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JP5024286B2 - Position detection device and vertical / horizontal detection sensor - Google Patents

Position detection device and vertical / horizontal detection sensor Download PDF

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JP5024286B2
JP5024286B2 JP2008508455A JP2008508455A JP5024286B2 JP 5024286 B2 JP5024286 B2 JP 5024286B2 JP 2008508455 A JP2008508455 A JP 2008508455A JP 2008508455 A JP2008508455 A JP 2008508455A JP 5024286 B2 JP5024286 B2 JP 5024286B2
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magnetic
vertical
magnetoresistive element
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detection
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幸夫 仲尾
一夫 大石
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Panasonic Holdings Corp
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Description

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。   The present invention is used in various electronic devices and sensors. For example, a magnetic detection circuit used in various applications for controlling the device by detecting the posture of various electronic devices, a magnetic sensor using the magnetic detection circuit, and the like The present invention relates to a position detection device and a vertical / horizontal detection sensor for a magnetic sphere.

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に記載されている。   In a magnetic sensor using a magnetoresistive element, a magnetic detection circuit in which the magnetoresistive elements are electrically connected in a full bridge shape is known. An example of such a magnetic detection circuit is described in Patent Document 1, for example.

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化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いる。   Such a magnetic detection circuit utilizes the change of the resistance value by the magnetism applied to the magnetoresistive element. More specifically, the change of the resistance value is the change of the potential on the magnetic circuit. It is taken out as.

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い場合には問題は生じないが、これらの抵抗値のバランスが悪いと誤検出を招いてしまう。   When using a magnetoresistive element to detect the potential of a magnetic detection circuit including the magnetoresistive element, the resistance value of the magnetoresistive element in the initial state is very important. For example, in the case of the full bridge circuit described in Patent Document 1, there is no problem if the resistance values in the initial state of all the magnetoresistive elements are equal, but if these resistance values are not well balanced, false detection will be caused. I will.

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く、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が、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に記載されている。   Therefore, in consideration of such a case, it is conceivable to adjust the resistance value in the initial state, which is performed not in the field of the magnetic detection circuit but in the field of the distortion detection circuit. Further, for the purpose of correcting the temperature characteristics, an adjustment resistor is provided in series or in parallel with each of the four strain resistance elements constituting the full bridge circuit, and the resistance value of the adjustment resistor is adjusted. Thus, a technique for adjusting the potential in the initial state is known. An example of such a technique is described in Patent Document 2, for example.

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、あらかじめ、フルブリッジ回路から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に記載されている。   Similarly, in the field of distortion detection circuits, without providing an adjustment resistor, an amount for correcting the output from the full bridge circuit is obtained in advance, and this correction amount is stored in a memory for digital signal processing. A technique for correcting an output value using a technique is also known. An example of such a technique is described in Patent Document 3, for example.

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。   Furthermore, in the field of magnetic sensors, sensors that detect the inclination of equipment using a magnetoresistive element and a magnetic sphere are also known. An example of such a sensor is described in Patent Document 4, for example.

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。   Sensors that detect vertical and horizontal postures of electronic devices and the like as application examples of such magnetic sensors are called vertical and horizontal detection sensors and posture sensors. Such a sensor utilizes the fact that the magnetic sphere moves due to its own weight. Since the magnetism changes depending on the position of the magnetic sphere, the position of the magnetic body is detected by detecting the magnetism with a magnetic detector, thereby detecting the attitude of the electronic device or the like.

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、磁性体球から近い順に磁石、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。   In such a sensor, as a technique of the tilt sensor, a technique is known in which a magnetic sphere is disposed on a bowl-shaped rolling surface and magnetism is applied to the rolling surface substantially perpendicularly. Among such techniques, a technique of providing four magnetic detectors is also known. An example of such a technique is described in Patent Document 4, for example. There is also known a technique in which a magnet and a magnetic detector are arranged in order from the magnetic sphere. An example of such a technique is described in Patent Document 5, for example.

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、磁性体球から近い順に磁石、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。   Similarly, the tilt sensor technology has a structure in which a magnetic sphere is suspended by a magnetic force on the lower side of a magnet, a magnet and a magnetic detector are arranged in order from the magnetic sphere, and four magnetic detectors are provided. The technology provided is also known. An example of such a technique is described in Patent Document 6, for example.

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に記載されている。   Further, as an attitude sensor for detecting whether the electronic apparatus is placed vertically or horizontally, a technique for forming a recess on a rolling surface in one longitudinal direction or one lateral direction to be detected is also known. An example of such a technique is described in Patent Document 7, for example.

しかしながら、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。   However, when the above-described conventional method for adjusting the potential of the initial state using the adjustment resistor is applied to the magnetic detection circuit, the adjustment resistor is connected in series or in parallel with the magnetoresistive element, so that the sensitivity of the magnetic detection circuit is reduced. There was a problem.

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。   In addition, in the case of the method of correcting the output value using the above-described conventional digital signal processing technology, a memory for storing the correction amount and an arithmetic circuit for correcting the output value are required, and the circuit becomes complicated. There was a problem that it would end up.

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いるため、磁性体球に影響を及ぼす磁界が強く、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、これによって検出精度が低下するという課題があった。   In addition, in the conventional magnetic sphere position detection device and vertical / horizontal detection sensor, since the magnet applies magnetism in a direction substantially perpendicular to the rolling surface, the magnetic field affecting the magnetic sphere is strong, The magnetic detector detects a change in magnetism even with respect to a change in the position of a magnetic sphere located sufficiently away from the magnet. Therefore, there is an advantage that this can be detected. On the other hand, there is a side face that the magnetic sphere is pulled to the magnet side by the magnetism from the magnet, which causes a problem that the detection accuracy is lowered.

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が、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。
特表2000−516724号公報 特開2000−221084号公報 特開2000−121463号公報 特開2003−287421号公報 特開平11−23267号公報 特開2002−277243号公報 特開2001−304858号公報
In particular, if the position of the magnetic sphere position detection device or the vertical / horizontal detection sensor is reduced, the magnetic sphere also becomes smaller and lighter. However, since the magnetic sphere moves by its own weight, the magnetic field from the magnet is strong. The free movement of the magnetic sphere will be adversely affected. For this reason, it has been difficult to miniaturize the position detecting device of the magnetic sphere, the vertical / horizontal detection sensor, and the like.
Special Table 2000-516724 JP 2000-221084 A JP 2000-121463 A JP 2003-287421 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-23267 JP 2002-277243 A JP 2001-304858 A

本発明は上記従来の、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ことによる検出精度が低下するという課題および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という課題を解決する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。 The present invention has a problem that the detection accuracy is reduced due to the magnetic sphere being pulled to the magnet side by the magnetism from the magnet, and downsizing the position detection device and the vertical / horizontal detection sensor of the magnetic sphere. and it provides a position detecting device and the vertical and horizontal sensor of magnetic material elements spheres that solve the problem of difficulty.

そのために本発明は、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。 For this purpose, the present invention provides a magnetic body, a container having an inner space for accommodating the magnetic body and having an inner wall on which the magnetic body can roll or slide, a magnetic generator disposed outside the inner space, A magnetic detector for detecting magnetism from the generator, and the magnetic generator is arranged so that magnetism is generated in a direction parallel to the inner wall of the nearest container.

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。   According to this configuration, since the magnetism generator is arranged so that magnetism is generated in a direction parallel to the inner wall of the nearest container, the magnetism of the magnetism generator can be weakened. The influence on the movement of can be reduced. Therefore, the magnetic body can be reduced in size and weight, and the entire apparatus can be reduced in size.

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。 The magnetic sphere position detection device of the present invention is provided outside the internal space, the magnetic sphere, a container having an internal space for accommodating the magnetic sphere and having an inner wall on which the magnetic sphere can roll. And a magnet that applies magnetism in a direction parallel to the nearest inner wall of the container, and a magnetic detector that is located near the magnet and opposite to the inner wall and detects magnetism from the magnet It is. According to this configuration, the magnetism is applied in a direction parallel to the nearest inner wall of the container having an inner wall on which the magnetic sphere can roll, and the magnet and the magnetic detector are arranged in this order from the inner wall of the container. Therefore, the magnetism of the magnet can be weakened. Thereby, since the influence on the magnetic sphere can be reduced, the magnetic sphere can be reduced in size and weight, and the entire apparatus can be reduced in size.

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つきを減少させることができるものである。   The magnetic sphere position detecting device according to the present invention is a thin film magnet in which a magnetic detector is formed of a magnetoresistive element formed on a substrate, and a magnet is formed on the magnetoresistive element via an insulating layer. It is composed of According to this configuration, since the magnetoresistive element and the thin film magnet are integrally formed on the substrate, variation in characteristics of the magnetoresistive element can be reduced.

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、装置全体の小型化が可能になるものである。   The vertical / horizontal detection sensor of the present invention is a vertical / horizontal detection sensor including a magnetic sphere position detection device. The internal space of the container is divided into four detection spaces extending in four directions at intervals of 90 ° in the same plane. It is configured in a shape including two side inner walls that are positioned in a direction perpendicular to a plane including the four detection spaces and that face each other. At the same time, a magnet and a magnetic detector are provided outside each of the four detection spaces, and the detection space is detected by detecting a detection space in which the magnetic sphere enters due to its own weight among the four detection spaces. It is detected that it is below the three detection spaces. According to this configuration, the entire apparatus can be reduced in size.

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。   In addition, the vertical / horizontal detection sensor of the present invention is provided with one magnet that exerts magnetism on the four detection spaces in place of the magnets provided outside the four detection spaces. According to this configuration, since one magnet that exerts magnetism in the four detection spaces is provided, the labor at the time of manufacture is simplified as compared with the case where four magnets are arranged. Further, when the magnet is formed of a thin film, the mask shape can be simplified, so that the cost can be reduced.

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いるため、磁気抵抗素子の特性ばらつきを減少させることができるものである。   In addition, the vertical / horizontal detection sensor according to the present invention particularly includes a magnetic detector composed of a magnetoresistive element formed on a substrate and a magnet composed of a thin film magnet formed on the magnetoresistive element via an insulating layer. It is. According to this configuration, since the magnetoresistive element and the thin film magnet are integrally formed on the substrate, variation in characteristics of the magnetoresistive element can be reduced.

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。   In addition, the vertical / horizontal detection sensor according to the present invention particularly includes a container including a substrate and a housing having a recess capable of accommodating a magnetic sphere and made of a nonmagnetic material so as to cover the substrate, and the inner wall of the container. A part thereof is constituted by a protective film covering the magnetoresistive element formed on the substrate. According to this configuration, since the thin film magnet formed on the magnetoresistive element through the insulating layer can be brought closer to the inner wall of the container, the magnetism of the thin film magnet can be weakened.

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樹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。   In the aspect detection sensor of the present invention, in particular, the housing is formed of a resin material containing a conductive material or a conductive metal material, and the housing is electrically connected to the ground. According to this configuration, since the housing can be prevented from being charged, it is possible to prevent the malfunction of the vertical / horizontal detection sensor due to this.

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かせた状態、または寝かせた状態を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。   In addition, the vertical / horizontal detection sensor of the present invention is particularly configured such that two side inner walls have a shape having a depression in the center. According to this configuration, even when the vertical / horizontal detection sensor is in a lying state in which it is neither in a vertical position nor in a horizontal position, or in a state in which the lying state is rotated 180 degrees and turned over, i.e. Detection can be prevented and stable detection can be performed.

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。   In addition, the vertical / horizontal detection sensor of the present invention particularly has an inner wall located between any one detection space among the four detection spaces and another detection space adjacent to the one detection space, with a convex protrusion. It is configured to have a shape. According to this configuration, since the convex protrusion is formed, the magnetic sphere moves when the vertical / horizontal detection sensor in the vertical or horizontal state is rotated clockwise and counterclockwise. Can have hysteresis. Thereby, so-called chattering (multiple detection) in the detection result can be prevented.

