JPS6029611A

JPS6029611A - 検出ヘツド

Info

Publication number: JPS6029611A
Application number: JP13720583A
Authority: JP
Inventors: Akira Himuro; 氷室　陽; Katsutoshi Mibu; 捷利壬生; Takamoto Yoshioka; 崇元吉岡; Akiyoshi Narimatsu; 成松　明壽
Original assignee: Sony Magnescale Inc
Current assignee: Sony Magnescale Inc
Priority date: 1983-07-27
Filing date: 1983-07-27
Publication date: 1985-02-15
Also published as: JPH0429967B2

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】産業上の利用分野本発明は磁気スケール等を用いる副尺装置のスケール信
号検出ヘッド、特にスケール検出信号歪ケ除去し、スケ
ールの精度向上を計るための改良に関する。

背景技術とその問題点磁束応答型マルチギャップヘッドを用〜・て磁気スケー
ルの磁気格子ン読取るようにした位相変調方式の副尺装
置は例えば特開昭５７−１３７８１２号公報に開示され
ている如く公知である。

而してこのよ５なｉｔにおいて、従来の磁束↓ｂ答型マ
ルチギャップヘッドによると検出されたスケール信号に
は基本波の外に３次晶調彼等の成分が存在しており、こ
の高調波成分による歪の７こめ内挿誤差が発生する欠点
があった。そこで本発明者はその原因を究明した結果、
下記の理由によることが判明したつ第１図は公仰り位相変調方式の磁気スケール装置ケ使用
する副尺装置の主要部の構成χ示すブロック図で、１は
磁気スケール、２＆ま第１チヤネル・ヘッド（磁束応答
型マルチギャップヘッド）、３は第２チヤネル・ヘッド
（磁束応答型マルチギャップヘッド）、４は発振器、５
は周波数逓減回路。

６は励ａ回路、７は移相器、８はミキサ増幅回路。

９は帯域通過フィルタ、ｌｏはリミッタ増幅器である。

発振器４０出力信号（基準信号）をｆＯ，発振器出力の
角周波数をＯ０、逓減回路の出方を’ｏ／２＋両ヘッド
２，３間の距離ｋ　（ｍ上１／４）λとするとぎ。

ｆ６　＝　ｓｉｎω。ｔで、リミッタ増幅器１ｏの出刃（位相変調信号）はスケ
ールの格子点ピッチをλ、スケールとヘッドとの相対変
位量ｆｘとすれば。

Ｓ　−＝　ｓｉｎ　（ω□　ｔ　＋−ｘ　）ノであるう上式から明らかなように上記副尺装置を使用した精密測
定システムあるいは工作機械などに袋求される高分解能
化のためには波長λを電気的に内挿する必要がある。し
かし１．：の内挿を行なうと各種の要因になり内挿誤差
が発生する。その主なものはヘッド間隔のずれ、再生出
力の直流偏倚。

再生出力の振巾変動、再生出力の第３次高調波歪である
。

現在高精度化を実現する場合１内挿誤差は極力抑制御る
必要があるが、第３次高調波歪以外の要因は電気的な調
整によって軽減できる０第３次高調波歪は電磁変換系１
回路系及びスケール歪等で発生するが特にスケール歪が
太きい。

よってこのスケール歪ン除去することによって内挿誤差
が低減できる。そこで第３次高調波歪による内挿誤差量
を算出する〇いま第３次高調波の大きさが基本波の０３＠であるとす
るとヘッド出力電圧ｅは２π Ｏ６ｔ　＝　Ｔ　−ｘ　＝　Ｘとおくとλ ｅ　＝　ｅｌ　−ｅ２＝　５ｉｎＴ　（ＣＯ８Ｘ＋Ｃ３
ｅｏｓ　３Ｘ　）−ｃｏｓＴ　（５ｉｎＸ−Ｃ３５ｉｎ
３Ｘ）・・・（りたとえば　Ｃ３−ｏならば（り式はｅ　＝　ｓｉｎ　（Ｔ　−Ｘ　）　・＝　（２１となり
、１’＝Ｘのとぎｅ　＝　０となる。即ち（２Ｊ式の翔
１圧と基準波ｅ＝ｓｉｎＴ　との位相を検出することに
よりＸがめられる。

