＸ方向に平行に延びる。磁気センサ装置３を磁気スケール２に対向させたときに、第１磁気抵抗パターン３１は第１アブソリュートトラック２１と対向し、第２磁気抵抗パターン３２は第２アブソリュートトラック２２と対向する。

第１磁気抵抗パターン３１および第２磁気抵抗パターン３２は、それぞれＸ方向に感磁方向を向けた姿勢でＸ方向に配列された複数の磁気抵抗素子を備える。複数の磁気抵抗素子は第１ピッチＰ１で配列されている。第１磁気抵抗パターン３１は、Ｘ方向で連続する第１アブソリュートパターン２１ａの６つの領域のそれぞれの磁界を順次に検出して６系統の第１アブソリュート信号を出力する。同様に、第２磁気抵抗パターン３２は、Ｘ方向で連続する第２アブソリュートパターン２２ａの複数の領域のそれぞれの磁界を順次に検出して６系統の第２アブソリュート信号を出力する。

インクリメンタル信号取得用の感磁素子１３は、ＳＩＮ＋信号検出用の磁気抵抗パターン３４（＋ａ）、ＣＯＳ＋信号検出用の磁気抵抗パターン３４（＋ｂ）、ＳＩＮ−信号検出用の磁気抵抗パターン３４（−ａ）、ＣＯＳ−信号検出用の磁気抵抗パターン３４（−ｂ）と、を備える。本形態では、ＳＩＮ＋信号検出用の磁気抵抗パターン３４（＋ａ）とＣＯＳ−信号検出用の磁気抵抗パターン３４（−ｂ）とがＸ方向に配列されている。また、ＣＯＳ＋信号検出用の磁気抵抗パターン３４（＋ｂ）とＳＩＮ−信号検出用の磁気抵抗パターン３４（−ａ）とがＸ方向に配列されている。ＳＩＮ＋信号検出用の磁気抵抗パターン３４（＋ａ）とＣＯＳ＋信号検出用の磁気抵抗パターン３４（＋ｂ）とはＹ方向で隣り合う。ＣＯＳ−信号検出用の磁気抵抗パターン３４（−ｂ）とＳＩＮ−信号検出用の磁気抵抗パターン３４（−ａ）とはＹ方向で隣り合う。磁気センサ装置３を磁気スケール２に対向させたときに、ＳＩＮ＋信号検出用の磁気抵抗パターン３４（＋ａ）とＣＯＳ−信号検出用の磁気抵抗パターン３４（−ｂ）とは、第１インクリメンタルトラック１７と対向し、ＳＩＮ＋信号検出用の磁気抵抗パターン３４（＋ａ）とＣＯＳ−信号検出用の磁気抵抗パターン３４（−ｂ）とは第２インクリメンタルトラック１８と対向する。

ここで、磁気センサ装置３に対して磁気スケール２が移動する際に磁気抵抗パターン３
４（＋ａ）から出力される信号と、磁気抵抗パターン３４（＋ｂ）から出力される信号とは互いに９０°の位相差を有する。磁気抵抗パターン３４（−ａ）から出力される信号と磁気抵抗パターン３４（−ｂ）から出力される信号とは互いに９０°の位相差を有する。磁気抵抗パターン３４（＋ａ）から出力される信号と磁気抵抗パターン３４（−ａ）から出力される信号とは１８０°の位相差を有する。磁気抵抗パターン３４（＋ｂ）から出力される信号と磁気抵抗パターン３４（−ｂ）から出力される信号とは１８０°の位相差を有する。

図３は磁気式エンコーダ装置１の制御系を示す概略ブロック図である。図４は磁気スケール２の読み取りにより磁気センサ装置３が取得する各信号および値の説明図である。図４（ａ）は、第１アブソリュート値取得部および第２アブソリュート値取得部が取得するＭ系列の不規則循環乱数コードの説明図である。図４（ｂ）は、Ｍ系列の不規則循環乱数コードに基づいて第１アブソリュート値出力部および第２アブソリュート値出力部が出力するアブソリュート値の説明図である。図４（ｃ）はインクリメンタル信出力部が出力するインクリメンタル信号の説明図である。図５は絶対位置の算出動作のフローチャートである。

図３に示すように、磁気センサ装置３の制御系は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備える演算処理部４０を備える。本例では、演算処理部４０はセンサ基板１１に実装されている。演算処理部４０の入力側には、アブソリュート信号取得用の感磁素子１２およびインクリメンタル信号取得用の感磁素子１３が接続されている。演算処理部４０は、アブソリュート値取得部４１、インクリメンタル信号取得部４２、および、絶対位置を算出する算出部４４を備える。アブソリュート値取得部４１は、第１アブソリュート値取得部４５と、第２アブソリュート値取得部４６と、を備える。

ここで、アブソリュート信号取得用の感磁素子１２の第１磁気抵抗パターン３１と第１アブソリュート値取得部４５とは、第１アブソリュートトラック２１を読み取って第１アブソリュート値ＡＢＳ１を出力する第１アブソリュート値出力部３７を構成する。アブソリュート信号取得用の感磁素子１２の第２磁気抵抗パターン３２と第２アブソリュート値取得部４６とは、第２アブソリュートトラック２２を読み取って第２アブソリュート値ＡＢＳ２を出力する第２アブソリュート値出力部３８を構成する。インクリメンタル信号取得用の感磁素子１３とインクリメンタル信号取得部４２とは、インクリメンタルトラック１６を読み取ってインクリメンタル信号ＩＮＣを出力するインクリメンタル信号出力部３９を構成する。

