(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のピッチλでＮ、Ｓ極が着磁された多極磁気パターンを有する回転ドラムに対向して配置される磁気センサであって、検出直流電源のプラス側に接続される複数のプラス側磁気抵抗効果素子と前記検出直流電源のマイナス側に接続される複数のマイナス側磁気抵抗効果素子とを前記回転ドラムの回転方向に沿って特定のピッチで配列した磁気センサにおいて、
前記プラス側磁気抵抗効果素子と前記マイナス側磁気抵抗効果素子とを互いに隣り合うように交互に配置すると共に、前記プラス側磁気抵抗効果素子と前記マイナス側磁気抵抗効果素子はＡ相用とＢ相用にそれぞれ２個ずつ有し、前記Ａ相用の磁気抵抗効果素子と前記Ｂ相用の磁気抵抗効果素子の間隔は、λ／４の奇数倍に設定されており、前記Ａ相用とＢ相用の各相の４個の磁気抵抗効果素子を相毎に相互にブリッジ状に差動増幅的に接続し、該ブリッジの直列接続される磁気抵抗効果素子間の距離を、高調波成分をキャンセルする距離に設定するように構成したことを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記高調波成分をキャンセルする距離は、第３高調波成分をキャンセルする距離であり、該第３高調波成分をキャンセルする距離は、実質的にλ／２×奇数倍±λ／６の距離であることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記ブリッジの対向辺となる位置に接続される磁気抵抗効果素子間の距離は、実質的にλ／６の距離であることを特徴とする請求項１または２記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記高調波成分をキャンセルする距離は、第２高調波成分をキャンセルすべく実質的にλ／２の奇数倍の距離であることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記ブリッジの対向辺となる位置に接続される磁気抵抗効果素子間の距離は、実質的に同じ位置となるような微小間隔であることを特徴とする請求項１または４記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記各磁気抵抗効果素子の配列は、前記Ａ相用のブリッジの一方の対向辺の２つの磁気抵抗効果素子、前記Ｂ相用のブリッジの一方の対向辺の２つの磁気抵抗効果素子、前記Ａ相用のブリッジの他方の対向辺の２つの磁気抵抗効果素子及び前記Ｂ相用のブリッジの他方の対向辺の２つの磁気抵抗効果素子の順序で配列されていることを特徴とする請求項１または２記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記各磁気抵抗効果素子の配列は、前記Ｂ相用のブリッジの一方の対向辺の内の一方の磁気抵抗効果素子、前記Ａ相用のブリッジの一方の対向辺の２つの磁気抵抗効果素子、前記Ｂ相用のブリッジの他方の対向辺の２つの磁気抵抗効果素子、前記Ａ相用のブリッジの他方の対向辺の２つの磁気抵抗効果素子及び前記Ｂ相用のブリッジの前記一方の対向辺の他方の磁気抵抗効果素子の順序で配列されていることを特徴とする請求項１または２記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサに関する。
【従来の技術】
一般に、ファクトリオートメーション、オフィースオートメーション、その他の分野での自動化機械装置にあっては、直線或いは回転移動体の正確な位置を求めるために光学式或いは磁気式のエンコーダが用いられている。この中で磁気式のエンコーダは、構造が簡単で且つ耐水性、耐油性等の環境条件に対して有利であることから、多用されている。この磁気式の回転エンコーダを例にとれば、このエンコーダは所定のピッチで着磁した回転ドラムと、これに対向させて配置した磁気センサとよりなり、この磁気センサに設けた例えば磁気抵抗効果素子からの出力波形を処理することにより、その相対的或いは絶対的位置を処理することにより、その相対的或いは絶対的位置を求めるようになっている。
