JPH03191820A - 磁気エンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の産業上の利用分野］ この発明は、自動機器などに使用されている磁気エンコ
ーダに関し、特に、限られた多極着磁極数を持つ磁気エ
ンコーダ磁極を使用して尚且つより多くの磁気エンコー
ダ信号を取り出すことを可能にし、しかも精度が良好で
且つバッテリー動作時に用いて好適な磁気エンコーダに
関し、ロータリタイプ、リニアタイプの何れの磁気エン
コーダにも用いることのできるものであるが、特に径の
比較的大きなロータリ形磁気エンコーダあるいはリニア
磁気エンコーダに適するものである。

［従来技術とその問題点コ 各種自動機器において位置決めを行う際、モタ等の回転
角などの移動量を計測し、これを電気信号に変換する手
段が必要とされる。この目的で、エンコーダと呼ばれる
装置が多用されている。

たとえば、ロータリ形のエンコーダについて説明すると
ロータリエンコーダは１回転にともなって発生するパル
ス数を計測するインクリメンタル形のものと、ロータに
記録したコードを読み取るアブソリュート形のものがあ
る。また、検出方式には、光学式のものと磁気式のもの
があるが、最近では、安価で信頼性に優れたインクリメ
ンタル形磁気式エンコーダが多用されるようになってき
た。

第１０図は、従来の一般的なロータリ磁気式エンコーダ
１の説明図で、外周にＮ極２Ｎ、Ｓ極２Ｓの磁極を交互
等間隔に微細ピッチで多極着磁した多極着磁体を構成す
る磁気エンコーダ磁極２を有するマグネットロータ３と
径方向の空隙４を介して対向する位置に磁気抵抗（効果
）素子（ＭＲセンサと言われている）５を対向配設して
形成している。なお、マグネットロータ３は、マグネッ
トにて形成した一体型のものであっても良く、適宜なロ
ータドラムの外周にマグネット層を塗布して形成したち
の何れのものであっても良い。

上記磁気エンコーダ磁極２のＮ極２Ｎ、Ｓ極２Ｓそれぞ
れの１磁極幅は、略λ（電気角で２πで表される幅に等
しい）幅で着磁されている。

また磁気抵抗素子５は２例えば強磁性体磁気抵抗効果素
子を用いるとして、先ず磁気エンコーダ１の原理を説明
するために、磁気抵抗素子５を構成する強磁性体薄膜で
形成された磁気抵抗効果を有する導体（磁気抵抗体）６
について第１１図を用いて説明する。

この導体６は１例えば、数千Ａ単位程度の厚みでＮｉ−
Ｃｏ系の金属薄膜（強磁性金属薄膜）をガラス等の基板
に真空蒸着やエツチング等の手段で形成することで上記
磁気抵抗素子らを形成できる。

導体６は、第１１図に示すように、これに流れる電流Ｉ
と磁束７どの方向が垂直となるように配設しておくと、
磁束７は、Ｎ極２ＮからＳ極２Ｓに向かう。

この導体６は、第１２図に示すように磁束７内において
横方向の磁束７Ｘによって、抵抗値の減少をきたす。尚
、７Ｙは、縦方向の磁束を示す。

このときの導体６の抵抗の変化率は、数％で。

磁気エンコーダ磁極２の一磁極の幅を略λとしたとき、
略λ／４及び略３λ／４の位置における時の導体６の抵
抗値をＲ１抵抗の変化値をΔｒとすると、磁極（２Ｎま
たは２Ｓ）と導体６の位相θ（−磁極幅２Ｎ、２Ｓをそ
れぞれ電気角で２πとしたときの位相θとする）におけ
る抵抗値Ｒ（θ）は。

Ｒ（θ）＝Ｒ−Δｒ−ｃｏｓθ　　（１）で表すことが
できる。

横方向の磁束７Ｘは１位相θ、導体６及び磁気エンコー
ダ磁極２の距離に関係し、導体６も、それに応じた抵抗
値Ｒをとる。

尚、磁気抵抗素子５の場合、ホール素子等の他の磁気セ
ンサと異なり、磁界中心（Ｎ極２Ｎ、Ｓ極２Ｓそれぞれ
の中間部のところの磁界状態）では、横方向の磁束が無
いため無磁界と同様に出力信号が変化しないという特徴
がある。

上記した１本の導体６を有する磁気抵抗素子５では、実
用的ではないので、従来においては、第１３図に示すよ
うに２つのく実際には折り返しの導体があるため４本の
導体になる）導体６ａ。

６ａ’を略λ／２磁極幅離した位置に設けて磁気抵抗素
子５°を形成している。

このように形成された磁気抵抗素子５”における導体６
ａ、６ａ’の形成すべき条件は、コ字状の導体６ａと６
ａ’が、互いに略λ／２磁極幅位相が射れた位置で逆位
相となるように形成されることである。導体６ａの他端
と導体６ａ”の一端が共通接続され、その中間を中点出
力端子用導電体１２い接続している。導体６ａの一端は
、端子用導電体１３を介して電源電池１４の正側に接続
し、導体６；ｌ′の他端は１端子用導電体１５を介して
−Ｅ源電池１６の負側に接続している。電源電池１４の
負側と電源電池１６の正側との接続点１７と出力端子用
導電体１２とから、出力端子１８−２．１８−１を取り
出している。

かかる磁気抵抗素子５゛によると、これらの導体６ａ、
６ａ’がマグネッＩ・ロータ３の磁気エンコータ磁極２
面に平行な磁界に感応して抵抗を減する。

この磁界成分は、マグネットロータ３の磁気エンコーダ
磁極２の磁極境界部で大きく、磁極中心部ではＯである
ので、略λ／２磁極幅位相が異なる位置に設けられた導
体６ａ、６ａ’は、マグネットロータ３の回転に伴いて
極性が変化する為に、中点の電位がＯを横切る回数を出
力端子１８−１．１８−２から取り出してカウントする
ことにより、ロータの回転数を計測できる。

ところで、上記構成の磁気抵抗素子５′の導体６ａ、６
ａ’によると１マグネツトロータ３の回転に伴う中点電
位の変化は、第１４図に示すような幅の狭い出力信号波
形２２．２２“となる場合が多い。これは、磁極ピッチ
に比べてマグネッｌ−ロータ３と磁気抵抗素子５″の間
隔が短い場合に特に顕著に現れる。

このように電位がゼロに近い部分の多い幅の短い波形の
ゼロを横切る点の計測は、基準電圧の変動によって、特
にデジタル信号になおす場合には、誤差を含み易く、ま
たノイズによる誤動作を招きやずいという問題点があっ
た６ 上記した磁気抵抗素子５′によっては、Ａ相及びＢ相の
磁気エンコーダ信号を得ることができないので、上記し
た磁気抵抗素子５′を第１５図に示すようにもう１個用
いて、これを略λ／４磁極の間隔をおいて配設し、該１
個追加した磁気抵抗素子５゛は、上記導体６ａ、６ａ’
に対応する導体を６ｂ、６ｂ’　とし、これら４つの導
体６　ａ　。

６ａ’　、６ｂ、６ｂ’を利用してＡ相用及びＢ相用の
２相の磁気エンコーダ信号を得るようにしているに の２つの磁気抵抗素子５′は、Ａ相の磁気エンコーダ信
号を得るために２つの導体６ａ６ａ’　と、Ｂ相の磁気
エンコーダ信号を得るために導体６ｂ　　６ｂ’で形成
したものとなっており、導体６ａ７と６ａ′は、互いに
逆位相となっており、：ｉ、た導体６ｂと６ｂ’　も、
互いに逆位相となるように、導体６ａと６ｂ、及び６ａ
　と６ｔ）′　とは、互いに略λ／４幅位相をずらして
形成されている。

このように形成された２つの磁気抵抗素子５からの２相
の磁気エンコーダ信号を処理する回路としては１例えば
、第１６図の方法がある。

この第１６図に示す２個の磁気抵抗素子５　からなる磁
気エンコーダ信号処理回路８は、抵抗器９−１．・・・
、９−４により、ブリッジを構成して抵抗変化を電圧変
化に変換し、コンパレータ１０−１．１０−２により、
第１７図（ａ）。

（ｂ）に示すような略９０”　　（略λ／４磁極幅）位
相が異なる２つの矩形波の磁気エンコーダ信号１１１．
１ｉ２を得ることができるようにしている。

この矩形波の磁気エンコーダ信号１１−１゜１１−２を
カウンタによって計数すれば、磁気エンコーダの回転角
を計測できる。

上記第１６図に示した磁気抵抗素子５゛を用いた磁気エ
ンコーダ信号処理回路８は、磁気抵抗素子５′の導体６
ａと６ａ’　、６ｂと６ｂ’の接続点の中点電位の出力
電圧を磁気エンコーダ信号出力として利用したものであ
る。

上記した磁気抵抗素子５′を用いた磁気エンコーダでは
、上記のように磁気抵抗素子５′からの出力波形がゼロ
レベルを横切る点を計測する場合は、基準電圧の変動に
よって、特に上記出力波形をデジタル信号になおす場合
に誤差を含み易く、またノイズによる誤動作を招きやす
いという問題点があり、精度の良い磁気エンコーダ信号
を得ることができなかった。

