JPS594646B2 - 分割型磁電変換素子 - Google Patents

分割型磁電変換素子

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JPS594646B2
JPS594646B2 JP9589480A JP9589480A JPS594646B2 JP S594646 B2 JPS594646 B2 JP S594646B2 JP 9589480 A JP9589480 A JP 9589480A JP 9589480 A JP9589480 A JP 9589480A JP S594646 B2 JPS594646 B2 JP S594646B2
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JP
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magnetic
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magnetoelectric conversion
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JP9589480A
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好美 牧野
明寿 成松
雅生 堀江
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は波長選択性を有する磁電変換素子に関するもの
である。
本出願人は先に「特願昭48−第79655号」により
新規な構造を有する磁電変換素子を提案した。
そこで先ず上記出願に係る磁電変換素子についてその概
略を説明する。第1図は構造を示すもので、ガラス等よ
り成る0 基板1の表面に、’ニッケルコバルトのよう
な磁気抵抗の異方性効果を有する強磁性体A、Bの薄膜
が形成されている。
この強磁性体A、Bは例えば櫛歯パターン状に強磁性材
料を蒸着するか又は全面に蒸着した後、エッチングして
形成することが5 できる。この強磁性体A、Bは主電
流通路となる複数の直線部分2A、2Bと、これらを連
結する屈出部3A、3Bとから夫々構成されており、上
記直線部分2A、2Bは互いに略直交するように配され
ている。また直線部分2A、2Bの各端部94A、4B
は接続されていて強磁性体A、Bは直列接続となつてい
る。上記接続部に出力端子5が形成され、さらに直線部
分2A、2Bの他端部6A、6Bに夫々電流端子7A、
TBが形成されている。5 第2図は動作原理図で、電
流端子7A、7Bが電源Sに接続され、且つ一方の電流
端子7Bはアースされており、全体として磁電変換回路
9を構成している。
今、強磁性体A、Bを飽和磁化させるに充分なフ 強さ
の磁界Hを、強磁性体A、Bのなす平面において、強磁
性体Aの直線部分2Aの方向、即ち電流方向に対して角
度θを以つて加えると、強磁性体A、Bの各電気抵抗ρ
APBが変化し、その変化は角度θにより次式で表わさ
れる。
ρA=ρ土sin2θ+ρ/、cos2θ ・・・・・
・ 1ρB=ρ土cos2θ+ρ7sin2θ ・・・
・・・ 2但し、ρ士は強磁性体A,Bを電流と垂直方
向に飽和磁化したときの強磁性体A,Bの電気抵抗、ρ
7は同じく電流と平行方向に飽和磁化したときの強磁性
体A,Bの電気抵抗である。
また出力端子5の電圧Vθは、強磁性体A,Bは直列接
続であるから、電源電圧を。
とすれば次式で表わされる。3式に12を代入して整理
すると、 となる。
この4式において右辺第1項は基準電圧を表し、この第
2項は変化量Δθを表するものとなり、で表わされる。
但し2ρo=ρ9+ρ土とし、ρoは消磁状態の電気抵
抗である。従つて出力端子5の電圧Vθは、磁界Hの方
向により変化し、その出力変化は第3図のように、0よ
,180、で最小値、90第,270うで最大値をとる
正弦波形となる。
第4図は等価回路を示すもので、強磁性体A,Bを可変
抵抗とし、その抵抗値が磁界Hの方向により変化するも
のとして考えることができる。
磁電変換素子は以上のような構成、動作を有するもので
