本發(fā)明涉及使用磁尺及磁感應(yīng)元件的磁力式位置檢測(cè)裝置及磁力式位置檢測(cè)方法，尤其涉及能以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)進(jìn)行高精度且高速響應(yīng)的磁力式位置檢測(cè)裝置及磁力式位置檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

在以往的磁力式位置檢測(cè)裝置(例如參照國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枺簆ct/jp2013/061871號(hào))中，設(shè)置有由多個(gè)寬度2λ的磁極對(duì)形成的磁尺，該寬度2λ的磁極對(duì)由磁性性質(zhì)不同的寬度λ的第一磁性部和寬度λ的第二磁性部構(gòu)成。這些磁極對(duì)以磁極對(duì)寬度2λ的周期等間隔地排列成一列。

此外，還與該磁尺隔開(kāi)預(yù)先確定的空隙相對(duì)配置有磁感應(yīng)裝置。磁感應(yīng)裝置在維持該空隙的同時(shí)，在由磁尺形成的磁場(chǎng)中沿著磁尺的排列方向相對(duì)移動(dòng)，利用磁感應(yīng)元件來(lái)測(cè)定相對(duì)移動(dòng)時(shí)的磁場(chǎng)的變化。

磁感應(yīng)裝置具備第一磁感應(yīng)元件組以作為磁感應(yīng)元件，該第一磁感應(yīng)元件組由n個(gè)(n是2以上的自然數(shù))第一磁感應(yīng)元件構(gòu)成，以磁感應(yīng)元件間隔p等間隔排列，使得λ＝np。第一磁感應(yīng)元件分別并行地輸出相對(duì)移動(dòng)時(shí)的磁場(chǎng)變化的測(cè)定結(jié)果。

位置計(jì)算電路通過(guò)分析磁感應(yīng)裝置的輸出值，來(lái)計(jì)算磁感應(yīng)裝置與磁尺之間的相對(duì)位置。位置計(jì)算電路通過(guò)分析從n個(gè)第一磁感應(yīng)元件并行輸出的輸出值，從而以λ/n的位置檢測(cè)分辨率計(jì)算磁感應(yīng)裝置與磁尺之間的相對(duì)位置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題

在上述現(xiàn)有的磁力式位置檢測(cè)裝置中，只要將檢測(cè)到的磁極對(duì)的位置信息存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中，就能將所存儲(chǔ)的位置信息用于絕對(duì)位置的檢測(cè)。然而，在存儲(chǔ)器為易失性存儲(chǔ)器的情況下，當(dāng)磁力式位置檢測(cè)裝置的電源變?yōu)殛P(guān)閉時(shí)，存儲(chǔ)器中的位置信息會(huì)消失。其結(jié)果是，存在磁力式位置檢測(cè)裝置的電源接通時(shí)無(wú)法檢測(cè)絕對(duì)位置的問(wèn)題。

此外，即使在存儲(chǔ)器為非易失性存儲(chǔ)器的情況下，若在磁力式位置檢測(cè)裝置的電源變?yōu)殛P(guān)閉后，磁感應(yīng)元件與磁尺的位置發(fā)生了移動(dòng)，則存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的磁極對(duì)的位置信息與實(shí)際位置之間會(huì)產(chǎn)生偏差，因此也存在磁力式位置檢測(cè)裝置的電源接通時(shí)無(wú)法檢測(cè)準(zhǔn)確的絕對(duì)位置的問(wèn)題。

本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而完成的，其目的在于獲得一種能以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)高精度且高速地檢測(cè)絕對(duì)位置的磁力式位置檢測(cè)裝置及磁力式位置檢測(cè)方法。

解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案

本發(fā)明的磁力式位置檢測(cè)裝置包括：磁尺，該磁尺由第一磁尺和第二磁尺構(gòu)成，該第一磁尺由均等長(zhǎng)度λ1的磁極n和磁極s在移動(dòng)方向上交替排列而成，該第二磁尺與所述第一磁尺并排設(shè)置，由均等長(zhǎng)度λ2的磁極n和磁極s在移動(dòng)方向上交替排列而成；磁感應(yīng)裝置，該磁感應(yīng)裝置與所述第一磁尺及所述第二磁尺隔開(kāi)空隙相對(duì)配置，在維持所述空隙的同時(shí)，在由所述第一磁尺及所述第二磁尺形成的磁場(chǎng)中沿所述移動(dòng)方向相對(duì)移動(dòng)，利用磁感應(yīng)元件來(lái)測(cè)定所述相對(duì)移動(dòng)時(shí)的所述磁場(chǎng)的變化；以及位置計(jì)算裝置，該位置計(jì)算裝置使所述磁感應(yīng)元件的信號(hào)圖案、和所述磁尺與所述磁感應(yīng)元件之間的絕對(duì)位置信息相對(duì)應(yīng)并進(jìn)行預(yù)先存儲(chǔ)，并根據(jù)從所述磁感應(yīng)裝置輸出的所述磁感應(yīng)元件的輸出值來(lái)計(jì)算所述磁尺與所述磁感應(yīng)元件之間的絕對(duì)位置，所述第一磁尺所包含的所述磁極n的個(gè)數(shù)與所述磁極s的個(gè)數(shù)合計(jì)后的磁極數(shù)為k個(gè)，第二磁尺所包含的所述磁極n的個(gè)數(shù)與所述磁極s的個(gè)數(shù)合計(jì)后的磁極數(shù)為k+2個(gè)，它們的磁極數(shù)差為2個(gè)，所述磁感應(yīng)裝置包括：第一磁感應(yīng)元件組，該第一磁感應(yīng)元件組由用于對(duì)所述第一磁尺所形成的磁場(chǎng)的變化進(jìn)行檢測(cè)的一個(gè)以上的磁感應(yīng)元件構(gòu)成；以及第二磁感應(yīng)元件組，該第二磁感應(yīng)元件組由用于對(duì)所述第二磁尺所形成的磁場(chǎng)的變化進(jìn)行檢測(cè)的一個(gè)以上的磁感應(yīng)元件構(gòu)成，所述磁感應(yīng)裝置分別根據(jù)構(gòu)成所述第一磁感應(yīng)元件組以及所述第二磁感應(yīng)元件組的所述磁感應(yīng)元件來(lái)并行輸出所述相對(duì)移動(dòng)時(shí)的所述磁場(chǎng)的變化的測(cè)定結(jié)果，所述第一磁感應(yīng)元件組的磁感應(yīng)元件的個(gè)數(shù)n與所述第二磁感應(yīng)元件組的磁感應(yīng)元件的個(gè)數(shù)m的比值等于所述第一磁尺的磁極數(shù)k的倒數(shù)與所述第二磁尺的磁極數(shù)k+2的倒數(shù)的比值，以如下方式排列所述磁感應(yīng)元件：將所述第一磁感應(yīng)元件組的所述磁感應(yīng)元件的排列間隔設(shè)定為p1，使得從所述第一磁感應(yīng)元件組的各磁感應(yīng)元件輸出的信號(hào)的輸出波形依次錯(cuò)開(kāi)利用所述磁感應(yīng)元件的個(gè)數(shù)n將所述第一磁尺的一個(gè)磁極的長(zhǎng)度λ1等分后的相位p1＝λ1/n，并將所述第二磁尺的所述磁感應(yīng)元件的排列間隔設(shè)定為p2，使得從所述第二磁感應(yīng)元件組的各磁感應(yīng)元件輸出的信號(hào)的輸出波形依次錯(cuò)開(kāi)利用所述磁感應(yīng)元件的個(gè)數(shù)m將所述第二磁尺的一個(gè)磁極的長(zhǎng)度λ2等分后的相位p2＝λ2/m，或者在所述第一磁感應(yīng)元件組的磁感應(yīng)元件的個(gè)數(shù)n以及所述第二磁感應(yīng)元件組的磁感應(yīng)元件的個(gè)數(shù)m中的其中一個(gè)個(gè)數(shù)為偶數(shù)，另一個(gè)個(gè)數(shù)為奇數(shù)時(shí)，將偶數(shù)的磁感應(yīng)元件的個(gè)數(shù)設(shè)為1/2倍。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)設(shè)置兩個(gè)磁尺和多個(gè)磁感應(yīng)元件，從而能以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)獲得能高精度且高速地檢測(cè)絕對(duì)位置的磁力式位置檢測(cè)裝置以及磁力式位置檢測(cè)方法。

附圖說(shuō)明

圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的磁尺與磁感應(yīng)元件的配置的圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施方式1的位置計(jì)算裝置的結(jié)構(gòu)的示例圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施方式1中的磁感應(yīng)裝置相對(duì)于磁尺進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)時(shí)的磁感應(yīng)裝置及脈沖生成部的輸出波形圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施方式1中的、磁感應(yīng)裝置相對(duì)于磁尺進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)時(shí)的、脈沖生成部及hi/lo判定部的輸出以及磁尺的位置的示例圖。

圖5是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的磁尺與磁感應(yīng)元件的配置的圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施方式2中的、磁感應(yīng)裝置相對(duì)于磁尺進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)時(shí)的、hi/lo判定部的輸出以及磁尺的位置的示例圖。

圖7是表示本發(fā)明實(shí)施方式3的磁尺與磁感應(yīng)元件的配置的圖。

圖8是本發(fā)明實(shí)施方式4的位置計(jì)算裝置的結(jié)構(gòu)的示例圖。

圖9是本發(fā)明實(shí)施方式4中的、磁感應(yīng)裝置相對(duì)于磁尺進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)時(shí)的、hi/lo判定部以及位置計(jì)數(shù)部的輸出、以及磁尺的位置的示例圖。

圖10是表示本發(fā)明實(shí)施方式5的磁尺與一并形成在半導(dǎo)體芯片上的磁感應(yīng)元件的配置的圖。

具體實(shí)施方式

下面，使用附圖對(duì)本發(fā)明中的磁力式位置檢測(cè)裝置以及磁力式位置檢測(cè)方法的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，在各附圖中對(duì)于相同、或相當(dāng)?shù)牟糠?，附加相同?biāo)號(hào)并進(jìn)行說(shuō)明。

實(shí)施方式1.