上記の問題点を解決する方法について１本願発明者は種
々の検討を行ったが、略々均一な幅で。

交互に多数の磁極（多極着磁体。上記磁気エンコーダ磁
８ｉｉ２が該当する）が設けられたマグネットロータと
、これに対向配置する磁気抵抗素子からなる磁気エンコ
ーダにおいて、磁気抵抗素子が上記多極磁極体の略λ磁
極幅に渡って順次連続して櫛歯状等に形成された磁気抵
抗効果を有する導体群によって構成され、該磁気抵抗効
果を有する導体群の中点に出力端子を設け、該出力端子
から磁気エンコーダ出力を得ることにより、矩形波（或
は台形波）に近い良好な信号が出力されることを見い出
し１本発明をなす動機に至った。

磁気抵抗素子として、略λ磁極幅に渡る磁気抵抗効果を
有する導体群を一様に隣接配置して設ければ、これによ
る磁気抵抗素子の面積の増加は殆ど無く、これによるコ
ストの上昇、形状の大型化等の悪影響も殆どない。

このことを以下に第１８図を用いて説明する。

第１８図は第１０図に示した磁気エンコーダに用いる磁
気抵抗素子１９の説明図で、この磁気抵抗素子１９では
、Ａ相用の磁気抵抗素子１９ＡとＢ相用の磁気抵抗素子
１９Ｂとで、Ａ相及びＢ相の磁気エンコーダ信号が得ら
れるように構成したものを描いている。

磁気抵抗素子１９は、Ａ相の磁気エンコーダ信号から略
λ／′４磁極幅位相がずれたＢ相の磁気エンコーダ信号
を得ることができるように、複数の順次隣接して形成さ
れた櫛歯状の磁気抵抗効果を有する直線状の導体２０群
からなる人相用の磁気抵抗素子と、同じく複数の順次隣
接して形成された櫛歯状の磁気抵抗効果を有する直線状
の導体２０群からなるＢ相用の磁気抵抗素子１９ＢをＡ
相用の磁気抵抗素子１９Ａから略（λ十λ／４）幅位相
がずれた点線で示すガラス基板等の絶縁基板２５位置に
上記したような適宜な手段によって形成している。

磁気抵抗素子１９を構成するＡ相用の磁気抵抗素子１９
Ａは、磁気エンコーダ磁極２（第１０図参照）の略一磁
極幅λに渡って順次隣接して磁気抵抗効果を有する櫛歯
状に形成された複数の導体２０群で形成され、略λ磁極
幅の範囲に渡って形成した導体２０群を２分する磁気エ
ンコーダ磁極２の回転方向から見た中心に設けられた位
置の導体部２０”位置から、中点出力端子用導電体１２
Ａを取り出すようにしている。該出力端子用導体導電体
１２Ａにより２分された図面に於いて左半分即ち、略λ
／７２幅の範囲に渡って形成された導体２０群を磁気抵
抗素子エレメント２１Ａとし。

右半分即ち、略λ／２幅の範囲に渡って形成された導体
２０群を磁気抵抗素子エレメント２１Ａ′と表すことと
する。

また、磁気抵抗素子１９を構成するＢ相用の磁気抵抗素
子１９Ｂは、磁気エンコーダ磁極２（第１０図参照）の
略−λ磁極幅λに渡って順次隣接し磁気抵抗効果を有す
る櫛歯状に形成された複数の導体２０群で形成され、略
λ磁極幅の範囲に渡って形成した導体２０群を２分する
磁気エンコーダ磁極２の回転方向から見た中心に設けら
れた位置の導体部２０°位置から、中点出力端子用導電
体１２Ｂを取り出すようにしている。該出力端子用導体
導電体１２Ｂにより２分された図面に於いて左半分即ち
、略λ／２幅の範囲に渡って形成された導体２０群を磁
気抵抗素子エレメント２１Ｂとし、右半分即ち、略λ／
２幅の範囲に渡って形成された導体２０群を磁気抵抗素
子エレメント２１Ｂ′と表すこととする。

このようにすることによって、磁気エンコーダ磁極２の
略一磁極幅λに渡って、導体２０群からなる互いに略（
λ＋λ／４）磁極幅だけ位相がずれて形成された。Ａ相
用及びＢ相用の磁気抵抗素子エレメント２１Ａと２１Ａ
゛とからなる磁気抵抗素子１９Ａと、磁気抵抗素子エレ
メント２１Ｂと２１Ｂ′とからなる磁気抵抗素子１９Ｂ
それぞれを形成している。

また、上記のように構成することによって磁気抵抗素子
エレメント２１Ａと２１Ａ’、磁気抵抗素Ｅ’　２　］
、　Ｂと２１Ｂ°とは、互いに逆位相に形成されたもの
と同じになる。

人相用の磁気抵抗素子１９Ａは、磁気抵抗素子エレメン
ト２１Ａの他端の導体２０と磁気抵抗素子ニレメンｌ−
２１Ａ　’の一端の導体２０とを共通接続し、その接続
された中間を引き出して中点出力端子用導電体１２Ａに
接続している。磁気抵抗素子２１　Ａの一端の導体２０
は、端子用導電体１．３Ａを介して電源電池１．４　Ａ
の正側に接続し。

磁気抵抗素子２１Ａ′の他端の導体２０は、端子用導電
体１５Ａを介して電源電池１６Ａの負側に接続している
。電源電池］、　４　Ａの負側と電源電池１．６Ａの正
側との接続点１．７　Ａと中点出力端子用導電体１２Ａ
とから、Ａ相用磁気エンコーダ出力を取り出すための出
力端子１８Ａ−２，１８Ａ１を取り出しているや またＢ相用の磁気抵抗素子１９Ｂは、磁気抵抗素子エレ
メント２１Ｂの他端の導体２０と磁気抵抗素子エレメン
ト２１Ｂ°の一端の導体２０とを共通接続し、その接続
された中間を引き出して中点出力端子用導電体１２Ｂに
接続している。磁気抵抗素子ニレメン）−２１Ｂの一端
の導体２０は。

端子用導電体１３Ｂを介して電源電池１４Ｂの正側に接
続し、磁気抵抗素子エレメント２１Ｂ°の他端の導体２
０は、端子用導電体１５Ｂを介して電源電池１６Ｂの負
側に接続している。電源電池１４Ｂの負側と電源電池１
６Ｂの正側との接続点１７Ｂと中点出力端子用導電体１
２Ｂとから、Ｂ相用磁気エンコーダ出力を取り出すため
の出力端子１８Ｂ−２，１８Ｂ−１を取り出している。

かかる磁気抵抗素子１９によると、これらの磁気抵抗効
果を有する導体２０群は１例えば第１０図に示すマグネ
ットロータ３の磁気エンコーダ磁極２に平行な磁界に感
応して抵抗を減する。

この磁界成分は、マグネットロータ３の磁気ユンコーダ
磁極２の磁極境界部で大きく、磁極中心部ではＯである
ので、λの範囲に渡って形成された磁気抵抗素子１９Ａ
と１９Ｂは、マグネッｌ−ロータ３の回転に伴いて極性
が変化する為に、中点の電位が０を横切る回数を出力端
子１８Ａ−１と１８／１２，１８］１３−１と１８Ｂ−
２から磁気エンコーダ出力を取り出してカウントするこ
とによりロータの回転数を計測できる。

ところで、−ｈ記構成の磁気抵抗素子１９によると、マ
グネットロータ３の回転に伴う中点電位の変化は、磁気
抵抗素子１９Ａの磁気抵抗素子エレメント２　］、　Ａ
と２１Ａ’、磁気抵抗素子１９Ｂの磁気抵抗素子エレメ
ント２１Ｂと２１Ｂ′とがそれぞれ略λ／′２（ｎは０
以上の整数）磁極幅に渡って複数の導体２０群によって
形成されているために、当該磁気抵抗素子エレメント２
１Ａと２１Ａ’　　２１Ｂと２１Ｂ′によって、第１４
図に示したと同じような波形が略λ／′２幅の範囲に渡
って少しづつずらせなから重ね合わせたように位相がず
れた幅の狭い信号群からなる２つの出力信号波形が得ら
れると考えることができる。

従って、これら２つの複数の波形群からなる波形は、実
際には、積分された波形となるので２合成されたものと
なり、結果的には、中点の電位が台形波（若しくは矩形
波）の出力信号波形として出力端子１８Ａ−１と１８Ａ
−２，１，８Ｂ　−１と１８Ｂ−２から取り出すことが
できる。

かかる２つの出力信号波形によれば、第１４図に示した
幅の狭い一つの出力信号波形２２゜２２″と異なり、ゼ
ロに近い部分が少なくなるので、ゼロ電位を横切る点が
少なくなり、このゼロ点の計測は、基準電圧の変動によ
って誤差を含むことがなくなり、又ノイズも少なくなる
ため、ノイズ誤動作がなくなる。

