JPH0254883B2 - - Google Patents
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- JPH0254883B2 JPH0254883B2 JP59008934A JP893484A JPH0254883B2 JP H0254883 B2 JPH0254883 B2 JP H0254883B2 JP 59008934 A JP59008934 A JP 59008934A JP 893484 A JP893484 A JP 893484A JP H0254883 B2 JPH0254883 B2 JP H0254883B2
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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
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は強磁性金属磁気抵抗薄膜で形成される
磁気スケール信号検出装置の改良に関する。
磁気スケール信号検出装置の改良に関する。
従来の磁気スケール信号検出装置には、例えば
特開昭50−81117号公報及び米国特許第3949345号
公報等で公知の如く、強磁性金属磁気抵抗薄膜の
分割型磁電変換素子から成るものがある。これは
素子の各構成要素を磁気スケールの各磁気目盛
（磁気格子）に対応するように配設することを基
本とするものであるが、実用化の見地からみて下
記の問題点がある。
特開昭50−81117号公報及び米国特許第3949345号
公報等で公知の如く、強磁性金属磁気抵抗薄膜の
分割型磁電変換素子から成るものがある。これは
素子の各構成要素を磁気スケールの各磁気目盛
（磁気格子）に対応するように配設することを基
本とするものであるが、実用化の見地からみて下
記の問題点がある。
(イ) 磁気目盛の大きさが磁電変換素子の寸法に制
約されるため短波長の磁気スケールを作ること
ができず、波長λ＞１mmに限定される。磁気ス
ケールの分解能（読取り単位）を細かくするに
は内挿度を高めなければならないので、位相変
調検出方式の採用を必要とし、安価な検出回路
を実現し難い。
約されるため短波長の磁気スケールを作ること
ができず、波長λ＞１mmに限定される。磁気ス
ケールの分解能（読取り単位）を細かくするに
は内挿度を高めなければならないので、位相変
調検出方式の採用を必要とし、安価な検出回路
を実現し難い。
(ロ) 磁電変換素子の構成寸法Ｌは例えばλ＝２
mm、構成要素数Ｎ＝10として、Ｌ≧40mmと大き
くなるので高価になる。
mm、構成要素数Ｎ＝10として、Ｌ≧40mmと大き
くなるので高価になる。
またこのような多要素構成のものに対して、第
１図に示す如き公知の単要素構成１のものもある
が、上述したものと同様に、実用化に際してスケ
ール２の磁気目盛ピツチが大きくなるので、内挿
度を高めなければならず、位相変調検出方式を採
用することになつて、検出回路が高価となるのは
避け難い。
１図に示す如き公知の単要素構成１のものもある
が、上述したものと同様に、実用化に際してスケ
ール２の磁気目盛ピツチが大きくなるので、内挿
度を高めなければならず、位相変調検出方式を採
用することになつて、検出回路が高価となるのは
避け難い。
更に本発明の先願である特願昭52−114699号は
第２図に示すように磁気ヘツド３の各素片をスケ
ールの各磁気格子４のピツチλに対応して配置す
ることを提案している。
第２図に示すように磁気ヘツド３の各素片をスケ
ールの各磁気格子４のピツチλに対応して配置す
ることを提案している。
磁気格子４は非磁性材から成る基板４1上に形
成された磁性薄膜４2に所定ピツチλで記録され
ている。磁気ヘツド３は強磁性金属薄膜から成る
磁気抵抗素子で、一定のクリアランスΔを以つて
磁気格子４上に移動可能に保持される。強磁性金
属薄膜から成る磁気抵抗素子から成る従来の磁気
ヘツドが短波長（短い磁気格子ピツチ）の磁気ス
ケール信号磁界を検出できなかつた理由は上記素
子の構成要素を単位として磁気格子の位相に対応
させ、その面内磁場の方向変化に直接的に感応さ
せるようにした点にある。
成された磁性薄膜４2に所定ピツチλで記録され
ている。磁気ヘツド３は強磁性金属薄膜から成る
磁気抵抗素子で、一定のクリアランスΔを以つて
磁気格子４上に移動可能に保持される。強磁性金
属薄膜から成る磁気抵抗素子から成る従来の磁気
ヘツドが短波長（短い磁気格子ピツチ）の磁気ス
ケール信号磁界を検出できなかつた理由は上記素
子の構成要素を単位として磁気格子の位相に対応
させ、その面内磁場の方向変化に直接的に感応さ
せるようにした点にある。
そこで第２図の例では磁気スケール信号の検出
感度を高めて磁気格子４のピツチを小さくし、検
出信号の内挿を少なくし得るようにするために、
図示の如く前記磁気抵抗素子３の各構成要素を形
成する磁気抵抗路３1が磁気格子４の各位相に対
応してじぐざぐに配置されるように構成する。た
だし磁気格子４のピツチが小さくなると、該磁気
格子からの漏洩磁界の広がりも激減し、磁気抵抗
素子３の構成要素を飽和し得なくなり、そのまま
では磁気ヒステリシスの生起が問題となる。そこ
で各磁気抵抗路３1に対して図示のように高透磁
性薄膜から成る磁路部材３2を配設し、各磁気格
子との間で閉磁路を形成するようにしてある。こ
のように構成すると磁路部材３2が磁気格子４か
らの漏洩磁束を誘導することにより磁気抵抗素子
３を充分な飽和磁界に置くことができる。
感度を高めて磁気格子４のピツチを小さくし、検
出信号の内挿を少なくし得るようにするために、
図示の如く前記磁気抵抗素子３の各構成要素を形
成する磁気抵抗路３1が磁気格子４の各位相に対
