JP2014142297A - 近接センサおよび遊技機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、検知感度が高いと共に、検知範囲が広い近接センサおよび遊技機を提供することを目的とする。
【解決手段】第１の磁気抵抗効果素子２および第２の磁気抵抗効果素子３を有する近接センサ１であって、第１および第２の磁気抵抗効果素子２、３は、それぞれ、外部磁界により磁化が変動する１対の自由磁性層と、１対の自由磁性層間にある非磁性層とを有してなると共に、第１の磁気抵抗効果素子２において、１対の自由磁性層の磁化容易軸方向が第１の方向に配向されてなり、第２の磁気抵抗効果素子３において、１対の自由磁性層の磁化容易軸方向が第２の方向に配向されてなり、第１の方向と第２の方向とが異なることを特徴とする近接センサおよび遊技機。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気抵抗効果素子を用いた近接センサおよび近接センサを備えた遊技機に関する。

従来、外部磁界の変化により被検知対象の接近を検知する近接センサが知られている。この近接センサは、外部磁界の印加により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子を備えて構成され、磁気抵抗効果素子の電気抵抗の変化を検知することにより、被検知対象の接近を検知する。

図１２は、特許文献１に開示される近接センサと磁石との位置関係を示す模式的な上面図である。図１２には、被検知対象である磁石２３３と、磁石２３３を検知する近接センサ２０１が図示されている。特許文献１に開示される近接センサ２０１は、１つの磁気抵抗効果素子を有し、図１２に示すように、外部磁界を印加させる磁石２３３の方向に、磁気抵抗効果素子の磁化容易軸方向Ｄ２０３を配向させている。

特開２０１１−５３１９９号公報

特許文献１に開示される近接センサ２０１においては、図１２に示すように、磁石２３３の方向に配向された磁化容易軸方向Ｄ２０３を備える磁気抵抗効果素子のみを用いて、磁石２３３の接近を検知している。そのため、検知感度の高い方向が１方向のみであるため、検知できる視野角が狭いので、磁石２３３の検知感度が低いと共に、磁石２３３の検知範囲が狭いという課題があった。

この課題を解決するために、機器などに複数の近接センサ２０１を設置しようとすると、
表示器や、つまみ、スイッチなどのために、近接センサ２０１の設置できる個数や、設置できる箇所が制限されるという課題があった。

本発明の目的は、このような課題を顧みてなされたものであり、検知感度が高いと共に、検知範囲が広い近接センサおよび遊技機を提供することである。

本発明の近接センサは、第１の磁気抵抗効果素子および第２の磁気抵抗効果素子を有する近接センサであって、前記第１および第２の磁気抵抗効果素子は、それぞれ、外部磁界により磁化が変動する１対の自由磁性層と、前記１対の自由磁性層間にある非磁性層とを有してなると共に、前記第１の磁気抵抗効果素子において、前記１対の自由磁性層の磁化容易軸方向が第１の方向に配向されてなり、前記第２の磁気抵抗効果素子において、前記１対の自由磁性層の磁化容易軸方向が第２の方向に配向されてなり、前記第１の方向と前記第２の方向とが異なることを特徴とする。

第１の磁気抵抗効果素子の備える自由磁性層の磁化は、外部磁界の第１の方向の成分に応じて変化し易く、第２の磁気抵抗効果素子の備える自由磁性層の磁化は、外部磁界の第２の方向の成分に応じて変化し易い。

このように、本発明の近接センサは、外部磁界の異なる２方向の成分に応じて磁化が変化し易い磁気抵抗効果素子を有する。そのため、本発明によれば、広い検知範囲において、検知感度が高い近接センサを実現できる。

本発明の近接センサは、異なる２方向に配向された磁化容易軸を利用して、外部磁界を検知する。そのため、本発明によれば、検知できる視野角が広いので、検知範囲が広い近接センサを実現できる。

よって、本発明によれば、検知感度が高いと共に、検知範囲が広い近接センサを提供することが可能である。

前記第１および第２の磁気抵抗効果素子が、１つの基板上に形成されていることが好ましい。このような態様であれば、半導体プロセス技術を用いて、多数の小型な近接センサを同時に製造することができる。よって、安価で小型な近接センサを製造することができる。

前記第１の磁気抵抗効果素子の前記１対の自由磁性層において、無磁界中で両者の磁化方向が反平行となっており、前記第２の磁気抵抗効果素子の前記１対の自由磁性層において、無磁界中で両者の磁化方向が反平行となっていることが好ましい。このような態様であれば、第１の磁気抵抗効果素子および第２の磁気抵抗効果素子の電気抵抗が、外部磁界により大きく変化する。そのため、検知感度が更に高いと共に、検知範囲が更に広い近接センサを実現できる。

前記第１の磁気抵抗効果素子が、前記第１の方向に離間する１対の軟磁性体に挟まれて、
前記第２の磁気抵抗効果素子が、前記第２の方向に離間する１対の軟磁性体に挟まれていることが好ましい。

