JPH04291101A - 磁気センサおよび位置検出装置 - Google Patents
磁気センサおよび位置検出装置Info
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- JPH04291101A JPH04291101A JP3056968A JP5696891A JPH04291101A JP H04291101 A JPH04291101 A JP H04291101A JP 3056968 A JP3056968 A JP 3056968A JP 5696891 A JP5696891 A JP 5696891A JP H04291101 A JPH04291101 A JP H04291101A
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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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、磁気スケール
の磁気目盛を読み取るセンサに適用して好適な磁気セン
サおよび工作機械等に適用して好適な位置検出装置に関
する。
の磁気目盛を読み取るセンサに適用して好適な磁気セン
サおよび工作機械等に適用して好適な位置検出装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、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センサを相対的に移
動させ、磁界の変化に基づき得られる電気信号から相対
位置等を検出する位置検出装置が知られている。この位
置検出装置は、正確な機械加工を行う工作機械等に適用
されている。この工作機械等を利用する分野においては
、位置検出装置の一層の高精度化が望まれている。要求
される分解能としては０．１μｍ程度であり、内挿精度
としては０．８μｍ程度である。
スケールに対向して配置された磁気センサを相対的に移
動させ、磁界の変化に基づき得られる電気信号から相対
位置等を検出する位置検出装置が知られている。この位
置検出装置は、正確な機械加工を行う工作機械等に適用
されている。この工作機械等を利用する分野においては
、位置検出装置の一層の高精度化が望まれている。要求
される分解能としては０．１μｍ程度であり、内挿精度
としては０．８μｍ程度である。
【０００３】この高精度を実現するためには、磁気スケ
ールに形成される格子ピッチ（記録波長）を、例えば、
８０μｍ程度に狭くすることが必要であり、同時に電気
的な分割（内挿）を行うことが必要である。
ールに形成される格子ピッチ（記録波長）を、例えば、
８０μｍ程度に狭くすることが必要であり、同時に電気
的な分割（内挿）を行うことが必要である。
【０００４】これらを実施するにあたり、磁気センサか
ら得られる出力信号に課される必要な条件は次の３点で
ある。（１）出力信号波形が歪の少ない正弦波であるこ
と。例えば、電気的分割により出力信号のピッチ内を４
００分割する際には、Ｓ／Ｎが５０〜６０ｄＢ程度の波
形が必要である。（２）出力信号における直流成分の変
動（以下、必要に応じてｄｃシフトという）がないこと
、あってもきわめて少ないこと。例えば、格子ピッチの
１／１００程度の精度を得るためには直流成分の変動は
振幅の１％以下であることが必要である。（３）出力信
号の振幅変動が、局所的にも全体的にも少ないこと。
ら得られる出力信号に課される必要な条件は次の３点で
ある。（１）出力信号波形が歪の少ない正弦波であるこ
と。例えば、電気的分割により出力信号のピッチ内を４
００分割する際には、Ｓ／Ｎが５０〜６０ｄＢ程度の波
形が必要である。（２）出力信号における直流成分の変
動（以下、必要に応じてｄｃシフトという）がないこと
、あってもきわめて少ないこと。例えば、格子ピッチの
１／１００程度の精度を得るためには直流成分の変動は
振幅の１％以下であることが必要である。（３）出力信
号の振幅変動が、局所的にも全体的にも少ないこと。
【０００５】以上の３点の要求を満足する磁気センサと
しては、出力信号電圧振幅が大きくて歪成分が小さいこ
と、すなわちＳ／Ｎが大きいことが必要である。また、
磁気スケールとしては、信号磁場が大きく、均一で正弦
波にきわめて近いことが必要である。
しては、出力信号電圧振幅が大きくて歪成分が小さいこ
と、すなわちＳ／Ｎが大きいことが必要である。また、
磁気スケールとしては、信号磁場が大きく、均一で正弦
波にきわめて近いことが必要である。
【０００６】このような条件を満足する磁気センサとし
て、フォトリソグラフィ技術により形成できる磁気抵抗
素子を用いた磁気センサがある。しかし、磁気抵抗素子
を利用しても、格子ピッチが短くなると再生出力信号電
圧が小さくなる。磁気スケールによって形成される磁場
が小さくなるからである。そこで、再生出力信号電圧を
大きくするためには、磁気スケールと磁気センサとの間
隔、いわゆるクリアランスを狭くすることが必要である
。例えば、クリアランスは約４０μｍ程度にすることが
必要である。しかも、クリアランスは、再生出力信号電
圧の振幅を一定に保持することが必要であることから一
定値に保持することが必要になる。
て、フォトリソグラフィ技術により形成できる磁気抵抗
素子を用いた磁気センサがある。しかし、磁気抵抗素子
を利用しても、格子ピッチが短くなると再生出力信号電
圧が小さくなる。磁気スケールによって形成される磁場
が小さくなるからである。そこで、再生出力信号電圧を
大きくするためには、磁気スケールと磁気センサとの間
隔、いわゆるクリアランスを狭くすることが必要である
。例えば、クリアランスは約４０μｍ程度にすることが
必要である。しかも、クリアランスは、再生出力信号電
圧の振幅を一定に保持することが必要であることから一
定値に保持することが必要になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
磁気スケールの材質は磁性合金、例えば、ＣｕＮｉＦｅ
、ＦｅＣｒＣｏであり、この磁性合金はミクロ的にみる
と部分的に合金成分の偏りがあり、スケール全長にわた
って均質な磁性体、言い換えれば、歪のない正弦波に対
応する磁場分布を得ることができない。また、上記磁性
合金の表面の平坦性は１ｓ程度であり、結果として、上
記した約４０μｍのクリアランスを局所的に一定値に保
持することができなくなり、結局、再生出力信号電圧の
振幅を一定に保持することができなくなるという問題が
あった。
磁気スケールの材質は磁性合金、例えば、ＣｕＮｉＦｅ
、ＦｅＣｒＣｏであり、この磁性合金はミクロ的にみる
と部分的に合金成分の偏りがあり、スケール全長にわた
って均質な磁性体、言い換えれば、歪のない正弦波に対
応する磁場分布を得ることができない。また、上記磁性
合金の表面の平坦性は１ｓ程度であり、結果として、上
記した約４０μｍのクリアランスを局所的に一定値に保
持することができなくなり、結局、再生出力信号電圧の
振幅を一定に保持することができなくなるという問題が
あった。
【０００８】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであり、直流成分変動（ｄｃシフト）を少なくして
