JPH08219804A - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
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- JPH08219804A JPH08219804A JP7021733A JP2173395A JPH08219804A JP H08219804 A JPH08219804 A JP H08219804A JP 7021733 A JP7021733 A JP 7021733A JP 2173395 A JP2173395 A JP 2173395A JP H08219804 A JPH08219804 A JP H08219804A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 信頼性が高く、かつ高分解能の位置検出を行
なうことができる位置検出装置を提供する。 【構成】 所定の間隔で交互に着磁された磁極を有する
スケール部９と、このスケール部９の磁界に応答して抵
抗値が変化する少なくとも２つの磁気検出子１，２，
３，４が配置され、前記磁気検出子が直列に接続され、
その両端６，８に電圧を印加し、中点７から出力信号が
得られるように構成された磁気抵抗効果素子Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄと備えた位置検出装置１０１において、４個の磁
気抵抗効果素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを前記スケール部９の磁
極形成幅Ｐの１／８の間隔ずつずらして配置し、この磁
気抵抗効果素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４相の各出力信号を演
算処理することにより位置を検出するように構成されて
いる。
なうことができる位置検出装置を提供する。 【構成】 所定の間隔で交互に着磁された磁極を有する
スケール部９と、このスケール部９の磁界に応答して抵
抗値が変化する少なくとも２つの磁気検出子１，２，
３，４が配置され、前記磁気検出子が直列に接続され、
その両端６，８に電圧を印加し、中点７から出力信号が
得られるように構成された磁気抵抗効果素子Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄと備えた位置検出装置１０１において、４個の磁
気抵抗効果素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを前記スケール部９の磁
極形成幅Ｐの１／８の間隔ずつずらして配置し、この磁
気抵抗効果素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４相の各出力信号を演
算処理することにより位置を検出するように構成されて
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、物体の位置を検出する
位置検出装置に関するものであり、特に磁気抵抗効果素
子（ＭＲ素子）を用いて物体の位置を高精度、高分解能
で検出する位置検出装置に関するものである。
位置検出装置に関するものであり、特に磁気抵抗効果素
子（ＭＲ素子）を用いて物体の位置を高精度、高分解能
で検出する位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高い分解能で位置検出が必要な物として
は、例えば、ビデオカメラ内のズーム機構、フォーカス
機構を有するレンズシステムがある。このようなレンズ
システムにおいて、合焦点における被写体距離、ズーム
レンズ位置、フォーカスレンズ位置は、レンズ設計から
決定される所定の位置関係になければならない。この位
置関係を満足するために、従来は、機械的なカムを用い
る方法、またはズームレンズ位置とフォーカスレンズ位
置とを検出し演算による電子カムを構成する方法が用い
られている。
は、例えば、ビデオカメラ内のズーム機構、フォーカス
機構を有するレンズシステムがある。このようなレンズ
システムにおいて、合焦点における被写体距離、ズーム
レンズ位置、フォーカスレンズ位置は、レンズ設計から
決定される所定の位置関係になければならない。この位
置関係を満足するために、従来は、機械的なカムを用い
る方法、またはズームレンズ位置とフォーカスレンズ位
置とを検出し演算による電子カムを構成する方法が用い
られている。
【０００３】機械的なカムを用いる方法は、装置構成が
大きくなる、機械的磨耗により精度が低下する、等の問
題ある。
大きくなる、機械的磨耗により精度が低下する、等の問
題ある。
【０００４】また、電子カムによる方法としては、位置
検出器としてポテンショメータを用いる方法、レンズの
駆動用モータにステッピングモータを用いてステッピン
グモータの制御信号を計数する方法等がある。しかしな