応してじぐざぐに配置されるように構成する。た
だし磁気格子４のピツチが小さくなると、該磁気
格子からの漏洩磁界の広がりも激減し、磁気抵抗
素子３の構成要素を飽和し得なくなり、そのまま
では磁気ヒステリシスの生起が問題となる。そこ
で各磁気抵抗路３1に対して図示のように高透磁
性薄膜から成る磁路部材３2を配設し、各磁気格
子との間で閉磁路を形成するようにしてある。こ
のように構成すると磁路部材３2が磁気格子４か
らの漏洩磁束を誘導することにより磁気抵抗素子
３を充分な飽和磁界に置くことができる。
これに対し実用性の点で更に改善した本発明の
先願である特願昭52−119468号は第３図に示すよ
うに磁気ヘツド５の各素片を磁気格子６のピツチ
λに対応させて配列することを提案している。
先願である特願昭52−119468号は第３図に示すよ
うに磁気ヘツド５の各素片を磁気格子６のピツチ
λに対応させて配列することを提案している。
磁気ヘツド５は同図に示すように磁気抵抗素子
で形成された磁気抵抗路５1，５2が前記磁気格子
の位相に対応してぢぐざぐにかつ適当な角度θ′を
以つて斜めに配設されている。そして磁気抵抗路
の各構成要素は磁気格子の波長λに対し、互いに
λ／２の位相差を有するように設けられており、
各磁気抵抗路の一端は電流端子ａ，ｃに、また他
端は中点出力端子ｂに接続された３端子分割型構
成をとつている。
で形成された磁気抵抗路５1，５2が前記磁気格子
の位相に対応してぢぐざぐにかつ適当な角度θ′を
以つて斜めに配設されている。そして磁気抵抗路
の各構成要素は磁気格子の波長λに対し、互いに
λ／２の位相差を有するように設けられており、
各磁気抵抗路の一端は電流端子ａ，ｃに、また他
端は中点出力端子ｂに接続された３端子分割型構
成をとつている。
この磁気ヘツド５には信号磁界HSと略直交方
向にバイアス磁界HBが印加される。
向にバイアス磁界HBが印加される。
而して磁気ヘツド５の面磁場H〓は信号磁場H〓S
とバイアス磁場H〓Bで決まる合成磁場となり、H〓S
とH〓Bの大きさによつてその強さＨと方向θが決
定される。従つて前記磁気抵抗路の斜角θはθ′≒
90゜−θと設計されることが望ましい。
とバイアス磁場H〓Bで決まる合成磁場となり、H〓S
とH〓Bの大きさによつてその強さＨと方向θが決
定される。従つて前記磁気抵抗路の斜角θはθ′≒
90゜−θと設計されることが望ましい。
一般の強磁性金属ではこれに流れる電流方向と
これに作用する磁場方向とが平行になつた時、抵
抗値最大であり、直交した時、抵抗値最小とな
る。従つて前記磁気抵抗路は図示の配置において
端子ａ，ｂ間では抵抗値最大、逆に端子ｃ，ｂ間
では抵抗値最小となる。更に図示の磁気格子に対
して磁気ヘツドの位置をλ／２変位させると、前
記端子間抵抗は上述とは逆の関係になる。
これに作用する磁場方向とが平行になつた時、抵
抗値最大であり、直交した時、抵抗値最小とな
る。従つて前記磁気抵抗路は図示の配置において
端子ａ，ｂ間では抵抗値最大、逆に端子ｃ，ｂ間
では抵抗値最小となる。更に図示の磁気格子に対
して磁気ヘツドの位置をλ／２変位させると、前
記端子間抵抗は上述とは逆の関係になる。
かくして端子ａ，ｃ間に駆動電圧を印加する
と、磁気ヘツド５は磁気格子６との相対的変位Ｘ
に応じた出力を発生する。
と、磁気ヘツド５は磁気格子６との相対的変位Ｘ
に応じた出力を発生する。
而して上述の場合、磁気ヘツドの各素片は磁気
格子に対して所定角度で傾斜させる構成をとつて
いる。しかしこの構成によると、各素片が磁気格
子のλ／２の位相に亘つて分布するため磁気抵抗
効果がかなり相殺されるものと考えられ、検出信
号出力の効率の点で問題がある。
格子に対して所定角度で傾斜させる構成をとつて
いる。しかしこの構成によると、各素片が磁気格
子のλ／２の位相に亘つて分布するため磁気抵抗
効果がかなり相殺されるものと考えられ、検出信
号出力の効率の点で問題がある。
本発明は上述した従来技術の問題点を改良すべ
くなされたもので、短波長の磁気スケールを形成
でき、かつ簡易な検出回路の適用を可能ならしめ
て、安価なデイジタルスケールの実現に寄与する
ため磁気スケール信号検出装置を提供することを
目的とする。
くなされたもので、短波長の磁気スケールを形成
でき、かつ簡易な検出回路の適用を可能ならしめ
て、安価なデイジタルスケールの実現に寄与する
ため磁気スケール信号検出装置を提供することを
目的とする。
このように比較的短い波長の磁気スケール信号
を検出するために、本発明装置は下記のような構
成の磁気スケール信号検出素子を使用する。
を検出するために、本発明装置は下記のような構
成の磁気スケール信号検出素子を使用する。
(イ) 磁気格子の固有波長に対応して、磁気抵抗の
異方性効果を有する強磁性体から成る検出素子
の各素片を並列的に配設する。
異方性効果を有する強磁性体から成る検出素子
の各素片を並列的に配設する。
(ロ) 上記素片を連結する電流路を設ける。一般
に、この電流路は素片と同一の磁性薄膜で形成
するが、その磁気抵抗効果の影響を軽減するた
めに、素片に対応して幅広く設計することによ
り磁気抵抗値を下げるのが効果的である。
に、この電流路は素片と同一の磁性薄膜で形成
するが、その磁気抵抗効果の影響を軽減するた
めに、素片に対応して幅広く設計することによ
り磁気抵抗値を下げるのが効果的である。
(ハ) 上記素片群から成る２個の構成要素を所定の
間隔｛素子構成の必要に応じてｎλ／２，（ｎ／２＋ １／２）λ，（ｎ／２＋１／４）λのいずれかを選定す る。ｎは整数｝を離して配列し、電流路で直列
的に接続し、その接続点に出力端子を形成す
る。
間隔｛素子構成の必要に応じてｎλ／２，（ｎ／２＋ １／２）λ，（ｎ／２＋１／４）λのいずれかを選定す る。ｎは整数｝を離して配列し、電流路で直列
