JPS58154615A - 磁気検出装置 - Google Patents
磁気検出装置Info
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- JPS58154615A JPS58154615A JP57036644A JP3664482A JPS58154615A JP S58154615 A JPS58154615 A JP S58154615A JP 57036644 A JP57036644 A JP 57036644A JP 3664482 A JP3664482 A JP 3664482A JP S58154615 A JPS58154615 A JP S58154615A
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
- G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はロータリーエンコーダ、リニアエンコーダとし
て用いることができる磁気検出装置に関するものである
。
て用いることができる磁気検出装置に関するものである
。
例えば回転軸に取付けた磁気記録媒体を有する円板また
は円筒に等間隔のビット長を有する磁化パターンの形態
で記録されている磁気信号を強磁性磁気抵抗効果素子（
以下ＭＲ素子と略称する）を具える磁気センサで読み取
ることにより、回転軸の回転角を検出する所護ロータリ
ーエンコーダｂゝ は既知である。しかし、従来のロータリーエンコーダに
おいてモータの出力軸に磁気記録媒体を有Ｔる円板また
は円筒を取付け、これを磁気センナで読取って出力軸の
回転角を検出する場合には、モータの励磁用永久磁石や
電機子から相当大きな磁界が外部に漏洩しているため、
この外部磁界の影響で磁気センサの検出出力のＳ／Ｎが
悪くなり、誤動作することがあった。このような不具合
を解決するため、例えば特開昭５４−１６２５１５６号
公報において、モータの出力軸に取付けられた磁気記録
媒体を有する円板と、これと対向して配置した磁気セン
サおよび該磁気センサの駆動回路、信号処理回路とを高
透磁率磁性体で囲むことにより磁気シールドするように
した角度検出器が提案された。しかし、このように角度
検出器をモータからの漏洩磁界から完全に磁気シールド
することは極めて画一である等の不具合がある。また、
外部磁界の影響を除去するため、別の磁気センナで外部
磁界のみを検出し、この検出信号と磁気記録媒体を検出
する磁気センナの出力信号とを電気的に演算することに
より外部磁界の影響を補償することも考えられるが、こ
の場合には、磁気庵ンすを構成するＭＲ素子の磁気−抵
抗特性が完全な比例関係ではないので、動作点がずれる
と出方信号が変形し、高精度の検出ができない不具合が
ある。
は円筒に等間隔のビット長を有する磁化パターンの形態
で記録されている磁気信号を強磁性磁気抵抗効果素子（
以下ＭＲ素子と略称する）を具える磁気センサで読み取
ることにより、回転軸の回転角を検出する所護ロータリ
ーエンコーダｂゝ は既知である。しかし、従来のロータリーエンコーダに
おいてモータの出力軸に磁気記録媒体を有Ｔる円板また
は円筒を取付け、これを磁気センナで読取って出力軸の
回転角を検出する場合には、モータの励磁用永久磁石や
電機子から相当大きな磁界が外部に漏洩しているため、
この外部磁界の影響で磁気センサの検出出力のＳ／Ｎが
悪くなり、誤動作することがあった。このような不具合
を解決するため、例えば特開昭５４−１６２５１５６号
公報において、モータの出力軸に取付けられた磁気記録
媒体を有する円板と、これと対向して配置した磁気セン
サおよび該磁気センサの駆動回路、信号処理回路とを高
透磁率磁性体で囲むことにより磁気シールドするように
した角度検出器が提案された。しかし、このように角度
検出器をモータからの漏洩磁界から完全に磁気シールド
することは極めて画一である等の不具合がある。また、
外部磁界の影響を除去するため、別の磁気センナで外部
磁界のみを検出し、この検出信号と磁気記録媒体を検出
する磁気センナの出力信号とを電気的に演算することに
より外部磁界の影響を補償することも考えられるが、こ
の場合には、磁気庵ンすを構成するＭＲ素子の磁気−抵
抗特性が完全な比例関係ではないので、動作点がずれる
と出方信号が変形し、高精度の検出ができない不具合が
ある。
一方、上述したようなロータリーエンフーダにおいては
、基本的には１個のＭＲ素子により磁気信号を検出し、
変位波を知ることができるが、出力電圧が小さいこと、
温度変化により出力電圧がドリフトするなどの欠点があ
るため、８つ以上のＭＲ素子を差動結合して出力を得る
ことが一般的である。例えば特公昭５４−１１５！５７
号公報には２個のＭＲ素子を磁気記録媒体上の磁気パタ
ーンのピッチの整数倍に等しい間隔を置いて配設し、こ
れらＭＲ素子の出力の差を差動増幅器で求めるようにし
た角度検出器が記載されている。また「日経エレクトロ
ニクス、Ｊ 、１９８１年６月２２日号、第８８頁には
、第１図に示すようにそれぞれ４個のＭＲ素子Ａ工〜Ａ
４． Ｂ□〜Ｂ、を有する２群の磁気センサを設け、各
