(57)【要約】【課題】位置検出の精度が高くかつその信頼性が高いと共に、回転位置検出を行う場合に、Ｚ相パルス検出用の磁気媒体及び磁気センサを付加的に設ける必要がないエンコーダ用磁気センサ装置及び磁気エンコーダを提供する。【解決手段】所定の着磁ピッチで着磁された磁気媒体の表面に対向しており、磁気媒体の着磁ピッチ方向の互いに異なった位置に配列された第１及び第２の磁気センサを備えており、第１及び第２の磁気センサの各々が、着磁ピッチ方向と垂直方向に走る直線部分をそれぞれが有する複数の巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子を備えており、第１及び第２の磁気センサの両方の出力信号を加算して得た信号を出力可能に構成されている。【選択図】図３
2009079986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の着磁ピッチで着磁された磁気媒体の表面に対向しており、該磁気媒体の前記着磁ピッチ方向の互いに異なった位置に配列された第１及び第２の磁気センサを備えており、該第１及び第２の磁気センサの各々が前記着磁ピッチ方向と垂直方向に走る直線部分をそれぞれが有する複数の巨大磁気抵抗効果素子を備えており、前記第１及び第２の磁気センサの両方の出力信号を加算して得た信号を出力可能に構成されていることを特徴とするエンコーダ用磁気センサ装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の磁気センサの両方の出力信号を加算して得た信号を取出すか又は該第１及び第２の磁気センサのうちの一方の出力信号を取出すかを選択的に切り替え可能な切り替え回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ用磁気センサ装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の磁気センサの両方の出力信号を加算して得た信号と、該第１及び第２の磁気センサのうちの一方の出力信号との両方を出力する回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ用磁気センサ装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の磁気センサが、λを前記磁気媒体の着磁ピッチ、ｎを自然数とすると、前記磁気媒体の前記着磁ピッチ方向に、ｎλ又は（ｎ＋１／２）λだけ互いにずれた位置に配列されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のエンコーダ用磁気センサ装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の磁気センサの各々が、フルブリッジ接続された４つの巨大磁気抵抗効果素子からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のエンコーダ用磁気センサ装置。
【請求項６】
前記磁気媒体の表面に対向しており、該磁気媒体の前記着磁ピッチ方向と垂直の方向の、前記第１の磁気センサとは異なる位置に配列された第３の磁気センサと、前記磁気媒体の表面に対向しており、該磁気媒体の前記着磁ピッチ方向と垂直の方向の、前記第２の磁気センサとは異なる位置に配列された第４の磁気センサとを備えており、前記第３及び第４の磁気センサの各々が前記着磁ピッチ方向と垂直方向に走る直線部分をそれぞれが有する複数の巨大磁気抵抗効果素子を備えており、前記第３及び第４の磁気センサの両方の出力信号を加算して得た信号を出力可能に構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のエンコーダ用磁気センサ装置。
【請求項７】