第１アブソリュート値取得部４５は、まず、図４（ａ）に示すように、第１磁気抵抗パターン３１から出力される６系統の第１アブソリュート信号に基づいて６ビットの第１不規則循環乱数コードＣＯＲＤ１を取得する。次に、第１アブソリュート値取得部４５は、図４（ｂ）に示すように、取得した第１不規則循環乱数コードＣＯＲＤ１を整数の数列に置き換えて第１アブソリュート値ＡＢＳ１を取得する。第１アブソリュート値取得部４５が第１アブソリュート値ＡＢＳ１を取得すると、第１アブソリュート値出力部３７は第１アブソリュート値ＡＢＳ１を出力する。

第２アブソリュート値取得部４６は、図４（ａ）に示すように、第２磁気抵抗パターン３２から出力される６系統の第２アブソリュート信号に基づいて６ビットの第２不規則循環乱数コードＣＯＲＤ２を取得する。そして、第２アブソリュート値取得部４６は、図４（ｂ）に示すように、取得した第２不規則循環乱数コードＣＯＲＤ２を整数の数列に置き換えて第２アブソリュート値ＡＢＳ２を取得する。第２アブソリュート値取得部４６が第２アブソリュート値ＡＢＳ２を取得すると、第２アブソリュート値出力部３８は第２アブソリュート値ＡＢＳ２を出力する。図４（ｂ）に示すように、第１アブソリュート値出力
部３７からの第１アブソリュート値ＡＢＳ１と、第２アブソリュート値出力部３８からの第２アブソリュート値ＡＢＳ２とは、磁気スケール２と磁気センサ装置３とが相対移動する際に、第２ピッチＰ２分の移動距離だけずれた時点で出力される。

インクリメンタル信号取得部４２は、ＳＩＮ＋信号検出用の磁気抵抗パターン３４（＋ａ）からの信号およびＳＩＮ−信号検出用の磁気抵抗パターン３４（−ａ）からの信号に基づいて正弦波信号を取得する。また、インクリメンタル信号取得部４２は、ＣＯＳ＋信号検出用の磁気抵抗パターン３４（＋ｂ）からの信号およびＣＯＳ−信号検出用の磁気抵抗パターン３４（−ｂ）から信号に基づいて余弦波信号を取得する。さらに、インクリメンタル信号取得部４２は、正弦波信号および余弦波信号に基づいて内挿分割処理を行い、図４（ｃ）に示すように、ゼロから所定の最大値まで変化する周期的なインクリメンタル信号ＩＮＣを生成する。インクリメンタル信号取得部４２によりインクリメンタル信号ＩＮＣが生成されると、インクリメンタル信号出力部３９は、インクリメンタル信号ＩＮＣを出力する。

ここで、インクリメンタル信号ＩＮＣは、図４（ｃ）に示すとおり、第１アブソリュート値出力部３７が新たな第１アブソリュート値ＡＢＳ１を出力する第１アブソリュート値出力時点Ａｔ０から第１ピッチＰ１の１／４ピッチだけ磁気スケール２と磁気センサ装置３とが相対移動した時点からインクリメントを開始するものに予め設定されている。本例では、磁気スケール２において、インクリメンタルトラック１６のインクリメンタルパターン１７ａ、１８ａを、第１アブソリュートトラック２１の第１アブソリュートパターン２１ａに対して１／４ピッチだけずらして設けている。これにより、インクリメンタル信号ＩＮＣのインクリメント開始時点を、第１アブソリュート値出力時点Ａｔ０から第１ピッチＰ１の１／４ピッチだけ磁気スケール２と磁気センサ装置３とが相対移動した時点としている。また、本例では、最大値は８０００であり、インクリメンタル信号ＩＮＣは、ゼロから８０００までをカウントする。

算出部４４は、第１アブソリュート値ＡＢＳ１および第２アブソリュート値ＡＢＳ２、並びに、インクリメンタル信号ＩＮＣに基づいて絶対位置を算出する。ここで、算出部４４は、インクリメンタル信号ＩＮＣが０となる時点からインクリメンタル信号ＩＮＣがゼロと最大値の中央の中央値に達するまでの第１期間Ｔ１で絶対位置の算出に第１アブソリュート値ＡＢＳ１を用い、インクリメンタル信号ＩＮＣが中央値となったからインクリメンタル信号ＩＮＣが最大値に達するまでの第２期間Ｔ２では絶対位置の算出に第２アブソリュート値ＡＢＳ２を用いる。

