JPH03191818A - 磁気エンコーダ - Google Patents

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】 ［発明の産業上の利用分野］ この発明は、自動機器などに使用されている磁気（式）
エンコーダに関し、特に、限られた多極磁極極数を持つ
磁気エンコーダ磁極を使用して尚且つより多くの磁気エ
ンコーダ信号を取り出すことを可能にし、しかも精度が
良好で且つバッテリー動作時に用いて好適な磁気エンコ
ーダに間し、ロータリタイプ、リニアタイプの何れの磁
気エンコーダにも用いることのできるものであるが、特
に径の比較的大きなロータリ形磁気エンコーダあるいは
リニア磁気エンコーダに適するものである。

［従来技術とその問題点コ 各種自動機器において位置決めを行う際、モータ等の回
転角などの移動量を計測し、これを電気信号に変換する
手段が必要とされる。この目的で、エンコータと呼ばれ
る装置か多用されている。

たとえば、ロークリ形のエンコーダについて説明すると
ロータリエンコーダは２回転にともなって発生するパル
ス数を計測するインクリメンタル形のものと、ロータに
記録したコードを読み取る方式の位置の絶対値信号を発
生するアブソリュート形のものがある。また、検出方式
には、光学式のものと磁気式のものがあるが、最近では
、安価で信頼性に優れたインクリメンタル形磁気式エン
コーダが多用されるようになってきた。

第１０図は、従来の一般的なロータリ磁気式エンコーダ
１の説明図で、外周にＮ極２Ｎ、Ｓ極２Ｓの磁極を交互
等間隔に微細ピッチで多極磁化した多極磁極体を構成す
る磁気エンコーダ磁８ｉ＋２を有するマグネットロータ
３と径方向の空隙４を介して対向する位置に磁気抵抗（
効果）素子（ＭＲセンサと言われている）５を対向配設
して形成している。なお、マグネットロータ３は、樹脂
マグネットにて形成した一体型のものであっても良く、
適宜なロータドラムの外周にマグネット層を塗布して形
成したもの何れのものであっても良い。

上記磁気エンコーダ磁極２のＮ極２Ｎ、Ｓ極２Ｓそれぞ
れの１磁極幅は、略λ（電気角で１８０度］で表される
幅に等しい）幅で磁化されている。

また磁気抵抗素子５は１例えば強磁性体磁気抵抗効果素
子を用いるとして、先ず磁気エンコーダ１の原理を説明
するために、磁気抵抗素子５を構成する強磁性体薄膜で
形成された磁気抵抗効果を有する導体（磁気抵抗体）６
について第１１図を用いて説明する。

この導体６は１例えば、数千へ　［オングストロームつ
単位程度の厚みでＮｉ−Ｃｏ系、　Ｎｉ　−Ｆｅ系の金
属薄膜（強磁性金属薄膜）をガラス等の基板に真空蒸着
やエツチング等の手段で形成することで上記磁気抵抗素
子５を形成できる。

導体６は、第１１図に示すように、これに流れる電流■
と磁界７どの方向が垂直となるように配設すると、磁界
７は、Ｎ極２ＮからＳ極２Ｓに向かう。

この導体６は、第１２図に示すように磁界７内において
横方向の磁界７Ｘによって、抵抗値の減少をきたす。尚
、７Ｙは、縦方向の磁界を示す。

このときの導体６の抵抗の変化率は、数％で。

磁気エンコーダ磁極２の一磁極の幅を略λとしたとき、
略λ／４の位置における時の導体６の抵抗値をＲ１抵抗
の変化値をΔｒとすると、磁極（２Ｎまたは２Ｓ）と導
体６の位相θ（−磁極幅２Ｎ、２Ｓをそれぞれ電気角で
２πとしたときの位相θとする）における抵抗値Ｒ（θ
）は。

Ｒ（θ）＝ｌＲ１−Δｒ−ｃｏｓθ　　（１）で表すこ
とができる。

横方向の磁界７Ｘは１位相θ、導体６及び磁気エンコー
ダ磁極２の距離に関係し、導体６も、それに応じた抵抗
値Ｒをとる。

尚、磁気抵抗素子５の場合、ホール素子等の他の磁気セ
ンナと異なり、磁界中心（Ｎ極２Ｎ、Ｓ極２Ｓそれぞれ
の中間部のところの磁界状態）では、横方向の磁界が無
いため出力信号が変化しないという特徴がある。

上記した１本の導体６を有する磁気抵抗素子５では、９
０度位相差のＡ相用、Ｂ相用の磁気エンコーダ信号を得
ることができないので、従来においては、第１３図に示
すように２つの（実際には折り返しの導体があるため４
本の導体になる）導体６ａ、６ａ’　を略λ／２磁極幅
離した位置に設けて磁気抵抗素子５′を形成している。

このように形成された磁気抵抗素子５′における導体６
ａ、６ａ’の形成すべき条件は、コ字状［−ヘアピン形
状］の導体６ａと６ａ’が、互いに略λ２．′２磁極幅
位相が離れた位置で逆位相となるように形成されること
である。

導体６ａの他端と導体６ａ’の一端が共通接続され、そ
の中間３中点出力端子用導電体１２に接続している。導
体６ａの一端は、端子用導電体１３を介して電源電池１
４の正側に接続し、導体６ａ”の他端は、端子用導電体
１５を介して電源電池１６の負側に接続している。電源
電池１４の負側と電源電池１６の正側との接続点１７と
出力端子用導電体１２とから、出力端子］８−２１８−
１を取り出している。

かかる磁気抵抗素子５′によると、これらの導体６ａ、
６ａ’がマグネットロータ３の磁気エンコーダ磁８ｉ！
２面に平行な磁界に感応して抵抗を減する。

この磁界成分は、マグネットロータ３の磁気エンコーダ
磁８ｉｉ２の磁極境界部で大きく、磁極中心部ではＯで
あるので、略λ／′２磁極幅位相が異なる位置に設けら
れた導体６ａ、６ａ’は、マグネットロータ３の回転に
伴いて極性が変化する為に、中点の電位が０を横切る回
数を出力端子１８−１．１．８−２から取り出して力ヴ
ントすることにより、ロータの回転数を計測できる。

ところで、上記構成の磁気抵抗素子５′の導体６ａ、６
ａ’によると、マグネットロータ３の回転に伴う中点電
位の変化は、第１４図に示すような幅の狭い出力信号波
形２２．２２’　となる場合が多い。これは、磁化ピッ
チに比べてマグネットロータ３と磁気抵抗素子５′の間
隔が短い場合。

特に顕著に現れる。

このように電位がゼロに近い部分の多い幅の短い波形の
ゼロを横切る点の計測は、基準電圧の変動によって、特
にデジタル信号になおす場合には　誤差を含み易く、ま
たノイズによる誤動作を招きやすいという問題点があっ
た。

上記し、た磁気抵抗素子５゛によっては、Ａ相及びＢ相
の磁気エンコーダ信号を得ることができないので、上記
した磁気抵抗素子５′を第１５図に示すようにもう１個
用いて、これを略＾／４磁極の間隔をおいて配設し、該
１個追加した磁気抵抗素子５“は、上記導体６ａ、６ａ
’に対応する導体を６ｂ、６ｂ’とし、これら４つの導
体６ａ６ａ″、６ｂ、６ｂ″を利用してＡ相用及びＢ相
用の２相の磁気エンコーダ信号を得るようにしている。

この２つの磁気抵抗素子５′は、Ａ相の磁気エンコーダ
信号を得るために２つの導体６ａ６ａ’　と、Ｂ相の磁
気エンコーダ信号を得るために導体６ｂ、６ｂ’で形成
したものとなっており、導体６ａと６ａ’は、互いに逆
位相となっており、また導体６ｂと６ｂ’　も、互いに
逆位相となるように、導体６ａと６ｂ、及び６ａ　と６
ｂ’　とは、互いに略λ／４幅位相をずらして順次、形
成されている。

このように形成された２つの磁気抵抗素子５からの２相
の磁気エンコーダ信号を処理する回路としては６例えば
、第１６図の方法がある。

この第１６図に示す２個の磁気抵抗素子５′からなる磁
気エンコーダ信号処理回路８は、抵抗器９−１．・　・
・、９−４により、ブリッジを構成して抵抗変化を電圧
変化に変換し１コンパレータ１０−１．．１０−２によ
り、第１７図（ａ）。

（ｂ）に示すような略９０°位相が異なる２つの矩形波
の磁気エンコーダ信号１１−１．１ｉ２を得ることがで
きるようにしている。

この矩形波の磁気エンコーダ信号１１−１゜１１−２を
カウンタによって計数すれば、磁気エンコーダの回転角
を計測できる。

上記第１６図に示した磁気抵抗素子５′を用いた磁気エ
ンコーダ信号処理回路８は、磁気抵抗素子５゛の導体６
ａと６ａ’　、６ｂと６ｂ’の接続点の中点電位の出力
電圧を磁気エンコーダ信号出力として利用したものであ
る。

