JP2014006096A

JP2014006096A - 磁気センサ装置

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Publication number: JP2014006096A
Application number: JP2012140445A
Authority: JP
Inventors: Naohiro Nishiwaki; 直宏西脇
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2032-06-22
Also published as: JP5875947B2

Abstract

【課題】操作の切替位置を精度良く検出すると共に小型化することができる磁気センサ装置を提供する。
【解決手段】磁気センサ装置１は、複数の磁気抵抗素子を有する第１の磁気センサ２と、検出面２０を含む平面２００に、第１の磁気センサ２に面する下面６１の中心６ａを投影して得られた直線６ｂから第１の磁気センサ２の素子中心２５までの距離ｄ_２が、第１の磁気センサ２側の第１の側面６４から中心６ａまでの距離ｄ_１よりも長くなるように操作部４に取り付けられ、平面２００に放射状の磁気ベクトル８を発生させる第１の磁気ベクトル発生部としての第１の磁石６と、第１の磁石６の第１の側面６４から突出するように設けられ、第１の側面６４側の幅Ｗ_２が、第１の側面６４の幅Ｗ_１よりも短く、第１の磁石６のみの場合と比べて広がりが抑制された磁気ベクトル８を検出面２０に発生させる第２の磁気ベクトル発生部としての第２の磁石７と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気センサ装置に関する。

従来の技術として、検出対象に取付けられ平面上で一定の半径内で移動する移動磁石と、移動磁石の位置変化による磁気ベクトルの変化を検出する磁気センサと、を備え、磁気センサが、基板上に形成された複数の異方性磁気抵抗素子とバイアス磁石とを備えてパッケージされている磁気式座標位置検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この磁気式座標位置検出装置は、磁気センサが、基板上に形成された複数の異方性磁気抵抗素子とバイアス磁石と共にパッケージングして形成されているので、感度を高くすることができる。

特開２００９−１５０７８６号公報

しかし、従来の磁気式座標位置検出装置は、感度を悪化させないように小型化するためには、バイアス磁石が小型化されると共に、小型化される前と同等の磁場を生成する必要があり、困難であった。

従って、本発明の目的は、操作の切替位置を精度良く検出すると共に小型化することができる磁気センサ装置を提供することにある。

本発明の一態様は、第１の検出面における磁気ベクトルの方向に基づいて磁気抵抗値が変化する複数の磁気抵抗素子を有する第１の磁気センサと、第１の検出面を含む第１の平面に、第１の磁気センサに面する第１の面の中心を投影して得られた直線から第１の磁気センサの素子中心までの距離が、直線を法線とする第２の平面と交わる第１の磁気センサ側の第１の側面から中心までの距離よりも長くなるように検出対象物に取り付けられ、第１の平面に放射状の磁気ベクトルを発生させる第１の磁気ベクトル発生部と、第１の磁気ベクトル発生部の第１の側面から突出するように設けられ、第１の側面側の幅が、第１の側面の幅よりも短く、第１の磁気ベクトル発生部のみの場合と比べて広がりが抑制された磁気ベクトルを第１の検出面に発生させる第２の磁気ベクトル発生部と、を備えた磁気センサ装置を提供する。

