JPH07243867A

JPH07243867A - 磁気スケールおよびこれを備えた磁気式検出装置

Info

Publication number: JPH07243867A
Application number: JP3513894A
Authority: JP
Inventors: Minoru Takeda; 稔武田; Masayuki Togawa; 雅之外川; Masaru Endo; 勝遠藤; Tsutomu Takahashi; 勉高橋
Original assignee: Teijin Seiki Co Ltd
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 1994-03-07
Filing date: 1994-03-07
Publication date: 1995-09-19
Anticipated expiration: 2018-06-23
Also published as: JP3419533B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、磁極上とは反対向きとなる磁化の
回り込みを磁極間検出高さ近傍において実効的に除去
し、磁界強度検出素子と磁極との配置間隔を狭め得る磁
気スケールを提供することを第１の目的とし、それによ
りＳ／Ｎ比と分解能を向上させた磁気式検出装置を提供
することを第２の目的とする。【構成】複数の磁界発生手段12からなる所定磁界強度
分布の磁気パターン13を備え、該磁気パターン13側の磁
界強度がｘ方向で規則的に変化する磁気スケールにおい
て、ｘ方向と略直交するｙ方向で互いに近接し同一面側
に表出するＮ極およびＳ極少なくとも２つの磁極12ａ、
12ｂを１組として、少なくとも１組の磁極12ａ、12ｂを
ｘ方向の所定位置に設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気スケールおよびこ
れを備えた磁気式検出装置に係り、例えばエンコーダ等
のような変位を検出するのに好適な磁気スケールおよび
それを用いて所定方向における変位、速度又は角速度等
を検出する磁気式検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気スケールは磁気式エンコーダ
等に使用されており、その磁気の読取方式としては次の
、のような２つの方式がある。磁気記録再生用ヘッドと同等のヘッドを用い、磁束
が変化したとき高透磁率材に巻き付けたコイルで誘起さ
れる電流（ビオサバールの法則）の変化を読み取って磁
気スケール上の磁界分布を読み取る。

【０００３】磁気抵抗効果素子又はホール効果素子
を磁界強度の検出に用いる方式。近時の小型・高分解能
を要求されるものに多用されているのはの方式で、こ
の方式では所定の磁極表出面側に所定の磁極が表出す
る。例えばＮ極（正極）のみを並べた磁気スケールを用
い、磁気スケールが発生する磁界の強度を磁気抵抗効果
素子又はホール効果素子の何れかによって電気信号に変
換し、これを読み取っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の磁気式エンコーダ等にあっては、磁気抵抗効
果素子又はホール効果素子と、これに対向する磁極表出
面側に所定の磁極のみを表出させた磁気スケールとによ
って変位等の検出を行なっていたため、磁気抵抗素子や
ホール効果素子を磁気スケールに近接して配置すると、
実効的なノイズレベルが高くなってＳ／Ｎ比が低下する
という問題があった。すなわち、図１５（ａ）に示すよ
うに、磁極上のＰ点およびＲ点から上向き（＋ｚ向き）
に出た磁化ベクトルは、磁極表出面と同一高さに位置す
る磁極間の中間点（Ｏ点）近傍で下向き（−ｚ向き）に
なり、この下向きの磁化ベクトルが磁気抵抗効果素子又
はホール効果素子に作用した場合であっても、その素子
の電気抵抗又は発生電圧が増大することから、図１５
（ｂ）中に示す読取信号波形の小さなピークが生じてし
まう。したがって、磁気スケールの表面（磁極表出面）
近傍では、検出すべき＋側の磁化ベクトルとこれとは逆
向きの−側の磁化ベクトルとが等価に検出され、実効的
なノイズレベルが増大するのである。

【０００５】このような問題を回避するために、従来、
磁気抵抗効果素子やホール効果素子を磁気スケールから
ある程度離し、−ｚ向きの磁化が発生しないような領域
でスライドさせて、磁界検出（位置、変位等の検出）を
行っている。そのため、読取信号レベルが低下したり分
解能が低下したりするばかりか、高度な小型化の要求に
も応えられなかった。

【０００６】分解能を向上させるためには、次のような
ことが考えられる。イ）磁気スケールの磁気パターンのピッチを細かくする
とともに、磁気スケールと磁気抵抗効果素子又はホール
効果素子との間隔を狭める。ロ）出力されるサインカーブを電子回路で分周する。一般には、ロ）の方法が採られているが、電子回路が複
雑になり、信号レベルが大きく変動すると分割がし難く
なる。

【０００７】このように、従来の磁気式エンコーダ等に
あっては、磁極間における磁化ベクトルの反対方向への
回り込みがあるため、磁極間隔を狭めることができず、
検出精度の大幅な向上が期待できなかった。そこで、本
発明は、磁極上とは反対向きとなる磁化の回り込みを磁
極間検出高さにおいて実効的に除去して、磁界強度検出
素子との配置間隔を狭めることの可能な磁気スケールを
提供することを第１の目的とし、それにより実効的にＳ
／Ｎ比を向上させた各種の磁気式検出装置を提供するこ
とを第２の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１〜３記載の発明は、複数の磁界発生手段からなる
所定磁界強度分布の磁気パターンを備え、該磁気パター
ン側の磁界強度が所定検出方向で規則的に変化する磁気
スケールにおいて、前記検出方向と略直交する方向で互
いに近接し同一面側に表出するＮ極およびＳ極少なくと
も２つの磁極を１組として、少なくとも１組の磁極を前
記検出方向の所定位置に設けたことを特徴とするもので
ある。このような磁極の配置は、例えば略馬蹄形（例え
ばＵ字型やコの字型）の磁石を用いることで実現できる
し、磁石と高透磁性材料とを組み合せて馬蹄形磁石と同
様な磁路を構成することでも実現することができる。

【０００９】前記少なくとも１組の磁極は、例えば前記
検出方向に配列された複数組の磁極であり、請求項２記
載のように該複数組の磁極のうち同一列の磁極の極性が
交互に変化するよう複数組の磁極の極性配置を異ならせ
るか、あるいは、請求項３記載のように該複数組の磁極
のうち同一列の磁極の極性が所定の順番で変化するよう
複数組の磁極の極性配置を異ならせることができる。

【００１０】前記複数組の磁極又は同一列に配列された
Ｎ極およびＳ極少なくとも２つの磁極は、請求項４記載
のように、前記検出方向で長さの異なる磁極を含み、該
磁極の表出面が前記検出方向における該表出面の長さに
応じて異なる高さに位置するもの、あるいは、請求項５
記載のように、該磁極の表出面が前記検出方向における
該表出面の長さに応じて検出方向と直交する幅を変化さ
せたものであってもよい。

【００１１】また、請求項６記載のように、前記検出方
向と直交する方向に複数の磁石を並列に配置し、該複数
の磁石の対向部により、前記複数組の磁極を、磁石の並
列数から１を引いた列数だけ構成することができる。な
お、勿論、同一列に配列されたＮ極およびＳ極少なくと
も２つの磁極を、前記複数の磁石の並列数から１を引い
た列数だけ構成することもできる。

【００１２】さらに、前記複数組の磁極は、請求項７記
載のように、前記検出方向である円周方向に所定角度間
隔を隔てるよう配列されたものであってもよい。請求項
８記載の発明に係る磁気式検出装置は、上記構成を有す
る何れかの磁気スケールと、光信号を出力する光出射手
段と、前記磁気スケールの磁極表出面側に設けられ、各
組のＮ極およびＳ極の磁極により形成される磁界の強度
に応じて前記光信号の偏光方向を回転させる偏光回転手
段と、特定方向の偏光のみを透過させる偏光制御手段
と、偏光制御手段透過後の光強度信号を電気信号に変換
する光電気変換手段と、光電変換手段からの電気信号を
処理して該信号に応じた特定の物理量を求める電気信号
処理手段と、を備えている。また、その電気信号処理手
段は、請求項９記載のように、前記光電変換手段からの
電気信号に基づいて、前記磁気スケールと前記偏光回転
手段との相対的な変位、速度および加速度のうち何れか
を求める手段とすることができる。

【００１３】請求項１０記載の発明に係る磁気式検出装
置は、請求項７記載のように円周方向に所定角度間隔を
隔てるよう配列された磁極を有する磁気スケールと、光
信号を出力する光出射手段と、前記磁気スケールの磁極
表出面側に設けられ、各組のＮ極およびＳ極の磁極によ
り形成される磁界の強度に応じて前記光信号の偏光方向
を回転させる偏光回転手段と、特定方向の偏光のみを透
過させる偏光制御手段と、偏光制御手段透過後の光強度
信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、光電変換
手段からの電気信号を処理して該信号に応じた特定の物
理量を求める電気信号処理手段と、を備えている。ま
た、その電気信号処理手段は、請求項１１記載のよう
に、前記光電変換手段からの電気信号に基づいて、前記
磁気スケールと前記偏光回転手段との相対的な角変位、
角速度および角加速度のうち何れかを求める手段とする
ことができる。

【００１４】上記構成の磁気式検出装置においては、請
求項１２記載のように、前記磁気スケールが、複数組の
磁極を複数列に並列させたものであり、前記偏光回転手
段が、該複数列の各列の磁極により形成される磁界の強
度に応じて前記光信号の偏光方向を回転させる複数の偏
光回転素子を有し、前記光電変換手段が、偏光制御手段
透過後の複数の光強度信号を複数の電気信号に変換する
ものであってもよい。

【００１５】また、請求項１３記載の発明に係る磁気式
検出装置は、複数の磁界発生手段からなる所定磁界強度
分布の磁気パターンを備え、該磁気パターン側の磁界強
度が所定検出方向で規則的に異なるとともに、前記検出
方向で互いに近接し同一面側に表出するＮ極およびＳ極
少なくとも２つの磁極を前記検出方向に同一列に配列し
た磁気スケールと、光信号を出力する光出射手段と、前
記磁気スケールの磁極表出面側に設けられ、各組のＮ極
およびＳ極の磁極により形成される磁界の強度に応じて
前記光信号の偏光方向を回転させる偏光回転手段と、特
定方向の偏光のみを透過させる偏光制御手段と、偏光制
御手段透過後の光強度信号を電気信号に変換する光電気
変換手段と、光電変換手段からの電気信号を処理し、該
信号に応じて前記磁気スケールと前記偏光回転手段との
相対的な変位、速度、加速度、角変位、角速度および角
加速度のうち少なくとも何れかを求める電気信号処理手
段と、を備えたことを特徴とするものであり、請求項１
４記載の発明のように、前記磁気スケールが、前記同一
列に配列されたＮ極およびＳ極少なくとも２つの磁極を
複数列に並列させたものであり、前記偏光回転手段が、
該複数列の各列の磁極により形成される磁界の強度に応
じて前記光信号の偏光方向を回転させる複数の偏光回転
素子を有し、前記光電変換手段が、偏光制御手段透過後
の複数の光強度信号を複数の電気信号に変換する（すな
わち、複数ビットの光強度信号に対応する）ようにした
ことを特徴とするものでもよい。このような検出装置に
おける磁気スケールの磁極配置は、例えばクシ（櫛）形
の磁石を対向させるなどして実現することができる。

