(57)【要約】【課題】被測定体の回転あるいは回動角度に対して高い分解能を有するロータリーエンコーダを提供する。【解決手段】被測定体に接続される検出シャフト３１と、この検出シャフト３１に固定されたコの字型の形状を有するフレーム３２と、このフレーム３２に固定され、被測定体の回動に対して不動な不動位置に磁界を発生させるとともに、その被測定体の回動に従動してその磁界とともに回動する磁石３３，３４と、磁石３３，３４が上記不動位置に発生させた、上記被測定体の回動に従動して回動する磁界Ｈの方向に応じた信号を出力するセンサ３５，３６とを備えた。【選択図】        図１
2005062091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定体の回動に対して不動な不動位置に磁界を発生させるとともに、該被測定体の回動に従動して該磁界とともに回動する磁界発生部と、
前記磁界発生部が前記不動位置に発生させた、前記被測定体の回動に従動して回動する磁界の方向に応じた信号を出力するセンサとを備えたことを特徴とするロータリーエンコーダ。
【請求項２】
前記センサから出力された信号が入力され該信号に基づいて前記磁界の方向を検出する検出回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のロータリーエンコーダ。
【請求項３】
前記センサが、前記磁界の方向に応じて抵抗値が変化する抵抗素子を備え、その抵抗素子の抵抗値に応じた信号を出力するものであることを特徴とする請求項１記載のロータリーエンコーダ。
【請求項４】
前記センサが、前記磁界の回動における回動面内に所定の角度互いに位置をずらして配置された、該磁界の方向に応じて抵抗値が変化する複数の抵抗素子を備え、各抵抗素子の抵抗値に応じた複数の信号を出力するものであることを特徴とする請求項１記載のロータリーエンコーダ。
【請求項５】
前記センサが、
正弦波状の第１駆動信号が入力される、前記磁界の方向に応じて抵抗値が変化する第１抵抗素子を備え、その第１抵抗素子の抵抗値に応じて該第１駆動信号が変調された第１出力信号を出力する第１センサ部分と、
余弦波状の第２駆動信号が入力される、前記磁界の方向に応じて抵抗値が変化する、前記第１抵抗素子に対して、該磁界の回動における回動面内方向に９０度位置がずれた第２抵抗素子を備え、その第２抵抗素子の抵抗値に応じ応じて該第２駆動信号が変調された第２出力信号を出力する第２センサ部分とを備えたものであって、
このロータリーエンコーダが、
前記第１センサ部分から出力された第１出力信号と前記第２センサ部分から出力された第２出力信号との和の信号と、該第１出力信号と該第２出力信号との差の信号との位相差に基づいて前記磁界の方向を検出する検出回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のロータリーエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転あるいは回動する被測定体の、回転あるいは回動角度を検出するロータリーエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このようなロータリーエンコーダとして、素子が受ける磁界の強度に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と呼称する）を利用した磁気式ロータリーエンコーダが広く使用されている。
【０００３】
図５は従来の磁気式ロータリーエンコーダの一例を示す模式図である。
【０００４】
図５に示す磁気式ロータリーエンコーダ１０には、検出シャフト１１と、この検出シャフト１１に固定された、側面が一定間隔ごとにＮ極とＳ極とに交互に着磁された磁気ディスク１２と、磁気ディスク１２の側面に対向して配置されたＭＲ素子１３とが備えられている。このＭＲ素子１３は、検出シャフト１１および磁気ディスク１２とは独立して配置されており、これら検出シャフト１１および磁気ディスク１２が回転しても、所定の位置に静止している。
【０００５】
