(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に沿って磁気パターンを有する磁気スケール部と、
前記磁気スケール部の前記所定方向の一端部に施した、前記磁気パターンより強い磁化強部と、
前記磁気スケール部の側方に沿って設けられ、前記磁気スケール部に近接配置した磁場形整手段と、
前記磁気スケール部の前記所定方向に沿って該磁気スケール部に接近対向して移動可能に配置してなり、前記磁気パターン及び前記磁化強部の磁場を検出する磁気検出手段と
を有する移動体検出器。
【請求項２】
前記磁場形整手段は、永久磁石からなることを特徴とする請求項１に記載の移動体検出器。
【請求項３】
前記磁場形整手段は、前記磁気スケール部の両側方に沿って設けられ、前記両側方の一方に配した永久磁石と、他方に配した高透磁率材とからなることを特徴とする請求項１に記載の移動体検出器。
【請求項４】
前記磁場形整手段は、前記磁気スケール部の両側方に沿って設けた永久磁石からなることを特徴とする請求項１に記載の移動体検出器。
【請求項５】
前記磁気スケール部及び前記磁場形整手段は、パイプ材で形成され、断面リング状のパイプ材の一部に磁気スケール部が形成され、これに対向する部分に前記磁場形整手段が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の移動体検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体検出器に関し、より詳しくは、スケール材を用いた移動体検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）等を用いた磁気センサと、磁気パターンを施したスケール材とからなる移動体検出器（磁気スケール）による磁気スケールセンシングが磁気エンコーダの原点検出装置として知られている。
【０００３】
このような、磁気スケールセンシングにおいては、磁気センサの位置を判定するために、原点位置を検出する必要がある。原点検出方法としては、従来、スケール材とは別のチャンネルに原点検出用の磁気マークを設け、これを検出することにより行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。従来の原点検出方法では、原点検出用の磁気マークを別チャンネルに設けるため、原点検出用の磁気センサをスケーリング用の磁気センサとは別に設ける必要がある。
【０００４】
磁気スケールセンシングは、例えば、ミキシングコンソール等において、入力信号や出力信号の周波数特性を設定するためのフィルタ特性に対応する各パラメータや、入力レベルや出力レベルを調整するパラメータを設定するために用いられるスライド操作子に応用されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
スライド操作子に磁気スケールセンシングを応用する場合は、例えば、移動ブロックに磁気センサを配し、該移動ブロックを磁気スケール材を兼ねた移動ガイド上で移動させることにより、磁気パターンを検出する。この検出結果を基にして、移動ブロックの位置、移動量、移動方向等を判定し、該判定結果によりパラメータを設定する。
【０００６】
磁気スケールセンシングは、高精度の検出が可能になったとともに、移動体検出器そのものも小型化されている。その反面、磁気スケーラーと磁気センサとのギャップの管理がますます難しくなってきている。磁気スケーラーの極性間ピッチ（間隔）が小さくなればなるほど、磁気スケーラーに対応して移動可能に配設される磁気センサと磁気スケーラーとのギャップは必然的に狭くせざるを得ない。
【０００７】
【特許文献１】特公平６−８４８９３号公報
【特許文献２】特開２００６−３３２０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の原点検出方法では、原点検出用の磁気マークを別チャンネルに設けるため、原点検出用の磁気センサをスケーリング用の磁気センサとは別のトラックに設ける必要があり、移動体検出器の大型化、ひいては該移動体検出器を用いた機器の大型化を招くとともに、コストを増大させるという問題点がある。
【０００９】
一般的に、移動体検出器は、その構造上、磁気スケーラーに対して磁気センサが移動する構成であるので、移動のためのクリアランス（遊び）が必要である。このクリアランスをできるだけ小さく設定しようとすると摺動性が悪くなり、大きくするとガタつきやセンシングパルスの欠落が起こる。
【００１０】
そこで、適度なクリアランスを設けて、磁気スケーラーと磁気センサをセッティングする必要があるが、経年変化によってクリアランスが摺動範囲内で一定ではなくなる等の、何らかの都合で、ギャップが所定値より小さくなった状態で対向することが起こる場合がある。その場合、原点（磁気スケールの基準点を表すＺ相）の検出とＡ、Ｂ相（該スケールに磁気記録されたピッチを読み出す信号で互いに９０度ずれた信号）の検出を共通化している方式において、Ｚ相の検出では、センサ感度における飽和領域で磁気センサが対向することが起き、信号（「論理値０」又は「論理値１」）の分解能がとりにくくなる。すなわち、「１」が連続したり「０」が連続したりすることがある。
【００１１】