【００１６】さらに、上記構成の磁気スケールを他の磁
界強度検出素子と組み合せた磁気式検出装置としてもよ
い。すなわち、請求項１５又は１７記載のように、上記
構成の何れかを有する磁気スケールと、磁気スケールの
磁極表出面側に設けられ、該磁気スケールのＮ極および
Ｓ極の磁極により形成される磁界の強度に応じた電圧を
発生する磁気電気変換素子からなる磁界強度検出素子
と、該磁界強度検出素子の発生電圧に対応する電気信号
を処理して特定の物理量を求める電気信号処理手段と、
を備えたことを特徴とする磁気式検出装置とすることが
できる。

【００１７】これらの場合にも、前記電気信号処理手段
は、請求項１６記載のように、前記電気信号に基づい
て、前記磁気スケールと前記磁界強度検出素子との相対
的な変位、速度および加速度のうち何れかを求める手段
とすることができるし、請求項１８記載のように、前記
電気信号に基づいて、前記磁気スケールと前記磁界強度
検出素子との相対的な角変位、角速度および角加速度の
うち何れかを求める手段とすることもできる。

【００１８】なお、上記磁気電気変換素子としては、ホ
ール効果素子や磁気抵抗効果素子を用いることができ
る。また、上記磁気式検出装置の偏光回転手段として
は、磁気光学効果素子を用いるのが好ましい。その場
合、特定方向の偏光（直線偏光）を磁気光学効果素子に
入射させ、該光に対し略直交するよう外部磁界を印加さ
せることで、磁気光学効果素子内部に発生していた磁区
構造は消失し、偏光方向が回転しない状態で直進した前
記光が偏光子（偏光制御手段）を透過して、光出力が得
られる。また、外部に磁界が無いとき、自ら磁気的に飽
和した磁気光学効果素子中の磁区によって、前記光は、
磁気光学効果素子を通過する間にその偏光面を９０度回
転し、偏光子を透過できないので、光出力はない。さら
に、磁界発生手段を磁石とするとき、変位方向（所定検
出方向）に対し直交する方向となるよう磁石を配置する
もの（並列型）と、変位方向に対し平行となるよう磁石
を配置するもの（直列型）とのうち何れのタイプでも採
用可能である。

【００１９】

【作用】請求項１〜３記載の発明では、所定検出方向と
略直交する方向で互いに近接し同一面側に表出するＮ極
およびＳ極少なくとも２つの磁極が、所定検出方向の所
定位置に設けられるから、一方の磁極から磁極表出面上
に出た磁化ベクトルはこの一方の磁極と同一高さに位置
する他方の磁極の近傍で下向きになるが、検出場所での
磁化の向きは水平方向である。したがって、従来なら所
定検出方向で近接する磁極間に生じていたであろう反対
向きの磁化が実効的に除去され、反対向きの磁化による
実効的なノイズレベルの増大という問題が解消する。

【００２０】また、請求項２又は３記載のように、前記
検出方向に配列された複数組の磁極のうち同一列の磁極
の極性が交互に又は所定の順番で変化するよう複数組の
磁極の極性配置を異ならせると、所定検出方向で近接す
るＮ極およびＳ極の磁極の中間位置近傍において下向き
の磁化ベクトルが生じないとともに、磁化ベクトルの向
きが変位方向と平行になる。したがって、反対方向の磁
化がより確実に除去される。さらに、磁極上の磁界のみ
ならず、変位方向で隣合う磁極間に生ずる変位方向の磁
化をも積極的に活用できるセンサヘッドを使用すること
で、検出精度の優れた変位検出および他の制御信号を同
一スケール上に記録することが可能になる。

【００２１】請求項４、５記載の発明では、前記複数組
の磁極又は同一列に配列されたＮ極およびＳ極少なくと
も２つの磁極が、前記検出方向で長さの異なるものを含
み、その表出面の長さに応じて異なる高さに位置し、又
は異なる幅を有する。したがって、磁極表出面積の大小
に拘らず検出高さにおける磁界強度を均一化することが
できる。

【００２２】請求項６記載の発明では、並列に配置した
複数の磁石の対向部によって、複数組の磁極又は同一列
に配列されたＮ極およびＳ極少なくとも２つの磁極が、
前記複数の磁石の並列数から１を引いた列数だけ構成さ
れる。したがって、マルチチャンネルの磁気スケールを
小型化することができるとともに、その製造上の歩留り
も向上する。

【００２３】請求項７記載では、前記複数組の磁極が円
周方向に所定角度間隔を隔てるよう配列される。したが
って、角変位、角速度、角加速度等が検出可能な磁気ス
ケールとなる。請求項８、９記載の発明では、Ｎ極およ
びＳ極の磁極を所定検出方向と直交する方向に近接させ
た磁気スケールの磁極表出面側に偏光回転手段が設けら
れ、光出射手段から該偏光回転手段に送られた光信号
が、前記磁極により形成される磁界の強度に応じてその
偏光方向を回転させる。そして、特定方向の偏光のみを
透過させる偏光制御手段を光信号の経路に介在させるこ
とで、磁界強度に応じた光強度信号を生成し、これを電
気信号に変換し信号処理すると、特定の物理量である磁
気スケールと前記偏光回転手段との相対的な変位（一方
を固定した場合の固定側を基準とする位置を含む）、速
度又は加速度等が求まる。このとき、正の磁極から磁極
表出面上に出た磁化ベクトルはこの磁極と同一高さに位
置する負の磁極の近傍で反対向きになるが、検出方向で
の位置は同じであり、検出方向で近接する磁極との中間
位置近傍で反対向きの磁化が生ずることはない。したが
って、反対向きの磁化による実効的ノイズレベルの増大
という問題が解消され、Ｓ／Ｎ比および分解能に優れた
検出装置となる。

【００２４】請求項１０、１１記載の発明では、磁極を
円周方向に配列させた磁気スケールの磁極表出面側に偏
光回転手段が設けられ、光出射手段から該偏光回転手段
に送られた光信号が、前記磁極により形成される磁界の
強度に応じてその偏光方向を回転させる。そして、特定
方向の偏光のみを透過させる偏光制御手段を光信号の経
路に介在させることで、磁界強度に応じた光強度信号を
生成し、これを電気信号に変換し信号処理すると、特定
の物理量である磁気スケールと前記偏光回転手段との相
対的な変位角（一方を固定した場合の固定側を基準とす
る角度位置を含む）、角速度又は角加速度等が求まる。
このとき、正の磁極から磁極表出面上に出た磁化ベクト
ルはこの磁極と同一高さに位置する負の磁極の近傍で反
対向きになるが、検出方向での位置は同じであり、検出
方向で近接する磁極との中間位置近傍で反対向きの磁化
が生ずることはない。したがって、反対向きの磁化によ
る実効的ノイズレベルの増大という問題が解消され、Ｓ
／Ｎ比および分解能に優れた検出装置となる。

【００２５】請求項１２記載の発明では、複数組の磁極
を並列させた又は同一列に配列されたＮ極およびＳ極少
なくとも２つの磁極を複数列に並列させた磁気スケール
と、該複数列の各列の磁極により形成される磁界の強度
に応じて光信号の偏光方向を回転させる複数の偏光回転
素子を有する偏光回転手段とを用い、複数の光強度信号
を複数の電気信号に変換することで、Ｓ／Ｎ比および分
解能に優れた所謂アブソリュート型の検出装置や磁気パ
ターンの位相を９０度ずらす２組の磁石列を用いること
で変位方向が検出可能なインクリメンタル型検出装置を
実現できる。

【００２６】請求項１３、１４記載の発明では、所定検
出方向で互いに近接し同一面側に表出するＮ極およびＳ
極少なくとも２つの磁極が、所定検出方向に配列される
から、所定検出方向で近接するＮ極およびＳ極の磁極の
中間位置近傍において下向きの磁化ベクトルが生じない
とともに、磁化ベクトルの向きが検出方向となる。した
がって、所定検出方向における磁極の中間位置近傍で反
対向きの磁化が生じないことになり、これによる実効的
なノイズレベルの増大を回避することができる。

【００２７】請求項１５、１７記載の発明では、磁気ス
ケールの磁極表出面側に、該磁気スケールのＮ極および
Ｓ極の磁極により形成される磁界の強度に応じた電圧を
発生する磁気電気変換素子からなる磁界強度検出素子が
設けられ、該素子の発生電圧に対応する電気信号を処理
して特定の物理量が求められる。したがって、センサヘ
ッドから電気信号処理手段までの構成を簡素で低コスト
のものとすることができる。

【００２８】また、請求項１６、１８記載の発明によう
に、磁気抵抗効果素子やホール効果素子等の磁気電気変
換素子を用いる請求項１５、１７記載の発明において
も、前記電気信号に基づいて磁気スケールと磁界強度検
出素子との相対的な変位、速度および加速度のうち何れ
か、あるいは、前記磁気スケールと前記磁界強度検出素
子との相対的な角変位、角速度および角加速度のうち何
れかを求めることができる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。＜第１実施例＞図１、図２は、請求項１記載の発明に係
る第１実施例の磁気スケールを示す図で、直線型位置セ
ンサ（リニア位置センサ）としての磁気式エンコーダに
適用した例を示している。