本發(fā)明實(shí)施方式1所涉及的磁力式位置檢測(cè)裝置是如下裝置，其包括：磁極數(shù)差為2極的兩個(gè)磁尺；利用磁感應(yīng)元件對(duì)由上述磁尺所形成的磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)的磁感應(yīng)裝置；以及根據(jù)磁感應(yīng)元件的輸出值來(lái)計(jì)算磁感應(yīng)元件與磁尺之間的絕對(duì)位置的位置計(jì)算裝置，該磁力式位置檢測(cè)裝置能以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)高精度且高速地檢測(cè)絕對(duì)位置。

圖1是示出本發(fā)明實(shí)施方式1中的磁力式位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的圖。本實(shí)施方式1中的磁力式位置檢測(cè)裝置由磁尺1、磁感應(yīng)裝置2以及位置計(jì)算裝置3(省略圖示，參照?qǐng)D2)來(lái)構(gòu)成。

磁尺1由第一磁尺1a以及第二磁尺1b構(gòu)成。第一磁尺1a和第二磁尺1b隔開(kāi)空隙w1來(lái)并排配置?？障秝1預(yù)先設(shè)定為所希望的寬度。另外，該空隙w1的寬度也可以不固定，可根據(jù)位置來(lái)變化。

此外，如圖1所示，第一磁尺1a由n極的磁極12a和s極的磁極11a構(gòu)成。n極的磁極12a和s極的磁極11a具有均等的長(zhǎng)度λ1(＝l/k)。n極的磁極12a與s極的磁極11a交替排列。

第二磁尺1b由n極的磁極12b和s極的磁極11b構(gòu)成。n極的磁極12b和s極的磁極11b具有均等的長(zhǎng)度λ2(＝l/(k+2))。n極的磁極12b與s極的磁極11b交替排列。

以下，將相鄰的一個(gè)n極的磁極與一個(gè)s極的磁極統(tǒng)稱(chēng)為“磁極對(duì)”。

第一磁尺1a的磁極11a、12a的長(zhǎng)度λ1比第二磁尺1b的磁極11b、12b的長(zhǎng)度λ2長(zhǎng)。

因此，若在磁尺1的進(jìn)行位置檢測(cè)的長(zhǎng)度l上進(jìn)行比較，則第一磁尺1a的磁極數(shù)與第二磁尺1b的磁極數(shù)不同。這里，第一磁尺1a的磁極數(shù)是將n極的磁極12a的個(gè)數(shù)與s極的磁極11a的個(gè)數(shù)合計(jì)后的個(gè)數(shù)。此外，同樣地，第二磁尺1b的磁極數(shù)是將n極的磁極12a的個(gè)數(shù)與s極的磁極11a的個(gè)數(shù)合計(jì)后的個(gè)數(shù)。

圖1的示例中，第一磁尺1a的磁極數(shù)為8個(gè)，第二磁尺1b的磁極數(shù)為6個(gè)，因此磁極數(shù)的差為2個(gè)。

本實(shí)施方式中，由此，形成第一磁尺1a和第二磁尺1b，使得磁極數(shù)的差為2個(gè)。

如圖1所示，若在第一磁尺1a的長(zhǎng)度l上將第一磁尺1a的磁極數(shù)設(shè)為k個(gè)，則一個(gè)磁極11a、12a的長(zhǎng)度λ1為λ1＝l/k。此時(shí)，在第二磁尺1b的長(zhǎng)度l上，第二磁尺1b的磁極數(shù)為(k+2)個(gè)，因此一個(gè)磁極11b、12b的長(zhǎng)度λ2為λ2＝l/(k+2)。

另外，圖1中，將第一磁尺1a的進(jìn)行位置檢測(cè)的長(zhǎng)度l1與第二磁尺1b的進(jìn)行位置檢測(cè)的長(zhǎng)度l2設(shè)為彼此相等的長(zhǎng)度l，但并不限于此，l1和l2也可以是互不相同的長(zhǎng)度。此外，圖1中，第一磁尺1a的磁極11a、12a的形狀與第二磁尺1b的磁極11b、12b的形狀為長(zhǎng)方形，但并不限于此，只要各個(gè)n極與s極以均等的長(zhǎng)度交替排列，則可以是任意的形狀。例如，也可以是平行四邊形。此外，圖1中，第一磁尺1a的磁極數(shù)為6個(gè)，第二磁尺1b的磁極數(shù)為8個(gè)，但并不限于此，只要將兩個(gè)磁尺的磁極數(shù)的差維持在2個(gè)即可。在以下說(shuō)明中，將第一磁尺1a的磁極數(shù)以及第二磁尺1b的磁極數(shù)分別記為k、k+2。

磁感應(yīng)裝置2由第一磁感應(yīng)元件組2a以及第二磁感應(yīng)元件組2b構(gòu)成。第一磁感應(yīng)元件組2a由n個(gè)磁感應(yīng)元件21a～21d構(gòu)成，第二磁感應(yīng)元件組2b由m個(gè)磁感應(yīng)元件21e～21g構(gòu)成。磁感應(yīng)裝置2與磁尺1隔開(kāi)空隙w2相對(duì)配置。磁感應(yīng)裝置2可以在水平方向上與磁尺1隔開(kāi)空隙w2，也可以在垂直方向上與磁尺1隔開(kāi)空隙w2。磁感應(yīng)裝置2在維持該空隙w2的同時(shí)，在由磁尺1形成的磁場(chǎng)中沿著磁尺1的排列方向相對(duì)移動(dòng)。并且，利用n個(gè)磁感應(yīng)元件21a～21d以及m個(gè)磁感應(yīng)元件21e～21g對(duì)該相對(duì)移動(dòng)時(shí)的磁場(chǎng)變化進(jìn)行檢測(cè)。另外，磁尺1所形成的磁場(chǎng)是磁尺1的磁極對(duì)、即n極和s極的磁性的強(qiáng)度和方向以磁極對(duì)的周期進(jìn)行變化的磁場(chǎng)。即，第一磁尺1a所形成的磁場(chǎng)以2×λ1的周期變化，第二磁尺1b所形成的磁場(chǎng)以2×λ2的周期變化。

另外，各磁感應(yīng)元件21a～21g與磁尺1之間的各個(gè)空隙w2不一定要相同，也可以按照各磁感應(yīng)元件21a～21g而不同。其中，只要各個(gè)磁感應(yīng)元件21a～21g在相對(duì)于磁尺1進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)時(shí)，維持各空隙w2即可。作為構(gòu)成上述磁感應(yīng)裝置2的磁感應(yīng)元件21a～21g，使用霍爾元件、各向異性磁阻元件(amr：an-isotropicmagnetoresistivedevice)、巨磁阻元件(gmr：giantmagnetoresistivedevice)、隧道磁阻元件(tmr：tunnelmagnetoresistancedevice)等。另外，圖1中，示出了第一磁感應(yīng)元件組2a由4個(gè)磁感應(yīng)元件構(gòu)成、第二磁感應(yīng)元件組2b由3個(gè)磁感應(yīng)元件構(gòu)成的例子。然而，磁感應(yīng)元件的個(gè)數(shù)并不限于此，在以下說(shuō)明中記為n、m。

第一磁感應(yīng)元件組2a的n個(gè)磁感應(yīng)元件21a～21d對(duì)第一磁尺1a所形成的磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)。第二磁感應(yīng)元件組2b的m個(gè)磁感應(yīng)元件21e～21g對(duì)第二磁尺1b所形成的磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)。

第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21a～21d的個(gè)數(shù)n與第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21e～21g的個(gè)數(shù)m的比值設(shè)定成第一磁尺1a的磁極數(shù)k的倒數(shù)與第二磁尺1b的磁極數(shù)(k+2)的倒數(shù)的比值(n：m＝(1/k)：(1/(k+2)))。因此，第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)n與第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)m分別由下式(1)、(2)表示。

n＝k/2+1(1)

m＝k/2(2)

另外，可以對(duì)第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)n、第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)m中的任一方的磁感應(yīng)元件數(shù)進(jìn)行削減。由式(1)和式(2)明確可知，n或m中的某一個(gè)為偶數(shù)，另一個(gè)為奇數(shù)。在削減偶數(shù)的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)的情況下，將磁感應(yīng)元件數(shù)設(shè)為1/2倍，另一方面，在削減奇數(shù)的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)的情況下，將磁感應(yīng)元件數(shù)加1然后設(shè)為1/2倍即可。

例如，在使用式(1)計(jì)算出的第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件的個(gè)數(shù)n設(shè)為偶數(shù)、且使用式(2)計(jì)算出的第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件的個(gè)數(shù)m設(shè)為奇數(shù)的情況下，若削減第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件的個(gè)數(shù)n，則n、m分別如下式(3)和式(4)。

n＝(k/2+1)×(1/2)

＝k/4+1/2(3)

m＝k/2(4)