、歪の少ない一定振幅の正弦波信号の出力を得ることを
可能とする磁気センサおよび高精度の位置検出装置を提
供することを目的とする。
ものであり、直流成分変動（ｄｃシフト）を少なくして
、歪の少ない一定振幅の正弦波信号の出力を得ることを
可能とする磁気センサおよび高精度の位置検出装置を提
供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明磁気センサ、例え
ば、図３Ｃに示すように、直列に接続される少なくとも
２つの磁気抵抗素子群３５，３６を有し、上記２つの磁
気抵抗素子群３５，３６は、それぞれ直列に接続される
２つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３６Ａ，３６Ｄを
有し、これら２つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３６
Ａ，３６Ｄ同士は、それぞれ平行に配置されるものであ
り、これら４つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３６Ａ
，３６Ｄが、上記平行方向Ｗと略直交する方向Ｌの共通
の中心線５６に対して、それぞれ略対称に配置されたも
のである。
ば、図３Ｃに示すように、直列に接続される少なくとも
２つの磁気抵抗素子群３５，３６を有し、上記２つの磁
気抵抗素子群３５，３６は、それぞれ直列に接続される
２つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３６Ａ，３６Ｄを
有し、これら２つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３６
Ａ，３６Ｄ同士は、それぞれ平行に配置されるものであ
り、これら４つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３６Ａ
，３６Ｄが、上記平行方向Ｗと略直交する方向Ｌの共通
の中心線５６に対して、それぞれ略対称に配置されたも
のである。
【００１０】本発明位置検出装置は、例えば、図３Ａお
よび図３Ｃに示すように、長さ方向Ｌに一定格子ピッチ
λで磁化された磁気スケール１と、この磁気スケール１
に対向して配置されかつ上記長さ方向Ｌに相対的に移動
可能に配置される磁気センサ５４とを備える位置検出装
置において、上記磁気スケール１は、ガラス等の表面の
平坦なスケール基材に磁性材料がめっきされ、そのめっ
きが上記一定格子ピッチλで磁化されたものであり、上
記磁気センサ５４は、直列に接続される少なくとも２つ
の磁気抵抗素子群３５，３６を有し、これら２つの磁気
抵抗素子群３５，３６は、それぞれ直列に接続される２
つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３６Ａ，３６Ｄを有
し、これら２つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３６Ａ
，３６Ｄ同士は、それぞれ平行に配置され、これら４つ
の磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３６Ａ，３６Ｄが、上
記平行方向Ｗと略直交する方向Ｌの共通の中心線５６に
対して、それぞれ略対称に配置されたものである。
よび図３Ｃに示すように、長さ方向Ｌに一定格子ピッチ
λで磁化された磁気スケール１と、この磁気スケール１
に対向して配置されかつ上記長さ方向Ｌに相対的に移動
可能に配置される磁気センサ５４とを備える位置検出装
置において、上記磁気スケール１は、ガラス等の表面の
平坦なスケール基材に磁性材料がめっきされ、そのめっ
きが上記一定格子ピッチλで磁化されたものであり、上
記磁気センサ５４は、直列に接続される少なくとも２つ
の磁気抵抗素子群３５，３６を有し、これら２つの磁気
抵抗素子群３５，３６は、それぞれ直列に接続される２
つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３６Ａ，３６Ｄを有
し、これら２つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３６Ａ
，３６Ｄ同士は、それぞれ平行に配置され、これら４つ
の磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３６Ａ，３６Ｄが、上
記平行方向Ｗと略直交する方向Ｌの共通の中心線５６に
対して、それぞれ略対称に配置されたものである。
【００１１】また、本発明位置検出装置は、例えば、図
３Ａおよび図３Ｄに示すように、長さ方向Ｌに一定格子
ピッチλで磁化された磁気スケール１と、この磁気スケ
ール１に対向して配置されかつ上記長さ方向Ｌに相対的
に移動可能に配置される磁気センサ５５とを備える位置
検出装置において、上記磁気スケール１は、ガラス等表
面の平坦なスケール基材に磁性材料がめっきされ、その
めっきが上記一定格子ピッチλで磁化されたものであり
、上記磁気センサ１は、直列に接続される少なくとも２
つの磁気抵抗素子群３５，３６を有し、これら２つの磁
気抵抗素子群３５，３６は、それぞれ直列に接続される
２つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３６Ａ，３６Ｄを
有し、これら２つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３６
Ａ，３６Ｄ同士は、それぞれ平行にかつ交互配置された
ものである。
３Ａおよび図３Ｄに示すように、長さ方向Ｌに一定格子
ピッチλで磁化された磁気スケール１と、この磁気スケ
ール１に対向して配置されかつ上記長さ方向Ｌに相対的
に移動可能に配置される磁気センサ５５とを備える位置
検出装置において、上記磁気スケール１は、ガラス等表
面の平坦なスケール基材に磁性材料がめっきされ、その
めっきが上記一定格子ピッチλで磁化されたものであり
、上記磁気センサ１は、直列に接続される少なくとも２
つの磁気抵抗素子群３５，３６を有し、これら２つの磁
気抵抗素子群３５，３６は、それぞれ直列に接続される
２つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３６Ａ，３６Ｄを
有し、これら２つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３６
Ａ，３６Ｄ同士は、それぞれ平行にかつ交互配置された
ものである。
【００１２】
【作用】本発明磁気センサによれば、２つの磁気抵抗素
子３５Ａ，３５Ｄ、３６Ａ，３６Ｄを有する２つの磁気
抵抗素子群３５，３６をそれぞれ共通の中心線５６に対
して対称に配置したので、磁気スケール１に対面させて
移動させた際に、磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３６Ａ
，３６Ｄの温度上昇が補償されて、磁気センサ５４から
得られる出力が歪の少ない一定振幅の正弦波出力になる
。本発明位置検出装置によれば、ガラス等の表面の平坦
なスケール基材に磁性材料をめっきし、そのめっきを一
定格子ピッチλで磁化した磁気スケール１に、磁気セン