【００３０】まず、その構成を説明する。図１（ａ）〜
（ｃ）において、１はセンサヘッド、10は磁気スケール
である。センサヘッド１は、例えば磁気スケール10が軸
19を介して図外の変位検出対象物と一体にｘ方向（所定
検出方向）に移動することで、磁気スケール10に対し相
対的に変位るものである。詳細は図示しないが、このセ
ンサヘッド１は、例えばキャリッジを兼ねたヘッド本体
に、公知の磁気電気変換素子、例えばホール効果素子又
は磁気抵抗効果素子からなる検出部（磁界強度検出素
子）を装着したもので、検出部に作用する磁界の強度に
応じた発生電圧又は電気抵抗を生ずるようになってい
る。勿論、磁界強度検出素子を有する他方式のセンサヘ
ッド（例えば第７実施例として後述する磁気光学効果素
子を用いるセンサヘッド）を使用してもよいことはいう
までもない。

【００３１】磁気スケール10は、図１のｘ方向（所定検
出方向）と略直交するｙ方向で所定厚さｔの非磁性体14
（厚さ：ｔ）を挟んで互いに近接し、かつ、そのスケー
ル面10ａ（磁極表出面）上に表出するＮ極およびＳ極の
少なくとも２つの磁極12ａ、12ｂを１組として、複数組
（少なくとも１組）の磁極12ａ、12ｂを、ｘ方向で所定
間隔ｐ（但しｐ＞ｔ）を隔てる複数の所定位置に設けた
ものであり、各組の磁極12ａ、12ｂの配置を、例えば図
２（ａ）〜（ｅ）に示すような各種態様の磁界発生手段
12により実現している。

【００３２】図２（ａ）に示す磁界発生手段12は、略馬
蹄形（Ｕ字型又はコの字型）の磁石121の両端部を磁極1
2ａ、12ｂとして利用するものである。図２（ｂ）に示
す磁界発生手段12は、長手方向に磁化した棒磁石122の
磁気スケール表面10ａ側とは反対側にＬ字形の高透磁率
材123を近接配置することで、棒磁石122とは反対側の高
透磁率材123の端部にＳ極の磁極を誘起させるものであ
る。図２（ｃ）に示す磁界発生手段12は、長手方向（ｙ
方向）に磁化した棒磁石124の両端に高透磁率材125、12
6を垂直に配置してＮ、Ｓの磁極12ａ、12ｂを誘起させ
るものである。また、図２（ｄ）に示す磁界発生手段12
は、磁極を逆向きに配置した２つの棒磁石127、128の間
に非磁性体14を挟み、両磁石127、128のスケール面10ａ
側の磁極をＮ、Ｓの磁極12ａ、12ｂとして利用するもの
である。図２（ｅ）に示す磁界発生手段12は、ｙ方向に
向けた棒磁石129のスケール面10ａ側の壁面部に溝129ａ
を形成してその両側を磁極12ａ，12ｂとして利用するよ
うにしたものである。

【００３３】すなわち、磁気スケール10は、非磁性体か
らなるそのスケール本体11に上述した複数の磁界発生手
段12を所定間隔で埋設した所定磁界強度分布の磁気パタ
ーンを備えており、センサヘッド１が磁気スケール10と
相対変位するとき、そのｚ方向の高さ（以下、検出高さ
という）において、前記磁気パターンからの磁界の強度
がｘ方向で規則的に変化するようになっている。

【００３４】なお、このような磁気スケール10を作製す
る際には、まず、非磁性体からなるスケール本体11に、
ｘ方向に所定間隔ｐで複数の磁界発生手段12を装着する
複数の凹部を形成し、その複数の凹部内に、Ｎの磁極が
ｘ方向に所定間隔で一列現れるとともに、この一列のＮ
の磁極に対してｙ方向に所定の間隔ｔをあけて複数のＳ
の磁極が現れるように、複数の磁界発生手段12をｘ方向
に所定間隔ｐで１列に並べる。次いで、スケール面10ａ
上にＮとＳの磁極を表出した磁界発生手段12の凹部内
に、非磁性体14を装填する。次いで、磁界発生手段12の
周囲を非磁性材質の接着剤等により固定し、所定の信号
を必要とする領域を残して磁極12ａ、12ｂ近傍の不要な
部分を切削加工等によって削除し、図示形状の磁気スケ
ール10とする。非磁性体14は空気又は真空であってもよ
い。また、本実施例では磁界発生手段12に永久磁石を用
いているが、電磁石であってもよいことはいうまでもな
い。

【００３５】次に、作用を説明する。本実施例では、ｙ
方向で互いに近接し同一スケール面10ａ上に表出するＮ
極およびＳ極少なくとも２つの磁極12ａ、12ｂが、所定
間隔を隔てるｘ方向の複数の所定位置に設けられるか
ら、そのそれぞれの位置で、一方の磁極12ａからスケー
ル面10ａ上に出た磁化ベクトルはこの一方の磁極12ａと
同一高さに位置する他方の磁極12ｂの近傍で反対向き
（下向き）になるが、検出方向（ｘ方向）での位置は同
じである。したがって、センサヘッド１の検出部に作用
する磁化は、ほとんどｙ方向のベクトルを持つ。ｘ方向
で磁極12ａ同士の中間となり、かつｙ方向で磁極12ａ，
12ｂの中間となる位置付近では、センサヘッド１に実効
的にｚ方向の磁化は生じない。すなわち、磁界発生手段
12のＮ、Ｓの磁極12ａ、12ｂがｙ方向に近接しているか
ら、従来であればｘ方向に近接する単極間の中間位置近
傍で生じたであろう反対向きの磁化（＋ｚ向きの磁化を
検出する磁界強度検出素子に作用する−ｚ向きの磁化に
相当する）が生じ難くなり、これが実効的に除去され
る。したがって、センサヘッド１の検出部に磁気抵抗効
果素子やホール効果素子といった磁気電気変換素子を用
い、センサヘッド１と磁気スケール10をｚ方向で近接す
る配置にしたとしても、前記反対向きの磁化により実効
的なノイズレベルが増大してＳ／Ｎ比が低下するといっ
た従来のような問題はなく、高分解能で出力の安定した
高制度な位置又は変位の検出が可能（勿論、信号処理す
れば速度や加速度検出も可能）になる。＜第２実施例＞図３（ａ）は、請求項１、２記載の発明
に係る第２実施例の磁気スケールを示す図である。

【００３６】本実施例は、磁極配置以外は第１実施例と
全く同様のものである。すなわち、図３（ａ）に示すよ
うに、ｘ方向に配列された複数組の磁極12ａ、12ｂのう
ち一方の列（同一列）にある複数の磁極12ａと、他の列
（同一列）にある複数の磁極12ｂとの極性が、それぞれ
ｘ方向にＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓと変化するよう、複数組の磁極
12ａ、12ｂの極性配置を交互に異ならせている。

【００３７】本実施例では、第１実施例と同様な効果が
得られるとともに、ｘ方向に配列された複数組の磁極12
ａ、12ｂのうち同一列の磁極12ａ又は12ｂの極性が交互
に変化していることで、ｘ方向で近接するＮ、Ｓの磁極
の中間位置近傍において、反対向き（−ｚ方向）への磁
化ベクトルがより生じ難くなる。さらに、磁極12ａ、12
ｂ上のｙ方向の磁界と、ｘ方向で隣合う磁極12ａ同士、
磁極12ｂ同士の間に生ずるｘ方向の磁化を共に積極的に
利用し、磁気光学効果素子を有するセンサヘッドによっ
て光のスイッチングを行なうようにすれば、分解能や方
向検出等の機能を更に高めることができる（その実施例
は後述する）。

【００３８】ここで、変位方向検出や高分解能化の工程
を図４（ａ）を用いて補足説明すると、同一列上の複数
の磁極12ａが交互に逆極性となる場合、同図（ａ）のＢ
4−Ｂ4上空では、ｘ方向の磁化ベクトル（Ｈx）はｘ方
向で隣合う２つの磁極12ａの間で最大値又は最小値をと
る。一方、ｙ方向で隣合う磁極12ａ，12ｂの中間である
Ｃ4−Ｃ4上空では、ｙ方向の磁化ベクトル（Ｈy）は磁
極12ａ，12ｂの位置で最大値又は最小値をとる。したが
って、ｙ方向の複数の場所で磁界強度を検出しながら磁
気スケール10とセンサヘッド１をｘ方向（検出方向）に
相対変位させると、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示し
た磁界強度分布に対応して９０度だけ位相のずれた信号
が得られ、両信号の検出タイミングから変位の方向（＋
ｘ又は−ｘ）が検出できる。なお、分周により１周期の
信号を多分割する技術は、方向検出又は他の検出を行な
う一般的な産業用エンコーダ等に広く採用されている公
知の技術であり、ここでは詳述しない。＜第３実施例＞図３（ｂ）は、請求項１、３記載の発明
に係る第３実施例の磁気スケールを示す図である。

【００３９】本実施例は磁極12ａ、12ｂの配置以外は第
２実施例と全く同様のものである。すなわち、ｘ方向に
配列された複数組の磁極12ａ、12ｂは、図３（ｂ）に示
すように、これらのうち一方の列（同一列）の複数の磁
極12ａと他の列（同一列）の複数の磁極12ｂとの極性
が、それぞれｘ方向に所定の順番（図ではＮ、Ｎ、Ｓ、
Ｎ……Ｎ、Ｎ）で変化するよう、複数組の磁極12ａ、12
ｂの極性配置を異ならせている。

【００４０】本実施例では、第１実施例と同様な効果が
得られるとともに、検出方向であるｘ方向に配列された
複数組の磁極12ａ、12ｂのうち同一列の磁極12ａ又は12
ｂの極性が所定の順番で変化することで、任意の信号周
期を得ることが可能になり、ｙ方向の位置信号に加え、
他の制御信号（例えば流体圧アクチュエータ等と併用さ
れるバルブの制御信号、流量制御信号等）を同一スケー
ル上に記録することができるという利点がある。

【００４１】また、図４（ｄ）に示すように、同極性の
磁極が並ぶ数を変化させると、ｘ方向の基準位置からの
磁石列の個数、すなわちｘ方向における基準位置からの
距離がわかることになる。例えば、連続してＮ極が３個
存在する場合、基準位置から７〜９のピーク位置である
ことがわかるし、複数の磁極を同一ピッチで並べていれ
ば、同一極が何個連続しているかもわかる。また、前後
に複数個のピークが検出されるようｘ方向に変位させる
ことで、前後の同一極性の磁極の個数を検出することも
できる。さらに、殆どの磁極12ａ，12ｂをｘ方向で交互
に逆極性となるよう配置し、機械的にこれ以上変位する
と故障が生ずる、あるいは危険であるという位置付近に
同一極性の磁極を連続させることで、危険信号としての
前記制御信号を発生させることもできる。＜第４実施例＞図５は、請求項１、７、１３記載の発明
に係る第４実施例の磁気スケールおよび磁気式検出装置
を示す図であり、角度センサとしての磁気式ロータリー
エンコーダに適用した例を示している。

