(57)【要約】  磁気式位置検出装置は、Ｎ及びＳの磁極が交互に配置された２つの磁気スケール１ａ，１ｂと、磁気スケール１ａ，１ｂによって形成される磁場の変化を測定する感磁素子群２ａ，２ｂと、感磁素子２１の出力値から磁気スケール１ａ，１ｂとの間の絶対位置を算出する位置算出装置３とを備え、磁気スケール１ａ，１ｂの磁極数差は２個で、各感磁素子群２ａ，２ｂの感磁素子２１の配置間隔が、磁極の長さを感磁素子２１の個数で等分化した値となるように、各感磁素子２１が配置されている。
2016063417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
均等な長さλ１の磁極Ｎ及び磁極Ｓが移動方向に交互に配列された第一磁気スケールと、前記第１磁気スケールに並行して設けられ、均等な長さλ２の磁極Ｎ及び磁極Ｓが移動方向に交互に配列された第二磁気スケールとから構成された磁気スケールと、
前記第一磁気スケール及び前記第二磁気スケールに対して空隙を隔てて対向配置され、前記空隙を維持しながら、前記第一磁気スケール及び前記第二磁気スケールによって形成される磁場の中を前記移動方向に相対移動し、前記相対移動の際の前記磁場の変化を感磁素子を用いて測定する感磁装置と、
前記感磁素子の信号パターンと前記磁気スケールと前記感磁素子との間の絶対位置情報とを対応させて予め記憶し、前記感磁装置から出力される前記感磁素子の出力値から、前記磁気スケールと前記感磁素子との間の絶対位置を算出する位置算出装置と
を備え、
前記第一磁気スケールに含まれる前記磁極Ｎの個数と前記磁極Ｓの個数とを合計させた磁極数はｋ個で、第二磁気スケールに含まれる前記磁極Ｎの個数と前記磁極Ｓの個数とを合計させた磁極数はｋ＋２個であり、それらの磁極数の差は２個であり、
前記感磁装置は、
前記第一磁気スケールによって形成される磁場の変化を検知するための１以上の感磁素子からなる第一感磁素子群と、
前記第二磁気スケールによって形成される磁場の変化を検知するための１以上の感磁素子からなる第二感磁素子群と
を備え、前記第一感磁素子群および前記第二感磁素子群を構成する前記感磁素子のそれぞれから、前記相対移動の際の前記磁場の変化の測定結果を並列に出力し、
前記第一感磁素子群の感磁素子の個数ｎと前記第二感磁素子群の感磁素子の個数ｍとの比は、前記第一磁気スケールの磁極数ｋの逆数と前記第二磁気スケールの磁極数ｋ＋２の逆数との比と等しく、
前記第一感磁素子群の各感磁素子から出力される信号の出力波形が、前記第一磁気スケールの１つの磁極の長さλ１を前記感磁素子の個数ｎで等分化した位相Ｐ１＝λ１／ｎだけ順にずれるように、前記第一感磁素子群の前記感磁素子の配列間隔をＰ１に設定するとともに、前記第二感磁素子群の各感磁素子から出力される信号の出力波形が、前記第二磁気スケールの１つの磁極の長さλ２を前記感磁素子の個数ｍで等分化した位相Ｐ２＝λ２／ｍだけ順にずれるように、前記第二磁気スケールの前記感磁素子の配列間隔をＰ２に設定するか、あるいは、前記第一感磁素子群の感磁素子の個数ｎ及び前記第二感磁素子群の感磁素子の個数ｍのうち、一方の個数が偶数で、他方の個数が奇数のとき、偶数の感磁素子の個数を１／２倍にして、前記感磁素子を配列した
磁気式位置検出装置。
【請求項２】
前記第一感磁素子群内の前記感磁素子の個数ｎをｉ倍のｎmulti個にするか、または、前記第二感磁素子群内の前記感磁素子の個数ｍをｊ倍のｍmulti個にするか、または、前記第一感磁素子群内の前記感磁素子の個数ｎと前記第二感磁素子群内の前記感磁素子の個数ｍとをそれぞれｉ倍及びｊ倍のｎmulti個及びｍmulti個にし、
前記ｉおよび前記ｊは自然数で、
前記第一感磁素子群内の前記感磁素子の個数ｎを前記ｎmulti個にした場合には、前記第一感磁素子群内の前記感磁素子の配置間隔Ｐ１multiを、等間隔で、かつ、前記ｉ倍にする前の配置間隔Ｐ１に対して反比例した値になるように設定し、
前記第二感磁素子群内の前記感磁素子の個数ｍを前記ｍmulti個にした場合には、前記第二感磁素子群内の前記感磁素子の配置間隔Ｐ２multiを、等間隔で、かつ、前記ｊ倍にする前の配置間隔Ｐ２に対して反比例した値になるように設定し、
前記第一感磁素子群内の前記感磁素子の個数ｎと前記第二感磁素子群内の前記感磁素子の個数ｍとをそれぞれ前記ｎmulti個及び前記ｍmulti個にした場合には、前記第一感磁素子群内の前記感磁素子の配置間隔Ｐ１multiを、等間隔で、かつ、前記ｉ倍にする前の配置間隔Ｐ１に対して反比例した値になるように設定し、前記第二感磁素子群内の前記感磁素子の配置間隔Ｐ２multiを、等間隔で、かつ、前記ｊ倍にする前の配置間隔Ｐ２に対して反比例した値になるように設定する
請求項１に記載する磁気式位置検出装置。
【請求項３】
前記第一磁気スケールと前記第一感磁素子群の前記感磁素子との間の位置検出を行う長さをＬ１とし、
前記第二磁気スケールと前記第二感磁素子群の前記感磁素子との間の位置検出を行う長さをＬ２とし、
前記ｉまたは前記ｊの一方は他方の約数とし、
前記第一磁気スケールと前記第一感磁素子群の前記感磁素子との間の位置検出の分解能をδ１multi、前記第二磁気スケールと前記第二感磁素子群の前記感磁素子との間の位置検出の分解能をδ２multiとしたとき、前記ｎmulti、前記ｍmulti、前記Ｐ１multi、前記Ｐ２multi、前記δ１multi、前記δ２multiは、それぞれ、
ｎmulti＝（ｋ＋２）／２  ×  ｉ，
ｍmulti＝ｋ／２  ×  ｊ，
Ｐ１multi＝Ｌ１／ｎ／ｋ／ｉ，
Ｐ２multi＝Ｌ２／ｍ／（ｋ＋２）／ｊ，
δ１multi＝Ｌ１／ｎ／ｋ／ｉ，
δ２multi＝Ｌ２／ｍ／（ｋ＋２）／ｊ
を満たす
請求項１または２に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項４】
前記ｉまたは前記ｊのいずれか一方を１としたとき、
前記第一感磁素子群の感磁素子の個数ｎ及び第二感磁素子群の感磁素子の個数ｍのうち、
偶数である感磁素子の個数を１／２倍とし、かつ、その感磁素子の配置間隔を２倍にするか、あるいは、
奇数である感磁素子の個数を１だけ加算した後に１／２倍とし、その感磁素子の配置間隔を２倍とするか、または、その感磁素子の一箇所の配置間隔を変更せずに残りの箇所の配置間隔を２倍とする
請求項３に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項５】
前記磁気スケールは円環状で、
前記移動方向は周方向であり、
前記位置算出装置は、前記磁気スケールと前記感磁素子との間の絶対位置として、前記磁気スケールと前記感磁素子との間の回転角度を検出する
請求項１記載の磁気式位置検出装置。
【請求項６】
円環状の一部の位置検出をする場合に１周に対する位置検出範囲の割合をｒとした場合、前記第一磁気スケールと前記第一感磁素子群の前記感磁素子との間の位置検出の分解能をδ１、前記第二磁気スケールと前記第二感磁素子群の前記感磁素子との間の位置検出の分解能をδ２としたとき、前記ｎ、前記ｍ、前記Ｐ１、前記Ｐ２、前記δ１、前記δ２は、それぞれ、
ｎ＝（ｋ＋２）／２×ｒ，
ｍ＝ｋ／２×ｒ，
Ｐ１＝３６０／ｎ／ｋ×ｒ，
Ｐ２＝３６０／ｍ／（ｋ＋２）×ｒ，
δ１＝３６０／ｎ／ｋ×ｒ，
δ２＝３６０／ｍ／（ｋ＋２）×ｒ
を満たす
請求項５に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項７】
前記ｉまたは前記ｊのいずれか一方を１としたとき、
前記第一感磁素子群の感磁素子の個数ｎ及び第二感磁素子群の感磁素子の個数ｍのうち、
偶数である感磁素子の個数を１／２倍とし、かつ、その感磁素子の配置間隔を２倍にするか、あるいは、
奇数である感磁素子の個数を１だけ加算した後に１／２倍とし、その感磁素子の配置間隔を２倍とするか、または、その感磁素子の一箇所の配置間隔を変更せずに残りの箇所の配置間隔を２倍とする
請求項６に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項８】
前記位置算出装置は、
電源投入時の初回は、前記第一感磁素子群および前記第二感磁素子群の前記感磁素子の出力信号から、前記絶対位置を算出し、
当該初回の後の２回目以降は、初回の前記絶対位置をインクリメントまたはディクリメントした値と、前記第一感磁素子群および前記第二感磁素子群のいずれか一方の前記感磁素子の出力信号から、前記絶対位置を算出する
請求項１から請求項７までのいずれか１つに記載の磁気式位置検出装置。
【請求項９】
前記感磁素子を、１つの半導体チップ上に搭載した
請求項１から請求項８までのいずれか１つに記載の磁気式位置検出装置。
【請求項１０】
均等な長さλ１の磁極Ｎ及び磁極Ｓが移動方向に交互に配列された第一磁気スケールと、前記第１磁気スケールに並行して設けられ、均等な長さλ２の磁極Ｎ及び磁極Ｓが移動方向に交互に配列された第二磁気スケールとから構成された磁気スケールと、
前記第一磁気スケール及び前記第二磁気スケールに対して空隙を隔てて対向配置され、前記空隙を維持しながら、前記第一磁気スケール及び前記第二磁気スケールによって形成される磁場の中を前記移動方向に相対移動し、前記相対移動の際の前記磁場の変化を感磁素子を用いて測定する感磁装置と、
前記感磁装置から出力される前記感磁素子の出力値を解析することにより、前記磁気スケールと前記感磁素子との間の絶対位置を算出する位置算出装置と
を備え、
前記第一磁気スケールに含まれる前記磁極Ｎの個数と前記磁極Ｓの個数とを合計させた磁極数はｋ個で、第二磁気スケールに含まれる前記磁極Ｎの個数と前記磁極Ｓの個数とを合計させた磁極数はｋ＋２個であり、それらの磁極数の差は２個であり、
前記感磁装置は、
前記第一磁気スケールによって形成される磁場の変化を検知するための１以上の感磁素子からなる第一感磁素子群と、
前記第二磁気スケールによって形成される磁場の変化を検知するための１以上の感磁素子からなる第二感磁素子群と
を備え、前記第一感磁素子群および前記第二感磁素子群を構成する前記感磁素子のそれぞれから、前記相対移動の際の前記磁場の変化の測定結果を並列に出力し、
前記第一感磁素子群の感磁素子の個数ｎと前記第二感磁素子群の感磁素子の個数ｍとの比は、前記第一磁気スケールの磁極数ｋの逆数と前記第二磁気スケールの磁極数ｋ＋２の逆数との比と等しく、
前記第一感磁素子群の各感磁素子から出力される信号の出力波形が、前記第一磁気スケールの１つの磁極の長さλ１を前記感磁素子の個数ｎで等分化した位相Ｐ１＝λ１／ｎだけ順にずれるように、前記第一感磁素子群の前記感磁素子の配列間隔をＰ１に設定するとともに、前記第二感磁素子群の各感磁素子から出力される信号の出力波形が、前記第二磁気スケールの１つの磁極の長さλ２を前記感磁素子の個数ｍで等分化した位相Ｐ２＝λ２／ｍだけ順にずれるように、前記第二磁気スケールの前記感磁素子の配列間隔をＰ２に設定するか、あるいは、前記第一感磁素子群の感磁素子の個数ｎ及び前記第二感磁素子群の感磁素子の個数ｍのうち、一方の個数が偶数で、他方の個数が奇数のとき、偶数の感磁素子の個数を１／２倍にして、前記感磁素子を配列した
磁気式位置検出装置において用いられる磁気式位置検出方法であって、
