(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ドラムが相対回転するとその回転角に応じて周期的に変化する検出信号を出力する、該磁気ドラムの外周に沿って所定の位相差で配置された複数の検出手段を備えた磁気式エンコーダであって、
２個の検出手段を、補正する高調波誤差の次数に応じて位相が下記式で得られる位相分ずれるように配置し、
２πＰ＋π／（次数）
（ただし、Ｐは任意の整数）
前記配置した２個の検出手段を１組とする２組の検出手段を、補正する他の次数に応じて位相が上記式により得られる位相分ずれるように配置し、さらに上記配置を、補正する次数に応じて上記式で得られる次数分ずれるように繰り返して、補正する次数の個数ｋに対応する２k個の検出手段を配置し、
該２k個の検出手段と同様に配置された２k個の検出手段を、前記磁気ドラムと検出手段の相対回転中心を挟んでほぼ１８０゜対向位置に対称に配置したこと、を特徴とする磁気式エンコーダ。
【請求項２】
磁気ドラムが相対回転するとその回転角に応じて周期的に変化する検出信号を出力する、該磁気ドラムの外周に沿って所定の位相差で配置された複数の検出手段を備えた磁気式エンコーダであって、
補正する高調波誤差の異なる次数の個数ｋに応じた２k個の検出手段を備え、前記２k個の検出手段中、２個の検出手段を、補正する高調波誤差の次数ｎに応じて位相が下記式で得られる位相分ずれるように配置し、さらに前記配置した２個の検出手段を１組として２組、補正する他の１個の高調波誤差の次数ｎに応じて位相が下記式で得られる位相分ずれるように配置し、以後、前記配置した２組の検出手段を１組として２組づつ、補正する他の１個の高調波誤差の次数ｎに応じて位相が下記式で得られる位相分ずれるように配置し、
２πＰ＋π／ｎ
（ただし、Ｐは任意の整数）
該２k個の検出手段と同様に配置された２k個の検出手段を、前記磁気ドラムと検出手段の相対回転中心を挟んでほぼ１８０゜対向位置に対称に配置したこと、を特徴とする磁気式エンコーダ。
【請求項３】
請求項１または２記載の磁気式エンコーダはさらに、前記２k個各検出手段の検出信号を加算平均して、前記ｋ個の各次数の高調波誤差が補正された検出角を算出する演算手段を備えたこと、を特徴とする磁気式エンコーダ。
【請求項４】
請求項１または２記載の磁気式エンコーダにおいて、ｎ次およびｍ次の２個の高調波誤差を補正するときは、４個の検出手段を備え、４個の検出手段のうち２個の検出手段を１組として各組の検出手段を位相が式、
２πＰ1＋π／ｎ、または、２πＰ2＋π／ｎ
（ただし、Ｐ1、Ｐ2は任意の整数）
ずれるように配置し、さらに各組の検出手段を位相が式、
２πＰ3＋π／ｍ
（ただし、Ｐ3は任意の整数）
ずれるように配置した磁気式エンコーダ。
【請求項５】
請求項１乃至４記載のいずれか一項記載の磁気式エンコーダにおいて、前記磁気ドラムは、該エンコーダが搭載される装置の固定部に回転自在に軸支され、外周面にピッチλで等分割磁化された多極着磁層を有し、前記各検出手段は、前記磁気ドラムの多極着磁層に対向させて前記固定部に装着された磁気センサからなり、該各磁気センサは、前記多極着磁層のピッチλの１／４ピッチまたは３／４ピッチ分位相をずらして配置され、前記磁気ドラムの回転によって変化する磁気を検出する８個の磁気抵抗素子を備え、前記各磁気センサの、２／４ピッチ分位相がずれた４個の磁気抵抗素子の検出出力と、２／４ピッチ分位相がずれた他の４個の磁気抵抗素子の検出出力に基づいて、前記磁気ドラムの回転角に応じた検出信号を検出し、前記演算手段は、前記全ての磁気センサを介して検出した回転角を加算平均して前記磁気ドラムの回転角を算出する磁気式エンコーダ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項記載の磁気式エンコーダを、垂直分度または水平分度として備えたことを特徴とする磁気式エンコーダを搭載した測量機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、磁気式エンコーダ、特にトータルステーション、セオドライトなどの測量機に適した磁気式エンコーダに関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
従来のトータルステーション、セオドライトなどの測量機の中には、測角手段として、インクリメンタル方式の磁気式エンコーダを搭載したものがある。この種の磁気式エンコーダは、視準望遠鏡と共に回転する磁気ドラムとこの磁気ドラムの回転角を検出する磁気センサを備えている。磁気ドラムの外周面には分割数Ｎ（Ｎは正の整数）にて等ピッチで着磁された多極着磁層が形成され、この多極着磁層に対向させて磁気センサが配置されている。磁気センサは、例えば多極着磁層のピッチよりも小さいピッチで配置された４個の磁気抵抗素子を備えている。磁気ドラムの回転に従って変化する磁気抵抗素子の抵抗値を検出することで磁気ドラムの回転角を多極着磁層のピッチ精度で測定し、さらにこのピッチ間の角度を内挿演算によって測定する構成である。
【０００３】
また、測量機は、ＪＩＳ規格等により分度板の偏心精度も規定されているので、高精度の測量機では、２個の磁気センサを１８０度ずれた対向位置に配置し、各磁気センサの検出値を加算平均することにより偏心誤差を補正する必要がある。
【０００４】
しかしながら、磁気式エンコーダの場合、多極着磁層の分割数を光学式エンコーダほど多く取れずピッチが大きいため、寸法誤差、磁気抵抗素子の磁気抵抗曲線の理想値からのずれなどにより、分割した１ピッチ内での高調波誤差（高調波歪み）の影響が大きい、という問題があった。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みてなされたもので、測量機に適した、複数の任意次数の高調波誤差を同時に補正可能な磁気式エンコーダを提供することを目的とする。
【０００６】
【発明の概要】
この目的を達成する本発明の磁気式エンコーダは、磁気ドラムが相対回転するとその回転角に応じて周期的に変化する検出信号を出力する、該磁気ドラムの外周に沿って所定の位相差で配置された複数の検出手段を備えた磁気式エンコーダであって、２個の検出手段を、補正する高調波誤差の次数に応じて位相が下記式で得られる位相分ずれるように配置し、２πＰ＋π／（次数）、（ただし、Ｐは任意の整数）、前記配置した２個の検出手段を１組とする２組の検出手段を、補正する他の次数に応じて位相が上記式により得られる位相分ずれるように配置し、さらに上記配置を、補正する次数に応じて上記式で得られる次数分ずれるように繰り返して、補正する次数の個数ｋに対応する２k個の検出手段を配置し、該２k個の検出手段と同様に配置された２k個の検出手段を、前記磁気ドラムと検出手段の相対回転中心を挟んでほぼ１８０゜対向位置に対称に配置したこと、に特徴を有する。個数ｋは１以上の任意の整数を設定できる。