【０００２】
これを具体的に説明すると、図６は磁気式の回転エンコーダの一般的構成を示す斜視図であり、このエンコーダは回転位置の検出対象となる回転軸２に固定した回転ドラム４と、このドラム外周面に対向させて所定の間隔（スペーシング）を隔てて配置した磁気センサ６とにより主に構成される。上記回転ドラム４の外周面には、所定のピッチλで、Ｎ、Ｓ極が着磁された多極磁気パターン８が設けられる。図７は上記多極磁気パターンの展開図を示しており、磁気センサ６には、上記ピッチλの略半分の間隔、すなわち実質的にλ／２の間隔で配置した２つの磁気抵抗効果素子Ｒ１、Ｒ２を有しており、回転ドラム４の回転に伴う磁界の変化を検出し得るようになっている。
尚、ここで、素子Ｒ１，Ｒ２間の距離が、実質的にλ／２とは、両素子間の距離が精度良くλ／２に設定する場合もあるし、また、特開平１−３１８９１４号公報に示すようにドラムとセンサ間の距離、すなわちスペーシングを考慮してセンサに接する円を仮定した時に定まる仮のピッチに基づいて素子Ｒ１，Ｒ２間の距離を設定する場合もある点を含めて実質的という言葉を用いている。
この磁気抵抗効果素子、すなわちＭＲ素子Ｒ１、Ｒ２は、例えばガラス基板等の表面に磁界の強度によってその電気抵抗が変化する材料、例えばＮｉ・ＦｅやＮｉ・Ｃｏ等の薄膜を蒸着等の手法によって形成している。
【０００３】
次に、ＭＲ素子の動作原理について図８を参照しつつ説明する。
この種のＭＲ素子の磁界に対する抵抗変化は、図８（Ａ）に示すような特性を有し、磁界の方向に関係なく、磁界の大きさに比例して抵抗が変化し、ある値で飽和する。ここで回転ドラム４が回転してＭＲ素子Ｒ１、Ｒ２に、図８（Ｂ）に示すような大きさが正弦波状に変化する磁界Ｂが加わったものと仮定する。
このような磁界ＢがＭＲ素子Ｒ１、Ｒ２に加わると、それぞれピッチλの半波整流波形に似た抵抗値（図８（Ｃ））となり、当然のこととしてＭＲ素子Ｒ１、Ｒ２の抵抗波形はλ／２の位相差となっている。
従って、これらのＭＲ素子Ｒ１、Ｒ２を図８（Ｄ）に示すように直列接続して検出直流電源１０より電圧Ｖを印加すれば、その接続点より出力ｅａを取り出すことができる。この時の出力波形は図８（Ｅ）に示すように周期がλの略正弦波出力を得ることができる。
【０００４】
以上の説明は、磁界変化の検出の原理であるが、実際には、ＭＲ素子の抵抗変化量は２％程度と小さく、しかも、相対的な回転量、或いは回転角を求めるインクリメンタル相を考慮すれば、正逆回転を認識するためにＡ相とＢ相の２つの信号が必要となる。
そこで、図９に示すように８つのＭＲ素子ＲＡ、ＲＢ、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’を用い、これらをそれぞれ１／４λの間隔だけ隔てて順次配列し、図１０に示すように配線接続している。尚、Ａ相用のＭＲ素子とＢ相用のＭＲ素子の間隔は、当然のこととして、λ／４の奇数倍に設定されている。
【０００５】
ここでは、図中左側の４つのＭＲ素子ＲＡ、ＲＢ、Ｒａ、Ｒｂが検出直流電源のプラス側に接続されることからプラス側磁気抵抗効果素子として構成され、他方、図中右側の４つのＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’がマイナス側（接地）に接続されることからマイナス側磁気抵抗効果素子として構成される。ここでＭＲ素子ＲＡ、ＲＡ’、Ｒａ、Ｒａ’はＡ相側の信号を出力するものであり、ＭＲ素子ＲＢ、ＲＢ’、Ｒｂ、Ｒｂ’はＢ相側の信号を出力するものである。各ＭＲ素子の対、例えばＲＡとＲＡ’、ＲａとＲａ’、ＲＢとＲＢ’、ＲｂとＲｂ’はそれぞれ先に説明したＭＲ素子Ｒ１とＲ２の関係を有しており、従って、両素子間は実質的に（λ／２）×奇数倍の間隔を隔てて配置されている。