磁気ディスク１２の側面近傍に配置されているＭＲ素子１３が受ける磁界の強度は、検出シャフト１１および磁気ディスク１２が、矢印Ｂの方向に回転あるいは回動するとき、磁気ディスク１２の側面の各着磁領域が、ＭＲ素子１３の真下に来たときに最大となり、各着磁領域間の境界が、ＭＲ素子１３の真下に来たときに最小となる。
【０００６】
図６は、従来の磁気式ロータリーエンコーダの別例を示す模式図である。
【０００７】
図６に示す磁気式ロータリーエンコーダ２０は、検出シャフト２１と、この検出シャフト２１に固定された、表面の辺縁部が円周方向に一定間隔ごとにＮ極とＳ極とに交互に着磁された磁気ディスク１２と、上記の辺縁部に対向して配置されたＭＲ素子２３とが備えられている。このＭＲ素子２３は、検出シャフト２１および磁気ディスク２２とは独立して配置されており、これら検出シャフト２１および磁気ディスク２２が回転しても、所定の位置に静止している。
【０００８】
ここで、図５に示す磁気式ロータリーエンコーダ１０と、図６に示す磁気式ロータリーエンコーダ２０は、双方の磁気ディスクにおける着磁場所が互いに異なる点と、ＭＲ素子が配置されている位置が互いに異なる点とを除いて、その他の構成や動作等は互いに同一である。そこで、以下では従来の磁気式ロータリーエンコーダの一例として、図５に示す磁気式ロータリーエンコーダ１０を参照し、その動作について説明する。
【０００９】
図７は、ＭＲ素子が受ける磁界の強さに対する、ＭＲ素子の抵抗値の変化を示すグラフである。
【００１０】
図７のグラフでは、横軸が磁界の強さを示し縦軸がＭＲ素子の抵抗値を示している。また、横軸は、磁界の強さを示すにあたりＮ極をプラス、Ｓ極をマイナスとしている。図７のグラフには、磁界がＮ極側あるいはＳ極側に強くなるに従って、ＭＲ素子の抵抗値が減少していく様子が示されている。
【００１１】
図８は、図５に示す磁気式ロータリーエンコーダにおける、検出シャフトおよび磁気ディスクの回転に対するＭＲ素子の抵抗値の変化を示すグラフである。
【００１２】
図８のグラフでは、横軸が時間を示し縦軸がＭＲ素子の抵抗値を示している。ここで、図５に示す検出シャフト１１および磁気ディスク１２は、矢印Ｂ方向に一定の速度で回転している。その結果、ＭＲ素子１３の真下を、Ｎ極あるいはＳ極の領域と、各領域間の境界とが交互に通り過ぎる。その結果、ＭＲ素子１３が受ける磁界の強さが周期的に変化するので、この磁界の強さの変化に従ってＭＲ素子１３の抵抗値が変化する。このとき、例えば、ＭＲ素子１３に所定の電流を流すと、この抵抗値の変化に応じて周期的に変化する電気信号が得られる。
【００１３】
図５に示す磁気式ロータリーエンコーダ１０において、例えば図示しないモータの回転軸等といった被測定体に磁気式ロータリーエンコーダ１０の検出シャフト１１を接続し、さらに例えばＭＲ素子１３に所定の電流を流すことにより、被測定体の回転あるいは回動に応じて周期的に変化する電気信号が得られる。ここで、この電気信号のピークは、ＭＲ素子１３の真下に着磁領域が来て、ＭＲ素子１３の抵抗値が最小となる度に現れる。着磁領域は、磁気ディスク１２の側面に一定間隔、即ち一定の角度間隔ごとに設けられている。従って、ＭＲ素子１３から得られる上記の電気信号のピーク数をカウントすることにより、被測定体の回転あるいは回動角度を上記の一定の角度間隔ごとの離散的な値として求めることができる。また、単位時間当たりにカウントされたピーク数を、磁気ディスク１２に設けられている着磁領域の全数で除することにより単位時間当たりの被測定体の回転数を求めることができる。
【００１４】