がら、ポテンショメータを用いる方法は、接触式である
ためにモータにかかる負荷が増大する、抵抗膜のばらつ
きにより直線性が劣る、信頼性が低い等の問題がある。
一方、ステッピングモータの制御信号を計数する方法
は、モータにステッピングモータを用いたレンズシステ
ムでなければ適用できない。また、モータとレンズの間
に介在する物体、例えばギア等が存在するとそのガタ
（遊び）等により誤差が生じる。
検出器としてポテンショメータを用いる方法、レンズの
駆動用モータにステッピングモータを用いてステッピン
グモータの制御信号を計数する方法等がある。しかしな
がら、ポテンショメータを用いる方法は、接触式である
ためにモータにかかる負荷が増大する、抵抗膜のばらつ
きにより直線性が劣る、信頼性が低い等の問題がある。
一方、ステッピングモータの制御信号を計数する方法
は、モータにステッピングモータを用いたレンズシステ
ムでなければ適用できない。また、モータとレンズの間
に介在する物体、例えばギア等が存在するとそのガタ
（遊び）等により誤差が生じる。
【０００５】以上の課題を解決する方法として、ＭＲ素
子を用いることが考えられる。すなわち、磁界の変化に
よってＭＲ素子の抵抗値が変化する特性を利用する。例
えば、レンズ側に磁石を装着して、固定側にＭＲ素子を
配置し、レンズの移動により磁石をＭＲ素子に対して移
動させ、その抵抗変化を位置変化として取り出す方法で
ある。
子を用いることが考えられる。すなわち、磁界の変化に
よってＭＲ素子の抵抗値が変化する特性を利用する。例
えば、レンズ側に磁石を装着して、固定側にＭＲ素子を
配置し、レンズの移動により磁石をＭＲ素子に対して移
動させ、その抵抗変化を位置変化として取り出す方法で
ある。
【０００６】図６に従来のＭＲ素子の形成パターン図を
示す。ＭＲ素子は、４個の磁気検出子Ｍ１，Ｍ２，Ｍ
３，Ｍ４から成る。これら磁気検出子Ｍ１，Ｍ２，Ｍ
３，Ｍ４は、強磁性薄膜、例えば、磁場中で真空蒸着ま
たはスパッタリングによりガラス基板上に薄いニッケル
−鉄合金膜を成膜するとともに、エッチング等で、細線
を折り返した２本の線を形成する。折り返し部７０１
は、抵抗値を下げるため、線幅は太く形成される。磁気
検出子Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４は、磁石（スケール部）
７０７の磁界によって抵抗値に変化が生ずるように、磁
石７０７の磁界の向きと直交する方向に長く形成されて
いる。磁気検出子Ｍ１とＭ２、Ｍ２とＭ３、Ｍ３とＭ４
間をそれぞれ接続する接続線７０２は、磁気検出子と同
じ強磁性薄膜で形成され、磁石７０７の磁界によって抵
抗変化を生じないように、磁石７０７の磁界の向きと平
行する方向に形成されている。抵抗値を下げるために、
接続線７０２の線幅は太く形成される。７０４，７０６
はＭＲ素子に電源を印加する外部接続端子、７０５はＭ
Ｒ素子の出力信号を取り出すための外部接続端子であ
る。外部接続端子７０４，７０５，７０６は、磁気検出
子と同じ強磁性薄膜で形成されている。磁気検出子Ｍ１
と外部接続端子７０４、磁気検出子Ｍ４と外部接続端子
７０６、磁気検出子Ｍ２，Ｍ３間の接続線７０２と外部
接続端子７０５の間は配線部７０３で接続されている。
配線部７０３は抵抗値を下げるために、線幅は太く形成
されている。磁石７０７は、ある所定の間隔ＰでＮ磁
極、Ｓ磁極が交互に形成されている。
示す。ＭＲ素子は、４個の磁気検出子Ｍ１，Ｍ２，Ｍ
３，Ｍ４から成る。これら磁気検出子Ｍ１，Ｍ２，Ｍ
３，Ｍ４は、強磁性薄膜、例えば、磁場中で真空蒸着ま
たはスパッタリングによりガラス基板上に薄いニッケル
−鉄合金膜を成膜するとともに、エッチング等で、細線
を折り返した２本の線を形成する。折り返し部７０１
は、抵抗値を下げるため、線幅は太く形成される。磁気
検出子Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４は、磁石（スケール部）
７０７の磁界によって抵抗値に変化が生ずるように、磁
石７０７の磁界の向きと直交する方向に長く形成されて
いる。磁気検出子Ｍ１とＭ２、Ｍ２とＭ３、Ｍ３とＭ４
間をそれぞれ接続する接続線７０２は、磁気検出子と同
じ強磁性薄膜で形成され、磁石７０７の磁界によって抵
抗変化を生じないように、磁石７０７の磁界の向きと平
行する方向に形成されている。抵抗値を下げるために、
接続線７０２の線幅は太く形成される。７０４，７０６
はＭＲ素子に電源を印加する外部接続端子、７０５はＭ
Ｒ素子の出力信号を取り出すための外部接続端子であ
る。外部接続端子７０４，７０５，７０６は、磁気検出
子と同じ強磁性薄膜で形成されている。磁気検出子Ｍ１
と外部接続端子７０４、磁気検出子Ｍ４と外部接続端子
７０６、磁気検出子Ｍ２，Ｍ３間の接続線７０２と外部
接続端子７０５の間は配線部７０３で接続されている。
配線部７０３は抵抗値を下げるために、線幅は太く形成
されている。磁石７０７は、ある所定の間隔ＰでＮ磁