前記第３及び第４の磁気センサの両方の出力信号を加算して得た信号を取出すか又は該第３及び第４の磁気センサのうちの一方の出力信号を取出すかを選択的に切り替え可能な切り替え回路をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載のエンコーダ用磁気センサ装置。
【請求項８】
前記第３及び第４の磁気センサの両方の出力信号を加算して得た信号と、該第３及び第４の磁気センサのうちの一方の出力信号との両方を出力する回路をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載のエンコーダ用磁気センサ装置。
【請求項９】
前記第３及び第４の磁気センサが、λを前記磁気媒体の着磁ピッチ、ｎを自然数とすると、前記磁気媒体の前記着磁ピッチ方向に、ｎλ又は（ｎ＋１／２）λだけ互いにずれた位置に配列されていることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載のエンコーダ用磁気センサ装置。
【請求項１０】
前記第３及び第４の磁気センサの各々が、フルブリッジ接続された４つの巨大磁気抵抗効果素子からなることを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載のエンコーダ用磁気センサ装置。
【請求項１１】
前記複数の巨大磁気抵抗効果素子の各々が、Ｕ字状に連結された２つの直線ストリップを有していることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のエンコーダ用磁気センサ装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２の磁気センサのバイアス方向が互いに逆となるように供給電源の極性を切り替える電源切り替え回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のエンコーダ用磁気センサ装置。
【請求項１３】
所定の着磁ピッチで着磁された磁気媒体と、請求項１から１２のいずれか１項に記載のエンコーダ用磁気センサ装置とを備えたことを特徴とする磁気エンコーダ。
【請求項１４】
前記磁気媒体が、回転体に所定の着磁ピッチで着磁された磁気媒体であることを特徴とする請求項１３に記載の磁気エンコーダ。
【請求項１５】
前記磁気媒体が、環状の平面体に所定の着磁ピッチで着磁された磁気媒体であることを特徴とする請求項１４に記載の磁気エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の磁気抵抗効果（ＭＲ）素子を備えた磁気エンコーダ用の磁気センサ装置及び磁気エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
位置検出、移動検出又は回転検出等に用いられる磁気エンコーダは、所定の着磁ピッチによる着磁パターンを有する磁気媒体と、この磁気媒体の表面に対向するように形成されたＭＲ素子による磁気センサとを備え、このＭＲ素子によって、磁気媒体からの磁界を検出するように構成されている。
【０００３】
このような磁気エンコーダにおいて、複数のＭＲ素子を着磁ピッチの間に互いに平行に配列し、互いに位相が例えば９０°ずれた信号を得て変位量を得るように構成したものが公知である（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５８−１５４６１３号公報
【特許文献２】特開昭５９−０７９８０６号公報
【特許文献３】特開平１０−１６０５１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これら特許文献１〜３に記載のものも含む従来の磁気エンコーダは、異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ）を利用したＭＲ素子を磁気センサとして使用しているため、さほど高い出力を得ることができず、また、その寸法も大きいことから磁気媒体の着磁ピッチを微細化することができなかった。その結果、検出精度を向上させること及び信頼性を高めることが難しかった。
