JPH0145008B2 - - Google Patents
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- JPH0145008B2 JPH0145008B2 JP53132810A JP13281078A JPH0145008B2 JP H0145008 B2 JPH0145008 B2 JP H0145008B2 JP 53132810 A JP53132810 A JP 53132810A JP 13281078 A JP13281078 A JP 13281078A JP H0145008 B2 JPH0145008 B2 JP H0145008B2
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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
- 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
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- G01D5/244—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 characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/245—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 characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
- G01D5/2451—Incremental encoders
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は強磁性金属磁気抵抗薄膜で形成される
磁気スケール信号検出装置の改良に関する。
磁気スケール信号検出装置の改良に関する。
従来の磁気スケール信号検出装置には、例えば
特開昭50−81117号公報及び米国特許第3949345号
公報等で公知の如く、強磁性金属磁気抵抗薄膜の
分割型磁電変換素子から成るものがある。これは
素子の各構成要素を磁気スケールの各、磁気目盛
（磁気格子）に対応するように配設することを基
本とするものであるが、実用化の見地からみて下
記の問題点がある。
特開昭50−81117号公報及び米国特許第3949345号
公報等で公知の如く、強磁性金属磁気抵抗薄膜の
分割型磁電変換素子から成るものがある。これは
素子の各構成要素を磁気スケールの各、磁気目盛
（磁気格子）に対応するように配設することを基
本とするものであるが、実用化の見地からみて下
記の問題点がある。
(イ) 磁気目盛の大きさが磁電変換素子の寸法に制
約されるため短波長の磁気スケールを作ること
ができず、波長λ＞１mmに限定される。磁気ス
ケールの分解能（読取り単位）を細かくするに
は内挿度を高めければならないので、位相変調
検出方式の採用を必要とし、安価な検出回路を
実現し難い。
約されるため短波長の磁気スケールを作ること
ができず、波長λ＞１mmに限定される。磁気ス
ケールの分解能（読取り単位）を細かくするに
は内挿度を高めければならないので、位相変調
検出方式の採用を必要とし、安価な検出回路を
実現し難い。
(ロ) 磁電変換素子の構成寸法Ｌは例えばλ＝２
mm、構成要素Ｎ＝10として、Ｌ≧40mmと大きく
なるので、高価になる。
mm、構成要素Ｎ＝10として、Ｌ≧40mmと大きく
なるので、高価になる。
またこのような多要素構成のものに対して、第
１図に示す如き公知の単要素構成１のものもある
が、上述したものと同様に、実用化に際してスケ
ール２の磁気目盛ピツチが大きくなるので、内挿
度を高めなければならず、位相変調検出方式を採
用することになつて、検出回路が高価となるのは
避け難い。
１図に示す如き公知の単要素構成１のものもある
が、上述したものと同様に、実用化に際してスケ
ール２の磁気目盛ピツチが大きくなるので、内挿
度を高めなければならず、位相変調検出方式を採
用することになつて、検出回路が高価となるのは
避け難い。
更に本発明の先願である特願昭52−114699号
（特開昭54−48575号）は第２図に示すように磁気
ヘツド３の各素片をスケールの各磁気格子４のピ
ツチλに対応して配置することを提案している。
（特開昭54−48575号）は第２図に示すように磁気
ヘツド３の各素片をスケールの各磁気格子４のピ
ツチλに対応して配置することを提案している。
磁気格子４は非磁性材から成る基板４1上に形
成された磁性薄膜４2に所定ピツチλで記録され
ている。磁気ヘツド３は強磁性金属磁気薄膜から
成る磁気抵抗素子で、一定のクリアランスΔを以
つて磁気格子４上に移動可能に保持される。強磁
性金属磁気薄膜から成る磁電変換素子から成る従
来の磁気ヘツドが（短い磁気格子ピツチ）の磁気
スケール信号磁界を検出できなかつた理由は上記
素子の構成要素を単位として磁気格子の位相に対
応させ、その面内磁場の方向変化に直接的に感応
させるようにした点にある。
成された磁性薄膜４2に所定ピツチλで記録され
ている。磁気ヘツド３は強磁性金属磁気薄膜から
成る磁気抵抗素子で、一定のクリアランスΔを以
つて磁気格子４上に移動可能に保持される。強磁
性金属磁気薄膜から成る磁電変換素子から成る従
来の磁気ヘツドが（短い磁気格子ピツチ）の磁気
スケール信号磁界を検出できなかつた理由は上記
