JPH03191821A - 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［多極着磁体］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。

［従来技術とその問題点］ 各種自動機器において位置決めを行う際、モータ等の回
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２ロ〜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回転に伴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〜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センナと言われている）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Ｎｒｉ２Ｎ、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１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、数千人単位程度の厚みで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５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■
と磁束７と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５ｆｉｌｉＩ２Ｓ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、磁気抵抗素子らの場合、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（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磁極幅位相か離れた位置で逆位
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’の一端か共通接続され９その中間を中点出
力端子用導電体１２に接続している。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６ａ’の他端は、端子用導電体１５を介して電
源電池１６の負側に接続しでいる。電源電池１・１の負
側と電源電池１６の正側との接続点１７と出ハ端子用導
電体１２とから９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”がマグネットロータ３の磁気エンコーダ磁極２面
に平行な磁界に感応して抵抗を滅する。

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０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、マグネッｌ−ロータ３の回転に伴う中
点電位の変化は、第１・１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トロータ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。

このように電位がセ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すいという問題点かあっ
た。

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かできないのて、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６ａ。

６ａ’　、６ｂ、６ｂ’を利用してＡ相用及びＢ和剤の
２相の磁気エンコーダ信号を得るようにしている。

この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６ａＯａ′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６ａと６ａ’は１互いに逆位
相となっており、また導体６））と６１〕゛　も、互い
に逆位相となるように、導体６ａと６ｂ、及び６ａ′と
６　ｂ　’　とは、互いに略＾／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２コンパレータ１０−１．１．０−２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１１ｔ、１
１−２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ずれば１磁気エンコ〜
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、磁気抵
抗素子が上記多極磁極体の略＾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９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和剤の磁気抵抗素子
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Ａ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和剤の磁気抵抗素子１９ＢをＡ相
用の磁気抵抗素子１９Ａから略（λ＋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１つを構成するＡ相用の磁気抵抗素子１９
Ａは、磁気エンコーダ磁！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
／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１つを構成するＢ和剤の磁気抵抗素
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ＷＥ両歯状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／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２１Ｂとし、右半分即ち、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十λ／４）磁極幅だけ位相がずれて形成された。Ａ相
用及びＢ和剤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’、磁気抵抗素子ニレメンｌ
−２１Ｂと２１Ｂ°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１９Ａは、磁気抵抗素子ニレメン
ｌ−２１Ａの他端の導体２０と磁気抵抗素子２１Ａ゛の
一端の導体２０とを共通接続し５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
。磁気抵抗素子ニレメンｌ−２１Ａの一端の導体２０は
、端子用導電体１３Ａを介して電源電池１４Ａの正側に
接続し磁気抵抗素子ニレメンｌ−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１・４Ａ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１２Ａとから１人相用磁気エンコーダ出力を取り出
すための出力端子１８Ａ−２，１８Ａ−１を取り出して
いる。

またＢ和剤の磁気抵抗素子１．９Ｂは、磁気抵抗素子２
１．８の他端の導体２０と磁気抵抗素子エレメント２１
Ｂ′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。磁気抵抗素子エレメント２　］、　Ｂの一端の
導体２０は、端子用導電体１３Ｂを介して電源電池１．
４　Ｂ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１８Ｉ
３−２．１８Ｂ−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０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０を横切る回数を出力端子
１８Ａ−１と１８Ａ−２，１８Ｂ−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、」１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の磁気抵抗素子ニレメンｌ−２１Ａと２
１Ａ’、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２１Ａ
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＾／′２幅の範囲に渡って
少しづつずらせなが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１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
−２，１８Ｂ−１と１、８１３−２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１９Ａと１９Ｂを略（λ＋λ
／４）磁極幅位相をずらして形成しておくことで、第１
６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１１−１．１１−２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１９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。

しかしながら、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２Ａ相用及びＢ和剤の磁気エ
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十λ／４）磁極幅位相を
すらせて配設しなければならず、磁気抵抗素子１９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１９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２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９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２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
力端子を設けて各和剤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１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１つは、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が
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。

