JP2017058328A - 直動回転検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】直動方向における大型化を抑制できる直動回転検出器を提案すること。【解決手段】直動回転検出器７は、軸線方向Ｘに直動するとともに軸線Ｌ回りに回転する円筒状の磁気スケール８と、直動位置検出用の第１磁気検出素子４１と、回転位置検出用の第２磁気検出素子４２を有する。磁気スケール８は、周面に、軸線方向ＸにＳ極とＮ極とが交互に配列され、かつ、軸線Ｌ回りにＳ極とＮ極とが交互に着磁された格子状の着磁パターン３７を備える。第１磁気検出素子４１および第２磁気検出素子４２は、着磁パターン３７に対向して配置される。同一の着磁パターンに対向させた第１磁気検出素子４１と第２磁気検出素子４２とにより直動位置と回動位置を検出できるので、直動スケールと回転スケールとを軸線方向Ｘの異なる位置に配置する必要がない。よって、直動回転検出器７が軸線方向Ｘに大型化することを抑制できる。【選択図】図４

Description

本発明は、被駆動物の回転位置および直動位置を検出する直動回転検出器に関する。

出力軸を直動および回転させるモータ部と、出力軸の直動位置および回転位置を検出する直動回転検出器を有する直動回転駆動装置は特許文献１に記載されている。同文献では、直動回転検出器は、直動方向に一定間隔に設けた直動目盛を有する円筒状の直動スケールと、周方向に２極に着磁された円盤形状の永久磁石（回転スケール）を有する。直動スケールと永久磁石は出力軸に同軸に固定されている。また、直動スケールと永久磁石は、出力軸における軸線方向の異なる位置に固定されている。直動回転検出器は、直動スケールを読み取って直動方向の変位を検出する直動変位検出部と、永久磁石の磁界から回転方向の変位を検出する回転変位検出部を備える。

特開２０１０−６０４７８号公報

直動スケールは、通常、被駆動物（出力軸）の直動距離に対応する長さを備える。従って、特許文献１に記載されているように、直動スケールと回転スケールとを軸線方向の異なる位置に配置すると、直動回転検出器は、被駆動物の直動距離に対し、少なくとも回転スケールの軸線方向の長さ分だけ、軸線方向に大型化してしまう。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、軸線方向における大型化を抑制できる直動回転検出器を提案することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る直動回転検出器は、軸線方向に直動するとともに軸線回りに回転する円筒状の磁気スケールと、直動位置検出用の第１磁気検出素子と、回転位置検出用の第２磁気検出素子と、を有し、前記磁気スケールは、前記軸線回りの周面に、前記軸線方向にＳ極とＮ極とが交互に配列され、かつ、前記軸線回りにＳ極とＮ極とが交互に着磁された格子状の着磁パターンを備え、前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子は、前記着磁パターンに対向して配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、磁気スケールが、軸線回りの周面に、軸線方向にＳ極とＮ極とが交互に配列され、かつ、軸線回りにＳ極とＮ極とが交互に着磁された格子状の着磁パターンを備える。ここで、格子状の着磁パターンは、Ｓ極とＮ極とが軸線方向で交互に配列されて軸線方向に延びるトラックを周方向に並列に複数備えるものである。また、格子状の着磁パターンは、Ｓ極とＮ極とが周方向で交互に配列されて周方向に延びるトラックを軸線方向に並列に複数備えるものである。従って、軸線方向に延びる複数列のトラックが軸線方向に移動したときの磁界の変化を直動位置検出用の第１磁気検出素子によって検出することにより直動位置を検出できる。また、周方向に延びる複数列のトラックが軸線回りに回転したときの磁界の変化を回転位置検出用の第２磁気検出素子によって検出することにより回転位置を検出できる。すなわち、本発明では、同一の着磁パターンに対向させた第１磁気検出素子と第２磁気検出素子とにより直動位置と回動位置を検出できる。よって、直動スケールと回転スケールとを軸線方向の異なる位置に配置する必要がない。また、第１
磁気検出素子と第２磁気検出素子を同一の着磁パターンに対向して配置できるので、第１磁気検出素子と第２磁気検出素子とを軸線方向における同じ位置に配置できる。よって、直動回転検出器が軸線方向に大型化することを抑制できる。

本発明において、前記第１磁気検出素子と前記第２磁気検出素子とを備えたセンサ基板を有するものとすることができる。このようにすれば、第１磁気検出素子と第２磁気検出素子とをそれぞれ別のセンサ基板に備えた場合と比較して、直動回転検出器が大型化することを抑制できる。

この場合において、前記第１磁気検出素子は、磁気抵抗素子であり、互いに９０°の位相差で前記磁気スケールの直動を検出するＡ相の第１磁気抵抗パターンおよびＢ相の第１磁気抵抗パターンを備え、前記第２磁気検出素子は、磁気抵抗素子であり、互いに９０°の位相差で前記磁気スケールの回転を検出するＡ相の第２磁気抵抗パターンおよびＢ相の第２磁気抵抗パターンを備え、前記Ａ相の第１磁気抵抗パターンと前記Ｂ相の第１磁気抵抗パターンとは前記センサ基板上で積層されており、前記Ａ相の第２磁気抵抗パターンと前記Ｂ相の第２磁気抵抗パターンとは前記センサ基板上で積層されていることが望ましい。このようにすれば、第１磁気検出素子および第２磁気検出素子をセンサ基板上において小さくすることができる。従って、センサ基板を小さくすることができ、装置を小型化できる。

本発明において、前記Ａ相の第１磁気抵抗パターン、前記Ｂ相の第１磁気抵抗パターン、前記Ａ相の第２磁気抵抗パターン、および、前記Ｂ相の第２磁気抵抗パターンは前記センサ基板上で積層されているものとすることができる。このようにすれば、第１磁気検出素子と第２磁気検出素子とを積層せずにセンサ基板上に形成した場合と比較して、第１磁気検出素子と第２磁気検出素子の形成面積を小さくすることができる。従って、センサ基板を小さくできる。よって、装置の小型化が容易となる。

本発明において、前記第１磁気検出素子は、前記センサ基板上における前記磁気スケールの軸線回りに対応する方向の幅が、前記センサ基板上における前記磁気スケールの軸線方向に対応する方向の高さと比較して短く、前記第２磁気検出素子は、前記センサ基板上における前記磁気スケールの軸線回りに対応する方向の幅が、前記センサ基板上における前記磁気スケールの軸線方向に対応する方向の高さと比較して短いことが望ましい。すなわち、第１磁気検出素子および第２磁気検出素子が磁界の変化を検出する着磁パターンは、磁気スケールの円周面に設けられている。従って、センサ基板を軸線と平行な姿勢として磁気スケールの円周面と対向させたときに、磁気スケール（着磁パターン）とセンサ基板との間のギャップは磁気スケールの周方向で変化する。よって、第１磁気検出素子を構成するＡ相の第１磁気抵抗パターンおよびＢ相の第１磁気抵抗パターンをセンサ基板上で積層することにより、第１磁気検出素子における磁気スケールの周方向に対応する方向の幅さを短く抑えれば、第１磁気検出素子からの出力について、磁気スケールとセンサ基板との間のギャップ変動に起因する磁気強度部分の影響を抑制できる。また、第２磁気検出素子を構成するＡ相の第２磁気抵抗パターンおよびＢ相の第２磁気抵抗パターンをセンサ基板上で積層することにより、第２磁気検出素子における磁気スケールの周方向に対応する方向の幅さを短く抑えれば、第２磁気検出素子からの出力について、磁気スケールとセンサ基板との間のギャップ変動に起因する磁気強度部分の影響を抑制できる。さらに、第１磁気検出素子および第２磁気検出素子のそれぞれで磁気スケールの周方向に対応する方向の幅さを短く抑えれば、磁気スケールの細径化が可能となる。

