(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビット数ｎのＭ系列パターンにおいてｎ−１個の０が連続した部分に０を１個挿入してＭ系列の周期を２ｎとしたアブソリュートパターンを有する環状のアブソリュートトラックを備えるスケールと、
相対回転する前記スケールの前記アブソリュートトラックを読み取ってアブソリュート値を出力するアブソリュート値出力部と、を有し、
前記アブソリュートパターンの各ビットは、前記アブソリュートトラックに沿って一定のピッチで配列されており、
前記ビット数ｎは３６０を２ｎで除算したときに割り切れる数であり、
前記アブソリュートパターンの各ビットは、着磁領域または無着磁領域であり、
前記ピッチは、３６０°を２ｎで除算した角度であり、
前記アブソリュートトラックは、前記アブソリュートパターンを有する第１トラックと、前記第１トラックと並列に相対回転方向に延びるとともに、前記第１トラックの内周側に位置する第２トラックと、を備え、
前記第２トラックは、前記スケールの周方向に着磁領域および無着磁領域が前記第１トラックと同一のピッチで配列され、着磁領域および無着磁領域の配列が前記アブソリュートパターンとは逆の着磁パターンを備え、
前記第１トラックの着磁領域と前記第２トラックの無着磁領域とが径方向で隣り合うとともに、前記第１トラックの無着磁領域と前記第２トラックの着磁領域とが径方向で隣り合うことを特徴とするロータリエンコーダ。
【請求項２】
請求項１において、
前記ビット数ｎは、７であることを特徴とするロータリエンコーダ。
【請求項３】
請求項１において、
前記アブソリュート値出力部は、前記第１トラックの前記アブソリュートパターンを読み取って第１信号を出力する第１信号出力部と、前記第２トラックの前記着磁パターンを読み取って第２信号を出力する第２信号出力部と、を備え、前記第１信号および前記第２信号の差動信号に基づいてアブソリュート値を出力することを特徴とするロータリエンコーダ。
【請求項４】
請求項１または３において、
前記第１トラックにおいて、前記周方向で隣り合う着磁領域は互いに同一の極を対向させており、
前記第２トラックにおいて、前記周方向で隣り合う着磁領域は、互いに同一の極を対向させていることを特徴とするロータリエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スケールの相対回転を検出してアブソリュート値を出力するロータリエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
スケールに設けられたアブソリュートパターンを検出してアブソリュート値を出力するエンコーダは特許文献１に記載されている。特許文献１では、ビット数ｎのＭ系列パターンにおいてｎ−１個の０が連続した部分に０を１個挿入して周期を２ｎとしたアブソリュートパターンを用いている。特許文献１において、スケールは直線状に延びる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２８０８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１に開示されたアブソリュートパターンを備え、アブソリュート値を精度よく出力するローリエンコーダは提供されていないのが現状である。
【０００５】
本発明の課題は、かかる点に鑑みて、スケールにＭ系列パターンに基づくアブソリュートパターンを備え、アブソリュート値を精度よく出力できるロータリエンコーダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のロータリエンコーダは、ビット数ｎのＭ系列パターンにおいてｎ−１個の０が連続した部分に０を１個挿入してＭ系列の周期を２ｎとしたアブソリュートパターンを有する環状のアブソリュートトラックを備えるスケールと、相対回転する前記スケールの前記アブソリュートトラックを読み取ってアブソリュート値を出力するアブソリュート値出力部と、を有し、前記アブソリュートパターンの各ビットは、前記アブソリュートトラックに沿って一定のピッチで配列されており、前記ビット数ｎは３６０を２ｎで除算したときに割り切れる数であり、前記アブソリュートパターンの各ビットは、着磁領域または無着磁領域であり、前記ピッチは、３６０°を２ｎで除算した角度であり、前記アブソリュートトラックは、前記アブソリュートパターンを有する第１トラックと、前記第１トラックと並列に相対回転方向に延びるとともに、前記第１トラックの内周側に位置する第２トラックと、を備え、前記第２トラックは、前記スケールの周方向に着磁領域および無着磁領域が前記第１トラックと同一のピッチで配列され、着磁領域および無着磁領域の配列が前記アブソリュートパターンとは逆の着磁パターンを備え、前記第１トラックの着磁領域と前記第２トラックの無着磁領域とが径方向で隣り合うとともに、前記第１トラックの無着磁領域と前記第２トラックの着磁領域とが径方向で隣り合うことを特徴とする。