素子の構成要素を単位として磁気格子の位相に対
応させ、その面内磁場の方向変化に直接的に感応
させるようにした点にある。
そこで第２図の例では磁気スケール信号の検出
感度を高めて磁気格子４のピツチを小さくし、検
出信号の内挿を少なくし得るようにするために、
図示の如く前記磁気抵抗素子３の各構成要素を形
成する磁気抵抗路３1が磁気格子４の各位相に対
応してジグザグに配置されるように構成する。但
し磁気格子４のピツチが小さくなると、該磁気格
子からの漏洩磁界の広がりも激減し、磁気抵抗素
子３の構成要素を飽和し得なくなり、そのままで
は磁気ヒステリシスの生起が問題となる。そこで
各磁気抵抗路３1に対して図示のように高透磁性
薄膜から成る磁部部材３2を配設し、各磁気格子
との間で開磁路を形成するようにしてある。この
ように構成すると磁部部材７が磁気格子４からの
漏洩磁束を誘導することより磁気抵抗素子５を十
分な飽和磁界に置くことができる。
感度を高めて磁気格子４のピツチを小さくし、検
出信号の内挿を少なくし得るようにするために、
図示の如く前記磁気抵抗素子３の各構成要素を形
成する磁気抵抗路３1が磁気格子４の各位相に対
応してジグザグに配置されるように構成する。但
し磁気格子４のピツチが小さくなると、該磁気格
子からの漏洩磁界の広がりも激減し、磁気抵抗素
子３の構成要素を飽和し得なくなり、そのままで
は磁気ヒステリシスの生起が問題となる。そこで
各磁気抵抗路３1に対して図示のように高透磁性
薄膜から成る磁部部材３2を配設し、各磁気格子
との間で開磁路を形成するようにしてある。この
ように構成すると磁部部材７が磁気格子４からの
漏洩磁束を誘導することより磁気抵抗素子５を十
分な飽和磁界に置くことができる。
さて、上述した検出方式は磁気スケールとして
縦磁界記録ものを前提として各素子に磁路を設け
ているため、使用する磁性薄膜のμが低い点に実
用化の問題点がある。
縦磁界記録ものを前提として各素子に磁路を設け
ているため、使用する磁性薄膜のμが低い点に実
用化の問題点がある。
これに対し実用性の点で更に改善した本発明の
先願である特願昭52−119468号（特開昭54−
56561号）は第３図に示すように磁気ヘツド５の
各素片を磁気格子６のピツチλに対応させて配列
することを得案している。
先願である特願昭52−119468号（特開昭54−
56561号）は第３図に示すように磁気ヘツド５の
各素片を磁気格子６のピツチλに対応させて配列
することを得案している。
磁気ヘツド５は同図に示すように磁気抵抗素子
で形成された磁気抵抗路５1，５2が前記磁気格子
の位相に対応してジグザグにかつ適当な角度θ′を
以つて斜めに配設されている。そして磁気抵抗路
の各構成要素は磁気格子の波長λに対し、互いに
λ／２の位相差を有するように設けられており、
各磁気抵抗路の一端は電流端子ａ，ｃに、また他
端は中点出力端子ｂに接続された３端子分割型構
成をとつている。
で形成された磁気抵抗路５1，５2が前記磁気格子
の位相に対応してジグザグにかつ適当な角度θ′を
以つて斜めに配設されている。そして磁気抵抗路
の各構成要素は磁気格子の波長λに対し、互いに
λ／２の位相差を有するように設けられており、
各磁気抵抗路の一端は電流端子ａ，ｃに、また他
端は中点出力端子ｂに接続された３端子分割型構
成をとつている。
この磁気ヘツド５には信号磁界HSと略直交方
向にバイアス磁界HBが印加される。
向にバイアス磁界HBが印加される。
而して磁気ヘツド５の面磁場H〓は信号磁場H〓S
とバイアス磁場H〓Bで決まる合成磁場となり、H〓S
とH〓Bの大きさによつてその強さＨと方向θが決
定される。従つて前記磁気抵抗路の斜角θは、
θ′≒90゜−θと設計されることが望ましい。
とバイアス磁場H〓Bで決まる合成磁場となり、H〓S
とH〓Bの大きさによつてその強さＨと方向θが決
定される。従つて前記磁気抵抗路の斜角θは、
θ′≒90゜−θと設計されることが望ましい。
一般の強磁性金属ではこれに流れる電流方向と
これに作用する磁場方向とが平行になつた時、抵
抗値最大であり、直交した時、抵抗値最小とな
る。従つて前記磁気抵抗路は図示の配置において
端子ａ，ｂ間では抵抗値最大、逆に端子ｃ，ｄ間
では抵抗値最小となる。更に図示の磁気格子に対
して磁気ヘツドの位置をλ／２変位させると、前
記端子間抵抗は上述とは逆の関係になる。
これに作用する磁場方向とが平行になつた時、抵
抗値最大であり、直交した時、抵抗値最小とな
る。従つて前記磁気抵抗路は図示の配置において
端子ａ，ｂ間では抵抗値最大、逆に端子ｃ，ｄ間
では抵抗値最小となる。更に図示の磁気格子に対
して磁気ヘツドの位置をλ／２変位させると、前
記端子間抵抗は上述とは逆の関係になる。
かくして端子ａ，ｃ間に駆動電圧を印加する
と、磁気ヘツド５は磁気格子６との相対的変位ｘ
に応じた出力を発生する。
と、磁気ヘツド５は磁気格子６との相対的変位ｘ
に応じた出力を発生する。
而して上述の場合、磁気ヘツドの各素片は磁気
格子に対して所定角度で傾斜させる構成をとつて
いる。しかしこの構成によると、各素片が磁気格
子のλ／２の位相に亘つて分布するため磁気抵抗
効果がかなり相殺されるものと考えられ、検出信
号出力の効率の点で問題がある。
格子に対して所定角度で傾斜させる構成をとつて
いる。しかしこの構成によると、各素片が磁気格
子のλ／２の位相に亘つて分布するため磁気抵抗
効果がかなり相殺されるものと考えられ、検出信
号出力の効率の点で問題がある。
本発明は上述した従来技術の問題点を改良すべ
くなされたもので、短波長の磁気スケールを形成
でき、かつ簡易な検出回路の適用を可能ならしめ