サ５４を対面して配置している。この磁気センサ５４は
、２つの磁気抵抗素子群３５，３６を構成するそれぞれ
２つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３６Ａ，３６Ｄを
２つの磁気抵抗素子群３５，３６の共通の中心線５６に
対して対称に配置したものである。したがって、磁気セ
ンサ５４と磁気スケール１とのクリアランスは略一定値
を保持することができ、かつ磁気スケール１に対面させ
て磁気センサ５４を移動させた際に、磁気抵抗素子３５
Ａ，３５Ｄ、３６Ａ，３６Ｄの温度上昇が補償されて、
磁気センサ５４から得られる出力が歪の少ない一定振幅
の正弦波出力になる。また、本発明位置検出装置によれ
ば、表面の平坦なスケール基材に磁性材料をめっきし、
そのめっきを一定格子ピッチλで磁化した磁気スケール
１に、磁気センサ５５を対面して配置している。この磁
気センサ５５は、２つの磁気抵抗素子群３５，３６を構
成するそれぞれ２つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３
６Ａ，３６Ｄを交互に配置したものである。したがって
、磁気センサ５５と磁気スケール１とのクリアランスは
略一定値を保持することができ、かつ磁気スケール１に
対面させて磁気センサ５５を移動させた際に、磁気抵抗
素子３５Ａ，３５Ｄ、３６Ａ，３６Ｄの温度上昇が補償
されて、磁気センサ５５から得られる出力が歪の少ない
一定振幅の正弦波出力になる。
子３５Ａ，３５Ｄ、３６Ａ，３６Ｄを有する２つの磁気
抵抗素子群３５，３６をそれぞれ共通の中心線５６に対
して対称に配置したので、磁気スケール１に対面させて
移動させた際に、磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３６Ａ
，３６Ｄの温度上昇が補償されて、磁気センサ５４から
得られる出力が歪の少ない一定振幅の正弦波出力になる
。本発明位置検出装置によれば、ガラス等の表面の平坦
なスケール基材に磁性材料をめっきし、そのめっきを一
定格子ピッチλで磁化した磁気スケール１に、磁気セン
サ５４を対面して配置している。この磁気センサ５４は
、２つの磁気抵抗素子群３５，３６を構成するそれぞれ
２つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３６Ａ，３６Ｄを
２つの磁気抵抗素子群３５，３６の共通の中心線５６に
対して対称に配置したものである。したがって、磁気セ
ンサ５４と磁気スケール１とのクリアランスは略一定値
を保持することができ、かつ磁気スケール１に対面させ
て磁気センサ５４を移動させた際に、磁気抵抗素子３５
Ａ，３５Ｄ、３６Ａ，３６Ｄの温度上昇が補償されて、
磁気センサ５４から得られる出力が歪の少ない一定振幅
の正弦波出力になる。また、本発明位置検出装置によれ
ば、表面の平坦なスケール基材に磁性材料をめっきし、
そのめっきを一定格子ピッチλで磁化した磁気スケール
１に、磁気センサ５５を対面して配置している。この磁
気センサ５５は、２つの磁気抵抗素子群３５，３６を構
成するそれぞれ２つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄ、３
６Ａ，３６Ｄを交互に配置したものである。したがって
、磁気センサ５５と磁気スケール１とのクリアランスは
略一定値を保持することができ、かつ磁気スケール１に
対面させて磁気センサ５５を移動させた際に、磁気抵抗
素子３５Ａ，３５Ｄ、３６Ａ，３６Ｄの温度上昇が補償
されて、磁気センサ５５から得られる出力が歪の少ない
一定振幅の正弦波出力になる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明磁気センサおよび位置検出装置
の一実施例について図面を参照して説明する。
の一実施例について図面を参照して説明する。
【００１４】なお、以下の説明に際しては、先ず本実施
例の前提となる技術とその技術的課題を説明し、つぎに
その技術的課題を解決する実施例について説明する。
例の前提となる技術とその技術的課題を説明し、つぎに
その技術的課題を解決する実施例について説明する。
【００１５】Ａ．本実施例の前提となる技術およびその
技術的課題 （１）前提となる技術について 図５において、１は磁気スケールであり、この磁気スケ
ール１はガラス製のスケール基材２に磁性材料をめっき
して、めっき層３を形成し、このめっき層３に格子ピッ
チλ、例えば、λ＝８０μｍで磁化したものである。こ
のようにして作製された磁気スケール１はスケール基材
２の表面がガラス表面であるので平坦であり、この平坦
な表面に倣ってめっき層３が形成されるので、めっき層
３も平坦になる。また、めっき層３はゴミ・ほこり・切
削油等に対して比較的耐性が高いので、工作機械等の使
用環境下においても、信頼性が高く、長寿命である。す
なわち、めっき層３は、一般的に、塗布膜、蒸着膜に比
較して優れている。なお、スケール基材としては、金属
材料を用いることもできるが、金属材料でガラスと同等
の平坦度を得るためには、加工に多大な時間を要し、製
造コストが高くなる。したがって、以下に述べる実施例
において、磁気スケールとしてはガラス製のスケール基
材２に磁性材料によるめっき層３を形成し、そのめっき
層３を磁化した磁気スケール１を使用することを前提と
する。
技術的課題 （１）前提となる技術について 図５において、１は磁気スケールであり、この磁気スケ
ール１はガラス製のスケール基材２に磁性材料をめっき
して、めっき層３を形成し、このめっき層３に格子ピッ
チλ、例えば、λ＝８０μｍで磁化したものである。こ
のようにして作製された磁気スケール１はスケール基材
２の表面がガラス表面であるので平坦であり、この平坦
な表面に倣ってめっき層３が形成されるので、めっき層
３も平坦になる。また、めっき層３はゴミ・ほこり・切
削油等に対して比較的耐性が高いので、工作機械等の使
用環境下においても、信頼性が高く、長寿命である。す
なわち、めっき層３は、一般的に、塗布膜、蒸着膜に比
較して優れている。なお、スケール基材としては、金属
材料を用いることもできるが、金属材料でガラスと同等
の平坦度を得るためには、加工に多大な時間を要し、製
造コストが高くなる。したがって、以下に述べる実施例
において、磁気スケールとしてはガラス製のスケール基
材２に磁性材料によるめっき層３を形成し、そのめっき
層３を磁化した磁気スケール１を使用することを前提と
する。
【００１６】（２）ガラス製の磁気スケール１を使用す
る場合の技術的課題 この技術的課題は、スケール基材２が金属である場合に
比較してガラスの場合には熱伝導率が低いことを原因と
している。すなわち、磁気センサ４の磁気スケール１と
対面する側に形成されている磁気抵抗素子パターンは抵
抗器であり、実際の使用に際しては、バイアス電圧をか
けて使用することになるので発熱する。一方、磁気スケ
ール１と磁気センサ４との対面する面間のクリアランス
はきわめて狭いので、熱が磁気スケール１にも供給され
ることになるが、ガラス製の磁気スケール１の熱伝導性
は金属に比較して良くないので、結局、磁気抵抗素子パ
ターン自体の放熱性が悪化することになるからである。
る場合の技術的課題 この技術的課題は、スケール基材２が金属である場合に