群のＭＲ素子を磁気記録媒体Ｍの磁化パターンのピッチ
Ｐの十の間隔だけ離して配設すると共に一方の群のＭＲ
素子を他方の群のＭＲ素子に対して〒だけずらして配設
し、第２図に示すように各群の１個のＭＲ素子をブリッ
ジ回路としてそれぞれ接続し、各ブリッジ回路の対角点
に現われる出力電圧の差をそれぞれ差動増−ＨＤＡ、お
よびＤム、で求めることにより変位量および変位方向を
検出するようにした角度検出装置が示されている。この
上うな差動結合方式を採用すると出力振幅か大きくなる
と共にドリフトの影響も相殺除去でさる利点が得られる
。しかしなからこのような従来の角度検出装置において
は２１−以上のＭＲ素子を変位方向、すなわち磁化パタ
ーンの配列方向に、磁化パターンのピッチＰの整数倍ま
たは整数分の−の間隔で配設しなければならず、撫々の
ピッチの磁化パターンを有する磁気記録媒体に対してそ
れぞれ所定の間隔に配設したＭＲ素子を有する磁気セン
サを準備しなければならず、設計の自由度に制限を受け
る欠点がある。
、基本的には１個のＭＲ素子により磁気信号を検出し、
変位波を知ることができるが、出力電圧が小さいこと、
温度変化により出力電圧がドリフトするなどの欠点があ
るため、８つ以上のＭＲ素子を差動結合して出力を得る
ことが一般的である。例えば特公昭５４−１１５！５７
号公報には２個のＭＲ素子を磁気記録媒体上の磁気パタ
ーンのピッチの整数倍に等しい間隔を置いて配設し、こ
れらＭＲ素子の出力の差を差動増幅器で求めるようにし
た角度検出器が記載されている。また「日経エレクトロ
ニクス、Ｊ 、１９８１年６月２２日号、第８８頁には
、第１図に示すようにそれぞれ４個のＭＲ素子Ａ工〜Ａ
４． Ｂ□〜Ｂ、を有する２群の磁気センサを設け、各
群のＭＲ素子を磁気記録媒体Ｍの磁化パターンのピッチ
Ｐの十の間隔だけ離して配設すると共に一方の群のＭＲ
素子を他方の群のＭＲ素子に対して〒だけずらして配設
し、第２図に示すように各群の１個のＭＲ素子をブリッ
ジ回路としてそれぞれ接続し、各ブリッジ回路の対角点
に現われる出力電圧の差をそれぞれ差動増−ＨＤＡ、お
よびＤム、で求めることにより変位量および変位方向を
検出するようにした角度検出装置が示されている。この
上うな差動結合方式を採用すると出力振幅か大きくなる
と共にドリフトの影響も相殺除去でさる利点が得られる
。しかしなからこのような従来の角度検出装置において
は２１−以上のＭＲ素子を変位方向、すなわち磁化パタ
ーンの配列方向に、磁化パターンのピッチＰの整数倍ま
たは整数分の−の間隔で配設しなければならず、撫々の
ピッチの磁化パターンを有する磁気記録媒体に対してそ
れぞれ所定の間隔に配設したＭＲ素子を有する磁気セン
サを準備しなければならず、設計の自由度に制限を受け
る欠点がある。
また、磁気記録媒体を円筒表面に設ける場合、複数のＭ
Ｒ嵩子を平坦な基板上に形成すると各ＭＲ嵩子と磁気記
録媒体までの距離が等しくならず、各ＭＲ素子の出力信
号の振−がばらつくことになり差動出力に誤差が入る欠
点がある。このような欠点を解決するためにＭＲ素子の
幅を輩えることが特公昭５６−８５０１１号公報に開示
されているが、そのよりなＭＲ素子を製作することは面
倒であると共に前記の距離が変った場合にはこれに対応
した幅を有するＭＲ素子を製作する必要があり、汎用性
に欠ける欠点がある。また、２個以上のＭＲ素子を磁気
記録媒体の磁化パターンの配列方向にずらせると磁気セ
ンサの寸法は必然的に大きくなり、検出装置全体も大形
になり易くなるという欠点もある。
Ｒ嵩子を平坦な基板上に形成すると各ＭＲ嵩子と磁気記
録媒体までの距離が等しくならず、各ＭＲ素子の出力信
号の振−がばらつくことになり差動出力に誤差が入る欠
点がある。このような欠点を解決するためにＭＲ素子の
幅を輩えることが特公昭５６−８５０１１号公報に開示
されているが、そのよりなＭＲ素子を製作することは面
倒であると共に前記の距離が変った場合にはこれに対応
した幅を有するＭＲ素子を製作する必要があり、汎用性
に欠ける欠点がある。また、２個以上のＭＲ素子を磁気
記録媒体の磁化パターンの配列方向にずらせると磁気セ
ンサの寸法は必然的に大きくなり、検出装置全体も大形
になり易くなるという欠点もある。
本発明の目的は上述した極々の不具合を解決し、第１の
磁界に重畳された第２の磁界を分離して検出できると共
に、磁化パターンを有する磁気記録媒体からの磁界を外
部磁界から分離して検出する場合に、これら磁界を検出
する北素子を磁化パターンの配列方向に離間して配置す
る必要がなく、しかも差動出力か容易に得られるよう適
切に構成した磁気検出装置を提供しようとするものであ
る。
磁界に重畳された第２の磁界を分離して検出できると共
に、磁化パターンを有する磁気記録媒体からの磁界を外
部磁界から分離して検出する場合に、これら磁界を検出
する北素子を磁化パターンの配列方向に離間して配置す
る必要がなく、しかも差動出力か容易に得られるよう適
切に構成した磁気検出装置を提供しようとするものであ
る。
気センサと、前記＠１の磁界およびこれに重畳された第
８の磁界を有する磁界に晒されるように配置した磁気抵
抗効果素子を有する＠２の磁気センサとを具え、前記第
１の磁気センサの出力により前記第２の磁気センサの磁