【０００６】
従って本発明の目的は、位置検出の精度が高くかつその信頼性が高いエンコーダ用磁気センサ装置及び磁気エンコーダを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、回転位置検出を行う場合に、Ｚ相パルス検出用の磁気媒体及び磁気センサを付加的に設ける必要がないエンコーダ用磁気センサ装置及び磁気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】
【０００８】
本発明によれば、所定の着磁ピッチで着磁された磁気媒体の表面に対向しており、磁気媒体の着磁ピッチ方向の互いに異なった位置に配列された第１及び第２の磁気センサを備えており、第１及び第２の磁気センサの各々が、着磁ピッチ方向と垂直方向に走る直線部分をそれぞれが有する複数の巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子を備えており、第１及び第２の磁気センサの両方の出力信号を加算して得た信号を出力可能に構成されているエンコーダ用磁気センサ装置が提供される。
【０００９】
着磁ピッチ方向の互いに異なった位置に、それぞれが複数のＧＭＲ素子を備えた第１及び第２の磁気センサを配列されており、第１及び第２の磁気センサの両方の出力信号を加算して得た信号を出力可能に構成されている。複数のＧＭＲ素子を用いているので、磁気媒体の着磁ピッチを微細化した場合にも、高出力の検出信号を高感度で得ることができるから、位置検出の精度が高くかつ高い信頼性を得ることができる。また、第１及び第２の磁気センサの出力信号を互いに加算して得た信号、即ち加え合わせた信号、を出力することによりその出力が平均化されるので、回転位置検出を行う際に磁気媒体を回転体上に均一に着磁することが難しくどうしても不連続部が生じてしまうことや、磁気媒体上に付着した異物や、外乱等から従来は発生していたパルス欠陥を抑止することができる。
【００１０】
第１及び第２の磁気センサの両方の出力信号を加算して得た信号を取出すか又は第１及び第２の磁気センサのうちの一方の出力信号を取出すかを選択的に切り替え可能な切り替え回路をさらに備えたことが好ましい。また、第１及び第２の磁気センサの両方の出力信号を加算して得た信号と、第１及び第２の磁気センサのうちの一方の出力信号との両方を出力する回路をさらに備えたことも好ましい。一般に、回転位置検出を行う場合に１周に１回生じるＺ相パルスが必要となるが、このような切り替え回路若しくは両方を出力する回路を設けることにより、一方の出力のみを取出すことによって上述の不連続部によるパルス欠陥からＺ相パルスが得られ、また、両方の出力を取出すことによって平均化したＡ相及びＢ相パルスが得られるので、Ｚ相パルス検出用の磁気媒体及び磁気センサを付加的に設ける必要がない。
【００１１】
第１及び第２の磁気センサが、λを磁気媒体の着磁ピッチ、ｎを自然数とすると、磁気媒体の着磁ピッチ方向に、ｎλ又は（ｎ＋１／２）λだけ互いにずれた位置に配列されていることも好ましい。
【００１２】
第１及び第２の磁気センサの各々が、フルブリッジ接続された４つのＧＭＲ素子からなることも好ましい。
【００１３】
磁気媒体の表面に対向しており、磁気媒体の着磁ピッチ方向と垂直の方向の、第１の磁気センサとは異なる位置に配列された第３の磁気センサと、磁気媒体の表面に対向しており、磁気媒体の着磁ピッチ方向と垂直の方向の、第２の磁気センサとは異なる位置に配列された第４の磁気センサとを備えており、第３及び第４の磁気センサの各々が着磁ピッチ方向と垂直方向に走る直線部分をそれぞれが有する複数のＧＭＲ素子を備えており、第３及び第４の磁気センサの両方の出力信号を加算して得た信号を出力可能に構成されていることも好ましい。この場合、第３及び第４の磁気センサの両方の出力信号を加算して得た信号を取出すか又は第３及び第４の磁気センサのうちの一方の出力信号を取出すかを選択的に切り替え可能な切り替え回路をさらに備えるか、又は第３及び第４の磁気センサの両方の出力信号を加算して得た信号と、第３及び第４の磁気センサのうちの一方の出力信号との両方を出力する回路をさらに備えたことがより好ましい。
