JP2990822B2 - 磁気センサ - Google Patents
磁気センサInfo
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/003—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、磁気スケール
に対向して配置された磁気抵抗素子の相対移動による電
気抵抗値の変化を検出して、その変化量から相対位置等
を検出する位置検出装置に適用して好適な磁気センサに
関する。
に対向して配置された磁気抵抗素子の相対移動による電
気抵抗値の変化を検出して、その変化量から相対位置等
を検出する位置検出装置に適用して好適な磁気センサに
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から一定格子ピッチで磁化された磁
気スケールに対向して配置された磁気抵抗素子の相対移
動に基づき得られる電気信号には、基本波以外の高調波
成分が含まれていることが知られている。この高調波成
分は内挿精度を下げることから無いことが望ましい。
気スケールに対向して配置された磁気抵抗素子の相対移
動に基づき得られる電気信号には、基本波以外の高調波
成分が含まれていることが知られている。この高調波成
分は内挿精度を下げることから無いことが望ましい。
【０００３】この高調波成分を少なくする従来の技術と
して、例えば、図７に示すように構成された磁気センサ
１がある。この磁気センサ１は格子ピッチλの磁気スケ
ール２に対向して配置され、λ／４離れた磁気抵抗素子
３，４に対してλ／１２離れた３次高調波成分除去用の
磁気抵抗素子５，６を基板（図示せず）に形成して、電
源Ｖ０とグラウンド間に直列に接続したものである。出
力Ｖ１は磁気抵抗素子５と磁気抵抗素子４との接続点か
ら得られる。この出力Ｖ１が、図８に示すように、抵抗
器８，９と演算増幅器１１から構成される増幅器１０に
接続され、その増幅器１０の出力Ｖ２から、磁気センサ
１が磁気スケール２の長さ方向に相対移動したときに正
弦波信号が得られる。なお、増幅器１０の非反転入力端
子には基準電圧ＶＲが供給されている。
して、例えば、図７に示すように構成された磁気センサ
１がある。この磁気センサ１は格子ピッチλの磁気スケ
ール２に対向して配置され、λ／４離れた磁気抵抗素子
３，４に対してλ／１２離れた３次高調波成分除去用の
磁気抵抗素子５，６を基板（図示せず）に形成して、電
源Ｖ０とグラウンド間に直列に接続したものである。出
力Ｖ１は磁気抵抗素子５と磁気抵抗素子４との接続点か
ら得られる。この出力Ｖ１が、図８に示すように、抵抗
器８，９と演算増幅器１１から構成される増幅器１０に
接続され、その増幅器１０の出力Ｖ２から、磁気センサ
１が磁気スケール２の長さ方向に相対移動したときに正
弦波信号が得られる。なお、増幅器１０の非反転入力端
子には基準電圧ＶＲが供給されている。
【０００４】ところで、磁気スケール２を用いて長さを
測定する分野、例えば、工作機械を利用する分野におい
ては、一層の高精度化が望まれ、その高精度化を達成す
るために、磁気スケール２の格子ピッチを狭くする必要
がある。ところが、図７に示すように構成された磁気セ
ンサ１では、磁気抵抗素子の感度・製造技術等の制限か
ら磁気抵抗素子３〜６のパターン幅Ｗ１はＷ１＝１０μ
ｍ程度が限界であり、隣合う磁気抵抗素子（例えば、磁
気抵抗素子３と磁気抵抗素子５）のパターンの縁間のク
リアランスＤ１はＤ１＝５μｍ程度が限界である。この
ため、上述のλ／１２の長さは、その最小値（λ／１
２）ｍｉｎが（λ／１２）ｍｉｎ＝Ｗ１＋Ｄ１＝１５μ
ｍになり、結局、格子ピッチλの最小値λｍｉｎはλｍ
ｉｎ＝１２×（Ｗ１＋Ｄ１）＝１８０μｍ以下にはでき
ないという問題があった。
測定する分野、例えば、工作機械を利用する分野におい
ては、一層の高精度化が望まれ、その高精度化を達成す
るために、磁気スケール２の格子ピッチを狭くする必要
がある。ところが、図７に示すように構成された磁気セ
ンサ１では、磁気抵抗素子の感度・製造技術等の制限か
ら磁気抵抗素子３〜６のパターン幅Ｗ１はＷ１＝１０μ
ｍ程度が限界であり、隣合う磁気抵抗素子（例えば、磁
気抵抗素子３と磁気抵抗素子５）のパターンの縁間のク
リアランスＤ１はＤ１＝５μｍ程度が限界である。この
ため、上述のλ／１２の長さは、その最小値（λ／１