ところで、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２Ｕ磁
気エンコーダ磁極。第１０図参照］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り１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２通常は１１逓倍回路（ここでのＤは１２以
上の整数）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、ぜいぜい４逓倍
回路が普通で、これ以上の■】逓倍を許すと電気回路構
成が複雑になりすぎ、大型化且つ高価になり、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９本件出願人は、先に特
願昭６２−９６４４号にて外径が僅かに４−６ｃ　ｒｎ
程度でありながら、数１０〜１００万パルスの高分解能
磁気エンコータを開発した。

このよつな磁気エンコーダで、更に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３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」１
記のｎ逓倍回路を用いるとしても、より高分解能のもの
を得たいとかの場合には、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９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９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、磁気エンコータ磁極
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
が１着磁ピッチを微細にずればするほど、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。

［発明が解決しようとする課題］ 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
、ローク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４相の出力
信号か得られる信頼性の高い磁気抵抗素子を構成するこ
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。

［問題点を解決する手段］ 」１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エンコーダを提
供することによって解決した。

構成要素■：」−記多極着磁体の移動方向に沿って略λ
／′２（但し、λは多極着磁体の略一磁極の幅）磁極幅
のピッチで形成され且つ略λ／８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の
相を形成するための複数の磁気抵抗素子エレメント群が
あること。

構成要素■：該第１の相の磁気抵抗素子エレメント群そ
れぞれから上記多極着磁体の移動方向に沿って略λ／８
磁極幅のピッチ位相をずらして形成され且つ略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
て構成された第３の相を形成する磁気抵抗素子エレメン
ト群かあること。

構成要素■：上記第１の相の磁気抵抗素子エレメント群
それぞれから上記多極着磁体の移動方向に沿って略λ／
４磁極幅のピッチ位相をずらして形成され且つ略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
って構成された第２の相を形成するための複数の磁気抵
抗素子エレメント群があること。

構成要素■：上記第１の相の磁気抵抗素子エレメント群
それぞれから上記多極着磁体の移動方向に沿ってＦＱ３
λ／８磁極幅のピッチ位相をずらして形成され且つ略λ
／８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４の相を形成するための複数の磁
気抵抗素子エレメント群があること。

［発明の作用コ 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がら９重ね合わせて形成したもの
と考えることができるなめ、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１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
を得ることかできる。

［実施例］ 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図は本発明の磁気エンコーダに用いるための磁気抵
抗素子２９の拡大説明図で、第２図は同磁気抵抗素子２
９の分解斜視図、第３図は第１図及び第２図の磁気抵抗
素子２つ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相用乃至り相離の磁気エン
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１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コーダ
１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
向の空隙４を介して対向する位置に磁気抵抗素子（ＭＲ
センナ）２９を対向配設してインクリメンタル形磁気エ
ンコーダを形成している。この磁気抵抗素子２９では、
４相の磁気エンコーダを構成するために、第１の相乃至
第４の相の磁気抵抗素子２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ，２９
Ｄを備えて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、上記磁気エンコーダ磁極２の移
動方向に沿って略λ／２（但し、λは多極着磁体の略一
磁極の幅）磁極幅のピッチで形成され且つ略λ／８磁極
幅に渡って磁気抵抗効果を有する複数の導体２０群によ
って構成された第１の相を形成するための複数の磁気抵
抗素子エレメント群を備えて形成している。即ち、この
第１の相の磁気抵抗素子２９Ａでは、上記磁気エンコー
ダ磁極２の移動方向に沿って略λ／′２磁極幅のピッチ
で形成され且つ略λ／′８磁極幅に渡って磁気抵抗効果
を有する複数の導体２０群によって構成された第１の相
を形成するためのＣ相分の磁気抵抗素子ニレメン？−２
９ａとａ゛相分磁気抵抗素子エレメント２９ａ′とを存
する。このＡ相用磁気抵抗素子２９　Ａ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
。