本発明によれば、操作の切替位置を精度良く検出すると共に小型化することができる。

図１（ａ）は、第1の実施の形態に係る磁気センサ装置の上面図であり、（ｂ）は、磁気センサ装置を前面から見た概略図である。図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る第１の磁気センサの等価回路図であり、（ｂ）は、第１の磁気抵抗素子の感磁部を説明するための概略図である。図３（ａ）は、第１の実施の形態に係る磁気センサ装置のブロック図であり、（ｂ）は、操作部が切替位置に操作された際の上面図であり、（ｃ）は、第１の磁気センサの出力と操作部のストローク（ｍｍ）との関係を示すグラフである。図４（ａ）は、第２の実施の形態に係る磁気センサ装置の上面図であり、（ｂ）は、第１の磁気センサの切替位置に操作された場合を示す上面図であり、（ｃ）は、第２の磁気センサの切替位置に操作された場合を示す上面図であり、（ｄ）は、第１の磁気センサ及び第２の磁気センサの出力と操作部のストローク（ｍｍ）との関係を示すグラフである。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る磁気センサ装置は、第１の検出面における磁気ベクトルの方向に基づいて磁気抵抗値が変化する複数の磁気抵抗素子を有する第１の磁気センサと、第１の検出面を含む第１の平面に、第１の磁気センサに面する第１の面の中心を投影して得られた直線から第１の磁気センサの素子中心までの距離が、直線を法線とする第２の平面と交わる第１の磁気センサ側の第１の側面から中心までの距離よりも長くなるように検出対象物に取り付けられ、第１の平面に放射状の磁気ベクトルを発生させる第１の磁気ベクトル発生部と、第１の磁気ベクトル発生部の第１の側面から突出するように設けられ、第１の側面側の幅が、第１の側面の幅よりも短く、第１の磁気ベクトル発生部のみの場合と比べて広がりが抑制された磁気ベクトルを第１の検出面に発生させる第２の磁気ベクトル発生部と、を備えている。

この磁気センサ装置は、第１の磁気センサの第１の検出面に、広がりが抑制された磁気ベクトルを発生させることができるので、操作の切替位置を精度良く検出すると共に小型化することができる。

[第1の実施の形態]
（磁気センサ装置１の構成）
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る磁気センサ装置の上面図であり、（ｂ）は、磁気センサ装置を前面から見た概略図である。図１（ａ）に示す一点鎖線は、操作部４の基準の操作位置を示している。また図１（ａ）に示す二点鎖線は、第１の磁気センサ２の後述する差分値がプラスからマイナス、又はマイナスからプラスへと切り替わる切替位置を示している。なお、実施の形態に係る各図において、部品と部品との比率は、実際の比率とは異なる場合がある。

この磁気センサ装置１は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の検出面（検出面２０）における磁気ベクトル８の方向に基づいて磁気抵抗値が変化する複数の磁気抵抗素子を有する第１の磁気センサ２と、検出面２０を含む第１の平面（平面２００）に、第１の磁気センサ２に面する第１の面（下面６１）の中心６ａを投影して得られた直線６ｂから第１の磁気センサ２の素子中心２５までの距離ｄ_２が、直線６ｂを法線とする第２の平面と交わる第１の磁気センサ２側の第１の側面６４から中心６ａまでの距離ｄ_１よりも長くなるように操作部４に取り付けられ、平面２００に放射状の磁気ベクトル８を発生させる第１の磁気ベクトル発生部としての第１の磁石６と、第１の磁石６の第１の側面６４から突出するように設けられ、第１の側面６４側の幅Ｗ_２が、第１の側面６４の幅Ｗ_１よりも短く、第１の磁石６のみの場合と比べて広がりが抑制された磁気ベクトル８を検出面２０に発生させる第２の磁気ベクトル発生部としての第２の磁石７と、を備えて概略構成されている。

なお検出面２０は、後述する磁気抵抗素子を含む面である。つまり磁気抵抗素子は、主に、この検出面２０内の磁気ベクトル８の向きが変わることにより、その磁気抵抗値を変化させる。

直線６ｂは、一次元方向に操作可能に支持された操作部４の操作に伴う中心６ａの軌跡を結んだものである。なお操作部４は、検出面２０に平行に移動可能に支持されるものに限定されず、操作部４を傾ける操作のように、回転運動を伴うが、中心６ａの軌跡が直線６ｂとなるように支持されていても良い。さらに操作部４は、切替位置近傍で中心６ａの軌跡が直線６ｂとなるように支持されていても良い。

第２の平面は、図１（ａ）に一点鎖線で示す位置で、かつ図１（ａ）の紙面に垂直な平面である。

素子中心２５は、後述する複数の磁気抵抗素子により決定される重心を示している。

（第１の磁気センサ２の構成）
図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る第１の磁気センサの等価回路図であり、（ｂ）は、第１の磁気抵抗素子の感磁部を説明するための概略図である。