また本発明は、磁気ドラムが相対回転するとその回転角に応じて周期的に変化する検出信号を出力する、該磁気ドラムの外周に沿って所定の位相差で配置された複数の検出手段を備えた磁気式エンコーダであって、補正する高調波誤差の次数の個数ｋに応じた２k個の検出手段を備え、前記２k個の検出手段中、２個の検出手段を、補正する高調波誤差の次数ｎに応じて位相が下記式で得られる位相分ずれるように配置し、さらに前記配置した２個の検出手段を１組として２組、補正する他の１個の高調波誤差の次数ｎに応じて位相が下記式で得られる位相分ずれるように配置し、以後、前記配置した２組の検出手段を１組として２組づつ、補正する他の１個の高調波誤差の次数ｎに応じて位相が次式で得られる位相分ずれるように配置し、
２πＰ＋π／ｎ、（ただし、Ｐは任意の整数）
該２k個の検出手段と同様に配置された２k個の検出手段を、前記磁気ドラムと検出手段の相対回転中心を挟んでほぼ１８０゜対向位置に対称に配置したこと、に特徴を有する。
この構成によれば、ｋ個の異なる次数の高調波誤差を補正するために備えた２k個の検出手段によってｋ個の高調波誤差を補正できるので、分割数の制限が大きい磁気式エンコーダであっても精度を高めることが可能になる。さらに、本発明は演算手段を備え、この演算手段に、前記２k個の検出手段の検出信号を加算平均させることにより、ｋ個の異なる次数の高調波誤差が補正された角度を測定することができる。
【０００７】
検出手段の配置は、ｋ個の異なる次数の高調波誤差を補正するときは、２k個の検出手段を２個づつ、ｋ個中の１個の次数に基づいて前記式によって得られる位相分ずらして配置し、さらに前記配置した各２個の検出手段を１組として２組づつ、前記１個の次数を除いた残りの次数の中の１個の次数に基づいて前記式によって得られる位相分ずらして配置し、以後、前記配置した各２個の検出手段を１組として２組づつ、残りの次数の中の１個の次数に基づいて前記式によって得られる位相分ずらして配置していくことが望ましい。
例えば、ｎ次およびｍ次の２個の高調波誤差を補正するときは、４個の検出手段を備え、４個の検出手段のうち２個の検出手段を１組として各組の検出手段を位相が式、２πＰ1＋π／ｎ、または、２πＰ2＋π／ｎ （ただし、Ｐ1、Ｐ2は任意の整数）ずれるように配置し、さらに各組の検出手段を位相が式、２πＰ3＋π／ｍ、（ただし、Ｐ3は任意の整数）ずれるように配置する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明を説明する。図１は、本発明の磁気式エンコーダを搭載したトータルステーションを、磁気式エンコーダの要部が見えるように一部を切断して示す背面図、図２は同トータルステーションを、磁気式エンコーダの要部が見えるように一部を切断して示す側面図である。
【０００９】
このトータルステーション１１は、周知の通り、三脚等に装着するための底板１３、この底板１３に３本の整準ねじ１５で支持された整準台（台部）１７、この整準台１７に、鉛直軸１９を介して回転自在に軸支され、一対の支柱部２１ａを有するＵ字形状の架台（本体）２１、この架台２１の２本の支柱部２１ａ間に水平軸２３を介して回動自在に軸支された視準望遠鏡２５等を備えている。なお、水平軸２３は、視準望遠鏡２５の左右に固定され、架台２１の２本の支柱部２１ａに対して回動自在に支持されているが、図１には左側の水平軸２３のみを示した。
【００１０】
