JP5128403B2 - 4-axis magnetic sensor - Google Patents

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本発明は、4軸磁気センサに関する。   The present invention relates to a four-axis magnetic sensor.

従来の技術として、シフトレバーの変位に連動して変位するマグネット板と、対面して配置された板状の磁性体である一対の磁性板を有する第1のヨーク及び第2のヨークと、マグネット板の磁石から生じる磁束密度の変化を計測するための磁気検出素子とを備えた位置センサが知られている(例えば、特許文献1)。   As a conventional technique, a magnet plate that is displaced in conjunction with the displacement of a shift lever, a first yoke and a second yoke that have a pair of magnetic plates that are plate-like magnetic bodies arranged facing each other, and a magnet There is known a position sensor including a magnetic detection element for measuring a change in magnetic flux density generated from a magnet of a plate (for example, Patent Document 1).

このマグネット板は、非磁性体である非磁性部分と、磁性体である磁石体とが、周方向に交互に配置された略扇状の板状部材からなっている。また、第1及び第2のヨークは、所定の間隙である第1及び第2の隙間を設けた状態で一対の磁性板を保持する第1及び第2のブリッジ部を備えている。   This magnet plate is formed of a substantially fan-like plate-like member in which non-magnetic portions that are non-magnetic bodies and magnet bodies that are magnetic bodies are alternately arranged in the circumferential direction. The first and second yokes include first and second bridge portions that hold the pair of magnetic plates in a state where the first and second gaps, which are predetermined gaps, are provided.

この位置センサによると、シフトレバーの変位によってマグネット板が変位し、第1又は第2のヨークに収容される磁石体の数に応じて磁気検出素子で検出される磁束密度が段階的に変化するので、検出された磁束密度に基づいたシフトレバーのシフトポジションを検出することが可能になる。
特開2007−40722号公報
According to this position sensor, the magnet plate is displaced by the displacement of the shift lever, and the magnetic flux density detected by the magnetic detection element changes stepwise according to the number of magnet bodies accommodated in the first or second yoke. Therefore, it becomes possible to detect the shift position of the shift lever based on the detected magnetic flux density.
JP 2007-40722 A

しかし、従来の位置センサによると、磁気検出素子で検出される磁束密度の変化の幅が小さく、外部磁場の影響によって誤作動する可能性があった。   However, according to the conventional position sensor, the change width of the magnetic flux density detected by the magnetic detection element is small, and there is a possibility of malfunction due to the influence of the external magnetic field.

従って本発明の目的は、非接触によって、安定して4軸の操作位置を検出することができる4軸磁気センサを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a four-axis magnetic sensor that can stably detect the four-axis operation position without contact.

(1)本発明は上記目的を達成するため、プッシュ操作、前記プッシュ操作方向を回転軸とする回転操作、及び傾倒操作可能に支持される操作部と、前記操作部に設けられ、第1の領域に第1の磁界を発生させる第1の磁界発生部と、前記回転軸上に中心が一致するように前記第1の磁界発生部に対向して設けられ、前記第1の磁界の磁束密度に基づいて異なる磁界感度を有する第1の磁界検出部及び第2の磁界検出部からなる第1の磁気センサと、前記傾倒操作に伴って発生する前記回転軸に直交する第1の方向成分に基づいて変位し、第2の領域に第2の磁界を発生させる第2の磁界発生部と、前記操作部が初期位置にあるとき、前記第2の領域内であり、かつ、前記第2の磁界発生部と対向する位置に設けられる第2の磁気センサと、前記第1の方向成分に直交する第2の方向成分に基づいて変位し、第3の領域に第3の磁界を発生させる第3の磁界発生部と、前記操作部が前記初期位置にあるとき、前記第3の領域内であり、かつ、前記第3の磁界発生部と対向する位置に設けられる第3の磁気センサと、を備えた4軸磁気センサを提供する。 (1) Since the present invention is to achieve the above object, a push operation, before Symbol rotation operation of the rotation axis a push operation direction, and an operation unit is tilted operably supported, provided on the operating unit, the first A first magnetic field generating section for generating a first magnetic field in the region of the first magnetic field generating section, and a first magnetic field generating section provided opposite to the first magnetic field generating section so that a center coincides with the rotation axis. A first magnetic sensor comprising a first magnetic field detection unit and a second magnetic field detection unit having different magnetic field sensitivities based on the density, and a first directional component perpendicular to the rotation axis generated by the tilting operation And a second magnetic field generator for generating a second magnetic field in the second region, and when the operation unit is in an initial position, the second region is in the second region and the second region A second magnetic sensor provided at a position facing the magnetic field generating unit of A third magnetic field generating unit that generates a third magnetic field in a third region that is displaced based on a second direction component orthogonal to the first direction component, and the operation unit is in the initial position. And a third magnetic sensor provided at a position in the third region and facing the third magnetic field generator.

(2)本発明は上記目的を達成するため、前記第1の磁界発生部と前記第1の磁気センサの距離は、前記第1の磁界発生部の変位に伴い前記第1の磁気センサに印加される前記第1の磁界の前記磁束密度の大きさに変化が生じたとき、前記第1の磁気検出部の磁気抵抗値が飽和した状態を維持すると共に、前記第2の磁気検出部の磁気抵抗値に変化が生じる距離である前記(1)に記載の4軸磁気センサを提供する。 (2) In order to achieve the above object, the distance between the first magnetic field generator and the first magnetic sensor is applied to the first magnetic sensor as the first magnetic field generator is displaced. When the magnetic flux density of the first magnetic field is changed, the magnetic resistance value of the first magnetic detection unit is maintained saturated and the magnetism of the second magnetic detection unit is maintained. The four-axis magnetic sensor according to (1), which is a distance at which a change in resistance value occurs.

(3)本発明は上記目的を達成するため、前記回転操作は、前記第1の磁気検出部によって検出される前記(2)に記載の4軸磁気センサを提供する。 (3) In order to achieve the above object, the present invention provides the four-axis magnetic sensor according to (2), wherein the rotation operation is detected by the first magnetic detection unit.

(4)本発明は上記目的を達成するため、前記第1の磁気検出部は、磁気抵抗素子が45°ずつ傾く形で環状に8つ配置され、前記第2の磁気検出部は、前記第1の磁気検出部の外側に位置して、同じく45°ずつ傾く形で同心円状に環状に8つ配置され、前記第1の磁気検出部及び第2の磁気検出部は、それぞれ、4つの磁気抵抗素子により構成されるフルブリッジ回路を2つずつ有する前記(1)〜(3)の何れか1項に記載の4軸磁気センサを提供する。 (4) In order to achieve the above object, the present invention provides eight first magnetic detection units arranged in a ring shape so that the magnetoresistive elements are inclined by 45 °, and the second magnetic detection unit includes the first magnetic detection unit. Eight concentric rings are arranged on the outside of the magnetic detection unit 1 and are inclined by 45 °, and each of the first magnetic detection unit and the second magnetic detection unit includes four magnets. The four-axis magnetic sensor according to any one of (1) to (3), which includes two full bridge circuits each including a resistive element.

(5)本発明は上記目的を達成するため、前記第2の磁気センサは、4つの磁気抵抗素子によって形成された第1のフルブリッジ回路と、感磁方向が前記第1のフルブリッジ回路の前記感磁方向と45°異なるように配置された第2のフルブリッジ回路と、からなる前記(1)に記載の4軸磁気センサを提供する。 (5) In order to achieve the above object, the second magnetic sensor includes a first full bridge circuit formed by four magnetoresistive elements, and a magnetosensitive direction of the first full bridge circuit. A four-axis magnetic sensor according to (1), comprising: a second full-bridge circuit disposed so as to be 45 ° different from the magnetic sensitive direction.

(6)本発明は上記目的を達成するため、前記第3の磁気センサは、前記第2の磁気センサと同様の構成を有する前記(5)に記載の4軸磁気センサを提供する。 (6) In order to achieve the above object, the present invention provides the four-axis magnetic sensor according to (5), wherein the third magnetic sensor has a configuration similar to that of the second magnetic sensor.

(7)本発明は上記目的を達成するため、前記第1の磁界発生部、前記第2の磁界発生部及び前記第3の磁界発生部は、永久磁石である前記(1)〜(6)の何れか1項に記載の4軸磁気センサを提供する。 (7) In order to achieve the above object, the first magnetic field generation unit, the second magnetic field generation unit, and the third magnetic field generation unit are permanent magnets (1) to (6). A four-axis magnetic sensor according to any one of the above.

(8)本発明は上記目的を達成するため、前記傾倒操作に基づく前記第1の方向成分に応じて変位する第1の方向支持部と、前記傾倒操作に基づく前記第2の方向成分に応じて前記第1の方向支持部とは独立に変位する第2の方向支持部と、を備えた前記(1)〜(7)の何れか1項に記載の4軸磁気センサ。 Since (8) The present invention to achieve the above object, a first direction support portion which is displaced in response to the first direction component based on the tilting operation, according to the second direction component based on the tilting operation The four-axis magnetic sensor according to any one of (1) to (7), further comprising: a second direction support portion that is displaced independently of the first direction support portion .

(9)本発明は上記目的を達成するため、プッシュ操作、前記プッシュ操作方向を回転軸とする回転操作、及び傾倒操作可能に支持される操作部と、前記操作部に設けられ、第1の領域に第1の磁界を発生させる第1の磁界発生部と、前記回転軸上に中心が一致するように前記第1の磁界発生部に対向して設けられ、前記第1の磁界の磁束密度に基づいて異なる磁界感度を有する第1の磁界検出部及び第2の磁界検出部からなり、前記第1の磁界発生部に基づいて第1の出力信号を出力する第1の磁気センサと、前記傾倒操作に伴って発生する前記回転軸に直交する第1の方向成分に基づいて変位し、第2の領域に第2の磁界を発生させる第2の磁界発生部と、前記操作部が初期位置にあるとき、前記第2の領域内であり、かつ、前記第2の磁界発生部と対向する位置に設けられ、前記第2の磁界発生部に基づいて第2の出力信号を出力する第2の磁気センサと、前記第1の方向成分に直交する第2の方向成分に基づいて変位し、第3の領域に第3の磁界を発生させる第3の磁界発生部と、前記操作部が前記初期位置にあるとき、前記第3の領域内であり、かつ、前記第3の磁界発生部と対向する位置に設けられ、前記第3の磁界発生部に基づいて第3の出力信号を出力する第3の磁気センサと、前記第1の出力信号、前記第2の出力信号及び前記第3の出力信号に基づいて前記操作部の操作位置を検出する検出部と、を備えた4軸磁気センサを提供する。 (9) Since the present invention is to accomplish the above object, a push operation, before Symbol rotation operation of the rotation axis a push operation direction, and an operation unit is tilted operably supported, provided on the operating unit, the first A first magnetic field generating section for generating a first magnetic field in the region of the first magnetic field generating section, and a first magnetic field generating section provided opposite to the first magnetic field generating section so that a center coincides with the rotation axis. A first magnetic sensor comprising a first magnetic field detector and a second magnetic field detector having different magnetic field sensitivities based on the density, and outputting a first output signal based on the first magnetic field generator; A second magnetic field generator that generates a second magnetic field in the second region by displacing based on a first direction component orthogonal to the rotation axis that is generated in association with the tilting operation; Is in the second region when in position and the second A second magnetic sensor provided at a position facing the field generation unit and outputting a second output signal based on the second magnetic field generation unit; and a second direction component orthogonal to the first direction component And a third magnetic field generator for generating a third magnetic field in the third region, and when the operation unit is in the initial position, the third region is in the third region, and A third magnetic sensor provided at a position opposite to the third magnetic field generation unit and outputting a third output signal based on the third magnetic field generation unit; the first output signal; and the second output A four-axis magnetic sensor comprising: a detection unit that detects an operation position of the operation unit based on a signal and the third output signal.

(10)本発明は上記目的を達成するため、前記検出部は、前記第1の出力信号、前記第2の出力信号及び前記第3の出力信号に対して角度変換処理を行う前記(9)に記載の4軸磁気センサを提供する。 (10) In order to achieve the above object, the detection unit performs an angle conversion process on the first output signal, the second output signal, and the third output signal. 4 axis magnetic sensor is provided.

(11)本発明は上記目的を達成するため、前記検出部は、前記第1の磁界検出部及び前記第2の磁界検出部センサの感度の値の比を算出し、この算出された比の値に基づいて前記操作部の前記操作位置を検出する前記(9)に記載の4軸磁気センサを提供する。 (11) In order to achieve the above object, the detection unit calculates a ratio of sensitivity values of the first magnetic field detection unit and the second magnetic field detection unit sensor, and the calculated ratio The 4-axis magnetic sensor according to (9), wherein the operation position of the operation unit is detected based on a value.

このような発明によれば、非接触によって、安定して4軸の操作位置を検出することができる。   According to such an invention, the operation positions of the four axes can be stably detected by non-contact.

以下に、本発明の4軸磁気センサの実施の形態を図面を参考にして詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of a four-axis magnetic sensor of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[実施の形態]
(ポジションセンサの構成)
図1は、本発明の実施の形態に係るポジションセンサの概略図である。本発明の4軸磁気センサをポジションセンサとして、図1に示すようにXYZ座標系を定め、Z軸は、下側を正とするものとする。なお、4軸とは、X軸方向の操作位置(ポジション)、Y軸方向の操作位置、Z軸方向の操作位置に加え、Z軸を回転軸とした回転操作位置を含めたものである。
[Embodiment]
(Configuration of position sensor)
FIG. 1 is a schematic diagram of a position sensor according to an embodiment of the present invention. Assuming that the 4-axis magnetic sensor of the present invention is a position sensor, an XYZ coordinate system is defined as shown in FIG. 1, and the lower side of the Z-axis is positive. The four axes include an operation position (position) in the X-axis direction, an operation position in the Y-axis direction, an operation position in the Z-axis direction, and a rotation operation position with the Z-axis as a rotation axis.

