WO2007113939A1 - 磁気検出回路とこれを用いた磁気センサおよびこれらを用いた磁性体球の位置検出装置と縦横検知センサ - Google Patents

Abstract

感度の低下を招かずに、磁気抵抗素子のばらつきに起因する誤検出を防止できる磁気検出回路を提供する。そのために、４つの磁気抵抗素子で構成されるブリッジ回路の出力電位Ｖ１とＶ２と、４つの調整抵抗で構成されるブリッジ回路の出力電位Ｖｒｅｆ１とＶｒｅｆ２とが、Ｖ１＝Ｖｒｅｆ１かつＶ２＝Ｖｒｅｆ２となるように調整抵抗の値を調整する。また、この磁気検出回路を用いることで、小型化が可能な磁性体の位置検出装置を提供することができる。

Description

明 細 書

磁気検出回路とこれを用いた磁気センサおよびこれらを用いた磁性体球 の位置検出装置と縦横検知センサ

技術分野

[0001] 本発明は、各種電子機器やセンサなどに利用され、例えば各種電子機器の姿勢を 検知して機器の制御を行う各種アプリケーションに利用される磁気検出回路とこれを 用いた磁気センサ、およびこれらを用いた磁性体球の位置検出装置と縦横検知セン サに関するものである。

背景技術

[0002] 磁気抵抗素子を使用した磁気センサにおいて、磁気抵抗素子をフルブリッジ状に 電気的に接続した磁気検出回路が知られている。このような磁気検出回路の例は、 例えば特許文献 1に記載されて 、る。

[0003] このような磁気検出回路は、磁気抵抗素子が印加される磁気によりその抵抗値を変 ィ匕させることを利用するものであり、より具体的には、抵抗値の変化を磁気回路上で の電位の変化として取り出して 、る。

[0004] 磁気抵抗素子を用いて、この磁気抵抗素子を含んだ磁気検出回路の電位を検知 する場合には、初期状態での磁気抵抗素子の抵抗値は非常に重要である。例えば 、特許文献 1に記載のフルブリッジ回路の場合、全ての磁気抵抗素子の初期状態で の抵抗値が等し ヽ場合には問題は生じな ヽが、これらの抵抗値のバランスが悪 、と 誤検出を招いてしまう。

[0005] そこで、このような場合を考慮して、初期状態での抵抗値の調整を行うことが考えら れ、磁気検出回路の分野ではなぐ歪検出回路の分野で行われている。また、温度 特性の是正を目的とするものである力 フルブリッジ回路を構成する 4つの歪抵抗素 子のそれぞれに電気的に直列または並列に調整抵抗を設け、この調整抵抗の抵抗 値を調整することにより、初期状態の電位の調整をする技術が知られている。このよう な技術の例は、例えば特許文献 2に記載されて 、る。

[0006] また、同じく歪検出回路の分野であるが、調整抵抗を設けずに、あら力じめ、フルブ リッジ回路力 の出力を補正するべき量を求めて、この補正量をメモリーに格納して おき、デジタル信号処理技術を用いて出力値を補正する技術も知られている。このよ うな技術の例は、例えば特許文献 3に記載されて 、る。

[0007] さらに、磁気センサの分野において、磁気抵抗素子と磁性体球を用いて機器の傾 斜を検知するセンサも知られている。このようなセンサの例は、例えば特許文献 4に 記載されている。

[0008] このような磁気センサの応用例としての電子機器等の縦横の姿勢を検知するセン サは、縦横検知センサや姿勢センサ等と呼ばれている。このようなセンサにおいては 、磁性体球が自重により移動することを利用する。そして、磁石による磁気は磁性体 球の位置により変化するため、この磁気を磁気検出器で検出することによって磁性体 の位置を検出し、これにより電子機器等の姿勢を検知するものである。

[0009] このようなセンサにおいて、傾斜センサの技術としては、椀状の転動面に磁性体球 を配置し、そしてこの転動面に磁気を略垂直に印加する技術が知られている。そして 、このような技術の中で、磁気検出器を 4つ設ける技術も知られている。このような技 術の例は、例えば特許文献 4に記載されている。また、磁性体球カゝら近い順に磁石、 磁気検出器を配置した技術も知られている。このような技術の例は、例えば特許文献 5に記載されている。

[0010] また、同じく傾斜センサの技術であるが、磁石の下側に磁性体球を磁力により吊り 下げた構造にし、磁性体球カゝら近い順に磁石、磁気検出器を配置し、かつ磁気検出 器を 4つ設けた技術も知られている。このような技術の例は、例えば特許文献 6に記 載されている。

[0011] さらに、電子機器の縦置き、横置きを検知する姿勢センサとして、検出すべき縦方 向または横方向の一方向の転動面に、くぼみを形成する技術も知られている。このよ うな技術の例は、例えば特許文献 7に記載されて 、る。

[0012] し力しながら、上記従来の調整抵抗による初期状態の電位の調整方法を磁気検出 回路に適用した場合、磁気抵抗素子と直列または並列に調整抵抗を接続するため、 磁気検出回路の感度が低下してしまうという課題があった。

[0013] また、上記従来のデジタル信号処理技術を用いて出力値を補正する方法の場合は 、補正量を格納するためのメモリーや、出力値を補正するための演算回路が必要と なり、回路が複雑になってしまうという課題があった。

[0014] また、上記従来の磁性体球の位置検出装置や縦横検知センサ等は、磁石が転動 面に対して略垂直方向に磁気を印加して！/ヽるため、磁性体球に影響を及ぼす磁界 が強ぐ磁石から十分離れた位置にある磁性体球の位置変化に対しても磁気検出器 が磁気の変化を検出する。そのため、これを検知することが可能になるという利点は ある。その反面、磁石からの磁気により磁性体球が磁石側へ引っ張られてしまうという 側面があり、これによつて検出精度が低下するという課題があった。

[0015] 特に、磁性体球の位置検出装置や縦横検知センサ等の小型化を進めると、磁性体 球も小型になり軽量になる力 磁性体球は自重で移動するため、磁石からの磁界が 強いと磁性体球の自由な移動に悪影響を及ぼしてしまう。このため、磁性体球の位 置検出装置や縦横検知センサ等を小型化することは困難を伴うものであった。

特許文献 1：特表 2000 - 516724号公報

特許文献 2：特開 2000— 221084号公報

特許文献 3 :特開 2000— 121463号公報

特許文献 4：特開 2003 - 287421号公報

特許文献 5：特開平 11― 23267号公報

特許文献 6：特開 2002— 277243号公報

特許文献 7：特開 2001— 304858号公報

発明の開示

[0016] 本発明は上記従来の課題を解決するもので、簡単な回路で感度の低下を招かず に、磁気抵抗素子の抵抗値ばらつきに起因する誤検出を防止することができる磁気 検出回路とこれを用いた磁気センサ、およびこれらを用いた磁性体球の位置検出装 置と縦横検知センサを提供するものである。

[0017] そのために本発明は、印加電極と、第 1の検出電極と、第 2の検出電極と、グランド 電極と、印加電極と第 1の検出電極との間に電気的に接続された第 1の磁気抵抗素 子と、第 1の検出電極とグランド電極との間に電気的に接続された第 2の磁気抵抗素 子と、印加電極と第 2の検出電極との間に電気的に接続された第 3の磁気抵抗素子 と、第 2の検出電極とグランド電極との間に電気的に接続された第 4の磁気抵抗素子 とを備える。そして、第 1の基準電極と、第 2の基準電極と、印加電極と第 1の基準電 極との間に電気的に接続された第 1の調整抵抗と、第 1の基準電極とグランド電極と の間に電気的に接続された第 2の調整抵抗と、印加電極と第 2の基準電極との間に 電気的に接続された第 3の調整抵抗と、第 2の基準電極とグランド電極との間に電気 的に接続された第 4の調整抵抗とをそれぞれ形成する。そして、初期状態で、第 1の 検出電極の電位と第 1の基準電極の電位が等しくなるように第 1の調整抵抗と第 2の 調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整するとともに、第 2の検出電極 の電位と第 2の基準電極の電位が等しくなるように第 3の調整抵抗と第 4の調整抵抗 のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整したものである。

[0018] この構成によれば、初期状態で、第 1の検出電極の電位と第 1の基準電極の電位 が等しくなるように調整するとともに、第 2の検出電極の電位と第 2の基準電極の電位 が等しくなるように調整しているため、第 1の検出電極の電位と第 1の基準電極の電 位の比較、および第 2の検出電極の電位と第 2の基準電極の電位の比較をすること により、磁気検出回路の感度の低下を招くことなぐ各磁気抵抗素子の抵抗値のバラ ンスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を簡単な回路で防止することがで きるものである。

[0019] また本発明は、磁性体と、磁性体を収容する内部空間を有しかつ磁性体が転動ま たは滑動可能な内壁を有する容器と、内部空間の外に配置された磁気発生器と、磁 気発生器からの磁気を検出する磁気検出器とを備え、磁気発生器を直近の容器の 内壁と平行な方向に磁気が発生するように配置したものである。

[0020] この構成によれば、磁気発生器を、直近の容器の内壁と平行な方向に磁気が発生 するように配置しているため、磁気発生器の磁気を弱くすることができ、これにより、磁 性体の移動に対する影響を減少させることができる。そのため、磁性体の小型軽量 化が可能となり、装置全体の小型化が可能になるものである。

図面の簡単な説明

[0021] [図 1]図 1は本発明の実施の形態 1における磁気検出回路の回路図である。

[図 2]図 2は本発明の実施の形態 1における磁気検出回路に接続する磁気判別回路 の回路図である。

圆 3]図 3は本発明の実施の形態 1における磁気検出回路に接続する磁気判別回路 の論理図である。

[図 4]図 4は本発明の実施の形態 2における磁気センサの主要部の断面図である。 圆 5]図 5は本発明の実施の形態 3における磁性体球の位置検出装置の主要部の正 面断面図である。

[図 6]図 6は本発明の実施の形態 4における縦横検知センサの主要部の平面断面図 である。

圆 7]図 7は本発明の実施の形態 4における縦横検知センサの動作図である。

圆 8]図 8は本発明の実施の形態 5における磁性体球の位置検出装置の正面断面図 である。

圆 9]図 9は本発明の実施の形態 5における磁性体球の位置検出装置の動作原理図 である。

[図 10]図 10は本発明の実施の形態 5および 7における磁性体球の位置と磁気抵抗 素子の抵抗値の関係を示す図である。

圆 11]図 11は本発明の実施の形態 5における磁性体球の位置検出装置の主要部の 正面断面図である。

[図 12]図 12は本発明の実施の形態 6における縦横検知センサの仰向け置き時の正 面断面図である。

[図 13]図 13は本発明の実施の形態 6における縦横検知センサの縦置き時の上面断 面図である。

[図 14]図 14は本発明の実施の形態 6における縦横検知センサの主要部の電気回路 図である。

[図 15]図 15は本発明の実施の形態 6における縦横検知センサの主要部の平面図で ある。

圆 16]図 16は本発明の実施の形態 6における縦横検知センサの動作原理図である 圆 17]図 17は本発明の実施の形態 6における縦横検知センサの動作原理図である 圆 18]図 18は本発明の実施の形態 6における縦横検知センサの姿勢を表す磁性体 球の位置と出力の関係を示す図である。

圆 19]図 19は本発明の実施の形態 6における縦横検知センサの電気処理回路図で ある。

[図 20]図 20は本発明の実施の形態 6における縦横検知センサの判定論理図である 圆 21]図 21は本発明の実施の形態 7における磁性体球の位置検出装置の正面断面 図である。

圆 22]図 22は本発明の実施の形態 7における位置検出装置の動作原理図である。

[図 23]図 23は本発明の実施の形態 7における位置検出装置の主要部の正面断面図 である。

[図 24]図 24は本発明の実施の形態 8における縦横検知センサの仰向け置き時の正 面断面図である。

[図 25]図 25は本発明の実施の形態 8における縦横検知センサの縦置き時の上面断 面図である。

[図 26]図 26は本発明の実施の形態 8における縦横検知センサの主要部の電気回路 図である。

圆 27]図 27は本発明の実施の形態 8における縦横検知センサの磁気抵抗素子の形 状を示す平面図である。

[図 28]図 28は本発明の実施の形態 8における縦横検知センサの主要部の平面図で ある。

圆 29]図 29は本発明の実施の形態 8における縦横検知センサの動作原理図である 圆 30]図 30は本発明の実施の形態 8における縦横検知センサの動作原理図である 圆 31]図 31は本発明の実施の形態 8における縦横検知センサの姿勢を表す磁性体 球の位置と出力の関係を示す図である。 圆 32]図 32は本発明の実施の形態 8における縦横検知センサの電気処理回路図で ある。

[図 33]図 33は本発明の実施の形態 8における縦横検知センサの判定論理図である

[図 34]図 34は本発明の実施の形態 8における縦横検知センサのーノリエーシヨンの 主要部の電気回路図である。

[図 35]図 35は本発明の実施の形態 9における縦横検知センサの主要部の平面図で ある。

圆 36]図 36は本発明の実施の形態 9における縦横検知センサの磁気抵抗素子の形 状を示す平面図である。

[図 37]図 37は本発明の実施の形態 10における縦横検知センサの仰向け置き時の 正面断面図である。

符号の説明

101 印加電極

102 第 1の検出電極

103 第 2の検出電極

104, 219, 319 グランド電極

105, 214a, 314a 第 1の磁気抵抗素子 (第 1の磁気検出器)

106, 214b, 314b 第 2の磁気抵抗素子 (第 2の磁気検出器)

107, 214c, 314c 第 3の磁気抵抗素子 (第 3の磁気検出器)

108, 214d, 314d 第 4の磁気抵抗素子 (第 4の磁気検出器)

109 第 1の基準電極

110 第 2の基準電極

111 第 1の調整抵抗

112 第 2の調整抵抗

113 第 3の調整抵抗

114 第 4の調整抵抗

125, 206, 216, 306, 316 基板 127 磁気抵抗層 (磁気抵抗素子）

129 磁石層（磁石）

132, 201, 211 , 301, 311 磁性体球

133, 202, 212, 302， 312 ノ、ウジング

133a, 202a, 302a 内壁

134， 203, 213, 303， 313 内部空間

136a, 213a, 313a 第 1の検知空間

136b, 213b, 313b 第 2の検知空間

136c, 213c, 313c 第 3の検知空間

136d, 213d, 313d 第 4の検知空間

137, 212b, 216b, 312b, 316b <ぼみ

138 第 1の磁石

139 第 2の磁石

140 第 3の磁石

141 第 4の磁石

204, 304 磁気抵抗素子

205 薄膜磁石

206a, 306a ガラスグレーズ層

207, 307 絶縁層

208, 308 保護膜

212a, 216a, 312a, 316a 側面内壁

215a, 305a, 315a 第 1の薄膜磁石 (第 1の磁気発生器）

215b, 305b, 315b 第 2の薄膜磁石（第 2の磁気発生器）

215c, 315c 第 3の薄膜磁石 (第 3の磁気発生器）

215d, 315d 第 4の薄膜磁石 (第 4の磁気発生器）

217a, 217b, 217c, 217d, 317a, 317b, 317c, 317d 突起

218, 318 入力電極

220a, 320a 第 1の出力電極 220b, 320b 第 2の出力電極

221a, 221b, 321a, 321b オペアンプ

222a, 222b, 222c, 222d, 322a, 322b, 322c, 322d コンパレータ

315e 第 5の薄膜磁石 (第 5の磁気発生器）

315f 第 6の薄膜磁石 (第 6の磁気発生器）

315g 第 7の薄膜磁石 (第 7の磁気発生器）

315h 第 8の薄膜磁石 (第 8の磁気発生器）

323 テーパ部

発明を実施するための最良の形態

本発明の磁気検出回路は、印加電極と、第 1の検出電極と、第 2の検出電極と、グ ランド電極と、印加電極と第 1の検出電極との間に電気的に接続された第 1の磁気抵 抗素子と、第 1の検出電極とグランド電極との間に電気的に接続された第 2の磁気抵 抗素子と、印加電極と第 2の検出電極との間に電気的に接続された第 3の磁気抵抗 素子と、第 2の検出電極とグランド電極との間に電気的に接続された第 4の磁気抵抗 素子とを備える。そして、第 1の基準電極と、第 2の基準電極と、印加電極と第 1の基 準電極との間に電気的に接続された第 1の調整抵抗と、第 1の基準電極とグランド電 極との間に電気的に接続された第 2の調整抵抗と、印加電極と第 2の基準電極との 間に電気的に接続された第 3の調整抵抗と、第 2の基準電極とグランド電極との間に 電気的に接続された第 4の調整抵抗とをそれぞれ形成する。そして、初期状態で、第 1の検出電極の電位と第 1の基準電極の電位が等しくなるように第 1の調整抵抗と第 2の調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整するとともに、第 2の検出 電極の電位と第 2の基準電極の電位が等しくなるように第 3の調整抵抗と第 4の調整 抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整したものである。この構成によれば 、初期状態で、第 1の検出電極の電位と第 1の基準電極の電位が等しくなるように調 整するとともに、第 2の検出電極の電位と第 2の基準電極の電位が等しくなるように調 整しているため、第 1の検出電極の電位と第 1の基準電極の電位の比較、および第 2 の検出電極の電位と第 2の基準電極の電位の比較をすることにより、磁気検出回路 の感度の低下を招くことなぐ各磁気抵抗素子の抵抗値のノ ランスが悪い場合であ つても、これに起因する誤検出を簡単な回路で防止することができるものである。

[0024] また本発明の磁気検出回路は、特に、第 1の検出電極の電位と第 1の基準電極の 電位を比較する第 1比較部と、第 2の検出電極の電位と第 2の基準電極の電位を比 較する第 2比較部と、第 1の磁気抵抗素子と第 2の磁気抵抗素子に印加される磁界 の大小関係および第 3の磁気抵抗素子と第 4の磁気抵抗素子に印加される磁界の 大小関係を出力する磁気判別回路を付加したものである。この構成によれば、磁気 検出回路の感度の低下を招くことなぐ各磁気抵抗素子の抵抗値のノ ランスが悪い 場合であっても、これに起因する誤検出を簡単な回路で防止することができるもので ある。

[0025] また本発明の磁気検出回路は、特に、第 1の磁気抵抗素子、第 2の磁気抵抗素子 、第 3の磁気抵抗素子および第 4の磁気抵抗素子を同一平面上に形成するとともに 、第 1の調整抵抗、第 2の調整抵抗、第 3の調整抵抗および第 4の調整抵抗を同一平 面上に形成したものである。この構成によれば、第 1の磁気抵抗素子、第 2の磁気抵 抗素子、第 3の磁気抵抗素子および第 4の磁気抵抗素子が同一平面上にあるため、 同一工程で一度にこれらの磁気抵抗素子の形成をすることができ、また、第 1の調整 抵抗、第 2の調整抵抗、第 3の調整抵抗、および第 4の調整抵抗が同一平面上にあ るため、同一工程で一度にこれらの調整抵抗の形成をすることができ、これにより、製 造工程が簡単になるものである。