鉛直軸１９は、整準台１７に固定された鉛直軸受け２７に回動自在に支持されている。そして架台２１は、その支柱部２１ａを連結する基部２１ｂが鉛直軸１９の上端部に固定され、鉛直軸１９に一体として回動自在に支持されている。水平軸２３は、架台２１の一対の支柱部２１ａに固定された水平軸受け２９に回動自在に軸支されている。このように視準望遠鏡２５は、水平軸２３を介して上下方向回動自在に架台２１に軸支され、さらに架台２１および鉛直軸１９を介して方位方向回転自在に整準台１７に軸支されている。
【００１１】
さらに、鉛直軸１９には、整準台１７に対する鉛直軸１９（架台２１、視準望遠鏡２５）の回転角（水平角）を測定する水平分度として磁気式エンコーダ４１が装着され、水平軸２３には、架台２１に対する水平軸２３（視準望遠鏡２５）の回転角（高度角）を測定する垂直分度として磁気式エンコーダ５１が装着されている。これらの磁気式エンコーダ４１、５１はそれぞれ、軸１９、２３に固定された磁気ドラム４３、５３と、磁気ドラム４３、５３の外周面に形成された多極着磁層に対して所定間隔で近接対向配置された磁気センサユニット４４、磁気センサユニット５４を備えている。
【００１２】
また、詳細は図示しないが、各磁気センサユニット４４、磁気センサユニット５４の出力信号を検出して磁気式エンコーダ４１、５１の回転角、つまり水平角、高度角を求める信号処理手段、演算手段を含む電子回路６１（図４参照）が架台２１の基部２１ｂに搭載されている。そして、トータルステーション１１を操作、制御するためのキーボード、およびキーボードによって入力された基礎データや測距結果などを表示する表示器を備えた操作パネル３１、３２が、架台２１の前後両表面に設けられている（図２参照）。
【００１３】
なお、図１、２において、符号３３はトータルステーション１１の持ち運びに利用するためのハンドグリップ、符号３４は磁気式エンコーダ４１および不図示のバッテリ等を保護するために架台２１に装着された防塵カバー、符号３５、３６はそれぞれ、視準望遠鏡２５の接眼レンズ、対物レンズである。
【００１４】
さらに図３および図４を参照して、本実施の形態の磁気式エンコーダの構成についてより詳細に説明する。磁気式エンコーダ４１、５１の基本構成は同一なので、一方の磁気式エンコーダ５１の一方の磁気センサ５４の構成について説明する。図３は磁気式エンコーダ５１の磁気センサユニット５４の各磁気センサと多極着磁層５３ａとの関係を説明するための拡大図、図４は磁気センサが備えた磁気抵抗素子の結線を示す配線図である。磁気センサユニット５４は、アングル５６（図１参照）に固定され、アングル５６を介して架台２１に固定されている。本発明の実施の形態の磁気センサユニット５４は複数の磁気センサ５４１〜５４４を備えているが（図５参照）、それぞれの磁気センサの構成は同一なので、第１の磁気センサ５４１の構成について説明する。
【００１５】
磁気ドラム５３の外周面には、分割数Ｎ（Ｎは正の整数）にて等ピッチで着磁された多極着磁層５３ａが形成されている。多極着磁層５３ａの磁極ピッチ（極の境界の間隔）をλとする。この多極着磁層５３ａに対して所定長の隙間で対向させて第１の磁気センサ５４１が配置されている。第１の磁気センサ５４１は、平面基板５４１ａと、多極着磁層５３ａと対向する平面基板５４１ａの対向面に、λ／４ピッチ相当で設けられた８個の磁気抵抗素子４ａ1、４ｂ1、４ａ2、４ｂ2、４ａ3、４ｂ3、４ａ4、４ｂ4を備えている。そして第１の磁気センサ５４１は、磁気抵抗素子４ａ1〜４ａ4、４ｂ1〜４ｂ4の中央に立てた垂線が磁気ドラム５３の回転中心を通るように配置されている。
【００１６】
