JPS62289723A

JPS62289723A - 磁気エンコ−ダ用磁気抵抗センサ

Info

Publication number: JPS62289723A
Application number: JP61134463A
Authority: JP
Inventors: Kenzaburo Iijima; 健三郎飯島; Kiyoya Nishimura; 西村　清矢; Yoshinori Hayashi; 好典林
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1986-06-10
Filing date: 1986-06-10
Publication date: 1987-12-16
Anticipated expiration: 2011-12-18
Also published as: JP2564517B2

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】３、発明の詳細な説明「産業上の利用分野」この発明は、例えば磁気ロータリーエンコーダ等に適用
され、磁気記録媒体に５己録された磁気情報を、固有抵
抗が磁界の強さに応じて変化する磁気抵抗素子を用いて
検出することにより、磁気記録媒体の相対的変位を検出
する磁気エンコーダ用磁気抵抗センサに関する。

「従来の技術」周知のように、磁気ロータリーエンコーダは、シャフト
に固定された円盤状の磁気記録媒体と、この磁気記録媒
体と所定のギャップを隔てて対向配置された磁気抵抗セ
ンサとから構成されているが、これらは、従来、一般に
第４図（イ）〜（ニ）に示すように構成されている。

これらの図において、■は磁気記録媒体、２は磁気抵抗
センサである。この磁気記録媒体１には、磁気抵抗セン
サ２と対向する円軌道に沿って波長λの正弦波を磁化記
録ずろことにより、等間隔の磁化ピッチＩ　ａ、　１　
ａ、・・からなる磁気情報（着磁パターン）が記録され
ている。一方、磁気抵抗センサ２は、ガラス基板３と、
このガラス基板３上に蒸着された磁気抵抗素子・１とか
ら構成されている。

この磁気抵抗素子・１は、磁界中に置かれた場合、その
磁界の強さに応して固有抵抗か変化する現家、いう、〉
る磁気抵抗効果が生じろ素子オ料によって構成されてお
り、この磁気抵抗効果を利用して、磁気記録媒体１が図
に示す矢印Ｍ方向に相対変位した場合に、磁気記録媒体
ｌ上に記録された着磁パターンが読み取られ、これによ
り、磁気記録媒体１と共に回転するシャフトの回転量が
検出されるようになっている。

この場合、磁気抵抗素子４は、磁気記録媒体ｌの変位方
向Ｍと直交する方向に延びる検出部Ｓ。

〜Ｓ１８と、これら各検出部Ｓ、〜Ｓ　１８の間を各々
接続し、変位方向Ｍと平行に延びる接続部０１〜ＣＩ８
とから構成され、櫛形状に形成されている。

ここで、各検出部８１〜Ｓ１６の相対的位置関係につい
て述べると、検出部８１〜Ｓ４は各々λずつ離間し、検
出部Ｓ５は検出部Ｓ４とλ／２離間し、検出部Ｓ、〜Ｓ
８は各々λずつ離間し、検出部Ｓｈは検出部Ｓ９と５ハ
λ離間し、検出部Ｓ、〜Ｓ１□は各々λずつ離間し、検
出部λ１３は検出部λ１．とλ／２離間し、検出部Ｓ　
１３〜Ｓ　Ｉｌｌは各々λずつ離間している。また、検
出部Ｓ１の端部は端子Ｔ、に、接続部Ｃ４は端子Ｔ２に
、接続部Ｃ８およびＣ３は端子Ｔ３に、接続部ＣＩ３は
端子Ｔ４に、検出部Ｓ　１１８の端部は端子Ｔ５に各々
接続されている。

そして、端子Ｔ３を接地して、端子Ｔ１とＴ５に＋Ｖｃ
ｃを印加すると、磁気記録媒体１の変位に伴って、端子
Ｔ２から正弦波の検出信号Ｓ　ｉｎｏ　Ｕ　Ｔが出力さ
れろと共に、端子Ｔ４から余弦波の検出信号Ｃｏ５０Ｕ
Ｔが出力される。すなわち、検出部８１〜Ｓ８と接続部
Ｃ１〜Ｃ８からなる正弦波検出用磁気抵抗素子Ａによっ
て検出される検出信号Ｓ　ｉｎ。