前記位置算出装置において、
前記感磁装置の前記感磁素子のそれぞれが並列に出力するｎ＋ｍ個の出力値をＨｉ／Ｌｏ判定して２値化し、ｎ＋ｍ個のＨｉ／Ｌｏ出力として出力するＨｉ／Ｌｏ判定ステップと、
前記磁気スケールと前記感磁素子との間の絶対位置情報と、前記ｎ＋ｍ個のＨｉ／Ｌｏ出力のパターンとの関係を予め規定したデータテーブルを記憶部に記憶させておく記憶ステップと、
前記記憶ステップで前記記憶部に記憶された前記データテーブルを基に、前記Ｈｉ／Ｌｏ判定ステップで出力された前記前記ｎ＋ｍ個のＨｉ／Ｌｏ出力に対応する前記磁気スケールと前記感磁素子との間の絶対位置を算出する位置演算ステップと
を備えた磁気式位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気スケール及び感磁素子を用いた磁気式位置検出装置及び磁気式位置検出方法に関し、特に、簡素な構成で、高精度かつ高速応答が可能な磁気式位置検出装置及び磁気式位置検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の磁気式位置検出装置（例えば、国際出願番号：ＰＣＴ／ＪＰ２０１３／０６１８７１号参照）においては、磁性的な性質が異なる幅λの第１磁性部と幅λの第２磁性部と構成された幅２λの複数の磁極対から形成された磁気スケールが設けられている。それらの磁極対は、磁極対幅２λの周期で等間隔に一列に配列されている。
また、当該磁気スケールに対して、予め定めた空隙を隔てて、感磁装置が対向配置されている。感磁装置は、その空隙を維持しながら、磁気スケールによって形成される磁場の中を、磁気スケールの配列方向に相対移動し、相対移動の際の磁場の変化を、感磁素子を用いて測定する。
感磁装置は、感磁素子として、ｎ個（ｎは２以上の自然数）の第１感磁素子からなり、λ＝ｎＰとなるように感磁素子間隔Ｐで等間隔に配列された第１感磁素子群を備えている。第１感磁素子の各々は、相対移動の際の磁場の変化の測定結果を並列に出力する。
位置算出回路は、感磁装置の出力値を解析することにより、感磁装置と磁気スケール間の相対位置を算出する。位置算出回路は、ｎ個の第１の感磁素子から並列に出力された出力値を解析することにより、感磁装置と磁気スケール間の相対位置をλ／ｎの位置検出分解能として算出する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来の磁気式位置検出装置では、検出した磁極対の位置情報をメモリに記憶させておけば、記憶させた位置情報を絶対位置の検出に用いることが可能である。しかしながら、メモリが揮発性メモリの場合には、磁気式位置検出装置の電源がＯＦＦとなった場合に、メモリの中の位置情報が消去されてしまう。その結果、磁気式位置検出装置の電源投入時に、絶対位置を検出することができないという課題があった。【０００４】
また、メモリが不揮発性メモリの場合であっても、磁気式位置検出装置の電源がＯＦＦとなった後に、感磁素子と磁気スケールの位置が移動した場合には、メモリに記憶されている磁極対の位置情報と実際の位置との間にずれが生じるため、磁気式位置検出装置の電源投入時に、正確な絶対位置を検出することができないという課題があった。【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡素な構成で、絶対位置を高精度かつ高速に検出する磁気式位置検出装置及び磁気式位置検出方法を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、均等な長さλ１の磁極Ｎ及び磁極Ｓが移動方向に交互に配列された第一磁気スケールと、前記第１磁気スケールに並行して設けられ、均等な長さλ２の磁極Ｎ及び磁極Ｓが移動方向に交互に配列された第二磁気スケールとから構成された磁気スケールと、前記第一磁気スケール及び前記第二磁気スケールに対して空隙を隔てて対向配置され、前記空隙を維持しながら、前記第一磁気スケール及び前記第二磁気スケールによって形成される磁場の中を前記移動方向に相対移動し、前記相対移動の際の前記磁場の変化を感磁素子を用いて測定する感磁装置と、前記感磁素子の信号パターンと前記磁気スケールと前記感磁素子との間の絶対位置情報とを対応させて予め記憶し、前記感磁装置から出力される前記感磁素子の出力値から、前記磁気スケールと前記感磁素子との間の絶対位置を算出する位置算出装置とを備え、前記第一磁気スケールに含まれる前記磁極Ｎの個数と前記磁極Ｓの個数とを合計させた磁極数はｋ個で、第二磁気スケールに含まれる前記磁極Ｎの個数と前記磁極Ｓの個数とを合計させた磁極数はｋ＋２個であり、それらの磁極数の差は２個であり、前記感磁装置は、前記第一磁気スケールによって形成される磁場の変化を検知するための１以上の感磁素子からなる第一感磁素子群と、前記第二磁気スケールによって形成される磁場の変化を検知するための１以上の感磁素子からなる第二感磁素子群とを備え、前記第一感磁素子群および前記第二感磁素子群を構成する前記感磁素子のそれぞれから、前記相対移動の際の前記磁場の変化の測定結果を並列に出力し、前記第一感磁素子群の感磁素子の個数ｎと前記第二感磁素子群の感磁素子の個数ｍとの比は、前記第一磁気スケールの磁極数ｋの逆数と前記第二磁気スケールの磁極数ｋ＋２の逆数との比と等しく、前記第一感磁素子群の各感磁素子から出力される信号の出力波形が、前記第一磁気スケールの１つの磁極の長さλ１を前記感磁素子の個数ｎで等分化した位相Ｐ１＝λ１／ｎだけ順にずれるように、前記第一感磁素子群の前記感磁素子の配列間隔をＰ１に設定するとともに、前記第二感磁素子群の各感磁素子から出力される信号の出力波形が、前記第二磁気スケールの１つの磁極の長さλ２を前記感磁素子の個数ｍで等分化した位相Ｐ２＝λ２／ｍだけ順にずれるように、前記第二磁気スケールの前記感磁素子の配列間隔をＰ２に設定するか、あるいは、前記第一感磁素子群の感磁素子の個数ｎ及び前記第二感磁素子群の感磁素子の個数ｍのうち、一方の個数が偶数で、他方の個数が奇数のとき、偶数の感磁素子の個数を１／２倍にして、前記感磁素子を配列した磁気式位置検出装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、２つの磁気スケールと複数の感磁素子を設けることで、簡素な構成で、絶対位置を高精度かつ高速に検出することのできる磁気式位置検出装置及び磁気式位置検出方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１での磁気スケールと感磁素子の配置を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１での位置算出装置の構成の例示図である。
【図３】本発明の実施の形態１における、感磁装置が磁気スケールに対して相対移動する際の、感磁装置及びパルス生成部の出力波形図である。
【図４】本発明の実施の形態１における、感磁装置が磁気スケールに対して相対移動する際の、パルス生成部及びＨｉ／Ｌｏ判定部の出力と磁気スケールの位置の例示図である。
【図５】本発明の実施の形態２での磁気スケールと感磁素子の配置を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２における、感磁装置が磁気スケールに対して相対移動する際の、Ｈｉ／Ｌｏ判定部の出力と磁気スケールの位置の例示図である。
【図７】本発明の実施の形態３での磁気スケールと感磁素子の配置を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態４での位置算出装置の構成の例示図である。
【図９】本発明の実施の形態４における、感磁装置が磁気スケールに対して相対移動する際の、Ｈｉ／Ｌｏ判定部及び位置カウンタ部の出力と磁気スケールの位置の例示図である。
【図１０】本発明の実施の形態５での磁気スケールと半導体チップに一括形成した感磁素子の配置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明における磁気式位置検出装置及び磁気式位置検出方法の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。なお、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００１０】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る磁気式位置検出装置は、磁極数差が２極の２つの磁気スケールと、それらの磁気スケールによって形成される磁場を感磁素子を用いて検知する感磁装置と、感磁素子の出力値から、感磁素子と磁気スケールとの間の絶対位置を算出する位置算出装置とを備え、簡素な構成で、絶対位置を高精度かつ高速に検出する磁気式位置検出装置である。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態１における磁気式位置検出装置の構成の一例を示した図である。本実施の形態１における磁気式位置検出装置は、磁気スケール１、感磁装置２、及び位置算出装置３（図示省略、図２参照）から構成される。
【００１２】
磁気スケール１は、第一磁気スケール１ａと第二磁気スケール１ｂとで構成されている。第一磁気スケール１ａと第二磁気スケール１ｂとは、空隙Ｗ１を隔てて並行に配置されている。空隙Ｗ１は、所望の幅に予め設定する。なお、この空隙Ｗ１の幅は一定でなくともよく、位置によって変化してもよい。
また、図１に示すように、第一磁気スケール１ａは、Ｎ極の磁極１２ａとＳ極の磁極１１ａとから構成されている。Ｎ極の磁極１２ａとＳ極の磁極１１ａとは均等な長さλ１（＝Ｌ／ｋ）を有している。Ｎ極の磁極１２ａとＳ極の磁極１１ａとは交互に配列されている。
第二磁気スケール１ｂは、Ｎ極の磁極１２ｂとＳ極の磁極１１ｂとから構成されている。Ｎ極の磁極１２ｂとＳ極の磁極１１ｂとは均等な長さλ２（＝Ｌ／（ｋ＋２））を有している。Ｎ極の磁極１２ｂとＳ極の磁極１１ｂとは交互に配列されている。
以下では、隣接した１つのＮ極の磁極と１つのＳ極の磁極とを合わせて、「磁極対」と呼ぶこととする。
【００１３】
第一磁気スケール１ａの磁極１１ａ，１２ａの長さλ１は、第二磁気スケール１ｂの磁極１１ｂ，１２ｂの長さλ２よりも長い。
従って、磁気スケール１の位置検出を行う長さＬにおいて比較すると、第一磁気スケール１ａの磁極数と第二磁気スケール１ｂの磁極数とは異なる。ここで、第一磁気スケール１ａの磁極数とは、Ｎ極の磁極１２ａの個数とＳ極の磁極１１ａの個数とを合計した個数である。また、同様に、第二磁気スケール１ｂの磁極数とは、Ｎ極の磁極１２ａの個数とＳ極の磁極１１ａの個数とを合計した個数である。
図１の例では、第一磁気スケール１ａの磁極数が８個で、第二磁気スケール１ｂの磁極数が６個であるので、磁極数の差は２個である。
本実施の形態では、このように、磁極数の差が２個になるように、第一磁気スケール１ａと第二磁気スケール１ｂとを形成する。
【００１４】