[0026] また本発明の磁気センサは、基板と、基板に形成された磁気検出回路とを備えた 磁気センサであって、基板の上面側の一平面上に磁気検出回路の第 1の磁気抵抗 素子と第 2の磁気抵抗素子と第 3の磁気抵抗素子および第 4の磁気抵抗素子が形成 されたものである。この構成によれば、簡単な製造工程で磁気センサを得ることが可 會 になる。

[0027] また本発明の磁気センサは、基板と、基板に形成された磁気検出回路とを備えた 磁気センサであって、基板の上面側に磁気検出回路の第 1の磁気抵抗素子、第 2の 磁気抵抗素子、第 3の磁気抵抗素子および第 4の磁気抵抗素子が一平面を形成し、 かつ基板の下面側に磁気検出回路の第 1の調整抵抗、第 2の調整抵抗、第 3の調整 抵抗および第 4の調整抵抗が一平面を形成したものである。この構成によれば、基板 を挟んで磁気検出回路の第 1の磁気抵抗素子、第 2の磁気抵抗素子、第 3の磁気抵 抗素子および第 4の磁気抵抗素子と、第 1の調整抵抗、第 2の調整抵抗、第 3の調整 抵抗および第 4の調整抵抗とが形成されているため、第 1の調整抵抗、第 2の調整抵 抗、第 3の調整抵抗および第 4の調整抵抗における抵抗値をレーザートリミング等の 手段により修正をする場合、第 1の磁気抵抗素子、第 2の磁気抵抗素子、第 3の磁気 抵抗素子および第 4の磁気抵抗素子に悪影響を与えない。それとともに、第 1の磁気 抵抗素子、第 2の磁気抵抗素子、第 3の磁気抵抗素子、第 4の磁気抵抗素子、第 1の 調整抵抗、第 2の調整抵抗、第 3の調整抵抗および第 4の調整抵抗を同一平面上に 形成する場合に比べて、回路を形成するための投影面積力 、さくて済むため、小型 ィ匕ができるものである。

[0028] また本発明の磁性体球の位置検出装置は、磁性体球と、磁性体球を収容する内部 空間を有し、かつ磁性体球が転動可能な内壁を有するハウジングと、内部空間の外 側に設けられた磁気検出回路と、磁気検出回路に磁気を印加する磁石とを備えたも のである。この構成によれば、磁気検出回路の感度の低下を招くことなぐ各磁気抵 抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を防止す ることが可能な磁性体球の位置検出装置を得ることができるものである。

[0029] また本発明の縦横検知センサは、磁性体球の位置検出装置を含んだ縦横検知セ ンサであって、ハウジングにおける内部空間を、同一平面内における 90° 間隔の 4 方向へ広がる 4つの検知空間と、この 4つの検知空間を含む平面と垂直な方向に位 置するとともに互いに対向する 2つの側面内壁とを備えた形状に構成するとともに、 磁石と磁気検出回路を構成する 4つの磁気抵抗素子を 4つの検知空間の外側に設 け、かつ磁気検出回路によって 4つの検出空間のうち、磁性体球が自重によって入り 込んだ検知空間を検知することにより、この検知空間が他の 3つの検知空間より下方 にあることを検知するものである。この構成によれば、磁気検出回路の感度の低下を 招くことなぐ各磁気抵抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても、これに起 因する誤検出を防止することが可能な縦横検知センサを得ることができるものである

[0030] また本発明の磁気検出回路は、印加電極と、第 1の検出電極と、グランド電極と、印 加電極と第 1の検出電極との間に電気的に接続された第 1の磁気抵抗素子と、第 1 の検出電極とグランド電極との間に電気的に接続された第 2の磁気抵抗素子と、第 1 の基準電極と、印加電極と第 1の基準電極との間に電気的に接続された第 1の調整 抵抗と、第 1の基準電極とグランド電極との間に電気的に接続された第 2の調整抵抗 とをそれぞれ形成する。そして、初期状態で、第 1の検出電極の電位と第 1の基準電 極の電位が等しくなるように第 1の調整抵抗と第 2の調整抵抗の 、ずれか一方もしく は両方の抵抗値を調整したものである。この構成によれば、初期状態で、第 1の検出 電極の電位と第 1の基準電極の電位が等しくなるように調整して 、るため、第 1の検 出電極の電位と第 1の基準電極の電位の比較をすることにより、磁気検出回路の感 度の低下を招くことなぐ各磁気抵抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても 、これに起因する誤検出を防止することができるものである。

[0031] 以上のように本発明の磁気検出回路は、初期状態で、第 1の検出電極の電位と第 1の基準電極の電位が等しくなるように第 1の調整抵抗と第 2の調整抵抗のいずれか 一方もしくは両方の抵抗値を調整するとともに、第 2の検出電極の電位と第 2の基準 電極の電位が等しくなるように第 3の調整抵抗と第 4の調整抵抗の 、ずれか一方もし くは両方の抵抗値を調整している。そのため、第 1の検出電極の電位と第 1の基準電 極の電位の比較、および第 2の検出電極の電位と第 2の基準電極の電位の比較をす ることにより、磁気検出回路の感度の低下を招くことなぐ各磁気抵抗素子の抵抗値 のノ ランスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を簡単な回路で防止する ことができるちのである。

[0032] また本発明の磁性体球の位置検出装置は、磁性体球と、磁性体球を収容する内部 空間を有しかつ磁性体球が転動可能な内壁を有する容器と、内部空間の外側に設 けられかつ容器における直近の内壁と平行な方向に磁気を印加する磁石と、磁石の 近傍に位置して内壁と反対側の位置に設けられかつ磁石からの磁気を検出する磁 気検出器とを備えたものである。この構成によれば、磁性体球が転動可能な内壁を 有する容器における直近の内壁と平行な方向に磁石の磁気を印加し、かつ容器の 内壁から磁石、磁気検出器の順に配置しているため、磁石の磁気を弱くすることがで きる。これにより、磁性体球へ与える影響を減少させることができるため、磁性体球の 小型軽量ィ匕が可能となり、装置全体の小型化が可能になるものである。

[0033] また本発明の磁性体球の位置検出装置は、特に、磁気検出器を基板上に形成さ れた磁気抵抗素子で構成するとともに、磁石を磁気抵抗素子上に絶縁層を介して形 成された薄膜磁石で構成したものである。この構成によれば、基板上に磁気抵抗素 子と薄膜磁石を一体化して形成する構成としているため、磁気抵抗素子の特性のば らっきを減少させることができるちのである。

[0034] また本発明の縦横検知センサは、磁性体球の位置検出装置を含んだ縦横検知セ ンサであって、容器における内部空間を、同一平面内における 90° 間隔の 4方向へ 広がる 4つの検知空間とこの 4つの検知空間を含む平面と垂直な方向に位置するとと もに互いに対向する 2つの側面内壁とを備えた形状に構成する。それとともに、磁石 および磁気検出器を 4つの検知空間の外側にそれぞれ設け、かつ磁気検出器によ つて 4つの検出空間のうち磁性体球が自重によって入り込んだ検知空間を検知する ことによりこの検知空間が他の 3つの検知空間より下方にあることを検知するものであ る。この構成によれば、装置全体の小型化が可能になるものである。

[0035] また本発明の縦横検知センサは、 4つの検知空間の外側にそれぞれ設けた磁石に 代え、 4つの検知空間に磁気を及ぼすような磁石を 1つ設けたものである。この構成 によれば、 4つの検知空間に磁気を及ぼすような磁石を 1つ設けて構成しているため 、 4つの磁石を配置する場合に比べて、製造時の手間が簡単になる。また、磁石を薄 膜で形成する場合には、マスクの形状を簡単にすることができるため、コストダウンを 図ることができるものである。

[0036] また本発明の縦横検知センサは、特に、磁気検出器を基板上に形成された磁気抵 抗素子で構成するとともに、磁石を磁気抵抗素子上に絶縁層を介して形成された薄 膜磁石で構成したものである。この構成によれば、基板上に磁気抵抗素子と薄膜磁 石を一体化して形成する構成として ヽるため、磁気抵抗素子の特性ばらつきを減少 させることがでさるちのである。

[0037] また本発明の縦横検知センサは、特に、容器を、基板と磁性体球を収容可能な凹 部を有しかつ基板を覆うように非磁性材料で構成したハウジングとで構成するととも に、容器における内壁の一部を基板上に形成された磁気抵抗素子を覆う保護膜で 構成したものである。この構成によれば、磁気抵抗素子上に絶縁層を介して形成さ れた薄膜磁石を容器の内壁へより近づけることができるため、薄膜磁石の磁気を弱く することができるものである。

[0038] また本発明の縦横検知センサは、特に、ハウジングを導電材料を含んだ榭脂材料 または導電性を有する金属材料で形成するとともに、ハウジングをグランドと電気的 に接続したものである。この構成によれば、ハウジングの帯電を防止することができる ため、これに起因する縦横検知センサの誤動作を防ぐことができるものである。

[0039] また本発明の縦横検知センサは、特に、 2つの側面内壁を中央部にくぼみを有す る形状に構成したものである。この構成によれば、縦横検知センサが縦置きでもなく 横置きでもない寝力せた状態、または寝力せた状態を 180° 回転させて引っくり返し た状態、すなわち、仰向け状態と伏せ置き状態であっても、誤検出を防ぐことができ るとともに、安定した検出を行うことができるものである。

[0040] また本発明の縦横検知センサは、特に、 4つの検知空間のうち任意の 1つの検知空 間とこの 1つの検知空間と隣接する他の検知空間との間に位置する内壁を、凸状の 突起を有する形状に構成したものである。この構成によれば、凸状の突起を形成して いるため、縦または横状態にある縦横検知センサを時計回りに回転させたときと、反 時計回りに回転させたときの磁性体球の動きにヒステリシスを持たせることができる。 これにより、検出結果におけるいわゆるチャタリング (多重検出）を防止することができ るものである。

[0041] また本発明の縦横検知センサは、特に、磁性体球を、比初期透磁率が 5000以上、 保磁力が 15AZm以下となるように構成したものである。この構成によれば、比初期 透磁率が 5000以上となるように構成して ヽるため、磁気が弱!、磁石を用いても検出 が可能となる。また、保持力は 15AZm以下となるように構成しているため、磁性体 球が帯磁し難くなり、これにより、誤検出を防止することができるものである。

[0042] 以上のように本発明の磁性体球の位置検出装置は、磁性体球と、磁性体球を収容 する内部空間を有しかつ磁性体球が転動可能な内壁を有する容器と、内部空間の 外側に設けられかつ容器における直近の内壁と平行な方向に磁気を印加する磁石 と、磁石の近傍に位置して内壁と反対側の位置に設けられかつ磁石からの磁気を検 出する磁気検出器とを備えている。そのため、装置全体の小型化が可能になるもの である。

[0043] また、本発明の縦横検知センサは、磁性体球の位置検出装置を含んだ縦横検知 センサであって、容器における内部空間を、同一平面内における 90° 間隔の 4方向 へ広がる 4つの検知空間とこの 4つの検知空間を含む平面と垂直な方向に位置する とともに互いに対向する 2つの側面内壁とを備えた形状に構成するとともに、磁石お よび磁気検出器を 4つの検知空間の外側にそれぞれ設け、かつ磁気検出器によつ て 4つの検出空間のうち磁性体球が自重によって入り込んだ検知空間を検知するこ とによりこの検知空間が他の 3つの検知空間より下方にあることを検知するようにして いる。そのため、装置全体の小型化が可能になる縦横検知センサを提供することが できるものである。

[0044] また本発明の磁性体の位置検出装置は、磁性体と、磁性体を収容する内部空間を 有しかつ磁性体が転動または滑動可能な内壁を有する容器と、内部空間の外に配 置された磁気発生器と、磁気発生器力ゝらの磁気を検出する磁気検出器とを備え、磁 気発生器を直近の容器の内壁と平行な方向に磁気が発生するように配置したもので ある。この構成によれば、磁気発生器を、直近の容器の内壁と平行な方向に磁気が 発生するように配置しているため、磁気発生器の磁気を弱くすることができ、これによ り、磁性体の移動に対する影響を減少させることができる。そのため、磁性体の小型 軽量ィ匕が可能となり、装置全体の小型化が可能になるものである。

[0045] また本発明の磁性体の位置検出装置は、特に、磁気検出器を挟むように第 1の磁 気発生器と第 2の磁気発生器を設け、かつ第 1の磁気発生器と第 2の磁気発生器は それぞれ互いに異なる極が対向するように構成したものである。この構成によれば、 磁気検出器を貫く磁気が第 1の磁気検出器と第 2の磁気発生器のいずれか一方から 発せられ、そして他方へ到達する磁気であるため、効率よく磁気検出器へ磁気を印 加することができる。これにより、磁気検出器を貫く磁気の変化を大きくすることが可 能となるため、検出出力を大きくすることができるものである。

[0046] また本発明の磁性体の位置検出装置は、特に、磁性体を球状の磁性体球で構成 したものである。この構成によれば、磁性体が球状の磁性体球であるため、内部空間 内を移動する際の摩擦力を小さくすることができる。これにより、磁性体球が内部空間 内をスムーズに移動することになるため、検出の追従性に優れているものが得られる ものである。

[0047] また本発明の磁性体の位置検出装置は、特に、磁気検出器および磁気発生器が 形成された基板を備え、磁気検出器を薄膜の磁気抵抗素子で構成し、かつ磁気発 生器を薄膜の磁石で構成したものである。この構成によれば、基板上に磁気抵抗素 子と薄膜の磁石を一体化して形成する構成としているため、磁気抵抗素子の特性の ばらつきを減少させることができるものである。

[0048] また本発明の縦横検知センサは、磁性体の位置検出装置を含み、かつ磁性体を 球状の磁性体球で構成するとともに、容器における内部空間を同一平面内における 90° 間隔の 4方向へ広がる 4つの検知空間を有するように構成する。容器はこの 4つ の検知空間を含む平面と垂直な方向に位置し、かつ互いに対向する 2つの側面内 壁を備えるように構成する。さらに磁気発生器および磁気検出器を 4つの検知空間 の外側にそれぞれ配置する。そして、磁気検出器によって 4つの検知空間のうち、磁 性体球が自重によって入り込んだ検知空間を検知することにより、この検知空間が他 の 3つの検知空間より下方に位置することを検知するようにしたものである。この構成 によれば、本発明の磁性体の位置検出装置を含んでいるため、磁気発生器の磁気 を直近の容器の内壁と平行な方向に印加することができる。これにより、磁気発生器 の磁気を弱くすることができるため、磁性体球の移動に対する影響を減少させること ができる。これにより、磁性体球の小型軽量ィ匕が可能となるため、装置全体の小型化 が可能になるものである。

[0049] また本発明の縦横検知センサは、特に、 4つの検知空間の外側にそれぞれ配置し た磁気発生器に代えて、 4つの検知空間に磁気を及ぼすような一つの磁気発生器を 配置したものである。この構成によれば、 4つの検知空間に磁気を及ぼすような磁気 発生器を 1つ設けて構成しているため、 4つの磁気発生器を配置する場合に比べて 、製造時の手間が簡単になる。また、磁気発生器を薄膜で形成する場合には、マスク の形状を簡単にすることができるため、コストダウンを図ることができるものである。

[0050] また本発明の縦横検知センサは、第 1の磁気発生器、第 2の磁気発生器、第 3の磁 気発生器、第 4の磁気発生器、第 5の磁気発生器、第 6の磁気発生器、第 7の磁気発 生器および第 8の磁気発生器を備え、かつ第 1の磁気検出器、第 2の磁気検出器、 第 3の磁気検出器および第 4の磁気検出器を四角形の各頂点に配置して構成される 。さらに第 1の磁気検出器と第 4の磁気検出器を対角線上に配置し、かつ第 2の磁気 検出器と第 3の磁気検出器を対角線上に配置する。第 1の磁気検出器を挟むように 第 1の磁気発生器と第 2の磁気発生器を設け、かつ第 1の磁気発生器と第 2の磁気 発生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成する。第 2の磁気検出器を 挟むように第 3の磁気発生器と第 4の磁気発生器を設け、かつ第 3の磁気発生器と第 4の磁気発生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成する。第 3の磁気 検出器を挟むように第 5の磁気発生器と第 6の磁気発生器を設け、かつ第 5の磁気 発生器と第 6の磁気発生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成する。 第 4の磁気検出器を挟むように第 7の磁気発生器と第 8の磁気発生器を設け、かつ 第 7の磁気発生器と第 8の磁気発生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するよう〖こ 構成したものである。この構成によれば、第 1から第 4の磁気検出器を貫く磁気がそ れぞれ隣接する 2つの磁気発生器のいずれか一方力 発せられ、そして他方へ到達 する磁気であるため、効率よく磁気検出器へ磁気を印加することができる。これにより 、磁気検出器への磁気変化を大きくすることが可能となるため、検出出力を大きくす ることができるものである。

また本発明の縦横検知センサは、特に、第 2の磁気発生器および第 3の磁気発生 器を第 1の磁気検出器と第 2の磁気検出器の間に配置し、かつ第 6の磁気発生器お よび第 7の磁気発生器を第 3の磁気検出器と第 4の磁気検出器の間に配置して構成 したものである。この構成によれば、第 1の磁気検出器と第 2の磁気検出器、および 第 3の磁気検出器と第 4の磁気検出器をそれぞれ電気的に直列に接続し、かつ、こ れら 2つの直列回路を並列に接続したフルブリッジ回路において、第 1の磁気検出器 とそのまわりの磁気発生器との関係と第 2の磁気検出器とそのまわりの磁気発生器と の関係とが同じである。そのため、第 1の磁気検出器と第 2の磁気検出器との温度特 性のばらつきを減少させることが可能になる。また、第 3の磁気検出器と第 4の磁気検 出器との関係も同様であるため、縦横検知センサとしての温度特性も優れたものが得 られるちのである。

[0052] また本発明の縦横検知センサは、特に、第 2の磁気発生器と第 3の磁気発生器お よび第 6の磁気発生器と第 7の磁気発生器をそれぞれ一つの磁気発生器にして構成 したものである。この構成によれば、磁気発生器の数を少なくすることができるもので ある。

[0053] また本発明の縦横検知センサは、特に、第 4の磁気発生器および第 5の磁気発生 器を一つの磁気発生器にして第 2の磁気検出器と第 3の磁気検出器の間に配置し、 かつ第 1の磁気発生器と第 2の磁気発生器および第 7の磁気発生器と第 8の磁気発 生器をそれぞれ第 2の磁気検出器と第 3の磁気検出器の配列方向と平行に配置して 構成したものである。この構成によれば、磁気発生器の数を少なくすることができるも のである。

[0054] また本発明の縦横検知センサは、特に、第 1の磁気検出器力も第 4の磁気検出器 をそれぞれ薄膜の第 1の磁気抵抗素子から第 4の磁気抵抗素子で構成し、かつ第 1 の磁気発生器力 第 8の磁気発生器をそれぞれ第 1の薄膜磁石力 第 8の薄膜磁石 で構成したものである。この構成によれば、基板上に磁気抵抗素子と薄膜磁石を一 体化して形成する構成として ヽるため、磁気抵抗素子の特性ばらつきを減少させるこ とがでさるちのである。