ここで、図５に示すような形態の磁気式ロータリーエンコーダでは、磁気ディスク１２の側面の着磁領域の間隔を狭くすることにより、被測定体の回転あるいは回動角度に対する分解能を上げることができる。ただし、着磁領域の間隔を狭くすると、ＭＲ素子が受ける磁界の強さが減少するため、磁界の強さに対して高感度を有するＭＲ素子が必要となる。このようなＭＲ素子として、素子が受ける磁界の強度に対する抵抗値の変化における変化率が例えば数１０パーセントに達するような巨大磁気抵抗効果素子（以下、ＧＭＲ素子と呼称する）が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】日立金属株式会社、“自動車用部品・材料”、［ｏｎｌｉｎｅ］、日立金属株式会社ホームページ、［平成１５年８月７日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｉｔａｃｈｉ−ｍｅｔａｌｓ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｏｄ／ｐｒｏｄ０６／ｐ０６＿０８．ｈｔｍｌ＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、図５や図６に示す形態の磁気式ロータリエンコーダでは、結局、上記の着磁領域の角度間隔より細かく、被測定体の回転あるいは回動角度を検出することは不可能である。一方、着磁領域の角度間隔の小幅化には限界がある。つまり、図５や図６に示す形態の磁気式ロータリエンコーダでは、ある程度以上被測定体の回転あるいは回動角度に対する分解能を上げることができないという問題がある。
【００１６】
本発明は上記問題点を解決し、被測定体の回転あるいは回動角度に対して高い分解能を有するロータリーエンコーダを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のロータリーエンコーダは、
被測定体の回動に対して不動な不動位置に磁界を発生させるとともに、その被測定体の回動に従動してその磁界とともに回動する磁界発生部と、
上記磁界発生部が上記不動位置に発生させた、上記被測定体の回動に従動して回動する磁界の方向に応じた信号を出力するセンサとを備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明のロータリーエンコーダにおいて、上記磁界は、上記被測定体の回動に従動して回動する。つまり、この磁界の方向は、上記被測定体の回動角度そのものを示しており、被測定体の回動に応じて連続的に変化する。また、上記センサは上記磁界の方向に応じた信号を出力するので、高分解能のセンサを用いることによって被測定体の回転あるいは回動角度に対して高い分解能を有する検出信号を得ることができる。
【００１９】
ここで、本発明のロータリーエンコーダが、上記センサから出力された信号が入力されその信号に基づいて上記磁界の方向を検出する検出回路をさらに備えたという形態は好ましい形態である。
【００２０】
このような検出回路を備えた、本発明のロータリーエンコーダによれば、上記磁界の方向、即ち、上記被測定体の回転あるいは回動角度を容易に検出することができる。
【００２１】
また、本発明のロータリーエンコーダにおいて、上記センサが、上記磁界の方向に応じて抵抗値が変化する抵抗素子を備え、その抵抗素子の抵抗値に応じた信号を出力するものであるという形態も好ましい形態である。
【００２２】
このような好ましい形態のセンサを備えた本発明の磁気式ロータリーエンコーダによれば、上記磁界の方向、即ち、上記被測定体の回転あるいは回動角度に応じた高精度の信号を容易に得ることができる。
【００２３】
また、本発明のロータリーエンコーダにおいて、上記センサが、上記磁界の回動における回動面内に所定の角度互いに位置をずらして配置された、その磁界の方向に応じて抵抗値が変化する複数の抵抗素子を備え、各抵抗素子の抵抗値に応じた複数の信号を出力するものであるという形態も好ましい。
【００２４】
上記複数の抵抗素子を備えた好ましい形態の上記センサから出力される上記複数の信号によれば、上記磁界の方向、即ち、上記被測定体の回転あるいは回動角度を、より高精度に検出することができる。
【００２５】
ここで、本発明のロータリーエンコーダは、具体的には、
「上記センサが、
正弦波状の第１駆動信号が入力される、上記磁界の方向に応じて抵抗値が変化する第１抵抗素子を備え、その第１抵抗素子の抵抗値に応じてその第１駆動信号が変調された第１出力信号を出力する第１センサ部分と、
余弦波状の第２駆動信号が入力される、上記磁界の方向に応じて抵抗値が変化する、上記第１抵抗素子に対して、その磁界の回動における回動面内方向に９０度位置がずれた第２抵抗素子を備え、その第２抵抗素子の抵抗値に応じ応じてその第２駆動信号が変調された第２出力信号を出力する第２センサ部分とを備えたものであって、