【０００７】
本発明では、アブソリュートパターンとして、ビット数ｎのＭ系列パターンにおいてｎ−１個の０が連続した部分に０を１個挿入して周期を２ｎとしたものを備える。かかるアブソリュートパターンは、その周期が２のべき乗なので、２進数で演算を行う演算回路を用いてアブソリュート値を出力するのに適する。また、本発明では、ビット数ｎは、３６０を２ｎで除算したときに割り切れる数とされる。このようにすれば、スケールの周方向にＭ系列の各ビットを一定のピッチで配列したときに、１周期分のアブソリュートパターンを、環状のアブソリュートトラックに過不足なく設けることができる。これにより、スケールに１周期分のアブソリュートパターンを正確に設けることができるので、当該アブソリュートパターンを検出することによってアブソリュート値を精度よく出力できる。
【０００９】
本発明において、前記ビット数ｎは、７とすることができる。
【００１１】
また、本発明において、前記アブソリュート値出力部は、前記第１トラックの前記アブソリュートパターンを読み取って第１信号を出力する第１信号出力部と、前記第２トラックの前記着磁パターンを読み取って第２信号を出力する第２信号出力部と、を備え、前記第１信号および前記第２信号の差動信号に基づいてアブソリュート値を出力することが望ましい。
【００１２】
本発明によれば、アブソリュートトラックとして、アブソリュートパターンを備える第１トラックと、アブソリュートパターンと論理値が反対となる着磁パターンを備える第２トラックを備える。ここで、第１信号出力部により第１トラックを読み取った場合には、着磁領域と無着磁領域とが隣接する部分で、無着磁領域における着磁領域に近い部分で磁界が検出される。従って、第１信号出力部からは、無着磁領域においても信号が出力されることになる。この一方、第１信号出力部が第１トラックの無着磁領域を読み取っているときには、第２信号出力部は第２トラックの着磁領域を読み取っているので、第２信号出力部からは、第１信号よりも大きな第２信号が出力される。従って、第１信号出力部から出力される第１信号と第２信号出力部から出力される第２信号の差動信号では、アブソリュートパターンにおいて無着磁領域となっている部分において、無着磁領域における着磁領域に近い部分で発生している磁界の影響を除去できる。これにより、差動信号として、着磁領域と無着磁領域との境界部分で波形が反転することのない波形を得ることができるので、閾値を利用して、アブソリュート値を正確に取得できる。
【００１３】
本発明において、前記第１トラックにおいて、前記周方向で隣り合う着磁領域は互いに同一の極を対向させており、前記第２トラックにおいて、前記周方向で隣り合う着磁領域は、互いに同一の極を対向させていることが望ましい。このようにすれば、第１トラックで隣り合う着磁領域の間に自己減磁が働く。また、第２トラックで隣り合う着磁領域の間に自己減磁が働く。従って、各トラックの着磁領域と無着磁領域とが隣接する部分において、着磁領域の磁界のオーバーシュートに起因して無着磁領域における着磁領域に近い部分で磁界が検出される場合でも、自己減磁が働いていない場合と比較して、その磁界に起因する信号の出力が小さくなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のロータリエンコーダによれば、ビット数ｎのＭ系列パターンにおいてｎ−１個
の０が連続した部分に０を１個挿入してＭ系列の周期を２ｎとしたアブソリュートパター
ンを環状のアブソリュートトラックに採用したときに、アブソリュートトラックを読み取
ることによってアブソリュート値を正確に出力できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を適用したロータリエンコーダの説明図である。
【図２】磁気トラックおよび磁気抵抗素子の説明図である。
【図３】アブソリュートパターンの一例の説明図である。
【図４】ロータリエンコーダの制御系のブロック図である。
【図５】磁気センサ装置が出力する各信号の説明図である。
【図６】第１信号出力部から出力される第１信号、第２信号出力部から出力される第２信号および第１信号と第２信号の差動信号の説明図である。