的に接続し、その接続点に出力端子を形成す
る。
(ニ) 方向弁別及び内挿を目的とした２相出力を得
るために、上記検出素子を２個所定の間隔（例
えば（ｍ／２＋１／８）λ，（ｍ／２＋１／４）λなど
、但 しｍは整数｝をもつて配設する。
るために、上記検出素子を２個所定の間隔（例
えば（ｍ／２＋１／８）λ，（ｍ／２＋１／４）λなど
、但 しｍは整数｝をもつて配設する。
(ホ) 素片方向もしくは素片と所定の角度（実用上
主として45゜）を成す方向にバイアス磁場HBを
印加する。このバイアス磁場は前記検出素子の
ヒステリシス電圧が無視できる程度の強さ、例
えば150Oe以上に設定する。
主として45゜）を成す方向にバイアス磁場HBを
印加する。このバイアス磁場は前記検出素子の
ヒステリシス電圧が無視できる程度の強さ、例
えば150Oe以上に設定する。
これにより素片の磁化ヒステリシスの影響が
回避され、出力振幅のばらつきを低減できる。
回避され、出力振幅のばらつきを低減できる。
(ヘ) 前記検出素子は信号磁場が強い所で動作させ
る必要上から磁気格子面と面対向させる。
る必要上から磁気格子面と面対向させる。
(ト) 基板上に磁気抵抗の異方性効果を有する強磁
性体薄膜により前記検出素子を形成する場合、
所定厚さの保護膜（又は保護板）を被覆し、磁
気格子面と面対向させる。一般に磁気スケール
と検出素子間のクリアランスは50μ以下程度な
ので、このような構成は有効である。
性体薄膜により前記検出素子を形成する場合、
所定厚さの保護膜（又は保護板）を被覆し、磁
気格子面と面対向させる。一般に磁気スケール
と検出素子間のクリアランスは50μ以下程度な
ので、このような構成は有効である。
(チ) このような磁気抵抗薄膜素子と磁気格子とを
面対向させる構成は磁気格子を高密度化するの
に極めて有効であり、その具体化に当つては磁
気抵抗薄膜素子と磁気格子面との面間隔を狭め
るため、磁気抵抗薄膜素子のリード線取付部は
磁気格子の外側に配設すると好適である。
面対向させる構成は磁気格子を高密度化するの
に極めて有効であり、その具体化に当つては磁
気抵抗薄膜素子と磁気格子面との面間隔を狭め
るため、磁気抵抗薄膜素子のリード線取付部は
磁気格子の外側に配設すると好適である。
また前記(ハ)及び(ホ)の項に関し、更に詳述する
と、例えば、第２０図に示す如く平行な２個の
素片A1，A2をλ／４隔てて配置し、素片に平行
なバイアス磁界HBをかけ各々の磁気抵抗をR1，
R2とすれば、 R1＝ρ⊥sin2θ（ｘ）＋ρcos2θ（ｘ） (1) R2＝ρ⊥sin2θ（ｘ＋λ／４） ＋ρcos2θ（ｘ＋λ／４） (2) 素片A1，A2の両端子ａ，ｃに一定電圧V0を印
加する時、その共通端子ｂにおける電圧変動Ｖ
（ｘ）とすれば、 Ｖ（ｘ）＝V0（R1−R2）／（R2＋R1）で、これがヘツド
からの出 力であるから、上記R1，R2として上記(1)及び(2)
式を代入すれば下式が得られる。
と、例えば、第２０図に示す如く平行な２個の
素片A1，A2をλ／４隔てて配置し、素片に平行
なバイアス磁界HBをかけ各々の磁気抵抗をR1，
R2とすれば、 R1＝ρ⊥sin2θ（ｘ）＋ρcos2θ（ｘ） (1) R2＝ρ⊥sin2θ（ｘ＋λ／４） ＋ρcos2θ（ｘ＋λ／４） (2) 素片A1，A2の両端子ａ，ｃに一定電圧V0を印
加する時、その共通端子ｂにおける電圧変動Ｖ
（ｘ）とすれば、 Ｖ（ｘ）＝V0（R1−R2）／（R2＋R1）で、これがヘツド
からの出 力であるから、上記R1，R2として上記(1)及び(2)
式を代入すれば下式が得られる。
Ｖ（ｘ）＝−△ρr2V0／２（ρ＋ρ0r2）cos4π／λ
ｘ ×｛１＋ρ⊥r4／４（ρ＋ρ0r2）sin24π／λｘ｝
-1(3) 但し2ρ0＝ρ＋ρ⊥，△ρ＝ρ−ρ⊥，ｒ＝
ｓ／Ｂで、ρ，ρ⊥は素片の固有磁気抵抗、Ｂは
バイアス磁界HBの絶対値、ｓは磁気スケールに
関する定数である。
ｘ ×｛１＋ρ⊥r4／４（ρ＋ρ0r2）sin24π／λｘ｝
-1(3) 但し2ρ0＝ρ＋ρ⊥，△ρ＝ρ−ρ⊥，ｒ＝
ｓ／Ｂで、ρ，ρ⊥は素片の固有磁気抵抗、Ｂは
バイアス磁界HBの絶対値、ｓは磁気スケールに
関する定数である。
次に第２０図に示す如く素片A1，A2の間隔
がλ／２で、素片に対し45゜の方向にバイアス磁
界HBをかけた場合、A1，A2の磁気抵抗R1，R2は R1＝ρ⊥sin2θ（ｘ）＋ρcos2θ（ｘ） (4) R2＝ρ⊥sin2θ（ｘ＋λ／２） ＋ρcos2θ（ｘ＋λ／２） (5) で、電圧変動Ｖ（ｘ）は Ｖ（ｘ）＝V0R1−R2／R1＋R2のR1，R2として上記(4)及
び (5)式を代入すれば下記のようになる。
がλ／２で、素片に対し45゜の方向にバイアス磁
界HBをかけた場合、A1，A2の磁気抵抗R1，R2は R1＝ρ⊥sin2θ（ｘ）＋ρcos2θ（ｘ） (4) R2＝ρ⊥sin2θ（ｘ＋λ／２） ＋ρcos2θ（ｘ＋λ／２） (5) で、電圧変動Ｖ（ｘ）は Ｖ（ｘ）＝V0R1−R2／R1＋R2のR1，R2として上記(4)及
び (5)式を代入すれば下記のようになる。
Ｖ（ｘ）＝△ρV0／2ρ0sin2π／λｘ×（１
＋△ρr2／4ρ0sin22π／λｘ＋ρ⊥r2／4ρ0sin42π／
λｘ）-1(6) 上記(3)及び(6)式から明らかな如く、前記(ハ)及び
(ホ)の方式による素片A1，A2から得られる出力Ｖ
（ｘ）は夫々波長λ／２，λの周期関数であり、
特に(3)式は同一波長のスケールを用いながら、周
期としては半波長と等価の出力が得られることを
示しており、実用上極めて有効であるのが分か
る。
＋△ρr2／4ρ0sin22π／λｘ＋ρ⊥r2／4ρ0sin42π／
λｘ）-1(6) 上記(3)及び(6)式から明らかな如く、前記(ハ)及び
(ホ)の方式による素片A1，A2から得られる出力Ｖ