このような場合を考慮して、適正センシングを行うためには、磁気スケーラーと磁気センサ間のギャップを大きくするか、磁気スケーラーの磁力（着磁）を弱めることが考えられるが、これらは共に、外乱磁気に弱いという欠点がある。また、磁気スケーラーと磁気センサ間のギャップは、上述したように、移動体検出器の高精度化及び小型化に伴い、小さくする必要がある。さらに、例えば、弱く磁化された磁気スケーラーは、スケール材にマグネットが近づいた時などの外乱に対して、減磁しやすく、磁石が弱められるか、横向くかして外乱の影響を強く受ける。したがって、磁気スケーラーはフルレンジ着磁する（磁化のヒステリシスループの面積が最大値に達するように磁化すること）必要がある。なお、単に磁気スケーラーと磁気センサ間のギャップを狭く設定し、磁気スケーラーの磁力を強く設定した場合には、センサ感度における飽和領域で磁気センサが対向することになり、信号の分解能がとりにくくなる。
【００１２】
また、一般的な原点検出方法では、原点検出用の磁気マークを別チャンネルに設けるため、原点検出用の磁気センサをスケーリング用の磁気センサとは別に設ける必要があり、移動体検出器の大型化、ひいては該移動体検出器を用いた機器の大型化を招くと共に、コストを増大させるという問題点がある。
【００１３】
本発明は、原点の検出と移動量及び移動方向の検出とを共通化可能な移動体検出器を提供することを目的とする。また、本発明は、安定して適正センシングを行うことができる移動体検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一観点によれば、移動体検出器は、所定方向に沿って磁気パターンを有する磁気スケール部と、前記磁気スケール部の前記所定方向の一端部に施した、前記磁気パターンより強い磁化強部と、前記磁気スケール部の側方に沿って設けられ、前記磁気スケール部に近接配置した磁場形整手段と、前記磁気スケール部の前記所定方向に沿って該磁気スケール部に接近対向して移動可能に配置してなり、前記磁気パターン及び前記磁化強部の磁場を検出する磁気検出手段とを有する。
【００１９】
一態様では、前記磁場形整手段は、永久磁石からなる。
【００２０】
別の態様では、前記磁場形整手段は、前記磁気スケール部の両側方に沿って設けられ、前記両側方の一方に配した永久磁石と、他方に配した高透磁率材とからなる。
【００２１】
別の態様では、前記磁場形整手段は、前記磁気スケール部の両側方に沿って設けた永久磁石からなる。
【００２２】
別の態様では、前記磁気スケール部及び前記磁場形整手段は、パイプ材で形成され、断面リング状のパイプ材の一部に磁気スケール部が形成され、これに対向する部分に前記磁場形整手段が形成されている。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の一面によれば、原点検出用のトラックを別途設ける必要なく、トラック幅が従来の１／２ですみ、スケール部の着磁も１回ですむとともに、原点検出用に専用のセンサを設ける必要がないという効果を奏する。
【００３１】
また、本発明の他の面によれば、原点検出と移動量検出を共通化した場合でも安定して適正センシングを行うことができる移動体検出器を提供することができる。
【００３２】
本発明は、磁気スケール部を積極的に強磁化して磁場を強める一方、磁場形整手段を配して磁場の空間分布を形整し磁気検出手段に入る磁束を弱めるとともに、スケール部の例えば側方に強いガードフィールドを形成している。第１に、積極的にスケール部を強磁化してスケール部から発生する磁束が減磁しにくくしている。強磁化のため、外乱磁場の影響を受けにくくなる。第２に、磁場形整手段を配して磁場の空間分布を形整し磁気検出手段に入る磁束を弱める。仮に磁気検出手段に入るスケール部上方の磁束が強いままでは、磁気強度が磁気検出手段の磁気飽和レベルを超えてしまう。そこで磁場形整手段によって磁気スケール部から発する磁場の流れを変える。これによって、磁気検出手段に入る磁束を弱めて磁気センシングの飽和を防ぐ。第３に、磁気形整手段でスケール部の例えば側方に強いガードフィールドを形成している。これにより、外乱磁場の影響を受けにくくし、安定した磁気センシングができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１は、本発明の第１の実施例による移動体検出器（磁気スケール）１の基本構成を表す概略側面図である。図１（Ａ）は、磁気スケール１の長手方向の側面図であり、図１（Ｂ）は、磁気スケール１の端面方向の側面図である。
【００３４】
磁気スケール１は、スケール材（磁気スケール部）１１、磁気センサ（磁気検出手段）１２、磁気外乱材（磁気外乱手段又は磁気による誤動作防止手段）１３を含んで構成される。
【００３５】
スケール材１１は、例えば、フェライト磁石粉末とゴム材料等を混合して形成されるゴム磁石、又は、金属酸化物からなるフェライト磁石等の永久磁石で形成される棒状部材である。あるいは、上記スケール材１１は、上記ゴム磁石を細長に形成（例えば、直径１．５〜５．０ｍｍ）した充填磁石材を例えばステンレス棒（例えば、直径４．０〜８．０ｍｍ）の溝部に充填した後、所定の磁化手段で上記充填磁石材を上部１１ａから磁化したスケール材であってもよい。スケール材１１には、磁気パターンとして、長手方向にＮ極とＳ極とを交互に細かく分極して等間隔で磁極が形成されている。Ｎ極とＳ極の配列ピッチ（スケール着磁ピッチ）Ｐは、例えば、０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ程度である。さらに、スケール材１１の一方の端面には、原点検出用の磁化強部１４が、スケール着磁と同一線（同一トラック）上に設けられている。なお、磁化強部１４は飽和レベルまで磁化する一方、磁気パターンは飽和レベルの７０〜８０％の磁化に留める。