気抵抗効果素子に前記第１の磁界を相殺するような磁界
を作用させて、少く共前記第２の磁界を前記第１の磁界
から分離して検出し得るよう構成したことを特徴とする
ものである。
８の磁界を有する磁界に晒されるように配置した磁気抵
抗効果素子を有する＠２の磁気センサとを具え、前記第
１の磁気センサの出力により前記第２の磁気センサの磁
気抵抗効果素子に前記第１の磁界を相殺するような磁界
を作用させて、少く共前記第２の磁界を前記第１の磁界
から分離して検出し得るよう構成したことを特徴とする
ものである。
以下回向を参照して本発明の詳細な説明する。
第８図は本発明の磁気検出装置の一例の構成を示す線図
である′。本例では外部磁界ＨＮがほぼ一様に作用する
磁場のなかで、外部磁界ＨＮに重畳された信号磁界Ｈ８
を分離して検出するために、第１の磁気センサ１１を外
部磁界ＨＮのみが作用する位置に配置し、第２の磁気セ
ンサ３１を外部磁界ＨＮに重畳された信号磁界ＨＳが作
用する位置に配置する。第１の磁気センサ１１は、第４
図ムに断面図を示すように、基板１Ｂ上にＭＲ素子１８
ａ。
である′。本例では外部磁界ＨＮがほぼ一様に作用する
磁場のなかで、外部磁界ＨＮに重畳された信号磁界Ｈ８
を分離して検出するために、第１の磁気センサ１１を外
部磁界ＨＮのみが作用する位置に配置し、第２の磁気セ
ンサ３１を外部磁界ＨＮに重畳された信号磁界ＨＳが作
用する位置に配置する。第１の磁気センサ１１は、第４
図ムに断面図を示すように、基板１Ｂ上にＭＲ素子１８
ａ。
絶縁ＩＩ！１４ａ＃導電膜１５．絶縁膜１４ｂおよびＭ
Ｒ素子１８ｂを順次に積層して構成し、導電膜１５を直
流電源に接続して所定の方向、例えば紙面表面側から裏
側に電流を流すことによりＭＲ素子１８ａ、１８ｂを矢
印で示すように互いに逆方向に磁気バイアスする。また
、第２の磁気センサ２１は、第４図Ｂに断面図を示すよ
うに、基板８２上にＭＲ素子２８ａ、絶縁膜２４ａ、導
電膜２５、絶縁膜２４ ｂ 、 ＭＲ素子＄１８ｂ、絶
縁膜８４Ｃ１および導電１１ｇ６を順次に積層して構成
し、＄８１の磁気センサ１１と同様に導電膜２５を直流
１に１１に接続して所定の方向に電流を流すことにより
ＭＲ素子２δＩ！Ｌ＋２８ｂを矢印で示すように互いに
逆方向に磁気バイアスする。このように、各磁気センサ
１１，２１ｉＣおいて２つのＭＲ素子１，８ａ、１ａｂ
Ｉ２８＆、２８ｂを互いに逆方向に磁気バイアスすると
、第６図において曲＠ａｏａ、ａｏｂで示すこれらＭＲ
素子に作用する磁界の変化に対してそれらの抵抗値Ｒは
曲１１ａ １ ａ ＊δｌｂで示すようにそれぞれ変化
することになる。ここでバイアス磁界±ＨＢの大きさは
２個の駄素子１８ａ。
Ｒ素子１８ｂを順次に積層して構成し、導電膜１５を直
流電源に接続して所定の方向、例えば紙面表面側から裏
側に電流を流すことによりＭＲ素子１８ａ、１８ｂを矢
印で示すように互いに逆方向に磁気バイアスする。また
、第２の磁気センサ２１は、第４図Ｂに断面図を示すよ
うに、基板８２上にＭＲ素子２８ａ、絶縁膜２４ａ、導
電膜２５、絶縁膜２４ ｂ 、 ＭＲ素子＄１８ｂ、絶
縁膜８４Ｃ１および導電１１ｇ６を順次に積層して構成
し、＄８１の磁気センサ１１と同様に導電膜２５を直流
１に１１に接続して所定の方向に電流を流すことにより
ＭＲ素子２δＩ！Ｌ＋２８ｂを矢印で示すように互いに
逆方向に磁気バイアスする。このように、各磁気センサ
１１，２１ｉＣおいて２つのＭＲ素子１，８ａ、１ａｂ
Ｉ２８＆、２８ｂを互いに逆方向に磁気バイアスすると
、第６図において曲＠ａｏａ、ａｏｂで示すこれらＭＲ
素子に作用する磁界の変化に対してそれらの抵抗値Ｒは
曲１１ａ １ ａ ＊δｌｂで示すようにそれぞれ変化
することになる。ここでバイアス磁界±ＨＢの大きさは
２個の駄素子１８ａ。
１８ｂｉ２８ａ＊畳３ｂの動作点が磁気−抵抗特性曲線
のそれぞれ反対側の直線部分のほぼ中央となるように設
定するのが好適である口このように各磁気センサ１１．
！１において３個のＭＲ素子１８１Ｌ ＃ ｌ ８ ｂ
＋ ＲＪｌ ＆ −！ ８ ｂを互いに逆方向に磁気
バイアスすると、これらＭＲ素子の磁界の変化に対する
抵抗値Ｒの変化は、曲１１８１ａおよび３１ｂで示すよ
うに互いに逆相となる。そこで本例ではこれらＭＲ素子
１８ａ＃ １８ｂ！ ！Ｉａ＊ｉ！８ｂを第８図に示す
ように直列に接続し、両端を正および負の電源＋Ｘおよ
び−Ｆに接続することにより、両ＭＲ素子の接続点δ２
，８１に第６図の曲線８番で示すような差動出力を得る
ようにする。
のそれぞれ反対側の直線部分のほぼ中央となるように設
定するのが好適である口このように各磁気センサ１１．
！１において３個のＭＲ素子１８１Ｌ ＃ ｌ ８ ｂ
＋ ＲＪｌ ＆ −！ ８ ｂを互いに逆方向に磁気
バイアスすると、これらＭＲ素子の磁界の変化に対する
抵抗値Ｒの変化は、曲１１８１ａおよび３１ｂで示すよ
うに互いに逆相となる。そこで本例ではこれらＭＲ素子
１８ａ＃ １８ｂ！ ！Ｉａ＊ｉ！８ｂを第８図に示す
ように直列に接続し、両端を正および負の電源＋Ｘおよ
び−Ｆに接続することにより、両ＭＲ素子の接続点δ２
，８１に第６図の曲線８番で示すような差動出力を得る
ようにする。