或者，在第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件的個(gè)數(shù)n設(shè)為偶數(shù)、且第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件的個(gè)數(shù)m設(shè)為奇數(shù)的情況下，若削減第一磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件的個(gè)數(shù)m，則n、m分別如下式(5)和式(6)。

n＝k/2+1(5)

m＝(k/2+1)×(1/2)

＝k/4+1/2(6)

另一方面，在使用式(1)計(jì)算出的第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)n設(shè)為奇數(shù)、且使用式(2)計(jì)算出的第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)m設(shè)為偶數(shù)的情況下，若削減第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件的個(gè)數(shù)n，則n、m分別如下式(7)和式(8)。

n＝(k/2+1+1)×(1/2)

＝(k/2+2)×(1/2)

＝k/4+1(7)

m＝k/2(8)

此外，若削減第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件數(shù)m，則n、m分別如下式(9)和式(10)。

n＝k/2+1(9)

m＝(k/2)×(1/2)

＝k/4(10)

在利用式(1)計(jì)算出的第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件的個(gè)數(shù)n、利用式(2)計(jì)算出的第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件的個(gè)數(shù)m下，將第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的配置間隔設(shè)為p1，將第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的配置間隔設(shè)為p2。這里，配置間隔p1、p2如圖1的p所示，是從一個(gè)磁感應(yīng)元件21的移動(dòng)方向上的一端到相鄰的磁感應(yīng)元件21的相同側(cè)的一端為止的長(zhǎng)度。

第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21a～21d的配置間隔p1均等。如圖1所示，配置n個(gè)磁感應(yīng)元件21a～21d，使其限制在一個(gè)磁極11a或12a的長(zhǎng)度λ1(＝l/k)的范圍內(nèi)。具體而言，上述n個(gè)磁感應(yīng)元件21a～21d的配置間隔p1的總長(zhǎng)度(p1×n)與第一磁尺1a的一個(gè)磁極11a、12a的長(zhǎng)度(l/k)相同。

同樣地，第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21e～21g的配置間隔p2均等。如圖1所示，配置m個(gè)磁感應(yīng)元件21e～21g，使其限制在一個(gè)磁極11b或12b的長(zhǎng)度λ2(＝l/(k+2))的范圍內(nèi)。具體而言，上述m個(gè)磁感應(yīng)元件21e～21g的配置間隔p2的總長(zhǎng)度(p2×m)與第二磁尺1b的一個(gè)磁極11b、12b的長(zhǎng)度(l/(k+2))相同。

因此，在將第一磁尺1a的進(jìn)行位置檢測(cè)的長(zhǎng)度設(shè)為l1、將第二磁尺1b的進(jìn)行位置檢測(cè)的長(zhǎng)度設(shè)為l2時(shí)，第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p1以及第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p2分別如下式(11)和式(12)。

p1＝l1/n/k(11)

p2＝l2/m/(k+2)(12)

圖1中，由于第一磁尺1a的進(jìn)行位置檢測(cè)的長(zhǎng)度l1與第二磁尺1b的進(jìn)行位置檢測(cè)的長(zhǎng)度l2為相同的l，因此第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p1以及第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p2也為相同的長(zhǎng)度p。另外，磁感應(yīng)元件21a～21g無(wú)需呈直線狀地配置成與磁尺1a、2a的相對(duì)移動(dòng)方向平行，只要是能在維持各個(gè)磁感應(yīng)元件21a～21d的配置間隔p的同時(shí)檢測(cè)磁尺1所形成的磁場(chǎng)這樣的配置即可。

另外，在利用式(3)計(jì)算出n值、利用式(4)計(jì)算出m值、或者利用式(9)計(jì)算出n值、利用式(10)計(jì)算出m值的情況下，配置間隔p可以是利用式(11)計(jì)算出的p1、利用式(12)計(jì)算出的p2。另一方面，利用式(5)計(jì)算出n值、利用式(6)計(jì)算出m值情況下的、第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p1、第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p2分別如下式(13)、式(14)。

p1＝l1/n/k(13)

p2＝l2/(m－1/2)/(k+2)(14)

然而，第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p2也可以不僅由利用式(14)計(jì)算出的p2構(gòu)成。即，也可以?xún)H將一個(gè)磁感應(yīng)元件的配置間隔設(shè)為下式(15)所表示的p2’，將其他磁感應(yīng)裝置的配置間隔設(shè)為利用式(14)計(jì)算出的p2。

p2’＝l2/(2×m－1)/(k+2)(15)

此外，利用式(7)計(jì)算出n值、利用式(8)計(jì)算出m值情況下的、第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p1、第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p2分別如下式(16)、式(17)。

p1＝l1/(n－1/2)/k(16)

p2＝l2/m/(k+2)(17)

然而，第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p1也可以不僅由利用式(16)計(jì)算出的p1構(gòu)成。即，也可以?xún)H將第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21a～21d中的一個(gè)磁感應(yīng)元件的配置間隔設(shè)為下式(18)所表示的p1’，將其他磁感應(yīng)裝置的配置間隔設(shè)為利用式(16)計(jì)算出的p1。

p1’＝l1/(2×n－1)/k(18)

圖2是示出本發(fā)明實(shí)施方式1中的位置計(jì)算裝置3的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的圖。位置計(jì)算裝置3通過(guò)分析磁感應(yīng)裝置2的輸出值來(lái)計(jì)算磁感應(yīng)裝置2與磁尺1之間的相對(duì)位置。如圖2所示，位置計(jì)算裝置3包括脈沖生成部31、hi/lo判定部32、位置運(yùn)算部33、位置轉(zhuǎn)換表部34以及輸出部35。

脈沖生成部31與磁感應(yīng)裝置2相連。脈沖生成部31將后述的圖3(a)所示的磁感應(yīng)裝置2的磁感應(yīng)元件21a～21g的輸出轉(zhuǎn)換為后述的圖3(b)所示的脈沖輸出31a～31g。

hi/lo判定部32與脈沖生成部31相連。hi/lo判定部32對(duì)脈沖生成部31所輸出的脈沖輸出31a～31g進(jìn)行hi/lo判定并二值化，以作為hi/lo輸出32a～32g進(jìn)行輸出。另外，hi/lo輸出32a～32g為hi信號(hào)或lo信號(hào)。

位置運(yùn)算部33利用來(lái)自hi/lo判定部32的hi/lo輸出32a～32g，并參照后述的圖4(b)所示的表格數(shù)據(jù)，來(lái)計(jì)算磁尺1的絕對(duì)位置。

位置轉(zhuǎn)換表部34(存儲(chǔ)部)與位置運(yùn)算部33相連，并預(yù)先存儲(chǔ)有該表格數(shù)據(jù)。

輸出部35與位置運(yùn)算部33相連，輸出由位置運(yùn)算部33計(jì)算出的磁尺1的位置信息。

對(duì)上述各部31～35的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。

脈沖生成部31中輸入有來(lái)自磁感應(yīng)裝置2的磁感應(yīng)元件21a～21g的輸出信號(hào)。來(lái)自磁感應(yīng)元件21a～21g的輸出信號(hào)是后述的圖3(a)所示那樣的接近正弦波的信號(hào)。來(lái)自磁感應(yīng)元件21a～21g的輸出信號(hào)在磁尺1的n極與s極的交替部分處為0，在交替部分，從正切換為負(fù)，或從負(fù)切換為正。脈沖生成部31將來(lái)自磁感應(yīng)元件21a～21g的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為圖3(b)所示那樣的脈沖輸出(矩形波)31a～31g。該脈沖輸出是在磁尺1的n極與s極的交替部分處反轉(zhuǎn)的脈沖波。

hi/lo判定部32中，對(duì)從脈沖生成部31輸出的脈沖輸出31a～31g進(jìn)行hi/lo判定，并輸出hi/lo輸出32a～32g(hi信號(hào)或lo信號(hào))。

位置運(yùn)算部33中，利用來(lái)自hi/lo判定部32的hi/lo輸出32a～32g(hi信號(hào)或lo信號(hào))，讀取存儲(chǔ)在位置轉(zhuǎn)換表部34中的表格數(shù)據(jù)，從而對(duì)絕對(duì)位置信息進(jìn)行運(yùn)算。

位置轉(zhuǎn)換表部34如圖4(b)所示，對(duì)從hi/lo判定部32輸出的hi/lo輸出32a～32g的信號(hào)圖案、以及磁尺1與磁感應(yīng)裝置2之間的絕對(duì)位置信息(1～24)進(jìn)行數(shù)據(jù)表格化，并進(jìn)行預(yù)先存儲(chǔ)。

輸出部35是對(duì)從位置運(yùn)算部33輸出的磁尺1與磁感應(yīng)裝置2的絕對(duì)位置信息進(jìn)行輸出的發(fā)送接口。

圖3是本發(fā)明實(shí)施方式1中的磁感應(yīng)裝置2相對(duì)于磁尺1進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)時(shí)的磁感應(yīng)裝置2及脈沖生成部31的輸出波形圖。

圖3(a)示出了磁感應(yīng)裝置2進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)時(shí)的、圖2的s點(diǎn)處的磁感應(yīng)元件21a～21g的輸出波形。磁感應(yīng)裝置2從各磁感應(yīng)元件21a～21g并行輸出相對(duì)移動(dòng)時(shí)的磁場(chǎng)變化。

圖3(b)示出了磁感應(yīng)裝置2進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)時(shí)的、圖2的t點(diǎn)處的脈沖生成部31的輸出波形。