図１に示すように、第一磁気スケール１ａにおける長さＬにおいて、第一磁気スケール１ａの磁極数をｋ個とすると、１つの磁極１１ａ，１２ａの長さλ１はλ１＝Ｌ／ｋとなる。このとき、第二磁気スケール１ｂにおける長さＬにおいて、第二磁気スケール１ｂの磁極数は（ｋ＋２）個となるので、１つの磁極１１ｂ，１２ｂの長さλ２はλ２＝Ｌ／（ｋ＋２）となる。
【００１５】
なお、図１では、第一磁気スケール１ａの位置検出を行う長さＬ１と第二磁気スケール１ｂの位置検出を行う長さＬ２とを、互いに等しい長さＬとしているが、これに限定されるものではなく、Ｌ１およびＬ２は互いに異なる長さであってもよい。また、図１では、第一磁気スケール１ａの磁極１１ａ，１２ａの形状と第二磁気スケール１ｂの磁極１１ｂ，１２ｂの形状は、長方形になっているが、これに限定されるものではなく、各々のＮ極とＳ極が均等な長さで交互に配列されていれば、任意の形状でよい。例えば、平行四辺形でも構わない。また、図１では、第一磁気スケール１ａの磁極数が６個で、第二磁気スケール１ｂの磁極数が８個であるが、これに限定されるものではなく、２つの磁気スケールの磁極数の差が２個を維持すればよい。以下の説明では、第一磁気スケール１ａの磁極数および第二磁気スケール１ｂの磁極数を、それぞれ、ｋ、ｋ＋２と記述する。
【００１６】
感磁装置２は、第一感磁素子群２ａと第二感磁素子群２ｂとから構成される。第一感磁素子群２ａがｎ個の感磁素子２１ａ〜２１ｄから構成され、第二感磁素子群２ｂがｍ個の感磁素子２１ｅ〜２１ｇで構成されている。感磁装置２は、磁気スケール１に対して、空隙Ｗ２を隔てて、対向配置されている。感磁装置２は、磁気スケール１に対して、水平方向に空隙Ｗ２だけ離間していてもよく、垂直方向に空隙Ｗ２だけ離間していてもよい。感磁装置２は、この空隙Ｗ２を維持しながら、磁気スケール１によって形成される磁場の中を、磁気スケール１の配列方向に、相対移動する。そして、この相対移動の際の磁場の変化を、ｎ個の感磁素子２１ａ〜２１ｄ及びｍ個の感磁素子２１ｅ〜２１ｇを用いて検知する。なお、磁気スケール１によって形成される磁場は、磁気スケール１の磁極対であるＮ極とＳ極の磁性の強度と方向が、磁極対の周期で変化する磁場である。すなわち、第一磁気スケール１ａによって形成される磁場は、２×λ１の周期で変化し、第二磁気スケール１ｂによって形成される磁場は、２×λ２の周期で変化する。
【００１７】
なお、各感磁素子２１ａ〜２１ｇと磁気スケール１との間の各々の空隙Ｗ２は必ずしも同一である必要はなく、各感磁素子２１ａ〜２１ｇごとに異なっていてもよい。ただし、各感磁素子２１ａ〜２１ｇが、磁気スケール１に対して相対移動する際に、各空隙Ｗ２が維持されるようになっていればよい。これらの感磁装置２を構成する感磁素子２１ａ〜２１ｇとしては、ホール素子、異方向性磁気抵抗素子（ＡＭＲ：An-Isotropic Magneto Resistive Device）、巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ：Giant Magneto Resistive Device）、トンネル磁気抵抗素子（ＴＭＲ：Tunnel Magneto Resistance Device）等が用いられている。なお、図１では、第一感磁素子群２ａが４個の感磁素子から構成され、第二感磁素子群２ｂが３個の感磁素子から構成されている例を示している。しかしながら、感磁素子の個数はこれに限定されるものではなく、以下の説明ではｎ、ｍと記述する。
【００１８】
第一感磁素子群２ａのｎ個の感磁素子２１ａ〜２１ｄは、第一磁気スケール１ａによって形成される磁場を検知する。第二感磁素子群２ｂのｍ個の感磁素子２１ｅ〜２１ｇは、第二磁気スケール１ｂによって形成される磁場を検知する。
【００１９】
第一感磁素子群２ａの感磁素子２１ａ〜２１ｄの個数ｎと第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１ｅ〜２１ｇの個数ｍの比は、第一磁気スケール１ａの磁極数ｋの逆数と、第二磁気スケール１ｂの磁極数（ｋ＋２）の逆数との比になるように設定される（ｎ：ｍ＝（１／ｋ）：（１／（ｋ＋２）））。従って、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の個数ｎ及び第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の個数ｍは、それぞれ、下記の式（１），（２）で示される。
【００２０】
ｎ＝ｋ／２  ＋  １          （１）
【００２１】
ｍ＝ｋ／２                  （２）
【００２２】
なお、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の個数ｎ、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の個数ｍのどちらか一方の感磁素子数を削減することができる。式（１）及び式（２）から明らかなように、ｎまたはｍのいずれか一方は偶数で、他方は奇数となる。偶数の感磁素子２１の個数を削減する場合は、感磁素子数を１／２倍にし、一方、奇数の感磁素子２１の個数を削減する場合は、感磁素子数に１を加算した後に１／２倍にすればよい。
【００２３】
例えば、式（１）を用いて算出した第一感磁素子群２ａの感磁素子の個数ｎが偶数で、第式（２）を用いて算出した第二感磁素子群２ｂの感磁素子の個数ｍが奇数とした場合に、第一感磁素子群２ａの感磁素子の個数ｎを削減すると、ｎ，ｍは、それぞれ、下記の式（３）及び（４）となる。
【００２４】
ｎ＝（ｋ／２  ＋  １）×（１／２）
＝ｋ／４  ＋  １／２                （３）
【００２５】
ｍ＝ｋ／２                            （４）
【００２６】
または、第一感磁素子群２ａの感磁素子の個数ｎが偶数で、第二感磁素子群２ｂの感磁素子の個数ｍが奇数とした場合に、第一感磁素子群２ｂの感磁素子の個数ｍを削減すると、ｎ，ｍは、それぞれ、下記の式（５）及び（６）となる。
【００２７】
ｎ＝ｋ／２  ＋  １                    （５）
【００２８】
ｍ＝（ｋ／２  ＋  １）×（１／２）
＝ｋ／４  ＋  １／２                （６）
【００２９】
一方、式（１）を用いて算出した第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の個数ｎが奇数、式（２）を用いて算出した第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の個数ｍが偶数とした場合に、第一感磁素子群２ａの感磁素子の個数ｎを削減すると、ｎ，ｍは、それぞれ、下記の式（７）及び（８）となる。
【００３０】
ｎ＝（ｋ／２  ＋  １  ＋１）×（１／２）
＝（ｋ／２  ＋  ２）×（１／２）
＝ｋ／４  ＋  １                        （７）
【００３１】
ｍ＝ｋ／２                        （８）
【００３２】
また、第二感磁素子群２ｂの感磁素子数ｍを削減すると、ｎ，ｍは、それぞれ、下記の式（９）及び（１０）となる。
【００３３】
ｎ＝ｋ／２  ＋  １                （９）
【００３４】
ｍ＝（ｋ／２）×（１／２）
＝ｋ／４                        （１０）
【００３５】
式（１）で算出した第一感磁素子群２ａの感磁素子の個数ｎ、式（２）で算出した第二感磁素子群２ｂの感磁素子の個数ｍにおいて、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の配置間隔をＰ１、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の配置間隔をＰ２とする。ここで、配置間隔Ｐ１，Ｐ２とは、図１のＰで示されるように、１つの感磁素子２１の移動方向における一端から、隣接する感磁素子２１の同じ側の一端までの長さである。
第一感磁素子群２ａの感磁素子２１ａ〜２１ｄの配置間隔Ｐ１は均等である。ｎ個の感磁素子２１ａ〜２１ｄは、図１に示すように、１つの磁極１１ａまたは１２ａの長さλ１（＝Ｌ／ｋ）の範囲内に収まるように配置されている。具体的には、これらのｎ個の感磁素子２１ａ〜２１ｄの配置間隔Ｐ１を合わせた長さ（Ｐ１×ｎ）は、第一磁気スケール１ａの１つの磁極１１ａ，１２ａの長さ（Ｌ／ｋ）と同じになっている。
同様に、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１ｅ〜２１ｇの配置間隔Ｐ２は均等である。ｍ個の感磁素子２１ｅ〜２１ｇは、図１に示すように、１つの磁極１１ｂまたは１２ｂの長さλ２（＝Ｌ／（ｋ＋２））の範囲内に収まるように配置されている。具体的には、これらのｍ個の感磁素子２１ｅ〜２１ｇの配置間隔Ｐ２を合わせた長さ（Ｐ２×ｍ）は、第二磁気スケール１ｂの１つの磁極１１ｂ，１２ｂの長さ（Ｌ／（ｋ＋２））と同じになっている。
従って、第一磁気スケール１ａの位置検出を行う長さをＬ１、第二磁気スケール１ｂの位置検出を行う長さをＬ２としたとき、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の配置間隔Ｐ１、および、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の配置間隔をＰ２は、それぞれ、下記の式（１１）及び式（１２）となる。
【００３６】
Ｐ１＝Ｌ１／ｎ／ｋ                （１１）
【００３７】
Ｐ２＝Ｌ２／ｍ／（ｋ＋２）        （１２）
【００３８】
図１では、第一磁気スケール１ａの位置検出を行う長さＬ１と第二磁気スケール１ｂの位置検出を行う長さＬ２とは同じＬとなっているため、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の配置間隔Ｐ１、および、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の配置間隔Ｐ２も同じ長さＰとなる。なお、感磁素子２１ａ〜２１ｇは、磁気スケール１ａ，２ａの相対移動方向に対して平行になるように直線状に配置する必要はなく、各々の感磁素子２１ａ〜２１ｄの配置間隔Ｐを維持しながら、磁気スケール１が形成する磁場を検知できるような配置であればよい。
【００３９】
なお、式（３）で算出したｎ値、式（４）で算出したｍ値、または、式（９）で算出したｎ値、式（１０）で算出したｍ値においては、配置間隔Ｐは、式（１１）で算出したＰ１、式（１２）で算出したＰ２でよい。一方、式（５）で算出したｎ値、式（６）で算出したｍ値の場合における、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の配置間隔Ｐ１、および、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の配置間隔Ｐ２は、それぞれ、下記の式（１３）、（１４）となる。
【００４０】
Ｐ１＝Ｌ１／ｎ／ｋ                        （１３）
【００４１】
Ｐ２＝Ｌ２／（ｍ−１／２）／（ｋ＋２）    （１４）
【００４２】