本例では第１の磁気センサ１１から得られる差動出力を
、第８図に示すように増幅器８ｓを介して第２の磁気セ
ンサ２１（ＤＩｌｌ電膜２６に負帰還し、該導電膜２６
に流れる電流によりＭＲ素子２δａ。
、第８図に示すように増幅器８ｓを介して第２の磁気セ
ンサ２１（ＤＩｌｌ電膜２６に負帰還し、該導電膜２６
に流れる電流によりＭＲ素子２δａ。
２８ｂに外部磁界１（Ｍを相殺する反磁界−Ｈ）Ｈな作
用させる。このように構成すれば、第意の磁気センサ２
１においてはＭＲ紫子２８ａ、１ｌｌｌ）に作用する外
部磁界）［Ｍは導電膜！６に流れる電流による反磁界−
ＨＭにより相殺されるから、出力端子８６にはほぼ信号
磁界Ｈｓにのみ依存する♀／Ｎの良好な差動出力を得る
ことができる。
用させる。このように構成すれば、第意の磁気センサ２
１においてはＭＲ紫子２８ａ、１ｌｌｌ）に作用する外
部磁界）［Ｍは導電膜！６に流れる電流による反磁界−
ＨＭにより相殺されるから、出力端子８６にはほぼ信号
磁界Ｈｓにのみ依存する♀／Ｎの良好な差動出力を得る
ことができる。
本実施例のようにＭＲ素子１８＆＊１８ｂｉ！８ａ、ｇ
８ｂの中間に導電膜１５＋！Ｉを形成し、これを直流電
源に接続してバイアス磁界を発生させる場合には、直流
電源の変動は両ＭＲ素子に均等に作用するため、差動出
力では相殺除来され、出力には現われることはない。
８ｂの中間に導電膜１５＋！Ｉを形成し、これを直流電
源に接続してバイアス磁界を発生させる場合には、直流
電源の変動は両ＭＲ素子に均等に作用するため、差動出
力では相殺除来され、出力には現われることはない。
第７図は本発明の磁気検出装置の他の例の構成を示す斜
視図である。本例では外部磁界Ｈ１が作用する磁場のな
かで変位する物体に磁気記録媒体４０を一体に設け、こ
の磁気記録媒体４０に矢印で示す変位方向に所定のピッ
チＰで磁化パターンを記録し、こ、の磁化パターンを検
出することにより物体の変位量を測定する。第１および
第８の磁気センサ４１および４２は同一の基板番δ上に
離間して設け、第１の磁気センサ４１を磁気記録媒体４
０から離れた位置に、第８の磁気センサ４！を磁気記録
媒体４０に対向して配置して、第１の磁気センサ４１が
外部磁界ＨＮにのみ晒され１第２の磁気センサ４！が外
部磁界ＫＭと磁気記録媒体４０からの信号磁界Ｈ５とに
洒されるようにする。
視図である。本例では外部磁界Ｈ１が作用する磁場のな
かで変位する物体に磁気記録媒体４０を一体に設け、こ
の磁気記録媒体４０に矢印で示す変位方向に所定のピッ
チＰで磁化パターンを記録し、こ、の磁化パターンを検
出することにより物体の変位量を測定する。第１および
第８の磁気センサ４１および４２は同一の基板番δ上に
離間して設け、第１の磁気センサ４１を磁気記録媒体４
０から離れた位置に、第８の磁気センサ４！を磁気記録
媒体４０に対向して配置して、第１の磁気センサ４１が
外部磁界ＨＮにのみ晒され１第２の磁気センサ４！が外
部磁界ＫＭと磁気記録媒体４０からの信号磁界Ｈ５とに
洒されるようにする。
本例ではこれら１１ｋｌおよび第２の磁気センサーｌお
よび４！を同一構造とする。すなわち、同一基板４δ上
には、薄い絶縁膜４４ａｙ４４ｂ１４４’ａ＊４１′ｂ
をそれぞれ介してＭＲＲ子４５ ａ ＊ ４６ ａ ＋
４Ｉｂ ｌ ４６ｂ ｉ ４６’ａ＊ ４６’ａｔ ４
Ｂ’ｂ、４６’ｂを設ける。さらにバイアス磁界を印加
するために、ＭＲＲ子４６ａｉ４６’ｌｋおよび４！１
ｂ１４１＄’ｂの間には厚い絶縁膜４７ ａ ； ４７
’ａおよび番フｂ；＊マ′ｂを介して導電膜４ ｇ ＋
４８’を設ける。この導電膜は前例と同様に直流電源
＆：接続し、ＭＲＲ子４１Ｓａ、４６ａと４！ｉｂ＋４
６ｂ＋４ｓ’ａ＊４６’ａと４５’ｂ ｅ ４８’ｂと
に互いに逆方向のバイアス磁界を印加し得るようにする
。さらにＭＲＲ子４６ｂ。
よび４！を同一構造とする。すなわち、同一基板４δ上
には、薄い絶縁膜４４ａｙ４４ｂ１４４’ａ＊４１′ｂ
をそれぞれ介してＭＲＲ子４５ ａ ＊ ４６ ａ ＋
４Ｉｂ ｌ ４６ｂ ｉ ４６’ａ＊ ４６’ａｔ ４
Ｂ’ｂ、４６’ｂを設ける。さらにバイアス磁界を印加
するために、ＭＲＲ子４６ａｉ４６’ｌｋおよび４！１
ｂ１４１＄’ｂの間には厚い絶縁膜４７ ａ ； ４７
’ａおよび番フｂ；＊マ′ｂを介して導電膜４ ｇ ＋
４８’を設ける。この導電膜は前例と同様に直流電源
＆：接続し、ＭＲＲ子４１Ｓａ、４６ａと４！ｉｂ＋４
６ｂ＋４ｓ’ａ＊４６’ａと４５’ｂ ｅ ４８’ｂと
に互いに逆方向のバイアス磁界を印加し得るようにする
。さらにＭＲＲ子４６ｂ。
４６′ｂ上に厚い絶縁＃４９；４９’を介して導電膜５
０ ｉ ６０’を積層する。
０ ｉ ６０’を積層する。
このように構成した第１および第２の磁気セン、す４１
および４２の各々４個のＭＲＲ子４５ａ１４５ｋ）１４
６ａ１４６ｋ）ｉ４５’ａ１４５’ｂ＠４６’ａ＋４６
′ｂは第８図に示すようにブリッジ回路に接続する。す
なわち第１の磁気センサ４１はＭＲ嵩子慟６ａと４６ｂ
との接続点を正電圧源十Ｆに接続し１ＭＲ素子４６ａと
４５ｂとの接続点を負電圧源−Ｅに接続し、ＭＲＲ子４
５ａと４６ｂとの接続点を差動増幅器６１の正入力端子
に接続し、ＭＲ嵩子４５ｂと４６＆との接続点を負入力