如圖3(a)所示，磁感應(yīng)元件21a～21g的輸出波形也取決于所使用的磁感應(yīng)裝置2以及磁尺1的特性，但通常為大致正弦波狀的波形。此時(shí)的第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21a～21d的輸出波形與第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21e～21g的輸出波形相比，它們的波形周期不同。這是因?yàn)?，磁?a的磁極對(duì)(11a和12a)的長(zhǎng)度2×λ1與磁尺1b的磁極對(duì)(11b和12b)的長(zhǎng)度2×λ2的差為周期之差。

第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21a～21d的各輸出波形是相位依次錯(cuò)開(kāi)第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p1后的波形。

同樣地，第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21e～21g的各輸出波形是相位依次錯(cuò)開(kāi)第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p2后的波形。

另外，圖3中，磁感應(yīng)元件21a～21g的輸出波形的周期相對(duì)于磁極對(duì)設(shè)為1個(gè)周期，但并不限于此。在各向異性磁阻元件中，相對(duì)于一個(gè)磁極可以是1個(gè)周期的輸出波形，相對(duì)于霍爾元件、巨磁阻元件、隧道磁阻元件的一個(gè)磁極對(duì)也可以是1個(gè)周期的輸出波形。圖1中，對(duì)磁尺1的一個(gè)磁極配置了磁感應(yīng)裝置2的磁感應(yīng)元件21a～21g，但并不限于此。例如，可以在磁尺1的n極配置磁感應(yīng)元件，在s極配置磁感應(yīng)元件，將這兩個(gè)磁感應(yīng)元件配置成一個(gè)磁極長(zhǎng)度的距離來(lái)形成橋式結(jié)構(gòu)，從而得到圖3(a)那樣的磁感應(yīng)元件21a～21g的輸出波形。

圖3(b)的脈沖生成部31的脈沖輸出31a～31g的輸出波形為占空比大致為50％的脈沖狀的波形。

與磁感應(yīng)元件21a～21g的輸出波形同樣地，脈沖生成部31的脈沖輸出31a～31d的輸出波形與脈沖生成部31的脈沖輸出31e～31g的輸出波形的周期不同。這是因?yàn)榇懦?a的磁極對(duì)的長(zhǎng)度與磁尺1b的磁極對(duì)的長(zhǎng)度的差為周期之差。

脈沖生成部31的脈沖輸出31a～31d的各輸出波形是相位依次錯(cuò)開(kāi)第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p1后的波形。

同樣地，脈沖生成部31的脈沖輸出31e～31g的各輸出波形是相位依次錯(cuò)開(kāi)第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p2后的波形。

圖4(a)示出了本發(fā)明實(shí)施方式1中的、磁尺1與磁感應(yīng)裝置2的配置、以及磁感應(yīng)裝置2相對(duì)于磁尺1進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)時(shí)的、脈沖生成部31的輸出信號(hào)的一個(gè)示例。

圖4(b)示出了位置轉(zhuǎn)換表部34所存儲(chǔ)的表格數(shù)據(jù)的一個(gè)示例。

圖4(a)是將磁尺1與磁感應(yīng)裝置2的配置、以及磁感應(yīng)裝置2相對(duì)于磁尺1進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)時(shí)從脈沖生成部31輸出的脈沖輸出31a～31g制作成時(shí)序圖后得到的圖。這里，圖4(a)的橫軸的磁尺位置示出了磁感應(yīng)裝置2相對(duì)于磁尺1的絕對(duì)位置。

圖4(b)示出了磁感應(yīng)裝置2相對(duì)于磁尺1進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)時(shí)的、使來(lái)自hi/lo判定部32的hi/lo輸出(hi信號(hào)或lo信號(hào))的信號(hào)圖案與磁尺位置相對(duì)應(yīng)并進(jìn)行存儲(chǔ)的表格數(shù)據(jù)的一個(gè)示例。當(dāng)磁感應(yīng)裝置2相對(duì)于磁尺1進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)時(shí)，hi/lo判定部32對(duì)從脈沖生成部31輸出的脈沖輸出31a～31g的信號(hào)電平為hi還是lo進(jìn)行判定(hi/lo判定)，并輸出hi信號(hào)或lo信號(hào)，以作為判定結(jié)果。

圖4(b)所示的表格數(shù)據(jù)中，第一行示出了磁感應(yīng)裝置2相對(duì)于磁尺1進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)時(shí)的由位置計(jì)算裝置3計(jì)算出的絕對(duì)位置信息(1～24)。圖4(b)的第2行～第8行按照磁尺1的各個(gè)絕對(duì)位置信息(1～24)示出了hi/lo判定部32的hi/lo輸出32a～32g的hi或lo的信號(hào)圖案。

由圖4(a)和圖4(b)可知，hi/lo判定部32的hi/lo輸出32a～32g中，hi/lo輸出32a～32d以和磁尺1a的磁極對(duì)相同的周期進(jìn)行變化，hi/lo輸出32e～32g以和磁尺1b的磁極對(duì)相同的周期進(jìn)行變化。此外，可知hi/lo輸出32a～32g在每個(gè)磁尺位置下的hi或lo的圖案均不同。

因此，本實(shí)施方式中，位置運(yùn)算部33預(yù)先生成圖4(b)所示的表格數(shù)據(jù)，并預(yù)先存儲(chǔ)到位置轉(zhuǎn)換表部34(存儲(chǔ)部)中。位置運(yùn)算部33輸入hi/lo判定部32的hi/lo輸出32a～32g，并從該表格數(shù)據(jù)中讀取與hi/lo輸出32a～32g相對(duì)應(yīng)的磁尺1的絕對(duì)位置，從而獲取磁尺1的絕對(duì)位置。

例如，位置運(yùn)算部33在來(lái)自hi/lo判定部32的hi/lo輸出32a～32g均為hi的情況下，判斷為第一磁感應(yīng)元件組2a的最靠端部的磁感應(yīng)元件21a以及第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21e位于磁尺1的“13”的位置。

此外，在來(lái)自hi/lo判定部32的hi/lo輸出32a～32e為hi且3hi/lo輸出32f和32g為lo的情況下，判斷為磁感應(yīng)裝置2的磁感應(yīng)元件21a及21e位于磁尺1的“21”的位置。

由此，圖2所示的輸出部35對(duì)從位置運(yùn)算部33輸出的磁尺1的位置信息進(jìn)行輸出。

由此，能根據(jù)基于磁感應(yīng)裝置2的磁感應(yīng)元件21a～21g的輸出信號(hào)求得的hi或lo的信號(hào)圖案來(lái)檢測(cè)磁尺1與磁感應(yīng)裝置2的絕對(duì)位置信息。該hi或lo的其中一個(gè)信號(hào)圖案相當(dāng)于磁尺1與磁感應(yīng)裝置2的絕對(duì)位置的分辨率，信號(hào)圖案的切換取決于磁感應(yīng)裝置2的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p1、p2。由此，若將第一磁尺1a與第一磁感應(yīng)元件組2a的絕對(duì)位置的分辨率設(shè)為δ1，將第二磁尺1b與第一磁感應(yīng)元件組2b的絕對(duì)位置的分辨率設(shè)為δ2，則δ1和δ2分別如下式(19)、(20)。

δ1＝l1/n/k(19)

δ2＝l2/m/(k+2)(20)

用于計(jì)算分辨率δ1的n值與用于計(jì)算分辨率δ2的m值分別由利用式(1)計(jì)算出的n值和利用式(2)計(jì)算出的m值決定，并非由刪減了n值和m值后的式(3)～式(18)的值決定。另外，圖1中，由于第一磁尺1a與第二磁尺1b的絕對(duì)位置檢測(cè)范圍即長(zhǎng)度為相同的l，因此第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的配置間隔同樣為δ1，第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件間隔也同樣為δ2。

如上所述，本實(shí)施方式1中，包括兩個(gè)磁尺1a、1b，并使磁感應(yīng)裝置2與各磁尺1a、1b隔開(kāi)預(yù)先確定的空隙而相對(duì)配置。磁尺1a、1b構(gòu)成為s極與n極的磁極11a、12a、11b、12b交替排列。磁尺1a、1b的磁極數(shù)差為2個(gè)。磁感應(yīng)裝置2由多個(gè)磁感應(yīng)元件21a～21g構(gòu)成。上述磁感應(yīng)元件21a～21d、21e～21g相對(duì)于磁尺1a、1b的一個(gè)磁極的長(zhǎng)度以配置間隔p進(jìn)行排列。由此，在使磁感應(yīng)裝置2相對(duì)于磁尺1a、1b進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)時(shí)，利用磁感應(yīng)元件對(duì)磁尺1a、1b所形成的磁場(chǎng)的變化進(jìn)行檢測(cè)，從而計(jì)算磁尺1a、1b與磁感應(yīng)裝置2的絕對(duì)位置。

其結(jié)果是，能利用n個(gè)或m個(gè)磁感應(yīng)元件21在磁極數(shù)為k和k+2的兩個(gè)磁尺1a、1b的相同長(zhǎng)度l上，以δ＝l/n/k＝l/m/(k+2)的位置檢測(cè)分辨率來(lái)計(jì)算磁感應(yīng)裝置2相對(duì)于磁尺1的絕對(duì)位置。由此，本實(shí)施方式中，能獲得簡(jiǎn)單的、并能進(jìn)行高速響應(yīng)的磁力式位置檢測(cè)裝置及磁力式位置檢測(cè)方法。

實(shí)施方式2.