第１の磁気センサ２は、図１（ｂ）に示すように、基板３の設置面３０に設けられている。

この第１の磁気センサ２は、図２（ａ）に示すように、第１の磁気センサ２の素子中心２５を通って直線６ｂに直交する境界線６ｃで分けられた一方の領域に、磁気抵抗値を変化させるお互いの感磁部２０ａが９０°の角度をなす第１の磁気抵抗素子２１と第２の磁気抵抗素子２２が配置され、他方の領域に、お互いの感磁部２０ａが９０°の角度をなす第３の磁気抵抗素子２３と第４の磁気抵抗素子２４とが配置され、第１の磁気抵抗素子２１〜第４の磁気抵抗素子２４とによりブリッジ回路が形成されている。なお一方の領域は、図１（ａ）及び図２（ａ）の紙面において、境界線６ｃの上側であり、他方の領域は、下側である。

この第１の磁気抵抗素子２１〜第４の磁気抵抗素子２４は、一例として、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ等の強磁性体金属を主成分とした膜を用いて形成される。磁気ベクトル８が作用していない場合の第１の磁気抵抗素子２１〜第４の磁気抵抗素子２４の抵抗値は、等しいものとする。

第１の磁気抵抗素子２１の一方端部は、第２の磁気抵抗素子２２の一方端部と電気的に接続されている。また第１の磁気抵抗素子２１の他方端部は、例えば、接地回路に電気的に接続されている。また、第２の磁気抵抗素子２２の他方端部は、例えば、電源回路に電気的に接続され、基準電圧Ｖ_ＣＣが供給されている。この第１の磁気抵抗素子２１と第２の磁気抵抗素子２２は、ハーフブリッジ回路を構成している。このハーフブリッジ回路の中点電位は、図２（ａ）に示すように、Ｖ_１である。

第３の磁気抵抗素子２３の一方端部は、第４の磁気抵抗素子２４の一方端部と電気的に接続されている。また第３の磁気抵抗素子２３の他方端部は、例えば、接地回路に電気的に接続されている。また、第４の磁気抵抗素子２４の他方端部は、例えば、電源回路に電気的に接続され、基準電圧Ｖ_ＣＣが供給されている。この第３の磁気抵抗素子２３と第４の磁気抵抗素子２４は、ハーフブリッジ回路を構成している。このハーフブリッジ回路の中点電位は、図２（ａ）に示すように、Ｖ_２である。この中点電位Ｖ_１及び中点電位Ｖ_２は、後述する制御部１０に出力される。

第１の磁気抵抗素子２１〜第４の磁気抵抗素子２４は、配置される向きは異なるが、主な構成は同一であるから、以下では、第１の磁気抵抗素子２１を例に取って、磁気抵抗素子の構成を説明する。

第１の磁気抵抗素子２１は、図２（ｂ）に示すように、互いに平行に並んだ複数の感磁部２０ａを有する。この感磁部２０ａは、図２（ｂ）の紙面において、上下方向に直線的に形成された部分であり、磁気ベクトル８の向きに応じて磁気抵抗値が変化する部分である。感磁部２０ａと感磁部２０ａとを接続する接続部２０ｂは、感磁部２０ａと比べて長さが短くなるように形成されている。従って、接続部２０ｂは、磁気抵抗値の変化が、感磁部２０ａと比べて無視できる程度に小さいものとする。なお、接続部２０ｂは、例えば、磁気抵抗値が変化しない導電性部材を用いて形成されても良い。

第１の磁気抵抗素子２１〜第４の磁気抵抗素子２４のそれぞれの感磁部２０ａは、一例として、図１（ａ）に示す二点鎖線に対して４５°の角度を有するように配置される。この場合、図１（ａ）に示す二点鎖線の上側の一方の領域に第１の磁気抵抗素子２１と第２の磁気抵抗素子２２とから構成されるハーフブリッジ回路が配置され、下側の他方の領域に第３の磁気抵抗素子２３と第４の磁気抵抗素子２４とから構成されるハーフブリッジ回路が配置される。