上記した磁気抵抗素子５′を用いた磁気エンロータでは
、上記のように磁気抵抗素子５′からの出力波形がゼロ
レベルを横切る点を計測する場合において、基準電圧の
変動によって、特に上記出力波形をデジタル信号になお
す場合に誤差を含み易く、またノイズによる誤動作を招
きやすいという問題点があり、精度の良い磁気エンコー
ダ信号を得ることができなかった。

上記の問題・点を解決する方法について１本願発明者は
種々の検討を行ったが、略々均一な幅で。

交互に多数の磁極（多極磁極体。上記磁気エンコーダ磁
極２が該当する）が設けられたマグネットロータと、こ
れに対向配置する磁気抵抗素子からなる磁気エンコーダ
において、磁気抵抗素子が上記多極磁極体の略λ磁極幅
に渡って順次連続して櫛歯状等に形成された磁気抵抗効
果を有する導体群によって構成され、該磁気抵抗効果を
有する導体群の中点に出力端子を設け、該出力端子から
磁気エンコーダ出力を得ることにより、矩形波（或は台
形波）に近い良好な信号が出力されることを見い出し１
本発明をなす動機に至った。

磁気抵抗素子として、略λ磁極幅に渡る磁気抵抗効果を
有する導体群を一様に隣接配置して設ければ、これによ
る磁気抵抗素子の面積の増加は殆ど無く、これによるコ
ストの上昇、形状の大型化等の悪影響も殆どない。

このことを以下に第１８図を用いて説明する。

第１８図は第１０図に示した磁気エンコーダ１に用いる
磁気抵抗素子１９の説明図で、この磁気抵抗素子１つで
は、Ａ相用の磁気抵抗素子１９ＡとＢ和剤の磁気抵抗素
子１９Ｂとで、９０度位相差のＡ相及びＢ相の磁気エン
コーダ信号が得られるように構成したものを描いている
。

磁気抵抗素子１９は、Ａ相の磁気エンコーダ信号から略
λ／４磁極幅位相がずれたＢ相の磁気エンコーダ信号を
得ることができるように、複数の順次隣接して形成され
た櫛歯状の磁気抵抗効果を有する直線状の導体２０群か
らなるＡ相用の磁気抵抗素子と、同じく複数の順次隣接
して形成された櫛歯状の磁気抵抗効果を有する直線状の
導体２０群からなるＢ和剤の磁気抵抗素子１９ＢをＡ相
用の磁気抵抗素子１９Ａから略（＾＋λ／′４）幅位相
がずれた点線で示すガラス基板等の絶縁基板２５位置に
上記したような適宜な手段によって形成している。

磁気抵抗素子１９を構成するＡ相用の磁気抵抗素子１９
Ａは、磁気エンコーダ磁極２（第１０図参照）の略一磁
極幅λに渡って順次隣接して磁気抵抗効果を有する櫛歯
状に形成された複数の導体２０群で形成され、略λ磁極
幅の範囲に渡って形成した導体２０群を２分する磁気エ
ンコーダ磁極２の回転方向から見た中心に設けられた位
置の導体部２０′位置から、中点出力端子用導電体１２
Ａを取り出すようにしている。該出力端子用導体導電体
１２Ａにより２分された図面に於いて左半分即ち、略λ
／２幅の範囲に渡って形成された導体２０群を磁気抵抗
素子エレメント２１Ａとし。

右半分即ち、略λ／２幅の範囲に渡って形成された導体
２０群を磁気抵抗素子エレメント２１Ａ′と表すことと
する。

また、磁気抵抗素子１９を構成するＢ和剤の磁気抵抗素
子１９Ｂは、磁気エンコーダ磁極２（第１０図参照）の
略−＾磁極幅λに渡って順次隣接し磁気抵抗効果を有す
る櫛歯状に形成された複数の導体２０群で形成され、略
λ磁極幅の範囲に渡って形成した導体２０群を２分する
磁気エンコーダ磁極２の回転方向から見た中心に設けら
れた位置の導体部２０”位置から、中点出力端子用導電
体１２Ｂを取り出すようにしている。該出力端子用導体
導電体１２Ｂにより２分された図面に於いて左半分即ち
、略λ／′２幅の範囲に渡って形成された導体２０群を
磁気抵抗素子エレメント２１Ｂとし、右半分即ち、略λ
／２幅の範囲に渡って形成された導体２０群を磁気抵抗
素子エレメント２１Ｂ”と表すこととする。

このようにすることによって、磁気エンコーダ磁極２の
略一磁極幅λに渡って、導体２０群からなる互いに略（
＾十λ／４）磁極幅だけ位相がずれて形成された。Ａ相
用及びＢ和剤の磁気抵抗素子エレメント２１Ａと２１Ａ
°とからなる磁気抵抗素子１９Ａと、磁気抵抗素子エレ
メント２１Ｂと２１Ｂ゛とからなる磁気抵抗素子】、９
Ｂそれぞれを形成している。

また、Ｌ記のように構成することによって磁気抵抗素子
エレメント２１　Ａと２１Ａ’、磁気抵抗素子エレメン
ト２１Ｂと２１Ｂ′とは、互いに逆位相に形成されたも
のと同じになる。

Ａ相用の磁気抵抗素子１９Ａは、磁気抵抗素子エレメン
ト２１Ａの他端の導体２０と磁気抵抗素子２１Ａ′の一
端の導体２０とを共通接続し、その接続された中間を引
き出して中点出力端子用導電体１２Ａに接続している。

磁気抵抗素子エレメント２ＬＡの一端の導体２０は、端
子用導電体１３Ａを介して電源電池１４Ａの正側に接続
し磁気抵抗素子エレメント２１Ａ′の他端の導体２０は
、端子用導電体１５Ａを介して電源電池１６Ａの負側に
接続している。電源電池１４Ａの負側と電源電池１６Ａ
の正側との接続点１７Ａと中点出力端子用導電体１２Ａ
とから、Ａ相用磁気エンコーダ出力を取り出すための出
力端子１８Ａ−２，１８Ａ−１を取り出している。

またＢ相用の磁気抵抗素子１９Ｂは、磁気抵抗素子２１
Ｂの他端の導体２０と磁気抵抗素子エレメント２１Ｂ゛
の一端の導体２０とを共通接続し、その接続された中間
を引き出して中点出力端子用導電体１２Ｂに接続してい
る。磁気抵抗素子エレメント２１Ｂの一端の導体２０は
、端子用導電体１３Ｂを介して電源電池１４Ｂの正側に
接続し、磁気抵抗素子ニレメンｌ−２１８“の他端の導
体２０は、端子用導電体１５Ｂを介して電源電池１６Ｂ
の負側に接続している。

電源電池１４Ｂの負側と電源電池１６Ｂの正側との接続
点１７Ｂと中点出力端子用導電体１２Ｂとから、Ｂ相用
磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端子１８Ｂ−
２，１８Ｂ−１を取り出している。

かかる磁気抵抗素子１９によると、これらの磁気抵抗効
果を有する導体２０群は１例えば第１０図に示すマグネ
ットロータ３の磁気エンコーダ磁極２に平行な磁界に感
応して抵抗を減する。

この磁界成分は、マグネットロータ３の磁気エンコーダ
磁極２の磁極境界部で大きく、磁極中心部では０である
ので、λの範囲に渡って形成された磁気抵抗素子１９Ａ
と１９Ｂは、マグネットロータ３の回転に伴って極性が
変化する為に、中点の電位が０を横切る回数を出力端子
１８Ａ−１と１８Ａ−２１８Ｂ−１と１８Ｂ−２から磁
気エンコーダ出力を取り出してカウントすることにより
ロータの回転数を計測できる。

ところで、上記構成の磁気抵抗素子１９によると、マグ
ネットロータ３の回転に伴う中点電位の変化は、磁気抵
抗素子１９Ａの磁気抵抗素子エレメント２１Ａと２１Ａ
’、磁気抵抗素子１９Ｂの磁気抵抗素子エレメント２１
Ｂと２１Ｂ′とがそれぞれ略λ／’２（ｎは０以上の整
数）磁極幅に渡って複数の導体２０群によって形成され
ているために、当該磁気抵抗素子エレメント２１Ａと２
１Ａ’　　２１Ｂと２１Ｂ′によって、第１４図に示し
たと同じような波形が略λ／′２幅の範囲に渡って少し
づつずらせながら重ね合わせたように位相がずれた幅の
狭い信号波形群からなる２つの出力信号波形が得られる
と考えることができる。

従って、これら２つの複数の波形群からなる波形は、実
際には、積分された波形となるので２合成されたものと
なり、結果的には、中点の電位が台形波（若しくは矩形
波）の出力信号波形として出力端子１８Ａ−１と１．８
Ａ−２，１８Ｂ−１と１８Ｂ−２から取り出すことがで
きる。

かかる２つの出力信号波形によれば、第１４図に示した
幅の狭い一つの出力信号波形２２゜２２′と異なり、ゼ
ロに近い部分が少なくなるので、ゼロ電位を横切る点が
少なくなり、このゼロ点の計測は、基準電圧の変動によ
って誤差を含むことがなくなり、又ノイズも少なくなる
ため、ノイズの誤動作がなくなる。