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15A/m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いるため、磁気が弱い磁石を用いても検出が可能となる。また、保持力は15A/m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。   In addition, the vertical / horizontal detection sensor of the present invention is particularly configured such that the magnetic sphere has a relative initial permeability of 5000 or more and a coercive force of 15 A / m or less. According to this configuration, since the relative initial permeability is configured to be 5000 or more, detection is possible even with a magnet having weak magnetism. Further, since the holding force is configured to be 15 A / m or less, the magnetic sphere is less likely to be magnetized, thereby preventing erroneous detection.

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。   As described above, the position detection device for a magnetic sphere of the present invention includes a magnetic sphere, a container having an inner space for accommodating the magnetic sphere and having an inner wall on which the magnetic sphere can roll, A magnet that is provided outside and applies magnetism in a direction parallel to the nearest inner wall of the container; and a magnetic detector that is located near the magnet and opposite to the inner wall and that detects magnetism from the magnet It has. Therefore, the entire apparatus can be reduced in size.

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。   The vertical / horizontal detection sensor according to the present invention is a vertical / horizontal detection sensor including a magnetic sphere position detection device, and the internal space of the container is divided into four detection spaces extending in four directions at intervals of 90 ° in the same plane. The two side walls are positioned in a direction perpendicular to the plane including the four detection spaces and are opposed to each other, and a magnet and a magnetic detector are provided outside the four detection spaces, respectively. By detecting the detection space in which the magnetic sphere enters due to its own weight among the four detection spaces by the magnetic detector, it is detected that the detection space is below the other three detection spaces. Therefore, it is possible to provide a vertical / horizontal detection sensor capable of downsizing the entire apparatus.

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。さらに、磁気検出器を貫く磁気が第1の磁気発生器と第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。 The magnetic body position detection device of the present invention is arranged outside the internal space, the magnetic body, a container having an internal space for accommodating the magnetic body and having an inner wall on which the magnetic body can roll or slide. A magnet generator and a magnet detector for detecting magnetism from the magnet generator are arranged, and the magnet generator is arranged so that magnetism is generated in a direction parallel to the inner wall of the nearest container, and the magnet detector is sandwiched between the magnet generator A first magnetic generator and a second magnetic generator are provided, and the first magnetic generator and the second magnetic generator are configured such that different poles face each other. According to this configuration, since the magnetism generator is arranged so that magnetism is generated in a direction parallel to the inner wall of the nearest container, the magnetism of the magnetism generator can be weakened. The influence on the movement of can be reduced. Therefore, the magnetic body can be reduced in size and weight, and the entire apparatus can be reduced in size. Furthermore, since the magnetism penetrating the magnetic detector is emitted from one of the first magnetic generator and the second magnetic generator and reaches the other, the magnetism is efficiently applied to the magnetic detector. be able to. As a result, it is possible to increase the change in magnetism penetrating the magnetic detector, so that the detection output can be increased.

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。   In addition, the magnetic body position detection apparatus of the present invention particularly comprises a magnetic body composed of a spherical magnetic body sphere. According to this configuration, since the magnetic body is a spherical magnetic body sphere, the frictional force when moving in the internal space can be reduced. As a result, since the magnetic sphere moves smoothly in the internal space, it is possible to obtain an excellent detection follow-up property.

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。   The magnetic body position detecting apparatus of the present invention includes a substrate on which a magnetic detector and a magnetic generator are formed, the magnetic detector is composed of a thin film magnetoresistive element, and the magnetic generator is a thin film magnet. It is composed of According to this configuration, since the magnetoresistive element and the thin film magnet are integrally formed on the substrate, variation in characteristics of the magnetoresistive element can be reduced.

また本発明の縦横検知センサは、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、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化が可能となるため、装置全体の小型化が可能になるものである。 In addition, the aspect detection sensor of the present invention includes a magnetic body, a container having an inner space for accommodating the magnetic body and having an inner wall on which the magnetic body can roll or slide, and a magnetic generator disposed outside the inner space. And a magnetic detector for detecting magnetism from the magnetic generator, and including a magnetic substance position detecting device arranged so that magnetism is generated in a direction parallel to the inner wall of the nearest container , In addition, the magnetic body is formed of a spherical magnetic body sphere, and the internal space of the container is configured to have four detection spaces extending in four directions at 90 ° intervals in the same plane. The container is configured to include two side inner walls located in a direction perpendicular to the plane including the four detection spaces and facing each other. Furthermore, a magnetic generator and a magnetic detector are respectively arranged outside the four detection spaces. Then, by detecting the detection space in which the magnetic sphere has entered due to its own weight among the four detection spaces by the magnetic detector, it is detected that the detection space is positioned below the other three detection spaces. It is a thing. According to this configuration, since the magnetic body position detecting device of the present invention is included, the magnetism of the magnetic generator can be applied in a direction parallel to the inner wall of the nearest container. Thereby, since the magnetism of a magnetic generator can be weakened, the influence with respect to the movement of a magnetic body ball | bowl can be reduced. Thereby, since the magnetic sphere can be reduced in size and weight, the entire apparatus can be reduced in size.

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。   In addition, the vertical / horizontal detection sensor according to the present invention is one in which one magnetic generator that applies magnetism to the four detection spaces is arranged in place of the magnetic generator arranged outside the four detection spaces. According to this configuration, since one magnetic generator that applies magnetism to the four detection spaces is provided, it is easier to manufacture compared to the case where four magnetic generators are arranged. Become. Further, when the magnetic generator is formed of a thin film, the shape of the mask can be simplified, so that the cost can be reduced.

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に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。   The aspect detection sensor of the present invention includes a first magnetic generator, a second magnetic generator, a third magnetic generator, a fourth magnetic generator, a fifth magnetic generator, and a sixth magnetic generator. A seventh magnetic generator and an eighth magnetic generator, and the first magnetic detector, the second magnetic detector, the third magnetic detector and the fourth magnetic detector are arranged at each vertex of the square. It is arranged and arranged. Further, the first magnetic detector and the fourth magnetic detector are arranged on a diagonal line, and the second magnetic detector and the third magnetic detector are arranged on a diagonal line. A first magnetic generator and a second magnetic generator are provided so as to sandwich the first magnetic detector, and the first magnetic generator and the second magnetic generator are opposed to each other with different poles. Constitute. A third magnetic generator and a fourth magnetic generator are provided so as to sandwich the second magnetic detector, and the third magnetic generator and the fourth magnetic generator are arranged so that different poles face each other. Constitute. A fifth magnetic generator and a sixth magnetic generator are provided so as to sandwich the third magnetic detector, and the fifth magnetic generator and the sixth magnetic generator are arranged so that different poles face each other. Constitute. A seventh magnetic generator and an eighth magnetic generator are provided so as to sandwich the fourth magnetic detector, and the seventh magnetic generator and the eighth magnetic generator are opposed to each other with different poles. It is composed. According to this configuration, since the magnetism penetrating the first to fourth magnetic detectors is generated from one of the two adjacent magnetic generators and reaches the other, the magnetic detector can be efficiently performed. Magnetism can be applied. As a result, the magnetic change to the magnetic detector can be increased, so that the detection output can be increased.

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ものである。   In addition, the vertical / horizontal detection sensor according to the present invention particularly includes the second magnetic generator and the third magnetic generator disposed between the first magnetic detector and the second magnetic detector, and the sixth magnetic generator. And a seventh magnetic generator are arranged between the third magnetic detector and the fourth magnetic detector. According to this configuration, the first magnetic detector and the second magnetic detector, and the third magnetic detector and the fourth magnetic detector are electrically connected in series, respectively, and these two series are connected in series. In a full bridge circuit in which circuits are connected in parallel, the relationship between the first magnetic detector and the surrounding magnetic generator is the same as the relationship between the second magnetic detector and the surrounding magnetic generator. For this reason, it is possible to reduce variations in temperature characteristics between the first magnetic detector and the second magnetic detector. In addition, since the relationship between the third magnetic detector and the fourth magnetic detector is the same, an excellent temperature characteristic as a vertical / horizontal detection sensor can be obtained.

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。   The vertical / horizontal detection sensor according to the present invention is particularly configured such that the second magnetic generator, the third magnetic generator, the sixth magnetic generator, and the seventh magnetic generator are each formed as one magnetic generator. It is. According to this configuration, the number of magnetic generators can be reduced.

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。   The vertical / horizontal detection sensor of the present invention is particularly arranged between the second magnetic detector and the third magnetic detector with the fourth magnetic generator and the fifth magnetic generator as one magnetic generator. In addition, the first magnetic generator, the second magnetic generator, the seventh magnetic generator, and the eighth magnetic generator are parallel to the arrangement direction of the second magnetic detector and the third magnetic detector, respectively. It is arranged and configured. According to this configuration, the number of magnetic generators can be reduced.

また本発明の縦横検知センサは、特に、第1の磁気検出器から第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の磁気発生器から第8の磁気発生器をそれぞれ第1の薄膜磁石から第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いるため、磁気抵抗素子の特性ばらつきを減少させることができるものである。   In addition, the vertical / horizontal detection sensor of the present invention particularly includes the first magnetic detector to the fourth magnetic detector, each of which is composed of a thin film first magnetoresistive element to a fourth magnetoresistive element, and the first magnetic detector. The 8th magnetic generator from the generator is comprised from the 1st thin film magnet to the 8th thin film magnet, respectively. According to this configuration, since the magnetoresistive element and the thin film magnet are integrally formed on the substrate, variation in characteristics of the magnetoresistive element can be reduced.

また本発明の縦横検知センサは、特に、第1の薄膜磁石から第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の薄膜磁石から第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化が可能となり、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。   In addition, the aspect detection sensor of the present invention is particularly closer to the inner wall of the container than the layer in which the first to eighth thin film magnets and the first to fourth magnetoresistive elements are formed. Is formed. According to this configuration, since the eighth thin film magnet can be brought closer to the inner wall of the container from the first thin film magnet, the magnetism from the first thin film magnet to the eighth thin film magnet can be weakened. Thereby, since the influence on the movement of the magnetic sphere can be further reduced, the magnetic sphere can be further reduced in size and weight, thereby further reducing the vertical and horizontal detection sensor.

また本発明の縦横検知センサは、特に、第1の薄膜磁石から第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と同一平面に形成したものである。この構成によれば、同一平面内に第1の薄膜磁石から第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。   In addition, the vertical / horizontal detection sensor according to the present invention is particularly formed by forming the first thin film magnet to the eighth thin film magnet on the same plane as the layer on which the first magnetoresistive element to the fourth magnetoresistive element are formed. It is. According to this configuration, since the first thin film magnet to the eighth thin film magnet and the first magnetoresistive element to the fourth magnetoresistive element are formed in the same plane, the vertical / horizontal detection sensor can be thinned. It will be.

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の薄膜磁石から第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。   In addition, in the vertical / horizontal detection sensor of the present invention, the container is particularly constituted by a housing having a recess for accommodating a magnetic sphere and made of a nonmagnetic material so as to cover the substrate. At the same time, a part of the inner wall of the container is protected to cover one or both of the first to fourth magnetoresistive elements and the first to eighth thin film magnets formed on the substrate. It is composed of a film. According to this configuration, since the thin film magnet formed on the magnetoresistive element through the insulating layer can be brought closer to the inner wall of the container, the magnetism of the thin film magnet can be weakened.

また本発明の縦横検知センサは、特に、ハウジングを、導電材料を含んだ樹脂材料、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。   In addition, in the aspect detection sensor of the present invention, the housing is formed of a resin material containing a conductive material or a metal material having conductivity, and is electrically connected to the ground. According to this configuration, since the housing can be prevented from being charged, it is possible to prevent the malfunction of the vertical / horizontal detection sensor due to this.

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かせた状態、または寝かせた状態を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。   In addition, the vertical / horizontal detection sensor according to the present invention is particularly configured such that two side inner walls are formed in a shape having a depression at the center. According to this configuration, even if the vertical / horizontal detection sensor is in a laid state in which it is neither in a vertical position nor in a horizontal position, or in a state in which the laid state is rotated 180 ° and turned upside down, that is, in a supine state or a lying state, false detection is performed. Can be prevented, and stable detection can be performed.