第２の相の磁気抵抗素子２９Ｂ（以下１Ｂ相川磁気抵抗
素子２９Ｂという）は、上記磁気エンコーダ磁極２の移
動方向に沿って略λ／′２磁極幅のピッチで形成され且
つ略λ／′８磁極幅に渡って磁気抵抗効果を有する複数
の導体２０群によって構成された第２の相を形成するた
めの複数の磁気抵抗素子エレメント群を備えて形成して
いる。即ち、この第２の相の磁気抵抗素子２９Ｂでは、
上記磁気エンコーダ磁極２の移動方向に沿って略λ／２
磁極幅のピッチで形成され且つ略λ／８磁極幅に渡って
磁気抵抗効果を有する複数の導体２０群によって構成さ
れた第２の相を形成するためのｂ相分の磁気抵抗素子ニ
レメンＩ−２９ｂと１〕′相分の磁気抵抗素子ニレメン
Ｉ−２９ｂ“とを有する。このＢ相用磁気抵抗素子２９
ＢからＢ相（第２の相）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、上記磁気エンコーダ磁極２の移
動方向に沿って略λ／２磁極幅のピッチで形成され且つ
略λ／８磁極幅に渡って磁気抵抗効果を有する複数の導
体２０群によって構成された第３の相を形成するための
複数の磁気抵抗素子エレメント群を備えて形成している
。即ち、この第３の相の磁気抵抗素子２９　Ｃでは、上
記磁気エンコーダ磁極２の移動方向に沿って略λ／′２
磁極幅のピッチで形成され且つ略λ／′８磁極幅に渡っ
て磁気抵抗効果を有する複数の導体２０群によって構成
された第３の相を形成するなめのＣ相分の磁気抵抗素子
ニレメンＩ”　２９　ｃとＣ′相分の磁気抵抗素子エレ
メント２９Ｃ゛とを有する。このＣ相用磁気抵抗素子２
９Ｃ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。

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）は、上記磁気エンコーダ磁極２の移
動方向に沿って略λ／２磁極幅のピッチで形成され且つ
略λ／８磁極幅に渡って磁気抵抗効果を有する複数の導
体２０群によって構成された第４の相を形成するための
複数の磁気抵抗素子エレメント群を備えて形成している
。即ち、この第４の相の磁気抵抗素子２９Ｄでは、上記
磁気エンコーダ磁極２の移動方向に沿って略λ／′２磁
極幅のピッチで形成され且つ略λ／′８磁極幅に渡って
磁気抵抗効果を有する複数の導体２０群によって構成さ
れた第４の相と形成するための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２
９ｄ”とを有する。このＤ相用磁気抵抗素子２９Ｄから
Ｄ相（第４の相）の磁気エンコーダ信号が得られるよう
にしである。

すなわち、Ａ相用乃至り相用磁気抵抗素子２９Ａ、２９
Ｂ、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２９
ｂ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′相分の磁気
抵抗素子エレメント２９ｃ′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
２９ｄ′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／２磁極幅位相がずれた絶縁基板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’　、
ｄ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な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／８磁極幅に渡って形成してい
る。

そして、磁気抵抗素子エレメント２９Ａ、２９Ｂ、２９
Ｃ及び２９Ｄを構成するａ相、ａ′相。

ｂ相、ｂ°相、Ｃ相、ｃ°相、ｄ相及びｄ’相の磁気抵
抗素子エレメント２９ａ、２９ａ２９ｂ、２９ｂ’　、
２９ｃ、２９ｃ’　、２９ｄ及び２９ｄ゛の上面には上
記絶縁基板２６とほぼ同じ大きさに形成された薄膜絶縁
体３０が施されていて、この薄膜絶縁体３０によって上
記磁気抵抗素子２９　Ａ　、　２９　Ｂ　、　２９　Ｃ
及び２９Ｄを保護している。

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。

Ａ相の磁気抵抗素子２９Ａから、上記磁気エンコーダ磁
極２の移動方向に沿って略λ／′８磁極幅のピッチ位相
をずらしてＣ相用の磁気抵抗素子２９Ｃを形成し、Ａ相
の磁気抵抗素子２９Ａから、上記磁気エンコーダ磁極２
の移動方向に沿って略λ／４磁極幅のピッチ位相をずら
してＢ和剤の磁気抵抗素子２９Ｂを形成し、Ａ相の磁気
抵抗素子２９Ａから、上記磁気エンコーダ磁極２の移動
方向に沿って略３λ／８磁極幅のピッチ位相をずらして
Ｄ和剤の磁気抵抗素子２９Ｄを形成している。