上記のように磁気抵抗素子１．９　Ａと１．９　Ｂを略
（λ千λ／４）磁極幅位相をずらして形成しておくこと
で、第１６図に示す磁気エンコーダ信号処理回路８を用
いれば、第１７図（ａ）、（ｂ）に示すような略９０゛
　（略λ／４磁極幅）位相が異なる２つの矩形波の磁気
エンコーダ信号１１１．１１−２を得ることができる。

従って、これらの矩形波の磁気エンコーダ信号１１−１
．１１−２をカウンタによって計数すれば、磁気エンコ
ーダの回転角等を計測できる。

上記磁気抵抗素子１つを用いたインクリメンタル形磁気
エンコーダは、非常に有用なものである。

しかしなから、係る磁気抵抗素子１９を用いた場合には
、当該磁気抵抗素子１９が、Ａ相用及びＢ相用の磁気エ
ンコーダ信号を得るには、この磁気抵抗素子１９Ａと１
９Ｂを２個用いて互いに略（λ＋λ／４）磁極幅位相を
ずらせて配設しなければならず、磁気抵抗素子１つその
ものが大きくなり、当該磁気エンコーダが大型且つ高価
になる欠点があった。

特にかかる磁気抵抗素子１つを用いて複数相の磁気エン
コーダ信号を得ようとすると、複数個の磁気抵抗素子を
磁気エンコーダ磁極２の回転方向に沿って互いに重ねな
いように位相をずらせて配置しなければならないため、
複数個の磁気抵抗素子１９の幅が広くなり、マグネット
ロータ３によっては、そのロータ径の大きさの制限上、
配設できない欠点があった。また複相数の磁気エンコー
ダ信号を得るために、複数個を適宜な位相をずらせて配
置しなければならない事から、その位置決め配設が厄介
になる欠点を備えていた。

かかる欠点を解決するために、先に本発明者は更に次に
示す改良を試みた。

上記の問題点を解決する方法について１本願発明者等は
、先に特願昭６３−１５０３６１号（以下、先発明とい
う）にて開示しであるように。

略々均一な幅で、交互に多数の磁極（多極着磁体。上記
磁気エンコーダ磁極２が該当する）が設けられたマグネ
ットロータと、これに対向配置する磁気抵抗素子からな
る磁気エンコーダにおいて、第１の相及び第２の相の磁
気抵抗素子は略λ／２磁極幅の間隔をおいて略λ／４（
但し、λは多極着磁体の略一磁極の幅）磁極幅に渡って
磁気抵抗効果を有する複数の導体群によって構成された
第１及び第２の磁気抵抗素子エレメント群を設け、第１
の相及び第２の相の磁気抵抗素子それぞれの第１と第２
の磁気抵抗素子エレメント群の一端と他端との中点に出
力端子を設けて各相用の磁気エンコーダ信号を得るよう
にし、第１の相の磁気抵抗素子から上記多極着磁体の移
動方向に沿って略λ／２磁極幅位相がずれた位置に第２
の相の磁気抵抗素子を設けた磁気抵抗素子を構成するこ
とにより、第１８図に示す２相の磁気エンコーダのため
の磁気抵抗素子１９の欠点を解消した。

かかる改良した磁気抵抗素子を用いた磁気エンコーダに
よれば２幅を狭く構成できて尚且つ、磁気抵抗素子１９
同様に、磁気抵抗効果を有する導体群の中点の出力端子
から矩形波（或は台形波）に近い良好な磁気エンコーダ
出力を得ることができる。

かかる磁気抵抗素子は、これによる磁気抵抗素子の面積
の増加は殆ど無く、またこれによるコストの上昇、形状
の大型化等の悪影響も殆どないという利点がある。

なぜなら、この磁気抵抗素子１９は、従来の磁気抵抗素
子を略λ／′４磁極幅に渡って少しづつ位相をずらしな
から１重ね合わせて形成したものと考えることができる
。このような重ね合わせを行うと、第４図及び第５図に
示すと同様に出力波形は、矩形波（あるいは台形波）に
近づく。このような波形であれば、ゼロに近い期間が少
ないため、基準電圧の変動によるゼロクロス点の変化も
少なく、かかる波形をデジタル化した磁気エンコーダ信
号に直すのに都合良く、またノイズによる影響も少なく
、精度良好で信頼性の高い磁気エンコーダを得ることが
できる。

かかる磁気エンコーダについては１本発明の説明と重複
する部分があるので、その詳細は本発明の詳細な説明し
ていくが、これ以前の従来の磁気エンコーダの場合、高
分解能エンコーダを構成する為には、多極着磁体２［磁
気エンコーダ磁極、第１０図参照コのＮ極２Ｎ、Ｓ極２
Ｓの一磁極の幅の着磁ピッチを狭くしていくことに着目
していたわけである。しかし、小型高性能で且つ耐環境
性などを考慮した優れた磁気エンコーダを得ようとした
場合、多極着磁体２のＮ極２Ｎ、Ｓ極２Ｓの磁極の着磁
ピッチを狭くし過ぎると、各磁極の磁束密度が弱まって
しまい感度特性が悪くな９１種々の条件を満足する性能
の優れた高分解能磁気エンコーダを得ることができない
欠点があった。すなわち、多極着磁体２のＮ極２Ｎ、Ｓ
極２Ｓの磁極の着磁ピッチは狭いにこしたことはないが
、それは限度のあるものであった。

したがって１通常はｎ逓倍回路（ここでのｎは２以−ｈ
の整数）という電気的手段を用いて分解能を上げている
わけであるが、一般のｎ逓倍回路は、せいぜい４逓倍回
路が普通で、これ以上のｎ逓倍を許すと電気回路構成が
複雑になりすぎ、大型化Ｙ１つ高価になり１実用性の無
いものになる欠点を生じていた。

こうした欠点を解消するために４本件出願人は、先に特
願昭６２−９６４４号にて外径が僅かに４・へ−６ｃｍ
程度でありなから１数１０〜１００万パルスの高分解能
磁気エンコーダを開発した。

このような磁気エンコーダで、更に分解能を一トげよう
とすると、磁気エンコーダ磁極の着磁ピッチを非常に微
細にしていかなければならない。

なお、電気的な処理方法により上記のｎ逓倍回路を用い
ることも可能であるとしても、更に安価にするならば１
通常の４逓倍回路等を用いるのが得策である。また上記
のｎ逓倍回路を用いるとしても、より高分解能のものを
得たいとがの場合には、多極着磁体の外径とか長さが同
じである場合には、上記多極着磁体のＮ極、Ｓ極の着磁
ピッチを更に狭くする工夫が必要になる。

しかし２着磁ピッチを微細にすればするほど。

上記した問題点を伴うほか、その微細着磁が困難になり
、その製造が困難になるため、ロータ径等を拡大しなけ
ればならなかった。またエアギャップも磁極幅に応じて
狭くする必要があり、精度の高い軸受が必要であり、振
動等による破損の恐れが生じていた。

なお１分解能を上げようとすると、磁気エンコーダ磁極
の着磁ピッチを非常に微細にしていがなければならない
が１着磁ピッチを微細にすればするほど、磁気抵抗素子
の導体間の距離が短くなり、製作が困難で、一定品質の
ものを歩留まり良く、製造することが困難であった。

［発明か解決しようとする課Ｍ］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので。

表面に多極着磁した磁気エンコーダ磁極（多極着磁体）
を信頼性の維持が図れる幅で着磁し、且つ、磁気抵抗素
子の導体間の幅も信頼性を維持するために狭くする事無
く１例えば、ロータリ磁気エンコーダについて説明する
とマグネットロータに対向して矩形波（又は台形波）の
２相の出力信号が得られる信頼性の高い磁気抵抗素子を
２組周方向に位相をずらせて並べて４相とすることで。

信頼性の高い高分解能磁気エンコーダを極めて容易且つ
安価に得ることを課題になされたものである。

しかも、華に２組の磁気抵抗素子を多極着磁体の移動方
向に沿って単純に位相差をずらせて配設するのでなく１
例えば、ロータリ磁気エンコーダを例にすると、マグネ
ットロータは外径が制限されることが多いことに着目し
、矩形波（又は台形波）の出力信号が得られる信頼性の
高い２相の磁気抵抗素子を２組を周方向に大きな間隔を
もって位相をずらせて配設する事による製作上の厄介さ
を伴わずに、しかも２組の２相の磁気エンコーダ信号が
得られる磁気抵抗素子を配設するに充分な空きスペース
に組み込み配設できるように２組の磁気抵抗素子を周方
向に位相をずらせて４相配置としても、磁気抵抗素子の
幅を狭く形成でき。

従って、４相の高分解能磁気エンコーダを極めて容易且
つ安価に得ることを課題になされたものである。

［問題点を解決する手段］ 上記の問題点は略々均一な幅でＮ極、Ｓ極の磁極が多数
個設けられた多極磁極体と、該多極着磁体に対向配置さ
れる磁気抵抗素子とからなる磁気エンコーダであって、
下記■乃至■の構成要素からなる磁気抵抗素子を用いた
磁気エンコーダを提供することによって解決した。

構成要素■：各相の磁気抵抗素子は互いに略λ／２（但
し、λは多極着磁体の略一磁極の幅）磁極幅の間隔離れ
た位置に略λ／４磁極幅に渡って磁気抵抗効果を有する
複数の導体群によって構成されてた第１及び第２の磁気
抵抗素子エレメント群を備えていること。

