JPH10221004A - Displacement measuring device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize absolute position measuring by a simple constitution. SOLUTION: Magnetic poles 12 are disposed at positions at four-piece intervals of first positions 14 except for a second position 16 with regard to the first positions 14 arranged at constant intervals λ in the length direction of a scale 10. Four magnetoresistance elements 20-1 to 20-4 are disposed on sensor heads 18 opposed to the scale 10 at the intervals λ. Bridge circuits are assembled by the two magnetoresistance elements at the intervals 2λ. When the scale 10 and the sensor heads 18 are mutually moved, the output of the bridge circuits has waveform with the component of wavelength of 4λ, and the relative position of the scale 10 and the sensor head 18 is calculated on the basis of the component of a 1/4 harmonic wave, thereby measuring of the absolute position is enabled between 4λs.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スケールと相対移
動するセンサ素子によってスケールに記録された位置情
報を読み取り、相対移動量または相対位置を検出する変
位測定器に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a displacement measuring device which reads position information recorded on a scale by a sensor element which moves relatively to the scale, and detects a relative movement amount or a relative position.

【０００２】[0002]

【従来の技術】一定の周期で位置に関する情報が記録さ
れているスケールに対し、このスケールと相対移動し、
記録されている位置情報を読み取るセンサ素子を備える
センサヘッドによって、センサヘッドとスケールの相対
移動量算出する変位測定器が知られている。たとえば、
スケール上に間隔λで磁極を配置し、この磁極により形
成される磁束密度を磁気抵抗素子により検出する磁気式
エンコーダなどがこれにあたる。このような一定の周期
で位置情報が記載されたスケールを用いる場合、１周期
内の位置を測定することは可能であるが、複数の周期に
わたる移動量または位置の検出に関しては検出される信
号の繰り返し回数を積算する必要がある。このような複
数周期にわたる位置の測定において、信号の繰り返し回
数を積算せずに直接スケール上の位置、すなわち絶対位
置を算出する方法および装置が考案されている。たとえ
ば、特開昭６４−７９６１９号公報には、連続するｎビ
ットのコードが、変位計測器の全長にわたって同一のも
のがないようにコードパターンが作成されたトラックを
利用して絶対位置を計測する装置が開示されている。そ
して、ビット長以下の位置測定には、別個のトラックを
用いている。また、他の例としては、異なる周期で位置
情報が記録された複数のスケールを用い、二つのスケー
ルの位相差により絶対位置を測定する装置が知られてい
る。この装置の場合、異なる周期の最小公倍数に相当す
る長さにわたって絶対位置を測定することができる。2. Description of the Related Art With respect to a scale on which information on a position is recorded at a fixed period, the scale moves relative to this scale,
2. Description of the Related Art A displacement measuring device that calculates a relative movement amount between a sensor head and a scale by using a sensor head having a sensor element that reads recorded position information is known. For example,
A magnetic encoder or the like in which magnetic poles are arranged at intervals of λ on a scale and a magnetic flux density formed by the magnetic poles is detected by a magnetoresistive element corresponds to this. When using a scale on which position information is described in such a fixed cycle, it is possible to measure the position within one cycle, but regarding the detection of the amount of movement or the position over a plurality of cycles, It is necessary to accumulate the number of repetitions. In such a position measurement over a plurality of cycles, a method and apparatus have been devised for directly calculating the position on the scale, that is, the absolute position, without integrating the number of signal repetitions. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-79619 discloses that an absolute position is measured using a track in which a code pattern is created so that consecutive n-bit codes are not identical over the entire length of a displacement measuring instrument. An apparatus is disclosed. Separate tracks are used for position measurement of the bit length or less. As another example, there is known an apparatus that uses a plurality of scales in which position information is recorded at different periods and measures an absolute position based on a phase difference between the two scales. With this device, the absolute position can be measured over a length corresponding to the least common multiple of different periods.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前述の公報に記載され
た装置によれば、絶対位置の測定精度は、コードを形成
するビットを記載をした間隔程度であり、精度を高める
ことができないという問題があった。また、このビット
記載間隔以下の精度が必要となるときは、公報記載の装
置のように別個のスケールを設ける必要があり、装置が
大型化するという問題が生じる。According to the apparatus described in the above-mentioned publication, the measurement accuracy of the absolute position is about the interval in which the bits forming the code are described, and the accuracy cannot be increased. was there. Further, when accuracy smaller than the bit writing interval is required, it is necessary to provide a separate scale as in the device described in the official gazette, which causes a problem that the device becomes large.

【０００４】また、周期の異なる複数のスケールの位相
差に基づき絶対位置の測定をする装置の場合は、前記位
相差の精密な検出が必要となるが、広範囲にわたって精
度を確保することが困難であるという問題があった。ま
た、精度を向上させるために、周期の短いスケールを設
けることも可能であるが、前述の場合と同様、装置が大
型化するという問題が生じる。In the case of an apparatus for measuring an absolute position based on a phase difference between a plurality of scales having different periods, precise detection of the phase difference is required, but it is difficult to secure accuracy over a wide range. There was a problem. It is also possible to provide a scale with a short cycle in order to improve the accuracy. However, as in the case described above, there is a problem that the apparatus becomes large.

【０００５】本発明は前述の問題点を解決するためにな
されたものであり、高精度で、かつ広範囲な絶対位置検
出を簡易な構成で達成することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has as its object to achieve high-precision and wide-range absolute position detection with a simple configuration.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明にかかる第１の変位測定器は、位置情報源
が長さ方向に所定の間隔で配列されたスケールと、前記
位置情報源からの情報を検出するセンサと、前記センサ
により検出された情報に基づき当該センサのスケールに
対する位置を算出する演算部とを有する変位測定器であ
って、前記位置情報源は、ｎが３以上の整数としたとき
に、等間隔λで配列される第１位置から前記第１位置の
うちｎλ間隔ごとの位置である第２位置を除いた配列位
置に配置され、前記センサは、前記間隔λで配列される
ｎ個のセンサ素子を含み、前記演算部は、前記第２位置
に対向する前記ｎ個のうちの一つのセンサ素子を特定す
ることにより、間隔ｎλの間のセンサとスケールに対す
る絶対位置を算出するものである。In order to achieve the above-mentioned object, a first displacement measuring instrument according to the present invention comprises: a scale on which position information sources are arranged at predetermined intervals in a longitudinal direction; A displacement measuring device comprising: a sensor for detecting information from an information source; and a calculation unit for calculating a position of the sensor with respect to a scale based on the information detected by the sensor. When the above integers are set, the sensor is arranged at an arrangement position excluding the second position, which is a position at every nλ interval, from the first position arranged at equal intervals λ. The arithmetic unit includes n sensor elements arranged in [lambda], and the calculation unit specifies one of the n sensor elements facing the second position, thereby determining a sensor and a scale between the intervals n [lambda]. Calculate absolute position It is intended.

【０００７】この構成によれば、第１位置の間隔λに対
しｎ倍の長さにわたって、スケールに対するセンサの位
置を、センサ出力の周期を数えることなく検出すること
ができる。このようにセンサ出力の周期を数えることな
く検出される位置を本願においては絶対位置とよぶ。With this configuration, the position of the sensor with respect to the scale can be detected without counting the period of the sensor output over a length n times the interval λ between the first positions. The position detected without counting the period of the sensor output in this manner is called an absolute position in the present application.

【０００８】また、前記のスケールとセンサの組を２組
有し、第１の組においては前記ｎはｎ₁ であり、第２の
組においては前記ｎはｎ₁ と異なるｎ₂ であり、ｎ₁ と
ｎ₂の最小公倍数Ｍで定義される間隔Ｍλの間の絶対位
置を検出する変位測定器とすることも可能である。[0008] Further, there are two sets of the scale and the sensor, wherein n is n ₁ in the _first set, and n is n ₂ different from n ₁ in the second set, It is also possible to use a displacement measuring device for detecting an absolute position between an interval Mλ defined by the least common multiple M of n ₁ and n ₂ .