’ｒ＝ｘ＋ΔＸとおくとｅ　＝　ｓｉｎ　（Ｘ十ΔＸ　）　（ｃｏｓ　ｘ十Ｃ３
ｃｏｓ　３Ｘ　）−ｃｏｓ（Ｘ十ΔＸ）（５ｊｎＸ−Ｃ
３ｓｉｎ３Ｘ）ｅ　＝　Ｑとおぎ　ΔＸ乞求めると ΔＸは内挿誤差として残り、コンピュータでシュミレー
ションすると第２図の通りで、その周期は基本波の４＠
となる。

発明の目的 ’ｔ：　５ｊ？；明の目的は上述したスクール検出信号
乃至トランスジューサの変位に関する出力波形の歪みの
原因である高調波、特に第３次高調波歪分ン除去した検
出ヘッドヶ提“供するにある。

発明の概髪本発明の検出ヘッドは上記目的馨達成するため。

同振幅の出力が得られるように各ヘッド構成部材のパタ
ーンを少くとも２つのブロックに分割し。

両ブロック間の位相差がｎｋ整数としてｉ（１十２ｎ）
となるように配置することにより両ブロックからの出力
乞合成してα次のａ　ＦＪｒｔ波成分を除去する如（槽
底したことケ特徴とする。

実施例以下図面に示す実施例ケ診照して本発明馨更に詳述Ｊ−
ると、今磁束応答型マルチギャップヘッドによって検出
されたスケール侶＠ｆ（ｘＪとして。

ｆ（ｘｘ）とｆ（ｘｚ）との検出信号ｆ（ｘＪ　＝　ｆ　＜ｘｓ　）　＋ｆ　（Ｘ２）　・＝
（４Ｊから合成され、　ｆ（ｘｌ）とｆ（ｘｚ）は同振
巾でかつ互に位相差二を持つとすると、２πを周期とｊ
るα ７一リエ級数で衣わすことができる。

ｆ（ｘｌ）　＝弛＋　ｒ　（ａｎ　Ｃ０８ｎＸ１　＋ｂ
ｎ　５ｉｎｎｘ□）−・−（５）ｎ−１よってｆｔｘｌ＝　ｆ（ｘ＋）　十ｆ（ｘｚ）０−αの時ａ（１（ｃｏｓ　Ｃ１ｘ１−１−　ｃｏｓ　（αｘ１十
−月二〇α ｂ（１（ｓｉｎαｘ１＋ｓｉｎ　（αｘ１＋−月二〇　
・（８）α すなわちｆ（ｘｌはα次高調波底分乞含まない関数とな
るったとえば３次高調波を除去するため例はα＝３とし
互いＫＴだけ位相差を持ったｆ（ｘｌ）とｆ（ｘｚ）の
検出信号を合成すればよいことになる。

このこと欠磁束応答型マルチギャップヘッドに適用して
るると、例えば各ヘッド構成部拐のパターン暑夫々同振
幅出力が得られるように２つのプλ ロックに分割し１両ブロックの位相差をｍλ土百とすれ
ば、各ブロックの出力ｆ（ｘｌ）　＋　ｆ（ｘｚ）な合
成することにより、ヘッド出力であるヌケール信号から
３次高調波歪を衿去できること明らかである。

第３図（５）、　（８１及び（Ｃ）はかかるＪＱ理に基
いて構成された同軸式磁束応答型マルチギャップヘッド
の一実施例で、　Ｎ１・・・、Ｓｌ・・・及びＮＳ・・
・＋　Ｓｌ・−・は夫夫パーマロイ等の高透磁性材料か
ら成る薄板コアで、これらコア間にはベリリウム銅等の
非磁性材料から成るギャップスペーサＵＰＩ・・・が挿
入されているう上記コアのパターンは第３図（ｑに示す
如く夫々同振巾出力が得られるよ５に２つのブロックａ
、ｂに分割され１両ブロック間の位相差がｍλλ ±百となるように位相調整スペーサＧＡを介して配置さ
れている。

第４図星及び（ＢＪは上記実施例と同様に構成された本
発明による平面式磁束応答型マルチギャップヘッドを示
す。

なお、上述した各ヘッド構成部材パターンの配置は２分
割に限定されるものではなく、第５図又は第６図に示１
ようにブロックａ１　ｙ　Ｃ２ｙ　ｂｌ　ｙ　ｂ２０４
分割、あるいはａｌ　〜ａ３　ｐ　’）１　”−ｂ３の
６分割等任意に選択可能である。