極、Ｓ磁極が交互に形成されている。
【０００７】図７にＭＲ素子の等価回路図を示す。ま
た、図８にＭＲ素子の各磁気検出子と磁石内の磁極との
関係およびＭＲ素子の出力信号波形を示す。磁気検出子
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４は、隣接するＮ，Ｓ磁極の境界
付近における誤差を相殺するため、磁気検出子Ｍ１とＭ
２、Ｍ３とＭ４は、磁石７０７の磁極形成幅Ｐだけ離れ
て形成され、さらに出力信号を正弦波状にするために、
磁気検出子Ｍ１とＭ２で構成される磁気検出群７０８
と、磁気検出子Ｍ３とＭ４で構成される磁気検出群７０
９とは、実質的にＰ／２だけ位相をずらして形成されて
いる。
た、図８にＭＲ素子の各磁気検出子と磁石内の磁極との
関係およびＭＲ素子の出力信号波形を示す。磁気検出子
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４は、隣接するＮ，Ｓ磁極の境界
付近における誤差を相殺するため、磁気検出子Ｍ１とＭ
２、Ｍ３とＭ４は、磁石７０７の磁極形成幅Ｐだけ離れ
て形成され、さらに出力信号を正弦波状にするために、
磁気検出子Ｍ１とＭ２で構成される磁気検出群７０８
と、磁気検出子Ｍ３とＭ４で構成される磁気検出群７０
９とは、実質的にＰ／２だけ位相をずらして形成されて
いる。
【０００８】このように構成されたＭＲ素子の出力信号
をパルス信号に波形整形して、そのエッジを計測するこ
とにより位置情報を得ることができ、さらに、出力信号
をアナログ的に内挿することで、より高分解能の位置情
報が得られる。
をパルス信号に波形整形して、そのエッジを計測するこ
とにより位置情報を得ることができ、さらに、出力信号
をアナログ的に内挿することで、より高分解能の位置情
報が得られる。
【０００９】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
述した従来の方法では磁石７０７の磁極形成幅の１／４
程度の分解能しか得られず、また、アナログ的に内挿等
を行なう場合は出力正弦波信号の歪み等の影響を受けや
すく、したがって、上述した従来のＭＲ素子を用いた場
合においては、より分解能に位置を測定する場合に誤差
を生じるといった課題がある。
述した従来の方法では磁石７０７の磁極形成幅の１／４
程度の分解能しか得られず、また、アナログ的に内挿等
を行なう場合は出力正弦波信号の歪み等の影響を受けや
すく、したがって、上述した従来のＭＲ素子を用いた場
合においては、より分解能に位置を測定する場合に誤差
を生じるといった課題がある。
【００１０】上記課題を解決するため、本発明は、信頼
性が高く、かつ高分解能の位置検出を行なうことができ
る位置検出装置を提供することを目的とする。
性が高く、かつ高分解能の位置検出を行なうことができ
る位置検出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来の課
題を解決するとともに上記目的を達成するために、本発
明では、所定の間隔で交互に着磁された磁極を有するス
ケール部と、このスケール部の磁界に応答して抵抗値が
変化する少なくとも２つの磁気検出子が配置され、前記
磁気検出子が直列に接続され、その両端に電圧を印加
し、中点から出力信号が得られるように構成された磁気
抵抗効果素子と備えた位置検出装置において、４個の磁
気抵抗効果素子を前記スケール部の磁極形成幅の１／８
位相をずらして配置し、この磁気抵抗効果素子の４相の
各出力信号を演算処理することにより位置を検出するよ
うに構成されている。
題を解決するとともに上記目的を達成するために、本発
明では、所定の間隔で交互に着磁された磁極を有するス
ケール部と、このスケール部の磁界に応答して抵抗値が
変化する少なくとも２つの磁気検出子が配置され、前記
磁気検出子が直列に接続され、その両端に電圧を印加
し、中点から出力信号が得られるように構成された磁気
抵抗効果素子と備えた位置検出装置において、４個の磁
気抵抗効果素子を前記スケール部の磁極形成幅の１／８
位相をずらして配置し、この磁気抵抗効果素子の４相の
各出力信号を演算処理することにより位置を検出するよ
うに構成されている。
【００１２】また、前記４相の各出力信号から２組の８
相の信号を算出し、同相の信号を用いて位置検出する。
これは、前記同相の信号のうちどちらかの値が０になっ
たとき、その残りの信号の値が所定値より小さい場合
に、その値を位置情報とする。さらに、前記残りの信号
の値が所定値以上の場合には、前記４相の各出力信号を
調整した後、演算して位置情報を検出する。
相の信号を算出し、同相の信号を用いて位置検出する。
これは、前記同相の信号のうちどちらかの値が０になっ
たとき、その残りの信号の値が所定値より小さい場合
に、その値を位置情報とする。さらに、前記残りの信号
の値が所定値以上の場合には、前記４相の各出力信号を
調整した後、演算して位置情報を検出する。