この場合において、前記第１磁気検出素子の幅方向の中心および前記第２磁気検出素子の幅方向の中心は、前記磁気スケールの曲率の頂点と対向することが望ましい。このようにすれば、第１磁気検出素子からの出力および第２磁気検出素子からの出力について、歪
みの少ない正弦波を得ることができる。

本発明において、前記Ａ相の第１磁気抵抗パターンは、１８０°の位相差をもって前記磁気スケールの直動を検出する＋ａ相の第１磁気抵抗パターンと−ａ相の第１磁気抵抗パターンとを備え、前記Ｂ相の第１磁気抵抗パターンは、１８０°の位相差をもって前記磁気スケールの直動を検出する＋ｂ相の第１磁気抵抗パターンと−ｂ相の第１磁気抵抗パターンとを備え、前記Ａ相の第２磁気抵抗パターンは、１８０°の位相差をもって前記磁気スケールの直動を検出する＋ａ相の第２磁気抵抗パターンと−ａ相の第２磁気抵抗パターンとを備え、前記Ｂ相の第２磁気抵抗パターンは、１８０°の位相差をもって前記磁気スケールの直動を検出する＋ｂ相の第２磁気抵抗パターンと−ｂ相の第２磁気抵抗パターンとを備え、前記＋ａ相の第１磁気抵抗パターン、−ａ相の第１磁気抵抗パターン、＋ｂ相の第１磁気抵抗パターン、前記＋ｂ相の第１磁気抵抗パターン、前記＋ａ相の第２磁気抵抗パターン、−ａ相の第２磁気抵抗パターン、＋ｂ相の第２磁気抵抗パターン、前記＋ｂ相の第２磁気抵抗パターンは、積層されているものとすることができる。このようにすれば、このようにすれば、第１磁気検出素子と第２磁気検出素子とを積層せずにセンサ基板上に形成した場合と比較して、第１磁気検出素子と第２磁気検出素子の形成面積を小さくすることができる。従って、センサ基板を小さくできる。よって、装置の小型化が容易となる。また、このようにすれば、第１磁気検出素子と第２磁気検出素子とを積層せずにセンサ基板上に形成した場合と比較して、第１磁気検出素子における磁気スケールの周方向に対応する方向の長さ、および、第２磁気検出素子における磁気スケールの周方向に対応する方向の長さを短く抑えることが可能となる。よって、第１磁気検出素子からの出力および第２磁気検出素子からの出力について、円筒状の磁気スケールとセンサ基板との間のギャップ変動に起因する磁気強度部分の影響を抑制できる。

本発明において、前記第１磁気検出素子を備える第１センサ基板を有し、前記第１磁気検出素子は、磁気抵抗素子であり、互いに９０°の位相差で前記磁気スケールの直動を検出するＡ相の第１磁気抵抗パターンおよびＢ相の第１磁気抵抗パターンを備え、前記Ａ相の第１磁気抵抗パターンと前記Ｂ相の第１磁気抵抗パターンとは前記第１センサ基板上で積層されているものとすることができる。第１磁気検出素子を構成するＡ相の第１磁気抵抗パターンおよびＢ相の第１磁気抵抗パターンを第１センサ基板上で積層すれば、第１センサ基板上における第１磁気検出素子を各磁気抵抗パターンを積層せずに第１センサ基板上形成した場合と比較して、これらを小さくすることができる。これにより、第１センサ基板を小さくできるので、直動回転検出器を小型化することが容易となる。

本発明において、前記第１磁気検出素子は、前記第１センサ基板上における前記磁気スケールの軸線回りに対応する方向の幅が、前記第１センサ基板上における前記磁気スケールの軸線方向に対応する方向の高さと比較して短いことが望ましい。すなわち、第１磁気検出素子が磁界の変化を検出する着磁パターンは、磁気スケールの円周面に設けられている。従って、第１センサ基板を軸線と平行な姿勢として磁気スケールの円周面と対向させたときに、磁気スケール（着磁パターン）と第１センサ基板との間のギャップは周方向で変化する。よって、第１磁気検出素子を構成するＡ相の第１磁気抵抗パターンおよびＢ相の第１磁気抵抗パターンを第１センサ基板上で積層することにより、第１磁気検出素子における磁気スケールの周方向に対応する方向の幅さを短く抑えれば、第１磁気検出素子からの出力について、磁気スケールと第１センサ基板との間のギャップ変動に起因する磁気強度部分の影響を抑制できる。

この場合において、前記第１センサ基板上における前記第１磁気検出素子の幅方向の中心は、前記磁気スケールの曲率の頂点と対向することが望ましい。このようにすれば、第１磁気検出素子からの出力について、歪みの少ない正弦波を得ることができる。

本発明において、前記第２磁気検出素子を備える第２センサ基板を有し、前記第２磁気検出素子は、磁気抵抗素子であり、互いに９０°の位相差で前記磁気スケールの回転を検出するＡ相の第２磁気抵抗パターンおよびＢ相の第２磁気抵抗パターンを備え、前記Ａ相の第２磁気抵抗パターンと前記Ｂ相の第２磁気抵抗パターンとは前記第２センサ基板上で積層されているものとすることができる。第２磁気検出素子を構成する第２磁気抵抗パターンと第２磁気抵抗パターンを第２センサ基板上で積層すれば、第２センサ基板上における第２磁気検出素子を各磁気抵抗パターンを積層せずに第２センサ基板上に形成した場合と比較して、これらを小さくすることができる。これにより、第２センサ基板を小さくできるので、直動回転検出器を小型化することが容易となる。

本発明において、前記第２磁気検出素子は、前記第２センサ基板上における前記磁気スケールの軸線回りに対応する方向の幅が、前記第２センサ基板上における前記磁気スケールの軸線方向に対応する方向の高さと比較して短いことが望ましい。すなわち、第２磁気検出素子が磁界の変化を検出する着磁パターンは、磁気スケールの円周面に設けられている。従って、第２センサ基板を軸線と平行な姿勢として磁気スケールの円周面と対向させたときに、磁気スケール（着磁パターン）と第２センサ基板との間のギャップは磁気スケールの周方向で変化する。よって、第２磁気検出素子を構成するＡ相の第２磁気抵抗パターンおよびＢ相の第２磁気抵抗パターンを第２センサ基板上で積層することにより、第２磁気検出素子における磁気スケールの周方向に対応する方向の幅さを短く抑えれば、第２磁気検出素子からの出力について、磁気スケールと第２センサ基板との間のギャップ変動に起因する磁気強度部分の影響を抑制できる。