[0055] また本発明の縦横検知センサは、特に、第 1の薄膜磁石力ゝら第 8の薄膜磁石を、第 1の磁気抵抗素子から第 4の磁気抵抗素子が形成されている層よりも容器の内壁の 近くに形成したものである。この構成によれば、第 1の薄膜磁石から第 8の薄膜磁石 を容器の内壁へより近づけることができるため、第 1の薄膜磁石力も第 8の薄膜磁石 の磁気を弱くすることができる。これにより、より磁性体球の移動に対する影響を減少 させることができるため、さらなる磁性体球の小型軽量ィ匕が可能となり、これにより、縦 横検知センサの一層の小型化が可能になるものである。

[0056] また本発明の縦横検知センサは、特に、第 1の薄膜磁石力ゝら第 8の薄膜磁石を、第 1の磁気抵抗素子力ゝら第 4の磁気抵抗素子が形成されている層と同一平面に形成し たものである。この構成〖こよれば、同一平面内に第 1の薄膜磁石力も第 8の薄膜磁石 と、第 1の磁気抵抗素子から第 4の磁気抵抗素子が形成されるため、縦横検知セン サの薄型化が可能になるものである。

[0057] また本発明の縦横検知センサは、特に、容器を磁性体球を収容する凹部を有しか つ基板を覆うように非磁性材料で構成したハウジングで構成する。それとともに、容器 における内壁の一部を基板上に形成された第 1の磁気抵抗素子から第 4の磁気抵抗 素子と第 1の薄膜磁石力ゝら第 8の薄膜磁石のいずれか一方もしくは両方を覆う保護 膜で構成したものである。この構成によれば、磁気抵抗素子上に絶縁層を介して形 成された薄膜磁石を容器の内壁へより近づけることができるため、薄膜磁石の磁気を 弱くすることができるものである。

[0058] また本発明の縦横検知センサは、特に、ハウジングを、導電材料を含んだ榭脂材 料、または導電性を有する金属材料で形成するとともに、ノ、ウジングをグランドと電気 的に接続したものである。この構成によれば、ハウジングの帯電を防止することができ るため、これに起因する縦横検知センサの誤動作を防ぐことができるものである。

[0059] また本発明の縦横検知センサは、特に、 2つの側面内壁を、中央部にくぼみを有す る形状に構成したものである。この構成によれば、縦横検知センサが縦置きでもなく 横置きでもない寝力せた状態、または寝力せた状態を 180° 回転させて引っくり返し た状態、すなわち仰向け状態と伏せ置き状態であっても、誤検出を防ぐことができる とともに、安定した検出を行うことができるものである。

[0060] また本発明の縦横検知センサは、特に、 4つの検知空間のうち任意の 1つの検知空 間とこの 1つの検知空間と隣接する他の検知空間との間に位置する内壁を、凸状の 突起を有する形状に構成したものである。この構成によれば、凸状の突起を形成して いるため、縦または横状態にある縦横検知センサを時計回りに回転させたときと、反 時計回りに回転させたときの磁性体球の動きにヒステリシスを持たせることができる。 これにより、検出結果におけるいわゆるチャタリング (多重検出）を防止することができ るものである。

[0061] また本発明の縦横検知センサは、特に、磁性体を、比初期透磁率が 5000以上、保 磁力が 15AZm以下となるように構成したものである。この構成によれば、比初期透 磁率が 5000以上となるように構成して ヽるため、磁気が弱!、磁石を用いても検出が 可能となる。また保磁力は 15AZm以下となるように構成しているため、磁性体球が 帯磁し難くなる。これにより、誤検出を防止することができるものである。

[0062] また本発明の縦横検知センサは、特に、 4つの検知空間における 2つの側面内壁 のうち磁気検出器力 遠い方の側面内壁を、 4つの検知空間の先端に近づくにした 力 て磁気検出器力も近い方の側面内壁に近づけた構成にする。また、 4つの検知 空間の先端部では磁性体球が 2つの側面内壁に接するような構成にしたものである 。この構成によれば、検知空間に磁性体球が入り込んだ際、磁性体球は磁気検出器 力も近い方の側面内壁に接するため、磁性体球が磁気発生器力もの磁気をより多く 引きつけることになる。これにより、磁性体球が検知空間に来た場合の磁気検出器へ の磁気が減少するため、検知出力を大きくすることができるものである。

[0063] 以上のように、本発明の磁性体の位置検出装置は、磁性体と、磁性体の収容する 内部空間を有し、かつ磁性体が転動または滑動可能な内壁を有する容器と、内部空 間の外に配置された磁気発生器と、磁気発生器からの磁気を検出する磁気検出器と を備える。そして、磁気発生器を、直近の容器の内壁と平行な方向に磁気が発生す るように配置しているため、磁気発生器の磁気を弱くすることができる。これにより、磁 性体の移動に対する影響を減少させることができるため、磁性体の小型軽量ィ匕が可 能となり、装置全体の小型化が可能になるものである。

[0064] 次に本発明の実施の形態について説明する。

[0065] (実施の形態 1)

図 1は本発明の実施の形態 1における磁気検出回路の回路図、図 2は同磁気検出 回路に接続する磁気判別回路の回路図、図 3は同磁気検出回路に接続する磁気判 別回路の論理図である。

[0066] 図 1に示すとおり、印加電極 101、第 1の検出電極 102、第 2の検出電極 103、ダラ ンド電極 104および第 1の磁気抵抗素子 105、第 2の磁気抵抗素子 106、第 3の磁 気抵抗素子 107、第 4の磁気抵抗素子 108でフルブリッジ回路を形成している。

[0067] また、印加電極 101、グランド電極 104、第 1の基準電極 109、第 2の基準電極 110 および第 1の調整抵抗 111、第 2の調整抵抗 112、第 3の調整抵抗 113、第 4の調整 抵抗 114でフルブリッジ回路を形成して 、る。

[0068] ここでは、第 1の検出電極 102の電位を V、第 2の検出電極 103の電位を V、第 1 の基準電極 109の電位を V 、第 2の基準電極 110の電位を V としている。

refl ref2

[0069] 第 1のオペアンプ 115は第 1比較部を構成し、第 1の検出電極 102および第 1の基 準電極 109と電気的に接続され、 Vと V の差動出力を増幅するものである。第 2の

1 refl

オペアンプ 116は第 2比較部を構成し、第 2の検出電極 103および第 2の基準電極 1 10と電気的に接続され、 Vと V の差動出力を増幅するものである。

2 ref2

[0070] 第 1のコンパレータ 117は、正の閾値と第 1のオペアンプ 115の出力を比較するも のである。第 2のコンパレータ 118は、負の閾値と第 1のオペアンプ 115の出力を比 較するものである。第 3のコンパレータ 119は、正の閾値と第 2のオペアンプ 116の出 力を比較するものである。第 4のコンパレータ 120は、負の閾値と第 2のオペアンプ 1 16の出力を比較するものである。

[0071] 第 1のコンパレータ 117の出力端子に接続された第 1の信号端子 121の出力信号 を S1、第 2のコンパレータ 118の出力端子に接続された第 2の信号端子 122の出力 信号を S2、第 3のコンパレータ 119の出力端子に接続された第 3の信号端子 123の 出力信号を S3、第 4のコンパレータ 120の出力端子に接続された第 4の信号端子 12 4の出力信号を S4として 、る。

[0072] 本発明の実施の形態 1における磁気検出回路は、印加電極 101、第 1の検出電極 102、第 2の検出電極 103、グランド電極 104、第 1の磁気抵抗素子 105、第 2の磁 気抵抗素子 106、第 3の磁気抵抗素子 107、第 4の磁気抵抗素子 108、第 1の基準 電極 109、第 2の基準電極 110および第 1の調整抵抗 111、第 2の調整抵抗 112、第 3の調整抵抗 113、第 4の調整抵抗 114に、第 1のオペアンプ 115、第 2のオペアン プ 116、第 1のコンパレータ 117、第 2のコンパレータ 118、第 3のコンパレータ 119、 第 4のコンパレータ 120および第 1の信号端子 121、第 2の信号端子 122、第 3の信 号端子 123、第 4の信号端子 124で構成される磁気判別回路を付加しているもので ある。

[0073] また、本発明の実施の形態 1における磁気検出回路は、初期状態を無磁界の状態 としており、無磁界時において第 1の検出電極 102の電位 Vと第 1の基準電極 109 の電位 V とを等しくし、かつ第 2の検出電極 103の電位 Vと第 2の基準電極 110の refl 2

電位を V とを等しくして！/、る。 [0074] このように、 V =V とするためには、第 1の調整抵抗 111と第 2の調整抵抗 112の

1 refl

V、ずれか一方もしくは両方の抵抗値を変えることにより実現することができる。その方 法としては、例えば、第 1の調整抵抗 111および第 2の調整抵抗 112に可変抵抗器 を用いて、この可変抵抗器の抵抗値を調整する方法がある。また、第 1の調整抵抗 1 11および第 2の調整抵抗 112の抵抗体をレーザーでトリミングすることにより、抵抗値 を調整する方法もある。このとき、第 1の磁気抵抗素子 105の抵抗値と第 1の調整抵 抗 111の抵抗値とを等しくし、かつ第 2の磁気抵抗素子 106の抵抗値と第 2の調整抵 抗 112の抵抗値とを等しくすれば、 V =V の関係を満たすようにすることができる。

1 refl

しかしながら、このようにそれぞれの抵抗値を等しくする必要はなぐ V =v の関係

1 refl を満たすようにすればよい。従って、第 1の調整抵抗 111の抵抗値のみを調整すれ ば良 、場合もあり、第 2の調整抵抗 112の抵抗値のみを調整すれば良 ヽ場合もある 。また第 1の調整抵抗 111および第 2の調整抵抗 112の両方の抵抗値を調整する必 要がある場合もあり得る。なお、 V =V

2 ref2とする場合も、これと同様にすれば良い。

[0075] 以上のように構成された本発明の実施の形態 1における磁気検出回路と、この磁気 検出回路に接続される磁気判別回路の動作について、以下に説明する。

[0076] 図 3は、第 1の磁気抵抗素子 105、第 2の磁気抵抗素子 106、第 3の磁気抵抗素子 107、第 4の磁気抵抗素子 108の、各抵抗素子に加えられる磁界の大きさと、第 1の 検出電極 102と第 2の検出電極 103の電位の大小と、第 1の信号端子 121、第 2の信 号端子 122、第 3の信号端子 123、第 4の信号端子 124の出力信号との関係を示し たものである。

[0077] 図 3の上カゝら 4行目までは、第 1の磁気抵抗素子 105、第 2の磁気抵抗素子 106、 第 3の磁気抵抗素子 107、第 4の磁気抵抗素子 108の、各抵抗素子に加えられる磁 界の大小を示している。この行における「大」は比較的大きな磁界が印加されている ことを示し、「小」は無磁界時または比較的小さな磁界が印加されていることを示す。

[0078] 図 3の上から 5、 6行目は、各磁気抵抗素子への磁界の印加状態に対応した第 1の 検出電極 102の電位である Vと、第 2の検出電極 103の電位である Vを示すもので

1 2

、「H」は無磁界状態よりも電位が高い状態を示し、「M」は無磁界状態と電位が同じ 状態を示し、「L」は無磁界状態よりも電位が低 ヽ状態を示して!/ヽる。 [0079] 図 3の上から 7〜10行目は、第 1の信号端子 121の出力信号である Sl、第 2の信 号端子 122の出力信号である S2、第 3の信号端子 123の出力信号である S3、およ び第 4の信号端子 124の出力信号である S4を示している。「H」はそれぞれの信号端 子に接続された第 1のコンパレータ 117、第 2のコンパレータ 118、第 3のコンパレー タ 119、第 4のコンパレータ 120のいずれか 1つのコンパレータの入力信号において 、第 1のオペアンプ 115または第 2のオペアンプ 116からの出力力 比較する閾値よ り大きい状態を示している。これと同様に、「L」は小さい状態を示している。

[0080] 第 1の磁気抵抗素子 5と第 2の磁気抵抗素子 6の磁界の組み合わせとしては、それ ぞれが「大」、「小」の場合を考えると全部で 4パターン存在し得ることになる力 図 3に 示すように、第 1の磁気抵抗素子 105と第 2の磁気抵抗素子 106の磁界がともに「小」 の場合、あるいはともに「大」の場合には、いずれも S1が「L」、 S2が「H」になってしま い、出力の組み合わせが同じになる。従って、検出可能な第 1の磁気抵抗素子 105 と第 2の磁気抵抗素子 106の磁界の組み合わせは、第 1の磁気抵抗素子 105と第 2 の磁気抵抗素子 106の磁界がそれぞれ、「小」、「大」の場合と、「大」、「小」の場合と 、「大」、「大」または「小」、「小」のいずれか一方の場合の、 3パターンだけとなる。言 い換えると、第 1の磁気抵抗素子 105と第 2の磁気抵抗素子 106との関係が、前者が 後者より大きい場合、前者が後者より小さい場合、および前者と後者が等しい場合の 3パターンだけになる。しかし、本発明の実施の形態 1における磁気検出回路を利用 する機器においては、第 1の磁気抵抗素子 105と第 2の磁気抵抗素子 106の磁界が それぞれ、「大」、「大」と「小」、「小」のいずれか一方しか起こり得ない場合があるので 、このような場合に有用である。第 3の磁気抵抗素子 107と第 4の磁気抵抗素子 108 の関係にお ヽても同様である。

[0081] 以上説明したように、本発明の実施の形態 1における磁気検出回路は、磁界が第 1 の磁気抵抗素子 105、第 2の磁気抵抗素子 106、第 3の磁気抵抗素子 107、第 4の 磁気抵抗素子 108に印加されていない状態で、第 1の検出電極 2の電位と第 1の基 準電極 109の電位が等しくなるように、第 1の調整抵抗 111と第 2の調整抵抗 112の いずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整する。それとともに、第 2の検出電極 103 の電位と第 2の基準電極 110の電位が等しくなるように、第 3の調整抵抗 113と第 4の 調整抵抗 114のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整している。そのため、第 1 の検出電極 102の電位と第 1の基準電極 109の電位の比較、および第 2の検出電極 103の電位と第 2の基準電極 110の電位の比較をすることにより、磁気検出回路の感 度の低下を招くことなぐ各磁気抵抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても 、これに起因する誤検出を簡単な回路で防止することができる。

[0082] ここで、本発明の実施の形態 1における磁気検出回路のように、 Vと Vとの差動出

1 2

力を取り出さずに、 Vと Vとをそれぞれ独立して信号処理を行う場合には、 Vの補

1 2 1 正を行うための基準電位と、 Vの補正を行うための基準電位がそれぞれ必要となる。

2

[0083] そして、これらの Vと Vの補正をデジタル的に行う場合には、これらの基準電位を

1 2

信号処理回路に保有しておくためのメモリーや、 V、 Vとこれらの基準電位とそれぞ

1 2

れ所定のデジタル処理を行うための演算回路が必要となってしまい、回路が複雑に なったり、コストが増加してしまう。

[0084] また、メモリーや演算回路は磁気検出回路の信号処理以外の用途にも使用が可能 であるため、磁気検出回路に組み込まずに電子機器本体側に取り付けることも多い 。このような場合には、磁気検出回路単体で Vと Vの補正をするための調整ができ

1 2

ないことや、磁気検出回路と信号処理回路とは一組のペアとして取り扱う必要がある こと等、磁気検出回路の取扱いが不便になってしまう。

[0085] これに対し、本発明の実施の形態 1における磁気検出回路は、磁気検出回路単体 で Vと Vの補正を行うための調整ができる。そして、磁気検出回路と信号処理回路と

1 2

を一組のペアとして取り扱う必要はなぐ任意の磁気検出回路と任意の信号処理回 路とを組み合わせても改めて調整をする必要がないため、取扱いが便利である。さら に、これらの作用効果を簡単な回路で実現できるため、低コスト化、小型化が可能と なる。

[0086] なお、上記した本発明の実施の形態 1における磁気判別回路は一例を示したもの であり、この回路に限定されるものではない。また、出力としては、 4つの「H」または「 L」の信号が得られる回路にしている力 これに限定されるものではなぐ 1つのアナ口 グ信号を得るような回路にすることもできる。具体的には、第 1のオペアンプ 115と第 2 のオペアンプ 116の、それぞれの出力の差動出力を得るような回路構成にすることが できる。この場合、第 1の磁気抵抗素子 105の磁気による抵抗値変化と、第 3の磁気 抵抗素子 107の磁気による抵抗値変化とを等しくするような、尚かつ、第 2の磁気抵 抗素子 106の磁気による抵抗値変化と、第 4の磁気抵抗素子 108の磁気による抵抗 値変化とが等しくなるような構成にすることにより、一般的に広く使われているフルブリ ッジ回路による差動出力を得る方法と同様の出力を得ることができる。

[0087] また、本発明の実施の形態 1における磁気検出回路の第 1の磁気抵抗素子 105、 第 2の磁気抵抗素子 106、第 3の磁気抵抗素子 107、第 4の磁気抵抗素子 108には 、 MR (Magneto Resistance)や GMR (Giant— MR)などを用いることができる。

[0088] そしてまた、第 1の磁気抵抗素子 105、第 2の磁気抵抗素子 106、第 3の磁気抵抗 素子 107、第 4の磁気抵抗素子 108の 4つの磁気抵抗素子を用いた構成としている 1S 第 3の磁気抵抗素子 107、第 4の磁気抵抗素子 108、第 2の検出電極 103、第 3 の調整抵抗 113、第 4の調整抵抗 114および第 2の基準電極 110を削除し、それぞ れノヽーフブリッジ回路にした構成の場合でも、同様の効果を得ることができる。

[0089] さらに、無磁界時の状態を初期状態としたが、バイアス磁界を印加した状態を初期 状態としてもよい。

[0090] (実施の形態 2)

本発明の実施の形態 2における磁気センサは、基本的には上記した本発明の実施 の形態 1における磁気検出回路を取り込んだ磁気センサであるが、バイアス磁界を印 カロした状態を初期状態として ヽるものである。

[0091] 図 4は本発明の実施の形態 2における磁気センサの主要部の断面図である。

[0092] 図 4に示すように、この磁気センサの主要部は、アルミナセラミック力もなる板状の基 板 125と、基板 125の上面に形成されたガラスグレーズ層 126と、ガラスグレーズ層 1 26の上に形成された磁気抵抗層 127と、磁気抵抗層 127の上に形成された絶縁層 128と、絶縁層 128の上に形成された磁石層 129とを有している。磁石層 129は磁 気抵抗層 127へノィァス磁界を印加するものである。また、絶縁層 128は磁気抵抗 層 127と磁石層 129との間の電気的絶縁を確保するものである。基板 125の下面側 (裏面側）には調整抵抗層 130が形成され、磁石層 129と調整抵抗層 130のそれぞ れを覆うように保護膜 131が形成されて!、る。 [0093] なお、図 4は、磁気センサの厚み方向の位置関係を示した模式図であり、実際の厚 みの関係を示したものではない。また、磁気抵抗層 127は一般的に蛇行形状 (複数 回折り返してなるパターン）にされること力 S多く、図 4のように基板 125上に横方向に 長く形成されているとは限らない。ここで、磁気抵抗層 127は、上記した本発明の実 施の形態 1における磁気検出回路の、第 1の磁気抵抗素子 105、第 2の磁気抵抗素 子 106、第 3の磁気抵抗素子 107、第 4の磁気抵抗素子 108に対応し、調整抵抗層 130は、磁気検出回路の、第 1の調整抵抗 111、第 2の調整抵抗 112、第 3の調整抵 抗 113、第 4の調整抵抗 114に対応するものである。