本例では、インクリメンタル信号ＩＮＣの最大値が８０００である。従って、中央値は４０００である。よって、図５に示すように、算出部４４は、絶対位置の算出に際してインクリメンタル信号ＩＮＣの値を監視し（ステップＳＴ１）、インクリメンタル信号ＩＮＣの値が０から４０００に達するまでの第１期間Ｔ１では（ステップＳＴ１：Ｙｅｓ）、第１アブソリュートトラック２１の第１アブソリュートパターン２１ａから取得された第１アブソリュート値ＡＢＳ１を用い、当該第１アブソリュート値ＡＢＳ１とインクリメンタル信号ＩＮＣの値（位相）に基づいて絶対位置を算出する（ステップＳＴ２）。一方、インクリメンタル信号ＩＮＣの値が４０００となってからインクリメンタル信号ＩＮＣの値が８０００に達するまでの第２期間Ｔ２では（ステップＳＴ１：Ｎｏ）、算出部４４は、第２アブソリュートトラック２２の第２アブソリュートパターン２２ａから取得された第２アブソリュート値ＡＢＳ２を用い、当該第２アブソリュート値ＡＢＳ２とインクリメンタル信号ＩＮＣの値（位相）に基づいて絶対位置を算出する（ステップＳＴ３）。すなわち、算出部４４は、図４（ｂ）において矢印で示すように、絶対位置の算出に際して、第１アブソリュート値ＡＢＳ１と第２アブソリュート値ＡＢＳ２とを、第２ピッチＰ２で交互に切り替えて用いる。

ここで、第１アブソリュートトラック２１および第２アブソリュートトラック２２のアブソリュートパターン２１ａ、２２ａにおいて、第１ピッチＰ１毎に存在する各パターン領域の境界Ｂ（図４（ａ）、図４（ｂ）参照）では、磁界が不安定となっている。従って、算出部４４が絶対位置を算出する際に、アブソリュート値として、各パターン領域の境界Ｂを磁気抵抗素子によって検出することによって得られたアブソリュート値を用いると、アブソリュート値が正確ではなく、絶対位置を正確に算出できない場合が発生する。

このような問題に対して、本例では、アブソリュートトラック１５において、第１アブソリュート値ＡＢＳ１を取得するための第１アブソリュートトラック２１の第１アブソリュートパターン２１ａと、第２アブソリュート値ＡＢＳ２を取得するための第２アブソリュートトラック２２の第２アブソリュートパターン２２ａとは、磁気スケール２と磁気センサ装置３とのＸ方向で半ピッチ（第２ピッチＰ２）ずれている。また、インクリメンタル信号ＩＮＣは、第１アブソリュート値出力部３７が新たな第１アブソリュート値ＡＢＳ１を出力する第１アブソリュート値出力時点Ａｔ０から第１ピッチＰ１の１／４ピッチだけ磁気スケール２と磁気センサ装置３とが相対移動した時点からインクリメントを開始する。そして、算出部４４は、絶対位置の算出に際して、インクリメンタル信号ＩＮＣの値が０から４０００に達するまでの第１期間Ｔ１では、第１アブソリュートトラック２１の第１アブソリュートパターン２１ａから取得された第１アブソリュート値ＡＢＳ１を用い、当該第１アブソリュート値ＡＢＳ１とインクリメンタル信号ＩＮＣの値（位相）に基づいて絶対位置を算出する。一方、インクリメンタル信号ＩＮＣの値が４０００となってからインクリメンタル信号ＩＮＣの値が８０００に達するまでの第２期間Ｔ２では、算出部４４は、第２アブソリュートトラック２２の第２アブソリュートパターン２２ａから取得された第２アブソリュート値ＡＢＳ２を用いる。

従って、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示すとおり、算出部４４は、絶対位置を算出する際に、第１アブソリュートトラック２１の第１アブソリュートパターン２１ａにおいて第１ピッチＰ１毎に存在する各パターン領域の境界Ｂを検出することにより取得された第１アブソリュート値ＡＢＳ１を用いることがない。同様に、算出部４４は、絶対位置を算出する際に、第２アブソリュートトラック２２の第２アブソリュートパターン２２ａにおいて第１ピッチＰ１毎に存在する各パターン領域の境界Ｂを検出することにより取得された第２アブソリュート値ＡＢＳ２を用いることもない。よって、算出部４４は、各アブソリュートパターン２１ａ、２２ａにおける着磁領域と無着磁領域との配列の順番に拘わらず、正確なアブソリュート値（第１アブソリュート値ＡＢＳ１または第２アブソリュート値ＡＢＳ２）を用いて、絶対位置を算出できる。よって、算出部４４は絶対位置を確実に算出できる。

（作用効果）
本例では、絶対位置の算出に際して、第１アブソリュートトラック２１の第１アブソリュートパターン２１ａの各パターン領域の境界Ｂを検出した時点のアブソリュート値を採用しない。また、絶対位置の算出に際して、第２アブソリュートトラック２２の第２アブソリュートパターン２２ａの各パターン領域の境界Ｂを検出した時点のアブソリュート値も採用しない。従って、アブソリュート値（第１アブソリュート値ＡＢＳ１または第２アブソリュート値ＡＢＳ２）が正確であり、算出される絶対位置が正確になる。

また、本例では、第１、第２インクリメンタルトラック１７、１８は、それぞれＸ方向でＮ極とＳ極とを第２ピッチＰ２で交互に着磁したインクリメンタルパターン１７ａ、１８ａを備える。従って、新たにアブソリュート値が取得される周期と、インクリメンタル信号ＩＮＣの周期を一致させることが容易である。