て、安価なデイジタルスケールの実現に寄与する
磁気スケール信号検出装置を提供することを目的
とする。
くなされたもので、短波長の磁気スケールを形成
でき、かつ簡易な検出回路の適用を可能ならしめ
て、安価なデイジタルスケールの実現に寄与する
磁気スケール信号検出装置を提供することを目的
とする。
このように比較的短い波長の磁気スケール信号
を検出するために、本発明装置は下記のような構
成の磁気スケール信号検出素子を使用する。
を検出するために、本発明装置は下記のような構
成の磁気スケール信号検出素子を使用する。
(イ) 磁気格子のピツチに対応して、磁気抵抗の異
方性効果を有する強磁性体から成る検出素子の
各素片を並列的に配設する。
方性効果を有する強磁性体から成る検出素子の
各素片を並列的に配設する。
(ロ) 上記素片を連結する電流路を設ける。一般に
この電流路は素片と同一の磁性薄膜で形成する
が、その磁気抵抗効果の影響を軽減するため
に、素片に対応して幅広く設計することにより
電気抵抗値を下げるのが効果的である。
この電流路は素片と同一の磁性薄膜で形成する
が、その磁気抵抗効果の影響を軽減するため
に、素片に対応して幅広く設計することにより
電気抵抗値を下げるのが効果的である。
(ハ) 上記素片群から成る２個の構成要素を所定の
間隔｛素子構成の必要に応じてnλ／２、（ｎ／
２＋1/2）λ、（ｎ／２＋1/4）λのいずれかを
選択する。ｎは整数｝を離して配列し、電流路
で直列的に接続し、その接続点に出力端子を形
成する。
間隔｛素子構成の必要に応じてnλ／２、（ｎ／
２＋1/2）λ、（ｎ／２＋1/4）λのいずれかを
選択する。ｎは整数｝を離して配列し、電流路
で直列的に接続し、その接続点に出力端子を形
成する。
(ニ) 方向弁別及び内挿を目的とした２相出力を得
るために、上記検出素子を２個所定の間隔｛例
えば（ｍ／２＋、1/8）λ、（ｍ／２＋1/4）λ
など、但しｍは整数｝をもつて配設する。
るために、上記検出素子を２個所定の間隔｛例
えば（ｍ／２＋、1/8）λ、（ｍ／２＋1/4）λ
など、但しｍは整数｝をもつて配設する。
(ホ) 素片方向もしくは素片と所定の角度（実用上
主として45゜）を成す方向にバイアス磁場HBを
印加する。このバイアス磁場は前記検出素子の
ヒステリシス電圧が無視できる程度の強さ、例
えば150Oe以上に設定する。
主として45゜）を成す方向にバイアス磁場HBを
印加する。このバイアス磁場は前記検出素子の
ヒステリシス電圧が無視できる程度の強さ、例
えば150Oe以上に設定する。
(ヘ) 前記検出素子は信号磁場が強い所で動作させ
る必要上からその面と磁気格子面とを平行に対
向させる。
る必要上からその面と磁気格子面とを平行に対
向させる。
(ト) 基板上に磁気抵抗の異方性効果を有する強磁
性体薄膜により前記検出素子を形成する場合、
所定厚さの保護膜（又は保護板）を被覆し、そ
の素子面と磁気格子面とを平行に対応させる。
一般に磁気スケールと検出素子間のクリアラン
スは50μ以下程度なので、このような構成は有
効である。
性体薄膜により前記検出素子を形成する場合、
所定厚さの保護膜（又は保護板）を被覆し、そ
の素子面と磁気格子面とを平行に対応させる。
一般に磁気スケールと検出素子間のクリアラン
スは50μ以下程度なので、このような構成は有
効である。
また前記(ハ)及び(ホ)の項に関し、更に詳述する
と、例えば、第１９図ｉに示す如く、平行な２個
の素片A1，A2を1/2λ隔てて配置し、素片に平行
なバイアス磁界HBをかけ各々の磁気抵抗をR+，
R2とすれば、 R1＝ρ1sin2θ（ｘ）＋ρcos2θ（ｘ） (1) R2＝ρ1sin2θ（ｘ＋λ／４） ＋ρcos2θ（ｘ＋λ／４） (2) 素片A1，A2の両端子ａ，ｃに一定電圧V0を印
加する時、その共通端子ｂにおける電圧変動Ｖ
（ｘ）とすれば、Ｖ（ｘ）＝V0（R1−R2）／（R2＋
R1）で、これがヘツドからの出力であるから、
上記R1，R2として上記(1)及び(2)式を代入すれば
下式が得られる。
と、例えば、第１９図ｉに示す如く、平行な２個
の素片A1，A2を1/2λ隔てて配置し、素片に平行
なバイアス磁界HBをかけ各々の磁気抵抗をR+，
R2とすれば、 R1＝ρ1sin2θ（ｘ）＋ρcos2θ（ｘ） (1) R2＝ρ1sin2θ（ｘ＋λ／４） ＋ρcos2θ（ｘ＋λ／４） (2) 素片A1，A2の両端子ａ，ｃに一定電圧V0を印
加する時、その共通端子ｂにおける電圧変動Ｖ
（ｘ）とすれば、Ｖ（ｘ）＝V0（R1−R2）／（R2＋
R1）で、これがヘツドからの出力であるから、
上記R1，R2として上記(1)及び(2)式を代入すれば
下式が得られる。
Ｖ（ｘ）＝−Δρr2V0／（2ρ＋ρ0r2）co
s4π／λｘ×｛１＋ρ1r4／４（ρ＋ρ0r2）sin24π
／λx-1｝(3) 但し2ρ0＝ρ＋ρ1、Δρ＝ρ−ρ1、ｒ＝ｓ／
Ｂで、ρ、ρ1は素片の固有磁気抵抗、Ｂはバイ
アス磁界HSの絶対値、ｓは磁気スケールに関す
る定数である。
s4π／λｘ×｛１＋ρ1r4／４（ρ＋ρ0r2）sin24π
／λx-1｝(3) 但し2ρ0＝ρ＋ρ1、Δρ＝ρ−ρ1、ｒ＝ｓ／
Ｂで、ρ、ρ1は素片の固有磁気抵抗、Ｂはバイ
アス磁界HSの絶対値、ｓは磁気スケールに関す
る定数である。
次に第１９図に示す如く素片A1，A2の間隔
がλ／２で、素片に対し45゜の方向にバイアス磁
界HBをかけたと場合、A1，A2の磁気抵抗R1，R2
は R1＝ρ1sin2θ（ｘ）＋ρcos2θ（ｘ） (4) R2＝ρ1sin2θ（ｘ＋λ／２） ＋ρcos2θ（ｘ＋λ／２） (5) で、電圧変動Ｖ（ｘ）は Ｖ（ｘ）＝V0R1−R2／R1＋R2のR1，R2として上記(4)及