２）ｍｉｎが（λ／１２）ｍｉｎ＝Ｗ１＋Ｄ１＝１５μ
ｍになり、結局、格子ピッチλの最小値λｍｉｎはλｍ
ｉｎ＝１２×（Ｗ１＋Ｄ１）＝１８０μｍ以下にはでき
ないという問題があった。
【０００５】この問題を解決する技術を本出願人は、特
願平第２−１５０６８８号出願に記載している。この技
術は磁気センサとして、図９に示すように、クランク状
部を有する磁気抵抗素子１２あるいは磁気抵抗素子１３
等を形成したものである。なお、クランク状部のパター
ンの幅は直線部分に比較して太く形成するか導体で形成
しておく。この図９例では、図７で示したクリアランス
Ｄ１に対応するクリアランスＤ２をＤ２＝０としてよい
ので、格子ピッチλを短くできるという優れた効果を有
する。
願平第２−１５０６８８号出願に記載している。この技
術は磁気センサとして、図９に示すように、クランク状
部を有する磁気抵抗素子１２あるいは磁気抵抗素子１３
等を形成したものである。なお、クランク状部のパター
ンの幅は直線部分に比較して太く形成するか導体で形成
しておく。この図９例では、図７で示したクリアランス
Ｄ１に対応するクリアランスＤ２をＤ２＝０としてよい
ので、格子ピッチλを短くできるという優れた効果を有
する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した図
９例に示す磁気センサでは、図１０Ａ，Ｂに示すよう
に、磁気スケール２の長さ方向とパターンの長さ方向と
がアジマス角θ１ずれた場合には、出力Ｖ１に含まれる
高調波が最小になる位置と出力Ｖ１自体が最大になる位
置とがずれた位置になる。図１０Ａ，Ｂに示すように傾
いて配置された場合には横磁界Ｈが磁気抵抗素子１２，
１３の全体に働くので抵抗変化が大きくなるからであ
る。
９例に示す磁気センサでは、図１０Ａ，Ｂに示すよう
に、磁気スケール２の長さ方向とパターンの長さ方向と
がアジマス角θ１ずれた場合には、出力Ｖ１に含まれる
高調波が最小になる位置と出力Ｖ１自体が最大になる位
置とがずれた位置になる。図１０Ａ，Ｂに示すように傾
いて配置された場合には横磁界Ｈが磁気抵抗素子１２，
１３の全体に働くので抵抗変化が大きくなるからであ
る。
【０００７】実際、図１１に示す磁気抵抗素子１５〜１
８から構成される磁気センサ１４で、図１２に示すよう
にブリッジ回路を構成して、抵抗器１９〜２２と演算増
幅器２３とから構成される差動増幅器２４を接続した場
合の出力特性を図１３に示す。図１３から分かるよう
に、アジマス角θ（分）の変化に対して、出力Ｖ５
［Ｖ］が最大になる位置（θ＝−１０′）と３次歪Ｄ３
Ａと５次歪Ｄ５Ａ等の高調波歪Ｎ／Ｓ［ｄＢ］が最小に
なる位置（θ＝−３０′）とがずれた位置になってい
る。
８から構成される磁気センサ１４で、図１２に示すよう
にブリッジ回路を構成して、抵抗器１９〜２２と演算増
幅器２３とから構成される差動増幅器２４を接続した場
合の出力特性を図１３に示す。図１３から分かるよう
に、アジマス角θ（分）の変化に対して、出力Ｖ５
［Ｖ］が最大になる位置（θ＝−１０′）と３次歪Ｄ３
Ａと５次歪Ｄ５Ａ等の高調波歪Ｎ／Ｓ［ｄＢ］が最小に
なる位置（θ＝−３０′）とがずれた位置になってい
る。
【０００８】一方、磁気スケール２に対して磁気センサ
１４等の配置位置を決定する際には、この磁気センサ１
４が組み込まれたヘッドホルダ（図示せず）と磁気スケ
ール２とのクリアランス，アジマス角等を調整して配置
位置を決定するようにしている。この配置位置の決定の
ための調整作業に際しては、出力Ｖ５の大きさをオシロ
スコープ等で観測して出力Ｖ５の振幅が最大になるよう
に調整することが容易であり、かつ確実である。
１４等の配置位置を決定する際には、この磁気センサ１
４が組み込まれたヘッドホルダ（図示せず）と磁気スケ
ール２とのクリアランス，アジマス角等を調整して配置
位置を決定するようにしている。この配置位置の決定の
ための調整作業に際しては、出力Ｖ５の大きさをオシロ
スコープ等で観測して出力Ｖ５の振幅が最大になるよう
に調整することが容易であり、かつ確実である。
【０００９】しかしながら、このように調整した場合に
は、上述したように出力Ｖ５の最大値が得られる位置
（アジマス角θ）と高調波（３次歪Ｄ３Ａ，５次歪Ｄ５
Ａ等）の最小値が得られる位置（アジマス角θ）とが一
致しないことになるので、出力Ｖ５に内挿処理を施して