（変形例）
上記の例において、磁気センサ装置３の演算処理部４０に、インクリメンタル信号ＩＮＣを補正するインクリメンタル信号補正部を備えることができる。インクリメンタル信号補正部４３は、第１アブソリュート値出力時点Ａｔ０から第１ピッチＰ１の１／４ピッチだけ磁気スケール２と磁気センサ装置３とが相対移動した時点を基準インクリメント開始時点Ｉ０として、基準インクリメント開始時点Ｉ０に対して実際のインクリメンタル信号ＩＮＣのインクリメント開始時点Ｉｔ０がずれているときに、インクリメンタル信号ＩＮＣを補正するものである。

図６は、インクリメンタル信号補正部を備える変形例の磁気式エンコーダ装置の制御系のブロック図である。図７は本例の磁気式エンコーダ装置において、磁気スケール２の読み取りにより磁気センサ装置３が取得する各信号および値の説明図である。図７（ａ）は、第１アブソリュート値取得部４５および第２アブソリュート値取得部４６が取得するＭ系列の不規則循環乱数コードの説明図である。図７（ｂ）は、Ｍ系列の不規則循環乱数コードに基づいて第１アブソリュート値出力部３７および第２アブソリュート値出力部３８が出力するアブソリュート値の説明図である。図７（ｃ）は実際にインクリメンタル信号出力部３９が出力するインクリメンタル信号の説明図である。図７（ｄ）はインクリメンタル信号補正部が生成する補正インクリメンタル信号の説明図である。図７は絶対位置の算出動作のフローチャートである。なお、本例の磁気式エンコーダ装置１Ａは、演算処理部４０の構成および処理が磁気式エンコーダ装置１と相違するが、他の構成は磁気式エンコーダ装置１と同一である。従って、対応する構成の説明は省略する。

まず、予め設定した基準インクリメント開始時点Ｉ０に対して、実際にインクリメンタル信号出力部３９から出力されるインクリメンタル信号ＩＮＣがずれる現象は、磁気センサ装置３の設置姿勢が磁気スケール２の相対移動方向であるＸ方向に対して傾斜しているときに発生する。すなわち、磁気式エンコーダ装置１は、磁気スケール２に、Ｙ方向に配列されてＸ方向に延びるアブソリュートトラック１５とインクリメンタルトラック１６とを備える。一方、磁気センサ装置３に、Ｙ方向に配列されたアブソリュート信号取得用の感磁素子１２と、インクリメンタル信号取得用の感磁素子１３と、を備える。従って、磁気センサ装置３の設置姿勢が、基準とする姿勢から磁気スケール２の相対移動方向に傾斜すると、アブソリュート信号取得用の感磁素子１２の磁気抵抗パターン（第１磁気抵抗パターン３１および第２磁気抵抗パターン３２）と、インクリメンタル信号取得用の感磁素子１３の磁気抵抗パターン（ＳＩＮ＋信号検出用の磁気抵抗パターン３４（＋ａ）、ＣＯＳ＋信号検出用の磁気抵抗パターン３４（＋ｂ）、ＳＩＮ−信号検出用の磁気抵抗パターン３４（−ａ）、ＣＯＳ−信号検出用の磁気抵抗パターン３４（−ｂ））との配置がＸ方向にずれる。この結果、実際のインクリメンタル信号ＩＮＣのインクリメント開始時点Ｉｔ０が、基準インクリメント開始時点Ｉ０からずれる。

ここで、実際のインクリメンタル信号ＩＮＣのインクリメント開始時点Ｉｔ０が基準インクリメント開始時点Ｉ０からずれると、算出部４４により算出される絶対位置が誤った値となるという問題がある。このような問題に対応するために、インクリメンタル信号補正部４３は、インクリメンタル信号ＩＮＣの位相のずれを補正した補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣを生成する。

図６に示すように、インクリメンタル信号補正部４３は、インクリメンタル信号出力部３９と算出部４４の間に設けられる。インクリメンタル信号補正部４３の入力側には、第１アブソリュート値出力部３７、第２アブソリュート値出力部３８およびインクリメンタル信号出力部３９が接続されている。インクリメンタル信号補正部４３の出力側には、算出部４４が接続されている。

図８に示すように、インクリメンタル信号補正部４３は、まず、基準インクリメント開始時点Ｉ０に対して実際のインクリメンタル信号ＩＮＣのインクリメント開始時点Ｉｔ０がずれているずれ量Ｅを取得する（ステップＳＴ１１）。換言すれば、インクリメンタル信号補正部４３は、実際のインクリメンタル信号ＩＮＣのインクリメント開始時点Ｉｔ０が、第１アブソリュート値出力時点Ａｔ０から第１ピッチＰ１の１／４ピッチだけ磁気スケール２と磁気センサ装置３とが相対移動した時点（基準インクリメント開始時点Ｉ０）からずれている位相のずれ量Ｅを取得する。

次に、インクリメンタル信号補正部４３は、取得したずれ量Ｅに基づいてインクリメンタル信号ＩＮＣの位相のずれを補正した補正した補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣを生成する（ステップＳＴ１２）。補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣにおけるインクリメンタル開始時点は、基準インクリメント開始時点Ｉ０に一致するものとなる。

ここで、補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣが生成されると、算出部４４は、補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣを用いて、絶対位置を算出する（ステップＳＴ１３）。