【０００９】また、本発明にかかる第２の変位測定器
は、位置情報源が長さ方向に所定の間隔で配列されたス
ケールと、前記位置情報源からの情報を検出するセンサ
と、前記センサにより検出された情報に基づき当該セン
サのスケールに対する位置を算出する演算部とを有する
変位測定器であって、前記位置情報源は、ｎが３以上の
整数としたときに、等間隔λで配列される第１位置から
前記第１位置のうちｎλ間隔ごとの位置である第２位置
を除いた配列位置に配置され、前記スケールは、位置情
報源の前記の配置によって前記第２位置の間隔を波長ｎ
λとする１／ｎ調波成分を有する位置情報を有し、前記
センサは、前記１／ｎ調波成分を有する位置情報を検出
し、前記演算部は検出された位置情報に基づき、間隔ｎ
λの間のセンサのスケールに対する絶対位置を算出する
ものである。Further, the second displacement measuring device according to the present invention comprises: a scale having position information sources arranged at predetermined intervals in a length direction; a sensor for detecting information from the position information source; And a calculating unit for calculating the position of the sensor with respect to the scale based on the information detected by the sensor, wherein the position information sources are arranged at regular intervals λ when n is an integer of 3 or more. The first position is arranged at an arrangement position excluding the second position, which is a position at every nλ interval, of the first position, and the scale adjusts the distance between the second positions according to the arrangement of the position information source. Wavelength n
has position information having a 1 / n harmonic component as λ, the sensor detects the position information having the 1 / n harmonic component, and the arithmetic unit detects an interval n based on the detected position information.
The absolute position of the sensor with respect to the scale during λ is calculated.

【００１０】この構成によれば、１／ｎ調波成分に基づ
き、間隔ｎλにわたる絶対位置の検出が可能となる。According to this configuration, it is possible to detect the absolute position over the interval nλ based on the 1 / n harmonic component.

【００１１】さらに、前記本発明にかかる第２の変位測
定器においては、前記スケールは、前記位置情報源とし
て磁極を有し、前記整数ｎは偶数であり、前記センサ
は、前記スケールの長さ方向に（ｎλ／２）間隔で配置
された２個の磁気抵抗素子により形成される複数の磁気
抵抗ブリッジを有し、これらの磁気抵抗ブリッジは前記
スケールの長さ方向に（ｎλ／２）を除くｎλ未満の間
隔で配置され、前記演算部は、前記複数の磁気抵抗ブリ
ッジの出力に基づき、センサのスケールに対する絶対位
置を算出するものとすることができる。Further, in the second displacement measuring instrument according to the present invention, the scale has a magnetic pole as the position information source, the integer n is an even number, and the sensor has a length of the scale. A plurality of magnetoresistive bridges formed by two magnetoresistive elements arranged at intervals of (nλ / 2) in the direction, and these magnetoresistive bridges have (nλ / 2) in the length direction of the scale. The arithmetic unit may be arranged at an interval of less than nλ, excluding the sensor, and calculate the absolute position of the sensor with respect to the scale based on the outputs of the plurality of magnetoresistive bridges.

【００１２】さらに、前記本発明にかかる第３の変位測
定器は、磁極が長さ方向に所定の間隔で配列されたスケ
ールと、前記磁極により形成される磁界を検出する磁気
抵抗素子を有するセンサと、前記センサにより検出され
た磁界に基づき当該センサのスケールに対する位置を算
出する演算部とを有する変位測定器であって、前記磁極
は、ｎが４以上の偶数としたときに、等間隔λで配列さ
れる第１位置から前記第１位置のうちｎλ間隔ごとの位
置である第２位置を除いた配列位置に配置され、前記磁
気抵抗素子は、前記スケールの長さ方向に、（λ／４）
間隔で４ｎ個配置され、さらに、前記４ｎ個の磁気抵抗
素子を、間隔ｎλの間でのセンサのスケールに対する絶
対位置を検出する第１の配線と、間隔λの間での位置を
検出する第２の配線とに切り替える配線切り替えスイッ
チを有している。そして、前記第１の配線は、前記第２
の変位測定器における複数の磁気抵抗ブリッジを形成す
るものであり、前記第２の配線は、前記４ｎ個の磁気抵
抗素子を配列順に第１，第２，第３，第４の組に属する
ものとし、これらの群に属する磁気抵抗素子を直列接続
して、第１と第３の組により第１の磁気抵抗ブリッジ
を、第２と第４の組により第２の磁気抵抗ブリッジを形
成するものである。また、前記演算部は、第１の配線の
場合は、間隔ｎλの間のセンサのスケールに対する絶対
位置を算出するものであり、第２の配線の場合は、２個
の磁気抵抗ブリッジの出力に基づき間隔λの間の絶対位
置を算出するものである。Further, the third displacement measuring device according to the present invention is a sensor having a scale in which magnetic poles are arranged at predetermined intervals in a longitudinal direction, and a magnetoresistive element for detecting a magnetic field formed by the magnetic poles. And a calculation unit for calculating the position of the sensor with respect to the scale based on the magnetic field detected by the sensor, wherein the magnetic poles are arranged at regular intervals λ when n is an even number of 4 or more. The first position is arranged at an arrangement position excluding the second position which is a position at intervals of nλ from the first position, and the magnetoresistive element is arranged in the length direction of the scale by (λ / 4)
4n magnetoresistive elements are arranged at intervals, and the 4n magnetoresistive elements are connected to a first wiring for detecting the absolute position of the sensor with respect to the scale during the interval nλ, and a first wiring for detecting a position between the intervals λ. It has a wiring changeover switch that switches between the two wirings. The first wiring is connected to the second wiring.
Forming a plurality of magnetoresistive bridges in the displacement measuring device, wherein the second wiring belongs to a first, second, third, and fourth set of the 4n magnetoresistive elements in an arrangement order. The first and third sets form a first magnetoresistive bridge, and the second and fourth sets form a second magnetoresistive bridge by connecting the magnetoresistive elements belonging to these groups in series. It is. In the case of the first wiring, the calculation unit calculates the absolute position of the sensor with respect to the scale during the interval nλ, and in the case of the second wiring, outputs the output of the two magnetoresistive bridges. The absolute position during the interval λ is calculated based on the distance.

【００１３】このように、配線を切り替えることによっ
て、長い間隔ｎλと短い間隔λの双方に対応することが
できる。As described above, by switching the wiring, it is possible to cope with both the long interval nλ and the short interval λ.

【００１４】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以
下、実施形態と記す）を図面に従って説明する。図１に
は、本発明の実施形態の要部構成が示されている。スケ
ール１０には磁極１２が配置されている。この配置を詳
述すれば、磁極１２は、間隔λで配置される第１位置１
４から第１位置の間隔の４倍の間隔４λで配置される第
２位置１６を除いた位置に配置される。図１において
は、第２位置１６が破線で示されており、ここには磁極
が配置されていない。Embodiments of the present invention (hereinafter, referred to as embodiments) will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a main configuration of an embodiment of the present invention. A magnetic pole 12 is arranged on the scale 10. To describe this arrangement in detail, the magnetic poles 12 are located at the first positions 1 arranged at an interval λ.
4 are arranged at positions other than the second position 16 arranged at an interval 4λ which is four times the interval of the first position. In FIG. 1, the second position 16 is indicated by a broken line, and no magnetic pole is arranged here.

【００１５】一方、センサヘッド１８には４個の磁気抵
抗素子２０-1，２０-2，２０-3，２０-4が、間隔λで配
置されている。以下、４個の磁気抵抗素子を区別する必
要がないときには、単に磁気抵抗素子２０と記して説明
する。磁気抵抗素子は、周囲の磁束密度によって抵抗値
の変化する素子であり、スケールの磁極により形成され
た磁界の磁束密度を検出する。４個の磁気抵抗素子２０
は、図２に示すように２λ離れて配置されたものどうし
でブリッジ回路が構成され、この磁気抵抗ブリッジの出
力Ｖａ，Ｖｂに基づき、変位測定が行われる。On the other hand, four magnetoresistive elements 20-1, 20-2, 20-3, and 20-4 are arranged at an interval λ in the sensor head 18. Hereinafter, when there is no need to distinguish between the four magnetoresistive elements, the description will be made simply by referring to the magnetoresistive element 20. The magnetoresistive element is an element whose resistance value changes according to the surrounding magnetic flux density, and detects the magnetic flux density of the magnetic field formed by the magnetic poles of the scale. Four magnetoresistive elements 20
As shown in FIG. 2, a bridge circuit is constituted by those arranged at a distance of 2λ, and displacement measurement is performed based on outputs Va and Vb of the magnetoresistive bridge.

