JPS6021580A - 磁電変換検知装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁電変換検知装置をパルスカウンタなどに使用
する場合に於ける構造の改良に関する。

磁電変換検知装置は磁界の変化によって生ずる電気的抵
抗の変化を検知する磁性抵抗素子を使用した装置である
。従来この種のものとして、電磁誘導によるもの、半導
体磁気抵抗素子によるものなどが知られている。最近で
はＮｉやＧＯなどの強磁性薄膜の抵抗をガラス基板の上
に形成した素子も用いられる。このような強磁性薄膜抵
抗は、外部磁界によって強磁性薄膜を磁化したとき、磁
化の方向と電流のなす角度により抵抗値が変化し、その
変化は磁化の方向と電流の方向が上行となったとき抵抗
が最大で、直交したとき最小となる。この性質を応用し
て、磁性抵抗素子は非接触のパルスカウンタなどに使用
されている。

従来、非接触のパルスカウンタは主としてフォトカブラ
が用いられているが、光電素子の応答特性が遅いため、
高周波のパルスではＳＮ比の良い応答信号が得られない
。また、カプラ周辺に塵が耐着すると応答しなくなると
いう問題もある。

磁性抵抗素子は応答特性が速いし、また磁性の塵でない
限り、塵によって感度が変化することがない。そのため
、最近注目され、各方面に応用されている。

その応用例の−・つであるパルスカウンタの構成が第１
図に示しである。外周部に磁性体の矩形突起２ａと溝２
ｂを持った円板状のパルス板２に、その外周位置と重な
るような位置に、」二側にＮ極をもったバイアス磁石４
を爪ね合わせて、磁性抵抗素子１を配置する。磁性抵抗
素子１は電流の方向が一定角に交わる二つの強磁性薄膜
抵抗ＭＲ。

とＭｎ２が回転方向に並んでおり、その抵抗の差を、接
続されている抵抗Ｒ３−Ｒ４との抵抗ブリッジ及び電源
Ｅによって電圧変換してｌｌｊ力端子ｏｕｔから出力す
る。パルス板２が回転すると突起２ａが移動し、薄膜抵
抗ＭＲ，・Ｍｎ２に対する磁界の方向が変り出力電圧の
信号が現われる。

パルス板を含む一連の回転系で、回転系の部品点数を少
なくするために、パルス板自体にブレーキ機構を持たせ
ようとする構成がある。パルス板２の溝２ｂにストッパ
３（第１図鎖締示）を突出係合させて回転を強制停止に
させる構成である。このようなブレーキ機構では円板２
の溝２ｂが矩形であると、溝の底にストッパが当ってか
らも滑って動いてしまう。また、ストッパが突起２ａの
頂部に当ったときははね返りが起り、溝２ｂに係合する
までに数ピツチが過ぎてしまうこともあり、正確な位置
で停止しない。そのため、円板の溝の形状を鋸歯状にし
たパルス板が採用され、その鋸歯の溝にスト・ンパを突
出係合させて停止させるものがある。ところが、鋸歯溝
をもったパルス板と強磁性抵抗素子と組合わせて、パル
スカウンタに使用してみたところ充分な出力が得られな
いということが明らかになった。

第２図は鋸歯溝を持ったパルス板５と従来の強磁性抵抗
素子１を組合わせた場合の各部の配置関係を示したもの
である。図に於て、パルス板５の鋸歯５ａが（’ａ）か
ら　（ｂ）、（ｂ）カラ（ｃ）ノ位置へと回転移動する
。

第３図は鋸歯が第２図（ａ）から（Ｃ）に示す各位置に
あるときの薄膜抵抗ＭＲ，の抵抗値（実線示）とＭｎ２
の抵抗値（点線示）の変化を（イ）に、そのときの出力
ｏｕｔの出力電圧を（ロ）に示しである。

