JP2008192439A - 縦横検知センサ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、薄型化が可能になる縦横検知センサを提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明の縦横検知センサは、磁性体１と、この磁性体１が移動可能な表面２ａを有する基板２と、この基板２とともに前記磁性体１を収容する内部空間３を構成する容器４と、前記内部空間３において同一平面内における９０°間隔の４方向へ広がる４つの検知空間５ａ〜５ｄと、前記それぞれの検知空間５ａ〜５ｄにおける前記基板２に形成された２つの磁気発生器６ａ，６ｂおよびこの２つの磁気発生器６ａ，６ｂ間に設けられた磁気検出器７とを備え、前記基板２と垂直の方向から見た前記磁性体１の形状を円形とし、かつ前記磁性体１の厚みを前記基板２と垂直の方向から見た前記磁性体１の直径より小さくしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器の縦横の姿勢を検知して電子機器の設置状態を検出するための縦横検知センサに関するものである。

従来のこの種の縦横検知センサは、内部空間を有する容器を形成するとともに、この容器の内部空間に球状の磁性体を収容した構成としていた。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平１１−２３２６７号公報

上記した従来の縦横検知センサにおいては、磁性体の形状が球状であるため、検出精度を悪化させずに薄型化することが困難であるという課題を有していた。

すなわち、磁性体の形状が球状の場合、薄型化しようとしてその直径が小さい（体積が小さい）球を採用すると、磁性体の重さが軽くなるため、容器の内部空間の内壁との摩擦等の影響を受け易くなり、これにより、磁性体の移動が制限を受け、検出精度が悪化してしまうからである。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、薄型化が可能になる縦横検知センサを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、磁性体と、この磁性体が移動可能な表面を有する基板と、この基板とともに前記磁性体を収容する内部空間を構成する容器と、前記内部空間において同一平面内における９０°間隔の４方向へ広がる４つの検知空間と、前記それぞれの検知空間における前記基板に形成された２つの磁気発生器およびこの２つの磁気発生器間に設けられた磁気検出器とを備え、前記４つの検知空間のうち、前記磁性体球が自重によって入り込んだ検知空間を前記磁気検出器によって検知することにより、この検知空間が他の３つの検知空間より下方に位置することを検知するようにした縦横検知センサにおいて、前記基板と垂直の方向から見た前記磁性体の形状を円形とし、かつ前記磁性体の厚みを前記基板と垂直の方向から見た前記磁性体の直径より小さくしたもので、この構成によれば、磁性体の厚みを基板と垂直の方向から見た磁性体の直径より小さくしているため、薄型化が可能になるとともに、基板と垂直の方向から見た磁性体の直径を大きくすることができるため、磁性体の体積が小さくなるということも防止でき、これにより、磁性体の重さが軽くなるということはないため、検出精度が悪化するのを防止することができるという作用効果が得られるものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、特に、磁性体が基板と接触する位置における前記磁性体の形状を、前記基板と垂直の方向から見た前記磁性体の曲率半径より大きな曲率半径を有する円弧状もしくは直線状に構成したもので、この構成によれば、基板に形成された磁気発生器と磁性体とのギャップを小さくすることができるため、高い出力が得られ、また、この高い出力が得られることにより、必要な出力が維持できる基板、容器および磁気発生器の相互の位置関係の誤差を広く取ることができるため、設計余裕度が増し、これにより、歩留まりを向上させることができるという作用効果が得られるものである。

本発明の請求項３に記載の発明は、特に、基板と平行な方向から見た磁性体の形状を楕円形としたもので、この構成によれば、球状の磁性体を厚み方向に潰すだけで、基板と垂直の方向から見た磁性体の形状が円形で、かつ磁性体の厚みが基板と垂直の方向から見た磁性体の直径より小さいものを簡単に得ることができるという作用効果が得られるものである。

以上のように本発明の縦横検知センサは、磁性体の厚みを基板と垂直の方向から見た磁性体の直径より小さくしているため、薄型化が可能になるとともに、基板と垂直の方向から見た磁性体の直径を大きくすることができるため、磁性体の体積が小さくなるということも防止でき、これにより、磁性体の重さが軽くなるということはないため、検出精度が悪化するのを防止することができるという優れた効果を奏するものである。

以下、本発明の一実施の形態における縦横検知センサについて、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態における縦横検知センサの正面断面図、図２は同縦横検知センサの主要部の平面図、図３は同縦横検知センサの主要部の正面断面図である。

ここでは、基板と水平な方向から見た状態を正面、基板と垂直の方向から見た状態を平面とする。

本発明の一実施の形態における縦横検知センサは、図１〜図３に示すように、磁性体１と、この磁性体１が移動可能な表面２ａを有する基板２と、この基板２とともに前記磁性体１を収容する内部空間３を構成する容器４と、前記内部空間３において同一平面内における９０°間隔の４方向へ広がる４つの検知空間５ａ〜５ｄと、前記それぞれの検知空間５ａ〜５ｄにおける前記基板２に形成された２つの磁気発生器６ａ，６ｂおよびこの２つの磁気発生器６ａ，６ｂ間に設けられた磁気検出器７とを備えているものである。