そして、Ａ相信号用のＭＲ素子ＲＡ、ＲＡ’、Ｒａ、Ｒａ’はブリッジ状に接続されており（図１０（Ａ）参照）、両接続点ＶＡ  、Ｖａ  を例えばオペアンプ等よりなるＡ相側増幅器１２の−端子と＋端子にそれぞれ入力することにより両接続点ＶＡ  、Ｖａ  の出力を差動増幅するようになっている。これにより、ＭＲ素子の抵抗変化量の少なさを補償するようになっている。
【０００６】
また同様に、Ｂ相信号用のＭＲ素子ＲＢ、ＲＢ’、Ｒｂ、Ｒｂ’もブリッジ状に接続されており（図１０（Ｂ）参照）、両接続点ＶＢ  、Ｖｂ  をＢ相側増幅器１４の−端子と＋端子にそれぞれ入力することにより、両接続点ＶＢ  、Ｖｂ  の出力を差動増幅するようになっている。また、このようにＡ相信号用のＭＲ素子とＢ相信号用のＭＲ素子を実質的に１／４λずつ間隔を隔てて配置することにより、理想的には図１１に示すようにＡ相信号とＢ相信号は電気角で９０°位相がずれた状態で出力され、正逆回転の回転方向に応じて進む相が変わるので、これにより正回転であるか、逆回転であるかを認識する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１２に示すように回転ドラム４と磁気センサ６との位置関係を拡大して示すと、回転ドラム４の曲率のために、磁気センサ６の中心部とドラム４との間の距離（スペーシング）ｇ１と、センサ６の周辺部とドラム４との間の距離ｇ２とが僅かではあるが異なり、この距離差が原因でＭＲ素子の出力波形は正弦波にはならず、図１３（Ａ）に示すような正弦波が僅かに歪んだ波形となってしまう。この歪波を解析すると、図１３（Ｂ）に示すように波長λの基本波１６の他に、主として波長がλ／３の第３高調波１８が含まれており、この第３高調波１８に起因して上述のように出力波形が大きく歪んでしまう。回転ドラム４の曲率がセンサ６の長さＬに対して小さい場合や、検出精度がそれ程高くなくてもよい場合には問題とはならないが、高い検出精度が求められるような場合には、上記第３高調波成分を打ち消して歪を除去する必要がある。
【０００８】
そこで、図１４に示すようにＭＲ素子ＲｂとＲａ’との間の距離を上記第３高調波の波長λ／３の半分の長さ、すなわちλ／６だけ更に大きくすることにより右側の４つのＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’をそれぞれ距離λ／６だけ右側にシフトするようにしている。尚、逆に距離λ／６だけ左側にシフトさせるようにしてもよい。これにより、図１３（Ｃ）に示すように右側の４つのＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’ではλ／６だけシフトした波形が生じ、この第３高調波１８’は上記図１３（Ｂ）に示す第３高調波１８に対して１／２波長分だけ位相がずれているので両第３高調波１８、１８’は相殺し合うことになり、結果として図１３（Ｄ）に示すように出力波形の歪をある程度抑制することが可能となる。
【０００９】
しかしながら、例えば半導体製造装置等のように、より高い位置決めの精度が要求される分野においては、上述のように第３高調波を相殺しただけでは不十分であり、更なる歪の除去が求められている。例えば、上述したような操作で歪を抑制したＡ相、Ｂ相の信号をリサージュ波形として評価したところ、図１５に示すように中心からの最大距離ｒａと最小距離ｒｉとの差を用いて表す歪率（ｒａ−ｒｉ）／ｒａが例えば約７％になってしまい、更にこの歪率を小さくすることが望まれている。尚、図１５において破線にて示す真円は歪のない理想的な波形を示す。