高精度化しようとする場合に高調波歪の影響により返っ
て高精度化が図れない場合があるという新たな問題が発
生する。
は、上述したように出力Ｖ５の最大値が得られる位置
（アジマス角θ）と高調波（３次歪Ｄ３Ａ，５次歪Ｄ５
Ａ等）の最小値が得られる位置（アジマス角θ）とが一
致しないことになるので、出力Ｖ５に内挿処理を施して
高精度化しようとする場合に高調波歪の影響により返っ
て高精度化が図れない場合があるという新たな問題が発
生する。
【００１０】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであり、磁気センサと磁気スケールとの取り付けの
際に、磁気センサによる出力の最大値が得られる位置と
高調波の最小値が得られる位置とが略同じ位置（アジマ
ス角）になる磁気センサを提供することを目的とする。
ものであり、磁気センサと磁気スケールとの取り付けの
際に、磁気センサによる出力の最大値が得られる位置と
高調波の最小値が得られる位置とが略同じ位置（アジマ
ス角）になる磁気センサを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明磁気センサは、例
えば、図１に示すように、長さ方向ＬＸに格子ピッチλ
で磁化された磁気スケール２に対向して配置され、かつ
上記長さ方向ＬＸに相対的に移動可能に配置される磁気
センサ３２において、磁気センサ３２は長さ方向ＬＸに
（λ／２）・ｎ（ｎ＝１，２，３，・・・）離れて配さ
れる少なくとも２つの磁気抵抗素子３５，３６を有し、
この２つの磁気抵抗素子３５，３６は、それぞれ上記長
さ方向ＬＸと直交する幅方向ＷＹに形成され、かつ、こ
の２つの磁気抵抗素子３５，３６はそれぞれ上記長さ方
向ＬＸと直交する幅方向ＷＹの一定位置５１から上記長
さ方向ＬＸに相互に（λ／２）・（１／２ｍ）（ｍ＝
２，３，４，・・・）離れた部分磁気抵抗素子３５Ａ，
３５Ｂ、３６Ａ，３６Ｂを有するものであり、２つの磁
気抵抗素子３５，３６が長さ方向ＬＸの中心線５２に対
して略対称の形状に形成されたものである。
えば、図１に示すように、長さ方向ＬＸに格子ピッチλ
で磁化された磁気スケール２に対向して配置され、かつ
上記長さ方向ＬＸに相対的に移動可能に配置される磁気
センサ３２において、磁気センサ３２は長さ方向ＬＸに
（λ／２）・ｎ（ｎ＝１，２，３，・・・）離れて配さ
れる少なくとも２つの磁気抵抗素子３５，３６を有し、
この２つの磁気抵抗素子３５，３６は、それぞれ上記長
さ方向ＬＸと直交する幅方向ＷＹに形成され、かつ、こ
の２つの磁気抵抗素子３５，３６はそれぞれ上記長さ方
向ＬＸと直交する幅方向ＷＹの一定位置５１から上記長
さ方向ＬＸに相互に（λ／２）・（１／２ｍ）（ｍ＝
２，３，４，・・・）離れた部分磁気抵抗素子３５Ａ，
３５Ｂ、３６Ａ，３６Ｂを有するものであり、２つの磁
気抵抗素子３５，３６が長さ方向ＬＸの中心線５２に対
して略対称の形状に形成されたものである。
【００１２】
【作用】本発明磁気センサによれば、長さ方向ＬＸに相
互に（λ／２）・（１／２ｍ）（ｍ＝２，３，４，・・
・）離れた部分磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｂ、３６Ａ，
３６Ｂを有する２つの磁気抵抗素子３５，３６を長さ方
向ＬＸの中心線５２に対して略対称の形状に形成したの
で、アジマス角θの変化に対して出力が対称に変化す
る。したがって、出力の最大値が得られる位置と高調波
の最小値が得られる位置とを略同じ位置にすることがで
きる。言い換えれば、出力が最大値になるように磁気セ
ンサ３２を位置調整することにより、自動的に高調波が
最小値になる位置に位置決めすることができる。
互に（λ／２）・（１／２ｍ）（ｍ＝２，３，４，・・
・）離れた部分磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｂ、３６Ａ，
３６Ｂを有する２つの磁気抵抗素子３５，３６を長さ方
向ＬＸの中心線５２に対して略対称の形状に形成したの
で、アジマス角θの変化に対して出力が対称に変化す
る。したがって、出力の最大値が得られる位置と高調波
の最小値が得られる位置とを略同じ位置にすることがで
きる。言い換えれば、出力が最大値になるように磁気セ
ンサ３２を位置調整することにより、自動的に高調波が