しかしながら、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の配置間隔Ｐ２は、式（１４）で算出されるＰ２のみで構成しなくてもよい。すなわち、１つの感磁素子の配置間隔のみを下記の式（１５）で示されるＰ２’とし、他の感磁装置の配置間隔を式（１４）で算出されるＰ２としてもよい。
【００４３】
Ｐ２’＝Ｌ２／（２×ｍ−１）／（ｋ＋２）  （１５）
【００４４】
また、式（７）で算出したｎ値、式（８）で算出したｍ値の場合における第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の配置間隔をＰ１、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の配置間隔をＰ２は、それぞれ、下記の式（１６），（１７）となる。
【００４５】
Ｐ１＝Ｌ１／（ｎ−１／２）／ｋ            （１６）
【００４６】
Ｐ２＝Ｌ２／ｍ／（ｋ＋２）                （１７）
【００４７】
しかしながら、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の配置間隔Ｐ１は、式（１６）で算出されるＰ１のみで構成しなくてもよい。すなわち、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１ａ〜２１ｄのうちの１つの感磁素子の配置間隔のみを下記の式（１８）で示されるＰ１’とし、他の感磁装置の配置間隔を式（１６）で算出されるＰ１としてもよい。
【００４８】
Ｐ１’＝Ｌ１／（２×ｎ−１）／ｋ          （１８）
【００４９】
図２は、本発明の実施の形態１における位置算出装置３の構成の一例を示す図である。位置算出装置３は、感磁装置２の出力値を解析することにより、感磁装置２と磁気スケール１との間の相対位置を算出する。図２に示すように、位置算出装置３は、パルス生成部３１と、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２と、位置演算部３３と、位置変換テーブル部３４と、出力部３５とを備えている。
【００５０】
パルス生成部３１は、感磁装置２と接続されている。パルス生成部３１は、後述する図３（ａ）に示すような感磁装置２の感磁素子２１ａ〜２１ｇの出力を、後述する図３（ｂ）に示すようなパルス出力３１ａ〜３１ｇに変換する。
Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２は、パルス生成部３１に接続されている。Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２は、パルス生成部３１が出力するパルス出力３１ａ〜３１ｇを、Ｈｉ／Ｌｏ判定して２値化し、Ｈｉ／Ｌｏ出力３２ａ〜３２ｇとして出力する。なお、Ｈｉ／Ｌｏ出力３２ａ〜３２ｇは、Ｈｉ信号またはＬｏ信号である。
位置演算部３３は、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２からのＨｉ／Ｌｏ出力３２ａ〜３２ｇを用いて、後述する図４（ｂ）に示すようなテーブルデータを参照して、磁気スケール１の絶対位置を算出する。
位置変換テーブル部３４（記憶部）は、位置演算部３３に接続され、当該テーブルデータを予め記憶している。
出力部３５は、位置演算部３３に接続され、位置演算部３３で算出された磁気スケール１の位置情報を出力する。
【００５１】
上述した各部３１〜３５の動作について説明する。
【００５２】
パルス生成部３１では、感磁装置２の感磁素子２１ａ〜２１ｇからの出力信号が入力される。感磁素子２１ａ〜２１ｇからの出力信号は、後述する図３（ａ）に示されるような、正弦波に近い信号である。感磁素子２１ａ〜２１ｇからの出力信号は、磁気スケール１のＮ極とＳ極の切り替わり部分で０となり、切り替わり部分で、正から負、または、負から正に切り替わる。パルス生成部３１は、感磁素子２１ａ〜２１ｇからの出力信号を、図３（ｂ）に示すような、パルス出力（矩形波）３１ａ〜３１ｇに変換する。当該パルス出力は、磁気スケール１のＮ極とＳ極の切り替わり部分で反転するパルス波である。
【００５３】
Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２では、パルス生成部３１から出力されるパルス出力３１ａ〜３１ｇをＨｉ／Ｌｏ判定して、Ｈｉ／Ｌｏ出力３２ａ〜３２ｇ（Ｈｉ信号またはＬｏ信号）を出力する。
【００５４】
位置演算部３３では、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２からのＨｉ／Ｌｏ出力３２ａ〜３２ｇ（Ｈｉ信号またはＬｏ信号）を用いて、位置変換テーブル部３４に記憶されているテーブルデータを読み出して、絶対位置情報を演算する。
【００５５】
位置変換テーブル部３４は、図４（ｂ）に示すように、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２から出力されるＨｉ／Ｌｏ出力３２ａ〜３２ｇの信号パターンと、磁気スケール１と感磁装置２との間の絶対位置情報（１〜２４）とを、テーブルデータ化して、予め記憶している。
【００５６】
出力部３５は、位置演算部３３から出力された磁気スケール１と感磁装置２との絶対位置情報を出力する送信インターフェイスである。
【００５７】
図３は、本発明の実施の形態１における、感磁装置２が磁気スケール１に対して相対移動する際の、感磁装置２及びパルス生成部３１の出力波形図である。
図３（ａ）は、感磁装置２が相対移動する際の、図２のＳ点における、感磁素子２１ａ〜２１ｇの出力波形を示している。感磁装置２は、各感磁素子２１ａ〜２１ｇから、相対移動の際の磁場の変化を並列出力する。
図３（ｂ）は、感磁装置２が相対移動する際の、図２のＴ点における、パルス生成部３１の出力波形を示している。
【００５８】
図３（ａ）に示すように、感磁素子２１ａ〜２１ｇの出力波形は、使用する感磁装置２及び磁気スケール１の特性にもよるが、一般には、ほぼ正弦波状の波形となる。このときの第一感磁素子群２ａの感磁素子２１ａ〜２１ｄの出力波形と、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１ｅ〜２１ｇの出力波形とを比べると、それらの波形の周期は異なっている。これは、磁気スケール１ａの磁極対（１１ａ及び１２ａ）の長さ２×λ１と磁気スケール１ｂの磁極対（１１ｂ及び１２ｂ）の長さ２×λ２との差が、周期の差となるためである。
第一感磁素子群２ａの感磁素子２１ａ〜２１ｄの各出力波形は、順に、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の配置間隔Ｐ１だけ位相がずれた波形となっている。
同様に、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１ｅ〜２１ｇの各出力波形は、順に、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の配置間隔Ｐ２だけ位相がずれた波形となっている。
なお、図３では、感磁素子２１ａ〜２１ｇの出力波形の周期は、磁極対に対して１周期としているが、これを限定されるものではない。異方向性磁気抵抗素子では、１つの磁極に対して１周期の出力波形となり、ホール素子、巨大磁気抵抗素子、トンネル磁気抵抗素子１つの磁極対に対して１周期の出力波形であってもよい。図１では、磁気スケール１の１つの磁極に対して感磁装置２の感磁素子２１ａ〜２１ｇが配置されているが、これに限定されるものではない。例えば、磁気スケール１のＮ極に感磁素子を配置し、Ｓ極に感磁素子を配置して、この２つの感磁素子を１つの磁極の長さの距離に配置してブリッジ構成にすることで、図３（ａ）のような感磁素子２１ａ〜２１ｇの出力波形を得てもよい。
【００５９】
図３（ｂ）のパルス生成部３１のパルス出力３１ａ〜３１ｇの出力波形は、ほぼデューティ比５０％のパルス状の波形となる。
感磁素子２１ａ〜２１ｇの出力波形と同様に、パルス生成部３１のパルス出力３１ａ〜３１ｄの出力波形と、パルス生成部３１のパルス出力３１ｅ〜３１ｇの出力波形とは、周期が異なっている。これは、磁気スケール１ａの磁極対の長さと磁気スケール１ｂの磁極対の長さの差が周期の差となるためである。
パルス生成部３１のパルス出力３１ａ〜３１ｄの各出力波形は、順に、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の配置間隔Ｐ１だけ位相がずれた波形となっている。
同様に、パルス生成部３１のパルス出力３１ｅ〜３１ｇの各出力波形は、順に、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の配置間隔Ｐ２だけ位相がずれた波形となっている。
【００６０】
図４（ａ）は、本発明の実施の形態１における、磁気スケール１と感磁装置２の配置と、感磁装置２が磁気スケール１に対して相対移動する際の、パルス生成部３１の出力信号の一例を示している。
図４（ｂ）は、位置変換テーブル部３４が記憶しているテーブルデータの一例を示している。
【００６１】
図４（ａ）は、磁気スケール１および感磁装置２の配置と、感磁装置２が磁気スケール１に対して相対移動する際のパルス生成部３１から出力されるパルス出力３１ａ〜３１ｇをタイミングチャートとしたものである。ここで、図４（ａ）の横軸の磁気スケール位置は、感磁装置２の磁気スケール１に対する絶対位置を示している。
【００６２】
図４（ｂ）は、感磁装置２が磁気スケール１に対して相対移動する際の、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２からのＨｉ／Ｌｏ出力（Ｈｉ信号またはＬｏ信号）の信号パターンと、磁気スケール位置とを対応させて記憶したテーブルデータの一例を示している。感磁装置２が磁気スケール１に対して相対移動するときに、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２は、パルス生成部３１から出力されるパルス出力３１ａ〜３１ｇの信号レベルがＨｉかＬｏかを判定して（Ｈｉ／Ｌｏ判定）、判定結果として、Ｈｉ信号またはＬｏ信号を出力する。
図４（ｂ）に示すテーブルデータでは、１行目には、感磁装置２が磁気スケール１に対して相対移動する際の位置算出装置３で算出される絶対位置情報（１〜２４）が示されている。図４（ｂ）の２行目〜８行目には、磁気スケール１の各絶対位置情報（１〜２４）ごとに、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２のＨｉ／Ｌｏ出力３２ａ〜３２ｇのＨｉまたはＬｏの信号パターンが示されている。
【００６３】
図４（ａ）および図４（ｂ）より、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２のＨｉ／Ｌｏ出力３２ａ〜３２ｇのうち、Ｈｉ／Ｌｏ出力３２ａ〜３２ｄは磁気スケール１ａの磁極対と同様の周期で変化し、Ｈｉ／Ｌｏ出力３２ｅ〜３２ｇは磁気スケール１ｂの磁極対と同様の周期で変化していることが分かる。また、Ｈｉ／Ｌｏ出力３２ａ〜３２ｇは、磁気スケール位置ごとに、ＨｉまたはＬｏのパターンが全て異なっていることが分かる。