び (5)式を代入すれば下記のようになる。
がλ／２で、素片に対し45゜の方向にバイアス磁
界HBをかけたと場合、A1，A2の磁気抵抗R1，R2
は R1＝ρ1sin2θ（ｘ）＋ρcos2θ（ｘ） (4) R2＝ρ1sin2θ（ｘ＋λ／２） ＋ρcos2θ（ｘ＋λ／２） (5) で、電圧変動Ｖ（ｘ）は Ｖ（ｘ）＝V0R1−R2／R1＋R2のR1，R2として上記(4)及
び (5)式を代入すれば下記のようになる。
Ｖ（ｘ）＝ΔρV0／2ρ0sin2π／λｘ×（１
＋Δρr2／4ρ0sin22π／λｘ＋ρ1r2／4ρ0sin42π／
λｘ）-1(6) 上記(3)及び(6)式から明らかな如く、前記(ハ)及び
(ホ)の方式による素片A1，A2から得られる出力Ｖ
（ｘ）は夫々波長λ／２、λの周期関数であり、
特に(3)式は同一波長のスケールを用いながら、周
期としては半波長と等価の出力が得られることを
示しており、実用上極めて有効であるのが分か
る。
＋Δρr2／4ρ0sin22π／λｘ＋ρ1r2／4ρ0sin42π／
λｘ）-1(6) 上記(3)及び(6)式から明らかな如く、前記(ハ)及び
(ホ)の方式による素片A1，A2から得られる出力Ｖ
（ｘ）は夫々波長λ／２、λの周期関数であり、
特に(3)式は同一波長のスケールを用いながら、周
期としては半波長と等価の出力が得られることを
示しており、実用上極めて有効であるのが分か
る。
以下上述した構成に従つた図面に示す本発明装
置の各実施例を説明する。
置の各実施例を説明する。
第４図は各素片間隔をλ／２に形成した素片
７，７′、検出素子８，８′から成る本発明装置の
実施例で、これら検出素子８，８′はその面が磁
気スケールの磁気格子面９と平行に対向せしめら
れ、素片方向にバイアス磁場HBを与えてある。
なおａ，a′，ｃ，c′は電流端子、ｂ，b′は出力端
子、１０，１０′は電流路である。
７，７′、検出素子８，８′から成る本発明装置の
実施例で、これら検出素子８，８′はその面が磁
気スケールの磁気格子面９と平行に対向せしめら
れ、素片方向にバイアス磁場HBを与えてある。
なおａ，a′，ｃ，c′は電流端子、ｂ，b′は出力端
子、１０，１０′は電流路である。
このような素子構成では磁気スケールの波長λ
に対して倍周波出力が得られるので、相差90゜の
２相出力を得るには図示の如く２つの検出素子
８，８′を（ｍ／２＋1/8）λの間隔で配置すれば
よい。
に対して倍周波出力が得られるので、相差90゜の
２相出力を得るには図示の如く２つの検出素子
８，８′を（ｍ／２＋1/8）λの間隔で配置すれば
よい。
本装置は特にバイアス磁場HBに対比して磁気
スケールの信号磁場が十分に大きい場合に有効で
ある。
スケールの信号磁場が十分に大きい場合に有効で
ある。
第５図の実施例は素片間隔をλとして配列し、
素片７，７′に対して略45゜の方向にバイアス磁場
HBを与えている。そして検出素子８，８′の２個
の構成要素１１，１１′及び１２，１２′は90゜（＝
λ／４）の位相差を成す配置で、そして１１と１
２及び１１′と１２′は180゜（＝λ／２）の位相差
を成す配置で出力端子ｂ，b′に接続されている。
素片７，７′に対して略45゜の方向にバイアス磁場
HBを与えている。そして検出素子８，８′の２個
の構成要素１１，１１′及び１２，１２′は90゜（＝
λ／４）の位相差を成す配置で、そして１１と１
２及び１１′と１２′は180゜（＝λ／２）の位相差
を成す配置で出力端子ｂ，b′に接続されている。
このような素子構成では磁気スケールの波長周
波と同じ周波数出力が得られるので、相差90゜の
２相出力を得るには２つの検出素子８，８′を
（ｍ／２＋1/4）λの間隔（図示の場合はｍ＝Ｏ）
で配置すればよい。
波と同じ周波数出力が得られるので、相差90゜の
２相出力を得るには２つの検出素子８，８′を
（ｍ／２＋1/4）λの間隔（図示の場合はｍ＝Ｏ）
で配置すればよい。
本装置においては、特に磁気スケールの信号磁
場が零の位置で、検出素子の各要素抵抗が略等し
くなるように形成しておくと、後述する零交差検
出位置が安定的に決定しうる。
場が零の位置で、検出素子の各要素抵抗が略等し
くなるように形成しておくと、後述する零交差検
出位置が安定的に決定しうる。
第６図の実施例は第５図の変形例で、検出素子
８，８′の各構成要素１１，１１′，１２，１２′
に与える45゜方向のバイアス磁場を互いに逆向き
（HB、−HB）にして、磁気スケールの位相に対し
てλ／２の位相差を設けたこと等価になるように
している。
８，８′の各構成要素１１，１１′，１２，１２′
に与える45゜方向のバイアス磁場を互いに逆向き
（HB、−HB）にして、磁気スケールの位相に対し
てλ／２の位相差を設けたこと等価になるように
している。
第７図の実施例は磁気スケールを２トラツク構
成１３，１３′とし、２相出力を得るのに所定の
相差｛（ｍ／２＋1/8）λ又はバイアス磁場HBと
なす角θ＝45゜では（ｍ／２＋1/2）λ｝を設けた
もので、２つの検出素子８，８′は同相に配列さ
れている。
成１３，１３′とし、２相出力を得るのに所定の
相差｛（ｍ／２＋1/8）λ又はバイアス磁場HBと
なす角θ＝45゜では（ｍ／２＋1/2）λ｝を設けた
もので、２つの検出素子８，８′は同相に配列さ
れている。
第８図の実施例は検出素子８，８′を構成する
素片７，７′をジグザグ状に配列している。但し
短波長の磁気スケール信号を読み取ることを目的
とする検出素子では、通常図示の如く２〜４本位
のジグザグ数が適当である。