最小値になる位置に位置決めすることができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明磁気センサの一実施例について
図面を参照して説明する。なお、以下に参照する図面に
おいて、上述の図７〜図１３に示したものと対応するも
のには同一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。
図面を参照して説明する。なお、以下に参照する図面に
おいて、上述の図７〜図１３に示したものと対応するも
のには同一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。
【００１４】図１において、２は磁気スケールであり、
この磁気スケール２は長さ方向ＬＸに格子ピッチλで磁
化されている。この磁気スケール２に対向して基板３１
上に形成された磁気センサ３２が配置されている。この
磁気センサ３２は、磁気抵抗素子３５〜４２を有してい
る。磁気抵抗素子３５〜４２は、それぞれ、上記長さ方
向ＬＸと直交する幅方向ＷＹの一定位置、この例では中
心位置５１から上記長さ方向ＬＸに相互にλ／１２離れ
た部分磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｂ、３６Ａ，３６Ｂ、
３７Ａ，３７Ｂ、３８Ａ，３８Ｂ、３９Ａ，３９Ｂ、４
０Ａ，４０Ｂ、４１Ａ，４１Ｂ、４２Ａ，４２Ｂを有し
ている。磁気抵抗素子３５と磁気抵抗素子３６とは長さ
方向ＬＸの中心線５２に対して略対称の形状に形成さ
れ、同様に、磁気抵抗素子３７（３９，４１）と磁気抵
抗素子３８（４０，４２）とは長さ方向ＬＸの中心線５
３（５４，５５）に対して略対称の形状に形成されてい
る。
この磁気スケール２は長さ方向ＬＸに格子ピッチλで磁
化されている。この磁気スケール２に対向して基板３１
上に形成された磁気センサ３２が配置されている。この
磁気センサ３２は、磁気抵抗素子３５〜４２を有してい
る。磁気抵抗素子３５〜４２は、それぞれ、上記長さ方
向ＬＸと直交する幅方向ＷＹの一定位置、この例では中
心位置５１から上記長さ方向ＬＸに相互にλ／１２離れ
た部分磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｂ、３６Ａ，３６Ｂ、
３７Ａ，３７Ｂ、３８Ａ，３８Ｂ、３９Ａ，３９Ｂ、４
０Ａ，４０Ｂ、４１Ａ，４１Ｂ、４２Ａ，４２Ｂを有し
ている。磁気抵抗素子３５と磁気抵抗素子３６とは長さ
方向ＬＸの中心線５２に対して略対称の形状に形成さ
れ、同様に、磁気抵抗素子３７（３９，４１）と磁気抵
抗素子３８（４０，４２）とは長さ方向ＬＸの中心線５
３（５４，５５）に対して略対称の形状に形成されてい
る。
【００１５】磁気センサ３２は、磁気スケール２の長さ
方向ＬＸに相対的に移動することが可能である。なお、
実際には、磁気スケール２と磁気抵抗素子３５〜４２は
対面しているが、本発明の理解を容易にするために、上
下にずらして描いている
方向ＬＸに相対的に移動することが可能である。なお、
実際には、磁気スケール２と磁気抵抗素子３５〜４２は
対面しているが、本発明の理解を容易にするために、上
下にずらして描いている
【００１６】また、磁気抵抗素子３５と磁気抵抗素子３
６とは長さ方向ＬＸに（λ／２）・ｎ（ｎ＝１，２，
３，・・・）、例えば、λ／２離れて配され、同様に磁
気抵抗素子３７と磁気抵抗素子３８とは長さ方向ＬＸに
λ／２離れて配されている。磁気抵抗素子３９と磁気抵
抗素子４０および磁気抵抗素子４１と磁気抵抗素子４２
も同様にλ／２離れて配されている。磁気抵抗素子３５
Ａ〜４２Ａは磁気抵抗素子３５Ｂ〜４２Ｂとそれぞれ
（λ／２）・（１／２ｍ）（ｍ＝２，３，４，・・
・）、例えば、λ／１２離れて配されている。
６とは長さ方向ＬＸに（λ／２）・ｎ（ｎ＝１，２，
３，・・・）、例えば、λ／２離れて配され、同様に磁
気抵抗素子３７と磁気抵抗素子３８とは長さ方向ＬＸに
λ／２離れて配されている。磁気抵抗素子３９と磁気抵
抗素子４０および磁気抵抗素子４１と磁気抵抗素子４２
も同様にλ／２離れて配されている。磁気抵抗素子３５
Ａ〜４２Ａは磁気抵抗素子３５Ｂ〜４２Ｂとそれぞれ
（λ／２）・（１／２ｍ）（ｍ＝２，３，４，・・
・）、例えば、λ／１２離れて配されている。
【００１７】また、磁気抵抗素子３５から磁気抵抗素子
３８までは直列に接続され、その両端子は電源Ｖ０とグ