ＵＴは、検出部Ｓ、〜Ｓ　１８と接続部Ｃ９〜ＣＩ８か
らなる余弦波検出用磁気抵抗素子Ｂによって検出される
検出信号Ｃｏ５０ＵＴと、位相がλ／４（９０°）ずれ
ていることになる。これにより、これらの検出信号Ｓ　
ｉｎｏ　Ｕ　ＴとＣｏ５０ＵＴに基づいて、磁気記録媒
体ｌの変位方向および変位量が求められる。

「発明が解決しようとする問題点」ところで、上述した磁気抵抗センサ２の正弦波検出用磁
気抵抗素子Ａの中心と余弦波検出用磁気抵抗素子Ｂの中
心間の距離は、約１　ｍｍ（約８λ分）前後に設定され
ている。この中心間の距離は微少ではあるが、このよう
な微少距離であっても、磁気記録媒体１側に物理的な歪
が発生している確率は高く、これが、高精度の検出信号
Ｓ　ｉｎｏ　Ｕ　ＴおよびＣｏ５０ＵＴを得ることがで
きない原因となっていた。

例えば、第５図（イ）に示すように、磁気記録媒体ｌに
歪が生じている状態においては、同図（ロ）および（ハ
）に示すように、検出信号Ｓ　ｉｎｏ　Ｕ　ＴおよびＣ
ｏ５０ＵＴの間に、逆相のうねりＵ、およびＵ２が発生
し、雨検出信号Ｓ　ｉｎｏ　Ｕ　ＴおよびＣｏｓ○Ｕ′
ｒ間にレベルギャップが生じてしまう。そして、これら
の検出信号Ｓ　ｉｎｏ　Ｕ　ＴおよびＣｏ５０ＵＴを、
デジタル処理するために、波形整形回路により所定のし
きい値より高いか否かによって“トビレベルと”し”レ
ベルの２短信号に変換した場合、これら２短信号のパル
ス幅に広狭が生じ、この結果、検出誤差が生じてしまう
。

この発明は上述した事情に鑑みてなされた乙ので、磁気
記録媒体に微少な物理的歪が生じている場合においてら
、正弦波検出用磁気抵抗素子と余弦波検出用磁気抵抗素
子から各々出力される各検出信号のう１２つを同相化す
ることができ、これにより検出誤差を低減することがで
きる磁気エンコーグ用磁気１氏抗センサを提供すること
を目的としている。

「問題点を解決するための手段」この発明は、所定の軌道に沿って正弦波の磁気情報が記
録された磁気記録媒体上から、前記磁気情報を、固有抵
抗が磁界の強さに応じて変化する磁気抵抗素子を用いて
検出する磁気エンコーダ用磁気抵抗センザにおいて、前
記磁気記録媒体の変位に伴って、正弦波の検出信号を出
力する正弦波検出用磁気抵抗素子と、余弦波の検出信号
を出力する余弦波検出用磁気抵抗素子とを、重畳的に配
置したことを特徴としている。

「作用」正弦波検出用磁気抵抗素子と余弦波検出用磁気抵抗素子
か、重畳的に配置されているので、磁気記録媒体の軌道
の同一部分から正弦波の磁気情報が検出され、これによ
り、磁気記録媒体に微少な物理的歪が生じている場合に
おいても、正弦波検出用磁気抵抗素子と余弦波検出用磁
気抵抗素子から各々出力される雨検出信号のうねりが同
相化され、これにより検出誤差が低減される。

