JPH09318388A - ロータリーエンコーダ - Google Patents
ロータリーエンコーダInfo
- Publication number
- JPH09318388A JPH09318388A JP17274996A JP17274996A JPH09318388A JP H09318388 A JPH09318388 A JP H09318388A JP 17274996 A JP17274996 A JP 17274996A JP 17274996 A JP17274996 A JP 17274996A JP H09318388 A JPH09318388 A JP H09318388A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bit pattern
- sensor
- resolution
- rotary encoder
- magneto
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 安価で、かつ超高分解能を実現するロータリ
ーエンコーダを提供する。 【構成】 磁気記録パターンを円周部に記録してある円
盤に磁気インピーダンス素子よりなるＭＩセンサーを近
づけ微小漏れ磁界を読みとり回転角の情報となす構成で
ある。ＭＩセンサーは従来使用されていた磁気抵抗効果
素子やホール素子より２桁から３桁磁気感度が良いため
ロータリエンコーダと組み合わせることにより従来では
実現できなかった超高分解能が得られる。
ーエンコーダを提供する。 【構成】 磁気記録パターンを円周部に記録してある円
盤に磁気インピーダンス素子よりなるＭＩセンサーを近
づけ微小漏れ磁界を読みとり回転角の情報となす構成で
ある。ＭＩセンサーは従来使用されていた磁気抵抗効果
素子やホール素子より２桁から３桁磁気感度が良いため
ロータリエンコーダと組み合わせることにより従来では
実現できなかった超高分解能が得られる。
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］この発明は、回転角を検出するロ
ータリーエンコーダに関するものである。
ータリーエンコーダに関するものである。
［従来の技術］従来、回転角を検出するロータリーエン
コーダの角度検出方式には光学式と磁気式があった。前
者は、回転軸と連動する透明ガラスの円盤上に細いパタ
ーンを印刷し、そのパターンがいくつ光センサー部を通
過したかによって回転角を検出していた。後者も回転軸
と連動するアルミ叉はこれに類する材質の円盤上に磁気
記録可能な磁性膜を塗布、メッキ叉はスパッター等で形
成しそこにビットパターンを記録しホール素子や磁気抵
抗効果素子でビット通過数をカウントし回転角を検出し
ていた。
コーダの角度検出方式には光学式と磁気式があった。前
者は、回転軸と連動する透明ガラスの円盤上に細いパタ
ーンを印刷し、そのパターンがいくつ光センサー部を通
過したかによって回転角を検出していた。後者も回転軸
と連動するアルミ叉はこれに類する材質の円盤上に磁気
記録可能な磁性膜を塗布、メッキ叉はスパッター等で形
成しそこにビットパターンを記録しホール素子や磁気抵
抗効果素子でビット通過数をカウントし回転角を検出し
ていた。
［発明が解決しようとする課題］しかしながら、光学式
のロータリーエンコーダは、パターン印刷の分解能が数
十ミクロンでこれ以上細くすると光の回折現象で隣同士
のパターンの識別ができなくなってしまう。分解能を上
げようとした場合は、円盤の径を大きくしその円周上に
パターンを印刷すればよいが全体の形状が大きくなって
しまうという問題があった。また、一般に光学式の場合
は変調した光を発光ダイオードやレーザーダイオードで
発光し反射光叉は透過光をフォトダイオード叉はフォト
トランジスターで受ける構成になっているため、高価で
機械的な衝撃に非常に弱いという欠点があった。これら
のため今までは、高分解能で、軽量、高耐衝撃且つ安価
なものはできなかった。一方、従来の磁気式ロータリー
エンコーダは、比較的小型で安価なものは実現してい
た。また、円盤とヘッドセンサーという簡単な構成のた
め高耐衝撃性が特徴であった。しかしながら、分解能を
上げていった場合は、ビットパターンの高密度記録のた
め、磁性膜表面における漏れ磁束が減少してしまい、磁
気センサーとして使用しているホール素子や磁気抵抗効
果素子の磁気感度が限界にきているため、これ以上の高
分解能化は不可能とされていた。この発明は、上述した
従来の問題点に着目してなされたもので、高耐衝撃性を
もったロータリーエンコーダを安価に供給でき且つ超高
分解能を実現することを目的としたものである。
のロータリーエンコーダは、パターン印刷の分解能が数
十ミクロンでこれ以上細くすると光の回折現象で隣同士
のパターンの識別ができなくなってしまう。分解能を上
げようとした場合は、円盤の径を大きくしその円周上に
パターンを印刷すればよいが全体の形状が大きくなって
しまうという問題があった。また、一般に光学式の場合
は変調した光を発光ダイオードやレーザーダイオードで
発光し反射光叉は透過光をフォトダイオード叉はフォト
トランジスターで受ける構成になっているため、高価で
機械的な衝撃に非常に弱いという欠点があった。これら
のため今までは、高分解能で、軽量、高耐衝撃且つ安価
なものはできなかった。一方、従来の磁気式ロータリー
エンコーダは、比較的小型で安価なものは実現してい
た。また、円盤とヘッドセンサーという簡単な構成のた
め高耐衝撃性が特徴であった。しかしながら、分解能を
上げていった場合は、ビットパターンの高密度記録のた