[0094] 以上のように、本発明の実施の形態 2における磁気センサは、基板 125の上面側に 第 1の磁気抵抗素子 105、第 2の磁気抵抗素子 106、第 3の磁気抵抗素子 107、第 4 の磁気抵抗素子 108が形成された平面を形成し、かつ基板 125の裏面側に第 1の 調整抵抗 111、第 2の調整抵抗 112、第 3の調整抵抗 113、第 4の調整抵抗 114が 形成された平面を形成している。そのため、「V =V

1 refl」とするために第 1の調整抵抗

111と第 2の調整抵抗 112の 、ずれか一方もしくは両方の抵抗値の調整を行う際に、 第 1の磁気抵抗素子 105および第 2の磁気抵抗素子 106に悪影響を与えるのを防止 することができる。具体的には、例えばレーザートリミングにより抵抗値の調整を行う 際に、レーザートリミングによるトリミング痕は第 1の調整抵抗 111または第 2の調整抵 抗 112に留まらず、さらにこれらの調整抵抗が形成されて 、る別の層にまで及ぶこと が十分考えられる。この場合において、第 1の磁気抵抗素子 105、第 2の磁気抵抗素 子 106上に第 1の調整抵抗 111、第 2の調整抵抗 112を積層する構成の場合、トリミ ング痕が第 1の磁気抵抗素子 105または第 2の磁気抵抗素子 106にまで及ぶことが 懸念される。さらには、レーザートリミング時の熱のダメージを受けることも懸念される 。「V =V 」とする場合においても同様である。

2 ref2

[0095] これに対し、本発明の実施の形態 2における磁気センサは、基板 125を挟んで、そ の表面側に第 1の磁気抵抗素子 105、第 2の磁気抵抗素子 106、第 3の磁気抵抗素 子 107、第 4の磁気抵抗素子 108を形成し、かつ裏面側に第 1の調整抵抗 111、第 2 の調整抵抗 112、第 3の調整抵抗 113、第 4の調整抵抗 114を形成している。そのた め、このような現象が生じるのを防止することができる。 [0096] なお、本発明の実施の形態 2における磁気センサにおいては、第 1の磁気抵抗素 子 105、第 2の磁気抵抗素子 106、第 3の磁気抵抗素子 107、第 4の磁気抵抗素子 1 08にバイアス磁界を印加するために磁石層 129を形成した力 磁気検出の方法によ つては、磁石層 129は無くてもよい。また、磁石層 129としては、例えば CoPtを薄膜 形成し、その後に磁ィ匕させて得られるものを用いることができる。

[0097] (実施の形態 3)

本発明の実施の形態 3における磁性体球の位置検出装置は、基本的には上記し た本発明の実施の形態 1における磁気検出回路を取り込んだものであるが、バイアス 磁界を印カロした状態を初期状態として 、るものである。

[0098] 図 5は、本発明の実施の形態 3における磁性体球の位置検出装置の、主要部の正 面断面図である。

[0099] 図 5において、磁性体球 132は Fe系合金で構成されているもので、特に透磁率が 高ぐかつ保磁力が低いパーマロイにより構成されている。磁性体球 132を内部に転 動可能に収容するハウジング 133は、非磁性体材料により構成されている。特に、こ のハウジング 133を、カーボン等の導電性材料を含んだ液晶ポリマー、ポリアミド、ま たはポリフエ-レンサルファイド等の榭脂材料により構成した場合は、耐熱性に優れ、 かつ、面実装部品としてリフロー対応が可能なものが得られる。また、ポリアミドは安 価なため、経済性においても優れているものである。磁性体球 132は、ハウジング 13 3の内壁 133aを転がる力、または滑って移動する。ハウジング 133の内部空間 134 に、磁性体球 132が収容されている。磁石層 129から磁気 135が出ている。

[0100] なお、図 5において、基板 125、磁気抵抗層 127、磁石層 129、調整抵抗層 130お よび保護膜 131は磁気センサの一部を構成するものであり、図 4に示した構成と同様 の構成になるものである力 主要な構成要素のみを示し、他は省略している。

[0101] 以上のように構成された磁性体球の位置検出装置について、以下にその動作を説 明する。

[0102] 磁性体球 132が磁石層 129の直上になく離れた場所にある場合には、磁石層 129 の N極力も S極へ上下対称に磁気が発せられる。このとき、下側に向力つた磁気の一 部は磁気抵抗層 127に印加され、これにより、磁気が印加された部分の磁気抵抗素 子の抵抗値が低下する。

[0103] 次に、磁性体球 132が磁石層 129の直上に来た場合には、磁性体球 132に引つ 張られるように磁気が発せられるため、磁気が上下対称になるのではなぐ磁性体球 132側の磁界が強まり、磁気抵抗層 127側の磁界が弱まる。

[0104] このとき、磁性体球 132が近傍に存在する場所の磁気抵抗素子の抵抗値は上昇し 、かつ、磁性体球 132が近傍に存在しない場所の磁気抵抗素子の抵抗値は低下す る。この原理を利用することにより磁性体球の位置の検出が可能となる。

[0105] 上記した本発明の実施の形態 3における磁性体球の位置検出装置においては、磁 性体球 132が 1個だけであり、そして第 1の磁気抵抗素子 105と第 2の磁気抵抗素子 106が磁気的に十分離れた場所にあれば、第 1の磁気抵抗素子 105と第 2の磁気抵 抗素子 106の両方の磁界がともに「大」となることはないため、本発明の実施の形態 1 に記載した磁気判定回路を用いても有用なものとなる。

[0106] また上記本発明の実施の形態 3における磁性体球の位置検出装置は、磁性体球 1 32と、この磁性体球 132を収容する内部空間 134を有し、かつ磁性体球 132が転動 可能な内壁 133aを有するハウジング 133と、内部空間 134の外側に設けられた本発 明の請求項 1における磁気検出回路と、磁気検出回路に磁気 135を印加する磁石 層 129とを備えている。そのため、磁気回路の感度の低下を招くことなぐ各磁気抵 抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を防止す ることが可能な磁性体球の位置検出装置を得ることができる。

[0107] (実施の形態 4)

本発明の実施の形態 4における縦横検知センサは、上記した本発明の実施の形態 3における磁性体球の位置検出装置を取り込んで、応用したものである。

[0108] 図 6は、本発明の実施の形態 4における縦横検知センサの主要部の平面断面図、 図 7は同縦横検知センサの動作図である。

[0109] 図 6、図 7において、第 1の検知空間 136a、第 2の検知空間 136b、第 3の検知空間 136c,第 4の検知空間 136dは、いずれもハウジング 133の内部に形成される内部 空間 134の一部であり、これらは同一平面内において 90° 間隔で 4方向へ広がって 形成されている。ハウジング 133は、これらの第 1の検知空間 136a、第 2の検知空間 136b,第 3の検知空間 136c、第 4の検知空間 136dの、 4つの検知空間を含む平面 と垂直な方向に位置するとともに互いに対向する 2つの側面内壁（図示せず)を備え ている。この 2つの側面内壁（図示せず）は、図 6の紙面奥側と紙面手前側に位置す るものである。

[0110] 側面内壁の略中央部に形成されたくぼみ 137は、磁性体球 132が嵌まり込む程度 の大きさのものである。第 1の磁石 138、第 2の磁石 139、第 3の磁石 140、第 4の磁 石 141は、いずれも CoPt薄膜力もなる磁石である。そして、これらの第 1の磁石 138 、第 2の磁石 139、第 3の磁石 140、第 4の磁石 141の各磁石の背面には、それぞれ 上記した本発明の実施の形態 1における磁気検出回路の第 1の磁気抵抗素子 105、 第 2の磁気抵抗素子 106、第 3の磁気抵抗素子 107、第 4の磁気抵抗素子 108が形 成されており、その厚みの構成は、図 4に示すものと同じである。

[0111] 従って、磁性体球 132が第 1の検知空間 136aに位置するときは、第 1の磁気抵抗 素子 105に印加される磁気が少なくなり、第 2の検知空間 136bに位置するときは、第 2の磁気抵抗素子 106に印加される磁気が少なくなり、第 3の検知空間 136cに位置 するときは、第 3の磁気抵抗素子 107に印加される磁気が少なくなり、第 4の検知空 間 136dに位置するときは、第 4の磁気抵抗素子 108に印加される磁気が少なくなる

[0112] 図 7に示すように、第 1の信号端子 121の出力信号である Sl、第 2の信号端子 122 の出力信号である S2、第 3の信号端子 123の出力信号である S3、および第 4の信号 端子 124の出力信号である S4を検出することにより、磁性体球 132が位置する場所 がわかる。そして、この磁性体球 132が自重により移動する構成にしておけば、縦横 の検知を行うことができるものとなる。

[0113] 本発明の実施の形態 4における縦横検知センサは、上記した本発明の実施の形態 3における磁性体球の位置検出手段を含んでいるもので、ハウジング 133における 内部空間 134を、同一平面内における 90° 間隔の 4方向へ広がる第 1の検知空間 1 36a、第 2の検知空間 136b、第 3の検知空間 136c、第 4の検知空間 136dと、この第 1の検知空間 136a、第 2の検知空間 136b、第 3の検知空間 136c、第 4の検知空間 136dを含む平面と垂直な方向に位置するとともに互いに対向する 2つの側面内壁（ 図示せず)とを備えた形状に構成する。それとともに、第 1の磁石 138、第 2の磁石 13 9、第 3の磁石 140、第 4の磁石 141と、磁気検出回路を構成する第 1の磁気抵抗素 子 105、第 2の磁気抵抗素子 106、第 3の磁気抵抗素子 107、第 4の磁気抵抗素子 1 08を、第 1の検知空間 136a、第 2の検知空間 136b、第 3の検知空間 136c、第 4の 検知空間 136dの外側に設ける。そして、磁気検出回路によって第 1の検知空間 136 a、第 2の検知空間 136b、第 3の検知空間 136c、第 4の検知空間 136dのうち、磁性 体球 132が自重によって入り込んだ検知空間を検知することにより、この検知空間が 他の 3つの検知空間より下方にあることを検知するもので、これにより、縦横の検知を 行うものである。

[0114] (実施の形態 5)

図 8は本発明の実施の形態 5における磁性体球の位置検出装置の正面断面図、 図 9は同磁性体球の位置検出装置の動作原理図、図 10は同磁性体球の位置検出 装置における磁性体球の位置と磁気抵抗素子の抵抗値の関係を示す図、図 11は同 磁性体球の位置検出装置の主要部の正面断面図である。

[0115] 図 8〜図 11において、磁性体球 201は Fe系合金で構成されているもので、特に透 磁率が高ぐかつ保磁力が低いパーマロイにより構成されている。磁性体球 201を内 部に転動可能に収容するハウジング 202は非磁性体材料により構成されている。特 に、このハウジング 202を、カーボン等の導電性材料を含んだ液晶ポリマーやポリア ミド等の榭脂材料により構成した場合は、耐熱性に優れ、かつ面実装部品としてリフ ロー対応が可能なものが得られる。またポリアミドは安価であるため、経済性において も優れているものである。磁性体球 201はハウジング 202の内壁 202aを転がる力、ま たは滑って移動する。ハウジング 202の内部空間 203に磁性体球 201が収容されて いる。

[0116] NiCo, NiFe等力もなる強磁性薄膜を複数折り返してなるパターンに形成されてい る磁気抵抗素子 204は、磁界が電流方向に対して垂直に印加された時に抵抗値変 化率が最大となって、抵抗値が低下するものである。強磁性薄膜を複数折り返してな る磁気抵抗素子 204のパターンの具体的な形状は、後述する図 15に記載して 、るも のと同様である。磁気を印加する薄膜磁石 (「磁石」の一実施の形態でもある） 205は 、直近の内壁 202aと平行な方向に磁気を印加しているものであり、この薄膜磁石 20 5は磁界の向きが着磁によって設定される CoPt合金、 CoCrPt合金、フェライト等の 材料により構成されている。ここで、薄膜磁石 205からの磁気の印加方向は、磁気抵 抗素子 204のパターンの長手方向と 90° の角度をなすようにしている。 90° の角度 にすると磁気抵抗素子 204の抵抗値の変化を大きくすることができるため好ましいが 、実用上は 45° 程度であっても構わない。

[0117] アルミナ等の絶縁性を有する材料力もなる矩形状の基板 206は、ハウジング 202と ともに容器 202bを構成している。基板 206の表面にガラスグレーズ層 206aを形成す ることにより平滑な表面が得られるため、基板 206への電気回路の形成が容易となる 。磁気抵抗素子 204上に形成された絶縁層 207は、 SiO、アルミナ、エポキシ榭脂、

2

シリコン榭脂等の材料により構成されている。また、この絶縁層 207の上面には薄膜 磁石 205が形成されるが、この薄膜磁石 205を CoPt合金で形成した場合に、絶縁 層 207に SiOを用いると、安価であるとともに、薄膜磁石 205との密着性が良くなる

2

ため、耐湿度性等の信頼性が向上する。薄膜磁石 205上に形成された SiO、アルミ

2 ナ、エポキシ榭脂、シリコン榭脂等の材料力もなる保護膜 208をフイラ含有のェポキ シ榭脂で構成した場合は、密着性が優れているとともに、耐磨耗性、耐湿度性も優れ ているもので、磁気抵抗素子 204および薄膜磁石 205の信頼性が向上する。なお、 この保護膜 208は内壁 202aの一部を構成しているものである。

[0118] また、図 8、図 9においては、図面を見やすくするために、ガラスグレーズ層 206a、 絶縁層 207、保護膜 208を省略している。

[0119] 以上のように構成された本発明の実施の形態 5における磁性体球の位置検出装置 について、以下その動作原理を説明する。

[0120] 図 8に示すように、磁気抵抗素子 204の上部に磁性体球 201がない場合には、磁 気抵抗素子 204の上部にある薄膜磁石 205から上下に磁力線が回っているため、下 側に回っている磁力線の一部が磁気抵抗素子 204を貫き、磁気抵抗素子 204に磁 気を印加している。特に、磁気抵抗素子 204のパターン形状により、磁気抵抗素子 2 04を流れる電流方向に対して垂直方向の磁気が印加されている。これにより、磁気 抵抗素子 204の抵抗値は低 、値を示す。 [0121] 一方、図 9に示すように、磁気抵抗素子 204の上部に磁性体球 201が近づいた場 合には、磁気抵抗素子 204の上部にある薄膜磁石 205からの磁力線が磁性体球 20 1に吸い寄せられるようになって、薄膜磁石 205の上側に磁力線が集まるため、薄膜 磁石 205の下側を回る磁力線は減少する。これにより、磁気抵抗素子 204を貫く磁 力線も減少するため、磁気抵抗素子 204の抵抗値は高い値を示す。この磁性体球 の位置検出装置における磁性体球 201の位置と磁気抵抗素子 204の抵抗値の関係 を、図 10に示す。

[0122] このように、磁気抵抗素子 204の近傍の位置に磁性体球 201が存在するときには、 磁気抵抗素子 204の抵抗値が高くなり、一方、磁気抵抗素子 204の近傍の位置に 磁性体球 201が存在しないときには、磁気抵抗素子 204の抵抗値が低くなる（図 10 を参照)。このため、磁気抵抗素子 204の抵抗値を検知することにより、磁性体球 20 1が磁気抵抗素子 204の近傍の位置に存在する力、しないかの検出をすることがで きる。

[0123] 上記したように、本発明の実施の形態 5における磁性体球の位置検出装置は、薄 膜磁石 205からの磁気を直近の内壁 202aと平行な方向に印加するようにして ヽるた め、磁性体球 201の移動に悪影響を与えるのを防止することができる。

[0124] これについて説明を加えると、磁気を垂直に印加する場合には、第 1に、磁石と内 壁との間に磁気抵抗素子を配置する必要がある。なぜならば、仮に内壁と磁気抵抗 素子との間に磁石を配置した場合、言い換えると、磁石の一方の磁極を内壁側に、 かつ他方の磁極を磁気抵抗素子側に配置すると、磁性体球の位置が変化しても、内 壁と反対側の磁極力ゝらの磁気は殆ど影響を受けないため、磁気抵抗素子での検出 する磁気は殆ど変わらないからである。また、磁気を垂直に印加する場合には、第 2 に、磁石と内壁との間を離す必要がある。なぜならば、磁石と内壁との間に磁気抵抗 素子を配置した状態で、磁石と内壁との間隔を狭めると磁石と磁気抵抗素子との間 隔も狭まること〖こなる。この場合、磁気抵抗素子は磁力線が発せられる磁極の近くに 位置することになるため、磁性体球が近づいても、あるいは磁性体球が離れた場所 にあっても、この磁極力も発せられる磁力線の多くが磁気抵抗素子を貫くこととなって しまい、その結果、磁性体球の位置変化によって磁気抵抗素子が受ける磁気の変化 は少なくなつてしまう。このため、磁気抵抗素子は、磁石からある程度の間隔をあけて 配置する必要があり、結局は、磁石と内壁との間隔を離す必要がある。このように、磁 石と内壁との間隔を離すと、当然の事ながら磁石の磁気を強くする必要がある。そう すると、磁性体球が少々離れても、磁石が磁性体球を引き寄せる力の減少は少な!/ヽ 。よって、磁性体球は、磁石力もの磁力によって、その移動に影響を受けてしまうので ある。

[0125] このように、本発明の実施の形態 5における磁性体球の位置検出装置は、磁性体 球 201が軽量ィ匕されても磁性体球 201の自重による移動が妨げられることはないた め、装置の小型化が可能となるものである。

[0126] また、磁性体球 201が接する内壁 202aに近い方から、薄膜磁石 205、磁気抵抗素 子 204の順に配置しているため（図 11を参照）、磁性体球 201と薄膜磁石 205との間 を近くすることができ、その分、薄膜磁石 205の磁気を弱くしても磁性体球 201が近 傍に来た場合の検出が可能となる。磁石による磁性体を引きつける力は、距離の 2乗 に反比例するので、薄膜磁石 205の磁気を弱くすることにより、薄膜磁石 205から離 れた位置での磁気を十分小さくすることができ、この点からも磁性体球 201の移動に 悪影響を与えるのを防止することができるものである。

[0127] そしてまた、磁気抵抗素子 204、薄膜磁石 205を薄膜で形成しているため、装置全 体の小型化、薄型化が可能となるものである。

[0128] さらに、基板 206に磁気抵抗素子 204と薄膜磁石 205とを一体的に形成しているた め、個体差による磁気抵抗素子 204と薄膜磁石 205の位置関係のばらつきも少なく して精度良く保つことができる。これにより、薄膜磁石 205から磁気抵抗素子 204へ 印加される磁気のばらつきを減少させることができるため、印加される磁気と抵抗値 変化率との関係である MR特性（Magneto Resistance特性）のばらつきも減少さ せることができるものである。