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、出力波形の歪がより少ない、磁気センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明は、所定のピッチλでＮ、Ｓ極が着磁された多極磁気パターンを有する回転ドラムに対向して配置される磁気センサであって、検出直流電源のプラス側に接続される複数のプラス側磁気抵抗効果素子と前記検出直流電源のマイナス側に接続される複数のマイナス側磁気抵抗効果素子とを前記回転ドラムの回転方向に沿って特定のピッチで配列した磁気センサにおいて、前記プラス側磁気抵抗効果素子と前記マイナス側磁気抵抗効果素子とを互いに隣り合うように交互に配置すると共に、前記プラス側磁気抵抗効果素子と前記マイナス側磁気抵抗効果素子はＡ相用とＢ相用にそれぞれ２個ずつ有し、前記Ａ相用の磁気抵抗効果素子と前記Ｂ相用の磁気抵抗効果素子の間隔は、λ／４の奇数倍に設定されており、前記Ａ相用とＢ相用の各相の４個の磁気抵抗効果素子を相毎に相互にブリッジ状に差動増幅的に接続し、該ブリッジの直列接続される磁気抵抗効果素子間の距離を、高調波成分をキャンセルする距離に設定するように構成したものである。
【００１１】
これにより、プラス側磁気抵抗効果素子とマイナス側磁気抵抗効果素子とは交互に配置されることになるので、従来のセンサと比較して素子の配列部分の全長を略半分程度まで短くすることが可能となる。従って、センサの中央部と回転ドラムとの間の距離と、センサ周辺部と回転ドラムとの間の距離との差を更に少なくでき、これによりセンサ中央部とセンサ周辺部における多極磁気パターンからの磁界強度の差異をより少なくして出力波形の歪を更に抑制することが可能となる。
【００１２】
また、上記ブリッジの直列接続される磁気抵抗効果素子間の距離は、例えば第３高調波成分をキャンセルする場合にはこの距離を実質的にλ／２×奇数倍±λ／６の値に設定し、この時、ブリッジの対向辺となる位置に接続される素子間の距離は実質的にλ／６となる。また、第２高調波成分をキャンセルする場合には、実質的にλ／２の奇数倍の距離となるような距離で両素子を配列し、この時、ブリッジの対向辺となる位置に接続される素子間の距離は両素子が実質的に同じ位置となるような微小間隔となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る磁気センサの一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る磁気センサの磁気抵抗効果素子の配列状態を示す図である。尚、先に説明した従来の磁気センサと同一部分については同一符号を付して説明する。
図１に示すようにこの磁気センサ２０においても、先に図９或いは図１４にて説明したと同様に８つの磁気抵抗効果（以下、ＭＲと称す）素子ＲＡ、ＲＢ、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’を有しており、それぞれ回転ドラム４の多極磁気パターン８の回転方向に沿って後述するようなピッチでもって配列されている。
【００１４】
上記各ＭＲ素子は、一端が検出直流電源に接続されてプラスの電圧Ｖが印加されるプラス側ＭＲ素子ＲＡ、ＲＢ、Ｒａ、Ｒｂと、一端が上記電源のマイナス側（接地）に接続されるマイナス側ＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’とに２つに分類される。また、これらの各ＭＲ素子は、前述のように回転ドラムの正逆回転を認識するためにＡ相信号とＢ相信号の２つの信号を必要とすることからＡ相用のＭＲ素子ＲＡ、ＲＡ’、Ｒａ、Ｒａ’とＢ相用のＭＲ素子ＲＢ、ＲＢ’、Ｒｂ、Ｒｂ’とに分けられる。
これらの各ＭＲ素子は、先に図１０を参照して説明したと同様に接続される。すなわち、図１０（Ａ）に示すようにＡ相側のＭＲ素子ＲＡ、ＲＡ’同士及びＲａ、Ｒａ’同士はそれぞれ直列に接続されて、両素子のそれぞれの接続点ＶＡ  、Ｖａ  から出力を取り出す。
【００１５】