ポジションセンサ1は、図1に示すように、固定部2と、プリント配線基板3と、操作部4と、Z軸支持部5と、X軸支持部6と、Y軸支持部7と、を備えて概略構成されている。   As shown in FIG. 1, the position sensor 1 includes a fixed part 2, a printed wiring board 3, an operation part 4, a Z-axis support part 5, an X-axis support part 6, and a Y-axis support part 7. In general, it is structured.

(固定部の構成)
固定部2は、図1に示すように、表面上部にプリント配線基板3が、ボルト等によって固定されている台座20と、台座20の短手方向の中央から上部に向かって突出した連結部22を介して台座20と一体となる支持部21と、を備えて概略構成されている。
(Configuration of fixed part)
As shown in FIG. 1, the fixing portion 2 includes a pedestal 20 on which the printed wiring board 3 is fixed on the upper surface with bolts and the like, and a connecting portion 22 that protrudes upward from the center in the short direction of the pedestal 20. And a support portion 21 that is integral with the pedestal 20 via the base.

台座20は、図1に示すように、短手方向に設けられた連結部22が、対向する短手方向の上部に同様に設けられている。   As shown in FIG. 1, the pedestal 20 is similarly provided with a connecting portion 22 provided in the short direction at an upper portion in the opposite short direction.

支持部21は、図1に示すように、中央に開口を備えた略ロ形状を有し、短手方向の開口側側面部にY軸支持部7を回転可能に支持するための開口23が設けられ、また、対向する短手方向の側面部にも同様に開口23が設けられている。   As shown in FIG. 1, the support portion 21 has a substantially square shape with an opening in the center, and an opening 23 for rotatably supporting the Y-axis support portion 7 on the opening side surface portion in the short side direction. Similarly, an opening 23 is provided in the side surface portion in the short side direction.

また、支持部21は、図1に示すように、長手方向の開口側側面部にX軸支持部6を回転可能に支持するための開口24が設けられ、また、対向する長手方向の側面部にも同様に開口24が設けられている。   In addition, as shown in FIG. 1, the support portion 21 is provided with an opening 24 for rotatably supporting the X-axis support portion 6 on the opening side surface portion in the longitudinal direction. Similarly, an opening 24 is also provided.

(プリント配線基板の構成)
プリント配線基板3は、図1に示すように、矩形状を有し、絶縁性部材によって形成され、表面に導電性の金属によって形成されたプリント配線を有して概略構成されている。
(Configuration of printed wiring board)
As shown in FIG. 1, the printed wiring board 3 has a rectangular shape, is formed of an insulating member, and is schematically configured to have a printed wiring formed of a conductive metal on the surface.

このプリント配線基板3は、上部に後述する磁気抵抗素子からなる磁気センサが搭載され、磁気センサは、プリント配線に電気的に接続されている。   The printed wiring board 3 has a magnetic sensor composed of a magnetoresistive element, which will be described later, mounted on the upper part, and the magnetic sensor is electrically connected to the printed wiring.

(操作部の構成)
操作部4は、図1に示すように、略球形状を有する操作ノブ40と、操作ノブ40に設けられ、略円柱形状を有するレバー41と、を備えて概略構成されている。
(Configuration of operation unit)
As shown in FIG. 1, the operation unit 4 is roughly configured to include an operation knob 40 having a substantially spherical shape, and a lever 41 provided on the operation knob 40 and having a substantially cylindrical shape.

レバー41は、後述するZ軸支持部5の円筒形状を有する本体50の開口にZ軸に沿って平行移動可能に挿入され、レバー41を介して操作ノブ40と対向する端部には、Z軸磁石4Aが、設けられている。   The lever 41 is inserted into an opening of a main body 50 having a cylindrical shape of the Z-axis support portion 5 described later so as to be able to move in parallel along the Z-axis. A shaft magnet 4A is provided.

(Z軸支持部の構成)
図2は、本発明の実施の形態に係るポジションセンサの上面図である。なお、図2において固定部2は省略している。
(Configuration of Z-axis support part)
FIG. 2 is a top view of the position sensor according to the embodiment of the present invention. In FIG. 2, the fixing portion 2 is omitted.

Z軸支持部5は、図1及び図2に示すように、円筒形状を有し、開口にレバー41が挿入された本体50と、アーチ形状を有し、アーチ形状の上部に本体50が設けられた支持部51と、アーチ形状の両端の側面部に設けられ凸部52と、を備えて概略構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the Z-axis support portion 5 has a cylindrical shape, a main body 50 in which a lever 41 is inserted in an opening, an arch shape, and the main body 50 is provided on an upper portion of the arch shape. And a convex portion 52 provided on the side surfaces of both ends of the arch shape.

凸部52は、図2に示すように、X軸支持部6に設けられた開口62に挿入され、Z軸支持部5は、凸部52を支点としてX軸支持部6に対して回転可能に構成されている。   As shown in FIG. 2, the convex portion 52 is inserted into an opening 62 provided in the X-axis support portion 6, and the Z-axis support portion 5 can rotate with respect to the X-axis support portion 6 with the convex portion 52 as a fulcrum. It is configured.

(X軸支持部の構成)
図3は、本発明の実施の形態に係るポジションセンサをY軸磁石側から見た側面図である。なお、図3において固定部2は省略している。
(Configuration of X-axis support part)
FIG. 3 is a side view of the position sensor according to the embodiment of the present invention as viewed from the Y-axis magnet side. In addition, the fixing | fixed part 2 is abbreviate | omitted in FIG.

X軸支持部6は、図2及び図3に示すように、矩形状を有し、中央に設けられた開口にZ軸支持部5の先端が挿入された本体60と、短手方向の外側側部の中央に設けられ、固定部2の支持部21の開口24に挿入された凸部61と、長手方向の側面部に設けられ、Z軸支持部5の凸部52が挿入された開口62と、X軸磁石6Aを保持する保持部63と、を備えて概略構成されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the X-axis support portion 6 has a rectangular shape, a main body 60 in which the tip of the Z-axis support portion 5 is inserted into an opening provided in the center, and an outer side in the short direction. An opening provided in the center of the side portion and inserted into the opening 24 of the support portion 21 of the fixed portion 2 and an opening provided in the side surface portion in the longitudinal direction and the protrusion portion 52 of the Z-axis support portion 5 is inserted. 62 and a holding portion 63 that holds the X-axis magnet 6A.

X軸支持部6は、凸部61を支点として支持部21に対して回転可能に設けられている。   The X-axis support portion 6 is provided to be rotatable with respect to the support portion 21 with the convex portion 61 as a fulcrum.

(Y軸支持部の構成)
図4は、本発明の実施の形態に係るポジションセンサをX軸磁石側から見た側面図である。なお、図4において固定部2は省略している。
(Configuration of Y-axis support part)
FIG. 4 is a side view of the position sensor according to the embodiment of the present invention as viewed from the X-axis magnet side. In addition, the fixing | fixed part 2 is abbreviate | omitted in FIG.

Y軸支持部7は、図4に示すように、アーチ形状を有する本体70と、Z軸支持部5の本体50が挿入され、操作部4のX軸方向の傾倒操作を案内する図1に示すX軸ガイド71と、アーチ形状の先端の両端部に設けられた凸部72と、を備えて概略構成されている。   As shown in FIG. 4, the Y-axis support portion 7 is inserted into the main body 70 having an arch shape and the main body 50 of the Z-axis support portion 5, and guides the tilting operation in the X-axis direction of the operation portion 4 in FIG. 1. The X-axis guide 71 shown in the figure and the convex part 72 provided in the both ends of the arch-shaped front-end | tip are comprised roughly.

凸部72は、固定部2の開口23に挿入され、Y軸支持部7は、凸部72を支点として支持部21に対して回転可能に設けられている。   The convex portion 72 is inserted into the opening 23 of the fixed portion 2, and the Y-axis support portion 7 is provided to be rotatable with respect to the support portion 21 with the convex portion 72 as a fulcrum.

なお、操作部4の傾倒操作のとき、傾倒操作に基づいたX軸方向成分(第1の方向成分)に応じてX軸支持部6が、Y軸方向成分(第2の方向成分)に応じてY軸支持部7が、独立に変位し、またZ軸方向の操作も独立に行うことができるので、より正確にX軸、Y軸、Z軸における操作部4の操作位置を検出することができる。   When the operation unit 4 is tilted, the X-axis support unit 6 responds to the Y-axis direction component (second direction component) according to the X-axis direction component (first direction component) based on the tilt operation. Since the Y-axis support part 7 is independently displaced and the operation in the Z-axis direction can be performed independently, the operation position of the operation part 4 on the X-axis, Y-axis, and Z-axis can be detected more accurately. Can do.

(Z軸MRセンサの構成)
図5は、本発明の実施の形態に係るZ軸MRセンサとZ軸磁石の関係を示す概略図である。Z軸MR(Magneto Resistance)センサ500は、図5に示すように、プリント配線基板3上にZ軸磁石4Aと対向するように設けられている。
(Configuration of Z-axis MR sensor)
FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between the Z-axis MR sensor and the Z-axis magnet according to the embodiment of the present invention. A Z-axis MR (Magneto Resistance) sensor 500 is provided on the printed wiring board 3 so as to face the Z-axis magnet 4A as shown in FIG.

Z軸磁石4Aは、一例として、円柱形状を有する永久磁石で、回転軸mに対して垂直方向に磁化されており、磁界がN極からS極に向けて形成されている。なお、Z軸磁石4Aの形状は、これに限定されず、矩形状であっても良い。   For example, the Z-axis magnet 4A is a permanent magnet having a cylindrical shape, is magnetized in a direction perpendicular to the rotation axis m, and has a magnetic field formed from the N pole toward the S pole. Note that the shape of the Z-axis magnet 4A is not limited to this, and may be rectangular.

操作部4のレバー41は、図5に示すように、Z軸磁石4Aと共に、Z軸支持部5の本体50に対してmを回転軸として回転し、また、本体50に対して回転軸m方向、すなわち操作部4のプッシュ操作方向である矢印a及びbに変位する。なお、図5に示すd0は、操作部4の初期位置であり、d1及びd2は、操作部4に対するプッシュ操作によってZ軸磁石4Aが変位する操作位置の一例である。   As shown in FIG. 5, the lever 41 of the operation unit 4 rotates together with the Z-axis magnet 4 </ b> A about the rotation axis m with respect to the main body 50 of the Z-axis support unit 5. It is displaced in the direction, that is, the arrows a and b which are the push operation direction of the operation unit 4. In addition, d0 shown in FIG. 5 is an initial position of the operation unit 4, and d1 and d2 are examples of operation positions where the Z-axis magnet 4A is displaced by a push operation on the operation unit 4.

図6は、本発明の実施の形態に係る操作部の回転操作位置とZ軸MRセンサとの位置関係を示した概略図である。図6におけるn0は、回転に対する操作部4の初期位置を示しており、レバー41の回転角度θは、初期位置n0を境に、矢印c方向を正、矢印d方向を負とする。   FIG. 6 is a schematic diagram showing the positional relationship between the rotational operation position of the operation unit and the Z-axis MR sensor according to the embodiment of the present invention. In FIG. 6, n0 indicates the initial position of the operation unit 4 with respect to rotation, and the rotation angle θ of the lever 41 is positive in the direction of arrow c and negative in the direction of arrow d with respect to the initial position n0.

Z軸磁石(第1の磁界発生部)4Aは、円柱形状を有する永久磁石で、下側をN極、上側をS極に磁化されており、Z軸MRセンサ500が磁界(第1の磁界)を検出できる領域(第1の領域)にN極からS極に向けて磁界を形成するように、操作部4に設けられている。   The Z-axis magnet (first magnetic field generation unit) 4A is a permanent magnet having a cylindrical shape, and is magnetized with the N pole on the lower side and the S pole on the upper side, and the Z-axis MR sensor 500 has a magnetic field (first magnetic field). ) Is provided in the operation unit 4 so as to form a magnetic field from the N-pole toward the S-pole in a region (first region) where the) can be detected.

図6に示すn1及びn2は、操作部4の回転操作位置の一例を示している。また、Z軸磁石4Aは、その中心が、回転軸mと一致するように設けられている。   N <b> 1 and n <b> 2 illustrated in FIG. 6 indicate examples of the rotation operation position of the operation unit 4. Further, the center of the Z-axis magnet 4A is provided so as to coincide with the rotation axis m.

図7は、本発明の実施の形態に係るZ軸MRセンサの平面図である。Z軸MRセンサ500は、図7に示すように、Z軸磁石4Aによって形成される磁界の変化を感知する磁気感知面が各々45°ずつ傾く形で同一のプリント配線基板3上にて回転軸mを中心として環状に8つの磁気抵抗素子M11〜M14、M21〜M24が設けられている。   FIG. 7 is a plan view of the Z-axis MR sensor according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the Z-axis MR sensor 500 has a rotation axis on the same printed circuit board 3 such that the magnetic sensing surfaces for sensing the change in the magnetic field formed by the Z-axis magnet 4A are inclined by 45 °. Eight magnetoresistive elements M11 to M14 and M21 to M24 are provided in a ring shape around m.

また、磁気抵抗素子M11〜M14、M21〜M24の外側には、同じく45°ずつ傾く形で回転軸mを中心として環状に配置される8つの磁気抵抗素子M31〜M34、M41〜M44が設けられている。   In addition, eight magnetoresistive elements M31 to M34 and M41 to M44 are provided outside the magnetoresistive elements M11 to M14 and M21 to M24, and are arranged in an annular shape around the rotation axis m so as to be inclined by 45 °. ing.

ここで、これら磁気抵抗素子M11〜M14、M21〜M24、M31〜M34、M41〜M44は、強磁性金属を主成分とする磁気抵抗膜からなり、印加される磁界に応じてその抵抗値が変化すると共に、所定の大きさを越える磁束密度が印加されることで、その抵抗値が飽和するといった物性を有している。   Here, these magnetoresistive elements M11 to M14, M21 to M24, M31 to M34, and M41 to M44 are composed of a magnetoresistive film mainly composed of a ferromagnetic metal, and the resistance value thereof changes according to the applied magnetic field. In addition, when a magnetic flux density exceeding a predetermined size is applied, the resistance value is saturated.