そこで、本実施の形態では、位置演算部３３は、図４（ｂ）に示すようなテーブルデータを予め作成し、位置変換テーブル部３４（記憶部）に記憶させておく。位置演算部３３は、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２のＨｉ／Ｌｏ出力３２ａ〜３２ｇが入力され、それらに対応する磁気スケール１の絶対位置を当該テーブルデータから読み出すことで、磁気スケール１の絶対位置を取得する。
【００６４】
例えば、位置演算部３３は、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２からのＨｉ／Ｌｏ出力３２ａ〜３２ｇが全てＨｉである場合には、第一感磁素子群２ａの最端の感磁素子２１ａおよび第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１ｅが、磁気スケール１の「１３」の位置にあると判断する。
また、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２からのＨｉ／Ｌｏ出力３２ａ〜３２ｅがＨｉで、３Ｈｉ／Ｌｏ出力３２ｆと３２ｇがＬｏである場合には、感磁装置２の感磁素子２１ａおよび２１ｅが磁気スケール１の「２１」の位置にあると判断する。
こうして、図２に示す出力部３５は、位置演算部３３から出力された磁気スケール１の位置情報を出力する。
【００６５】
このように、感磁装置２の感磁素子２１ａ〜２１ｇの出力信号から求められるＨｉまたはＬｏの信号パターンによって、磁気スケール１と感磁装置２との絶対位置情報を検出することができる。このＨｉまたはＬｏの信号パターンの１つは、磁気スケール１と感磁装置２との絶対位置の分解能に相当し、信号パターンの切り替わりは、感磁装置２の感磁素子２１の配置間隔Ｐ１、Ｐ２によって決まる。よって、第一磁気スケール１ａと第一感磁素子群２ａとの絶対位置の分解能をδ１、第二磁気スケール１ｂと第一感磁素子群２ｂとの絶対位置の分解能をδ２とすると、δ１およびδ２は、それぞれ、下記の式（１９），（２０）となる。
【００６６】
δ１＝Ｌ１／ｎ／ｋ                  （１９）
【００６７】
δ２＝Ｌ２／ｍ／（ｋ＋２）          （２０）
【００６８】
分解能δ１を算出するためのｎ値と、分解能δ２を算出するｍ値とは、それぞれ、式（１）で算出したｎ値と式（２）で算出したｍ値で決定され、ｎ値とｍ値を削減した式（３）〜式（１８）の値からは決定されていない。なお、図１では、第一磁気スケール１ａと第二磁気スケール１ｂの絶対位置検出範囲である長さは同じＬとなっているため、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の配置間隔をδ１、第二感磁素子群２ｂの感磁素子間隔をδ２も同じになる。
【００６９】
以上のように、本実施の形態１においては、２つの磁気スケール１ａ，１ｂを備え、各磁気スケール１ａ，１ｂに対して予め定めた空隙を隔てて感磁装置２を対向配置させている。磁気スケール１ａ，１ｂは、Ｓ極とＮ極の磁極１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂが交互に配列されて構成されている。磁気スケール１ａ，１ｂの磁極数差は２個である。感磁装置２は、複数の感磁素子２１ａ〜２１ｇから構成されている。それらの感磁素子２１ａ〜２１ｄ，２１ｅ〜２１ｇは、磁気スケール１ａ，１ｂの１つの磁極の長さに対して、配置間隔Ｐで配列されている。こうして、感磁装置２を磁気スケール１ａ，１ｂに対して相対移動させる際に、磁気スケール１ａ，１ｂが形成する磁場の変化を感磁素子で検知することにより、磁気スケール１ａ，１ｂと感磁装置２との絶対位置を算出する。
【００７０】
この結果、磁極数ｋとｋ＋２の２つの磁気スケール１ａ，１ｂが、同じ長さＬにおいて、ｎ個またはｍ個の感磁素子２１により、δ＝Ｌ／ｎ／ｋ＝Ｌ／ｍ／（ｋ＋２）の位置検出分解能で、感磁装置２の磁気スケール１に対する絶対位置を算出することができる。こうして、本実施の形態では、簡素で、高速応答のできる、磁気式位置検出装置及び磁気式位置検出方法を得ることができる。
【００７１】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２では、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の個数と第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の個数とを、実施の形態１よりも増加させた場合の、磁気式位置検出装置および方法について説明する。実施の形態２では、感磁素子２１の個数を増加させたことにより、上述の実施の形態１よりも、分解能が向上し、高精度になるという効果が得られる。
【００７２】
図５は、実施の形態２における磁気式位置検出装置の構成の一例を示す図である。実施の形態２における磁気式位置検出装置は、上述した実施の形態１における感磁装置２の第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の個数と、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の個数とを増加させたことを特徴としている。他の構成については、実施の形態１と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。
【００７３】
第一感磁素子群２ａは、感磁素子２１ａ〜２１ｈから構成されている。感磁素子２１ａ〜２１ｈの個数ｎmultiは、実施の形態１の感磁素子２１ａ〜２１ｄの個数ｎの２倍になっている。このときの第一感磁素子群２ａの感磁素子２１ａ〜２１ｈの感磁素子２１の配置間隔Ｐ１multiは、実施の形態１におけるＰ１の１／２倍になっている。本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、１つの磁極１１ａまたは１２ａの範囲内に、感磁素子２１が均等に配列されている。
同様に、第二感磁素子群２ｂは、感磁素子２１ｉ〜２１ｎから構成されている。感磁素子２１ｉ〜２１ｎの個数ｍmultiは、実施の形態１の感磁素子２１ｅ〜２１ｇの個数ｍの２倍になっている。このときの第一感磁素子群２ｂの感磁素子２１ｉ〜２１ｎの感磁素子２１の間隔Ｐ２multiは、実施の形態１におけるＰ２の１／２倍になっている。本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、１つの磁極１１ｂまたは１２ｂの範囲内に、感磁素子２１が均等に配列されている。
図５では、第一磁気スケール１ａにおける位置検出する長さＬ１と、第二磁気スケール１ｂにおける位置検出する長さＬ２とは、同じ長さＬとなっている。そのため、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の配置間隔Ｐ１multiと第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の配置間隔Ｐ２multiとが、同じ配置間隔Ｐmultiとなる。
【００７４】
図６は、実施の形態２における、磁気スケール１と感磁装置２の配置と、位置変換テーブル部３４のテーブルデータの一例を示した図である。実施の形態２においても、テーブルデータには、感磁装置２が磁気スケール１に対して相対移動する際の、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２のＨｉ／Ｌｏ出力３２ａ〜３２ｎと磁気スケール位置とが対応させた記憶されている。
【００７５】
図６に示すように、第一磁気スケール１ａが形成する磁場に対して、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１ａ〜２１ｈが配置されている。また、第二磁気スケール１ｂが形成する磁場に対して、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１ｉ〜２１ｎが配置されている。なお、図６の磁気スケール１には、位置検出する長さＬにおいて、位置情報（１〜４８）を示している。
【００７６】
また、図６には、磁気スケール１の位置検出する長さＬに対して感磁装置２が移動した際の、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２のＨｉ／Ｌｏ出力３２ａ〜３２ｎと、その出力値における磁気スケール１の位置情報とが対応した位置変換テーブル部３４のテーブルデータを示している。図６に示すテーブルデータでは、１行目には、磁気スケール１の位置情報（１〜４８）が示されており、２〜１５行目の行には、磁気スケール１の各位置情報（１〜４８）ごとに、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２のＨｉ／Ｌｏ出力３２ａ〜３２ｎの信号パターンが示されている。位置演算部３３は、図６に示すテーブルデータを予め作成し、位置変換テーブル部３４に記憶させておく。
【００７７】
位置演算部３３は、例えば、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２からのＨｉ／Ｌｏ出力３２ａ〜３２ｎが全てＨｉである場合には、第一感磁素子群２ａの最端の感磁素子２１ａおよび第二感磁素子群２ｂの最端の感磁素子２１ｉが、磁気スケール１の「２５」の位置にあると判断する。また、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２からのＨｉ／Ｌｏ出力３２ａ〜３２ｊがＨｉ、Ｈｉ／Ｌｏ出力３２ｋ〜３２ｎがＬｏである場合には、感磁装置２が感磁素子２１ａおよび２１ｉが磁気スケール１の「４１」の位置にあると判断する。
【００７８】
以上のように、実施の形態２では、実施の形態１と比較すると、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の個数と、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の個数とが、それぞれ、２倍になっている。実施の形態２でも、実施の形態１と同様に、磁気スケール１の位置検出の長さＬに対して絶対位置を検出する。このとき、実施の形態２の分解能は１／２倍になる。なお、感磁素子２１の個数は、これらに限定されるものではない。