（ｘ）は夫々波長λ／２，λの周期関数であり、
特に(3)式は同一波長のスケールを用いながら、周
期としては半波長と等価の出力が得られることを
示しており、実用上極めて有効であるのが分か
る。
以下上述した構成に従つた図面に示す本発明装
置の各実施例を説明する。
置の各実施例を説明する。
第４図は素片７，７′の間隔をλ／２に形成した検
出素子８，８′から成る本発明装置の実施例で、
これら検出素子８，８′は磁気スケールの磁気格
子面９と面対向せしめられ、素片方向にバイアス
磁場HBを与えてある。なおａ，a′，ｃ，c′は電流
端子、ｂ，b′は出力端子、１０，１０′は電流路
である。
これら検出素子８，８′は磁気スケールの磁気格
子面９と面対向せしめられ、素片方向にバイアス
磁場HBを与えてある。なおａ，a′，ｃ，c′は電流
端子、ｂ，b′は出力端子、１０，１０′は電流路
である。
また上記各素片を電流路１０，１０′で直接に
接続した２つの構成要素は図示の如く（ｎ／２＋ １／４）λの間隔を離して配列されている。
接続した２つの構成要素は図示の如く（ｎ／２＋ １／４）λの間隔を離して配列されている。
このような素子構成では磁気スケールの波長λ
に対して倍周波出力が得られるので、相差90゜の
２相出力を得るには図示の如く２つの検出素子
８，８′を（ｍ／２＋１／８）λの間隔で配置すればよ い。
に対して倍周波出力が得られるので、相差90゜の
２相出力を得るには図示の如く２つの検出素子
８，８′を（ｍ／２＋１／８）λの間隔で配置すればよ い。
本装置は前記(3)式から明らかな如く、バイアス
磁場HBの絶対値Ｂの２乗分の１に関連している
ので、バイアス磁場HBに対比して磁気スケール
の信号磁場が充分に大きい場合に有効である。
磁場HBの絶対値Ｂの２乗分の１に関連している
ので、バイアス磁場HBに対比して磁気スケール
の信号磁場が充分に大きい場合に有効である。
第５図の実施例は素片間隔をλとして配列し、
素片７，７′に対して略45゜の方向にバイアス磁場
HBを与えている。そして検出素子８，８′の２個
の構成要素１１と１１′及び１２と１２′は90゜（＝
λ／４）の位相差を成す配置で、そしてこれら要素 １１と１２及び１１′と１２′は180゜（＝λ／２）の
位 相差を成す配置で出力端子ｂ，b′に接続すること
により(6)式から明らかなようにλの周期の検出信
号出力が得られる。また、本実施例のように素片
に対し45゜方向にバイアス磁場HBを印加すると、
磁気スケールよりの磁気信号が無い場合、上記信
号出力は、例えば第１５図ａに示す零電位状態に
ある。即ち、この零電位はバイアス磁場により決
定され、磁気スケールよりの磁気信号には影響さ
れない。従つて零電位の安定性がよく、高精度な
検出が可能となる。
素片７，７′に対して略45゜の方向にバイアス磁場
HBを与えている。そして検出素子８，８′の２個
の構成要素１１と１１′及び１２と１２′は90゜（＝
λ／４）の位相差を成す配置で、そしてこれら要素 １１と１２及び１１′と１２′は180゜（＝λ／２）の
位 相差を成す配置で出力端子ｂ，b′に接続すること
により(6)式から明らかなようにλの周期の検出信
号出力が得られる。また、本実施例のように素片
に対し45゜方向にバイアス磁場HBを印加すると、
磁気スケールよりの磁気信号が無い場合、上記信
号出力は、例えば第１５図ａに示す零電位状態に
ある。即ち、この零電位はバイアス磁場により決
定され、磁気スケールよりの磁気信号には影響さ
れない。従つて零電位の安定性がよく、高精度な
検出が可能となる。
このような素子構成では磁気スケールの波長周
波と同じ周波数出力が得られるので、相差90゜の
２相出力を得るには２つの検出素子８，８′を
（ｍ／２＋１／４）λの間隔（図示の場合はｍ＝０）で 配置すればよい。
波と同じ周波数出力が得られるので、相差90゜の
２相出力を得るには２つの検出素子８，８′を
（ｍ／２＋１／４）λの間隔（図示の場合はｍ＝０）で 配置すればよい。
本装置においては、特に磁気スケールの信号磁
場が零の位置で、検出素子の各要素抵抗が略等し
くなるように形成しておくと、後述する零交差検
出位置が安定的に決定しうる。
場が零の位置で、検出素子の各要素抵抗が略等し
くなるように形成しておくと、後述する零交差検
出位置が安定的に決定しうる。
第６図の実施例は第５図の変形例で、検出素子
８，８′の各構成要素１１，１１′，１２，１２′
に与える45゜方向のバイアス磁場を互いに逆向き
（HB−HB）にして、磁気スケールの位相に対し
てλ／２の位相差を設けたことを等価になるように している。
８，８′の各構成要素１１，１１′，１２，１２′
に与える45゜方向のバイアス磁場を互いに逆向き
（HB−HB）にして、磁気スケールの位相に対し
てλ／２の位相差を設けたことを等価になるように している。
第７図の実施例は磁気スケールを２トラツク構
成１３，１３′とし、２相出力を得るのにこれら
トラツク間に所定の相差｛（ｍ／２＋１／４）λ又はバ イアス磁場HBとなす角θ＝45゜では（ｍ／２＋１／２） λ｝を設けたもので、２つの検出素子８，８′は
同相に配列されている。
成１３，１３′とし、２相出力を得るのにこれら
トラツク間に所定の相差｛（ｍ／２＋１／４）λ又はバ イアス磁場HBとなす角θ＝45゜では（ｍ／２＋１／２） λ｝を設けたもので、２つの検出素子８，８′は
同相に配列されている。
なお本実施例の動作は第５図と同様である。
第８図の実施例は素子構成上で次の２点におい
て独自な着想が施されている。
て独自な着想が施されている。
その１つは磁気格子１４を角度傾斜させて磁
気スケールを形成している点で、磁気スケールの
幅寸法に対比して磁気格子１４のトラツク幅を大
きくできる特徴がある。従つて検出素子８，８′