[0129] さらにまた、保護膜 208の一部が内壁 202aを兼ねているため、別個に内壁 202aを 設けて 、る場合に比べ、薄膜磁石 205を内壁 202aへ近づけることが可能となるもの である。そして薄膜磁石 205を内壁 202aへ近づけたことによる効果は上述した通り である。 [0130] また、磁性体球 201はパーマロイで構成して 、るため、磁性体球 201の比初期透 磁率を 5000以上、保持力を 15AZm以下にすることができる。これにより、磁気が磁 性体球 201を貫き易くなるため、薄膜磁石 205の磁気を弱くすることができる。さらに 、帯磁し難い磁性体球 201を得ることができるため、誤動作の防止を図ることができる

[0131] なお、上記磁性体球 201に、ポリテトラフルォロエチレン等を含有した潤滑めつきを 施しておけば、摩擦係数が低くなつて、磁性体球 201の転動がスムーズになるととも に、耐磨耗性が高ぐかつ耐食性も優れている。そのため、磁性体球 201が鲭びるこ とも無ぐ信頼性を向上させることができる。

[0132] また、ハウジング 202を、カーボン等の導電性材料を含んだ榭脂材料、または導電 性を有する金属材料で形成するとともに、このハウジング 202をグランドと電気的に接 続すれば、ハウジング 202の帯電を防止することができる。これにより、磁性体球 201 の位置検出装置の誤動作を防止することができるものである。

[0133] そしてまた、上記本発明の実施の形態 5においては、磁気抵抗素子 204として、強 磁性体膜からなる MR素子を用いているが、人工格子多層膜からなる GMR素子 (Gi ant Magneto Resistance素子）を用いた場合でも、上記本発明の実施の形態 5 と同様の効果を得ることができる。

[0134] 以上の説明から明らかなように、本発明の実施の形態 5における磁性体球の位置 検出装置は、様々な技術に導入することが可能であり、例えば後述する縦横検知セ ンサの他に姿勢センサ、傾斜センサ等へも適用することができる。また、後述する縦 横検知センサは、 4姿勢を検出するものであるが、 2姿勢、 3姿勢、さらには 5姿勢を 検知する姿勢センサに対しても、本発明の実施の形態 5における磁性体球の位置検 出装置は適用可能なものである。

[0135] (実施の形態 6)

本発明の実施の形態 6における縦横検知センサは、上記した本発明の実施の形態 5における磁性体球の位置検出装置を利用したものである。

[0136] 図 12は本発明の実施の形態 6における縦横検知センサの仰向け置き時の正面断 面図、図 13は同縦横検知センサの縦置き時の上面断面図、図 14は同縦横検知セ ンサの主要部の電気回路図、図 15は同縦横検知センサの主要部の平面図、図 16、 図 17は同縦横検知センサの動作原理図、図 18は同縦横検知センサの姿勢を表す 磁性体球の位置と出力の関係を示す図、図 19は同縦横検知センサの電気処理回 路図、図 20は同縦横検知センサの判定論理図である。

[0137] ここでは、図 12に示す紙面上方 (紙面の上部）を実際の鉛直上方としたときの縦横 検知センサの姿勢を「仰向け置き」と呼び、そして図 13に示す紙面上方を実際の鉛 直上方としたときの縦横検知センサの姿勢を「縦置き」と呼ぶことにする。

[0138] 図 12〜図 17および図 19において、磁性体球 211は上記した本発明の実施の形 態 5における磁性体球 201と同様の構成カゝらなるものである。非磁性体材料により構 成されたハウジング 212は後述する基板 216の上面を覆うように設置されるもので、 磁性体球 211を収納可能な凹部を有し、ここに磁性体球 211を収容している。また、 このハウジング 212を、カーボン等の導電性材料を含んだ液晶ポリマーやポリアミド 等の榭脂材料により構成した場合は、耐熱性に優れ、かつ面実装部品としてリフロー 対応が可能なものが得られる。またポリアミドは安価であるため、経済性においても優 れている。ハウジング 212の図 12における天井面に相当するのが側面内壁 212aで ある。ハウジング 212における側面内壁 212aの中央部にくぼみ 212bが形成されて いる。ハウジング 212と後述する基板 216とによって形成される内部空間 213内を、 磁性体球 211が転動する。

[0139] 内部空間 213の一部であって同一平面内において 90° 間隔で 4方向へ広がる、 検知空間 213a〜213dが形成されている検知空間 213a〜213dの外側にそれぞれ 、第 1〜第 4の磁気抵抗素子 214a〜214dが形成されている。これらの磁気抵抗素 子 214a〜214dは、上記した本発明の実施の形態 5における磁気抵抗素子 204と同 様の構成となっている。検知空間 213a〜213dの外側にそれぞれ、薄膜磁石 215a 〜215dが形成されている。これらの薄膜磁石 215a〜215dも、上記した本発明の実 施の形態 5における薄膜磁石 205と同様の構成となっている。

[0140] 基板 216も、上記した本発明の実施の形態 5における基板 206と基本構成は同様 となっているもので、この基板 216の表面にはガラスグレーズ層（図示せず）が形成さ れている。また、この基板 216の上面には、第 1〜第 4の磁気抵抗素子 214a〜214d が形成され、さらに、これらの第 1〜第 4の磁気抵抗素子 214a〜214dの上面には、 絶縁膜 (図示せず)を介して薄膜磁石 215a〜215dが形成されている。そしてまた、 これらの上には、第 1〜第 4の磁気抵抗素子 214a〜214d、薄膜磁石 215a〜215d および基板 216を保護する保護膜 (図示せず)が形成されている。

[0141] 上記した基板 216、第 1〜第 4の磁気抵抗素子 214a〜214d、絶縁膜 (図示せず） 、薄膜磁石 215a〜215dおよび保護膜 (図示せず)の構成は、第 1〜第 4の磁気抵 抗素子 214a〜214dと薄膜磁石 215a〜215dの個数の違いはある力 基本構成は 上記した本発明の実施の形態 5における磁性体球の位置検出装置と同様となってい る。

[0142] 基板 216上に形成された保護膜 (図示せず)の表面の一部である側面内壁 216a は、内部空間 213と接している。ハウジング 212における側面内壁 212aとこの側面 内壁 216aとは互いに対向しており、さらにこれらはいずれも 4つの検知空間 213a〜 213dを含む平面に対し垂直の方向に位置して!/、る。基板 216上の側面内壁 216a の中央部に形成されたくぼみ 216bは、ハウジング 212側のくぼみ 212bと内部空間 2 13を介して対向している。隣接し合う検知空間 213a〜213dの間に位置してハウジ ング 212の内壁に、凸状の突起 217a〜217dが形成されている。基板 216には、入 力電極 218、グランド電極 219、第 1の出力電極 220a、第 2の出力電極 220bが形成 されている。

[0143] ここで、第 1の磁気抵抗素子 214aと第 2の磁気抵抗素子 214bとは図 14に示すよう に電気的に直列に接続されており、第 3の磁気抵抗素子 214cと第 4の磁気抵抗素 子 214dも電気的に直列に接続されている。そして、第 1の磁気抵抗素子 214aと第 2 の磁気抵抗素子 214bの直列回路と、第 3の磁気抵抗素子 214cと第 4の磁気抵抗素 子 214dの直列回路とは、電気的に並列に接続されている。さらに、第 1の磁気抵抗 素子 214aと第 2の磁気抵抗素子 214bとの接続部は、第 1の出力電極 220aと接続さ れており、第 3の磁気抵抗素子 214cと第 4の磁気抵抗素子 214dとの接続部は、第 2 の出力電極 220bと接続されている。また、第 1の磁気抵抗素子 214a、第 2の磁気抵 抗素子 214b、第 3の磁気抵抗素子 214cおよび第 4の磁気抵抗素子 214dのパター ンの長手方向は図 15に示すように互いに平行になって!/、る。このパターンの長手方 向が第 1の磁気抵抗素子 214a〜第 4の磁気抵抗素子 214dを流れる電流方向に相 当し、この電流方向に対して垂直に、第 1の薄膜磁石 215a〜第 4の薄膜磁石 215d によって磁界が加えられる。そして、このように磁界が加えられると、第 1の磁気抵抗 素子 214a〜第 4の磁気抵抗素子 214dの抵抗値が低下する。なお、第 1の磁気抵抗 素子 214aと第 3の磁気抵抗素子 214cは入力電極 218に接続され、一方、第 2の磁 気抵抗素子 214bと第 4の磁気抵抗素子 214dはグランド電極 219に接続されている 。このように、第 1〜第 4の磁気抵抗素子 214a〜214dは、図 14に示すようにフルブリ ッジ回路を構成している。また、入力電極 218、グランド電極 219、第 1の出力電極 2 20a,第 2の出力電極 220bはそれぞれ銀や銀パラジウム等の材料により構成されて いる。

[0144] 以上のように構成された本発明の実施の形態 6における縦横検知センサについて

、以下にその動作を説明する。

[0145] 本発明の実施の形態 6における縦横検知センサの動作原理は、上記した本発明の 実施の形態 5における磁性体球の位置検出装置の動作原理を取り入れたものである

[0146] ここで、図 16は紙面上方を実際の鉛直上方とした図で、図 13と同じぐ縦横検知セ ンサを縦置きにしたときの正面図である。また、図 17は紙面手前 (紙面に対して垂直 に手前方向）を実際の鉛直上方とした図で、縦横検知センサを仰向け置きにしたとき の平面図である。

[0147] 図 13または図 16に示すように、縦横検知センサを縦置きにすると、内部空間 213 内で磁性体球 211は自重で鉛直下方向に転動し、一番低い位置へ移動する。すな わち、図 13または図 16においては、磁性体球 211は検知空間 213dへ移動している 。このとき、検知空間 213dの外側に設けられている薄膜磁石 215dからの磁力線が 磁性体球 211へ引っ張られてしまうため、第 4の磁気抵抗素子 214dを貫く磁力線が 減少し、第 4の磁気抵抗素子 214dの抵抗値が上昇する。これにより、検知空間 213 dが他の検知空間 213a〜検知空間 213cより鉛直下方にあることを検出することがで きる。

[0148] このとき、第 1の磁気抵抗素子 214a、第 2の磁気抵抗素子 214b、第 3の磁気抵抗 素子 214cの抵抗値は、いずれも磁性体球 211の影響を受けないため、低いままで ある。それに対し、第 4の磁気抵抗素子 214dの抵抗値のみが上昇するため、第 1の 出力電極 220aの電位は入力電極 218とグランド電極 219間の電位の中央の値とな る力 第 2の出力電極 220bの電位はこの中央の値より高くなる。

[0149] 上記した動作は、磁性体球 211が他の検知空間 213a〜213cに入り込んだ場合も 同様になされるものである。

[0150] なお、以降は、入力電極 218とグランド電極 219間の電位の中央の値を「基準電位 」と呼ぶことにする。後述する図 18においても、そのように用語を用いている。

[0151] 一方、図 12または図 17に示すように、磁性体球 211がくぼみ 212bまたはくぼみ 21 6bにはまつた場合には、磁性体球 211と薄膜磁石 215a〜 215dとの距離が十分に 離れているため、第 1〜第 4の磁気抵抗素子 214a〜214dはいずれもその抵抗値は 低いままであり、したがって、第 1の出力電極 220aの電位と第 2の出力電極 220bの 電位はともに基準電位となる。

[0152] 図 18は、本発明の実施の形態 6における磁性体球 211の位置と、第 1の出力電極 220aおよび第 2の出力電極 220bとの関係をまとめた図である。図中の「H」は基準 電位より高 、電位であることを、「L」は基準電位より低 、電位であることを示して!/、る

[0153] 以上のような構成および動作を有する本発明の実施の形態 6における縦横検知セ ンサの処理回路の一例にっ 、て、図面を用いて説明する。

[0154] 図 19において、第 1の出力電極 220aおよび第 2の出力電極 220bの出力をォペア ンプ 221a、 221bで増幅し、それぞれの出力を適当なプラスの閾値とマイナスの閾値 を設けたコンパレータ 222a〜222dに通すことにより、 1つの出力に対して、 HH、 H L、 LLの結果が得られる。この詳細は、上記実施の形態 1と同様である。

[0155] これらの結果から、磁性体球 211の位置が何処にあるかを知ることができる。そして 、磁性体球 211は自重により鉛直下方へ移動することを考えれば、この縦横検知セ ンサの姿勢がわかる。すなわち、この縦横検知センサを内蔵する機器の縦横方向の 姿勢もわ力るものである。これらの結果を図 20にまとめた。なお、図 12のように縦横 検知センサが仰向け置きの状態力否かの検知もできる力 本発明の実施の形態 6に おける縦横検知センサは、仰向け置き状態の縦横検知センサを 180° 回転させた状 態、すなわち伏せ置き状態と仰向け置きの状態の区別をつけることはできない。

[0156] 以上のように本発明の実施の形態 6における縦横検知センサは、上記した本発明 の実施の形態 5における磁性体球の位置検出装置を取り込んだ構成を有し、さらに 本発明の実施の形態 5における磁性体球の位置検出装置の作用効果も取り込んで いるものである。

[0157] 上記にカ卩えて、磁気を印加する手段として、薄膜磁石 215a〜215dの 4つを用いて いるため、それぞれの薄膜磁石 215a〜215dからの磁界は、それぞれの薄膜磁石 2 15a〜215dの直近の検知空間 213a〜213dに届く程度の磁気で済み、磁気を弱く することができる。この薄膜磁石 215a〜215dの磁気を弱くすることができることによ る作用効果は、上記した本発明の実施の形態 5における磁性体球の位置検出装置 の場合と同様である。

[0158] また、本発明の実施の形態 6における縦横検知センサは、検知空間 213dの形状を 、磁性体球 211の外形より少しだけ大きな凹面を有する曲面としているため、磁性体 球 211が検知空間 213dに無理なく入り込め、かつ安定して収まる形状となる。これ により、磁性体球 211が検知空間 213dへ移動してきた際に、磁性体球 211がしばら くの間、他の検知空間と検知空間 213dを行き来するということはなくなるため、第 4の 磁気抵抗素子 214dの抵抗値が安定するものである。このことは、検知空間 213dだ けに限られるものではなぐ別の検知空間 213a〜213cにおいても同様である。

[0159] そしてまた、図 13において、この縦横検知センサを少しずつ時計方向に回転させ て行く場合を考えて見ると、突起 217cがあるため、縦横検知センサを 45° 傾けた状 態であっても磁性体球 211が検知空間 213dから飛び出て検知空間 213bへ入り込 むことはない。そして縦横検知センサを 45° を超えてさらに回転させていくと、やが て、磁性体球 211は検知空間 213dを出て、隣接する検知空間 213bへ入り込む。さ らに、図 13の縦横検知センサを時計回りに 90° 回転させると、この状態では検知空 間 213bが鉛直下向きになって、この検知空間 213bに磁性体球 211が入り込むこと になる。これとは逆に、この状態から、縦横検知センサを少しずつ反時計方向に回転 させて行くと、突起 217cがあるため、縦横検知センサを 45° 傾けた状態であっても 磁性体球 211が検知空間 213bから飛び出て検知空間 213dへ入り込むことはない。 さらにこの状態力 縦横検知センサを反時計方向に回転させていくと、磁性体球 211 は検知空間 213bを出て、隣接する検知空間 213dへ入り込む。この現象からも明ら かなように、突起 217cを形成したことにより、磁性体球 211の移動し始める角度が時 計回り方向とこれの逆方向とでは異なり、ヒステリシスを持つことになる。これにより、 4 5° 程度傾けた場合に、不用意に縦横の検知が変わってしまうのを防止することがで き、いわゆるチャタリング (多重検出）を防止することができる。これは、上記した突起 2 17cだけでなぐこれ以外の突起 217a、突起 217b、突起 217dについても同様の効 果が得られるものである。

[0160] さらに、図 13に示すように、内部空間 213の形状を、全体として概略「十」字の形状 にし、「十」字の中央の交点部に内部空間 213が凹となるような曲面と、「十」字の形 状の先端部に内部空間 213が凸となるような曲面を形成し、これらの曲面が滑らかに 連続的に繋がった外形としているため、磁性体球 211の動きは滑ら力となり、さらに 任意の検知空間とこれに隣接する検知空間との間で磁性体球 211が静止してしまう のも防止できるのである。

[0161] さらにまた、図 12に示すように、縦横検知センサを仰向け置きにした場合には、鉛 直下方に位置するものが基板 216であるため、磁性体球 211は基板 216上に位置 する。この場合、側面内壁 216aにくぼみ 216bを形成しているため、磁性体球 211は このくぼみ 216bにはまって安定して静止することになる。もし、このくぼみ 216bがな ければ、磁性体球 211は側面内壁 216aの少しの傾きによっても内部空間 213内を 移動してしまうことになる。その結果、第 1〜第 4の磁気抵抗素子 214a〜214dの抵 抗値が安定しなくなる力、あるいは、少しの傾きで検知空間 213a〜213dへ磁性体 球 211が入り込んでしまうことも考えられ、このような場合には誤検出をしてしまう。こ れに対し、本発明の実施の形態 6においては、くぼみ 216bを形成しているため、この ような問題を解決することができるのである。一方、側面内壁 212aに形成したくぼみ 212bにおいても、同様の効果が得られるのである。なお、図 12においては、側面内 壁 216aは水平に記載している力 くぼみ 216bが位置する中央部に向力つて低くな るように、側面内壁 216aには傾斜をつけておくことが好ましい。側面内壁 212aにお いても同様である。

[0162] なお、上記本発明の実施の形態 6における縦横検知センサでは、磁気を印加する 手段として、薄膜磁石 215a〜215dの 4つの磁石を用いた力 これに変えて、 1つの 薄膜磁石または磁石を用いても良い。この場合は、磁気が、検知空間 213a〜213d の全てに印加されるようにしなければならないため、その分、磁気が強くなつてしまう という短所を有する。それでも、側面内壁 216aに対して垂直な向きに印加する場合 に比べれば、磁性体球 211に与える磁力が小さくなると!/、う長所を有するものである

[0163] また、電気回路を 1つのフルブリッジ回路で構成している力 もう 1つフルブリッジ回 路（図示しない）を追加し、逆位相が得られるように電源を逆に印加すると、差動で出 力を得ることができるため、 2倍の出力を得ることができる。この場合は、絶縁層を介し て 2つの電気回路を積み重ねて配置すればょ ヽ（図示しな!、)。

[0164] そしてまた、上記本発明の実施の形態 5における磁性体球の検知装置の一例とし ては、 2姿勢を検知する姿勢センサ、 3姿勢を検知する姿勢センサ、さらには 5姿勢を 検知する姿勢センサが考えられるが、本発明の実施の形態 6における縦横検知セン サを参考にすれば、これら各種姿勢センサの実施をすることができる。例えば、検知 空間等を 2個にすれば 2姿勢を検知する姿勢センサが得られ、検知空間等を 3個に すれば 3姿勢を検知する姿勢センサが得られる。また、 5姿勢以上の姿勢を検知する 姿勢検知センサにお ヽても同様のことが言える。