素片７，７′をジグザグ状に配列している。但し
短波長の磁気スケール信号を読み取ることを目的
とする検出素子では、通常図示の如く２〜４本位
のジグザグ数が適当である。
なお上述の各実施例は検出装置と磁気スケール
間の相対的運動の方向弁別と検出信号の内挿とを
目的として２相出力を得る場合についての素子構
成を例示した。内挿度を高めるために更に多相の
出力を得よようとする場合にも本発明装置の検出
素子構成を適用できることは言うまでもない。
間の相対的運動の方向弁別と検出信号の内挿とを
目的として２相出力を得る場合についての素子構
成を例示した。内挿度を高めるために更に多相の
出力を得よようとする場合にも本発明装置の検出
素子構成を適用できることは言うまでもない。
例えば60゜の相差で３相出力を得ると、1/12内
挿が容易にできることは特公昭48−2258号公報に
開示されているように公知である。このような出
力を得るには第１０図に示すように３個の検出素
子８，８′及び８″を相差（ｍ／２＋1/6）λで配
置すればよい。但し同図の実施例ではｍ＝０であ
る。
挿が容易にできることは特公昭48−2258号公報に
開示されているように公知である。このような出
力を得るには第１０図に示すように３個の検出素
子８，８′及び８″を相差（ｍ／２＋1/6）λで配
置すればよい。但し同図の実施例ではｍ＝０であ
る。
次に第４図乃至第９図に示した各実施例では磁
気スケールとして横磁界（長手方向）記録の磁気
格子から成るものを使用するとした。
気スケールとして横磁界（長手方向）記録の磁気
格子から成るものを使用するとした。
しかし第１０図に示すように縦磁界記録の磁気
格子１５から成る磁気スケールを使用しても、そ
の面磁界は検出素子を駆動するのに有効な信号磁
界成分HSが含まれているので、本発明の検出素
子を提供することができる。第１０図の実施例で
は後述する磁気スケール信号検出法との関連で1/
１６内挿法に好適な４素子構成８〜８をとつてい
る。
格子１５から成る磁気スケールを使用しても、そ
の面磁界は検出素子を駆動するのに有効な信号磁
界成分HSが含まれているので、本発明の検出素
子を提供することができる。第１０図の実施例で
は後述する磁気スケール信号検出法との関連で1/
１６内挿法に好適な４素子構成８〜８をとつてい
る。
また本発明の素子構成は回転型磁気スケールに
対しても適用することができる。例えば第１１図
に略示するように回転型磁気スケール１６の回転
中心に対して等角度に配置される磁気格子１７の
位相に対応させて、前述した本発明の構成による
検出素子８，８′を配設し、所定角度θのバイア
ス磁界HBを与えることにより、回転角に応じた
た磁気スケール信号を検出することができる。
対しても適用することができる。例えば第１１図
に略示するように回転型磁気スケール１６の回転
中心に対して等角度に配置される磁気格子１７の
位相に対応させて、前述した本発明の構成による
検出素子８，８′を配設し、所定角度θのバイア
ス磁界HBを与えることにより、回転角に応じた
た磁気スケール信号を検出することができる。
さて本発明装置によつて得られた検出信号をゼ
ロクロス検出方式で処理し、所定のパルス列信号
を得るに当つては、以下に構成的に３つの分類し
た内挿弁別方法を採りうる。
ロクロス検出方式で処理し、所定のパルス列信号
を得るに当つては、以下に構成的に３つの分類し
た内挿弁別方法を採りうる。
(a) 検出信号出力を互いに加減算して多相信号を
得て内挿を高める方法。
得て内挿を高める方法。
(b) 検出素子を多相に構成し、直接的に多相信号
を得て内挿を高める方法。
を得て内挿を高める方法。
(c) (a)と(b)の方法の組み合わせで多相信号を得て
内挿を高める方法。
内挿を高める方法。
(1) まず1/8内挿法について説明するが、この場
合検出信号としては正弦波、三角波又はこれと
類似の波形の検出信号であれば、以下の内挿弁
別法を適用できる。
合検出信号としては正弦波、三角波又はこれと
類似の波形の検出信号であれば、以下の内挿弁
別法を適用できる。
(a) 検出素子からの検出信号が磁気格子と同じ
波長周波数の場合（第５図の実施例参照）に
ついて考えると、第１２図(a)に示すように相
差90゜の２つの検出信号出力Ａ，Ｂが得られ
る。なお説明を簡単にするため出力Ａ，Ｂの
波形は三角波で示した。
波長周波数の場合（第５図の実施例参照）に
ついて考えると、第１２図(a)に示すように相
差90゜の２つの検出信号出力Ａ，Ｂが得られ
る。なお説明を簡単にするため出力Ａ，Ｂの
波形は三角波で示した。
この信号出力を第１３図に示す如く加算器
１８及び減算器１９に与えて加減算して同図
(b)に示すように上記信号出力とは45゜の相差
を有し、かつ互いに90゜の相差を有する加減
算信号Ａ＋Ｂ、Ａ−Ｂを作る。
１８及び減算器１９に与えて加減算して同図
(b)に示すように上記信号出力とは45゜の相差
を有し、かつ互いに90゜の相差を有する加減
算信号Ａ＋Ｂ、Ａ−Ｂを作る。
これら４つの信号出力は45゜の相差を伴つ
て現れることになり、これらをシユミツト回
路２０を通すと、第１２図ｃ〜ｆの短形波信
号となる。更にこの矩形波信号を微分回路２
１に通すと、同図ｇ〜ｊで示すような検出方
向によつて正負に反転するパルス列が得られ
る。
て現れることになり、これらをシユミツト回
路２０を通すと、第１２図ｃ〜ｆの短形波信
号となる。更にこの矩形波信号を微分回路２
１に通すと、同図ｇ〜ｊで示すような検出方
向によつて正負に反転するパルス列が得られ
る。
各シユミツト回路の２つの出力端子２２に