【００１３】さらにまた、前記４相の各出力信号から２
組の８相の信号を算出し、同相の信号同士を加算して位
置検出する。さらに、前記同相の信号の振幅をほぼ同じ
になるように調整してから加算する。
組の８相の信号を算出し、同相の信号同士を加算して位
置検出する。さらに、前記同相の信号の振幅をほぼ同じ
になるように調整してから加算する。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を基に詳細に説
明する。
明する。
【００１５】図１は、本実施例における磁気抵抗効果
（ＭＲ）センサを用いた位置検出装置の回路構成図であ
る。図１において、１０１はＭＲセンサであり、その出
力信号Ａ０，Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０は、それぞれアンプ１０
２，１０３，１０４，１０５を介してＡ／Ｄ変換器１０
６，１０７，１０８，１０９に接続されている。デジタ
ル化された信号ＡＤ０，ＢＤ０，ＣＤ０，ＤＤ０は、Ｃ
ＰＵ１１０に入力され位置信号が算出される。
（ＭＲ）センサを用いた位置検出装置の回路構成図であ
る。図１において、１０１はＭＲセンサであり、その出
力信号Ａ０，Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０は、それぞれアンプ１０
２，１０３，１０４，１０５を介してＡ／Ｄ変換器１０
６，１０７，１０８，１０９に接続されている。デジタ
ル化された信号ＡＤ０，ＢＤ０，ＣＤ０，ＤＤ０は、Ｃ
ＰＵ１１０に入力され位置信号が算出される。
【００１６】図２は、ＭＲセンサ１０１の形成パターン
図を示している。ＭＲセンサ１０１は、４個のＭＲ素子
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから成る。各ＭＲ素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
は、それぞれ４個の磁気検出子１，２，３，４からな
る。磁気検出子１，２，３，４は、磁場中で真空蒸着ま
たはスパッタリングにより、不図示のガラス基板上に厚
さ５００〜１０００オングストローム程度の強磁性薄
膜、例えば、ニッケル−鉄合金膜を成膜し、エッチング
等により１０μｍ程度の線幅で形成される。磁気検出子
１，２，３，４は、スケール部（磁石）９の磁界によっ
て抵抗値に変化が生ずるように、スケール部９の磁界の
向きと直交する方向に長く形成されている。
図を示している。ＭＲセンサ１０１は、４個のＭＲ素子
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから成る。各ＭＲ素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
は、それぞれ４個の磁気検出子１，２，３，４からな
る。磁気検出子１，２，３，４は、磁場中で真空蒸着ま
たはスパッタリングにより、不図示のガラス基板上に厚
さ５００〜１０００オングストローム程度の強磁性薄
膜、例えば、ニッケル−鉄合金膜を成膜し、エッチング
等により１０μｍ程度の線幅で形成される。磁気検出子
１，２，３，４は、スケール部（磁石）９の磁界によっ
て抵抗値に変化が生ずるように、スケール部９の磁界の
向きと直交する方向に長く形成されている。
【００１７】一方、各磁気検出子間等を接続する接続線
５は、磁気検出子と同じ強磁性薄膜で形成され、スケー
ル部９の磁界によって抵抗変化を生じないように、スケ
ール部９の磁界の向きと平行する方向に形成されてい
る。また、抵抗値を下げるために、接続線５の線幅は広
く、約１００μｍとしている。６，８はＭＲ素子に電源
を印加する外部接続端子、７はＭＲ素子の出力信号を取
り出すための外部接続端子である。外部接続端子６，
７，８は磁気検出部と同じ強磁性薄膜で形成されてい
る。
５は、磁気検出子と同じ強磁性薄膜で形成され、スケー
ル部９の磁界によって抵抗変化を生じないように、スケ
ール部９の磁界の向きと平行する方向に形成されてい
る。また、抵抗値を下げるために、接続線５の線幅は広
く、約１００μｍとしている。６，８はＭＲ素子に電源
を印加する外部接続端子、７はＭＲ素子の出力信号を取
り出すための外部接続端子である。外部接続端子６，
７，８は磁気検出部と同じ強磁性薄膜で形成されてい
る。
【００１８】磁気検出子１，２，３，４は、隣接する
Ｎ，Ｓ磁極の境界付近における誤差を相殺するため磁気
検出子１と２、磁気検出子３と４は、それぞれ実質的に
スケール部９の磁極形成幅Ｐだけ位相をずらした状態、
すなわち磁極形成幅Ｐのｍ倍の間隔だけ離れた状態（た
だしｍ＝１，３，５，・・・）で形成される。本実施例
においては、ｍ＝１すなわち磁極形成幅Ｐの間隔だけ離
れて形成されている。
Ｎ，Ｓ磁極の境界付近における誤差を相殺するため磁気
検出子１と２、磁気検出子３と４は、それぞれ実質的に
スケール部９の磁極形成幅Ｐだけ位相をずらした状態、