【００４２】図５に示すように、本実施例の磁気スケー
ル30では、複数組の磁極12ａ、12ｂが、所定検出方向で
あるＲ方向（円周方向）に所定角度間隔を隔てるよう配
列されており、複数組の磁極12ａ、12ｂの間に挟まれた
複数の非磁性体14は同一円周上にある。また、複数組の
磁極12ａ、12ｂは、これらのうち外側の列（同一列）の
複数の磁極12ａ同士、内側の列（同一列）の複数の磁極
12ｂ同士が同一極性となるよう、複数組の磁極12ａ、12
ｂの極性配置を一定にしている。すなわち、本実施例の
磁気スケール30は、スケール本体31に複数の磁界発生手
段12を所定の角度間隔で同一極性配置となるよう埋設し
た円板形のものであり、第１実施例の磁気スケール10と
ほぼ同様な手順で作製される。

【００４３】このように複数組の磁極12ａ、12ｂが円周
方向に所定角度間隔を隔てるよう配列されるから、角度
位置や角変位が検出可能（勿論、信号処理すれば角速度
や角加速度検出も可能）で、しかも、第１実施例と同様
な作用効果により高精度な検出が可能になる。なお、図
５では、円板上に磁極面が配置される例を示したが、円
柱の側面に磁極を表出させてもよいことはいうまでもな
い。＜第５実施例＞図６（ａ）は、請求項１、２、７記載の
発明に係る第５実施例の磁気スケールを示す図で、第４
実施例とは磁極の極性配置を異ならせたものである。

【００４４】同図に示すように、本実施例では、第４実
施例と同様に、複数組の磁極12ａ、12ｂが、所定検出方
向であるＲ方向（円周方向）に所定角度間隔を隔てるよ
う配列されており、複数組の磁極12ａ、12ｂの間に挟ま
れた複数の非磁性体14は同一円周上にある。また、複数
組の磁極12ａ、12ｂは、これらのうち外側の列（同一
列）の複数の磁極12ａと内側の列（同一列）の複数の磁
極12ｂとの極性が、それぞれＲ方向に交互にＮ、Ｓ、
Ｎ、Ｓと変化するよう、複数組の磁極12ａ、12ｂの極性
配置を交互に異ならせている。すなわち、本実施例の磁
気スケール30は、スケール本体31に複数の磁界発生手段
12を所定の角度間隔で交互に逆極性となるよう埋設した
円板形のものであり、第１実施例の磁気スケール10とほ
ぼ同様な手順で作製される。

【００４５】このように複数組の磁極12ａ、12ｂが円周
方向に所定角度間隔を隔てるよう配列されるから、第４
実施例と同様に角度位置や角変位等が検出可能で、しか
も、第１、第２実施例と同様な作用効果により高精度な
検出が可能になる。＜第６実施例＞図６（ｂ）は、請求項１、３、７記載の
発明に係る第６実施例の磁気スケールを示す図で、第
４、第５実施例とは磁極の極性配置を異ならせたもので
ある。同図に示すように、本実施例では、複数組の磁極
12ａ、12ｂが、第４、第５実施例と同様にＲ方向（円周
方向）に所定角度間隔を隔てるよう配列されている。ま
た、複数組の磁極12ａ、12ｂは、これらのうち外側の列
（同一列）の複数の磁極12ａと内側の列（同一列）の複
数の磁極12ｂとの極性が、それぞれＲ方向に所定の順番
（例えばＮ、Ｎ、Ｓ、Ｎ、Ｎ、Ｓ……）で変化するよ
う、複数組の磁極12ａ、12ｂの極性配置を異ならせてい
る。すなわち、本実施例の磁気スケール30はスケール本
体41に複数の磁界発生手段12を所定の順番に極性が変化
するよう所定角度間隔で埋設した円板形のものである。

【００４６】このように複数組の磁極12ａ、12ｂが円周
方向に所定角度間隔を隔てるよう配列されるから、第
４、第５実施例と同様に角度位置や角変位等が検出可能
で、しかも、第１、第３実施例と同様な作用効果により
高精度な検出が可能になる。＜第７実施例＞図７は、請求項１、２、３、８、９記載
の発明に係る第７実施例を示す図で、リニア位置センサ
としての磁気式エンコーダに適用した例を示している。

【００４７】本実施例では、複数組の磁極12ａ、12ｂを
ｙ方向に一定の間隔を隔てて複数の所定列数だけ並列さ
せた磁気スケール10Ａと、磁気光学効果を利用して光磁
気変調を行うセンサヘッド21とを用いている。ここで、
磁気スケール10Ａは、詳細を図示していないが、例えば
第１、第２又は第３実施例の磁気スケール10を複数並設
してそれらのスケール本体11のみを一体化したものであ
る。

【００４８】また、センサヘッド21は、基板上に所定パ
ターンの導波路（光の通路）を形成した光導波路形成素
子22（以下、単に光導波路という）と、その光導波路22
に光の進行経路中に介在するよう一体に装着され入射光
から特定方向の偏光を透過させる偏光子23と、光導波路
22の先端部に一面側で接合された磁気光学効果素子25
と、その磁気光学効果素子25の他面側に形成された反射
ミラー部26と、から構成されている。磁気光学効果素子
25は、例えば軟磁性体からなり、光の進行方向と略平行
な方向に自発磁化を持ちその自発磁化により内部では磁
気的に飽和している。そして、偏光子23を透過した直線
偏光の偏光方向は、この磁気光学効果素子25によって回
転させられる。したがって、この磁気光学効果素子25に
光の進行方向（ｘ方向）と略直交するｙ方向に内部磁化
を配向させるよう磁極12ａ、12ｂによって磁界を作用さ
せ、前記直線偏光の偏光方向の回転が最小となるように
することができる。また、詳細を図示していないが、こ
のセンサヘッド21は、所定形状（例えば長さ５０mm程度
で、幅が５〜２０mm程度の大きさ）の基板上に所定チャ
ンネル数（例えば２〜１６ch）分だけ並列に一体的に設
けられている。すなわち、センサヘッド21はマルチチャ
ンネルヘッドの１ｃｈ分のセンサヘッドとなっており、
その光導波路22は例えば入射側の複数の（あるいは途中
で複数に分岐する）導波路と、出射側の複数の（あるい
は途中で単一に結合される）導波路とを形成したものと
なっている。

【００４９】このセンサヘッド21は、次のように動作す
る。まず、図外の光出射手段から出射された光が光導波
路22に入るとともに偏光子23を透過すると、特定方向の
偏光（直線偏光）が生成され、この光が一定の方向に自
発磁化している磁気光学効果素子25に入射すると、その
自発磁化によって偏光方向の回転（ファラデー回転）を
生ずる。また、磁気スケール10によって磁気光学効果素
子25に対し図１のｙ方向に外部磁界が印加されると、前
記直線偏光はその偏光方向を回転しないまま前進する。
そして、反射ミラー部26により反射されながら所定の確
率で出射側の導波路に達した前記光が、その偏光方向に
応じて検光子としての偏光子23（偏光制御手段）を透過
し、あるいは遮光される。すなわち、センサヘッド21と
磁気スケール10とが相対変位するとき、磁気光学効果素
子25に作用していた磁界の強度が所定レベルより低下す
れば、前記光は自ら磁気的に飽和した磁気光学効果素子
25内の磁区により、磁気光学効果素子25を通過する間に
その偏光方向を約９０度回転させ、その後は偏光子23を
透過することができないので、センサヘッド21は光信号
を出力しない。一方、センサヘッド21と磁気スケール10
の相対変位に伴い、磁気スケール10によって磁気光学効
果素子25にｙ方向の磁界が印加されると、磁気光学効果
素子25の内部に発生していた磁区構造が消失し、前記直
線偏光は、その偏光方向を回転しないまま前進するの
で、センサヘッド21は光信号を出力する（勿論、検光子
を異なる向きに配置して出力の有無を逆にすることもで
きる）。このように、磁気スケール10とセンサヘッド21
との相対変位に応じて、センサヘッド21から図外の光信
号処理回路（図示しない光電気変換手段および信号処理
手段からなる）に光信号が出力される。なお、前記光信
号処理回路は、後述の第１２〜１６実施例で詳述するセ
ンサヘッド１に接続するコントローラ、あるいはセンサ
ヘッド21に接続するレーザダイオード、フォトダイオー
ドおよびコントローラに相当するものであり、ここでの
詳細な説明は磁気スケールのみにとどめる。

【００５０】本実施例では、磁気スケール10Ａの磁極12
ａ、12ｂの極性配置に応じて第１〜第３実施例の何れか
と同様な作用効果が得られるのに加え、センサヘッド21
が、光導波路22、偏光子23、磁気光学効果素子25および
反射ミラー部26を同一基板に一体化したマルチチャンネ
ルヘッドとして構成されることから、多チャンネルでも
小型・軽量なセンサヘッドを容易に作製することができ
る。

【００５１】また、本実施例では、磁極12ａ、12ｂのう
ちＮの磁極から磁極表出面10ａ上に出た磁化ベクトルは
この磁極と同一高さに位置するＳの磁極の近傍で下向き
になるまでｘ方向の略同一位置でｙ方向一方側に向か
う。また、ｘ方向で近接する磁極12ａ間、磁極12ｂ間の
間隔ｐはｙ方向で隣接する磁極12ａ、12ｂ（Ｎ、Ｓ）の
磁極間の間隔ｔより十分に大きく、ｘ方向で近接する磁
極12ａ同士、12ｂ同士の中間位置近傍に磁極12ａ、12ｂ
と反対向き（ｙ方向他方側）への磁化の回り込みが生じ
難い。したがって、ｘ方向で近接する磁極12ａ同士、12
ｂ同士の中間位置近傍でｙ方向の磁界がセンサヘッド21
の磁気光学効果素子25に実効的に作用することがなく、
反対向きの磁化による実効的ノイズレベルの増大という
従来の問題が確実に解消され、Ｓ／Ｎ比および分解能に
優れた検出装置となる。