ラウンドに接続されている。同様に、磁気抵抗素子３９
から磁気抵抗素子４２までも直列に接続され、電源Ｖ０
とグラウンドに接続されている。上述のように構成され
る磁気センサ３２は、図２に示すようにブリッジ回路接
続とされ、抵抗器１９〜２２と演算増幅器２３とから構
成される差動増幅器２４に接続される。差動増幅器２４
からは出力Ｖ８が得られる。なお、磁気抵抗素子３５と
磁気抵抗素子３６とは磁気抵抗素子５５を構成し、同様
に磁気抵抗素子３７（３９，４１）と磁気抵抗素子３８
（４０，４２）とは磁気抵抗素子５６〜５８を構成す
る。
３８までは直列に接続され、その両端子は電源Ｖ０とグ
ラウンドに接続されている。同様に、磁気抵抗素子３９
から磁気抵抗素子４２までも直列に接続され、電源Ｖ０
とグラウンドに接続されている。上述のように構成され
る磁気センサ３２は、図２に示すようにブリッジ回路接
続とされ、抵抗器１９〜２２と演算増幅器２３とから構
成される差動増幅器２４に接続される。差動増幅器２４
からは出力Ｖ８が得られる。なお、磁気抵抗素子３５と
磁気抵抗素子３６とは磁気抵抗素子５５を構成し、同様
に磁気抵抗素子３７（３９，４１）と磁気抵抗素子３８
（４０，４２）とは磁気抵抗素子５６〜５８を構成す
る。
【００１８】次に、上述の実施例の動作について説明す
る。代表的に、磁気抵抗素子３５と磁気抵抗素子３６と
について考えると、これらは磁気スケール２の長さ方向
ＬＸの同位相上に配されているので、その抵抗値の変化
に基づく磁気抵抗素子３５（磁気抵抗素子３６）の両端
電圧の変化特性（出力特性）はアジマス角θ（磁気セン
サ３２の矢印Ｐ方向へのアジマス回転）に対して対称な
特性（関数ｆ（θ）と関数ｆ（−θ）で表す：図３参
照）になる。なお、アジマス回転の際、磁気抵抗素子３
５（磁気抵抗素子３６）の両端電圧の３次成分は同一の
特性ｇになる。これらを合成すると図４に示すように、
合成出力Ｙ［Ｙ＝｛ｆ（ｘ）＋ｆ（−ｘ）｝／２］が得
られる。３次成分の合成特性は特性ｇで変化しない。し
たがって、出力が最大値になる位置と高調波（この場
合、３次高調波）が最小値になる位置とは一致すること
になる。
る。代表的に、磁気抵抗素子３５と磁気抵抗素子３６と
について考えると、これらは磁気スケール２の長さ方向
ＬＸの同位相上に配されているので、その抵抗値の変化
に基づく磁気抵抗素子３５（磁気抵抗素子３６）の両端
電圧の変化特性（出力特性）はアジマス角θ（磁気セン
サ３２の矢印Ｐ方向へのアジマス回転）に対して対称な
特性（関数ｆ（θ）と関数ｆ（−θ）で表す：図３参
照）になる。なお、アジマス回転の際、磁気抵抗素子３
５（磁気抵抗素子３６）の両端電圧の３次成分は同一の
特性ｇになる。これらを合成すると図４に示すように、
合成出力Ｙ［Ｙ＝｛ｆ（ｘ）＋ｆ（−ｘ）｝／２］が得
られる。３次成分の合成特性は特性ｇで変化しない。し
たがって、出力が最大値になる位置と高調波（この場
合、３次高調波）が最小値になる位置とは一致すること
になる。
【００１９】合成過程を数学的に証明する。合成出力Ｙ
をアジマス角θで微分するとＹ′＝｛ｆ′（θ）−ｆ′
（−θ）｝／２となる。変数であるアジマス角θ＝０の
ときに、Ｙ′＝｛ｆ′（０）−ｆ′（０）｝／２＝０と
なる。したがって、θ＝０のときに極値がある。その極
値を調べるために、合成出力Ｙの２次微分Ｙ″をとる
と、Ｙ″＝｛ｆ″（θ）＋ｆ″（−θ）｝／２となる。
関数ｆ（θ）と関数ｆ（−θ）とは、対象としている範
囲内で上に凸の関数であるので、ｆ″（θ）＜０、ｆ″
（−θ）＜０が成立する。結局、Ｙ″＜０となる。これ
により、合成出力Ｙは上に凸の関数になり、かつθ＝０
で極大値をとることがわかる。
をアジマス角θで微分するとＹ′＝｛ｆ′（θ）−ｆ′
（−θ）｝／２となる。変数であるアジマス角θ＝０の
ときに、Ｙ′＝｛ｆ′（０）−ｆ′（０）｝／２＝０と
なる。したがって、θ＝０のときに極値がある。その極
値を調べるために、合成出力Ｙの２次微分Ｙ″をとる
と、Ｙ″＝｛ｆ″（θ）＋ｆ″（−θ）｝／２となる。
関数ｆ（θ）と関数ｆ（−θ）とは、対象としている範
囲内で上に凸の関数であるので、ｆ″（θ）＜０、ｆ″
（−θ）＜０が成立する。結局、Ｙ″＜０となる。これ
により、合成出力Ｙは上に凸の関数になり、かつθ＝０
で極大値をとることがわかる。
【００２０】実際に、図２に示す回路において、アジマ