【００３６】
磁気センサ１２は、例えば、複数の磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）または巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ素子）等で構成され、スケール材１１の長手方向の磁界の変化や磁性体の有無（又は強弱）を電圧の変化として検出する。磁気センサ１２は、センシング面がスケール材１１に対して僅かなクリアランス（間隔）を設けて対向するように、スケール材１１の長手方向に移動可能に設置されている。なお、クリアランスは、例えば、０．１〜０．５ｍｍに設定される。
【００３７】
磁気外乱材１３は、例えば、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ合金等の高透磁材料で形成され、スケール材１１の下方に、スケール材１１の長手方向の全長にわたって設置される。このように、高透磁材料で形成される磁気外乱材１３をスケール材１１の下面に近接して設置することにより、スケール材１１に着磁された磁極から表面空間へ出力される磁場の強さを減少させ、磁気センサ１２の磁気飽和をなくし、スケール材１１の端面に設けられる磁化強部１４を確実に検出できる。
【００３８】
本発明は、磁気スケール材１１を積極的に強磁化して磁場を強める一方、磁場形整材１３を配して磁場の空間分布を形整し所定部分（例えば、スケール材上方）の磁場を弱めるとともに、スケール材１１の例えば側方に強いガードフィールドを形成している。
【００３９】
第１に、積極的にスケール材１１を強磁化してスケール材１１から発生する磁束が減磁しにくくなるようにしている。弱く磁化した磁気スケール材１１は、マグネットが近づいた時などの外乱に対して、減磁しやすく、磁力が弱められるか、その磁気ベクトルが横を向くかして外乱の影響を強く受ける。したがって、磁気スケール材１１の磁化レベルを上げて磁場を強めることが好ましい。
【００４０】
第２に、磁場形整材１３を配して磁場の空間分布を形整し所定部分（例えば、スケール材１１上方）の磁場を弱める。仮にスケール材１１上方の磁場が強いままでは、磁気強度が磁気センサ１２の磁気飽和レベルを超えてしまうことがある。そこで本発明では、原点を検出するため、磁場形整材１３（磁性体、磁石及び／又は鉄板）によって磁気スケール材１１から発する磁場の流れを変える。これによって、磁気センサ１２に入る磁束を弱めて磁気センシングの飽和を防ぐ。
【００４１】
第３に、磁気形整材１３でスケール材１１の例えば側方に強いガードフィールドを形成している。これにより、外乱磁場の影響を受けにくくし、安定した磁気センシングができる。
【００４２】
上記の構成により、磁気センサ１２がスケール材１１の長手方向に移動すると、この磁気センサ１２はスケール材１１のＮ極とＳ極の極性の反転に対応するパルス信号（スケール信号）を出力する。このスケール信号を図示しない制御部でカウントすることで、磁気センサ１２の移動量を検出することができる。また、後述するように、磁気センサ１２は、１／２π相当ずらして配置される磁気検出部１２１及び１２２を有しているので、これら２つの磁気検出部１２１及び１２２から出力されるスケール信号の位相のずれの正逆の方向により、磁気センサ１２の移動方向を判定することができる。また、磁気センサ１２が磁化強部１４を検出することにより原点形成信号（原点信号の元となる信号であり、そのまま原点信号として用いてもよい）を出力する。以上の検出した移動量、移動方向、原点信号に基づき、磁気センサ１２のスケール材１１上での位置を検出する。
【００４３】
図２は、本発明の第１の実施例による磁気センサ１２の要部１２３の構成と磁気スケール材１１の位置関係を表す概略図である。要部１２３は、８個のＭＲ素子からなっており、例えば、左端素子１２１ａ１から右端素子１２１ａ２までの寸法は３ｍｍ程度である。図３は、磁気センサ１２を構成する磁気検出部１２１及び１２２の等価回路図である。図４は、磁気検出部１２１及び１２２を構成する個々のＭＲ素子１２３単体の特性を表すグラフである。
【００４４】
磁気センサ１２は、２個の磁気検出部１２１及び１２２を含んで構成される。磁気検出部１２１は、ＭＲ素子からなる磁気検出素子１２１ａ１、１２１ａ２、１２１ｃ１、１２１ｃ２で構成される。磁気検出素子１２１ａ１〜１２１ｃ２とスケール材１１とは、図２において部分（ｂ）と（ｃ）で示すように配置される。すなわち、磁気検出素子１２１ａ１〜１２１ｃ２は、スケール材１１に等間隔で配された磁極ＮＳＮＳ…の配列方向に対向して各素子がその長手方向を直角に横切るように配されている。なお、図２における部分（ａ）は、磁気検出素子１２１ａ１〜１２１ｃ２の構成をわかりやすく説明するために、当該磁気検出素子１２１を上部から見た平面図である。磁気検出素子１２１ａ１と１２１ａ２は磁気検出部１２１の等価回路図における抵抗ＭＲａを構成し、磁気検出素子１２１ｃ１と１２１ｃ２は磁気検出部１２１の等価回路図における抵抗ＭＲｃを構成する。なお、磁気検出素子１２１ａ１の抵抗値ａ１と磁気検出素子１２１ａ２の抵抗値ａ２は、ａ１＝ａ２の関係であり、磁気検出素子１２１ｃ１の抵抗値ｃ１と磁気検出素子１２１ｃ２の抵抗値ｃ２は、ｃ１＝ｃ２の関係である。さらに、磁気検出素子１２１ａ１と磁気検出素子１２１ａ２の合成抵抗（ＭＲａ）と磁気検出素子１２１ｃ１と磁気検出素子１２１ｃ２の合成抵抗（ＭＲｃ）との和は常に一定である。