より具体的には、図７（ｃ）に示すように、インクリメンタル信号補正部４３は、第１アブソリュート値ＡＢＳ１と第２アブソリュート値ＡＢＳ２とが同一の値から異なる値に変化した第１時点ｔ０のインクリメンタル信号ＩＮＣの第１値ＩＮＣ１、および、第１時点ｔ０の次に第１アブソリュート値ＡＢＳ１と第２アブソリュート値ＡＢＳ２とが同一の値に戻る第２時点ｔ２のインクリメンタル信号ＩＮＣの第２値ＩＮＣ２に基づいてずれ量Ｅを取得する。

すなわち、インクリメント開始時点Ｉｔ０が、基準インクリメント開始時点Ｉ０（第１アブソリュート値出力時点Ａｔ０から第１ピッチＰ１の１／４ピッチだけ磁気スケール２と磁気センサ装置３とが相対移動した時点）と一致している場合には、第１アブソリュート値ＡＢＳ１が新たに取得される時点は、第１アブソリュート値ＡＢＳ１と第２アブソリュート値ＡＢＳ２とが同一の値から異なる値に変化した第１時点ｔ０と、第１時点ｔ０の次に第１アブソリュート値ＡＢＳ１と第２アブソリュート値ＡＢＳ２とが同一の値に戻る第２時点ｔ２との中央の時点となる。従って、第１アブソリュート値ＡＢＳ１と第２アブソリュート値ＡＢＳ２とが同一の値から異なる値に変化した第１時点ｔ０のインクリメンタル信号ＩＮＣの第１値ＩＮＣ１と最大値との差分（距離Ｄ１）と、第１時点ｔ０の次に第１アブソリュート値ＡＢＳ１と第２アブソリュート値ＡＢＳ２とが同一の値に戻る第２時点ｔ２のインクリメンタル信号ＩＮＣの第２値ＩＮＣ２（ゼロからの第２値ＩＮＣ２までの距離Ｄ２）とは一致する。

一方、図７（ｂ）、図７（ｃ）に示すように、インクリメント開始時点Ｉｔ０が、基準インクリメント開始時点Ｉ０（第１アブソリュート値出力時点Ａｔ０から第１ピッチＰ１の１／４ピッチだけ磁気スケール２と磁気センサ装置３とが相対移動した時点）からずれている場合には、第１アブソリュート値ＡＢＳ１と第２アブソリュート値ＡＢＳ２とが同一の値から異なる値に変化した第１時点ｔ０のインクリメンタル信号ＩＮＣの第１値ＩＮＣ１と最大値との差分（距離Ｄ１）と、第１時点ｔ０の次に第１アブソリュート値ＡＢＳ１と第２アブソリュート値ＡＢＳ２とが同一の値に戻る第２時点ｔ２のインクリメンタル信号ＩＮＣの第２値ＩＮＣ２（距離Ｄ２）とは、異なる値となる。また、インクリメンタル信号ＩＮＣの第１値ＩＮＣ１と最大値との差分（距離Ｄ１）と、第２値ＩＮＣ２（ゼロからの第２値ＩＮＣ２までの距離Ｄ２）との差が、第１アブソリュート値出力時点Ａｔ０とインクリメンタル信号ＩＮＣの位相とのずれ量Ｅに相当する。

従って、インクリメンタル信号補正部４３は、図７（ｄ）の矢印で示すように、ずれ量Ｅに相当する分だけ、インクリメンタル信号ＩＮＣの位相をずらした補正インクリメンタ
ル信号Ｃ＿ＩＮＣを生成する。これにより、補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣにおけるインクリメンタル開始時点は、基準インクリメント開始時点Ｉ０に一致するものとなる。インクリメンタル信号ＩＮＣと補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣとは、位相がずれているだけで、いずれもゼロから最大値（８０００）までをカウントするものである。

なお、インクリメント開始時点Ｉｔ０が、基準インクリメント開始時点Ｉ０に対してずれていない場合には、ずれ量Ｅはゼロである。従って、インクリメンタル信号補正部４３は、インクリメンタル信号ＩＮＣの位相をずらすことなく、インクリメンタル信号ＩＮＣをそのまま補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣとする。

ここで、インクリメンタル信号補正部４３によるずれ量Ｅの取得は、磁気センサ装置３を固定体の側に配置して磁気スケール２を移動体の側に配置する磁気式エンコーダ装置１の設置時に行われる。すなわち、設置時に、固定体に対して移動体を移動させて磁気スケール２と磁気センサ装置３とを相対移動させると、インクリメンタル信号補正部４３は、第１時点ｔ０のインクリメンタル信号ＩＮＣの第１値ＩＮＣ１と最大値との差分（距離Ｄ１）と、第２時点ｔ２のインクリメンタル信号ＩＮＣの第２値ＩＮＣ２（ゼロからの第２値ＩＮＣ２までの距離Ｄ２）とを取得して、ずれ量Ｅを算出する。その後は、インクリメンタル信号補正部４３は、設置時に取得したずれ量Ｅに基づいて、補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣを生成する。