【００１４】
第３及び第４の磁気センサが、λを磁気媒体の着磁ピッチ、ｎを自然数とすると、磁気媒体の前記着磁ピッチ方向に、ｎλ又は（ｎ＋１／２）λだけ互いにずれた位置に配列されていることも好ましい。
【００１５】
第３及び第４の磁気センサの各々が、フルブリッジ接続された４つのＧＭＲ素子からなることも好ましい。
【００１６】
複数のＧＭＲ素子の各々が、Ｕ字状に連結された２つの直線ストリップを有していることも好ましい。
【００１７】
第１及び第２の磁気センサ（及び/又は第３及び第４の磁気センサ）のバイアス方向が互いに逆となるように供給電源の極性を切り替える電源切り替え回路をさらに備えたことも好ましい。
【００１８】
本発明によれば、さらに、所定の着磁ピッチで着磁された磁気媒体と、上述したエンコーダ用磁気センサ装置とを備えた磁気エンコーダが提供される。
【００１９】
磁気媒体が、回転体に所定の着磁ピッチで着磁された磁気媒体であることが好ましい。この場合、磁気媒体が、環状の平面体に所定の着磁ピッチで着磁された磁気媒体であることがより好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、位置検出の精度が高くかつ高い信頼性を得ることができる。また、回転位置検出を行う際に不連続部が生じてしまうことから従来は発生していたパルス欠陥を抑止することができる。さらに、Ｚ相パルス検出用の磁気媒体及び磁気センサを付加的に設ける必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は本発明の一実施形態として、ロータリー磁気エンコーダにおける磁気センサ装置の基本的構成を概略的に示す斜視図である。
【００２２】
同図において、１０は所定の着磁ピッチλ間隔で磁気記録がなされている環状の平面体形状(ドーナッツ形状)の磁気媒体、１１はこの磁気媒体１０に対向して設けられた磁気センサチップ、１２はこの磁気センサチップを支持する支持部、１３は磁気センサチップ１１の出力信号を処理する信号処理回路をそれぞれ示している。
【００２３】
本実施形態では、磁気媒体１０は回転位置及び回転方向を検出すべき図示しない回転体に同軸に取り付けられており、非動作時、磁気センサチップ１１はこの磁気媒体１０の表面に接触した状態（磁気テープ、フレキシブルディスクの場合と同様の状態）、又はわずかに離隔した非接触の状態で静止位置に固定されている。従って、磁気媒体１０は磁気センサチップ１１に対して矢印１４方向及び／又はその逆方向に相対的に摺動した摺動状態で又は非接触状態で移動することとなる。なお、磁気媒体は、本実施形態では環状の平面体形状であるが、回転体に所定の着磁ピッチで着磁された磁気媒体であればいかなる形状のものであっても良い。また、磁気媒体固定で、磁気センサチップが移動するタイプでも良い。
【００２４】
図２は本実施形態における磁気センサチップ１１の磁気媒体対向面上に形成されたＧＭＲ素子及び配線パターンの一例を示す平面図であり、図３は他の磁気センサチップ１１について、その先端部におけるＧＭＲ素子及び配線パターンを拡大して示す平面図であり、図４は図３のＧＭＲ素子の接続形態を示す回路図である。ただし、これらの図面は、ＧＭＲ素子及び配線パターンの基本的構成を示すものであり、その実際の寸法を忠実に表すものではない。また、第１〜第４の磁気センサのパターン形状は、図２や図３に示したものに限定されるものでないことは明らかである。
【００２５】