このような態様であれば、外部磁界が増幅されて、第１の磁気抵抗効果素子および第２の磁気抵抗効果素子に印加される。また、第１の磁気抵抗効果素子には、外部磁界が第１の方向に集束されて印加され、第２の磁気抵抗効果素子には、外部磁界が第２の方向に集束されて印加される。そのため、検知感度が更に高いと共に、検知範囲が更に広い近接センサを実現できる。

前記第１の方向と前記第２の方向とが直交することが好ましい。このような態様であれば、外部磁界を更に広い視野角で検知することができる。そのため、検知範囲が更に広い近接センサを実現できる。

本発明の近接センサは、第１の磁気抵抗効果素子および第２の磁気抵抗効果素子を有する近接センサであって、前記第１および第２の磁気抵抗効果素子は、それぞれ、外部磁界により磁化が変動する１対の自由磁性層と、前記１対の自由磁性層間にある非磁性層とを有してなると共に、前記近接センサは、被検知対象が存在する領域に対して板面で仕切られた領域に配置されており、前記第１の磁気抵抗効果素子において、前記１対の自由磁性層の磁化容易軸方向が第１の方向に配向されてなり、前記第２の磁気抵抗効果素子において、前記１対の自由磁性層の磁化容易軸方向が第２の方向に配向されてなり、前記第１の方向と前記第２の方向とが異なることを特徴とする。

第１の磁気抵抗効果素子の備える自由磁性層の磁化は、外部磁界の第１の方向の成分に応じて変化し易く、第２の磁気抵抗効果素子の備える自由磁性層の磁化は、外部磁界の第２の方向の成分に応じて変化し易い。このように、本発明の近接センサは、外部磁界の異なる２方向の成分に応じて磁化が変化し易いと共に、異なる２方向に配向された磁化容易軸を利用して、外部磁界を検知する。

よって、本発明によれば、被検知対象が存在する領域に対して板面で仕切られた領域に配置される近接センサにおいて、検知感度が高いと共に、検知範囲が広いことを可能にする。

前記第１および第２の磁気抵抗効果素子が、１つの基板上に形成されていることが好ましい。このような態様であれば、半導体プロセス技術を用いて、多数の小型な近接センサを同時に製造することができる。よって、安価で小型な近接センサを製造することができる。

前記第１の方向が前記板面に直交することが好ましい。このような態様であれば、近接センサを中心にして、その周囲に検知範囲が設けられる。そのため、近接センサの設置位置と検知範囲の関係が明確であるので、近接センサの設置が容易である。

前記第１の磁気抵抗効果素子の前記１対の自由磁性層において、無磁界中で両者の磁化方向が反平行となっており、前記第２の磁気抵抗効果素子の前記１対の自由磁性層において、磁界中で両者の磁化方向が反平行となっていることが好ましい。このような態様であれば、第１の磁気抵抗効果素子および第２の磁気抵抗効果素子の電気抵抗が、外部磁界により大きく変化する。そのため、検知感度が更に高いと共に、検知範囲が更に広い近接センサを実現できる。

前記第１の磁気抵抗効果素子が、前記第１の方向に離間する１対の軟磁性体に挟まれて、
前記第２の磁気抵抗効果素子が、前記第２の方向に離間する１対の軟磁性体に挟まれていることが好ましい。

このような態様であれば、外部磁界が増幅されて、第１の磁気抵抗効果素子および第２の磁気抵抗効果素子に印加される。また、第１の磁気抵抗効果素子には、外部磁界が第１の方向に集束されて印加され、第２の磁気抵抗効果素子には、外部磁界が第２の方向に集束されて印加される。そのため、検知感度が更に高いと共に、検知範囲が更に広い近接センサを実現できる。

前記第１の方向と前記第２の方向とが直交することが好ましい。このような態様であれば、外部磁界を更に広い視野角で検知することができる。そのため、検知範囲が更に広い近接センサを実現できる。

前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第２の磁気抵抗効果素子の素子形状が、ミアンダ形状であることが好ましい。このような態様であれば、近接センサの検知感度を更に向上させることができると共に、近接センサの検知範囲を更に広げることができる。

前記第１の磁気抵抗効果素子においては、前記ミアンダ形状の長尺方向が、前記第１の方向に平行であると共に、前記第２の磁気抵抗効果素子においては、前記ミアンダ形状の長尺方向が、前記第２の方向に平行であることが好ましい。

このような態様であれば、磁化容易軸がミアンダ形状の長尺方向と平行に配向されるので、検知感度を更に向上させることができる。

本発明の遊技機は、前記近接センサと、前記近接センサが配置される筐体と、を具備することを特徴とする。

このような態様であれば、本発明の遊技機において、近接センサの検知感度を向上させると共に、近接センサの検知範囲を拡大させることができる。よって、近接センサの配置の自由度が向上されることができ、近接センサの数を削減できることができ、および近接センサの数を削減しても正確に外部磁界を検知することができる。