このロータリーエンコーダが、
上記第１センサ部分から出力された第１出力信号と上記第２センサ部分から出力された第２出力信号との和の信号と、その第１出力信号とその第２出力信号との差の信号との位相差に基づいて上記磁界の方向を検出する検出回路をさらに備えた」
という形態であってもよい。
【００２６】
このような形態のロータリーエンコーダによれば、より容易に、被測定体の回転あるいは回動角度を高い分解能で検出することができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、本発明のロータリーエンコーダによれば、被測定体の回転あるいは回動角度を高い分解能で検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２９】
図１は、本発明のロータリエンコーダの一実施形態である磁気式ロータリエンコーダを示す斜視図であり、図２は、図１に示す磁気式ロータリエンコーダを矢印Ａ方向から見た平面図である。
【００３０】
図１に示す磁気式ロータリエンコーダ３０は、図示しない被測定体の回動あるいは回転をこの磁気式ロータリエンコーダ３０自体に伝える検出シャフト３１と、この検出シャフト３１に固定されたコの字型の形状を有するフレーム３２と、このフレーム３２を構成する２つの壁の、互いに対向する２面３２ａ，３２ｂそれぞれに１個ずつ固定されて、一方のＮ極面と他方のＳ極面とが互いに対向している２つの磁石３３，３４とを備えている。これら検出シャフト３１、フレーム３２、および２つの磁石３３，３４が、本発明にいう磁界発生部の一例を構成している。
【００３１】
２つの磁石３３，３４の、互いに対向しているＮ極面とＳ極面との間には、Ｎ極面からＳ極面に向かう磁界Ｈが発生している。ここで、この磁界Ｈは、磁束密度に換算して３０×１０-4テスラ以上の強さを有している。この磁界Ｈの強さについては後述する。また、検出シャフト３１が矢印Ｃの方向に回転あるいは回動すると、この動きに従動してフレーム３２が回転あるいは回動する。上記の２つの磁石３３，３４がフレーム３２に固定されているので、磁界Ｈも検出シャフト３１の回転あるいは回動に従動して回転あるいは回動する。
【００３２】
図１に示す磁気式ロータリエンコーダ３０は、さらに、２つの磁石３３，３４の、互いに対向しているＮ極面とＳ極面との間に配置された第１ＭＲ素子３５と、この第１ＭＲ素子３５と、磁界Ｈの回動における回動面内方向に９０度位置がずれて配置された第２ＭＲ素子３６とを備えている。これら２つのＭＲ素子３５，３６は、磁界Ｈが回転あるいは回動しても常時静止しているように、上記のフレーム３２からは独立して配置されている。
【００３３】
これら２つのＭＲ素子３５，３６が本発明にいう抵抗素子の一例に相当し、これら２つのＭＲ素子３５，３６が配置されている位置が本発明にいう不動位置の一例に相当する。
【００３４】
また、これら２つのＭＲ素子３５，３６は、磁界Ｈの方向に対して後述の抵抗値変化特性を有するＧＭＲ素子である。さらに、第１ＭＲ素子３５には、別図（図４）に示す第１電源３５ａから正弦波状の第１駆動信号Ｄ１が供給され、第２ＭＲ素子３６には、別図（図４）に示す第１電源３６ａから余弦波状の第２駆動信号Ｄ２が供給される。
【００３５】
第１ＭＲ素子３５と第２ＭＲ素子３６との組合せは、本発明にいうセンサの一例に相当する。
【００３６】
また、図１に示す磁気式ロータリエンコーダ３０は、検出回路３７を備えている。この検出回路３７は、２つのＭＲ素子３５，３６と電気的に接続されている。そして、第１ＭＲ素子３５からの第１出力信号Ｖ１と第２ＭＲ素子３６からの第１出力信号Ｖ２とに基づいて磁界Ｈの方向、即ち被測定体の回転あるいは回動角度を検出する。この検出については後述する。
【００３７】
次に、図２を参照して、磁界Ｈと、２つのＭＲ素子３５，３６との位置関係について説明する。
【００３８】