なお、切替位置において、差分値がゼロとなる組み合わせであることを条件として、第１の磁気抵抗素子２１と第２の磁気抵抗素子２２とが、二点鎖線の上下に配置され、第３の磁気抵抗素子２３と第４の磁気抵抗素子２４とが、二点鎖線の上下に配置されても良い。これは、第２の磁石７の下側には、図１（ａ）に示す一点鎖線の上下で対称な磁気ベクトル８が発生しているからである。つまり、中点電位Ｖ_１と中点電位Ｖ_２の差分は、操作部４が切替位置に位置する場合にハーフブリッジ回路を横切る磁気ベクトル８の角度が対称であればゼロになる。

変形例として、第１の磁気抵抗素子２１と第３の磁気抵抗素子２３を対向させると共に、第２の磁気抵抗素子２２と第４の磁気抵抗素子２４を対向させ、切替位置において、第２の磁石７の中心を通る磁気ベクトル８が、第１の磁気抵抗素子２１と第３の磁気抵抗素子２３、又は第２の磁気抵抗素子２２と第４の磁気抵抗素子２４の感磁部２０ａと９０°になるように配置されても良い。

また、第１の磁気センサ２に含まれる磁気抵抗素子の数は、４つに限定されず、ハーフブリッジ回路を組むことが可能な２つでも良いし、さらに複数であっても良い。

（第１の磁石６と第２の磁石７の構成）
第１の磁石６と第２の磁石７は、例えば、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石等の永久磁石を所望の形状に成形したもの、又は、フェライト系、ネオジム系、サマコバ系、サマリウム鉄窒素系等の磁性体材料と、合成樹脂材料と、を混合して所望の形状に成形したものである。第１の磁石６と第２の磁石７は、一例として、一体に形成される。なお、第２の磁石７は、第１の磁石６との間に樹脂材料等を介在させて取り付けられても良い。

第１の磁石６は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、前面６２及び後面６３の幅がＤ_１、第１の側面６４及び第２の側面６５の幅がＷ_１、高さがＨの四角柱形状である。第１の磁石６は、一例として、幅Ｗ_１が幅Ｄ_１より長い形状を有している。この第１の磁石６は、操作部４に取り付けられている。

第２の磁石７は、第１の磁石６の第１の側面６４から突出するように設けられている。この第２の磁石７は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、前面７２及び後面７３の幅がＤ_２、第１の側面７４及び第２の側面７５の幅がＷ_２、高さがＨの四角柱形状である。第２の磁石７は、一例として、幅Ｄ_２が幅Ｗ_２より長い形状を有している。また幅Ｗ_１は、幅Ｗ_２よりも長い。さらに幅Ｄ_１と幅Ｄ_２は、一例として、ほぼ同じ長さである。また第２の磁石７は、第１の磁石６の第１の側面６４の幅方向の中央に配置される。

第１の磁石６及び第２の磁石７は、第１の磁気センサ２側が第１の磁極であり、その反対側が第２の磁極である。具体的には、第１の磁石６及び第２の磁石７は、図１（ｂ）に示すように、第１の磁気センサ２側の下面６１及び下面７１側がＮ極に着磁され、上面６０及び上面７０側がＳ極に着磁されている。つまり、第１の磁石６及び第２の磁石７は、図１（ｂ）の紙面において、上下方向に着磁されている。なお、第１の磁石６と第２の磁石７は、着磁方向が逆であっても良い。