【００４５】
図３に示すように、抵抗ＭＲａ及びＭＲｃは電源Ｖｃｃ（Ａ１）とグランドＧＮＤ（Ｃ１）間に直列に接続されハーフブリッジ回路を構成している。このハーフブリッジ回路の中点電位Ｂ１より磁気センサ１２のスケール材１１上の移動に伴うアナログ信号を出力する。
【００４６】
磁気検出素子１２１ａ１〜１２１ｃ２の磁気検出面は、その長手方向とスケール材１１の長手方向とが垂直に配置されている。スケール材１１のＮ極及びＳ極のスケール着磁ピッチをＰとすると、磁気検出部１２１において、磁気検出素子１２１ａ１と１２１ａ２とは間隔Ｐを置いて配置され、磁気検出素子１２１ａ２と１２１ｃ１とは間隔１／２Ｐを置いて配置され、磁気検出素子１２１ｃ１と１２１ｃ２とは間隔Ｐを置いて配置されている。
【００４７】
ここで、スケール材１１の長さ方向の磁場の強さＨの絶対値は、磁極間で最大となり、磁極上で最小となる。また、図４に示すように、磁場の強さＨの絶対値が最小の時に、ＭＲ素子ＭＲの抵抗値は最大値となり、磁場の強さＨの絶対値が最大の時に、ＭＲ素子ＭＲの抵抗値は最小値となる。このため、磁気検出素子１２１ａ１と１２１ａ２とがＮ極及びＳ極の磁極間に位置するとき、抵抗ＭＲａの抵抗値は低くなり、同時に、磁気検出素子１２１ｃ１と１２１ｃ２とはＮ極及びＳ極上に位置するため、抵抗ＭＲｃの抵抗値は高くなる。したがって、図２に示す位置関係では、磁気検出部１２１の出力Ｂ１は、「ハイレベル（論理値１）」となる。
【００４８】
磁気検出部１２２は、磁気検出部１２１と同様に構成され、ＭＲ素子１２２ａ１、１２２ａ２、１２２ｃ１、１２２ｃ２からなり、スケール材１１に等間隔で配された磁極ＮＳＮＳ…に対向して長手方向を直角に横切るように各素子が配されている。そして、磁気検出部１２１と１２２とは、ＮＳＮＳのピッチに対して、３／４ピッチずらしてスケール材に対抗するように配されている。このピッチは、１／４ずらしでもよく、５／４ずらしでもよい。すなわち、図２に示す位置関係では、磁気検出部１２２の抵抗ＭＲａの抵抗値は磁気検出部１２１のそれに比べて少し高くなり、抵抗ＭＲｃの抵抗値は磁気検出部１２１のそれに比べて少し低くなる。よって、磁気検出部１２２の出力Ｂ２は、その後、磁気検出部１２２を１／４ピッチ右に移動すると「ローレベル（論理値０）」となる。すなわち、磁気検出部１２１及び１２２は、位相が１／４πずれたＡ相信号、Ｂ相信号を出力する。
【００４９】
以上により、磁気センサ１２からはＡ相とＢ相出力によって、センサ１２が移動した方向とその移動量がそのパルス数カウントによって得られる。
【００５０】
図５は、本発明の第１の実施例による信号形成回路１５の構成を表すブロック図である。図６は、信号形成回路１５に入力される磁気検出部１２１の検出アナログ信号と信号形成回路１５の出力スケール信号及び原点形成信号（原点信号の元となる信号）を表すグラフである。
【００５１】
信号形成回路１５は、磁気検出部１２１からのアナログ出力信号を増幅するためのアンプ１５１、コンパレータ１５２Ａ、コンパレータ１５２Ｂ及び２種類の比較レベル出力回路１５３Ａ及び１５３Ｂを含んで構成される。
【００５２】
アンプ１５１には、図６に実線で示すようなアナログ信号が磁気検出部１２１から入力される。アンプ１５１で増幅されたアナログ信号は、コンパレータ１５２Ａの入力端の一方及びコンパレータ１５２Ｂの入力端の一方に入力される。コンパレータ１５２Ａは、入力されたアナログ信号と比較レベルＡを比較することにより、図６に示すデジタル信号（スケール信号）Ａを出力する。コンパレータ１５２Ｂは、入力されたアナログ信号と比較レベルＢを比較することにより、図６に示すデジタル信号（原点形成信号）Ｂを出力する。比較レベルＡは、磁気検出部１２１のノイズを考慮してできるだけ低く設定して、磁気検出部１２１によるスケール着磁の検出が確実にできるようにし、比較レベルＢは、スケール着磁の検出によるアナログ信号の最大値以上であり、原点形成信号を検出した場合の値以下に設定する。このように比較レベルＡ及びＢを設けることにより、１トラック上に設置されたスケール着磁と磁化強部（原点）の検出を確実に行うことができる。
【００５３】
図６において、破線は、磁気外乱材１３を設置しない場合の、磁気検出部１２１からのアナログ出力信号を表す。磁気外乱材１３を設置しない場合は、スケール着磁の磁場の強さが、磁気検出部１２１の飽和領域に達してしまい、スケール着磁の検出による信号と磁化強部の検出による信号が同振幅となり、原点の検出が行えなくなる。そこで、本実施例では、磁気外乱材１３を設置することにより、スケール材１１の磁場を磁気検出部１２１の飽和領域以下になるように弱めて、実線で示すようなアナログ信号を得ている。