図２及び図３に示すように、磁気センサチップ１１は、１６個のＧＭＲ素子Ａ１＋、Ｂ１＋、Ａ１−、Ｂ１−、Ａ２＋、Ｂ２＋、Ａ２−、Ｂ２−、Ａ１−′、Ｂ１−′、Ａ１＋′、Ｂ１＋′、Ａ２−′、Ｂ２−′、Ａ２＋′及びＢ２＋′と、これらのＧＭＲ素子の両端に接続された２０個の接続パッドＶＣＣ１、Ａ１、Ｂ１、ＧＮＤ１、Ａ２、Ｂ２、ＶＣＣ１、ＧＮＤ２、Ａ１′、Ｂ１′、ＶＣＣ２、Ａ２′、Ｂ２′と、これら接続パッドを外部接続パッドにそれぞれ接続するリード導体とを備えており、これらは基板の磁気媒体対向面１１ａ上に形成されている。外部接続パッドの部分を除いて、これらＧＭＲ素子、接続パッド及びリード導体の上には、図示しない被覆膜が形成されている。
【００２６】
図３から分かるように、各ＧＭＲ素子Ａ１＋、Ｂ１＋、Ａ１−、Ｂ１−、Ａ２＋、Ｂ２＋、Ａ２−、Ｂ２−、Ａ１−′、Ｂ１−′、Ａ１＋′、Ｂ１＋′、Ａ２−′、Ｂ２−′、Ａ２＋′又はＢ２＋′は、着磁ピッチ方向に対して垂直の方向に伸長する２つの直線ストリップを備えている。これら２つの直線ストリップはそれらの一端においてＵ字状に互いに連結されており、他端は前述の接続パッドのいずれかに接続されている。２つの直線ストリップをこのように折り返した構成しているのは、ＧＭＲ素子を高出力化及び高感度化するためにその長さを充分にしたいが、折り返しせずに磁気センサチップに沿って長く伸長させると、アジマス角の影響が出てしまうのでこれを避けるためである。折り返し回数は、１回に限定されるものではなく、２つ以上であっても良い。即ち、各ＧＭＲ素子を３つ以上の直線ストリップで構成しても良い。
【００２７】
ＧＭＲ素子Ａ１＋、Ｂ１＋、Ａ１−及びＢ１−は本発明の第１の磁気センサを構成しており、これらは図４から分かるようにフルブリッジ接続されている。ＧＭＲ素子Ａ２＋、Ｂ２＋、Ａ２−及びＢ２−は本発明の第２の磁気センサを構成しており、これらも図４から分かるようにフルブリッジ接続されている。ＧＭＲ素子Ａ１−′、Ｂ１−′、Ａ１＋′及びＢ１＋′は本発明の第３の磁気センサを構成しており、これらも図４から分かるようにフルブリッジ接続されている。ＧＭＲ素子Ａ２−′、Ｂ２−′、Ａ２＋′及びＢ２＋′は本発明の第４の磁気センサを構成しており、これらも図４から分かるようにフルブリッジ接続されている。このように、抵抗変化率が大きく高いＳＮ比を有するＧＭＲ素子を複数用いているので、磁気媒体の着磁ピッチを微細化した場合にも、高出力の検出信号を高感度で得ることができるから、位置検出の精度が高くかつ高い信頼性を得ることができる。もちろん、高出力及び高感度であることから、装置全体の小型化を図ることができる。また、４つのＧＭＲ素子をフルブリッジ構成とすることにより、２倍の出力を得ることができる。
【００２８】
本実施形態において、第１の磁気センサの中央（中心）と第２の磁気センサの中央（中心）とは、磁気媒体の着磁ピッチ方向に着磁ピッチλだけ互いにずれた位置に配列されており、また、第３の磁気センサの中央（中心）と第４の磁気センサの中央（中心）とは、磁気媒体の着磁ピッチ方向に着磁ピッチλだけ互いにずれた位置に配列されている。各磁気センサにおいて、隣り合うＧＭＲ素子は、着磁ピッチ方向にλ／４だけ互いにずれた位置に配列されている。このように、本実施形態では、着磁ピッチλ間に、互いにフルブリッジ接続された４つのＧＭＲ素子が配列されている。
【００２９】
一般化すると、第１の磁気センサ及び第２の磁気センサは、磁気媒体の着磁ピッチ方向にｎλ又は（ｎ＋１／２）λだけ離隔して配置されている（ただし、ｎは自然数）。第３の磁気センサ及び第４の磁気センサも同様である。ｎλだけ離隔して配置することにより、同相の信号出力が得られるので、これらの信号出力を加算すれば、平均化信号を得ることができる。（ｎ＋１／２）λだけ離隔して配置することにより、１８０°の位相差を有する信号出力が得られるので、これらの信号出力を差動増幅器に入力すれば、平均化信号を得ることができる。なお、同相の信号を得るか逆相（１８０°位相差）の信号を得るかの切り替えは、磁気センサの距離を調節する他に、後述するように、電源端子ＶＣＣ１（ＶＣＣ２）と接地端子ＧＮＤ１（ＧＮＤ２）とを逆に接続しても良い。
【００３０】