よって、本発明によれば、検知感度が高いと共に、検知範囲が広い近接センサおよび遊技機が可能である。

第１の実施形態に係る近接センサを設置した遊技機の斜視図である。 第１の実施形態に係る近接センサの平面略図である。 第１の実施形態に係る磁気抵抗効果素子の部分拡大図である。 第１の実施形態に係る近接センサの磁気抵抗効果素子の積層構造を示す図である。 第１の実施形態に係る近接センサの模式的な電気回路図である。 第１の実施形態に係る近接センサと磁石との位置関係を示す模式的な上面図である。 第１の実施形態に係る近接センサのガラス板に直交方向の検知範囲の説明図である。 第１の実施形態に係る近接センサのガラス板に平行方向の検知範囲の説明図である。 変形例に係る近接センサの平面略図である。 第２の実施形態に係る近接センサの平面略図である。 第２の実施形態に係る近接センサと磁石との位置関係を示す模式的な上面図である。 特許文献１に開示される近接センサと磁石との位置関係を示す模式的な上面図である。

以下、本発明の実施形態の近接センサおよび遊技機について図面を用いて詳細に説明する。なお、各図面の寸法は適宜変更して示している。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る近接センサを設置した遊技機の斜視図である。遊技機３０は、図１に示すように、正面に円形の凹状部が設けられる筐体３１と、筐体３１の凹状部を覆うように設けられるガラス板３２と、筐体３１に配置される近接センサ１とを備える。近接センサ１は、被検知対象である磁石３３が存在する領域に対してガラス板３２で仕切られた領域に配置されている。

筐体３１の凹状部底部には、正面視において円形の遊技盤が固定され、この遊技盤とガラス板３２との間には、各種表示器や各種飾りが施され、遊技球の移動範囲となる遊技領域が形成されている。近接センサ１は、この筐体３１内の遊技領域の中央に対応する位置に配置され、ガラス板３２を介して磁石３３の発する磁界を検知できるように、その検知範囲が設定されている。

近接センサは、磁石を用いた不正行為などを検知するために、遊技機に設置されている。遊技機において磁石を用いた不正行為を検知する場合、近接センサは、広い検知範囲において、磁石の接近を精度よく検知することが必要とされる。

特許文献１に開示される従来の近接センサは、検知感度の高い方向が１方向のみであるため、検知できる視野角が狭いので、検知範囲が狭くなり、遊技機に設置した場合に不感領域が生じる。このため、不感領域を削減するべく、複数の近接センサを使用し、それぞれの近接センサの不感領域をカバーするように設置する必要がある。ところが、各種表示器や各種飾りのために、近接センサの設置できる個数や、設置できる箇所は制限される。

そのため、本実施形態では、検知感度が高いと共に、検知範囲が広い近接センサを用いることで、上記課題を解決している。なお、本実施形態においては、本実施形態に係る近接センサを設置した遊技機について説明するが、本実施形態に係る近接センサは遊技機以外にも適用可能である。

本実施形態においては、図１に示すＸＹＺ直交座標軸を設定している。Ｙ軸は、近接センサ１と、近接センサ１に最も近いガラス板３２内の点と、を結んだ線分に対して平行な軸とする。Ｘ軸およびＺ軸は、Ｙ軸に直交しており、Ｚ軸は、鉛直方向に平行な軸とする。

図２は、第１の実施形態に係る近接センサの平面略図である。図３は、第１の実施形態に係る磁気抵抗効果素子の部分拡大図である。本実施形態の近接センサ１は、図２に示すように、１つの基板７のセンサ面６上に、第１の磁気抵抗効果素子２と、第２の磁気抵抗効果素子３とが形成されて構成されている。なお、第１の磁気抵抗効果素子２および第２の磁気抵抗効果素子３は、１つの基板７上にスパッタ法などの成膜技術や、フォトリソグラフィ法などのパターン形成技術などを用いて形成される。

第１の磁気抵抗効果素子２および第２の磁気抵抗効果素子３は、図２に示すように、平面視でミアンダ形状に形成されている。このミアンダ形状は、図３に示すように、複数の帯状で長尺パターンである素子部２ａ、３ａが、素子部２ａ、３ａの端部で接続電極４によって２つずつ接続されて、つづら折り状に折り返すパターンである。

第１の磁気抵抗効果素子２は、図２に示すように、第１の方向、すなわち図面上下（Ｙ）方向に離間する１対の軟磁性体２ｂ、２ｃに挟まれている。また、第２の磁気抵抗効果素子３は、第２の方向、すなわち図面左右（Ｘ）方向に離間する１対の軟磁性体３ｂ、３ｃに挟まれている。そして、素子部２ａまたは素子部３ａは、それぞれ、その長尺パターンを１対の軟磁性体２ｂ、２ｃまたは１対の軟磁性体３ｂ、３ｃに略直交させるように、１対の軟磁性体２ｂ、２ｃまたは１対の軟磁性体３ｂ、３ｃの間をつづら折り状に折り返している。第１の磁気抵抗効果素子２と第２の磁気抵抗効果素子３とは、１つの基板７上にパターニングされている。