【００５４】
なお、スケール材１１を磁化する過程において、その末端部の磁化を正確に行うことが困難なことから、図６の右端に現れるようなアナログ信号（他の波形とは不均一な波形）Ｗ１を検出することがある。したがって、末端部の信号は無視すべきであるので、Ｂ信号の元となる磁化強部１４は、スケール材１１の末端ではなく、磁気スケールにおける１〜数メモリ分スケール材１１の中心部よりに配置される。
【００５５】
以上のように構成することで、本発明の第１の実施例によれば、１トラック１センサでスケール信号と原点形成信号の双方を得ることができる。また、磁気外乱材１３を設置することにより、スケール材１１の磁場を磁気検出部１２１の飽和領域以下になるように設定するので、スケール材１１の着磁を強くして、外乱磁気等の影響や減磁の発生を抑制することができる。
【００５６】
図７は、本発明の第１の実施例の変形例を表す平面図である。
【００５７】
図７（Ａ）は、本発明の第１の実施例の第１の変形例を表す平面図である。この例では、磁気外乱材１３ａ及び１３ｂをスケール材１１の両側面に近接して設置することにより、スケール材１１に着磁された磁極から表面空間へ出力される磁場の強さを減少させる。この例では、磁気外乱材１３ａは、第１の実施例と同様に、例えば、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ合金等の高透磁材料で形成され、スケール材１１の一方の側面に、スケール材１１の長手方向の全長にわたって設置される。また、磁気外乱材１３ｂは、例えば、永久磁石で形成され、スケール材１１の他方の側面に、スケール材１１の長手方向の全長にわたって設置される。ここで、スケール材１１の上面と磁気外乱材１３ａ及び１３ｂの上面とは間隔Ｄをあけて配置される。間隔Ｄは、スケール着磁ピッチと、着磁幅、磁場の強さ等を勘案し、原点の検出が確実にできるように設定する。なお、間隔Ｄを狭くすると、スケール材１１の磁場が弱くなり、原点形成信号を取り出しやすくなる。外乱磁場にも乱されにくくなる。
【００５８】
図７（Ｂ）は、本発明の第１の実施例の第２の変形例を表す平面図である。この例では、磁気外乱材１３ｂをスケール材１１の側面に近接して設置することにより、スケール材１１に着磁された磁極から表面空間へ出力される磁場の強さを減少させる。この例では、磁気外乱材１３ｂは、例えば、永久磁石で形成され、スケール材１１の他方の側面に、スケール材１１の長手方向の全長にわたって設置される。この例でも、スケール材１１の上面と磁気外乱材１３ｂの上面とは間隔Ｄをあけて配置される。
【００５９】
図７（Ｃ）は、本発明の第１の実施例の第３の変形例を表す平面図である。この例では、磁気外乱材１３ｂをスケール材１１の両側面に近接して設置することにより、スケール材１１に着磁された磁極から表面空間へ出力される磁場の強さを減少させる。この例では、例えば、磁気外乱材１３ｂは永久磁石で形成され、スケール材１１の両方の側面に、スケール材１１の長手方向の全長にわたって設置される。この例でも、スケール材１１の上面と磁気外乱材１３ｂの上面とは間隔Ｄをあけて配置される。一対の永久磁石１３ａ、１３ｂは、スケール材１１を間にして、同極同士（Ｓ極とＳ極、又はＮ極とＮ極）が対向配置している。ただし、本発明はこれらに限られるものではない。一対の永久磁石１３ａ、１３ｂは、スケール材１１を間にして、異極同士（Ｓ極とＮ極）が対向配置していても良い。
【００６０】
図７（Ｄ）は、本発明の第１の実施例の第４の変形例を表す斜視図及び端面の平面図である。この例では、例えば、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ合金等の高透磁材料からなる磁気外乱材１３ａを用いて外パイプ１６を形成し、該外パイプ１６の上面に溝を形成して、その溝にスケール材１１を埋め込むことにより、上述の各実施例と同様の効果を得るものである。また、この例では、外パイプ１６の底面に永久磁石からなる磁気外乱材１３ｂをスケール材１１の長手方向の全長にわたって設置している。この磁気外乱材１３ｂは、スケール材１１の長手方向に直行しスケール材１１に向／離間（対向する）方向に磁化されている。
【００６１】
図８は、本発明の第２の実施例によるバイアス磁界発生部１７の概要を現す斜視図である。この第２の実施例は、上述の第１の実施例及びその変形例の構成に、バイアス磁界発生部１７を加えたものである。バイアス磁界発生部１７以外の構成は第１の実施例と同様であるのでその説明を省略する。
【００６２】
バイアス磁界発生部１７は、例えば、ゴム磁石などで形成され、磁気センサ１２の背面（磁気検出面の反対側の主表面）に、該背面と平行に回転可能に配置される。バイアス磁界発生部１７を回転させることにより、磁気センサ１２の形状異方性方向にバイアス磁界を印加し、最適な状態（原点が検出できるレベル）に調整を行うことが可能となる。
【００６３】
なお、この第２の実施例では、上述の第１の実施例及びその変形例における磁気外乱材１３を省略することができる。
【００６４】
図９は、本発明の第３の実施例による移動体検出器（磁気スケール）２の基本構成を表す概略平面図である。
【００６５】