第２図で、バイアス磁石４の磁界は手前側に向って発生
し、相ｌｊ：反発しつつも、曲りながら磁性体である鋸
歯５ａ又はそれに後続する鋸歯５ｂの直近に向う。その
とき合成抵抗ＭＲ，の電流方向（左右方向）と磁界の方
向成分が一致すれば薄膜抵抗ＭＲ，の抵抗１ｉｆｊが増
大する。薄膜抵抗ＭＲ２（電流方向は上下方向）につい
ても同じ現象が起る。鋸歯５ａが（ａ）の位置にあると
き、は薄膜抵抗ＭＲ，の抵抗値はやや減少している（第
３図（イ）−（ａ）参照）。同じ＜　、（ａ）で薄膜抵
抗ＭＲ２の抵抗値は増加しつつある。鋸歯５ａが（ｂ）
の位置で、薄膜抵抗ＭＲ，φＭＲ２の抵抗値は両者がや
やずれたところっで共に略極大値となるＣ同（ｂ）参照
）。　（Ｃ）の位置では薄膜抵抗ＭＨＩの抵抗値は中間
の値となり薄Ｉｌり抵抗ＭＲ２の抵抗値は略極小値とな
る（同（Ｃ）参照）。

このようにして変化する抵抗に対し、これによって構成
されるブリッジ回路からの出力電圧は第３図（ロ）に示
す波形となる。この波形に示される出力では総ての使用
条件に対して充分に満足のできる出力のＳＮ比が得られ
ない。

これは薄膜抵抗ＭＲ，とＭｎ２の抵抗変化の周期ずれが
最善のものとなっていないために、抵抗変化の特性を完
全に生かし切れていないことに由来する。。

パルスカウンタを始めとしであるゆるセンサで、出力信
号のＳＮ比は大きければ大きいほど、後の増幅等に於け
る処理がやりやすくなり、ノイズの混入も除去できるこ
とになる。

本発明はこのような事態に鑑みなされたもので、極めて
ＳＮ比の大きい出力信号を出すことのできる磁電変換検
知装置を提供することを目的とするものである。

この目・的を達成するため本発明は、その電流方向に対
し、外部磁界の方向が変化すると抵゛抗値が変化する磁
性抵抗の複数を、電流方向を変えて並べた磁性抵抗素子
で、前記外部磁界の方向を変化させる、可動磁性体から
なる被検“部を、検知゛する磁電変換検知装置に於て、
該被検部め′形状を銀歯形状とし、前記複数の磁性抵抗
の配列方向を該被検部の移動方向と略直交する方向とし
て、前記複数の磁性抵抗のうち一方の抵抗値が増加した
とき他方の抵抗値が減少するように構成したことを特徴
とする磁電変換検知装置である。

以下本発明の実施例を詳細に説明する。

第４図は本発明を適用した磁電変換検知装置である。

パルス板５は磁性体の鋸歯５ａを持っており、矢示方向
に回転ｉｆｆ能である。鋸歯の形状はパルス板の進行側
で短辺、後側で長辺になっている。バイアス磁石４は上
側にＮ極を向けておりその上に磁性抵抗素子１０を重ね
合わせる。

磁性抵抗素子１０の強磁性薄膜抵抗は、二つ配置されて
いる。その１つＭＨＩは電流方向がパルス板５の回転接
線方向と一致し、もう一つＭＢ２は電流方向が同じく接
線方向と直交する。前者ＭＲ，はパルス板５の回転軸７
の中心から放射方向の外寄りに、後者ＭＲ２は輔７の中
心寄りに、前者ＭＲ，ど並んで配置される。従ってＲｅ
　ＩＩり抵抗ＭＲ１・ＭＢ２は鋸歯５ａの略短辺方向に
並ぶ。

各々の電気的接続は前例と同じように抵抗Ｒ３φＲ４と
によってブリッジ回路を構成し、電源Ｅに接続される。

特に本例に於ては、磁性抵抗ＭＲ１とＭＢ２の中心距ｆ
Ｉｎ、ｄと鋸歯高さｈとの関係をおおむね、ｄ＜ｈ／２
に保って、鋸歯が両方の磁性抵抗ＭＲ，及びＭＢ２を充
分覆うようにして構成している。

−１−記のような構成で、素子面の２つの感磁部である
磁性抵抗ＭＲ，とＭＢ２が同一方向の磁界に対して、そ
の抵抗値が一方の磁性抵抗ＭＲ，で増大するとき他方の
磁性抵抗ＭＲ２では減少することになる。素子面上の２
つの感知部が同時に鋸歯に覆われる位相と、同時に一様
な磁界に置かれる位相とが繰り返して現われるの。従っ
て、２つの感知部ＭＲ，とＭＢ２の抵抗値が共に中間値
で等しくなる位相と、感知部ＭＲ，とＭＢ２の抵抗値に
大きな差が生じる位相とが繰り返し現われるためＳＮ比
の良い位置検出が可能となる。