このミアンダ形状に対して、図３に示すように、素子部２ａ、３ａの長手方向を、長尺方向Ｄ１とし、素子部２ａ、３ａの短手方向を、幅方向Ｄ２と定義する。図２に示す第１の磁気抵抗効果素子２においては、長尺方向Ｄ１は図面上下（Ｙ）方向であり、幅方向Ｄ２は図面左右（Ｘ）方向である。図２に示す第２の磁気抵抗効果素子３においては、長尺方向Ｄ１は図面左右（Ｘ）方向であり、幅方向Ｄ２は図面上下（Ｙ）方向である。

図４は、第１の実施形態に係る近接センサの磁気抵抗効果素子の積層構造を示す図である。図４を参照して、本実施形態に係る近接センサ１に用いられる磁気抵抗効果素子の積層構造および磁化容易軸方向Ｄ３について説明する。なお、図４は、図３に図示する素子部２ａ、３ａを、長尺方向Ｄ１に沿って切断した断面に対応する。

なお、本実施形態おいては、磁気抵抗効果素子としてＣＩＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎ Ｐｌａｎｅ）−ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子を例に説明するが、これに限定されるものではない。本実施形態に係る近接センサ１は、ＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｔｏ Ｐｌａｎｅ）−ＧＭＲ素子や、ＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｅｆｆｅｃｔ）素子を用いてもよい。

図２および図４に示すように、本実施形態に係る近接センサ１に用いられる磁気抵抗効果素子２、３は、下から順に積層される第１の自由磁性層１１、非磁性層１２、および第２の自由磁性層１３を有して構成されている。

第１の自由磁性層１１、および第２の自由磁性層１３は、ＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金、およびＣｏＦｅＮｉ合金のいずれか、あるいはそれらの積層膜で形成することができ、同一の磁性材料によって形成されることが好ましい。第１の自由磁性層１１および第２の自由磁性層１３を同一の磁性材料によって形成する場合は、両層の単位面積あたりの磁気モーメントがほぼ等しくなるように、第１の自由磁性層１１の膜厚と第２の自由磁性層１３の膜厚とをほぼ等しくする。また、第１の自由磁性層１１および第２の自由磁性層１３をそれぞれ単層で形成する場合は、第１の自由磁性層１１および第２の自由磁性層１３のうち少なくとも一方がＣｏＦｅＮｉ合金で形成されていることが好ましい。第１の自由磁性層１１および第２の自由磁性層１３をそれぞれ多層で形成する場合は、第１の自由磁性層１１がＮｉＦｅ合金層とＣｏＦｅ合金層とからなる積層体で形成され、第２の自由磁性層１３が積層順を逆にしてＣｏＦｅ合金層とＮｉＦｅ合金層とからなる積層体で形成されることが好ましい。

非磁性層１２は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇなどの導電性を有する非磁性材料により形成される。特にＣｕによって形成されることが好ましい。

次に、本実施形態に係る磁気抵抗効果素子の製造工程について説明する。まず、スパッタリングや蒸着などにより、第１の自由磁性層１１、非磁性層１２、および第２の自由磁性層１３の順に連続成膜して積層する。なお、スパッタリングや蒸着の条件については、従来公知の条件を適用可能である。

本実施形態においては、成膜工程で磁場を印加し、第１の自由磁性層１１と第２の自由磁性層１３の磁化方向を図４の矢印Ａ方向に固定しながら成膜する。第２の自由磁性層１３の磁化方向は、印加磁場除去後に交換結合磁界により第１の自由磁性層１１の磁化方向と反平行の方向、すなわち矢印Ｂ方向に向く。第１の自由磁性層１１と第２の自由磁性層１３との間には反平行方向の交換結合磁界が形成される。このとき印加磁場に平行な方向に磁化容易軸方向Ｄ３が形成される。

この磁化容易軸方向Ｄ３が形成されることにより、外部磁界が印加された場合、第１の自由磁性層１１および第２の自由磁性層１３の磁化が、磁化容易軸方向Ｄ３に揃い易い。そのため、外部磁界の変化の検知が容易になり、近接センサ１の検知感度が向上する。なお、磁化容易軸方向Ｄ３は、磁気抵抗効果素子の製造工程において磁化方向を調整することにより、任意に調整することができる。以上の工程により、本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子を得ることができる。

図５は、第１の実施形態に係る近接センサの模式的な電気回路図である。近接センサ１の電気回路は、図５に示すように、外部磁界によって電気抵抗が変化しない固定抵抗素子５と、外部磁界によって電気抵抗が変化する第１の磁気抵抗効果素子２および第２の磁気抵抗効果素子３を有して構成されている。

近接センサ１の電気回路は、図５に示すように、電源端子Ｖ_ｄｄに固定抵抗素子５の１端が電気的に直列接続されている。第１の磁気抵抗効果素子２と第２の磁気抵抗効素子３とが電気的に並列に接続されており、固定抵抗素子５の他端に、第１の磁気抵抗効果素子２および第２の磁気抵抗効素子３の１端が電気的に直列接続されている。次に、第１の磁気抵抗効果素子２および第２の磁気抵抗効素子３の他端が、グランド端子ＧＮＤに電気的に直列接続されている。そして、固定抵抗素子５の他端と第１の磁気抵抗効果素子２および第２の磁気抵抗効素子３の１端との間の接続部から、出力端子Ｖ_ｏｕｔが引き出されている。