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。   In addition, the vertical / horizontal detection sensor of the present invention particularly has an inner wall located between any one detection space among the four detection spaces and another detection space adjacent to the one detection space, with a convex protrusion. It is configured to have a shape. According to this configuration, since the convex protrusion is formed, the magnetic sphere moves when the vertical / horizontal detection sensor in the vertical or horizontal state is rotated clockwise and counterclockwise. Can have hysteresis. Thereby, so-called chattering (multiple detection) in the detection result can be prevented.

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15A/m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いるため、磁気が弱い磁石を用いても検出が可能となる。また保磁力は15A/m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。   In addition, in the aspect sensor of the present invention, the magnetic material is particularly configured such that the relative initial permeability is 5000 or more and the coercive force is 15 A / m or less. According to this configuration, since the relative initial permeability is configured to be 5000 or more, detection is possible even with a magnet having weak magnetism. Further, since the coercive force is configured to be 15 A / m or less, the magnetic sphere is hardly magnetized. Thereby, erroneous detection can be prevented.

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から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がって磁気検出器から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から近い方の側面内壁に接するため、磁性体球が磁気発生器から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。   In addition, the vertical / horizontal detection sensor of the present invention is such that the side inner wall farther from the magnetic detector of the two side inner walls in the four detection spaces is closer to the magnetic detector as it approaches the tip of the four detection spaces. Make the structure close to the inner wall of the side. In addition, the magnetic spheres are configured to be in contact with the two side inner walls at the front ends of the four detection spaces. According to this configuration, when the magnetic sphere enters the detection space, the magnetic sphere contacts the inner wall on the side closer to the magnetic detector, so that the magnetic sphere attracts more magnetism from the magnetic generator. Become. Thereby, since the magnetism to the magnetic detector is reduced when the magnetic sphere comes into the detection space, the detection output can be increased.

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。   As described above, the magnetic body position detection device of the present invention has a magnetic body, a container having an internal space for accommodating the magnetic body, and an inner wall on which the magnetic body can roll or slide, A magnetic generator disposed outside and a magnetic detector for detecting magnetism from the magnetic generator. And since the magnetic generator is arrange | positioned so that a magnetism may generate | occur | produce in the direction parallel to the inner wall of the nearest container, the magnetism of a magnetic generator can be weakened. Thereby, since the influence with respect to the movement of a magnetic body can be reduced, the magnetic body can be reduced in size and weight, and the entire apparatus can be reduced in size.

次に本発明の参考例および実施の形態について説明する。   Next, reference examples and embodiments of the present invention will be described.

参考例1
図1は本発明の参考例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。
( Reference Example 1 )
1 is a circuit diagram of a magnetic detection circuit in Reference Example 1 of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of a magnetic determination circuit connected to the magnetic detection circuit, and FIG. 3 is a logic diagram of a magnetic determination circuit connected to the magnetic detection circuit. It is.

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、グランド電極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。   As shown in FIG. 1, the application electrode 101, the first detection electrode 102, the second detection electrode 103, the ground electrode 104, the first magnetoresistance element 105, the second magnetoresistance element 106, and the third magnetoresistance element 107 and the fourth magnetoresistive element 108 form a full bridge circuit.

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いる。   Further, the application electrode 101, the ground electrode 104, the first reference electrode 109, the second reference electrode 110, the first adjustment resistor 111, the second adjustment resistor 112, the third adjustment resistor 113, and the fourth adjustment resistor. 114 forms a full bridge circuit.

ここでは、第1の検出電極102の電位をV1、第2の検出電極103の電位をV2、第1の基準電極109の電位をVref1、第2の基準電極110の電位をVref2としている。 Here, the potential of the first detection electrode 102 is V 1 , the potential of the second detection electrode 103 is V 2 , the potential of the first reference electrode 109 is V ref1 , and the potential of the second reference electrode 110 is V ref2. It is said.

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、V1とVref1の差動出力を増幅するものである。第2のオペアンプ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110と電気的に接続され、V2とVref2の差動出力を増幅するものである。 The first operational amplifier 115 constitutes a first comparison unit, is electrically connected to the first detection electrode 102 and the first reference electrode 109, and amplifies the differential output of V 1 and V ref1 . The second operational amplifier 116 constitutes a second comparison unit, is electrically connected to the second detection electrode 103 and the second reference electrode 110, and amplifies the differential output of V 2 and V ref2 .

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116の出力を比較するものである。   The first comparator 117 compares the positive threshold value with the output of the first operational amplifier 115. The second comparator 118 compares the negative threshold value with the output of the first operational amplifier 115. The third comparator 119 compares the positive threshold value with the output of the second operational amplifier 116. The fourth comparator 120 compares the negative threshold value with the output of the second operational amplifier 116.

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124の出力信号をS4としている。   The output signal of the first signal terminal 121 connected to the output terminal of the first comparator 117 is S1, the output signal of the second signal terminal 122 connected to the output terminal of the second comparator 118 is S2, and the third The output signal of the third signal terminal 123 connected to the output terminal of the comparator 119 is S3, and the output signal of the fourth signal terminal 124 connected to the output terminal of the fourth comparator 120 is S4.

本発明の参考例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。 The magnetic detection circuit in Reference Example 1 of the present invention includes an application electrode 101, a first detection electrode 102, a second detection electrode 103, a ground electrode 104, a first magnetoresistance element 105, a second magnetoresistance element 106, The third magnetoresistive element 107, the fourth magnetoresistive element 108, the first reference electrode 109, the second reference electrode 110, the first adjustment resistor 111, the second adjustment resistor 112, and the third adjustment resistor 113 , The fourth adjustment resistor 114, the first operational amplifier 115, the second operational amplifier 116, the first comparator 117, the second comparator 118, the third comparator 119, the fourth comparator 120, and the first signal terminal. A magnetic discriminating circuit including 121, a second signal terminal 122, a third signal terminal 123, and a fourth signal terminal 124 is added.

また、本発明の参考例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V1と第1の基準電極109の電位Vref1とを等しくし、かつ第2の検出電極103の電位V2と第2の基準電極110の電位をVref2とを等しくしている。 In addition, the magnetic detection circuit in Reference Example 1 of the present invention has an initial state in which no magnetic field is present, and when there is no magnetic field, the potential V 1 of the first detection electrode 102 and the potential V ref1 of the first reference electrode 109 are And the potential V 2 of the second detection electrode 103 and the potential of the second reference electrode 110 are made equal to V ref2 .

このように、V1=Vref1とするためには、第1の調整抵抗111と第2の調整抵抗112のい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111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、V1=Vref1の関係を満たすようにすることができる。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く、V1=Vref1の関係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い場合もあり、第2の調整抵抗112の抵抗値のみを調整すれば良い場合もある。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、V2=Vref2とする場合も、これと同様にすれば良い。 As described above, V 1 = V ref1 can be realized by changing the resistance value of one or both of the first adjustment resistor 111 and the second adjustment resistor 112. For example, a variable resistor is used for the first adjustment resistor 111 and the second adjustment resistor 112, and the resistance value of the variable resistor is adjusted. There is also a method of adjusting the resistance value by trimming the resistors of the first adjustment resistor 111 and the second adjustment resistor 112 with a laser. At this time, the resistance value of the first magnetoresistance element 105 and the resistance value of the first adjustment resistor 111 are made equal, and the resistance value of the second magnetoresistance element 106 and the resistance value of the second adjustment resistor 112 are Can be made to satisfy the relationship of V 1 = V ref1 . However, it is not necessary to make the respective resistance values equal in this way, and it is sufficient to satisfy the relationship of V 1 = V ref1 . Therefore, there are cases where only the resistance value of the first adjustment resistor 111 needs to be adjusted, and there are cases where only the resistance value of the second adjustment resistor 112 needs to be adjusted. It may be necessary to adjust the resistance values of both the first adjustment resistor 111 and the second adjustment resistor 112. Note that V 2 = V ref2 may be the same as this.

以上のように構成された本発明の参考例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。 The operations of the magnetic detection circuit configured as described above in Reference Example 1 of the present invention and the magnetic discrimination circuit connected to the magnetic detection circuit will be described below.

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。   FIG. 3 shows the magnitude of the magnetic field applied to each resistance element of the first magnetoresistance element 105, the second magnetoresistance element 106, the third magnetoresistance element 107, and the fourth magnetoresistance element 108, and the first Of the potentials of the first detection electrode 102 and the second detection electrode 103 and the output signals of the first signal terminal 121, the second signal terminal 122, the third signal terminal 123, and the fourth signal terminal 124 Is shown.

図3の上から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。   From the top to the fourth line in FIG. 3, the first magnetoresistive element 105, the second magnetoresistive element 106, the third magnetoresistive element 107, and the fourth magnetoresistive element 108 are added to the respective resistive elements. The magnitude of the magnetic field is shown. “Large” in this row indicates that a relatively large magnetic field is applied, and “small” indicates that there is no magnetic field or a relatively small magnetic field is applied.

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V1と、第2の検出電極103の電位であるV2を示すもので、「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い状態を示している。 The fifth and sixth lines from the top of FIG. 3 show V 1 that is the potential of the first detection electrode 102 corresponding to the application state of the magnetic field to each magnetoresistive element and V that is the potential of the second detection electrode 103. 2 , “H” indicates a state in which the potential is higher than that in the non-magnetic field state, “M” indicates a state in which the potential is the same as that in the non-magnetic field state, and “L” indicates a state in which the potential is lower than in the non-magnetic field state. Is shown.

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S1、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からの出力が、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。   The seventh to tenth rows from the top of FIG. 3 are S1 that is the output signal of the first signal terminal 121, S2 that is the output signal of the second signal terminal 122, and S3 that is the output signal of the third signal terminal 123. , And S4, which is an output signal of the fourth signal terminal 124. “H” indicates the first operational amplifier in the input signal of any one of the first comparator 117, the second comparator 118, the third comparator 119, and the fourth comparator 120 connected to each signal terminal. 115 or the output from the second operational amplifier 116 is larger than a threshold value to be compared. Similarly, “L” indicates a small state.

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が、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、本発明の参考例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の関係においても同様である。 A first magnetoresistive element 10 5 Examples of the combination of the magnetic field of the second magnetoresistive element 106, each "large", it will be be present 4 patterns considered when all cases "small", As shown in FIG. 3, when both the magnetic fields of the first magnetoresistive element 105 and the second magnetoresistive element 106 are “small” or both are “large”, S1 is “L”. S2 becomes “H” and the combination of outputs becomes the same. Therefore, the combination of the magnetic fields of the first magnetoresistive element 105 and the second magnetoresistive element 106 that can be detected is that the magnetic fields of the first magnetoresistive element 105 and the second magnetoresistive element 106 are “small”, There are only three patterns: “Large”, “Large”, “Small”, and “Large”, “Large” or “Small”, “Small”. In other words, the relationship between the first magnetoresistive element 105 and the second magnetoresistive element 106 is only three patterns when the former is larger than the latter, when the former is smaller than the latter, and when the former and the latter are equal. . However, in the device using the magnetic detection circuit in Reference Example 1 of the present invention, the magnetic fields of the first magnetoresistive element 105 and the second magnetoresistive element 106 are “large”, “large”, and “small”, respectively. , “Small” may occur only in some cases, which is useful in such a case. The same applies to the relationship between the third magnetoresistive element 107 and the fourth magnetoresistive element 108.

以上説明したように、本発明の参考例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102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く、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。 As described above, in the magnetic detection circuit according to Reference Example 1 of the present invention, the magnetic field has the first magnetoresistive element 105, the second magnetoresistive element 106, the third magnetoresistive element 107, and the fourth magnetoresistive element. in a state of not being applied to the 108, so that the potential of the first detection electrode 10 and second potential and the first reference electrode 109 is equal, whereas the first adjusting resistor 111 or a second adjustment resistor 112 Or, adjust both resistance values. At the same time, the resistance value of one or both of the third adjustment resistor 113 and the fourth adjustment resistor 114 is adjusted so that the potential of the second detection electrode 103 and the potential of the second reference electrode 110 are equal. is doing. Therefore, by comparing the potential of the first detection electrode 102 and the potential of the first reference electrode 109, and comparing the potential of the second detection electrode 103 and the potential of the second reference electrode 110, the magnetic detection circuit Even if the balance of the resistance values of the magnetoresistive elements is poor, it is possible to prevent erroneous detection due to this with a simple circuit.