そして、磁気抵抗素子M11〜M14、M21〜M24、M31〜M34、M41〜M44が、外側に向かうほど、長く形成された複数の直線状の膜の端部が、交互に接続されることでじゃばら状のパターンが形成されている。   Then, as the magnetoresistive elements M11 to M14, M21 to M24, M31 to M34, and M41 to M44 go outward, the ends of a plurality of linear films formed longer are connected alternately. A pattern is formed.

そして、このZ軸MRセンサ500は、これら磁気抵抗素子M11〜M14、M21〜M24、M31〜M34、M41〜M44を形成する磁気抵抗膜の膜厚をそれぞれ一定の厚さに設定されると共に、外側に配置された8つの磁気抵抗素子M31〜M34、M41〜M44を形成する磁気抵抗膜の線幅を、内側に配置された8つの磁気抵抗素子M11〜M14、M21〜M24を形成する磁気抵抗膜の線幅よりも太く設定されている。   In the Z-axis MR sensor 500, the magnetoresistive elements forming the magnetoresistive elements M11 to M14, M21 to M24, M31 to M34, and M41 to M44 are set to have a constant thickness. The line widths of the magnetoresistive films that form the eight magnetoresistive elements M31 to M34 and M41 to M44 arranged on the outer side are the same as the magnetoresistive elements that form the eight magnetoresistive elements M11 to M14 and M21 to M24 arranged on the inner side. It is set to be thicker than the line width of the film.

これによってZ軸MRセンサ500は、内側に配置された8つの磁気抵抗素子M11〜M14、M21〜M24と、外側に配置された8つの磁気抵抗素子M31〜M34、M41〜M44とで、印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率が互いに異なったものとなっている。   Thus, the Z-axis MR sensor 500 is applied with eight magnetoresistive elements M11 to M14 and M21 to M24 arranged on the inner side and eight magnetoresistive elements M31 to M34 and M41 to M44 arranged on the outer side. The rate of change in resistance with respect to the magnetic flux density of the magnetic field is different from each other.

そして、このZ軸MRセンサ500では、磁界の磁気ベクトル及び磁束密度の変化を検出する磁気検出部が、内部に配置された8つの磁気抵抗素子M11〜M14、M21〜M24からなる第1の磁気検出部と、外側に配置された8つの磁気抵抗素子M31〜M34、M41〜M44からなる第2の磁気検出部との2つの磁気検出部によって構成されている。   In the Z-axis MR sensor 500, the magnetic detection unit for detecting the change in the magnetic vector and magnetic flux density of the magnetic field is a first magnetic element composed of eight magnetoresistive elements M11 to M14 and M21 to M24 disposed therein. It is comprised by two magnetic detection parts of a detection part and the 2nd magnetic detection part which consists of eight magnetoresistive elements M31-M34 and M41-M44 arrange | positioned outside.

図8(a)は、本発明の実施の形態に係る第1の磁気検出部(M11〜M14)に関する等価回路図であり、(b)は、第1の磁気検出部(M21〜M24)に関する等価回路図である。(a)は、第1の磁気検出部501の磁気抵抗素子M11〜M14の等価回路図を示し、(b)は、第1の磁気検出部501の磁気抵抗素子M21〜M24の等価回路図を示している。   FIG. 8A is an equivalent circuit diagram relating to the first magnetic detectors (M11 to M14) according to the embodiment of the present invention, and FIG. 8B relates to the first magnetic detectors (M21 to M24). It is an equivalent circuit diagram. (A) shows an equivalent circuit diagram of the magnetoresistive elements M11 to M14 of the first magnetic detection unit 501, and (b) shows an equivalent circuit diagram of the magnetoresistive elements M21 to M24 of the first magnetic detection unit 501. Show.

第1の磁気検出部501は、図8(a)に示すように、磁気抵抗素子M11〜M14によって1つのフルブリッジ回路が形成され、図8(b)に示すように、磁気抵抗素子M21〜M24によってもう1つのフルブリッジ回路が形成されている。   As shown in FIG. 8A, the first magnetic detection unit 501 has one full bridge circuit formed by the magnetoresistive elements M11 to M14, and as shown in FIG. 8B, the magnetoresistive elements M21 to M21. Another full bridge circuit is formed by M24.

この回路では、磁気抵抗素子M11、M13の間、及び磁気抵抗素子M21、M23の間に定電圧Vccが、それぞれ印加されると共に、磁気抵抗素子M12、M14の間、及び磁気抵抗素子M22、M24の間が、それぞれ接地されている。 In this circuit, a constant voltage Vcc is applied between the magnetoresistive elements M11 and M13 and between the magnetoresistive elements M21 and M23, and between the magnetoresistive elements M12 and M14, and between the magnetoresistive elements M22, M22, Between M24, each is grounded.

そして、この回路には、磁気抵抗素子M11、M12の間の中点電位と、磁気抵抗素子M13、M14の間の中点電位とをそれぞれ取り込んで差動増幅を行う差動増幅器502が設けられている。   This circuit is provided with a differential amplifier 502 that takes in the midpoint potential between the magnetoresistive elements M11 and M12 and the midpoint potential between the magnetoresistive elements M13 and M14 and performs differential amplification. ing.

また、この回路には、磁気抵抗素子M21、M22の間の中点電位と、磁気抵抗素子M23、M24の間の中点電位とをそれぞれ取り込んで差動増幅を行う差動増幅器503が設けられている。   Further, this circuit is provided with a differential amplifier 503 that takes in the midpoint potential between the magnetoresistive elements M21 and M22 and the midpoint potential between the magnetoresistive elements M23 and M24 and performs differential amplification. ing.

そして、この回路では、差動増幅器502、503による各差動増幅出力として、磁気抵抗素子M11〜M14、M21〜M24に印加される磁界の変化に応じて連続的に変化する第1の正弦信号V11及び余弦信号V12がそれぞれ出力される。なお、以下ではこれら第1の正弦信号V11及び余弦信号V12を第1の出力信号V11、V12と略記するものとする。   In this circuit, first differential sine signals that continuously change in accordance with changes in the magnetic field applied to the magnetoresistive elements M11 to M14 and M21 to M24 as the differential amplification outputs by the differential amplifiers 502 and 503. V11 and cosine signal V12 are output, respectively. In the following description, the first sine signal V11 and the cosine signal V12 are abbreviated as first output signals V11 and V12.

図9(a)は、本発明の実施の形態に係る第2の磁気検出部(M31〜M34)に関する等価回路図であり、(b)は、第2の磁気検出部(M41〜M44)に関する等価回路図である。(a)は、第2の磁気検出部504の磁気抵抗素子M31〜M34の等価回路図を示し、(b)は、第2の磁気検出部504の磁気抵抗素子M41〜M44の等価回路図を示している。   FIG. 9A is an equivalent circuit diagram relating to the second magnetic detectors (M31 to M34) according to the embodiment of the present invention, and FIG. 9B relates to the second magnetic detectors (M41 to M44). It is an equivalent circuit diagram. (A) shows an equivalent circuit diagram of the magnetoresistive elements M31 to M34 of the second magnetic detector 504, and (b) shows an equivalent circuit diagram of the magnetoresistive elements M41 to M44 of the second magnetic detector 504. Show.

Z軸MRセンサ500の第2の磁気検出部504からなる回路は、図9(a)及び(b)に示すように、第1の磁気検出部501と同様の回路構成を有している。   The circuit comprising the second magnetic detector 504 of the Z-axis MR sensor 500 has a circuit configuration similar to that of the first magnetic detector 501 as shown in FIGS.

すなわち、この回路は、上記4つの磁気抵抗素子M31〜M34により1つのフルブリッジ回路が構成されると共に、上記4つの磁気抵抗素子M41〜M44によりもう1つのフルブリッジ回路が構成されている。   That is, in this circuit, one full bridge circuit is configured by the four magnetoresistive elements M31 to M34, and another full bridge circuit is configured by the four magnetoresistive elements M41 to M44.

またこの回路では、磁気抵抗素子M31、M33の間、及び磁気抵抗素子M41、M43の間に定電圧Vccが、それぞれ印加されると共に、磁気抵抗素子M32、M34の間、及び磁気抵抗素子M42、M44の間が、それぞれ接地されている。 In this circuit, a constant voltage Vcc is applied between the magnetoresistive elements M31 and M33 and between the magnetoresistive elements M41 and M43, and between the magnetoresistive elements M32 and M34, and the magnetoresistive element M42. , M44 are grounded.

そして、この回路には、磁気抵抗素子M31、M32の間の中点電位と、磁気抵抗素子M33、M34の間の中点電位とをそれぞれ取り込んで差動増幅を行う差動増幅器505が設けられている。   This circuit is provided with a differential amplifier 505 that takes in the midpoint potential between the magnetoresistive elements M31 and M32 and the midpoint potential between the magnetoresistive elements M33 and M34 and performs differential amplification. ing.

また、この回路には、磁気抵抗素子M41、M42の間の中点電位と、磁気抵抗素子M43、M44の間の中点電位とをそれぞれ取り込んで差動増幅を行う差動増幅器506が設けられている。   Further, this circuit is provided with a differential amplifier 506 that takes in the midpoint potential between the magnetoresistive elements M41 and M42 and the midpoint potential between the magnetoresistive elements M43 and M44, respectively, and performs differential amplification. ing.

そして、この回路では、差動増幅器505、506による各差動増幅出力として、磁気抵抗素子M31〜M34、M41〜M44に印加される磁界の変化に応じて連続的に変化する第2の正弦信号V21及び余弦信号V22がそれぞれ出力される。なお、以下ではこれら第2の正弦信号V21及び余弦信号V22を第2の出力信号V21、V22と略記するものとする。   In this circuit, as each differential amplification output by the differential amplifiers 505 and 506, a second sine signal that continuously changes in accordance with changes in the magnetic field applied to the magnetoresistive elements M31 to M34 and M41 to M44. V21 and cosine signal V22 are output, respectively. Hereinafter, the second sine signal V21 and the cosine signal V22 are abbreviated as second output signals V21 and V22.

(X軸MRセンサの構成)
図10は、本発明の実施の形態に係るX軸磁石とX軸MRセンサとの関係を示す概略図である。図10は、X軸MRセンサ600を等価回路図として示している。
(Configuration of X-axis MR sensor)
FIG. 10 is a schematic diagram showing the relationship between the X-axis magnet and the X-axis MR sensor according to the embodiment of the present invention. FIG. 10 shows the X-axis MR sensor 600 as an equivalent circuit diagram.

X軸磁石(第2の磁界発生部)6Aは、円柱形状を有する永久磁石で、下側をN極、上側をS極に磁化されており、X軸MRセンサ600が磁界(第2の磁界)を検出できる領域(第2の領域)にN極からS極に向けて磁界を形成するように、X軸支持部6の保持部63に設けられている。   The X-axis magnet (second magnetic field generating unit) 6A is a permanent magnet having a cylindrical shape, and is magnetized with the N pole on the lower side and the S pole on the upper side, and the X-axis MR sensor 600 has a magnetic field (second magnetic field). ) Can be detected (second region) in the holding portion 63 of the X-axis support portion 6 so as to form a magnetic field from the N pole toward the S pole.

X軸磁石6Aは、操作部4がX軸の正方向に操作されたとき、図10に示す左側、すなわち、X軸の負方向に変位し、操作部4がX軸の負方向に操作されたとき、図10に示す右側、すなわちX軸の正方向に変位する。なお、図10に示す状態が、X軸支持部6の初期位置である。   When the operation unit 4 is operated in the positive direction of the X axis, the X axis magnet 6A is displaced in the left side shown in FIG. 10, that is, in the negative direction of the X axis, and the operation unit 4 is operated in the negative direction of the X axis. Then, it is displaced to the right side shown in FIG. 10, that is, the positive direction of the X axis. The state shown in FIG. 10 is the initial position of the X-axis support portion 6.

第3の磁気検出部601は、図10に示すように、磁気抵抗素子M51〜M54によって1つのフルブリッジ回路(第1のフルブリッジ回路)が形成され、磁気抵抗素子M51〜M54によって形成されるフルブリッジ回路の感磁方向とは、45°異なるように配置された磁気抵抗素子M61〜M64によってもう1つのフルブリッジ回路(第2のフルブリッジ回路)が形成されている。   As shown in FIG. 10, the third magnetic detection unit 601 includes one full bridge circuit (first full bridge circuit) formed by the magnetoresistive elements M51 to M54, and is formed by the magnetoresistive elements M51 to M54. Another full bridge circuit (second full bridge circuit) is formed by the magnetoresistive elements M61 to M64 arranged so as to be 45 ° different from the magnetic sensing direction of the full bridge circuit.

磁気抵抗素子M51〜M54、M61〜M64は、強磁性金属を主成分とする磁気抵抗膜からなり、印加される磁界に応じてその抵抗値が変化するものである。   The magnetoresistive elements M51 to M54 and M61 to M64 are made of a magnetoresistive film containing a ferromagnetic metal as a main component, and the resistance value thereof changes according to the applied magnetic field.

この回路では、磁気抵抗素子M51、M53の間、及び磁気抵抗素子M61、M63の間に定電圧Vccが、それぞれ印加されると共に、磁気抵抗素子M52、M54の間、及び磁気抵抗素子M62、M64の間が、それぞれ接地されている。 In this circuit, a constant voltage Vcc is applied between the magnetoresistive elements M51 and M53 and between the magnetoresistive elements M61 and M63, and between the magnetoresistive elements M52 and M54, and between the magnetoresistive elements M62, M62, Between M64, each is grounded.

そして、この回路には、磁気抵抗素子M51、M52の間の中点電位と、磁気抵抗素子M53、M54の間の中点電位とをそれぞれ取り込んで差動増幅を行う差動増幅器603が設けられている。   This circuit is provided with a differential amplifier 603 that takes in the midpoint potential between the magnetoresistive elements M51 and M52 and the midpoint potential between the magnetoresistive elements M53 and M54 and performs differential amplification. ing.