第１の磁気抵抗効果素子２と第２の磁気抵抗効果素子３が、電気的に並列に接続されているので、外部磁界により第１の磁気抵抗効果素子２と第２の磁気抵抗効果素子３のどちらかの電気抵抗が変化すると、固定抵抗素子５と第１の磁気抵抗効果素子２および第２の磁気抵抗効果素子３の間の電位である中点電位Ｖ_ｏｕｔは変化する。このようにして、近接センサ１においては、外部磁界に応じて変化する中点電位Ｖ_ｏｕｔによって外部磁界を検知することができる。

固定抵抗素子５は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇなどの導電性を有する非磁性材料により形成される。また、固定抵抗素子５は、反強磁性層、第１の自由磁性層１１、第２の自由磁性層１３、および非磁性層１２の順に連続成膜して形成することもできる。

図６は、第１の実施形態に係る近接センサと磁石との位置関係を示す模式的な上面図である。本実施形態の近接センサ１は、図６に示すように、第１の磁気抵抗効果素子２の磁化容易軸方向Ｄ３をガラス板３２の主面３２ａに略直交するようにして、遊技領域の中央に対応する位置にセンサ面６を水平（ＸＹ面に平行）にして配置される。そのため、第２の磁気抵抗効果素子３の磁化容易軸方向Ｄ３は、ガラス板３２の主面３２ａに略平行であって、図面上下（Ｘ）方向に向いている。

磁石３３の周囲には、磁石３３を中心にして磁力線Ｍが形成されている。磁石３３の磁界は、ガラス板３２外面上より、ガラス板３２内側の遊技領域に印加される。

本実施形態においては、ガラス板３２外側から遊技領域内に印加される磁界を検知することにより磁石３３を検知する。磁石３３が、図６に示すように、Ｙ軸に直交する平面視で、近接センサ１を中心にして、近接センサ１の近傍に相当するガラス板３２外側に位置する場合には、たとえば図面に示す位置Ｃでは、ガラス板３２の主面３２ａに略直交する磁界が、近接センサ１に印加される。そのため、ガラス板３２の主面３２ａに略直交する磁化容易軸方向Ｄ３を持つ第１の磁気抵抗効果素子２の電気抵抗が変化するので、近接センサ１は磁石３３を検知することができる。

磁石３３が、近接センサ１の近傍に相当するガラス板３２外側から、図面上下（Ｘ）方向に離れていくと、たとえば図面に示す位置Dでは、ガラス板３２の主面３２ａに略平行であると共に、図面上下（Ｘ）方向に向いている磁界が、近接センサ１に印加される。そのため、第２の磁気抵抗効果素子３の電気抵抗が変化し、近接センサ１は磁石３３を検知することができる。

磁気抵抗効果素子においては、図４を用いて説明するが、第１の自由磁性層１１と第２の自由磁性層１３との磁化方向が互いに反平行な際に、磁気抵抗効果素子の電気抵抗は最大値である。そして、第１の自由磁性層１１と第２の自由磁性層１３との磁化方向が互いに平行になると、磁気抵抗効果素子の電気抵抗は最小値となる。本実施形態においては、磁石がない（外部磁界がない）際には、第１の自由磁性層１１と第２の自由磁性層１３との磁化方向は互いに反平行であり、磁気抵抗効果素子の電気抵抗は最大値である。そして、磁石が接近してくると、第１の自由磁性層１１と第２の自由磁性層１３とは、同方向に磁化容易軸方向Ｄ３を持つので、互いに同じ方向に容易に磁化されて、磁気抵抗効果素子の電気抵抗は最小値に変化する。このように、本実施形態によれば、磁気抵抗効果素子の電気抵抗は、外部磁界により大きく変化する。

本願の図１２は、特許文献１に開示される近接センサと磁石との位置関係を示す模式的な上面図である。従来技術の近接センサ２０１は、図１２に示すように、磁化容易軸方向Ｄ２０３がガラス板２３２の主面２３２ａに略直交する磁気抵抗効果素子のみを有している。そのため、磁石２３３が、Ｙ軸に直交する平面視で、近接センサ２０１を中心にして、近接センサ２０１の近傍に相当するガラス板２３２外側に位置する場合には、近接センサ２０１は、磁石３３を検知することができる。ところが、磁石２３３が、近接センサ２０１の近傍に相当するガラス板２３２外側から、図面上下（Ｘ）方向に離れていくと、磁石２３３の磁界は、ガラス板２３２の主面２３２ａに略平行な成分のみとなるので、近接センサ２０１は、磁石３３を検知することができない。

上記のように、本実施形態によれば、特許文献１に開示される従来技術に比べて、図面上下（Ｘ）方向に広がった領域において検知感度を高くすることができ、この領域に検知範囲を広げることができる。