を構成する各素片も角度を以つて配列させる。
気スケールを形成している点で、磁気スケールの
幅寸法に対比して磁気格子１４のトラツク幅を大
きくできる特徴がある。従つて検出素子８，８′
を構成する各素片も角度を以つて配列させる。
他の１つは２相出力を得るため、素片７と７′
とは（ｍ／２＋１／４）λの間隔を以つて交互に配設さ れ、素片７の素片間及び素片７′の素片間は磁気
格子ピツチの整数倍の間隔で配列させて構成する
ことを特徴としている。勿論、上述の２つの特徴
点の何れか一方に従つて検出素子を構成してもよ
い。
とは（ｍ／２＋１／４）λの間隔を以つて交互に配設さ れ、素片７の素片間及び素片７′の素片間は磁気
格子ピツチの整数倍の間隔で配列させて構成する
ことを特徴としている。勿論、上述の２つの特徴
点の何れか一方に従つて検出素子を構成してもよ
い。
第８図の実施例で、θ＝０とすれば第４図の実
施例、またθ＝＝45゜とすれば第５図の実施例
と夫々同様な検出機能を示す。
施例、またθ＝＝45゜とすれば第５図の実施例
と夫々同様な検出機能を示す。
また第６図〜第８図の実施例では磁気抵抗薄膜
素子のリード線取付部ａ〜c′が磁気格子の両外側
に配設されており、前記(チ)の構成が具体化されて
いる。
素子のリード線取付部ａ〜c′が磁気格子の両外側
に配設されており、前記(チ)の構成が具体化されて
いる。
第９図の実施例は検出素子８，８′を構成する
素片７，７′をジグザグ状に配列している。但し
短波長の磁気スケール信号を読み取ることを目的
とする検出素子では、通常図示の如く２〜４本位
のジグザグ数が適当である。
素片７，７′をジグザグ状に配列している。但し
短波長の磁気スケール信号を読み取ることを目的
とする検出素子では、通常図示の如く２〜４本位
のジグザグ数が適当である。
なお上述の各実施例は検出装置と磁気スケール
間の相対的運動の方向弁別と検出信号の内挿とを
目的として２相出力を得る場合についての素子構
成を例示した。内挿度を高めるために更に多相の
出力を得ようとする場合にも本発明装置の検出素
子構成を適用できることは言うまでもない。
間の相対的運動の方向弁別と検出信号の内挿とを
目的として２相出力を得る場合についての素子構
成を例示した。内挿度を高めるために更に多相の
出力を得ようとする場合にも本発明装置の検出素
子構成を適用できることは言うまでもない。
例えば60゜の相差で３相出力を得ると、1/12内
挿が容易にできることは特公昭48−2258号公報に
開示されているように公知である。このような出
力を得るには第１０図に示すように３個の検出素
子８，８′及び８″を相差（ｍ／２＋１／６）λで配置
す ればよい。但し同図の実施例ではｍ＝０である。
挿が容易にできることは特公昭48−2258号公報に
開示されているように公知である。このような出
力を得るには第１０図に示すように３個の検出素
子８，８′及び８″を相差（ｍ／２＋１／６）λで配置
す ればよい。但し同図の実施例ではｍ＝０である。
次に第４図乃至第１０図に示した各実施例では
磁気スケールとして横磁界（長手方向）記録の磁
気格子から成るものを使用するとした。
磁気スケールとして横磁界（長手方向）記録の磁
気格子から成るものを使用するとした。
しかし第１１図に示すように縦磁界記録の磁気
格子１５から成る磁気スケールを使用しても、そ
の面磁界は検出素子を駆動するのに有効な信号磁
界成分HSが含まれているので、本発明の検出素
子を適用することができる。第１１図の実施例で
は後述する磁気スケール信号検出法との関連で1/
１６内挿法に好適な４素子構成８〜８″をとつてい
る。
格子１５から成る磁気スケールを使用しても、そ
の面磁界は検出素子を駆動するのに有効な信号磁
界成分HSが含まれているので、本発明の検出素
子を適用することができる。第１１図の実施例で
は後述する磁気スケール信号検出法との関連で1/
１６内挿法に好適な４素子構成８〜８″をとつてい
る。
また本発明の素子構成は回転型磁気スケールに
対しても適用することができる。例えば第１２図
に略示するように回転型磁気スケール１６の回転
中心に対して等角度に配置される磁気格子１７の
位相に対応させて、前述した本発明の構成による
検出素子８，８′を配設し、所定角度θのバイア
ス磁界HBを与えることにより、回転角に応じた
磁気スケール信号を検出することができる。
対しても適用することができる。例えば第１２図
に略示するように回転型磁気スケール１６の回転
中心に対して等角度に配置される磁気格子１７の
位相に対応させて、前述した本発明の構成による
検出素子８，８′を配設し、所定角度θのバイア
ス磁界HBを与えることにより、回転角に応じた
磁気スケール信号を検出することができる。
更に第１１図及び第１２図の実施例においても
磁気抵抗薄膜素子のリード線取付部ａ〜c′は磁気
格子の外側に配設されている。
磁気抵抗薄膜素子のリード線取付部ａ〜c′は磁気
格子の外側に配設されている。
さて本発明装置によつて得られた検出信号をゼ
ロクロス検出方式で処理し、所定のパルス列信号
を得るに当つては、以下に構成的に３つに分類し
た内挿弁別方法を採りうる。
ロクロス検出方式で処理し、所定のパルス列信号
を得るに当つては、以下に構成的に３つに分類し
た内挿弁別方法を採りうる。
(a) 検出信号出力を互いに加減算して多相信号を
得て内挿を高める方法。
得て内挿を高める方法。
(b) 検出素子を多相に構成し、直接的に多相信号
を得て内挿を高める方法。
を得て内挿を高める方法。
(c) (a)と(b)の方法の組合せで多相信号を得て内挿
を高める方法。
を高める方法。
(1) まず1/8内挿法について説明するが、この場
合検出信号としては正弦波、三角波又はこれと
類似の波形の検出信号であれば、以下の内挿弁
別法を適用できる。
合検出信号としては正弦波、三角波又はこれと