また、この回路には、磁気抵抗素子M61、M62の間の中点電位と、磁気抵抗素子M63、M64の間の中点電位とをそれぞれ取り込んで差動増幅を行う差動増幅器602が設けられている。   Further, this circuit is provided with a differential amplifier 602 that takes in the midpoint potential between the magnetoresistive elements M61 and M62 and the midpoint potential between the magnetoresistive elements M63 and M64 and performs differential amplification. ing.

そして、この回路では、差動増幅器602、603による各差動増幅出力として、磁気抵抗素子M51〜M54、M61〜M64に印加される磁界の変化に応じて連続的に変化する第3の余弦信号V31及び正弦信号V32がそれぞれ出力される。なお、以下ではこれら第3の余弦信号V31及び正弦信号V32を第3の出力信号V31、V32と略記するものとする。   In this circuit, a third cosine signal that continuously changes in accordance with changes in the magnetic field applied to the magnetoresistive elements M51 to M54 and M61 to M64 as the differential amplification outputs by the differential amplifiers 602 and 603. V31 and sine signal V32 are output, respectively. Hereinafter, the third cosine signal V31 and the sine signal V32 are abbreviated as third output signals V31 and V32.

(Y軸MRセンサの構成)
図11は、本発明の実施の形態に係るY軸磁石とY軸MRセンサとの関係を示す概略図である。図11は、Y軸MRセンサ700を等価回路図として示している。
(Configuration of Y-axis MR sensor)
FIG. 11 is a schematic diagram showing the relationship between the Y-axis magnet and the Y-axis MR sensor according to the embodiment of the present invention. FIG. 11 shows the Y-axis MR sensor 700 as an equivalent circuit diagram.

磁気抵抗素子M71〜M74、M81〜M84は、強磁性金属を主成分とする磁気抵抗膜からなり、印加される磁界に応じてその抵抗値が変化するものである。   The magnetoresistive elements M71 to M74 and M81 to M84 are made of a magnetoresistive film containing a ferromagnetic metal as a main component, and the resistance value thereof changes according to the applied magnetic field.

Y軸磁石(第3の磁界発生部)7Aは、円柱形状を有する永久磁石で、下側をN極、上側をS極に磁化されており、Y軸MRセンサ700が磁界(第3の磁界)を検出できる領域(第3の領域)にN極からS極に向けて磁界を形成するように、Y軸支持部7の保持部73に設けられている。   The Y-axis magnet (third magnetic field generation unit) 7A is a permanent magnet having a cylindrical shape, and is magnetized with the lower side being an N pole and the upper side being an S pole, and the Y-axis MR sensor 700 has a magnetic field (third magnetic field). ) Can be detected (third region) so as to form a magnetic field from the N pole toward the S pole. The holding portion 73 of the Y-axis support portion 7 is provided.

Y軸磁石7Aは、操作部4がY軸の正方向に操作されたとき、図11に示す左側、すなわち、Y軸の負方向に変位し、操作部4がY軸の負方向に操作されたとき、図11に示す右側、すなわちY軸の正方向に変位する。なお、図11に示す状態が、Y軸支持部7の初期位置である。   When the operation unit 4 is operated in the positive direction of the Y axis, the Y-axis magnet 7A is displaced in the left side shown in FIG. 11, that is, in the negative direction of the Y axis, and the operation unit 4 is operated in the negative direction of the Y axis. 11 is displaced in the right direction shown in FIG. 11, that is, in the positive direction of the Y axis. Note that the state shown in FIG. 11 is the initial position of the Y-axis support portion 7.

第4の磁気検出部701は、図11に示すように、磁気抵抗素子M71〜M74によって1つのフルブリッジ回路(第1のフルブリッジ回路)が形成され、磁気抵抗素子M71〜M74によって形成されるフルブリッジ回路の感磁方向とは、45°異なるように配置された磁気抵抗素子M81〜M84によってもう1つのフルブリッジ回路(第2のフルブリッジ回路)が形成されている。   As shown in FIG. 11, the fourth magnetic detection unit 701 includes one full bridge circuit (first full bridge circuit) formed by the magnetoresistive elements M71 to M74, and is formed by the magnetoresistive elements M71 to M74. Another full bridge circuit (second full bridge circuit) is formed by the magnetoresistive elements M81 to M84 arranged so as to be 45 ° different from the magnetic sensing direction of the full bridge circuit.

磁気抵抗素子M71〜M74、M81〜M84は、強磁性金属を主成分とする磁気抵抗膜からなり、印加される磁界に応じてその抵抗値が変化するものである。   The magnetoresistive elements M71 to M74 and M81 to M84 are made of a magnetoresistive film containing a ferromagnetic metal as a main component, and the resistance value thereof changes according to the applied magnetic field.

この回路では、磁気抵抗素子M71、M73の間、及び磁気抵抗素子M81、M83の間に定電圧Vccが、それぞれ印加されると共に、磁気抵抗素子M72、M74の間、及び磁気抵抗素子M82、M84の間が、それぞれ接地されている。 In this circuit, a constant voltage Vcc is applied between the magnetoresistive elements M71 and M73 and between the magnetoresistive elements M81 and M83, respectively, and between the magnetoresistive elements M72 and M74, and between the magnetoresistive elements M82, M82, Between M84, each is grounded.

そして、この回路には、磁気抵抗素子M71、M72の間の中点電位と、磁気抵抗素子M83、M84の間の中点電位とをそれぞれ取り込んで差動増幅を行う差動増幅器703が設けられている。   This circuit is provided with a differential amplifier 703 that takes in the midpoint potential between the magnetoresistive elements M71 and M72 and the midpoint potential between the magnetoresistive elements M83 and M84 and performs differential amplification. ing.

また、この回路には、磁気抵抗素子M81、M82の間の中点電位と、磁気抵抗素子M83、M84の間の中点電位とをそれぞれ取り込んで差動増幅を行う差動増幅器702が設けられている。   Further, this circuit is provided with a differential amplifier 702 that takes in the midpoint potential between the magnetoresistive elements M81 and M82 and the midpoint potential between the magnetoresistive elements M83 and M84, respectively, and performs differential amplification. ing.

そして、この回路では、差動増幅器702、703による各差動増幅出力として、磁気抵抗素子M71〜M74、M81〜M84に印加される磁界の変化に応じて連続的に変化する第4の余弦信号V41及び正弦信号V42がそれぞれ出力される。なお、以下ではこれら第4の余弦信号V41及び正弦信号V42を第4の出力信号V41、V42と略記するものとする。   In this circuit, a fourth cosine signal that continuously changes in accordance with changes in the magnetic field applied to the magnetoresistive elements M71 to M74 and M81 to M84 as the differential amplification outputs by the differential amplifiers 702 and 703. V41 and sine signal V42 are respectively output. Hereinafter, the fourth cosine signal V41 and the sine signal V42 are abbreviated as fourth output signals V41 and V42.

図12は、本発明の実施の形態に係るポジションセンサに関するブロック図である。ポジションセンサ1のX軸MRセンサ600、Y軸MRセンサ700及びZ軸MRセンサ500は、図12に示すように、制御部(検出部)90に接続される。   FIG. 12 is a block diagram relating to the position sensor according to the embodiment of the present invention. The X-axis MR sensor 600, the Y-axis MR sensor 700, and the Z-axis MR sensor 500 of the position sensor 1 are connected to a control unit (detection unit) 90 as shown in FIG.

制御部90は、第1の出力信号V11、V12、第2の出力信号V21、V22に基づいて操作部4の回転操作位置及びプッシュ操作位置を検出する。また、制御部90は、第3の出力信号V31、V32に基づいて操作部4のX軸方向の操作位置を検出し、第4の出力信号V41、V42に基づいて操作部4のY軸方向の操作位置を検出する。   The controller 90 detects the rotation operation position and the push operation position of the operation unit 4 based on the first output signals V11 and V12 and the second output signals V21 and V22. Further, the control unit 90 detects the operation position in the X-axis direction of the operation unit 4 based on the third output signals V31 and V32, and the Y-axis direction of the operation unit 4 based on the fourth output signals V41 and V42. The operation position of is detected.

制御部90は、図12に示すように、被制御装置91を制御しており、第1の出力信号V11、V12、第2の出力信号V21、V22、第3の出力信号V31、V32、及び第4の出力信号V41、V42に基づいて被制御装置91を制御する。   As shown in FIG. 12, the control unit 90 controls the controlled device 91, and includes first output signals V11 and V12, second output signals V21 and V22, third output signals V31 and V32, and The controlled device 91 is controlled based on the fourth output signals V41 and V42.

(動作)
以下に、本実施の形態におけるポジションセンサに関する動作を各図を参照して詳細に説明する。まず、Z軸におけるプッシュ操作位置と回転操作位置の検出方法について説明する。
(Operation)
Hereinafter, operations related to the position sensor according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. First, a method for detecting the push operation position and the rotation operation position on the Z axis will be described.

(Z軸におけるプッシュ操作位置と回転操作位置の検出について)
まず、第1の磁気検出部501から出力される第1の正弦信号V11及び第1の余弦信号V12は、それぞれ以下の(1)、(2)で表すことができる。
(Detection of push operation position and rotation operation position on the Z axis)
First, the first sine signal V11 and the first cosine signal V12 output from the first magnetic detection unit 501 can be expressed by the following (1) and (2), respectively.

なお、これら(1)、(2)において、V1は第1の磁気検出部501のセンサ感度(出力電圧の大きさ)を、また、θは、Z軸磁石4Aの初期位置n0からの角度を示す。   In these (1) and (2), V1 represents the sensor sensitivity (the magnitude of the output voltage) of the first magnetic detection unit 501, and θ represents the angle from the initial position n0 of the Z-axis magnet 4A. Show.

V11=V1sinθ・・・(1)
V12=V1cosθ・・・(2)
一方、第2の磁気検出部504から出力される第2の正弦信号V21及び第2の余弦信号V22は、それぞれ以下の(3)、(4)で表すことができる。
V11 = V1sin θ (1)
V12 = V1 cos θ (2)
On the other hand, the second sine signal V21 and the second cosine signal V22 output from the second magnetic detection unit 504 can be expressed by the following (3) and (4), respectively.

なお、(3)、(4)において、V2は第2の磁気検出部504のセンサ感度(出力電圧の大きさ)を示す。   In (3) and (4), V2 represents the sensor sensitivity (the magnitude of the output voltage) of the second magnetic detection unit 504.

V21=V2sinθ・・・(3)
V22=V2cosθ・・・(4)
ちなみに、第1及び第2の磁気検出部501、504のセンサ感度のそれぞれの値V1、V2は、第1及び第2の磁気検出部501、504をそれぞれ構成する磁気抵抗素子の抵抗値の大きさに基づいて変化する値である。
V21 = V2sin θ (3)
V22 = V2 cos θ (4)
Incidentally, the values V1 and V2 of the sensor sensitivity of the first and second magnetic detectors 501 and 504 are the magnitudes of the resistance values of the magnetoresistive elements constituting the first and second magnetic detectors 501 and 504, respectively. It is a value that changes based on the length.

ここで、前述のように、第1及び第2の磁気検出部501、504をそれぞれ構成する磁気抵抗素子は、印加される磁界に応じてその抵抗値が変化すると共に、所定の大きさの磁束密度が印加されると、その値が飽和するといった物性を有している。   Here, as described above, the resistance values of the magnetoresistive elements constituting the first and second magnetic detectors 501 and 504 change in accordance with the applied magnetic field, and the magnetic flux has a predetermined magnitude. When the density is applied, the value is saturated.

すなわち、これらセンサ感度V1、V2は、第1及び第2の磁気検出部501、504に印加される磁界の磁束密度の大きさに応じて変化すると共に、所定の大きさを超える磁束密度が、第1及び第2の磁気検出部501、504に印加されると飽和する値である。   That is, the sensor sensitivities V1 and V2 change according to the magnitude of the magnetic flux density of the magnetic field applied to the first and second magnetic detection units 501 and 504, and the magnetic flux density exceeding a predetermined magnitude is The value is saturated when applied to the first and second magnetic detectors 501 and 504.

ところで、前述のように、第1及び第2の磁気検出部501、504は、印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率の異なる2種類の磁気抵抗素子により、それぞれ構成されているため、それぞれ同様の回路構成を有してはいるものの、Z軸MRセンサ500に印加される磁界の磁束密度の変化に伴うセンサ感度の値V1、V2の変化態様は、それぞれ若干異なる。   Incidentally, as described above, each of the first and second magnetic detectors 501 and 504 is composed of two types of magnetoresistive elements having different resistance change rates with respect to the magnetic flux density of the applied magnetic field. Although the circuit configuration is the same, the change modes of the sensor sensitivity values V1 and V2 accompanying the change in the magnetic flux density of the magnetic field applied to the Z-axis MR sensor 500 are slightly different from each other.

そこで、本実施の形態に係るポジションセンサ1の制御部90は、まず、第1の出力信号V11、V12から以下の(5)式に基づいて第1の磁気検出部501のセンサ感度の値V1を算出すると共に、第2の出力信号V21、V22から以下の(6)式に基づいて第2の磁気検出部504のセンサ感度の値V2を算出するようにしている。   Therefore, the control unit 90 of the position sensor 1 according to the present embodiment firstly calculates the sensor sensitivity value V1 of the first magnetic detection unit 501 from the first output signals V11 and V12 based on the following equation (5). And the sensor sensitivity value V2 of the second magnetic detection unit 504 is calculated from the second output signals V21 and V22 based on the following equation (6).

V1=√(V11+V12)・・・(5)
V2=√(V21+V22)・・・(6)
そして、制御部90は、第1及び第2の磁気検出部501、504のセンサ感度のそれぞれの値V1、V2の変化態様の違いを利用してZ軸MRセンサ500の上記矢印a、bで示す方向の位置を検出し、これより操作部4のプッシュ操作位置を検出するようにしている。
V1 = √ (V11 2 + V12 2 ) (5)
V2 = √ (V21 2 + V22 2 ) (6)
Then, the control unit 90 uses the differences in the change modes of the sensor sensitivities V1 and V2 of the first and second magnetic detection units 501 and 504 in the arrows a and b of the Z-axis MR sensor 500. The position in the direction shown is detected, and from this, the push operation position of the operation unit 4 is detected.