上記のように磁気抵抗素子１９Ａと１９Ｂを略（λ＋λ
／４）磁極幅位相をずらして形成しておくことで、第１
６図に示す磁気エンコーダ信号処理回路８を用いれば、
第１７図（ａ）、（ｂ）に示すような略９０°　（略λ
／′４磁極幅）位相が異なる２つの矩形波の磁気エンコ
ーダ信号波形１１−１．１１−２を得ることができる。

従って、これらの矩形波の磁気エンコーダ信号波形１１
−１．１１−２をカウンタによって計数すれば、磁気エ
ンコーダの回転角等を計測できる。

上記磁気抵抗素子１９を用いたインクリメンタル形磁気
エンコーダは、非常に有用なものである。

しかしながら、係る磁気抵抗素子１９を用いた場合には
、当該磁気抵抗素子１９が、Ａ相用及びＢ相用の磁気エ
ンコーダ信号波形を得るには、この磁気抵抗素子１９Ａ
と１９Ｂを２個用いて互いに略（λ＋λ／４）磁極幅位
相をずらせて配設しなければならず、磁気抵抗素子１９
そのものが大きくなり、当該磁気エンコーダが大型且つ
高価になる欠点があった。

特にかかる磁気抵抗素子１９を用いて複数相の磁気エン
コーダ信号波形を得ようとすると、複数個の磁気抵抗素
子からなる磁気抵抗素子を磁気エンコーダ磁極２の回転
方向に沿って互いに重ねないように位相をずらせて配置
しなければならないため、複数個の磁気抵抗素子１９か
らなる磁気抵抗素子の幅が広くなり、マグネットロータ
３によっては、そのロータ径の大きさの制限上から。

当該複数個の磁気抵抗素子１９からなる磁気抵抗素子を
配設できない欠点があった。また複相数の磁気エンコー
ダ信号波形を得るために、複数個の磁気抵抗素子を適宜
な位相をずらせて配置しなければならない事から、その
位置決め配設が厄介になる欠点を備えていた。かかる欠
点を解決するために、先に本発明者は更に次に示す改良
を試みた。

上記の問題点を解決する方法について１本願発明者等は
、先に特願昭６３−１５０３６１号（以下、先発明とい
う）にて開示しであるように。

略々均一な幅で、交互に多数の磁極（多極磁極体。上記
磁気エンコーダ磁極２が該当する）が設けられたマグネ
ットロータと、これに対向配置する磁気抵抗素子からな
る磁気エンコーダにおいて、第１の相及び第２の相の磁
気抵抗素子は略λ／４磁極幅の間隔をおいて略λ／４（
但し、λは多極磁極体の略一磁極の幅）磁極幅に渡って
磁気抵抗効果を有する複数の導体群によって構成された
第１及び第２の磁気抵抗素子エレメント群を設け、第１
の相及び第２の相の磁気抵抗素子それぞれの第１と第２
の磁気抵抗素子エレメント群の一端と他端との中点に出
力端子を設けて各相用の磁気エンコーダ信号波形を得る
ようにし、第１の相の磁気抵抗素子から上記多極磁極体
の移動方向に沿って略λ／４磁極幅位相がずれた位置に
第２の相の磁気抵抗素子を設けた磁気抵抗素子を構成す
ることにより、第１８図に示す２相の磁気エンコーダの
ための磁気抵抗素子１９の欠点を解消した。

かかる改良した磁気抵抗素子を用いた磁気エンコーダに
よれば２幅を狭く構成できて尚且つ、磁気抵抗素子１９
同様に、磁気抵抗効果を有する導体群の中点の出力端子
から矩形波（或は台形波）に近い良好な磁気エンコーダ
出力を得ることができる。

かかる磁気抵抗素子は、これによる磁気抵抗素子の面積
の増加は殆ど無く、またこれによるコストの上昇、形状
の大型化等の悪影響も殆どないという利点がある。

なぜなら、この磁気抵抗素子１９は、従来の磁気抵抗素
子を略λ／４磁極幅に渡って少しづつ位相をずらしなが
ら１重ね合わせて形成したものと考えることができる。

このような重ね合わせを行うと、第４図及び第５図に示
すと同様に出力波形は、矩形波（あるいは台形波）に近
づく。このような波形であれば、ゼロに近い期間が少な
いため、基準電圧の変動によるゼロクロス点の変化も少
なく、かかる波形をデジタル化した磁気エンコーダ信号
波形に直すのに都合良く、またノイズによる影響も少な
く、精度良好で信頼性の高い磁気エンコーダを得ること
ができる。

［発明が解決しようとしている問題点コかかる磁気エン
コーダについては１本発明の説明と重複する部分がある
ので、その詳細は本発明の実施例で説明していくが、こ
れ以前の従来の磁気エンコーダの場合、高分解能エンコ
ーダを構成する為には、多極磁極体２［磁気エンコーダ
磁極。第］Ｏ図参照］のＮ極２Ｎ、Ｓ極２Ｓの一磁極の
幅の磁化ピッチを狭くしていくことに着目していたわけ
である。

しかし１．小型高性能で且つ耐環境性などを考慮した優
れた磁気エンコーダを得ようとした場合多極磁極体２の
Ｎ極２Ｎ、Ｓ極２Ｓの磁極の磁化ピッチを狭くし過ぎる
と、各磁極の磁界密度が弱まってし才い感度特性が悪く
なり１種々の粂件を満足する性能の優れた高分解能磁気
エンコーダを得ることができない欠点があった。

すなわち、多極磁極体２のＮ極２Ｎ、Ｓ極２Ｓの磁極の
磁化ピッチは狭いに、ニジたことはないが、それは限度
のあるものであった。

したがって１通常はｎ逓倍回路（ここでのｒｉは２以上
の整数）という電気的手段を用いて分解能をトげている
わけであるが、一般のｎ逓倍回路は、せいぜい４逓倍回
路が普通で、これ以上の「ｌ逓倍を許すと電気回路構成
が複雑になりすぎ、大型化且つ高価になり、実用性の無
いものになる欠点を生じていた。

こうした欠点を解消するために７本件出願人は、先に特
願昭６２−９６４４号にて外径が僅かに４〜６ｃｍ程度
でありながら、数１０−１００万パルスの高分解能磁気
エンコーダを開発した。

このような磁気エンコーダで２更に分解能を−」二げよ
うとすると、磁気エンコーダ磁極の磁化ピッチを非常に
微細にしていかなければならない。

なお、電気的な処理方法により上記のｎ逓倍回路を用い
ることも可能であるとしても、更に安価にするならば１
通常の４逓倍回路等を用いるのが得策である。また−Ｆ
記のｎ逓倍回路を用いるとしても、より高分解能のもの
を得たいとかの場合には、多極磁極体の外径とか長さが
同じである場合には、上記多極磁極体のＮ極、Ｓ極の磁
化ピッチを更に狭くするＴ夫が必要になる。

しかし１分解能を旧げるために磁気ニジ：１−ダ磁極の
磁化ピッチを微細にすればするほど、上記した問題点を
伴うほか、その微細磁化が困難になり、その製造が困難
になるため、ロータ径等を拡大しなければならなかった
、またエアギャップも磁化ピッチ幅に応１．′、て狭く
する必要があり、精度の高い軸受が必要であり、振動等
による破損の恐れが生にでいた。

なお１分解能を上げようとすると、磁気エンコーダ磁極
の磁化ピッチを非常に微細にしていかなければならない
が、磁化ピッチを微細にすればするほど、磁気抵抗素子
の導体パターン間の距離が短くなり、製作が困難で、一
定品質のものを歩留まり良く、製造することが困難であ
った。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので。

表面に多極磁化した磁気エンコーダ磁極（多極磁極体）
を信頼性の維持が図れる幅で磁化し、且つ、磁気抵抗素
子の導体間の幅も信頼性を維持するために狭くする事無
く１例えば、ロータリ磁気エンコーダについて説明する
と、マグネットロタに対向して矩形波（又は台形波）の
２相の出力信号波形が得られる信頼性の高い磁気抵抗素
子を２組周方向に位相をずらせて並Ｉ＼て４相とするこ
とで９信頼性の高い高分解能磁気エンコーダを極めて容
易且つ安価に得ることを課Ｂ（Ｓなされたものである。

即ち従来、複相数の磁気エンコーダ信号を得るために、
従来のようにマグネ・ソ）・ロータの径の拡大や長い距
離に渡って磁気抵抗素子を複数個周方向に沿って並べる
ことなく、従って幅を狭く構成できる４相の磁気エンコ
ーダ信号が得られる磁気抵抗素子を形成して、この４相
の磁気エンコーダ信号をそのまま４相信号として利用し
たり、あるいはこの４相の磁気エンコーダ信号を公知の
波形成形、論理回路を駆使して９０°位相差の２相の磁
気エンコーダ信号として取り出すことで、信頼性の高い
高分解能磁気エンコーダを極めて容易且つ安価に得るよ
うにすることを課顕になされたものである。

［問題点を解決する手段］ 上記の問題点は略々均一な幅でＮ極、Ｓ極の磁極が多数
個設けられた多極磁極体と、該多極磁極体に対向配置さ
れる磁気抵抗素子とからなる磁気エンコーダで”あって
、下記■乃至■の構成要素からなる磁気抵抗素子を用い
た磁気エンコーダを提供することによって解決した。