【００５２】さらに、磁気スケール10Ａの磁極の極性配
置を第２実施例又は第３実施例と同様にした場合、磁極
12ａ、12ｂ上のｙ方向の磁界と、ｘ方向で隣合う磁極12
ａ同士、磁極12ｂ同士の間に生ずるｘ方向の磁化を共に
積極的に利用して、センサヘッド21の光変調機能（光の
スイッチング機能）を行わせ、分解能を更に向上させる
ことができる。＜第８実施例＞図８（ａ）、（ｂ）は、請求項１、２、
３、４、１３、１４記載の発明に係る第８実施例を示す
図である。

【００５３】同図（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施
例では複数組の磁極12ａ、12ｂ（後述する第１０実施例
のように同一列に配列されたＮ極およびＳ極少なくとも
２つの磁極であってもよい）が、ｙ方向で同一幅を有し
ｘ方向（所定検出方向）で長さの異なる磁極12ａ₁、12
ａ₂、12ｂ₁、12ｂ₂を含んでおり、これら磁極12ａ、12
ｂの表出面ｅ₁、ｅ₂が前記検出方向における長さＬ₁、
Ｌ₂の比（面積の比）に応じて段差ｈだけ異なる高さに
位置している。具体的には、長い方の磁極12ａ₂、12ｂ₂
を形成する磁石に高さ寸法の小さいものを用いたり、ス
ケール本体11に埋設した後の切削量を相違させること
で、長いもの（大面積のもの）ほど高さを低く設定して
いる。検出側には、上述のセンサヘッド１又は21と、こ
れに接続する前記光信号処理回路（図示しない光電気変
換手段および信号処理手段からなる）を用いている。

【００５４】本実施例では、第１実施例と同様の効果が
得られるのに加えて、複数組の磁極12ａ、12ｂ（又は同
一列に配列されたＮ極およびＳ極少なくとも２つの磁
極）がｘ方向で長さの異なる磁極12ａ₁、12ａ₂、12
ｂ₁、12ｂ₂を含み、それらの磁極の表出面ｅ₁、ｅ₂がｘ
方向における長さＬ₁、Ｌ₂（Ｌ₁＜Ｌ₂）に応じて異なる
高さに位置しているから、例えば磁極12ａ₂、12ｂ₂から
の印加磁界に対応するセンサヘッド１の出力信号レベル
が、段差ｈ分だけ低くなり、図８（ａ）に示す仮想線の
信号レベルから同図中の実線の信号レベルまで変化す
る。このように、磁極表出面積の大小に拘らず、センサ
ヘッド１又は21の検出高さ近傍に生じる磁界強度を均一
化することができるので、検出精度を安定させることが
できる。＜第９実施例＞図８（ｃ）は、請求項１、２、３、６、
１３、１４記載の発明に係る第９実施例を示す図であ
る。

【００５５】同図（ｃ）に示すように、本実施例では複
数組の磁極12ａ、12ｂ（後述する第１０実施例のように
同一列に配列されたＮ極およびＳ極少なくとも２つの磁
極であってもよい）が、ｙ方向で異なる幅を有する磁極
12ａ₁、12ａ₂、12ｂ₁、12ｂ₂を含んでおり、これら磁極
12ａ、12ｂの表出面が前記検出方向における長さＬ₁、
Ｌ₂（Ｌ₁＜Ｌ₂）の比（面積の比）に応じて異なる幅
ｗ₁、ｗ₂（ｗ₁＞ｗ₂）に設定されている。具体的には、
長い方の磁極12ａ₂、12ｂ₂を形成する磁石に幅寸法の小
さいものを用いたり、スケール本体11に埋設した後の幅
方向切削量を相違させることで、長いもの（大面積のも
の）ほど幅を狭くしている。検出側の構成は第８実施例
と全く同様である。

【００５６】本実施例でも、第８実施例と同様の効果が
得られる。なお、磁極表出面積に応じて第８実施例のよ
うにｚ方向の高さを調節し、これと併せてｙ方向の幅を
調節してもよい。＜第１０実施例＞図９（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ請求
項１３、１４記載の発明に係る第１０実施例の磁気スケ
ールを示す図であり、リニア位置センサとしての磁気式
エンコーダに適用した例を示している。

【００５７】同図に示すように、本実施例の磁気スケー
ル40では、２つの磁石のうち一方の磁石41のＮ極と他方
の磁石42のＳ極とにそれぞれＸ方向（所定検出方向）に
所定間隔を隔てる複数の磁極凸部41ａ、42ａを形成し、
両磁石41、42を、磁極凸部41ａ、42ａがｘ方向に交互に
配置されるようｙ方向に対向させている。そして、ｘ方
向で互いに隣合い同一面上（同一面側）に表出するＮ極
およびＳ極の少なくとも２つの磁極凸部41ａ、42ａ（磁
極）をｘ方向に同一列に配列するとともに、ｙ方向では
各磁極凸部41ａ又は42ａを逆極性の磁石42又は41に近接
させている。

【００５８】すなわち、本実施例の磁気スケール40は、
図９（ａ）に示すようなクシ形の磁石41、42を突合せる
ことでＮ極およびＳ極の磁極41ａ、42ａを同一列上に配
置するような磁極配置を簡素に実現したものであり、複
数の磁石41、42の複数組の磁極凸部41ａ、42ａ（磁界発
生手段）からなる所定磁界強度分布の磁気パターンを備
えている。

【００５９】また、本実施例では、例えばｚ方向の磁界
を検出するために偏光回転手段（磁気光学効果素子）を
有するセンサヘッドを設けており、具体的には上述のセ
ンサヘッド21を使用している。この場合、センサヘッド
21を、例えば磁気光学効果素子25が磁石41、42のうち何
れか一方側に偏倚し、かつ、光の進行方向がｘ方向とな
るように配置し、磁極41ａ、42ａの間の上空では光の進
行方向（ｘ方向）と略平行な方向に磁石41、42間の磁界
を作用させ、その変位中に光の進行方向と平行するｘ方
向、更に＋ｚ方向（この場合、磁気光学効果素子25の自
発磁化を消失させる磁界の方向）に磁界を作用させるよ
うになっている。

【００６０】本実施例では、ｘ方向で互いに近接し同一
スケール面上に表出するＮ極およびＳ極少なくとも２つ
の磁極41ａ、42ａが、所定検出方向であるｘ方向に配列
されるから、ｘ方向にはＮからＳへの磁気回路を形成す
ることになり、ｘ方向で隣合うＮ極およびＳ極の磁極凸
部41ａ、42ａの中間位置近傍の磁化ベクトルの向きはｘ
方向、磁極41ａ、42ａ上の磁界の向きは＋ｚ方向とな
る。したがって、磁極41ａ、42ａの中間位置で実効的な
−ｚ方向の磁界がセンサヘッド21に作用することはな
く、それにより実効的なノイズレベルが増大してＳ／Ｎ
比が低下するといった問題が生じない。

【００６１】また、図９（ｂ）に示すように、複数のク
シ状磁石41、42、43（43のＳ極側のみ図示し、それより
図中下方の磁石は図示していない）のＮ極およびＳ極の
磁極凸部41ａ、42ａ、42ｂ、43ａを、空気層14を挟んで
複数列の各列にＮ極およびＳ極の少なくとも２つの磁極
がそれぞれ並ぶように配置し、これによって複数ビット
の光強度信号を検出するようにすることもできる。勿
論、図９（ｃ）に示すように、複数の磁石45と非磁性体
14と（例えばどちらも板状のもの）を交互に逆極性とな
るように並べ、同一列中にＮ極およびＳ極の少なくとも
２つの磁極が配列されるようにしてもよい。＜第１１実施例＞図１０は請求項１３、１４記載の発明
に係る第１１実施例の角度検出用の磁気スケールを示す
図である。なお、この実施例のセンサヘッドは例えば第
１０実施例のセンサヘッド21と同様に構成される。

【００６２】同図に示すように、本実施例では、２つの
磁石のうち一方の環状の磁石51の内周部であるＮ極と、
他方の円板状又は環状磁石52の外周部であるＳ極とに、
それぞれ所定検出方向であるＲ方向（円周方向）に所定
間隔を隔てる複数の磁極凸部51ａ、52ａを形成し、両磁
石51、52を磁極凸部51ａ、52ａがＲ方向に交互に配置さ
れるよう放射方向内外に突き合わせている。そして、Ｒ
方向で互いに近接し同一面側に表出するＮ極およびＳ極
少なくとも２つの磁極凸部51ａ、52ａ（磁極）を、Ｒ方
向に同一列に配列している。すなわち、本実施例では、
図１０に示すように湾曲したクシ形の磁石51、52を内外
に突合せることで、Ｎ極およびＳ極の磁極51ａ、52ａを
同一列上に配置するような磁極配置を簡素に実現してお
り、複数の磁石51、52の複数組の磁極凸部51ａ、52ａ
（磁界発生手段）からなる所定磁界強度分布の磁気パタ
ーンを備えている。

【００６３】このように本実施例では、ｘ方向で互いに
近接し同一スケール面上に表出するＮ極およびＳ極少な
くとも２つの磁極51ａ、52ａが、所定検出方向であるＲ
方向に配列されるから、角変位（一方を基準とした他方
の角度を含む）、角速度又は各か速度が検出可能で、し
かも、第１０実施例と同様な作用効果によって検出精度
の優れた検出が可能になる。＜第１２実施例＞図１１は請求項１、２、３、６、１
５、１６記載の発明に係る第１２実施例の磁気スケール
および磁気式検出装置を示す図である。なお、この実施
例のセンサヘッドは例えば上述例のセンサヘッド１又は
センサヘッド21をｙ方向に複数個並列に設けたものであ
る。