構成要素■：上記各相の磁気抵抗素子の第１と第２の磁
気抵抗素子エレメント群の一端と他端との中点に端子を
設けて各相用の磁気エンコーダ信号を得るための端子若
しくは電源端子として用いていること。

構成要素■：上記第１及び第２の磁気抵抗素子エレメン
ト群からなる第１の相の磁気抵抗素子を設けていること
。

構成要素■：第１の相の磁気抵抗素子から上記多極着磁
体の移動方向に沿って略λ／４磁極幅位相がずれた位置
に第２の相の磁気抵抗素子を設けていること。

構成要素■：上記第１の相の磁気抵抗素子と第２の相の
磁気抵抗素子とで第１の組の磁気抵抗素子を構成してい
ること。

構成要素■：上記第１の組磁気抵抗素子同様な構造の第
２の組の磁気抵抗素子を上記多極着磁体の移動方向に沿
って略λ／８磁極幅位相をずらせて二重に重ね合わせて
形成していること。

このように２組の２相の磁気抵抗素子を位相をずらせて
重ね合わせして配設することにより、４相の磁気エンコ
ーダ信号が得られる磁気抵抗素子を非常には場の狭いも
のに構成でき、小さなロタ径の磁気エンコーダであって
もより高分解能のものを得ることができる。

［発明の作用］ 第１乃至第４の相の磁気抵抗素子の出力端子から位相の
ずれた４相の磁気エンコーダ出力を得ることにより、矩
形波（或は台形波）に近い良好な信号が出力される。各
相の磁気抵抗素子は、略λ／４磁極幅に渡り磁気抵抗効
果を有する導体群を一様に隣接配置して設けているため
、従来の磁気抵抗素子５′を略λ／４磁極幅に渡って少
しづつ位相をずらしなから２重ね合わせて形成したもの
と考えることができるため、第３図及び第５図に示すよ
うに出力波形は１位相のずれた矩形波（あるいは台形波
）の４相の磁気エンコーダ信号が得られる。この信号は
、ゼロに近い期間が少ないため、基準電圧の変動による
ゼロクロス点の変化も少なく、かかる波形をデジタル化
した磁気エンコーダ信号に直すのに都合良く、またノイ
ズによる影響も少なく、精度良好で信頼性の高い磁気エ
ンコーダを得ることができる。

４相の磁気エンコーダとなっているために、論理回路な
どを駆使して安価なｎ逓倍回路などを利用すれば（通常
、安価なｎ逓倍回路としては８逓倍回路を用いることが
できる）、多数のパルス信号を得ることができ１分解能
を上げた磁気エンコーダを構成することができる。

また１通常の２相の磁気エンコーダの場合、その一つの
相が何らかの原因により故障した際には、正逆回転方向
のエンコーダ信号の検出ができなくなるが９本発明では
、４相の磁気エンコーダ信号を基準としているために、
隣接するデジタルのエンコーダ信号に合わせて判別する
ことができるので信頼性の点でも有利な磁気エンコーダ
を得ることができる。

しかも２相の磁気抵抗素子を広い間隔を開けて多極着磁
体の可動方向に沿って配設しなくても済むので、４相の
磁気抵抗素子の幅を短くできるので、その組立も容易に
なり、またロータ径が制限される場合でも有利になり、
従って、４相の高分解能磁気エンコーダを極めて容易且
つ安価に得ることができる。

［実施例コ 本発明は、リニア形磁気エンコーダについても適用があ
るが、説明が重複するため、以下に示す実施例では、ロ
ータリ形磁気エンコーダについて説明する。

第１図は本発明の磁気抵抗素子２９の分解斜視図、第２
図は同磁気抵抗素子２９の拡大説明図。

第３図は第２図の磁気抵抗素子２９を用いた場合の本発
明の詳細な説明するため説明図、第４図は本発明に用い
た磁気抵抗素子のＡ相用の磁気エンコーグの出力信号を
示す波形図、第５図は本発明に用いた磁気抵抗素子のＡ
相用乃至り相用の磁気エンコーダの出力信号を示す波形
図、第６図は磁気抵抗素子２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ及び
２９Ｄ群をブリッジ構成した回路図、第７図は波形成形
回路を含むｎ逓倍回路図、第８図は各部波形図である。

第１図及び第２図を参照して９本発明の実施例では、第
１０図に示す従来の一般的なロータリ形磁気エン：１−
ダ］同様に外周にそれぞれ略λの磁極幅でＮ極２Ｎ、Ｓ
極２Ｓの磁極を交互等間隔に微細ピッチで多極着磁した
磁気エンコーダ磁極２を有するマグネットロータ３と径
方向の空ｌ！！４を介して対向する位置に磁気抵抗素子
（ＭＲセンサ）２９を対向配設してインクリメンタル形
磁気エンコーダ１゛を形成している。

この磁気抵抗素子２９では、第２図に示すように４相の
磁気エンコーダを構成するために、第１の相の（Ａ相用
）磁気抵抗素子２９Ａと第２の相の（Ｂ相用）磁気抵抗
素子２９Ｂとで構成した第１の組の磁気抵抗素子２９−
１と、第３の相の（Ｃ相用）磁気抵抗素子２９Ｃと第４
の相の（Ｄ相用）磁気抵抗素子２９Ｄとで構成した第２
の組の磁気抵抗素子２９−２とで、４相の磁気エンコー
ダ信号を得ることができるように構成している。

第１の相の磁気抵抗素子２９Ａ（以下、Ａ相用磁気抵抗
素子２９Ａという）は、Ｃ相分の磁気抵抗素子エレメン
ト２９ａとａ′相分の磁気抵抗素子エレメント２９ａ′
とを有する。このＡ相用磁気抵抗素子２９ＡからＡ相（
第１の相）の磁気エンコーダ信号が得られるようにしで
ある。

またｂ相分の磁気抵抗素子エレメント２９ｂとｂ′相分
の磁気抵抗素子エレメント２９ｂ′とで第２の相の磁気
抵抗素子２９Ｂ（以下、Ｂ相用磁気抵抗素子２９Ｂとい
う）を形成し、このＢ相用磁気抵抗素子２９ＢからＢ相
の磁気エンコーダ信号が得られるようにしである。

第３の相の磁気抵抗素子２９Ｃ（以下、Ｃ相用磁気抵抗
素子２９Ｃという）は、Ｃ相分の磁気抵抗素子エレメン
ト２９ｃとＣ′相分の磁気抵抗素子ニレメンｔ−２９ｃ
　’とを有する。このＣ相用磁気抵抗素子２９ＣからＣ
相（第３の相）の磁気エンコーダ信号が得られるように
しである。

まなＣ相分の磁気抵抗素子エレメント２９ｄとｄ′相分
の磁気抵抗素子エレメント２９ｄ′とで第４の相の磁気
抵抗素子２９Ｄ（以下、Ｄ相用磁気抵抗素子２９Ｄとい
う）を形成し、このＤ相用磁気抵抗素子２９ＤからＤ相
の磁気エンコーダ信号が得られるようにしである。

Ａ相用乃至り相用磁気抵抗素子２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ
，２９Ｄは、これを構成するＣ相分の磁気抵抗素子エレ
メント２９ａとａ゛相分磁気抵抗素子エレメント２９ａ
’　、ｂ相分の磁気抵抗素子エレメント２９ｂとｂ′相
分の磁気抵抗素子エレメント２９ｂ’　、Ｃ相分の磁気
抵抗素子エレメント２９ｃとＣ゛相分磁気抵抗素子ニレ
メン？□　２９　ｃ　’及びＣ相分の磁気抵抗素子エレ
メント２９ｄとｄ°相分の磁気抵抗素子エレメント２９
ｄ′とが、磁気エンコーダ磁極２の回転方向に沿って互
いに略λ／４磁極幅位相がずれた薄膜絶縁体３０又は絶
縁基板２６位置に形成されている。

また各Ｃ相分の磁気抵抗素子エレメント２９ａ、ａ’相
分の磁気抵抗素子エレメント２９ａ’　、ｂ相分の磁気
抵抗素子エレメント２９ｂ、ｂ’相分の磁気抵抗素子エ
レメント２９ｂ″、Ｃ相分の磁気抵抗素子エレメント２
９ｃ、ｃ’相分の磁気抵抗素子エレメント２９ｃ’　、
Ｃ相分の磁気抵抗素子エレメント２９ｄ及びｄ′相分の
磁気抵抗素子エレメント２９ｄ゛は、それぞれ複数の順
次隣接して形成された櫛歯状の磁気抵抗効果を有する直
線状の導体２０群を略λ／４磁極幅に渡って形成してい
る。