ス角θの変化に対する出力Ｖ８の特性を測定した。な
お、回転中心は磁気センサ３２に形成されたパターンの
中心点Ｏ（図１参照）である。その出力特性を図５に示
す。図５から分かるように、アジマス角θ（分）の変化
に対して、出力Ｖ８［Ｖ］が最大になる位置（θ＝
０′）と３次歪Ｄ３Ｂと５次歪Ｄ５Ｂ等の高調波歪Ｎ／
Ｓ［ｄＢ］が最小になる位置（θ＝０′）とが一致して
いる。
ス角θの変化に対する出力Ｖ８の特性を測定した。な
お、回転中心は磁気センサ３２に形成されたパターンの
中心点Ｏ（図１参照）である。その出力特性を図５に示
す。図５から分かるように、アジマス角θ（分）の変化
に対して、出力Ｖ８［Ｖ］が最大になる位置（θ＝
０′）と３次歪Ｄ３Ｂと５次歪Ｄ５Ｂ等の高調波歪Ｎ／
Ｓ［ｄＢ］が最小になる位置（θ＝０′）とが一致して
いる。
【００２１】このように、上述の実施例によれば、アジ
マス角θの変化に対して出力Ｖ８および３次高調波歪Ｄ
３Ｂ等が対称に変化する。このため、出力Ｖ８の最大値
が得られる位置と高調波歪の最小値が得られる位置とを
略同じ位置にすることができる。したがって、オシロス
コープ等で観測した場合に、出力Ｖ８が最大値になるよ
うに磁気センサ３２を磁気スケール２に対して位置調整
することにより、自動的に高調波が最小値になる位置に
その磁気センサ３２を位置決めすることが可能になり、
配置位置を容易にかつ確実に所望の位置に取り付けるこ
とができるという効果を有する。
マス角θの変化に対して出力Ｖ８および３次高調波歪Ｄ
３Ｂ等が対称に変化する。このため、出力Ｖ８の最大値
が得られる位置と高調波歪の最小値が得られる位置とを
略同じ位置にすることができる。したがって、オシロス
コープ等で観測した場合に、出力Ｖ８が最大値になるよ
うに磁気センサ３２を磁気スケール２に対して位置調整
することにより、自動的に高調波が最小値になる位置に
その磁気センサ３２を位置決めすることが可能になり、
配置位置を容易にかつ確実に所望の位置に取り付けるこ
とができるという効果を有する。
【００２２】図６は本発明の他の実施例による磁気セン
サ６１の構成を示すものである。なお、図６に示す磁気
センサ６１において、図１例に示した構成要素と対応す
るものには同一の符号を付けその詳細な説明は省略す
る。この磁気センサ６１は磁気抵抗素子３９〜４２を磁
気抵抗素子３５〜３８に対して長さ方向ＬＸにそれぞれ
λ／４離してパターンを形成したものであり、それらの
磁気抵抗素子３９〜４２を幅方向ＷＹに移動して配置し
たものである。また、磁気抵抗素子３５と磁気抵抗素子
３６とを長さ方向ＬＸの中心線５２に対して対称に形成
している。他の磁気抵抗素子３７〜４２も中心線５３〜
５５に対して対称に形成している。
サ６１の構成を示すものである。なお、図６に示す磁気
センサ６１において、図１例に示した構成要素と対応す
るものには同一の符号を付けその詳細な説明は省略す
る。この磁気センサ６１は磁気抵抗素子３９〜４２を磁
気抵抗素子３５〜３８に対して長さ方向ＬＸにそれぞれ
λ／４離してパターンを形成したものであり、それらの
磁気抵抗素子３９〜４２を幅方向ＷＹに移動して配置し
たものである。また、磁気抵抗素子３５と磁気抵抗素子
３６とを長さ方向ＬＸの中心線５２に対して対称に形成
している。他の磁気抵抗素子３７〜４２も中心線５３〜
５５に対して対称に形成している。
【００２３】この図６例においても、図２に示すよう
に、回路を構成することにより、図１例に示した磁気セ
ンサ３２と略同一の出力特性（図５参照）を得ることが
できるので、出力Ｖ８が最大値になるように磁気センサ
６１を磁気スケール２に対して位置調整することによ
り、自動的に高調波が最小値になる位置にその磁気セン
サ６１を位置決めすることが可能になり、配置位置を容
易にかつ確実に所望の位置に取り付けることができると
いう効果を有する。
に、回路を構成することにより、図１例に示した磁気セ
ンサ３２と略同一の出力特性（図５参照）を得ることが
できるので、出力Ｖ８が最大値になるように磁気センサ
６１を磁気スケール２に対して位置調整することによ
り、自動的に高調波が最小値になる位置にその磁気セン
サ６１を位置決めすることが可能になり、配置位置を容
易にかつ確実に所望の位置に取り付けることができると
いう効果を有する。
【００２４】なお、本発明は上述の実施例に限らず本発