このように、感磁装置２の感磁素子２１の個数を、実施の形態１で示した式（１）、式（２）のｎ，ｍに対して、それぞれ、ｉ倍，ｊ倍にすることで、位置検出の分解能を変えることが可能となる。位置検出の分解能は、ｉまたはｊの数値が大きい方に依存して決定される。ｉ、ｊは自然数であればよく、互いに異なる値でもよい。ｉ、ｊを互いに異なる値にする場合、小さい方の値は、大きい方の値の約数である必要がある。例えば、大きい方の値をｉとして、そのｉの値を６とした場合、ｊは１、２、３のいずれかに設定することができる。あるいは、ｊを同じ値の６としてもよい。これより、ｉ倍，ｊ倍したときの、第一感磁素子群２ａの感磁素子の個数ｎmulti、第二感磁素子群２ｂの感磁素子の個数ｍmulti、第一感磁素子群２ａの感磁素子の配置間隔Ｐ１multi、第二感磁素子群２ｂの感磁素子の配置間隔Ｐ２multi、第一磁気スケール１ａと第一感磁素子群２ａとの絶対位置の分解能δ１multi、第二磁気スケール１ｂと第二感磁素子群２ｂとの絶対位置の分解能δ２multiは、それぞれ、実施の形態１で示した式（１）、式（２）、式（１１）、式（１２）、式（１９）、式（２０）により、以下のように示される。ここで、ｉまたはｊの数値が大きい方をｈとする。
【００７９】
ｎmulti＝ｎ×ｉ＝（ｋ＋２）／２×ｉ              （２１）
【００８０】
ｍmulti＝ｍ×ｊ＝ｋ／２×ｊ                      （２２）
【００８１】
Ｐ１multi＝Ｐ１／ｉ＝Ｌ１／ｎ／ｋ／ｉ            （２３）
【００８２】
Ｐ２multi＝Ｐ２／ｊ＝Ｌ２／ｍ／（ｋ＋２）／ｊ    （２４）
【００８３】
δ１multi＝δ１／ｈ＝Ｌ１／ｎ／ｋ／ｈ            （２５）
【００８４】
δ２multi＝δ２／ｈ＝Ｌ２／ｍ／（ｋ＋２）／ｈ    （２６）
【００８５】
ｉまたはｊのどちらか一方を１とした場合、実施の形態１で示した式（３）〜式（１０）を利用して、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の個数または第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の個数を削減してもよい。
【００８６】
このように、実施の形態２によれば、磁気スケール１の位置検出を行う長さＬに対して配置した感磁素子２１の個数を変化させることにより、位置検出の分解能を変化させることが可能となる。これにより、感磁素子２１の個数を増加させることで、高精度な磁気式位置検出装置及び磁気式位置検出方法を得ることができる。
【００８７】
実施の形態３．
実施の形態３では、磁気スケールの形状を円形にすることで、回転角度検出を行うことが可能な、磁気式位置検出装置および方法について説明する。
【００８８】
図７は、本発明の実施の形態３における磁気式位置検出装置の構成の一例を示した図である。実施の形態３における磁気式位置検出装置は、上述した実施の形態１の磁気スケール１を、円環状または円形の磁気ロータ１Ａにすることで、回転角度を検出することを特徴としている。他の構成については、実施の形態１と同じであるため、ここでは、その説明は省略する。
【００８９】
実施の形態３における磁気式位置検出装置は、磁気ロータ１Ａと、感磁装置２と、位置算出装置３（図７では図示省略、図８参照）とから構成される。
【００９０】
磁気ロータ１Ａは、第一磁気ロータ４１ａと第二磁気ロータ４１ｂとで構成されている。第一磁気スケール１ａと第二磁気スケール１ｂとは、空隙を隔てて、同軸上に、対向配置されている。この空隙は、実施の形態１の空隙Ｗ１と同じでよく、所望の幅に予め設定する。
第一磁気ロータ４１ａは、図７に示すように、Ｓ極の磁極１１ａとＮ極の磁極１２ａとから構成されている。これらの磁極１１ａ，１２ａは、均等な長さλ１を有している。また、これらの磁極１１ａ，１２ａは、交互に配列されている。同様に、第二磁気ロータ４１ｂは、図７に示すように、Ｓ極の磁極１１ｂとＮ極の磁極１２ｂとから構成されている。これらの磁極１１ｂ，１２ｂは、均等な長さλ２を有している。また、これらの磁極１１ｂ，１２ｂは、交互に配列されている。
【００９１】
実施の形態３では、位置検出を行う長さＬは、磁気ロータ１Ａの一周の長さとする。
図７に示すように、実施の形態１と同様に、第一磁気ロータ４１ａの磁極１１ａ，１２ａの長さλ１は、第二磁気ロータ４１ｂの磁極１１ｂ，１２ｂの長さλ２よりも長い。
従って、磁気ロータ１Ａの位置検出を行う長さＬにおいて、第一磁気ロータ４１ａの磁極数と、第二磁気ロータ４１ｂの磁極数とは、異なる。ここで、第一磁気ロータ４１ａの磁極数とは、Ｎ極の磁極１２ａの個数とＳ極の磁極１１ａの個数とを合計した個数である。また、同様に、第二磁気ロータ４１ｂの磁極数とは、Ｎ極の磁極１２ａの個数とＳ極の磁極１１ａの個数とを合計した個数である。
図７の例では、第一磁気ロータ４１ａの磁極数と、第二磁気ロータ４１ｂの磁極数との差は２個である。
実施の形態３では、実施の形態１と同様に、磁極数の差が２個になるように、第一磁気ロータ４１ａと第二磁気ロータ４１ｂとを形成する。
【００９２】
第一磁気ロータ４１ａの磁極数をｋとすると、１つの磁極１１ａ，１１ｂの角度幅は３６０／ｋと示すことができる。第二磁気ロータ４１ｂの磁極数をｋ＋２とすると、第二磁気ロータ４１ｂの１つの磁極１１ｂ，１２ｂの角度幅は３６０／（ｋ＋２）と示すことができる。
なお、第一磁気ロータ４１ａと第二磁気ロータ４１ｂの直径は等しくする必要はなく、互いに異なる直径でもよい。また、図７では、第一磁気ロータ４１ａの磁極１１ａ，１２ａと第二磁気ロータ４１ｂの磁極１１ｂ、１２ｂとの境界が、周方向（回転方向）に対して垂直になっている。すなわち、図７の磁極１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂは、実施の形態１の長方形の磁極１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂを、第一磁気ロータ４１ａおよび第二磁気ロータ４１ｂの外周の弧の形状に合わせて湾曲させた形状となっている。しかしながら、これに限定されず、各々の磁極１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂが均等な長さで交互に配列されていればよい。例えば、磁極１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂを平行四辺形を湾曲させた形状とし、第一磁気ロータ４１ａの磁極１１ａ，１２ａと第二磁気ロータ４１ｂの磁極１１ｂ、１２ｂとの境界が、周方向（回転方向）に対して一定の角度だけ回転した直線から構成されていてもよい。また、図７では、第一磁気ロータ４１ａの磁極数が８個で、第二磁気ロータ４１ｂが６個であるが、これに限定されるものではなく、２つの磁気ロータの磁極数の差が２極を維持すればよい。以下の説明では、ｋ、ｋ＋２と記述する。
【００９３】
感磁装置２は、第一感磁素子群２ａと第二感磁素子群２ｂとから構成されている。第一感磁素子群２ａは、ｎ個の感磁素子２１ａ〜２１ｄで構成され、第二感磁素子群２ｂは、ｍ個の感磁素子２１ｅ〜２１ｇで構成されている。感磁装置２は、磁気ロータ１Ａに対して予め定めた空隙を隔てて対向配置されている。感磁装置２は、この空隙を維持しながら、磁気ロータ１Ａが形成する磁場の中を、磁気ロータ１Ａの配列方向に、相対移動する。そして、この相対移動の際の磁場の変化を、感磁素子２１ａ〜２１ｇを用いて検知する。当該磁場の変化について説明する。当該磁場においては、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極との磁性の強度と方向が、磁極対の周期で変化する。
【００９４】
なお、各感磁素子２１ａ〜２１ｇと磁気ロータ１Ａとの間の、各々の空隙は必ずしも同一である必要はなく、各感磁素子２１ａ〜２１ｇごとに異なっていてもよく、各感磁素子２１ａ〜２１ｇが、磁気ロータ１Ａに対して相対移動する際に、空隙が維持されるようになっていればよい。これらの感磁装置２を構成する感磁素子２１ａ〜２１ｇとしては、ホール素子、異方向性磁気抵抗素子（ＡＭＲ：An-Isotropic Magneto Resistive Device）、巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ：Giant Magneto Resistive Device）、トンネル磁気抵抗素子（ＴＭＲ：Tunnel Magneto Resistance Device）等が用いられている。なお、図１では、第一感磁素子群２ａが感磁素子４個、第二感磁素子群２ｂが感磁素子３個で構成されている例を示すが、感磁素子の配列数はこれに限定されるものではなく、以下の説明ではｎ、ｍと記述する。
【００９５】
第一感磁素子群２ａのｎ個の感磁素子２１ａ〜２１ｄは、第一磁気ロータ４１ａによって形成される磁場を検知して、第二感磁素子群２ｂのｍ個の感磁素子２１ｅ〜２１ｇは、第二磁気ロータ４１ｂによって形成される磁場を検知する。
【００９６】
第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の個数と第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の個数は、第一磁気ロータ４１ａの磁極数をｋの逆数と、第二磁気ロータ４１ｂの磁極数をｋ＋２の逆数との、比になるように設定される。この第一感磁素子群２ａの感磁素子数をｎ、第二感磁素子群２ｂの感磁素子数をｍとすると、ｎ，ｍは、それぞれ、下記の式（２７），（２８）となる。
【００９７】
ｎ＝ｋ／２＋１                 （２７）
【００９８】
ｍ＝ｋ／２                     （２８）
【００９９】
なお、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の個数ｎ、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の個数ｍのどちらか一方の個数を削減することができる。式（２７）を用いて算出したｎまたは式（２８）で算出したｍの一方は偶数で、他方は奇数となる。偶数の感磁素子２１の個数を削減する場合は１／２倍にし、奇数の感磁素子２１の個数を削減する場合は１を加算した後に１／２倍にすればよい。
式（２７）を用いて算出した第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の個数ｎが偶数で、式（２８）を用いて算出した第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の個数ｍが奇数とした場合に、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の個数ｎを削減すると、ｎ，ｍは、それぞれ、下記の式（２９），（３０）となる。
【０１００】
ｎ＝ｋ／４  ＋  １／２          （２９）
【０１０１】
ｍ＝ｋ／２                      （３０）
【０１０２】
一方、第一感磁素子群２ｂの感磁素子２１の個数ｍを削減すると、ｎ，ｍは、それぞれ、下記の式（３１），（３２）となる。
【０１０３】
ｎ＝ｋ／２  ＋  １              （３１）
【０１０４】
ｍ＝ｋ／４  ＋  １／２          （３２）
【０１０５】