精成要素■：各相の磁気抵抗素子は互いに略λ／２く但
し、λは多極磁極体の略一磁極の幅）磁極幅の間隔離れ
た位置に略λ／４磁極幅に渡って磁気抵抗効果を有する
複数の導体群によって構成されてた第１及び第２の磁気
抵抗素子エレメント群を備えていること。

構成要素■：上記各相の磁気抵抗素子の第１と第２の磁
気抵抗素子エレメント群の一端と他端との中点に端子を
設けて各相用の磁気エンコーダ信号を得るための出力端
子若しくは電源端子として利用していること。

構成要素■：上記第１及び第２の磁気抵抗素子エレメン
ト群からなる第１の相の磁気抵抗素子を設けていること
。

構成要素■：第１の相の磁気抵抗素子から上記多極磁極
体の移動方向に沿って略λ／４磁極幅位相がずれた位置
に第２の相の磁気抵抗素子を設けていること。

構成要素■：上記第１の相の磁気抵抗素子から上記多極
磁極体の移動方向に沿って略（λ＋λ／８）磁極幅位相
がずれた位置に第３の相の磁気抵抗素子を設けているこ
と。

構成要素■：第３の相の磁気抵抗素子から上記多極磁極
体の移動方向に沿って略λ／４磁極幅位相がずれた位置
に第４の磁気抵抗素子を設けていること。

［発明の作用］ 本発明の磁気エンコーダでは、比較的低分解の磁気エン
コーダ磁極に対向して配設された第１乃至第４の相の磁
気抵抗素子の出力端子から位相のずれた４相の磁気エン
コーダ出力を得ることにより、矩形波（或は台形波）に
近い良好な信号が出力される。各相の磁気抵抗素子は、
略λ／４磁極幅に渡り磁気抵抗効果を有する導体群を一
様に隣接配置して設けているため、従来の磁気抵抗素子
５′を略λ／４磁極幅に渡って少しづつ位相をずらしな
がら１重ね合わせて形成したものと考えることができる
ため、第３図及び第５図に示すように出力波形は２位相
のずれた矩形波（あるいは台形波）の４相の磁気エンコ
ーダ信号波形が得られる。この信号波形は、ゼロに近い
期間が少ないため、基準電圧の変動によるゼロクロス点
の変化も少なく、かかる波形をデジタル化した磁気エン
コーダ信号波形に直すのに都合良く、またノイズによる
影響も少なく、精度良好で信頼性の高い磁気エンコーダ
を得ることができる。

特に１本発明の磁気抵抗素子を有する磁気エンコ−ダは
、比較的低分解能の磁気エンコーダの磁気エンコーダ磁
極に対向して配設された磁気抵抗素子から４相の磁気エ
ンコーダ信号が得られるので、従来の磁気エンコーダに
比較して２倍の分解能を持つ磁気エンコーダを構成でき
る。こうした４相の磁気エンコーダ信号は１例えば、最
も安価な公知の２逓倍回路を用いて波形成形して逓倍す
ることで、更に分解能を上げることができ、また更に分
解能を上げるために、論理回路などを駆使した安価なｎ
逓倍回路などを利用すれば（通常。

安価なｎ逓倍回路としては８逓倍回路を用いることがで
きる）、多数のパルス信号を得ることができ１分解能を
上げた磁気エンコーダを極めて容易に構成することがで
きる。

マグネットロータは、低分解な多極磁化で済むので、磁
極間は大きくて済むことになる。例えば、ロータリタイ
プ磁気式エンコーダについて説明すると１分解能が等し
ければ小径のマグネットロータを用いることができるた
め小型且つ安価に量産でき、マグネットロータ径が等し
ければ、また磁気抵抗素子もそれに合わせた信頼性の高
いものを容易に製作することができる。特に、ロータリ
形磁気式エンコーダの場合、複数個の磁気抵抗素子エレ
メントを周方向に多数組を配設するには、マグネットロ
ータ外周が円弧状をしているため２それに合わせた幅の
広いものを一つの素子として形成したり、配設すること
は厄介であるが。

本発明によると４相の磁気エンコーダ信号が得られる】
個の幅の狭い磁気抵抗素子に構成できるので、素子の引
き出し端子部を形成するのも極めて容易になる。

また１通常の２相の磁気エンコーダの場合、その一つの
相か何らかの原因により故障した際には、正逆回転方向
のエンコーダ信号の検出ができなくなるが１本発明では
、４相の磁気エンコーダ信号を基準としているために、
隣接するデジタルのエンコーダ信号に合わせて判別する
ことができるようにしておけば、信頼性の点でも有利な
磁気エンコーダを得ることができる。

［実施例］ 本発明は、リニア形磁気エンコーダについても適用かあ
るが、説明が重複するため、以下に示す実施例では、ロ
ータリ形磁気エンコーダについて説明する。

第１図は本発明の磁気エンコーダに用いるための磁気抵
抗素子２９の拡大説明図で、第２図は同磁気抵抗素子２
９の分解斜視図、第３図は第１図及び第２図の磁気抵抗
素子２９を用いた場合の本発明の詳細な説明するため説
明図、第４図は本発明に用いた磁気抵抗素子のＡ相用の
磁気エンコダの出力信号を示す波形図、第５図は本発明
に用いた磁気抵抗素子のＡ相用乃至Ｙ）相用の磁気エン
コーダの出力信号を示す波形図、第６図は磁気抵抗素子
２９Ａ、、２９Ｂ、２９Ｃ及び２９Ｄ群をブリッジ精成
した回路図、第７図は波形成形回路を含むｎ逓倍回路図
、第８図は各部波形図である。

第１図及び第２図を参照して２本発明の実施例では、第
１０図に示す従来の一般的なロータリ形磁気エンコーダ
１同様に外周にそれぞれ略λの磁極幅でＮ極２Ｎ、Ｓ極
２Ｓの磁極を交互等間隔に微細ピッチで多極磁化した磁
気エンコーダ磁極２を有するマグネットロータ３と径方
向の空隙４を介して対向する位置に磁気抵抗素子（ＭＲ
センサ）２９を対向配設してインクリメンタル形磁気エ
ンコーダを形成している。この磁気抵抗素子２つでは、
４相の磁気エンコーダを構成するために、第１の相乃至
第４の相の磁気抵抗素子２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ，２９
Ｄを備えて４相の磁気エンコーダ信号を得ることができ
るように構成している。

第１の相の磁気抵抗素子２９Ａ〈以下２Ａ相用磁気抵抗
素子２９Ａという）は、Ｃ相分の磁気抵抗素子エレメン
ト２９ａとａ′相分の磁気抵抗素子工しメント２９ａ′
とを有する。このＡ相用磁気抵抗素子２９ＡからＡ相（
第１の相）の磁気エンコーダ信号が得られるようにしで
ある。

またｂ相分の磁気抵抗素子エレメント２９ｂとｂ′相分
の磁気抵抗素子エレメント２９ｂ゛とで第２の相の磁気
抵抗素子２９Ｂ（以下、Ｂ相用磁気抵抗素子２９Ｂとい
う）を形成し、このＢ相用磁気抵抗素子２９ＢからＢ相
の磁気エンコーダ信号が得られるようにしである。

第３の相の磁気抵抗素子２９Ｃ（以下、Ｃ相用磁気抵抗
素子２９Ｃという）は、Ｃ相分の磁気抵抗素子エレメン
ト２９ＣとＣ′相分の磁気抵抗素子エレメント２９Ｃ′
とを有する。このＣ相用磁気抵抗素子２９ＣからＣ相（
第３の相）の磁気エンコーダ信号が得られるようにしで
ある。

またＣ相分の磁気抵抗素子エレメント２９ｄとｄ′相分
の磁気抵抗素子エレメント２９ｄ“とで第４の相の磁気
抵抗素子２９Ｄ（以下、Ｄ相用磁気抵抗素子２９Ｄとい
う）を形成し、このＤ相用磁気抵抗素子２９ＤからＤ相
の磁気エンコーダ信号が得られるようにしである。

Ａ相用乃至り相用磁気抵抗素子２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ
，２９Ｄは、これを構成するＣ相分の磁気抵抗素子エレ
メント２９ａとａ゛相分磁気抵抗素子エレメント２９ａ
″、ｂ相分の磁気抵抗素子エレメント２９ｂとｂ′相分
の磁気抵抗素子エレメント２９ｂ”、Ｃ相分の磁気抵抗
素子エレメント２９ｃとＣ′相分の磁気抵抗素子エレメ
ント２９Ｃ″及びＣ相分の磁気抵抗素子エレメント２９
ｄとｄ°相分の磁気抵抗素子エレメント２９ｄ゛とが、
磁気エンコーダ磁極２の回転方向に沿って互いに略λ／
４磁極幅位相がずれた絶縁基板２６位置に形成されてい
る。