比較してガラスの場合には熱伝導率が低いことを原因と
している。すなわち、磁気センサ４の磁気スケール１と
対面する側に形成されている磁気抵抗素子パターンは抵
抗器であり、実際の使用に際しては、バイアス電圧をか
けて使用することになるので発熱する。一方、磁気スケ
ール１と磁気センサ４との対面する面間のクリアランス
はきわめて狭いので、熱が磁気スケール１にも供給され
ることになるが、ガラス製の磁気スケール１の熱伝導性
は金属に比較して良くないので、結局、磁気抵抗素子パ
ターン自体の放熱性が悪化することになるからである。
【００１７】したがって、磁気センサ４が磁気スケール
１に対して相対的に静止している場合と移動している場
合とでは、磁気抵抗素子パターンを構成する個々の磁気
抵抗素子の温度分布が異なり、この温度分布の影響によ
り以下に詳しく説明するような技術的課題が発生する。
１に対して相対的に静止している場合と移動している場
合とでは、磁気抵抗素子パターンを構成する個々の磁気
抵抗素子の温度分布が異なり、この温度分布の影響によ
り以下に詳しく説明するような技術的課題が発生する。
【００１８】磁気スケール１の使用に際しては、図５に
示したように、磁気スケール１に対向する位置に磁気セ
ンサ４が配置され、この磁気センサ４は矢印方向Ｌに移
動可能である。磁気センサ４は基材上に磁気抵抗素子よ
り構成されるパターンが形成されたものであり、その磁
気抵抗素子パターンの形成された面が磁気スケール１の
めっき層３に対面している。磁気抵抗素子パターンの形
成された面と磁気スケール１の表面であるめっき層３間
のクリアランスは約４０μｍである。
示したように、磁気スケール１に対向する位置に磁気セ
ンサ４が配置され、この磁気センサ４は矢印方向Ｌに移
動可能である。磁気センサ４は基材上に磁気抵抗素子よ
り構成されるパターンが形成されたものであり、その磁
気抵抗素子パターンの形成された面が磁気スケール１の
めっき層３に対面している。磁気抵抗素子パターンの形
成された面と磁気スケール１の表面であるめっき層３間
のクリアランスは約４０μｍである。
【００１９】磁気センサ４には電源Ｖ０およびグラウン
ドがフレキシブル基板５を通じて供給されるとともに、
磁気抵抗素子の抵抗変化に伴う出力がフレキシブル基板
５を通じて出力される。電源Ｖ０はＶ０＝５［Ｖ］に設
定されている。
ドがフレキシブル基板５を通じて供給されるとともに、
磁気抵抗素子の抵抗変化に伴う出力がフレキシブル基板
５を通じて出力される。電源Ｖ０はＶ０＝５［Ｖ］に設
定されている。
【００２０】磁気センサ４に形成される磁気抵抗素子パ
ターンの例を、磁気スケール１の格子ピッチ（記録波長
）λに対応させて図６に示す。
ターンの例を、磁気スケール１の格子ピッチ（記録波長
）λに対応させて図６に示す。
【００２１】この磁気抵抗素子パターンは４群の磁気抵
抗素子群１０〜１３を備え、それぞれの磁気抵抗素子群
１０〜１３は磁気抵抗素子１０Ａ〜１０Ｄ，１１Ａ〜１
１Ｄ，１２Ａ〜１２Ｄ，１３Ａ〜１３Ｄを有している。 磁気抵抗素子群１０〜１３により磁気抵抗素子パターン
を形成することで、例えば、図７に示すように、出力回
路を結線した場合、磁気スケール１における磁気記録の
微少な変動が出力Ｖ３において平均化され、高精度化に
有利となる。なお、図７において、抵抗器１６〜１８と
演算増幅器１９とは差動増幅器２０を構成している。
抗素子群１０〜１３を備え、それぞれの磁気抵抗素子群
１０〜１３は磁気抵抗素子１０Ａ〜１０Ｄ，１１Ａ〜１
１Ｄ，１２Ａ〜１２Ｄ，１３Ａ〜１３Ｄを有している。 磁気抵抗素子群１０〜１３により磁気抵抗素子パターン
を形成することで、例えば、図７に示すように、出力回
路を結線した場合、磁気スケール１における磁気記録の
微少な変動が出力Ｖ３において平均化され、高精度化に
有利となる。なお、図７において、抵抗器１６〜１８と
演算増幅器１９とは差動増幅器２０を構成している。
【００２２】図６に示す磁気抵抗素子パターンは、等価
的に、図８に示すように表すことができる。例えば、磁
気抵抗素子群１０は、磁気抵抗素子１０Ａ〜１０Ｄの長
さ方向Ｌの中心に存在すると考えることができる。した
がって、隣合う磁気抵抗素子群、例えば、磁気抵抗素子
群１０と磁気抵抗素子群１１とは｛（ｎ／２）＋（１／
４）｝×λ離れている。ｎはｎ＝０，１，２，・・・を
とり、通常ｎは６から８程度に選択される。格子ピッチ
λはλ＝８０μｍに選択されているので、隣合う磁気抵
抗素子群、例えば、磁気抵抗素子群１０と磁気抵抗素子
群１１とは、約３００μｍ程度離れた位置に形成される
ことになる。
的に、図８に示すように表すことができる。例えば、磁
気抵抗素子群１０は、磁気抵抗素子１０Ａ〜１０Ｄの長
さ方向Ｌの中心に存在すると考えることができる。した
がって、隣合う磁気抵抗素子群、例えば、磁気抵抗素子
群１０と磁気抵抗素子群１１とは｛（ｎ／２）＋（１／
４）｝×λ離れている。ｎはｎ＝０，１，２，・・・を
とり、通常ｎは６から８程度に選択される。格子ピッチ
λはλ＝８０μｍに選択されているので、隣合う磁気抵
抗素子群、例えば、磁気抵抗素子群１０と磁気抵抗素子
群１１とは、約３００μｍ程度離れた位置に形成される
ことになる。
【００２３】つぎに、このように構成される磁気センサ
４の温度分布について検討する。温度分布を検討する場
合には、磁気スケール１は磁化されていないものを使用
する。磁化されていない磁気スケールを磁気スケール２
１とする。磁気センサ４が静止している状態において、
磁気センサ１０〜１４の温度は、図９に示すように、基
準温度Ｔ０で一定である。一方、図１０に示すように、
磁気センサ４が矢印方向ＬＬに移動しているときには、
移動方向の先頭部分にある磁気抵抗素子群１０の温度が
最も低くなり、後ろ側の磁気抵抗素子群１１〜１３の温
度は徐徐に高くなる。また、図１１に示すように、矢印
方向ＬＬと反対の方向である矢印方向ＬＲに磁気センサ
４が移動しているときには、図１０と反対の温度分布に
なる。
４の温度分布について検討する。温度分布を検討する場
合には、磁気スケール１は磁化されていないものを使用
する。磁化されていない磁気スケールを磁気スケール２
１とする。磁気センサ４が静止している状態において、
磁気センサ１０〜１４の温度は、図９に示すように、基
準温度Ｔ０で一定である。一方、図１０に示すように、
磁気センサ４が矢印方向ＬＬに移動しているときには、
移動方向の先頭部分にある磁気抵抗素子群１０の温度が
最も低くなり、後ろ側の磁気抵抗素子群１１〜１３の温
度は徐徐に高くなる。また、図１１に示すように、矢印
方向ＬＬと反対の方向である矢印方向ＬＲに磁気センサ
４が移動しているときには、図１０と反対の温度分布に
なる。
【００２４】矢印方向ＬＬに移動している場合の出力Ｖ
３（図７参照）の変化分ΔＶ３は、磁気抵抗素子が正の
温度係数を有することを考慮して、出力Ｖ１および出力
Ｖ２の変化分をそれぞれΔＶ１，ΔＶ２とすると数１の
ように表すことができる。
３（図７参照）の変化分ΔＶ３は、磁気抵抗素子が正の
温度係数を有することを考慮して、出力Ｖ１および出力
Ｖ２の変化分をそれぞれΔＶ１，ΔＶ２とすると数１の
ように表すことができる。
【００２５】
【数１】
ΔＶ３＝−ΔＶ２−（＋ΔＶ１）＝−（ΔＶ１
＋ΔＶ２）＜０
＋ΔＶ２）＜０
【００２６】一方、矢印方向ＬＲに移動