また、式（２７）を用いて算出した第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の個数ｎが奇数で、式（２８）を用いて算出した第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の個数ｍが偶数とした場合に、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の個数ｎを削減すると、ｎ，ｍは、それぞれ、下記の（３３），（３４）となる。
【０１０６】
ｎ＝ｋ／４＋１              （３３）
【０１０７】
ｍ＝ｋ／２                  （３４）
【０１０８】
一方、第一感磁素子群２ｂの感磁素子数ｍを削減すると、ｎ，ｍは、それぞれ、下記の（３５）、（３６）となる。
【０１０９】
ｎ＝ｋ／２＋１              （３５）
【０１１０】
ｍ＝ｋ／４                  （３６）
【０１１１】
式（２７）で算出した第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の個数ｎ、式（２８）で算出した第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の個数ｍにおいて、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１は、第一磁気ロータ４１ａの１つの磁極１１ａ，１２ａの角度幅の範囲内に、均等に配置される。第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１は、第二磁気ロータ４１ｂの１つの磁極１１ｂ，１２ｂの角度幅の範囲内に、均等に配置される。この第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の配置間隔をＰ１、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の配置間隔をＰ２とすると、Ｐ１，Ｐ２は、それぞれ、下記の式（３７），（３８）となる。
【０１１２】
Ｐ１＝３６０／ｎ／ｋ              （３７）
【０１１３】
Ｐ２＝３６０／ｍ／（ｋ＋２）      （３８）
【０１１４】
なお、式（２９）で算出したｎ値、式（３０）で算出したｍ値、または、式（３５）で算出したｎ値、式（３６）で算出したｍ値においては、式（３７）で算出したＰ１、式（３８）で算出したＰ２の感磁素子２１の配置間隔でよい。一方、式（３１）で算出したｎ値、式（３２）で算出したｍ値の場合における第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の配置間隔をＰ１、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の配置間隔Ｐ２は、下記の式（３９）、（４０）となる。
【０１１５】
Ｐ１＝３６０／ｎ／ｋ                          （３９）
【０１１６】
Ｐ２＝３６０／（ｍ−１／２）／（ｋ＋２）      （４０）
【０１１７】
しかしながら、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の配置間隔Ｐ２は、式（４０）で算出されるＰ２のみで構成しなくてもよい。すなわち、１つの感磁素子の配置間隔のみを下記の式（４１）で示されるＰ２’とし、他の感磁装置の配置間隔を式（４０）で算出されるＰ２としてもよい。
【０１１８】
Ｐ２’＝３６０／（２×ｍ−１）／（ｋ＋２）    （４１）
【０１１９】
また、式（３３）で算出したｎ値、式（３４）で算出したｍ値の場合における第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の配置間隔Ｐ１、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の配置間隔Ｐ２は、それぞれ、下記の式（４２），（４３）となる。
【０１２０】
Ｐ１＝３６０／（ｎ−１／２）／ｋ              （４２）
【０１２１】
Ｐ２＝３６０／ｍ／（ｋ＋２）                  （４３）
【０１２２】
しかしながら、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の配置間隔Ｐ１は、式（４２）で算出されるＰ１のみで構成しなくてもよい。すなわち、１つの感磁素子の配置間隔のみを下記の式（４４）で示されるＰ１’とし、他の感磁装置の配置間隔を式（４２）で算出されるＰ２としてもよい。
【０１２３】
Ｐ１’＝３６０／（２×ｎ−１）／ｋ          （４４）
【０１２４】
位置検出算出方法は、上述した実施の形態１における位置検出算出方法と基本的に同じでよいが、実施の形態３の場合は、検出される位置が回転角度となる。そのため、位置変換テーブル部３４に予め記憶している磁気ロータ１Ａと感磁装置２の位置情報は回転角度情報となる。検出する位置情報は回転角度となるので、位置検出分解能は、第一磁気ロータ４１ａと第一感磁素子群２ａとの絶対位置の分解能をδ１、第二磁気ロータ４１ｂと第一感磁素子群２ｂとの絶対位置の分解能をδ２とすると、δ１，δ２は、それぞれ、下記の式（４５），（４６）となる。
【０１２５】
δ１＝３６０／ｎ／ｋ                （４５）
【０１２６】
δ２＝３６０／ｍ／（ｋ＋２）        （４６）
【０１２７】
分解能δ１を算出するｎ値と分解能δ２を算出するｍ値は、式（２７）で算出したｎ値と式（２８）で算出したｍ値で決定され、ｎ値とｍ値を削減した式（２９）〜式（３６）の値からは決定されていない。
【０１２８】
また、図７では、位置検出を行う長さＬは、磁気ロータ１Ａの１周分となっているが、これに限定されることはなく、磁気ロータ１Ａの１周のうちの一部分をＬとしても良い。磁気ロータ１Ａの１周における一部分Ｌの割合をｒ（＝Ｌ／Ｒ、ここで、Ｒは１周の長さ）とした時に、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の個数はｎ＝（ｋ＋２）／２×ｒとなり、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の個数はｍ＝ｋ／２×ｒとなる。また、第一感磁素子群２ａの感磁素子２１の配置間隔Ｐ１、第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１の配置間隔Ｐ２、第一磁気ロータ４１ａと第一感磁素子群２ａとを検出する位置の位置検出分解能δ１、および、第二磁気ロータ４１ｂと第二感磁素子群２ｂとを検出する位置の位置検出分解能δ２を算出する、上記の式（３７）〜式（４６）は、それぞれ、以下の式（４７）〜（５６）と示すことができる。
【０１２９】
Ｐ１＝３６０／ｎ／ｋ×ｒ                          （４７）
【０１３０】
Ｐ２＝３６０／ｍ／（ｋ＋２）×ｒ                  （４８）
【０１３１】
Ｐ１＝３６０／ｎ／ｋ×ｒ                          （４９）
【０１３２】
Ｐ２＝３６０／（ｍ−１／２）／（ｋ＋２）×ｒ      （５０）
【０１３３】
Ｐ２’＝３６０／（２×ｍ−１）／（ｋ＋２）×ｒ    （５１）
【０１３４】
Ｐ１＝３６０／（ｎ−１／２）／ｋ×ｒ              （５２）
【０１３５】
Ｐ２＝３６０／ｍ／（ｋ＋２）×ｒ                  （５３）
【０１３６】
Ｐ１’＝３６０／（２×ｎ−１）／ｋ×ｒ            （５４）
【０１３７】
δ１＝３６０／ｎ／ｋ×ｒ                          （５５）
【０１３８】
δ２＝３６０／ｍ／（ｋ＋２）×ｒ                  （５６）
【０１３９】
以上のように、実施の形態３によれば、Ｎ極とＳ極とからなる磁極対が配列され、磁極数差が２極ある２つの磁気ロータ１Ａと、磁気ロータ１Ａの１つの磁極の長さに合わせて複数の感磁素子２１が配列された感磁装置２とを、予め定めた空隙を隔てて対向配置させ、感磁装置２が磁場の変化を検知することにより、感磁装置２の磁気ロータ１Ａに対する回転角度を算出することができる。
【０１４０】
この結果、磁極数ｋとｋ＋２の２つの磁気ロータ４１ａ，４１ｂで２つの感磁素子数ｎ、ｍにより、δ＝３６０／ｎ／ｋ＝３６０／ｍ／（ｋ＋２）の位置検出分解能で、感磁装置２の磁気ロータ１Ａに対する絶対角度を算出することが可能な、簡素で、高速応答の、磁気式位置検出装置及び磁気式位置検出方法を得ることができる。
【０１４１】
実施の形態４．
実施の形態４に係る磁気式位置検出装置においては、上述した実施の形態１〜３とは異なる位置算出装置３における位置算出方法を用いる。実施の形態４の磁気式位置検出装置は、上記の実施の形態１における磁気式位置検出装置と同様の効果を有することができる。実施の形態４においては、位置算出装置３の構成が実施の形態１と異なるが、他の構成については、実施の形態１と同じであるため、図１、図３、図４を参照し、ここでは、詳細な説明を省略する。
【０１４２】
図８は、本発明の実施の形態４における磁気式位置検出装置の位置算出装置３の構成の一例を示した図である。図２に示した実施の形態１の位置算出装置３との違いは、図８においては、位置カウンタ部３６が追加されている点である。
【０１４３】
実施の形態４では、磁気式位置検出装置の電源投入後の、初回の位置検出においては、位置算出装置３の位置演算部３３が、実施の形態１と同じ位置検出方法で、磁気スケール１の位置検出を行う。位置演算部３３で検出された磁気スケール１の絶対位置情報は、位置カウンタ部３６に入力される。位置カウンタ部３６では、予め記憶されているデータテーブルを用いて、当該絶対位置情報を予め割り当てられた値に変換する。
実施の形態４では、２回目以降の位置検出においては、位置演算部３３が、一方の感磁素子群（ここでは、第二感磁素子群２ｂとする）からの信号と、位置カウンタ部３６からの信号とに基づいて、磁気スケール１の絶対位置検出を行う。
なお、実施の形態１で説明したように、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２のＨｉ／Ｌｏ出力３２ｅ〜３２ｇは、磁極対ごとに、１周期の信号パターンを形成するため、位置カウンタ部３６は、磁気スケール１の絶対位置情報を、磁極対毎にインクリメントまたはディクリメントする機能を有している。
【０１４４】
位置カウンタ部３６について詳細に説明する。
位置カウンタ部３６は、図９に示すようなデータテーブルを予め作成して記憶している。
【０１４５】
図９は、位置カウンタ部３６に記憶されているデータテーブルの一例を示している。図９のデータテーブルでは、磁気スケール１の位置ごとに、感磁装置２が磁気スケール１に対して相対移動する際の、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２のＨｉ／Ｌｏ出力３２ｅ〜３２ｇと、位置カウンタ部３６の出力とが、対応付けて記憶されている。
【０１４６】