これらの４つのＭＲ素子ＲＡ、ＲＡ’、Ｒａ、Ｒａ’はブリッジ接続されて図中上下端に検出直流電源１０を接続している。この場合、前述のようにプラス側ＭＲ素子ＲＡ、Ｒａは電源１０のプラス側に、マイナス側ＭＲ素子ＲＡ’、Ｒａ’はマイナス側にそれぞれ接続される。両接続点ＶＡ  、Ｖａ  の出力を、それぞれＡ相側増幅器１２のマイナス端子及びプラス端子にそれぞれ入力することにより、両出力を差動増幅させてＡ相信号を得ている。
また、図１０（Ｂ）に示すようにＢ相側のＭＲ素子ＲＢ、ＲＢ’同士及びＲｂ、Ｒｂ’同士もそれぞれ直列に接続されて、両素子のそれぞれの接続点ＶＢ  、Ｖｂ  から出力を取り出す。これらの４つのＭＲ素子ＲＢ、ＲＢ’、Ｒｂ、Ｒｂ’はブリッジ接続されて図中上下端に検出直流電源１０を接続している。この場合も、前述のようにプラス側ＭＲ素子ＲＢ、Ｒｂは電源１０のプラス側に、マイナス側ＭＲ素子ＲＢ’、Ｒｂ’はマイナス側にそれぞれ接続される。両接続点ＶＢ  、Ｖｂ  の出力をそれぞれＢ相側増幅器１４のマイナス端子及びプラス端子にそれぞれ入力することにより、両出力を差動増幅させてＢ相信号を得ている。
【００１６】
一方、各ＭＲ素子の配列は、図１に示すように４つのプラス側ＭＲ素子ＲＡ、ＲＢ、Ｒａ、Ｒｂと、４つのマイナス側ＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’とを隣り合うように交互に配置している。すなわち、図９に示す図中左側の４つのＭＲ素子ＲＡ、ＲＢ、Ｒａ、Ｒｂ間に、図中右側の４つのＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’を櫛歯状に挿入するかのように配置している。すなわち、８個のＭＲ素子の配列は、多極磁気パターン８のピッチλ内に略収めることが可能となる。ここで隣り合うＭＲ素子同士、すなわち、ＲＡとＲａ’同士、ＲＢとＲｂ’同士、ＲａとＲＡ’同士、ＲｂとＲＢ’同士は、図１０を参照すると明らかなようにブリッジ回路の対向辺となるように位置関係にある。当然のこととして、プラス側ＭＲ素子ＲＡ、ＲＢ、Ｒａ、Ｒｂ、同士の間隔は、多極磁気パターン８のピッチをλとすると実質的にλ／４に所定され、同様にマイナス側ＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’同士の間隔も実質的にλ／４に設定されている。ここで、実質的という言葉は、前述のようにドラムとセンサとの間の距離、すなわちスペーシングを考慮したときの仮のピッチも含めるという意味である。すなわち、ドラムの半径にスペーシングの距離を加えた値を半径とする円周上におけるＮ，Ｓのピッチを仮のピッチとする。以下の実質的という言葉も同義である。
【００１７】
そして、上記ブリッジ回路の対向辺となる位置関係にある隣り合うＭＲ素子同士、すなわち素子ＲＡとＲａ’間、ＲＢとＲｂ’間、ＲａとＲＡ’間、ＲｂとＲＢ’間はそれぞれ実質的にλ／６のピッチに設定されており、第３高調波成分をキャンセルし得るようになっている。尚、ちなみに反対側に隣り合うＭＲ素子同士、例えばＲａ’、ＲＢ間の距離は、実質的にλ／１２（＝λ／４−λ／６）となる。
ここで、ピッチλの値は、約２ｍｍ程度であるのに対して各ＭＲ素子の幅は２０μｍ程度となってピッチλに対して非常に狭いので、ここではＭＲ素子の幅をほとんど考慮しなくてよい。尚、ピッチλやＭＲ素子の幅は、これに限定されないのは勿論である。
【００１８】
さて、以上のように構成された磁気センサにおいて、回転ドラム４が回転することにより、上述のように構成された磁気センサ２０の各ＭＲ素子に対して加わる磁界が変化すると、先に説明したように各ＭＲ素子の電気抵抗が変化してその出力波形を取り出すことができる。