この磁気式エンコーダ５１は、磁気ドラム５３が回転すると、多極着磁層５３ａが発生する磁界３の変化に依存する磁気抵抗素子４ａ1〜４ａ4、４ｂ1〜４ｂ4の抵抗値の変化を検出して、抵抗値の変化から磁気ドラム５３の回転角をλ／４ピッチで検出するインクリメンタル方式の磁気式エンコーダである。なお、λ／４ピッチよりも小さい角度は、いわゆる内挿演算によって求められる。
【００１７】
８個の磁気抵抗素子４ａ1、４ｂ1、４ａ2、４ｂ2、４ａ3、４ｂ3、４ａ4、４ｂ4は、図３に示すように、４個の磁気抵抗素子４ａ1〜４ａ4からなるＡ相と、４個の磁気抵抗素子４ｂ1〜４ｂ4からなるＢ相とに分けられる。Ａ相の各磁気抵抗素子４ａ1、４ａ2、４ａ3、４ａ4とＢ相の各磁気抵抗素子４ｂ1、４ｂ2、４ｂ3、４ｂ4はそれぞれ交互に配置され、かつ同一相の磁気抵抗素子４ａ1〜４ａ4、４ｂ1〜４ｂ4の間隔はλ／２の等ピッチ、隣合う他の相の磁気抵抗素子との間隔はλ／４の等ピッチである。
【００１８】
これらＡ相、Ｂ相の磁気抵抗素子４ａ1〜４ａ4、４ｂ1〜４ｂ4はそれぞれ、図４に示すようにブリッジ結線されている。つまり、直列した磁気抵抗素子４ａ1、４ａ2と磁気抵抗素子４ａ3、４ａ4、磁気抵抗素子４ｂ1、４ｂ2と磁気抵抗素子４ｂ3、４ｂ4が並列接続され、各直列抵抗間からＡ相の端子ｅ0、ｅ1、およびＢ相の端子ｅ0′、ｅ1′が引き出されている。そして、電子回路６１は、ブリッジ結線された磁気抵抗素子間に定電圧Ｖを印加し、Ａ相の端子ｅ0、ｅ1、およびＢ相の端子ｅ0′、ｅ1′に現れる電圧の変化（位相）に基づいて磁界の変化を検出し、磁気ドラム５３の回転角ωを測定する。
【００１９】
この実施の形態によれば、Ａ相の磁気抵抗素子４ａ1〜４ａ4の抵抗値ａ1、ａ2、ａ3、ａ4は、磁気ドラム５３の回転により作用する磁界３の変化によって、下記式のように変化する。
ａ1＝Ｒ0＋Ｒsin（Ｎω)
ａ2＝Ｒ0＋Ｒsin（Ｎω＋π）＝Ｒ0−Ｒsin（Ｎω）
ａ3＝Ｒ0＋Ｒsin（Ｎω＋２π）＝Ｒ0＋Ｒsin（Ｎω）
ａ4＝Ｒ0＋Ｒsin（Ｎω＋３π）＝Ｒ0−Ｒsin（Ｎω）
ただし、ωは磁気ドラム５３の回転角、Ｒ0は無磁界のときの抵抗値、Ｒは係数（抵抗比）、Ｎは多極着磁層５３ａの分割数、である。
【００２０】
したがって、端子ｅ0と端子ｅ1の出力を差動増幅すると、Ａ相の出力Ａoutは、
Ａout＝α×Ｒ×Ｖ／Ｒ0×sin（Ｎω）
となる（ただし、αは増幅率）。
【００２１】
Ｂ相の磁気抵抗素子４ｂ1〜４ｂ4は、Ａ相の磁気抵抗素子４ａ1〜４ａ4に対してλ／４ピッチずらして配置してあるので、端子ｅ0′と端子ｅ1′の出力を差動増幅すると、Ｂ相の出力Ｂoutは、
Ｂout＝α×Ｒ×Ｖ／Ｒ0×cos（Ｎω）
となる。
【００２２】
このＡ相の出力ＡoutおよびＢ相の出力Ｂoutのゼロクロス点を検出すれば、磁気ドラム５３の回転角を、４×Ｎ単位（３６０／（４×Ｎ）（゜）単位）で検出できる。つまり、分割数Ｎの４倍まで検出ピッチが小さくなり、分解能が高くなる。測量機においては、（１／Ｎ）／４よりも小さい角度検出が求められ、分割数Ｎ以上の分割数が必要になることがある。そこで、本発明の実施の形態では、Ａ、Ｂ相の出力Ａout、Ｂoutに基づいた下記の内挿計算によってさらに検出可能な検出ピッチを小さくし、検出ピッチ数を増やして、分解能を高めている。
tan-1（Ａout／Ｂout）
【００２３】