図７は、第１の実施形態に係る近接センサのガラス板に直交方向の検知範囲の説明図である。図７に図示される検知範囲は、ＸＹ平面に平行な面におけるものである。近接センサ１は、磁石３３が存在する領域に対してガラス板３２で仕切られた遊技領域に配置されている。

図７には、検知範囲Ｒ１、検知範囲Ｒ２、検知範囲Ｒ３が図示されており、検知範囲Ｒ１は第１の磁気抵抗効果素子２によるもの、検知範囲Ｒ２と検知範囲Ｒ３は、第２の磁気抵抗効果素子３によるものである。

第１の磁気抵抗効果素子２の磁化容易軸方向Ｄ３は、ガラス板３２の主面３２ａに略直交している。そのため、第１の磁気抵抗効果素子２は、Ｙ軸方向に検知感度が高く、第１の磁気抵抗効果素子２の検知範囲Ｒ１は、Ｙ軸方向に長軸を有する楕円状である。

また、Ｙ軸に直交する平面視で、磁石３３が近接センサ１と重なる際に、磁化容易軸方向Ｄ３の磁界成分は最大であり、この位置から磁石３３が外れると、磁化容易軸方向Ｄ３の磁界成分は小さくなる。そのため、近接センサ１は検知範囲Ｒ１の中心に位置する。

第２の磁気抵抗効果素子３の磁化容易軸方向Ｄ３は、ガラス板３２の主面３２ａに略平行、すなわちＸ軸方向である。Ｙ軸に直交する平面視で、磁石３３が近接センサ１から離れた際に、磁石３３は、主面３２ａに略平行な方向に大きな磁界成分を持つので、第２の磁気抵抗効果素子３の検知範囲Ｒ２および検知範囲Ｒ３は、近接センサ１を中心にして、Ｘ軸方向に離間して位置する。

第２の磁気抵抗効果素子３は、Ｘ軸方向に検知感度が高いので、検知範囲Ｒ２および検知範囲Ｒ３は、Ｘ軸方向に長軸を有する楕円状である。また、第２の磁気抵抗効果素子３は、磁化容易軸方向Ｄ３がＸ軸方向であることや、Ｘ軸方向に長尺な素子部３ａの形状磁気異方性、それに加えて複数の素子部３ａが並列に配置されていることにより、主面３２ａに平行する方向から外れた磁界成分によっても磁化され易い。そのため、検知範囲Ｒ２および検知範囲Ｒ３は、Ｙ軸方向に広がっている。

よって、本実施形態の近接センサ１の検知範囲は、検知範囲Ｒ１、検知範囲Ｒ２、および検知範囲Ｒ３からなる。特許文献１に開示される従来技術の検知範囲は、検知範囲Ｒ１に相当する。そのため、磁石３３が、ガラス板３２に接近して来て、検知範囲Ｒ１、検知範囲Ｒ２、および検知範囲Ｒ３のどれかの範囲に入ると、本実施形態の近接センサ１は、磁石３３を検知する。

図８は、第１の実施形態に係る近接センサのガラス板に平行方向の検知範囲の説明図である。図８に図示される検知範囲は、ＸＺ平面に平行な面におけるものである。近接センサ１は、磁石３３が存在する領域に対してガラス板３２で仕切られた遊技領域に配置されている。

第１の磁気抵抗効果素子２は、磁化容易軸方向Ｄ３がＹ軸方向であることや、Ｙ軸方向に長尺な素子部３ａの形状磁気異方性、それに加えて複数の素子部３ａが並列に配置されていることにより、主面３２ａに略直交する方向から外れた磁界成分によっても磁化され易い。そのため、検知範囲Ｒ１は、近接センサ１を中心にして、ＸＺ平面内で広がっている。また、第１の磁気抵抗効果素子２の検知感度は、ＸＺ平面内で略等方的であり、図８に図示する検知範囲Ｒ１は、略円形である。

第２の磁気抵抗効果素子３は、その磁化容易軸方向Ｄ３がＸ軸方向なので、Ｘ軸方向に検知感度が高く、検知範囲Ｒ２および検知範囲Ｒ３は、Ｘ軸方向に広がる楕円状である。また、第２の磁気抵抗効果素子３は、磁化容易軸方向Ｄ３がＸ軸方向であることや、Ｘ軸方向に長尺な素子部３ａの形状磁気異方性、それに加えて複数の素子部３ａが並列に配置されていることにより、主面３２ａに平行する方向から外れた磁界成分によっても磁化され易い。そのため、検知範囲Ｒ２および検知範囲Ｒ３は、Ｚ軸方向に長軸を有する楕円状に広がっている。

本実施形態の近接センサ１の検知範囲は、図７および図８に示すように、検知範囲Ｒ１、検知範囲Ｒ２、検知範囲Ｒ３とからなる。そして、検知範囲Ｒ２と検知範囲Ｒ３が、検知範囲Ｒ１を中心にして、Ｘ軸方向に離間して位置している。検知範囲Ｒ１、検知範囲Ｒ２、検知範囲Ｒ３は、ラグビボール状（楕円球状）の形状であり、対応する磁気抵抗効果素子の磁化容易軸方向に直交する断面が略円形であり、対応する磁気抵抗効果素子の磁化容易軸方向に平行な断面が、略楕円形である。