上記のように第１の組の磁気抵抗素子２９−１を形成す
るＡ相用及びＢ相用の磁気抵抗素子２９Ａ及び２９Ｂを
上記のように薄膜絶縁体３０−１に形成した後、上記の
薄膜絶縁体３０−１の下面位置であり且つ絶縁基板２６
の上面位置に該第１の組の磁気抵抗素子２９−１の上記
Ａ相用及びＢ用層の磁気抵抗素子２９Ａ及び２９Ｂから
磁気エンコーダ磁極２の回転方向に沿って略λ／８磁極
幅位相がずれた絶縁基板２６位置に第２の組の磁気抵抗
素子２９−２を形成するＣ相用及びＤ相用の磁気抵抗素
子２９Ｃ及び２９Ｄを形成している。

このように本発明では、第１の組の磁気抵抗素子２９−
１を形成するＡ相用及びＢ用層の磁気抵抗素子２９Ａ及
び２９Ｂから略λ／８磁極幅位相がずれた位置に第２の
組の磁気抵抗素子２９−２を形成するＣ相用及びＤ相用
の磁気抵抗素子２９Ｃ及び２９Ｄを二重に重なるように
形成しているため、第１の組の磁気抵抗素子２９−１と
第２の組の磁気抵抗素子２つ−２とからなる磁気抵抗素
子を非常に幅の狭いものに形成できる利点がある。

そして、磁気抵抗素子エレメント２９Ａ及び２９Ｂを構
成するＣ相、ａ°相、ｂ相及びｂ″相の磁気抵抗素子エ
レメント２９ａ、２９ａ２９ｂ及び２９ｂ′の上面には
上記絶縁基板２６、薄膜絶縁体３０−１とほぼ同じ大き
さに形成された薄膜絶縁体３０−２が施されていて、こ
の薄膜絶縁体３０−２によって上記磁気抵抗素子２９Ａ
及び２９Ｂを保護している。

尚、薄膜絶縁体３０−１には、後記する中点出力端子用
導電体１２Ｃ及び１２Ｄ、端子用導電体１３Ｃ，１３Ｄ
、１５Ｃ及び１５Ｄを露出するために端子露出用切欠部
３Ｏ−１ａを設けており。

さらに薄膜絶縁体３０−２には、上記中点出力端子用導
電体１２Ｃ１端子用導電体１３Ｃ，１３Ｄ、１５Ｃ及び
１５Ｄ、及び中点出力端子用導電体１２Ａ及び１２Ｂ、
端子用導電体１３Ａ、１３Ｂ、１５Ａ及び１５Ｂを露出
するために端子露出用切欠部３Ｏ−２ａを設けている。

上記磁気抵抗素子２９の構成を更に詳細に以下に説明す
る。

先ず第１の組の磁気抵抗素子２９−１を形成するＡ相用
とＢ用層の磁気抵抗素子２９Ａ、２９Ｂは、略０度の位
置から始まって、順次、Ｃ相の磁気抵抗素子エレメント
２９ａ、ｂ相の磁気抵抗素子エレメント２９ｂ、ａ’相
の磁気抵抗素子エレメント２９　ａｌ　　ｂ　ｌ相の磁
気抵抗素子ニレメン）２９ｂ’を上記したように略λ／
４磁極幅に渡って上記薄膜絶縁体３０−１位置に複数の
磁気抵抗効果を有する導体２０群によって形成している
。

第１の組の磁気抵抗素子２９−１から略λ／８磁極幅位
相がずれて形成された第２の組の磁気抵抗素子２９−２
を形成するＣ相用及びＤ相用の磁気抵抗素子２９Ｃ，２
９Ｄは、それぞれＣ相の磁気抵抗素子エレメント２９ｃ
、Ｃ相の磁気抵抗素子エレメント２９ｄ、ｃ’相の磁気
抵抗素子エレメント２９Ｃ′及びｄ°相の磁気抵抗素子
エレメント２９ｄ°を上記磁気抵抗素子エレメント２９
ａ、２９ｂ、２９ａ’　、２９ｂ’から、順次、略λ／
４磁極幅位相がずれた絶縁基板２６の上面位置で且つ薄
膜絶縁体３０−１の下面位置に複数の磁気抵抗効果を有
する導体２０群によって略λ／４磁極幅の範囲に渡って
形成している。

すなわち磁気抵抗素子エレメント２９ａ。

２９ｃ、　　２９ｂ、　　２９ｃｌ、　　２９ａ　　　
、　　２９ｃ２９ｂ’　　２９ｄ’は、磁気エンコーダ
磁８ｉ！２の移動方向に沿って、順次、略Ｏ度、略λ／
８度。

略λ／４度、略（λ／８＋λ／４）度、略λ／′２度、
略（λ／８＋λ／２）度、略３λ／４度、略（λ／８十
３λ／４）度の角度だけ位相がずれた位置の薄膜絶縁体
３０−１または絶縁基板２６上に形成している。

磁気抵抗素子２９を構成するＡ相用磁気抵抗素子２９Ａ
は、第２図に示すように磁気エンコーダ磁極２（第１図
参照）の略λ／４磁極幅に渡って順次隣接して磁気抵抗
効果を有する櫛歯状に複数の導体２０群で形成されたＣ
相用磁気抵抗素子エレメント２９ａと、該Ｃ相用磁気抵
抗素子エレメント２９ａから略λ／４磁極幅の間隔だけ
おいた略λ／２度位置から略λ／４磁極幅に渡ってＣ相
用磁気抵抗素子エレメント２９ａと同様に形成したａ′
相の磁気抵抗素子エレメント２９ａ′とを２分する中心
に設けられた位置の導体部２０゛位置から、中点出力端
子用導電体１２Ａを取り出すようにしている。

磁気抵抗素子２９を構成するＢ相用磁気抵抗素子２９Ｂ
は、磁気エンコーダ磁極２の略λ／４磁極幅に渡って順
次隣接して磁気抵抗効果を有するｍｅ状に複数の導体２
０群で形成されたｂ相用磁気抵抗素子ニレメンＩ−２９
ｂと、該す相用磁気抵抗素子エレメント２９１〕から略
λ／４磁極幅の間隔だけおいた略λ２／２度位置から略
λ／４磁極幅に渡ってｂ相用磁気抵抗素子エレメント２
９ｂと同様に形成したｂ゛相の磁気抵抗素子エレメント
２９ｂ’　とを２分する中心に設けられた位置の導体部
２０゛位置から３中点出力端子用導電体１２Ｂを取り出
すようにしている。

磁気抵抗素子２９を構成するＣ相用磁気抵抗素ｆ　２９
　Ｃは、磁気エンコーダ磁極２の略λ／′４磁極幅に渡
って順次隣接して磁気抵抗効果を有する櫛歯状に複数の
導体２０群で形成されたＣ相用磁気抵抗素子エレメント
２９ｃと、該Ｃ相用磁気抵抗素子エレメント２９ｃから
略λ／４磁極幅の間隔だけおいた略λ／２度位置から略
λ／４磁極幅に渡ってＣ相用磁気抵抗素子エレメント２
９ｃと同様に形成したａ′相の磁気抵抗素子エレメント
２９ｃ′とを２分する中心に設けられた位置の導体部２
０′位置から、中点出力端子用導電体１２Ｃを取り出す
ようにしている。

また、磁気抵抗素子２９を構成するＤ相用磁気抵抗素子
２９Ｄは、磁気エンコーダ磁極２の略λ／４磁極幅に渡
って順次隣接して磁気抵抗効果を有する櫛歯状に複数の
導体２０群で形成されたｄ相用磁気抵抗素子エレメント
２９ｄと、該ｄ相用磁気抵抗素子エレメント２９ｄから
略λ／′４磁極幅の間隔だけおいた略λ／２度位置から
略λ／４磁極幅に渡ってｄ相用磁気抵抗素子エレメント
２９ｄと同様に形成したａ′相の磁気抵抗素子エレメン
ト２９ｄ′とを２分する中心に設けられた位置の導体部
２０′位置から、中点出力端子用導電体１２Ｄを取り出
すようにしている６以上のように磁気抵抗素子２９を形
成することによってａ相とａ′相の磁気抵抗素子エレメ
ント２９ａと２９ａ“、ｂ相とｂ′相の磁気抵抗エレメ
ント２９１）と２９ｂ”、Ｃ相とａ′相の磁気抵抗素子
エレメント２９ｃと２９ｃ’　、ｄ相とａ′相の磁気抵
抗エレメント２９ｄと２９ｄ“とは。

互いに逆位相に形成されたものと同じになる。

Ａ相用の磁気抵抗素子２９Ａは、Ｃ相用の磁気抵抗素子
エレメント２９ａの他端の導体２０とａ′相用の磁気抵
抗素子エレメント２９ａ゛の一端の導体２０とを共通接
続し、その接続された中間を引き出して中点出力端子用
導電体１２Ａに接続している。Ｃ相用の磁気抵抗素子エ
レメント２９ａの一端の導体２０は、端子用導電体１３
Ａを介して電源電池１４Ａの正側に接続し、ａ゛相用磁
気抵抗素子エレメント２９ａ゛の他端の導体２０は、端
子用導電体１５Ａを介して電源電池１６Ａの負側に接続
している。

電源電池１４Ａの負側と電源電池１６Ａの正側との接続
点１７Ａと中点出力端子用導電体１．２Ａとから、Ａ相
用磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端子１８Ａ
−１，１８Ａ−２を取り出している。