この第３の実施例と第１の実施例の違いは、スケール材１１の全長にわたって配置される磁気外乱材１３に代えて、永久磁石からなる磁気外乱材２３をスケール材１１の端部付近のみに配置したことである。その他の基本的な構成は第１の実施例と同様であるので、その説明を省略する。
【００６６】
第３の実施例による移動体検出器（磁気スケール）２は、上述したようにスケール材の端面にのみ磁気外乱材２３を配置しているので、原点形成信号を取り出すための処理が必要である。そこで、図１０に示すように、スケール信号Ａと原点形成信号ＢとのＥＸＯＲを作成し、磁気センサ１２が端面に向かって移動した場合に、初めて出力されるＥＸＯＲ信号を原点とする。なお、この第３の実施例では、スケール材１１の端面付近にのみ磁気外乱材２３を配置しているので、それ以外の場所では、スケール材１１の磁場が強くスケール信号と原点形成信号との区別を付けることができない場合がある。しかし、スケール材１１の端面付近においては、磁気外乱材２３の影響により、スケール材１１の磁場が弱まり、端面に設けられる磁化強部１４の検出信号のみが比較レベルＢを上回ることになるので、端部付近では、一旦原点形成信号が消えて、磁化強部１４において原点形成信号が現れる。
【００６７】
また、図１０に示すタイミングチャートにおいて、磁気センサ１２が端面に向かって移動した場合に、原点形成信号がなくなって、且つ複数のスケール信号が原点形成信号のない区間に入っているという条件で、次に原点形成信号が検出された場合の信号Ｂを真の原点形成信号とすることもできる。この場合の処理については、後述の第４の実施例で説明する。なお、図１０において、Ａ信号の右端部分は、図６の右端部分のアナログ信号及びそれに基づくＡ信号の右端部分に該当し、スケール材１１の末端部分における不正確な磁化部分であるので、この信号は無視される。
【００６８】
図１１は、本発明の第４の実施例によるスライドボリューム装置３の要部分解斜視図である。なお、第１から第３の実施例と同様の部材には同様の参照番号を付してその説明を省略する。
【００６９】
スライドボリューム装置３は、例えば、ミキサーなどの前面パネルに取り付けられ、ボリューム等の制御を行う。
【００７０】
スライドボリューム装置３は、開口部３１ｈを有するフレーム３１、開口部３１ｈの長手方向に沿って移動可能に取り付けられる移動体３２、移動ガイド３３及び、３４、モータ３６、駆動プーリ３６ａ及び３６ｂ等を含んで構成される。
【００７１】
移動体３２は、開口部３１ｈの長手方向に摺動自在となるように移動ガイド３３、３４に取り付けられる。移動ガイド３３は、例えば、図７（Ｄ）に示すようなパイプ１６で構成され、その上面に磁気スケール材１１が設置されている。なお、移動ガイド３３は、上述の第１の実施例及びその変形例、第２の実施例、第３の実施例におけるいずれの磁気スケール材１１、磁気外乱材１３を組み合わせたものを含んで構成してもよい。
【００７２】
フレーム３１の片側には、モータ３６が取り付けられている。モータ３６の駆動軸には駆動プーリ３６ａが取り付けられ、さらにフレーム３１の他端には従動プーリ３６ｂが配設されている。駆動プーリ３６ａと従動プーリ３６ｂには図示しないタイミングベルトが巻回されており、このタイミングベルトの一箇所に移動体３２の上部が取り付けられている。これにより、モータ３６の正逆回転により移動体３２は開口部３１ｈの長手方向に沿って往復移動する。
【００７３】
移動体３２は、スライド操作子３７、磁気センサ１２及び制御部３５を含んで構成される。スライド操作子３７の一端は、移動体３２に取り付けられており他端は開口部３１ｈから上部に突出している。磁気センサ１２は、磁気検出面を下に向けて、該磁気検出面が磁気スケール材１１に対応するように取り付けられている。制御部３５は、磁気センサ１２からのアナログ出力信号を処理して、スライド操作子３７の位置情報を出力する。
【００７４】
ユーザがスライド操作子３７を操作することにより、移動体３２は開口部３１ｈの長手方向に沿って往復移動する。この往復移動に伴って、磁気センサ１２が磁気スケール材１１上を移動し、磁気センサ１２は、該移動に応じたアナログの検出信号を制御部３５に出力する。制御部３５は、該検出信号を処理して、スライド操作子３７の位置情報を出力する。
【００７５】
なお、スライドボリューム装置３を手動のものとして構成する場合は、モータ３６、プーリ３６ａ、３６ｂ、ベルト等を除いて構成する。
【００７６】
図１２は、本発明の第４の実施例による制御部３５の機能を表すブロック図である。図１３は、本発明の第４の実施例による制御部３５における信号処理を表すタイミングチャートである。この例では、第４の実施例の移動体検出器として第３の実施例のものを試用した場合を説明する。なお、第１から第３の実施例と同様の部材には同様の参照番号を付してその説明を省略する。
【００７７】
制御部３５は、図５に示す信号形成回路１５、ＥＸＯＲ回路５１、ＡＮＤ回路５２、ＲＳフリップフロップ回路５３、Ｄフリップフロップ回路（ＤＦＦ）５４、微分回路（ワンショットＯＳ）５５、アップダウンカウンタ５６、波形整形手段（アンプ及び波形整形回路）５７を含んで構成される。
【００７８】
磁気検出部１２１から入力されるアナログ検出信号は、信号形成回路１５（図５参照）により、スケール信号Ａ及び原点形成信号Ｂとして出力される。スケール信号Ａは、アップダウンカウンタ５６のＣＫ端子へ入力されるとともに、ＥＸＯＲ回路５１及びＤフリップフロップ回路５４のＤ端子に入力される。原点形成信号Ｂは、ＥＸＯＲ回路５１の他の入力端子及びＲＳフリップフロップ回路５３のＲ端子に入力される。