ここで、本発明の参考例1における磁気検出回路のように、V1とV2との差動出力を取り出さずに、V1とV2とをそれぞれ独立して信号処理を行う場合には、V1の補正を行うための基準電位と、V2の補正を行うための基準電位がそれぞれ必要となる。 Here, as the magnetic detection circuit in reference example 1 of the present invention, without removing the differential output between V 1 and V 2, when performing each independently signal processing and V 1 and V 2 are , A reference potential for correcting V 1 and a reference potential for correcting V 2 are required.

そして、これらのV1とV2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信号処理回路に保有しておくためのメモリーや、V1、V2とこれらの基準電位とそれぞ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。 When digitally correcting these V 1 and V 2 , a memory for storing these reference potentials in the signal processing circuit, V 1 , V 2 and these reference potentials, respectively, An arithmetic circuit for performing predetermined digital processing is required, which complicates the circuit and increases the cost.

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V1とV2の補正をするための調整ができないことや、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。 In addition, since the memory and the arithmetic circuit can be used for purposes other than the signal processing of the magnetic detection circuit, they are often attached to the electronic device main body without being incorporated in the magnetic detection circuit. In such a case, the magnetic detection circuit alone cannot be adjusted to correct V 1 and V 2 , the magnetic detection circuit and the signal processing circuit need to be handled as a pair, The handling of the magnetic detection circuit becomes inconvenient.

これに対し、本発明の参考例1における磁気検出回路は、磁気検出回路単体でV1とV2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を一組のペアとして取り扱う必要はなく、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。 On the other hand, the magnetic detection circuit in Reference Example 1 of the present invention can be adjusted to correct V 1 and V 2 with a single magnetic detection circuit. And it is not necessary to handle the magnetic detection circuit and the signal processing circuit as a pair, and it is not necessary to make any adjustments even if any magnetic detection circuit and any signal processing circuit are combined. is there. Furthermore, since these functions and effects can be realized with a simple circuit, the cost and size can be reduced.

なお、上記した本発明の参考例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が、これに限定されるものではなく、1つのアナロ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。 Note that the magnetic discrimination circuit in Reference Example 1 of the present invention described above is an example, and is not limited to this circuit. Further, the output is a circuit from which four “H” or “L” signals are obtained, but the present invention is not limited to this, and a circuit that obtains one analog signal can also be used. Specifically, the circuit configuration can obtain a differential output of each output of the first operational amplifier 115 and the second operational amplifier 116. In this case, the change in resistance value due to the magnetism of the first magnetoresistive element 105 is equal to the change in resistance value due to the magnetism of the third magnetoresistive element 107, and the magnetism of the second magnetoresistive element 106 is equal. A method of obtaining a differential output by a full-bridge circuit that is generally widely used by making the change in resistance value due to the same and the change in resistance value due to magnetism of the fourth magnetoresistive element 108 equal. Similar output can be obtained.

また、本発明の参考例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。 In addition, the first magnetoresistive element 105, the second magnetoresistive element 106, the third magnetoresistive element 107, and the fourth magnetoresistive element 108 of the magnetic detection circuit according to Reference Example 1 of the present invention include MR (Magneto). Resistance), GMR (Grant-MR), or the like can be used.

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が、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、それぞれハ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。   In addition, the first magnetoresistive element 105, the second magnetoresistive element 106, the third magnetoresistive element 107, and the fourth magnetoresistive element 108 are used. The magnetoresistive element 107, the fourth magnetoresistive element 108, the second detection electrode 103, the third adjustment resistor 113, the fourth adjustment resistor 114, and the second reference electrode 110 are deleted, and the half bridge circuit is formed. Even in the case of the above configuration, the same effect can be obtained.

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。   Furthermore, although the state without a magnetic field is the initial state, a state in which a bias magnetic field is applied may be the initial state.

参考例2
本発明の参考例2における磁気センサは、基本的には上記した本発明の参考例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、バイアス磁界を印加した状態を初期状態としているものである。
( Reference Example 2 )
The magnetic sensor in Reference Example 2 of the present invention is basically a magnetic sensor incorporating the above-described magnetic detection circuit in Reference Example 1 of the present invention, but the state in which a bias magnetic field is applied is the initial state. .

図4は本発明の参考例2における磁気センサの主要部の断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view of the main part of the magnetic sensor in Reference Example 2 of the present invention.

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からなる板状の基板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126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へバイア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が形成されている。   As shown in FIG. 4, the main part of this magnetic sensor is formed on a plate-like substrate 125 made of alumina ceramic, a glass glaze layer 126 formed on the upper surface of the substrate 125, and the glass glaze layer 126. The magnetoresistive layer 127 includes an insulating layer 128 formed on the magnetoresistive layer 127, and a magnet layer 129 formed on the insulating layer 128. The magnet layer 129 applies a bias magnetic field to the magnetoresistive layer 127. The insulating layer 128 ensures electrical insulation between the magnetoresistive layer 127 and the magnet layer 129. An adjustment resistance layer 130 is formed on the lower surface side (back surface side) of the substrate 125, and a protective film 131 is formed so as to cover each of the magnet layer 129 and the adjustment resistance layer 130.

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)にされることが多く、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、上記した本発明の参考例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。 FIG. 4 is a schematic diagram showing the positional relationship of the magnetic sensor in the thickness direction, and does not show the actual thickness relationship. In general, the magnetoresistive layer 127 is often formed in a meandering shape (a pattern in which a plurality of patterns are folded back), and is not necessarily formed in the lateral direction on the substrate 125 as shown in FIG. Here, the magnetoresistive layer 127 is composed of the first magnetoresistive element 105, the second magnetoresistive element 106, the third magnetoresistive element 107, the fourth magnetoresistive element of the magnetic detection circuit in the reference example 1 of the present invention described above. Corresponding to the magnetoresistive element 108, the adjusting resistor layer 130 corresponds to the first adjusting resistor 111, the second adjusting resistor 112, the third adjusting resistor 113, and the fourth adjusting resistor 114 of the magnetic detection circuit. It is.

以上のように、本発明の参考例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、「V1=Vref1」とするために第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い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。「V2=Vref2」とする場合においても同様である。 As described above, the magnetic sensor in Reference Example 2 of the present invention has the first magnetoresistive element 105, the second magnetoresistive element 106, the third magnetoresistive element 107, and the fourth magnetic sensor on the upper surface side of the substrate 125. A flat surface on which the resistance element 108 was formed was formed, and the first adjustment resistor 111, the second adjustment resistor 112, the third adjustment resistor 113, and the fourth adjustment resistor 114 were formed on the back surface side of the substrate 125. A plane is formed. Therefore, when adjusting the resistance value of one or both of the first adjustment resistor 111 and the second adjustment resistor 112 in order to satisfy “V 1 = V ref1 ”, the first magnetoresistive element 105 and An adverse effect on the second magnetoresistive element 106 can be prevented. Specifically, for example, when adjusting the resistance value by laser trimming, the trimming trace by laser trimming is not limited to the first adjustment resistor 111 or the second adjustment resistor 112, and these adjustment resistors are formed. It is quite possible to extend to another layer. In this case, when the first adjusting resistor 111 and the second adjusting resistor 112 are stacked on the first magnetoresistive element 105 and the second magnetoresistive element 106, the trimming trace is the first magnetoresistive element. There is a concern that it may extend to 105 or the second magnetoresistive element 106. Furthermore, there is a concern that heat damage may occur during laser trimming. The same applies to the case of “V 2 = V ref2 ”.

これに対し、本発明の参考例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。 On the other hand, the magnetic sensor in Reference Example 2 of the present invention has the first magnetoresistive element 105, the second magnetoresistive element 106, the third magnetoresistive element 107, the 4 magnetoresistive elements 108 are formed, and a first adjustment resistor 111, a second adjustment resistor 112, a third adjustment resistor 113, and a fourth adjustment resistor 114 are formed on the back surface side. Therefore, such a phenomenon can be prevented from occurring.

なお、本発明の参考例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108にバイアス磁界を印加するために磁石層129を形成したが、磁気検出の方法によっては、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、その後に磁化させて得られるものを用いることができる。 In the magnetic sensor of Reference Example 2 of the present invention, a bias magnetic field is applied to the first magnetoresistive element 105, the second magnetoresistive element 106, the third magnetoresistive element 107, and the fourth magnetoresistive element 108. However, depending on the magnetic detection method, the magnet layer 129 may be omitted. As the magnet layer 129, for example, a film obtained by forming a thin film of CoPt and then magnetizing it can be used.

実施の形態1
本発明の実施の形態1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参考例1における磁気検出回路を取り込んだものであるが、バイアス磁界を印加した状態を初期状態としているものである。
( Embodiment 1 )
The magnetic sphere position detection device according to the first embodiment of the present invention basically incorporates the magnetic detection circuit according to the first embodiment of the present invention described above, but the state in which a bias magnetic field is applied is the initial state. It is what you are trying.

図5は、本発明の実施の形態1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。 FIG. 5 is a front cross-sectional view of the main part of the position detecting device for the magnetic sphere according to Embodiment 1 of the present invention.

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、特に透磁率が高く、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、またはポリフェニレンサルファイド等の樹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133の内壁133aを転がるか、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。   In FIG. 5, the magnetic sphere 132 is made of an Fe-based alloy, and is particularly made of permalloy having a high magnetic permeability and a low coercive force. The housing 133 that accommodates the magnetic ball 132 in a rollable manner is made of a non-magnetic material. In particular, when the housing 133 is made of a resin material such as liquid crystal polymer, polyamide, or polyphenylene sulfide containing a conductive material such as carbon, it has excellent heat resistance and can be reflowed as a surface mount component. Things are obtained. Further, since polyamide is inexpensive, it is excellent in economic efficiency. The magnetic ball 132 rolls or slides on the inner wall 133a of the housing 133. A magnetic ball 132 is accommodated in the internal space 134 of the housing 133. A magnetism 135 is emitted from the magnet layer 129.

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が、主要な構成要素のみを示し、他は省略している。   In FIG. 5, the substrate 125, the magnetoresistive layer 127, the magnet layer 129, the adjusting resistor layer 130, and the protective film 131 constitute a part of the magnetic sensor, and have the same configuration as that shown in FIG. However, only the main components are shown and the others are omitted.

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。   The operation of the magnetic sphere position detection apparatus configured as described above will be described below.

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極からS極へ上下対称に磁気が発せられる。このとき、下側に向かっ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。   When the magnetic sphere 132 is not directly above the magnet layer 129 but at a distant location, magnetism is generated symmetrically from the north pole to the south pole of the magnet layer 129. At this time, a part of the magnetism directed downward is applied to the magnetoresistive layer 127, whereby the resistance value of the magnetoresistive element in the portion to which magnetism is applied decreases.

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に引っ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く、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。   Next, when the magnetic sphere 132 comes immediately above the magnet layer 129, magnetism is generated so as to be pulled by the magnetic sphere 132, so that the magnetism is not symmetrical in the vertical direction. The magnetic field on the magnetoresistive layer 127 side becomes weaker.

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。   At this time, the resistance value of the magnetoresistive element in the location where the magnetic sphere 132 exists in the vicinity increases, and the resistance value of the magnetoresistive element in the location where the magnetic sphere 132 does not exist in the vicinity decreases. By utilizing this principle, the position of the magnetic sphere can be detected.