【００６４】同図に示すように、本実施例の磁気スケー
ル60では、Ｘ方向（所定検出方向）と直交するｙ方向
に、複数の磁石61、62、63、64をそれぞれの間に非磁性
体65を挟んで図示しないリニアスケール本体に並列に配
置し、これらの複数の磁石61〜64の対向部により、複数
の列をなす複数組の磁極Ｎ，Ｓを、複数の磁石61〜64の
並列する数（この場合４）から１を引いた列数（この場
合３列）だけ構成している。そして、図中最上方の複数
組の磁極Ｎ，Ｓよりはその下方の複数組の磁極Ｎ，Ｓの
間隔が狭く、それより更に下方の複数組の磁極Ｎ，Ｓの
間隔が最も狭くなっている。もっとも、図示した磁気ス
ケール60から磁極を適宜削除したり各磁極のｘ方向長さ
を異なるものとしたりすることで、同一でない任意の磁
極間隔を設定することができる。また、この磁気スケー
ル60においては、前記磁石61〜64を１ブロックとして複
数ブロック（図中には２ブロックを図示）の磁石61〜64
をｘ方向に所定間隔で配置し、所定磁界強度分布の磁気
パターンを構成している。

【００６５】このように、並列に配置した複数の磁石61
〜64の対向部によって、複数列をなす複数組の磁極Ｎ，
Ｓが、複数の磁石61〜64の並列数から１を引いた列数だ
け構成されるから、マルチチャンネルの直線位置検出用
の磁気スケール60が容易に製作可能となり、第１実施例
と同様にＳ／Ｎ比の向上を図りつつ多ビット化が図ら
れ、変位方向における分解能の向上が可能となる。

【００６６】なお、磁石61〜64の対向部を第１０実施例
のように複数の磁極凸部を有する櫛形のものとして、同
一列に配列されたＮ極およびＳ極少なくとも２つの磁極
を、磁石61〜64の並列数から１を引いた列数だけ構成す
ることもできる。また、本実施例の磁気式検出装置で
は、磁気スケール60の磁極表出面側に設けられたセンサ
ヘッド１が磁気スケール60からの磁界の強度に応じた電
気抵抗又は発生電圧を生ずる磁気電気変換素子（磁気抵
抗効果素子又はホール効果素子）からなる磁界強度検出
素子を有し、複数のセンサヘッド１に接続するコントロ
ーラ70（電気信号処理手段）がその磁界強度検出素子の
電気抵抗又は発生電圧に対応する電気信号を処理して特
定の物理量を求めるようになっている。すなわち、本実
施例では、磁気スケール60の磁極表出面側に、この磁気
スケール60の複数列の磁極Ｎ、Ｓにより形成される磁界
の強度に応じて前記磁界強度検出素子の出力に対応する
複数列分の異なる電気信号を公知の方法により処理して
例えば位置情報が求められる。すなわち、磁気スケール
60の磁気パターンと複数列分のセンサヘッド１とによっ
て所謂アブソリュート型のエンコーダとして機能させる
ことができる。勿論、磁気スケール60とセンサヘッド１
の検出部（磁界強度検出素子）との相対的な変位、速度
および加速度のうち何れかを求めることもできる。ま
た、複数ビットの信号を利用して変位方向を検出する所
謂インクリメンタル型のエンコーダとすることもでき
る。そして、第１実施例と同様な作用効果によって分解
能およびＳ／Ｎ比の向上を図り、高精度な磁気式検出装
置とすることができる。また、センサヘッド１を用いる
ことで、上述のようにＳ／Ｎ比および分解能を高めなが
らも、光磁気変調の場合に比べてセンサヘッドやコント
ローラ70の構成を簡素で低コストのものとすることがで
きる。

【００６７】なお、センサヘッドとして光磁気変調を行
なうセンサヘッド21を使用することができることはいう
までもない。このセンサヘッド21を用いた場合、本実施
例は請求項１５、１６に係る実施例ではなく、請求項
８、９記載の発明に係る実施例となる。＜第１３実施例＞図１２は請求項１、２、３、６、７、
１５〜１８記載の発明に係る第１３実施例の磁気スケー
ルおよび磁気式検出装置を示す図である。

【００６８】本実施例は、第１２実施例の磁気スケール
60に代えて円板形の磁気スケールを用いたもので、それ
以外の構成は第１２実施例と同様である。同図に示すよ
うに、本実施例の磁気スケール80では、そのスケール本
体81に、第１２実施例と略同様な複数ブロックの磁石61
〜64（複数組の磁極を構成する）が検出方向であるＲ方
向（円周方向）に所定角度間隔を隔てるよう配列されて
いる。

【００６９】このように、第１２実施例と同様、並列に
配置した複数の磁石61〜64の対向部によって、複数列を
なす複数組の磁極Ｎ，Ｓが、複数の磁石61〜64の並列数
から１を引いた列数だけ構成されることから、マルチチ
ャンネルの回転位置検出用の磁気スケール80が容易に製
作可能となる。また、本実施例の磁気式検出装置は、コ
ントローラ70によって所謂アブソリュート型のロータリ
ーエンコーダとして機能させることができるし、磁気ス
ケール80と磁界強度検出素子との相対的な角変位、角速
度および角加速度のうち何れかを求めることもできる。
そして、第１および第１２実施例と同様に、磁気抵抗効
果素子又はホール効果素子を用いたセンサヘッド１を採
用しながらも、Ｓ／Ｎ比の向上と高分解能確保によって
優れた検出精度を得ることができる。

【００７０】なお、本実施例でもセンサヘッドとして光
磁気変調を行なうセンサヘッド21を使用することができ
ることはいうまでもない。センサヘッド21を用いた場
合、本実施例は請求項１５〜１８に係る実施例ではな
く、請求項１０、１１記載の発明に係る実施例となる。＜第１４実施例＞図１３は請求項１、２、３、８、９記
載の発明に係る第１４実施例の磁気スケールおよび磁気
式検出装置を示す図である。

【００７１】同図に示すように、本実施例の磁気式検出
装置は、第１実施例と同様の磁気スケール10と、公知の
発光駆動回路101からの駆動信号に対応する光信号を出
力するレーザダイオード91（光出射手段）と、磁気スケ
ール10の磁極表出面側に設けられたセンサヘッド21と、
センサヘッド21を通過した後の光強度信号を電気信号に
変換するフォトダイオード95（光電気変換手段）と、フ
ォトダイオード95からの電気信号を処理してそれらの信
号に応じた特定の物理量を求めるコントローラ100（電
気信号処理手段）とを備えている。ここで、センサヘッ
ド21の磁気光学効果素子25は、各組のＮ、Ｓの磁極12
ａ、12ｂにより形成される磁界の強度に応じ、（例えば
磁気スケール10からの磁界が所定レベル以下になったと
きに自発磁化によって）偏光子23透過後の光信号の偏光
方向を約９０度回転させる偏光回転手段となっている。
また、偏光子23は、レーザダイオード91からの光のうち
特定方向の偏光のみを透過させて直線偏光の光信号を作
るとともに、磁気光学効果素子25透過後の光の経路にお
いて特定方向の偏光のみを透過させる検光子（偏光制御
手段）ともなっている。コントローラ100は、フォトダ
イオード95からの電気信号を入力するコンパレータ102
と、変位量に相当するコンパレータ102の出力パルス数
をカウントするカウンタ103と、所定時間毎にカウンタ1
03のカウント値を入力して記憶保持すするとともにこの
カウント値から前回のカウント値を減算して速度に相当
する所定時間当りのカウント値を算出する減算器104と
を含んでおり、前記発光駆動回路101を制御する機能も
有している。なお、減算器104の出力を更にもう１つ減
算器に取り込んで所定時間当りの速度変化を計算し、加
速度を検出することもできる。すなわち、コントローラ
100は、フォトダイオード95からの電気信号に基づい
て、磁気スケール10とセンサヘッド21との相対的な変
位、速度および加速度のうち何れかを求める手段となっ
ている。

【００７２】本実施例では、Ｎ、Ｓの磁極12ａ、12ｂを
定検出方向と直交する方向に近接させた磁気スケール10
の磁極表出面側に磁気光学効果素子25を有するセンサヘ
ッド21が設けられ、レーザダイオード91から磁気光学効
果素子25に送られた光信号が、前記磁極12ａ、12ｂによ
り形成される磁界の強度に応じてその偏光方向を回転さ
せる。そして、特定方向の偏光のみを透過させる偏光子
23を光信号の経路に介在させることで、磁界強度に応じ
た光強度信号を作り、これをフォトダイオード95により
電気信号に変換し信号処理して、特定の物理量である磁
気スケール10とセンサヘッド21との相対的な変位（例え
ば片方を固定したときの可動側の位置）、速度又は加速
度が求められる。このとき、第７実施例と同様に、ｘ方
向で近接する磁極12ａ同士又は12ｂ同士の中間位置近傍
では実効的なノイズ成分を生ずる反対向きの磁化がきわ
めて生じ難い。したがって、不要な向きの磁化による実
効的ノイズレベルの増大という問題が解消され、第７実
施例と同様にＳ／Ｎ比および分解能に優れた磁気式検出
装置となる。＜第１５実施例＞図１４は請求項１、２、３、８、９、
１２記載の発明に係る第１５実施例の磁気スケールおよ
び磁気式検出装置を示す図である。

【００７３】同図に示すように、本実施例は、第１３実
施例の磁気スケール60と複数のセンサヘッド21とを用い
たマルチチャンネルの磁気式検出装置となっている。す
なわち、Ｘ方向（所定検出方向）と直交するｙ方向に、
複数の磁石61、62、63、64を並列配置して、複数列をな
す複数組の磁極Ｎ，Ｓを構成している。また、本実施例
の磁気式検出装置は、光信号を出力するレーザダイオー
ド91、92、93（光出射手段）と、磁気スケール60の磁極
表出面側に設けられたセンサヘッド21と、センサヘッド
21を通過した後の光強度信号を電気信号に変換するフォ
トダイオード95、96、97（光電変換手段）と、光射出手
段91〜93に駆動信号を出力するとともにフォトダイオー
ド95〜97からの電気信号を処理してそれらの信号に応じ
た特定の物理量を求めるコントローラ100（電気信号処
理手段）と、を備えている。ここで、センサヘッド21の
磁気光学効果素子25は、磁極Ｎ、Ｓからの磁界の強度に
応じ、（例えば変位により磁気スケール60からの磁界が
所定レベル以下になったときに自発磁化によって）レー
ザダイオード91、92又は93からの光信号の偏光方向を回
転させる偏光回転手段となっている。また、偏光子23
は、レーザダイオード91、92、93からの光のうち特定方
向の偏光のみを透過させて直線偏光の光信号を作るとと
もに、磁気光学効果素子25透過後の光の経路において、
特定方向の偏光のみを透過させる検光子（偏光制御手
段）ともなっている。