[0165] (実施の形態 7)

図 21は本発明の実施の形態 7における磁性体球の位置検出装置の正面断面図、 図 22は同位置検出装置の動作原理図、図 10は同位置検出装置における磁性体球 の位置と磁気抵抗素子の抵抗値の関係を示す図、図 23は同位置検出装置の主要 部の正面断面図である。

[0166] 図 21〜図 23において、磁性体球 301は Fe系合金で構成されているもので、特に 透磁率が高ぐかつ保磁力が低いパーマロイにより構成されている。磁性体球 301を 内部に転動または滑動可能に収容する容器を構成するハウジング 302は、非磁性体 材料により構成されている。特に、このハウジング 302を、カーボン等の導電性材料 を含んだ液晶ポリマー、ポリアミド、またはポリフエ-レンサルファイド等の榭脂材料に より構成した場合は、耐熱性に優れ、かつ面実装部品としてリフロー対応が可能なも のが得られる。また、ポリアミドは安価であるため、経済性においても優れている。磁 性体球 301はハウジング 302の内壁 302aを転がる力、または滑って移動する。ハウ ジング 302の内部空間 303に磁性体球 301が収容されている。

[0167] NiCo, NiFe等力もなる強磁性薄膜を複数折り返してなるパターンに形成した磁気 検出器を構成する薄膜の磁気抵抗素子 304は、電流方向に対して磁界が垂直に印 カロされた時に抵抗値変化率が最大となって、抵抗値が低下するものである。強磁性 薄膜を複数折り返してなるパターンに形成した磁気抵抗素子 304のパターンの具体 的な形状は、後述する図 27に記載しているものと同様である。磁気を印加する第 1の 薄膜磁石 305aは、第 1の磁気発生器を構成している。磁気を印加する第 2の薄膜磁 石 305bは、第 2の磁気発生器を構成している。そして、この第 1の薄膜磁石 305aお よび第 2の薄膜磁石 305bは、互いに対向する面が異なる極になるように配置されて いる。具体的には、第 1の薄膜磁石 305aにおける第 2の薄膜磁石 305bに対向する 面が N極に、かつ第 2の薄膜磁石 305bにおける第 1の薄膜の磁石 305aに対向する 面が S極になるように構成されている。なお、 N極と S極とを逆にした構成にしてもよい

[0168] この第 1の薄膜磁石 305aおよび第 2の薄膜磁石 305bの構成により、磁気は直近 の内壁 302aと平行な方向に印加しているものとなる。そしてこの第 1の薄膜磁石 305 aおよび第 2の薄膜磁石 305bは、磁界の向きが着磁によって設定される CoPt合金、 CoCrPt合金、フェライト等の材料により構成されている。ここで、第 1の薄膜磁石 30 5aおよび第 2の薄膜磁石 305bからの磁気の印加方向は、磁気抵抗素子 304のパタ 一ンの長手方向すなわち電流方向と 90° の角度をなすようにしている。このように、 90° の角度にすると磁気抵抗素子 304の抵抗値の変化を大きくすることができるた め好ましいが、実用上は 45° 程度であっても検出可能である。また、磁気抵抗素子 304に GMRを用いた場合には、角度によらず検出が可能であるが、ヒステリシスを大 きくできる点から 90° 力 り好ましい。

[0169] アルミナ等の絶縁性を有する材料力もなる矩形状の基板 306は、ハウジング 302と ともに容器を構成している。

[0170] 基板 306の表面にはガラスグレーズ層 306aを形成することにより、平滑な表面が得 られるため、基板 306への電気回路の形成が容易となる。磁気抵抗素子 304を覆うよ うにガラスグレーズ層 306aの上に形成された絶縁層 307は、 SiO、アルミナ、ェポキ

2

シ榭脂、シリコン榭脂等の材料により構成されている。また、この絶縁層 307の上面に は第 1の薄膜磁石 305aおよび第 2の薄膜磁石 305bが形成される。この第 1の薄膜 磁石 305aおよび第 2の薄膜磁石 305bを CoPt合金で形成した場合、絶縁層 307に SiOを用いると、安価であるとともに、第 1の薄膜磁石 305aおよび第 2の薄膜磁石 3

2

05bとの密着性も良くなるため、耐湿度性等の信頼性が向上する。第 1の薄膜磁石 3 05aおよび第 2の薄膜磁石 305bを覆うように絶縁層 307の上に形成された保護膜 3 08は、 SiO、アルミナ、エポキシ榭脂、シリコン榭脂等の材料により構成される。そし

2

て、この保護膜 308をフイラ含有のエポキシ榭脂で構成した場合は、密着性が優れて いるとともに、耐磨耗性、耐湿度性も優れているので、磁気抵抗素子 304および第 1 の薄膜磁石 305aおよび第 2の薄膜磁石 305bの信頼性が向上する。なお、この保護 膜 308はハウジング 302の内壁 302aの一部を構成している。

[0171] また、図 21、図 22においては、図面を見やすくするために、ガラスグレーズ層 306a 、絶縁層 307、保護膜 308を省略している。

[0172] 以上のように構成された本発明の実施の形態 7における磁性体球の位置検出装置 について、以下、その動作原理について説明する。

[0173] 図 21に示すように、磁気抵抗素子 304の上部に磁性体球 301がない場合には、第 1の薄膜磁石 305aから第 2の薄膜磁石 305bに向力つて磁力線が生じ、その一部の 磁力線が磁気抵抗素子 304を、電流方向に対して垂直に貫くため、磁気抵抗素子 3 04の抵抗値が低下する。

[0174] 一方、図 22に示すように、磁気抵抗素子 304の上部に磁性体球 301が近づいた 場合には、第 1の薄膜磁石 305aおよび第 2の薄膜磁石 305b間からの磁気が磁性体 球 301に吸い寄せられる。その結果、第 1の薄膜磁石 305aおよび第 2の薄膜磁石 3 05bの上側に磁力線が集まるため、磁気抵抗素子 304を貫く磁力線も減少し、磁気 抵抗素子 304の抵抗値は高 ヽ値を示す。この磁性体球の位置検出装置における磁 性体球 301の位置と磁気抵抗素子 304の抵抗値の関係を、図 10に示す。

[0175] このように、磁気抵抗素子 304の近傍の位置に磁性体球 301が存在するときには、 磁気抵抗素子 304の抵抗値が高くなり、一方、磁気抵抗素子 304の近傍の位置に 磁性体球 1が存在しないときには、磁気抵抗素子 304の抵抗値が低くなる（図 10を 参照)。このため、磁気抵抗素子 304の抵抗値を検知することにより、磁性体球 301 が磁気抵抗素子 304の近傍の位置に存在するか、しな 、かの検出をすることができ る。

[0176] 上記したように本発明の実施の形態 7における磁性体球の位置検出装置は、第 1 の薄膜磁石 305aおよび第 2の薄膜磁石 305b間の磁気を直近のハウジング 302の 内壁 302aと平行な方向に印加するようにしているため、磁性体球 301の移動に悪影 響を与えるのを防止することができる。

[0177] これについて説明を加えると、磁気を直近のハウジング 302の内壁 302aと垂直の 方向に印加する場合には、第 1に、磁石と内壁との間に磁気抵抗素子を配置する必 要がある。なぜならば、仮に内壁と磁気抵抗素子との間に磁石を配置し、磁石の一 方の磁極を内壁側に、かつ他方の磁極を磁気抵抗素子側に配置すると、磁性体球 の位置が変化しても、内壁と反対側の磁極からの磁気はほとんど影響を受けな！/、た め、磁気抵抗素子での検出する磁気はほとんど変わらないからである。また、磁気を 直近のハウジング 302の内壁 302aと垂直の方向に印加する場合には、第 2に、磁石 と内壁との間を離す必要がある。なぜならば、磁石と内壁との間に磁気抵抗素子を配 置した状態で磁石と内壁との間隔を狭めると、磁石と磁気抵抗素子との間隔も狭まる ことになる。この場合、磁気抵抗素子は磁力線が発せられる磁極の近くに位置するこ とになるため、磁性体球が近づいても、あるいは磁性体球が離れた場所にあっても、 この磁極力 発せられる磁力線の多くが磁気抵抗素子を貫くこととなってしまい、磁 性体球の位置変化によって磁気抵抗素子が受ける磁気の変化は少なくなつてしまう 。このため、磁気抵抗素子は、磁石力 ある程度の間隔をあけて配置する必要があり 、結局は、磁石と内壁との間隔を離す必要がある。このように、磁石と内壁との間隔を 離すと、当然の事ながら磁石の磁気を強くする必要がある。この場合、磁性体球が少 々離れても、磁石が磁性体球を引き寄せる力の減少は少ない。よって、磁性体球は 、磁石力もの磁力により引っ張られるため、その移動が影響を受けてしまうのである。

[0178] このように、本発明の実施の形態 7における磁性体球の位置検出装置は、磁性体 球 301が軽量ィ匕されても磁性体球 301の自重による移動が妨げられることはないた め、装置の小型化が可能となるものである。

[0179] また、磁性体球 301が接するハウジング 302の内壁 302aに近い方から、第 1の薄 膜磁石 305aおよび第 2の薄膜磁石 305b、磁気抵抗素子 304の順に配置して 、るた め（図 23を参照）、磁性体球 301と第 1の薄膜磁石 305aおよび第 2の薄膜磁石 305 bとの間を近くすることができ、その分、第 1の薄膜磁石 305aおよび第 2の薄膜磁石 3 05bの磁気を弱くしても磁性体球 301が近傍に来た場合の検出が可能となる。磁石 による磁性体を引きつける力は、距離の 2乗に反比例するので、第 1の薄膜磁石 305 aおよび第 2の薄膜磁石 305bの磁気を弱くすることにより、第 1の薄膜磁石 305aおよ び第 2の薄膜磁石 305bから離れた位置での磁気を十分小さくすることができ、この 点からも磁性体球 301の移動に悪影響を与えるのを防止することができるものである

[0180] そしてまた、磁気抵抗素子 304、第 1の薄膜磁石 305aおよび第 2の薄膜磁石 305b を薄膜で形成しているため、装置全体の小型化、薄型化が可能となるものである。

[0181] さらに、基板 306に磁気抵抗素子 304と第 1の薄膜磁石 305aおよび第 2の薄膜磁 石 305bとを一体的に形成しているため、個体差による磁気抵抗素子 304と第 1の薄 膜磁石 305aおよび第 2の薄膜磁石 305bの位置関係のばらつきも少なくして精度良 く保つことができる。これにより、第 1の薄膜磁石 305aおよび第 2の薄膜磁石 305bか ら磁気抵抗素子 304へ印加される磁気のばらつきを減少させることができるため、印 カロされる磁気と抵抗値変化率との関係である MR特性のばらつきも減少させることが できる。

[0182] さらにまた、保護膜 308の一部が内壁 302aを兼ねているため、別個に内壁 302aを 設けている場合に比べ、第 1の薄膜磁石 305aおよび第 2の薄膜磁石 305bを内壁 3 02aへ近づけることが可能となる。そして第 1の薄膜磁石 305aおよび第 2の薄膜磁石 305bを内壁 2aへ近づけたことによる効果は上述した通りである。

[0183] また、磁性体球 301はパーマロイで構成し、磁性体球 301の比初期透磁率を 5000 以上にしているため、磁気が磁性体球 301を貫き易くなる。そのため、磁性体球 301 が第 1の薄膜磁石 305aおよび第 2の薄膜磁石 305bの近傍に位置する場合と位置し ない場合における、磁気抵抗素子 304を貫く磁気の変化を大きくすることができ、こ れにより、出力変化を大きくすることができる。また、磁性体球 301の保磁力を 15AZ m以下にしているため、帯磁し難い磁性体球 301を得ることができ、誤動作の防止を 図ることができる。

[0184] なお、上記磁性体球 301に、ポリテトラフルォロエチレン等を含有した潤滑めつきを 施しておけば、摩擦係数が低くなつて、磁性体球 301の転動がスムーズになる。それ とともに、耐磨耗性が高ぐかつ耐食性も優れているため、磁性体球 301が鲭びること も無ぐ信頼性を向上させることができる。

[0185] また、ハウジング 302を、カーボン等の導電性材料を含んだ榭脂材料、または導電 性を有する金属材料で形成するとともに、このハウジング 302をグランドと電気的に接 続すれば、ハウジング 302の帯電を防止することができ、これにより、磁性体球 301の 位置検出装置の誤動作を防止することができる。

[0186] そしてまた、上記本発明の実施の形態 7においては、磁気抵抗素子 304として、強 磁性体膜からなる MR素子を用いているが、人工格子多層膜からなる GMR素子を 用いた場合でも、上記本発明の実施の形態 7と同様の効果を得ることができる。

[0187] 以上の説明から明らかなように、本発明の実施の形態 7における磁性体球の位置 検出装置は、様々な技術に導入することが可能であり、例えば後述する縦横検知セ ンサの他に姿勢センサ、傾斜センサ等へも適用することができる。また、後述する縦 横検知センサは、 4姿勢を検出するものであるが、 2姿勢、 3姿勢、さらには 5姿勢を 検知する姿勢センサに対しても、本発明の実施の形態 7における磁性体球の位置検 出装置は適用可能なものである。

[0188] (実施の形態 8)

本発明の実施の形態 8における縦横検知センサは、上記した本発明の実施の形態 7における磁性体球の位置検出装置を利用したものである。

[0189] 図 24は本発明の実施の形態 8における縦横検知センサの仰向け置き時の正面断 面図、図 25は同縦横検知センサの縦置き時の上面断面図、図 26は同縦横検知セ ンサの主要部の電気回路図、図 27は同縦横検知センサの磁気抵抗素子の形状を 示す平面図、図 28は同縦横検知センサの主要部の平面図、図 29、図 30は同縦横 検知センサの動作原理図、図 31は同縦横検知センサの姿勢を表す磁性体球 311の 位置と出力の関係を示す図、図 32は同縦横検知センサの電気処理回路図、図 33は 同縦横検知センサの判定論理図である。

[0190] ここでは、図 24に示す紙面上方を実際の鉛直上方としたときの縦横検知センサの 姿勢を「仰向け置き」と呼び、そして図 25に示す紙面上方を実際の鉛直上方としたと きの縦横検知センサの姿勢を「縦置き」と呼ぶことにする。

[0191] 図 24〜図 30および図 32において、磁性体球 311は上記した本発明の実施の形 態 7における磁性体球 301と同様の構成力もなるものである。非磁性体材料により構 成されたハウジング 312は後述する基板 316の上面を覆うように設置されるもので、 磁性体球 311を収納可能な凹部を有し、ここに磁性体球 311を収容している。このハ ウジング 312を、カーボン等の導電性材料を含んだ液晶ポリマーやポリアミド等の榭 脂材料により構成した場合は、耐熱性に優れ、かつ面実装部品としてリフロー対応が 可能なものが得られる。また、ポリアミドは安価であるため、経済性においても優れて V、る。ハウジング 312の図 24における天井面に相当するのが側面内壁 312aである。 ハウジング 312における側面内壁 312aの中央部には、くぼみ 312bが生成されてい る。ハウジング 312と後述する基板 316とによって形成される内部空間 313内を、磁 性体球 311が転動する。

[0192] 内部空間 313の一部として、同一平面内において 90° 間隔で 4方向へ広がる、検 知空間 313a〜313dが形成されている。検知空間 313a〜313dの外側に、それぞ れ第 1〜第 4の磁気検出器を構成する第 1〜第 4の磁気抵抗素子 314a〜314dが形 成されている。これらの磁気抵抗素子 314a〜314dは、上記した本発明の実施の形 態 7における磁気抵抗素子 304と同様の構成となっている。また、検知空間 313a〜 313dの外側に、それぞれ第 1〜第 8の磁気発生器を構成する第 1〜第 8の薄膜磁石 315a〜315hが形成されている。これらの第 1〜第 8の薄膜磁石 315a〜315hも、上 記した本発明の実施の形態 7における第 1、第 2の薄膜磁石 305a、 305bと同様の構 成となっており、第 1の磁気抵抗素子 314a〜第 4の磁気抵抗素子 314dの 、ずれか を挟んで対向する第 1〜第 8の薄膜磁石 315a〜315hにおいて、相対向する面の極 が異なる極になるように構成されている。すなわち、第 1の磁気抵抗素子 314a、第 2 の磁気抵抗素子 314b、第 3の磁気抵抗素子 314cおよび第 4の磁気抵抗素子 314d を四角形の各頂点に配置し、第 1の磁気抵抗素子 314aと第 4の磁気抵抗素子 314d を対角線上に、第 2の磁気抵抗素子 314bと第 3の磁気抵抗素子 314cを対角線上に それぞれ配置する（図 25および図 28を参照)。そして第 1の磁気抵抗素子 314aを挟 むように第 1の薄膜磁石 315aと第 2の薄膜磁石 315bとを設け、かっこの第 1の薄膜 磁石 315aと第 2の薄膜磁石 315bをそれぞれ互 、に異なる極が対向するように構成 している。同様に、第 2の磁気抵抗素子 314bを挟むように第 3の薄膜磁石 315cと第 4の薄膜磁石 315dとを設け、かつ第 3の磁気抵抗素子 314cを挟むように第 5の薄膜 磁石 315eと第 6の薄膜磁石 315fとを設け、さらに第 4の磁気抵抗素子 314dを挟む ように第 7の薄膜磁石 315gと第 8の薄膜磁石 315hとを設けた構成にする（図 28を参 照)。そして、第 1の薄膜磁石 315aと第 2の薄膜磁石 315b、第 3の薄膜磁石 315cと 第 4の薄膜磁石 315d、第 5の薄膜磁石 315eと第 6の薄膜磁石 315f、および第 7の 薄膜磁石 315gと第 8の薄膜磁石 315hの互いに対向する面を、それぞれ異なる極に している。

[0193] また、第 2の薄膜磁石 315bおよび第 3の薄膜磁石 315cを第 1の磁気抵抗素子 31 4aと第 2の磁気抵抗素子 314bの間に配置し、そして第 6の薄膜磁石 315fおよび第 7の薄膜磁石 315gを第 3の磁気抵抗素子 314cと第 4の磁気抵抗素子 314dの間に 配置して構成して 、る（図 28を参照)。

[0194] 基板 316も上記した本発明の実施の形態 7における基板 306と基本構成は同様と なっているもので、この基板 316の表面にはガラスグレーズ層（図示せず）が形成され ている。また、この基板 316の上面には前記第 1〜第 4の磁気抵抗素子 314a〜314 dが形成され、さらにこれらの第 1〜第 4の磁気抵抗素子 314a〜314dの上面には絶 縁膜 (図示せず)を介して前記第 1〜第 8の薄膜磁石 315a〜315hが形成されている 。そしてまた、これらの上にはさらに、これらの第 1〜第 4の磁気抵抗素子 314a〜31 4d、第 1〜第 8の薄膜磁石 315a〜315hおよび基板 316を保護する保護膜 (図示せ ず）が形成されている。 [0195] 上記した基板 316、第 1〜第 4の磁気抵抗素子 314a〜314d、絶縁膜 (図示せず） 、第 1〜第 8の薄膜磁石 315a〜315hおよび保護膜 (図示せず)の構成は、第 1〜第 4の磁気抵抗素子 314a〜314dと第 1〜第 8の薄膜磁石 315a〜315hの個数の違 いはあるが、基本構成は上記した本発明の実施の形態 7における磁性体球の位置 検出装置と同様となっている。