本發(fā)明的實(shí)施方式2中，對(duì)與實(shí)施方式1相比增加了第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)以及第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)時(shí)的磁力式位置檢測(cè)裝置以及方法進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施方式2中，通過(guò)增加磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)，從而能獲得相比于上述實(shí)施方式1，分辨率得以提高、精度變高的效果。

圖5是示出實(shí)施方式2中的磁力式位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的圖。實(shí)施方式2中的磁力式位置檢測(cè)裝置的特征在于，增加了上述實(shí)施方式1中的磁感應(yīng)裝置2的第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)、以及第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)。其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1相同，因此這里省略說(shuō)明。

第一磁感應(yīng)元件組2a由磁感應(yīng)元件21a～21h構(gòu)成。磁感應(yīng)元件21a～21h的個(gè)數(shù)nmulti是實(shí)施方式1的磁感應(yīng)元件21a～21d的個(gè)數(shù)n的2倍。此時(shí)的第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21a～21h的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p1multi是實(shí)施方式1中的p1的1/2倍。本實(shí)施方式也與實(shí)施方式1同樣地，在一個(gè)磁極11a或12a的范圍內(nèi)均等地排列有磁感應(yīng)元件21。

同樣地，第二磁感應(yīng)元件組2b由磁感應(yīng)元件21i～21n構(gòu)成。磁感應(yīng)元件21i～21n的個(gè)數(shù)mmulti是實(shí)施方式1的磁感應(yīng)元件21e～21g的個(gè)數(shù)m的2倍。此時(shí)的第一磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21i～21n的磁感應(yīng)元件21的間隔p2multi是實(shí)施方式1中的p2的1/2倍。本實(shí)施方式也與實(shí)施方式1同樣地，在一個(gè)磁極11b或12b的范圍內(nèi)均等地排列有磁感應(yīng)元件21。

圖5中，第一磁尺1a上進(jìn)行位置檢測(cè)的長(zhǎng)度l1與第二磁尺1b上進(jìn)行位置檢測(cè)的長(zhǎng)度l2為相同的長(zhǎng)度l。因此，第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p1multi與第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p2multi為相同的配置間隔pmulti。

圖6是表示實(shí)施方式2中的、磁尺1與磁感應(yīng)裝置2的配置、以及位置轉(zhuǎn)換表部34的表格數(shù)據(jù)的一個(gè)示例的圖。在實(shí)施方式2中，在表格數(shù)據(jù)中，也使磁感應(yīng)裝置2相對(duì)于磁尺1進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)時(shí)的、hi/lo判定部32的hi/lo輸出32a～32n與磁尺位置相對(duì)應(yīng)，并進(jìn)行存儲(chǔ)。

如圖6所示，第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21a～21h相對(duì)于第一磁尺1a所形成的磁場(chǎng)進(jìn)行配置。此外，第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21i～21n相對(duì)于第二磁尺1b所形成的磁場(chǎng)進(jìn)行配置。另外，圖6的磁尺1中，在進(jìn)行位置檢測(cè)的長(zhǎng)度l上示出了位置信息(1～48)。

此外，圖6示出了將磁感應(yīng)裝置2相對(duì)于磁尺1的進(jìn)行位置檢測(cè)的長(zhǎng)度l進(jìn)行移動(dòng)時(shí)的、hi/lo判定部32的hi/lo輸出32a～32n與該輸出值下的磁尺1的位置信息對(duì)應(yīng)之后的位置轉(zhuǎn)換表部34的表格數(shù)據(jù)。在圖6所示的表格數(shù)據(jù)中，第一行示出了磁尺1的位置信息(1～48)，第2～15行按照磁尺1的各個(gè)位置信息(1～48)示出了hi/lo判定部32的hi/lo輸出32a～32n的信號(hào)圖案。位置運(yùn)算部33預(yù)先生成圖6所示的表格數(shù)據(jù)，并將其存儲(chǔ)在位置轉(zhuǎn)換表部34中。

位置運(yùn)算部33在例如來(lái)自hi/lo判定部32的hi/lo輸出32a～32n均為hi的情況下，判斷為第一磁感應(yīng)元件組2a的最靠端部的磁感應(yīng)元件21a以及第二磁感應(yīng)元件組2b的最靠端部的磁感應(yīng)元件21i位于磁尺1的“25”的位置。此外，在來(lái)自hi/lo判定部32的hi/lo輸出32a～32j為hi且hi/lo輸出32k～32n為lo的情況下，判斷為磁感應(yīng)裝置2的磁感應(yīng)元件21a及21i位于磁尺1的“41”的位置。

如上所述，實(shí)施方式2與實(shí)施方式1相比，第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)以及第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)分別為2倍。實(shí)施方式2也與實(shí)施方式1同樣地，在磁尺1的位置檢測(cè)的長(zhǎng)度l內(nèi)對(duì)絕對(duì)位置進(jìn)行檢測(cè)。此時(shí)，實(shí)施方式2的分辨率為1/2倍。另外，磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)不限于此。

由此，通過(guò)使磁感應(yīng)裝置2的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)相對(duì)于實(shí)施方式1所示的式(1)、式(2)的n、m分別為i倍、j倍，從而能改變位置檢測(cè)的分辨率。位置檢測(cè)的分辨率取決于i或j的數(shù)值中較大的一方。i、j可以為自然數(shù)，也可以為互不相同的值。在將i、j設(shè)為互不相同的值的情況下，較小的值需要為較大的值的因數(shù)。例如，在將較大的值設(shè)為i且該i的值設(shè)為6的情況下，能將j設(shè)定為1、2、3中的任意一個(gè)。或者，也可以將j設(shè)為6這一相同的值。由此，對(duì)于設(shè)為i倍、j倍時(shí)的、第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件的個(gè)數(shù)nmulti、第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件的個(gè)數(shù)mmulti、第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件的配置間隔p1multi、第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件的配置間隔p2multi、第一磁尺1a與第一磁感應(yīng)元件組2a的絕對(duì)位置的分辨率δ1multi、第二磁尺1b與第二磁感應(yīng)元件組2b的絕對(duì)位置的分辨率δ2multi，分別利用實(shí)施方式1所示的式(1)、式(2)、式(11)、式(12)、式(19)、式(20)表示如下。這里，將i或j中數(shù)值較大的一方設(shè)為h。

nmulti＝n×i＝(k+2)/2×i(21)

mmulti＝m×j＝k/2×j(22)

p1multi＝p1/i＝l1/n/k/i(23)

p2multi＝p2/j＝l2/m/(k+2)/j(24)

δ1multi＝δ1/h＝l1/n/k/h(25)

δ2multi＝δ2/h＝l2/m/(k+2)/h(26)

在將i或j的任一方設(shè)為1的情況下，可以利用實(shí)施方式1所示的式(3)～式(10)來(lái)削減第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)或第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)。

由此，根據(jù)實(shí)施方式2，能通過(guò)改變?cè)诖懦?的進(jìn)行位置檢測(cè)的長(zhǎng)度l內(nèi)配置的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)，來(lái)改變位置檢測(cè)的分辨率。由此，能通過(guò)增加磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)來(lái)獲得高精度的磁力式位置檢測(cè)裝置以及磁力式位置檢測(cè)方法。

實(shí)施方式3.

實(shí)施方式3中，對(duì)通過(guò)將磁尺的形狀設(shè)為圓形從而能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)的磁力式位置檢測(cè)裝置以及方法進(jìn)行說(shuō)明。

圖7是示出本發(fā)明實(shí)施方式3中的磁力式位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的圖。實(shí)施方式3中的磁力式位置檢測(cè)裝置的特征在于，將上述實(shí)施方式1的磁尺1設(shè)為圓環(huán)狀或圓形的磁轉(zhuǎn)子1a。其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1相同，因此這里省略說(shuō)明。

實(shí)施方式3中的磁力式位置檢測(cè)裝置由磁轉(zhuǎn)子1a、磁感應(yīng)裝置2以及位置計(jì)算裝置3(圖7中省略圖示，參照?qǐng)D8)構(gòu)成。

磁轉(zhuǎn)子1a由第一磁轉(zhuǎn)子41a以及第二磁轉(zhuǎn)子41b構(gòu)成。第一磁尺1a和第二磁尺1b隔開(kāi)空隙相對(duì)配置在同軸上。該空隙可以與實(shí)施方式1的空隙w1相同，并預(yù)先設(shè)定為所期望的寬度。

第一磁轉(zhuǎn)子41a如圖7所示，由s極的磁極11a以及n極的磁極12a構(gòu)成。這些磁極11a、12a具有均等的長(zhǎng)度λ1。此外，這些磁極11a、12a交替排列。同樣地，第二磁轉(zhuǎn)子41b如圖7所示，由s極的磁極11b以及n極的磁極12b構(gòu)成。這些磁極11b、12b具有均等的長(zhǎng)度λ2。此外，這些磁極11b、12b交替排列。

實(shí)施方式3中，將進(jìn)行位置檢測(cè)的長(zhǎng)度l設(shè)為磁轉(zhuǎn)子1a的周長(zhǎng)。

如圖7所示，與實(shí)施方式1同樣地，第一磁轉(zhuǎn)子41a的磁極11a、12a的長(zhǎng)度λ1比第二磁轉(zhuǎn)子41b的磁極11b、12b的長(zhǎng)度λ2長(zhǎng)。