上記した本発明の実施の形態1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、本発明の参考例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。 In the magnetic sphere position detecting device according to the first embodiment of the present invention described above, there is only one magnetic sphere 132, and the first magnetoresistive element 105 and the second magnetoresistive element 106 are magnetic. Since the magnetic fields of both the first magnetoresistive element 105 and the second magnetoresistive element 106 do not become “large”, the magnetic field described in Reference Example 1 of the present invention is not present. It is also useful to use a determination circuit.

また上記本発明の実施の形態1における磁性体球の位置検出装置は、磁性体球132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く、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。 In addition, the magnetic sphere position detecting device according to the first embodiment of the present invention includes the magnetic sphere 132 and the internal space 134 that accommodates the magnetic sphere 132, and the magnetic sphere 132 can roll. A housing 133 having an inner wall 133a, a magnetic detection circuit according to claim 1 of the present invention provided outside the internal space 134, and a magnet layer 129 for applying a magnetism 135 to the magnetic detection circuit are provided. Therefore, even if the balance of the resistance values of the magnetoresistive elements is poor without causing a decrease in the sensitivity of the magnetic circuit, it is possible to prevent erroneous detection due to this magnetic sphere position detection device. Can be obtained.

実施の形態2
本発明の実施の形態2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1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。
( Embodiment 2 )
Aspect sensor in the second embodiment of the present invention takes in the position detecting device of magnetic spheres in the first embodiment of the present invention described above, is an application.

図6は、本発明の実施の形態2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。 FIG. 6 is a plan sectional view of the main part of the vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 7 is an operation diagram of the vertical / horizontal detection sensor.

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。   6 and 7, the first detection space 136 a, the second detection space 136 b, the third detection space 136 c, and the fourth detection space 136 d are all of the internal space 134 formed inside the housing 133. These are partly formed and spread in four directions at intervals of 90 ° in the same plane. The housing 133 is positioned in a direction perpendicular to a plane including the four detection spaces, that is, the first detection space 136a, the second detection space 136b, the third detection space 136c, and the fourth detection space 136d. Two side inner walls (not shown) facing each other are provided. These two side inner walls (not shown) are located on the back side and the front side of FIG.

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薄膜からなる磁石である。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参考例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。 The indentation 137 formed in the substantially central portion of the side inner wall has a size that allows the magnetic ball 132 to be fitted therein. Each of the first magnet 138, the second magnet 139, the third magnet 140, and the fourth magnet 141 is a magnet made of a CoPt thin film. The first magnet 138, the second magnet 139, the third magnet 140, and the fourth magnet 141 have respective back surfaces of the magnets of the magnetic detection circuit according to Reference Example 1 described above. 1 magnetoresistive element 105, second magnetoresistive element 106, third magnetoresistive element 107, and fourth magnetoresistive element 108 are formed, and the thickness is the same as that shown in FIG. is there.

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。   Accordingly, when the magnetic sphere 132 is located in the first detection space 136a, the magnetism applied to the first magnetoresistive element 105 is reduced, and when it is located in the second detection space 136b, the second When the magnetism applied to the magnetoresistive element 106 is reduced and located in the third detection space 136c, the magnetism applied to the third magnetoresistive element 107 is reduced and located in the fourth detection space 136d. Sometimes, the magnetism applied to the fourth magnetoresistive element 108 is reduced.

図7に示すように、第1の信号端子121の出力信号であるS1、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。   As shown in FIG. 7, S1 that is the output signal of the first signal terminal 121, S2 that is the output signal of the second signal terminal 122, S3 that is the output signal of the third signal terminal 123, and the fourth By detecting S4 that is the output signal of the signal terminal 124, the location where the magnetic sphere 132 is located is known. If the magnetic sphere 132 is configured to move by its own weight, vertical and horizontal detection can be performed.

本発明の実施の形態2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1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139、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108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。 The vertical / horizontal detection sensor according to the second embodiment of the present invention includes the above-described magnetic ball position detecting means according to the first embodiment of the present invention. A first detection space 136a, a second detection space 136b, a third detection space 136c, a fourth detection space 136d, and a first detection space 136a and a second detection space 136b that extend in four directions at intervals of °. The first detection space 136c and the fourth detection space 136d are configured in a shape including two side inner walls (not shown) positioned in a direction perpendicular to the plane including the fourth detection space 136d and facing each other. At the same time, the first magnet 138, the second magnet 139, the third magnet 140, the fourth magnet 141, the first magnetoresistive element 105, the second magnetoresistive element 106 constituting the magnetic detection circuit, The third magnetoresistive element 107 and the fourth magnetoresistive element 108 are provided outside the first detection space 136a, the second detection space 136b, the third detection space 136c, and the fourth detection space 136d. Then, the magnetic detection circuit detects the detection space in which the magnetic ball 132 has entered due to its own weight among the first detection space 136a, the second detection space 136b, the third detection space 136c, and the fourth detection space 136d. Thus, it is detected that this detection space is below the other three detection spaces, and thereby, vertical and horizontal detection is performed.

実施の形態3
図8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。
( Embodiment 3 )
8 is a front cross-sectional view of a magnetic sphere position detection device according to Embodiment 3 of the present invention, FIG. 9 is an operation principle diagram of the magnetic sphere position detection device, and FIG. 10 is a magnetic sphere position detection device. FIG. 11 is a front cross-sectional view of the main part of the position detecting device for the magnetic sphere, and FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the position of the magnetic sphere in FIG.

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、特に透磁率が高く、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樹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を転がるか、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。   8 to 11, the magnetic sphere 201 is made of an Fe-based alloy, and is particularly made of permalloy having a high magnetic permeability and a low coercive force. A housing 202 that accommodates the magnetic ball 201 in a rollable manner is made of a non-magnetic material. In particular, when the housing 202 is made of a liquid crystal polymer containing a conductive material such as carbon or a resin material such as polyamide, a housing having excellent heat resistance and capable of being reflowed as a surface mount component is obtained. In addition, since polyamide is inexpensive, it is excellent in economic efficiency. The magnetic ball 201 rolls or slides on the inner wall 202a of the housing 202. A magnetic ball 201 is accommodated in the internal space 203 of the housing 202.

NiCo,NiFe等から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に記載してい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205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。   The magnetoresistive element 204 formed in a pattern formed by folding a plurality of ferromagnetic thin films made of NiCo, NiFe or the like has a maximum resistance value change rate when a magnetic field is applied perpendicularly to the current direction, and the resistance The value decreases. The specific shape of the pattern of the magnetoresistive element 204 formed by folding a plurality of ferromagnetic thin films is the same as that described in FIG. A thin film magnet (which is also an embodiment of a “magnet”) 205 for applying magnetism applies magnetism in a direction parallel to the nearest inner wall 202a, and the direction of the magnetic field of this thin film magnet 205 is fixed. It is made of a material such as a CoPt alloy, a CoCrPt alloy, or ferrite set by magnetism. Here, the direction in which the magnetism is applied from the thin film magnet 205 makes an angle of 90 ° with the longitudinal direction of the pattern of the magnetoresistive element 204. The angle of 90 ° is preferable because the change in the resistance value of the magnetoresistive element 204 can be increased, but it may be about 45 ° in practice.

アルミナ等の絶縁性を有する材料からなる矩形状の基板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、SiO2、アルミナ、エポキシ樹脂、シリコン樹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SiO2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SiO2、アルミナ、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の材料からなる保護膜208をフィラ含有のエポキシ樹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。 A rectangular substrate 206 made of an insulating material such as alumina constitutes a container 202b together with the housing 202. Since a smooth surface can be obtained by forming the glass glaze layer 206a on the surface of the substrate 206, an electric circuit can be easily formed on the substrate 206. The insulating layer 207 formed on the magnetoresistive element 204 is made of a material such as SiO 2 , alumina, epoxy resin, or silicon resin. A thin film magnet 205 is formed on the upper surface of the insulating layer 207. When the thin film magnet 205 is formed of a CoPt alloy, using SiO 2 for the insulating layer 207 is inexpensive and the thin film magnet 205 is formed. Therefore, reliability such as humidity resistance is improved. When the protective film 208 made of a material such as SiO 2 , alumina, epoxy resin, or silicon resin formed on the thin film magnet 205 is made of a filler-containing epoxy resin, it has excellent adhesion and wear resistance. Also, the humidity resistance is excellent, and the reliability of the magnetoresistive element 204 and the thin film magnet 205 is improved. The protective film 208 constitutes a part of the inner wall 202a.

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。   8 and 9, the glass glaze layer 206a, the insulating layer 207, and the protective film 208 are omitted for easy viewing of the drawings.

以上のように構成され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ついて、以下その動作原理を説明する。 The operation principle of the magnetic sphere position detection device according to Embodiment 3 of the present invention configured as described above will be described below.

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204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の抵抗値は低い値を示す。   As shown in FIG. 8, when there is no magnetic sphere 201 on the upper part of the magnetoresistive element 204, the magnetic lines of force are turned up and down from the thin film magnet 205 on the upper part of the magnetoresistive element 204. A part of the magnetic force lines penetrates the magnetoresistive element 204 and applies magnetism to the magnetoresistive element 204. In particular, due to the pattern shape of the magnetoresistive element 204, magnetism in a direction perpendicular to the direction of the current flowing through the magnetoresistive element 204 is applied. Thereby, the resistance value of the magnetoresistive element 204 shows a low value.

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201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。   On the other hand, as shown in FIG. 9, when the magnetic sphere 201 approaches the top of the magnetoresistive element 204, the magnetic lines of force from the thin film magnet 205 above the magnetoresistive element 204 are attracted to the magnetic sphere 201. Thus, the magnetic lines of force gather on the upper side of the thin film magnet 205, so that the magnetic lines of force around the lower side of the thin film magnet 205 are reduced. As a result, the lines of magnetic force penetrating the magnetoresistive element 204 are also reduced, so that the resistance value of the magnetoresistive element 204 is high. The relationship between the position of the magnetic sphere 201 and the resistance value of the magnetoresistive element 204 in this magnetic sphere position detection device is shown in FIG.

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201が磁気抵抗素子204の近傍の位置に存在するか、しないかの検出をすることができる。   Thus, when the magnetic sphere 201 exists at a position near the magnetoresistive element 204, the resistance value of the magnetoresistive element 204 becomes high, while the magnetic sphere 201 exists at a position near the magnetoresistive element 204. If not, the resistance value of the magnetoresistive element 204 becomes low (see FIG. 10). Therefore, by detecting the resistance value of the magnetoresistive element 204, it is possible to detect whether or not the magnetic sphere 201 is present in the vicinity of the magnetoresistive element 204.

上記したように、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、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いるため、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。 As described above, the magnetic sphere position detection device according to the third embodiment of the present invention applies the magnetism from the thin film magnet 205 in the direction parallel to the nearest inner wall 202a. Can be prevented from adversely affecting the movement.

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か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、この磁極から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ってしまう。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い。よって、磁性体球は、磁石からの磁力によって、その移動に影響を受けてしまうのである。   To explain this, when applying magnetism vertically, first, it is necessary to dispose a magnetoresistive element between the magnet and the inner wall. This is because if a magnet is arranged between the inner wall and the magnetoresistive element, in other words, if one magnetic pole of the magnet is arranged on the inner wall side and the other magnetic pole is arranged on the magnetoresistive element side, the position of the magnetic sphere This is because the magnetism detected by the magnetoresistive element is hardly changed because the magnetism from the magnetic pole on the side opposite to the inner wall is hardly affected even if the magnetic field changes. When magnetism is applied vertically, secondly, it is necessary to separate the magnet from the inner wall. This is because if the distance between the magnet and the inner wall is narrowed while the magnetoresistive element is disposed between the magnet and the inner wall, the distance between the magnet and the magnetoresistive element is also narrowed. In this case, since the magnetoresistive element is located near the magnetic pole from which the magnetic lines of force are generated, even if the magnetic sphere is approaching or is away from the magnetic sphere, Many will penetrate the magnetoresistive element, and as a result, the change in magnetism received by the magnetoresistive element due to the change in position of the magnetic sphere will be reduced. For this reason, it is necessary to arrange the magnetoresistive element at a certain distance from the magnet, and eventually it is necessary to increase the distance between the magnet and the inner wall. As described above, if the distance between the magnet and the inner wall is increased, it is naturally necessary to increase the magnetism of the magnet. Then, even if the magnetic spheres are slightly separated, there is little decrease in the force with which the magnet attracts the magnetic spheres. Therefore, the magnetic sphere is affected by the movement by the magnetic force from the magnet.