端子に接続する。同様に、第２の磁気センサ４２はＭＲ
Ｒ子４６′ａと４６′ｂとの接続点を正電圧源十Ｅに接
続し、ＭＲＲ子４５′ａと４５′ｂとの！１１１＆点を
負電圧源−Ｅに接続し、ＭＲ票子４５′ａと４６’ｂと
の接続点を差動増幅器５１’の正入力端子に接続し、Ｍ
ＲＲ子４ Ｓ’ｂと４６′ａとの接続点を負入力端子に
接続する。
および４２の各々４個のＭＲＲ子４５ａ１４５ｋ）１４
６ａ１４６ｋ）ｉ４５’ａ１４５’ｂ＠４６’ａ＋４６
′ｂは第８図に示すようにブリッジ回路に接続する。す
なわち第１の磁気センサ４１はＭＲ嵩子慟６ａと４６ｂ
との接続点を正電圧源十Ｆに接続し１ＭＲ素子４６ａと
４５ｂとの接続点を負電圧源−Ｅに接続し、ＭＲＲ子４
５ａと４６ｂとの接続点を差動増幅器６１の正入力端子
に接続し、ＭＲ嵩子４５ｂと４６＆との接続点を負入力
端子に接続する。同様に、第２の磁気センサ４２はＭＲ
Ｒ子４６′ａと４６′ｂとの接続点を正電圧源十Ｅに接
続し、ＭＲＲ子４５′ａと４５′ｂとの！１１１＆点を
負電圧源−Ｅに接続し、ＭＲ票子４５′ａと４６’ｂと
の接続点を差動増幅器５１’の正入力端子に接続し、Ｍ
ＲＲ子４ Ｓ’ｂと４６′ａとの接続点を負入力端子に
接続する。
本例では、第１および第２の磁気センサ４１および４２
の最上層の導電膜６０および６０′を直列に接続して差
動増ＩＭ器５１の出力をこれら導電膜５０および５０′
に負帰還し、これら導電膜５０゜ＥＩ Ｏ’を辿して流
れる１ｌＩｌ流により第１および第２の磁気センサ４１
および４２の各々４個のＭＲＲ子４５ａ＃４５ｂ１４６
ａ＃４６ｂ１４５’ａ＃４５’ｂ＃４６’ａ ＊ ４６
’ｌ）に外部磁界Ｈｘを相殺する反磁界−ＨＭを作用さ
せる。このようにすれば、差動増幅器５１’の出力端子
ｌｓ！にははｒ！信号磁界Ｈ８にのみ依ａするＳ／Ｈの
良好な作動出力が得られる。
の最上層の導電膜６０および６０′を直列に接続して差
動増ＩＭ器５１の出力をこれら導電膜５０および５０′
に負帰還し、これら導電膜５０゜ＥＩ Ｏ’を辿して流
れる１ｌＩｌ流により第１および第２の磁気センサ４１
および４２の各々４個のＭＲＲ子４５ａ＃４５ｂ１４６
ａ＃４６ｂ１４５’ａ＃４５’ｂ＃４６’ａ ＊ ４６
’ｌ）に外部磁界Ｈｘを相殺する反磁界−ＨＭを作用さ
せる。このようにすれば、差動増幅器５１’の出力端子
ｌｓ！にははｒ！信号磁界Ｈ８にのみ依ａするＳ／Ｈの
良好な作動出力が得られる。
本実施例のように、外部磁界ＨＭを検出する第１の磁気
センサ４１においても、その＊ｍ膜５０に差動増幅器５
１の出力を負帰還させて６個のＭＲＲ子４５ａ、４５ｂ
、４６ａ、４６ｂに外部磁界ＨＮを相殺する反磁界−Ｈ
Ｎを作用させるようにすれば、各磁気センサのダイナミ
ックレンジを極めて広くすることができ、１１ｇ子の抵
抗値が飽和する強性Ｓ磁界が作用する場合でもそれに重
畳された弱い信号磁界を高精度で検出することができる
。また、第１および第８の磁気センサ４１および４２は
則−基板上に形成された同一構造のものであるから、製
作も極めて容易である。
センサ４１においても、その＊ｍ膜５０に差動増幅器５
１の出力を負帰還させて６個のＭＲＲ子４５ａ、４５ｂ
、４６ａ、４６ｂに外部磁界ＨＮを相殺する反磁界−Ｈ
Ｎを作用させるようにすれば、各磁気センサのダイナミ
ックレンジを極めて広くすることができ、１１ｇ子の抵
抗値が飽和する強性Ｓ磁界が作用する場合でもそれに重
畳された弱い信号磁界を高精度で検出することができる
。また、第１および第８の磁気センサ４１および４２は
則−基板上に形成された同一構造のものであるから、製
作も極めて容易である。
第７図に示す第１および第８の磁気センサ４１および４
２は、例えばガラス基板４８上にＦｅ −Ｎｉ合金（パ
ーマロイ）を約５００人の厚さに蒸着してＭＲ業壬子４
５ａ４５ｂ＃４６ａｅ４６ｂ１４６’ａ ｇ ４５’ｂ
ａ ４ ａ’ａ ｙ ４６’ｂを形成し、これらの間
に介挿される薄い絶縁膜４４ａ＊４会す嘉番鳴’ａ＋４
４′ｂはＳ１０．を１０００〜２０００人の厚さに蒸着
して形成し、厚い絶ｍ ＢＩＮ ４ ’Ｉ ａ ｅ ４
７ ｂ ｅ ４９ ｉ４テ’ａ ＊ ４７’ｂ ＃ ４
９’は同じ＜ Ｓｉｎ、を数ミクロンの厚さに蒸着して
形成し、導電膜４８．６ＯＳ４Ｂ’。
２は、例えばガラス基板４８上にＦｅ −Ｎｉ合金（パ
ーマロイ）を約５００人の厚さに蒸着してＭＲ業壬子４
５ａ４５ｂ＃４６ａｅ４６ｂ１４６’ａ ｇ ４５’ｂ
ａ ４ ａ’ａ ｙ ４６’ｂを形成し、これらの間
に介挿される薄い絶縁膜４４ａ＊４会す嘉番鳴’ａ＋４
４′ｂはＳ１０．を１０００〜２０００人の厚さに蒸着
して形成し、厚い絶ｍ ＢＩＮ ４ ’Ｉ ａ ｅ ４
７ ｂ ｅ ４９ ｉ４テ’ａ ＊ ４７’ｂ ＃ ４
９’は同じ＜ Ｓｉｎ、を数ミクロンの厚さに蒸着して
形成し、導電膜４８．６ＯＳ４Ｂ’。
５０’はムｌ ｅ’ Ａｕ ＊ Ｃｉｕなどの非磁性金
属を１０００Å以上の厚さに蒸着して簡単に製作するこ
とができる。このように名勝の厚さは非常に薄いので総
てのＭＲ素子は磁気記録媒体４０の変位方向に対して直
交する同一線上に位置するものと看做すことができる。
属を１０００Å以上の厚さに蒸着して簡単に製作するこ