因此，在磁轉(zhuǎn)子1a的進(jìn)行位置檢測(cè)的長(zhǎng)度l中，第一磁轉(zhuǎn)子41a的磁極數(shù)與第二磁轉(zhuǎn)子41b的磁極數(shù)不同。這里，第一磁轉(zhuǎn)子41a的磁極數(shù)是將n極的磁極12a的個(gè)數(shù)與s極的磁極11a的個(gè)數(shù)合計(jì)后的個(gè)數(shù)。此外，同樣地，第二磁轉(zhuǎn)子41b的磁極數(shù)是將n極的磁極12a的個(gè)數(shù)與s極的磁極11a的個(gè)數(shù)合計(jì)后的個(gè)數(shù)。

在圖7的例子中，第一磁轉(zhuǎn)子41a的磁極數(shù)與第二磁轉(zhuǎn)子41b的磁極數(shù)的差為2個(gè)。

實(shí)施方式3與實(shí)施方式1同樣地，形成第一磁轉(zhuǎn)子41a和第二磁轉(zhuǎn)子41b，使得磁極數(shù)的差為2個(gè)。

若將第一磁轉(zhuǎn)子41a的磁極數(shù)設(shè)為k，則一個(gè)磁極11a、11b的角幅能表示為360/k。若將第二磁轉(zhuǎn)子41b的磁極數(shù)設(shè)為k+2，則第二磁轉(zhuǎn)子41b的一個(gè)磁極11b、12b的角幅能表示為360/(k+2)。

另外，第一磁轉(zhuǎn)子41a與第二磁轉(zhuǎn)子41b的直徑無(wú)需相等，可以是互不相同的直徑。此外，圖7中，第一磁轉(zhuǎn)子41a的磁極11a、12a與第二磁轉(zhuǎn)子41b的磁極11b、12b的邊界相對(duì)于周向(旋轉(zhuǎn)方向)垂直。即，圖7的磁極11a、12a、11b、12b是使實(shí)施方式1的長(zhǎng)方形的磁極11a、12a、11b、12b按照第一磁轉(zhuǎn)子41a以及第二磁轉(zhuǎn)子41b外周的圓弧形狀彎曲后得到的形狀。但并不限于此，各個(gè)磁極11a、12a、11b、12b也可以以均等的長(zhǎng)度交替排列。例如，也可以將磁極11a、12a、11b、12b設(shè)為彎曲成平行四邊形的形狀，第一磁轉(zhuǎn)子41a的磁極11a、12a與第二磁轉(zhuǎn)子41b的磁極11b、12b的邊界由相對(duì)于周向(旋轉(zhuǎn)方向)旋轉(zhuǎn)了一定角度的直線構(gòu)成。此外，圖7中，第一磁轉(zhuǎn)子41a的磁極數(shù)為8個(gè)，第二磁轉(zhuǎn)子41b的磁極數(shù)為6個(gè)，但并不限于此，只要將兩個(gè)磁轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)的差維持在2個(gè)即可。以下說(shuō)明中，記為k、k+2。

磁感應(yīng)裝置2由第一磁感應(yīng)元件組2a以及第二磁感應(yīng)元件組2b構(gòu)成。第一磁感應(yīng)元件組2a由n個(gè)磁感應(yīng)元件21a～21d構(gòu)成，第二磁感應(yīng)元件組2b由m個(gè)磁感應(yīng)元件21e～21g構(gòu)成。磁感應(yīng)裝置2與磁轉(zhuǎn)子1a隔開(kāi)預(yù)先確定的空隙相對(duì)配置。磁感應(yīng)裝置2在維持該空隙的同時(shí)，在由磁轉(zhuǎn)子1a形成的磁場(chǎng)中沿著磁轉(zhuǎn)子1a的排列方向相對(duì)移動(dòng)。并且，利用磁感應(yīng)元件21a～21g對(duì)該相對(duì)移動(dòng)時(shí)的磁場(chǎng)變化進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)該磁場(chǎng)的變化進(jìn)行說(shuō)明。該磁場(chǎng)中，n極的磁極與s極的磁極的磁性的強(qiáng)度和方向以磁極對(duì)的周期進(jìn)行變化。

另外，各磁感應(yīng)元件21a～21g與磁轉(zhuǎn)子1a之間的各個(gè)空隙不一定要相同，可以根據(jù)各磁感應(yīng)元件21a～21g而不同，只要在各磁感應(yīng)元件21a～21g相對(duì)于磁轉(zhuǎn)子1a相對(duì)移動(dòng)時(shí)維持空隙即可。作為構(gòu)成上述磁感應(yīng)裝置2的磁感應(yīng)元件21a～21g，使用霍爾元件、各向異性磁阻元件(amr：an-isotropicmagnetoresistivedevice)、巨磁阻元件(gmr：giantmagnetoresistivedevice)、隧道磁阻元件(tmr：tunnelmagnetoresistancedevice)等。另外，圖1中，示出第一磁感應(yīng)元件組2a由四個(gè)磁感應(yīng)元件構(gòu)成、第二磁感應(yīng)元件組2b由三個(gè)磁感應(yīng)元件構(gòu)成的例子，磁感應(yīng)元件的排列數(shù)量不限于此，在以下說(shuō)明中記為n、m。

第一磁感應(yīng)元件組2a的n個(gè)磁感應(yīng)元件21a～21d對(duì)由第一磁轉(zhuǎn)子41a形成的磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，第二磁感應(yīng)元件組2b的m個(gè)磁感應(yīng)元件21e～21g對(duì)由第二磁轉(zhuǎn)子41b形成的磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)。

第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)和第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)設(shè)定為第一磁轉(zhuǎn)子41a的磁極數(shù)k的倒數(shù)與第二磁轉(zhuǎn)子41b的磁極數(shù)k+2的倒數(shù)的比值。若將該第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件數(shù)設(shè)為n，將第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件數(shù)設(shè)為m，則n、m分別如下式(27)、(28)。

n＝k/2+1(27)

m＝k/2(28)

另外，能對(duì)第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)n、第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)m中的任一方的個(gè)數(shù)進(jìn)行削減。利用式(27)計(jì)算出的n或利用式(28)計(jì)算出的m中的某一個(gè)為偶數(shù)，另一個(gè)為奇數(shù)。在削減偶數(shù)的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)的情況下，設(shè)為1/2倍，而在削減奇數(shù)的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)的情況下，加1然后設(shè)為1/2倍即可。

在使用式(27)計(jì)算出的第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)n設(shè)為偶數(shù)、且使用式(28)計(jì)算出的第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)m設(shè)為奇數(shù)的情況下，若削減第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)n，則n、m分別如下式(29)和式(30)。

n＝k/4+1/2(29)

m＝k/2(30)

另一方面，若削減第一磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)m，則n、m分別如下式(31)、式(32)。

n＝k/2+1(31)

m＝k/4+1/2(32)

此外，在使用式(27)計(jì)算出的第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)n設(shè)為奇數(shù)、且使用式(28)計(jì)算出的第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)m設(shè)為偶數(shù)的情況下，若削減第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)n，則n、m分別如下式(33)、式(34)。

n＝k/4+1(33)

m＝k/2(34)

另一方面，若削減第一磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件數(shù)m，則n、m分別如下式(35)、式(36)。

n＝k/2+1(35)

m＝k/4(36)

在使用式(27)計(jì)算出的第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)n、使用式(28)計(jì)算出的第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)m的情況下，第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21均等地配置在第一磁轉(zhuǎn)子41a的一個(gè)磁極11a、12a的角幅的范圍內(nèi)。第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21均等地配置在第二磁轉(zhuǎn)子41b的一個(gè)磁極11b、12b的角幅的范圍內(nèi)。若將該第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的配置間隔設(shè)為p1，將第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的配置間隔設(shè)為p2，則p1、p2分別如下式(37)、式(38)。

p1＝360/n/k(37)

p2＝360/m/(k+2)(38)

另外，在利用式(29)計(jì)算出n值、利用式(30)計(jì)算出m值、或者利用式(35)計(jì)算出n值、利用式(36)計(jì)算出m值的情況下，可以是利用式(37)計(jì)算出的p1、利用式(38)計(jì)算出的p2的磁感應(yīng)元件21的配置間隔。另一方面，利用式(31)計(jì)算出n值、利用式(32)計(jì)算出m值情況下的、第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p1、第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p2分別如下式(39)、式(40)。

p1＝360/n/k(39)

p2＝360/(m－1/2)/(k+2)(40)

然而，第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p2也可以不僅由利用式(40)計(jì)算出的p2構(gòu)成。即，也可以?xún)H將一個(gè)磁感應(yīng)元件的配置間隔設(shè)為下式(41)所表示的p2’，將其他磁感應(yīng)裝置的配置間隔設(shè)為利用式(40)計(jì)算出的p2。

p2’＝360/(2×m－1)/(k+2)(41)

此外，利用式(33)計(jì)算出n值、利用式(34)計(jì)算出m值情況下的、第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p1、第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p2分別如下式(42)、式(43)。

p1＝360/(n－1/2)/k(42)

p2＝360/m/(k+2)(43)

然而，第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p1也可以不僅由利用式(42)算出的p1構(gòu)成。即，也可以?xún)H將一個(gè)磁感應(yīng)元件的配置間隔設(shè)為下式(44)所表示的p1’，將其他磁感應(yīng)裝置的配置間隔設(shè)為利用式(42)計(jì)算出的p2。

p1’＝360/(2×n－1)/k(44)