このように、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201が軽量化されても磁性体球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。 As described above, the position detection device for the magnetic sphere in Embodiment 3 of the present invention does not hinder the movement of the magnetic sphere 201 due to its own weight even if the magnetic sphere 201 is reduced in weight. Can be realized.

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。   Further, since the thin film magnet 205 and the magnetoresistive element 204 are arranged in this order from the side closer to the inner wall 202a with which the magnetic sphere 201 is in contact (see FIG. 11), the gap between the magnetic sphere 201 and the thin film magnet 205 is close. Accordingly, even when the magnetism of the thin film magnet 205 is weakened, it is possible to detect when the magnetic sphere 201 comes in the vicinity. Since the force attracting the magnetic body by the magnet is inversely proportional to the square of the distance, the magnetism at the position away from the thin film magnet 205 can be sufficiently reduced by weakening the magnetism of the thin film magnet 205. From this point Can prevent the movement of the magnetic sphere 201 from being adversely affected.

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。   In addition, since the magnetoresistive element 204 and the thin film magnet 205 are formed of a thin film, the entire apparatus can be reduced in size and thickness.

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。   Furthermore, since the magnetoresistive element 204 and the thin film magnet 205 are integrally formed on the substrate 206, variation in the positional relationship between the magnetoresistive element 204 and the thin film magnet 205 due to individual differences can be reduced and accurately maintained. . Thereby, since the variation in magnetism applied from the thin film magnet 205 to the magnetoresistive element 204 can be reduced, the variation in MR characteristic (Magneto Resistance characteristic), which is the relationship between the applied magnetism and the resistance value change rate, also occurs. It can be reduced.

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を設けている場合に比べ、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。   Furthermore, since a part of the protective film 208 also serves as the inner wall 202a, the thin film magnet 205 can be brought closer to the inner wall 202a than when the inner wall 202a is provided separately. The effect of bringing the thin film magnet 205 closer to the inner wall 202a is as described above.

また、磁性体球201はパーマロイで構成しているため、磁性体球201の比初期透磁率を5000以上、保持力を15A/m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。   Further, since the magnetic sphere 201 is made of permalloy, the relative initial permeability of the magnetic sphere 201 can be 5000 or more and the holding force can be 15 A / m or less. Thereby, since the magnetism easily penetrates the magnetic sphere 201, the magnetism of the thin film magnet 205 can be weakened. Furthermore, since it is possible to obtain the magnetic sphere 201 that is hardly magnetized, it is possible to prevent malfunction.

なお、上記磁性体球201に、ポリテトラフルオロエチレン等を含有した潤滑めっきを施しておけば、摩擦係数が低くなって、磁性体球201の転動がスムーズになるとともに、耐磨耗性が高く、かつ耐食性も優れている。そのため、磁性体球201が錆びることも無く、信頼性を向上させることができる。   If the magnetic sphere 201 is lubricated with polytetrafluoroethylene or the like, the friction coefficient is lowered, the rolling of the magnetic sphere 201 is smooth, and the wear resistance is improved. It is high and has excellent corrosion resistance. Therefore, the magnetic sphere 201 is not rusted and the reliability can be improved.

また、ハウジング202を、カーボン等の導電性材料を含んだ樹脂材料、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。   Further, when the housing 202 is formed of a resin material containing a conductive material such as carbon or a metal material having conductivity, and the housing 202 is electrically connected to the ground, charging of the housing 202 is prevented. be able to. Thereby, the malfunction of the position detection device of the magnetic sphere 201 can be prevented.

そしてまた、上記本発明の実施の形態3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(Giant Magneto Resistance素子)を用いた場合でも、上記本発明の実施の形態3と同様の効果を得ることができる。 In the third embodiment of the present invention, an MR element made of a ferromagnetic film is used as the magnetoresistive element 204. However, a GMR element (Giant Magneto Resistance element) made of an artificial lattice multilayer film is used. Even in such a case, the same effect as in the third embodiment of the present invention can be obtained.

以上の説明から明らかなように、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、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3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。 As is clear from the above description, the magnetic sphere position detection device according to the third embodiment of the present invention can be introduced into various technologies. For example, in addition to the vertical and horizontal detection sensors described later, a posture sensor, It can also be applied to an inclination sensor or the like. In addition, the vertical / horizontal detection sensor described later detects four postures, but the magnetic ball according to the third embodiment of the present invention is also applicable to posture sensors that detect two postures, three postures, and five postures. The position detection device of can be applied.

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利用したものである。
( Embodiment 4 )
The vertical / horizontal detection sensor according to the fourth embodiment of the present invention uses the magnetic ball position detecting device according to the third embodiment of the present invention.

図12は本発明の実施の形態4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。 12 is a front sectional view of the vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 4 of the present invention when placed on its back, FIG. 13 is a top sectional view of the vertical / horizontal detection sensor when installed vertically, and FIG. 14 is a main portion of the vertical / horizontal detection sensor. FIG. 15 is a plan view of the main part of the vertical / horizontal detection sensor, FIGS. 16 and 17 are operation principle diagrams of the vertical / horizontal detection sensor, and FIG. 18 is the position of the magnetic sphere representing the posture of the vertical / horizontal detection sensor. FIG. 19 is an electric processing circuit diagram of the vertical / horizontal detection sensor, and FIG. 20 is a determination logic diagram of the vertical / horizontal detection sensor.

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。   Here, the posture of the vertical / horizontal detection sensor when the upper side of the paper (upper part of the paper) shown in FIG. 12 is the actual vertical upper side is referred to as “place on the back”, and the upper side of the paper shown in FIG. The posture of the vertical / horizontal detection sensor is called “vertical placement”.

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3における磁性体球201と同様の構成からなるものである。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樹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。 12 to 17 and 19, the magnetic sphere 211 has the same configuration as the magnetic sphere 201 in the third embodiment of the present invention described above. A housing 212 made of a non-magnetic material is installed so as to cover an upper surface of a substrate 216 described later, and has a recess capable of accommodating a magnetic sphere 211, in which the magnetic sphere 211 is accommodated. Yes. Further, when the housing 212 is made of a liquid crystal polymer containing a conductive material such as carbon, or a resin material such as polyamide, a housing having excellent heat resistance and capable of being reflowed as a surface mount component is obtained. Moreover, since polyamide is inexpensive, it is excellent in economic efficiency. A side inner wall 212a corresponds to the ceiling surface of the housing 212 in FIG. A recess 212 b is formed at the center of the side inner wall 212 a of the housing 212. The magnetic sphere 211 rolls in an internal space 213 formed by the housing 212 and a substrate 216 described later.

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3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3における薄膜磁石205と同様の構成となっている。 Detection spaces 213a to 213d that are part of the internal space 213 and extend in four directions at intervals of 90 ° in the same plane are formed. First to fourth magnetoresistive elements 214a to 214d are formed outside the detection spaces 213a to 213d, respectively. These magnetoresistive elements 214a to 214d have the same configuration as the magnetoresistive element 204 in the third embodiment of the present invention described above. Thin film magnets 215a to 215d are formed outside the detection spaces 213a to 213d, respectively. These thin film magnets 215a to 215d have the same configuration as the thin film magnet 205 in the third embodiment of the present invention.

基板216も、上記した本発明の実施の形態3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。 The basic structure of the substrate 216 is the same as that of the substrate 206 in the third embodiment of the present invention described above, and a glass glaze layer (not shown) is formed on the surface of the substrate 216. Further, first to fourth magnetoresistive elements 214a to 214d are formed on the upper surface of the substrate 216, and further, an insulating film (on the upper surface of the first to fourth magnetoresistive elements 214a to 214d is formed. Thin film magnets 215a to 215d are formed through (not shown). Further, a protective film (not shown) for protecting the first to fourth magnetoresistive elements 214a to 214d, the thin film magnets 215a to 215d and the substrate 216 is formed on these.

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が、基本構成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と同様となっている。 The configuration of the substrate 216, the first to fourth magnetoresistive elements 214a to 214d, the insulating film (not shown), the thin film magnets 215a to 215d, and the protective film (not shown) is the first to fourth magnetic elements. Although there are differences in the numbers of the resistance elements 214a to 214d and the thin film magnets 215a to 215d, the basic configuration is the same as that of the magnetic ball position detection apparatus in the third embodiment of the present invention described above.

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いる。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213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。   A side inner wall 216 a that is a part of the surface of a protective film (not shown) formed on the substrate 216 is in contact with the internal space 213. The side inner wall 212a and the side inner wall 216a of the housing 212 are opposed to each other, and both are positioned in a direction perpendicular to the plane including the four detection spaces 213a to 213d. A recess 216b formed in the central portion of the side inner wall 216a on the substrate 216 is opposed to the recess 212b on the housing 212 side via the internal space 213. Convex protrusions 217a to 217d are formed on the inner wall of the housing 212 between the adjacent detection spaces 213a to 213d. An input electrode 218, a ground electrode 219, a first output electrode 220a, and a second output electrode 220b are formed on the substrate 216.

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いる。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220a、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。   Here, the first magnetoresistive element 214a and the second magnetoresistive element 214b are electrically connected in series as shown in FIG. 14, and the third magnetoresistive element 214c and the fourth magnetoresistive element are connected. 214d is also electrically connected in series. The series circuit of the first magnetoresistive element 214a and the second magnetoresistive element 214b and the series circuit of the third magnetoresistive element 214c and the fourth magnetoresistive element 214d are electrically connected in parallel. ing. Further, the connection portion between the first magnetoresistive element 214a and the second magnetoresistive element 214b is connected to the first output electrode 220a, and the third magnetoresistive element 214c and the fourth magnetoresistive element 214d. Is connected to the second output electrode 220b. Further, the longitudinal directions of the patterns of the first magnetoresistive element 214a, the second magnetoresistive element 214b, the third magnetoresistive element 214c, and the fourth magnetoresistive element 214d are parallel to each other as shown in FIG. Yes. The longitudinal direction of this pattern corresponds to the direction of current flowing through the first magnetoresistive element 214a to the fourth magnetoresistive element 214d, and the first thin film magnet 215a to the fourth thin film magnet are perpendicular to the current direction. A magnetic field is applied by 215d. And when a magnetic field is applied in this way, the resistance value of the 1st magnetoresistive element 214a-the 4th magnetoresistive element 214d will fall. The first magnetoresistive element 214a and the third magnetoresistive element 214c are connected to the input electrode 218, while the second magnetoresistive element 214b and the fourth magnetoresistive element 214d are connected to the ground electrode 219. Yes. Thus, the first to fourth magnetoresistive elements 214a to 214d constitute a full bridge circuit as shown in FIG. The input electrode 218, the ground electrode 219, the first output electrode 220a, and the second output electrode 220b are each made of a material such as silver or silver palladium.

以上のように構成された本発明の実施の形態4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。 The operation of the vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 4 of the present invention configured as described above will be described below.

本発明の実施の形態4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3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。 The operation principle of the vertical / horizontal detection sensor in the fourth embodiment of the present invention incorporates the operation principle of the magnetic sphere position detection device in the third embodiment of the present invention described above.

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と同じく、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。   Here, FIG. 16 is a diagram in which the upper side of the paper is the actual vertical upper side, and is a front view when the vertical / horizontal detection sensor is placed vertically as in FIG. FIG. 17 is a diagram in which the front side of the paper (the front side perpendicular to the paper surface) is actually vertically upward, and is a plan view when the vertical / horizontal detection sensor is placed on its back.