以上の構成は、本発明の実施の形態の磁気センサユニット中の１個の磁気センサの構成であるが、本発明はこの磁気センサの構成に限定されない。次に磁気センサユニット全体の構成について説明する。図５は、本発明の磁気式エンコーダを搭載したトータルステーションを、磁気式エンコーダの正面が見えるように３４を取り外して示す図である。本実施の形態の磁気センサユニットは、４個の磁気センサ（第１、第２、第３、第４の磁気センサ）５４１、５４２、５４３、５４４を備えている。
【００２４】
第１の磁気センサ５４１単独では、その出力信号にｎ次高調波誤差（高調波歪み）が発生してるものとする。ここで、第１の磁気センサ５４１の出力信号に含まれる高調波誤差による目盛り誤差（測定角度誤差）εは、
ε＝δ1×sin（Ｎω）＋δ2×sin（２Ｎω）＋・・・＋δn×sin（ｎＮω）
と表される。ただし、ωは分度板角度、δnはｎ次高調波誤差、Ｎは多極着磁層５３ａの分割数（分度板分割数）である。
【００２５】
本発明の実施の形態では、このｎ次高調波誤差を補正するために、他の１個の磁気センサである第２の磁気センサ５４２を、第１の磁気センサ５４１に対して間隔（位相）がＰ1λ＋λ／２ｎ（＝２πＰ1＋π／ｎ）ずれる位置に配置してある。Ｐ1は正の整数である。この第２の磁気センサ５４２のｎ次高調波誤差による目盛り誤差成分ε′は、式
ε′＝δ1×sin（Ｎ（ω＋２πＰ1／Ｎｎ＋π／Ｎｎ）
＋δ2×sin（２Ｎ（ω＋２πＰ1／Ｎｎ＋π／Ｎｎ）
＋・・・
＋δn×sin（ｎＮ（ω＋２πＰ1／Ｎ＋π／Ｎｎ）
＝δ1×sin（Ｎω＋π／ｎ）
＋δ2×sin（２Ｎω＋２π／ｎ）
＋・・・
−δn×sin（ｎＮω）
により表される。
【００２６】
これら第１、第２の磁気センサ５４１、５４２の目盛り誤差成分εとε′の加算平均をとると、
0003930227.tif 000002
となり、ｎ次高調波誤差を補正することができる。
【００２７】
本発明の実施の形態において、ｋ個の異なる次数の高調波誤差を補正する場合は、２k個の磁気センサを使用する。例えば２個の異なるｎ次、ｍ次の高調波誤差を補正するためには、２k＝２2＝４個の磁気センサを使用する。図示実施の形態は、ｎ次およびｍ次の２個の異なる次数の高調波誤差を補正する構成である。
【００２８】
この本実施の形態では、第１、第２の磁気センサ５４１、５４２を一組として、他に２個一組の磁気センサとして第３、第４の磁気センサ５４３、５４４を使用する。第３、第４の磁気センサ５４３、５４４も、第１、第２の磁気センサ５４１、５４２同様に、Ｐ2λ＋λ／２ｎ（＝２πＰ2＋π／ｎ）ずれる位置に配置してある。したがって、各組の磁気センサ５４１〜５４４の出力信号は、ｎ次高調波誤差が補正されている。なお、Ｐ2は任意の整数であるが、各組のＰ2は等しくてもよい。
【００２９】
そして、ｎ次高調波誤差が補正された２組の磁気センサ５４１、５４２と５４３、５４４を、互いに他の組との間隔（位相）がＰ3λ＋λ／２ｍ（＝２πＰ3＋π／ｍ）ずれる位置に配置してある。ただし、Ｐ3は正の整数である。したがって、これら２組の磁気センサ５４１〜５４４の出力信号を加算平均することにより、ｍ次高調波誤差を補正できる。つまり、ｎ次およびｍ次の高調波誤差を同時に補正できる。図示実施の形態では、第１の磁気センサ５４１と第３の磁気センサ５４３の間隔（位相）がＰ3λ＋λ／２ｍ（＝２πＰ3＋π／ｍ）ずれるように配置してある。ｎ、ｍとする次数の大きさは任意であり、ｎ＜ｍでも、逆にｎ＞ｍでもよい。
【００３０】