【図７】着磁領域と無着磁領域の境界部分における磁界とその検出信号の説明である。
【図８】変形例のロータリエンコーダの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した実施の形態のロータリエンコーダを説明する。
【００１７】
（全体構成）
図１は、本発明を適用したロータリエンコーダの説明図である。図１に示すように、本例のロータリエンコーダ１は、円盤形状の磁気スケール２と、磁気スケール２を読み取る磁気センサ装置３とを備える。磁気スケール２は、磁気スケール２の円形面に設けられた環状の磁気トラック４を備える。磁気トラック４は、磁気スケール２の軸線Ｌと同軸に形成されている。磁気センサ装置３は、磁気スケール２の磁気トラック４に軸線Ｌ方向で対向する位置に配置される。磁気センサ装置３は、磁気センサ装置３と磁気スケール２とが軸線Ｌ回りに相対回転する際に磁気スケール２の表面に形成された磁界の変化を検出して、磁気スケール２または磁気センサ装置３の絶対角度位置を出力する。
【００１８】
磁気センサ装置３は、シリコン基板やセラミックグレース基板などのセンサ基板１２と、センサ基板１２において磁気スケール２と対向する面に形成された複数の磁気抵抗素子（インクリメンタル信号検出用第１磁気抵抗素子３７、インクリメンタル信号検出用第２磁気抵抗素子３８、アブソリュート値検出用第１磁気抵抗素子４５、アブソリュート値検出用第２磁気抵抗素子４６）を備える。磁気抵抗素子３７、３８、４５、４６はパーマロイ膜を感磁膜として備える。磁気抵抗素子３７、３８、４５、４６と磁気スケール２は所定の隙間を介して対向する。
【００１９】
ロータリエンコーダ１は、磁気スケール２および磁気センサ装置３の一方が固定体側に配置され、他方が回転体側に配置される。本例では、磁気スケール２が回転体側に配置され、磁気センサ装置３が固定体側に配置される。
【００２０】
（磁気スケール）
図２は磁気スケール２に設けられた磁気トラック４および磁気抵抗素子３７、３８、４５、４６の説明図である。図２では図１において点線で囲んだＴ部分を拡大して示す。図１に示すように、磁気トラック４は、磁気スケール２の周方向Ｘ（磁気スケール２と磁気センサ装置３との相対回転方向）に延びる第１インクリメンタルトラック２１、第２インクリメンタルトラック２２、および、アブソリュートトラック２３を有する。第１インクリメンタルトラック２１は第２インクリメンタルトラック２２の外周側に位置し、アブソリュートトラック２３は第１インクリメンタルトラック２１の外周側に位置する。
【００２１】
アブソリュートトラック２３は並列に配置されて周方向Ｘに延びる第１トラック２４と第２トラック２５を備える。第１トラック２４は第２トラック２５の外周側に位置する。第１トラック２４と第２トラック２５は径方向Ｙで隙間なく同軸に設けられている。第１インクリメンタルトラック２１、第２インクリメンタルトラック２２、アブソリュートトラック２３の第１トラック２４および第２トラック２５は同軸である。なお、アブソリュートトラック２３は第１インクリメンタルトラック２１および第２インクリメンタルトラック２２の内側に設けられていてもよい。
【００２２】
図２に示すように、第１インクリメンタルトラック２１は、第１ピッチＰ１で形成された第１インクリメンタルパターン２１ａを有する。第１インクリメンタルパターン２１ａ
は、周方向ＸにＮ極とＳ極を第１ピッチＰ１で交互に着磁したものである。
【００２３】
第２インクリメンタルトラック２２は、第１ピッチＰ１よりもピッチ長が長い第２ピッチＰ２で形成された第２インクリメンタルパターン２２ａを有する。第２インクリメンタルパターン２２ａは、周方向ＸにＮ極とＳ極を第２ピッチＰ２で交互に着磁したものである。第１インクリメンタルトラック２１は径方向Ｙで、アブソリュートトラック２３と第２インクリメンタルトラック２２の間に位置する。第１インクリメンタルパターン２１ａおよび第２インクリメンタルパターン２２ａは、磁気スケール２の表面と垂直に磁界の強弱が現れる強弱磁界を形成する。
【００２４】
アブソリュートトラック２３の第１トラック２４は、第１ピッチＰ１および第２ピッチＰ２よりもピッチ長が長い第３ピッチＰ３で形成されたアブソリュートパターン２４ａを有する。アブソリュートパターン２４ａは着磁した着磁領域と無着磁の無着磁領域を第３ピッチＰ３の擬似ランダムパターンで周方向Ｘに配列したものである。各着磁領域は周方向ＸにＮ極とＳ極を備える。また、第１トラック２４において、周方向Ｘで隣り合う着磁領域は、互いに同一の極を対向させている。アブソリュートパターン２４ａは、磁気スケール２の表面と垂直に磁界の強弱が現れる強弱磁界を形成する。