している場合に、出力Ｖ３´の変化分ΔＶ３´は数２の
ように表すことができる。
している場合に、出力Ｖ３´の変化分ΔＶ３´は数２の
ように表すことができる。
【００２７】
【数２】
ΔＶ３´＝ΔＶ２´−（−ΔＶ１´）＝ΔＶ１
´＋ΔＶ２´＞０
´＋ΔＶ２´＞０
【００２８】したがって、往復での変
化分、いわゆるｄｃシフトδＶは、数３のように約２倍
のΔＶ３になる。
化分、いわゆるｄｃシフトδＶは、数３のように約２倍
のΔＶ３になる。
【００２９】
【数３】
δＶ＝ΔＶ３−ΔＶ３´＝２ΔＶ３
【００３０】このｄｃシフトδＶは、出力Ｖ３を内挿処
理する場合に、図１２に示すように、スレッショルドレ
ベルＶｔｈで波形整形して得られる内挿の基準となる方
形波信号Ｓ１，Ｓ２のデューティ比を１：１（ａ＝ｂ）
から悪くする（ａ≠ｂ）方向に変化させるので、内挿誤
差を大きくしてしまう。
理する場合に、図１２に示すように、スレッショルドレ
ベルＶｔｈで波形整形して得られる内挿の基準となる方
形波信号Ｓ１，Ｓ２のデューティ比を１：１（ａ＝ｂ）
から悪くする（ａ≠ｂ）方向に変化させるので、内挿誤
差を大きくしてしまう。
【００３１】このｄｃシフトδＶは、例えば、格子ピッ
チλの１／１００程度の精度｛（精度＝λ／１００）＝
８０μｍ／１００＝０．８｝を得るためには出力Ｖ３の
振幅の１％以下であることが必要である。出力Ｖ３の最
小振幅は３０ｍＶ程度に設計してあるので、３００μＶ
程度以下であることが必要である。
チλの１／１００程度の精度｛（精度＝λ／１００）＝
８０μｍ／１００＝０．８｝を得るためには出力Ｖ３の
振幅の１％以下であることが必要である。出力Ｖ３の最
小振幅は３０ｍＶ程度に設計してあるので、３００μＶ
程度以下であることが必要である。
【００３２】ところが、実際に磁化された磁気スケール
１上を磁気センサ４を移動させた場合には、図１３Ｂに
示すように、方向ＬＬへの移動とその反対方向ＬＲへの
移動の際に、ｄｃシフトδＶがδＶ＝８００μＶにもな
ることが観測された。なお、図１３は出力Ｖ３をオシロ
スコープで観測した場合の波形であり、図１３Ｂは、直
流分を観測するために図１３Ａの波形にローパスフィル
タによる処理を施した波形である。図１３Ａにおいて、
略黒く塗りつぶした部分は出力Ｖ３の正弦波である（時
間軸が正弦波周期に比較して長いのでそのように観測さ
れる）。
１上を磁気センサ４を移動させた場合には、図１３Ｂに
示すように、方向ＬＬへの移動とその反対方向ＬＲへの
移動の際に、ｄｃシフトδＶがδＶ＝８００μＶにもな
ることが観測された。なお、図１３は出力Ｖ３をオシロ
スコープで観測した場合の波形であり、図１３Ｂは、直
流分を観測するために図１３Ａの波形にローパスフィル
タによる処理を施した波形である。図１３Ａにおいて、
略黒く塗りつぶした部分は出力Ｖ３の正弦波である（時
間軸が正弦波周期に比較して長いのでそのように観測さ
れる）。
【００３３】実際、適当な内挿処理を施して、ＬＬ方向
の読み取り誤差を「１」と正規化したとき、図１４に示
すように、ＬＲ方向の読み取り誤差は約５．８倍になっ
た。
の読み取り誤差を「１」と正規化したとき、図１４に示
すように、ＬＲ方向の読み取り誤差は約５．８倍になっ
た。
【００３４】この誤差の発生は、図１０および図１１に
示すように、磁気センサ４が磁気スケール１上を移動し
ている際に、長さ方向Ｌ（ＬＬ，ＬＲ）に対して温度勾
配を有することを原因とする。したがって、この温度勾
配を少なくするか、または全くなくすことが技術的課題
になる。
示すように、磁気センサ４が磁気スケール１上を移動し
ている際に、長さ方向Ｌ（ＬＬ，ＬＲ）に対して温度勾
配を有することを原因とする。したがって、この温度勾
配を少なくするか、または全くなくすことが技術的課題
になる。
【００３５】Ｂ．上記技術的課題を解決する実施例なお
、以下に示す実施例において、図５〜図１４に示したも
のに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。
、以下に示す実施例において、図５〜図１４に示したも
のに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。
【００３６】図１Ａは格子ピッチλの磁気スケール１の
構成を示している。図１Ｂは従来の技術による磁気セン
サ３１の構成を示している。図１Ｃは本実施例による磁
気センサ３２の構成を示している。図１Ｄは他の実施例
による磁気センサ３３の構成を示している。
構成を示している。図１Ｂは従来の技術による磁気セン
サ３１の構成を示している。図１Ｃは本実施例による磁
気センサ３２の構成を示している。図１Ｄは他の実施例
による磁気センサ３３の構成を示している。
【００３７】図１Ｃに示す磁気センサ３２は直列に接続
される２つの磁気抵抗素子群３５，３６を備え、これら
２つの磁気抵抗素子群３５，３６は、それぞれ、直列に
接続される４つの磁気抵抗素子３５Ａ〜３５Ｄおよび磁
気抵抗素子３６Ａ〜３６Ｄを有している。これら４つの
磁気抵抗素子３５Ａ〜３５Ｄおよび磁気抵抗素子３６Ａ
〜３６Ｄ同士はそれぞれ平行に配置されるものであり、
かつ、上記平行方向Ｗと直交する長さ方向Ｌの中心線３
７に対して略対称に配置されたものである。
される２つの磁気抵抗素子群３５，３６を備え、これら
２つの磁気抵抗素子群３５，３６は、それぞれ、直列に
接続される４つの磁気抵抗素子３５Ａ〜３５Ｄおよび磁
気抵抗素子３６Ａ〜３６Ｄを有している。これら４つの
磁気抵抗素子３５Ａ〜３５Ｄおよび磁気抵抗素子３６Ａ
〜３６Ｄ同士はそれぞれ平行に配置されるものであり、
かつ、上記平行方向Ｗと直交する長さ方向Ｌの中心線３
７に対して略対称に配置されたものである。
【００３８】図１Ｄに示す磁気センサ３３は直列に接続
される２つの磁気抵抗素子群３５，３６を備え、これら
２つの磁気抵抗素子群３５，３６は、それぞれ、直列に
接続される４つの磁気抵抗素子３５Ａ〜３５Ｄおよび磁
気抵抗素子３６Ａ〜３６Ｄを有している。これら４つの
磁気抵抗素子３５Ａ〜３５Ｄおよび磁気抵抗素子３６Ａ
〜３６Ｄ同士はそれぞれ平行、かつ、交互に配置された
ものである。なお、磁気センサ３３において、磁気抵抗
素子と導体の交差部分、例えば、交差部分３９は絶縁体
（図示せず）を介して２層構造に作製すればよい。
される２つの磁気抵抗素子群３５，３６を備え、これら
２つの磁気抵抗素子群３５，３６は、それぞれ、直列に
接続される４つの磁気抵抗素子３５Ａ〜３５Ｄおよび磁
気抵抗素子３６Ａ〜３６Ｄを有している。これら４つの
磁気抵抗素子３５Ａ〜３５Ｄおよび磁気抵抗素子３６Ａ
〜３６Ｄ同士はそれぞれ平行、かつ、交互に配置された
ものである。なお、磁気センサ３３において、磁気抵抗
素子と導体の交差部分、例えば、交差部分３９は絶縁体
（図示せず）を介して２層構造に作製すればよい。
【００３９】図１Ｃ，Ｄに示す磁気センサ３２，３３の
出力回路を図２に示す。図２において、抵抗器４０およ
び抵抗器４１の抵抗値は磁気抵抗素子群３５，３６の値
に対応する値に選択しておけばよい。
出力回路を図２に示す。図２において、抵抗器４０およ
び抵抗器４１の抵抗値は磁気抵抗素子群３５，３６の値
に対応する値に選択しておけばよい。
【００４０】図３Ａ〜図３Ｄは本発明のさらに他の実施