このため、先ず０度の位置から始まって、順次、ａ相の
磁気抵抗素子エレメント２９ａ、Ｃ相の磁気抵抗素子素
子エレメント２９ｃｍ、ｂ相の磁気抵抗エレメント２９
ｂ、ｄ相の磁気抵抗素子エレメント２９ｄ、ａ’相の磁
気抵抗素子ニレメン）２９ａ’　、ｃ’相の磁気抵抗素
子エレメント２９ｃ’、ｂ”相の磁気抵抗素子エレメン
ト２９ｂ′及びｄ′相の磁気抵抗素子エレメント２つｄ
′を複数の磁気抵抗を有する導体２０によって略λ／′
８磁極幅の範囲に渡って形成したものを。

それぞれ略０度、略λ／８度、略λ／４度、略３λ／′
８度、略λ／７２度、略５λ／′８度、略３λ／４度、
略７λ／′８度の角度だけ位相がずれた位置の絶縁基板
２６上に形成している。

このようにすることで、上記第１乃至４相の磁気抵抗素
子２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ及び２９Ｄを隣接配置しても
、４相の磁気抵抗素子２９は他の磁気抵抗素子と二重に
重ねないで形成できる。

尚、上記薄膜絶縁体３０は、後記する出力端子用導電体
１２Ａ−１，１２Ａ−２，１２Ｂ〜１゜１２Ｂ−２，１
２Ｃ−１，１２Ｃ−２，１３Ａ。

１３Ｂ、１３Ｃ，１３Ｄ、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ，１
５Ｄを露出しなければならないために、上記薄膜絶縁体
３０に端子露出用切欠部３０ａを形成している。これら
の切欠部３０ａが他のそれらとは、一致しない位置に形
成する必要があるため、上記端子用導電体１２Ａ−１，
１２Ａ〜２゜１２Ｂ−１，１２Ｂ−２，１２Ｃ−１，１
２Ｃ−２，１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ，１３Ｄ、１５Ａ。

１５Ｂ、１５Ｃ，１５Ｄは、他の端子と重ならない位置
に適宜な幅に形成する必要がある。

上記磁気抵抗素子エレメント２９ａ、２９ｃ。

２９ｂ、２９ｄ、２２９ａ’　　、２９ｃ’　　２９ｂ
’２つｄ′の導体２０の一方の端子は、それぞれ端子用
導電体１３Ａ、１３Ｃ，１３Ｂ、１３Ｄ。

１２Ａ−２，１２Ｃ−２，１２Ｂ−２，１２Ｄ−２に接
続している。磁気抵抗素子エレメント２９ａ、２９ｃ、
２９ｂ、２９ｄ、２９ａ　　、２９ｃ’　２９ｂ’　、
２９ｄ’の導体２０の他方の端子は、それぞれ端子用導
電体１２Ａ−１，１２Ｃ−１，１２Ｂ−１，１２Ｄ−１
，１５Ａ、１５Ｃ。

１５Ｂ、１５Ｄに接続している。

磁気抵抗素子２９を構成するＡ相用磁気抵抗素子２９Ａ
は、第１図及び第２図に示すように磁気エンコーダ磁極
２（第１０図参照）の略λ／８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ａ相用磁気抵抗素子エレメント２９ａから略
λ／′２度位相がずれた位置に形成したａ′相の磁気抵
抗素子エレメント２９ａ′とを２分するように端子用導
電体１２Ａ−１と１２Ａ−２との外部接続点１２Ａから
出力端子１８Ａ−１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２（）
Ｂは、磁気エンコーダ磁極２の略λ／′８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ｂ和剤磁気抵抗素子ニレメンｌ−
２９ｔ）から略λ／２度位相がずれた位置に形成ｌ、た
ト）′相の磁気抵抗素子ニレメンｈ　２９　ｂ　’　と
を２分するように端子用導電体１２Ｂ−１と１２Ｂ−２
との外部接続点］２Ｂから出力端子１８Ｂ−１を取り出
すようにしている。