位置檢測(cè)計(jì)算方法與上述實(shí)施方式1中的位置檢測(cè)計(jì)算方法基本相同，但在實(shí)施方式3的情況下，被檢測(cè)的位置成為旋轉(zhuǎn)角度。因此，預(yù)先存儲(chǔ)在位置轉(zhuǎn)換表部34中的磁轉(zhuǎn)子1a與磁感應(yīng)裝置2的位置信息為旋轉(zhuǎn)角度信息。由于進(jìn)行檢測(cè)的位置信息為旋轉(zhuǎn)角度，因此，關(guān)于位置檢測(cè)分辨率，若將第一磁轉(zhuǎn)子41a與第一磁感應(yīng)元件組2a的絕對(duì)位置的分辨率設(shè)為δ1，將第二磁轉(zhuǎn)子41b與第一磁感應(yīng)元件組2b的絕對(duì)位置的分辨率設(shè)為δ2，則δ1和δ2分別如下式(45)、式(46)。

δ1＝360/n/k(45)

δ2＝360/m/(k+2)(46)

計(jì)算分辨率δ1的n值與計(jì)算分辨率δ2的m值分別由利用式(27)計(jì)算出的n值和利用式(28)計(jì)算出的m值決定，并非由刪減了n值和m值后的式(29)～式(36)的值決定。

此外，圖7中，進(jìn)行位置檢測(cè)的長(zhǎng)度l為磁轉(zhuǎn)子1a的周長(zhǎng)，但并不限于此，也可以將磁轉(zhuǎn)子1a的周長(zhǎng)內(nèi)的一部分設(shè)為l。在將磁轉(zhuǎn)子1a的周長(zhǎng)內(nèi)的一部分l的比例設(shè)為r(＝l/r，其中，r為周長(zhǎng))時(shí)，第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)為n＝(k+2)/2×r，第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)為m＝k/2×r。此外，對(duì)第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p1、第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21的配置間隔p2、檢測(cè)第一磁轉(zhuǎn)子41a和第一磁感應(yīng)元件組2a的位置的位置檢測(cè)分辨率δ1、以及檢測(cè)第二磁轉(zhuǎn)子41b和第二磁感應(yīng)元件組2b的位置的位置檢測(cè)分辨率δ2進(jìn)行計(jì)算的上式(37)～式(46)能分別表示為下式(47)～(56)。

p1＝360/n/k×r(47)

p2＝360/m/(k+2)×r(48)

p1＝360/n/k×r(49)

p2＝360/(m－1/2)/(k+2)×r(50)

p2’＝360/(2×m－1)/(k+2)×r(51)

p1＝360/(n－1/2)/k×r(52)

p2＝360/m/(k+2)×r(53)

p1’＝360/(2×n－1)/k×r(54)

δ1＝360/n/k×r(55)

δ2＝360/m/(k+2)×r(56)

如上所述，根據(jù)實(shí)施方式3，使兩個(gè)磁轉(zhuǎn)子1a與磁感應(yīng)裝置2隔開(kāi)預(yù)先確定的空隙相對(duì)配置，并由磁感應(yīng)裝置2對(duì)磁場(chǎng)的變化進(jìn)行檢測(cè)，從而能計(jì)算磁感應(yīng)裝置2相對(duì)于磁轉(zhuǎn)子1a的旋轉(zhuǎn)角度，其中，該兩個(gè)磁轉(zhuǎn)子1a排列有由n極和s極構(gòu)成的磁極對(duì)，且磁極數(shù)差為2極，該磁感應(yīng)裝置2沿著磁轉(zhuǎn)子1a的一個(gè)磁極的長(zhǎng)度排列有多個(gè)磁感應(yīng)元件21。

其結(jié)果是，能獲得一種簡(jiǎn)單的、且高速響應(yīng)的磁力式位置檢測(cè)裝置以及磁力式位置檢測(cè)方法，其能構(gòu)利用磁極數(shù)為k和k+2的兩個(gè)磁轉(zhuǎn)子41a、41b，并通過(guò)兩個(gè)磁感應(yīng)元件數(shù)n、m來(lái)以δ＝360/n/k＝360/m/(k+2)的位置檢測(cè)分辨率計(jì)算磁感應(yīng)裝置2相對(duì)于磁轉(zhuǎn)子1a的絕對(duì)角度。

實(shí)施方式4.

在實(shí)施方式4所涉及的磁力式位置檢測(cè)裝置中，使用與上述實(shí)施方式1～3不同的位置計(jì)算裝置3中的位置計(jì)算方法。實(shí)施方式4的磁力式位置檢測(cè)裝置能夠具有與上述實(shí)施方式1中的磁力式位置檢測(cè)裝置同樣的效果。實(shí)施方式4中，位置計(jì)算裝置3的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1不同，但其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1相同，因此參照?qǐng)D1、圖3、圖4，這里省略詳細(xì)說(shuō)明。

圖8是示出本發(fā)明實(shí)施方式4中的磁力式位置檢測(cè)裝置的位置計(jì)算裝置3的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的圖。與圖2所示的實(shí)施方式1的位置計(jì)算裝置3的不同之處在于，在圖8中添加了位置計(jì)數(shù)部36。

實(shí)施方式4中，在接通磁力式位置檢測(cè)裝置的電源后的初次位置檢測(cè)時(shí)，位置計(jì)算裝置3的位置運(yùn)算部33利用與實(shí)施方式1相同的位置檢測(cè)方法進(jìn)行磁尺1的位置檢測(cè)。將位置運(yùn)算部33所檢測(cè)到的磁尺1的絕對(duì)位置信息輸入到位置計(jì)數(shù)部36。在位置計(jì)數(shù)部36中，利用預(yù)先存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)表將該絕對(duì)位置信息轉(zhuǎn)換為預(yù)先分配的值。

實(shí)施方式4中，在第二次以后的位置檢測(cè)中，位置運(yùn)算部33基于來(lái)自一個(gè)磁感應(yīng)元件組(這里設(shè)為第二磁感應(yīng)元件組2b)的信號(hào)和來(lái)自位置計(jì)數(shù)部36的信號(hào)來(lái)進(jìn)行磁尺1的絕對(duì)位置檢測(cè)。

另外，如實(shí)施方式1中說(shuō)明的那樣，hi/lo判定部32的hi/lo輸出32e～32g按照每個(gè)磁極對(duì)形成一個(gè)周期的信號(hào)圖案，因此，位置計(jì)數(shù)部36具有按照每個(gè)磁極對(duì)來(lái)對(duì)磁尺1的絕對(duì)位置信息進(jìn)行遞增或遞減的功能。

對(duì)位置計(jì)數(shù)部36進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

位置計(jì)數(shù)部36預(yù)先生成并存儲(chǔ)有圖9所示的數(shù)據(jù)表。

圖9示出存儲(chǔ)在位置計(jì)數(shù)部36中的數(shù)據(jù)表的一個(gè)示例。在圖9的數(shù)據(jù)表中，按照磁尺1的每個(gè)位置，將磁感應(yīng)裝置2相對(duì)于磁尺1相對(duì)移動(dòng)時(shí)的、hi/lo判定部32的hi/lo輸出32e～32g與位置計(jì)數(shù)部36的輸出對(duì)應(yīng)起來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)。

圖9的第1行示出了磁感應(yīng)裝置2相對(duì)于磁尺1相對(duì)移動(dòng)時(shí)由位置運(yùn)算部33計(jì)算出的磁尺1的絕對(duì)位置信息(1～24)。

圖9的第2行按照磁尺1的各個(gè)絕對(duì)位置信息(1～24)示出了從位置計(jì)數(shù)部36輸出的信號(hào)α。

圖9的第3行按照磁尺1的各個(gè)絕對(duì)位置信息(1～24)示出了hi/lo判定部32的hi/lo輸出32e～32g的hi或lo的信號(hào)圖案的其中一個(gè)信息“1”～“6”。該“1”～“6”表示磁感應(yīng)元件21a、21e的位置。

圖9的第4行～第6行按照磁尺1的各個(gè)絕對(duì)位置信息(1～24)示出了hi/lo判定部32的hi/lo輸出32e～32g(hi或lo)的信號(hào)圖案。

這里，如上所述，磁尺1所形成的磁場(chǎng)中，n極的磁極與s極的磁極的磁性的強(qiáng)度和方向以磁極對(duì)的周期進(jìn)行變化。若從第二磁尺1b的角度考慮，則進(jìn)行位置檢測(cè)的長(zhǎng)度l中包含四個(gè)周期。即，磁尺1從“1”位置到“6”位置為止為一個(gè)周期，從磁尺的“7”位置到“12”位置為一個(gè)周期，從磁尺的“13”位置到“18”位置為一個(gè)周期，從磁尺的“19”位置到“24”位置為一個(gè)周期。圖9的第2行中，對(duì)各磁尺的位置“1”～“24”分配了上述周期“0”、“1”、“2”、“3”中的某一個(gè)，并作為位置計(jì)數(shù)部36的輸出信號(hào)α進(jìn)行存儲(chǔ)。

此外，上述“0”、“1”、“2”、“3”的各周期如圖9所示，包含“1”～“6”為止的hi/lo輸出32e～31g的hi或lo的信號(hào)圖案?！?”的信號(hào)圖案中，32e、32f、32g均為hi，“2”的信號(hào)圖案中，32e和32f為hi，32g為lo，“3”的信號(hào)圖案中，32e為hi，32f和32g為lo，“4”的信號(hào)圖案中，32e、32f、32g均為lo，“5”的信號(hào)圖案中，32e和32f為lo，32g為hi，“6”的信號(hào)圖案中，32e為lo，32f、32g為hi。圖9的第3行存儲(chǔ)有上述“1”～“6”為止的信號(hào)圖案。