類似の波形の検出信号であれば、以下の内挿弁
別法を適用できる。
(a) 検出素子からの検出信号が磁気格子と同じ
波長周波数の場合（第５図の実施例参照）に
ついて考えると、第１３図ａに示すように相
差90゜の２つの検出信号出力Ａ，Ｂが得られ
る。なお説明を簡単にするため出力Ａ，Ｂの
波形は三角波で示した。
波長周波数の場合（第５図の実施例参照）に
ついて考えると、第１３図ａに示すように相
差90゜の２つの検出信号出力Ａ，Ｂが得られ
る。なお説明を簡単にするため出力Ａ，Ｂの
波形は三角波で示した。
この信号出力を第１４図に示す如く加算器
１８及び減算器１９に与えて加減算して同図
ｂに示すように上記信号出力とは45゜の相差
を有し、かつ互いに90゜の相差を有する加減
算信号Ａ＋Ｂ，Ａ−Ｂを作る。
１８及び減算器１９に与えて加減算して同図
ｂに示すように上記信号出力とは45゜の相差
を有し、かつ互いに90゜の相差を有する加減
算信号Ａ＋Ｂ，Ａ−Ｂを作る。
これら４つの信号出力は45゜の相差を伴な
つて現われることになり、これらをシユミツ
ト回路２０を通すと、第１３図ｃ〜ｆの矩形
波信号となる。更にこの矩形波信号を微分回
路２１に通すと、同図ｇ〜ｊで示すような検
出方向によつて正負に反転するパルス列が得
られる。
つて現われることになり、これらをシユミツ
ト回路２０を通すと、第１３図ｃ〜ｆの矩形
波信号となる。更にこの矩形波信号を微分回
路２１に通すと、同図ｇ〜ｊで示すような検
出方向によつて正負に反転するパルス列が得
られる。
各シユミツト回路の２つの出力端子２２に
は、互いに逆位相の出力が生ずる。この各出
力信号を微分回路の次段の各アンドゲート回
路２３，２４のゲート開閉信号を利用する
と、前記微分出力から、＋ｘ方向に移動する
場合には第１３図ｋに示すパルス列信号を、
また−ｘ方向に移動する場合には同図１に示
すパルス列信号を、各アンドゲート回路の出
力に得ることができる。
は、互いに逆位相の出力が生ずる。この各出
力信号を微分回路の次段の各アンドゲート回
路２３，２４のゲート開閉信号を利用する
と、前記微分出力から、＋ｘ方向に移動する
場合には第１３図ｋに示すパルス列信号を、
また−ｘ方向に移動する場合には同図１に示
すパルス列信号を、各アンドゲート回路の出
力に得ることができる。
従つて上記パルス列信号を可逆カウンタ２
５でカウントさせることにより移動量を検知
することができる。
５でカウントさせることにより移動量を検知
することができる。
上述した(a)項の方法に対し(b)項の方法によれば
下記のようになる。
下記のようになる。
(b) 前記した相差が45゜の４つの検出素子を用
いると、次の信号出力が得られる。
いると、次の信号出力が得られる。
VA＝Esin（nλ＋θ）
VB＝Esin（nλ＋θ−π／４）
VC＝Esin（nλ＋θ−π／２）
VD＝Esin（nλ＋θ−3π／４）
この４つの信号出力の説明を簡単にするた
め三角波で示すと第１５図ａのＡ〜Ｄで表わ
され、これらをシユミツト回路に通すと同図
ｂ〜ｅで示す矩形波信号となる。これは第１
３図の矩形波信号ｃ〜ｆに対応するもので、
以後の処理は第１３図及び１４図で示した方
法をそのまま適用できる。
め三角波で示すと第１５図ａのＡ〜Ｄで表わ
され、これらをシユミツト回路に通すと同図
ｂ〜ｅで示す矩形波信号となる。これは第１
３図の矩形波信号ｃ〜ｆに対応するもので、
以後の処理は第１３図及び１４図で示した方
法をそのまま適用できる。
かくして得られた出力信号は磁気スケールに対
する検出素子の移動方向を弁別し、かつ磁気格子
の一波長を８分割したデイジタル信号となつてい
る。
する検出素子の移動方向を弁別し、かつ磁気格子
の一波長を８分割したデイジタル信号となつてい
る。
(2) 次に1/16内挿法について説明する。
(a) 第１６図ａに示す如く相差45゜の４つの信
号出力を得るべく検出素子を用意する。そし
てこれら信号出力を加減算して上記信号出力
とは22.5゜の相差があり、かつ互いに45゜の相
差を有する同図ｂに示す４つの加減算信号を
作る。このようにして相差22.5゜の８相信号
が得られるので、第１６図ｃ〜ｒに示すよう
に前述の信号処理と同様な信号処理を施して
磁気格子の一波長を16分割した同図ｓ，Ｔに
示す内挿信号を得る。
号出力を得るべく検出素子を用意する。そし
てこれら信号出力を加減算して上記信号出力
とは22.5゜の相差があり、かつ互いに45゜の相
差を有する同図ｂに示す４つの加減算信号を
作る。このようにして相差22.5゜の８相信号
が得られるので、第１６図ｃ〜ｒに示すよう
に前述の信号処理と同様な信号処理を施して
磁気格子の一波長を16分割した同図ｓ，Ｔに
示す内挿信号を得る。
(b) ８個の検出素子を所定の相差で配置して第
１７図ａに示す相差22.5゜の８相の検出信号
を直接得る。この内挿法によると検出素子数
が増えるが、内挿信号がゼロクロス点から読
み出されるために、磁気格子のピツチを精確
に形成しておくことにより、高精度の内挿が
実現でき、また加減算回路が不要なので、回
路構成も簡単化される。
１７図ａに示す相差22.5゜の８相の検出信号
を直接得る。この内挿法によると検出素子数
が増えるが、内挿信号がゼロクロス点から読
み出されるために、磁気格子のピツチを精確
に形成しておくことにより、高精度の内挿が
実現でき、また加減算回路が不要なので、回
路構成も簡単化される。
第１７図ａの信号出力はシユミツト回路を
通すことにより同図ｂ〜ｉに示す矩形波信号
となるが、これは第１６図で示したものと同
一であり、前述と同様に同図ｊ〜ｇに示すよ
うな信号処理を施して1/16の内挿信号（同図
ｒ）が得られる。
通すことにより同図ｂ〜ｉに示す矩形波信号
となるが、これは第１６図で示したものと同