図５はＧＭＲ素子の再生出力信号及びこれを変換した矩形波パルス信号を表す波形図であり、同図(Ａ)は第１の磁気センサの接続パッドＡ１及びＡ２からの信号、又は第２の磁気センサの接続パッドＢ１及びＢ２からの信号、同図（Ｂ）は第１及び第２の磁気センサの出力信号を加算して得た信号をそれぞれ示している。
【００３１】
本実施形態で用いているような環状の平面体形状の磁気媒体１０に着磁する場合、着磁パターンを磁気媒体に所定のピッチで均一に着磁することが非常に難しく、周内の１箇所にどうしても着磁が不連続のポイント(欠損)が形成されてしまう。これを例えば第１の磁気センサのみで検出すると、同図（Ａ）に示すように、５０の位置でＧＭＲ素子の再生出力信号に大きな変形が生じ、５１の位置で矩形波パルス信号に欠損が生じる。また、磁気媒体１０上にほこりや異物が付着している場合、外乱が生じた場合にも、このような矩形波パルス信号の欠損が生じる。これに対して、第１及び第２の磁気センサの出力信号を加算して信号を得れば、同図（Ｂ）に示すように、５２の位置でＧＭＲ素子の再生出力信号に多少の振幅減少が生じるのみであり、５３の位置でも矩形波パルス信号に欠陥は全く生じない。従って、第１及び第２の磁気センサの出力信号を互いに加算して得た信号、即ち加え合わせた信号を出力することによりその出力が平均化されて、パルス欠陥が生じないのである。
【００３２】
図６は本実施形態における磁気センサチップのラジアル位置（放射方向位置）に対する９０°位相信号特性を表す特性図であり、同図（Ａ）は第１の磁気センサ又は第２の磁気センサからの信号に基づくもの、同図（Ｂ）は第１及び第２の磁気センサの出力信号を加算して得た信号に基づくものをそれぞれ示している。ただし、磁気センサチップの放射方向位置とは磁気センサチップ１１が磁気媒体１０の放射方向におけるどの位置にあるかを示しており、磁気センサチップのＧＭＲ素子の先端部が磁気媒体の着磁部に１ｍｍ入った位置を基準位置（０位置：即ち、センサ最適ラジアル位置）としている。また、９０°位相信号とは、Ａ相及びＢ相信号間の位相差を表す信号であり、黒丸はその平均値（９０°であることが望ましい）、棒表示の上端は磁気媒体が１回転した際の最大値、棒表示の下端は磁気媒体が１回転した際の最小値をそれぞれ示している。
【００３３】
同図（Ａ）及び（Ｂ）を比較して分かるように、第１及び第２の磁気センサの出力信号を加算して得た信号に基づいて９０°位相信号を求めることにより、そのばらつきが低減してマージンが向上する。即ち、第１及び第２の磁気センサの出力信号を加算して出力信号を得ることによって、磁気媒体の着磁ピッチのばらつき、ＧＭＲ素子の設置ばらつき(内径やアジマス角)、偏心等から生じる検出ばらつきが吸収され、検出精度が向上することとなる。
【００３４】
図３に示すように、本実施形態において、第３の磁気センサは第１の磁気センサに対して磁気媒体の着磁ピッチ方向と垂直方向のこれとは異なった位置に配列されており、第４の磁気センサは第２の磁気センサに対して磁気媒体の着磁ピッチ方向と垂直方向のこれとは異なった位置に配列されている。これにより、第１の磁気センサと第３の磁気センサとを差動動作させることが可能となり、第２の磁気センサと第４の磁気センサとを差動動作させることが可能となる。このように、着磁ピッチ方向と垂直方向の互いに異なる位置に磁気センサをそれぞれ設けることによって、磁気センサチップのピッチング角（磁気媒体平面に対する磁気センサの縦軸の傾き）の検出及び調整が可能になると共に、ラジアル位置（磁気媒体に対する磁気センサチップの放射方向位置）に関するマージンが向上する。
【００３５】
図７は本実施形態において第１〜第４の磁気センサの出力に接続された切り替え回路の回路構成例を示すブロック図である。この回路では、磁気センサの出力信号をスイッチによって直接的に切り替え制御した後、矩形波信号に変換している。
【００３６】