上記構成において、前記磁性体１はＦｅ系合金で構成されているもので、特に透磁率が高く、かつ保磁力が低いパーマロイにより構成されている。また、この磁性体１は、図２に示すように基板２と垂直の方向から見た形状を円形とし、かつ図１に示すように基板２と平行な方向から見た形状を楕円形とし、さらにその厚みＴは基板２と垂直の方向から見た磁性体１の直径Ｌより小さくしているものである。

この場合、前記磁性体１は、上記したように、基板２と平行な方向から見た形状を楕円形としているため、この磁性体１が基板２と接触する位置における磁性体１の形状は、基板２と垂直の方向から見た磁性体１の曲率半径より大きな曲率半径を有する円弧状となっているものである。なお、上記したように、基板２と平行な方向から見た磁性体１の形状を楕円形とすれば、球状の磁性体を厚み方向に潰すだけで、簡単に上記形状のものを得ることができるものである。

前記基板２は、図３に示すように、アルミナ等の絶縁性を有する材料からなる矩形状の絶縁基板８と、この絶縁基板８の上面に設けられたガラスグレーズ層９と、このガラスグレーズ層９の上面に設けられた磁気検出器７と、この磁気検出器７および前記ガラスグレーズ層９の上面に設けられた絶縁膜１０と、この絶縁膜１０の上面に設けられた２つの磁気発生器６ａ，６ｂと、この２つの磁気発生器６ａ，６ｂおよび前記絶縁膜１０の上面に設けられた保護膜１１とにより構成されているものである。そして、前記保護膜１１の表面は基板２の表面２ａを構成しているものであり、さらに前記磁性体１は基板２の表面２ａを転がることなく滑動する。

前記内部空間３は、基板２と非磁性材料で構成された容器４とにより囲まれた空間であり、そしてこの内部空間３内に移動可能となるように磁性体１が収容されている。そしてまた、前記４つの検知空間５ａ〜５ｄは、図２に示すように内部空間３の内部において、同一平面内における９０°間隔の４方向へ広がるように構成されている。なお、この図２においては、磁性体１がいずれの検知空間５ａ〜５ｄにも位置していない状態を示している。さらに、前記検知空間５ａ〜５ｄのそれぞれには、１つの磁気検出器７と２つの磁気発生器６ａ，６ｂが形成されているもので、これにより、この縦横検知センサには、合計４つの磁気検出器と８つの磁気発生器が備えられていることになる。

前記２つの磁気発生器６ａ，６ｂは、磁気を印加する２つの薄膜磁石で、互いに対向する面が異なる極になるように、すなわち、Ｎ極に対向する面がＳ極になるように構成されているものである。この構成により、磁気は直近の保護膜１１の上面と平行な方向に印加しているものとなる。そしてこの薄膜磁石は磁界の向きが着磁によって設定されるＣｏＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔ合金、フェライト等の材料により構成されている。

前記磁気検出器７は、ＮｉＣｏ，ＮｉＦｅ等からなる強磁性薄膜を複数折り返してなるパターンに形成した薄膜の磁気抵抗素子で構成されているもので、この磁気抵抗素子は電流方向に対して磁界が垂直に印加された時に抵抗値変化率が最大となって抵抗値が低下する。なお、この磁気検出器７は、磁気抵抗素子に限定されるものではなく、ＧＭＲやホール素子を用いてもよい。また、この磁気検出器７は、２つの磁気発生器６ａ，６ｂの間に形成されている。

そして、前記４つの検知空間５ａ〜５ｄのうち、磁性体１が自重によって入り込んだ検知空間を磁気検出器７によって検知することにより、この検知空間が他の３つの検知空間より下方に位置することを検知でき、これにより、電子機器等の縦横の姿勢を検知できるものである。

上記した本発明の一実施の形態においては、磁性体１の厚みＴを基板２と垂直の方向から見た磁性体１の直径Ｌより小さくしているため、薄型化が可能になるという効果が得られる。

なお、磁性体１の直径Ｌは磁性体１の厚みＴより大きくなっているため、検出精度が悪化するということはない。すなわち、磁性体１の厚みＴを小さくした場合は、その小さくなった分だけ磁性体１の直径Ｌを大きくすれば、磁性体１の体積が小さくなるのを防止できるため、磁性体１の重さが軽くなるということはなく、これにより、基板２の表面２ａとの摩擦等の影響を受けにくくなるため、磁性体１の移動が制限を受けることはなくなり、これにより、検出精度が悪化するということはないものである。