例の構成を示す線図である。図３Ａは格子ピッチλの磁
気スケール１の構成を示している。図３Ｂは従来の技術
による磁気センサ５３の構成を示している。図３Ｃはさ
らに他の実施例による磁気センサ５４の構成を示してい
る。図３Ｄはさらに他の実施例による磁気センサ５５の
構成を示している。
例の構成を示す線図である。図３Ａは格子ピッチλの磁
気スケール１の構成を示している。図３Ｂは従来の技術
による磁気センサ５３の構成を示している。図３Ｃはさ
らに他の実施例による磁気センサ５４の構成を示してい
る。図３Ｄはさらに他の実施例による磁気センサ５５の
構成を示している。
【００４１】図３Ｃに示す磁気センサ５４は直列に接続
される２つの磁気抵抗素子群３５，３６を備え、これら
２つの磁気抵抗素子群３５，３６は、それぞれ、直列に
接続される２つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄおよび磁
気抵抗素子３６Ａ，３６Ｄを有している。これら２つの
磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄおよび磁気抵抗素子３６Ａ
，３６Ｄ同士はそれぞれ平行に配置されるものであり、
かつ、上記平行方向Ｗと直交する長さ方向Ｌの中心線５
６に対して略対称に配置されたものである。
される２つの磁気抵抗素子群３５，３６を備え、これら
２つの磁気抵抗素子群３５，３６は、それぞれ、直列に
接続される２つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄおよび磁
気抵抗素子３６Ａ，３６Ｄを有している。これら２つの
磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄおよび磁気抵抗素子３６Ａ
，３６Ｄ同士はそれぞれ平行に配置されるものであり、
かつ、上記平行方向Ｗと直交する長さ方向Ｌの中心線５
６に対して略対称に配置されたものである。
【００４２】図３Ｄに示す磁気センサ５５は直列に接続
される２つの磁気抵抗素子群３５，３６を備え、これら
２つの磁気抵抗素子群３５，３６は、それぞれ、直列に
接続される２つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄおよび磁
気抵抗素子３６Ａ，３６Ｄを有している。これら２つの
磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄおよび磁気抵抗素子３６Ａ
，３６Ｄ同士はそれぞれ平行、かつ、交互に配置された
ものである。
される２つの磁気抵抗素子群３５，３６を備え、これら
２つの磁気抵抗素子群３５，３６は、それぞれ、直列に
接続される２つの磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄおよび磁
気抵抗素子３６Ａ，３６Ｄを有している。これら２つの
磁気抵抗素子３５Ａ，３５Ｄおよび磁気抵抗素子３６Ａ
，３６Ｄ同士はそれぞれ平行、かつ、交互に配置された
ものである。
【００４３】図３Ｃ，Ｄに示す磁気センサ５４，５５の
出力回路は図２例に示した回路が適用される。
出力回路は図２例に示した回路が適用される。
【００４４】図４Ａ〜図４Ｄは本発明のさらに他の実施
例の構成を示す線図である。図４Ａは格子ピッチλの磁
気スケール１の構成を示している。図４Ｂは従来の技術
による磁気センサ４３の構成を示している。図４Ｃはさ
らに他の実施例による磁気センサ４４の構成を示してい
る。図４Ｄはさらに他の実施例による磁気センサ４５の
構成を示している。図４Ｅはさらに他の実施例による磁
気センサ４６の構成を示している。
例の構成を示す線図である。図４Ａは格子ピッチλの磁
気スケール１の構成を示している。図４Ｂは従来の技術
による磁気センサ４３の構成を示している。図４Ｃはさ
らに他の実施例による磁気センサ４４の構成を示してい
る。図４Ｄはさらに他の実施例による磁気センサ４５の
構成を示している。図４Ｅはさらに他の実施例による磁
気センサ４６の構成を示している。
【００４５】図４Ｃに示す磁気センサ４４は直列に接続
される２つの磁気抵抗素子群１０，１１と、同様に直列
に接続される２つの磁気抵抗素子群１２，１３を備え、
これら磁気抵抗素子群１０〜１３は、それぞれ、直列に
接続される４つの磁気抵抗素子１０Ａ〜１０Ｄ，１１Ａ
〜１１Ｄ，１２Ａ〜１２Ｄ，１３Ａ〜１３Ｄを有してい
る。
される２つの磁気抵抗素子群１０，１１と、同様に直列
に接続される２つの磁気抵抗素子群１２，１３を備え、
これら磁気抵抗素子群１０〜１３は、それぞれ、直列に
接続される４つの磁気抵抗素子１０Ａ〜１０Ｄ，１１Ａ
〜１１Ｄ，１２Ａ〜１２Ｄ，１３Ａ〜１３Ｄを有してい
る。
【００４６】４つの磁気抵抗素子１０Ａ〜１０Ｄおよび
磁気抵抗素子１１Ａ〜１１Ｄ同士はそれぞれ平行に配置
されるものであり、かつ、上記平行方向Ｗと直交する長
さ方向Ｌの中心線４７に対して略対称に配置される。同
様に、４つの磁気抵抗素子１２Ａ〜１２Ｄおよび磁気抵
抗素子１３Ａ〜１３Ｄ同士はそれぞれ平行に配置される
ものであり、かつ、上記平行方向Ｗと直交する長さ方向
Ｌの中心線４８に対して略対称に配置される。
磁気抵抗素子１１Ａ〜１１Ｄ同士はそれぞれ平行に配置
されるものであり、かつ、上記平行方向Ｗと直交する長
さ方向Ｌの中心線４７に対して略対称に配置される。同
様に、４つの磁気抵抗素子１２Ａ〜１２Ｄおよび磁気抵
抗素子１３Ａ〜１３Ｄ同士はそれぞれ平行に配置される
ものであり、かつ、上記平行方向Ｗと直交する長さ方向
Ｌの中心線４８に対して略対称に配置される。
【００４７】図４Ｄに示す磁気センサ４５は、図４Ｃに
示した磁気センサ４４において、磁気抵抗素子群１１と
磁気抵抗素子群１２とを略交換して配置したものと考え
ることができる。
示した磁気センサ４４において、磁気抵抗素子群１１と
磁気抵抗素子群１２とを略交換して配置したものと考え
ることができる。
【００４８】図４Ｅに示す磁気センサ４６は、図１Ｄに
示した磁気センサ３３を長さ方向Ｌに（２＋（１／４）
）λ離したものを（１／４）λずらして並列に配置した
ものである。図４Ｃ〜図４Ｅに示す磁気センサ４４〜４
６の出力回路は上述の図７に示した出力回路と同じ回路
構成でよい。
示した磁気センサ３３を長さ方向Ｌに（２＋（１／４）
）λ離したものを（１／４）λずらして並列に配置した
ものである。図４Ｃ〜図４Ｅに示す磁気センサ４４〜４
６の出力回路は上述の図７に示した出力回路と同じ回路
構成でよい。
【００４９】図４Ｃのように構成することにより、すな
わち、図９〜図１１に示す磁気センサ４において、磁気
抵抗素子群１０と磁気抵抗素子群１２とを、実質的に長
さ方向Ｌの同一位置に配置し、かつ磁気抵抗素子群１２
と磁気抵抗素子群１３とを長さ方向Ｌの同一位置に配置
することにより、また図４Ｄのように、磁気抵抗素子群
１０と磁気抵抗素子群１３および磁気抵抗素子群１１と
磁気抵抗素子群１２とを実質的に長さ方向Ｌの同一位置
に配置することにより、温度補償された磁気抵抗素子パ
ターンとなった。実際、上述のように構成した磁気セン
サ４４を磁気スケール１上を移動させ、出力Ｖ３をオシ
ロスコープで観測した場合に、図１３Ｂに示したδＶの
値は略ゼロ値になった。
わち、図９〜図１１に示す磁気センサ４において、磁気