このトータルステーションの視準望遠鏡による角度測定動作は、次の通りである。磁気ドラム５３が回転すると、磁界３の変化によって各磁気センサ５４１〜５４４から信号が出力される。そして、各磁気センサ５４１〜５４４の磁気抵抗素子から出力された信号Ａ相、Ｂ相の出力Ａout、Ｂoutに基づいてゼロクロス点の検出、内挿演算等の所定の検出・演算処理が施され、それぞれの磁気センサ５４１〜５４４の出力信号に基づいて、回転角ω1、ω2、ω3、ω4が算出される。そして、算出された回転角ω1、ω2、ω3、ω4を加算平均して、
ω＝（ω1＋ω2＋ω3＋ω4）／４
ｎ次およびｍ次の高調波誤差が補正された精度の高い回転角ωを得る。
【００３１】
以上のように本発明の実施の形態によれば、ｎ次の高調波誤差を補正するために間隔を、検出位相がπ／ｎずれるように離した２個の磁気センサを一組として、ｍ次の高調波誤差を補正するためにこのように設定した二組の磁気センサを用意し、各組の間隔を、検出位相がπ／ｍずれるように配置したので、ｎ次およびｍ次高調波誤差の補正を可能にし、各磁気センサによって検出した回転角を加算平均することにより、ｎ次およびｍ次高調波誤差を除去した精度の高い角度検出ができる。
【００３２】
図示しないが、ここで、少なくとも一方の組の磁気センサ、例えば第３、第４の磁気センサ５４３、５４４を、軸心５３ｃを中心として回転可能なベースプレートに装着し、軸心５３ｃを中心に移動可能に形成すれば、第１、第２の磁気センサ５４１、５４２の間隔（位相）を調整すれば、ｎ次とは異なる任意の次数の高調波誤差を補正できる。つまり、補正する高調波誤差の次数を変更することが可能になる。
【００３３】
このように、従来の測量機器においては磁気式エンコーダの微妙な検出精度、誤差は加工後でなければ判明せず、設計時に予測していた高調波誤差以外の次数の高調波誤差が発生する場合があるが、このような誤差を発生した場合でも本発明の実施の形態によれば、第１〜第４の磁気センサ５４１〜５４４の間隔調整をするだけで所望の次数の高調波誤差の補正が可能になるので、再度センサを加工する必要が無く、磁気センサの位置調整により高精度化ができる。また、調整時間およびコストを削減できる。
【００３４】
また、測量機は、ＪＩＳ規格等により分度板の偏心精度も規定されている。偏心誤差を補正する場合は、上記の各磁気センサのほぼ１８０゜対向位置に、上記位相位置と同一の条件を満足する磁気センサを配置すればよい。その実施の形態を、図６に示した。本発明の第２の実施の形態では、１８０゜ずれた対向位置に配置された２個の各磁気センサユニット５４、５５の検出値によって、偏心誤差と、２個のｎ次、ｍ次の高調波誤差を同時に補正している。
【００３５】
この第２の実施の形態では、４個の磁気センサ５４１〜５４４と同じように構成した４個の磁気センサ５５１、５５２、５５３、５５４を、磁気ドラム５３の回転中心５３ｃを挟んでほぼ１８０゜位相がずれた対向位置に配置する。そして、これらの磁気センサユニット５４、５５を介して検出したそれぞれの回転角を加算平均すれば、ｎ次、ｍ次の高調波誤差および偏心誤差が補正された回転角を得ることができる。
【００３６】
以上は２個の異なる次数の高調波誤差を補正する実施の形態であるが、ｋ個の異なる次数の高調波誤差を補正するときは、次のように構成する。２k個の磁気センサをそれぞれ２個づつ、ｋ個中の１個の次数に基づいて式、２πＰ＋π／（次数）、（ただし、Ｐは任意の整数）によって得られる位相分ずらして配置し、さらに前記配置された２個の磁気センサを１組として、各組の磁気センサをそれぞれ、他の次数に基づいて前記式によって得られる位相分ずらして配置する。以後、このように配置された２組を１組として各組の磁気センサをそれぞれ、残りの次数の中の１個の次数に基づいて前記式によって得られる位相分ずらして配置していくことで、ｋ個の異なる次数の高調波誤差の補正が可能になる。