本実施形態の近接センサ１の検知範囲は、特許文献１に開示される従来の近接センサの検知範囲に比べて、検知範囲Ｒ１の外側に広がる検知範囲Ｒ２および検知範囲Ｒ３の範囲の分だけ広い。また、本実施形態の近接センサ１によれば、従来の近接センサに比べて、検知感度が高い範囲が形成される。

よって、本発明によれば、検知感度が高いと共に、検知範囲が広い近接センサおよび遊技機が可能である。

本実施形態の近接センサによれば、１つの近接センサによって広い検知範囲を確保できる。よって、本実施形態の遊技機においては、近接センサの配置の自由度が向上することができ、近接センサの数を削減できることができ、および近接センサの数を削減しても正確に磁石を検知することができる。それにより、近接センサの配置位置の数を少なく構成でき、配線の複雑さを軽減でき、近接センサの占める面積と場所を削減できるため、遊技機の各種表示器や各種飾りなどの配置の自由度を増すことができる。また、１つの基板に２つの素子、すなわち第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子をパターンニングして構成するため、第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子の２つの磁化容易軸方向の角度が精度よく構成され、近接センサの精度を高めることができる。

本実施形態においては、第１の磁気抵抗効果素子２と第２の磁気抵抗効果素子３との磁化容易軸方向Ｄ３を直交するように設けたが、これに限定されるものではない。被検知対象の接近する方向や、被検知対象の存在する範囲に対応して、第１の磁気抵抗効果素子２と第２の磁気抵抗効果素子３との磁化容易軸方向Ｄ３を、鈍角や鋭角に設けることも可能である。

本実施形態の近接センサ１においては、図２に示すように、磁気抵抗効果素子２、３において、それぞれ、素子部２ａが軟磁性体２ｂ、２ｃに挟まれるように、素子部３ａが軟磁性体３ｂ、３ｃに挟まれるように、センサ面６の上に形成されている。

第１の磁気抵抗効果素子２においては、図２、図３、および図６に示すように、磁化容易軸方向Ｄ３（ガラス板３３の主面３３ａに略直交する方向）、すなわち検知する磁界成分の方向に、軟磁性体２ｂ、２ｃが素子部２ａを挟むように設けられる。また、第２の磁気抵抗効果素子３においては、図２、図３、および図６に示すように、磁化容易軸方向Ｄ３（ガラス板３３の主面３３ａに略平行する方向）、すなわち検知する磁界成分の方向に、軟磁性体３ｂ、３ｃが素子部３ａを挟むように設けられる。

この際、高い透磁性を有する軟磁性体２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃは、磁気ヨークとして機能する。そのため、素子部２ａ、３ａが、両側から軟磁性体２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃに挟まれていることにより、磁石３３から素子部２ａ、３ａに到達する磁力が増幅されて、検知感度が向上し、磁化容易軸方向Ｄ３に検知範囲が拡大される。

また、軟磁性体２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃは、磁気ヨークとして、磁石３３の磁界を、第１の磁気抵抗効果素子２および第２の磁気抵抗効果素子３の磁化容易軸方向Ｄ３に集束するように作用する。この作用によって、軟磁性体２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃは、磁化容易軸方向Ｄ３に直交する方向に検知範囲を拡大する。

軟磁性体２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃの材質としては、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴｉ、ＮｉＦｅ、Ｃｏ、Ｆｅ、およびＮｉからなる群から選ばれた少なくとも１つが含まれる合金などの各種軟磁性材料を用いることができる。これらの中でも、適度な保持力と透磁性の観点からＣｏＺｒＮｂが好ましい。また、軟磁性体２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃの膜厚としては、３００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲であることが好ましい。軟磁性体２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃの膜厚が３００ｎｍ以上であれば、ヨーク効果が増加し、良好な検知感度が得られる。また、軟磁性体２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃの膜厚が１０００ｎｍ以下であれば、検知方向を広角的に設けられるので、検知範囲が広いと共に安定した検知を確保できる。このように、軟磁性体２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃを形成することにより、検知の上限感度を、例えば０．７ｍＴから０．２５ｍＴに向上させることができる。

＜変形例＞
図９は、変形例に係る近接センサの平面略図である。本実施形態の変形例である近接センサにおいては、図９に示すように、第１の磁気抵抗効果素子２および第２の磁気抵抗効果素子３が、軟磁性体２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃを有していない。そのため、本変形例の近接センサは、平面面積を小さくすることができる。そのため、本変形例の近接センサは、小型化に優れると共に、基板からの取得数を増やせるので、低コスト化に優れる。

＜第２の実施形態＞
図１０は、第２の実施形態に係る近接センサの平面略図である。図１１は、第２の実施形態に係る近接センサと磁石との位置関係を示す模式的な上面図である。本実施形態の近接センサ５１においては、図２と図１０を比較して分かるように、第１の実施形態における第２の磁気抵抗効果素子３を４５°反時計まわりに回転させたように、第２の磁気抵抗効果素子５３が配置されている。