第１〜第４の磁気センサの外部接続パッドＡ２、Ａ１、Ｂ２、Ｂ１、Ａ２′、Ａ１′、Ｂ２′及びＢ１′には、信号処理回路１３の一部として、図７に示すような切り替え回路が接続されている。即ち、外部接続パッドＡ２、Ｂ２、Ａ２′及びＢ２′はスイッチ７０、７２、７４及び７６を介して増幅及び比較回路７１、７３、７５及び７７の入力端子にそれぞれ接続されており、外部接続パッドＡ１、Ｂ１、Ａ１′及びＢ１′は直接的に増幅及び比較回路７１、７３、７５及び７７の入力端子にそれぞれ接続されている。これにより、スイッチ７０、７２、７４及び７６のオンオフのみで、第１及び第２の磁気センサの両方の出力を加算した信号及び第３及び第４の磁気センサの両方の出力を加算した信号を取出すか、又は第１の磁気センサのみ及び第３の磁気センサのみの出力信号を取出すかを選択的に切り替えることが可能となる。
【００３７】
図８は図７の切り替え回路における増幅及び比較回路の回路構成例を示す回路図である。
【００３８】
同図に示すように、増幅及び比較回路７１、７３、７５及び７７の各々は、演算増幅器を用いた一般的な増幅器と、その出力を閾値と比較する比較器とからなっており、磁気センサからの正弦波状の出力を増幅した後、矩形波出力に変換して出力する。
【００３９】
本実施形態のごとく、第１及び第２の磁気センサの出力信号を加算した信号と、第１の磁気センサの出力信号とを選択的に切り替えして得ることによって、ロータリーエンコーダで必要とする１周に１回生じるＺ相パルスか、又は通常のＡ相及びＢ相パルスが得られるので、Ｚ相パルス検出用の磁気媒体及び磁気センサを付加的に設ける必要がない。即ち、円形の磁気スケール(磁気媒体)では、１周内に１箇所の不連続ポイントが生じることが多いのでこれをそのまま検出するか、又は、意図的にこのような欠損信号が生じるように円形の磁気スケールを構成して検出することにより、Ｚ相パルスを得ることが行われるが、本実施形態では、単一の磁気スケール及び単一の磁気センサチップを設けるのみで、Ｚ相パルスの検出／非検出の切り替えを行うことができるのである。従って、複数の磁気スケール及び磁気センサチップを設ける必要がなくなり、検出部を簡素化することができ、磁気エンコーダの小型化及び低コスト化が可能となる。
【００４０】
図９は本実施形態の変更態様として、第１〜第４の磁気センサの出力に接続された切り替え回路に代わる回路の構成例を示すブロック図である。この回路では、磁気センサの出力信号を矩形波信号に変換した後、論理回路によって加算した信号と一方の磁気センサのみの出力信号とを得ている。
【００４１】
この図９に示す回路を、図７の切り替え回路に代えて用いることが可能である。図９の回路において、外部接続パッドＡ２、Ｂ２、Ａ２′及びＢ２′は増幅及び比較回路９０、９２、９４及び９６を介して論理和回路９８、１００、１０２及び１０４の一方の入力端子にそれぞれ接続されており、外部接続パッドＡ１、Ｂ１、Ａ１′及びＢ１′は増幅及び比較回路９１、９３、９５及び９７を介して論理和回路９８、１００、１０２及び１０４の他方の入力端子と論理和回路９９、１０１、１０３及び１０５の一方の入力端子とにそれぞれ接続されている。論理和回路９９、１０１、１０３及び１０５の他方の入力端子は接地されている。これにより、論理和回路９８及び１００からは第１及び第２の磁気センサの両方の出力信号を加算して得た信号が得られ、論理和回路９９及び１０１からは第１の磁気センサの出力信号のみが得られる。また、論理和回路９２及び９４からは第３及び第４の磁気センサの両方の出力信号を加算して得た信号が得られ、論理和回路１０３及び１０５からは第３の磁気センサの出力信号のみが得られる。なお、増幅及び比較回路９０〜９７の各々は、図８に示すように、演算増幅器を用いた一般的な増幅器と、その出力を閾値と比較する比較器とからなっており、磁気センサからの正弦波状の出力を増幅した後、矩形波出力に変換して出力する。
【００４２】