また各Ｃ相分の磁気抵抗素子エレメント２９ａ、ａ’相
分の磁気抵抗素子エレメント２９ａ’　、ｂ相分の磁気
抵抗素子エレメント２９ｂ、ｂ’相分の磁気抵抗素子エ
レメント２９ｂ’　、ｃ相分の磁気抵抗素子エレメント
２９ｃ、ｃ’相分の磁気抵抗素子エレメント２９ｃ“、
Ｃ相分の磁気抵抗素子エレメント２９ｄ及びｄ′相分の
磁気抵抗素子エレメント２つｄ′は、それぞれ複数の順
次隣接して形成された櫛歯状の磁気抵抗効果を有する直
線状の導体２０群を略λ／４磁極幅に渡って形成してい
る。

そして、磁気抵抗素子エレメント２９Ａ、２９Ｂ、２９
Ｃ及び２９Ｄを構成するＣ相、ａ′相。

ｂ相１ｂ°相、Ｃ相、ｃ“相、Ｃ相及びａ′相の磁気抵
抗素子エレメント２９ａ、２９ａ２９ｂ、２９ｂ’　、
２９ｃ、２９ｃ’　、２９ｄ及び２つｄ′の上面には上
記絶縁基板２６とほぼ同じ大きさに形成された薄膜絶縁
体３０が施されていて、この薄膜絶縁体３０によって上
記磁気抵抗素子エレメント２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ及び
２９Ｄを保護している。

上記磁気抵抗素子２９の構成を更に詳細に以下に説明す
る。

先ず０度の位置から始まって、順次、Ｃ相の磁気抵抗素
子エレメント２９ａ、ｂ相の磁気抵抗素子素子エレメン
ト２９ｂ、ａ’相の磁気抵抗エレメント２９ａ’　、ｂ
’相の磁気抵抗素子ニレメン）２９））“、Ｃ相の磁気
抵抗素子エレメント２９ｃ、Ｃ相の磁気抵抗素子エレメ
ント２９ｄ２Ｃ″相の磁気抵抗素子エレメント２９０′
及びａ′相の磁気抵抗素子エレメント２９ｄ′を複数の
磁気抵抗を有する導体２０によって略λ／４磁極幅の範
囲に渡って形成したものを、それぞれ略０度、略λ／４
度、略λ／２度、略３λ／４度。

略（λ＋λ／８）度、略（λ＋λ／′８＋λ／４）度、
略（λ＋λ／８＋＾／２）度、略（λ十λ／８十３λ／
′４）度の角度だけ位相がずれた位置の絶縁基板２６上
に形成している。

尚、上記薄膜絶縁体３０は、後記する出力端子用導電体
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ，１２Ｃ，１３Ａ、１３Ｂ、１
３Ｃ，１３Ｄ、１５Ａ、１５Ｂ。

１５Ｃ，１５Ｄを露出しなければならないために５上記
薄膜絶縁体３０に端子露出用切欠部３０ａを形成してい
る。これらの切欠部３０ａが他のそれらとは、一致しな
い位置に形成する必要があるため、上記端子用導電体１
２Ａ、１２Ｂ。

１２Ｃ，１２Ｃ，１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ，１３Ｄ、１
５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ，１５Ｄは、他の端子と重ならな
い位置に適宜な幅に形成する必要がある。

磁気抵抗素子２９を構成するＡ相用磁気抵抗素子２９Ａ
は、第１図及び第２図に示すように磁気エンコーダ磁極
２（第１０図参照）の略λ／４磁極幅に渡って順次隣接
して磁気抵抗効果を有する櫛歯状に複数の導体２０群で
形成されたＣ相用磁気抵抗素子エレメント２９ａと、該
Ｃ相用磁気抵抗素子エレメント２９ａから略λ／４磁極
幅の間隔だけおいた略λ／′２度位置から略λ／４磁極
幅に渡ってＣ相用磁気抵抗素子エレメント２９ａと同様
に形成したａ′相の磁気抵抗素子エレメント２９ａ′と
を２分する中心に設けられた位置の導体部２０’位置か
ら、中点出力端子用導電体１２Ａを取り出すようにして
いる。

磁気抵抗素子２９を構成するＢ相用磁気抵抗素子２９Ｂ
は、磁気エンコーダ磁極２の略λ／４磁極幅に渡って順
次隣接して磁気抵抗効果を有する櫛歯状に複数の導体２
０群で形成されたｂ相用磁気抵抗素子エレメント２９ｂ
と、該す相用磁気抵抗素子エレメント２９ｂから略λ／
４磁極幅の間隔だけおいた略λ／′２度位置から略λ／
４磁極幅に渡ってｂ相用磁気抵抗素子エレメント２９ｂ
と同様に形成したｂ′相の磁気抵抗素子エレメント２９
ｂ゛とを２分する中心に設けられた位置の導体部２０′
位置から、中点出力端子用導電体１２Ｂを取り出すよう
にしている。

磁気抵抗素子２つを構成するＣ相用磁気抵抗素子２９Ｃ
は、磁気エンコーダ磁極２の略λ／４磁極幅に渡って順
次隣接して磁気抵抗効果を有する櫛歯状に複数の導体２
０群で形成されプこＣ〕相川用気抵抗素子イエメンｌ−
２９ｃと、該Ｃ相用磁気抵抗素イエ１７メンｈ２９ｃが
ら略λ／４磁極幅の間隔な（プおいな略λ　２度位置か
ら略λ／４磁極幅に渡−）てＣ相用磁気抵抗素子ニレメ
ンｌ□　２９　ｃと同様に形成した（・′相の磁気抵抗
素子エレメント２９（どを２分する中心に設けられた位
置の導体部２０”位置から、中点出力端子用導電体１２
Ｃを取り出すようにしている。

また、磁気抵抗素子２９を構成するＤ相用磁気抵抗素子
２９１つは、磁気エンコーダ磁極２の略λ／４磁極幅に
渡って順次隣接して磁気抵抗効果分有する＠歯状に複数
の導体２０群で形成された（」相用磁気抵抗素子ニレメ
ンｔ−２９ｔｉと、該ｄ相／ｆ（磁気抵抗素イエしメン
１−２９　ｄから略λ２′、４磁極幅の間隔たけおいた
略λｙ’　２度位置から略λ７・１磁極幅に渡ってＣ相
用磁気抵抗素子ニレメン１−２９　ｃｉと同様に形成し
たｄ”相の磁気抵抗素子工しメント２９ｄ°とを２分す
る中心に設けられた位置の導体部２０′位置から、中点
出力端子用導電体１．２　Ｄを戚り出ずようにしている
。

以上のように磁気抵抗素子２９を形成することによって
ａ相とａ′相の磁気抵抗素子ニレメン１−２９ａと２９
ａ’　、ｂ相とｂ゛相の磁気抵抗上しメント２９ｂと２
９ｂ、ｃ相とＣ″相の磁気抵抗素子エレメント２９ｃと
２９ｃ’　、ｄ相とｄ。

相の磁気抵抗上しメンＩ−２９ｄと２９ｄ”とは。

互いに逆位相に形成されたものと同じになる。

Ａ相用の磁気抵抗素子２９Ａは、Ｃ相用の磁気抵抗素子
ニレメンＩ−２９ａの他端の導体２０とａ°相用の磁気
抵抗素子エレメント２９８゛の一端の導体２０とを共通
接続し、その接続された中間を引き出して中点出力端子
用導電体１２Ａに接続している。Ｃ相用の磁気抵抗素子
エレメント２９ａの一端の導体２０は、端子用導電体１
３Ａを介して電源電池１４Ａの正側に接続し、ａ゛相用
磁気抵抗素子ニレメンｌ〜２９ａ′の他端の導体２０は
、端子用導電体１５Ａを介して電源電池１．６Ａの負側
に接続している。

電源電池１４Ａの負側と電源電池１６Ａの正側との接続
点１７Ａと中点出力端子用導電体１２Ａとから、Ａ相用
磁気エンコータ出力を取り出ず′／：：めの出力端子−
１８Ａ−１、１８Ａ−２を取り出している。

Ｂ相用の磁気抵抗素子２９Ｂは、ｂ相用の磁気抵抗素子
エレメント２９ｂの他端の導体２０とｂ　相用の磁気抵
抗素子エレメント２９ｂ“の−端の導体２０とを共通接
続し、その接続された中間を引き出して中点出力端子用
導電体１２Ｂに接続している。

ｌ）相用の磁気抵抗素子エレメント２９ｂの一端の導体
２０１は、端子用導電体１３Ｂを介して電源電池１・Ｉ
Ｂの正側に接続し、ｂ“相用の磁気抵抗素ｒニレメンｌ
−２９ｂ”の他端の導体２０は、端子用導電体］、　５
　Ｂを介して電源電池１６Ｂの負側に接続している。

電源電池１７１Ｂの負側と電源電池１．６　Ｂの正側と
の接続点］、　７　Ｂと中点出力端子用導電体１．２　
Ｂとから、Ｂ相用磁気エンコーダ出力を取り出すための
出力端子１８Ｂ−１，，１８Ｉ３−２を取り出している
。

Ｃ相用の磁気抵抗素子２９Ｃは、Ｃ相用の磁気抵抗素子
エレメント２９ｃの他端の導体２０とＣ”相用の磁気抵
抗素子エレメント２９Ｃ°の一端の導体２０とを共通接
続し、その接続された中間を引き出して中点出力端子用
導電体１２Ｃに接続している。