そのため、本実施形態においては、第２の磁気抵抗効果素子５３の検知範囲Ｒ２と検知範囲Ｒ３が、図７と図１１を比較して分かるように、第１の実施形態に比較して４５°反時計まわりに回転されたように配置される。

別な言い方をすると、本実施形態における第２の磁気抵抗効果素子５３の磁化容易軸方向Ｄ３が、第１の実施形態に対して４５°反時計まわりに回転させられ、第２の磁気抵抗効果素子５３の磁化容易軸方向Ｄ３が、近接センサ５１のより前方に向けられた。その結果、本実施形態の検知範囲Ｒ３は、図７と図１１を比較して分かるように、第１の実施形態の検知範囲Ｒ３より、より前方に突き出ている。

よって、本実施形態によれば、磁石が接近する際に、第１の実施形態に比べて、検知範囲Ｒ３においてより早く磁石を検知することが可能である。

１ 近接センサ
２ 第１の磁気抵抗効果素子
２ａ 素子部
２ｂ 軟磁性体、
２ｃ 軟磁性体
３ 第２の磁気抵抗効果素子
３ａ 素子部
３ｂ 軟磁性体
３ｃ 軟磁性体
５ 固定抵抗素子
６ センサ面
７ 基板
１１ 第１の自由磁性層
１２ 非磁性層
１３ 第２の自由磁性層
３０ 遊技機
３１ 筐体
３２ ガラス板
３３ 磁石

Claims (14)

1. 第１の磁気抵抗効果素子および第２の磁気抵抗効果素子を有する近接センサであって、前記第１および第２の磁気抵抗効果素子は、それぞれ、外部磁界により磁化が変動する１対の自由磁性層と、前記１対の自由磁性層間にある非磁性層とを有してなると共に、
   前記第１の磁気抵抗効果素子において、前記１対の自由磁性層の磁化容易軸方向が第１の方向に配向されてなり、
   前記第２の磁気抵抗効果素子において、前記１対の自由磁性層の磁化容易軸方向が第２の方向に配向されてなり、
   前記第１の方向と前記第２の方向とが異なることを特徴とする近接センサ。
2. 前記第１および第２の磁気抵抗効果素子が、１つの基板上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の近接センサ。
3. 前記第１の磁気抵抗効果素子の前記１対の自由磁性層において、無磁界中で両者の磁化方向が反平行となっており、
   前記第２の磁気抵抗効果素子の前記１対の自由磁性層において、無磁界中で両者の磁化方向が反平行となっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の近接センサ。
4. 前記第１の磁気抵抗効果素子が、前記第１の方向に離間する１対の軟磁性体に挟まれて、
   前記第２の磁気抵抗効果素子が、前記第２の方向に離間する１対の軟磁性体に挟まれていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の近接センサ。
5. 前記第１の方向と前記第２の方向とが直交することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の近接センサ。
6. 第１の磁気抵抗効果素子および第２の磁気抵抗効果素子を有する近接センサであって、前記第１および第２の磁気抵抗効果素子は、それぞれ、外部磁界により磁化が変動する１対の自由磁性層と、前記１対の自由磁性層間にある非磁性層とを有してなると共に、
   前記近接センサは、被検知対象が存在する領域に対して板面で仕切られた領域に配置されており、
   前記第１の磁気抵抗効果素子において、前記１対の自由磁性層の磁化容易軸方向が第１の方向に配向されてなり、
   前記第２の磁気抵抗効果素子において、前記１対の自由磁性層の磁化容易軸方向が第２の方向に配向されてなり、
   前記第１の方向と前記第２の方向とが異なることを特徴とする近接センサ。
7. 前記第１および第２の磁気抵抗効果素子が、１つの基板上に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の近接センサ。
8. 前記第１の方向が前記板面に直交することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の近接センサ。
9. 前記第１の磁気抵抗効果素子の前記１対の自由磁性層において、無磁界中で両者の磁化方向が反平行となっており、
   前記第２の磁気抵抗効果素子の前記１対の自由磁性層において、磁界中で両者の磁化方向が反平行となっていることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の近接センサ。
10. 前記第１の磁気抵抗効果素子が、前記第１の方向に離間する１対の軟磁性体に挟まれて、
    前記第２の磁気抵抗効果素子が、前記第２の方向に離間する１対の軟磁性体に挟まれていることを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の近接センサ。
11. 前記第１の方向と前記第２の方向とが直交することを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれか１項に記載の近接センサ。
12. 前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第２の磁気抵抗効果素子の素子形状が、ミアンダ形状であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の近接センサ。
13. 前記第１の磁気抵抗効果素子においては、前記ミアンダ形状の長尺方向が、前記第１の方向に平行であると共に、前記第２の磁気抵抗効果素子においては、前記ミアンダ形状の長尺方向が、前記第２の方向に平行であることを特徴とする請求項１２に記載の近接センサ。
14. 請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の近接センサと、前記近接センサが配置される筐体と、を具備することを特徴とする遊技機。