次に、絶対位置を算出する図８のステップＳＴ１３では、算出部４４は、補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣの値を監視し（ステップＳＴ２１）、補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣが０となる時点から当該補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣがゼロと最大値の中央の中央値（４０００）に達する第１期間Ｔ１では（ステップＳＴ２１：Ｙｅｓ）、第１アブソリュート値ＡＢＳ１と補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣとに基づいて絶対位置を算出する（ステップＳＴ２２）。一方、補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣが中央値となった時点から補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣが最大値（８０００）に達する第２期間Ｔ２では（ステップＳＴ２１：Ｎｏ）、算出部４４は、第２アブソリュート値ＡＢＳ２と補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣとに基づいて絶対位置を算出する（ステップＳＴ２２）。すなわち、算出部４４は、図７（ｂ）において矢印で示すように、絶対位置の算出に際して、第１アブソリュート値ＡＢＳ１と第２アブソリュート値ＡＢＳ２とを、第２ピッチＰ２移動する毎に、交互に切り替えて用いる。

本例によれば、磁気センサ装置３の設置姿勢が磁気スケール２の相対移動方向（Ｘ方向）に対して傾斜することなどに起因して、インクリメンタル信号ＩＮＣのインクリメント開始時点Ｉｔ０が、予め設定した基準インクリメント開始時点Ｉ０に対してずれた場合には、そのずれ量Ｅに基づいてインクリメンタル信号ＩＮＣの位相のずれを補正した補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣが生成される。また、絶対位置の算出には、補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣが用いられる。従って、算出部４４により算出される絶対位置が正しい値となる。

また、本例においても、絶対位置の算出に際して、第１アブソリュートトラック２１の第１アブソリュートパターン２１ａの各パターン領域の境界Ｂを検出した時点のアブソリュート値を採用しない。また、絶対位置の算出に際して、第２アブソリュートトラック２２の第２アブソリュートパターン２２ａの各パターン領域の境界Ｂを検出した時点のアブソリュート値も採用しない。従って、絶対値の算出に用いるアブソリュート値（第１アブソリュート値ＡＢＳ１または第２アブソリュート値ＡＢＳ２）が正確であり、算出される絶対位置が正確になる。

さらに、本例の磁気式エンコーダ装置１Ａは、磁気センサ装置３の設置姿勢が磁気スケ
ール２の相対移動方向（Ｘ方向）に対して傾斜することなどに起因して、インクリメンタル信号ＩＮＣのインクリメント開始時点Ｉｔ０が、予め設定した基準インクリメント開始時点Ｉ０に対してずれた場合には、そのずれ量Ｅに基づいてインクリメンタル信号ＩＮＣの位相のずれを補正した補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣが生成され、補正インクリメンタル信号Ｃ＿ＩＮＣを用いて絶対位置が算出される。従って、磁気式エンコーダ装置１Ａを設置する際に、磁気スケール２と磁気センサ装置３との位置関係を厳密に規定する必要がない。よって、磁気式エンコーダ装置１Ａの設置作業が容易である。

なお、インクリメンタル信号補正部４３は、図７（ｃ）に示すように第１アブソリュート値ＡＢＳ１と第２アブソリュート値ＡＢＳ２とが異なる値から同一の値に変化した第３時点ｔ３のインクリメンタル信号ＩＮＣの第３値ＩＮＣ３、および、第３時点ｔ３の次に第１アブソリュート値ＡＢＳ１と第２アブソリュート値ＡＢＳ２とが異なる値に戻る第４時点ｔ４のインクリメンタル信号ＩＮＣの第４値ＩＮＣ４に基づいて、ずれ量Ｅを取得することもできる。

この場合には、第１アブソリュート値ＡＢＳ１と第２アブソリュート値ＡＢＳ２とが異なる値から同一の値に変化した第１時点ｔ０のインクリメンタル信号ＩＮＣの第１値ＩＮＣ１と中央値との差分（距離Ｄ３）と、第１時点ｔ０の次に第１アブソリュート値ＡＢＳ１と第２アブソリュート値ＡＢＳ２とが異なる値に戻る第２時点ｔ２のインクリメンタル信号ＩＮＣの第２値ＩＮＣ２と中央値との差分（距離Ｄ４）との差が、第１アブソリュート値出力時点Ａｔ０とインクリメンタル信号ＩＮＣの位相とのずれ量Ｅに相当する。

（その他の実施の形態）
なお、磁気式エンコーダ装置１、１Ａでは、インクリメンタル信号出力部３９は、２本のインクリメンタルトラック１７、１８を検出してインクリメンタル信号を出力しているが、１本のインクリメンタルトラックからインクリメンタル信号を出力する構成を採用してもよい。

また、磁気式エンコーダ装置１、１Ａ上記の例において、インクリメンタル信号出力部３９が出力するインクリメンタル信号がバーニア信号であってもよい。この場合には、磁気スケールに、ピッチの異なるインクリメンタルパターンが形成された２つのインクリメンタルトラックを設けておき、磁気センサ装置のインクリメンタル信号取得用の感磁素子１３によって、波長の異なる２つのインクリメンタル信号を取得する。そして、インクリメンタル信号出力部３９において、取得した２つのインクリメンタル信号に基づいて、これらのインクリメンタル信号の周期より長いバーニア信号を生成して、出力する。

ここで、バーニア信号の周期はアブソリュートパターンの第１ピッチＰに対応する周期とする。また、バーニア信号は、第１アブソリュート値出力部３７が新たな第１アブソリュート値ＡＢＳ１を出力する第１アブソリュート値出力時点から第１ピッチＰの１／４ピッチだけ磁気スケール２と磁気センサ装置３とが相対移動した時点からインクリメントを開始するものとする。