ここで、ブリッジ接続の対向辺に位置するＭＲ素子同士、例えば素子ＲＡ、Ｒａ’同士、素子ＲＢ、Ｒｂ’同士、素子ＲＡ、ＲＡ’同士、及び素子Ｒｂ、ＲＢ’同士を隣り合うように配置し、且つそれらの間を実質的にλ／６の距離だけ離間させるようにしたので直列接続される素子同士、例えば素子ＲＡ、ＲＡ’同士、素子ＲＢ、ＲＢ’同士、素子Ｒａ、Ｒａ’同士、素子Ｒｂ、Ｒｂ’同士は実質的に［（λ／２）×奇数倍±λ／６］に相当する距離だけ離間されて配置されていることになり、結果的に図１３にて説明したように出力波形に含まれる第３高調波は相互に逆位相となってこれをキャンセルすることができ、出力波形の歪を抑制することができる。図１３（Ａ）は、図１３（Ｂ）に示す波形と、図１３（Ｃ）に示す波形との合成波である。この点は、図１４にて説明した場合と同様である。
【００１９】
更に、従来の磁気センサでは、図９及び図１４に示すようにＭＲ素子の配列部分の長さは略２λの距離に相当していたが、本実施例では、プラス側ＭＲ素子ＲＡ、ＲＢ、Ｒａ、Ｒｂとマイナス側ＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’とを互いに隣り合うように櫛歯状に配列することによりＭＲ素子の配列部分の長さを短くして多極磁気パターン８の１ピッチの長さλに相当する距離内に略収めることができる。具体的には両端のＭＲ素子ＲＡ、ＲＢ’間の距離は（１１／１２）λである。
【００２０】
従って、図１２に示すように磁気センサのＭＲ素子配列部分の長さＬが略１／２になる結果、センサ中心部と回転ドラム４との間の距離ｇ１と、センサ周辺部と回転ドラム４との間の距離ｇ２との差、すなわちギャップ差を従来のセンサの場合と比較して大幅に少なくすることができるので、その分、センサ中心部と周辺部との間における磁束強度の相異量を抑制でき、出力波形の歪を更に少なくすることが可能となる。
図２は以上のように構成した磁気センサのＡ相信号とＢ相信号とを示す信号波形であり、略正弦波に近い出力信号を得ることができた。また、上記Ａ相信号とＢ相信号をオシロスコープのＸ軸とＹ軸に印加してリサージュ波形を形成したところ、図３に示すように略真円に近い波形を得ることができた。この波形の歪率を測定したところ歪率は、１．１％程度であり、従来のセンサの歪率７％に対して大幅な改善を図ることができた。
【００２１】
尚、図１に示すＭＲ素子の配列は、図９或いは図１４に示す右側４つのＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’をこの順序で他方の４つのＭＲ素子間に単純に櫛歯状に挿入したような配列を示しているが、図１中のＭＲ素子ＲＢ’を１ピッチの距離λだけ左側へシフトさせて図４に示すようにＭＲ素子ＲＢ’を左端に位置させるようにしてもよい。この場合には、両端のＭＲ素子ＲＢ’、ＲＢ間の距離は図１に示す場合よりも更に実質的にλ／１２に相当する距離だけ短くすることができ、その分、出力波形の歪を更に抑制することが可能となる。
【００２２】
尚、以上に説明した各実施例は主として第３高周波成分をキャンセルするために実質的にλ／６の距離だけ位置ずれさせてＭＲ素子を配列したが、これに限らず、第２高周波をキャンセルするようにＭＲ素子を配列してもよい。この場合の配列は図５に示されており、基本的には第２高周波成分をキャンセルするためには直列接続されるＭＲ素子同士、例えば素子ＲＡ、ＲＡ’同士、素子ＲＢ、ＲＢ’同士、素子Ｒａ、Ｒａ’同士、及び素子Ｒｂ、Ｒｂ’同士は実質的にλ／２×奇数倍の距離だけ離間させる必要があることから、素子ＲＡ、ＲＡ’同士、素子ＲＢ、ＲＢ’同士、素子Ｒａ、Ｒａ’同士、及び素子Ｒｂ、Ｒｂ’同士を完全に同一場所に重ねて設けなければならないが、両素子を上下に重ねることはできないので、両素子を微小間隔Ｌ１だけ離間させて隣り合わせに配列し、実質的に同じ位置に配列させている。この微小間隔Ｌ１は、両ＭＲ素子間の絶縁状態を維持した状態で小さければ小さい程よく、ＭＲ素子の薄膜成形技術に依存する。現在のところ、この微小間隔Ｌ１は、５μｍ程度である。
【００２３】