[0196] 基板 316上に形成された保護膜 (図示せず)の表面の一部である側面内壁 316a は、内部空間 313と接しているものである。ハウジング 312における側面内壁 312aと この側面内壁 316aとは互いに対向しており、さらに、これらはいずれも、 4つの検知 空間 313a〜 313dを含む平面に対し垂直の方向に位置して!/、る。基板 316上の側 面内壁 316aの中央部に形成されたくぼみ 316bは、ハウジング 312側のくぼみ 312b と内部空間 313を介して対向して 、る。隣接し合う検知空間 313a〜313dの間に位 置してハウジング 312の内壁に、凸状の突起 317a〜317dが形成されている。基板 3 16には、入力電極 318、グランド電極 319、第 1の出力電極 320a、た第 2の出力電 極 320 形成されて!、る。

[0197] ここで、第 1の磁気抵抗素子 314aと第 2の磁気抵抗素子 314bとは図 26に示すよう に電気的に直列に接続されており、第 3の磁気抵抗素子 314cと第 4の磁気抵抗素 子 314dも電気的に直列に接続されている。そして、第 1の磁気抵抗素子 314aと第 2 の磁気抵抗素子 314bの直列回路と、第 3の磁気抵抗素子 314cと第 4の磁気抵抗素 子 314dの直列回路とは、電気的に並列に接続されている。さらに、第 1の磁気抵抗 素子 314aと第 2の磁気抵抗素子 314bとの接続部は、第 1の出力電極 320aと接続さ れており、第 3の磁気抵抗素子 314cと第 4の磁気抵抗素子 314dとの接続部は、第 2 の出力電極 320bと接続されている。また、第 1の磁気抵抗素子 314a、第 2の磁気抵 抗素子 314b、第 3の磁気抵抗素子 314cおよび第 4の磁気抵抗素子 314dのパター ンの長手方向は、図 27に示すように互いに平行になっている。このパターンの長手 方向が第 1の磁気抵抗素子 314a〜第 4の磁気抵抗素子 314dを流れる電流方向に 相当し、この電流方向に対して垂直に、第 1の薄膜磁石 315a〜第 8の薄膜磁石 315 hによって磁界が加えられる。そして、このように磁界が加えられると、第 1の磁気抵抗 素子 314a〜第 4の磁気抵抗素子 314dの抵抗値が低下する。 [0198] なお、第 1の磁気抵抗素子 314aと第 3の磁気抵抗素子 314cは入力電極 318に接 続され、一方、第 2の磁気抵抗素子 314bと第 4の磁気抵抗素子 314dはグランド電 極 319に接続されている。このように、第 1〜第 4の磁気抵抗素子 314a〜314dは、 図 26に示すようにフルブリッジ回路を構成している。また、入力電極 318、グランド電 極 319、第 1の出力電極 320a、第 2の出力電極 320bは、それぞれ銀や銀パラジウム 等の材料により構成されている。

[0199] 以上のように構成された本発明の実施の形態 8における縦横検知センサについて 、以下、その動作を説明する。

[0200] 本発明の実施の形態 8における縦横検知センサの動作原理は、上記した本発明の 実施の形態 7における磁性体球の位置検出装置の動作原理を取り入れたものである

[0201] ここで、図 29は紙面上方を実際の鉛直上方とした図で、図 25と同じぐ縦横検知セ ンサを縦置きにしたときの正面図である。また、図 30は紙面手前を実際の鉛直上方と した図で、縦横検知センサを仰向け置きにしたときの平面図である。

[0202] 図 25または図 29に示すように、縦横検知センサを縦置きにすると、内部空間 313 内で磁性体球 311は自重で鉛直下方向に転動し、一番低い位置へ移動する。すな わち、図 25または図 29においては、磁性体球 311は検知空間 313dへ移動している 。このとき、検知空間 313dの外側に設けられている第 7の薄膜磁石 315gおよび第 8 の薄膜磁石 315hからの磁力線が磁性体球 311へ引つ張られてしまうため、第 4の磁 気抵抗素子 314dを貫く磁力線が減少し、第 4の磁気抵抗素子 314dの抵抗値が上 昇する。これにより、検知空間 313dが他の検知空間 313a〜検知空間 313cより鉛直 下方にあることを検出することができる。

[0203] このとき、第 1の磁気抵抗素子 314a、第 2の磁気抵抗素子 314b、第 3の磁気抵抗 素子 314cの抵抗値は、いずれも磁性体球 311の影響を受けないため、低いままで ある。これに対し、第 4の磁気抵抗素子 314dの抵抗値のみが上昇するため、第 1の 出力電極 320aの電位は入力電極 318とグランド電極 319間の電位の中央の値とな る力 第 2の出力電極 320bの電位はこの中央の値より高くなる。

[0204] 上記した動作は、磁性体球 311が他の検知空間 313a〜313cに入り込んだ場合も 同様になされるものである。

[0205] なお、以降は、入力電極 318とグランド電極 319間の電位の中央の値を「基準電位 」と呼ぶことにする。後述する図 31においても、そのように用語を用いている。

[0206] 一方、図 24または図 30に示すように、磁性体球 311がくぼみ 312bまたはくぼみ 31 6bに嵌まった場合には、磁性体球 311と第 1〜第 8の薄膜磁石 315a〜315hとの距 離が十分に離れているため、第 1〜第 4の磁気抵抗素子 314a〜314dはいずれもそ の抵抗値は低いままである。したがって、第 1の出力電極 320aの電位と第 2の出力 電極 320bの電位はともに基準電位となる。

[0207] 図 31は、本発明の実施の形態 8における縦横検知センサの姿勢を表す磁性体球 3 11の位置と、第 1の出力電極 320aおよび第 2の出力電極 320bの関係をまとめたも のである。図中の「H」は基準電位より高い電位であることを、「L」は基準電位より低 Vヽ電位であることを示して!/、る。

[0208] 以上のような構成および動作を有する本発明の実施の形態 8における縦横検知セ ンサの処理回路の一例にっ 、て、図面を用いて説明する。

[0209] 図 32において、第 1の出力電極 320aおよび第 2の出力電極 320bの出力をォペア ンプ 321a、 321bで増幅し、それぞれの出力を適当なプラスの閾値とマイナスの閾値 を設けたコンパレータ 322a〜322dに通すことにより、 1つの出力に対して、 HH、 H L、 LLの結果が得られる。これらの結果から、磁性体球 311の位置が何処にあるかを 知ることができる。そして、磁性体球 311は自重により鉛直下方へ移動することを考え れば、この縦横検知センサの姿勢がわ力るものである。すなわち、この縦横検知セン サを内蔵する機器の縦横方向の姿勢もわカゝるものである。これらの結果を図 33にまと めた。なお、図 24のように縦横検知センサが仰向け置きの状態が否かの検知もでき るが、本発明の実施の形態 8における縦横検知センサは、仰向け置き状態の縦横検 知センサを 180° 回転させた状態、すなわち伏せ置き状態と仰向け置きの状態の区 別をつけることはできない。

[0210] 以上のように本発明の実施の形態 8における縦横検知センサは、上記した本発明 の実施の形態 7における磁性体球の位置検出装置を取り込んだ構成を有し、さらに 本発明の実施の形態 7における磁性体球の位置検出装置の作用効果も取り込んで いるものである。

[0211] 上記にカ卩えて、磁気を印加する手段として、第 1〜第 8の薄膜磁石 315a〜315hの 8つを用いているため、それぞれの第 1〜第 8の薄膜磁石 315a〜315hからの磁界 は、それぞれの第 1〜第 8の薄膜磁石 315a〜315hの直近の検知空間 313a〜313 dに届く程度の磁気で済み、磁気を弱くすることができる。この第 1〜第 8の薄膜磁石 315a〜315hの磁気を弱くすることができることによる作用効果は、上記した本発明 の実施の形態 7における磁性体球の位置検出装置の場合と同様である。

[0212] また、第 2の薄膜磁石 315bおよび第 3の薄膜磁石 315cを第 1の磁気抵抗素子 31 4aと第 2の磁気抵抗素子 314bの間に配置し、かつ第 6の薄膜磁石 315fおよび第 7 の薄膜磁石 315gを第 3の磁気抵抗素子 314cと第 4の磁気抵抗素子 314dの間に配 置して構成している。このため、図 26のようにフルブリッジ回路にしたときには、第 1の 磁気抵抗素子 314aとその周りの第 1の薄膜磁石 315aと第 2の薄膜磁石 315bとの関 係と、第 2の磁気抵抗素子 314bとその周りの第 3の薄膜磁石 315cと第 4の薄膜磁石 315dとの関係とが同じになる。このため、第 1の出力電極 320aにおける電位は、第 1 の磁気抵抗素子 314aと第 2の磁気抵抗素子 314bとの抵抗値の比が関係してくるも のであるため、第 1の磁気抵抗素子 314aと第 2の磁気抵抗素子 314bの温度特性の ばらつきが小さくなることにより、第 1の出力電極 320aにおける電位の温度依存性を 減少させることができる。第 2の出力電極 320bにおける電位も同様である。これより、 縦横検知センサとしての温度依存性を減少させることができるため、良好な温度特性 を得ることができる。

[0213] そしてまた、本発明の実施の形態 8における縦横検知センサは、検知空間 313dの 形状を、磁性体球 311の外形より少しだけ大きな凹面を有する曲面としているため、 磁性体球 311が検知空間 313dに無理なく入り込め、かつ安定して収まる形状となる 。これにより、磁性体球 311が検知空間 313dへ移動してきた際に、磁性体球 311が しばらくの間、他の検知空間と検知空間 313dを行き来するということはなくなるため、 第 4の磁気抵抗素子 314dの抵抗値が安定するものである。このことは、検知空間 31 3dだけに限られるものではなく、別の検知空間 313a〜313cにお!/、ても同様である。

[0214] さらに、図 25において、この縦横検知センサを少しずつ時計方向に回転させて行く 場合を考えて見ると、突起 317cがあるため、縦横検知センサを 45° 傾けた状態であ つても磁性体球 311が検知空間 313dから飛び出て検知空間 313bへ入り込むことは ない。そして縦横検知センサを 45° を超えてさらに回転させていくと、やがて、磁性 体球 311は検知空間 313dを出て、隣接する検知空間 313bへ入り込む。さらに、図 25の縦横検知センサを時計回りに 90° 回転させると、この状態では検知空間 313b が鉛直下向きになって、この検知空間 313bに磁性体球 311が入り込むことになる。 これとは逆に、この状態から、縦横検知センサを少しずつ反時計方向に回転させて 行くと、突起 317cがあるため、縦横検知センサを 45° 傾けた状態であっても磁性体 球 311が検知空間 313bから飛び出て検知空間 313dへ入り込むことはない。さらに この状態力 縦横検知センサを反時計方向に回転させていくと、磁性体球 311は検 知空間 313bを出て、隣接する検知空間 313dへ入り込む。この現象からも明らかなよ うに、突起 317cを形成したことにより、磁性体球 311の移動し始める角度が時計回り 方向とこれの逆方向とでは異なり、ヒステリシスを持つことになる。これにより、 45° 程 度傾けた場合に、不用意に縦横の検知が変わってしまうのを防止することができる、 いわゆるチャタリング (多重検出）を防止することができるものである。これは、上記し た突起 317cだけでなぐこれ以外の突起 317a、突起 317b、突起 317dについても 同様の効果が得られるものである。

[0215] さらにまた、図 25に示すように、内部空間 313の形状を、全体として概略「十」字の 形状にし、「十」字の中央の交点部に内部空間 313が凹となるような曲面と、「十」字 の形状の先端部に内部空間 313が凸となるような曲面を形成し、これらの曲面が滑ら かに連続的に繋がった外形としているため、磁性体球 311の動きは滑ら力となり、さら に任意の検知空間とこれに隣接する検知空間との間で磁性体球 311が静止してしま うのも防止できるのである。

[0216] また、図 24に示すように、縦横検知センサを仰向け置きにした場合には、鉛直下方 に位置するものが基板 316であるため、磁性体球 311は基板 316上に位置する。こ の場合、側面内壁 316aにくぼみ 316bを形成しているため、磁性体球 311はこのく ぼみ 316bに嵌まって安定して静止することになる。もし、このくぼみ 316bがなければ 、磁性体球 311は側面内壁 316aの少しの傾きによっても内部空間 313内を移動し てしまうことになる。その結果、第 1〜第 4の磁気抵抗素子 314a〜314dの抵抗値が 安定しなくなる力 あるいは、少しの傾きで検知空間 313a〜313dへ磁性体球 311 が入り込んでしまうことも考えられ、このような場合には誤検出をしてしまう。これに対 し、本発明の実施の形態 8においては、くぼみ 316bを形成しているため、このような 問題を解決することができるのである。一方、側面内壁 312aに形成したくぼみ 312b においても、同様の効果が得られるのである。なお、図 24においては、側面内壁 31 6aは水平に記載している力 くぼみ 316bが位置する中央部に向力つて低くなるよう に、側面内壁 316aは傾斜をつけておくことが好ましい。側面内壁 312aにおいても同 様である。

[0217] なお、上記本発明の実施の形態 8における縦横検知センサでは、磁気を印加する 手段として、第 1〜第 8の薄膜磁石 315a〜315hの 8つの磁石を用いた力 これに変 えて、 1つの薄膜磁石または磁石を用いても良い。この場合は、磁気が、検知空間 3 13a〜313dの全てに印加されるようにしなければならないため、その分、磁気が強く なってしまうという短所を有する。それでも、側面内壁 316aに対して垂直な向きに印 加する場合に比べれば、磁性体球 311に与える磁力が小さくなると!/ヽぅ長所を有する ものである。

[0218] また、電気回路を 1つのフルブリッジ回路で構成している力 もう 1つフルブリッジ回 路（図示しない）を追加し、逆位相が得られるように電源を逆に印加すると、差動で出 力を得ることができるため、 2倍の出力を得ることができる。この場合は、絶縁層を介し て 2つの電気回路を積み重ねて配置すればょ ヽ（図示しな!、)。

[0219] そしてまた、上記本発明の実施の形態 7における磁性体球の検知装置の一例とし ては、 2姿勢を検知する姿勢センサ、 3姿勢を検知する姿勢センサ、さらには 5姿勢を 検知する姿勢センサが考えられるが、本発明の実施の形態 8における縦横検知セン サを参考にすれば、これら各種姿勢センサの実施をすることができる。例えば、検知 空間等を 2個にすれば 2姿勢を検知する姿勢センサが得られ、そして検知空間等を 3 個にすれば 3姿勢を検知する姿勢センサが得られる。また、 5姿勢以上の姿勢を検知 する姿勢検知センサにおいても同様のことが言える。

[0220] さらに、本発明の実施の形態 8における縦横検知センサの第 2の薄膜磁石 315bと 第 3の薄膜磁石 315c、および第 6の薄膜磁石 315fと第 7の薄膜磁石 315gをそれぞ れ一つの薄膜磁石で構成してもよい。この場合は、第 1の磁気抵抗素子 314aと第 2 の磁気抵抗素子 314bへ磁気を印加するそれぞれ 2つの磁石の一方が共有されるた め、印加される磁界のばらつきを減少させることができ、これにより、一層の良好な温 度特性が得られるものである。

[0221] さらにまた、第 1の薄膜磁石 315aから第 8の薄膜磁石 315hが形成されている層と、 第 1の磁気抵抗素子 314aから第 4の磁気抵抗素子 314dが形成されている層とを、 同一平面に形成してもよい。この場合には、積層の数が少なくなる分、薄型化が可能 となる。

[0222] また、磁気が第 1〜第 4の磁気抵抗素子 314a〜314dのパターンの長手方向と 90 ° の角度で貫く構成にしているのは、実施の形態 7と同様に抵抗値の変化を大きくす ることができるためであるが、実用上は 45° 程度であっても検出可能である。また第 1の磁気抵抗素子 314a〜第 4の磁気抵抗素子 314dに GMRを用いた場合には、角 度によらず検出が可能である力 ヒステリシスを大きくできる点から 90° がより好まし い。

[0223] 本発明の実施の形態 8における縦横検知センサには、様々なノリエーシヨンが可能 である。例えば、異なる電気的接続をすることも可能である。

[0224] 図 34は、本発明の実施の形態 8における縦横検知センサの、一バリエーションの主 要部の電気回路図である。図 34において、図 26との相違点は、入力電極 318、ダラ ンド電極 319、第 1の出力電極 320a、および第 2の出力電極 320bの配置である。図 34は、入力電極 318を第 1の磁気抵抗素子 314aと第 2の磁気抵抗素子 314b間に、 グランド電極 319を第 3の磁気抵抗素子 314cと第 4の磁気抵抗素子 314d間に、第 1 の出力電極 320aを第 1の磁気抵抗素子 314aと第 3の磁気抵抗素子 314c間に、第 2の出力電極 320bを第 2の磁気抵抗素子 314bと第 4の磁気抵抗素子 314d間に、 それぞれ電気的に接続したものである。

[0225] このように接続した場合には、図 31および図 33の表は図 26の場合と異なるが、動 作原理は、図 26の場合と同様である。また、図 34のような電気的接続を行った場合 であっても、図 26の場合と同様に良好な温度特性を得ることができる。 [0226] (実施の形態 9)

本発明の実施の形態 9における縦横検知センサは、本発明の実施の形態 7におけ る磁性体球の位置検出装置を利用したものであり、かつ、上記した本発明の実施の 形態 8における縦横検知センサと、磁気抵抗素子と薄膜磁石の配置位置が異なる他 は同様の構成のものである。

[0227] 以下、本発明の実施の形態 9について、上記した本発明の実施の形態 8における 縦横検知センサとの相違点を中心に説明する。

[0228] 図 35は本発明の実施の形態 9における縦横検知センサの主要部の平面図、図 36 は同縦横検知センサの磁気抵抗素子の形状を示す平面図である。

[0229] 図 35において、第 1〜第 8の薄膜磁石 315a，〜315h，は、上記した本発明の実施 の形態 8と同様の構成となっており、第 1の磁気抵抗素子 314a'〜第 4の磁気抵抗素 子 314d，のいずれかを挟んで対向する第 1〜第 8の薄膜磁石 315a，〜315h，であ つて、相対向する面の極が異なる極になるように構成している。この点において、実 施の形態 8における縦横検知センサと同様である。