Ｂ相用の磁気抵抗素子２９Ｂは２ｂ相用の磁気抵抗素子
エレメント２９ｂの他端の導体２０とｂ゛相用磁気抵抗
素子エレメント２９ｂ′の一端の導体２０とを共通接続
し、その接続された中間を引き出して中点出力端子用導
電体１２Ｂに接続している。

ｂ相用の磁気抵抗素子エレメント２９ｂの一端の導体２
０は、端子用導電体１３Ｂを介して電源電池１４Ｂの正
側に接続し、ｂ′相用の磁気抵抗素子エレメント２９ｂ
′の他端の導体２０は、端子用導電体１５Ｂを介して電
源電池１６Ｂの負側に接続している。

電源電池１４Ｂの負側と電源電池１６Ｂの正側との接続
点１７Ｂと中点出力端子用導電体１２Ｂとから、Ｂ相用
磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端子１８Ｂ−
１，１８Ｂ−２を取り出している。

Ｃ相用の磁気抵抗素子２９Ｃは、Ｃ相用の磁気抵抗素子
エレメント２９ｃの他端の導体２０とＣ′相用の磁気抵
抗素子エレメント２９０′の−端の導体２０とを共通接
続し、その接続された中間を引き出して中点出力端子用
導電体１２Ｃに接続している。

Ｃ相用の磁気抵抗素子エレメント２９ｃの一端の導体２
０は、端子用導電体１３Ｃを介して電源電池１４Ｃの正
側に接続し、Ｃ′相用の磁気抵抗エレメント２９Ｃ゛の
他端の導体２０は、端子用導電体１５Ｃを介して電源電
池１６Ｃの負側に接続している。

電源電池１４Ｃの負側と電源電池１６Ｃの正側との接続
点１７Ｃと中点出力端子用導電体１２Ｃとから、Ｃ相用
磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端子１８Ｃ−
１，１８Ｃ−２を取り出している。

Ｄ相用の磁気抵抗素子２９Ｄは、ｄ相用の磁気抵抗素子
エレメント２９ｄの他端の導体２０とｄ°相用の磁気抵
抗素子エレメント２９ｄ′の一端の導体２０とを共通接
続し、その接続された中間を引き出して中点出力端子用
導電体１２Ｄに接続している。

ｄ相用の磁気抵抗素子エレメント２９ｄの一端の導体２
０は、端子用導電体１３Ｄを介して電源電池１４Ｄの正
側に接続し、ｄ゛相用磁気抵抗素子エレメント２９ｄ°
の他端の導体２０は、端子用導電体１５Ｄを介して電源
電池１６Ｄの負側に接続している。

電源電池１４Ｄの負側と電源電池１６Ｄの正側との接続
点１７Ｄと中点出力端子用導電体１２Ｄとから、Ｄ相用
磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端子１８Ｄ−
１，１８Ｄ−２を取り出している。

かかる磁気抵抗素子２９によると、これらの磁気抵抗効
果を有する導体２０群は２例えば第１図に示すマグネッ
トロータ３の磁気エンコーダ磁極２に平行な磁界に悪巧
して抵抗を減する。

この磁界成分は、マグネットロータ３の磁気エンコーダ
磁極２の磁極境界部で大きく、磁極中心部ではＯである
ので、上記のように形成された磁気抵抗素子２９Ａ、２
９Ｂ、２９Ｃ及び２９Ｄは、マグネットロータ３の回転
に伴って極性が変化する為に、中点の電位が０を横切る
回数を出力端子１８Ａ−１と１８Ａ−２，１８Ｂ−１と
１８Ｂ−２，１８Ｃ−１と１８Ｃ−２，１８Ｄ−１と１
８Ｄ−２から４相の磁気エンコーダ出力として取り出し
てカウントすることによりロータの回転数を計測できる
。

ところで、上記構成の磁気抵抗素子２９によると、マグ
ネットロータ３の回転に伴う中点電位の変化は、磁気抵
抗素子２９Ａの磁気抵抗素子エレメント２９ａと２９ａ
’　、磁気抵抗素子２９Ｂの磁気抵抗素子エレメント２
９ｂと２９ｂ’　、磁気抵抗素子２９Ｃの磁気抵抗素子
エレメント２９ｃと２９ｃ’　、磁気抵抗素子２９Ｄの
磁気抵抗素子エレメント２９ｄと２９ｄ”とがそれぞれ
略λ／４磁極幅に渡って複数の導体２０群によって形成
されているために、当該磁気抵抗素子エレメント２９ａ
と２９ａ’　　２９ｂと２９ｂ。

２９ｃと２９ｃ”　、２９ｄと２９ｄ″によって。

第１４図に示したと同じような波形がそれぞれ第３図（
ａ）乃至（ｄ）に示すように出力信号波形２２Ａと２２
Ａ’　、出力信号波形２２Ｂと２２Ｂ°、出力信号波形
２２Ｃと２２Ｃ’　、出力信号波形２２Ｄと２２Ｄ′が
略λ／４磁極幅の範囲に渡って少しづつ位相をずらせな
から重ね合わせたように幅の狭い信号群からなる２つの
出力信号波形２２Ａと２２Ａ′群、２２Ｂと２２Ｂ°群
。

２２Ｃと２２Ｃ゛群、２２Ｄと２２Ｂ°群が得られると
考えることができる。

従って、これら波形２２Ａと２２Ａ′群、２２Ｂと２２
Ｂ°群、２２Ｃと２２Ｃ゛群、２２Ｄと２２Ｂ°群は、
実際には、積分された波形となるので、同図の点線２３
Ａと２３Ａ”、２３Ｂと２３Ｂ’　　２３Ｃと２３Ｃ’
　、２３Ｄと２３Ｄ′で示す波形のように合成されたも
のとなり、結果的には、中点の電位が第４図及び第５図
に示すような台形波（若しくは矩形波）の出力信号波形
２４Ａと２４Ａ’　　　２４Ｂと２４Ｂ’　、２４Ｃと
２４Ｃ’　　２４Ｄと２４Ｄ′として出力端子１８Ａ−
１と１８Ａ−２，１８Ｂ−１と１８Ｂ−２゜１８Ｃ−１
と１８Ｃ−２，１８Ｄ−１と１８Ｄ−２から取り出すこ
とができる。

かかる出力信号波形２４Ａと２４Ａ′ ２４Ｂと２４Ｂ’　、２４Ｃと２４Ｃ’　、２４Ｄと２
４Ｄ′によれば、第１４図に示した出力信号波形２２．
２２’と異なり、ゼロに近い部分が少なくなるので２ゼ
ロ電位を横切る点が少なくなり。

このゼロ点の計測は、基準電圧の変動によって誤差を含
むことがなくなり１又ノイズも少なくなるため、ノイズ
誤動作がなくなる。

Ａ相用磁気抵抗素子２９ＡのＣ相磁気抵抗素子エレメン
ト２９ａから順次、略λ／２磁極幅ずつ周方向（第１図
及び第２図の図面においては右方向）に位相がずれてａ
゛相磁気抵抗素子ニレメン）−２９ａ’を形成し、Ｃ相
及びａ′相用の磁気抵抗素子エレメント２９ａ、２９ａ
’それぞれから略λ／４磁極幅位相がずれてｂ相及びｂ
“相用の磁気抵抗素子エレメント２９ｂ、２９ｂ’形成
している。またＡ相用磁気抵抗素子２９Ａの磁気抵抗素
子エレメント２９ａ、２９ａ’それぞれからから略λ／
′８磁極幅位相がずれてＣ相及びＣ′相用の磁気抵抗素
子エレメント２９ｅ、２９ｃ’を形成し、該Ｃ相及びＣ
′相用の磁気抵抗素子エレメント２９ｃ、２９ｃ’から
略λ／４磁極幅位相がずれてＣ相及びｄ′相用の磁気抵
抗素子エレメント２９ｄ、２９ｄ’形成している。

このため第３図及び第５図に示す波形２２Ａ〜２４Ａと
２２Ａ′〜２４Ａ’　　、２２Ｂ〜２４Ｂと２２Ｂ′〜
２４Ｂ’　、２２Ｃ〜２４Ｃと２２Ｃ”〜２４Ｃ’　、
２２Ｄ〜２４Ｄと２２Ｄ゛〜２４Ｄ　は、順次に、略λ
／′８磁極幅位相がずれたものとして得ることができる
。

第６図を参照して、Ａ相用、Ｂ相用、Ｃ相用及びＤ相用
磁気抵抗素子２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ及び２９Ｄは、抵
抗器９−１．・・・、９−８により、ブリッジを構成し
て第６図に示すように磁気エンコーダ信号処理回路８′
を形成している。

この磁気エンコーダ信号処理回路８°は、磁気抵抗素子
２９の磁気抵抗素子エレメント２９ａと２９ａ’　、２
９ｂと２９ｂ’　、２９ｃと２９ｃ及び２９ｄと２９ｄ
″の中点電位の出力電圧を磁気エンコーダ信号出力とし
て利用し、抵抗変化を電圧変化に変換し、出力端子１．
８　Ａ−１と１８Ａ−２，１８Ｂ−１と１８Ｂ−２，１
８Ｃ−１と１８Ｃ−２，１８Ｄ−１と１８Ｄ−２から４
相の磁気エンコーダ信号が得られるようにしている。