「実施例」以下、図面を参照し、この発明の実施例について説明す
る。

第１図（イ）〜（ハ）はこの発明の第１実施例の構成を
示す図である。なお、第１図（イ）においては、磁気抵
抗素子４のパターン以外の部分の図示が省略されている
。

これらの図において、ＩＯは、例えばホウ酸ガラスから
なる絶縁性、平滑性の高い基板であり、この基板ＩＯ上
には検出部Ｓ、〜Ｓ８と接続部０１〜Ｃ８からなる正弦
波検出用磁気抵抗素子Ａが蒸着されている。また、正弦
波検出用磁気抵抗素子Ａが蒸着された基板ＩＯ上には、
厚さが数百人〜１０００人の非磁性の、例えばシリコン
酸化膜からなる絶縁膜１２が形成されており、この絶縁
膜１２上には検出部Ｓ、〜Ｓ　＋８と接続部Ｃｓ＝Ｃ＋
ｅからなる余弦波検出用磁気抵抗素子Ｂが蒸着されてい
る。さらに、この余弦波検出用磁気抵抗素子Ｂが蒸着さ
れた絶縁膜１２上には、例えばＰＳＧ膜（ｐｈｏｓｐｈ
ｏ−ｓｉｌｉｃａｔｅ−ｇｌａｓｓ：りんをドープした
シリコン酸化膜）からなる保護膜１４が形成されている
。上記正弦波検出用磁気抵抗素子Ａおよび余弦波検出用
磁気抵抗素子Ｂからなる磁気抵抗素子４はＮｉ−Ｆｅに
ッケルー鉄）、Ｎｉ−Ｃｏにッケルーコバルト）などの
強磁性材料、またはＩｎ５ｂ（アンチモン化インジウム
）などの半導体によって構成されている。

ここで、各検出部Ｓ１〜ｓｅｅの相対的位置関係につい
て述べると、検出部８１〜Ｓ４は各々λずつ離間し、検
出部Ｓ、は検出部Ｓ４とλ／２離間し、検出部８５〜Ｓ
８は各々λずつ離間して配置されている。また検出部Ｓ
　１ｌｌ＝　Ｓ　＋３は各々λずつ離間し、検出部λ１
．は検出部λ、３とλ／２離間し、検出部８１２〜Ｓ、
は各々λずつ離間して配置されている。

さらに、各検出部Ｓ、−Ｓ、は、各Ｓ　１８〜Ｓ、に対
して各々λ／４ずつ離間して配置されている。

これにより、正弦波検出用磁気抵抗素子Ａと余弦波検出
用磁気抵抗素子Ｂが、絶縁膜１２を介して絶縁された状
態で、磁気記録媒体１（第４図参照）に記録された正弦
波の波長λに対して位相が９０°ずれるように、重畳的
に配置されている。

次に、第２図（イ）および（ロ）を参照して、この発明
の第２実施例について説明する。なお、第２図（イ）に
おいては、磁気抵抗素子４のパターン以外の部分の図示
が省略されている。

これらの図に示すように、第２実施例においては、絶縁
膜１２を介さずに、正弦波検出用磁気抵抗素子１へと余
弦波検出用磁気抵抗素子Ｂが重畳的に配置されている。

すなわち、正弦波検出用磁気抵抗素子Ａの櫛形のパター
ンが、余弦波検出用磁気抵抗素子Ｂの櫛形のパターンに
対して入れ子状に配置されている。

ここで、各検出部Ｓ、−Ｓ、、の相対的位置関係につい
てホベろと、検出部Ｓ２は検出部Ｓ１とλ離ｆｒ’：Ｉ
　Ｌ、検出部Ｓ３は検出部Ｓ２と２λ離間し、検出部Ｓ
４は検出部Ｓ３とλ離間し、検出部Ｓ５は検出部Ｓ４と
３７２λ離間し、検出部Ｓ６は検出部Ｓ５とλ離間し、
検出部Ｓ７は検出部Ｓ８と２λ離間し、検出部Ｓ８は検
出部Ｓ７とλ離間している。また検出部Ｓ　１５は検出
部Ｓ　Ｉｌ＋と２人離間し、検出部Ｓ　＋４は検出部Ｓ
　＋５と＾離間し、検出部Ｓ１３は検出部Ｓ　１４と２
λ離間し、検出部Ｓ＋２は検出部Ｓ　１３とλ／２離間
し、検出部Ｓ１１は検出部Ｓ　＋２と２λ離間し、検出
部Ｓ　ｔｏは検出部Ｓ　Ｉ＋とλ離間し、検出部Ｓ９は
検出部Ｓ、。と２λ離間して配置されている。さらに、
各検出部ｓ　、、ｓ　３．ｓ　５．ｓ　７は、各検出部
Ｓ１６゜Ｓ　１４＋　Ｓ　＋２＋　８１０に対して各々
λ／４ずつ離間して配置されている。

これにより、正弦波検出用磁気抵抗素子、八と余弦波検
出用磁気抵抗素子Ｂか、磁気記録媒体１（第４図参照）
に記録されに正弦波の波長λに対して位相が９０゛ずれ
ろように、重畳的に配置されている。