【００７９】
磁気検出部１２２から入力されるアナログ検出信号は、波形整形手段５７を介してＤフリップフロップ回路５４のクロック入力端子ＣＫに入力される。ＤＦＦ５４は、図１３に示すＡ相信号Ａ（スケール信号Ａ）を信号形成回路１５のＡ端子からＤ入力端子に入力されるので、入力クロック（Ｂ相信号としてのｂ信号、又は図３（Ｂ）のＢ２出力信号、図１３のｂ´の波形の立ち上がり）の立ち上がり時のＤ入力データ「１」を取り込んで、２Ｑ出力としてＲ（２Ｑ）出力を得る。Ｒ（２Ｑ）とは、図１１又は図１あるいは図７のセンサ１２を右に動かした場合に、２Ｑから得られるＲ（右）方向信号である。図１３及び図１４のＬ（２Ｑ）は、センサ１２を左に動かした場合に２Ｑから得られるＬ（左）方向信号である。図１３及び図１４では、横軸が時間軸または位置情報を表している。Ｒ方向信号２Ｑ「１」によって、Ｕ／Ｄカウンタ５６はアップカウント状態にされる。この時、アンド回路５２は、２Ｑ＝「１」入力とＥＸＯＲ出力の入力とのアンドにてフリップフロップ回路５３をセットする。ＥＸＯＲ出力は、センサ１２が右端に来た時のみに２個（又は２個以上）のパルスを発生するので１個目のパルスでフリップフロップ回路５３はＱ＝「１」、／Ｑ（以下、／Ｑは、Ｑインバースを示す）＝「０」となり、信号形成回路１５のＢ出力（Ｂ信号）が「１」に立ち上がるタイミングｔ１で／Ｑ＝「１」となる。これを微分回路（ワンショットＯＳ）５５にて、カウンタ５６にリセットをかける。すなわち、このリセットにて検出器１のゼロ点調整を行うのである。
【００８０】
右端まで移動させた移動体３２（センサ１２）を、タイミングｔ１で示す位置Ｐｒから左方に移動させると、図１３と同様の位置にてＥＸＯＲ出力は２個のパルスを発生するが、この時、Ｌ（２Ｑ）で示す（時刻で示している）ように、２Ｑ＝「０」を出力しているので、フリップフロップ回路５３は、セットされない。故に、リセットされたままとなり、ＯＳ出力も「０」であり、カウンタ５６もリセットされない。すなわち、このＵ／Ｄカウンタ５６がリセットされるタイミングは左方から右端に移動させて右端に達した時のみである。したがって、スライド操作子３７が原点方向に移動して原点に達した時のみ、リセットされる。図に示すように、リセット信号（原点信号）は、原点形成信号の立ち上がりと同タイミングｔ１で出力される。
【００８１】
カウンタ５６の出力ＯＵＴは、移動体３２（図１１参照）の正確な位置として後段（図示せず）の利用回路又は手段に利用される。例えば、ミキサーのフェーダ装置又は電子楽器の移動制御位置情報として利用され、その制御対象としては、音響レベルやＰＡＮ制御レベル設定あるいは効果制御、音色変調制御等に使用される。さらに、例えば、プリンタ等のその他の工業製品にも利用され得る。
【００８２】
本実施例で、ＥＸＯＲ信号（原点信号の元となる信号）が、少なくとも２つ以上の場合に、原点信号の元となる信号として利用するのは、例えば、強い磁石が近づいたことなど一時的に何らかの理由で強い外乱磁場の発生することにより、強い外乱磁場が発生した場合に、精度を確保するためである。一時的に強い外乱磁場が近づくと、磁気スケールからの磁場がみだされ、原点近傍ではないのにＢ信号を検出しなくなる（ＥＸＯＲ信号が発生する）ことがある。このような原点の誤検出を防ぐために、ＥＸＯＲ信号（原点信号の元となる信号）が、少なくとも２つ以上の場合にのみ、原点形成信号として用いることで、精度を確保している。
【００８３】
この考え方からすると、図１２実線部では原点以外の中間位置で外乱による原点もどき信号（ＥＸＯＲ出力）が出力されたら、その外乱が除かれた位置で、そこを原点とみなす誤動作を発生する（Ｂ信号発生）。これを避けるため、図１２に一点鎖線で示すように、ＡＮＤ回路５２とＲＳフリップフロップ回路５３の間に、リトリガラブルカウンタ５８を設け、このカウンタ５８を追加挿入設置するようにしてもよい。
【００８４】
このカウンタ５８は、アンド回路５２出力でカウントアップされるが、所定時間、例えば、０．１秒以内に続けてカウントアップされない限り、そのカウンタ値がゼロに戻る機能を有しており、カウンタ値が例えば２以上になった場合に限り「１」を出力してフリップフロップ回路５３をセットする構成にするものである。
【００８５】
このように構成すると、磁気外乱手段１３が磁気誤動作防止手段（磁気誤動作しにくい手段）として機能しているところに、さらに外乱が発生したとしても、一点鎖線の補強手段（カウンタ５８）を追加することにより、その外乱をはねつける（外乱に影響されない）効果がある。この場合、原点信号でこの発明の実施例による検出器をリセットするには、上記条件を考慮して、速めの端部当接動作をする必要がある。なぜなら、ゆっくり端部当接動作を行うとカウンタ５８のオーバーフロー出力でＲＳフリップフロップ回路５３のセット後のリセット状態が得られないため、カウンタ５６をリセットさせられないからである。
【００８６】