第６図に示すブリッジ回路は、第７図に示す波形成形回
路を含むｎ（ｎは２以上の整数）逓倍回路３１によって
磁気エンコーダ信号処理回路８′を構成し、出力端子３
２．３３からｎ逓倍されたｎ（ｎは３以上の整数）相の
磁気エンコーダ信号を得るようにしている。

なお、この実施例では、ｎ−２を選択しており、ｎ逓倍
回路３１は２逓倍回路を構成しており、また磁気抵抗素
子２９は４相構造となっているため、磁気エンコーダ回
路８゛の最終出力端子３２．３３からは、２逓倍された
４相の磁気エンコーダ信号を２逓倍したものを得ること
ができる。

出力端子１８Ａ−１と１８Ａ−２，１８Ｂ−１と１８Ｂ
−２，１８Ｃ−１と１８Ｃ−２，１８Ｄ−１と１８Ｄ−
２は、それぞれアンプ３４゜３５．３６．３７に接続さ
れ、該アンプ３４゜３７の出力端子は、それぞれコンパ
レータ３８．３９，４０，４］に接続され、コンパレー
タ３８と３９の出力端子は、論理回路［イクスクルーシ
ヴ・オア回路］４２に接続され、コンパレータ４０と４
１の出力端子は、論理回路４３に接続されている。

従って、磁気エンコーダが回転すると、これに形成され
た磁気エンコーダ磁極２も回転するので、空隙４を介し
て磁気エンコーダ磁極２と相対的回動をなす磁気抵抗素
子２９から４相の２逓倍された磁気エンコーダ信号を得
ることができる。

さらに詳細に述べると、第６図乃至第８図を参照して、
出力端子１８Ａ−１から得られる中点信号は、第８図（
ａ）に示す波形となった磁気エンコーダ信号波形４４が
得られる。

出力端子１８Ａ−２から得られる中点信号は。

磁気エンコーダ信号波形４４から略λ／２磁極幅位相が
ずれた第６図（ｂ）に示す波形となった磁気エンコーダ
信号波形４５が得られる。

出力端子１８Ｂ−１から得られる中点信号は。

磁気エンコーダ信号波形４４から略λ／４磁極幅位相が
ずれた第６図（Ｃ）に示す波形となった磁気エンコーダ
信号波形４６が得られる。

出力端子１８Ｂ−２から得られる中点信号は。

磁気エンコーダ信号波形４４から略３λ／４磁極幅位相
がずれた第６図（ｄ）に示す波形となった磁気エンコー
ダ信号波形４７が得られる。

出力端子１８Ｃ−１から得られる中点信号は。

磁気エンコーダ信号波形４４から略λ／８磁極幅位相が
ずれた第６図（ｅ）に示す波形となった磁気エンコーダ
信号波形４８が得られる。

出力端子１８Ｃ−２から得られる中点信号は。

磁気エンコーダ信号波形４４から略９λ／８磁極幅位相
がずれた第６図（ｆ）に示す波形となった磁気エンコー
ダ信号波形４９が得られる。

出力端子１８Ｄ−１から得られる中点信号は。

磁気エンコーダ信号波形４４から７λ／８磁極幅位相が
ずれた第６図（ｇ）に示す波形となった磁気エンコーダ
信号波形５０が得られる。

出力端子１８Ｄ−２から得られる中点信号は。

磁気エンコーダ信号波形４４から略１５λ／８磁極幅位
相がずれた第６図（ｈ）に示す波形となった磁気エンコ
ーダ信号波形５１が得られる。

これらの磁気エンコーダ信号波形 ４４、・・・、５１は、アンプ３４゜ ３７によって増幅され、同図（ｉ）〜（１）に示すよう
な磁気エンコーダ信号波形５２．５３゜５４．５５にな
おされる。更に上記磁気エンコーダ信号波形５２．・・
・、５５は、コンパレータ３８、・・・、４１によって
差動増幅されて、同図（ｍ）〜（ｐ）に示す矩形波の磁
気エンコーダ信号波形５６．５７，５８．５９になおさ
れる。

該矩形波の磁気エンコーダ信号波形 ５６、・・・、５９は、論理回路４２．４３によって２
逓倍された同図（ｑ＞、（ｒ＞に示す矩形波の磁気エン
コーダ信号波形６０．６１になおされ、出力端子３２．
３３からｃｗ、ｃｃｗ方向の磁気エンコーダ信号を取り
出すことができる。

該出力端子３２．３３から得られる磁気エンコーダ信号
波形の立ち上がり波形又は立ち下がり波形を図示しない
磁気エンコーダ回路にて検出し、カウンタに取り込めば
、磁気エンコーダの一回転当たり２逓倍に分解能を向上
させた４相の磁気エンコーダ信号を得ることができ、単
純に２逓倍するだけで、２倍の磁気エンコーダ信号を得
ることができる。また４逓倍回路を用いるならば。

４倍のエンコーダ信号を、即ち１６分割された磁気エン
コーダ信号を得ることができる。

［その他の実施例］ 上記実施例では、各相の磁気抵抗素子２９Ａ。

２９Ｂ、２９Ｃ，２９Ｄの第１と第２の磁気抵抗素子エ
レメント２９ａと２９ａ　　、２９ｂと２９ｂ’　　２
９ｃと２９Ｃ°及び２９ｄと２９ｄ′の中点から引き出
した導電体１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ，１２Ｄを出力端子
として利用した例を示したが、これに限る必要はなく、
導電体１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ，１２Ｄを電源側と接続
される電源端子として利用し、電源端子側を出力端子と
して利用しても良い。

これに関しては１例えば１本発明者等が特願昭６３−１
３０１７３号に示す方式があるので、これに関して説明
すると、第９図を参照して１例えば、Ａ相用の磁気抵抗
素子の磁気エンコーダ信号処理回路８゛′について説明
すると、２個の磁気抵抗素子エレメント２９ａ、２９ａ
’の互いの一端は、共通接続されて電源電池６２の正側
電源側に接続している。電源電池６２の負側電源側は。

アース６３に接続している。磁気抵抗素子エレメント２
９ａ、２９ａ’の他端は、それぞれ磁気抵抗素子エレメ
ント２９ａ、２９ａ’よりも高い抵抗値を持つ抵抗６４
．６４’を介してアース６３側に接続している。磁気抵
抗素子エレメント２９ａと抵抗６４との接続点６５と、
磁気抵抗素子エレメント２９ａ′と抵抗６４′との接続
点６６との電位差を検出するために、上記接続点６５゜
６６は、磁気エンコーダ信号処理回路８°“の電位差検
出信号処理回路６７内のコンパレータ６８に入力し、出
力端子６つからＡ相用の磁気エンコーダ得るようにして
いる。

他の相に関しても同様にし、出力端子から磁気エンコー
ダ信号を得て、上記のようにｎ倍回路を用いて２回転方
向弁別回路に加えることで、右回転パルス及び左回転パ
ルスを得て、このアップ信号またはダウン信号を、アッ
プダウンカウンタに加えることで、現在の回転角を得る
事ができるようになる。

このようにすると、磁気抵抗素子エレメント２９ａと抵
抗６４との接続点６５と、磁気抵抗素子エレメント２９
ａ′と抵抗６４′との接続点６６とを利用し、この電位
差を信号処理回路６７によってＡ相用（他の用層の場合
も同様）の磁気エンコーダ信号を得るようにしているた
め、上記抵抗６４と６４′を適宜な抵抗値のものに選択
することができるので、磁気抵抗素子エレメント２９ａ
、２９ａ’よりも高い適宜な抵抗値の抵抗６４．６４’
を選択することで、磁気抵抗素子２９Ａへの通電電流値
を調整でき、従って磁気抵抗素子２９を用いた磁気エン
コーダの通を電流の減少を期待できる。このことは、電
源電池の著しい消耗を防ぐことになるので、バッテリー
バックアップを用いた磁気エンコーダの寿命並びに性能
を一段と向上できるので都合良いものを得ることができ
る。

その他の望ましい実施例については、上記出願に開示さ
れているので参照されたい。

上記実施例においては、４相の磁気抵抗素子を用いて２
倍の周波数の磁気エンコーダ信号を得るための実施例を
示したが、これに限る必要はなく、用いるｎ逓倍回路の
構成によっては、更に多数の高分解能磁気エンコーダを
極めて容易に形成することができる。

またロータリ形磁気エンコーダに限る必要はなく、リニ
ア形磁気エンコーダに本発明を適用しても良いことはい
うまでもない。

〔発明の効果］ 本発明の磁気エンコーダは４表面に多極着磁した磁気エ
ンコーダ磁極の着磁幅を究めて狭く着磁形成しないでも
、磁気抵抗素子からＡ相用、Ｂ相用、Ｃ相用及びＤ相用
の合計４相の基準となる磁気エンコーダ信号を得ること
ができるので、より高パルスの磁気エンコーダ信号を得
ることができ、しかも２相の磁気エンコーダ信号を得る
ことができる磁気抵抗素子を２個用いて略λ／８磁極幅
だけ位相をずらせて重畳して配設形成するだけで１幅の
短い４相の磁気抵抗素子を容易且つ安価に形成でき、し
かも信頼性の高いのものを得ることができる。従って、
高分解能磁気エンコーダを極めて容易且つ安価に組み立
てることができる効果がある。