【００２５】
アブソリュートトラック２３の第２トラック２５は、着磁領域および無着磁領域が第３ピッチＰ３でアブソリュートパターン２４ａとは反対に配列された着磁パターン２５ａを備える。従って、アブソリュートトラック２３では、径方向Ｙにおいて第１トラック２４の着磁領域の隣に第２トラック２５の無着磁領域が位置する。また、径方向Ｙにおいて第１トラック２４の無着磁領域の隣に第２トラック２５の着磁領域が位置する。着磁パターン２５ａは、磁気スケール２の表面と垂直に磁界の強弱が現れる強弱磁界を形成する。第２トラック２５において、各着磁領域は周方向ＸにＮ極とＳ極を備える。また、第２トラック２５において、周方向Ｘで隣り合う着磁領域は、互いに同一の極を対向させている。
【００２６】
アブソリュートパターン２４ａおよび着磁パターン２５ａの形成ピッチである第３ピッチＰ３は、第１ピッチＰ１および第２ピッチＰ２の整数倍である。
【００２７】
（アブソリュートパターン）
本例のアブソリュートパターン２４ａは、７ビットのＭ系列パターンに基づく。すなわち、アブソリュートパターン２４ａは、連続する７つの領域における着磁領域と無着磁領域の配列により磁気スケール２の絶対角度位置を表現する。より具体的には、着磁領域を論理値の１とし、無着磁領域を論理値の０としたときに、連続する７つの領域における１と０との配列によって磁気スケール２上の絶対角度位置を７ビットの値で示す。
【００２８】
図３は第１トラック２４が備えるアブソリュートパターン２４ａの一例の説明図である。まず、Ｍ系列は、以下の線形漸化式（１）で表される数列である。
Ｘｎ＝Ｘｎ-ｐ＋Ｘｎ-ｑ（ｐ＞ｑ）・・（１）
ｎはビット数であり、各項の値は０か１であり、＋記号は排他的論理輪（ＸＯＲ）である。Ｍ系列をｎビットで区切った数列がＭ系列パターンである。ここで、Ｍ系列パターンは擬似乱数となるので、Ｍ系列パターンを取得することにより磁気スケール２の絶対角度位置を特定できる。
【００２９】
ここで、本例では、７ビット（ｎ＝７）のＭ系列パターンにおいてｎ−１個の０が連続した部分に０を１個挿入したものをアブソリュートパターン２４ａとしている。また、本例では、７ビットのＭ系列パターンにおいてｎ−１個の０が連続した部分に０を１個挿入することにより、次に同一のＭ系列パターンが現れるまでのＭ系列の周期を２ｎとしている。
【００３０】
本例のアブソリュートパターン２４ａを作成する際には、まず、ｎ＝７、ｐ＝７、ｑ＝１とし、初期値を”１１００００１”（任意）として、Ｍ系列を作成する。次に、Ｍ系列を７ビットで区切ったＭ系列パターンに着目する。ここで、図３に示すように、Ｍ系列の第５６番目のビットを先頭とするＭ系列パターンでは０が６個（ｎ−１個）連続している。従って、Ｍ系列の第５７番目に、新たなビットとして０を１個挿入し、これをアブソリュートパターン２４ａとする。
【００３１】
なお、０が挿入されていないＭ系列（通常のＭ系列）には、”０００００００”というＭ系列パターンは存在しない。従って、次に同一のＭ系列パターンが現れるまでのＭ系列の周期は２ｎ−１（２7−１）である。これに対して、第５７番目に新たなビットとして０を挿入した本例のアブソリュートパターン２４ａは、”０００００００”というＭ系列パターンを有するものとなる。これにより、次に同一のＭ系列パターンが現れるまでのＭ系列の周期は２ｎ（２7）となる。
【００３２】
ここで、アブソリュートパターン２４ａの各領域（着磁領域または無着磁領域）の形成ピッチである第３ピッチＰ３は、３６０°を２ｎで除算した角度（２．８１２５°）である。換言すれば、アブソリュートパターン２４ａの各ビットは、第１トラック２４に沿って磁気スケール２の周方向Ｘに３６０°を２ｎで除算した角度（第３ピッチＰ３）で配列されている。
【００３３】
（磁気センサ）
図４はロータリエンコーダ１の制御系を示す概略ブロック図である。図５は磁気スケール２の読み取りにより磁気センサ装置３が取得する各信号の説明図である。図５ではアブソリュート値検出用第１磁気抵抗素子４５およびアブソリュート値検出用第２磁気抵抗素子４６の配置を模式的に記載している。図６は第１信号出力部から出力される第１信号、第２信号出力部から出力される第２信号および第１信号と第２信号の差動信号の説明図である。図６（ａ）は、アブソリュートトラック２３と第１信号出力部および第２信号出力部を模式的に示す説明図である。図６（ｂ）は第１信号出力部から出力される第１信号のグラフであり、図６（ｃ）は第２信号出力部から出力される第２信号のグラフであり、図６（ｄ）は差動信号のグラフであり、図６（ｅ）はアブソリュート値である。なお、図６（ａ）では、着磁領域の磁界を説明するために第１トラック２４と第２トラック２５の間に隙間を設けて示す。図７（ａ）はアブソリュートパターンにおける着磁領域と無着磁領域の境界部分における磁界の説明図であり、図７（ｂ）は、着磁領域と無着磁領域の境界部分における第１信号のグラフである。