Ｃ相用の磁気抵抗素子ニレメンｌ＝　２９　Ｃの一端の
導体２０は、端子用導電体１３Ｃを介して電源電池１４
Ｃの正側に接続し、ｃ゛相用磁気抵抗エレメント２９ｃ
′の他端の導体２０は、端子用導電体１５Ｃを介して電
源電池１６Ｃの負側に接続している。

電源電池１４Ｃの負側と電源電池］、６Ｃの正側との接
続点１７Ｃと中点出力端子用導電体１−２０とから、Ｃ
相用磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端子１８
Ｃ−１，１８Ｃ−２を取り出Ｉ−でいる。

Ｄ相用の磁気抵抗素子２９Ｄは、Ｃ相用の磁気抵抗素子
エレメント２９ｄの他端の導体２０とｄ′相用の磁気抵
抗素子エレメント２９ｄ°の一端の導体２０とを共通接
続し、その接続された中間を引き出して中点出力端子用
導電体１２Ｄに接続している。

ｄ相用の磁気抵抗素子エレメント２９ｄの一端の導体２
０は、端子用導電体１３Ｄを介して電源電池１．４　Ｄ
の正側に接続し、ｄ′相用の磁気抵抗素子エレメント２
９ｄ′の他端の導体２０は、端子用導電体１５Ｄを介し
て電源電池１６Ｄの負側に接続している。

電源電池１４Ｄの負側と電源電池１６Ｄの正側との接続
点１７Ｄと中点出力端子用導電体１２Ｄとから、Ｄ相用
磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端子１８Ｄ−
１，１８Ｄ−２を取り出している。

かかる磁気抵抗素子２９によると、これらの磁気抵抗効
果を有する導体２０群は１例えば第１０図に示すマグネ
ットロータ３の磁気エンコーダ磁極２に平行な磁界に感
応して抵抗を減する。

この磁界成分は、マグネットロータ３の磁気エンコーダ
磁極２の磁極境界部で大きく、磁極中心部では０である
ので、上記のように形成された磁気抵抗素子２９Ａ、２
９Ｂ、２９Ｃ及び２９Ｄは、マグネットロータ３の回転
に伴って極性が変化する為に、中点の電位が０を横切る
回数を出力端子１８Ａ−１と１８Ａ−２，１８Ｂ−１と
１８Ｂ−２，１８Ｃ−１と１８Ｃ−２，１８Ｄ−１と１
８Ｄ−２から４相の磁気エンコーダ出力として取り出し
てカウントすることによりロータの回転数を計測できる
。

ところで、上記構成の磁気抵抗素子２９によると、マグ
ネットロータ３の回転に伴う中点電位の変化は、磁気抵
抗素子２９Ａの磁気抵抗素子エレメント２９ａと２９ａ
’　、磁気抵抗素子２９Ｂの磁気抵抗素子エレメント２
９ｂと２９ｂ’　、磁気抵抗素子２９Ｃの磁気抵抗素子
エレメント２９ｃと２９ｃ’　、磁気抵抗素子２９Ｄの
磁気抵抗素子エレメント２９ｄと２９ｄ′とがそれぞれ
略λ／４磁極幅に渡って複数の導体２０群によって形成
されているために、当該磁気抵抗素子エレメント２９ａ
と２９ａ’　、２９ｂと２９ｂ’　、２９ｃと２９ｃ’
　、２９ｄと２９ｄ′によって、第１４図に示したと同
じような波形がそれぞれ第３図（ａ）乃至（ｄ）に示す
ように出力信号波形２２Ａと２２Ａ’　、出力信号波形
２２Ｂと２２Ｂ′出力信号波形２２Ｃと２２Ｃ′、出力
信号波形２２Ｄと２２Ｄ′が略λ／２磁極幅の範囲に渡
って少しづつ位相をずらせながら重ね合わせたように幅
の狭い信号波形群からなる２つの出力信号波形２２Ａと
２２Ａ°群、２２Ｂと２２Ｄ′群。

２２Ｃと２２Ｃ′群、２２Ｄと２２Ｄ′群が得られると
考えることができる。

従って、これら波形２２Ａと２２Ａ′群、２２Ｂと２２
Ｄ′群、２２Ｃと２２Ｃ′群、２２Ｄと２２Ｄ′群は、
実際には、積分された波形となるので、同図の点線２３
Ａと２３Ａ’　、２３Ｂと２３Ｂ’　　２３Ｃと２３Ｃ
’　　２３Ｄと２３Ｄ′で示す波形のように合成された
ものとなり、結果的には、中点の電位が第４図及び第５
図に示すような台形波（若しくは矩形波）の出力信号波
形２４Ａと２４Ａ’　、２４Ｂと２４Ｂ’　　２４Ｃと
２４Ｃ’　、２４Ｄと２４Ｄ″として出力端子１８Ａ−
１と１８Ａ−２，１８Ｂ−１と１８Ｂ−２゜１８Ｃ−１
と１８Ｃ−２，１８Ｄ−１と１８Ｄ２から取り出すこと
ができる。

かかる出力信号波形２４Ａと２４Ａ′ ２４Ｂと２４Ｂ’　、２４Ｃと２４Ｃ“、２４Ｄと２４
Ｄ′によれば、第１４図に示した出力信号波形２２．２
２”と異なり、ゼロに近い部分が少なくなるので、ゼロ
電位を横切る点が少なくなり。

このゼロ点の計測は、基準電圧の変動によって誤差を含
むことがなくなり、又ノイズも少なくなるため、ノイズ
誤動作がなくなる。

Ａ相用磁気抵抗素子２９Ａのａ相磁気抵抗素子エレメン
ト２９ａから順次、略λ／２磁極幅ずつ周方向（第１図
及び第２図の図面においては右方向）に位相がずれてａ
゛相磁気抵抗素子エレメント２９ａ　を形成し、ａ相及
びａ′相用の磁気抵抗素子エレメント２９ａ、２９ａ’
それぞれがら略λ／４磁極幅位相がずれてｂ相及びｂ′
相用の磁気抵抗素子エレメント２９ｂ、　２９ｂ’形成
している。またＡ相用磁気抵抗素子２９Ａの磁気抵抗素
子ニレメンｔ−２９ａ、２９ａ’それぞれからから略（
λ十λ／′８）磁極幅位相がずれてＣ相及びＣ′相用の
磁気抵抗素子ニレメン？−２９ｃ。

２９Ｃ″を形成シフ、該Ｃ相及びＣ″相用磁気抵抗素子
ニレメンｈ２９ｃ、２９ｃ’から略λ／４磁極幅位相が
ずれてｄ相及びｄ′相用の磁気抵抗素手工し・メン１−
２９ｄ、２９ｄ’形成している。

このため第３図及び第５図に示す波形２２Ａ〜２４　Ａ
と２２Ａ′〜２４Ａ　　、２２Ｂ〜２４Ｂと２２Ｂ′〜
２４Ｂ’　　２２Ｃ〜２４Ｃと２２Ｃ′へ一２４Ｃ’　
　　２２Ｄ〜２４Ｄと２２Ｄ°〜２４Ｄ゛は、順次に、
略λ／８磁極幅位相がずれたものとして得ることができ
る。

第６図を参照しで、Ａ相用、Ｂ相用、Ｃ相用及びＩ）相
用磁気抵抗素子２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ及び２９Ｄは、
抵抗器９−１．　、　　・・・、９−８により、ブリッ
ジを構成して第６図に示すように磁気エンコーダ信号処
理回路８°を形成している。この磁気エンコーダ信号処
理回路８　は、磁気抵抗素子２９の磁気抵抗素子エレメ
ント２９ａと２９ａ’　　　２９ｂと２９ｂ’　　　２
９ｃと２９ｃ及び２９ｄと２９ｄ′の中点電位の出力電
圧を磁気エンコーダ信号出力として利用し、抵抗変化を
電圧変化に変換し、出力端子１８Ａ−１と］８Ａ−２，
１８Ｂ−１と１８Ｂ−２，１８Ｃ−１と１．８Ｃ−２，
１８Ｄ−１と１８Ｄ−２から４相の磁気エンコーダ信号
が得られるようにしている。

第６図に示すブリッジ回路は、第７図に示す波形成形回
路を含むｒｌ（ｎは２以上の整数）逓倍回路３１によっ
て磁気エンコーダ信号処理回路８゛を構成し、出力端子
３２．３３からｎ逓倍されたｎ（ｎは３以上の整数）相
の磁気エンコーダ信号を得るようにしている。

なお、この実施例では、ｎ−２を選択しており、ｎ逓倍
回１ｉ３１は２逓倍回路を構成しており、また磁気抵抗
素子２つは４相構造となっているため、磁気エンコーダ
回路８“の最終出力端子３２．３３からは、４相の磁気
エンコーダ化らを２逓倍したものを得ることができる。

出力端子１８Ａ−１と１８Ａ−２，１８Ｂ−１と１８Ｂ
−２，１８Ｃ−１と１８Ｃ−２，１８１）−１と１．８
　Ｄ　−２は、それぞれアンプ３４３５　３６．３７に
接続され、該アンプ３４３７の出力端子は、それぞれコ
ンバレ タ３８．３９．４０．４１に接続され、コンパレータ３
８と３９の出力端子は、論理回路［イクスクルーシヴ・
オア回路ｊ４２に接続され、コンパレータ・４０と４１
の出力端子は、論理回路４３に接続されている。