實(shí)施方式4中，在初次的位置檢測(cè)中由位置運(yùn)算部33檢測(cè)到的磁尺1的絕對(duì)位置信息被輸入到位置計(jì)數(shù)部36。位置計(jì)數(shù)部36在第二次的位置檢測(cè)中，將該絕對(duì)位置信息轉(zhuǎn)換為分配給該絕對(duì)位置信息的圖9的第2行的“0”、“1”、“2”、“3”中的某一個(gè)，并作為信號(hào)α進(jìn)行輸出。

另外，在第二次以后的位置檢測(cè)時(shí)，向位置計(jì)數(shù)部36輸入來(lái)自hi/lo判定部32的hi/lo輸出32e～31g。位置計(jì)數(shù)部36參照?qǐng)D9的數(shù)據(jù)表，來(lái)對(duì)所輸入的hi/lo輸出32e～31g是圖9的第3行的“1”～“6”中的哪一個(gè)信號(hào)圖案進(jìn)行檢索，并將該信號(hào)圖案作為信號(hào)β進(jìn)行輸出。此外，位置計(jì)數(shù)部36在檢索到的信號(hào)圖案從“6”切換為“1”的情況下，將信號(hào)α的值遞增，在從“1”切換到“6”的情況下，將信號(hào)α的值遞減。

由此，實(shí)施方式4中的磁力式位置檢測(cè)裝置在接通電源后的初次的位置檢測(cè)中，以和上述實(shí)施方式1中的位置計(jì)算方法相同的方法進(jìn)行位置檢測(cè)，在第二次以后的位置檢測(cè)中，基于來(lái)自位置計(jì)數(shù)部36的信號(hào)α、β來(lái)進(jìn)行位置檢測(cè)。

利用圖8和圖9對(duì)實(shí)施方式4中的磁力式位置檢測(cè)裝置的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在接通電源時(shí)等初次的位置檢測(cè)中，如上述實(shí)施方式1中說(shuō)明的那樣，根據(jù)來(lái)自對(duì)第一磁尺1a的磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)的第一磁感應(yīng)元件組2a的磁感應(yīng)元件21a～21d的輸出信號(hào)、以及來(lái)自對(duì)第二磁尺1b的磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)的第二磁感應(yīng)元件組2b的磁感應(yīng)元件21e～21g的輸出信號(hào)，由脈沖生成部31輸出脈沖輸出31a～31g。接著，在hi/lo判定部32中判定脈沖輸出31a～31g是hi還是lo，并將判定結(jié)果作為hi/lo輸出32a～32g來(lái)進(jìn)行輸出。位置運(yùn)算部33利用該hi/lo輸出32a～32g和預(yù)先存儲(chǔ)在位置轉(zhuǎn)換表部34中的圖4(b)的表格數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算磁尺1的絕對(duì)位置。該動(dòng)作如實(shí)施方式1中說(shuō)明的那樣。

由此，初次計(jì)算出的絕對(duì)位置信息在剛計(jì)算出后就被發(fā)送給位置計(jì)數(shù)部36。位置計(jì)數(shù)部36參照預(yù)先存儲(chǔ)的圖9的數(shù)據(jù)表，將發(fā)送過(guò)來(lái)的絕對(duì)位置信息轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的“0”、“1”、“2”、“3”中的某一個(gè)值并輸出到位置運(yùn)算部33。之后，按照磁尺1的各個(gè)磁極對(duì)，在hi/lo判定部32的信號(hào)32e～32g的hi或lo的信號(hào)圖案進(jìn)行切換的同時(shí)，對(duì)位置計(jì)數(shù)部36的α的值進(jìn)行遞增或遞減。將該值輸出到位置運(yùn)算部33。

在第二次以后的位置檢測(cè)中，位置運(yùn)算部33利用來(lái)自位置計(jì)數(shù)部36的信號(hào)α，β來(lái)計(jì)算磁尺1的絕對(duì)位置。

由此，計(jì)算出的絕對(duì)位置信息從輸出部35被輸出。

對(duì)位置運(yùn)算部33的運(yùn)算方法進(jìn)行說(shuō)明。若將位置運(yùn)算部33計(jì)算出的磁尺位置設(shè)為x，則在位置運(yùn)算部33中進(jìn)行的運(yùn)算如下式(57)。

x＝6×α+β(57)

在磁力式位置檢測(cè)裝置接通電源時(shí)，若判斷為磁感應(yīng)裝置2的位置相對(duì)于磁尺1為磁尺位置的“1”時(shí)，位置計(jì)數(shù)部36參照?qǐng)D9的數(shù)據(jù)表來(lái)計(jì)算“0”，以作為與該“1”相對(duì)應(yīng)的α的值。之后，在磁感應(yīng)裝置2相對(duì)于磁尺1移動(dòng)一個(gè)磁極對(duì)的量時(shí)，位置計(jì)數(shù)部36的輸出信號(hào)α被遞增為“1”，hi/lo判定部32的hi/lo信號(hào)32e～32g均變?yōu)閔i，磁感應(yīng)元件21e～21g的位置β變?yōu)椤?”。由此，在位置運(yùn)算部33中利用式(57)運(yùn)算出的磁尺位置x變?yōu)椤?”。

如上所述，根據(jù)實(shí)施方式4，能計(jì)算磁感應(yīng)裝置相對(duì)于磁尺的絕對(duì)位置。此外，在接通電源時(shí)輸出位置信息后，能僅利用磁感應(yīng)裝置2的21e～21g來(lái)計(jì)算絕對(duì)位置，此時(shí)，磁感應(yīng)裝置2的磁感應(yīng)元件21a～21d、脈沖生成部31的31a～31d以及hi/lo判定部32的32a～32d不動(dòng)作，因此能停止它們的供電。

其結(jié)果是，能夠獲得簡(jiǎn)單的磁力式位置檢測(cè)裝置及磁力式位置檢測(cè)方法，其能夠以與所使用的磁感應(yīng)元件的數(shù)量相對(duì)應(yīng)的δ＝p/2的位置檢測(cè)分辨率，來(lái)計(jì)算磁感應(yīng)裝置相對(duì)于磁尺的絕對(duì)位置。

另外，在上述說(shuō)明中，對(duì)將實(shí)施方式4應(yīng)用于實(shí)施方式1的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但并不限于此，實(shí)施方式4當(dāng)然也能應(yīng)用于實(shí)施方式2、3。

實(shí)施方式5.

實(shí)施方式5中，對(duì)為了提高磁感應(yīng)裝置2的位置檢測(cè)分辨率而在一個(gè)半導(dǎo)體芯片22上形成磁感應(yīng)裝置2的情況進(jìn)行說(shuō)明。

圖10是示出本發(fā)明實(shí)施方式3中的磁感應(yīng)裝置2的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的圖。實(shí)施方式5的磁感應(yīng)裝置2如圖10所示，其特征在于，利用半導(dǎo)體處理來(lái)形成在一個(gè)半導(dǎo)體芯片22上。其它結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施方式1、2相同，因此這里省略其說(shuō)明。

在上述實(shí)施方式2中，說(shuō)明了利用用于檢測(cè)磁尺1a所形成的磁場(chǎng)的第一磁感應(yīng)元件組的磁感應(yīng)元件21a～21h、用于檢測(cè)磁尺1b所形成的磁場(chǎng)的第二磁感應(yīng)元件組的磁感應(yīng)元件21i～21n來(lái)進(jìn)行位置檢測(cè)。為了提高位置檢測(cè)分辨率，優(yōu)選增加磁感應(yīng)元件21的個(gè)數(shù)，并縮小磁感應(yīng)元件21的配置間隔。此時(shí)，為了獲得高精度的磁力式位置檢測(cè)裝置，需要等間隔地配置磁感應(yīng)裝置2的磁感應(yīng)元件21。

為此，在實(shí)施方式5中，如圖10所示，利用半導(dǎo)體處理將磁感應(yīng)裝置2一并形成在半導(dǎo)體芯片22上，從而將第一磁感應(yīng)元件組的磁感應(yīng)元件21a～21h與第二磁感應(yīng)元件組的磁感應(yīng)元件21i～21n的配置間隔縮小，并使其等間隔排列。此時(shí)，采用對(duì)磁尺1a的磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)的第一磁感應(yīng)元件組2a與對(duì)磁尺1b的磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)的第二磁感應(yīng)元件組2b構(gòu)成在同一平面上的配置即可。

其結(jié)果是，能提高磁感應(yīng)裝置2的位置檢測(cè)分辨率。此外，還能抑制各元件間的傾斜等的偏差，來(lái)使磁感應(yīng)特性相一致，使得輸出的相位差均勻，能提高絕對(duì)位置的檢測(cè)精度。

如上所述，根據(jù)實(shí)施方式5，通過(guò)將磁感應(yīng)裝置形成在一個(gè)半導(dǎo)體芯片上，從而能提高絕對(duì)位置的測(cè)定精度，并提高位置檢測(cè)分辨率。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

1磁尺

1a磁轉(zhuǎn)子

1a、41a第一磁尺

1b、41b第二磁尺

2磁感應(yīng)裝置

2a第一磁感應(yīng)元件組

2b第二磁感應(yīng)元件組

3位置計(jì)算裝置

11a、11b、12a、12b磁極

21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g、21h、21i、21j、21k、21l、21m、21n磁感應(yīng)元件

31脈沖生成部

31a、31b、31c、31d、31e、31f、31g脈沖輸出

32hi/lo判定部

32a、32b、32c、32d、32e、32f、32ghi/lo輸出

33位置運(yùn)算部

34位置轉(zhuǎn)換表部

35輸出部

36位置計(jì)數(shù)部