実際の出力の変化を図面に従って説明する。第５図（イ
）は、このような配置構成における磁性抵抗ＭＲ，値（
実線示）と磁性抵抗ＭＲ２抵抗値（点線示）の変化を示
す。同じく（ロ）は出力電圧の変化を示すものである。

第４図（ａ）に示すような位置に鋸歯５ａがあるとき、
磁性抵抗ＭＲ，・ＭＢ２とも抵抗値は中間値で等しくな
る（第５図（イ）−（ａ）参照）。鋸歯５ａが（ｂ）の
位置にくると、磁性抵抗ＭＲ，の電流方向とそこにおけ
る磁界の方向は略垂直方向になるため、その抵抗値は極
小となる。この位置で、磁性抵抗ＭＲ２の電流方向とそ
こにおける磁界の方向は略平行になり抵抗値は極大とな
る（同（ｂ）参照）。鋸歯５ａがさらに回転し、再び磁
性抵抗ＭＲ，・ＭＢ２の抵抗値の変化は略同時に中間値
で等しくなる。その位置を過ぎてから、　（ｃ）の位置
では磁性抵抗ＭＲ，の電流の方向とこのときの磁界の方
向とがほぼモ行になるため抵抗値が極大となる゛。この
とき、磁性抵抗ＭＲ２は抵抗値がわずかながら減少して
いる（同（Ｃ）参照）。

この一連の抵抗変化に従って、出力電圧はｆｆ１５図（
ロ）のようになり、従来の配置に比べてＳＮ比の高い波
形となる。

上記実施例ではパルス板は回転体であるが、一方向の移
動体であっても良い。二つの磁性抵抗ＭＲ，とＭＢ２の
中心間圧＃ｄは鋸歯の高さｈの半分より大きくても（ｄ
＞ｈ／２）、磁性抵抗ＭＲ２の抵抗変化の振幅が若干小
さくなくなるが実施できる。磁性体の鋸歯５ａに着磁し
た構成でも実施できる。

第６図は、本発明の磁電変換検知装置をカメラ令レンズ
の自動絞りの位置検出に応用した例である。１１はレン
ズの絞りユニット、１２は絞り羽根、１３は絞り信号レ
バー、１４は自動絞りレバー、１５は自動絞りレバー１
４を作動させる絞り込みレバーを示す。

この絞りの信号レバー１５を駆動する駆動部材すなわち
駆動レバー１６が設けられる。駆動レバー１６は中央に
溝穴１６　ａ　ｅ　１６　ａ’を有し、これらの溝穴は
それぞれビン１７・１７′と摺動係合して、駆動レバー
１６が上下に摺動可能となっている。駆動レバー１６の
一１―端には上方に付勢するばね１８がとりつけられる
。駆動レバー１６は、」一部に絞り信号レバー１３に係
合して絞り制御をする絞り駆動部１．６　ｂを有し、中
央側部に係止部１６ｃを有し、下端にチャージ部１６ｄ
を有し、佳つその一側の側部に沿ってラック１６ｅが形
成されている。係Ｗ部１６ｃに係合して駆動レバー１６
を係ＩＩ−する係止ｌ／バー１９が軸２０によって回転
自在に軸支される。係ＩＩ：、レバー１９はばね２１に
よって駆動レバー１６を係止する位置に保持される。２
２はレリーズボタンで、係１１ニレバー１９に当接して
これをばね２１の力に抗して回転さぜる係止し八−作動
部２２ａを有している。また、レリーズボタン２２の側
方に測光スイッチ２３が配置され、レリーズボタン２２
には測光スイッチ２３を作動させる測光スイッチ作動部
２２ｂが設けられている。２４は、図示していない巻上
部材に連動して駆動レバー１６をチャージするチャージ
レバーを示す。駆動レバー１６には、これによって同期
的に増速駆動される調速機構が連１ 結される。この調速機構は、駆動レバー１６のラック１
６ｅに連結する小歯車列２５からなり、その最後の歯車
は回転パルス板２６に連結している。この回転パルス板
２６は外周部が鋸歯状となっている。またパルス板２６
は、自動絞りのブ１／−キ機構のストップホイールを兼
ねている６パルス板２６の裏側（または表側）には、バ
イアス磁界発生用のマグネット２７と一体的に形成され
た磁性抵抗素子２８が配設されている。