あるが、本発明はこの磁電変換素子にさらに波長選択機
能を持たせるようにしたものである。波長選択機能とは
、互いに周波数の異る複数の信号が合成された信号があ
る場合、その合成信号から特定の周波数成分の信号のみ
を選択的に検出する機能を云う。
例えばNS磁極が所定波長で周期的に繰り返される磁気
信号が記録された磁気スケールがある場合、この磁気ス
ケールを波長選択機能を持つマルチギヤツプ磁気ヘツド
等で読み取ると、ギヤツプ間距離の2倍、4倍、6倍・
・・の波長成分のみを選択的に検出することができる。
従来は上記磁気スケールに対して波長選択性を有する検
出素子として、上述のマルチギヤツプ磁気ヘツドが用い
られている。しかしながらマルチギヤツプ磁気ヘツドは
温度変化や外部磁界の影響を受け易い。また巻線を必要
とすること、磁束応答型とするために可飽和鉄心を用い
た磁気変調又は磁気飽和型検出方式をとらなければなら
ないこと等により、装置の構成が複雑となり、高価なも
のとなる等の欠点があつた。本発明は上記欠点を除去す
ることのできるもので、以下本発明の実施例を図面と共
に説明する。
第5図は第1の実施例を示すもので、20は本発明によ
る分割型磁電変換素子、10は磁気記録媒体で、前述し
た繰り返し磁気信号eが所定波長λmで且つ磁電変換素
子20を飽和磁化させるのに充分な大きさの磁界を以つ
て記録されている。磁電変換素子20は、第1図の強磁
性体A素子を導体12により複数個直列接続して成る素
子群SAと、第1図の強磁性体B素子を導体12′によ
り複数個直列接続して成る素子群SBとにより構成され
ている。素子群SA及び素子群SBの各素子は夫々λe
1の間隔で配されている。尚、各素子には−n・・・・
・・−j・・・・・・−1,0,+1・・・・・・+j
・・・・・・+nの番号を付してある。また各素子は夫
々巾2を有している。素子群SAの一方の端子13と素
子群SBの一方の端子13′とを導体14により接続し
て出力端子15を導出し、各々の他方の端子16,16
′を電源17に接続し、端子16′をアースしてある。
素子群SA及びSBは基板の表裏面に同番号の各素子が
重なるようにしてパターンを形成してもよいし、あるい
は基板の表面に絶縁層を挟んで多層構造とするようにし
てもよい。
尚、磁電変換素子20は磁気記録媒体10に充分近接し
て配されているものとする。第6図は第2の実施例を示
すもので、第5図の素子群SBを素子群SAの右側に配
置した構成となつている。
この場合端子13′と16とを接続してこの接続点から
出力端子15を導出すると共に、端子13に電源17を
接続しさらに端子16′をアースしている。また素子群
SAの+n番目の素子と素子群SBの−n番目の素子と
の間隔をλe1としてある。今、磁気記録媒体10を固
定してλe1を変化させるものとして考える。
この場合出力端子15の出力1圧は、例えば第7図のよ
うに変化して、λE,=〒k(k=1,2,3・・・・
・・)のときに最大出力(2n+1)が得られる。この
とき磁電変換素子20は波長選択性を有することになる
。以下上記のことについて数式を用いて解析する。今、
0〜±j〜±nの各素子に対して、その前後の1波長の
各磁極の磁界が作用するものと近似して、各素子に対す
る夫々の合成磁界を求め、各合成磁界の方向により第1
,2式によつて定まる各素子の電気抵抗を求め、さらに
素子群SAについての全抵抗ρAO、素子群Sについて
の全抵抗ρBOを求めると次式のようになる。但しx:
0番目の素子から磁気記録媒体10の長手方向への距離
上記第6,7式を用いて第3式により出力電圧VeOを
求めると、となる。
この8式の右辺第1項は基準電圧を表わし、第2項は出
力電圧の変化分ΔVeOを表わす。このΔVθ0のa項
は素子の固有値により決まる定数であり、b項は素子の
巾lによる損失、c項は波長選択特性、d項は出力電圧
の大きさを夫々表わすものとなる。そこで上記c項の波
長選択特性をWsとして再記すると、この第9式により
Wsが最大値となる場合について考えると、第2項が最
大となるときのλe/λmを求めればよい。
この第2項のCOs2π(n+1)λe/λmはnの値
に拘らずλE,/λmが1/2の整数倍のとき最大振巾
となり、λE,/λm=1/2k(k=1,2,3・・