すなわち磁極形成幅Ｐのｍ倍の間隔だけ離れた状態（た
だしｍ＝１，３，５，・・・）で形成される。本実施例
においては、ｍ＝１すなわち磁極形成幅Ｐの間隔だけ離
れて形成されている。
【００１９】そしてさらに、出力信号を正弦波状にする
ために、磁気検出子１，２を有して構成される第１の磁
気検出群と、磁気検出子３，４を有して構成される第２
の磁気検出群とは、実質的に磁極形成幅Ｐ／２だけ位相
をずらした状態、すなわち磁極形成幅Ｐの（ｎ＋１／
２）倍の間隔だけ離れた状態（ただし、ｎ＝０，１，
２，・・・）で形成される。本実施例においては、磁極
形成幅Ｐの（３＋１／２）倍の間隔だけ離れて形成され
ている。また、ＭＲ素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、４相の位置
検出信号を出力するように、それぞれ１／８×Ｐだけ位
相をずらして形成されている。
ために、磁気検出子１，２を有して構成される第１の磁
気検出群と、磁気検出子３，４を有して構成される第２
の磁気検出群とは、実質的に磁極形成幅Ｐ／２だけ位相
をずらした状態、すなわち磁極形成幅Ｐの（ｎ＋１／
２）倍の間隔だけ離れた状態（ただし、ｎ＝０，１，
２，・・・）で形成される。本実施例においては、磁極
形成幅Ｐの（３＋１／２）倍の間隔だけ離れて形成され
ている。また、ＭＲ素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、４相の位置
検出信号を出力するように、それぞれ１／８×Ｐだけ位
相をずらして形成されている。
【００２０】次に、上述した位置検出装置の動作につい
て説明する。図３は、図２に示したＭＲセンサの等価回
路図であり、図４は、その回路の出力信号Ａ０，Ｂ０，
Ｃ０，Ｄ０を示している。
て説明する。図３は、図２に示したＭＲセンサの等価回
路図であり、図４は、その回路の出力信号Ａ０，Ｂ０，
Ｃ０，Ｄ０を示している。
【００２１】図２に示したＭＲセンサにおいては、スケ
ール部９とＭＲセンサ１０１の位置関係により、その出
力信号Ａ０，Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０は、図４に示すように、
電圧Ｖｍを中心電圧とする正弦波状に変化し、その振幅
は２Ｖｐで表される４相の信号となる。これら４相の出
力信号Ａ０，Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０は、図１に示すように、
それぞれアンプ１０２，１０３，１０４，１０５により
振幅、オフセット電圧等が調節され、Ａ／Ｄ変換器１０
６，１０７，１０８，１０９によりそれぞれデジタル化
されＣＰＵ１１０に入力される。上述した出力信号Ａ
０，Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０は、位相をｘとすると以下の式で
表される。 Ａ０＝Ｖｐ・ｓｉｎ（２π・ｘ／Ｐ）＋Ｖｍ Ｂ０＝Ｖｐ・ｓｉｎ（２π・（ｘ＋１／８・Ｐ）／Ｐ）
＋Ｖｍ Ｃ０＝Ｖｐ・ｓｉｎ（２π・（ｘ＋２／８・Ｐ）／Ｐ）
＋Ｖｍ Ｄ０＝Ｖｐ・ｓｉｎ（２π・（ｘ＋３／８・Ｐ）／Ｐ）
＋Ｖｍ
ール部９とＭＲセンサ１０１の位置関係により、その出
力信号Ａ０，Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０は、図４に示すように、
電圧Ｖｍを中心電圧とする正弦波状に変化し、その振幅
は２Ｖｐで表される４相の信号となる。これら４相の出
力信号Ａ０，Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０は、図１に示すように、
それぞれアンプ１０２，１０３，１０４，１０５により
振幅、オフセット電圧等が調節され、Ａ／Ｄ変換器１０
６，１０７，１０８，１０９によりそれぞれデジタル化
されＣＰＵ１１０に入力される。上述した出力信号Ａ
０，Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０は、位相をｘとすると以下の式で
表される。 Ａ０＝Ｖｐ・ｓｉｎ（２π・ｘ／Ｐ）＋Ｖｍ Ｂ０＝Ｖｐ・ｓｉｎ（２π・（ｘ＋１／８・Ｐ）／Ｐ）
＋Ｖｍ Ｃ０＝Ｖｐ・ｓｉｎ（２π・（ｘ＋２／８・Ｐ）／Ｐ）
＋Ｖｍ Ｄ０＝Ｖｐ・ｓｉｎ（２π・（ｘ＋３／８・Ｐ）／Ｐ）
＋Ｖｍ
【００２２】そして、ＣＰＵ１１０において、これら４
相の出力信号からオフセット電圧、振幅等に関して演算
を行い、以下の４個の信号Ｓ（１）〜Ｓ（４）を直接に
算出する。 Ｓ（１）：ａ＝Ａ０／Ｖｐ−Ｖｍ Ｓ（２）：ｂ＝Ｂ０／Ｖｐ−Ｖｍ Ｓ（３）：ｃ＝Ｃ０／Ｖｐ−Ｖｍ Ｓ（４）：ｄ＝Ｄ０／Ｖｐ−Ｖｍ
相の出力信号からオフセット電圧、振幅等に関して演算
を行い、以下の４個の信号Ｓ（１）〜Ｓ（４）を直接に
算出する。 Ｓ（１）：ａ＝Ａ０／Ｖｐ−Ｖｍ Ｓ（２）：ｂ＝Ｂ０／Ｖｐ−Ｖｍ Ｓ（３）：ｃ＝Ｃ０／Ｖｐ−Ｖｍ Ｓ（４）：ｄ＝Ｄ０／Ｖｐ−Ｖｍ
【００２３】また、演算により求められた４個の信号Ｓ