【００１６】図３には、センサヘッド１８を長さ方向
（ｘ方向）に移動させたときの各磁気抵抗素子２０-1，
２０-2，２０-3，２０-4の抵抗値Ｒ-1，Ｒ-2，Ｒ-3，Ｒ
-4が、図１における左端の磁気抵抗素子２０-1の位置を
原点として表されている。スケール１０の磁極１２が第
２位置１６には設けられていないため、抵抗値の変化は
この位置において周期変化をしなくなる。たとえば、磁
気抵抗素子２０-1の抵抗値Ｒ-1は、Ｘ方向に３λの近辺
で変化しなくなる。この変化のない部分は、磁極が配置
されていない位置に対応するので、４つの磁気抵抗素子
２０-1〜-4のうち、この変化のない部分にある磁気抵抗
素子が分かればセンサヘッド１８のスケール１０に対す
る絶対位置を算出することができる。具体的には、前述
の磁束密度の変化のない部分の出現の間隔は４λとなる
ので、抵抗値Ｒ-1は、λを基本波長とした場合に、１／
４調波成分を有するものとなることを利用する。すなわ
ち、本実施形態の装置では、この４λの波長成分、すな
わち１／４調波成分を利用することで、波長４λの間の
絶対位置検出を行っている。FIG. 3 shows each of the magnetoresistive elements 20-1 and 20-1 when the sensor head 18 is moved in the length direction (x direction).
Resistance values R-1, R-2, R-3, R of 20-2, 20-3, 20-4
-4 is expressed with the position of the leftmost magnetoresistive element 20-1 in FIG. 1 as the origin. Since the magnetic pole 12 of the scale 10 is not provided at the second position 16, the change in the resistance value does not change at this position. For example, the resistance value R-1 of the magnetoresistive element 20-1 does not change around 3λ in the X direction. Since the portion where there is no change corresponds to the position where the magnetic pole is not arranged, if the magnetoresistive element in the portion where there is no change among the four magnetoresistive elements 20-1 to -4 is known, the sensor head 18 An absolute position with respect to the scale 10 can be calculated. Specifically, since the interval between the appearances of the portions where the magnetic flux density does not change is 4λ, the resistance value R−1 is 1 / λ when λ is the fundamental wavelength.
Utilizing the fact that it has four harmonic components. That is, in the apparatus of the present embodiment, the absolute position between the wavelengths of 4λ is detected by using the 4λ wavelength component, that is, the １ ／ harmonic component.

【００１７】磁気抵抗ブリッジの出力Ｖａ，Ｖｂは、基
本波長成分が打ち消し合うので、図３に示すとおり、前
記１／４調波成分を主成分とする波形となる。この波形
を記憶しておき、これと現在の出力Ｖａ，Ｖｂを比較す
れば、４λの間でのセンサヘッド１８の絶対位置の検出
ができる。Since the fundamental wavelength components cancel each other, the outputs Va and Vb of the magnetoresistive bridge have a waveform mainly composed of the quarter harmonic component as shown in FIG. If this waveform is stored and the current outputs Va and Vb are compared, the absolute position of the sensor head 18 within 4λ can be detected.

【００１８】または、出力Ｖａ，Ｖｂの１／４調波成分
Ｖａ(1/4) ，Ｖｂ(1/4) を抽出し、これらは、４λを２
πとしたときにπ／２位相がずれているので、Alternatively, quarter-harmonic components Va (1/4) and Vb (1/4) of the outputs Va and Vb are extracted.
Since the phase is shifted by π / 2 when π,

【数１】ｓｉｎ （πｘ／２λ）＝−Ｖａ(1/4) ／Ｖ ｃｏｓ （πｘ／２λ）＝−Ｖｂ(1/4) ／Ｖ ただし Ｖ＝｛（Ｖａ(1/4) ）² ＋（Ｖｂ(1/4) ）² ｝
^1/2 を満たすｘとして絶対位置の算出を行うことも可能であ
る。## EQU1 ## sin (πx / 2λ) = − Va (1/4) / V cos (πx / 2λ) = − Vb (1/4) / V where V = ｛(Va (1/4)) ² + (Vb (1/4)) ² ｝
It is also possible to calculate the absolute position as x satisfying ^1/2 .

【００１９】図１に示す実施形態によれば、磁極の間隔
λ以上にわたる絶対位置の測定が、新たなスケールを付
加することなく達成することができる。According to the embodiment shown in FIG. 1, the measurement of the absolute position over the distance λ between the magnetic poles can be achieved without adding a new scale.

【００２０】図４には、本発明の他の実施形態の要部構
成が示されている。スケール１０は、図１に示す実施形
態のものと同一の構成を有しており、その説明は省略す
る。センサヘッド２２は、各々８個の磁気抵抗素子から
形成される第１磁気抵抗素子群２４および第２磁気抵抗
素子群２６を有している。第１および第２磁気抵抗素子
群２４，２６は、図中２列に記載しているが、実際には
１列に配列され後述する配線によって二つの群に分けら
れている。第１磁気抵抗素子群２４は、磁気抵抗素子２
８-1〜２８-8を有しており、このうちの各々の間隔がλ
で配列された４個の磁気抵抗素子２８-1〜２８-4を図５
に示すブリッジ接続することによって図１に示した実施
例と同様に、長さ４λにわたって絶対位置の測定をする
ことができる。FIG. 4 shows a main configuration of another embodiment of the present invention. The scale 10 has the same configuration as that of the embodiment shown in FIG. 1, and a description thereof will be omitted. The sensor head 22 has a first magnetoresistance element group 24 and a second magnetoresistance element group 26 each formed of eight magnetoresistance elements. Although the first and second magnetoresistive element groups 24 and 26 are shown in two columns in the figure, they are actually arranged in one column and are divided into two groups by wiring described later. The first magnetoresistive element group 24 includes the magnetoresistive element 2
8-1 to 28-8, each of which has an interval of λ
FIG. 5 shows the four magnetoresistive elements 28-1 to 28-4 arranged in FIG.
The absolute position can be measured over a length 4λ in the same manner as the embodiment shown in FIG.

【００２１】本実施形態においては、磁気抵抗素子２８
-1〜２８-4は、第１磁気抵抗素子群２４に属する他の磁
気抵抗素子２８-5〜２８-8とともに、これらを図６に示
すように接続してブリッジ回路を組むことができるよう
になっている。センサヘッド２２がスケール１０に対し
て移動すると、各磁気抵抗素子２８-1〜２８-8の抵抗値
Ｒ-1〜Ｒ-8は、図７および図８のグラフに示すように変
化する。スケール１０の第２位置１６に、磁極が配置さ
れていないことにより、抵抗が変化しない部分があるこ
とは、図１に示す実施例と同様である。磁気抵抗素子２
８-1〜２８-4の合成抵抗Ｒ-9と、磁気抵抗素子２８-5〜
２８-8の合成抵抗Ｒ-10 の変化が図９に示されており、
これから図６に示したブリッジ回路の出力電圧Ｖｃは、
図１０のグラフに示すように変化する。以上、第１磁気
抵抗素子群２４に関して説明したが、第２磁気抵抗素子
群２６に関しても全く同様に、磁気抵抗素子３０-1〜３
０-8を図６に示すように接続してブリッジを形成し、ブ
リッジの出力電圧Ｖｄを得ることができる。第２磁気抵
抗素子群２６を、第１磁気抵抗素子群２４に対してと所
定の位相差をもって配置しておき、出力電圧この波形Ｖ
ｃ，Ｖｄをあらかじめ記憶しておけば、これと現在の出
力Ｖｃ，Ｖｄを比較することにより、４λの間でのセン
サヘッド１８の絶対位置の検出ができる。In this embodiment, the magnetoresistive element 28
-1 to 28-4, together with the other magnetoresistive elements 28-5 to 28-8 belonging to the first magnetoresistive element group 24, can be connected as shown in FIG. 6 to form a bridge circuit. It has become. When the sensor head 22 moves with respect to the scale 10, the resistance values R-1 to R-8 of the respective magnetoresistive elements 28-1 to 28-8 change as shown in the graphs of FIGS. As in the embodiment shown in FIG. 1, there is a portion where the resistance does not change because the magnetic pole is not arranged at the second position 16 of the scale 10. Magnetic resistance element 2
8-1 to 28-4, and the magnetoresistive element 28-5 to
The change in the combined resistance R-10 of 28-8 is shown in FIG.
From now on, the output voltage Vc of the bridge circuit shown in FIG.
It changes as shown in the graph of FIG. While the first magnetoresistive element group 24 has been described above, the second magnetoresistive element group 26 can be used in exactly the same manner as the magnetoresistive elements 30-1 to 30-3.
0-8 are connected as shown in FIG. 6 to form a bridge, and an output voltage Vd of the bridge can be obtained. The second magnetic resistance element group 26 is arranged with a predetermined phase difference from the first magnetic resistance element group 24, and the output voltage
If c and Vd are stored in advance, the absolute position of the sensor head 18 between 4λ can be detected by comparing these with current outputs Vc and Vd.