この場合において、前記第２センサ基板上における前記第２磁気検出素子の幅方向の中心は、前記磁気スケールの曲率の頂点と対向することが望ましい。このようにすれば、第２磁気検出素子からの出力について、歪みの少ない正弦波を得ることができる。

本発明の直動回転検出器によれば、軸線方向にＳ極とＮ極とが交互に配列され、かつ、軸線回りにＳ極とＮ極とが交互に着磁された格子状の着磁パターンを周面に備える一つの磁気スケールを用いて直動位置と回動位置を検出できる。よって、直動スケールと回転スケールとを軸線方向に配列する必要がない。また、第１磁気検出素子と第２磁気検出素子を一つの磁気スケールに設けられた着磁パターンに対向して配置できるので、第１磁気検出素子と第２磁気検出素子とを軸線方向における同じ位置に配置できる。よって、直動回転検出器が軸線方向に大型化することを抑制できる。

本発明の直動回転検出器を備えた直動回転駆動装置の外観斜視図である。 図１の直動回転駆動装置を軸線を含む面で切断した断面図である。 図１の直動回転駆動装置の分解斜視図である。 直動回転検出器の説明図である。 直動回転検出器の磁気センサの説明図である。 磁気センサの磁気抵抗素子が構成する回路の説明図である。 変形例の磁気センサの説明図である。 変形例の直動回転検出器の説明図である。

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

（直動回転駆動装置）
図１は本発明の直動回転検出器を備えた直動回転駆動装置の外観斜視図である。図２は
図１の直動回転駆動装置を軸線を含む面で切断した断面図である。図３は図１の直動回転駆動装置の分解斜視図である。図１に示すように、直動回転駆動装置１は、出力軸２と、出力軸２を軸線Ｌに沿って移動させるリニアモータ部３と、出力軸２を軸線回りθに回転させる回転モータ部４と、ボールスプライン軸受（軸受）５を備える。ボールスプライン軸受５は、出力軸２を軸線方向Ｘに移動可能に支持するとともに回転モータ部４の駆動力を出力軸２に伝達する。

また、直動回転駆動装置１は、出力軸２の直動位置および回転位置を検出するための直動回転検出器７を備える。直動回転検出器７は、出力軸２に同軸に固定された筒状の磁気スケール８と、軸線Ｌと直交する方向から磁気スケール８に対向する磁気センサ９を備える。

直動回転検出器７の磁気スケール８、リニアモータ部３、回転モータ部４、および、ボールスプライン軸受５は、軸線方向Ｘの一方側から他方側に向って、この順番で同軸に配置されている。なお、以下の説明では、軸線方向をＸとし、軸線回りをθとする。

（リニアモータ部）
図２に示すように、リニアモータ部３は可動子１１と固定子１２とを有する。可動子１１は出力軸２と出力軸２の外周面に固定した複数の永久磁石１３を備える。各永久磁石１３は、環状であり、軸線方向ＸにＮ極とＳ極とが着磁されている。複数の永久磁石１３は、隣り合う永久磁石１３同士が互いに同一の極を向けて対向する。本例では出力軸２に１０個の永久磁石１３が固定されている。

固定子１２は可動子１１の外周側に位置する。図１、２に示すように、固定子１２は、同軸に配列した複数のコイル１７を備える筒状のコイル配列体１５と、コイル配列体１５に固定された配線基板１６を備える。

図２、３に示すように、コイル配列体１５は、軸線方向Ｘで隣り合う３つのコイル１７を樹脂１８により一体に被い固めた筒状のコイルユニット１９を、複数、備える。各コイルユニット１９は軸線方向Ｘで同軸に連結され、これによりコイル配列体１５が構成されている。本例では、コイル配列体１５は７つのコイルユニット１９を備える。従って、コイル配列体１５は２１個のコイル１７を備える。

各コイルユニット１９を軸線方向Ｘから見た場合の輪郭形状は矩形である。また、各コイルユニット１９は、輪郭形状を構成する矩形の各辺の長さよりも軸線方向Ｘの高さ寸法が短い偏平形状である。各コイルユニット１９の軸線方向Ｘの長さ寸法は、可動子１１に固定された各永久磁石１３の軸線方向Ｘの長さ寸法の２倍程度である。

各コイルユニット１９は軸線回りθに４つの側面を備える。図１に示すように、４つの側面のうちの一つの側面は基板固定面１９ａとなっている。図３に示すように、基板固定面１９ａからはコイルユニット１９内の各コイル１７の始端１７ａと終端１７ｂが外側に露出（突出）している。各コイルユニット１９は基板固定面１９ａを同一方向に向けた姿勢で連結される。配線基板１６は、各コイルユニット１９の基板固定面１９ａが軸線方向Ｘに並ぶことにより形成された平坦面（コイル配列体１５の基板固定面）に固定される。配線基板１６には各コイルユニット１９の各コイル１７の始端１７ａおよび終端１７ｂが接続される。

ここで、リニアモータ部３は３相モータであり、各コイルユニット１９の３つのコイル１７は、リニアモータ部３を駆動する際に、それぞれＵ相のコイル１７（Ｕ）、Ｖ相のコイル１７（Ｖ）、Ｗ相のコイル１７（Ｗ）として機能する。リニアモータ部３では給電す
るコイル１７を軸線方向Ｘに移動させながら可動子１１を軸線方向Ｘに移動させる。

（回転モータ部）
回転モータ部４は可動子２１と固定子２２とを有する。可動子２１は出力軸２が貫通する中空のナットシャフト２３を備える。図３に示すように、ナットシャフト２３は、小径筒部２３ａと、小径筒部２３ａよりも大径の大径筒部２３ｂを備える。大径筒部２３ｂは小径筒部２３ａのボールスプライン軸受５の側に連続して設けられている。また、可動子２１は、ナットシャフト２３の小径筒部２３ａの外周面に固定された筒状のヨーク２４と、ヨーク２４の外周面に固定された筒状の永久磁石２５を備える。永久磁石２５は、筒状であり、軸線回りθ（周方向）にＮ極とＳ極が交互に複数着磁されている。

固定子２２は永久磁石２５の外周側に位置する。固定子２２は、永久磁石２５を外周側から囲む筒状のヨーク２６と、ヨーク２６の内周面に固定された複数のコイル２７を備える。各コイル２７は、その中空部を軸線Ｌと直交する半径方向に向けた姿勢でヨーク２６に固定されている。複数のコイル２７は軸線回りθに配列されている。本例では、固定子２２は６つのコイル２７を備える。ヨーク２６はケース２８により外周側から保持されている。ケース２８を軸線方向Ｘから見た場合の輪郭形状は正方形である