従って、磁気エンコーダが回転すると、これに形成され
た磁気エンコーダ磁極２も回転するので、空隙４を介し
て磁気エンコーダ磁極２と相対的回動をなす磁気抵抗素
子２９から４相の磁気エンコーダ信号を２逓倍したもの
を得ることができる６ さらに詳細に述べると、第６図乃至第８図を参照して、
出力端子１８Ａ−１から得られる中点信号波形は、第８
図（ａ）に示す波形となった磁気エンコーダ信号波形４
４が得られる。

出力端子１８Ａ−２から得られる中点信号波形は、磁気
エンコーダ信号波形４４から略λ／′２磁極幅（電気角
で１８０度）位相がずれた第６図（ｂ）に示す波形とな
った磁気エンコーダ信号波形４５が得られる。

出力端子］、、　８　Ｂ　−１から得られる中点信号波
形は、磁気エンコーダ信号波形４４から略λ／′４磁極
幅（電気角で９０度）位相がずれた第６図（ｃ）に示す
波形となった磁気エンコーダ信号波形４６が得られる。

出力端子１８Ｂ−２から得られる中点信号波形は、磁気
エンコーダ信号波形４６から略λ／′２磁極幅（電気角
で１８０度）位相がずれた第６図（ｄ）に示す波形とな
った磁気エンコーダ信号波形４７が得られる。

出力端子１８Ｃ，−１から得られる中点信号波形は、磁
気エンコーダ信号波形４４から略λ／８磁極幅（を気負
で４５度）位相がずれた第６図（ｅ）に示す波形となっ
た磁気エンコーダ信号波形４８が得られる。

出力端子１８Ｃ−２から得られる中点信号波形は、磁気
エンコーダ信号波形４４８ら略λ／′２磁極幅（電気角
で１８０度）位相がずれた第６図（ｆ＞に示す波形とな
った磁気エンコーダ信号波形４つが得られる。

出力端子１８Ｄ−１から得られる中点信号波形は１磁気
工ンコーダ信号波形４９から略３λ／８磁極幅（電気角
で１３５度）位相がずれた第６図（ｇ）に示す波形とな
った磁気エンコーダ信号波形５０が得られる。

出力端子１８　Ｄ　−２から得られる中点信号波形は、
磁気エンコーダ信号波形５０から略λ／′２磁極幅〈電
気角で１３５度）位相がずれた第６図（ｈ）に示す波形
となった磁気エンコーダ信号波形５１が得られる。

これらの磁気エンコーダ信号波形 ４４、・・・、５１は　アンプ３４゜ ３７によって増幅され、同図（ｉ）〜（１）に示すよう
な磁気エンコーダ信号波形５２．５３゜５４．５５に差
動増幅される。更に上記矩形波に波形成形された磁気エ
ンコーダ信号波形５２　・・・、５５は、コンパレータ ３８、・・・、４１によって同図（ｍ）〜（ｐ）に示す
矩形波の磁気エンコーダ信号波形５６５７　５８．５９
に波形成形される。該矩形波の磁気エンコーダ信号波形
５６．・・・、５９は。

論理回路４２．４３によって２逓倍された同図（ｑ）、
（ｒ＞に示す矩形波の磁気エンコーダ信号波形６０．６
１になおされ、出力端子３２３３からｃｗ、ｃｃｗ方向
の判別が可能な９０度位相差の磁気エンコーダ信号波形
を取り出すことができる。

該出力端子３２．３３から得られる９０度位相差の磁気
エンコーダ信号波形の立ち上がり波形部又は立ち下がり
波形部を図示しない磁気エンコダ回路部にて検出し、カ
ウンタに取り込めば、磁気エンコーダの一回転化たり２
逓倍に分解能を向上させた８相の磁気エンコーダ信号を
得ることができ、単純に２逓倍するだけで、２倍の磁気
エンコーダ信号を得ることができる。また４逓倍回路を
用いるならば、４倍のエンコーダ信号を、即ち１６分割
された磁気エンコーダ信号を得ることができる。

［その他の実施例コ 上記実施例では、最終的に分解能を上げた９０度位相差
の２相の磁気エンコーダ信号を得る例を示したが、２相
になおさず２４相の磁気エンコダ信号を最終の磁気エン
コーダ信号として出力するようにしても良い。

又上記例では、各相の磁気抵抗素子２９Ａ。

２９Ｂ、２９Ｃ，２９Ｄの第１と第２の磁気抵抗素子エ
レメント２９ａと２９ａ’　、２９ｂと２９ｂ’　、２
９ｃと２９Ｃ′及び２９ｄと２９ｄ′の中点から引き出
した導電体１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ，１２Ｄを出力端子
として利用した例を示したが、これに限る必要はなく、
導電体１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ，１２Ｄを電源側と接続
される電源端子として利用し、電源端子側を出力端子と
して利用しても良い。

これに関しては１例えば４本発明者等が特願昭６３−１
３０１７３号に示す方式があるので、これに関して説明
すると、第９図を参照して１例えば、Ａ相用の磁気抵抗
素子の磁気エンコーダ信号処理回路８゛について説明す
ると、２個の磁気抵抗素子エレメント２９ａ、２９ａ’
の互いの一端は、共通接続されて電源電池６２の正側電
源側に接続している。電源電池６２の負側電源側は。

アース６３に接続している。磁気抵抗素子エレメント２
９ａ、２９ａ’の他端は、それぞれ磁気抵抗素子エレメ
ント２９ａ、２９ａ’よりも高い抵抗値を持つ抵抗６４
．６４’を介してアース６３側に接続している。磁気抵
抗素子エレメント２９ａと抵抗６４との接続点６５と、
磁気抵抗素子エレメント２９ａ′と抵抗６４″との接続
点６６との電位差を検出するために、上記接続点６５゜
６６は、磁気エンコーダ信号処理回路８°“の電位差検
出信号処理回路６７内のコンパレータ６８に入力し、出
力端子６９からＡ相用の磁気エンコーダ得るようにして
いる。

他の相に関しても同様にし、出力端子から磁気エンコー
ダ信号を得て、上記のようにｎ倍回路を用いて１回転方
向弁別回路に加えることで、右回転パルス及び左回転パ
ルスを得て、このアップ信号またはダウン信号を、アッ
プダウンカウンタに加えることで、現在の回転角を得る
事ができるようになる。

このようにすると、磁気抵抗素子エレメント２９ａと抵
抗６４との接続点６５と、磁気抵抗素子ニレメンｌ”　
２９　ａ　’　と抵抗６４゛との接続点６６とを利用し
、この電位差を信号処理回路６７によってＡ相用（他の
相用の場合も同様）の磁気エンコーダ信号を得るように
しているため、上記抵抗６４と６４゛を適宜な抵抗値の
ものに選択することかて゛きるので、磁気抵抗素子ニレ
メンＩ＝２９ａ、２９ａ“よりも高い適宜な抵抗値の抵
抗６４．６４”を選択することで、磁気抵抗素子２９Ａ
への通電電流値を調整でき、従って磁気抵抗素子２つを
用いた磁気エンコーダの通電電流の減少を期待できる。

このことは、電源電池の著しい消耗を防ぐことになるの
で、バッテリーバックアップを用いた磁気エンコーダの
寿命並びに性能を一段と向上できるので都合良いものを
得ることができる。

その他の望ましい実施例については、上記出願に開示さ
れているので参照されたい。

上記実施例においては、４相の磁気抵抗素子を用いて２
倍の周波数の磁気エンコーダ信号を得るための実施例を
示したが、これに限る必要はなく、用いるｎ逓倍回路の
構成によっては、更に多数の高分解能磁気エンコーダを
極めて容易に形成することができる。

またロータリ形磁気エンコーダに限る必要はなく、リニ
ア形磁気エンコーダに本発明を適用しても良いことはい
うまでもない。

［発明の効果コ 本発明の磁気エンコーダは２表面に多極磁化した磁気エ
ンコーダ磁極の磁化幅を究めて狭く磁化形成Ｉ−ないで
も、磁気抵抗素子からＡ相用、Ｂ和剤、Ｃ相用及びＤ和
剤の合計４相の基準となる磁気エンコータ信号を得るこ
とができるので２より高パルスの磁気エンコーダ信号を
得ることができ、しかも２相の磁気エンコーダ信号を得
ることができる磁気抵抗素子を２個用いて略（λ↑λ／
８）磁極幅ｔ：け位相をずらぜて配設形成するだけて、
厚み及び幅の短い４相の磁気抵抗素子を容易間７つ安価
に形成でき、しかも信頼性の高いのものを得ることがで
きる。従って、高分解能磁気エンコーダを極めて容易且
つ安価に組み立てることができる効果がある。