本変更態様のごとく、第１及び第２の磁気センサの出力信号を加算した信号と、第１の磁気センサの出力信号との両者を共に得ることによって、ロータリーエンコーダで必要とする１周に１回生じるＺ相パルスと、通常のＡ相及びＢ相パルスとが得られるので、Ｚ相パルス検出用の磁気媒体及び磁気センサを付加的に設ける必要がない。即ち、本変更態様では、単一の磁気スケール及び単一の磁気センサチップを設けるのみで、Ｚ相パルスとＡ相及びＢ相パルスの両方を検出することができるのである。従って、複数の磁気スケール及び磁気センサチップを設ける必要がなくなり、検出部を簡素化することができ、磁気エンコーダの小型化及び低コスト化が可能となる。
【００４３】
図には示していないが、第１及び第２の磁気センサのバイアス方向が互いに逆となるように供給電源の極性を切り替える、即ち電源端子ＶＣＣ１（ＶＣＣ２）と接地端子ＧＮＤ１（ＧＮＤ２）とを逆に接続する、電源切り替え回路を設けても良い。このような電源切り替え回路を設けることにより、同時再生信号を同相出力仕様とするか、１８０°位相出力仕様とするかの選択が可能となる。同時再生信号の同相出力仕様ではアライメントの点でマージンが大きいというメリットがあり、また、１８０°位相出力仕様では差動信号合成となるため、外来ノイズに対してロバスト性が得られる。また、システムの要求等で、同相出力仕様、１８０°位相出力仕様のどちらを優先するかを迫られた際に、電源切り替えで選択可能となる。
【００４４】
なお、前述した実施形態では、着磁ピッチ方向の互いに異なる２つの位置に磁気センサ(第１及び第２の磁気センサ、第３及び第４の磁気センサ)をそれぞれ設けているが、着磁ピッチ方向の互いに異なる３つ以上の位置に磁気センサをそれぞれ設けても良いことは明らかである。また、着磁ピッチ方向と垂直な方向の互いに異なる２つの位置に磁気センサ(第１及び第３の磁気センサ、第２及び第４の磁気センサ)をそれぞれ設けているが、着磁ピッチ方向と垂直な方向の互いに異なる３つ以上の位置に磁気センサをそれぞれ設けても良いことは明らかである。
【００４５】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態として、ロータリー磁気エンコーダにおける磁気センサ装置の基本的構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１の実施形態における磁気センサチップの磁気媒体対向面上に形成されたＧＭＲ素子及び配線パターンの一例を示す平面図である。
【図３】他の磁気センサチップについて、その先端部におけるＧＭＲ素子及び配線パターンを拡大して示す平面図である。
【図４】図３のＧＭＲ素子の接続形態を示す回路図である。
【図５】ＧＭＲ素子の再生出力信号及びこれを変換した矩形波パルス信号を表す波形図である。
【図６】図１の実施形態における磁気センサチップのラジアル位置に対する９０°位相信号特性を表す特性図である。
【図７】図１の実施形態において第１〜第４の磁気センサの出力に接続された切り替え回路の回路構成例を示すブロック図である。
【図８】図７の切り替え回路における増幅及び比較回路の回路構成例を示す回路図である。
【図９】図１の実施形態の変更態様として、第１〜第４の磁気センサの出力に接続された切り替え回路に代わる回路構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  磁気媒体
１１  磁気センサチップ
１１ａ  磁気媒体対向面
１２  支持部
１３  信号処理回路
１４  矢印
７０、７２、７４、７６  スイッチ
７１、７３、７５、７７、９０〜９７  増幅及び比較回路
９８〜１０５  論理和回路
Ａ１＋、Ｂ１＋、Ａ１−、Ｂ１−、Ａ２＋、Ｂ２＋、Ａ２−、Ｂ２−、Ａ１−′、Ｂ１−′、Ａ１＋′、Ｂ１＋′、Ａ２−′、Ｂ２−′、Ａ２＋′、Ｂ２＋′  ＧＭＲ素子
ＶＣＣ１、Ａ１、Ｂ１、ＧＮＤ１、Ａ２、Ｂ２、ＶＣＣ１、ＧＮＤ２、Ａ１′、Ｂ１′、ＶＣＣ２、Ａ２′、Ｂ２′  接続パッド
【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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