【００７４】また、コントローラ100は、詳細を図示し
ないが、ＣＰＵと、所定の処理プログラムを予め格納し
たＲＯＭと、ＣＰＵおよびＲＯＭとデータの授受を行な
うＲＡＭと、発光駆動回路101およびフォトダイオード9
5に接続するＩ／Ｏ回路等から構成されており、ＲＯＭ
内に予め格納した所定の制御プログラムに従い、フォト
ダイオード95〜98からの電気信号に基づいて、磁気スケ
ール60とセンサヘッド21との相対的な変位、速度又は加
速度を算出し、あるいは片側、例えばセンサヘッド21を
固定としたときの磁気スケール60の位置を求めることが
できる。勿論、複数の光強度信号を複数の電気信号に変
換して位置情報を含む複数ビットの信号とすることで、
所謂アブソリュート型のリニアエンコーダ等として機能
させることができる。

【００７５】本実施例では、磁極Ｎから磁極表出面上に
出た磁化ベクトルはこの磁極と同一高さに位置する磁極
Ｓの近傍で下向きになるまでｙ方向一方側に向かってい
る。また、ｘ方向で近接する磁極同士の距離はｙ方向で
隣接するＮ、Ｓの磁極同士の距離より十分に大きい。し
たがって、ｘ方向で近接する磁極同士の中間位置近傍に
磁極Ｎ，Ｓ上と反対の向き（ｙ方向他方側）への磁化の
回り込みが生じない。したがって、上述の実施例と同様
に反対向きの磁化による実効的ノイズレベルの増大とい
う問題が解消され、Ｓ／Ｎ比および分解能に優れた検出
装置となる。

【００７６】上述の実施例で磁気光学効果素子を用いる
センサヘッド21は反射面を有する反射型のものであった
が、透過型であってもよいことはいうまでもない。

【００７７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、所定検出
方向で近接する磁極間に検出すべき磁界の向きと反対向
きに生ずる磁界を実効的に除去する構成としたので、磁
気抵抗効果素子やホール効果素子等の磁界強度検出素子
を使用しても反対向きの磁化による実効的なノイズレベ
ルの増大という問題がなく、磁気スケールと磁界強度検
出素子との間隔を狭めることができる。その結果、これ
を用いる検出装置の分解能およびＳ／Ｎ比を向上させる
ことができる。

【００７８】請求項２記載の発明によれば、同一列の磁
極の極性を交互に変化させているので、請求項１記載の
発明の効果をより顕著にすることができ、磁極上の磁界
のみならず、所定検出方向で隣合う磁極間に生ずる磁化
をも積極的に活用できるセンサヘッドを使用して、検出
精度をより向上させることができる。請求項３記載の発
明によれば、同一列の磁極の極性を所定の順番で変化さ
せているので、請求項１記載の発明の効果をより顕著に
することができ、磁極上の磁界のみならず、所定検出方
向で隣合う磁極間に生ずる磁化をも積極的に活用できる
センサヘッドを使用して、検出精度をより向上させるこ
とができる。

【００７９】請求項４記載の発明によれば、前記複数組
の磁極又は同一列に配列されたＮ極、Ｓ極少なくとも２
つの磁極を、その表出面の検出方向長さに応じて異なる
高さに位置するようにしているので、磁極表出面積の大
小に拘らず検出高さにおける磁界強度を均一化すること
ができ、検出精度を安定させることができる。請求項５
記載の発明によれば、前記複数組の磁極又は同一列に配
列されたＮ極、Ｓ極少なくとも２つの磁極を、その表出
面の検出方向長さに応じて検出方向と直交する幅の異な
るものにしているので、磁極表出面積の大小に拘らず検
出高さにおける磁界強度を均一化することができ、検出
精度を安定させることができる。

【００８０】請求項６記載の発明によれば、並列配置し
た複数の磁石の対向部によって該磁石の並列数から１を
引いた列数だけ複数組の磁極又は同一列に配列されたＮ
極およびＳ極少なくとも２つの磁極を構成するので、マ
ルチチャンネルの磁気スケールを容易に製作することが
できる。請求項７記載によれば、前記複数組の磁極を円
周方向に所定角度間隔を隔てるよう配列しているので、
角変位（固定側を基準とする角度位置を含む）、角速度
および角加速度のうち少なくとも１つの検出が可能で、
しかも検出精度に優れた磁気スケールを提供することが
できる。

【００８１】請求項８記載の発明によれば、磁気スケー
ルの磁極表出面側に偏光回転手段を設け、該偏光回転手
段に送った光信号の偏光方向を前記磁極により形成され
る所定方向の磁界の強度に応じて回転させるとともに、
偏光制御手段を光信号の経路に介在させて磁界強度に応
じた光強度信号を生成し、これを電気信号に変換し信号
処理するようにしているので、検出方向で近接する磁極
間で検出すべき磁化方向と反対向きの磁化が生ずるのを
防止して該反対向きの磁化による実効的ノイズレベルの
増大という問題を解消し、Ｓ／Ｎ比および分解能に優れ
た検出精度の高い光磁気変調方式の磁気式検出装置を提
供することができる。

【００８２】請求項９記載の発明によれば、特定の物理
量である磁気スケールと前記偏光回転手段との相対的な
変位（固定側を基準とする位置を含む）、速度および加
速度のうち少なくとも１つを精度良く求めることができ
る。請求項１０記載の発明によれば、前記複数組の磁極
を円周方向に配列した磁気スケールの磁極表出面側に偏
光回転手段を設け、光信号の偏光方向を前記磁極により
形成される所定方向の磁界の強度に応じて回転させ、更
に偏光制御手段を光信号の経路に介在させることで磁界
強度に応じた光強度信号を生成し、これを電気信号に変
換し信号処理するようにしているので、検出方向で近接
する磁極間で前記所定磁界方向と反対向きの磁化が生ず
るのを防止して反対向きの磁化による実効的ノイズレベ
ルの増大という問題を解消することができ、Ｓ／Ｎ比お
よび分解能に優れた検出精度の高い光磁気変調方式の磁
気式検出装置を提供することができる。

【００８３】請求項１１記載の発明によれば、特定の物
理量である磁気スケールと前記偏光回転手段との相対的
な変位角（一方を固定した場合の固定側を基準とする角
度位置を含む）、角速度および角加速度のうち少なくと
も１つを精度良く求めることができる。請求項１２記載
の発明によれば、複数組の磁極を複数列に並列させた磁
気スケールと、該複数列の各列の磁極により形成される
磁界の強度に応じて光信号の偏光方向を回転させる複数
の偏光回転素子を有する偏光回転手段とを用いているの
で、複数の光強度信号を複数の電気信号に変換すること
で、Ｓ／Ｎ比および分解能に優れた所謂アブソリュート
型の検出装置を実現することができる。

【００８４】請求項１３記載の発明によれば、所定検出
方向で互いに近接し同一面側に表出するＮ極およびＳ極
少なくとも２つの磁極を所定検出方向に配列し、該検出
方向で隣合うＮ極およびＳ極の磁極間に下向きの磁化が
生じないようにしているので、磁気抵抗効果素子やホー
ル効果素子等の磁気電気変換素子からなる磁界強度検出
素子を使用しても反対向きの磁化による実効的なノイズ
レベルの増大という問題がなく、磁気スケールと磁界強
度検出素子との間隔を狭めることができる。その結果、
検出装置の分解能およびＳ／Ｎ比を向上させることがで
きる。また、磁極上の磁界のみならず、所定検出方向で
隣合う磁極間に生ずる磁化をも積極的に活用できるセン
サヘッドを使用すれば、検出精度をより向上させること
ができる。

【００８５】請求項１４記載の発明によれば、同一列に
配列されたＮ極およびＳ極少なくとも２つの磁極を複数
列に並列させた磁気スケールと、該複数列の各列の磁極
により形成される磁界の強度に応じて光信号の偏光方向
を回転させる複数の偏光回転素子を有する偏光回転手段
とを用いているので、複数の光強度信号を複数の電気信
号に変換することで、Ｓ／Ｎ比および分解能に優れた所
謂アブソリュート型の検出装置を実現することができ
る。

【００８６】請求項１５記載の発明によれば、磁気スケ
ールの磁極表出面側に複数組のＮ極およびＳ極の磁極に
より形成される磁界の強度に応じた電圧を発生する磁気
電気変換素子からなる磁界強度検出素子を設け、該検出
素子の発生電圧に対応する電気信号を処理して特定の物
理量であるを求めているので、Ｓ／Ｎ比および分解能を
向上させながらも、センサヘッドや電気信号処理手段の
構成を簡素で低コストのものとすることができる。

【００８７】請求項１６記載の発明によれば、磁界強度
検出素子として磁気抵抗効果素子やホール効果素子とい
った磁気電気変換素子を用いる場合も、特定の物理量で
ある磁気スケールと前記磁界強度検出素子との相対的な
変位（固定側を基準とする位置を含む）、速度および加
速度のうち少なくとも１つを精度良く求めることができ
る。

【００８８】請求項１７記載の発明によれば、複数のＮ
極およびＳ極の磁極を円周方向に所定間隔で配列した磁
気スケールの磁極表出面側に、Ｎ極およびＳ極の磁極に
より形成される磁界の強度に応じた電圧を発生する磁気
電気変換素子からなる磁界強度検出素子を設け、該素子
の発生電圧に対応する電気信号を処理して特定の物理量
を求めているので、角度検出等におけるＳ／Ｎ比および
分解能を向上させながらも、センサヘッドや電気信号処
理手段の構成を簡素で低コストのものとすることができ
る。

【００８９】請求項１８記載の発明によれば、特定の物
理量である磁気スケールと前記磁界強度検出素子との相
対的な変位角（固定側を基準とする角度位置を含む）、
角速度および角加速度のうち少なくとも１つを精度良く
求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す図で、（ａ）はその
磁気スケールおよびセンサヘッドからなる直線型リニア
センサの斜視図、（ｂ）はそのセンサの平面図、（ｃ）
は（ｂ）のＣ1−Ｃ1断面図である。