[0230] 本発明の実施の形態 9における縦横検知センサが上記した本発明の実施の形態 8 における縦横検知センサと相違する点は、図 35に示すとおり、第 4の薄膜磁石 315d ，と第 5の薄膜磁石 315e，を第 2の磁気抵抗素子 314b，と第 3の磁気抵抗素子 314c 'の間に配置し、第 1の薄膜磁石 315a，と第 2の薄膜磁石 315b，、および第 7の薄膜 磁石 315g，と第 8の薄膜磁石 315h，を、それぞれ第 2の磁気抵抗素子 314b，と第 3 の磁気抵抗素子 314c 'の配列方向と平行に配置して構成している点である。さらに、 図 36に示すとおり、この様な配置に伴い、磁気が磁気抵抗素子のパターンの長手方 向に対し 90° の方向に発せられるように、第 1の磁気抵抗素子 314a'〜第 4の磁気 抵抗素子 314d'のパターンの長手方向を 45° 傾けた点である。

[0231] 以上のように、本発明の実施の形態 9における縦横検知センサは、上記した本発明 の実施の形態 7における磁性体球の位置検出装置を取り込んだ構成を有し、さらに 本発明の実施の形態 7における磁性体球の位置検出装置の作用効果も取り込んで いるものである。

[0232] なお、本発明の実施の形態 9における縦横検知センサの第 4の薄膜磁石 315d'と 第 5の薄膜磁石 315e，は、一つの薄膜磁石で構成してもよい。

[0233] (実施の形態 10)

本発明の実施の形態 10における縦横検知センサは、本発明の実施の形態 7にお ける磁性体球の位置検出装置を利用したものであり、かつ、上記した本発明の実施 の形態 8または 9における縦横検知センサの、ハウジング 312の形状が相違する以外 は同じ構成のものである。

[0234] 図 37は、本発明の実施の形態 10における縦横検知センサの仰向け置き時の正面 断面図である。

[0235] 図 37において、ハウジング 312側、すなわち、第 1〜第 4の磁気抵抗素子 314a〜3 14dから遠 、方の側面内壁 312a，の端部にテーパ部 323を形成したことが、この実 施の形態 10が実施の形態 8、実施の形態 9と異なる点である。このテーパ部 323は、 検知空間 313a〜313dの 4箇所にそれぞれ形成されている。そして、検知空間 313a 〜313dの先端に近づくにしたがって第 1〜第 4の磁気抵抗素子 314a〜314dから 近い方の側面内壁 316aに近づく構成になっている。さらに、磁性体球 311が検知空 間 313a〜313dの先端部に位置するときには、第 1〜第 4の磁気抵抗素子 314a〜3 14dから近い方の側面内壁 316aと第 1〜第 4の磁気抵抗素子 314a〜314dから遠 V、方の側面内壁 312a，の一部であるテーパ部 323にこの磁性体球 311が接触する ような構成になっている。この構成により、磁性体球 311は、検知空間 313a〜313d の先端部に位置するときには、テーパ部 323に押されて側面内壁 316aに接触する 構成、すなわち、第 1〜第 8の薄膜磁石 315a〜315hが形成されている層により近づ いた構成になる。そのため、磁性体球 311がより多くの磁束を引きつけることができ、 これによつて、より大きな出力変動を得ることができるのである。

[0236] なお、本発明の実施の形態 10における縦横検知センサは、検知空間 313a〜313 dにおける側面内壁 312a'の一部をテーパ形状のテーパ部 323としている力 テー パ形状に限られるものではなぐ曲線形状のものであってもよい。

産業上の利用可能性

[0237] 本発明に係る磁性体球の位置検出装置は、各種電子機器等の姿勢を検知するの に用いられる磁性体球の位置検出装置、または縦横検知センサとして有用なもので

SllOSO/.OOZdf/X3d 89 6£6£ΐ動 OAV

Claims

請求の範囲

[1] 印加電極と、第 1の検出電極と、第 2の検出電極と、グランド電極と、前記印加電極と 前記第 1の検出電極との間に電気的に接続された第 1の磁気抵抗素子と、前記第 1 の検出電極と前記グランド電極との間に電気的に接続された第 2の磁気抵抗素子と 、前記印加電極と前記第 2の検出電極との間に電気的に接続された第 3の磁気抵抗 素子と、前記第 2の検出電極と前記グランド電極との間に電気的に接続された第 4の 磁気抵抗素子とを備え、第 1の基準電極と、第 2の基準電極と、前記印加電極と前記 第 1の基準電極との間に電気的に接続された第 1の調整抵抗と、前記第 1の基準電 極と前記グランド電極との間に電気的に接続された第 2の調整抵抗と、前記印加電 極と前記第 2の基準電極との間に電気的に接続された第 3の調整抵抗と、前記第 2 の基準電極と前記グランド電極との間に電気的に接続された第 4の調整抵抗とをそ れぞれ形成し、初期状態で、前記第 1の検出電極の電位と前記第 1の基準電極の電 位が等しくなるように前記第 1の調整抵抗と前記第 2の調整抵抗のいずれか一方もし くは両方の抵抗値を調整するとともに、前記第 2の検出電極の電位と前記第 2の基準 電極の電位が等しくなるように前記第 3の調整抵抗と前記第 4の調整抵抗の 、ずれ か一方もしくは両方の抵抗値を調整した、磁気検出回路。

[2] 前記第 1の検出電極の電位と前記第 1の基準電極の電位を比較する第 1比較部と、 前記第 2の検出電極の電位と前記第 2の基準電極の電位を比較する第 2比較部と、 前記第 1の磁気抵抗素子と前記第 2の磁気抵抗素子に印加される磁界の大小関係 および前記第 3の磁気抵抗素子と前記第 4の磁気抵抗素子に印加される磁界の大 小関係を出力する磁気判別回路を付加した、請求項 1記載の磁気検出回路。

[3] 前記第 1の磁気抵抗素子と前記第 2の磁気抵抗素子と前記第 3の磁気抵抗素子およ び前記第 4の磁気抵抗素子を同一平面上に形成するとともに、前記第 1の調整抵抗 と前記第 2の調整抵抗と前記第 3の調整抵抗および第 4の調整抵抗を同一平面上に 形成した、請求項 1または 2記載の磁気検出回路。

[4] 基板と、前記基板に形成された請求項 3に記載の磁気検出回路とを備えた磁気セン サであって、前記基板の上面側の一平面上に前記磁気検出回路の前記第 1の磁気 抵抗素子と前記第 2の磁気抵抗素子と前記第 3の磁気抵抗素子および第 4の磁気抵 抗素子が形成された、磁気センサ。

[5] 基板と、前記基板に形成された請求項 3に記載の磁気検出回路とを備えた磁気セン サであって、前記基板の上面側に前記磁気検出回路の前記第 1の磁気抵抗素子と 前記第 2の磁気抵抗素子と前記第 3の磁気抵抗素子および第 4の磁気抵抗素子が 一平面を形成し、かつ前記基板の下面側に前記磁気検出回路の前記第 1の調整抵 抗と前記第 2の調整抵抗と前記第 3の調整抵抗および第 4の調整抵抗が一平面を形 成した、磁気センサ。

[6] 磁性体球と、前記磁性体球を収容する内部空間を有し、かつ前記磁性体球が転動 可能な内壁を有するハウジングと、前記内部空間の外側に設けられた請求項 1〜3 のいずれか〖こ記載の磁気検出回路と、前記磁気検出回路に磁気を印加する磁石と を備えた、磁性体球の位置検出装置。

[7] 請求項 6に記載の磁性体球の位置検出装置を含んだ縦横検知センサであって、前 記ハウジングにおける内部空間を、同一平面内における 90° 間隔の 4方向へ広がる 4つの検知空間と、前記 4つの検知空間を含む前記平面と垂直な方向に位置すると ともに互いに対向する 2つの側面内壁とを備えた形状に構成するとともに、前記磁石 と前記磁気検出回路を構成する前記第 1の磁気抵抗素子カゝら前記第 4の磁気抵抗 素子を前記 4つの検知空間の外側に設け、かつ前記磁気検出回路によって前記 4つ の検出空間のうち、前記磁性体球が自重によって入り込んだ前記検知空間を検知す ることにより、前記磁性体球が自重によって入り込んだ検知空間が他の 3つの前記検 知空間より下方にあることを検知する、縦横検知センサ。

[8] 印加電極と、第 1の検出電極と、グランド電極と、前記印加電極と前記第 1の検出電 極との間に電気的に接続された第 1の磁気抵抗素子と、前記第 1の検出電極と前記 グランド電極との間に電気的に接続された第 2の磁気抵抗素子と、第 1の基準電極と 、前記印加電極と前記第 1の基準電極との間に電気的に接続された第 1の調整抵抗 と、前記第 1の基準電極と前記グランド電極との間に電気的に接続された第 2の調整 抵抗とをそれぞれ形成し、初期状態で、前記第 1の検出電極の電位と前記第 1の基 準電極の電位が等しくなるように前記第 1の調整抵抗と前記第 2の調整抵抗のいず れか一方もしくは両方の抵抗値を調整した、磁気検出回路。

[9] 磁性体球と、前記磁性体球を収容する内部空間を有しかつ前記磁性体球が転動可 能な内壁を有する容器と、前記内部空間の外側に設けられかつ前記容器における 直近の内壁と平行な方向に磁気を印加する磁石と、前記磁石の近傍に位置して前 記内壁と反対側の位置に設けられかつ前記磁石からの磁気を検出する磁気検出器 とを備えた、磁性体球の位置検出装置。

[10] 前記磁気検出器を基板上に形成された磁気抵抗素子で構成するとともに、前記磁石 を前記磁気抵抗素子上に絶縁層を介して形成された薄膜磁石で構成した、請求項 9 記載の磁性体球の位置検出装置。

[11] 請求項 9記載の磁性体球の位置検出装置を含んだ縦横検知センサであって、前記 容器における前記内部空間を、同一平面内における 90° 間隔の 4方向へ広がる 4 つの検知空間と前記 4つの検知空間を含む前記平面と垂直な方向に位置するととも に互いに対向する 2つの側面内壁とを備えた形状に構成するとともに、前記磁石およ び前記磁気検出器を前記 4つの検知空間の外側にそれぞれ設け、かつ前記磁気検 出器によって前記 4つの検出空間のうち磁性体球が自重によって入り込んだ検知空 間を検知することによりこの検知空間が他の 3つの検知空間より下方にあることを検 知する、縦横検知センサ。

[12] 前記 4つの検知空間の外側にそれぞれ設けた前記磁石に代え、前記 4つの検知空 間に磁気を及ぼす磁石を 1つ設けた、請求項 11記載の縦横検知センサ。

[13] 前記磁気検出器を基板上に形成された磁気抵抗素子で構成するとともに、前記磁石 を前記磁気抵抗素子上に絶縁層を介して形成された薄膜磁石で構成した、請求項 1 1記載の縦横検知センサ。

[14] 前記容器を、基板と磁性体球を収容可能な凹部を有しかつ前記基板を覆うように非 磁性材料で構成したハウジングとで構成するとともに、前記容器における内壁の一部 を前記基板上に形成された前記磁気抵抗素子を覆う保護膜で構成した、請求項 13 記載の縦横検知センサ。

[15] 前記ハウジングを、導電材料を含んだ榭脂材料または導電性を有する金属材料で 形成するとともに、前記ハウジングをグランドと電気的に接続した、請求項 14記載の 縦横検知センサ。

[16] 前記 2つの側面内壁を、中央部にくぼみを有する形状に構成した、請求項 11〜15 の!、ずれか 1項に記載の縦横検知センサ。

[17] 前記 4つの検知空間のうち任意の 1つの検知空間と前記 1つの検知空間と隣接する 他の検知空間との間に位置する内壁を、凸状の突起を有する形状に構成した、請求 項 11〜15のいずれ力 1項に記載の縦横検知センサ。

[18] 前記磁性体球を、比初期透磁率が 5000以上、保磁力が 15AZm以下となるように 構成した、請求項 11〜15のいずれか 1項に記載の縦横検知センサ。

[19] 磁性体と、前記磁性体を収容する内部空間を有しかつ前記磁性体が転動または滑 動可能な内壁を有する容器と、前記内部空間の外に配置された磁気発生器と、前記 磁気発生器からの磁気を検出する磁気検出器とを備え、前記磁気発生器を直近の 前記容器の内壁と平行な方向に磁気が発生するように配置した、磁性体の位置検出 装置。

[20] 前記磁気検出器を挟むように第 1の前記磁気発生器と第 2の前記磁気発生器を設け 、かつ第 1の前記磁気発生器と第 2の前記磁気発生器はそれぞれ互いに異なる極が 対向するように構成した、請求項 19記載の磁性体の位置検出装置。

[21] 前記磁性体を球状の磁性体球で構成した、請求項 19または 20記載の磁性体の位 置検出装置。

[22] 前記磁気検出器および前記磁気発生器が形成された基板を備え、前記磁気検出器 を薄膜の磁気抵抗素子で構成し、かつ前記磁気発生器を薄膜の磁石で構成した、 請求項 19または 20のいずれか 1項に記載の磁性体の位置検出装置。

[23] 請求項 19に記載の磁性体の位置検出装置を含み、かつ前記磁性体を球状の磁性 体球で構成するとともに、前記容器における前記内部空間を同一平面内における 90 ° 間隔の 4方向へ広がる 4つの検知空間を有するように構成し、前記容器は前記 4つ の検知空間を含む平面と垂直な方向に位置しかつ互いに対向する 2つの側面内壁 を備え、さらに前記磁気発生器および前記磁気検出器を前記 4つの検知空間の外 側にそれぞれ配置し、かつ前記磁気検出器によって前記 4つの検知空間のうち前記 磁性体球が自重によって入り込んだ前記検知空間を検知することにより前記磁性体 球が自重によって入り込んだ検知空間が他の 3つの前記検知空間より下方に位置す ることを検知する、縦横検知センサ。

[24] 前記 4つの検知空間の外側にそれぞれ配置した前記磁気発生器に代えて、前記 4 つの検知空間に磁気を及ぼす一つの磁気発生器を配置した、請求項 23記載の縦 横検知センサ。

[25] 第 1の前記磁気発生器、第 2の前記磁気発生器、第 3の前記磁気発生器、第 4の前 記磁気発生器、第 5の前記磁気発生器、第 6の前記磁気発生器、第 7の前記磁気発 生器および第 8の前記磁気発生器を備え、かつ第 1の前記磁気検出器、第 2の前記 磁気検出器、第 3の前記磁気検出器および第 4の前記磁気検出器を四角形の各頂 点に配置し、さらに前記第 1の磁気検出器と前記第 4の磁気検出器を対角線上に配 置し、かつ前記第 2の磁気検出器と前記第 3の磁気検出器を対角線上に配置し、前 記第 1の磁気検出器を挟むように前記第 1の磁気発生器と前記第 2の磁気発生器を 設け、かつ前記第 1の磁気発生器と前記第 2の磁気発生器をそれぞれ互いに異なる 極が対向するように構成し、前記第 2の磁気検出器を挟むように前記第 3の磁気発生 器と前記第 4の磁気発生器を設け、かつ前記第 3の磁気発生器と前記第 4の磁気発 生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成し、前記第 3の磁気検出器を 挟むように前記第 5の磁気発生器と前記第 6の磁気発生器を設け、かつ前記第 5の 磁気発生器と前記第 6の磁気発生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するように構 成し、前記第 4の磁気検出器を挟むように前記第 7の磁気発生器と前記第 8の磁気 発生器を設け、かつ前記第 7の磁気発生器と前記第 8の磁気発生器をそれぞれ互 ヽ に異なる極が対向するように構成した、請求項 23記載の縦横検知センサ。

[26] 前記第 2の磁気発生器および前記第 3の磁気発生器を前記第 1の磁気検出器と前 記第 2の磁気検出器の間に配置し、かつ前記第 6の磁気発生器および前記第 7の磁 気発生器を前記第 3の磁気検出器と前記第 4の磁気検出器の間に配置して構成した 、請求項 25記載の縦横検知センサ。

[27] 前記第 2の磁気発生器と前記第 3の磁気発生器および前記第 6の磁気発生器と前記 第 7の磁気発生器をそれぞれ一つの前記磁気発生器にした、請求項 26記載の縦横 検知センサ。

[28] 前記第 4の磁気発生器および前記第 5の磁気発生器を一つの前記磁気発生器にし て前記第 2の磁気検出器と前記第 3の磁気検出器の間に配置し、かつ前記第 1の磁 気発生器と前記第 2の磁気発生器および前記第 7の磁気発生器と前記第 8の磁気発 生器をそれぞれ前記第 2の磁気検出器と前記第 3の磁気検出器の配列方向と平行 に配置して構成した、請求項 25記載の縦横検知センサ。

[29] 前記第 1の磁気検出器力 前記第 4の磁気検出器をそれぞれ薄膜の第 1の磁気抵 抗素子から第 4の磁気抵抗素子で構成し、かつ前記第 1の磁気発生器から前記第 8 の磁気発生器をそれぞれ第 1の薄膜磁石力も第 8の薄膜磁石で構成した、請求項 2

5〜28の 、ずれか 1項に記載の縦横検知センサ。

[30] 前記第 1の薄膜磁石から前記第 8の薄膜磁石を、前記第 1の磁気抵抗素子から前記 第 4の磁気抵抗素子が形成されている層よりも前記容器の内壁の近くに形成した、請 求項 29記載の縦横検知センサ。

[31] 前記第 1の薄膜磁石から前記第 8の薄膜磁石を、前記第 1の磁気抵抗素子から前記 第 4の磁気抵抗素子が形成されている層と同一平面に形成した、請求項 29記載の 縦横検知センサ。

[32] 前記容器を前記磁性体球を収容する凹部を有しかつ前記基板を覆うように非磁性材 料で構成したハウジングで構成するとともに、前記容器における前記内壁の一部を 前記基板上に形成された前記第 1の磁気抵抗素子から前記第 4の磁気抵抗素子と 前記第 1の薄膜磁石から前記第 8の薄膜磁石のいずれか一方もしくは両方を覆う保 護膜で構成した、請求項 29記載の縦横検知センサ。

[33] 前記ハウジングを、導電材料を含んだ榭脂材料、または導電性を有する金属材料で 形成するとともに、前記ハウジングをグランドと電気的に接続した、請求項 32記載の 縦横検知センサ。

[34] 前記 2つの側面内壁を、中央部にくぼみを有する形状に構成した、請求項 23〜28 の!、ずれか 1項に記載の縦横検知センサ。

[35] 前記 4つの検知空間のうち任意の 1つの検知空間と前記 1つの検知空間と隣接する 他の検知空間との間に位置する内壁を、凸状の突起を有する形状に構成した、請求 項 23〜28の!、ずれ力 1項に記載の縦横検知センサ。

[36] 前記磁性体を、比初期透磁率が 5000以上、保磁力が 15AZm以下となるように構 成した、請求項 23〜28のいずれか 1項に記載の縦横検知センサ。

前記 4つの検知空間における前記 2つの側面内壁のうち前記磁気検出器から遠い方 の前記側面内壁を、前記 4つの検知空間の先端に近づくにしたがって前記磁気検出 器力 近い方の前記側面内壁に近づけた構成にし、前記 4つの検知空間の先端部 では前記磁性体球が前記 2つの側面内壁に接するように構成した、請求項 23記載 の縦横検知センサ。