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213d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。   As shown in FIG. 13 or FIG. 16, when the vertical / horizontal detection sensor is placed vertically, the magnetic sphere 211 rolls vertically downward by its own weight in the internal space 213 and moves to the lowest position. That is, in FIG. 13 or FIG. 16, the magnetic sphere 211 has moved to the detection space 213d. At this time, since the magnetic lines of force from the thin film magnet 215d provided outside the detection space 213d are pulled to the magnetic sphere 211, the lines of magnetic force penetrating the fourth magnetoresistive element 214d are reduced, and the fourth magnetic resistance The resistance value of the element 214d increases. Thereby, it can be detected that the detection space 213d is vertically lower than the other detection spaces 213a to 213c.

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が、第2の出力電極220bの電位はこの中央の値より高くなる。   At this time, since the resistance values of the first magnetoresistive element 214a, the second magnetoresistive element 214b, and the third magnetoresistive element 214c are not affected by the magnetic sphere 211, they remain low. On the other hand, since only the resistance value of the fourth magnetoresistive element 214d increases, the potential of the first output electrode 220a becomes the center value of the potential between the input electrode 218 and the ground electrode 219, but the second output The potential of the electrode 220b is higher than this central value.

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。   The above-described operation is performed in the same manner when the magnetic sphere 211 enters the other detection spaces 213a to 213c.

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。   Hereinafter, the central value of the potential between the input electrode 218 and the ground electrode 219 will be referred to as “reference potential”. In FIG. 18 described later, such terms are used.

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216bにはまった場合には、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。   On the other hand, as shown in FIG. 12 or FIG. 17, when the magnetic sphere 211 fits into the depression 212b or the depression 216b, the distance between the magnetic sphere 211 and the thin film magnets 215a to 215d is sufficiently large. The resistance values of the first to fourth magnetoresistive elements 214a to 214d all remain low, and therefore the potential of the first output electrode 220a and the potential of the second output electrode 220b are both reference potentials.

図18は、本発明の実施の形態4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」は基準電位より高い電位であることを、「L」は基準電位より低い電位であることを示している。 FIG. 18 is a diagram summarizing the relationship between the position of the magnetic sphere 211 and the first output electrode 220a and the second output electrode 220b in Embodiment 4 of the present invention. In the figure, “H” indicates that the potential is higher than the reference potential, and “L” indicates that the potential is lower than the reference potential.

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4における縦横検知センサの処理回路の一例について、図面を用いて説明する。 An example of the processing circuit of the vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 4 of the present invention having the above-described configuration and operation will be described with reference to the drawings.

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の出力をオペアンプ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、HL、LLの結果が得られる。この詳細は、上記参考例1と同様である。 In FIG. 19, the outputs of the first output electrode 220a and the second output electrode 220b are amplified by operational amplifiers 221a and 221b, and the respective outputs are passed through comparators 222a to 222d having appropriate positive and negative thresholds. Thus, HH, HL, and LL results are obtained for one output. The details are the same as in Reference Example 1 above.

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かるものである。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か否かの検知もできるが、本発明の実施の形態4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。 From these results, it can be known where the magnetic sphere 211 is located. Then, considering that the magnetic sphere 211 moves vertically downward by its own weight, the posture of the vertical / horizontal detection sensor can be known. That is, the vertical and horizontal orientations of the device incorporating the vertical and horizontal detection sensor can also be known. These results are summarized in FIG. Although it is possible to detect whether the vertical / horizontal detection sensor is in the supine position as shown in FIG. 12, the vertical / horizontal detection sensor according to the fourth embodiment of the present invention is obtained by rotating the vertical / horizontal detection sensor in the supine position by 180 °. It is not possible to distinguish between the state, that is, the prone state and the supine state.

以上のように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だ構成を有し、さらに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作用効果も取り込んでいるものである。 Aspect sensor in the fourth embodiment of the present invention as described above has a structure incorporating a position detection apparatus of the magnetic spheres in the third embodiment of the present invention described above, further embodiments of the present invention 3 The effect of the position detecting device for the magnetic sphere is incorporated.

上記に加えて、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215a〜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3における磁性体球の位置検出装置の場合と同様である。 In addition to the above, since four thin film magnets 215a to 215d are used as means for applying magnetism, the magnetic field from each thin film magnet 215a to 215d is detected in the immediate detection space of each thin film magnet 215a to 215d. The magnetism is sufficient to reach 213a to 213d, and the magnetism can be weakened. The effect of being able to weaken the magnetism of the thin film magnets 215a to 215d is the same as that of the magnetic ball position detecting device in the third embodiment of the present invention described above.

また、本発明の実施の形態4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く、別の検知空間213a〜213cにおいても同様である。 In the vertical / horizontal detection sensor according to the fourth embodiment of the present invention, the shape of the detection space 213d is a curved surface having a concave surface that is slightly larger than the outer shape of the magnetic sphere 211. Therefore, the magnetic sphere 211 is impossible for the detection space 213d. A shape that fits comfortably and fits stably. Thus, when the magnetic sphere 211 moves to the detection space 213d, the magnetic sphere 211 does not go back and forth between the other detection space and the detection space 213d for a while. The resistance value of 214d is stabilized. This is not limited to the detection space 213d, and the same applies to the other detection spaces 213a to 213c.

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。さらにこの状態から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、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、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217cだけでなく、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。   Further, in FIG. 13, considering the case where the vertical / horizontal detection sensor is rotated clockwise little by little, since there is a protrusion 217c, even if the vertical / horizontal detection sensor is tilted by 45 °, the magnetic ball 211 does not jump out of the detection space 213d and enter the detection space 213b. When the vertical / horizontal detection sensor is further rotated beyond 45 °, the magnetic sphere 211 eventually leaves the detection space 213d and enters the adjacent detection space 213b. Further, when the vertical / horizontal detection sensor of FIG. 13 is rotated 90 ° clockwise, in this state, the detection space 213b is vertically downward, and the magnetic sphere 211 enters the detection space 213b. On the contrary, if the vertical / horizontal detection sensor is rotated counterclockwise little by little from this state, the magnetic sphere 211 is not moved even if the vertical / horizontal detection sensor is inclined by 45 ° because of the protrusion 217c. It does not jump out of the detection space 213b and enter the detection space 213d. When the vertical / horizontal detection sensor is further rotated counterclockwise from this state, the magnetic ball 211 exits the detection space 213b and enters the adjacent detection space 213d. As is apparent from this phenomenon, by forming the protrusion 217c, the angle at which the magnetic sphere 211 starts to move is different between the clockwise direction and the opposite direction, and has hysteresis. As a result, it is possible to prevent inadvertent changes in vertical and horizontal detection when tilted by about 45 °, and so-called chattering (multiple detection) can be prevented. The same effect can be obtained not only with respect to the above-described protrusion 217c but also with respect to the other protrusions 217a, 217b, and 217d.

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の動きは滑らかとなり、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。   Further, as shown in FIG. 13, the shape of the internal space 213 as a whole is roughly a “ten” shape, and a curved surface in which the inner space 213 is concave at the central intersection of the “ten” character, “ A curved surface in which the internal space 213 is convex is formed at the tip of the “10” shape, and the curved surface is smoothly and continuously connected. Therefore, the movement of the magnetic sphere 211 is smooth, It is also possible to prevent the magnetic sphere 211 from standing still between an arbitrary detection space and a detection space adjacent thereto.

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か、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4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が、くぼみ216bが位置する中央部に向かって低くなるように、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。 Furthermore, as shown in FIG. 12, when the vertical / horizontal detection sensor is placed on its back, the substrate 216 is positioned vertically below, so the magnetic sphere 211 is positioned on the substrate 216. In this case, since the indentation 216b is formed in the side inner wall 216a, the magnetic sphere 211 is settled stably in the indentation 216b. If there is no recess 216b, the magnetic sphere 211 will move in the internal space 213 even if the side wall 216a is slightly inclined. As a result, the resistance values of the first to fourth magnetoresistive elements 214a to 214d may not be stable, or the magnetic sphere 211 may enter the detection spaces 213a to 213d with a slight inclination. In such a case, false detection is performed. On the other hand, in the fourth embodiment of the present invention, since the recess 216b is formed, such a problem can be solved. On the other hand, the same effect can be obtained in the depression 212b formed in the side inner wall 212a. In FIG. 12, the side inner wall 216a is shown horizontally, but it is preferable that the side inner wall 216a is inclined so as to become lower toward the center where the recess 216b is located. The same applies to the side inner wall 212a.

なお、上記本発明の実施の形態4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つの磁石を用いたが、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、磁気が強くなっ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いう長所を有するものである。 In the vertical / horizontal detection sensor according to the fourth embodiment of the present invention, four magnets of thin film magnets 215a to 215d are used as means for applying magnetism, but instead of this, one thin film magnet or magnet is used. May be. In this case, since the magnetism must be applied to all of the detection spaces 213a to 213d, there is a disadvantage that the magnetism becomes stronger accordingly. Nevertheless, the magnetic force applied to the magnetic sphere 211 is smaller than when applied in a direction perpendicular to the side inner wall 216a.

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が、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よい(図示しない)。   In addition, the electric circuit is composed of one full bridge circuit, but if another power supply is applied in reverse so that another phase is obtained by adding another full bridge circuit (not shown), the output is differential. Since it can be obtained, it is possible to obtain twice the output. In this case, two electric circuits may be stacked and arranged via an insulating layer (not shown).

そしてまた、上記本発明の実施の形態3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4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いても同様のことが言える。 Further, as an example of the magnetic sphere detection device according to the third embodiment of the present invention, a posture sensor that detects two postures, a posture sensor that detects three postures, and a posture sensor that detects five postures are considered. However, these posture sensors can be implemented by referring to the vertical / horizontal detection sensor according to the fourth embodiment of the present invention. For example, if there are two detection spaces, an attitude sensor that detects two attitudes can be obtained, and if there are three detection spaces, an attitude sensor that detects three attitudes can be obtained. The same can be said for an attitude detection sensor that detects an attitude of five or more attitudes.

実施の形態5
図21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。
( Embodiment 5 )
FIG. 21 is a front sectional view of a magnetic sphere position detection device according to Embodiment 5 of the present invention, FIG. 22 is an operation principle diagram of the position detection device, and FIG. 10 is a position and magnetic field of the magnetic sphere in the position detection device. The figure which shows the relationship of the resistance value of a resistive element, FIG. 23 is front sectional drawing of the principal part of the position detection apparatus.

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、特に透磁率が高く、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、またはポリフェニレンサルファイド等の樹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を転がるか、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。   21 to 23, the magnetic sphere 301 is made of an Fe-based alloy, and is made of permalloy having a particularly high magnetic permeability and a low coercive force. A housing 302 that constitutes a container that accommodates the magnetic sphere 301 so as to be able to roll or slide therein is made of a non-magnetic material. In particular, when this housing 302 is made of a resin material such as a liquid crystal polymer, polyamide, or polyphenylene sulfide containing a conductive material such as carbon, it has excellent heat resistance and can be reflowed as a surface mount component. Is obtained. Moreover, since polyamide is inexpensive, it is excellent in economic efficiency. The magnetic ball 301 rolls or slides on the inner wall 302a of the housing 302. A magnetic ball 301 is accommodated in the internal space 303 of the housing 302.

NiCo,NiFe等から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。   The thin-film magnetoresistive element 304 constituting the magnetic detector formed by patterning a plurality of ferromagnetic thin films made of NiCo, NiFe or the like has a resistance value change rate when a magnetic field is applied perpendicularly to the current direction. It becomes the maximum and the resistance value decreases. The specific shape of the pattern of the magnetoresistive element 304 formed into a pattern formed by folding a plurality of ferromagnetic thin films is the same as that described in FIG. The first thin film magnet 305a to which magnetism is applied constitutes a first magnetic generator. The second thin film magnet 305b to which magnetism is applied constitutes a second magnetic generator. The first thin film magnet 305a and the second thin film magnet 305b are arranged so that the surfaces facing each other are different poles. Specifically, the surface of the first thin film magnet 305a that faces the second thin film magnet 305b is the N pole, and the surface of the second thin film magnet 305b that faces the first thin film magnet 305a is the S pole. It is comprised so that it may become. A configuration in which the N pole and the S pole are reversed may be employed.