は、互いに逆位相の出力が生ずる。この各出
力信号を微分回路の次段の各アンドゲート回
路２３，２４のゲート開閉信号を利用する
と、前記微分出力から、＋ｘ方向に移動する
場合には第１２図ｋに示すパルス列信号を、
また−ｘ方向に移動する場合には同図１に示
すパルス列信号を、各アンドゲート回路の出
力に得ることができる。
は、互いに逆位相の出力が生ずる。この各出
力信号を微分回路の次段の各アンドゲート回
路２３，２４のゲート開閉信号を利用する
と、前記微分出力から、＋ｘ方向に移動する
場合には第１２図ｋに示すパルス列信号を、
また−ｘ方向に移動する場合には同図１に示
すパルス列信号を、各アンドゲート回路の出
力に得ることができる。
従つて上記パルス列信号を可逆カウンタ２
５でカウントさせることにより移動量を検知
することができる。
５でカウントさせることにより移動量を検知
することができる。
上述した(a)項の方法に対し(b)項の方法によれば
下記のようになる。
下記のようになる。
(b) 前記した相差が45゜の４つの検出素子を用
いると、次の信号出力が得られる。
いると、次の信号出力が得られる。
VAEsin（nλ＋θ）
VB＝Esin（nλ＋θ−π／４）
VC＝Esin（nλ＋θ−π／２）
VD＝Esin（nλ＋θ−3π／４）
この４つの信号出力の説明を簡単にするた
め三角波で示すと第１４図ａのＡ〜Ｄで表わ
され、これらをシユミツト回路に通すと同図
ｂ〜ｅで示す矩形波信号となる。これは第１
２図の矩形波信号ｃ〜ｆに対応するもので、
以後の処理は第１２図及び１３図で示した方
法をそのまま適用できる。
め三角波で示すと第１４図ａのＡ〜Ｄで表わ
され、これらをシユミツト回路に通すと同図
ｂ〜ｅで示す矩形波信号となる。これは第１
２図の矩形波信号ｃ〜ｆに対応するもので、
以後の処理は第１２図及び１３図で示した方
法をそのまま適用できる。
かくして得られた出力信号は磁気スケール
に対する検出素子の移動方向を弁別し、かつ
磁気格子の一波長を８分割したデイジタル信
号となつている。
に対する検出素子の移動方向を弁別し、かつ
磁気格子の一波長を８分割したデイジタル信
号となつている。
(2) 次に1/16内挿方について説明する。
(a) 第１５図ａに示す如く相差45゜の４つの信
号出力を得るべく検出素子を用意する。そし
てこれら信号出力を加減算して上記信号出力
とは22.5゜の相差があり、かつ互いに45゜の相
差を有する同図ｂに示す４つの加減算信号を
作る。このようにして相差22.5゜の８相信号
が得られるので、第１４図ｃ〜ｒに示すよう
に前述の信号処理と同様な信号処理を施して
磁気格子の一波長を16分割した同図ｓ，s′に
示す内挿信号を得る。
号出力を得るべく検出素子を用意する。そし
てこれら信号出力を加減算して上記信号出力
とは22.5゜の相差があり、かつ互いに45゜の相
差を有する同図ｂに示す４つの加減算信号を
作る。このようにして相差22.5゜の８相信号
が得られるので、第１４図ｃ〜ｒに示すよう
に前述の信号処理と同様な信号処理を施して
磁気格子の一波長を16分割した同図ｓ，s′に
示す内挿信号を得る。
(b) ８個の検出素子を所定の相差で配置して第
１６図ａに示す相差22.5゜の８相の検出信号
を直接得る。この内挿法によると検出素子数
が増えるが、内挿信号がゼロクロス点から続
み出されるために、磁気格子のピツチを精確
に形成しておくことにより、高精度の内挿が
実現でき、また加減算回路が不要なので、回
路構成も簡単化される。
１６図ａに示す相差22.5゜の８相の検出信号
を直接得る。この内挿法によると検出素子数
が増えるが、内挿信号がゼロクロス点から続
み出されるために、磁気格子のピツチを精確
に形成しておくことにより、高精度の内挿が
実現でき、また加減算回路が不要なので、回
路構成も簡単化される。
第１６図ａの信号出力はシユミツト回路を
通すことにより同図ｂ〜ｉに示す矩形波信号
となるが、これは第１５図で示したものと同
一であり、前述と同様に同図ｊ〜ｇに示すよ
うな信号処理を施して1/16の内挿信号（同図
ｒ）が得られる。
通すことにより同図ｂ〜ｉに示す矩形波信号
となるが、これは第１５図で示したものと同
一であり、前述と同様に同図ｊ〜ｇに示すよ
うな信号処理を施して1/16の内挿信号（同図
ｒ）が得られる。
(c) 1/8内挿手段を２組使用して1/16内挿を構
成しうる。例えば第１２図ａ，ｂに示す信号
出力を22.5゜の相差でシフトした状態のもう
１組の信号出力を得ることにより全体として
16分割した内挿信号を作る方法である。
成しうる。例えば第１２図ａ，ｂに示す信号
出力を22.5゜の相差でシフトした状態のもう
１組の信号出力を得ることにより全体として
16分割した内挿信号を作る方法である。
(A)信号 VA＝E1sin(nλ+0)
(B)信号 VB＝E1sin(nλ+θ-π/2)
(A)＋(B)信号 VA+B＝E2sin(nλ+θ-π/4)
(A)−(B)信号 VA-B＝E2sin(nλ+θ+π/4)
(C)信号 VC＝E1sin(nλ+θ-π/8)
(D)信号 VD＝E1sin(nλ+θ-5π/8)
(C)＋(D)信号 VC+D＝E2sin(nλ+θ-3π/8)
(C)−(D)信号 VC-D＝E2sin(nλ+θ+π/8)
この内挿方法は前述の(a)項の内挿方法（第
１５図）に比較して検出素子からの信号出力
の相差、従つて検出素子の配置間隔は異なる
が、８相の信号出力として見たときには等価
とみなすことができる。
１５図）に比較して検出素子からの信号出力
の相差、従つて検出素子の配置間隔は異なる
が、８相の信号出力として見たときには等価