磁気抵抗素子２５９を構成するＣ相用磁気抵抗素子２９
Ｃは、磁気エンコーダ磁極２の略λ／′８磁極幅に渡っ
て順次隣接して磁気抵抗効果を有づる櫛歯状に複数の導
体２０群で形成されたＣ和剤磁気抵抗素子ニレメンｔ□
　２９　ｃから略λ７′２度位相がずれた位置に形成し
た（°相め磁気抵抗素ｒエレメント２９Ｃ°とを二；分
するように端子用導電体１２Ｃ−ｉとｉ２に−２との外
部接続点１２ｃから出力端子］、　８　Ｃ−１を取り出
す、１、うにＬ２“ζいる。

磁気抵抗素子２９を構成するＤ用層磁気抵抗素子２９Ｄ
は、磁気エンコーダ磁極２の略λ／′８磁極幅に渡って
順次隣接して磁気抵抗効果を看する櫛歯状に複数の導体
２０群で形成さｔまたＣ相用磁気抵抗素子エレメント２
９　ｄから略λ／２度位相がすれた位置に形成したｄ″
相の磁気抵抗素子エレメント２９ｄ′とを２分するよう
に端子用導電体］、　２　Ｃ−］と１２０−２との外部
接続点１２Ｃから出力端子１８　Ｃ−１を取り出すよつ
に１２でいる。

以」二のように磁気抵抗素子２９を形成することによっ
てＣ相とａ゛相の磁気抵抗効果工しメン］−２９ａと２
９ａ’　、ｂ相とｂ“相の磁気抵抗ニレメン１へ２９ｂ
と２９ｂ’　、（−相と（コ′相の磁気抵抗素子エレメ
ント２９Ｃと２９ｃ’、Ｃ相と（ｌ相の磁気抵抗エレメ
ント２９ｄと２９（］　とは互いに逆位相に形成された
ものと同＋ｚ＋＝なる。

Ｃ相用の磁気抵抗素子ニレメンｌ”　２５）　ａの一端
の導体２０は、端子用導電体１３Ａを介して電源電池１
４Ａの正側に接続し、ａ°相用の磁気抵抗効果工ｌ／メ
ンｌ〜２９１′の他端の導体２０は、端子用導電体１５
Ａを介して電源電池１６　Ａの負側に接続している、 電源電池１４　Ａの負側と電源電池１（）Ａの正側との
接続点１７．Ａと外部接続点１２Ａとから、Ａ和剤磁気
ユ、ンコーダ出力を取り出すための出力端子１８Ａ、−
２，１８／ｌ−１を取り出している、ｂ和剤の磁気抵抗
素子ニレメン）”　２９　））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、ｂ′相用の磁気抵抗素−ｆエレメント２９Ｅ、’
の他端の導体２０は、端子用導電体ｉ５Ｂ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１．７　Ｂと外部接続点１２１３とから１Ｂ相川磁気
エンコーダ出力を取り出すための出力端子１．８Ｂ−２
，１８Ｂ−１を取り出している。

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、Ｃ１相川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ｌ−て電源
電池１−６　Ｃの負側に接続している。

電源電池］、　４　Ｃの負側と電源電池］、６Ｃの正側
との接続点１７Ｃと外部接続点１２Ｃとから、Ｃ相用磁
気エンコーダ出力を取り出すｔ：めの出力端子１８Ｃ−
２，１２：３Ｃ−１を収り出１５−こいる。

Ｃ相用の磁気抵抗効果工１／メント２９（」の一端の導
体２０は、端子用導電体１．３１）を介して電源電池１
４Ｄの正側に接続し、ｄ′相用層磁気抵抗素子ニレメン
１〜２９ｄ″の他端の導体２０は、端子用導電体１５Ｄ
を介して電源電池１６Ｋ）の負側に接続している。

電源電池１．４　Ｄの負側と電源電池１６Ｄの正側との
接続点１７Ｄと外部接続点１２Ｄとかち、Ｄ用層磁気エ
ンコーダ出力を取り出すための出力端子１８Ｄ−２，１
８１）−１を取り出している。