【００２２】または、第２磁気抵抗素子群２６は、図に
示されるように第１磁気抵抗素子群２４とλ／４の位相
差をもって配置されているので、出力Ｖｃ，Ｖｄの基本
調波成分Ｖｃ(1) ，Ｖｄ(1) を抽出し、Alternatively, since the second magnetoresistive element group 26 is arranged with a phase difference of λ / 4 from the first magnetoresistive element group 24 as shown in the figure, the fundamental harmonic components of the outputs Vc, Vd Vc (1) and Vd (1) are extracted,

【数２】ｓｉｎ （２πｘ／λ）＝−Ｖｃ(1) ／Ｖ ｃｏｓ （２πｘ／λ）＝−Ｖｄ(1) ／Ｖ ただし Ｖ＝｛（Ｖｃ(1) ）² ＋（Ｖｄ(1) ）² ｝^1/2 に基づき間隔λの間の位置ｘを算出することができる。## EQU2 ## sin (2πx / λ) = − Vc (1) / V cos (2πx / λ) = − Vd (1) / V where V =＝ (Vc (1)) ² + (Vd (1)) The position x between the intervals λ can be calculated based on ² ｝ ^1/2 .

【００２３】図１１には、波長４λの間の位置測定であ
る広範囲測定と、波長λの狭範囲の位置測定とを選択的
に可能とする回路のブロック構成が示されている。セン
サヘッド２２の各磁気抵抗素子２８-1〜２８-8，３０-1
〜３０-8は、広範囲／狭範囲配線切り替えスイッチ部３
２に接続されている。広範囲／狭範囲配線切り替えスイ
ッチ部３２は、選択的に磁気抵抗素子の接続状態を図５
に示す状態または図６に示す状態にすることができる。
さらに、広範囲／狭範囲配線切り替えスイッチ部３２に
は、ブリッジ回路の両端の電圧を供給する電源３４が接
続されている。広範囲／狭範囲配線切り替えスイッチ部
３２の出力、すなわち前記各ブリッジ回路の出力電圧Ｖ
ａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄは、出力電圧Ｖａ，Ｖｂが広範囲
位置検出回路３６に出力され、出力電圧Ｖｃ，Ｖｄが狭
範囲位置検出回路３８に出力される。これらの位置検出
回路３６，３８では、前述の式に基づき位置ｘの算出を
行う。図４などに示す実施形態によれば、比較的広い範
囲にわたる位置測定と、狭い範囲の位置測定のどちらに
も対応することができる。FIG. 11 shows a block diagram of a circuit which can selectively perform a wide range measurement as a position measurement between the wavelengths 4λ and a position measurement within a narrow range of the wavelength λ. Each magnetoresistive element 28-1 to 28-8, 30-1 of the sensor head 22
30-8 are the wide / narrow range wiring changeover switch unit 3
2 are connected. The wide-range / narrow-range wiring changeover switch unit 32 selectively switches the connection state of the magnetoresistive element in FIG.
Or the state shown in FIG.
Further, a power supply 34 for supplying a voltage between both ends of the bridge circuit is connected to the wide / narrow range wiring switch 32. The output of the wide / narrow wiring switch 32, that is, the output voltage V of each bridge circuit
For a, Vb, Vc, and Vd, output voltages Va and Vb are output to the wide-range position detection circuit 36, and output voltages Vc and Vd are output to the narrow-range position detection circuit 38. These position detection circuits 36 and 38 calculate the position x based on the above-described equation. According to the embodiment shown in FIG. 4 and the like, both position measurement over a relatively wide range and position measurement over a narrow range can be supported.

【００２４】図１２には、本発明のさらに他の実施形態
の要部構成が示されている。本実施形態は、図４に示し
た実施形態に対してスケールの第２位置を６λ間隔に代
えて配置したものである。スケール４０には磁極４１が
配置されている。この配置を詳述すれば、磁極４１は、
間隔λで配置される第１位置４２から第１位置の間隔の
６倍の間隔６λで配置される第２位置４３を除いた位置
に配置される。図１においては、第２位置４３が破線で
示されており、ここには磁極は配置されていない。FIG. 12 shows a main configuration of still another embodiment of the present invention. This embodiment is different from the embodiment shown in FIG. 4 in that the second position of the scale is arranged at intervals of 6λ. A magnetic pole 41 is arranged on the scale 40. To describe this arrangement in detail, the magnetic pole 41 is
The first position 42 arranged at the interval λ is arranged at a position excluding the second position 43 arranged at the interval 6λ which is six times the interval of the first position. In FIG. 1, the second position 43 is indicated by a broken line, and no magnetic pole is arranged here.

【００２５】センサヘッド４４は、各々１２個の磁気抵
抗素子から形成される第１磁気抵抗素子群４５および第
２磁気抵抗素子群４６を有している。第１および第２磁
気抵抗素子群４５，４６は、図中２列に記載している
が、実際には１列に配列され後述する配線によって二つ
の群に分けられている。第１磁気抵抗素子群４５は、磁
気抵抗素子４７-1〜４７-12 を有しており、図１３に示
すように、これらの磁気抵抗素子のうち間隔３λで配置
されたものどうしによって６個のブリッジが形成されて
いる。The sensor head 44 has a first magnetoresistive element group 45 and a second magnetoresistive element group 46 formed of 12 magnetoresistive elements. Although the first and second magnetoresistive element groups 45 and 46 are shown in two rows in the figure, they are actually arranged in one row and divided into two groups by wiring described later. The first magnetoresistive element group 45 has magnetoresistive elements 47-1 to 47-12, and as shown in FIG. 13, six of these magnetoresistive elements are arranged at intervals of 3λ. Bridges are formed.

【００２６】図１４には、センサヘッド４４を長さ方向
（ｘ方向）に移動させたときの磁気抵抗素子４７-1，４
７-4，４７-7，４７-10 ，４７-9，４７-12 の抵抗値Ｒ
-1，Ｒ-4，Ｒ-7，Ｒ-10 ，Ｒ-9，Ｒ-12 が、図１２にお
ける左端の磁気抵抗素子４７-1の位置を原点として表さ
れている。スケール４０の磁極４１が第２位置４３には
設けられていないため、抵抗値の変化はこの位置におい
て周期変化をしなくなる。たとえば、磁気抵抗素子４７
-1の抵抗値Ｒ-1は、Ｘ方向に５λの近辺で変化しなくな
る。この変化のない部分は、磁極が配置されていない位
置に対応するので、１２個の磁気抵抗素子４７-1〜-12
のうち、この変化のない部分にある磁気抵抗素子が分か
ればセンサヘッド４４のスケール４０に対する絶対位置
を算出することができる。具体的には、前述の磁束密度
の変化のない部分の出現の間隔は６λとなるので、抵抗
値Ｒ-1は、λを基本波長とした場合に、１／６調波成分
を有するものとなることを利用する。すなわち、本実施
形態の装置では、この６λの波長成分、すなわち１／６
調波成分を利用することで、波長６λの間の絶対位置検
出を行っている。FIG. 14 shows the magnetoresistive elements 47-1 and 47-1 when the sensor head 44 is moved in the length direction (x direction).
Resistance value R of 7-4, 47-7, 47-10, 47-9, 47-12
-1, R-4, R-7, R-10, R-9, R-12 are represented with the origin of the position of the leftmost magnetoresistive element 47-1 in FIG. Since the magnetic pole 41 of the scale 40 is not provided at the second position 43, the change of the resistance value does not change at this position. For example, the magnetoresistive element 47
The resistance value R-1 of -1 does not change around 5λ in the X direction. Since the portion where there is no change corresponds to the position where the magnetic pole is not arranged, the twelve magnetoresistive elements 47-1 to -12
The absolute position of the sensor head 44 with respect to the scale 40 can be calculated if the magnetoresistive element in the portion where there is no change is found. Specifically, since the interval of the appearance of the portion where the magnetic flux density does not change is 6λ, the resistance value R-1 has a 1/6 harmonic component when λ is the fundamental wavelength. Take advantage of becoming. That is, in the apparatus of the present embodiment, the wavelength component of 6λ, that is, 1/6
By using the harmonic component, the absolute position between the wavelengths of 6λ is detected.