図13(a)は、本発明の実施の形態に係る回転軸方向とセンサ感度に関する図である。続いて図13(a)を参照して、Z軸MRセンサ500に印加される磁界の磁束密度の変化に伴う第1及び第2の磁気検出部501、504のセンサ感度のそれぞれの値V1、V2の変化の様子について説明する。   FIG. 13A is a diagram relating to the rotation axis direction and sensor sensitivity according to the embodiment of the present invention. Subsequently, referring to FIG. 13A, the respective sensor sensitivities V1 of the first and second magnetic detectors 501 and 504 accompanying the change in magnetic flux density of the magnetic field applied to the Z-axis MR sensor 500, A state of change of V2 will be described.

ここで、図13(a)は、Z軸磁石4Aの上記矢印a、bで示す方向の位置と第1及び第2の磁気検出部501、504のセンサ感度のそれぞれの値V1、V2とについて、それぞれ横軸と縦軸とにとって両者の関係を示したグラフである。   Here, FIG. 13A shows the position of the Z-axis magnet 4A in the direction indicated by the arrows a and b and the sensor sensitivity values V1 and V2 of the first and second magnetic detectors 501 and 504, respectively. These are graphs showing the relationship between the horizontal axis and the vertical axis, respectively.

なお、図13(a)のグラフにおいて、実線は第1の磁気検出部501のセンサ感度の値V1の変化傾向を、また一点鎖線は第2の磁気検出部504のセンサ感度の値V2の変化傾向をそれぞれ示している。   In the graph of FIG. 13A, the solid line indicates the change tendency of the sensor sensitivity value V1 of the first magnetic detection unit 501, and the alternate long and short dash line indicates the change of the sensor sensitivity value V2 of the second magnetic detection unit 504. Each trend is shown.

例えばいま、図5に示すように、Z軸磁石4Aが、初期位置d0よりも矢印bで示す方向に離間した操作位置d2から、すなわちZ軸MRセンサ500から十分に離間した位置から、矢印aで示す方向に移動してZ軸MRセンサ500に除々に近接したとする。   For example, as shown in FIG. 5, the Z-axis magnet 4A is moved from the operation position d2 separated from the initial position d0 in the direction indicated by the arrow b, that is, from the position sufficiently separated from the Z-axis MR sensor 500. And move closer to the Z-axis MR sensor 500.

このとき、Z軸MRセンサ500に印加される磁界の磁束密度は、除々に大きくなる態様にて変化し、図13(a)に示すように、第1及び第2の磁気検出部501、504のセンサ感度のそれぞれの値V1、V2は、共に除々に大きくなると共に、次第に飽和して一定値に達する。   At this time, the magnetic flux density of the magnetic field applied to the Z-axis MR sensor 500 changes in a gradually increasing manner, and as shown in FIG. 13A, the first and second magnetic detectors 501 and 504 are changed. Each of the sensor sensitivity values V1 and V2 gradually increases and gradually saturates to reach a constant value.

ここで、これらセンサ感度のそれぞれの値V1、V2の変化態様を比較すると、まずは、第1の磁気検出部501のセンサ感度の値V1が飽和した後、これに続くかたちで第2の磁気検出部504のセンサ感度の値V2が飽和する。   Here, when the change modes of the respective values V1 and V2 of the sensor sensitivity are compared, first, after the sensor sensitivity value V1 of the first magnetic detection unit 501 is saturated, the second magnetic detection is performed in a subsequent manner. The sensor sensitivity value V2 of the unit 504 is saturated.

そして、本実施の形態に係るポジションセンサ1では、Z軸磁石4Aと、Z軸MRセンサ500との間の距離を以下のように調整するようにしている。すなわち、Z軸磁石4Aが初期位置d0から操作位置d1まで移動してZ軸MRセンサ500に印加される磁界の磁束密度に変化が生じた際に、第1の磁気検出部501のセンサ感度の値V1が、飽和した状態を維持すると共に、第2の磁気検出部504のセンサ感度の値V2に変化が生じる距離に設定するようにしている。   In the position sensor 1 according to the present embodiment, the distance between the Z-axis magnet 4A and the Z-axis MR sensor 500 is adjusted as follows. That is, when the Z-axis magnet 4A moves from the initial position d0 to the operation position d1 and the magnetic flux density of the magnetic field applied to the Z-axis MR sensor 500 changes, the sensor sensitivity of the first magnetic detection unit 501 is increased. The value V1 is maintained at a saturated state, and is set to a distance at which a change occurs in the sensor sensitivity value V2 of the second magnetic detection unit 504.

換言すれば、第1の磁気検出部501を構成する磁気抵抗素子M11〜M14、M21〜M24の抵抗値が飽和した状態に維持されると共に、第2の磁気検出部504を構成する磁気抵抗素子M31〜M34、M41〜M44の抵抗値に変化が生じる距離に設定するようにしている。   In other words, the resistance values of the magnetoresistive elements M11 to M14 and M21 to M24 constituting the first magnetic detection unit 501 are maintained in a saturated state, and the magnetoresistive elements constituting the second magnetic detection unit 504 The distances at which the resistance values of M31 to M34 and M41 to M44 change are set.

図13(b)は、本発明の実施の形態に係るZ軸磁石の軸方向の位置とZ軸MRセンサの第1及び第2の磁気検出部のそれぞれの値との関係を示すグラフである。   FIG.13 (b) is a graph which shows the relationship between the position of the axial direction of the Z-axis magnet which concerns on embodiment of this invention, and each value of the 1st and 2nd magnetic detection part of a Z-axis MR sensor. .

これにより、図13(b)に示すように、Z軸磁石4Aの矢印a、bで示す方向の位置が、初期位置d0から操作位置d1へ変化した際には、第1の磁気検出部501のセンサ感度の値V1は、一定値V1maxを示し、第2の磁気検出部504のセンサ感度の値V2は、V2(d0)からV2(d1)まで増加するようになる。   Thus, as shown in FIG. 13B, when the position of the Z-axis magnet 4A in the direction indicated by the arrows a and b changes from the initial position d0 to the operation position d1, the first magnetic detection unit 501 The sensor sensitivity value V1 indicates a constant value V1max, and the sensor sensitivity value V2 of the second magnetic detection unit 504 increases from V2 (d0) to V2 (d1).

ところで、Z軸磁石4Aの位置が、初期位置d0と操作位置d1の間で変化する際には、Z軸磁石4Aの位置に応じて第2の磁気検出部504のセンサ感度の値V2が変化することから、例えばこのセンサ感度の値V2に基づいてZ軸磁石4Aの矢印a、bで示す方向の位置を検出することが可能であるとも考えられる。   By the way, when the position of the Z-axis magnet 4A changes between the initial position d0 and the operation position d1, the sensor sensitivity value V2 of the second magnetic detection unit 504 changes according to the position of the Z-axis magnet 4A. Therefore, for example, it is considered that the position of the Z-axis magnet 4A in the direction indicated by the arrows a and b can be detected based on the sensor sensitivity value V2.

しかしながら、前述のように、第1の磁気検出部501を構成する磁気抵抗素子M11〜M14、M21〜M24も含め、第2の磁気検出部504を構成する磁気抵抗素子M31〜M34、M41〜M44は、一般に、自身の有する温度等の影響を受けてその抵抗値が変化するため、第2の磁気検出部504の温度変化に伴ってそのセンサ感度の値V2も変化する。   However, as described above, the magnetoresistive elements M31 to M34 and M41 to M44 constituting the second magnetic detector 504 including the magnetoresistive elements M11 to M14 and M21 to M24 constituting the first magnetic detector 501 are included. In general, since its resistance value changes under the influence of its own temperature or the like, its sensor sensitivity value V2 also changes as the temperature of the second magnetic detection unit 504 changes.

図14(a)は、本発明の実施の形態に係るZ軸MRセンサの温度変化に関するグラフである。図14(a)は、Z軸磁石4Aの操作位置に応じた第2の磁気検出部504の温度変化について示している。   FIG. 14A is a graph relating to a temperature change of the Z-axis MR sensor according to the embodiment of the present invention. FIG. 14A shows the temperature change of the second magnetic detection unit 504 according to the operation position of the Z-axis magnet 4A.

具体的には、例えば、図14(a)に二点鎖線で併せ示すように、Z軸MRセンサ500の温度の低下に伴い、第2の磁気検出部504の温度が低下した場合には、そのセンサ感度の値V2が、全体的に大きくなる方向にシフトする。したがって、センサ感度の値V2に変化が生じた場合に、その変化が同磁気抵抗素子の温度変化等に起因するものであるか、あるいはZ軸磁石4Aの矢印a、bで示す方向の位置の変化に起因するものであるかを区別することが困難であり、センサ感度の値V2に基づいたZ軸磁石4Aの位置の検出は、困難なものとなる。   Specifically, for example, when the temperature of the second magnetic detection unit 504 decreases with a decrease in the temperature of the Z-axis MR sensor 500, as shown by a two-dot chain line in FIG. The sensor sensitivity value V2 shifts in the direction of increasing overall. Therefore, when a change occurs in the sensor sensitivity value V2, the change is caused by the temperature change of the magnetoresistive element or the position of the Z-axis magnet 4A in the direction indicated by the arrows a and b. It is difficult to distinguish whether it is caused by a change, and it becomes difficult to detect the position of the Z-axis magnet 4A based on the sensor sensitivity value V2.

そこで、本実施の形態に係るポジションセンサ1では、こうした磁気抵抗素子の温度変化等の影響が第1及び第2の磁気検出部501、504のセンサ感度のそれぞれの値V1、V2に反映されることに着目して、これらの比の値を算出することで、磁気抵抗素子の温度変化等の影響が相殺された値を得るようにしている。   Therefore, in the position sensor 1 according to the present embodiment, the influence of such a temperature change of the magnetoresistive element is reflected in the respective sensor sensitivity values V1 and V2 of the first and second magnetic detectors 501 and 504. Paying attention to this, by calculating the values of these ratios, a value in which the influence of the temperature change of the magnetoresistive element is offset is obtained.

具体的には、第1の磁気検出部501のセンサ感度の値V1を第2の磁気検出部504のセンサ感度の値V2で除算した値Vr12(=V1/V2)を制御部90によって算出した上で、この算出されたセンサ感度比の値Vr12に基づいてZ軸磁石4Aの矢印a、bで示す方向の位置、換言すれば、操作部4の操作位置を検出するようにしている。   Specifically, the control unit 90 calculates a value Vr12 (= V1 / V2) obtained by dividing the sensor sensitivity value V1 of the first magnetic detection unit 501 by the sensor sensitivity value V2 of the second magnetic detection unit 504. The position of the Z-axis magnet 4A in the direction indicated by the arrows a and b, in other words, the operation position of the operation unit 4 is detected based on the calculated sensor sensitivity ratio value Vr12.

図14(b)は、本発明の実施の形態に係るZ軸磁石の軸方向の位置と第1及び第2の磁気検出部のセンサ感度比の値との関係を示すグラフである。   FIG. 14B is a graph showing the relationship between the axial position of the Z-axis magnet and the value of the sensor sensitivity ratio of the first and second magnetic detectors according to the embodiment of the present invention.

図14(b)は、Z軸磁石4Aの矢印a、bで示す方向の位置とセンサ感度比の値Vr12とについて、それぞれ横軸と縦軸とにとって両者の違いの関係を示したものである。   FIG. 14 (b) shows the relationship between the position of the Z-axis magnet 4A in the direction indicated by arrows a and b and the sensor sensitivity ratio value Vr12 with respect to the horizontal axis and the vertical axis, respectively. .

図14(b)に示すように、センサ感度比の値Vr12は、Z軸磁石4Aの矢印a、bで示す方向の位置が、初期位置d0から操作位置d1へ変化したとすると、徐々に変化する態様で変化する。   As shown in FIG. 14B, the sensor sensitivity ratio value Vr12 gradually changes if the position of the Z-axis magnet 4A in the direction indicated by the arrows a and b changes from the initial position d0 to the operation position d1. It changes in the mode to do.

ここで、このポジションセンサ1では、このセンサ感度比の値Vr12に対し、Z軸磁石4Aが初期位置d0に位置しているときのセンサ感度比の値Vr12(d0)、及び操作位置d1に位置しているときのセンサ感度比の値Vr12(d1)の中間値Vrd(=(Vr12(d0)+Vr12(d1))/2)がしきい値として設定されている。   Here, in this position sensor 1, the sensor sensitivity ratio value Vr12 (d0) when the Z-axis magnet 4A is located at the initial position d0 and the operation position d1 relative to the sensor sensitivity ratio value Vr12. An intermediate value Vrd (= (Vr12 (d0) + Vr12 (d1)) / 2) of the value Vr12 (d1) of the sensor sensitivity ratio at the time is set as a threshold value.

そして、ポジションセンサ1の制御部90は、第1の出力信号V11、V12及び第2の出力信号V21、V22からセンサ感度比の値Vr12を算出した上で、このセンサ感度比の値Vr12に基づいて以下のようにして操作部4の操作位置を検出するようにしている。   Then, the control unit 90 of the position sensor 1 calculates a sensor sensitivity ratio value Vr12 from the first output signals V11 and V12 and the second output signals V21 and V22, and then based on the sensor sensitivity ratio value Vr12. Thus, the operation position of the operation unit 4 is detected as follows.

(1)センサ感度比の値Vr12が、しきい値Vrd以上である場合。
この場合には、Z軸磁石4Aの矢印a、bで示す方向の位置が、初期位置d0であり、制御部90は、操作部4の操作位置が初期位置d0であると判定する。
(1) When the sensor sensitivity ratio value Vr12 is greater than or equal to the threshold value Vrd.
In this case, the position of the Z-axis magnet 4A in the direction indicated by the arrows a and b is the initial position d0, and the control unit 90 determines that the operation position of the operation unit 4 is the initial position d0.