パルス板であるストップホイール２６に係合してこれを
停止させるストッパ３１が軸３１ａに軸支ｙれ、これは
ストップホイールの鋸歯と掛合する爪部３１ｂおよび磁
性材料からなる覆い部３１Ｃを有している。ストッパ３
１にはこれを常時時計方向に付勢するばね３０が設けら
れる。覆い部３１ｃと対向する位置には電磁石３２が設
けられストッパ３１を吸引し、その通電がオフ状態にな
るとスＩ・ツバ３１はばね３０の弾性力により軸３１ａ
を中心として時計方向に回転させ爪部３１ｂとストップ
ホイール２６の鋸歯と係合させる。

２ 磁電変換検知装置３５は磁性抵抗素子２８の信号出力を
１りるための、前例に示したブリッジ回路と電源とから
なる出力回路３４が４１設される。

第７図はこのような自動絞り装置の制御回路のブロック
図である。

同図で、５３はオペアンプ、５４はシュミットトリガ回
路、５５はパルスカウンタ、５６はデジタルコンパレー
タ、５７は測光演算回路、３２は第５図にも示した電磁
石、３５は同じく磁電変換検知装置である。。

上記絞り制御回路に於て、レリーズボタン２２を押込む
と、先ずその測光スイッチ作動部２２ｂが測光スイッチ
２３を閉路させ、これにより測光演算回路５７が作動す
る。さらにレリーズボタン２２を押し込むと、その先端
２２ａが係止レバー１９の端部に当接しばね２１の力に
抗して係止し八−１９を時計方向に回動する。駆動レバ
ー１６は係止部１６ｃと係止レバー１９との係止が解か
れるのでばね１８の付勢力によりピン１７・１７′と摺
動係合する溝穴１６ａｅ１６ａに沿って一ヒ方向に移動
する。駆動レバー１６が上方向に移動すると、駆動レバ
ーのラック１６ｅの動きに連動し゛て、小歯車列２５が
増速運動をして最終段のパルス板２６を回転させる。こ
のとき、磁性抵抗素子２８は素子面上を通過するパルス
板２６の鋸歯数を擬似正弦波電圧として磁電変換検知装
置３５から出力する。

この出力値はオペアンプ５３で増幅されシュミットトリ
ガ回路５４により波形成形される。そのパルス波形はパ
ルスカウンタ５５によりパルスとして計数される。この
計数値はデジタルコンパレータ５６に入力する。一方、
測光演算回路５７によりあらかじめ演算された絞り値（
Ａ・Ｖ値）に対応する計数値もデジタルコンパレータ５
６に入力する。この両者の値が等しくなった時点で電磁
石３２の通電をオフする。すると、駆動レバー１６は所
望の絞り値が選られる位置で停止する。

これらの一連の動作中に於いて磁性抵抗素子から得られ
る出力波形は、従来知られていた磁性抵抗素子に比べ、
ＳＮ比が高い。そのため、立上がり立下がりの鋭い波形
を出力するので、チャタリングによる誤検出が小さい。

それだけ精度の良い位置検出が可能となった。また、電
気回路の設ｈ１が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の磁電変換検知装置の正面図、第２図は鋸
歯パルス板を使用した磁電変換装置の回」二図、第３図
は第２図に示した装置の検知特性を説明する図、第４図
は本発明を適用した磁電変換検知装置の正面図、第５図
は第４図に示した装器の検知特性を説明する図、第６図
は本発明の装置をカメラの自動絞り装置に応用した実施
例の正面図、第７図はその制御回路ブロック図、である
。 ４は磁性体、５はパルス板、５ａは鋸歯、１１は磁性抵
抗素子、ＭＲ，６ＭＲ２は強磁性薄膜抵抗である。 ５ 特開昭ＧＯ−２１５８０（６）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）その電流方向に対し、外部磁界の方向が変化する
   ど抵抗値が変化する磁性抵抗の複数を、電流方向を変え
   て並べた磁性抵抗素子で、前記外部磁界の方向を変化さ
   せる、可動磁性体からなる被検部を、 検知する磁電変換検知装置に於て、 該被検部の形状を鋸歯形状とし、 前記複数の磁性抵抗の配列方向を該被検部の移動方向と
   略直交する方向にして、 前記複数の磁性抵抗のうち一方の抵抗値が増加したとき
   他方の抵抗値が減少するように構成したことを特徴とす
   る磁電変換検知装置。