とができる。このように名勝の厚さは非常に薄いので総
てのＭＲ素子は磁気記録媒体４０の変位方向に対して直
交する同一線上に位置するものと看做すことができる。
第７図に示した変位り検出装置においては、少くとも磁
気記録媒体４０と対向して配電する第２の磁気センサ４
２の総てのＭＲ嵩子を磁気記録媒体４０の変位方向に対
して直交する同一線上に配設スルため、磁化パターンの
ピッチＰに全く拘束されなくなる。したがって、Ｋ’Ｑ
％％従来のようにピッチが等しい磁化パターンを用いる
必要はなく、例えは第９図に示すようにピッチがＰｌ
＊ Ｐｇ ＊Ｐａと相違する磁化パターンを記録した磁
気ＵＮ媒体６０や、第１θ図に示すようにピッチが連続
的に変化するような磁化パターンを記録した磁気記録媒
体マ０を用いることができる。このように磁化パターン
のピッチが変化する磁気記録媒体は例えば変位の途中で
検出精度を変えるような場合に有効である。
気記録媒体４０と対向して配電する第２の磁気センサ４
２の総てのＭＲ嵩子を磁気記録媒体４０の変位方向に対
して直交する同一線上に配設スルため、磁化パターンの
ピッチＰに全く拘束されなくなる。したがって、Ｋ’Ｑ
％％従来のようにピッチが等しい磁化パターンを用いる
必要はなく、例えは第９図に示すようにピッチがＰｌ
＊ Ｐｇ ＊Ｐａと相違する磁化パターンを記録した磁
気ＵＮ媒体６０や、第１θ図に示すようにピッチが連続
的に変化するような磁化パターンを記録した磁気記録媒
体マ０を用いることができる。このように磁化パターン
のピッチが変化する磁気記録媒体は例えば変位の途中で
検出精度を変えるような場合に有効である。
本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
、幾多の変更や変形が可能である。例えは第７図の実施
例では磁気記録媒体を直線的なものとして示したが、ロ
ータリーエンコーダに適用する場合のように円板状また
は円筒状とすることもできる。また上述した例では外部
磁界Ｈｉに重畳された信号磁界ＨＥＩのみを分離して検
出するようにしたが、両磁界をそれぞれ分離して検出す
ることもできる。更に、第８図の実施例では第２の磁気
センサ２１のみに反磁界を発生させるための導％換２６
を設けたが、このような導ＩＩ腺を第１の磁気センサ１
１にも設けて第７図と同様に第１の磁気センサ１１の出
力を負帰還させることもできる。また、第３図では各磁
気センサの２個のＭＲ素子を、これらの間に導電膜を設
けて電流を流すことにより互いに逆方向に磁気バイアス
したが、このような導電膜を用いず、２個のＭＲ素子に
同一方向の電流が流れるようにして相互に逆方向に磁気
バイアスすることもできる。この場合ｋには磁気バイア
ス用の直流［＊が不要となるから、構成が簡単になると
共に安価にできる。更に、第８図においては、各磁気セ
ンサの２＠のＭＲ素子を並べると共に、各ＭＲ素子に近
接し永久磁石を配置して互いに反対方向に磁気バイアス
することもできる。更にまた、第７図の実施例では第１
および第２の磁気センサ４１および４２を構成する各脚
が磁気記録媒体４０に対して垂直となるように配置した
が、これら各脚が磁気記録媒体４ｏに対して水平となる
ように配置してもよい。また、検出すべき信号磁界が重
畳される外部磁界の方向が一定の場合には、第１および
第２の磁気センサの各々を、絶縁膜の両側にＭＲ素子と
導電膜とを被着した８層ｍｅとし、第１の磁気センサで
の検出出力を第７図と同様に両磁気センサの導電膜に負
帰還してＪＩ！の磁気センサにおいて信号磁界のみを分
離して検出することができる。
、幾多の変更や変形が可能である。例えは第７図の実施
例では磁気記録媒体を直線的なものとして示したが、ロ
ータリーエンコーダに適用する場合のように円板状また
は円筒状とすることもできる。また上述した例では外部
磁界Ｈｉに重畳された信号磁界ＨＥＩのみを分離して検
出するようにしたが、両磁界をそれぞれ分離して検出す
ることもできる。更に、第８図の実施例では第２の磁気
センサ２１のみに反磁界を発生させるための導％換２６
を設けたが、このような導ＩＩ腺を第１の磁気センサ１
１にも設けて第７図と同様に第１の磁気センサ１１の出
力を負帰還させることもできる。また、第３図では各磁
気センサの２個のＭＲ素子を、これらの間に導電膜を設
けて電流を流すことにより互いに逆方向に磁気バイアス
したが、このような導電膜を用いず、２個のＭＲ素子に
同一方向の電流が流れるようにして相互に逆方向に磁気
バイアスすることもできる。この場合ｋには磁気バイア
ス用の直流［＊が不要となるから、構成が簡単になると
共に安価にできる。更に、第８図においては、各磁気セ
ンサの２＠のＭＲ素子を並べると共に、各ＭＲ素子に近
接し永久磁石を配置して互いに反対方向に磁気バイアス
することもできる。更にまた、第７図の実施例では第１
および第２の磁気センサ４１および４２を構成する各脚
が磁気記録媒体４０に対して垂直となるように配置した
が、これら各脚が磁気記録媒体４ｏに対して水平となる
ように配置してもよい。また、検出すべき信号磁界が重
畳される外部磁界の方向が一定の場合には、第１および
第２の磁気センサの各々を、絶縁膜の両側にＭＲ素子と
導電膜とを被着した８層ｍｅとし、第１の磁気センサで