(2)センサ感度比の値Vr12が、しきい値Vrdより小さい値である場合。
この場合には、Z軸磁石4Aの矢印a、bで示す方向の位置が、操作位置d1であり、制御部90は、操作部4の操作位置が操作位置d1であると判定する。
(2) When the sensor sensitivity ratio value Vr12 is smaller than the threshold value Vrd.
In this case, the position of the Z-axis magnet 4A in the direction indicated by the arrows a and b is the operation position d1, and the control unit 90 determines that the operation position of the operation unit 4 is the operation position d1.

なお、上記の(1)及び(2)は、一例であって、制御部90は、細かく設定されたしきい値に基づいて、さらに多くのプッシュ操作位置を検出するようにしても良い。   In addition, said (1) and (2) are examples, Comprising: You may make it the control part 90 detect more push operation positions based on the threshold value set finely.

続いて操作部4の回転操作位置の検出方法について説明する。   Then, the detection method of the rotation operation position of the operation part 4 is demonstrated.

本実施の形態におけるポジションセンサ1では、上記のように、Z軸磁石4Aの矢印a、bで示す方向の位置が、初期位置d0と操作位置d1との間で変化した際に、第1の磁気検出部501のセンサ感度の値V1は、飽和した状態を維持する。   In the position sensor 1 according to the present embodiment, as described above, when the position of the Z-axis magnet 4A in the direction indicated by the arrows a and b changes between the initial position d0 and the operation position d1, the first sensor The sensor sensitivity value V1 of the magnetic detection unit 501 maintains a saturated state.

すなわち、この第1の磁気検出部501から出力される第1の正弦信号V11及び第1の余弦信号V12には、Z軸磁石4AからZ軸MRセンサ500に印可される磁界の磁束密度の大きさの変化の影響、換言すれば、操作部4の操作位置の影響が及ばない。   That is, in the first sine signal V11 and the first cosine signal V12 output from the first magnetic detection unit 501, the magnetic flux density of the magnetic field applied from the Z-axis magnet 4A to the Z-axis MR sensor 500 is large. In other words, the operation position of the operation unit 4 is not affected.

そこで、本実施の形態に係るポジションセンサ1では、第1の正弦信号V11及び第1の余弦信号V12に基づいてZ軸磁石4Aの上記矢印a、bで示す方向の回転操作を検出し、制御部90は、これによって操作部4の回転操作位置を検出するようにしている。   Therefore, the position sensor 1 according to the present embodiment detects and controls the rotation operation of the Z-axis magnet 4A in the directions indicated by the arrows a and b based on the first sine signal V11 and the first cosine signal V12. Accordingly, the unit 90 detects the rotational operation position of the operation unit 4.

図15(a)は、本発明の実施の形態に係る回転角度θと出力信号との関係を示したグラフである。図15(a)は、Z軸磁石4Aの上記矢印a、bで示す方向への回転角度θと第1の出力信号V11、V12との関係をグラフとして示している。   FIG. 15A is a graph showing the relationship between the rotation angle θ and the output signal according to the embodiment of the present invention. FIG. 15A is a graph showing the relationship between the rotation angle θ of the Z-axis magnet 4A in the direction indicated by the arrows a and b and the first output signals V11 and V12.

図15(a)に示すように、第1の正弦信号V11及び第1の余弦信号V12は、Z軸磁石4Aの上記矢印a、bで示す方向への回転角度θに応じて、それぞれ正弦波状及び余弦波状に変化する。   As shown in FIG. 15A, the first sine signal V11 and the first cosine signal V12 are respectively sinusoidal according to the rotation angle θ of the Z-axis magnet 4A in the directions indicated by the arrows a and b. And it changes to cosine wave shape.

図15(b)は、本発明の実施の形態に係る第1の正弦信号及び第1の余弦信号の逆正接値との関係を示したグラフである。図15(b)は、第1の正弦信号V11及び第1の余弦信号V12に基づいて制御部90によって算出される逆正接値Vat(=arctan(V12/V11))の変化傾向を示している。   FIG. 15B is a graph showing the relationship between the arc tangent values of the first sine signal and the first cosine signal according to the embodiment of the present invention. FIG. 15B shows a change tendency of the arctangent value Vat (= arctan (V12 / V11)) calculated by the control unit 90 based on the first sine signal V11 and the first cosine signal V12. .

図15(b)に示すように、この逆正接値Vatは、回転角度に応じて正の値から負の値といった変化を繰り返し、その値が、ジグザグ状に変化する。   As shown in FIG. 15B, this arc tangent value Vat repeatedly changes from a positive value to a negative value according to the rotation angle, and the value changes in a zigzag pattern.

そして、本実施の形態に係るポジションセンサ1では、Z軸磁石4AとZ軸MRセンサ500との間の上記矢印a、bで示す方向の相対的な位置が、以下のように調整されている。   In the position sensor 1 according to the present embodiment, the relative positions in the directions indicated by the arrows a and b between the Z-axis magnet 4A and the Z-axis MR sensor 500 are adjusted as follows. .

すなわち、Z軸磁石4Aが、図6に示すように、初期位置n0から操作位置n1を経て第2の操作位置n2まで回転操作が行われた際に、逆正接値Vatが正の値Vat1から「0」の値を経て負の値Vat2直線状に変化するように、それらの間の相対的な位置が調整されている。   That is, as shown in FIG. 6, when the Z-axis magnet 4A is rotated from the initial position n0 to the second operation position n2 through the operation position n1, the arctangent value Vat is changed from the positive value Vat1. The relative position between them is adjusted so as to change to a negative value Vat2 linearly after passing through a value of “0”.

ここで、このポジションセンサ1では、この逆正接値Vatに対し、正の値Vat1の半分の値(Vat1/2)と負の値Vat2の半分の値(Vat2/2)とが、しきい値としてそれぞれ設定されている。   Here, in this position sensor 1, the half value (Vat1 / 2) of the positive value Vat1 and the half value (Vat2 / 2) of the negative value Vat2 with respect to the arctangent value Vat are threshold values. As each.

そして、ポジションセンサ1の制御部90は、第1の正弦信号V11及び第1の余弦信号V12から逆正接値Vatを算出した上で、この正接値Vatに基づいて以下のようにして、操作部4の回転操作位置を検出する。   Then, the control unit 90 of the position sensor 1 calculates the arctangent value Vat from the first sine signal V11 and the first cosine signal V12, and then operates the operation unit based on the tangent value Vat as follows. 4 rotational operation positions are detected.

(1)逆正接値Vatがしきい値(Vat1/2)以上の値であると判定された場合。
この場合には、Z軸磁石4Aの矢印a、bで示す方向の回転位置が、初期位置n0であり、制御部90は、操作部4の操作位置が初期位置n0であると判定する。
(1) When it is determined that the arctangent value Vat is equal to or greater than the threshold value (Vat1 / 2).
In this case, the rotation position of the Z-axis magnet 4A in the direction indicated by the arrows a and b is the initial position n0, and the control unit 90 determines that the operation position of the operation unit 4 is the initial position n0.

(2)逆正接値Vatがしきい値(Vat1/2)よりも小さい値であり、かつ、しきい値(Vat2/2)以上の値であると判定された場合。
この場合には、Z軸磁石4Aの矢印a、bで示す方向の操作位置が、第1の操作位置n1であり、制御部90は、操作部4の操作位置が、第1の操作位置n1であると判定する。
(2) When it is determined that the arctangent value Vat is a value smaller than the threshold value (Vat1 / 2) and is equal to or larger than the threshold value (Vat2 / 2).
In this case, the operation position in the direction indicated by the arrows a and b of the Z-axis magnet 4A is the first operation position n1, and the control unit 90 determines that the operation position of the operation unit 4 is the first operation position n1. It is determined that

(3)逆正接値Vatが、しきい値(Vat2/2)よりも小さい値であると判定された場合。
この場合には、Z軸磁石4Aの矢印a、bで示す方向の回転位置が、第2の操作位置n2であり、制御部90は、操作部4の操作位置が、第2の操作位置n2であると判定する。
(3) When it is determined that the arctangent value Vat is smaller than the threshold value (Vat2 / 2).
In this case, the rotation position of the Z-axis magnet 4A in the direction indicated by the arrows a and b is the second operation position n2, and the control unit 90 determines that the operation position of the operation unit 4 is the second operation position n2. It is determined that

なお、上記の(1)〜(3)は、一例であって、制御部90は、細かく設定されたしきい値に基づいて、さらに多くの回転操作位置を検出するようにしても良い。   In addition, said (1)-(3) is an example, Comprising: You may make it the control part 90 detect more rotational operation positions based on the threshold value set finely.

ポジションセンサ1は、上記に示したように、Z軸MRセンサ500の温度等の影響によって磁気抵抗素子M11〜M14、M21〜M24、M31〜M34、M41〜M44の抵抗値が変化した場合であっても、Z軸磁石4Aの矢印a、bで示す回転位置も検出することができる。   The position sensor 1 is a case where the resistance values of the magnetoresistive elements M11 to M14, M21 to M24, M31 to M34, and M41 to M44 are changed by the influence of the temperature or the like of the Z-axis MR sensor 500 as described above. However, the rotational position indicated by the arrows a and b of the Z-axis magnet 4A can also be detected.

(X軸における操作位置の検出について)
続いてX軸における操作位置の検出について説明する。
(About the detection of the operation position on the X axis)
Next, detection of the operation position on the X axis will be described.

図16(a)は、本発明の実施の形態に係るX軸磁石の距離と出力電圧の関係を示すグラフである。図16(a)における横軸は、操作部4のX軸に沿った操作位置を示しており、図10に示すX軸磁石6Aの中心、すなわち初期位置を横軸の原点とし、縦軸は、X軸MRセンサ600から出力される出力電圧を示している。   FIG. 16A is a graph showing the relationship between the distance of the X-axis magnet and the output voltage according to the embodiment of the present invention. The horizontal axis in FIG. 16 (a) indicates the operation position along the X axis of the operation unit 4. The center of the X axis magnet 6A shown in FIG. The output voltage output from the X-axis MR sensor 600 is shown.

X軸MRセンサ600を構成する第3の磁気検出部601は、上記したように、第3の出力信号V31、V32をX軸磁石6Aの操作位置に基づいて出力する。   As described above, the third magnetic detection unit 601 constituting the X-axis MR sensor 600 outputs the third output signals V31 and V32 based on the operation position of the X-axis magnet 6A.

X軸磁石6Aの操作位置の検出は、図16(a)に示す上記した第3の出力信号V31、V32のどちらか一方でも検出可能である。   The detection of the operation position of the X-axis magnet 6A can be detected by any one of the above-described third output signals V31 and V32 shown in FIG.

しかし、上記したように、X軸MRセンサ600が温度等の影響によって磁気抵抗素子M51〜M54、M61〜M64の抵抗値が変化し、操作位置を誤検出する可能性がある。   However, as described above, the resistance values of the magnetoresistive elements M51 to M54 and M61 to M64 may change due to the temperature or the like, and the X-axis MR sensor 600 may erroneously detect the operation position.

そこで、制御部90は、上記した角度変換を行い、温度等の影響を受けないように、出力を変換する。   Therefore, the control unit 90 performs the angle conversion described above, and converts the output so as not to be affected by temperature or the like.

図16(b)は、本発明の実施の形態に係る逆正接値と角度θに関するグラフである。図16(b)は、第3の余弦信号V31及び第3の正弦信号V32に基づいて算出される逆正接値Vbt(=arctan(V32/V31)/2)の変化傾向を示している。 FIG. 16B is a graph relating to the arc tangent value and the angle θ X according to the embodiment of the present invention. FIG. 16B shows a change tendency of the arctangent value Vbt (= arctan (V32 / V31) / 2) calculated based on the third cosine signal V31 and the third sine signal V32.

制御部90は、操作部4の操作位置に基づいたX軸磁石6Aの位置に応じて出力された第3の出力V31、V32に基づいて逆正接値Vbt、すなわち、X軸MRセンサ600の第1の磁気検出部601を横切る磁界との角度を算出する。   The control unit 90 calculates the arctangent value Vbt based on the third outputs V31 and V32 output according to the position of the X-axis magnet 6A based on the operation position of the operation unit 4, that is, the first value of the X-axis MR sensor 600. The angle with the magnetic field that crosses one magnetic detection unit 601 is calculated.

なお、磁気抵抗値は、磁気抵抗素子を横切る磁界の角度θに依存するが、角度θが同じときの向きの正逆には、依存しないので、角度変換した値を2で除算している。 The magnetoresistive value depends on the angle θ X of the magnetic field across the magnetoresistive element, but does not depend on the forward or reverse direction when the angle θ X is the same, so the angle converted value is divided by two. Yes.

制御部90は、図16(b)に示すこの逆正接値Vbt、すなわち角度θを算出し、算出された角度θから操作部4の操作角度を算出し、操作部4の操作位置を検出する。さらに、制御部90は、逆正接値Vbtの算出によって温度等の影響によって磁気抵抗素子M51〜M54、M61〜M64が変化しても正確に操作位置を検出することができる。 The control unit 90 calculates the arc tangent value Vbt shown in FIG. 16B, that is, the angle θ X , calculates the operation angle of the operation unit 4 from the calculated angle θ X, and determines the operation position of the operation unit 4. To detect. Furthermore, the control unit 90 can accurately detect the operation position even if the magnetoresistive elements M51 to M54 and M61 to M64 change due to the influence of temperature or the like by calculating the arctangent value Vbt.

(Y軸における操作位置の検出について)
続いてY軸における操作位置の検出について説明する。
(About detection of the operation position on the Y axis)
Next, detection of the operation position on the Y axis will be described.

図17(a)は、本発明の実施の形態に係るY軸磁石の距離と出力電圧の関係を示すグラフである。図17(a)における横軸は、操作部4のY軸に沿った操作位置を示しており、図11に示すY軸磁石7Aの中心、すなわち初期位置を横軸の原点とし、縦軸は、Y軸MRセンサ700から出力される出力電圧を示している。   FIG. 17A is a graph showing the relationship between the distance of the Y-axis magnet and the output voltage according to the embodiment of the present invention. In FIG. 17A, the horizontal axis indicates the operation position along the Y axis of the operation unit 4, and the center of the Y axis magnet 7A shown in FIG. The output voltage output from the Y-axis MR sensor 700 is shown.