抵抗素子群１０と磁気抵抗素子群１２とを、実質的に長
さ方向Ｌの同一位置に配置し、かつ磁気抵抗素子群１２
と磁気抵抗素子群１３とを長さ方向Ｌの同一位置に配置
することにより、また図４Ｄのように、磁気抵抗素子群
１０と磁気抵抗素子群１３および磁気抵抗素子群１１と
磁気抵抗素子群１２とを実質的に長さ方向Ｌの同一位置
に配置することにより、温度補償された磁気抵抗素子パ
ターンとなった。実際、上述のように構成した磁気セン
サ４４を磁気スケール１上を移動させ、出力Ｖ３をオシ
ロスコープで観測した場合に、図１３Ｂに示したδＶの
値は略ゼロ値になった。
【００５０】そして、適当な内挿処理を施して、ＬＬ方
向の読み取り誤差を「１」と正規化したとき、ＬＲ方向
の読み取り誤差も同様に１倍になった（図１４において
、ＬＬ方向の特性にＬＲ方向の特性が重なった状態にな
った）。なお、磁気センサを、図４Ｃ〜図４Ｅのように
構成することにより、磁気スケール１の長さ方向の読み
取り誤差の特性において、局所的な誤差も大幅に低減す
ることができた。
向の読み取り誤差を「１」と正規化したとき、ＬＲ方向
の読み取り誤差も同様に１倍になった（図１４において
、ＬＬ方向の特性にＬＲ方向の特性が重なった状態にな
った）。なお、磁気センサを、図４Ｃ〜図４Ｅのように
構成することにより、磁気スケール１の長さ方向の読み
取り誤差の特性において、局所的な誤差も大幅に低減す
ることができた。
【００５１】図１Ｃ，Ｄ、図３Ｃ，Ｄに示した磁気セン
サ３２，３３，５４，５５においても、略同様な結果が
得られた。
サ３２，３３，５４，５５においても、略同様な結果が
得られた。
【００５２】このように、上述の実施例によれば、磁気
スケール１の表面は、ガラス製のスケール基材２にめっ
き層３を形成し、そのめっき層３を磁化するようにして
いるので、滑らかな面に形成することが可能になる。ま
た、磁気センサ３２等に示すように、温度補償可能な磁
気抵抗素子パターンを形成している。このため、出力Ｖ
３の正弦波信号は、波形歪が比較的に少なくて一定振幅
の信号になった。また、移動方向を反対方向にしても、
出力Ｖ３にｄｃシフトの少ない（ほとんど観測すること
のできない）位置検出装置が得られた。この位置検出装
置の分解能は０．１μｍを実現することができ、内挿精
度として０．８μｍを実現することができた。
スケール１の表面は、ガラス製のスケール基材２にめっ
き層３を形成し、そのめっき層３を磁化するようにして
いるので、滑らかな面に形成することが可能になる。ま
た、磁気センサ３２等に示すように、温度補償可能な磁
気抵抗素子パターンを形成している。このため、出力Ｖ
３の正弦波信号は、波形歪が比較的に少なくて一定振幅
の信号になった。また、移動方向を反対方向にしても、
出力Ｖ３にｄｃシフトの少ない（ほとんど観測すること
のできない）位置検出装置が得られた。この位置検出装
置の分解能は０．１μｍを実現することができ、内挿精
度として０．８μｍを実現することができた。
【００５３】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。
【００５４】
【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、少なくとも２つの磁気抵抗素子を有する２つ
の磁気抵抗素子群をそれぞれ共通の中心線に対して対称
に配置したので、磁気スケールに対面させて移動させた
際に、磁気抵抗素子の温度上昇が補償されて、磁気セン
サから得られる出力が歪の少ない一定振幅の正弦波出力
になるという効果が得られる。本発明位置検出装置によ
れば、ガラス等の表面の平坦なスケール基材に磁性材料
をめっきし、そのめっきを一定格子ピッチで磁化した磁
気スケールに、磁気センサを対面して配置している。こ
の磁気センサは、２つの磁気抵抗素子群を構成するそれ
ぞれ少なくとも２つの磁気抵抗素子を２つの磁気抵抗素
子群の共通の中心線に対して対称に配置したものである
。したがって、磁気センサと磁気スケールとのクリアラ
ンスは略一定値を保持することができ、かつ磁気スケー
ルに対面させて磁気センサを移動させた際に、磁気抵抗
素子の温度上昇が補償されて、磁気センサから得られる
出力が歪の少ない一定振幅の正弦波出力になるという効
果が得られる。また、本発明位置検出装置によれば、ガ
ラス等の表面の平坦なスケール基材に磁性材料をめっき
し、そのめっきを一定格子ピッチで磁化した磁気スケー
ルに、磁気センサを対面して配置している。この磁気セ
ンサは、２つの磁気抵抗素子群を構成するそれぞれ少な
くとも２つの磁気抵抗素子を交互に配置したものである
。したがって、磁気センサと磁気スケールとのクリアラ
ンスは略一定値を保持することができ、かつ磁気スケー
ルに対面させて磁気センサを移動させた際に、磁気抵抗
素子の温度上昇が補償されて、磁気センサから得られる
出力が歪の少ない一定振幅の正弦波出力になるという効
果が得られる。
によれば、少なくとも２つの磁気抵抗素子を有する２つ
の磁気抵抗素子群をそれぞれ共通の中心線に対して対称
に配置したので、磁気スケールに対面させて移動させた
際に、磁気抵抗素子の温度上昇が補償されて、磁気セン
サから得られる出力が歪の少ない一定振幅の正弦波出力
になるという効果が得られる。本発明位置検出装置によ
れば、ガラス等の表面の平坦なスケール基材に磁性材料
をめっきし、そのめっきを一定格子ピッチで磁化した磁
気スケールに、磁気センサを対面して配置している。こ
の磁気センサは、２つの磁気抵抗素子群を構成するそれ
ぞれ少なくとも２つの磁気抵抗素子を２つの磁気抵抗素
子群の共通の中心線に対して対称に配置したものである
。したがって、磁気センサと磁気スケールとのクリアラ
ンスは略一定値を保持することができ、かつ磁気スケー
ルに対面させて磁気センサを移動させた際に、磁気抵抗
素子の温度上昇が補償されて、磁気センサから得られる
出力が歪の少ない一定振幅の正弦波出力になるという効
果が得られる。また、本発明位置検出装置によれば、ガ
ラス等の表面の平坦なスケール基材に磁性材料をめっき
し、そのめっきを一定格子ピッチで磁化した磁気スケー
ルに、磁気センサを対面して配置している。この磁気セ
ンサは、２つの磁気抵抗素子群を構成するそれぞれ少な
くとも２つの磁気抵抗素子を交互に配置したものである
。したがって、磁気センサと磁気スケールとのクリアラ
ンスは略一定値を保持することができ、かつ磁気スケー
ルに対面させて磁気センサを移動させた際に、磁気抵抗
素子の温度上昇が補償されて、磁気センサから得られる
出力が歪の少ない一定振幅の正弦波出力になるという効
果が得られる。
【図１】Ａは磁気スケールの機能的構成を示す線図であ
る。 Ｂは従来の技術による磁気センサの構成を示す線図であ
る。 Ｃは本発明磁気センサの一実施例の構成を示す線図であ
る。 Ｄは本発明磁気センサの他の実施例の構成を示す線図で
ある。
る。 Ｂは従来の技術による磁気センサの構成を示す線図であ
る。 Ｃは本発明磁気センサの一実施例の構成を示す線図であ
る。 Ｄは本発明磁気センサの他の実施例の構成を示す線図で
ある。
【図２】図１例・図３例の出力回路の回路図である。
【図３】Ａは磁気スケールの機能的構成を示す線図であ
る。 Ｂは従来の技術による磁気センサの構成を示す線図であ
る。 Ｃは本発明磁気センサのさらに他の実施例の構成を示す