かかる磁気抵抗素子２９によると、３：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の磁気エンコーダ
磁８ｉ！２の磁極境界部で大きく、磁極中心部では０で
あるので、上記のように形成された磁気抵抗素子２９Ａ
、２９Ｂ、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１．８　Ａ　−１と１８Ａ−２，１
８Ｂ−１と１８Ｂ−２，１８Ｃ−１と１８Ｃ−２，１８
Ｄ−１と１８Ｄ−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／８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　　、２９ｔ）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２２Ａ’　、出力信号波
形２２Ｂと２２Ｂ′出力信出力形２２Ｃと２２Ｃ’　、
出力信号波形２２Ｄと２２Ｄ°が略λ／８磁極幅の範囲
に渡って少しづつ位相をずらせなが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、
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。

Ａ相用乃至り相用磁気抵抗素子２９Ａ乃至２９Ｄは、上
記構成からなるため、第３図及び第５図に示す波形２２
Ａ〜２４Ａと２２Ａ′〜２４Ａ’　　２２Ｂ〜２４Ｂと
２２Ｂ′〜２４日′２２Ｃ〜２４Ｃと２２Ｃ′〜２４Ｃ
’　、２２Ｄ〜２４Ｄと２２Ｄ゛〜２４Ｄ′は、順次に
、それぞれ略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１人相用２Ｂ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’　、２９ｂ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２つは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、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］８Ｂ
−２，１８Ｃ−１と１８（＞２．１８Ｄ−１と１８Ｄ−
２は、それぞれアンプ３４３５．３６．３７に接続され
、該アンプ３／１゜・・、３７の出力端子は、それぞれ
コンバレタ３８，３９．４０．４１に接続され、コンパ
レータ３８と３９の出力′＠子は、論理回路［イクスク
ルーシヴ・オア回路コ４２に接続され、コンパレータ４
０と４１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２つから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。

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＾／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１．８　Ｂ−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／１１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１８Ｉ３−２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１８（＞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＾／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］、　８　Ｃ−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４（９が得られる。

出力端子１８１）　−１から得られる中点信号は。

磁気エンコータ信号波形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］、　８　Ｄ−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１５＾／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（ｊ）〜（１）に示すよう
な磁気エンコーダ信号波形５２，５３５４．５５になお
される。更に上記磁気エンコダ信号波形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＞、（ｒＨ＝、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。