Y軸MRセンサ700を構成する第4の磁気検出部701は、上記したように、第4の出力信号V41、V42をY軸磁石7Aの操作位置に基づいて出力する。   As described above, the fourth magnetic detection unit 701 constituting the Y-axis MR sensor 700 outputs the fourth output signals V41 and V42 based on the operation position of the Y-axis magnet 7A.

Y軸磁石7Aの操作位置の検出は、上記した第4の出力信号V41、V42のどちらか一方でも検出可能である。   The operation position of the Y-axis magnet 7A can be detected by any one of the above-described fourth output signals V41 and V42.

しかし、上記したように、Y軸MRセンサ700が温度等の影響によって磁気抵抗素子M71〜M74、M81〜M84の抵抗値が変化し、操作位置を誤検出する可能性がある。   However, as described above, the Y-axis MR sensor 700 may change the resistance values of the magnetoresistive elements M71 to M74 and M81 to M84 due to the influence of temperature or the like, and may erroneously detect the operation position.

そこで、制御部90は、上記した角度変換を行い、温度等の影響を受けないように、出力を変換する。   Therefore, the control unit 90 performs the angle conversion described above, and converts the output so as not to be affected by temperature or the like.

図17(b)は、本発明の実施の形態に係る逆正接値と角度θに関するグラフである。図17(b)は、第4の余弦信号V41及び第4の正弦信号V42に基づいて算出される逆正接値Vct(=arctan(V42/V41)/2)の変化傾向を示している。 FIG. 17B is a graph relating to the arc tangent value and the angle θ Y according to the embodiment of the present invention. FIG. 17B shows a change tendency of the arctangent value Vct (= arctan (V42 / V41) / 2) calculated based on the fourth cosine signal V41 and the fourth sine signal V42.

制御部90は、操作部4の操作位置に基づいたY軸磁石7Aの位置に応じて出力された第4の出力V41、V42に基づいて逆正接値Vct、すなわち、Y軸MRセンサ700の第4の磁気検出部701を横切る磁界との角度を算出する。   The control unit 90 calculates the arc tangent value Vct based on the fourth outputs V41 and V42 output according to the position of the Y-axis magnet 7A based on the operation position of the operation unit 4, that is, the first value of the Y-axis MR sensor 700. The angle with the magnetic field that crosses the magnetic detection unit 701 is calculated.

なお、上記した理由で角度変換した値を2で除算している。   The angle-converted value is divided by 2 for the reason described above.

制御部90は、図17(b)に示すこの逆正接値Vct、すなわち角度θを算出し、算出された角度θから操作部4の操作角度を算出し、操作部4の操作位置を検出する。さらに、制御部90は、逆正接値Vctの算出によって温度等の影響によって磁気抵抗素子M71〜M74、M81〜M84が変化しても正確に操作位置を検出することができる。 Control unit 90, the arctangent value Vct shown in FIG. 17 (b), i.e., calculates the angle theta Y, and calculates the operation angle of the operating part 4 from the calculated angle theta Y, the position of the operating section 4 To detect. Further, the control unit 90 can accurately detect the operation position even if the magnetoresistive elements M71 to M74 and M81 to M84 change due to the influence of temperature or the like by calculating the arctangent value Vct.

また、制御部90は、X軸及びY軸、独立に操作部4の操作位置を算出し、それらを組み合わせることによって操作部4の2次元的な操作位置を正確に検出することができる。   Further, the control unit 90 can calculate the operation position of the operation unit 4 independently for the X axis and the Y axis, and can accurately detect the two-dimensional operation position of the operation unit 4 by combining them.

(効果)
(1)上記した実施の形態におけるポジションセンサ1によれば、X軸、Y軸、Z軸の3軸に基づいた操作位置と、Z軸周りの回転操作に基づく操作位置の計4軸の操作位置を検出することができる。
(effect)
(1) According to the position sensor 1 in the above-described embodiment, the operation position based on the three axes of the X axis, the Y axis, and the Z axis and the operation position based on the rotation operation around the Z axis are operated in total of four axes. The position can be detected.

(2)上記した実施の形態におけるポジションセンサ1によれば、印加された磁界に基づいてZ軸MRセンサ500を構成する第1の磁気検出部501の磁気抵抗値が飽和した状態となることを利用して、回転操作とプッシュ操作に基づく操作位置を検出することができる。 (2) According to the position sensor 1 in the above-described embodiment, the magnetic resistance value of the first magnetic detection unit 501 constituting the Z-axis MR sensor 500 is saturated based on the applied magnetic field. The operation position based on the rotation operation and the push operation can be detected.

(3)上記した実施の形態におけるポジションセンサ1によると、磁気抵抗素子の磁気感知面を45°回転させた構成を有する第1及び第2の磁気検出部501、504を配置し、さらにその出力信号に対して角度変換された逆正接値を用いて操作部4の操作位置を判定するので、温度変化等による磁気抵抗素子の抵抗値の変化による誤動作を防止することができる。 (3) According to the position sensor 1 in the above-described embodiment, the first and second magnetic detectors 501 and 504 having the configuration in which the magnetic sensing surface of the magnetoresistive element is rotated by 45 ° are arranged, and the output thereof is further provided. Since the operation position of the operation unit 4 is determined using the arc tangent value obtained by converting the angle with respect to the signal, it is possible to prevent malfunction due to a change in the resistance value of the magnetoresistive element due to a temperature change or the like.

(4)上記した実施の形態におけるポジションセンサ1によると、Z軸MRセンサ500は、磁気抵抗素子が45°傾く形で環状に8つずつ配置された形状を有しているので、限られた場所に効果的に磁気抵抗素子を配置し、操作位置の検出精度を向上させることができる。 (4) According to the position sensor 1 in the above-described embodiment, the Z-axis MR sensor 500 has a shape in which the magnetoresistive elements are arranged in an annular manner in an inclined manner of 45 °, so that it is limited. The magnetoresistive element can be effectively arranged at the place, and the detection accuracy of the operation position can be improved.

(5)上記した実施の形態におけるポジションセンサ1によれば、非接触で複数の操作位置を検出することができるので、長期間に渡って性能を維持することができる。 (5) According to the position sensor 1 in the above-described embodiment, a plurality of operation positions can be detected in a non-contact manner, so that performance can be maintained over a long period of time.

(6)上記した実施の形態におけるポジションセンサ1によれば、操作部4のX軸方向の傾倒操作と、Y軸方向の傾倒操作は、互いに干渉せず、独立して動くので、X軸MRセンサ600及びY軸MRセンサ700に公知のMRセンサを用いることができ、コストを抑制することができる。 (6) According to the position sensor 1 in the above-described embodiment, the tilting operation in the X-axis direction and the tilting operation in the Y-axis direction of the operation unit 4 move independently without interfering with each other. A known MR sensor can be used as the sensor 600 and the Y-axis MR sensor 700, and costs can be reduced.

(7)上記した実施の形態におけるポジションセンサ1は、X軸方向、Y軸方向と独立に操作位置を出力することができるので、クロストークの少ない正確な操作位置の検出を行うことができる。 (7) Since the position sensor 1 in the above-described embodiment can output the operation position independently of the X-axis direction and the Y-axis direction, it can detect the accurate operation position with little crosstalk.

(8)上記した実施の形態におけるポジションセンサ1によれば、磁界を発生させる部材を永久磁石で構成することができるので、コストを抑えることができる。 (8) According to the position sensor 1 in the above-described embodiment, since the member that generates the magnetic field can be formed of a permanent magnet, the cost can be suppressed.

(9)上記した実施の形態におけるポジションセンサ1によれば、制御部90を含めてIC(Integrated Circuit)化することで、車両のECU(Electronic Control Unit)に接続し、ECUを介して多様な非制御装置91に対する情報入力等を行うことができる。 (9) According to the position sensor 1 in the above-described embodiment, an integrated circuit (IC) including the control unit 90 is connected to an ECU (Electronic Control Unit) of the vehicle, and various types of communication are performed via the ECU. Information input to the non-control device 91 can be performed.

(10)上記した実施の形態におけるポジションセンサ1によれば、制御部90によって角度変換、及び感度の値の比を算出することができるので、 (10) According to the position sensor 1 in the above embodiment, the control unit 90 can calculate the angle conversion and the ratio of the sensitivity values.

(他の実施の形態について)
(1)上記した実施の形態においてZ軸MRセンサ500は、プリント配線基板3上に設けられたが、これに限定されず、例えば、どちらか一方をプリント配線基板3の裏面に設けても良い。
(About other embodiments)
(1) Although the Z-axis MR sensor 500 is provided on the printed wiring board 3 in the above-described embodiment, the present invention is not limited to this. For example, either one may be provided on the back surface of the printed wiring board 3. .

(2)上記した実施の形態においてX軸MRセンサ600及びY軸MRセンサ700は、4つのハーフブリッジ回路の組合せによって2つのフルブリッジ回路を形成したが、これに限定されず、ハーブブリッジ回路を1つずつ配置して、1つのフルブリッジ回路によってX軸及びY軸の操作位置を検出するようにしても良い。 (2) In the above-described embodiment, the X-axis MR sensor 600 and the Y-axis MR sensor 700 form two full-bridge circuits by combining four half-bridge circuits. They may be arranged one by one and the operation positions of the X axis and the Y axis may be detected by one full bridge circuit.

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from or changing the technical idea of the present invention.

本発明の実施の形態に係るポジションセンサの概略図である。It is the schematic of the position sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るポジションセンサの上面図である。It is a top view of the position sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るポジションセンサをY軸磁石側から見た側面図である。It is the side view which looked at the position sensor which concerns on embodiment of this invention from the Y-axis magnet side. 本発明の実施の形態に係るポジションセンサをX軸磁石側から見た側面図である。It is the side view which looked at the position sensor which concerns on embodiment of this invention from the X-axis magnet side. 本発明の実施の形態に係るZ軸MRセンサとZ軸磁石の関係を示す概略図である。It is the schematic which shows the relationship between the Z-axis MR sensor which concerns on embodiment of this invention, and a Z-axis magnet. 本発明の実施の形態に係る操作部の回転操作位置とZ軸MRセンサとの位置関係を示した概略図である。It is the schematic which showed the positional relationship of the rotation operation position of the operation part which concerns on embodiment of this invention, and a Z-axis MR sensor. 本発明の実施の形態に係るZ軸MRセンサの平面図である。It is a top view of the Z-axis MR sensor concerning an embodiment of the invention. (a)は、本発明の実施の形態に係る第1の磁気検出部(M11〜M14)に関する等価回路図であり、(b)は、第1の磁気検出部(M21〜M24)に関する等価回路図である。(A) is an equivalent circuit diagram regarding the 1st magnetic detection part (M11-M14) which concerns on embodiment of this invention, (b) is an equivalent circuit regarding the 1st magnetic detection part (M21-M24). FIG. (a)は、本発明の実施の形態に係る第2の磁気検出部(M31〜M34)に関する等価回路図であり、(b)は、第2の磁気検出部(M41〜M44)に関する等価回路図である。(A) is an equivalent circuit diagram regarding the 2nd magnetic detection part (M31-M34) which concerns on embodiment of this invention, (b) is an equivalent circuit regarding the 2nd magnetic detection part (M41-M44). FIG. 本発明の実施の形態に係るX軸磁石とX軸MRセンサとの関係を示す概略図である。It is the schematic which shows the relationship between the X-axis magnet and X-axis MR sensor which concern on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るY軸磁石とY軸MRセンサとの関係を示す概略図である。It is the schematic which shows the relationship between the Y-axis magnet and Y-axis MR sensor which concern on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るポジションセンサに関するブロック図である。It is a block diagram regarding the position sensor which concerns on embodiment of this invention. (a)は、本発明の実施の形態に係る回転軸方向とセンサ感度に関する図であり、(b)は、Z軸磁石の軸方向の位置とZ軸MRセンサの第1及び第2の磁気検出部のそれぞれの値との関係を示すグラフである。(A) is a figure regarding the rotating shaft direction and sensor sensitivity which concern on embodiment of this invention, (b) is the position of the axial direction of a Z-axis magnet, and the 1st and 2nd magnetism of a Z-axis MR sensor. It is a graph which shows the relationship with each value of a detection part. (a)は、本発明の実施の形態に係るZ軸MRセンサの温度変化に関するグラフであり、(b)は、Z軸磁石の軸方向の位置と第1及び第2の磁気検出部のセンサ感度比の値との関係を示すグラフである。(A) is a graph regarding the temperature change of the Z-axis MR sensor which concerns on embodiment of this invention, (b) is the position of the axial direction of a Z-axis magnet, and the sensor of a 1st and 2nd magnetic detection part. It is a graph which shows the relationship with the value of a sensitivity ratio. (a)は、本発明の実施の形態に係る回転角度θと出力信号との関係を示したグラフであり、(b)は、第1の正弦信号及び第1の余弦信号の逆正接値との関係を示したグラフである。(A) is the graph which showed the relationship between rotation angle (theta) which concerns on embodiment of this invention, and an output signal, (b) is the arc tangent value of a 1st sine signal and a 1st cosine signal, and It is the graph which showed this relationship. (a)は、本発明の実施の形態に係るX軸磁石の距離と出力電圧の関係を示すグラフであり、(b)は、逆正接値と角度θに関するグラフである。(A) is a graph which shows the relationship between the distance of the X-axis magnet which concerns on embodiment of this invention, and an output voltage, (b) is a graph regarding arctangent value and angle (theta) X. (a)は、本発明の実施の形態に係るY軸磁石の距離と出力電圧の関係を示すグラフであり、(b)は、逆正接値と角度θに関するグラフである。(A) is a graph which shows the relationship between the distance of the Y-axis magnet which concerns on embodiment of this invention, and an output voltage, (b) is a graph regarding arctangent value and angle (theta) Y.