コイル２７への給電によりナットシャフト２３は軸線回りθに回転する。ここで、ナットシャフト２３の大径筒部２３ｂの内周側には、ボールスプライン軸受５を構成するボールナット３１が配置されている。なお、図２において、ボールスプライン軸受５を構成するボールおよび出力軸２に設けられたスプラインは省略されている。ナットシャフト２３の回転は、ボールナット３１を介して出力軸２に伝達される。従って、回転モータ部４が駆動されると出力軸２は回転する。ナットシャフト２３の大径筒部２３ｂは、軸受ケース３２により覆われている。軸受ケース３２を軸線方向Ｘから見た場合の輪郭形状は正方形である。本形態の回転モータ部４を用いれば、可動子２１が軸線方向Ｘに移動せずとも、出力軸２だけが軸線方向Ｘに移動可能なため、回転モータ部４の小型化を図ることが可能である。

（直動回転検出器）
図４は直動回転検出器７の説明図である。図４に示すように、磁気スケール８は円筒状である。図１乃至３に示すように、磁気スケール８は、その中心孔に出力軸２を貫通させた状態で出力軸２に同軸に固定されている。磁気スケール８は、出力軸２と一体に軸線方向Ｘに直動するとともに軸線回りθに回転する。

磁気スケール８は、出力軸２への固定部となる筒部材３５と、筒部材３５の外周側に固定された環状の永久磁石３６を備える。永久磁石３６は、軸線回りθの円周面に、軸線方向ＸにＳ極とＮ極とが交互に配列され、かつ、軸線回りθにＳ極とＮ極とが交互に着磁された格子状の着磁パターン３７を備える。ここで、格子状の着磁パターン３７は、軸線方向ＸにＳ極とＮ極とが交互に配列されて軸線方向Ｘに延びる軸方向トラック３７ａを軸線回りθに並列に複数備えるものである。また、格子状の着磁パターン３７は、軸線回りθにＳ極とＮ極とが交互に配列されて軸線回りθに延びる周方向トラック３７ｂを軸線方向Ｘに並列に複数備えるものである。

磁気センサ９は、軸線Ｌと平行な姿勢で軸線Ｌと直交する方向から磁気スケール８に対向するセンサ基板４０を備える。また、磁気センサ９は、センサ基板４０において磁気スケール８に対向する基板表面４０ａに形成された直動位置検出用の第１磁気抵抗素子（第１磁気検出素子）４１と回転位置検出用の第２磁気抵抗素子（第２磁気検出素子）４２を備える。

（第１磁気抵抗素子）
図５は磁気センサ９の説明図である。図５（ａ）の上段の左側の図は基板表面４０ａに第１磁気抵抗素子４１を単層で形成した場合において、軸線方向Ｘから見た場合の磁気スケール８と、第１磁気抵抗素子４１およびセンサ基板４０の位置関係の説明図であり、図５（ａ）の上段の右側の図は、基板表面４０ａに第１磁気抵抗素子４１を単層で形成した場合における磁気抵抗パターンの配置の説明図である。図５（ａ）の下段の左側の図は基板表面４０ａに第２磁気抵抗素子４２を単層で形成した場合において、軸線方向Ｘから見た場合の磁気スケール８と、第２磁気抵抗素子４２およびセンサ基板４０の位置関係の説明図であり、図５（ａ）の下段の右側の図は、基板表面４０ａに第２磁気抵抗素子４２を単層で形成した場合における磁気抵抗パターンの配置の説明図である。

図５（ｂ）の上段の左側の図は基板表面４０ａに第１磁気抵抗素子４１を２層で形成した場合において、軸線方向Ｘから見た場合の磁気スケール８と、第１磁気抵抗素子４１およびセンサ基板４０の位置関係の説明図であり、図５（ｂ）の上段の中央の図は、基板表面４０ａに第１磁気抵抗素子４１を２層で形成した場合における磁気抵抗パターンの配置の説明図であり、図５（ｂ）の上段の右側の図は、図５（ｂ）の上段の中央の図のＸ−Ｘ線における第１磁気抵抗素子４１の断面を模式的に示した説明図である。図５（ｂ）の下段の左側の図は基板表面４０ａに第２磁気抵抗素子４２を２層で形成した場合において、軸線方向Ｘから見た場合の磁気スケール８と、第２磁気抵抗素子４２およびセンサ基板４０の位置関係の説明図であり、図５（ｂ）の下段の中央の図は、基板表面４０ａに第２磁気抵抗素子４２を２層で形成した場合における磁気抵抗パターンの配置の説明図であり、図５（ｂ）の下段の右側の図は、図５（ｂ）の下段の中央の図のＹ−Ｙ線における第２磁気抵抗素子４２の断面を模式的に示した説明図である。図５（ｃ）の左側の図は、第１磁気抵抗素子４１と第２磁気抵抗素子４２とを積層した場合において、軸線方向Ｘから見た場合の磁気スケール８と、第１磁気抵抗素子４１、第２磁気抵抗素子４２およびセンサ基板４０の位置関係の説明図であり、図５（ｃ）の右側の図は、基板表面４０ａにおける第１磁気抵抗素子４１と第２磁気抵抗素子４２の配置の説明図である。図６は各磁気抵抗素子４１、４２が構成する回路の説明図である。

第１磁気抵抗素子４１は、その感磁方向を軸線方向Ｘに向けている。従って、第１磁気抵抗素子４１は、磁気スケール８の着磁パターン３７を、Ｓ極とＮ極とが交互に配列されて軸線方向Ｘに延びる軸方向トラック３７ａを軸線回りθに複数列備えるものとして、磁気スケール８が移動したときの磁界の変化を検出する。ここで、第１磁気抵抗素子４１は、複数の軸方向トラック３７ａにおいて、軸線回りθで隣り合う２つの軸方向トラック３７ａの境界部分（Ｎ極とＳ極とが隣り合う部分）で発生する回転磁界を検出する。また、第１磁気抵抗素子４１は磁気抵抗素子の飽和感度領域を利用して回転磁界を検出する。すなわち、第１磁気抵抗素子４１は、後述する磁気抵抗パターンに電流を流し、かつ、抵抗値が飽和する磁界強度を印加して、境界部分で面内方向の向きが変化する回転磁界を検出する。

第１磁気抵抗素子４１は、互いに９０°の位相差で磁気スケール８の直動を検出するＡ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮおよびＢ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳを備える。換言すれば、センサ基板４０は、磁気スケール８から得られる同一の波長を９０°の位相差で検出可能な位置にＡ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳを備える。

また、Ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮは、１８０°の位相差をもって磁気スケール８の直動を検出する＋ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ＋と−ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ−とを備える。同様に、Ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳは、１８０°の位相差をもって磁気スケール８の直動を検出する＋ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ＋と
−ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ−とを備える。すなわち、＋ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ＋と＋ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ＋は、センサ基板４０上において、磁気スケール８から得られる同一の波長を９０°の位相差で検出可能な位置に形成されている。また、−ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ−と−ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ−は、センサ基板４０上において、磁気スケール８から得られる同一の波長を９０°の位相差で検出可能な位置に形成されている。

図５（ａ）の上段の右側の図に示すように、＋ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ＋、＋ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ＋、−ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ−、−ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ−は、基板表面４０ａ上において、各第１磁気抵抗パターンＳＩＮ＋、ＳＩＮ−、ＣＯＳ＋、ＣＯＳ−が互いに重ならない配置に、単層で、形成することができる。