また本発明は上述した碍束応答型マルチギャップヘッド
に限定されるものではな（、例えば磁気抵抗効果を利用
した強磁性金属薄膜磁気ヘッドにも適用できる。

第７図において、■４１〜Ｈ８は第１チヤンネルへドを
構成する磁気抵抗の異方性効果を有する強磁性金満薄膜
により形成される夫々直列に接続された磁気抵抗素線で
１図示していない絶縁体基鈑上に設けられていて、各素
子間隔は磁気スケールの磁気格子パターンと一定の位相
関係をもっており。

磁気格子面とは平行に一定クリアランスを以て保持され
、素線方向にバイアス磁界ケ印加するか。

或いは素線方向の磁気異方性を辱えてバイアス磁界を印
加するのと同じ効果があるようになっている。

Ｈ；〜Ｈニは上記と同様の構成の第２チヤンネルヘツド
である。

磁気スケールの記録波長をλとすると、上記へラドを使
用する磁気スケールにおける実効波長は２π −ｘ　＝　Ｘとおけば、第１チヤンネルヘツドＣＨ１と
）第２チヤンネル〜ツドｃＨ２との間隔は（ｍ：ｆ−”）
ス　２で、夫々のヘッドにおいて素線Ｈ１〜Ｈ４ｒ　Ｈ１〜Ｈ
′４に対し！！−（実効波長のｉ）ずらせてＨ５〜Ｈ８
ｙＨ５〜Ｈ８が設けである。

今、第１．第２チヤンネルヘツドに駆動電圧ｅｏｓｉｎ
Ｔ、ｅｏｃｏｓＴＹ印加すると、夫々の素線で検出され
る電圧ｅ４−　ｅ４は下式のようになる。

（１）Ｘｅ１＝ｅ□（Ｃ１５ｉｎＸ十５ｉｎ２Ｘ十α３５ｉｎ６
Ｘ　）　ｃｏｓＴ十ｅｏ（Ｃ１ｃｏｓＸ＋ｃｏｓ　２Ｘ
十α３　ｃｏｓ６　Ｘ　）　ｓｉｎ　Ｔ（］ｔＪｘ　、
　ｘ十π ｅ２”’　ｅＯ（Ｃ１ｓｉｎ　（Ｘ＋π）＋５ｉｎ２　
（Ｘ−１−π）十α３５ｉｎ６　（Ｘ−ｔ４　）　）Ｌ
ｌｒ＋！、Ｔ十ｅ（、（α］ｃｏｓ（Ｘ＋ｒｃ　）＋ｃ
ｏｓ２（Ｘ＋ｙｒ　）−＋（Ｘａ　ｃｏｓ６（Ｘ＋π月
５ｉｎＴ＝ｅ□（−Ｃ１５ｉｎＸ＋５ｉｎ２Ｘ＋（ｒ３
　ｓｉｎ　６　Ｘ　）　ｃｏｓ　Ｔ十ｅ□（−Ｃ１ｃｏ
ｓＸ＋　ｃｏｓ　２　Ｘ十α３　ｃｏｓ６Ｘ）ｓｉｎＴ
（ｉ＋Ｉｌｘ→Ｘ十百ｅ３＝ｅｏ（Ｃ１５ｉｎ（Ｘ１ｇ　）十ｓ　ｒ　ｎ　２
　（Ｘ　十ｉ　）十α３６（ｘ＋る月ｃｏｓ　１’十ｅ
。（αｓ　ｃｏｓ（Ｘ＋′−）＋ｃｏ’Ｘ’Ｘ＋′−）
＋ｆｆ３６（Ｘ＋′！−）　）　５ｉｎＴ６　６　６＝ｅ６（α１ｓ＋ｎ（Ｘ＋−）十５ｉｎ（２Ｘ？）−α
３ｓｊｎ６Ｘ）ｃｏｓＴ十ｅ（α１　ｃｏｓ　（ｘ＋−
）＋ｃｏｓ　（２Ｘ＋：）−α３５ｉｎ６ＸＪ　５ｉｎ
Ｔ０　６翰　ｘ、ｘ＋π＋百ｅ４：ｅ□（α３ｓｉ＋〕（Ｘ−ｔ−π婦）＋５ｉｎ２
（Ｘ＋π十刊）十α３６（χ＋”＋ｇ　））ｃｏｓ　Ｔ
＋ｅｏ（α１　ｃｏｓ　（Ｘ−１−π←）＋ｃｏｓ２（
Ｘ＋π←）＋α３６（Ｘ＋π４７））ｓｉｎＴ６ ””ｅＱ（−α１５ｔｎ（Ｘ−ｔ−）十ａｉｎ（２Ｘ＋
Ｈ）−α３５ｉｎ６Ｘ　ｌ　ｃｏｓ　Ｔ十ｅ、）（−ａ
　ｃｏｓ　（Ｘ＋−）＋ｃｏｓ　（２Ｘ＋１）−α３５
ｊｎ６Ｘ　ｊ　ｓｉｎ　Ｔ従って両ヘッドの合成出力重
圧ＥはＨ＝　ｅ１＋ｅ２＋ｅ３＋ｅ４＝２ｅ（、（ｓｉｎ２Ｘ＋５ｉｎ（２Ｘ−ｔ−Ｈ月ｃｏ
ｓ′ｒ十２ｅ０１　ｃｏｓ２Ｘ＋ｃｏｓ（２Ｘ＋ｚ））
ｓ＋ｎＴ＝２ｅｏｓｉｎ　参４Ｘ＋Ｔ）ＣＯ８Ｔ　ｃｏ
ｓＴ＋２ｅＯｃｏｓ−（４Ｘ＋−ｑ）ｃｏｓ−Ｈｓ＋ｎ
Ｔ＝　ｖ’Ｔ　ｅｏｓｉｎ　（２Ｘ＋−！ｕ　＋Ｔ　）
すなわち、記録波長成り及び実効波長の第３調波成分の
含まれない実効波長のみの位相変調信号Ｅが得られる。