【００３４】
図４に示すように、磁気センサ装置３は、第１インクリメンタル信号出力部３１、第２インクリメンタル信号出力部３２、インクリメンタル信号算出部３３、アブソリュート値出力部３４、および、絶対位置取得部３５を備える。
【００３５】
第１インクリメンタル信号出力部３１は、図２、図４に示すように、第１インクリメンタルトラック２１に対向配置したインクリメンタル信号検出用第１磁気抵抗素子３７を備える。インクリメンタル信号検出用第１磁気抵抗素子３７は周方向Ｘに感磁方向を向けている。図５に示すように、第１インクリメンタル信号出力部３１は、磁気スケール２の移動に伴って第１インクリメンタルパターン２１ａの第１ピッチＰ１に対応する長さの第１波長λ１の第１インクリメンタル信号θＡを出力する。第１インクリメンタル信号θＡは、磁気スケール２が第１ピッチＰ１回転する毎に、０から２πまで位相が変化する周期的な信号である。
【００３６】
第２インクリメンタル信号出力部３２は、図２、図４に示すように、第２インクリメン
タルトラック２２に対向配置したインクリメンタル信号検出用第２磁気抵抗素子３８を備える。インクリメンタル信号検出用第２磁気抵抗素子３８は周方向Ｘに感磁方向を向けている。図５に示すように、第２インクリメンタル信号出力部３２は、磁気スケール２の移動に伴って、第２インクリメンタルパターン２２ａの第２ピッチＰ２に対応する長さの第２波長λ２の第２インクリメンタル信号θＢを出力する。第２インクリメンタル信号θＢは、磁気スケール２が第２ピッチＰ２回転する毎に、０から２πまで位相が変化する周期的な信号である。
【００３７】
インクリメンタル信号算出部３３は、第１インクリメンタル信号θＡと第２インクリメンタル信号θＢに基づいて、第３波長λ３の第３インクリメンタル信号θＣを算出する。第３インクリメンタル信号θＣは、第１インクリメンタル信号θＡの位相から第２インクリメンタル信号θＢの位相を減じて得られるバーニア信号である。
【００３８】
ここで、第３波長λ３は、第１インクリメンタル信号θＡの第１波長λ１の整数倍であり、第２インクリメンタル信号θＢの第２波長λ２の整数倍である。また、第３波長λ３はアブソリュートパターン２４ａのピッチ長である第３ピッチＰ３に対応する長さである。第３インクリメンタル信号θＣは、第３ピッチＰ３毎に０から２πまで位相が変化する周期的な信号である。
【００３９】
次に、アブソリュート値出力部３４は、図２および図４に示すように、第１トラック２４（アブソリュートパターン２４ａ）を読み取って第１信号Ｅ１を出力する第１信号出力部４１と、第２トラック２５（着磁パターン２５ａ）を読み取って第２信号Ｅ２を出力する第２信号出力部４２とを備える。アブソリュート値出力部３４は第１信号Ｅ１と第２信号Ｅ２の差動信号Ｄに基づいてアブソリュート値ＡＢＳを出力する。
【００４０】
ここで、図５に示すように、第１信号出力部４１は、第３ピッチＰ３で第１トラック２４に対向する複数のアブソリュート値検出用第１磁気抵抗素子４５を備える。複数のアブソリュート値検出用第１磁気抵抗素子４５のそれぞれは周方向Ｘに感磁方向を向けている。第１信号出力部４１は、これら複数のアブソリュート値検出用第１磁気抵抗素子４５によって、周方向Ｘで連続するアブソリュートパターン２４ａの複数の領域のそれぞれの磁界を検出して第１信号Ｅ１を出力する。本例では、７ビットのアブソリュート値ＡＢＳを取得するために、第１信号出力部４１は７つのアブソリュート値検出用第１磁気抵抗素子４５を備え、第１トラック２４の連続する７つの領域の磁界を検出する。図６（ｂ）は、第１トラック２４の７つの領域の磁界を検出した場合に第１信号出力部４１から出力される第１信号Ｅ１のグラフである。
【００４１】
第２信号出力部４２は、第３ピッチＰ３で第２トラック２５に対向する複数のアブソリュート値検出用第２磁気抵抗素子４６を備える。複数のアブソリュート値検出用第２磁気抵抗素子４６のそれぞれは周方向Ｘに感磁方向を向けている。第２信号出力部４２は、これら複数のアブソリュート値検出用第２磁気抵抗素子４６によって、周方向Ｘで連続する着磁パターン２５ａの複数の領域のそれぞれの磁界を検出して第２信号Ｅ２を出力する。本例では、７ビットのアブソリュート値ＡＢＳを取得するために、第２信号出力部４２は７つのアブソリュート値検出用第２磁気抵抗素子４６を備え、第２トラック２５の連続する７つの領域の磁界を検出する。図６（ｃ）は、第２トラック２５の７つの領域の磁界を検出した場合に第２信号出力部４２から出力される第２信号Ｅ２のグラフである。