本実施形態では、第２ＭＲ素子３６の中心線を基準線Ｄとして、磁界Ｈの方向を、この基準線Ｄと磁界Ｈとがなす角度θで表わす。第２ＭＲ素子３６は、第１ＭＲ素子３５に対して、磁界Ｈの回動における回動面内方向に９０度ずれて配置されているので、磁界Ｈと第１ＭＲ素子３５の中心線Ｅとがなす角度はθ−９０で表わされる。そして、第１ＭＲ素子３５からは、中心線Ｅと磁界Ｈとがなす角度θ−９０に応じた第１出力信号Ｖ１が出力され、第２ＭＲ素子３６からは、基準線Ｄと磁界Ｈとがなす角度θに応じた第２出力信号Ｖ１が出力される。
【００３９】
次に、２つのＭＲ素子３５，３６が有する、磁界Ｈの方向に対する抵抗値変化特性について説明する。
【００４０】
図３は、図１および図２に示す２つのＭＲ素子が有する、素子が受ける磁界の方向に対する抵抗値変化特性を示すグラフである。
【００４１】
図３のグラフは、例えば、図１および図２に示すロータリーエンコーダ３０において、検出シャフト３１を回動させることにより、図２に示す基準線Ｄと磁界Ｈとがなす角度θが０度から３６０度変化するように磁界Ｈを回動させ、そのときの第２ＭＲ素子３６の抵抗値の変化を計測することによって得られる。さらに、図３に示すグラフでは、磁界Ｈの強さを数種類に変化させ、各強さの磁界Ｈに対して、磁界の方向に対する抵抗値変化が計測されている。
【００４２】
図３には、磁束密度に換算した磁界の強さが、２０×１０-4テスラ以下であるときの抵抗値変化（図３のグラフ中、＋，○，＊，×でプロットされているグラフ）が、磁界の強さの変化に伴って変化する様子が示されている。さらに、磁束密度に換算した磁界の強さが、３０×１０-4テスラ以上になると、図３に示すように、この強さの磁界に対する抵抗値変化（図３のグラフ中、△，□，◇でプロットされているグラフ）は、磁界の強さに関わりなく所定の正弦波状のカーブを描く。
【００４３】
図１および図２に示す本実施形態のロータリーエンコーダ３０では、磁束密度に換算した磁界Ｈの強さが、３０×１０-4テスラ以上となる２つの磁石３３，３４が構成部品として使用されている。図３のグラフに示されているように、磁束密度に換算した磁界の強さが、３０×１０-4テスラ以上の磁界Ｈ中では、磁界Ｈの方向に対する第２ＭＲ素子３６の抵抗値変化は、磁界Ｈの強さに関わりなく所定の正弦波状のカーブを描く。また、図２を参照して説明したように、この第２ＭＲ素子３６は、第１ＭＲ素子３５に対して、磁界Ｈの回動における回動面内方向に９０度位置がずれている。従って、第１ＭＲ素子３５の磁界Ｈの方向に対する抵抗値変化は、第２ＭＲ素子３６の抵抗値変化が描く正弦波状のカーブに対して、位相が９０度ずれた正弦波つまり余弦波状のカーブを描く。
【００４４】
本実施形態のロータリーエンコダー３０では、以上説明した、磁界Ｈの方向に対する第１ＭＲ素子３５の正弦波状の抵抗値変化、および磁界Ｈの方向に対する第２ＭＲ素子３６の余弦波状の抵抗値変化を利用して、磁界Ｈの方向が検出される。
【００４５】
以下では、図１に示す、磁界Ｈの方向を検出する検出回路３７の詳細について説明する。
【００４６】
図４は、図１に示す検出回路を示す回路ブロック図である。
【００４７】
図４には、検出回路３７とともに、第１および第２ＭＲ素子３５，３６が示されている。第１ＭＲ素子３５の一端はグラウンドに接続され、もう一端は第１電源３５ａに接続されており、第２ＭＲ素子３６の一端はグラウンドに接続され、もう一端は第２電源３６ａに接続されている。そして、第１ＭＲ素子３５は第１電源３５ａから正弦波状の交流電流である第１駆動信号Ｄ１が供給され、第２ＭＲ素子３６は第２電源３６ａから余弦波状の交流電流である第２駆動信号Ｄ２が供給される。
【００４８】
ここで、第１および第２ＭＲ素子３５，３６の周囲にある、図１および図２に示す磁界Ｈが回動すると、前述のように、第１ＭＲ素子３５の抵抗値が余弦波状に変化し、第２ＭＲ素子３６の抵抗値が正弦波状に変化する。回動時の磁界Ｈの方向を、図２に示す基準線Ｄと磁界Ｈとがなす角度θで表わし、この角度θが０度の時の第２ＭＲ素子３６の抵抗値をＲ０とすると、第２ＭＲ素子３６の抵抗値は、Ｒ０（１＋Ａ・ｓｉｎθ）で表わされ、第１ＭＲ素子３５の抵抗値は、Ｒ０（１＋Ａ・ｃｏｓθ）で表わされる。ここにＡはＭＲ素子の抵抗変化率を表わす係数とする。
【００４９】
