JPH04166716A

JPH04166716A - 位置検出装置

Info

Publication number: JPH04166716A
Application number: JP29337790A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Wakamatsu; 若松　誠一
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-10-30
Filing date: 1990-10-30
Publication date: 1992-06-12

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」この発明は、例えば回転体のような移動体の回転角、回
転速度等を検出する、位置検出装置に関する。

「従来の技術」回転体の速度とその基準位置の通過を測定する位置検出
装置としては、例えば、特開昭６０−１９６６１９号公
報に開示されているものが知られている。この位置検出
装置は、回転体の周面に磁気記録部を有する磁気ドラム
と、磁気抵抗効果を利用して磁界の変化を電気信号に変
換する磁気センサとを有している。磁気記録部は、多数
の連続信号を記録したエンコーダの部分を形成するエン
コーダトラックと、１回転に複数個の基準信号を発生す
るように、複数個の基準信号を記録した部分を構成する
、前記エンコーダトラックに隣接した基準信号トラック
とによって形成されている。

一方、磁気センサは、前記エンコーダトラックおよび基
準信号トラックの各々の磁気信号を検出する、エンコー
ダ用磁気抵抗素子および基準信号用磁気抵抗素子によっ
て構成されている。

「発明が解決しようとする課題」この様に、従来の位置検出装置では、エンコーダ信号お
よび基準信号を得るには、２つの独立の磁気記録トラッ
クに、それぞれエンコーダ信号および基準信号を記録す
ると共に、それぞれのトラックからの磁気信号を検出す
るための磁気センサにも、それぞれのトラック用の磁気
抵抗素子が必要とされる。従って、位置検出装置の小型
化に適しておらず、また部材費の上昇が生じるという問
題がある。

この発明は、基準信号用のトラック等を不要にすること
により、小型でコストの低い位置検出装置を提供するこ
とを目的とする。

「課題を解決するための手段、作用」前記課題を解決するために、本発明の位置検出装置は、
移動体の移動面に記録波長λで多極着磁された磁気記録
部と、この磁気記録部に対向して配置され、前記移動体
の移動に伴って発生する磁界の周期的な変化を電気信号
に変換して移動体の位置の情報を検出するための磁気抵
抗素子を具備する磁気センサとを有する位置検出装置に
おいて、前記磁気記録部は、前記磁気センサによって連
続信号および基準信号が検出可能な異なる着磁強度の領
域を有する単一のトラックであることを特徴としている
。

「実施例」以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて具体的に
説明する。

第１図は、本発明による超小型の位置検出装置を回転体
に用いた一例を示す図である。円筒状の回転軸１は、１
対の転がり軸受２ａ、２ｂにより、回転自在となってい
る。これらの転がり軸受２ａ。

２ｂの間に位置する回転軸１の周面には、その回転方向
に極性を反転させて、多極着磁された磁気記録部３が設
けられている。そして、回転軸１の回転に伴って発生す
る磁界の周期的な変化を電気信号に変換する磁気センサ
４が、この磁気記録部３に対向して所定のギャップ長を
おいて配置されている。この磁気センサ４の出力信号は
、フレキシブル基板５を介して外部の電気回路へ接続さ
れている。

磁気センサ４は、第２図に示すように、強磁性体磁気抵
抗素子４１ａ、４１ｃ　（以下、磁気抵抗素子と略称す
る）および端子部９ａ〜９０等を、ガラス基板４２上に
蒸着などにより被着して構成されている。磁気抵抗素子
４１ａ、４１ｃは、これらの一端側に接続されたそれぞ
れの端子部９ａ。

９ｂを介して定電流源７ｃ、７ａに接続されている。そ
して、これらの磁気抵抗素子４１ａ。

４１ｃの他端側は、共通の端子部９ｃを介して接地され
ている。前記端子９ａは差動増幅器８の反転入力端子へ
、また、端子９ｂは差動増幅器８の非反転入力端子へそ
れぞれ接続されている。この結果、差動増幅器８からは
、磁気抵抗素子４１ａと磁気抵抗素子４１ｃとの差動信
号Ｅｓが検出される。ここで、磁気抵抗素子４１ａは、
磁気記録部３からの磁気信号を検出するための信号検出
用磁気抵抗素子であり、回転軸ｌの回転方向に対して直
角に配設されている。磁気抵抗素子４１ｃは、信号検出
用磁気抵抗素子４１ａの温度による電気変換信号のドリ
フトを除去するための補償用磁気抵抗素子であり、着磁
による磁界が作用しない部分に設けられている。