【００４２】
ここで、７つのアブソリュート値検出用第１磁気抵抗素子４５と７つのアブソリュート値検出用第２磁気抵抗素子４６は、周方向Ｘで同一の位置（径方向Ｙから見た場合に重なる位置）に配置されているアブソリュート値検出用第１磁気抵抗素子４５とアブソリュート値検出用第２磁気抵抗素子４６とが１組（一対）として構成される。また、各組のアブ
ソリュート値検出用第１磁気抵抗素子４５とアブソリュート値検出用第２磁気抵抗素子４６は、電圧入力端子Ｖｃｃとグランド端子ＧＮＤとの間に直列に接続されて直列回路（第１直列回路）４７を形成している。
【００４３】
そして、アブソリュート値出力部３４は、直列回路４７におけるアブソリュート値検出用第１磁気抵抗素子４５とアブソリュート値検出用第２磁気抵抗素子４６の間の中点４８から出力される差動信号Ｄ（中点電圧）に基づいてアブソリュート値ＡＢＳを出力する。
【００４４】
図６（ｄ）はアブソリュートトラック２３の連続する７つの領域の磁界を検出した場合の差動信号Ｄ（中点電圧）のグラフである。図６（ｄ）に示すように、直列回路４７の中点４８からは、第１信号Ｅ１と第２信号Ｅ２の差動が差動信号Ｄ（中点電圧）として出力される。従って、アブソリュート値検出用第１磁気抵抗素子４５が着磁領域の磁界を検出し、アブソリュート値検出用第２磁気抵抗素子４６が無着磁領域の磁界を検出している場合には、差動信号Ｄとして中点電位Ｅ０以上の電圧信号が出力される。一方、アブソリュート値検出用第１磁気抵抗素子４５が無着磁領域の磁界を検出し、アブソリュート値検出用第２磁気抵抗素子４６が着磁領域の磁界を検出している場合には、差動信号Ｄとして中点電位Ｅ０よりも低い電圧信号が出力される。
【００４５】
従って、アブソリュート値出力部３４は、中点電位Ｅ０を閾値として、差動信号Ｄが閾値以上の組からの出力を１、差動信号Ｄが閾値よりも低い組からの出力を０として、７ビットのアブソリュート値ＡＢＳ（Ｍ系列パターン）を出力する。これにより、アブソリュート値ＡＢＳは図６（ｅ）に示すものとなる。なお、中点電位Ｅ０とは、アブソリュート値検出用第１磁気抵抗素子４５およびアブソリュート値検出用第２磁気抵抗素子４６の双方が磁界を検出していない状態で中点４８から出力される電圧信号である。
【００４６】
ここで、アブソリュートトラック２３が第１トラック２４のみを備えるものである場合には、第１信号出力部４１が第１トラック２４を読み取ったときに、図７（ｂ）に示すように、着磁領域Ｒ１と無着磁領域Ｒ０とが隣接する部分で、無着磁領域Ｒ０における着磁領域Ｒ１に近い部分で第１信号Ｅ１が出力される。すなわち、図７（ａ）に示すように、着磁領域Ｒ１と無着磁領域Ｒ０の境界位置Ｒでは、着磁領域Ｒ１から無着磁領域Ｒ０にオーバーシュートして着磁領域Ｒ１に戻る磁界Ｆが発生しているので、アブソリュート値検出用第１磁気抵抗素子４５はこの磁界Ｆを検出して第１信号Ｅ１を出力する。従って、アブソリュート値ＡＢＳを取得するための閾値を適切に設定しなければ、無着磁領域Ｒ０においても出力が閾値を超える場合が発生してしまい、アブソリュート値ＡＢＳを正確に取得できない場合が発生する。
【００４７】
これに対して、本例では、図６（ｂ）および図６（ｃ）に示すように、第１信号出力部４１が第１トラック２４の無着磁領域を読み取っているときには、第２信号出力部４２は第２トラック２５の着磁領域を読み取っているので、第２信号出力部４２からは第１信号出力部４１よりも大きな信号が出力される。また、図７（ｂ）に示すように、着磁領域Ｒ１と無着磁領域Ｒ０の境界位置Ｒでは、着磁領域Ｒ１の磁束密度の方が、無着磁領域Ｒ０の側の磁束密度（オーバーシュート部分の磁束密度）よりも大きいので、第１信号出力部４１から出力される第１信号Ｅ１において境界位置Ｒを境に着磁領域Ｒ１側の信号の傾斜角度θ１は、境界位置Ｒよりも無着磁領域Ｒ０側の信号の傾斜角度θ２と比較して、大きな角度となる。従って、第１信号出力部４１からの第１信号Ｅ１と第２信号出力部４２からの第２信号Ｅ２との差動を取得すれば、着磁領域Ｒ１と無着磁領域Ｒ０の境界位置Ｒにおいて、反転する部分を有することがない波形の信号を得ることができる。すなわち、無着磁領域Ｒ０における着磁領域Ｒ１に近い部分で発生している磁界の影響を除去できる。