【００２７】これを更に詳述すると、図１４に示すよう
に、磁気抵抗素子４７-1，４７-4により構成されるブリ
ッジの出力はＶa1となり、同様に磁気抵抗素子４７-7，
４７-10 により構成されるブリッジの出力はＶa2、磁気
抵抗素子４７-9，４７-12 により構成されるブリッジの
出力はＶa3となる。そして、各ブリッジの出力Ｖa1，Ｖ
a2，Ｖa3に基づき、次式よりMore specifically, as shown in FIG. 14, the output of the bridge constituted by the magnetoresistive elements 47-1 and 47-4 becomes Va1, and similarly, the magnetoresistive elements 47-7 and 47-4,
The output of the bridge constituted by 47-10 is Va2, and the output of the bridge constituted by the magnetoresistive elements 47-9 and 47-12 is Va3. Then, the output Va1, V of each bridge
Based on a2 and Va3,

【数３】Ｖａ＝Ｖa1＋Ｖa2−Ｖa3 合成出力Ｖａを得る。同様に他の磁気抵抗素子４７-2，
４７-5により構成されるブリッジの出力Ｖb1、磁気抵抗
素子４７-3，４７-6により構成されるブリッジの出力Ｖ
b2、および磁気抵抗素子４７-8，４７-11 により構成さ
れるブリッジの出力Ｖb3に基づき、次式より、## EQU3 ## Va = Va1 + Va2-Va3 A combined output Va is obtained. Similarly, other magnetoresistive elements 47-2,
The output Vb1 of the bridge constituted by 47-5 and the output V of the bridge constituted by magnetoresistive elements 47-3 and 47-6.
Based on b2 and the output Vb3 of the bridge composed of the magnetoresistive elements 47-8 and 47-11,

【数４】Ｖｂ＝Ｖb1＋Ｖb2−Ｖb3 合成出力Ｖｂを得る。## EQU4 ## Vb = Vb1 + Vb2-Vb3 A composite output Vb is obtained.

【００２８】磁気抵抗ブリッジの出力Ｖａ，Ｖｂは、基
本波長λの成分が打ち消し合うので、図１４に示すとお
り、前記１／６調波成分を主成分とする波形となる。こ
の波形を記憶しておき、これと現在の出力Ｖａ，Ｖｂを
比較すれば、６λの間でのセンサヘッド４４の絶対位置
の検出ができる。The outputs Va and Vb of the magnetoresistive bridge have waveforms whose main components are the 1/6 harmonic components as shown in FIG. 14 because the components of the fundamental wavelength λ cancel each other. If this waveform is stored and the current outputs Va and Vb are compared with each other, the absolute position of the sensor head 44 within 6λ can be detected.

【００２９】または、出力Ｖａ，Ｖｂの１／６調波成分
Ｖａ(1/6) ，Ｖｂ(1/6) を抽出し、これらは、６λを２
πとしたときにπ／２位相がずれているので、Alternatively, 1/6 harmonic components Va (1/6) and Vb (1/6) of the outputs Va and Vb are extracted.
Since the phase is shifted by π / 2 when π,

【数５】ｓｉｎ （πｘ／２λ）＝−Ｖａ(1/6) ／Ｖ ｃｏｓ （πｘ／２λ）＝−Ｖｂ(1/6) ／Ｖ ただし Ｖ＝｛（Ｖａ(1/6) ）² ＋（Ｖｂ(1/6) ）² ｝
^1/2 を満たすｘとして絶対位置の算出を行うことも可能であ
る。## EQU5 ## sin (πx / 2λ) = − Va (1/6) / V cos (πx / 2λ) = − Vb (1/6) / V where V = ｛(Va (1/6)) ² + (Vb (1/6)) ² ｝
It is also possible to calculate the absolute position as x satisfying ^1/2 .

【００３０】磁気抵抗素子４７-1〜４７-12 は、配線を
組み替えて図１５に示すように接続してブリッジ回路を
組むことができるようになっている。センサヘッド４４
がスケール４０に対して移動すると、各磁気抵抗素子の
抵抗値４７-1〜４７-12 は、前述の図１４に示されるＲ
-1などと同様、スケール４０の第２位置４３に対向する
位置で抵抗が変化せず、その他の位置では波長λで周期
的な変化をする波形を示す。これらの抵抗を図１５に示
すように、すなわち磁気抵抗素子４７-1〜４７-6を直列
した合成抵抗と、磁気抵抗素子４７-7〜４７-12 を直列
した合成抵抗とによりブリッジ回路を組むと、これの出
力電圧Ｖｃは波長λを基本周期とする波形となる。そし
て、第２位置に磁極を配置しなかった影響が除去され
る。The magnetoresistive elements 47-1 to 47-12 can be connected to each other as shown in FIG. 15 to form a bridge circuit. Sensor head 44
Move with respect to the scale 40, the resistance values 47-1 to 47-12 of the respective magnetoresistive elements become the R values shown in FIG.
Similar to -1, the waveform shows that the resistance does not change at a position facing the second position 43 of the scale 40, and at other positions the waveform periodically changes at the wavelength λ. As shown in FIG. 15, a bridge circuit is formed by combining these resistors, that is, a combined resistor in which the magnetoresistive elements 47-1 to 47-6 are connected in series and a combined resistor in which the magnetoresistive elements 47-7 to 47-12 are connected in series. The output voltage Vc has a waveform having a wavelength λ as a basic period. Then, the effect of not arranging the magnetic pole at the second position is removed.

【００３１】第１磁気抵抗素子群４５と同様に、第２磁
気抵抗素子群４６に関しても磁気抵抗素子４８-1〜４８
-12 によって図１５に示すようにブリッジ回路を組め
ば、波長λを基本周期とし、磁極を配置しなかった影響
が除去された出力電圧Ｖｄを得ることができる。以上の
出力電圧Ｖｃ，Ｖｄは、前述した図１０に示す波形とな
る。この出力電圧の波形Ｖｃ，Ｖｄをあらかじめ記憶し
ておけば、これと現在の出力Ｖｃ，Ｖｄを比較すること
により、６λの間でのセンサヘッド４４の絶対位置の検
出ができる。As with the first magnetoresistive element group 45, the second magnetoresistive element group 46 also has magnetoresistive elements 48-1 to 48-48.
As shown in FIG. 15, the output voltage Vd can be obtained with the wavelength λ as the basic period and eliminating the influence of disposing the magnetic poles. The output voltages Vc and Vd have the waveforms shown in FIG. If the output voltage waveforms Vc and Vd are stored in advance, the absolute position of the sensor head 44 between 6λ can be detected by comparing the output voltages with the current outputs Vc and Vd.

【００３２】または、第２磁気抵抗素子群４６は、図に
示されるように第１磁気抵抗素子群４５とλ／４の位相
差をもって配置されているので、出力Ｖｃ，Ｖｄの基本
調波成分Ｖｃ(1) ，Ｖｄ(1) を抽出し、Alternatively, since the second magnetoresistive element group 46 is arranged with a phase difference of λ / 4 from the first magnetoresistive element group 45 as shown in the figure, the fundamental harmonic components of the outputs Vc, Vd Vc (1) and Vd (1) are extracted,

【数６】ｓｉｎ （２πｘ／λ）＝−Ｖｃ(1) ／Ｖ ｃｏｓ （２πｘ／λ）＝−Ｖｄ(1) ／Ｖ ただし Ｖ＝｛（Ｖｃ(1) ）² ＋（Ｖｄ(1) ）² ｝^1/2 に基づき間隔λの間の位置ｘを算出することができる。
以上の配線の切り替えは、図１１に示す装置構成により
達成することができる。## EQU6 ## sin (2πx / λ) = − Vc (1) / V cos (2πx / λ) = − Vd (1) / V where V = ((Vc (1)) ² + (Vd (1)) The position x between the intervals λ can be calculated based on ² ｝ ^1/2 .
The above switching of the wiring can be achieved by the device configuration shown in FIG.