言い換えれば、２個の磁気センサを、補正する高調波誤差の次数に応じて位相が式、２πＰ＋π／（次数）、（ただし、Ｐは任意の整数）、で得られる位相分ずれるように配置し、このように配置した２個の磁気センサを、補正する他の次数に応じて位相が上記式により得られる位相分ずれるように配置し、さらに補正する次数に応じて、前記配置をした磁気センサを２組、補正する次数に応じて上記式で得られる次数分ずれるように配置して、補正する次数の個数ｋに対応する２k個の磁気センサを備える。
【００３７】
以上の通り本発明の実施の形態によれば、磁気ドラム５３の多極着磁層５３ａの分割数の増大に制限が大きい磁気式エンコーダにおいて複数の高調波誤差を補正できるので、精度が高くなる。しかも、磁気センサの間隔（位相）を調整できるので、設計時に予想できなかった次数の高調波誤差の補正ができる。さらに、磁気センサ内の素子数が少なくてすむため１つのセンサを小型化できる。よって、磁気ドラムが曲面であるのに対して磁気センサが平面であるために発生する各素子と磁気ドラムの隙間距離の違いにより発生する誤差が小さいので、高精度の測定が可能になる。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り本発明は、ｋ個の異なる次数の高調波誤差を補正するために２k個の検出手段を備え、各２個の検出手段を補正する次数のによってｋ個の高調波誤差を補正できるので、分割数の制限が大きい磁気式エンコーダであっても精度を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用した磁気式エンコーダを搭載したトータルステーションを、磁気式エンコーダの要部が見えるように一部を切断して示した背面図である。
【図２】  同トータルステーションを、磁気式エンコーダの要部が見えるように一部を切断して示した側面図である。
【図３】  同磁気式エンコーダの磁気ドラムと磁気センサとの関係を説明する拡大図である。
【図４】  同磁気式エンコーダの磁気抵抗素子の結線の一例を示す回路図である。
【図５】  同磁気式エンコーダにおいて、ｎ次およびｍ次の高調波誤差を補正する第１の磁気センサおよび第２の磁気センサの配置例を示す図である。
【図６】  磁気式エンコーダにおいて、偏心誤差とｎ次およびｍ次高調波誤差と偏心誤差を補正する磁気センサの配置例を示す図である。
【符号の説明】
１１  トータルステーション
１３  底板
１５  整準ねじ
１７  整準台
１９  鉛直軸
２１  架台
２３  水平軸
２５  視準望遠鏡
２７  鉛直軸受け
２９  水平軸受け
４１  ５１  磁気式エンコーダ
４３  ５３  磁気ドラム（回転部、分度板）
５３ａ  多極着磁層
４４  ５４  第１の磁気センサユニット（検出手段）
５４１  第１の磁気センサ
５４２  第２の磁気センサ
５４３  第３の磁気センサ
５４４  第４の磁気センサ
５５  第２の磁気センサユニット（検出手段）
６１  電子回路（信号検出手段、演算手段）
４ａ1  ４ａ2  ４ａ3  ４ａ4  Ａ相の磁気抵抗素子
４ｂ1  ４ｂ2  ４ｂ3  ４ｂ4  Ｂ相の磁気抵抗素子
【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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