これに対して、本例では、Ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ（ＳＩＮ＋、ＳＩＮー）とＢ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ（ＣＯＳ＋、ＣＯＳ−）をセンサ基板４０上で２層に重ねている。

より具体的には、図５（ｂ）の上段の中央および右側の図に示すように、センサ基板４０の基板表面４０ａに＋ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ＋を形成し、その上に＋ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ＋を積層している。また、センサ基板４０の基板表面４０ａ上に−ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ−を形成し、その上に−ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ−を積層している。なお、＋ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ＋と、＋ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ＋の積層関係は逆でもよい。また、−ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ−と−ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ−の積層関係は逆でもよい。

第１磁気抵抗素子４１を構成するＡ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ層の第１磁気抵抗パターンＣＯＳをセンサ基板４０上で積層すれば、センサ基板４０上におけるＡ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ層の第１磁気抵抗パターンＣＯＳの配置の自由度が増す。従って、Ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ（ＳＩＮ＋、ＳＩＮー）とＢ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ（ＣＯＳ＋、ＣＯＳ−）を積層せずにセンサ基板４０上に形成した場合と比較して、第１磁気抵抗素子４１を小さくできる。

本例では、第１磁気抵抗素子４１を構成するＡ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ層の第１磁気抵抗パターンＣＯＳをセンサ基板４０上で積層することにより、磁気スケール８の軸線回りθに対応する方向の第１磁気抵抗素子４１の幅Ｗ１を、磁気スケール８の軸線方向Ｘに対応する方向の第１磁気抵抗素子４１の高さＨ１（図５（ｂ）上段参照）と比較して短くしている。また、本例では、第１磁気抵抗素子４１の幅方向の中心を、円筒状の磁気スケール８の円周面に設けられた着磁パターン３７の曲率の頂点と対向する位置に配置している。

ここで、第１磁気抵抗素子４１が磁界の変化を検出する着磁パターン３７は、円筒状の磁気スケール８の円周面に設けられている。従って、センサ基板４０を軸線Ｌと平行な姿勢として磁気スケール８の円周面に対向させたときに、第１磁気抵抗パターンとセンサ基板４０との間のギャップＧは軸線回りθ（周方向）で変化する。従って、磁気スケール８の軸線回りθに対応する方向の第１磁気抵抗素子４１の幅Ｗ１を短くすることにより、第１磁気抵抗素子４１からの出力について、磁気スケール８とセンサ基板４０との間の曲率に伴うギャップ変動に起因する磁気強度部分の影響を抑制できる。

なお、センサ基板４０はガラス或いはシリコンからなる。基板表面４０ａに設けられる
１層目の各磁気抵抗パターンＳＩＮ−、ＣＯＳ＋は、半導体プロセスによって基板表面４０ａに強磁性体ＮｉＦｅ等の磁性体膜を積層することによって形成される。また、１層目の各磁気抵抗パターンＳＩＮ−、ＣＯＳ＋に重ねられる２層目の各磁気抵抗パターンＣＯＳ−、ＳＩＮ＋は、１層目の各磁気抵抗パターン上にＳｉＯ_２等の無機絶縁層を形成し、この無機絶縁層の上に、強磁性体ＮｉＦｅ等の磁性体膜を積層することによって形成される。

ここで、図６は、第１磁気抵抗素子４１の各磁気抵抗パターンＳＩＮ＋、ＳＩＮ−、ＣＯＳ＋、ＣＯＳ−が構成する回路図である。＋ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ＋および−ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ−は、図６（ａ）に示すように、ブリッジ回路を構成しており、いずれも一方端が電源端子（Ｖｃｃ）に接続され、他方端がグランド端子（ＧＮＤ）に接続されている。また、＋ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ＋の中点位置には、＋ａ相が出力される端子＋ａが設けられ、−ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ−の中点位置には、−ａ相が出力される端子−ａが設けられる。従って、端子＋ａ、端子−ａからの出力を減算器に入力すれば歪の少ない正弦波の差動出力を得ることができる。

同様に、＋ｂ相の磁気抵抗パターンＣＯＳ＋および−ｂ相の磁気抵抗パターンＣＯＳ−は、図６（ｂ）に示すように、ブリッジ回路を構成しており、いずれも一方端が電源端子（Ｖｃｃ）に接続され、他方端がグランド端子（ＧＮＤ）に接続されている。＋ｂ相の磁気抵抗パターンＣＯＳ＋の中点位置には、＋ｂ相が出力される端子＋ｂが設けられ、−ｂ相の磁気抵抗パターンＣＯＳ−の中点位置には、−ｂ相が出力される端子−ｂが設けられる。従って、端子＋ｂ、端子−ｂからの出力を減算器に入力すれば歪の少ない正弦波の差動出力を得ることができる。

（第２磁気抵抗素子）
第２磁気抵抗素子４２は、その感磁方向を軸線回りθ（周方向）に向けている。従って、第２磁気抵抗素子４２は、磁気スケール８の着磁パターン３７を、軸線回りθにＳ極とＮ極とが交互に配列されて軸線回りθに延びる周方向トラック３７ｂを軸線方向Ｘに複数列備えるものとして、磁気スケール８が回転したときの磁界の変化を検出する。また、第２磁気抵抗素子４２は、複数の周方向トラック３７ｂにおいて、軸線方向Ｘで隣り合う２つの周方向トラック３７ｂの境界部分（Ｎ極とＳ極とが隣り合う部分）で発生する回転磁界を検出する。また、第２磁気抵抗素子４２は磁気抵抗素子の飽和感度領域を利用して回転磁界を検出する。すなわち、第２磁気抵抗素子４２は、後述する磁気抵抗パターンに電流を流し、かつ、抵抗値が飽和する磁界強度を印加して、境界部分で面内方向の向きが変化する回転磁界を検出する。

第２磁気抵抗素子４２は、互いに９０°の位相差で磁気スケール８の回転を検出するＡ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮおよびＢ相の第２磁気抵抗パターンＣＯＳを備える。換言すれば、センサ基板４０は、磁気スケール８から得られる同一の波長を９０°の位相差で検出可能な位置にＡ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ相の第２磁気抵抗パターンＣＯＳを備える。

また、Ａ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮは、１８０°の位相差をもって磁気スケール８の回転を検出する＋ａ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮ＋と−ａ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮ−とを備える。同様に、Ｂ相の第２磁気抵抗パターンＣＯＳは、１８０°の位相差をもって磁気スケール８の回転を検出する＋ｂ相の第２磁気抵抗パターンＣＯＳ＋と−ｂ相の第２磁気抵抗パターンＣＯＳ−とを備える。すなわち、＋ａ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮ＋と＋ｂ相の第２磁気抵抗パターンＣＯＳ＋は、センサ基板４０上において、磁気スケール８から得られる同一の波長を９０°の位相差で検出可能な位置に形成されている。また、−ａ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮ−と−ｂ相の第２磁気抵抗パターン
ＣＯＳ−は、センサ基板４０上において、磁気スケール８から得られる同一の波長を９０°の位相差で検出可能な位置に形成されている。