次に、上述しｆこ各実遺例による磁気抵抗センサを用い
て、第５図（イ）に示すような歪Ｄ・生じている磁気記
録媒体１に記録された正弦波の磁気情報を検出する場合
について説明する。

この場合、端子Ｔ３を接地して、端子Ｔ１とＴ。

に＋Ｖｃｃを印加すると、磁気記録媒体ｌの変位に伴っ
て、端子Ｔ、およびＴ４から第３図（イ）および（ロ）
に示すような検出信号Ｓ　ｉｎｏ　ＬＩ　ＴおよびＣｏ
５０ＵＴが各々出力される。すなわち、正弦波検出用磁
気抵抗素子Ａと余弦波検出用磁気）入坑素子Ｂが、重畳
的に配置されているので、磁気記録媒体ｌの軌道の同一
部分から正弦波の磁気情報が検出され、これにより、磁
気記録媒体１に微少な物理的歪が生している場合におい
ても、第３図（イ）および（ロ）に示すように、正弦波
検出用磁気抵抗素子Ａと余弦波検出用磁気抵抗素子Ｂか
ら各々出力されろ検出信号Ｓ　ｉｎｏ　Ｕ　ＴとＣｏ５
０ＵＴのうねりＵｌおよびＵ、か同相化される。したが
って、上述した各実施例の磁気抵抗センサを用いること
により、検出誤差を低減することができる。

「発明の効果」以上説明したように、この発明によれば、所定の軌道に
沿って正弦波の磁気情報が記録された磁気記録媒体上か
ら、前記磁気情報を、固有抵抗が磁界の強さに応じて変
化する磁気抵抗素子を用いて検出する磁気エンコーダ用
磁気抵抗センサにおいて、前記磁気記録媒体の変位に伴
って、正弦波の検出信号を出力する正弦波検出用磁気抵
抗素子と、余弦波の検出信号を出力する余弦波検出用磁
気抵抗素子とを、重畳的に配置したので、磁気記録媒体
の軌道の同一部分から前記正弦波の磁気情報か検出され
、これにより、磁気記録媒体に微少な物理的歪が生じて
いる場合においてら、正弦波検出用磁気抵抗素子と余弦
波検出用磁気抵抗素子から各々出力される各検出信号の
うねりを同相化するごとがてき、これにより検出誤差を
低減することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第［図（イ）はこの発明の第１実施例の構成を示す概略
平面図、第１図（ロ）は同図（イ）のＡ　−、Ａ線視断
面図、第１図（ハ）は同図（ロ）の部分拡大断面図、第
２図（イ）はこの発明の第２実施例の構成を示す概略平
面図、第２図（ロ）は同図（イ）のＢ−Ｂ線視断面図、
第３図（イ）および（ロ）はこの発明の第１および第２
実施例の動作を説明するための波形図、第４図（イ）〜
（ニ）は従来の磁気ロータリーエンコーグの磁気記録媒
体ｌと磁気抵抗センサ２の構成を示す図、第５図（イ）
〜（ハ）は従来の磁気抵抗センサ２を用いた場合の問題
点を説明するための図である。Ａ・・正弦波検出用磁気抵抗素子、Ｂ・・・・・余弦波
検出用磁気抵抗素子、Ｓ１〜Ｓ’ｓ・・・・検出部、Ｃ
１〜Ｃ＋ｌｌ・・・・接続部、Ｔ１〜Ｔ５・・　・端子
、ｌ・磁気記録媒体、１　　・磁気抵抗素子、ＩＯ・・
・・・基板、１２　・・絶縁、膜、Ｉ　＝１　　　保護
膜。出願人　　日本画イ：；製造味式会社Ａ　　　　　　　　Ｂ第１図

Claims

【特許請求の範囲】

所定の軌道に沿って正弦波の磁気情報が記録された磁気
記録媒体上から、前記磁気情報を、固有抵抗が磁界の強
さに応じて変化する磁気抵抗素子を用いて検出する磁気
エンコーダ用磁気抵抗センサにおいて、前記磁気記録媒
体の変位に伴って、正弦波の検出信号を出力する正弦波
検出用磁気抵抗素子と、余弦波の検出信号を出力する余
弦波検出用磁気抵抗素子とを、重畳的に配置したことを
特徴とする磁気エンコーダ用磁気抵抗センサ。