（１）〜Ｓ（４）をさらに演算する、すなわち４個の信
号のうちの２個の信号の加算することにより、以下の１
２個の信号Ｓ（５）〜Ｓ（１６）を得る。 Ｓ（５）：ａ＋ｂ Ｓ（６）：ｂ＋ｃ Ｓ（７）：ｃ＋ｄ Ｓ（８）：ｄ−ａ Ｓ（９）：ｂ−ｄ Ｓ（１０）：ｃ−ｄ Ｓ（１１）：ａ＋ｃ Ｓ（１２）：ａ＋ｄ Ｓ（１３）：ｂ＋ｄ Ｓ（１４）：ｂ−ａ Ｓ（１５）：ｃ−ａ Ｓ（１６）：ｃ−ｂ
（１）〜Ｓ（４）をさらに演算する、すなわち４個の信
号のうちの２個の信号の加算することにより、以下の１
２個の信号Ｓ（５）〜Ｓ（１６）を得る。 Ｓ（５）：ａ＋ｂ Ｓ（６）：ｂ＋ｃ Ｓ（７）：ｃ＋ｄ Ｓ（８）：ｄ−ａ Ｓ（９）：ｂ−ｄ Ｓ（１０）：ｃ−ｄ Ｓ（１１）：ａ＋ｃ Ｓ（１２）：ａ＋ｄ Ｓ（１３）：ｂ＋ｄ Ｓ（１４）：ｂ−ａ Ｓ（１５）：ｃ−ａ Ｓ（１６）：ｃ−ｂ
【００２４】これら１６個の信号は、式で表すと、 Ｓ（１）：ａ＝sin(2 πx/P) Ｓ（２）：ｂ＝sin(2 π(x+1/8・P)/P) Ｓ（３）：ｃ＝sin(2 π(x+2/8・P)/P) Ｓ（４）：ｄ＝sin(2 π(x+3/8・P)/P) Ｓ（５）：ａ＋ｂ＝2cos(-π/8)・sin(2 π(x+1/16・P)/P) Ｓ（６）：ｂ＋ｃ＝2cos(-π/8)・sin(2 π(x+3/16・P)/P) Ｓ（７）：ｃ＋ｄ＝2cos(-π/8)・sin(2 π(x+5/16・P)/P) Ｓ（８）：ｄ−ａ＝2sin(3π/8)・cos(2 π(x+3/16・P)/P) ＝2sin(3π/8)・sin(2 π(x+7/16・P)/P) Ｓ（９）：ｂ−ｄ＝2sin(-2 π/8)・cos(2 π(x+4/16・P)/P) ＝2sin( 2 π/8)・sin(2 πx/P) Ｓ（１０）：ｃ−ｄ＝2sin(-π/8)・cos(2 π(x+5/16・P)/P) ＝2sin( π/8)・sin(2 π(x+1/16・P)/P) Ｓ（１１）：ａ＋ｃ＝2cos(-2 π/8)・sin(2 π(x+2/16・P)/P) Ｓ（１２）：ａ＋ｄ＝2cos(-3 π/8)・sin(2 π(x+3/16・P)/P) Ｓ（１３）：ｂ＋ｄ＝2cos(-2 π/8)・sin(2 π(x+4/16・P)/P) Ｓ（１４）：ｂ−ａ＝2sin( π/8)・cos(2 π(x+1/16・P)/P) ＝2sin( π/8)・sin(2 π(x+5/16・P)/P) Ｓ（１５）：ｃ−ａ＝2sin(2π/8)・cos(2 π(x+2/16・P)/P) ＝2sin(2π/8)・sin(2 π(x+6/16・P)/P) Ｓ（１６）：ｃ−ｂ＝2sin( π/8)・cos(2 π(x+3/16・P)/P) ＝2sin( π/8)・sin(2 π(x+7/16・P)/P) となる。したがって、これら１６個の信号の零クロス点
で位置情報を検出することにより、スケール部９の着磁
ピッチＰの１／１６の検出精度で位置検出が可能であ
る。
で位置情報を検出することにより、スケール部９の着磁
ピッチＰの１／１６の検出精度で位置検出が可能であ
る。
【００２５】次に、上述した位置情報の信頼度判定の方
法を説明する。
法を説明する。
【００２６】前述の１６個の信号Ｓ（１）〜Ｓ（１６）
は、例えば、Ｓ（１）とＳ（９）といったように８相の
信号にそれぞれ同相の信号が２個ずつある。そこで、こ
の同相の信号を用いて位置情報の信頼度判定を行う。演
算された２個の同相の信号Ｓ（ｎ），Ｓ（ｎ＋８）（た
だし、ｎ＝１，２，・・・，８）の信号のうちどちらか
の値が０になったとき、その残りの信号の値（絶対値）
が所定値より小さい場合には、位置情報の誤差が小さい
と判断してその値を位置情報とする。また、所定値以上
の場合には、誤差が大きいと判断して、その値は位置情
報として用いずに、例えば、オフセット電圧Ｖｍや振幅
Ｖｐの調整を行い、すなわちＣＰＵ１１０においてＶ
ｍ，Ｖｐの値を変更してＳ（１）〜Ｓ（４）を再度演算
し直すとともに、Ｓ（５）〜Ｓ（１６）を演算し直して
位置情報を検出する。
は、例えば、Ｓ（１）とＳ（９）といったように８相の
信号にそれぞれ同相の信号が２個ずつある。そこで、こ
の同相の信号を用いて位置情報の信頼度判定を行う。演
算された２個の同相の信号Ｓ（ｎ），Ｓ（ｎ＋８）（た
だし、ｎ＝１，２，・・・，８）の信号のうちどちらか
の値が０になったとき、その残りの信号の値（絶対値）
が所定値より小さい場合には、位置情報の誤差が小さい
と判断してその値を位置情報とする。また、所定値以上
の場合には、誤差が大きいと判断して、その値は位置情
報として用いずに、例えば、オフセット電圧Ｖｍや振幅
Ｖｐの調整を行い、すなわちＣＰＵ１１０においてＶ
ｍ，Ｖｐの値を変更してＳ（１）〜Ｓ（４）を再度演算
し直すとともに、Ｓ（５）〜Ｓ（１６）を演算し直して
位置情報を検出する。
【００２７】さらに、同相の信号Ｓ（ｎ），Ｓ（ｎ＋
８）（ただし、ｎ＝１，２，・・・，８）の振幅が同じ
になるように調整した後、加算し、その加算された信号