さらに、上述した、第１電源３５ａから第１ＭＲ素子３５に供給される第１駆動信号Ｄ１を、Ｓｉｎωｔで表わし、第２電源３６ａから第２ＭＲ素子３６に供給される第２駆動信号Ｄ２を、Ｃｏｓωｔで表わす。すると、第１ＭＲ素子３５の第１駆動信号Ｄ１側の一端の電圧Ｖ１および、第２ＭＲ素子３６の第２駆動信号Ｄ２側の一端の電圧Ｖ２は、それぞれ以下の（１）式および（２）式で表わされる。
【００５０】
Ｖ１＝Ｒ０（１＋Ａ・ｃｏｓθ）×Ｓｉｎωｔ……（１）
Ｖ２＝Ｒ０（１＋Ａ・ｓｉｎθ）×Ｃｏｓωｔ……（２）
上記の電圧Ｖ１が、第１ＭＲ素子３５からの、磁界Ｈの方向に応じた第１出力信号Ｖ１として検出回路３７に入力され、電圧Ｖ２が、第２ＭＲ素子３６からの、磁界Ｈの方向に応じた第２出力信号Ｖ２として検出回路３７に入力される。
【００５１】
検出回路３７は、第１減算器３７１と第２減算器３７２とを備えており、上記の第１出力信号Ｖ１が第１減算器３７１のプラス入力端子に入力され、上記の第２出力信号Ｖ２が第２減算器３７２のにプラス入力端子に入力される。
【００５２】
第１減算器３７１のマイナス入力端子には、第１調整抵抗３７３の出力端子３７３ａが接続されている。第１調整抵抗３７３の両端には図示しない電源から所定の交流電圧が印加されており、この交流電圧を第１調整抵抗３７３で分圧して得られた第１オフセット調整電圧ＯＦ１が、第１調整抵抗３７３の出力端子３７３ａから第１減算器３７１のマイナス入力端子に入力される。そして、第１減算器３７１では、第１出力信号Ｖ１から第１オフセット調整電圧ＯＦ１が減算される。ここで、第１オフセット調整電圧ＯＦ１がＲ０・Ｓｉｎωｔとなるように第１調整抵抗３７３を調整することにより、第１出力信号Ｖ１から第１オフセット除去信号としてＲ０・Ａ・ｃｏｓθ×Ｓｉｎωｔが得られる。
【００５３】
また、第２減算器３７２のマイナス入力端子には、第２調整抵抗３７４の出力端子３７４ａから、この第２調整抵抗３７４で図示しない電源から所定の交流電圧を分圧して得られた第２オフセット調整電圧ＯＦ２が入力される。その結果、第２出力信号Ｖ２から第２オフセット除去信号としてＲ０・Ａ・ｓｉｎθ×Ｃｏｓωｔが得られる。
【００５４】
第１オフセット除去信号および第２オフセット除去信号は、加算器３７５に入力され互いに加算される。この結果、以下の（３）式で表わされる和信号Ｖ＿Ｓｉｇ１が得られる。また、第１オフセット除去信号は、第３減算器３７６のプラス入力端子に入力され、第２オフセット除去信号は、第３減算器３７６のマイナス入力端子に入力される。その結果、第１オフセット除去信号から第２オフセット除去信号が減算され、以下の（４）式で表わされる差信号Ｖ＿Ｓｉｇ２が得られる。
【００５５】
Ｖ＿Ｓｉｇ１＝Ａ・Ｓｉｎ（ωｔ＋θ）……（３）
Ｖ＿Ｓｉｇ２＝Ａ・Ｓｉｎ（ωｔ−θ）……（４）
これら和信号Ｖ＿Ｓｉｇ１および差信号Ｖ＿Ｓｉｇ２が、位相差検出回路３７７に入力される。そして、この位相差検出回路３７７で両者の位相差２×θが検出され、さらにこの位相差の１／２をとることによって、図１および図２に示す磁界Ｈの方向が検出される。
【００５６】
本実施形態のロータリーエンコーダ３０では、前述したように図１に示す検出シャフト３１を被測定体に接続することにより、この被測定体が回動するとこの回動に従動して磁界Ｈが回動する。ロータリーエンコーダ３０は、この磁界Ｈの方向を表わす、被測定体の回動に応じて連続的に変化する、図２に示す角度θを検出する。つまり、本実施形態のロータリーエンコーダ３０によれば、検出シャフト３１が接続された被測定体の回動角度を高分解能で検出することができる。また、この被測定体が回転するときにも、同様に、被測定体の回転角度を高分解能で検出することができる。
【００５７】