明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得ること
はもちろんである。
明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得ること
はもちろんである。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明磁気センサ
によれば、長さ方向に相互に（λ／２）・（１／２ｍ）
（ｍ＝２，３，４，・・・）離れた部分磁気抵抗素子を
有する２つの磁気抵抗素子を長さ方向の中心線に対して
略対称の形状に形成したので、アジマス角の変化に対し
て出力が対称に変化する。したがって、出力の最大値が
得られる位置と高調波の最小値が得られる位置とを略同
じ位置にすることができる。したがって、出力が最大値
になるように位置調整することにより、自動的に高調波
が最小値になる位置に位置決めできるという効果を有す
る。
によれば、長さ方向に相互に（λ／２）・（１／２ｍ）
（ｍ＝２，３，４，・・・）離れた部分磁気抵抗素子を
有する２つの磁気抵抗素子を長さ方向の中心線に対して
略対称の形状に形成したので、アジマス角の変化に対し
て出力が対称に変化する。したがって、出力の最大値が
得られる位置と高調波の最小値が得られる位置とを略同
じ位置にすることができる。したがって、出力が最大値
になるように位置調整することにより、自動的に高調波
が最小値になる位置に位置決めできるという効果を有す
る。
【図１】本発明による磁気センサの一実施例の構成を示
す概略平面図である。
す概略平面図である。
【図２】図１例の磁気センサを用いた出力回路の回路図
である。
である。
【図３】図１例の磁気センサの動作説明に供される線図
である。
である。
【図４】図３に示す特性を合成した特性を示す線図であ
る。
る。
【図５】図１例の磁気センサのアジマス角の変化に対す
る出力特性を示す特性図である。
る出力特性を示す特性図である。
【図６】本発明による磁気センサの他の実施例の構成を
示す概略平面図である。
示す概略平面図である。
【図７】従来の技術による磁気センサの構成を示す概略
平面図である。
平面図である。
【図８】図７例の磁気センサを用いた出力回路の回路図
である。
である。
【図９】従来の技術による磁気センサの他の例の構成を
示す概略平面図である。
示す概略平面図である。
【図１０】図９例の磁気センサのアジマス角の変化に対
する動作説明に供される線図である。
する動作説明に供される線図である。
【図１１】従来の技術による磁気センサの他の例の構成
を示す概略平面図である。
を示す概略平面図である。
【図１２】図１１例の磁気センサを用いた出力回路の回
路図である。
路図である。
【図１３】図１１例の磁気センサのアジマス角の変化に
対する出力特性を示す特性図である。
対する出力特性を示す特性図である。
２ 磁気スケール ３２ 磁気センサ ３５，３６ 磁気抵抗素子 ３５Ａ，３５Ｂ，３６Ａ，３６Ｂ 部分磁気抵抗素子 ５２ 中心線 ＬＸ 長さ方向 ＷＹ 幅方向 λ 格子ピッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−247213（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−225124（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−136018（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−318914（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−235801（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−43915（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−88914（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01D 5/245 G01B 7/00
Claims (1)
- 【請求項１】 長さ方向に格子ピッチλで磁化された磁
気スケールに対向して配置され且つ上記長さ方向に相対