発明の詳細な説明した所から゛明らかなように本発明によれば、検
出されたスケールイぎ号より高調波成分を除去すること
ができ１％に第３次高調ｅ１．成分ン除去して内挿誤差
を大巾に減少せしめることができるっ

【図面の簡単な説明】

第１図は位相変調方式をとる磁２スケール装置の構成を
示すブロック図、第２図は上記装置における内挿誤差の
コンピュータシミュｖ−ｐヨン図。第３図（４）、（Ｂ）及び（Ｃ）は本発明の一実施例ケ
示す概略図、第４図（５）及び（Ｂ）は本発明の他の実
施例欠示ｊ概略図、第５図及び第６図は夫々本発明の史
に他の実施例のブロックパターン乞示す図、第７図は本
発明の更に他の実施例を示す路線図である。特許出願人　ソニーマグネスケール株式会社手続補正書昭和５８年特許願　第１３７２０５号３　補正をする者名　称　ソニーマグネスクール株式会社４代理人〒１０
５住　所　東京都港区芝３丁目２番１４号芝三丁目ビル５
　補正の対象＋１）　本願明ａ書第４頁第２行「になり」乞「により
」に補正する。（２）同頁第１６行２π 「ｅ、　＝　ｓｉｎωｏｔ　（ｃｏｓ　−ｘ　十Ｃ３ｃ
ｏｓ７３　ｘ　）　Ｊに補正子λ る。（３）同書第６頁第１４行１”ｆＯｄＪをｒ’ｋｆ（ｘ
）Ｊに補正する０（４）　同書第１１頁第１５行ｒ＝　ｊＴｅｏｓｉｎ（
２Ｘ＋−＋Ｔ）Ｊをｒ　＝　２　Ｊ”’ｒ　ｅ。ｓｉｎ
　（２Ｘ十−＋　’ｌ”　）　ｊに補正する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　同振幅の出力が得られるように各ヘッド構成部
材のパターン欠少（とも２つのブロック罠分割し１両ブ
ロックからの出力乞合成して高調波成分が除去されるよ
うに両ブロック間に所定位相差の間隔乞設けたことを特
徴とする検出ヘッド。
（２）前記両ブロック間の位相差が第３次高調波底分が
除去される値に設定されていること′Ｐｔ％徴とする特
許請求の範囲第１項記載の検出ヘッド。
（３）前記ヘッド構成部材が磁束応答型マルチギャップ
ヘッドの構成部材であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の検出ヘッド。
（４）　前記ヘッド構成部材が磁気抵抗の異方性を有す
る強磁性金践薄膜から成ること欠％徴とする特許請求の
範囲第１項記載の検出ヘッド。