次に、磁気記録部３の着磁の方法を第３図に示す。この
図は、着磁の方法を模式的に示したものである。着磁ヘ
ッド９は、磁気ギャップ９２を有したヨークと、このヨ
ーク９３に巻回された巻線９１とから構成されており、
巻線９１には、着磁回路１０によって着磁電流ｌが供給
される。着磁電流１によって発生した磁束はヨーク９３
の中を通過し、磁気ギャップ９２から漏洩磁界１１とし
て外部に漏洩する。着磁ヘッド９と磁気記録部３とは接
近または密着して配置されており、磁気ヘッド９に対し
、磁気ドラムの回転により磁気記録部３を移動させなか
ら着磁電流ｉの極性および強度を変えることにより、記
録波長λの磁気記録パターン３１が得られる。

第４図に着磁電流１と着磁パターンの関係を示す。着磁
電流り、、ｌｂを適切な値に設定することにより、着磁
電流１１に対応して磁気記録部３には、着磁強度（磁化
の大きさ）かＭａ、Ｍｂの着磁パターン３１が得られる
（実際の着磁パターン３１は、反磁界の影響でなまった
波形である疑似サイン波形になるが、第４図では模式図
として矩形波形で表しである）。

上記構成において、回転軸１を回転させると、回転軸に
設けられた磁気記録部３における着磁パターン３１に応
じて、磁気抵抗素子４１ａを通過する磁界が変化する。

その結果、磁気抵抗素子４１ａの電気抵抗の値は、第５
図に示した磁界−抵抗変化率の関係にしたがって変化す
る。第２図に示したように、磁気抵抗素子４１ａには、
定電流源７ａから定電流が供給されているので、磁気抵
抗素子４１ａは、第６Ａ図に示す着磁パターン３］の磁
界変化に応して、第６Ｂ図に示すような電圧波形１２を
出力する。従って、この出力電圧のゼロクロス点を検出
してパルス波形に変換すれば、第６Ｃ図に示すインクリ
メント信号１３が得られる。この場合、第６Ｂ図に示す
ようなしきい値電圧Ｖ　＋ｈｌでパルス波形に変換すれ
ば、第６Ｄ図に示すパルス波形１４が得られる。このパ
ルス波形１４を適当な時定数をもった積分器に通すこと
により、第６Ｅ図に示すのこぎり波１５が得られる。こ
れをさらに、しきい値電圧Ｖ１，２のコンパレータ回路
およびシングルショット回路に通すことにより、第６Ｆ
図に示す波形１６か得られる。

以上の構成により、次に示すエンコーダ信号が得られる
。

■波形１３を用いれば、連続的なインクリメント信号が
得られる。

■波形１６を用いれば、基準信号（あるいは原点信号）
が得られる。

以上の実施例に示した位置検出装置では、１本のトラッ
クからなる磁気記録部の着磁強度を部分的に変化させる
ことにより、１本の磁気抵抗素子を用いて連続的なイン
クリメンタル信号と基準信号を同時に得ることかできる
。この結果、磁気ドラム、磁気センサの小型化が容易と
なる。

また、前述した磁気抵抗素子４１ｃには、着磁パターン
による磁界変化は及ばないが、この磁気抵抗素子４１ｃ
からは周囲の温度変化による抵抗変化が検出できる。こ
れらによる抵抗変化は、磁気抵抗素子４１ａにおいても
同様に含まれている。

従って、差動増幅器８て、磁気抵抗素子４１ｃおよび磁
気抵抗素子４１ａの出力電圧の差動をとることにより、
温度変化に影響されることなく磁気記録部３からの磁界
の変化を電圧変化として検出することができる。この結
果、温度変化による回転角検出誤差を極めて小さくする
ことができる。

第７Ａ図乃至第７Ｅ図は、第３図に示した着磁ヘッド９
によって着磁パターンを換えた実施例を示す図である。

この実施例では、まず第７Ａ図に示す波形５１の電流を
着磁ヘッド９に流し、磁気記録部３を着磁する。次に、
第７Ｂ図に示すように、波形５１の周波数の例えば１０
０倍の周波数の波形５２の電流を着磁ヘッド９に流し、
すでに波形５１か着磁されている部分を交流消去する。