【００４８】
また、中点電位Ｅ０を閾値として、閾値以上を論理値の１、閾値よりも小さい場合を論
理値の０とすれば、第３ピッチＰ３に対応する第３波長λ３で、７ビットのアブソリュート値ＡＢＳを正確に取得できる。すなわち、差動出力において、プラスとマイナスに振れている信号の振幅の中心（中点電位Ｅ０）を閾値とするので、正確に、第３波長λ３の符号長の論理値を取得できる。これにより、各論理値の符号長は、着磁領域と無着磁領域の配列のピッチと同一となり、一定となる。よって、アブソリュート値出力部３４から出力されるアブソリュート値ＡＢＳの周期と第３インクリメンタル信号θＣの周期がずれることがない。
【００４９】
なお、アブソリュートトラック２３において着磁領域と無着磁領域を一定のピッチで配列しておけば、各ピッチ内の周方向Ｘにおける着磁部分の長さは一定でなくても第３ピッチＰ３に対応する第３波長λ３で、７ビットのアブソリュート値ＡＢＳを正確に取得できる。従って、着磁領域に対する着磁の自由度が増加する。
【００５０】
次に、絶対位置取得部３５は、アブソリュート値ＡＢＳ、第３インクリメンタル信号θＣの位相、および、第１インクリメンタル信号θＡの位相に基づいて、磁気スケール２の絶対角度位置を取得する。絶対位置取得部３５は、絶対角度位置を取得する際にアブソリュート値ＡＢＳを２進数として演算する演算回路を備える。
【００５１】
（絶対角度位置検出動作）
回転体側に配置された磁気スケール２が回転すると、図５に示すように、第１インクリメンタル信号出力部３１は第１波長λ１の第１インクリメンタル信号θＡを出力し、第２インクリメンタル信号出力部３２は第１波長λ１よりも長い第２波長λ２の第２インクリメンタル信号θＢを出力する。これに並行して、インクリメンタル信号算出部３３は、第１インクリメンタル信号θＡおよび第２インクリメンタル信号θＢに基づいて第３波長λ３の第３インクリメンタル信号θＣを取得する。
【００５２】
また、アブソリュート値出力部３４は、磁気スケール２が第３ピッチＰ３回転する毎にアブソリュート値ＡＢＳを出力する。すなわち、アブソリュート値出力部３４は、第３インクリメンタル信号θＣの１周期毎にアブソリュート値ＡＢＳを付与する。従って、絶対位置取得部３５は、アブソリュート値ＡＢＳのアブソリュート値ＡＢＳ、第３インクリメンタル信号θＣの位相、および、第１インクリメンタル信号θＡの位相に基づいて、磁気スケール２の絶対角度位置を取得できる。
【００５３】
本例では、第１信号出力部４１からの第１信号Ｅ１と第２信号出力部４２からの第２信号Ｅ２の差動信号Ｄに基づいてアブソリュート値ＡＢＳを取得する。差動信号Ｄは、アブソリュートパターン２４ａの着磁領域と無着磁領域との境界部分で波形が反転することのない波形を備えるので、閾値（中点電位Ｅ０）に基づいてアブソリュート値ＡＢＳを正確に取得できる。また、差動信号Ｄにおいて、プラスとマイナスに振れている信号の振幅の中心（中点電位Ｅ０）を閾値とするので、アブソリュート値ＡＢＳとして、正確に、第３波長λ３の符号長の論理値を取得できる。
【００５４】
また、本例では、アブソリュートパターン２４ａとして、ビット数ｎのＭ系列パターンにおいてｎ−１個の０が連続した部分に０を１個挿入して周期を２ｎとしたものを備える。ここで、アブソリュートパターン２４ａは、その周期が２のべき乗となる。従って、２進数で演算を行う絶対位置取得部３５の演算回路において、アブソリュート値ＡＢＳを演算するのに適する。
【００５５】
さらに、本例では、ビット数ｎは、３６０を２ｎで除算したときに割り切れる数とされる。従って、３６０°を２ｎで除算した角度をアブソリュートパターン２４ａの各ビットを配列するピッチ（第３ピッチＰ３）としたときに、１周期分のアブソリュートパターン
２４ａを環状の第１トラック２４に過不足なく設けることができる。これにより、磁気スケール２に１周期分のアブソリュートパターン２４ａを正確に設けることができるので、当該アブソリュートパターン２４ａを検出することによりアブソリュート値ＡＢＳを精度よく出力できる。
【００５６】
（その他の実施の形態）
上記の例では、アブソリュートトラック２３は、７ビットで絶対角度位置を表すアブソ
リュートパターン２４ａを備えるが、ビット数ｎは７に限られるものではない。例えば、
アブソリュートトラックは３ビットで絶対角度位置を表すアブソリュートパターン２４ａ
を備えるものとすることができる。この場合にも、アブソリュートパターンは、ビット数
３のＭ系列パターンにおいて２個（ｎ−１個）の０が連続した部分に０を１個挿入して周