図５（ａ）の下段の右側の図に示すように、＋ａ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮ＋、＋ｂ相の第２磁気抵抗パターンＣＯＳ＋、−ａ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮ−、−ｂ相の第２磁気抵抗パターンＣＯＳ−は、基板表面４０ａ上において、各第２磁気抵抗パターンＳＩＮ＋、ＳＩＮ−、ＣＯＳ＋、ＣＯＳ−が互いに重ならない配置に、単層で、形成することができる。なお、＋ａ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮ＋、＋ｂ相の第２磁気抵抗パターンＣＯＳ＋、−ａ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮ−、−ｂ相の第２磁気抵抗パターンＣＯＳ−を基板表面４０ａに単層で形成した場合の各磁気抵抗パターンの配置関係は、＋ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ＋、＋ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ＋、−ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ−、−ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ−を基板表面４０ａに単層で形成した場合の各磁気抵抗パターン（図５（ａ）の上段の右側の図参照）を面内方向で９０°回転させた場合と同様の配置関係である。

これに対して、本例では、Ａ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮ（ＳＩＮ＋、ＳＩＮー）とＢ相の第２磁気抵抗パターンＣＯＳ（ＣＯＳ＋、ＣＯＳ−）をセンサ基板４０上で２層に重ねている。

より具体的には、図５（ｂ）の下段の中央および右側の図に示すように、センサ基板４０の基板表面４０ａ上に−ａ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮ−を形成し、その上に＋ｂ相の第２磁気抵抗パターンＣＯＳ＋を積層している。また、センサ基板４０の基板表面４０ａ上に−ｂ相の第２磁気抵抗パターンＣＯＳ−を形成し、その上に＋ａ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮ＋を積層している。なお、−ａ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮ−と、＋ｂ相の第２磁気抵抗パターンＣＯＳ＋の積層関係は逆でもよい。また、＋ａ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮ＋と−ｂ相の第２磁気抵抗パターンＣＯＳ−の積層関係は逆でもよい。

第２磁気抵抗素子４２を構成するＡ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ層の第２磁気抵抗パターンＣＯＳをセンサ基板４０上で積層すれば、センサ基板４０上におけるＡ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ層の第２磁気抵抗パターンＣＯＳの配置の自由度が増す。従って、Ａ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮ（ＳＩＮ＋、ＳＩＮー）とＢ相の第２磁気抵抗パターンＣＯＳ（ＣＯＳ＋、ＣＯＳ−）を積層せずにセンサ基板４０上に形成した場合と比較して、第２磁気抵抗素子４２を小さくできる。これにより、センサ基板４０の小型化が可能となるので、直動回転検出器７を小さくすることが可能となる。

本例では、第２磁気抵抗素子４２を構成するＡ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ層の第２磁気抵抗パターンＣＯＳをセンサ基板４０上で積層することにより、磁気スケール８の軸線回りθに対応する方向の第２磁気抵抗素子４２の幅Ｗ２を、磁気スケール８の軸線方向Ｘに対応する方向の第２磁気抵抗素子４２の高さＨ２（図５（ｂ）下段参照）と比較して短くしている。また、本例では、第２磁気抵抗素子４２の幅方向の中心を、円筒状の磁気スケール８の円周面に設けられた着磁パターン３７の曲率の頂点と対向する位置に配置している。

ここで、第２磁気抵抗素子４２が磁界の変化を検出する着磁パターン３７は、円筒状の磁気スケール８の円周面に設けられている。従って、センサ基板４０を軸線Ｌと平行な姿勢として磁気スケール８の円周面に対向させたときに、第２磁気抵抗パターンとセンサ基板４０との間のギャップＧは軸線回りθ（周方向）で変化する。従って、磁気スケール８の軸線回りθに対応する方向の第２磁気抵抗素子４２の幅Ｗ２を短くすることにより、第２磁気抵抗素子４２からの出力について、磁気スケール８とセンサ基板４０との間の曲率
に伴うギャップ変動に起因する磁気強度部分の影響を抑制できる。

なお、第２磁気抵抗素子４２についても、第１磁気抵抗素子４１と同様に、基板表面４０ａに設けられる１層目の各磁気抵抗パターンＳＩＮ−、ＣＯＳ−は、半導体プロセスによって基板表面４０ａに強磁性体ＮｉＦｅ等の磁性体膜を積層することによって形成される。また、１層目の各磁気抵抗パターンＳＩＮ−、ＣＯＳ−に重ねられる２層目の各磁気抵抗パターンＣＯＳ＋、ＳＩＮ＋は、１層目の各磁気抵抗パターン上にＳｉＯ_２等の無機絶縁層を形成し、この無機絶縁層の上に、強磁性体ＮｉＦｅ等の磁性体膜を積層することによって形成される。

また、第２磁気抵抗素子４２は、第１磁気抵抗素子４１と同様の回路構成を備える。第２磁気抵抗素子４２の回路構成は、図６に示すものと同様なので、その詳細な説明は省略する。

（第１磁気抵抗素子および第２磁気抵抗素子）
ここで、本例では、図５（ｃ）に示すように、更に、第１磁気抵抗素子４１と第２磁気抵抗素子４２とをセンサ基板４０上で積層している。すなわち、センサ基板４０上では、第１磁気抵抗素子４１を構成するＡ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ層の第１磁気抵抗パターンＣＯＳとを２層に重ね、その上又は下に、第２磁気抵抗素子４２を構成するＡ相の第２磁気抵抗パターンとＢ層の第２磁気抵抗パターンＣＯＳを２層に重ねている。従って、本例では、センサ基板４０上における、第１磁気抵抗素子４１および第２磁気抵抗素子４２の形成面積を小さくできる。これにより、センサ基板４０を小さくできるので、直動回転検出器７を小さくすることが可能となる。

また、積層に際しては、第１磁気抵抗素子４１と第２磁気抵抗素子４２とは、それぞれの幅方向（磁気スケール８の軸線回りθに対応する方向）の中心を一致させている。よって、積層された第１磁気抵抗素子４１および第２磁気抵抗素子４２において、磁気スケール８の軸線回りθに対応する方向の幅Ｗは、磁気スケール８の軸線方向Ｘに対応する方向の第１磁気抵抗素子４１の高さＨと比較して短い。さらに、積層された第１磁気抵抗素子４１および第２磁気抵抗素子４２の幅方向の中心を、円筒状の磁気スケール８の円周面に設けられた着磁パターン３７の曲率の頂点と対向する位置に配置している。従って、第１磁気抵抗素子４１と第２磁気抵抗素子４２のそれぞれの出力について、磁気スケール８とセンサ基板４０との間の曲率に伴うギャップ変動に起因する磁気強度部分の影響を抑制できる。

（作用効果）
本例の直動回転検出器７によれば、磁気スケール８を用いて直動位置と回動位置を検出できる。よって、直動スケールと回転スケールとを軸線方向Ｘに配列する必要がない。また、第１磁気抵抗素子４１と第２磁気抵抗素子を一つの磁気スケール８に設けられた着磁パターン３７に対向して配置できるので、第１磁気抵抗素子４１と第２磁気抵抗素子４２とを軸線方向Ｘにおける同じ位置に配置できる。よって、直動回転検出器７が軸線方向Ｘに大型化することを抑制できる。