の検出出力を第７図と同様に両磁気センサの導電膜に負
帰還してＪＩ！の磁気センサにおいて信号磁界のみを分
離して検出することができる。
上述したように本発明の磁気検出装置によれば第１の磁
界を感知する第１の磁気センサの出力を鉛ｌの磁界およ
びこれに重畳された第２の磁界を感知する第２の磁気セ
ンサに負帰還して、第２の磁気センサにおいて第１の磁
界を磁気的に相殺して第２の磁界を分離して検出するよ
うにしたから、第２の磁界を第１の磁界に何ら影響され
ず常に高精度で検出することができる。また、本発明を
第７図のように変位量検出装置として適用すれば、複数
のＭＲ紮子を磁気記録媒体の変位方向に対して直交する
同一線上に配設することができるから、＆Ｂ磁気記録媒
体記録した磁化パターンのピッチがどのようなものであ
っても検出が可能であり、したがって磁気記録媒体を交
換したような場合でも磁気センサはそおま一使用するこ
とができる。また、磁気記録媒体を円板または円筒の側
面に設けたロータリーエンコーダに適用した場合、総て
のＭＲ嵩子と磁気記録媒体との間の距離は等しくなるか
ら、均等な出力が得られ、正確な検出が可能であり、し
かもＭＲ＆子の幅を変える必要はない。
界を感知する第１の磁気センサの出力を鉛ｌの磁界およ
びこれに重畳された第２の磁界を感知する第２の磁気セ
ンサに負帰還して、第２の磁気センサにおいて第１の磁
界を磁気的に相殺して第２の磁界を分離して検出するよ
うにしたから、第２の磁界を第１の磁界に何ら影響され
ず常に高精度で検出することができる。また、本発明を
第７図のように変位量検出装置として適用すれば、複数
のＭＲ紮子を磁気記録媒体の変位方向に対して直交する
同一線上に配設することができるから、＆Ｂ磁気記録媒
体記録した磁化パターンのピッチがどのようなものであ
っても検出が可能であり、したがって磁気記録媒体を交
換したような場合でも磁気センサはそおま一使用するこ
とができる。また、磁気記録媒体を円板または円筒の側
面に設けたロータリーエンコーダに適用した場合、総て
のＭＲ嵩子と磁気記録媒体との間の距離は等しくなるか
ら、均等な出力が得られ、正確な検出が可能であり、し
かもＭＲ＆子の幅を変える必要はない。
さらに磁気記録媒体そのものは既存のものも使用するこ
とができるので、容易かつ安価に実施することができる
。
とができるので、容易かつ安価に実施することができる
。
第１図は従来の磁気検出装置の一例の構成を示す斜視図
、 ＠２図は同じくその磁気抵抗効果素子より成るブリッジ
回路を示す回路図、 第８図は本発明の磁気検出ｄ置の一例の構成を示す平面
図、 第４図ＡおよびＢは第８図に示す第１および第２の磁気
センサの構成をそれぞれ示す断面図、第５図は同じくそ
の動作を説明するための波形図、 第６図は同じく各磁気センサの２個の磁気抵抗効果素子
の差動出力を示す波形図、 第７図は本発明の磁気検出装置の池の例の構成を示す一
視図、 第８図は同じくその回路構成を示す図、第９図および第
１０図は本発明に係る変位量検出装置に用いる磁気記録
媒体の変形例を示す平面図である。 １１・・・第１の磁気センサ ２１・・・第２の磁気セ
ンサ１２ 、２２−・・基板 １’ｌａ、１３ｂ、
２８ａ。 ２８ｂ・・・磁気は抗効果素子 １４ａ 、１４ｂ 、２４ａ 、２４ｂ 、２４Ｃ；−
・・絶縁膜 １Ｂ、２
５．２６ ・・・導電ｗＩ ３５・
・・増幅器８６・・・出力端子 ４１・・・第１
の磁気センサ４２・・・第２の磁気センサ４８・・・基
板４４＆、４４ｂ 、４４’ａ、４４’ｂ、４７ａ、４
７ｂ。 ４７’ ａ 、 ４７’ ｂ 、 ４９ 、４９’・・
・絶縁膜、４５ａ、４５ｂ 、４５’ａ、４５’ｌ）、
４６ａ、＋６ｂ。 ４６’ ａ 、 ４６’ ｂ・・・磁気抵抗効果素子４
８．４８’、５０．５０’・・・導電膜５１．５１’・
・・差勅増＠Ｉｌ器 ５２・・・出力端子第１図 第２図 第６図 Ｎ Ｓ ＮＮ Ｓ Ｎ５ＭＭ５Ｎ ”手
続補正書 昭和５７年 ６ 月９ 日 １、事件の表示 昭和５７年特 許 願第３６６４４ 号２発明の名称 磁気検出装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 株式会社 コ バ ル 図面中筒２および第７図を別紙の通り訂正する。 第２図
、 ＠２図は同じくその磁気抵抗効果素子より成るブリッジ
回路を示す回路図、 第８図は本発明の磁気検出ｄ置の一例の構成を示す平面
図、 第４図ＡおよびＢは第８図に示す第１および第２の磁気
センサの構成をそれぞれ示す断面図、第５図は同じくそ
の動作を説明するための波形図、 第６図は同じく各磁気センサの２個の磁気抵抗効果素子
の差動出力を示す波形図、 第７図は本発明の磁気検出装置の池の例の構成を示す一
視図、 第８図は同じくその回路構成を示す図、第９図および第
１０図は本発明に係る変位量検出装置に用いる磁気記録
媒体の変形例を示す平面図である。 １１・・・第１の磁気センサ ２１・・・第２の磁気セ
ンサ１２ 、２２−・・基板 １’ｌａ、１３ｂ、
２８ａ。 ２８ｂ・・・磁気は抗効果素子 １４ａ 、１４ｂ 、２４ａ 、２４ｂ 、２４Ｃ；−
・・絶縁膜 １Ｂ、２
５．２６ ・・・導電ｗＩ ３５・