【００３３】さらに、広範囲な絶対位置の測定を行う場
合には、磁極を配置しない第２位置の間隔が異なる二つ
のスケールを並設することも可能である。この場合に
は、二つのスケールの第２位置の間隔の最小公倍数の範
囲において、絶対位置の測定が可能となる。たとえば図
１６に示すように、図１および図１２に示した第２位置
の間隔が４λと６λのスケール１０，４０およびこれに
対応するセンサヘッド１８，４４を備えることで、１２
λにわたる範囲の絶対位置の測定を行うことができる。
なお、図１６においては、スケール１０，４０およびセ
ンサヘッド１８，４４の構成は、図１、図１２およびこ
れらに関連した説明において記載されたものと全く同等
であるので、ここでの説明は省略する。Further, when measuring a wide range of absolute positions, it is possible to arrange two scales having different intervals between the second positions where the magnetic poles are not arranged. In this case, the absolute position can be measured in the range of the least common multiple of the interval between the second positions of the two scales. For example, as shown in FIG. 16, by providing scales 10 and 40 having the intervals of 4λ and 6λ shown in FIGS. 1 and 12 and sensor heads 18 and 44 corresponding thereto,
Measurements of the absolute position in a range over λ can be made.
In FIG. 16, the configurations of the scales 10 and 40 and the sensor heads 18 and 44 are completely the same as those described in FIGS. I do.

【００３４】以上の実施形態は全て直線状のスケールに
磁極を配置した構成を有していたが、本発明はこれに限
らず以下のような変位測定器にも応用することができ
る。Although all of the above embodiments have the configuration in which the magnetic poles are arranged on a linear scale, the present invention is not limited to this, and can be applied to the following displacement measuring instruments.

【００３５】図１７は、一様に着磁したベース５０に所
定の間隔で高透磁率物質で形成された部材５２を配列し
たスケール５４を示している。高透磁率部材５２は、間
隔λの第１位置から間隔４λの第２位置を除いた位置に
配置されている。そして、高透磁率部材５２がある部分
では上方に漏洩する磁束が小さくなり、これがない部分
では漏洩磁束が大きくなる。この漏洩磁束の大小が長さ
方向に配列され、この変化を図１または図４に示すセン
サヘッドにより検出すれば、図１や図４に示した実施形
態と同様に位置測定を行うことができる。FIG. 17 shows a scale 54 in which members 52 made of a high magnetic permeability material are arranged at predetermined intervals on a base 50 uniformly magnetized. The high magnetic permeability member 52 is disposed at a position excluding the first position at the interval λ and the second position at the interval 4λ. The magnetic flux leaking upward in the portion where the high magnetic permeability member 52 is present is small, and the magnetic flux leaking is large in the portion where the high magnetic permeability member 52 is not present. The magnitude of this leakage magnetic flux is arranged in the length direction, and if this change is detected by the sensor head shown in FIG. 1 or 4, position measurement can be performed in the same manner as in the embodiment shown in FIG. 1 or FIG. .

【００３６】図１８は、回転角変位を測定することので
きる変位測定器である。第１磁気歯車６０は、角度間隔
φ（＝π／６）ごとに位置する第１位置から角度間隔４
φごとに位置する第２位置を除いた位置に、磁極６２が
配置されている。また、第２磁気歯車６４は、角度間隔
φ（＝π／６）ごとに位置する第１位置から角度間隔６
φごとに位置する第２位置を除いた位置に、磁極６６が
配置されている。センサヘッドおよびブリッジ回路の構
成は、図１６のものを回転型に変更したものである。こ
の構成によれば、前述の図１６に示した直線状のスケー
ルと同様に二つの磁気歯車の第２位置の波長４φ，６φ
の最小公倍数の波長１２φの間で絶対位置の測定が可能
となる。この場合、波長１２φに相当するのは磁気歯車
の一周であるので、いずれの角度位置であっても絶対位
置としてこれを検出することができる。FIG. 18 shows a displacement measuring instrument capable of measuring a rotational angular displacement. The first magnetic gear 60 moves from the first position located at every angular interval φ (= π / 6) to the angular interval 4
The magnetic poles 62 are arranged at positions other than the second position located for each φ. Further, the second magnetic gear 64 is moved from the first position located at every angular interval φ (= π / 6) to the angular interval 6
The magnetic pole 66 is arranged at a position other than the second position located for each φ. The configuration of the sensor head and the bridge circuit is obtained by changing the configuration of FIG. 16 to a rotary type. According to this configuration, the wavelengths 4φ and 6φ at the second positions of the two magnetic gears are similar to the linear scale shown in FIG.
The absolute position can be measured between wavelengths 12φ of the least common multiple of. In this case, since the circumference of the magnetic gear corresponds to the wavelength of 12φ, any angular position can be detected as an absolute position.

【００３７】図１９は、静電容量式の変位測定器に本発
明を適用したものである。静電容量式の変位測定器にお
いては、センサヘッド上の送信電極から送信された交流
信号が、スケール上の電極で反射されてセンサヘッド上
の受信電極で受信される。この受信された信号に基づき
変位の測定が行われる。図１９においては、スケール７
０上の間隔λの第１位置から間隔５λの第２位置を除い
た位置にスケール電極７２が配置されている。センサヘ
ッド７４上には、５個の送信電極７６-1〜７６-5が間隔
λで配置され、さらにこの送信電極７６-1〜７６-5に隣
接して長さ５λの受信電極７８が配置されている。受信
電極７８の両端は、端の送信電極７６-1，７６-5外側に
同じ長さだけ飛び出しており、対称性を確保している。
送信電極７６-1，７６-5には、各々異なる位相の交流電
圧が印加されており、送信電極７６-1には位相０°、送
信電極７６-2には位相７２°、送信電極７６-3には位相
１４４°、送信電極７６-4には位相２１６°、送信電極
７６-5には位相２８８°の交流電圧が印加されている。
スケール電極が全て間隔λで抜けなく配置さている場合
には、送信された異なる位相の信号が全て等しく受信さ
れるので、これを合成すると０となる。しかし、図１９
に示すように、スケール電極７２は破線で示す部分には
配置されていないので、これに対応する位相の信号が受
信されない。したがって、受信された信号の合成信号
は、受信できない位相の信号と逆位相の信号となる。こ
の位相を検出することで、図１９においては、間隔５λ
にわたって絶対位置の検出を行うことができる。FIG. 19 shows an example in which the present invention is applied to a capacitance type displacement measuring device. In a capacitance type displacement measuring device, an AC signal transmitted from a transmission electrode on a sensor head is reflected by an electrode on a scale and received by a reception electrode on the sensor head. The displacement is measured based on the received signal. In FIG. 19, the scale 7
The scale electrode 72 is arranged at a position excluding the second position at the interval 5λ from the first position at the interval λ on 0. On the sensor head 74, five transmitting electrodes 76-1 to 76-5 are arranged at an interval λ, and a receiving electrode 78 having a length of 5λ is arranged adjacent to the transmitting electrodes 76-1 to 76-5. Have been. Both ends of the receiving electrode 78 protrude by the same length outside the transmitting electrodes 76-1 and 76-5 at the ends, thereby ensuring symmetry.
AC voltages having different phases are applied to the transmission electrodes 76-1 and 76-5, respectively. The transmission electrode 76-1 has a phase of 0 °, the transmission electrode 76-2 has a phase of 72 °, and the transmission electrode 76-. 3, an AC voltage having a phase of 144 °, a transmission electrode 76-4 having a phase of 216 °, and a transmission electrode 76-5 having a phase of 288 ° are applied.
If the scale electrodes are all arranged at the interval λ without any omission, all the transmitted signals of different phases are received equally, so that when they are combined, they become zero. However, FIG.
Since the scale electrode 72 is not disposed at the portion indicated by the broken line as shown in (1), a signal of the phase corresponding to this is not received. Therefore, the composite signal of the received signal is a signal having a phase opposite to that of the signal that cannot be received. By detecting this phase, in FIG.
, The absolute position can be detected.

【００３８】図２０は、光電式の変位測定器に本発明を
適用したものである。第１スケール８０には、間隔λの
第１位置から間隔４λの第２位置を除いた位置にスリッ
ト８２が設けられている。この第１スケール８０に対応
して不図示のセンサヘッド上に４個の光電素子８４-1〜
８４-4が間隔λで配置されている。また、第２スケール
８６には、間隔λの第１位置から間隔５λの第２位置を
除いた位置にスリット８８が設けられている。この第２
スケール８６に対応して不図示のセンサヘッド上に５個
の光電素子９０-1〜９０-5が間隔λで配置されている。FIG. 20 shows an example in which the present invention is applied to a photoelectric displacement measuring device. The first scale 80 is provided with a slit 82 at a position excluding the second position at the interval 4λ from the first position at the interval λ. Four photoelectric elements 84-1 to 84-1 on a sensor head (not shown) corresponding to the first scale 80.
84-4 are arranged at an interval λ. Further, the second scale 86 is provided with a slit 88 at a position excluding the second position at the interval 5λ from the first position at the interval λ. This second
Five photoelectric elements 90-1 to 90-5 are arranged at an interval λ on a sensor head (not shown) corresponding to the scale 86.