以上説明した本実施形態のロータリーエンコーダ３０は、例えば、工作機械が有する回転機械の回転数の計測等に使用される。その場合、ロータリーエンコーダ３０の設置場所は、工作機械の内部等といった振動を受けやすい場所になる。本実施形態のロータリーエンコーダ３０において、図１に示す第１および第２ＭＲ素子から出力される信号は、ロータリーエンコーダ３０内の磁界Ｈの方向を表わす、図２に示す角度θに応じて信号レベルが変動する信号である。ここで、例えば、ロータリーエンコーダ３０が、回転あるいは回動の中心軸に対して垂直方向に振動したとしても、磁界Ｈが回転あるいは回動における面内方向に水平移動するだけなので、上記の角度θはこの振動の影響を受けにくい。また、例えば、ロータリーエンコーダ３０が、回転あるいは回動の中心軸方向に振動したとしても、同様に、上記の角度θはこの振動の影響を受けにくい。つまり、本実施形態のロータリーエンコーダ３０は、外部からの振動に対して非常に強い構造となっている。
【００５８】
さらに、上記のような使用環境では、粉塵や埃が浮遊していることが想定されるが、図１に示す第１および第２ＭＲ素子３５，３６は、被測定体の回転あるいは回動に従動するフレーム３２や２つの磁石３３，３４等といった部材から十分な距離を置いて配置されているので、回転あるいは回動するこれらの部材と第１および第２ＭＲ素子３５，３６との間に上記の粉塵等が詰まって、これらの部材の動作を阻害する等といった不具合は発生しにくい。つまり、本実施形態のロータリーエンコーダ３０は、粉塵や埃に対しても非常に強い構造となっている。
【００５９】
尚、以上説明した本実施形態では、本発明にいう抵抗素子として、ＭＲ素子を２個備えた例を挙げて説明したが、これに限るものではなく、本発明にいう抵抗素子として、ＭＲ素子を３個以上備えてもよい。例えばＭＲ素子を３個備える場合、これら３個のＭＲ素子は、図１および図２に示す磁界Ｈの回動における回動面内方向に１２０度づつ相互に位置をずらせて配置される。また、逆に、本発明にいう抵抗素子として、ＭＲ素子を１個だけ備えてもよい。
【００６０】
また、本実施形態では、被測定体の回転あるいは回動を、ロータリエンコーダ内に発生した磁界に伝える部材として、検出シャフトを例に挙げて説明したが、これに限るものではない。例えば、図１に示すフレーム３２を、被測定体に直接取り付けるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明のロータリエンコーダの一実施形態である磁気式ロータリエンコーダを示す斜視図である。
【図２】図１に示す磁気式ロータリエンコーダを矢印Ａ方向から見た平面図である。
【図３】図１および図２に示す２つのＭＲ素子が有する、素子が受ける磁界の方向に対する抵抗値変化特性を示すグラフである。
【図４】図１に示す検出回路を示す回路ブロック図である。
【図５】従来の磁気式ロータリーエンコーダの一例を示す模式図である。
【図６】従来の磁気式ロータリーエンコーダの別例を示す模式図である。
【図７】ＭＲ素子が受ける磁界の強さに対する、ＭＲ素子の抵抗値の変化を示すグラフである。
【図８】図５に示す磁気式ロータリーエンコーダにおける、検出シャフトおよび磁気ディスクの回転に対するＭＲ素子の抵抗値の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６２】
１０，２０    磁気式ロータリーエンコーダ
１１，２１    検出シャフト
１２，２２    磁気ディスク
１３，２３    ＭＲ素子
３０    磁気式ロータリエンコーダ
３１    検出シャフト
３２    フレーム
３２ａ，３２ｂ    面
３３，３４    磁石
３５    第１ＭＲ素子
３５ａ    第１電源
３６    第２ＭＲ素子
３６ａ    第２電源
３７    検出回路
３７１    第１減算器
３７２    第２減算器
３７３    第１調整抵抗
３７３ａ    出力端子
３７４    第２調整抵抗
３７４ａ    出力端子
３７５    加算器
３７６    第３減算器
３７７    位相差検出回路
【図１】
2005062091.tif 000003
【図２】
2005062091.tif 000004
【図３】
2005062091.tif 000005
【図４】
2005062091.tif 000006
【図５】
2005062091.tif 000007
【図６】
2005062091.tif 000008
【図７】
2005062091.tif 000009
【図８】
2005062091.tif 000010