一であり、前述と同様に同図ｊ〜ｇに示すよ
うな信号処理を施して1/16の内挿信号（同図
ｒ）が得られる。
(c) 1/8内挿手段を２組使用して1/16内挿を構
成しうる。例えば第１３図ａ，ｂに示す信号
出力を22.5゜の相差でシフトした状態のもう
１組の信号出力を得ることにより全体として
16分割した内挿信号を作る方法である。
成しうる。例えば第１３図ａ，ｂに示す信号
出力を22.5゜の相差でシフトした状態のもう
１組の信号出力を得ることにより全体として
16分割した内挿信号を作る方法である。
(A)信号 VA＝E1sin（nλ＋θ）
(B)信号 VB＝E1sin（nλ＋θ−π／２）
(A)＋(B)信号 VA+B＝E2sin（nλ＋θ−π／４）
(A)−(B)信号 VA-B＝E2sin（nλ＋θ＋π／４）
(C)信号 VC＝E1sin（nλ＋θ−π／８）
(D)信号 VD＝E1sin（nλ＋θ−5π／８）
(C)＋(D)信号 VC+D＝E2sin（nλ＋θ−3π／８）
(C)−(D)信号 VC-D＝E2sin（nλ＋θ＋π／８）
この内挿方法は前述の(a)項の内挿方法（第１６
図）に比較して検出素子からの信号出力の相差、
従つて検出素子の配置間隔は異なるが、８相の信
号出力として見たときには等価と見なすことがで
きる。
図）に比較して検出素子からの信号出力の相差、
従つて検出素子の配置間隔は異なるが、８相の信
号出力として見たときには等価と見なすことがで
きる。
なお第１８図ａ，ｂに実際の検出素子の回路構
成を例示する。同図に示すように駆動電源端子或
いは接地端子等を各素子毎に共通化することがで
きる。従つて検出素子８，８′の端子数を第１９
図で略示するように薄膜形成上で削減することが
可能である。
成を例示する。同図に示すように駆動電源端子或
いは接地端子等を各素子毎に共通化することがで
きる。従つて検出素子８，８′の端子数を第１９
図で略示するように薄膜形成上で削減することが
可能である。
以上説明した所から明らかなように、本発明に
よれば短波長の磁気スケールを実現することがで
きるようになり、しかも簡易な検出回路の適用が
可能で、安価なデイジタルスケールを提供しう
る。
よれば短波長の磁気スケールを実現することがで
きるようになり、しかも簡易な検出回路の適用が
可能で、安価なデイジタルスケールを提供しう
る。
また特に本発明においては検出素子が磁気格子
に対し面対向に配置される構成で、バイアス磁界
を印加しているので分解能が向上し、出力歪みは
低減され、かつ出力振幅のむらが抑制されるばか
りでなく、リード線取付部が磁気格子面外にある
ので、かかる面対向でバイアス磁界を印加する構
造でも配線作業が容易となる。
に対し面対向に配置される構成で、バイアス磁界
を印加しているので分解能が向上し、出力歪みは
低減され、かつ出力振幅のむらが抑制されるばか
りでなく、リード線取付部が磁気格子面外にある
ので、かかる面対向でバイアス磁界を印加する構
造でも配線作業が容易となる。
第１図乃至第３図は夫々従来の検出素子と磁気
スケールとの関係を示す図、第４図乃至第１２図
は夫々本発明の各実施例の構成を示す概略図、第
１３図ａ乃至ｌは1/8内挿法の１つの方法を説明
するための波形図、第１４図は1/8内挿回路を示
すブロツク図、第１５図ａ〜ｅは1/8内挿の他の
方法を説明するための波形図、第１６図ａ〜Ｔは
１／１６内挿の１つの方法を説明するための波形図、
第１７図ａ〜ｒは1/16内挿の他の方法を説明する
ための波形図、第１８図ａ，ｂ及び第１９図ａ，
ｂは実際の検出素子の回路構成例示する図、第２
０図は本発明の動作原理を説明するための図であ
る。 ７，７′……素片、８，８′……検出素子、９…
…磁気格子面。
スケールとの関係を示す図、第４図乃至第１２図
は夫々本発明の各実施例の構成を示す概略図、第
１３図ａ乃至ｌは1/8内挿法の１つの方法を説明
するための波形図、第１４図は1/8内挿回路を示
すブロツク図、第１５図ａ〜ｅは1/8内挿の他の
方法を説明するための波形図、第１６図ａ〜Ｔは
１／１６内挿の１つの方法を説明するための波形図、
第１７図ａ〜ｒは1/16内挿の他の方法を説明する
ための波形図、第１８図ａ，ｂ及び第１９図ａ，
ｂは実際の検出素子の回路構成例示する図、第２
０図は本発明の動作原理を説明するための図であ
る。 ７，７′……素片、８，８′……検出素子、９…
…磁気格子面。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 磁気スケール９の磁気格子のピツチλに対応
するnλ／２（ｎは０以外の整数）の距離を隔てて
磁気抵抗の異方性効果を有する複数の強磁性体素
片７，７′を略平行に配列し、該各素片を電流路
１０，１０′で直列に接続した２個の構成要素を
有し、夫々が略平行に配列された構成要素の一端
を直列に接続し、この構成要素の一端の接続部に
出力端子ｂを設けると共に、上記２個の構成要素
の他端に電流端子ａ，ｃを設け、夫々の構成要素
の面と、磁気格子面と面対向させて磁気スケール
信号を検出する装置において、上記２個の構成要
素は略（ｎ／２＋1/4）λの間隔（ｎは整数）を
離して配列して検出素子を構成し、かつ上記各素
片と略同一方向にバイアス磁場を印加し、上記検
出素子のリード線取付部を磁気格子面の外側に配
設したことを特徴とする磁気スケール信号検出装
置。 ２ 前記電流路を素片に対比して幅広く形成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁
気スケール信号検出装置。 ３ 磁気スケール９の磁気格子のピツチλに対応
するnλ（ｎは０以外の整数）の距離を隔てて磁気
抵抗の異方性効果を有する複数の強磁性体素片
７，７′を略平行に配列し、該各素片を電流路１
０，１０′で直列に接続した２個の構成要素を有