符号の説明Explanation of symbols

1…ポジションセンサ、2…固定部、3…プリント配線基板、4…操作部、4A…Z軸磁石、5…Z軸支持部、6…X軸支持部、6A…X軸磁石、7…Y軸支持部、7A…Y軸磁石、20…台座、21…支持部、22…連結部、23…開口、24…開口、40…操作ノブ、41…レバー、50…本体、51…支持部、52…凸部、60…本体、61…凸部、62…開口、63…保持部、70…本体、71…X軸ガイド、72…凸部、73…保持部、90…制御部、91…被制御装置、500…Z軸MRセンサ、501…第1の磁気検出部、502…差動増幅器、503…差動増幅器、504…第2の磁気検出部、505…差動増幅器、506…差動増幅器、600…X軸MRセンサ、601…第3の磁気検出部、602…差動増幅器、603…差動増幅器、700…Y軸MRセンサ、701…第4の磁気検出部、702…差動増幅器、703…差動増幅器、M11〜M14…磁気抵抗素子、M21〜M24…磁気抵抗素子、M31〜M34…磁気抵抗素子、M41〜M44…磁気抵抗素子、M51〜M54…磁気抵抗素子、M61〜M64…磁気抵抗素子、M71〜M74…磁気抵抗素子、M81〜M84…磁気抵抗素子、V1…センサ感度の値、V11…第1の正弦信号(第1の出力信号)、V12…第1の余弦信号(第1の出力信号)、V2…センサ感度の値、V21…第2の正弦信号(第2の出力信号)、V22…第2の余弦信号(第2の出力信号)、V31…第3の正弦信号(第3の出力信号)、V32…第3の余弦信号(第3の出力信号)、V41…第4の正弦信号(第4の出力信号)、V42…第4の余弦信号(第4の出力信号)、Vat…逆正接値、Vbt…逆正接値、Vct…逆正接値、Vcc…定電圧、d0…初期位置、d1…操作位置、d2…操作位置、m…回転軸、n0…初期位置、n1…操作位置、n2…操作位置、θ…回転角度、θ…角度、θ…角度、Vr12…センサ感度比の値、Vrd…しきい値、Vat1/2…しきい値、Vat2/2…しきい値 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Position sensor, 2 ... Fixed part, 3 ... Printed wiring board, 4 ... Operation part, 4A ... Z-axis magnet, 5 ... Z-axis support part, 6 ... X-axis support part, 6A ... X-axis magnet, 7 ... Y Axis support part, 7A ... Y axis magnet, 20 ... pedestal, 21 ... support part, 22 ... connecting part, 23 ... opening, 24 ... opening, 40 ... control knob, 41 ... lever, 50 ... main body, 51 ... support part, 52 ... convex part, 60 ... main body, 61 ... convex part, 62 ... opening, 63 ... holding part, 70 ... main body, 71 ... X-axis guide, 72 ... convex part, 73 ... holding part, 90 ... control part, 91 ... Controlled device, 500 ... Z-axis MR sensor, 501 ... first magnetic detector, 502 ... differential amplifier, 503 ... differential amplifier, 504 ... second magnetic detector, 505 ... differential amplifier, 506 ... difference Dynamic amplifier, 600... X-axis MR sensor, 601... Third magnetic detector, 602. Differential amplifier, 700 ... Y-axis MR sensor, 701 ... fourth magnetic detector, 702 ... differential amplifier, 703 ... differential amplifier, M11-M14 ... magnetoresistance element, M21-M24 ... magnetoresistance element, M31- M34 ... magnetoresistive element, M41 to M44 ... magnetoresistive element, M51 to M54 ... magnetoresistive element, M61 to M64 ... magnetoresistive element, M71 to M74 ... magnetoresistive element, M81 to M84 ... magnetoresistive element, V1 ... sensor sensitivity V11: first sine signal (first output signal), V12: first cosine signal (first output signal), V2: value of sensor sensitivity, V21: second sine signal (second Output signal), V22 ... second cosine signal (second output signal), V31 ... third sine signal (third output signal), V32 ... third cosine signal (third output signal), V41 ... Fourth sine signal (first Output signals of), V 42 ... fourth cosine signal (fourth output signal), Vat ... arctangent, Vbt ... arctangent, Vct ... arctangent value, V cc ... constant voltage, d0 ... initial position, d1 ... operating position, d2 ... operating position, m ... rotary shaft, n0 ... initial position, n1 ... operating position, n2 ... operating position, theta ... rotation angle, theta X ... angle, theta Y ... angle, the Vr12 ... sensor sensitivity ratio Value, Vrd ... Threshold, Vat1 / 2 ... Threshold, Vat2 / 2 ... Threshold

Claims (11)

プッシュ操作、前記プッシュ操作方向を回転軸とする回転操作、及び傾倒操作可能に支持される操作部と、
前記操作部に設けられ、第1の領域に第1の磁界を発生させる第1の磁界発生部と、
前記回転軸上に中心が一致するように前記第1の磁界発生部に対向して設けられ、前記第1の磁界の磁束密度に基づいて異なる磁界感度を有する第1の磁界検出部及び第2の磁界検出部からなる第1の磁気センサと、
前記傾倒操作に伴って発生する前記回転軸に直交する第1の方向成分に基づいて変位し、第2の領域に第2の磁界を発生させる第2の磁界発生部と、
前記操作部が初期位置にあるとき、前記第2の領域内であり、かつ、前記第2の磁界発生部と対向する位置に設けられる第2の磁気センサと、
前記第1の方向成分に直交する第2の方向成分に基づいて変位し、第3の領域に第3の磁界を発生させる第3の磁界発生部と、
前記操作部が前記初期位置にあるとき、前記第3の領域内であり、かつ、前記第3の磁界発生部と対向する位置に設けられる第3の磁気センサと、
を備えた4軸磁気センサ。
And rotating operation, and tilting operably supported by the operation unit to push operation, the pre-Symbol pushing operation direction and the rotation axis,
A first magnetic field generation unit provided in the operation unit and generating a first magnetic field in the first region;
A first magnetic field detection unit and a second magnetic field detection unit that are provided opposite to the first magnetic field generation unit so that the centers coincide with each other on the rotation axis and have different magnetic field sensitivities based on the magnetic flux density of the first magnetic field. A first magnetic sensor comprising a magnetic field detector of
A second magnetic field generation unit that generates a second magnetic field in the second region by displacing based on a first direction component orthogonal to the rotation axis generated in accordance with the tilting operation;
A second magnetic sensor provided in a position opposite to the second magnetic field generation unit in the second region when the operation unit is in an initial position;
A third magnetic field generator that generates a third magnetic field in the third region by displacing based on a second direction component orthogonal to the first direction component;
A third magnetic sensor provided in a position that is in the third region and faces the third magnetic field generation unit when the operation unit is in the initial position;
A 4-axis magnetic sensor.
前記第1の磁界発生部と前記第1の磁気センサの距離は、前記第1の磁界発生部の変位に伴い前記第1の磁気センサに印加される前記第1の磁界の前記磁束密度の大きさに変化が生じたとき、前記第1の磁気検出部の磁気抵抗値が飽和した状態を維持すると共に、前記第2の磁気検出部の磁気抵抗値に変化が生じる距離である請求項1に記載の4軸磁気センサ。   The distance between the first magnetic field generation unit and the first magnetic sensor is the magnitude of the magnetic flux density of the first magnetic field applied to the first magnetic sensor with the displacement of the first magnetic field generation unit. The distance at which a change occurs in the magnetoresistance value of the second magnetic detection unit while maintaining the state in which the magnetoresistance value of the first magnetic detection unit is saturated when the change occurs. The four-axis magnetic sensor described. 前記回転操作は、前記第1の磁気検出部によって検出される請求項2に記載の4軸磁気センサ。   The four-axis magnetic sensor according to claim 2, wherein the rotation operation is detected by the first magnetic detection unit. 前記第1の磁気検出部は、磁気抵抗素子が45°ずつ傾く形で環状に8つ配置され、
前記第2の磁気検出部は、前記第1の磁気検出部の外側に位置して、同じく45°ずつ傾く形で同心円状に環状に8つ配置され、
前記第1の磁気検出部及び第2の磁気検出部は、それぞれ、4つの磁気抵抗素子により構成されるフルブリッジ回路を2つずつ有する請求項1〜3の何れか1項に記載の4軸磁気センサ。
The first magnetic detectors are arranged in a ring shape so that the magnetoresistive elements are inclined at 45 °,
The second magnetic detection units are located outside the first magnetic detection unit, and are arranged in a concentric manner in an annular manner in a manner that is inclined by 45 °,
The 4-axis according to any one of claims 1 to 3, wherein each of the first magnetic detection unit and the second magnetic detection unit includes two full bridge circuits each including four magnetoresistive elements. Magnetic sensor.
前記第2の磁気センサは、4つの磁気抵抗素子によって形成された第1のフルブリッジ回路と、感磁方向が前記第1のフルブリッジ回路の前記感磁方向と45°異なるように配置された第2のフルブリッジ回路と、からなる請求項1に記載の4軸磁気センサ。   The second magnetic sensor and the first full-bridge circuit formed by four magnetoresistive elements are arranged so that the magnetic sensitive direction is 45 ° different from the magnetic sensitive direction of the first full-bridge circuit. The four-axis magnetic sensor according to claim 1, further comprising a second full bridge circuit. 前記第3の磁気センサは、前記第2の磁気センサと同様の構成を有する請求項5に記載の4軸磁気センサ。   The four-axis magnetic sensor according to claim 5, wherein the third magnetic sensor has a configuration similar to that of the second magnetic sensor. 前記第1の磁界発生部、前記第2の磁界発生部及び前記第3の磁界発生部は、永久磁石である請求項1〜6の何れか1項に記載の4軸磁気センサ。   7. The four-axis magnetic sensor according to claim 1, wherein the first magnetic field generation unit, the second magnetic field generation unit, and the third magnetic field generation unit are permanent magnets. 前記傾倒操作に基づく前記第1の方向成分に応じて変位する第1の方向支持部と、前記傾倒操作に基づく前記第2の方向成分に応じて前記第1の方向支持部とは独立に変位する第2の方向支持部と、
を備えた請求項1〜7の何れか1項に記載の4軸磁気センサ。
The tilting a first direction support portion which is displaced in response to the first direction component based on the operation, independently of the displacement from the first direction support unit in accordance with the second direction component based on the tilting operation A second directional support that
A four-axis magnetic sensor according to claim 1, comprising:
プッシュ操作、前記プッシュ操作方向を回転軸とする回転操作、及び傾倒操作可能に支持される操作部と、
前記操作部に設けられ、第1の領域に第1の磁界を発生させる第1の磁界発生部と、
前記回転軸上に中心が一致するように前記第1の磁界発生部に対向して設けられ、前記第1の磁界の磁束密度に基づいて異なる磁界感度を有する第1の磁界検出部及び第2の磁界検出部からなり、前記第1の磁界発生部に基づいて第1の出力信号を出力する第1の磁気センサと、
前記傾倒操作に伴って発生する前記回転軸に直交する第1の方向成分に基づいて変位し、第2の領域に第2の磁界を発生させる第2の磁界発生部と、
前記操作部が初期位置にあるとき、前記第2の領域内であり、かつ、前記第2の磁界発生部と対向する位置に設けられ、前記第2の磁界発生部に基づいて第2の出力信号を出力する第2の磁気センサと、
前記第1の方向成分に直交する第2の方向成分に基づいて変位し、第3の領域に第3の磁界を発生させる第3の磁界発生部と、
前記操作部が前記初期位置にあるとき、前記第3の領域内であり、かつ、前記第3の磁界発生部と対向する位置に設けられ、前記第3の磁界発生部に基づいて第3の出力信号を出力する第3の磁気センサと、
前記第1の出力信号、前記第2の出力信号及び前記第3の出力信号に基づいて前記操作部の操作位置を検出する検出部と、
を備えた4軸磁気センサ。
A rotation operation and tilting operably supported by the operation unit to push operation, the pre-Symbol pushing operation direction and the rotation axis,
A first magnetic field generation unit provided in the operation unit and generating a first magnetic field in the first region;
A first magnetic field detection unit and a second magnetic field detection unit that are provided opposite to the first magnetic field generation unit so that the centers coincide with each other on the rotation axis and have different magnetic field sensitivities based on the magnetic flux density of the first magnetic field. A first magnetic sensor that outputs a first output signal based on the first magnetic field generator;
A second magnetic field generation unit that generates a second magnetic field in the second region by displacing based on a first direction component orthogonal to the rotation axis generated in accordance with the tilting operation;
When the operation unit is at the initial position, the second output is provided within the second region and at a position facing the second magnetic field generation unit, and based on the second magnetic field generation unit. A second magnetic sensor for outputting a signal;
A third magnetic field generator that generates a third magnetic field in the third region by displacing based on a second direction component orthogonal to the first direction component;
When the operation unit is at the initial position, the operation unit is provided in a position that is in the third region and faces the third magnetic field generation unit, and is configured based on the third magnetic field generation unit. A third magnetic sensor for outputting an output signal;
A detection unit that detects an operation position of the operation unit based on the first output signal, the second output signal, and the third output signal;
A 4-axis magnetic sensor.
前記検出部は、前記第1の出力信号、前記第2の出力信号及び前記第3の出力信号に対して角度変換処理を行う請求項9に記載の4軸磁気センサ。   The four-axis magnetic sensor according to claim 9, wherein the detection unit performs an angle conversion process on the first output signal, the second output signal, and the third output signal. 前記検出部は、前記第1の磁界検出部及び前記第2の磁界検出部センサの感度の値の比を算出し、この算出された比の値に基づいて前記操作部の前記操作位置を検出する請求項9に記載の4軸磁気センサ。   The detection unit calculates a ratio of sensitivity values of the first magnetic field detection unit and the second magnetic field detection unit sensor, and detects the operation position of the operation unit based on the calculated ratio value. The four-axis magnetic sensor according to claim 9.
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