［その他の実施例コ 上記実施例では、各相の磁気抵抗素子２９Ａ。

２９Ｂ、２９Ｃ，２９Ｄの第］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
しな導電体！２Ａ、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４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１￥８８’″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によって人相用（他の相用の場合
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２つを用いた磁気エン
コーダの通電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１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相馬
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４相の磁気抵抗素子を構成する各
相の磁気抵抗素子がそれぞれ他の相の磁気抵抗素子と重
なｌ゛、ずに配設形成できるので、厚み及び幅の短いノ
１相の磁気抵抗素子を容易且つ安価に形成でき、ｊ〜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タを極めて容（ろ且つ安価に組み立
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タは、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ｔことができる
ので、この矩形波あるいは台形波の出力をテジタル化し
たときの誤差が、非常に少なく１精度の只い磁気エン−
１−ダを安価且つ容易に構成できるｌτめ、簡４ｉｉな
構成て、しがも精度良く、１１一つ安定してイーＩ′装
置の３１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：ド
ータを構成できる。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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気エン：１−ダに用いるための磁気
抵抗素子の拡大説明図で、第２図は同磁気抵抗素子の分
解斜視図、第３図は第１図及び第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相用の磁気エンロ
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１１（抗素子のＡ相用乃至Ｉ）用層の磁気工〉コー
タの出力信号を示す波形図、第６図は人相乃至１）和剤
の磁気抵抗素子群をブリッジ構成１〜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
リメンタル形冒−タリ磁気エン二】−ダの概略説明図、
第１１図及び第１２Ｉ］は磁気エンコーダの磁気エンコ
ータ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】４図は第１３し１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ｔ、Ｙ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タ処理回路
の説明図、第１７図は磁気エンコーダから′２１４；ら
れる磁気」−ンコーダ信号波形図、第１−８図は先に本
発明昔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。 ［符号の説明コ ・ロータリ磁気エンコータ 磁気エンコーダ磁極［多極着磁体１゜ Ｎ極、２８　・　Ｓ極 マクネ・ツトロータ、４・・・空隙。 磁気抵抗素子 ６ｈ、６ｂ’　　・　　導体 磁束 磁気エンコーダ信号処理 ｃＬ ７）′　・ ］　・ フ　　。 ：２　Ｎ　・　・ ′う 　　　５ Ｃ＞　、６　ａ　。 ７　７Ｘ。 ８、８ 回路 （ト１ ］、、　０−１ １−１ １２・・・ （１）−、、−８・・・抵抗器 １０−２・・　コンパ１２−　タ １１−２　・・磁気エンコーダ信号。 中点出力端子用導電体、１２Ａ、１２ ｆ：３．　１２Ｃ，１２Ｄ・・・外部接続点１２Ａ−１
，１２Ａ−２，１２Ｂ−１，１２１３２、１２Ｃ−１，
１２Ｃ−２，１２Ｄ−１１２Ｄ−２，１３，１３Ａ、　
　１　３Ｂ、　　１．３Ｃ１３Ｄ・・・端子用導電体 １．４，１．４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ，１４Ｄ・・・電源
電池 １５、１５Ａ、　１５Ｂ、　１５Ｃ，１５Ｄ−・端子用
導電体。 １６．１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ，１６１’ｌ　、、電源
電池 １７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ，１７Ｄ　　　・接続点１８−
１．ＩＥ１２．１８／１１．１８Ａ、、、−２゜１８Ｂ
−１，１８Ｂ−２，１８Ｃ−１，１ＲＣ２，１８１１）
−１，１８Ｉ）−２・・・出力端そ１９・・・磁気抵抗
素子 １９Ａ・・・Ａ相用の磁気抵抗素子 １９Ｂ・・・Ｂ和剤の磁気抵抗素子 ２０・・・導体、２０′　・・・導体部２１Ａ、２１Ａ
’　　・・・Ａ相用の磁気抵抗素子工レメント、２１Ｂ
、２１Ｂ’　　・・・Ｂ和剤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 ２つ・・・磁気抵抗素子、２９Ａ・・・Ａ相用（第１の
相の）磁気抵抗素子。 ２９Ｂ・・・Ｂ和剤（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和剤（第３の相の）磁気抵抗素子、２９ａ・・・
Ｃ相用磁気抵抗素子エレメント、２９ａ　・・・ａ′相
用層気抵抗素子エレメント、２９ｂ・・・ｂ相用磁気抵
抗素子ニレメン）−，２９ｂ’　　・・・ｂ′相用磁気
抵抗素子エレメント、２９ｃ・・・Ｃ相用磁気抵抗素子
エレメント、２９ｃ’　　・・・Ｃ′相用層気抵抗素子
エレメント、２９ｄ・・・Ｃ相用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、３０・・・薄膜絶縁体、３０ａ・・・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。 ３８．３９，４０．４１・・・コンパレータ。 ４２．４３・・・論理回路２ 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（４）からなることを特徴とする磁気エンコーダ
   。 （１）上記多極着磁体の移動方向に沿って略λ／２（但
   し、λは多極着磁体の略一磁極の幅）磁極幅のピッチで
   形成され且つ略λ／８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の相を形成す
   るための複数の磁気抵抗素子エレメント群があること。 （２）該第１の相の磁気抵抗素子エレメント群それぞれ
   から上記多極着磁体の移動方向に沿って略λ／８磁極幅
   のピッチ位相をずらして形成され且つ略λ／８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３の相を形成する磁気抵抗素子エレメント群が
   あること。 （３）上記第１の相の磁気抵抗素子エレメント群それぞ
   れから上記多極着磁体の移動方向に沿って略λ／４磁極
   幅のピッチ位相をずらして形成され且つ略λ／８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２の相を形成するための複数の磁気抵抗素子
   エレメント群があること。 （４）上記第１の相の磁気抵抗素子エレメント群それぞ
   れから上記多極着磁体の移動方向に沿って略３λ／８磁
   極幅のピッチ位相をずらして形成され且つ略λ／８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４の相を形成するための複数の磁気抵抗素
   子エレメント群があること。