とみなすことができる。
なお第１７図ａ，ｂに実際の検出素子の回
路構成を例示する。同図に示すように駆動電
源端子或いは接地端子等を各素子毎に共通化
することができる。従つて検出素子８，８′
の端子数を第１８図で略示するように薄膜形
成上で削減することが可能である。
路構成を例示する。同図に示すように駆動電
源端子或いは接地端子等を各素子毎に共通化
することができる。従つて検出素子８，８′
の端子数を第１８図で略示するように薄膜形
成上で削減することが可能である。
以上説明した所から明らかなように、本発明に
よれば各強磁体素片が磁気格子のピツチに対した
間隔で並列的に配列されているので、より短いピ
ツチの磁気スケールの信号検出を実現することが
できるようになり、また検出素子の面とスケール
の面とを平行に対向させているので、両者のクリ
アランスを短くでき、かつバイアス磁界の印加に
よりヒステリシスが抑制され、しかも簡易な検出
回路の適用が可能で、安価なデイジタルスケール
を提供しうる。
よれば各強磁体素片が磁気格子のピツチに対した
間隔で並列的に配列されているので、より短いピ
ツチの磁気スケールの信号検出を実現することが
できるようになり、また検出素子の面とスケール
の面とを平行に対向させているので、両者のクリ
アランスを短くでき、かつバイアス磁界の印加に
よりヒステリシスが抑制され、しかも簡易な検出
回路の適用が可能で、安価なデイジタルスケール
を提供しうる。
第１図乃至第３図は夫々従来の検出素子と磁気
スケールとの関係を示す図、第４図乃至第１１図
は夫々本発明の各実施例の構成を示す概略図、第
１２図ａ乃至ｌは1/8内挿法の１つの方法を説明
するための波形図、第１３図は1/8内挿回路を示
すブロツク図、第１４図ａ〜ｅは1/8内挿の他の
方法を説明するための波形図、第１５図ａ〜s′は
１／１６内挿の１つの方法を説明するための波形図、
第１６図ａ〜ｒは1/16内挿の他の方法を説明する
ための波形図、第１７図ａ，ｂ及び第１８図ａ，
ｂは実際の検出素子の回路構成を例示する図、第
１９図及びは本発明の動作原理を説明するた
めの図である。 ７，７′……素片、８，８′……検出素子、９…
…磁気格子面。
スケールとの関係を示す図、第４図乃至第１１図
は夫々本発明の各実施例の構成を示す概略図、第
１２図ａ乃至ｌは1/8内挿法の１つの方法を説明
するための波形図、第１３図は1/8内挿回路を示
すブロツク図、第１４図ａ〜ｅは1/8内挿の他の
方法を説明するための波形図、第１５図ａ〜s′は
１／１６内挿の１つの方法を説明するための波形図、
第１６図ａ〜ｒは1/16内挿の他の方法を説明する
ための波形図、第１７図ａ，ｂ及び第１８図ａ，
ｂは実際の検出素子の回路構成を例示する図、第
１９図及びは本発明の動作原理を説明するた
めの図である。 ７，７′……素片、８，８′……検出素子、９…
…磁気格子面。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 磁気スケールの磁気格子のピツチλに対応す
る所定の距離を隔てて磁気抵抗の異方性効果を有
する複数の強磁性体素片を略平行に配列し、該各
素片を電流路で直列に接続して構成される検出素
子において、この検出素子は２個の構成要素を以
つて形成され、該構成要素の一端を直列的に接続
しこの構成要素の一端の接続部に出力端子を設け
ると共に、上記２個の構成要素の他端に電流端子
を設け、上記検出素子の面と、磁気格子面と面対
向させて磁気信号を検出する装置において、上記
２個の構成要素は 略ｎλ／２、略（ｎ／２＋１／２）λ又は略（ｎ／２
＋１／４） λの間隔（ｎは整数）を離して配列されかつ上記
各素片と略平行に、もしくは各素片と略45゜方向
にバイアス磁界を印加したことを特徴とする磁気
スケール信号検出装置。 ２ 上記検出素子を所定の距離を隔てて複数個並
設したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の磁気スケール信号検出装置。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13281078A JPS5559314A (en) | 1978-10-27 | 1978-10-27 | Magnetic scale signal detector |
| CA000338175A CA1140234A (en) | 1978-10-27 | 1979-10-23 | Magnetoresistive displacement sensor and signal processing circuits therefor |
| GB7937101A GB2034053B (en) | 1978-10-27 | 1979-10-25 | Magneto resistive displacement sensors |
| DE19792943369 DE2943369A1 (de) | 1978-10-27 | 1979-10-26 | Magnetwiderstand-verschiebungsfuehler sowie signalverarbeitungsschaltung |
| CH9649/79A CH659323A5 (de) | 1978-10-27 | 1979-10-26 | Messwandler mit einem feldplatten-verschiebungsfuehler und mit einem magnetischen gitter. |