第１の磁石６は、下面６１の中心から放射状に磁場が発生するので、磁気ベクトル８は下面６１の中心から外側に放射状に向かっている。しかし、第１の側面６４側の磁気ベクトル８の一部は、第２の磁石７の第１の側面７４側に向かっている。従って、第１の磁石６の第１の側面６４側から第２の磁石７の第１の側面７４の方向に向かう磁気ベクトル８は、第１の磁石６の他の側面（前面６２、後面６３及び第２の側面６５）に向かう磁気ベクトル８に比べて、広がりが抑制されている。第１の磁気センサ２は、操作部４が切替位置に操作された場合、広がりが抑制された磁気ベクトル８が検出面２０に発生するように配置される。これは、他の領域にと比べて磁場が強く、切替位置の検出精度が向上するからである。

第１の磁気センサ２は、第２の磁石７の第１の側面７４及び第２の側面７５の中央を通り、境界線６ｃに平行となる直線と、境界線６ｃが一致する場合に、等しい中点電位Ｖ_１及び中点電位Ｖ_２を出力する。

（制御部１０の構成）
図３（ａ）は、第１の実施の形態に係る磁気センサ装置のブロック図であり、（ｂ）は、操作部が切替位置に操作された際の上面図であり、（ｃ）は、第１の磁気センサの出力と操作部のストローク（ｍｍ）との関係を示すグラフである。図３（ｃ）は、縦軸が出力で、横軸がストローク（ｍｍ）である。図３（ｃ）において、ひし形のマークがついたＭ_１〜Ｍ_７は、測定された値を示している。また図３（ｃ）において、ストロークがゼロとなる操作位置は、基準位置であり、出力がゼロとなる操作位置は、切替位置である。この基準位置と切替位置との距離Ｌは、一例として、およそ０．３２ｍｍである。

磁気センサ装置１は、図３（ａ）に示すように、制御部１０を備えている。この制御部１０は、例えば、基板３の設置面３０に設けられている。また制御部１０は、図３（ａ）に示すように、磁気センサ２と電気的に接続されている。制御部１０は、一例として、磁気センサ２から取得した中点電位Ｖ_１及び中点電位Ｖ_２に基づいて差分（＝Ｖ_２−Ｖ_１）を算出するように構成されている。また制御部１０は、一例として、差分がゼロ以下の際はＬｏを示す制御信号を出力し、差分がゼロより大きい際はＨｉを示す制御信号を出力するように構成されている。

以下に、磁気センサ装置１の動作について各図を参照しながら説明する。

（動作）
操作部４が、基準位置から切替位置に向けて操作されると、検出面２０を含む平面２００に第１の磁石６の中心６ａを投影した点が、切替位置に向かって移動する。当該点が切替位置に到達する、つまり、操作部４が切替位置に操作されると、図３（ｂ）に示すように、第１の磁気抵抗素子２１と第３の磁気抵抗素子２３を横切る磁気ベクトル８の角度が実質的に等しくなり、第２の磁気抵抗素子２２と第４の磁気抵抗素子２４を横切る磁気ベクトル８の角度が実質的に等しくなる。この状態にある場合、中点電位Ｖ_１と中点電位Ｖ_２とは、実質的に等しくなるので、その差分は、ゼロとなる。

従って制御部１０は、磁気センサ２から取得した中点電位Ｖ_１と中点電位Ｖ_２との差分を算出し、図３（ｃ）に示すように、基準位置から切替位置に向かうにつれてＭ_１からゼロの差分値を得る。制御部１０は、基準位置から切替位置までの操作位置においては、Ｌｏを示す制御信号を出力する。

さらに制御部１０は、操作部４が切替位置を超えて操作されると、図３（ｃ）に示すように、ゼロからＭ_７の差分値を得る。よって、制御部１０は、切替位置を超えて操作された際は、Ｈｉを示す制御信号を出力する。

（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る磁気センサ装置１は、操作の切替位置を精度良く検出すると共に小型化することができる。具体的には、磁気センサ装置１は、操作部４が切替位置に操作された場合、第１の磁気センサ２の検出面２０に広がりが抑制された磁気ベクトル８を発生させることができる。従って第１の磁気センサ２は、他の領域よりも広がりが抑制された、言い換えるなら、他の領域よりも磁束密度が高い磁場が作用するので、操作部４の操作位置を精度良く検出することができる。