図９の１行目には、感磁装置２が磁気スケール１に対して相対移動する際の、位置演算部３３で算出される、磁気スケール１の絶対位置情報（１〜２４）が示されている。
図９の２行目には、磁気スケール１の絶対位置情報（１〜２４）ごとに、位置カウンタ部３６から出力される信号αが示されている。
図９の３行目には、磁気スケール１の絶対位置情報（１〜２４）ごとに、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２のＨｉ／Ｌｏ出力３２ｅ〜３２ｇのＨｉまたはＬｏの信号パターンを１つにした情報「１」〜「６」が示されている。この「１」〜「６」は、感磁素子２１ａ，２１ｅの位置を示す。
図９の４行目〜６行目は、磁気スケール１の絶対位置情報（１〜２４）ごとに、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２のＨｉ／Ｌｏ出力３２ｅ〜３１ｇ（ＨｉまたはＬｏ）の信号パターンが示されている。
【０１４７】
ここで、上述したように、磁気スケール１が形成する磁場は、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極との磁性の強度と方向が、磁極対の周期で変化する。第二磁気スケール１ｂで考えると、位置検出を行う長さＬに４周期が含まれる。すなわち、磁気スケール１が「１」の位置から「６」の位置までが１周期となり、磁気スケール「７」の位置から「１２」の位置が１周期となり、磁気スケール「１３」の位置から「１８」の位置が１周期となり、磁気スケール「１９」の位置から「２４」の位置が１周期となる。図９の２行目には、各磁気スケールの位置「１」〜「２４」に対して、これらの周期「０」、「１」、「２」、「３」のいずれかが割り当てられて、位置カウンタ部３６の出力信号αとして、記憶されている。
また、これらの「０」、「１」、「２」、「３」の各周期には、図９に示すように、「１」〜「６」までのＨｉ／Ｌｏ出力３２ｅ〜３１ｇのＨｉまたはＬｏの信号パターンが含まれる。「１」の信号パターンは、３２ｅ、３２ｆ、３２ｇが全てＨｉで、「２」の信号パターンは、３２ｅと３２ｆはＨｉで、３２ｇがＬｏで、「３」の信号パターンは、３２ｅはＨｉで、３２ｆと３２ｇがＬｏで、「４」の信号パターンは、３２ｅ、３２ｆ、３２ｇがすべてＬｏで、「５」の信号パターンは、３２ｅと３２ｆがＬｏで、３２ｇがＨｉで、「６」の信号パターンは、３２ｅがＬｏで、３２ｆ、３２ｇがＨｉである。図９の３行目には、これらの「１」〜［６］までの信号パターンが、記憶されている。
【０１４８】
実施の形態４では、初回の位置検出において位置演算部３３により検出された磁気スケール１の絶対位置情報が、位置カウンタ部３６に入力される。位置カウンタ部３６は、２回目の位置検出において、当該絶対位置情報を、それに割り当てられた、図９の２行目の「０」、「１」、「２」、「３」のいずれかに変換して、信号αとして出力する。
なお、２回目以降の位置検出の際には、位置カウンタ部３６に、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２からのＨｉ／Ｌｏ出力３２ｅ〜３１ｇが入力される。位置カウンタ部３６は、図９のデータテーブルを参照して、入力されたＨｉ／Ｌｏ出力３２ｅ〜３１ｇが、図９の３行目の「１」〜「６」のいずれの信号パターンであるかを検索し、当該信号パターンを信号βとして出力する。また、位置カウンタ部３６は、検索した信号パターンが「６」から「１」へと切り替わる場合には、信号αの値をインクリメントし、「１」から「６」へと切り替わる場合には、信号αの値をディクリメントする。
【０１４９】
このように、実施の形態４における磁気式位置検出装置は、電源投入後の初回の位置検出では、上記の実施の形態１における位置算出方法と同じ方法で位置検出を行い、２回目以降の位置検出では、位置カウンタ部３６からの信号α，βとに基づいて位置検出を行う。
【０１５０】
図８及び図９を用いて、実施の形態４における磁気式位置検出装置の動作について説明をする。電源投入時などの初回の位置検出では、上記の実施の形態１で説明したように、第一磁気スケール１ａの磁場を検知する第一感磁素子群２ａの感磁素子２１ａ〜２１ｄからの出力信号と、第二磁気スケール１ｂの磁場を検知する第二感磁素子群２ｂの感磁素子２１ｅ〜２１ｇの出力信号とから、パルス生成部３１で、パルス出力３１ａ〜３１ｇを出力する。次に、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２で、パルス出力３１ａ〜３１ｇがＨｉであるかＬｏであるかの判定をして、判定結果を、Ｈｉ／Ｌｏ出力３２ａ〜３２ｇとして出力する。位置演算部３３は、そのＨｉ／Ｌｏ出力３２ａ〜３２ｇと位置変換テーブル部３４に予め記憶されている図４（ｂ）のテーブルデータとを用いて、磁気スケール１の絶対位置を算出する。この動作は、実施の形態１で説明した通りである。
【０１５１】
こうして初回で算出された絶対位置情報は、算出された直後に、位置カウンタ部３６に送信される。位置カウンタ部３６は、予め記憶されている図９のデータテーブルを参照して、送信されてきた絶対位置情報を、対応する「０」、「１」、「２」、「３」のいずれかの値に変換して、位置演算部３３に出力する。それ以降は、磁気スケール１の磁極対ごとに、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２の信号３２ｅ〜３２ｇのＨｉまたはＬｏの信号パターンが切り替わると同時に、位置カウンタ部３６のαの値をインクリメントまたはディクリメントする。その値を位置演算部３３へ出力する。
２回目以降の位置検出では、位置演算部３３は、位置カウンタ部３６からの信号α，βを用いて、磁気スケール１の絶対位置を算出する。
こうして算出された絶対位置情報が、出力部３５から出力される。
【０１５２】
位置演算部３３の演算方法について説明する。位置演算部３３により算出される磁気スケール位置をＸとすると、位置演算部３３で行われる演算は、下記の式（５７）となる。
【０１５３】
Ｘ＝６×α＋β            （５７）
【０１５４】
磁気式位置検出装置に電源を投入したときに、磁気スケール１に対して感磁装置２の位置が磁気スケール位置の「１」と判断された場合、位置カウンタ部３６は、図９のデータテーブルを参照して、当該「１」に対応するαの値として「０」を算出する。その後、磁気スケール１に対して感磁装置２が１つの磁極対分だけ移動したときは、位置カウンタ部３６の出力信号αは「１」にインクリメントされ、Ｈｉ／Ｌｏ判定部３２のＨｉ／Ｌｏ信号３２ｅ〜３２ｇは全てＨｉとなり、感磁素子２１ｅ〜２１ｇの位置βは「１」となる。よって、式（５７）より位置演算部３３で演算された磁気スケール位置Ｘは「７」となる。
【０１５５】
以上のように、実施の形態４によれば、感磁装置の磁性スケールに対する絶対位置を算出することができる。また、電源投入時に位置情報出力された後は、感磁装置２の２１ｅ〜２１ｇのみで絶対位置を算出することができ、このとき、感磁装置２の感磁素子２１ａ〜２１ｄとパルス生成部３１の３１ａ〜３１ｄとＨｉ／Ｌｏ判定部３２の３２ａ〜３２ｄは動作しないため、これらの電源供給を停止することができる。
【０１５６】
この結果、使用する感磁素子の数に応じたδ＝Ｐ／２の位置検出分解能で、感磁装置の磁性スケールに対する絶対位置を算出することができる簡素な磁気式位置検出装置及び磁気式位置検出方法を得ることができる。
【０１５７】
なお、上記の説明においては、実施の形態４を実施の形態１に適用させる例について説明したが、その場合に限らず、実施の形態４は、実施の形態２，３にも適用可能であることは言うまでもない。
【０１５８】
実施の形態５．
実施の形態５では、感磁装置２の位置検出分解能を向上させるために、感磁装置２を１つの半導体チップ２２上に形成する場合について説明する。
【０１５９】
図１０は、本発明の実施の形態３における感磁装置２の構成の一例を示す図である。実施の形態５における感磁装置２は、図１０に示すように、半導体プロセスを用いて、１つの半導体チップ２２上に形成されていることを特徴としている。他の構成については、上記の実施の形態１，２と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。
【０１６０】
上記の実施の形態２では、磁気スケール１ａが形成する磁場を検出するための第一感磁素子群の感磁素子２１ａ〜２１ｈと、磁気スケール１ｂが形成する磁場を検出するための第二感磁素子群の感磁素子２１ｉ〜２１ｎとを用いて位置検知を行うと説明した。位置検出分解能を向上させるためには、感磁素子２１の個数を増やし、感磁素子２１の配置間隔を小さくすることが望ましい。このとき、高精度な磁気式位置検出装置を得るには、感磁装置２の感磁素子２１を等間隔に配置する必要がある。
【０１６１】
そこで、実施の形態５では、図１０に示すように、半導体プロセスを用いて、感磁装置２を、半導体チップ２２上に一括形成させることにより、第一感磁素子群の感磁素子２１ａ〜２１ｈと第二感磁素子群の感磁素子２１ｉ〜２１ｎの配置間隔を小さくして、等間隔に配列させている。このとき、磁気スケール１ａの磁場を検知する第一感磁素子群２ａと磁気スケール１ｂの磁場を検知する第二感磁素子群２ｂが同一平面上に構成されるような配置にすればよい。
【０１６２】
この結果、感磁装置２の位置検出分解能を向上させることができる。また、各素子間の傾き等のばらつきを抑えて感磁特性を揃え、出力の位相差を均一にして絶対位置の検出精度を向上させることができる。
以上のように、実施の形態５によれば、感磁装置を１つの半導体チップ上に形成することにより、絶対位置の検出精度を向上させ、位置検出分解能を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１６３】
１  磁気スケール、１Ａ  磁気ロータ、１ａ，４１ａ  第一磁気スケール、１ｂ，４１ｂ  第二磁気スケール、２  感磁装置、２ａ  第一感磁素子群、２ｂ  第二感磁素子群、３  位置算出装置、１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ  磁極、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ，２１ｉ，２１ｊ，２１ｋ，２１ｌ，２１ｍ，２１ｎ  感磁素子、３１  パルス生成部、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ，３１ｇ  パルス出力、３２  Ｈｉ／Ｌｏ判定部、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｆ，３２ｇ  Ｈｉ／Ｌｏ出力、３３  位置演算部、３４  位置変換テーブル部、３５  出力部、３６  位置カウンタ部。
【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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【国際調査報告】
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