１・１Ａ…磁気式エンコーダ装置（位置検出装置）、２…磁気スケール、３…磁気センサ装置、５…磁気トラック、７…ホルダ、８…ケーブル、９…対向面、９ａ…開口部、１０…磁気センサ、１１…センサ基板、１２…アブソリュート信号取得用の感磁素子、１３…インクリメンタル信号取得用の感磁素子、１５…アブソリュートトラック、１６…インクリメンタルトラック、１７…第１インクリメンタルトラック、１８…第２インクリメンタルトラック、１７ａ…第１インクリメンタルパターン、１８ａ…第２インクリメンタルパターン、２１…第１アブソリュートトラック、２１ａ…第１アブソリュートパターン、２
２…第２アブソリュートトラック、２２ａ…第２アブソリュートパターン、３１…第１磁気抵抗パターン、３２…第２磁気抵抗パターン、３４…磁気抵抗パターン、３４…ＳＩＮ−信号検出用の磁気抵抗パターン、３４…ＣＯＳ＋信号検出用の磁気抵抗パターン、３４…ＣＯＳ−信号検出用の磁気抵抗パターン、３４…ＳＩＮ＋信号検出用の磁気抵抗パターン、３７…第１アブソリュート値出力部、３８…第２アブソリュート値出力部、３９…インクリメンタル信号出力部、４０…演算処理部、４１…アブソリュート値取得部、４２…インクリメンタル信号取得部、４３…インクリメンタル信号補正部、４４…算出部、４５…第１アブソリュート値取得部、４６…第２アブソリュート値取得部、ＡＢＳ１…第１アブソリュート値、ＡＢＳ２…第２アブソリュート値、ＣＯＲＤ１…第１不規則循環乱数コード、ＣＯＲＤ２…第２不規則循環乱数コード、ＩＮＣ１…インクリメンタル信号ＩＮＣの第１値、ＩＮＣ２…インクリメンタル信号ＩＮＣの第２値、ＩＮＣ３…インクリメンタル信号ＩＮＣの第３値、ＩＮＣ４…インクリメンタル信号ＩＮＣの第４値、Ｐ１…第１ピッチ、Ｐ２…第２ピッチ、Ｔ１…第１期間、Ｔ２…第２期間