【００３９】４個または５個配置された光電素子のう
ち、スリットに対向する位置にあるものについては、ス
リットを通過した光線を受光し信号が出力される。しか
し、前述の第２位置に相当する、スケール上のスリット
の設けられなかった部分に位置する素子は光線を受光し
ないので、この素子からの出力がなくなる。図において
は光電素子８４-4，９０-5の出力がない。いずれの光電
素子の出力がないかをみることによって変位測定をする
ことができる。なお、図２０に示す装置の場合、波長４
λ，５λの二つのスケールを用いていることで、これら
の最小公倍数である２０λの長さにわたって絶対位置の
検出を行うことができる。Of the four or five photoelectric elements arranged at positions facing the slits, light rays passing through the slits are received and a signal is output. However, since the element corresponding to the above-mentioned second position, which is located at the portion where the slit is not provided on the scale, does not receive the light beam, there is no output from this element. In the figure, there is no output from the photoelectric elements 84-4 and 90-5. Displacement can be measured by checking which photoelectric element has no output. In the case of the device shown in FIG.
By using two scales of λ and 5λ, the absolute position can be detected over a length of 20λ which is the least common multiple of these.

【００４０】以上のように、本発明にかかる実施例にお
いては、スケールにおいて、等間隔λで配列される第１
位置からこの第１位置のうちｎλ間隔ごとの位置である
第２位置を除いた配列位置に位置情報源を配置したこと
により、間隔ｎλの範囲にわたって絶対位置の測定をす
ることができる。さらに、前記ｎが異なるスケールを２
組設ければ、この異なるｎの最小公倍数の範囲、すなわ
ちより広い範囲での絶対位置の測定が可能となる。As described above, in the embodiment according to the present invention, the first array arranged at equal intervals λ on the scale.
By arranging the position information source at an arrangement position excluding the second position, which is a position at every nλ interval, of the first position from the position, the absolute position can be measured over the range of the interval nλ. In addition, n is different scales by 2
If a set is provided, the absolute position can be measured in the range of the least common multiple of n, that is, in a wider range.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 本発明の実施形態の要部構成を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of an embodiment of the present invention.

【図２】 図１に示す磁気抵抗素子の接続状態を示す図
である。FIG. 2 is a diagram showing a connection state of the magnetoresistive element shown in FIG.

【図３】 図１に示す実施形態の磁気抵抗素子の抵抗値
と図２に示すブリッジ回路の出力電圧の変化を示す図で
ある。FIG. 3 is a diagram showing a change in a resistance value of the magnetoresistive element of the embodiment shown in FIG. 1 and a change in an output voltage of the bridge circuit shown in FIG. 2;

【図４】 本発明の他の実施形態の要部構成を示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram showing a main configuration of another embodiment of the present invention.

【図５】 図４に示す磁気抵抗素子の広範囲測定時の接
続状態を示す図である。5 is a diagram showing a connection state of the magnetoresistive element shown in FIG. 4 at the time of wide range measurement.

【図６】 図４に示す磁気抵抗素子の狭範囲測定時の接
続状態を示す図である。6 is a diagram showing a connection state at the time of measuring a narrow range of the magnetoresistive element shown in FIG. 4;

【図７】 図４に示す実施形態の磁気抵抗素子の抵抗値
の変化を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a change in resistance value of the magnetoresistive element of the embodiment shown in FIG.

【図８】 図４に示す実施形態の磁気抵抗素子の抵抗値
の変化を示す図である。8 is a diagram showing a change in the resistance value of the magnetoresistive element of the embodiment shown in FIG.

【図９】 図４に示す実施形態の磁気抵抗素子の合成抵
抗値の変化を示す図である。9 is a diagram showing a change in a combined resistance value of the magnetoresistive element of the embodiment shown in FIG.

【図１０】 図６に示すブリッジ回路の出力電圧の変化
を示す図である。10 is a diagram showing a change in output voltage of the bridge circuit shown in FIG.

【図１１】 図４に示す実施形態の広範囲／狭範囲の測
定を切り替えるための構成を示したブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a configuration for switching between a wide range and a narrow range of measurement in the embodiment shown in FIG. 4;

【図１２】 本発明のさらに他の実施形態の要部構成を
示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a main part configuration of still another embodiment of the present invention.

【図１３】 図１２に示す磁気抵抗素子の広範囲測定時
の接続状態を示す図である。13 is a diagram showing a connection state of the magnetoresistive element shown in FIG. 12 at the time of wide range measurement.

【図１４】 図１２に示す実施形態の磁気抵抗素子の抵
抗値の変化を示す図である。14 is a diagram showing a change in the resistance value of the magnetoresistive element of the embodiment shown in FIG.

【図１５】 図１２に示す磁気抵抗素子の狭範囲測定時
の接続状態を示す図である。15 is a diagram showing a connection state at the time of measuring a narrow range of the magnetoresistive element shown in FIG.

【図１６】 本発明のさらに他の実施形態の要部構成を
示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a main part configuration of still another embodiment of the present invention.

【図１７】 本発明を適用した変位測定器の例である。FIG. 17 is an example of a displacement measuring device to which the present invention is applied.

【図１８】 本発明を適用した角度変位を測定する測定
器の例である。FIG. 18 is an example of a measuring device for measuring an angular displacement to which the present invention is applied.

【図１９】 本発明を適用した静電容量式の変位測定器
の例である。FIG. 19 is an example of a capacitance type displacement measuring device to which the present invention is applied.

【図２０】 本発明を適用した光電式の変位測定器の例
である。FIG. 20 is an example of a photoelectric displacement measuring device to which the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０，４０，５４，７０，８０，８６ スケール １２，４１，６２，６６ 磁極 １４，４２ 第１位置 １６，４３ 第２位置 １８，２２，４４，７４ センサヘッド ２０-1〜２０-4，２８-1〜２８-8，３０-1〜３０-8，４
７-1〜４７-12 ，４８-1〜４８-12 ， 磁気抵抗素子 ５０ ベース ５２ 高透磁率部材 ６０，６４ 磁気歯車 ７２ スケール電極 ７６ 送信電極 ８２，８８ スリット ８４-1〜８４-4，９０-1〜９０-5 光電素子10, 40, 54, 70, 80, 86 Scale 12, 41, 62, 66 Magnetic pole 14, 42 First position 16, 43 Second position 18, 22, 44, 74 Sensor head 20-1 to 20-4, 28 -1 to 28-8, 30-1 to 30-8, 4
7-1 to 47-12, 48-1 to 48-12, magnetoresistive element 50 base 52 high permeability member 60, 64 magnetic gear 72 scale electrode 76 transmission electrode 82, 88 slit 84-1 to 84-4, 90 -1 to 90-5 Photoelectric device

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｄ 5/36 Ｇ０１Ｄ 5/36 Ｑ Continued on the front page (51) Int.Cl. ⁶ Identification symbol FI G01D 5/36 G01D 5/36 Q