の零クロス点を用いて位置情報を得ることにより、位置
情報の誤差成分を低減した位置検出が可能である。
８）（ただし、ｎ＝１，２，・・・，８）の振幅が同じ
になるように調整した後、加算し、その加算された信号
の零クロス点を用いて位置情報を得ることにより、位置
情報の誤差成分を低減した位置検出が可能である。
【００２８】なお、本実施例では、ＣＰＵ１１０により
すべての演算をソフト的に行なったが、ハードウェア回
路で構成してもよい。図５は、１６個の信号の算出演算
等をハードウェア回路で実現した位置検出装置の回路図
である。
すべての演算をソフト的に行なったが、ハードウェア回
路で構成してもよい。図５は、１６個の信号の算出演算
等をハードウェア回路で実現した位置検出装置の回路図
である。
【００２９】図５において、１０１はＭＲセンサ、５０
１，５０２，５０３，５０７，５０８，５０９および５
１３〜５２０は加算器、５０４，５０５，５０６，５１
０，５１１，５１２は減算器、５２１，５２２はアン
プ、５２３はコンパレータ、５２４は位相判定器、５２
５はカウンタである。ＭＲセンサ１０１の出力は、アン
プ５２１で増幅等の処理がなされ、加算器あるいは減算
器にて１６個の信号がアナログ的に算出される。加算器
および減算器は、差動増幅器と抵抗器等で構成される。
アンプ５２２で振幅等の調整を行い、加算器５１３で信
号Ｓ（１）とＳ（９）、加算器５１４で信号Ｓ（２）と
Ｓ（１０）といったように同相の信号同士を加算する。
加算された信号は、コンパレータ５２３によりパルス波
形に整形され、カウンタ５２５に入力される。カウンタ
５２５は、入力された波形の立ち上がりおよび立ち下が
りを計数する。この際、位相判定器５２４の出力信号に
よりカウンタの値を増加させるか減少させるか制御され
る。位相判定器５２４は、ＭＲセンサ１０１の複数の出
力信号Ａ０，Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０の位相状態から移動の方
向を判定し、カウンタ５２５の制御を行なう。これによ
りスケール部９の着磁ピッチの１／１６の分解能で絶対
位置を検出することができる。
１，５０２，５０３，５０７，５０８，５０９および５
１３〜５２０は加算器、５０４，５０５，５０６，５１
０，５１１，５１２は減算器、５２１，５２２はアン
プ、５２３はコンパレータ、５２４は位相判定器、５２
５はカウンタである。ＭＲセンサ１０１の出力は、アン
プ５２１で増幅等の処理がなされ、加算器あるいは減算
器にて１６個の信号がアナログ的に算出される。加算器
および減算器は、差動増幅器と抵抗器等で構成される。
アンプ５２２で振幅等の調整を行い、加算器５１３で信
号Ｓ（１）とＳ（９）、加算器５１４で信号Ｓ（２）と
Ｓ（１０）といったように同相の信号同士を加算する。
加算された信号は、コンパレータ５２３によりパルス波
形に整形され、カウンタ５２５に入力される。カウンタ
５２５は、入力された波形の立ち上がりおよび立ち下が
りを計数する。この際、位相判定器５２４の出力信号に
よりカウンタの値を増加させるか減少させるか制御され
る。位相判定器５２４は、ＭＲセンサ１０１の複数の出
力信号Ａ０，Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０の位相状態から移動の方
向を判定し、カウンタ５２５の制御を行なう。これによ
りスケール部９の着磁ピッチの１／１６の分解能で絶対
位置を検出することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、スケール部の着磁ピッチの１／１６の分解能
で位置を検出することが可能である。
によれば、スケール部の着磁ピッチの１／１６の分解能
で位置を検出することが可能である。
【００３１】さらに、１箇所の位置検出につき２つの信
号から位置検出を行なうように構成することにより位置
情報の信頼度を判定できる。
号から位置検出を行なうように構成することにより位置
情報の信頼度を判定できる。
【００３２】また、同相信号を加算して位置検出を行な
うことにより位置情報の誤差を低減できる。
うことにより位置情報の誤差を低減できる。
【図１】本発明の実施例におけるＭＲセンサを用いた位
置検出装置の回路構成図である。
置検出装置の回路構成図である。
【図２】ＭＲセンサの形成パターン図である。
【図３】ＭＲセンサの等価回路図である。
【図４】ＭＲセンサの出力信号を示す図である。
【図５】１６個の信号の算出演算等をハードウェア回路
で実現した位置検出装置の回路図である。
で実現した位置検出装置の回路図である。
【図６】従来のＭＲ素子の形成パターン図である。
【図７】ＭＲ素子の等価回路図である。
【図８】ＭＲ素子の各磁気検出子と磁石内の磁極との関
係およびＭＲ素子の出力信号波形を示す図である。
係およびＭＲ素子の出力信号波形を示す図である。
１ 磁気検出子 ２ 磁気検出子 ３ 磁気検出子 ４ 磁気検出子 ９ スケール部 １０１ ＭＲセンサ Ａ 磁気抵抗効果素子 Ｂ 磁気抵抗効果素子 Ｃ 磁気抵抗効果素子 Ｄ 磁気抵抗効果素子