また本発明の磁気エンコーダは、磁気抵抗素子から、矩
形波あるいは台形波の出力電位を取り出すことができる
ので、この矩形波あるいは台形波の出力をデジタル化し
たときの誤差が、非常に少なく、精度の良い磁気エンコ
ーダを安価且つ容易に構成できるため、簡単な構成で、
しかも精度良く、且つ安定して位置の計測が可能になる
。更に１本発明による磁気抵抗素子は、導体の全長が長
いため、電気抵抗の高い磁気抵抗素子が容易に得られ、
消費電力の少ない磁気エンコーダを構成できる。このこ
とは１特にバッテリー動作中の磁気エンコーダとして最
適な磁気抵抗素子といえる。

また本発明の最大の特徴からくる効果は、上記磁気エン
コーダに用いる為の磁気抵抗素子にあり１この磁気抵抗
素子はＡ相用とＢ和剤、Ｃ相用とＤ和剤の磁気抵抗素子
エレメントをそれぞれを互いに略λ／４磁極幅位相をず
らせて重ね合わせなくても、Ａ相用とＢ和剤、Ｃ相用と
Ｄ和剤の磁気抵抗素子エレメントそれぞれをを互いに略
λ／４磁極幅位相をずらせて重ね合わせたと同じ構成に
できるので、当該磁気抵抗素子を大型で厚みがあり、且
つ高価にすることなく、即ち、磁気エンコーダを小型で
厚みが薄く且つ安価に量産形成できる効果がある。

特に、磁気抵抗素子エレメントをＡ相用とＢ和剤の一対
を用意し、これを更に略λ／４磁極幅位相をずらせて二
重に重ね合わせなくても、略＾／８磁極幅位相をずらせ
て二重に重ね合わせて構成したと同様にＡ相用乃至り和
剤の４相の磁気エンコーダ信号を得ることができるため
、従来の第１３図に示すような磁気抵抗素子５°を周方
向に４個用いたものに比較して、横方向の幅の長さを非
常に小さく形成でき、また、従来の第１８図に示すよう
な磁気抵抗素子１９に比較しても幅を狭く形成でき、当
該磁気抵抗素子を用いた磁気エンコーダを小型で安価に
量産できる。

また、より高パルスのエンコーダ信号を得るために１表
面に多極磁化した磁極幅を究めて狭く磁化形成しないで
も、より高パルスの磁気エンコダ信号を極めて容易に得
ることができるので、磁気抵抗素子の磁気抵抗素子エレ
メントおよびパターン間の幅も広く形成できるので、信
頼性の高い一定品質の磁気抵抗素子を歩留まり良く、容
易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気エンコーダに用いるための磁気抵
抗素子の拡大説明図で、第２図は同磁気抵抗素子の分解
斜視図、第３図は第１図及び第２図の磁気抵抗素子を用
いた場合の本発明の詳細な説明するため説明図、第４図
は本発明に用いた磁気抵抗素子のＡ相用の磁気エンコー
ダの出力信号を示す波形図、第５図は本発明に用いた磁
気抵抗素子のＡ相用乃至り和剤の磁気エンコーダの出力
信号を示す波形図、第６区はＡ相乃至り和剤の磁気抵抗
素子群をブリッジ構成した回路図、第７図は波形成形回
路を含むｎ逓倍回路図、第８図は各部波形図、第９図は
本発明の他の実施例を示す磁気エンコーダ信号処理回路
の説明図、第１０図は従来公知のインクリメンタル形ロ
ークリ磁気エンコーダの概略説明図、第１１図及び第１
２図は磁気エンコーダの磁気エンコーダ磁極と磁気抵抗
素子との関係の説明図、第１３図は従来の磁気抵抗素子
の説明図、第１４図は第１３図の磁気抵抗素子から得ら
れる出力信号の波形図、第１５図は従来の２相の磁気抵
抗素子を構成する場合の説明図、第１６図は磁気抵抗素
子の磁気エンコーダ処理回路の説明図、第１７図は磁気
エンコーダから得られる磁気エンコーダ信号波形図、第
１８図は先に本発明者等によって改良された従来の他の
磁気抵抗素子の説明図である。 ［符号の説明コ ト・・ロータリ磁気エンコーダ。 ２・・・磁気エンコーダ磁極［多極磁極体］。 ２Ｎ・・・Ｎ極、２Ｓ・・・Ｓ極。 ３・・・マグネットロータ、４・・・空隙。 ５．５′　・・・磁気抵抗素子。 ６．６ａ、６ａ’　、６ｂ、６ｂ’　　−−−導体。 ７．７Ｘ、７Ｙ・・・磁界。 ８．８’　　８”　　・・・磁気エンコーダ信号処理回
路。 ９−１．・・・　９−８・・・抵抗器。 １０−１．１０−２・・・コンパレータ。 １１−１．１１−２・・・磁気エンコーダ信号波形、１
２．１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ，１２Ｄ・・中点出力端子
用導電体。 １３．１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ，１３Ｄ・・・端子用導
電体。 １４　１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ，１４Ｄ・・・電源電池
。 １５．１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ，１５Ｄ・・・端子用導
電体。 １６．１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ，１６Ｄ・・・電源電池
。 １７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ，１７Ｄ・・・接続点。 １８−１．１８−２．１８Ａ−１，１８Ａ−２゜１８Ｂ
−１，１８Ｂ−２，１８Ｃ−１，１８Ｃ２，１８Ｄ−１
，１８Ｄ−２・・・出力端子。 １９・・・磁気抵抗素子。 １９Ａ・・・Ａ相用の磁気抵抗素子。 １９Ｂ・・・Ｂ相用の磁気抵抗素子。 ２０・・・導体、２０′　・・・導体部。 ２１Ａ、２１Ａ”　・・・Ａ相用の磁気抵抗素子エレメ
ント、２１Ｂ、２１Ｂ’　　・・・Ｂ相用の磁気抵抗エ
レメント。 ２２．２２°　　２２Ａ　　２２Ａ’　　　２２Ｂ。 ２２Ｂ″　・・・出力信号波形。 ２３．９３　　　・・点線 ＝−＊Ａ、２４Ａ“、２４Ｒ，２４Ｂ’　　・・　出力
信号波形、２６・・・絶縁基板。 ２３、）　　・・磁気抵抗素子、２９Ａ・・・Ａ相用（
第１の相の）磁気抵抗素子 ２９　Ｂ　　　・Ｂ相用（第２の相の）磁気抵抗素子、
２９Ｃ・・Ｃ相用く第３の相の）磁気抵抗素−Ｆ、２９
Ｄ・・・Ｄ相用（第３の相の〉磁気抵抗素子、２９ａ・
・・ａ和剤磁気抵抗素子ニレメンｈ、２９ａ’　　　・
　ａ′相相用気抵抗素子ニレメンｌ−，２９ｂ□・　・
ｂ相用磁気抵抗素子ニレメンｌ〜、２９ｂ’　　・・・
ｂ″相用磁気抵抗素子エレメント、２９ｃ・・　Ｃ相用
磁気抵抗素子ニレメンｌ−，２９Ｃ”　　・・Ｃ′相川
用気抵抗素子ニレメン１〜，２９ｄ　・・ｄ相用磁気抵
抗素子ニレメン１〜．２９ｄ’　　　　・ｄ′相用磁気
抵抗素子エレメント、３０・・・薄膜絶縁体、３０ａ・
・・端子露出用切欠部、３１・・・ｎ逓倍回路。 ３２．３３・・・最終出力端子 ３４．３５，３６．３７・・・アンプ。 ４０．４１　　・・コンパレータ ・論理回路。 ６１・・・磁気エンコーダ信号波 ・電源電池、６３・・・アース。 抵抗、６５．６６・・・接続 電位差検出信号処理回路。 コンパレータ、６９・・・出力端子。 ３８、　３９ ４２、　４３ ４ 形、６２・ ６４、　６４’ 点、６７・ ６８　・　・　・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 略々均一な幅でＮ極、Ｓ極の磁極が多数個設けられた多
   極磁極体と、該多極磁極体に対向配置された磁気抵抗素
   子からなる磁気エンコーダであって、下記構成要素（１
   ）乃至（６）からなることを特徴とする磁気エンコーダ
   。 （１）各相の磁気抵抗素子は互いに略λ／２（但し、λ
   は多極磁極体の略一磁極の幅）磁極幅の間隔離れた位置
   に略λ／４磁極幅に渡って磁気抵抗効果を有する複数の
   導体群によって構成されてた第１及び第２の磁気抵抗素
   子エレメント群を備えていること。 （２）上記各相の磁気抵抗素子の第１と第２の磁気抵抗
   素子エレメント群の一端と他端との略中点に端子を設け
   て各相用の磁気エンコーダ信号用端子若しくは電源端子
   として用いていること。 （３）上記第１及び第２の磁気抵抗素子エレメント群か
   らなる第１の相の磁気抵抗素子を設けていること。 （４）第１の相の磁気抵抗素子から上記多極磁極体の移
   動方向に沿って略λ／４磁極幅位相がずれた位置に第２
   の相の磁気抵抗素子を設けていること。 （５）上記第１の相の磁気抵抗素子から上記多極着磁体
   の移動方向に沿って略（λ＋λ／８）磁極幅位相がずれ
   た位置に第３の相の磁気抵抗素子を設けていること。 （６）第３の相の磁気抵抗素子から上記多極磁極体の移
   動方向に沿って略λ／４磁極幅位相がずれた位置に第４
   の磁気抵抗素子を設けていること。