また本発明の磁気エンコーダは、磁気抵抗素子から、矩
形波あるいは台形波の出力電位を取り出すことができる
ので、この矩形波あるいは台形波の出力をデジタル化し
たときの誤差が、非常に少なく、精度の良い磁気エンコ
ーダを安価且つ容易に構成できるため、簡単な構成で、
しがも精度良く、且つ安定して位置の計測が可能になる
。更に１本発明による磁気抵抗素子は、導体の全長が長
いため、電気抵抗の高い磁気抵抗素子が容易に得られ、
消費電力の少ない磁気エンコーダを構成できる。このこ
とは、特にバッテリー動作中の磁気エンコーダとして最
適な磁気抵抗素子といえる。

また本発明の最大の特徴からくる効果は、上記磁気エン
コーダに用いる為の磁気抵抗素子にあり、この磁気抵抗
素子はＡ相用とＢ相用、Ｃ相用とＤ相用の磁気抵抗素子
エレメントを互いに略λ／４磁極幅位相をずらせて重ね
合わせなくても、Ａ相用とＢ相用、Ｃ相用とＤ相用の磁
気抵抗素子エレメントを互いに略λ／４磁極幅位相をず
らせて重ね合わせたと同じ構成にできるので、当該磁気
抵抗素子を大型で厚みがあり、且つ高価にすることなく
、即ち、磁気エンコーダを小型で厚みが薄く且つ安価に
量産形成できる効果がある。

特に、磁気抵抗素子エレメントをＡ相用とＢ相用の一対
を用意し、これを更に略λ／８磁極幅位相をずらせて二
重に重ね合わせて構成しているので従来の第１３図に示
すような磁気抵抗素子５″を周方向に４個用いたものに
比較して、横方向の幅の長さを約２分の１以下にコンパ
クトに形成でき、また、従来の第１８図に示すような磁
気抵抗素子１９に比較しても極めて幅を狭く形成でき。

当該磁気抵抗素子を用いた磁気エンコーダを小型で安価
に量産できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気抵抗素子の分解斜視図。 第２図は同磁気抵抗素子の拡大説明図で、第３図は第２
図の磁気抵抗素子を用いた場合の本発明の詳細な説明す
るため説明図、第４図は本発明に用いた磁気抵抗素子の
Ａ相用の磁気エンコーダの出力信号を示す波形図、第５
図は本発明に用いた磁気抵抗素子のＡ相用乃至り相用の
磁気エンコーダの出力信号を示す波形図、第６図はＡ相
乃至り相用の磁気抵抗素子群をブリッジ構成した回路図
。 第７図は波形成形回路を含むｎ逓倍回路図、第８図は各
部波形図、第９図は本発明の他の実施例を示す磁気エン
コーダ信号処理回路の説明図、第１０図は従来公知のイ
ンクリメンタル形ロータリ磁気エンコーダの概略説明図
、第１１図及び第１２図は磁気エンコーダの磁気エンコ
ーダ磁極と磁気抵抗素子との関係の説明図、第１３図は
従来の磁気抵抗素子の説明図、第１４図は第１３図の磁
気抵抗素子から得られる出力信号の波形図、第１５図は
従来の２相の磁気抵抗素子を構成する場合の説明図、第
１６図は磁気抵抗素子の磁気エンコーダ処理回路の説明
図、第１７図は磁気エンコーダから得られる磁気エンコ
ーダ信号波形図。 第１８図は先に本発明者等によって改良された従来の他
の磁気抵抗素子の説明図である。 ［符号の説明］ １・・・ロータリ磁気エンコーダ。 ２・・・磁気エンコーダ磁極［多極着磁体コ。 ２Ｎ・・・Ｎ極、２Ｓ・・・ｓｉ。 ３・・・マグネットロータ、４・・・空隙。 ５．５′　・・・磁気抵抗素子。 ６．６ａ、６ａ’　、６ｂ、６ｂ’　　−−−導体。 ７．７Ｘ、７Ｙ・・・磁束。 ８．８°、８°°　・・・磁気エンコーダ信号処理回路
。 ９−１．・・・、９−８・・・抵抗器。 １０−１．１０−２・・・コンパレータ。 １１−１．１１−２・・・磁気エンコーダ信号。 １２．１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ，１２Ｄ・・・中点出力
端子用導電体。 １３．１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ，１３Ｄ・・・端子用導
電体。 １４．１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ，１４Ｄ・・・電源電池
。 １５．１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ，１５Ｄ・・・端子用導
電体。 １６．１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ，１６Ｄ・・・電源電池
。 １７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ，１７Ｄ・・・接続点。 １８−１．１８−２．１８Ａ−１，１８Ａ−２゜１８Ｂ
−１，１８Ｂ−２，１８Ｃ−１，１８Ｃ−２，１８０−
１，１８Ｄ−２・・・出力端子。 １９・・・磁気抵抗素子。 １９Ａ・・・Ａ相用の磁気抵抗素子。 １９Ｂ・・・Ｂ相用の磁気抵抗素子。 ２０・・・導体、２０′　・・・導体部。 ２１Ａ、２１Ａ’　　・・・Ａ相用の磁気抵抗素子エレ
メント、２１Ｂ、２１Ｂ’　　・・・Ｂ相用の磁気抵抗
エレメント。 ２２．２２’　、２２Ａ、２２Ａ’　、２２Ｂ。 ２２Ｂ′　・・・出力信号波形。 ２３．２３’　　・・・点線。 ２４Ａ、２４Ａ’　、２４Ｂ、２４Ｂ’　　・・・出力
信号波形、２５．２６・・・絶縁基板。 ２９・・・磁気抵抗素子、２９Ａ・・・人相用（第１の
相の）磁気抵抗素子。 ２９Ｂ・・・Ｂ相用（第２の相の）磁気抵抗素子、２９
Ｃ・・・Ｃ相用（第３の相の）磁気抵抗素子、２９Ｄ・
・・Ｄ相用（第３の相の）磁気抵抗素子、２９ａ・・・
ａ相用磁気抵抗素子エレメント、２９ａ’　　・・・ａ
″相用磁気抵抗素子エレメント、２９ｂ・・・ｂ相用磁
気抵抗素子エレメント、２９’　”　　・・・ｂ゛相相
用気抵抗素子エレメ　　　　９Ｃ・・・Ｃ相用磁気抵抗
素子エレメント、２９ｃ’　　・・・Ｃ゛相相離磁気抵
抗素子エレメント２９ｄ・・・ｄ相用磁気抵抗素子エレ
メント、２９ｄ“　・・・ｄ′相用層気抵抗素子エレメ
ント、３０−１．３０−２・・・薄膜絶縁体。 ３Ｏ−１ａ、３Ｏ−２ａ・・・端子露出用切欠部、３１
・・・ｎ逓倍回路。 ３２．３３・・・最終出力端子。 ３４．３５，３６．３７・・・アンプ。 ３８．３９，４０，４］・・・コンパレータ。 ４２．４３・・・論理回路。 ４４、・・・、６１・・・磁気エンコーダ信号波形、６
２・・・電源電池、６３・・・アース。 ６４．６４°　・・・抵抗、６５．６６・・・接続点、
６７・・・電位差検出信号処理回路。 ６８・・・コンパレータ、６９・・・出力端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 略々均一な幅でＮ極、Ｓ極の磁極が多数個設けられた多
   極磁極体と、該多極磁極体に対向配置された磁気抵抗素
   子からなる磁気エンコーダであって、下記構成要素（１
   ）乃至（６）からなることを特徴とする磁気エンコーダ
   。 （１）各相の磁気抵抗素子は互いに略λ／２（但し、λ
   は多極着磁体の略一磁極の幅）磁極幅の間隔離れた位置
   に略λ／４磁極幅に渡って磁気抵抗効果を有する複数の
   導体群によって構成されてた第１及び第２の磁気抵抗素
   子エレメント群を備えていること。 （２）上記各相の磁気抵抗素子の第１と第２の磁気抵抗
   素子エレメント群の一端と他端との中点に端子を設けて
   各相用の磁気エンコーダ信号を得るための端子若しくは
   電源端子として用いていること。 （３）上記第１及び第２の磁気抵抗素子エレメント群か
   らなる第１の相の磁気抵抗素子を設けていること。 （４）第１の相の磁気抵抗素子から上記多極着磁体の移
   動方向に沿って略λ／４磁極幅位相がずれた位置に第２
   の相の磁気抵抗素子を設けていること。 （５）上記第１の相の磁気抵抗素子と第２の相の磁気抵
   抗素子とで第１の組の磁気抵抗素子を構成していること
   。 （６）上記第１の組磁気抵抗素子同様な構造の第２の組
   の磁気抵抗素子を上記多極着磁体の移動方向に沿って略
   λ／８磁極幅位相をずらせて二重に重ね合わせて形成し
   ていること。