また、本例では、第１磁気抵抗素子４１を構成するＡ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ層の第１磁気抵抗パターンＣＯＳをセンサ基板４０上で積層しているので、センサ基板４０上におけるＡ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ層の第１磁気抵抗パターンＣＯＳの配置の自由度が増す。同様に、第２磁気抵抗素子４２を構成するＡ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ層の第２磁気抵抗パターンＣＯＳをセンサ基板４０上で積層しているので、センサ基板４０上におけるＡ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ層の第２磁気抵抗パターンＣＯＳの配置の自由度が増す。さらに、本例では、第１磁気抵抗素子４１と第
２磁気抵抗素子４２とをセンサ基板４０上で積層している。従って、各磁気抵抗素子４１、４２において、Ａ相の磁気抵抗パターンＳＩＮ（ＳＩＮ＋、ＳＩＮー）とＢ相の磁気抵抗パターンＣＯＳ（ＣＯＳ＋、ＣＯＳ−）を積層せずにセンサ基板４０上に形成した場合や、第１磁気抵抗素子４１と第２磁気抵抗素子４２を積層せずにセンサ基板４０上に形成した場合と比較して、磁気センサ９を小さくできる。

さらに、本例では、第１磁気抵抗素子４１を構成するＡ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ層の第１磁気抵抗パターンＣＯＳをセンサ基板４０上で積層することにより、磁気スケール８の軸線回りθに対応する方向の第１磁気抵抗素子４１の幅Ｗ１を、磁気スケール８の軸線方向Ｘに対応する方向の第１磁気抵抗素子４１の高さＨ１と比較して短くしている。そして、第１磁気抵抗素子４１の幅方向の中心を、円筒状の磁気スケール８の円周面に設けられた着磁パターン３７の曲率の頂点と対向する位置に配置している。また、第２磁気抵抗素子４２を構成するＡ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ層の第２磁気抵抗パターンＣＯＳをセンサ基板４０上で積層することにより、磁気スケール８の軸線回りθに対応する方向の第２磁気抵抗素子４２の幅Ｗ２を、磁気スケール８の軸線方向Ｘに対応する方向の第２磁気抵抗素子４２の高さＨ２と比較して短くしている。そして、第２磁気抵抗素子４２の幅方向の中心を、円筒状の磁気スケール８の円周面に設けられた着磁パターン３７の曲率の頂点と対向する位置に配置している。従って、第１磁気抵抗素子４１と第２磁気抵抗素子４２のそれぞれの出力について、磁気スケール８とセンサ基板４０との間の曲率に伴うギャップ変動に起因する磁気強度部分の影響を抑制できる。

ここで、磁気スケール８とセンサ基板４０との間の曲率に伴うギャップ変動に起因する磁気強度部分の影響を抑制すれば、第１磁気抵抗素子４１と第２磁気抵抗素子４２のそれぞれから出力されるアナロク信号の品位が向上する。すなわち、アナロク信号として、理想的な正弦波に近い出力を得ることができる。また、第１磁気抵抗素子４１と第２磁気抵抗素子４２のそれぞれについて、磁気スケール８の軸線回りθに対応する方向の幅Ｗ１、Ｗ２を小さくすれば、磁気スケール８を細径化（小径化）できる。よって、直動回転検出器７を小型化できる。

（変形例）
なお、センサ基板４０上において、第１磁気抵抗素子４１の＋ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ＋、−ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ−、＋ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ＋、および、−ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ−と、第２磁気抵抗素子４２の＋ａ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮ＋、−ａ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮ−、＋ｂ相の第２磁気抵抗パターンＣＯＳ＋、および、−ｂ相の第２磁気抵抗パターンＣＯＳ−とを積層してもよい。

図７は、第１磁気抵抗素子４１を構成する各磁気抵抗パターンＳＩＮ＋、ＳＩＮ−、ＣＯＳ＋、ＣＯＳ−と、第２磁気抵抗素子４２を構成する各磁気抵抗パターンＳＩＮ＋、ＳＩＮ−、ＣＯＳ＋、ＣＯＳ−を積層した場合の磁気センサ９の説明図である。図７（ａ）は、軸線方向Ｘから見た場合の磁気スケール８と、第１磁気抵抗素子４１、第２磁気抵抗素子４２およびセンサ基板４０の位置関係の説明図であり、図７（ｂ）は基板表面４０ａにおける第１磁気抵抗素子４１および第２磁気抵抗素子４２の配置の説明図であり、図７（ｃ）は図７（ｂ）のＺ−Ｚ線における第１磁気抵抗素子４１および第２磁気抵抗素子４２の断面を模式的に示した説明図である。

図７に示すように、第１磁気抵抗素子４１を構成する各磁気抵抗パターンＳＩＮ＋、ＳＩＮ−、ＣＯＳ＋、ＣＯＳ−と、第２磁気抵抗素子４２を構成する各磁気抵抗パターンＳＩＮ＋、ＳＩＮ−、ＣＯＳ＋、ＣＯＳ−を全て積層すれば、センサ基板４０上における第１磁気抵抗素子４１および第２磁気抵抗素子４２の形成面積をより小さくできるので、直
動回転検出器７を小さくすることができる。また、このようにすれば、磁気スケール８の軸線回りθに対応する方向で第１磁気抵抗素子４１および第２磁気抵抗素子４２の幅を小さくすることができるので、第１磁気抵抗素子４１からの出力および第２磁気抵抗素子４２からの出力について、磁気スケール８とセンサ基板４０との間のギャップＧに起因する磁気強度部分の影響を抑制できる。なお、磁気抵抗パターンを積層する順番は任意とすることができる。

（その他の実施の形態）
第１磁気抵抗素子４１と第２磁気抵抗素子４２を異なるセンサ基板に形成してもよい。図８は磁気センサ９が２つのセンサ基板を備える変形例の直動回転検出器７である。この場合には、第１磁気抵抗素子４１を備えた第１センサ基板５１と、第２磁気抵抗素子４２を備えた第２センサ基板５２を軸線方向Ｘの同じ位置に配置して、第１磁気抵抗素子４１と第２磁気抵抗素子４２を軸線Ｌと直交する方向から磁気スケール８（着磁パターン３７）に対向させることができる。この場合においても、各センサ基板５１、５２上において、各磁気抵抗素子４１、４２を構成する磁気抵抗パターンＳＩＮ＋、ＳＩＮ−、ＣＯＳ＋、ＣＯＳ−を積層して、各磁気抵抗素子４１、４２を小さく形成して、第１センサ基板５１および第２センサ基板５２を小型化することができる。

ここで、上記の例では、磁気センサ９は磁気抵抗素子（第１磁気抵抗素子４１と第２磁気抵抗素子４２）を備えるが、磁気抵抗素子に替えてホール素子を用いることもできる。

また、直動回転検出器７は、直動回転駆動装置１とは異なる駆動機構を備える直動回転駆動装置に搭載することが可能である。例えば、出力軸を直動させるリニアモータ部と、回転軸を回転駆動させる回転モータ部と、出力軸と回転軸とを連結する連結部と、回転モータを直動方向に沿って移動自在に支持する回転モータ用キャリッジを備え、回転モータの駆動によって出力軸を回転させると共に、リニアモータ部の駆動による出力軸の直動に回転モータを追随させて移動させる構成の回転直動駆動装置に搭載できる。