| SE7908903A SE455732B (sv) | 1978-10-27 | 1979-10-26 | Magnetoresistiv forskjutningsgivare |
| IT26851/79A IT1124694B (it) | 1978-10-27 | 1979-10-26 | Trasduttore sensore di spostamento magnetoresistivo |
| NL7907932A NL190968C (nl) | 1978-10-27 | 1979-10-29 | Magnetoresistieve verplaatsingssensor. |
| US06/368,504 US4429276A (en) | 1978-10-27 | 1982-04-15 | Magnetoresistive displacement sensor and signal reprocessing circuits therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13281078A JPS5559314A (en) | 1978-10-27 | 1978-10-27 | Magnetic scale signal detector |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP893484A Division JPS6035215A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | 磁気スケ−ル信号検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5559314A JPS5559314A (en) | 1980-05-02 |
| JPH0145008B2 true JPH0145008B2 (ja) | 1989-10-02 |
Family
ID=15090102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13281078A Granted JPS5559314A (en) | 1978-10-27 | 1978-10-27 | Magnetic scale signal detector |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4429276A (ja) |
| JP (1) | JPS5559314A (ja) |
| CA (1) | CA1140234A (ja) |
| CH (1) | CH659323A5 (ja) |
| DE (1) | DE2943369A1 (ja) |
| GB (1) | GB2034053B (ja) |
| IT (1) | IT1124694B (ja) |
| NL (1) | NL190968C (ja) |
| SE (1) | SE455732B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0266102A2 (en) * | 1986-10-30 | 1988-05-04 | Pfizer Inc. | Quinoxalinone derivatives |
| US9417296B2 (en) | 2011-02-23 | 2016-08-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Magnetic sensor and manufacturing method thereof |
Families Citing this family (58)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3174569D1 (en) * | 1980-09-29 | 1986-06-12 | Hitachi Ltd | Rotation detecting means for a rotating body |
| IT1211140B (it) * | 1980-12-09 | 1989-09-29 | Sony Corp | Dispositivo commutatore a sensore magnetico. |
| FR2495764A1 (fr) * | 1980-12-10 | 1982-06-11 | Alpia Sa | Appareil de mesure d'elements de geometrie avec affichage |
| JPS57154014A (en) * | 1981-03-20 | 1982-09-22 | Hitachi Ltd | Magnetic rotary encoder |
| JPS57158512A (en) * | 1981-03-25 | 1982-09-30 | Sharp Corp | Magnetic linear encoder |
| JPS5827013A (ja) * | 1981-08-12 | 1983-02-17 | Hitachi Ltd | 測定用エンコ−ダ |
| DE3201005A1 (de) * | 1982-01-15 | 1983-07-28 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Einrichtung zur fehlerkorrektur bei positionsmesssystemen |
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