め、磁性膜表面における漏れ磁束が減少してしまい、磁
気センサーとして使用しているホール素子や磁気抵抗効
果素子の磁気感度が限界にきているため、これ以上の高
分解能化は不可能とされていた。この発明は、上述した
従来の問題点に着目してなされたもので、高耐衝撃性を
もったロータリーエンコーダを安価に供給でき且つ超高
分解能を実現することを目的としたものである。
［課題を解決するための手段］上記目的を達成するた
め、この発明では、回転角を検出する手段として磁気感
度がホール素子や磁気抵抗効果素子より３桁から６桁高
いＭＩセンサーを用い、高密度記録されたビットパター
ンを読みとることを手段としている。
め、この発明では、回転角を検出する手段として磁気感
度がホール素子や磁気抵抗効果素子より３桁から６桁高
いＭＩセンサーを用い、高密度記録されたビットパター
ンを読みとることを手段としている。
［作用］かかる構成において、磁気感度の極めて高いＭ
Ｉセンサーを用いることにより従来の素子では読みとり
不可能であった従来比２桁以上の高密度記録が読みとり
可能になった。また、従来の素子では、感度不足からく
るビット間の波形の歪がＭＩセンサーでは、正弦波出力
が得られるので、その出力を多分割し角度の情報となす
事も可能となった。部品構成は、従来の磁気式ロータリ
ーエンコーダーと同じなので耐衝撃性も十分確保されて
いる。
Ｉセンサーを用いることにより従来の素子では読みとり
不可能であった従来比２桁以上の高密度記録が読みとり
可能になった。また、従来の素子では、感度不足からく
るビット間の波形の歪がＭＩセンサーでは、正弦波出力
が得られるので、その出力を多分割し角度の情報となす
事も可能となった。部品構成は、従来の磁気式ロータリ
ーエンコーダーと同じなので耐衝撃性も十分確保されて
いる。
［実施例］図１は、この発明の第１実施例を示すもので
ある。この実施例では、円盤１の外周部２に予めビット
パターンを記録しておきそこへＭＩセンサー３を近づけ
漏れ磁束を検出する。円盤は、回転軸４と固定されてい
るので、回転軸４に被測定回転物を連結し回転させるこ
とによりビットパターンに応じた出力がＭＩセンサー３
より得られる。ビットパターンの線記録密度は、この実
施例では１０［μｍ］である。図２には、このビットパ
ターン５に応じたＭＩセンサー３の出力例を示す。きれ
いな正弦波になっていることがわかる。これに対し図３
は、従来タイプのセンサーであるホール素子を使用した
場合におけるビットパターン出力例を示す。磁界感度が
不足のため、本来正弦波出力が得られるパターンがノイ
ズ的になっている。このノイズ的な波形でも、Ｎ極、Ｓ
極による反転は起こっているのでビット数を数える分に
は十分といえる。しかし、これ以上ビットの記録密度が
上がった場合は読みとり不可能になる。これに対しＭＩ
センサーの感度は、まだかなり余裕がある。図３のよう
なノイズ的な出力信号となるには、線記録密度で従来比
約８０倍、線記録密度で約０．１２［μｍ］であった。
ＭＩセンサーの優位性がはっきりとあることがわかる。
また、従来と同じ記録ピッチであっても出力信号がきれ
いな正弦波であることからレベルによる分割をする事が
できる。これは、コンパレータによりそれぞれの信号レ
ベルでパルスを出力する方法である。この実施例の組み
合わせで１００分割まで再現性良くデータを得られた。
従って、従来ノイズ的で不可能であった多分割方式が適
用できることにより２桁高い分解能を実現できた。第２
の実施例としてＭＩセンサーに使用される軟磁性薄膜と
してＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＮ
ｉ、Ｆｅの組成の薄膜を使用しＭＩセンサーを構成し
た。この薄膜の代表的なパターンを図４に示す。その使
用結果ＭＩセンサーとして磁界感度が十分なものや、不
足なものが判明した。その結果を表１に示す。
ある。この実施例では、円盤１の外周部２に予めビット
パターンを記録しておきそこへＭＩセンサー３を近づけ
漏れ磁束を検出する。円盤は、回転軸４と固定されてい
るので、回転軸４に被測定回転物を連結し回転させるこ
とによりビットパターンに応じた出力がＭＩセンサー３
より得られる。ビットパターンの線記録密度は、この実
施例では１０［μｍ］である。図２には、このビットパ
ターン５に応じたＭＩセンサー３の出力例を示す。きれ
いな正弦波になっていることがわかる。これに対し図３
は、従来タイプのセンサーであるホール素子を使用した
場合におけるビットパターン出力例を示す。磁界感度が
不足のため、本来正弦波出力が得られるパターンがノイ
ズ的になっている。このノイズ的な波形でも、Ｎ極、Ｓ
極による反転は起こっているのでビット数を数える分に
は十分といえる。しかし、これ以上ビットの記録密度が
上がった場合は読みとり不可能になる。これに対しＭＩ
センサーの感度は、まだかなり余裕がある。図３のよう
なノイズ的な出力信号となるには、線記録密度で従来比
約８０倍、線記録密度で約０．１２［μｍ］であった。
ＭＩセンサーの優位性がはっきりとあることがわかる。
また、従来と同じ記録ピッチであっても出力信号がきれ
いな正弦波であることからレベルによる分割をする事が
できる。これは、コンパレータによりそれぞれの信号レ
ベルでパルスを出力する方法である。この実施例の組み
合わせで１００分割まで再現性良くデータを得られた。
従って、従来ノイズ的で不可能であった多分割方式が適
用できることにより２桁高い分解能を実現できた。第２
の実施例としてＭＩセンサーに使用される軟磁性薄膜と
してＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＮ
ｉ、Ｆｅの組成の薄膜を使用しＭＩセンサーを構成し
た。この薄膜の代表的なパターンを図４に示す。その使
用結果ＭＩセンサーとして磁界感度が十分なものや、不
足なものが判明した。その結果を表１に示す。
この表より純ＦｅやＦｅＣｏがＭＩセンサーに不向きな
材料であることがわかる。これに対しＣｏＺｒＮｂ、Ｆ
ｅＡｌＳｉ、ＦｅＮｉが最適であることがわかる。これ
は、これらの材料を薄膜化したときに高い透磁率が得ら
れるためである。叉ＦｅＳｉは前者ほどの高い透磁率は
得られないがＭＩセンサーにした時に比較的高い磁界感
度が得られた。
材料であることがわかる。これに対しＣｏＺｒＮｂ、Ｆ
ｅＡｌＳｉ、ＦｅＮｉが最適であることがわかる。これ
は、これらの材料を薄膜化したときに高い透磁率が得ら
れるためである。叉ＦｅＳｉは前者ほどの高い透磁率は
得られないがＭＩセンサーにした時に比較的高い磁界感
度が得られた。
［発明の効果］以上のように、この発明によれば、磁界
感度が従来の磁気抵抗効果素子やホール素子より２桁か
ら３桁高いＭＩセンサーでロータリーエンコーダを構成
すると安価で且つ超高分解能が得られる。
感度が従来の磁気抵抗効果素子やホール素子より２桁か
ら３桁高いＭＩセンサーでロータリーエンコーダを構成
すると安価で且つ超高分解能が得られる。
【図１】この発明の第１実施例を示す図である。
【図２】第１実施例におけるセンサーの出力波形を示す
図である。
図である。
【図３】従来型センサーの出力波形を示す図である。
【図４】薄膜ＭＩセンサーのパターンの代表例
【表１】 この発明の第２実施例を示す表である。
１ 円盤 ２ 外周部 ３ ＭＩセンサー ４ 回転軸 ５ ビットパターン
Claims (3)
- 【請求項１】 回転角を検出することを目的としたロー
タリーエンコーダの回転角検出手段に磁気インピーダン
ス効果素子（以下ＭＩセンサーと記す）を用いたことを
特徴とするロータリーエンコーダ。 - 【請求項２】 前記ロータリーエンコーダの回転角検出
手段に用いたＭＩセンサーに軟磁性薄膜を用いたことを
特徴とする請求項１記載のロータリーエンコーダ。 - 【請求項３】 前記ＭＩセンサーの軟磁性薄膜にＣｏＺ
ｒＮｂ、Ｆｅｓｉ、ＦｅＡｌＳｉ叉はＦｅＮｉ組成の薄
膜を使用したことを特徴とする請求項１記載のロータリ
ーエンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17274996A JPH09318388A (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | ロータリーエンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17274996A JPH09318388A (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | ロータリーエンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09318388A true JPH09318388A (ja) | 1997-12-12 |
Family
ID=15947618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17274996A Pending JPH09318388A (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | ロータリーエンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09318388A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7582489B2 (en) | 2002-11-21 | 2009-09-01 | Denso Corporation | Method for manufacturing magnetic sensor apparatus |
| CN108204785A (zh) * | 2016-12-20 | 2018-06-26 | 英飞凌科技股份有限公司 | 磁性角度传感器设备和操作方法 |
| CN109838749A (zh) * | 2018-07-24 | 2019-06-04 | 华域视觉科技(上海)有限公司 | 一种矩阵式大灯及其矩阵式照亮功能的实现方法 |
-
1996
- 1996-05-28 JP JP17274996A patent/JPH09318388A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7582489B2 (en) | 2002-11-21 | 2009-09-01 | Denso Corporation | Method for manufacturing magnetic sensor apparatus |
| CN108204785A (zh) * | 2016-12-20 | 2018-06-26 | 英飞凌科技股份有限公司 | 磁性角度传感器设备和操作方法 |
| CN108204785B (zh) * | 2016-12-20 | 2021-07-30 | 英飞凌科技股份有限公司 | 磁性角度传感器设备和操作方法 |
| CN109838749A (zh) * | 2018-07-24 | 2019-06-04 | 华域视觉科技(上海)有限公司 | 一种矩阵式大灯及其矩阵式照亮功能的实现方法 |
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