【図２】その磁界発生手段の５つの態様を示す磁気スケ
ールの横断面図である。

【図３】本発明の第２、第３実施例の概略平面図で、
（ａ）が磁極の配置を交互に異ならせた第２実施例の磁
気スケールを、（ｂ）が磁極の配置を所定の順番に異な
らせた第３実施例の磁気スケールを示している。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は図３（ａ）に示した第２実施
例における磁界強度分布の説明図で、（ｄ）は第３実施
例の磁極配置の変形態様を示す図である。

【図５】本発明の第４実施例を示すその磁気式ロータリ
ーエンコーダの概略正面図である。

【図６】（ａ）は本発明の第５実施例の磁気スケールを
示す正面図、（ｂ）は本発明の第６実施例の磁気スケー
ルを示す正面図で、それぞれ第４実施例とは磁極の極性
配置が異なるものを示している。

【図７】本発明の係る第７実施例を示すその磁気式リニ
アエンコーダの概略平面図である。

【図８】本発明の第８、第９実施例の説明図で、
（ａ）、（ｂ）は磁極表出面高さを異ならせた第８実施
例を示し、（ｃ）は検出方向と直交する磁極の幅寸法を
異ならせた第９実施例を示している。

【図９】（ａ）は本発明の第１０実施例の磁気スケール
を示す平面図、（ｂ）マルチヘッドとした場合の態様を
示す平面図、（ｃ）は複数の板状磁石を非磁性体を挟ん
で同一列に配列した態様を示す斜視図である。

【図１０】本発明の第１１実施例の角度検出用の磁気ス
ケールを示す平面図である。

【図１１】本発明の第１２実施例の磁気スケールおよび
磁気式検出装置を示す要部構成図である。

【図１２】本発明の第１３実施例の磁気スケールおよび
磁気式検出装置を示す要部構成図である。

【図１３】本発明の第１４実施例の磁気スケールおよび
磁気式検出装置を示す要部構成図である。

【図１４】本発明の第１５実施例の磁気スケールおよび
磁気式検出装置を示す要部構成図である。

【図１５】従来例の課題の説明図である。

【符号の説明】１センサヘッド（磁界強度検出素子） 10、30、40、60、80 磁気スケール 10ａスケール面（磁極表出面） 11、31、41、81 スケール本体 12 磁界発生手段 12ａ、12ｂ、41ａ、42ａ複数組の磁極 14 非磁性体 21 センサヘッド（磁気光学効果素子を用いたセンサ
ヘッド） 22 光導波路（光導波路形成素子） 23 偏光子（偏光制御手段） 25 磁気光学効果素子（偏光回転手段） 41、42、51、52、61、62、63、64 磁石 41ａ、42ａ、51ａ、52ａ磁極凸部（磁極、磁界発生
手段） 91、92、93 レーザダイオード（光射出手段） 95、96、97 フォトダイオード95（光電気変換手段） 100 コントローラ（電気信号処理手段）ｃ₁、ｃ₂ 表出面Ｌ₁、Ｌ₂ 検出方向における磁極の長さｗ₁、ｗ₂ 検出方向と直交する磁極の幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋勉岐阜県不破郡垂井町宮代字尾崎1110−１帝人製機株式会社岐阜第一工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の磁界発生手段からなる所定磁界強度
分布の磁気パターンを備え、該磁気パターン側の磁界強
度が所定検出方向で規則的に異なる磁気スケールにおい
て、前記検出方向と略直交する方向で互いに近接し同一面側
に表出するＮ極およびＳ極少なくとも２つの磁極を１組
として、少なくとも１組の磁極を前記検出方向の所定位
置に設けたことを特徴とする磁気スケール。
【請求項２】前記少なくとも１組の磁極が前記検出方向
に配列された複数組の磁極であり、該複数組の磁極のう
ち同一列の磁極の極性が交互に変化するよう、複数組の
磁極の極性配置を異ならせたことを特徴とする請求項１
記載の磁気スケール。
【請求項３】前記少なくとも１組の磁極が前記検出方向
に配列された複数組の磁極であり、該複数組の磁極のう
ち同一列の磁極の極性が所定の順番で変化するよう、複
数組の磁極の極性配置を異ならせたことを特徴とする請
求項１記載の磁気スケール。
【請求項４】前記複数組の磁極又は同一列に配列された
Ｎ極およびＳ極少なくとも２つの磁極が、前記検出方向
で長さの異なる磁極を含み、該磁極の表出面が前記検出方向における該表出面の長さ
に応じて異なる高さに位置することを特徴とする請求項
１、２又は３記載の磁気スケール。
【請求項５】前記複数組の磁極又は同一列に配列された
Ｎ極およびＳ極少なくとも２つの磁極が、前記検出方向
で長さの異なる磁極を含み、該磁極の表出面が前記検出方向における該表出面の長さ
に応じて検出方向と直交する幅を変化させたものである
ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の磁気ス
ケール。
【請求項６】前記検出方向と直交する方向に複数の磁石
を並列に配置し、該複数の磁石の対向部により、前記複
数組の磁極を、磁石の並列数から１を引いた列数だけ構
成したことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の
磁気スケール。
【請求項７】前記複数組の磁極が前記検出方向である円
周方向に所定角度間隔を隔てるよう配列されていること
を特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の磁気スケー
ル。
【請求項８】請求項１〜６の何れかに記載の磁気スケー
ルと、光信号を出力する光出射手段と、前記磁気スケールの磁極表出面側に設けられ、各組のＮ
極およびＳ極の磁極により形成される磁界の強度に応じ
て前記光信号の偏光方向を回転させる偏光回転手段と、特定方向の偏光のみを透過させる偏光制御手段と、偏光制御手段透過後の光強度信号を電気信号に変換する
光電気変換手段と、光電変換手段からの電気信号を処理して該信号に応じた
特定の物理量を求める電気信号処理手段と、を備えたこ
とを特徴とする磁気式検出装置。
【請求項９】前記電気信号処理手段が、前記光電変換手
段からの電気信号に基づいて、前記磁気スケールと前記
偏光回転手段との相対的な変位、速度および加速度のう
ち何れかを求めることを特徴とする請求項８記載の磁気
式検出装置。
【請求項１０】請求項７記載の磁気スケールと、光信号を出力する光出射手段と、前記磁気スケールの磁極表出面側に設けられ、各組のＮ
極およびＳ極の磁極により形成される磁界の強度に応じ
て前記光信号の偏光方向を回転させる偏光回転手段と、特定方向の偏光のみを透過させる偏光制御手段と、偏光制御手段透過後の光強度信号を電気信号に変換する
光電気変換手段と、光電変換手段からの電気信号を処理して該信号に応じた
特定の物理量を求める電気信号処理手段と、を備えたこ
とを特徴とする磁気式検出装置。
【請求項１１】前記電気信号処理手段が、前記光電変換
手段からの電気信号に基づいて、前記磁気スケールと前
記偏光回転手段との相対的な角変位、角速度および角加
速度のうち何れかを求めることを特徴とする請求項１０
記載の磁気式検出装置。
【請求項１２】前記磁気スケールが、複数組の磁極を複
数列に並列させたものであり、前記偏光回転手段が、該複数列の各列の磁極により形成
される磁界の強度に応じて前記光信号の偏光方向を回転
させる複数の偏光回転素子を有し、前記光電変換手段が、偏光制御手段透過後の複数の光強
度信号を複数の電気信号に変換することを特徴とする請
求項８、９、１０又は１１記載の磁気式検出装置。
【請求項１３】複数の磁界発生手段からなる所定磁界強
度分布の磁気パターンを備え、該磁気パターン側の磁界
強度が所定検出方向で規則的に異なるとともに、前記検
出方向で互いに近接し同一面側に表出するＮ極およびＳ
極少なくとも２つの磁極を前記検出方向に同一列に配列
した磁気スケールと、光信号を出力する光出射手段と、前記磁気スケールの磁極表出面側に設けられ、各組のＮ
極およびＳ極の磁極により形成される磁界の強度に応じ
て前記光信号の偏光方向を回転させる偏光回転手段と、特定方向の偏光のみを透過させる偏光制御手段と、偏光制御手段透過後の光強度信号を電気信号に変換する
光電気変換手段と、光電変換手段からの電気信号を処理し、該信号に応じて
前記磁気スケールと前記偏光回転手段との相対的な変
位、速度、加速度、角変位、角速度および角加速度のう
ち少なくとも何れかを求める電気信号処理手段と、を備
えたことを特徴とする磁気式検出装置。
【請求項１４】前記磁気スケールが、前記同一列に配列
されたＮ極およびＳ極少なくとも２つの磁極を複数列に
並列させたものであり、前記偏光回転手段が、該複数列の各列の磁極により形成
される磁界の強度に応じて前記光信号の偏光方向を回転
させる複数の偏光回転素子を有し、前記光電変換手段が、偏光制御手段透過後の複数の光強
度信号を複数の電気信号に変換することを特徴とする請
求項１３記載の磁気式検出装置。
【請求項１５】請求項１〜６の何れかに記載の磁気スケ
ールと、磁気スケールの磁極表出面側に設けられ、該磁気スケー
ルのＮ極およびＳ極の磁極により形成される磁界の強度
に応じた電圧を発生する磁気電気変換素子からなる磁界
強度検出素子と、該磁界強度検出素子の発生電圧に対応する電気信号を処
理して特定の物理量を求める電気信号処理手段と、を備
えたことを特徴とする磁気式検出装置。
【請求項１６】前記電気信号処理手段が、前記電気信号
に基づいて、前記磁気スケールと前記磁界強度検出素子
との相対的な変位、速度および加速度のうち何れかを求
めることを特徴とする請求項１５記載の磁気式検出装
置。
【請求項１７】請求項７記載の磁気スケールと、磁気スケールの磁極表出面側に設けられ、該磁気スケー
ルのＮ極およびＳ極の磁極により形成される磁界の強度
に応じた電圧を発生する磁気電気変換素子からなる磁界
強度検出素子と、該磁界強度検出素子の発生電圧に対応する電気信号を処
理して特定の物理量を求める電気信号処理手段と、を備
えたことを特徴とする磁気式検出装置。
【請求項１８】前記電気信号処理手段が、前記電気信号
に基づいて、前記磁気スケールと前記磁界強度検出素子
との相対的な角変位、角速度および角加速度のうち何れ
かを求めることを特徴とする請求項１７記載の磁気式検
出装置。