また更に、上記実施例では、第２高周波成分と第３高周波成分をキャンセルする場合のＭＲ素子配列について説明したが、隣り合うＭＲ素子間のピッチを考慮することなく、一方のＭＲ素子ＲＡ、ＲＢ、Ｒａ、Ｒｂ間に他方のＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’を単に櫛歯状に挿入するように配列させて、センサの全長を短くするようにしてもよい。この場合には、第２或いは第３高周波成分はキャンセルすることができないが、センサの全長を短くすることにより出力波形に含まれる高次波形成分が少なくなり、この場合にも歪を抑制することができる。
また、櫛歯状にＭＲ素子を配列することにより、出力波形のピーク値は、少し低下するが、低下量は、高々最大２０％程度あり、歪抑制効果の利点の方が遥かに大きいものである。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の磁気センサによれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
プラス側磁気抵抗効果素子とマイナス側磁気抵抗効果素子とを隣り合うように交互に配置して、いわば櫛歯状に配列するようにしたので、従来のセンサと比較してその長さを略半分程度に短くすることができる。
従って、センサの素子配列方向において、センサと円形回転ドラムとの間の距離（ギャップ）の相異量が少なくなり、この結果、出力波形に含まれる高次高調波成分を抑制して出力波形の歪を大幅に抑制することができる。
特に、ブリッジ回路において直列接続される磁気抵抗効果素子間の距離を、実質的にλ／２×奇数倍±λ／６の距離に設定することにより、第３高調波成分をキャンセルすることができ、出力波形の歪を更に抑制することができる。
また、ブリッジ回路において直列接続される磁気抵抗効果素子間の距離を、λ／２の奇数倍の距離に設定することにより、第２高調波成分をキャンセルすることができ、出力波形の歪を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁気センサの磁気抵抗効果素子の配列状態を示す図である。
【図２】図１に示すセンサより得られたＡ相信号とＢ相信号を示す波形図である。
【図３】図２に示すＡ相信号とＢ相信号のリサージュ波形図である。
【図４】図１に示す磁気センサの変形例を示す図である。
【図５】本発明の磁気センサの他の変形例を示す図である。
【図６】磁気センサを含む一般的な磁気式エンコーダを示す斜視図である。
【図７】図６に示す回転ドラムの多極磁気パターンを示す展開図である。
【図８】磁気センサの動作原理を説明するための説明図である。
【図９】磁気センサの磁気抵抗効果素子の従来の配列パターンを示す図である。
【図１０】図９に示す磁気抵抗効果素子の接続状態を示す回路図である。
【図１１】理想的な磁気センサから得られたＡ相信号とＢ相信号を示す波形図である。
【図１２】磁気センサと回転ドラムとの位置関係を示す部分拡大図である。
【図１３】磁気抵抗効果素子の出力波形の歪を説明するための波形図である。
【図１４】磁気センサの磁気抵抗効果素子の従来の他の配列パターンを示す図である。
【図１５】従来装置のＡ相信号とＢ相信号のリサージュ波形図である。
【符号の説明】
２      回転軸
４      回転ドラム
８      多極磁気パターン
１０    検出直流電源
１２    Ａ相側増幅器
１４    Ｂ相側増幅器
１６    基本波
１８    第３高調波
２０    磁気センサ
ＲＡ，ＲＢ，Ｒａ，Ｒｂ          プラス側磁気抵抗効果素子
ＲＡ’，ＲＢ’，Ｒａ’，Ｒｂ’  マイナス側磁気抵抗効果素子
λ      多極磁気パターンのピッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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