的に移動可能に配置される磁気センサにおいて、 上記磁気センサは少なくとも１対の磁気抵抗素子を有
し、上記１対の磁気抵抗素子に含まれる少なくとも２つ
の磁気抵抗素子は上記長さ方向に互いに（λ／２）・ｎ
（ｎ＝１，２，３，…）離れて配置され、 上記磁気抵抗素子の各々は、上記長さ方向に互いに（λ
／２）・（１／２ｍ）（ｍ＝１，２，３，…）離れて配
置された部分磁気抵抗素子を含み、 上記１対の磁気抵抗素子に含まれる少なくとも２つの磁
気抵抗素子は、該少なくとも２つの磁気抵抗素子の間の
上記長さ方向に直交する幅方向に沿った中心軸線を対称
軸として略線対称の形状に形成されていること特徴とす
る磁気スケール。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3049720A JP2990822B2 (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 磁気センサ |
| US07/845,951 US5216363A (en) | 1991-03-13 | 1992-03-04 | Magnetic position detector with multiple magnetoeffect resistance elements |
| DE4208154A DE4208154C2 (de) | 1991-03-14 | 1992-03-13 | Magnetischer Sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3049720A JP2990822B2 (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 磁気センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04285814A JPH04285814A (ja) | 1992-10-09 |
| JP2990822B2 true JP2990822B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=12839029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3049720A Expired - Fee Related JP2990822B2 (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-14 | 磁気センサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5216363A (ja) |
| JP (1) | JP2990822B2 (ja) |
| DE (1) | DE4208154C2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8589105B2 (en) | 2010-10-13 | 2013-11-19 | Tdk Corporation | Rotating field sensor |
| US8736256B2 (en) | 2010-11-17 | 2014-05-27 | Tdk Corporation | Rotating field sensor |
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1991
- 1991-03-14 JP JP3049720A patent/JP2990822B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-03-04 US US07/845,951 patent/US5216363A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-03-13 DE DE4208154A patent/DE4208154C2/de not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| JPH04285814A (ja) | 1992-10-09 |
| DE4208154C2 (de) | 1994-03-10 |
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