Claims

着磁領域と無着磁領域とが第１ピッチで配列されたアブソリュートパターンを有するアブソリュートトラック、および、着磁領域と無着磁領域とが交互に配列されたインクリメンタルパターンを有し前記アブソリュートトラックと並列に設けられたインクリメンタルトラックを備える磁気スケールと、相対移動する前記磁気スケールの前記アブソリュートトラックを読み取ってアブソリュート値を出力するアブソリュート値出力部、相対移動する前記磁気スケールの前記インクリメンタルトラックを読み取ってゼロから所定の最大値まで変化する周期的なインクリメンタル信号を出力するインクリメンタル信号出力部、および、前記アブソリュート値および前記インクリメンタル信号に基づいて絶対位置を算出する算出部を備える磁気センサ装置と、を有する位置検出装置において、
前記アブソリュートトラックは、前記アブソリュートパターンを有する第１トラックと、前記第１トラックに対して相対移動方向で前記第１ピッチの半分の第２ピッチずれた前記アブソリュートパターンを有し、前記第１トラックと並列に設けられた第２トラックと、を備え、
前記アブソリュート値出力部は、前記第１トラックを読み取って第１アブソリュート値を出力する第１アブソリュート値出力部と、前記第２トラックを読み取って第２アブソリュート値を出力する第２アブソリュート値出力部と、を備え、
前記インクリメンタル信号がインクリメントを開始するインクリメント開始時点は、前記第１アブソリュート値出力部が新たな前記アブソリュート値を出力する第１アブソリュート値出力時点から前記第１ピッチの１／４ピッチだけ前記磁気スケールと前記磁気センサ装置とが相対移動した時点に設定されており、
前記算出部は、前記インクリメンタル信号が０となる時点から前記インクリメンタル信号がゼロと前記最大値の中央の中央値に達するまでの第１期間では前記絶対位置の算出に前記第１アブソリュート値を用い、前記インクリメンタル信号が前記中央値となった時点から前記インクリメンタル信号が前記最大値に達するまでの第２期間では前記絶対位置の算出に前記第２アブソリュート値を用いることを特徴とする位置検出装置。
前記インクリメンタルトラックは、前記相対移動方向でＮ極とＳ極とを前記第２ピッチで交互に着磁したインクリメンタルパターンを備えることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
前記インクリメンタル信号を補正するインクリメンタル信号補正部を有し、
前記インクリメンタル信号補正部は、前記第１アブソリュート値出力時点から前記第１ピッチの１／４ピッチだけ前記磁気スケールと前記磁気センサ装置とが相対移動した時点を基準インクリメント開始時点として、前記基準インクリメント開始時点に対して実際の前記インクリメンタル信号のインクリメンタル開始時点がずれているずれ量を取得し、前記ずれ量に基づいて前記インクリメンタル信号の位相のずれを補正した補正インクリメンタル信号を生成し、
前記算出部は、前記絶対位置の算出に前記補正インクリメンタル信号を用いるとともに、前記補正インクリメンタル信号が０となる時点から当該補正インクリメンタル信号がゼロと前記最大値の中央の中央値に達するまでは前記絶対位置の算出に前記第１アブソリュート値を用い、前記補正インクリメンタル信号が前記中央値となった時点から前記補正インクリメンタル信号が前記最大値に達するまでは前記絶対位置の算出に前記第２アブソリュート値を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の位置検出装置。
前記インクリメンタル信号補正部は、前記第１アブソリュート値と前記第２アブソリュート値とが同一の値から異なる値に変化した第１時点の前記インクリメンタル信号の第１値、および、前記第１時点の次に前記第１アブソリュート値と前記第２アブソリュート値とが同一の値に戻る第２時点の前記インクリメンタル信号の第２値に基づいて、前記ずれ
量を取得することを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
前記インクリメンタル信号補正部は、前記第１アブソリュート値と前記第２アブソリュート値とが異なる値から同一の値に変化した第３時点の前記インクリメンタル信号の第３値、および、前記第３時点の次に前記第１アブソリュート値と前記第２アブソリュート値とが異なる値に戻る第４時点の前記インクリメンタル信号の第４値に基づいて、前記ずれ量を取得することを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
着磁領域と無着磁領域とが第１ピッチで配列されたアブソリュートパターンを有するアブソリュートトラック、および、着磁領域と無着磁領域とが交互に配列されたインクリメンタルパターンを有し前記アブソリュートトラックと並列に設けられたインクリメンタルトラックを備える磁気スケールと、相対移動する前記磁気スケールの前記アブソリュートトラックを読み取ってアブソリュート値を出力するアブソリュート値出力部、および、相対移動する前記磁気スケールの前記インクリメンタルトラックを読み取ってゼロから所定の最大値まで変化する周期的なインクリメンタル信号を出力するインクリメンタル信号出力部備える磁気センサ装置と、を有し、前記アブソリュート値および前記インクリメンタル信号に基づいて絶対位置を算出する位置検出装置の位置検出方法において、
予め、前記アブソリュートトラックとして、前記アブソリュートパターンを有する第１トラックと、前記第１トラックに対して相対移動方向で前記第１ピッチの半分の第２ピッチずれた前記アブソリュートパターンを有し、前記第１トラックと並列に設けられた第２トラックと、を備えるとともに、前記アブソリュート値出力部として、前記第１トラックを読み取って第１アブソリュート値を出力する第１アブソリュート値出力部と、前記第２トラックを読み取って第２アブソリュート値を出力する第２アブソリュート値出力部と、を備え、前記インクリメンタル信号がインクリメントを開始するインクリメント開始時点を、前記第１アブソリュート値出力部が新たな前記アブソリュート値を出力する第１アブソリュート値出力時点から前記第１ピッチの１／４ピッチだけ前記磁気スケールと前記磁気センサ装置とが相対移動した時点に設定しておき、
前記インクリメンタル信号が０となる時点から前記インクリメンタル信号がゼロと前記最大値の中央の中央値に達するまでの第１期間では前記絶対位置の算出に前記第１アブソリュート値を用い、前記インクリメンタル信号が前記中央値となった時点から前記インクリメンタル信号が前記最大値に達するまでの第２期間では前記絶対位置の算出に前記第２アブソリュート値を用いることを特徴とする位置検出方法。
前記インクリメンタルトラックに、前記相対移動方向でＮ極とＳ極とを前記第２ピッチで交互に着磁したインクリメンタルパターンを備えることを特徴とする請求項６に記載の位置検出方法。
前記第１アブソリュート値出力時点から前記第１ピッチの１／４ピッチだけ前記磁気スケールと前記磁気センサ装置とが相対移動した時点を基準インクリメント開始時点として、前記基準インクリメント開始時点に対して実際の前記インクリメンタル信号のインクリメンタル開始時点がずれているずれ量を取得し、
前記ずれ量に基づいて前記インクリメンタル信号の位相のずれを補正した補正インクリメンタル信号を生成し、
前記絶対位置の算出に前記補正インクリメンタル信号を用いるとともに、前記補正インクリメンタル信号が０となる時点から当該補正インクリメンタル信号がゼロと前記最大値の中央の中央値に達するまでは前記絶対位置の算出に前記第１アブソリュート値を用い、前記補正インクリメンタル信号が前記中央値となった時点から前記補正インクリメンタル信号が前記最大値に達するまでは前記絶対位置の算出に前記第２アブソリュート値を用いることを特徴とする請求項６または７に記載の位置検出方法。
前記第１アブソリュート値と前記第２アブソリュート値とが同一の値から異なる値に変化した第１時点の前記インクリメンタル信号の第１値、および、前記第１時点の次に前記第１アブソリュート値と前記第２アブソリュート値とが同一の値に戻る第２時点の前記インクリメンタル信号の第２値に基づいて、前記ずれ量を取得することを特徴とする請求項８に記載の位置検出方法。
前記第１アブソリュート値と前記第２アブソリュート値とが異なる値から同一の値に変化した第３時点の前記インクリメンタル信号の第３値、および、前記第３時点の次に前記第１アブソリュート値と前記第２アブソリュート値とが異なる値に戻る第４時点の前記インクリメンタル信号の第４値に基づいて、前記ずれ量を取得することを特徴とする請求項８に記載の位置検出方法。