なお、この例では、第４の実施例の移動体検出器として第３の実施例のものを使用した場合を説明したが、第１の実施例及びその変形例、第２の実施例の移動体検出器を第４の実施例の移動体検出器として用いることもできる。その場合は、タイミングチャートは、図１４に示すようなものとなるが、結果的に、原点形成信号の検出タイミング（右端位置）ｔ１にリセット信号（原点信号）を出力することができる。また、第１の実施例及びその変形例、第２の実施例の移動体検出器を第４の実施例の移動体検出器として用いる場合は、制御部３５のＥＸＯＲ回路５１、ＡＮＤ回路５２、ＲＳフリップフロップ回路５３を省略して、原点形成信号Ｂを直接微分回路（ワンショットＯＳ）５５に入力するようにしてもよい。
【００８７】
なお、図示しないが図１３及び図１４においても図１０と同様に、Ａ信号の右端部分に、図６の右端部分のアナログ信号及びそれに基づくＡ信号の右端部分に該当するＡ信号が現れるが、スケール材１１の末端部分における不正確な磁化部分であるので、この信号は無視される。
【００８８】
以上、本発明の各実施例によれば、スケール信号検出用のスケール磁気パターンと原点信号検出用の磁化強部を同一線上に配置する。この配置は同一トラック配置であれば良く、該線は曲線であっても良く、連続した線上に配置すればよい。これによって、移動体検出器の構成が非常に簡単となる。このような構成をとることで、スケール信号検出用の磁気センサと、原点信号検出用の磁気センサを別々に用意する必要がなく、異なる２センサの位置合わせが不必要となり、精度が向上する。
【００８９】
また、本発明の実施例によれば、磁気外乱材をスケール材に近接して設置することにより、スケール材に着磁された磁極から表面空間へ出力される磁場の強さを減少させ、磁気センサの磁気飽和をなくすことができる。また、これにより、スケール材の端面に設けられる磁化強部を、スケール信号検出用のスケール磁気パターンと区別して、確実に検出できる。
【００９０】
さらに、磁気外乱材をスケール材に近接して設置することにより、スケール材に着磁された磁極から表面空間へ出力される磁場の強さを減少させることができるので、磁気スケール材の着磁を最大限に強くすることができ、安定したスケールセンシングを行うことができる。
【００９１】
なお、上述の実施例では、本発明の各実施例による移動体検出器をスライドボリューム装置に適用した例のみを説明したが、本発明の各実施例による移動体検出器は、車のサスペンション、プリンタの位置検出センサ等にも適用可能である。
【００９２】
また、上述の実施例では、リニアスケールのみを説明したが、本発明の実施例はロータリーエンコーダー等にも適用可能である。
【００９３】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１の実施例による移動体検出器（磁気スケール）１の基本構成を表す概略側面図である。
【図２】本発明の第１の実施例による磁気センサ１２の要部の構成と磁気スケール材１１の位置関係を表す概略図である。
【図３】磁気センサ１２を構成する磁気検出部１２１及び１２２の等価回路図である。
【図４】磁気検出部１２１及び１２２を構成するＭＲ素子１２３の特性を表すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施例による信号形成回路１５の構成を表すブロック図である。
【図６】信号形成回路１５に入力される磁気検出部１２１の検出アナログ信号と信号形成回路１５の出力スケール信号及び原点形成信号を表すグラフである。
【図７】本発明の第１の実施例の変形例を表す平面図である。
【図８】本発明の第２の実施例によるバイアス磁界発生部１７の概要を現す斜視図である。
【図９】本発明の第３の実施例による移動体検出器（磁気スケール）２の基本構成を表す概略平面図である。
【図１０】本発明の第３の実施例による原点信号の検出を説明するためのタイミングチャートである
【図１１】本発明の第４の実施例によるスライドボリューム装置３の要部分解斜視図である。
【図１２】本発明の第４の実施例による制御部３５の機能を表すブロック図である。
【図１３】本発明の第４の実施例による制御部３５における信号処理を表すタイミングチャートである。
【図１４】本発明の第４の実施例による制御部３５における信号処理を表すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００９５】
１、２…移動体検出器（磁気スケール）、３…スライドボリューム装置、１１…スケール材（磁気スケール部）、１２…磁気センサ（磁気検出手段）、１３…磁気外乱材（磁気外乱手段；磁気による誤動作防止手段）、１４…磁化強部、１５…信号形成回路、１６…外パイプ、１７…バイアス磁界発生部、３１…フレーム、３２…移動体、３３、３４…移動ガイド、３５…制御部、３６…モータ、３６ａ、３６ｂ…駆動プーリ、３７…スライド操作子、５１…ＥＸＯＲ回路、５２…ＡＮＤ回路、５３、５４…フリップフロップ回路、５５…微分回路（ワンショットＯＳ）、５６…アップダウンカウンタ、５８…リトリガラブルカウンタ、１２１、１２２…磁気検出部、１２３…ＭＲセンサ要部、１５１…アンプ、１５２…コンパレータ、１５３…比較レベル出力回路
【図１】
0005217722.tif 000002
【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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