また磁気センサ装置１は、第１の磁気センサ２の感度を向上させるためのバイアス磁石等を必要とせず、第１の磁石６に第２の磁石７を設けることにより感度を向上させることができるので、小型化することができる。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、磁気センサ及び磁石の数が増えた点で第１の実施の形態と異なっている。

図４（ａ）は、第２の実施の形態に係る磁気センサ装置の上面図であり、（ｂ）は、第１の磁気センサの切替位置に操作された場合を示す上面図であり、（ｃ）は、第２の磁気センサの切替位置に操作された場合を示す上面図であり、（ｄ）は、第１の磁気センサ及び第２の磁気センサの出力と操作部のストローク（ｍｍ）との関係を示すグラフである。図４（ｄ）は、縦軸が出力で、横軸がストローク（ｍｍ）である。図４（ｄ）では、ひし形のマークがついたＭ_１〜Ｍ_７は、測定された第１の磁気センサ２の出力であり、四角形のマークがついたＭ_１ａ〜Ｍ_７ａは、測定されたが第２の磁気センサ２ａの出力である。なお以下に示す実施の形態において、第１の実施の形態と同じ機能及び構成を有する部分は、第１の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。例えば、第３の磁石７ａは、第２の磁石７と区別するため符号は換えているが、側面等の符号は、第２の磁石７と同一としている。また第２の磁気センサ２ａは、第１の磁気センサ２と同じサイズの磁気抵抗素子を用いるので、符号は、第１の磁気センサ２と同一とした。

本実施の形態に係る磁気センサ装置１は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、第２の磁気センサ２ａと、第３の磁気ベクトル発生部としての第３の磁石７ａと、を備えて概略構成されている。

第２の磁気センサ２ａは、直線６ｂを対称軸とする、第１の磁気センサ２の線対称の位置に設けられ、平面２００に含まれる第２の検出面としての検出面２０ｃにおける磁気ベクトル８の方向に基づいて磁気抵抗値が変化する複数の磁気抵抗素子を備えて概略構成されている。第２の磁気センサ２ａは、図４（ａ）に示すように、境界線６ｃに沿って、第１の磁気センサ２と並んで配置されている。

第２の磁気センサ２ａは、第１の磁気センサ２と同様に、複数の磁気抵抗素子として第１の磁気抵抗素子２１〜第４の磁気抵抗素子２４を備えている。第２の磁気センサ２ａは、第１の磁気センサ２の線対称の位置に設けられ、第１の磁気抵抗素子２１側に基準電圧Ｖ_ＣＣが供給され、第２の磁気抵抗素子２２側が接地され、さらに切替位置６ｃを対称軸として折り返したような配置となっている。この第２の磁気センサ２ａは、制御部１０に電気的に接続されている。なお第１の磁気抵抗素子２１〜第４の磁気抵抗素子２４の配置は、これに限定されず、第３の磁石７ａが切替位置に到達した場合に差分がゼロとなる配置であれば良い。

第３の磁石７ａは、第１の磁石６の第１の側面６４の反対側の第２の側面６５から突出するように設けられ、第２の側面６５側の幅Ｗ_３が、第２の側面６５の幅Ｗ_１よりも短く、第１の磁石６のみの場合と比べて広がりが抑制された磁気ベクトル８を第２の検出面としての検出面２０ｃに発生させるように構成されている。この幅Ｗ_３は、一例として、第２の磁石７の幅Ｗ_２と同じであるがこれに限定されない。

また第３の磁石７ａは、図４（ａ）に示すように、第１の磁石６の６ａ中心を対称点とする、第２の磁石７の点対称の位置とは異なる位置に設けられる。つまり、図４（ａ）に示すように、第２の磁石７の切替位置までの距離は、Ｌ_１であり、第３の磁石７ａの切替位置までの距離は、距離Ｌ_１と異なるＬ_２である。この距離Ｌ_２は、例えば、ｄＬだけ距離Ｌ_１よりも長くなっている。