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 位置情報源が長さ方向に所定の間隔で配
列されたスケールと、前記位置情報源からの情報を検出
するセンサと、前記センサにより検出された情報に基づ
き当該センサのスケールに対する位置を算出する演算部
とを有する変位測定器であって、 前記位置情報源は、ｎが３以上の整数としたときに、等
間隔λで配列される第１位置から前記第１位置のうちｎ
λ間隔ごとの位置である第２位置を除いた配列位置に配
置され、 前記センサは、前記間隔λで配列されるｎ個のセンサ素
子を含み、 前記演算部は、前記第２位置に対向する前記ｎ個のうち
の一つのセンサ素子を特定することにより、間隔ｎλの
間のセンサのスケールに対する絶対位置を算出するもの
である、変位測定器。1. A scale in which position information sources are arranged at predetermined intervals in a length direction, a sensor for detecting information from the position information source, and a scale for the sensor based on the information detected by the sensor. A displacement measuring device having a calculation unit for calculating a position, wherein the position information source is configured such that, when n is an integer of 3 or more, the position information source is a first position among the first positions arranged at equal intervals λ. n
The sensor is arranged at an arrangement position excluding a second position that is a position for each λ interval, the sensor includes n sensor elements arranged at the interval λ, and the arithmetic unit faces the second position. A displacement measuring device for calculating an absolute position of a sensor with respect to a scale during an interval nλ by specifying one of the n sensor elements. 【請求項２】 請求項１に記載されたスケールとセンサ
の組をｍ組有し、ｋ番目の組において前記ｎはｎ_kであ
り、これらのｎ₁、ｎ₂、・・・、ｎ_k、・・・ｎ_mは、各
々異なる値であり、前記ｎ₁、ｎ₂、・・・、ｎ_mの最小
公倍数Ｍで定義される間隔Ｍλの間の絶対位置を検出す
る、変位測定器。2. The apparatus according to claim 1, further comprising m sets of scales and sensors according to claim 1, wherein in the k-th set, n is _nk , and n ₁ , n _{2 ,.} , · · · n _m are each different value, the n _1, n _2, · · ·, for detecting the absolute position between the intervals Mλ defined by the least common multiple M of n _m, the displacement measuring device. 【請求項３】 位置情報源が長さ方向に所定の間隔で配
列されたスケールと、前記位置情報源からの情報を検出
するセンサと、前記センサにより検出された情報に基づ
き当該センサのスケールに対する位置を算出する演算部
とを有する変位測定器であって、 前記位置情報源は、ｎが３以上の整数としたときに、等
間隔λで配列される第１位置から前記第１位置のうちｎ
λ間隔ごとの位置である第２位置を除いた配列位置に配
置され、 前記スケールは、位置情報源の前記の配置によって前記
第２位置の間隔を波長ｎλとする１／ｎ調波成分を有す
る位置情報を有し、 前記センサは、前記１／ｎ調波成分を有する位置情報を
検出し、 前記演算部は検出された位置情報に基づき、間隔ｎλの
間のセンサのスケールに対する絶対位置を算出するもの
である、変位測定器。3. A scale in which position information sources are arranged at predetermined intervals in a length direction, a sensor for detecting information from the position information source, and a scale for the sensor based on the information detected by the sensor. A displacement measuring device having a calculation unit for calculating a position, wherein the position information source is configured such that, when n is an integer of 3 or more, the position information source is a first position among the first positions arranged at equal intervals λ. n
The scale is arranged at an arrangement position excluding the second position, which is a position for every λ interval, and the scale has a 1 / n harmonic component whose interval of the second position is a wavelength nλ by the arrangement of the position information source. The sensor has position information, the sensor detects position information having the 1 / n harmonic component, and the arithmetic unit calculates an absolute position of the sensor with respect to the scale during the interval nλ based on the detected position information. Is a displacement measuring instrument. 【請求項４】 請求項３に記載の変位測定器であって、 前記スケールは、前記位置情報源として磁極を有し、前
記整数ｎは偶数であり、 前記センサは、前記スケールの長さ方向に（ｎλ／２）
間隔で配置された２個の磁気抵抗素子により形成される
複数の磁気抵抗ブリッジを有し、これらの磁気抵抗ブリ
ッジは前記スケールの長さ方向に（ｎλ／２）を除くｎ
λ未満の間隔で配置され、 前記演算部は、前記複数の磁気抵抗ブリッジの出力に基
づき、センサのスケールに対する絶対位置を算出するも
のである、変位測定器。4. The displacement measuring device according to claim 3, wherein the scale has a magnetic pole as the position information source, the integer n is an even number, and the sensor is a length direction of the scale. To (nλ / 2)
The scale has a plurality of magnetoresistive bridges formed by two magnetoresistive elements arranged at intervals, and these magnetoresistive bridges extend in the length direction of the scale except for (nλ / 2) except for n.
A displacement measuring device, which is arranged at an interval of less than λ, wherein the arithmetic unit calculates an absolute position of a sensor with respect to a scale based on outputs of the plurality of magnetoresistive bridges. 【請求項５】 請求項４に記載の変位測定器であって、
前記整数ｎは４であり、前記磁気抵抗ブリッジを２個備
え、これらの磁気抵抗ブリッジはλ間隔で配置される、
変位測定器。5. The displacement measuring device according to claim 4, wherein:
The integer n is 4 and comprises two magnetoresistive bridges, the magnetoresistive bridges being arranged at λ intervals;
Displacement measuring device. 【請求項６】 請求項４に記載の変位測定器であって、
前記整数ｎは６であり、前記磁気抵抗ブリッジを６個備
え、これらの磁気抵抗ブリッジは（λ／２）間隔で配置
される、変位測定器。6. The displacement measuring device according to claim 4, wherein:
The displacement measuring device, wherein the integer n is 6, and the device includes six magnetoresistive bridges, and the magnetoresistive bridges are arranged at an interval of (λ / 2). 【請求項７】 請求項５に記載の変位測定器と請求項６
に記載の変位測定器を有し、これらの変位測定器の検出
した位置に基づき、１２λの間のセンサのスケールに対
する絶対位置を算出する、変位測定器。7. A displacement measuring instrument according to claim 5, and a displacement measuring instrument according to claim 6.
A displacement measuring device, comprising: a displacement measuring device according to any one of claims 1 to 3, and calculating an absolute position of the sensor with respect to the scale between 12λ based on positions detected by the displacement measuring devices. 【請求項８】 磁極が長さ方向に所定の間隔で配列され
たスケールと、前記磁極により形成される磁界を検出す
る磁気抵抗素子を有するセンサと、前記センサにより検
出された磁界に基づき当該センサのスケールに対する位
置を算出する演算部とを有する変位測定器であって、 前記磁極は、ｎが４以上の偶数としたときに、等間隔λ
で配列される第１位置から前記第１位置のうちｎλ間隔
ごとの位置である第２位置を除いた配列位置に配置さ
れ、 前記磁気抵抗素子は、前記スケールの長さ方向に、（λ
／４）間隔で４ｎ個配置され、 さらに、前記４ｎ個の磁気抵抗素子を、間隔ｎλの間で
のセンサのスケールに対する絶対位置を検出する第１の
配線と、間隔λの間での位置を検出する第２の配線とに
切り替える配線切り替えスイッチを有し、 前記第１の配線は、請求項３に記載の複数の磁気抵抗ブ
リッジを形成するものであり、前記第２の配線は、前記
４ｎ個の磁気抵抗素子を配列順に第１，第２，第３，第
４の組に属するものとし、これらの組に属する磁気抵抗
素子を直列接続して、第１と第３の組により第１の磁気
抵抗ブリッジを、第２と第４の組により第２の磁気抵抗
ブリッジを形成するものであり、 前記演算部は、第１の配線の場合は、請求項３に記載の
とおり、間隔ｎλの間のセンサのスケールに対する絶対
位置を算出するものであり、第２の配線の場合は、２個
の磁気抵抗ブリッジの出力に基づき間隔λの間の絶対位
置を算出するものである、変位測定器。8. A sensor having a scale in which magnetic poles are arranged at predetermined intervals in a length direction, a sensor having a magnetoresistive element for detecting a magnetic field formed by the magnetic pole, and a sensor based on the magnetic field detected by the sensor. And a calculation unit for calculating a position with respect to the scale, wherein the magnetic poles are equally spaced λ when n is an even number of 4 or more.
The first position is arranged at an arrangement position excluding the second position, which is a position at intervals of nλ, of the first position. The magneto-resistive element is disposed at (λ
/ 4) 4n magnetoresistive elements are arranged at intervals, and the 4n magnetoresistive elements are connected to a first wiring for detecting an absolute position of the sensor relative to the scale during the interval nλ, and a position between the intervals λ. 4. A wiring switch for switching to a second wiring to be detected, wherein the first wiring forms a plurality of magnetoresistive bridges according to claim 3, and the second wiring is the 4n. The magnetoresistive elements belong to the first, second, third, and fourth sets in the order of arrangement, and the magnetoresistive elements belonging to these sets are connected in series, and the first and third sets are used for the first and third sets. Forming a second magnetoresistive bridge by the second and fourth sets of the magnetoresistive bridges, and the arithmetic unit, when the first wiring is used, as described in claim 3, the interval nλ To calculate the absolute position of the sensor relative to the scale during Ri, in the case of the second wiring, and calculates the absolute position between the spacing λ based on the output of the two magnetoresistive bridge, the displacement measuring device.