・・・・)とすると、但し+1のときはk:偶数又は奇
数、n:奇数。
−1のときはk:奇数、n:偶数となる。次にSin2
πnλel/λm/Sin2πλE,/λmは、λel
/λm=1/2kで不足となるが、λel/λm=1/
2k±εと置いてε→oの極限をとると、l):一 −
ー一 T4P− 1− 1ハ一 −、但し、+nのとき
はk:偶数又は奇数、n:奇数。
−nのときはk:奇数、n:偶数。となり、この項もλ
e/λm=1/2kのとき最大振巾となることが判る。
結局Wsが最大値をとるのはλE,/λm=10々kの
ときであり、その値は上記第@,@式の結果を第9式に
代入して、となる。
この値はN,kの偶数、奇数に拘らないものとなる。第
7図は前記第9式をn=5の場合について、0.5くλ
E,/λmく1の範囲で表した波長選択特性曲線である
次に上述した波長選択性を図により説明する。
第8図は素子群SA,SBを夫々2個の素子で構成した
場合の磁電変換素子20と磁気信号eとの関係を示すも
のである。図において、実線で示すように各素子間がλ
E,/λm=1/2、即ちk=1のとき、図の位置では
磁電変換素子20に働く信号磁界Hの方向はθ=90゜
となる。従つてこのとき出力端子15には第3図に基い
て最大出力が得られる。また、各素子間隔が点線で示す
ように変つた場合には、各素子に働く信号磁界Hの方向
は夫々異つたものとなり、この場合は最大の出力とはな
らない。従つてこの磁電変換素子20はλe1/λm=
1/2で波長選択性を有することになる。その他k=2
,3,4・・・・・・でも波長選択性を有することは勿
論である。第9図、第10図は第3の実施例及び第4の
実施例を示すものである。
この場合は各素子群を第1図の強磁性体Aのみ又はBの
みで構成したものである。即ち、第9図の場合では、素
子群SA,SA′を強磁性体Aのみで構成してあり、第
10図の場合は素子群SB,SB′を強磁性体Bのみで
構成してある。また素子群SA.l5SA′と間隔及び
素 λm子群SBとSB′との間隔λe
1をλE2−ーアk+λm了としている。
また素子群SA,SA′,SB,SBを夫々構成する素
子間隔は、第5図及び第6図のλm場合と同様にλe1
−7kとしてある。
尚、素子群SA,SBを第5図のように接続して、同一
基板の表裏面に形成したり、又は多層構造してもよい。
この第3及び第4の実施例の場合は、各素子に対する磁
気信号eの関係は第11図に示すものとなる。
但し第11図は実質的にn=0、k=1の場合である。
図において、素子A(又はB)に対する信号磁界Hの方
向は90゜で最大出力をとる方向にある。また素子N(
又はR′)に対しては磁界の方向は0゜(又は180゜
)であるが、これは素子B(又はA)に対して90゜(
又は270こ)の信号磁界Hが作用していることと等価
に考えることができる。従つて素子N(又はB′)は素
子B(又はA)と同じ役割をすることになり、この第1
1図の状態では磁電変換素子20は最大出力をとり波長
選択性を有することになる。本発明は、磁気抵抗の異方
性効果を有する強磁性体から成る電流通路が基板上に形
成されて成る素子(例えば強磁性体A又はBから成る素
子)の複数個を夫々所定間隔λe1を隔て且つ上記電流
通路の方向を揃えて(例えば強磁性体Aのみを用いるこ
と)直列接続して成る第1の素子群と、上記素子の複数
個を夫々上記間隔λE,を隔て且つ上記電流通路の方向
を上記方向と略直交する方向に揃えて(例えば強磁性体
Bのみを用いること)直列接続して成る第2の素子群と
を上記間隔λe1を隔てて直列接続し、上記接続部に出
力端子(例えば出力端子15)を設けると共に上記第1
及び第2の素子群の上記接続部と反対側の一端に電流供
給端子(例えば電流供給端子13,16)を夫夫設けて
成り、上記間隔λe1を上記第1及び第2の素子群が近
接配置される磁気記録媒体に記録λEkされた磁気信号
の波長λmに対して廿−l(k=1,2,3・・・)の
関係に選び且つ上記第1の素子群の上記電流通路をその
方向が上記磁気信号の記録方向(±x方向)に対して略
直交するように形成したことを特徴とする分割型磁電変
換素子に係るものである。
従つて本発明によれば、磁電変換素子に、繰り返し磁気
信号に対する波長選択性を持たせることができる。繰り