第１の磁石６は、その中心６ａから放射状に磁気ベクトル８を発生させるが、第３の磁石７ａが設けられた第２の側面６５に向かう磁気ベクトル８は、第３の磁石７ａにより曲げられ、広がりが抑制される。従って、第２の磁気センサ２ａは、操作部４が第２の磁気センサ２ａの切替位置に操作された場合、広がりが抑制された磁気ベクトル８が検出面２０ｃに作用するので、切替位置の検出精度が向上する。

つまり第２の磁気センサ２ａは、第３の磁石７ａの第１の側面７４及び第２の側面７５の中央を通り、境界線６ｃに平行となる直線と、境界線６ｃが一致する場合に、等しい中点電位Ｖ_１及び中点電位Ｖ_２を出力する。

なお第１の磁気センサ２の切替位置と第２の磁気センサ２ａの切替位置の差は、切替位置までの差ｄＬと等しい。

操作部４が、基準位置から第１の磁気センサ２の切替位置に向けて操作されると、平面２００に第１の磁石６の中心６ａを投影した点が、切替位置に向かって移動する。当該点が切替位置に到達すると、図４（ｂ）に示すように、第１の磁気センサ２の第１の磁気抵抗素子２１と第３の磁気抵抗素子２３を横切る磁気ベクトル８の角度が実質的に等しくなり、第１の磁気センサ２の第２の磁気抵抗素子２２と第４の磁気抵抗素子２４を横切る磁気ベクトル８の角度が実質的に等しくなる。この状態にある場合、第１の磁気センサ２の中点電位Ｖ_１と中点電位Ｖ_２とは、実質的に等しくなるので、その差分は、ゼロとなる。

従って図４（ｄ）に示すように、第１の磁気センサ２の差分値は、基準位置から第１の磁気センサ２の切替位置に向かうにつれてＭ_１からゼロに変化する。一方、第２の磁気センサ２ａの差分値は、図４（ｄ）に示すように、基準位置から第１の磁気センサ２の切替位置に向かうにつれてＭ_１ａからＭ_２ａとＭ_３ａの間の値に変化する。これは、第３の磁石７ａが、第２の磁石７よりも切替位置から離れているからである。従って操作部４が第１の磁気センサ２の切替位置に操作された場合、第２の磁気センサ２ａの差分値は、ゼロより低い値を得る。

さらに、操作部４が操作され、第２の磁気センサ２ａの切替位置に第３の磁石７ａが到達する、すなわち、第３の磁石７ａの第１の側面７４と第２の側面７５の中央を通る直線と、境界線６ｃとが一致すると、図４（ｃ）に示すように、第２の磁気センサ２ａの第１の磁気抵抗素子２１と第３の磁気抵抗素子２３を横切る磁気ベクトル８の角度が実質的に等しくなり、第２の磁気センサ２ａの第２の磁気抵抗素子２２と第４の磁気抵抗素子２４を横切る磁気ベクトル８の角度が実質的に等しくなる。この状態にある場合、第２の磁気センサ２ａの中点電位Ｖ_１と中点電位Ｖ_２とは、実質的に等しくなるので、その差分は、ゼロとなる。従って図４（ｄ）に示すように、第２の磁気センサ２の差分値は、Ｍ_２ａとＭ_３ａの間の値からゼロに変化する。

（第２の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る磁気センサ装置１は、第２の磁石７と第３の磁石７ａの取付位置を変更することにより、２つの切替位置を容易に変更することができる。

また磁気センサ装置１は、切替位置を変更するために磁気センサの位置をずらす場合と比べて、切替位置の精度が向上する。これは、磁気センサがチップ化されている場合、素子中心等が確認し難く、正確にずらして配置することは困難であるからである。しかし、磁気センサ装置１は、第１の磁気センサ７と第２の磁気センサ７ａを直線状に並べ、第２の磁石７及び第３の磁石７ａの取付位置を変更することで、異なる切替位置を実現することが可能であるため、切替位置の精度が向上する。