Claims (6)
- 【請求項１】 所定の間隔で交互に着磁された磁極を有
するスケール部と、 このスケール部の磁界に応答して抵抗値が変化する少な
くとも２つの磁気検出子が配置され、前記磁気検出子が
直列に接続され、その両端に電圧を印加し、中点から出
力信号が得られるように構成された磁気抵抗効果素子と
備えた位置検出装置において、 ４個の磁気抵抗効果素子を前記スケール部の磁極形成幅
の１／８位相をずらして配置し、この磁気抵抗効果素子
の４相の各出力信号を演算処理することにより位置を検
出することを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項２】 請求項１において、４相の各出力信号か
ら２組の８相の信号を算出し、同相の信号を用いて位置
検出することを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項３】 請求項２において、前記同相の信号のう
ちどちらかの値が０になったとき、その残りの信号の値
が所定値より小さい場合に、その値を位置情報とするこ
とを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項４】 請求項３において、前記残りの信号の値
が所定値以上の場合には、前記４相の各出力信号を調整
した後、演算して位置情報を検出することを特徴とする
位置検出装置。 - 【請求項５】 請求項１において、４相の各出力信号か
ら２組の８相の信号を算出し、同相の信号同士を加算し
て位置検出することを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項６】 請求項５において、前記同相の信号の振
幅をほぼ同じになるように調整してから加算することを
特徴とする位置検出装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7021733A JPH08219804A (ja) | 1995-02-09 | 1995-02-09 | 位置検出装置 |
| US08/590,834 US5886520A (en) | 1995-01-24 | 1996-01-24 | Position sensor having magnetic resistance effect devices for detecting a position of an object |
| US09/209,301 US6307366B1 (en) | 1995-01-24 | 1998-12-11 | Object position sensor using magnetic effect device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7021733A JPH08219804A (ja) | 1995-02-09 | 1995-02-09 | 位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08219804A true JPH08219804A (ja) | 1996-08-30 |
Family
ID=12063285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7021733A Withdrawn JPH08219804A (ja) | 1995-01-24 | 1995-02-09 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08219804A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1729142A1 (en) * | 2004-03-23 | 2006-12-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Long magnetic sensor |
-
1995
- 1995-02-09 JP JP7021733A patent/JPH08219804A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1729142A1 (en) * | 2004-03-23 | 2006-12-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Long magnetic sensor |
| EP1729142A4 (en) * | 2004-03-23 | 2010-09-01 | Murata Manufacturing Co | LONG MAGNETIC DETECTOR |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020507 |