返し磁気信号は、例えばターンテーブルの周面に記録さ
れて速度制御に用いられたり、磁気スケールの目盛等と
して用いられているが、一般に正確な波長を以つて記録
することが困難である。このため検出される信号の周波
数が変化してしまうが、本発明による磁電変換素子を検
出手段として用いれば、その波長選択性により、記録信
号の数Hz毎に最大出力が得られるので、この点を数波
長分の長さとして正確に検出することができる。また磁
電変換素子は飽和磁界中で用いるため外部磁界の影響を
受けることがない。さらに各素子は温度により抵抗が変
化することが、第4式に於いてρ,,,ρ+が同時に変
化するためΔρ及びρ。の温度変化は極めて小となり出
力電圧には影響を与えることがない。その他マルチギヤ
ツプ磁気ヘツドのように巻線等を必要とせず検出装置の
構成が簡単になり安価に提供することができる等の利点
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は磁電変換素子の構造を示す平面図、第2図は原
理的回路図、第3図は出力電圧波形図、第4図は等価回
路図、第5図は本発明による磁電変換素子の構成を示す
第1の実施例図、第6図は第2の実施例図、第7図イ,
口は信号磁界と素子及び出力電圧との関係を示す図、第
8図は素子を2個とした場合の磁電変換素子と繰り返し
磁気信号との関係を示す図、第9図は第3の実施例を示
す図、第10図は第4の実施例を示す図、第11図は第
3,4の実施例について、信号磁界と素子との関係を示
す図である。 なお図面に用いられる符号において、A,B・・・・・
・強磁性体、10・・・・・・繰り返し磁気信号、15
・・・゜゜゜出力端子・SA・SB・・・・・・素子群
、20・・・・・・分割型磁電変換素子である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 磁気抵抗の異方性効果を有する強磁性体から成る電
    流通路が基板上に形成されて成る素子の複数個を夫々所
    定間隔λe_1を隔て且つ上記電流通路の方向を揃えて
    直列接続して成る第1の素子群と、上記素子の複数個を
    夫々上記間隔λe_1を隔て且つ上記電流通路の方向を
    上記方向と略直交する方向に揃えて直列接続して成る第
    2の素子群とを上記間隔λe_1を隔てて直列接続し、
    上記接続部に出力端子を設けると共に上記第1及び第2
    の素子群の上記接続部と反対側の一端に電流供給端子を
    夫々設けて成り、上記間隔λe_1を上記第1及び第2
    の素子群が近接配置される磁気記録媒体に記録された磁
    気信号の波長λmに対して(λe_1)/(λm)=(
    k)/(2)(k=1,2,3……)の関係に選び且つ
    上記第1の素子群の上記電流通路をその方向が上記磁気
    信号の記録方向に対して略直交するように形成したこと
    を特徴とする分割型磁電変換素子。
JP9589480A 1980-07-14 1980-07-14 分割型磁電変換素子 Expired JPS594646B2 (ja)

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JPS5696215A JPS5696215A (en) 1981-08-04
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS624189U (ja) * 1985-06-21 1987-01-12
JPS642489U (ja) * 1987-06-24 1989-01-09
JPH0539659Y2 (ja) * 1987-09-19 1993-10-07

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS624189U (ja) * 1985-06-21 1987-01-12
JPS642489U (ja) * 1987-06-24 1989-01-09
JPH0539659Y2 (ja) * 1987-09-19 1993-10-07

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