線図である。 Ｄは本発明磁気センサのさらに他の実施例の構成を示す
線図である。
る。 Ｂは従来の技術による磁気センサの構成を示す線図であ
る。 Ｃは本発明磁気センサのさらに他の実施例の構成を示す
線図である。 Ｄは本発明磁気センサのさらに他の実施例の構成を示す
線図である。
【図４】Ａは磁気スケールの機能的構成を示す線図であ
る。 Ｂは従来の技術による磁気センサの構成を示す線図であ
る。 Ｃは本発明磁気センサのさらに他の実施例の構成を示す
線図である。 Ｄは本発明磁気センサのさらに他の実施例の構成を示す
線図である。 Ｅは本発明磁気センサのさらに他の実施例の構成を示す
線図である。
る。 Ｂは従来の技術による磁気センサの構成を示す線図であ
る。 Ｃは本発明磁気センサのさらに他の実施例の構成を示す
線図である。 Ｄは本発明磁気センサのさらに他の実施例の構成を示す
線図である。 Ｅは本発明磁気センサのさらに他の実施例の構成を示す
線図である。
【図５】本発明位置検出装置の一実施例の構成を示す斜
視図である。
視図である。
【図６】従来の位置検出装置の構成を示す線図である。
【図７】位置検出装置の一般的な出力回路の回路図であ
る。
る。
【図８】図６例に示す位置検出装置の中、磁気抵抗素子
パターンの等価的な線図である。
パターンの等価的な線図である。
【図９】磁気センサが静止している状態における磁気抵
抗素子の温度分布を示す線図である。
抗素子の温度分布を示す線図である。
【図１０】磁気センサが図中左方向に移動している状態
における磁気抵抗素子の温度分布を示す線図である。
における磁気抵抗素子の温度分布を示す線図である。
【図１１】磁気センサが図中右方向に移動している状態
における磁気抵抗素子の温度分布を示す線図である。
における磁気抵抗素子の温度分布を示す線図である。
【図１２】図６例に示す出力回路から得られる正弦波信
号にｄｃシフトがある場合の内挿処理への影響を説明す
るのに供される線図である。
号にｄｃシフトがある場合の内挿処理への影響を説明す
るのに供される線図である。
【図１３】ｄｃシフトの実測例を示す線図である。
【図１４】ｄｃシフトがある場合における位置検出装置
の誤差の発生状態を示す線図である。
の誤差の発生状態を示す線図である。
１ 磁気スケール
３２，３３，５４，５５ 磁気センサ３５，３６
磁気抵抗素子群 ３５Ａ〜３５Ｄ，３６Ａ〜３６Ｄ 磁気抵抗素子３７
，５６ 中心線 λ 格子ピッチ
磁気抵抗素子群 ３５Ａ〜３５Ｄ，３６Ａ〜３６Ｄ 磁気抵抗素子３７
，５６ 中心線 λ 格子ピッチ
Claims (3)
- 【請求項１】 直列に接続される少なくとも２つの磁
気抵抗素子群を有し、上記２つの磁気抵抗素子群は、そ
れぞれ直列に接続される少なくとも２つの磁気抵抗素子
を有し、これら２つの磁気抵抗素子同士は、それぞれ平
行に配置されるものであり、これら２つの磁気抵抗素子
が、上記平行方向と略直交する方向の共通の中心線に対
して、それぞれ略対称に配置されたことを特徴とする磁
気センサ。 - 【請求項２】 長さ方向に一定格子ピッチで磁化され
た磁気スケールと、この磁気スケールに対向して配置さ
れかつ上記長さ方向に相対的に移動可能に配置される磁
気センサとを備える位置検出装置において、上記磁気ス
ケールは、ガラス等の表面の平坦なスケール基材に磁性
材料がめっきされ、そのめっきが上記一定格子ピッチで
磁化されたものであり、上記磁気センサは、直列に接続
される少なくとも２つの磁気抵抗素子群を有し、これら
２つの磁気抵抗素子群は、それぞれ直列に接続される少
なくとも２つの磁気抵抗素子を有し、これら２つの磁気
抵抗素子同士は、それぞれ平行に配置され、これら２つ
の磁気抵抗素子が、上記平行方向と略直交する方向の共
通の中心線に対して、それぞれ略対称に配置されたもの
であることを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項３】 長さ方向に一定格子ピッチで磁化され
た磁気スケールと、この磁気スケールに対向して配置さ
れかつ上記長さ方向に相対的に移動可能に配置される磁
気センサとを備える位置検出装置において、上記磁気ス
ケールは、ガラス等の表面の平坦なスケール基材に磁性
材料がめっきされ、そのめっきが上記一定格子ピッチで
磁化されたものであり、上記磁気センサは、直列に接続
される少なくとも２つの磁気抵抗素子群を有し、これら
２つの磁気抵抗素子群は、それぞれ直列に接続される少
なくとも２つの磁気抵抗素子を有し、これら２つの磁気
抵抗素子同士は、それぞれ平行にかつ交互配置されたも
のであることを特徴とする位置検出装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3056968A JP2924236B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 磁気センサおよび位置検出装置 |
| US07/852,727 US5243280A (en) | 1991-03-20 | 1992-03-17 | Magnetic sensor and position detector |
| DE4208927A DE4208927C2 (de) | 1991-03-20 | 1992-03-19 | Magnetischer Sensor und damit ausgerüsteter Positionsdetektor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3056968A JP2924236B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 磁気センサおよび位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04291101A true JPH04291101A (ja) | 1992-10-15 |
| JP2924236B2 JP2924236B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=13042326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3056968A Expired - Lifetime JP2924236B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 磁気センサおよび位置検出装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
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-
1992
- 1992-03-17 US US07/852,727 patent/US5243280A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-03-19 DE DE4208927A patent/DE4208927C2/de not_active Expired - Lifetime
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