図４は本発明の一実施の形態における縦横検知センサの磁気発生器６ａ，６ｂと磁性体１とのギャップＧ１を示す模式図、図５は磁性体１が基板２と接触する位置における磁性体１の形状が、基板２と垂直の方向から見た磁性体１の曲率半径と同じにしたときの磁気発生器６ａ，６ｂと磁性体１とのギャップＧ２を示す模式図である。

図４、図５において、ギャップＧ１とＧ２が同じ場合、図４における磁気発生器６ａ，６ｂ間の距離ｐ１は、図５における磁気発生器６ａ，６ｂ間の距離ｐ２より広くなっている。

そして、磁気発生器６ａ，６ｂと磁性体１とのギャップがＧ１、Ｇ２以下であれば検知精度が良いとしたとき、図４においては、磁気発生器６ａ，６ｂ間の距離をｐ１以下になるようにさえすれば良いため、磁気発生器６ａ，６ｂの位置の設計余裕度が増すが、図５においては、磁気発生器６ａ，６ｂ間の距離をｐ２以下に抑えなければならないため、磁気発生器６ａ，６ｂの寸法精度、組み合わせ（嵌合）精度を高くしなければならない。

このように本発明の一実施の形態における縦横検知センサは、磁性体１が基板２と接触する位置における磁性体１の形状を、図４に示すように、基板２と垂直の方向から見た磁性体１の曲率半径より大きな曲率半径を有する円弧状に構成しているため、磁気発生器６ａ，６ｂと磁性体１とのギャップを小さくすることができ、これにより、磁気検出器の抵抗値変化率が大きくなるため、高い出力が得られるものである。また、この高い出力が得られることにより、必要な出力が維持できる基板２、容器４および磁気発生器６ａ，６ｂの相互の位置関係の誤差を広く取ることができるため、設計余裕度が増し、これにより、歩留まりを向上させることができる。

なお、上記図４においては、磁性体１が基板２と接触する位置における磁性体１の形状を、基板２と垂直の方向から見た磁性体１の曲率半径より大きな曲率半径を有する円弧状に構成したものについて説明したが、これに限定されるものではなく、これ以外の形状、例えば図６に示すように円柱状に構成してもよいものである。この場合、磁性体１が基板２と接触する位置における磁性体１の形状は直線状に構成されるため、磁気発生器６ａ，６ｂと磁性体１とのギャップは一定となり、これにより、設計余裕度が増すため、歩留まりをより向上させることができる。

また、上記本発明の一実施の形態における縦横検知センサにおいては、基板２と平行な方向から見た磁性体１の形状を楕円形としたものについて説明したが、図７に示すように楕円形の側面の一部が直線状となった形状の磁性体であってもよいものである。

本発明に係る縦横検知センサは、薄型化が可能になるという効果を有するものであり、特に各種電子機器の縦横の姿勢を検知して電子機器の設置状態を検出するための縦横検知センサ等において有用となるものである。

本発明の一実施の形態における縦横検知センサの正面断面図 同縦横検知センサの主要部の平面図 同縦横検知センサの主要部の正面断面図 同縦横検知センサの磁気発生器と磁性体とのギャップＧ１を示す模式図 磁性体が基板と接触する位置における磁性体の形状を、基板と垂直の方向から見た磁性体の曲率半径と同じにしたときの磁気発生器と磁性体とのギャップＧ２を示す模式図 本発明の一実施の形態における縦横検知センサの他の例を示す磁性体の斜視図 同縦横検知センサのさらに他の例を示す磁性体の正面図

符号の説明

１ 磁性体
２ 基板
２ａ 基板の表面
３ 内部空間
４ 容器
５ａ〜５ｄ 検知空間
６ａ，６ｂ 磁気発生器
７ 磁気検出器

Claims (3)

1. 磁性体と、この磁性体が移動可能な表面を有する基板と、この基板とともに前記磁性体を収容する内部空間を構成する容器と、前記内部空間において同一平面内における９０°間隔の４方向へ広がる４つの検知空間と、前記それぞれの検知空間における前記基板に形成された２つの磁気発生器およびこの２つの磁気発生器間に設けられた磁気検出器とを備え、前記４つの検知空間のうち、前記磁性体球が自重によって入り込んだ検知空間を前記磁気検出器によって検知することにより、この検知空間が他の３つの検知空間より下方に位置することを検知するようにした縦横検知センサにおいて、前記基板と垂直の方向から見た前記磁性体の形状を円形とし、かつ前記磁性体の厚みを前記基板と垂直の方向から見た前記磁性体の直径より小さくした縦横検知センサ。
2. 磁性体が基板と接触する位置における前記磁性体の形状を、前記基板と垂直の方向から見た前記磁性体の曲率半径より大きな曲率半径を有する円弧状もしくは直線状に構成した請求項１記載の縦横検知センサ。
3. 基板と平行な方向から見た磁性体の形状を楕円形とした請求項２記載の縦横検知センサ。

Images