・・増幅器８６・・・出力端子 ４１・・・第１
の磁気センサ４２・・・第２の磁気センサ４８・・・基
板４４＆、４４ｂ 、４４’ａ、４４’ｂ、４７ａ、４
７ｂ。 ４７’ ａ 、 ４７’ ｂ 、 ４９ 、４９’・・
・絶縁膜、４５ａ、４５ｂ 、４５’ａ、４５’ｌ）、
４６ａ、＋６ｂ。 ４６’ ａ 、 ４６’ ｂ・・・磁気抵抗効果素子４
８．４８’、５０．５０’・・・導電膜５１．５１’・
・・差勅増＠Ｉｌ器 ５２・・・出力端子第１図 第２図 第６図 Ｎ Ｓ ＮＮ Ｓ Ｎ５ＭＭ５Ｎ ”手
続補正書 昭和５７年 ６ 月９ 日 １、事件の表示 昭和５７年特 許 願第３６６４４ 号２発明の名称 磁気検出装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 株式会社 コ バ ル 図面中筒２および第７図を別紙の通り訂正する。 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 Ｌ 第１の磁界に晒されるように配置した磁気抵抗効果
素子を有Ｔる第１の磁気センサと、前記第１の磁界およ
びこれに重畳された＠２の磁界を有する磁界に晒される
ように配置した磁気抵抗効果素子を有する第２の磁気セ
ンサとを臭え、前記第１の磁気センサの出力により前記
第８の磁気センサの磁気抵抗効果素子に前記第１の磁界
を相殺するような磁界を作用させて、少く共前記第２の
磁界を前記第１の磁界から分離して検出し得るよう構成
したことを特徴とする磁気検出装置。 東 前記＠１および總８の磁気センサの各々を□、互い
に逆方向に磁気バイアスされた少く共２個の一気抵抗効
果素子と、これら少く共２個の磁気抵抗効果素子に同一
方向の磁界を作用し得るように積層した導電膜とをもっ
て構成し、前記第１の磁気センサの出力を前記第１およ
び第２の磁気センサの導電膜に供給することにより、各
々の磁気センナの少く共２個の磁気抵抗効果素子に前記
＠１の磁界を相殺するような磁界を作用させるよう構成
したことを特徴とする特許請求の範囲第１ＪＩＪ記載の
磁気検出装置っ
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57036644A JPS58154615A (ja) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | 磁気検出装置 |
| US06/473,331 US4603365A (en) | 1982-03-10 | 1983-03-08 | Magnetic detection apparatus |
| DE3308352A DE3308352C2 (de) | 1982-03-10 | 1983-03-09 | Magnetfelddetektor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57036644A JPS58154615A (ja) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | 磁気検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58154615A true JPS58154615A (ja) | 1983-09-14 |
| JPH0252807B2 JPH0252807B2 (ja) | 1990-11-14 |
Family
ID=12475551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57036644A Granted JPS58154615A (ja) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | 磁気検出装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4603365A (ja) |
| JP (1) | JPS58154615A (ja) |
| DE (1) | DE3308352C2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4835509A (en) * | 1986-07-29 | 1989-05-30 | Nippondenso Co., Ltd. | Noncontact potentiometer |
| JP2008532039A (ja) * | 2005-03-02 | 2008-08-14 | テトラ ラバル ホールデイングス エ フイナンス ソシエテ アノニム | 磁気マーキングによって包装材料の位置を検出する位置検出器および方法 |
| JP2009128301A (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Ckd Corp | 磁気リニア測定装置 |
| JP2015087228A (ja) * | 2013-10-30 | 2015-05-07 | Tdk株式会社 | 磁界検出装置 |
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