なお、変形例として、第１の磁気センサ２と第２の磁気センサ２ａは、それぞれがハーフブリッジ回路を備える構成であっても良い。この場合、第２の磁石７と第３の磁石７ａは、第１の磁石６に対して対称の位置に配置される。この配置により、磁気センサ装置１は、第１の磁気センサ２と第２の磁気センサ２ａの出力の差分を算出する。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…磁気センサ装置、２…第１の磁気センサ、２ａ…第２の磁気センサ、３…基板、４…操作部、６…第１の磁石、６ａ…中心、６ｂ…直線、６ｃ…境界線、７…第２の磁石、７ａ…第３の磁石、８…磁気ベクトル、１０…制御部、２０…検出面、２０ａ…感磁部、２０ｂ…接続部、２０ｃ…検出面、２１〜２４…第１の磁気抵抗素子〜第４の磁気抵抗素子、２５…素子中心、３０…設置面、６０…上面、６１…下面、６２…前面、６３…後面、６４…第１の側面、６５…第２の側面、７０…上面、７１…下面、７２…前面、７３…後面、７４…第１の側面、７５…第２の側面、２００…平面

Claims

第１の検出面における磁気ベクトルの方向に基づいて磁気抵抗値が変化する複数の磁気抵抗素子を有する第１の磁気センサと、
前記第１の検出面を含む第１の平面に、前記第１の磁気センサに面する第１の面の中心を投影して得られた直線から前記第１の磁気センサの素子中心までの距離が、前記直線を法線とする第２の平面と交わる前記第１の磁気センサ側の第１の側面から前記中心までの距離よりも長くなるように検出対象物に取り付けられ、前記第１の平面に放射状の磁気ベクトルを発生させる第１の磁気ベクトル発生部と、
前記第１の磁気ベクトル発生部の前記第１の側面から突出するように設けられ、前記第１の側面側の幅が、前記第１の側面の幅よりも短く、前記第１の磁気ベクトル発生部のみの場合と比べて広がりが抑制された磁気ベクトルを前記第１の検出面に発生させる第２の磁気ベクトル発生部と、
を備えた磁気センサ装置。
前記第１の磁気センサは、前記第１の磁気センサの前記素子中心を通って前記直線に直交する境界線で分けられた一方の領域に、前記磁気抵抗値を変化させるお互いの感磁部が９０°の角度をなす第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子が配置され、他方の領域に、お互いの感磁部が９０°の角度をなす第３の磁気抵抗素子と第４の磁気抵抗素子とが配置され、前記第１の磁気抵抗素子乃至前記第４の磁気抵抗素子とによりブリッジ回路が形成された請求項１に記載の磁気センサ装置。
前記第１の磁気ベクトル発生部及び前記第２の磁気ベクトル発生部は、前記第１の磁気センサ側が第１の磁極であり、その反対側が第２の磁極である請求項１に記載の磁気センサ装置。
さらに、前記直線を対称軸とする、前記第１の磁気センサの線対称の位置に設けられ、前記第１の平面に含まれる第２の検出面における磁気ベクトルの方向に基づいて磁気抵抗値が変化する複数の磁気抵抗素子を有する第２の磁気センサと、
前記第１の磁気ベクトル発生部の前記第１の側面の反対側の第２の側面から突出するように設けられ、前記第２の側面側の幅が、前記第２の側面の幅よりも短く、前記第１の磁気ベクトル発生部のみの場合と比べて広がりが抑制された磁気ベクトルを前記第２の検出面に発生させる第３の磁気ベクトル発生部と、
を備えた請求項１乃至３の何れか１項に記載の磁気センサ装置。
前記第３の磁気ベクトル発生部は、前記第１の磁気ベクトル発生部の前記中心を対称点とする、前記第２の磁気ベクトル発生部の点対称の位置とは異なる位置に設けられる請求項４に記載の磁気センサ装置。