また、回転モータ部として、出力軸２の外周面に永久磁石を固定し、固定子側のコイルと対向配置させた構成を採用しても良い。この場合、出力軸２の軸線方向Ｘへの移動に伴って、出力軸２の外周面に固定した永久磁石も軸線方向Ｘに移動する。

７・・・直動回転検出器
８・・・磁気スケール
３７・・・着磁パターン
４０・５１・５２・・・センサ基板
４１・・・第１磁気抵抗素子（第１磁気検出素子）
４２・・・第２次器抵抗素子（磁気検出素子）
ＳＩＮ＋、ＳＩＮ−、ＣＯＳ＋、ＣＯＳ−・・・磁気抵抗パターン
Ｌ・・・軸線

Claims (13)

1. 軸線方向に直動するとともに軸線回りに回転する円筒状の磁気スケールと、
   直動位置検出用の第１磁気検出素子と、
   回転位置検出用の第２磁気検出素子と、を有し、
   前記磁気スケールは、前記軸線回りの周面に、前記軸線方向にＳ極とＮ極とが交互に配列され、かつ、前記軸線回りにＳ極とＮ極とが交互に着磁された格子状の着磁パターンを備え、
   前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子は、前記着磁パターンに対向して配置されていることを特徴とする直動回転検出器。
2. 請求項１において、
   前記第１磁気検出素子と前記第２磁気検出素子とを備えたセンサ基板を有することを特徴とする直動回転検出器。
3. 請求項２において、
   前記第１磁気検出素子は、磁気抵抗素子であり、互いに９０°の位相差で前記磁気スケールの直動を検出するＡ相の第１磁気抵抗パターンおよびＢ相の第１磁気抵抗パターンを備え、
   前記第２磁気検出素子は、磁気抵抗素子であり、互いに９０°の位相差で前記磁気スケールの回転を検出するＡ相の第２磁気抵抗パターンおよびＢ相の第２磁気抵抗パターンを備え、
   前記Ａ相の第１磁気抵抗パターンと前記Ｂ相の第１磁気抵抗パターンとは前記センサ基板上で積層されており、
   前記Ａ相の第２磁気抵抗パターンと前記Ｂ相の第２磁気抵抗パターンとは前記センサ基板上で積層されていることを特徴とする直動回転検出器。
4. 請求項３において、
   前記Ａ相の第１磁気抵抗パターン、前記Ｂ相の第１磁気抵抗パターン、前記Ａ相の第２磁気抵抗パターン、および、前記Ｂ相の第２磁気抵抗パターンは前記センサ基板上で積層されていることを特徴とする直動回転検出器。
5. 請求項３または４において、
   前記第１磁気検出素子は、前記センサ基板上における前記磁気スケールの軸線回りに対応する方向の幅が、前記センサ基板上における前記磁気スケールの軸線方向に対応する方向の高さと比較して短く、
   前記第２磁気検出素子は、前記センサ基板上における前記磁気スケールの軸線回りに対応する方向の幅が、前記センサ基板上における前記磁気スケールの軸線方向に対応する方向の高さと比較して短いことを特徴とする直動回転検出器。
6. 請求項５において、
   前記センサ基板上における前記第１磁気検出素子の幅方向の中心および前記第２磁気検出素子の幅方向の中心は、前記磁気スケールの曲率の頂点と対向することを特徴とする直動回転検出器。
7. 請求項４において、
   前記Ａ相の第１磁気抵抗パターンは、１８０°の位相差をもって前記磁気スケールの直動を検出する＋ａ相の第１磁気抵抗パターンと−ａ相の第１磁気抵抗パターンとを備え、
   前記Ｂ相の第１磁気抵抗パターンは、１８０°の位相差をもって前記磁気スケールの直動を検出する＋ｂ相の第１磁気抵抗パターンと−ｂ相の第１磁気抵抗パターンとを備え、
   前記Ａ相の第２磁気抵抗パターンは、１８０°の位相差をもって前記磁気スケールの直動を検出する＋ａ相の第２磁気抵抗パターンと−ａ相の第２磁気抵抗パターンとを備え、
   前記Ｂ相の第２磁気抵抗パターンは、１８０°の位相差をもって前記磁気スケールの直動を検出する＋ｂ相の第２磁気抵抗パターンと−ｂ相の第２磁気抵抗パターンとを備え、
   前記＋ａ相の第１磁気抵抗パターン、−ａ相の第１磁気抵抗パターン、＋ｂ相の第１磁気抵抗パターン、前記＋ｂ相の第１磁気抵抗パターン、前記＋ａ相の第２磁気抵抗パターン、−ａ相の第２磁気抵抗パターン、＋ｂ相の第２磁気抵抗パターン、前記＋ｂ相の第２磁気抵抗パターンは、積層されていることを特徴とする直動回転検出器。
8. 請求項１において、
   前記第１磁気検出素子を備える第１センサ基板を有し、
   前記第１磁気検出素子は、磁気抵抗素子であり、互いに９０°の位相差で前記磁気スケールの直動を検出するＡ相の第１磁気抵抗パターンおよびＢ相の第１磁気抵抗パターンを備え、
   前記Ａ相の第１磁気抵抗パターンと前記Ｂ相の第１磁気抵抗パターンとは前記第１センサ基板上で積層されていることを特徴とする直動回転検出器。
9. 請求項８において、
   前記第１磁気検出素子は、前記第１センサ基板上における前記磁気スケールの軸線回りに対応する方向の幅が、前記第１センサ基板上における前記磁気スケールの軸線方向に対応する方向の高さと比較して短いことを特徴とする直動回転検出器。
10. 請求項９において、
    前記第１センサ基板上における前記第１磁気検出素子の幅方向の中心は、前記磁気スケールの曲率の頂点と対向することを特徴とする直動回転検出器。
11. 請求項８ないし１０のうちのいずれかの項において、
    前記第２磁気検出素子を備える第２センサ基板を有し、
    前記第２磁気検出素子は、磁気抵抗素子であり、互いに９０°の位相差で前記磁気スケールの回転を検出するＡ相の第２磁気抵抗パターンおよびＢ相の第２磁気抵抗パターンを備え、
    前記Ａ相の第２磁気抵抗パターンと前記Ｂ相の第２磁気抵抗パターンとは前記第２センサ基板上で積層されていることを特徴とする直動回転検出器。
12. 請求項１１において、
    前記第２磁気検出素子は、前記第２センサ基板上における前記磁気スケールの軸線回りに対応する方向の幅が、前記第２センサ基板上における前記磁気スケールの軸線方向に対応する方向の高さと比較して短いことを特徴とする直動回転検出器。
13. 請求項１２において、
    前記第２センサ基板上における前記第２磁気検出素子の幅方向の中心は、前記磁気スケールの曲率の頂点と対向することを特徴とする直動回転検出器。
    

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