この結果、磁気記録部の青磁強度（残留磁界の強さＭ）
は、第７Ｃ図に示すようになる。ここて波形５４の部分
は、先に交流消去した部分であり、第７Ｃ図に示す波形
は、波形５１の波形５２により消去されきれずに残った
消去残り成分と波形５２の記録による成分である。ここ
で、上記波形５２により磁気記録部が磁化された部分の
波長をλ１３、信号検出用磁気抵抗素子のストライブ幅
をＤとしたとき、λ、、−Ｄ／Ｎ　（Ｎ−１，２，３・
・・）かつλ５ｏ＜λ／３の関係となるように交流消去
の周波数を設定して消去する。すると、永久磁石などに
より直流バイアス磁界を磁気抵抗素子に印加し、第８図
に示すように動作点をシフトし、信号磁界に対する磁気
抵抗素子の抵抗変化をほぼリニアとした磁気センサから
の出力電圧は、第７Ｄ図に示す波形５５となり、波形５
２の記録成分の影響を受けない。

この波形５２に対して、先の実施例に述べた方法と同じ
方法で処理することにより、第７Ｅ図に示す波形５６の
インクリメンタル信号および波形５７の基準信号を得る
ことかできる。波形５６のドユーティ比は、しきい値電
圧Ｖ　（ｋ２でコンパレートしているため５０％からず
れているが、■５，２とＶ　ｌｂ　３の２つをしきい値
電圧としたウィンドウ型コンパレータを用いることによ
り、デユーティ比を５０％に近付けることができる。

「発明の効果」この様に、本発明の位置検出装置における磁気記録部は
、磁気センサによって連続信号および基準信号が検出可
能な異なる着磁強度の領域を有する単一のトラックであ
ることを特徴としている。

従って、従来の複数のトラックで、それぞれの信号を検
出していた位置検出装置に比べ、小型化することができ
、また部材費を安くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る位置検出装置の全体の構成を示
す斜視図、第２図は、第１図における位置検出装置の磁
気センサの構成を示す平面図、第３図は、磁気記録部に
石ｄを施す着磁ヘッドの構成を示す図、第４図は、第３
図における着磁ヘッドによって、着磁を施した着磁電流
と着磁パターンの関係を示す図、第５図は、磁界強度と
磁気抵抗との関係を示す図、第６Ａ図乃至第６Ｆ図は、
本発明の位置検出装置によって、連続的なインクリメン
ト信号および基準信号を得るための第１の実施例のパル
ス波形を示す図、第７Ａ図乃至第７Ｅ図は、本発明の位
置検出装置によって、連続的なインクリメント信号およ
び基準信号を得るための第２の実施例のパルス波形を示
す図、そして第８図は、第２の実施例において、磁気セ
ンサの磁気抵抗素子に直流バイアス磁界を印加した状態
を示す図である。３・・磁気記録部、４・・磁気センサ、９・・着磁ヘッ
ド、１０・・着磁回路、９２・・磁気ギャップ。田願人代理人　弁理士　坪　井　　４第１図＋Ｖ第　２　図１１漕蕪磁界９２屓呟ヲじＶ゛ヤツフ１０ｉ屋何路第３図Ｓ第４図Ｒ（抵抗値）第５図第６Ｃｒｌｌ／１４

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　移動体の移動面に記録波長λで多極着磁された
磁気記録部と、この磁気記録部に対向して配置され、前
記移動体の移動に伴って発生する磁界の周期的な変化を
電気信号に変換して移動体の位置の情報を検出するため
の磁気抵抗素子を具備する磁気センサとを有する位置検
出装置において、前記磁気記録部は、前記磁気センサに
よって連続信号および基準信号が検出可能な異なる着磁
強度の領域を有する単一のトラックであることを特徴と
する位置検出装置。
（２）　前記磁気記録部の異なる着磁強度の領域は、着
磁領域を交流磁界消去して得られることを特徴とする請
求項１に記載の位置検出装置。
（３）　前記磁気センサは、この磁気抵抗素子に直流バ
イアス磁界を印加するための手段を有していることを特
徴とする請求項１または２に記載の位置検出装置。