期を２ｎとしたものとすることができる。また、この場合には、アブソリュートトラック
に沿って各ビットを配列する第３ピッチＰ３は、３６０°を２ｎ（ｎ＝３）で除算した角
度（４５°）となる。
【００５７】
また、上記の例では、インクリメンタルトラックとして第１インクリメンタルトラック２１と第２インクリメンタルトラック２２とを備え、第１インクリメンタルトラック２１を読み取って出力される第１インクリメンタル信号θＡと第２インクリメンタルトラック２２を読み取って出力される第２インクリメンタル信号θＢとに基づいて第３波長λ３の第３インクリメンタル信号θＣを算出しているが、インクリメンタルトラックは一本でもよい。この場合には、インクリメンタルトラックは、当該インクリメンタルトラックを読み取ったときに、第３波長λ３のインクリメンタル信号を出力できる着磁のパターンを備えるものとすることができる。また、絶対位置取得部３５は、アブソリュート値ＡＢＳおよび第３波長λ３のインクリメンタル信号に基づいて磁気スケール２の絶対角度位置を取得するものとすることができる。
【００５８】
なお、上記のロータリエンコーダ１では、円盤形状の磁気スケール２の円形面に周方向Ｘに延びる磁気トラック４が設けられているが、円盤形状の磁気スケール２の環状外周面に磁気トラック４を設けてもよい。図８は変形例のロータリエンコーダの説明図である。本例のロータリエンコーダ１Ａでは、円盤形状の磁気スケール２の環状外周面に周方向Ｘ（磁気スケール２と磁気センサ装置３との相対回転方向）に延びる磁気トラック４を設けている。
【００５９】
磁気トラック４は、磁気スケール２の周方向Ｘに延びる第１インクリメンタルトラック２１、第２インクリメンタルトラック２２、および、アブソリュートトラック２３を有する。軸線Ｌ方向において第１インクリメンタルトラック２１は第２インクリメンタルトラック２２の隣に位置する。また、アブソリュートトラック２３は、軸線Ｌ方向において、第１インクリメンタルトラック２１を間に挟んで第２インクリメンタルトラック２２とは反対側に位置する。アブソリュートトラック２３は並列に配置されて周方向Ｘに延びる第１トラック２４と第２トラック２５を備える。第１トラック２４と第２トラック２５とは、軸線Ｌ方向で隣り合う位置に設けられている。第２トラック２５は、軸線Ｌ方向において、第１インクリメンタルトラック２１の隣に位置する。なお、磁気トラック４を構成する各トラック２１，２２，２３の配列はこれに限られるものではない。
【００６０】
磁気センサ装置３は磁気スケール２に対して軸線Ｌと直交する方向（径方向Ｙ）から対向する。磁気センサ装置３は、磁気センサ装置３と磁気スケール２とが軸線Ｌ回りに相対回転する際に磁気スケール２の表面に形成された磁界の変化を検出して、磁気スケール２または磁気センサ装置３の絶対角度位置を出力する。なお、本例のロータリエンコーダ１Ａは上記のロータリエンコーダ１と対応する構成を備えるので、対応する部分に同一の符
号を付して、その説明を省略する。
【００６１】
また、本例のアブソリュートパターン２４ａを備えるロータリエンコーダを光学式としてもよい。この場合には、アブソリュートトラック２３として第１トラック２４のみを備え。アブソリュートパターン２４ａは、円盤形状のスケール２に遮光部と透光部をアブソリュートトラック２３に沿って第３ピッチＰ３で配列したものとする。或いは、アブソリュートパターン２４ａは、円盤形状のスケール２に反射部と非反射部をアブソリュートトラック２３に沿って第３ピッチＰ３で配列したものとする。また、この場合には、磁気センサ装置３に替えて、アブソリュートパターン２４ａの７つの領域を光学的に読み取る読取装置を備えるものとする。読取装置は射光部と受光部とを備えるものを用いることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１・１Ａ…ロータリエンコーダ
２…磁気スケール（スケール）
２３…アブソリュートトラック
２４…第１トラック
２４ａ…アブソリュートパターン
２５…第２トラック
２５ａ…着磁パターン
３４…アブソリュート値出力部
４１…第１信号出力部
４２…第２信号出力部
Ｐ３…第３ピッチ（一定のピッチ）
Ｄ…差動信号
ＡＢＳ…アブソリュート値
Ｘ…周方向
【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】
0006611672.tif 000007
【図７】
0006611672.tif 000008
【図８】
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