し、夫々が略平行に配列された構成要素の一端を
直列に接続し、この構成要素の一端の接続部に出
力端子ｂを設けると共に、上記２個の構成要素の
他端に電流端子ａ，ｃを設け、夫々の構成要素の
面と、磁気格子面と面対向させて磁気スケール信
号を検出する装置において、上記２個の構成要素
は略（ｎ＋1/2）λの間隔（ｎは整数）を離して
配列して検出素子を構成し、かつ上記各素片と略
45゜方向にバイアス磁場を印加し、上記検出素子
のリード線取付部を磁気格子面の外側に配設した
ことを特徴とする磁気スケール信号検出装置。 ４ ２つの検出素子をλ／４の間隔をもつて配設
したことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
の磁気スケール信号検出装置。 ５ 前記素片を磁気スケールの長手方向と直交す
る方向に対し所定角度傾斜せしめると共に各素片
を磁気格子ピツチの整数倍の間隔で交互に配列し
たことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
磁気スケール信号検出装置。 ６ 前記電流路を素片に対比して幅広く形成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の磁
気スケール信号検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP893484A JPS6035215A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | 磁気スケ−ル信号検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP893484A JPS6035215A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | 磁気スケ−ル信号検出装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13281078A Division JPS5559314A (en) | 1978-10-27 | 1978-10-27 | Magnetic scale signal detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6035215A JPS6035215A (ja) | 1985-02-23 |
| JPH0254883B2 true JPH0254883B2 (ja) | 1990-11-22 |
Family
ID=11706493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP893484A Granted JPS6035215A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | 磁気スケ−ル信号検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6035215A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0483032A (ja) * | 1990-07-24 | 1992-03-17 | Inax Corp | 便器の固定方法 |
| JPH0573083U (ja) * | 1992-03-17 | 1993-10-05 | 株式会社イナックス | 洋風便器の設置構造 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01110321U (ja) * | 1988-01-19 | 1989-07-25 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS561567B2 (ja) * | 1973-11-17 | 1981-01-14 | ||
| JPS572891Y2 (ja) * | 1974-04-16 | 1982-01-19 | ||
| JPS5613244B2 (ja) * | 1974-07-31 | 1981-03-27 | ||
| JPS5917764B2 (ja) * | 1976-02-02 | 1984-04-23 | 電気音響株式会社 | 回動検出装置 |
| JPS6020802B2 (ja) * | 1976-04-26 | 1985-05-23 | 日本電気株式会社 | 磁気ヘツド |
| US4096463A (en) * | 1976-12-02 | 1978-06-20 | Xerox Corporation | Inductive transducer |
-
1984
- 1984-01-20 JP JP893484A patent/JPS6035215A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0483032A (ja) * | 1990-07-24 | 1992-03-17 | Inax Corp | 便器の固定方法 |
| JPH0573083U (ja) * | 1992-03-17 | 1993-10-05 | 株式会社イナックス | 洋風便器の設置構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6035215A (ja) | 1985-02-23 |
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| JPH0145008B2 (ja) | ||
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