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305a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305a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のパター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°がより好ましい。   With the configuration of the first thin film magnet 305a and the second thin film magnet 305b, magnetism is applied in a direction parallel to the nearest inner wall 302a. The first thin film magnet 305a and the second thin film magnet 305b are made of a material such as a CoPt alloy, a CoCrPt alloy, or ferrite whose magnetic field direction is set by magnetization. Here, the direction in which magnetism is applied from the first thin film magnet 305a and the second thin film magnet 305b makes an angle of 90 ° with the longitudinal direction of the pattern of the magnetoresistive element 304, that is, the current direction. As described above, an angle of 90 ° is preferable because the change in the resistance value of the magnetoresistive element 304 can be increased, but in practice it can be detected even when the angle is about 45 °. Further, when GMR is used for the magnetoresistive element 304, detection is possible regardless of the angle, but 90 ° is more preferable from the viewpoint that hysteresis can be increased.

アルミナ等の絶縁性を有する材料からなる矩形状の基板306は、ハウジング302とともに容器を構成している。   A rectangular substrate 306 made of an insulating material such as alumina constitutes a container together with the housing 302.

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、SiO2、アルミナ、エポキシ樹脂、シリコン樹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SiO2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305b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305a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308は、SiO2、アルミナ、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の材料により構成される。そして、この保護膜308をフィラ含有のエポキシ樹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。 By forming the glass glaze layer 306a on the surface of the substrate 306, a smooth surface can be obtained, so that an electric circuit can be easily formed on the substrate 306. The insulating layer 307 formed on the glass glaze layer 306a so as to cover the magnetoresistive element 304 is made of a material such as SiO 2 , alumina, epoxy resin, or silicon resin. A first thin film magnet 305a and a second thin film magnet 305b are formed on the upper surface of the insulating layer 307. When the first thin film magnet 305a and the second thin film magnet 305b are formed of a CoPt alloy, it is inexpensive to use SiO 2 for the insulating layer 307, and the first thin film magnet 305a and the second thin film magnet 305b are used. Therefore, reliability such as humidity resistance is improved. The protective film 308 formed on the insulating layer 307 so as to cover the first thin film magnet 305a and the second thin film magnet 305b is made of a material such as SiO 2 , alumina, epoxy resin, or silicon resin. When the protective film 308 is made of a filler-containing epoxy resin, the magnetic resistance element 304 and the first thin-film magnet are excellent because the adhesiveness is excellent, and the wear resistance and humidity resistance are also excellent. The reliability of the 305a and the second thin film magnet 305b is improved. The protective film 308 constitutes a part of the inner wall 302a of the housing 302.

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。   In FIG. 21 and FIG. 22, the glass glaze layer 306a, the insulating layer 307, and the protective film 308 are omitted for easy viewing of the drawings.

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、その動作原理について説明する。 The operation principle of the magnetic sphere position detection device according to Embodiment 5 of the present invention configured as described above will be described below.

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に向かって磁力線が生じ、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304の抵抗値が低下する。   As shown in FIG. 21, when there is no magnetic sphere 301 above the magnetoresistive element 304, magnetic field lines are generated from the first thin film magnet 305a toward the second thin film magnet 305b, and some of the magnetic field lines are Since the magnetoresistive element 304 penetrates perpendicularly to the current direction, the resistance value of the magnetoresistive element 304 decreases.

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305b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。   On the other hand, as shown in FIG. 22, when the magnetic sphere 301 approaches the upper portion of the magnetoresistive element 304, the magnetism between the first thin film magnet 305a and the second thin film magnet 305b is applied to the magnetic sphere 301. Sucked. As a result, magnetic lines of force gather on the upper side of the first thin film magnet 305a and the second thin film magnet 305b, so that the lines of magnetic force penetrating the magnetoresistive element 304 are reduced, and the resistance value of the magnetoresistive element 304 shows a high value. FIG. 10 shows the relationship between the position of the magnetic sphere 301 and the resistance value of the magnetoresistive element 304 in this magnetic sphere position detection device.

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301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、しないかの検出をすることができる。 Thus, when the magnetic sphere 301 at a position in the vicinity of the magnetoresistive element 304 is present, the higher the resistance value of the magnetoresistive element 304, whereas, magnetic spheres 30 1 at a position in the vicinity of the magnetoresistive element 304 When it does not exist, the resistance value of the magnetoresistive element 304 becomes low (see FIG. 10). Therefore, by detecting the resistance value of the magnetoresistive element 304, it is possible to detect whether or not the magnetic sphere 301 is present in the vicinity of the magnetoresistive element 304.

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、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。 As described above, in the magnetic ball position detecting apparatus according to the fifth embodiment of the present invention, the magnetism between the first thin film magnet 305a and the second thin film magnet 305b is parallel to the inner wall 302a of the nearest housing 302. Since it is applied, it is possible to prevent the movement of the magnetic sphere 301 from being adversely affected.

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いため、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、この磁極から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ってしまう。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。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、磁石から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。   To explain this, when applying magnetism in the direction perpendicular to the inner wall 302a of the nearest housing 302, first, it is necessary to dispose a magnetoresistive element between the magnet and the inner wall. Because, if a magnet is arranged between the inner wall and the magnetoresistive element, and one magnetic pole of the magnet is arranged on the inner wall side and the other magnetic pole is arranged on the magnetoresistive element side, the position of the magnetic sphere changes. However, since the magnetism from the magnetic pole on the side opposite to the inner wall is hardly affected, the magnetism detected by the magnetoresistive element is hardly changed. When applying magnetism in a direction perpendicular to the inner wall 302a of the nearest housing 302, secondly, it is necessary to separate the magnet from the inner wall. This is because if the distance between the magnet and the inner wall is reduced in a state where the magnetoresistive element is disposed between the magnet and the inner wall, the distance between the magnet and the magnetoresistive element is also reduced. In this case, since the magnetoresistive element is located near the magnetic pole from which the magnetic lines of force are generated, even if the magnetic sphere is approaching or is away from the magnetic sphere, Most of them will penetrate the magnetoresistive element, and the change in magnetism received by the magnetoresistive element due to the change in position of the magnetic sphere will be reduced. For this reason, it is necessary to arrange the magnetoresistive element at a certain distance from the magnet, and eventually it is necessary to increase the distance between the magnet and the inner wall. As described above, if the distance between the magnet and the inner wall is increased, it is naturally necessary to increase the magnetism of the magnet. In this case, even if the magnetic spheres are separated a little, there is little decrease in the force with which the magnet attracts the magnetic spheres. Therefore, since the magnetic sphere is pulled by the magnetic force from the magnet, its movement is affected.

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301が軽量化されても磁性体球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。 Thus, the position detection device of the magnetic sphere according to the fifth embodiment of the present invention does not hinder the movement of the magnetic sphere 301 due to its own weight even if the magnetic sphere 301 is reduced in weight. Can be realized.

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の順に配置しているため(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305b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305b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305a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。   Since the first thin film magnet 305a, the second thin film magnet 305b, and the magnetoresistive element 304 are arranged in this order from the side closer to the inner wall 302a of the housing 302 with which the magnetic sphere 301 is in contact (see FIG. 23). The magnetic sphere 301 can be close to the first thin film magnet 305a and the second thin film magnet 305b, and accordingly, the magnetism of the first thin film magnet 305a and the second thin film magnet 305b is weakened. In addition, it is possible to detect when the magnetic sphere 301 comes close. Since the force attracting the magnetic body by the magnet is inversely proportional to the square of the distance, the first thin film magnet 305a and the second thin film magnet 305a are weakened by weakening the magnetism of the first thin film magnet 305a and the second thin film magnet 305b. The magnetism at a position away from the magnet 305b can be made sufficiently small, and from this point, it is possible to prevent the movement of the magnetic sphere 301 from being adversely affected.

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。   In addition, since the magnetoresistive element 304, the first thin film magnet 305a, and the second thin film magnet 305b are formed of thin films, the entire apparatus can be reduced in size and thickness.

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、印加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。   Furthermore, since the magnetoresistive element 304, the first thin film magnet 305a, and the second thin film magnet 305b are integrally formed on the substrate 306, the magnetoresistive element 304, the first thin film magnet 305a, and the first thin film magnet 305a due to individual differences are integrally formed. The variation in the positional relationship between the two thin film magnets 305b can be reduced and kept accurate. As a result, the variation in magnetism applied from the first thin film magnet 305a and the second thin film magnet 305b to the magnetoresistive element 304 can be reduced, and therefore, the relationship between the applied magnetism and the resistance value change rate. Variations in MR characteristics can also be reduced.

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302a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302aへ近づけたことによる効果は上述した通りである。 Furthermore, since a part of the protective film 308 also serves as the inner wall 302a, it is possible to bring the first thin film magnet 305a and the second thin film magnet 305b closer to the inner wall 302a than when the inner wall 302a is provided separately. It becomes possible. The effect obtained by close the first thin film magnetic 305a and the second thin film magnet 305b to the inner wall 30 2a is as described above.

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15A/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。   Further, since the magnetic sphere 301 is made of permalloy and the relative initial permeability of the magnetic sphere 301 is 5000 or more, magnetism easily penetrates the magnetic sphere 301. Therefore, it is possible to increase the magnetic change through the magnetoresistive element 304 when the magnetic sphere 301 is positioned in the vicinity of the first thin film magnet 305a and the second thin film magnet 305b. The output change can be increased. Further, since the coercive force of the magnetic sphere 301 is set to 15 A / m or less, the magnetic sphere 301 that is hard to be magnetized can be obtained, and malfunction can be prevented.

なお、上記磁性体球301に、ポリテトラフルオロエチレン等を含有した潤滑めっきを施しておけば、摩擦係数が低くなって、磁性体球301の転動がスムーズになる。それとともに、耐磨耗性が高く、かつ耐食性も優れているため、磁性体球301が錆びることも無く、信頼性を向上させることができる。   Note that if the magnetic sphere 301 is lubricated with polytetrafluoroethylene or the like, the friction coefficient becomes low, and the rolling of the magnetic sphere 301 becomes smooth. At the same time, since the wear resistance is high and the corrosion resistance is excellent, the magnetic sphere 301 is not rusted and the reliability can be improved.

また、ハウジング302を、カーボン等の導電性材料を含んだ樹脂材料、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。   In addition, the housing 302 is formed of a resin material containing a conductive material such as carbon or a metal material having conductivity, and the housing 302 is electrically connected to the ground, thereby preventing the housing 302 from being charged. Accordingly, malfunction of the position detecting device for the magnetic sphere 301 can be prevented.

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5と同様の効果を得ることができる。 In the fifth embodiment of the present invention, an MR element made of a ferromagnetic film is used as the magnetoresistive element 304. However, even when a GMR element made of an artificial lattice multilayer film is used, The same effect as in the fifth embodiment of the invention can be obtained.

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。 As is clear from the above description, the magnetic sphere position detection device according to the fifth embodiment of the present invention can be introduced into various technologies. For example, in addition to the vertical and horizontal detection sensors described later, a posture sensor, It can also be applied to an inclination sensor or the like. In addition, the vertical / horizontal detection sensor described later detects four postures, but the magnetic ball according to the fifth embodiment of the present invention is also applicable to a posture sensor that detects two postures, three postures, and even five postures. The position detection device of can be applied.

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。
( Embodiment 6 )
The vertical / horizontal detection sensor according to the sixth embodiment of the present invention utilizes the magnetic sphere position detection device according to the fifth embodiment of the present invention described above.

図24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。 FIG. 24 is a front sectional view of the vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 6 of the present invention when placed on its back, FIG. 25 is a top sectional view of the vertical / horizontal detection sensor when installed vertically, and FIG. 27 is a plan view showing the shape of the magnetoresistive element of the vertical / horizontal detection sensor, FIG. 28 is a plan view of the main part of the vertical / horizontal detection sensor, and FIGS. 29 and 30 are operation principle diagrams of the vertical / horizontal detection sensor. 31 is a diagram showing the relationship between the position and output of the magnetic sphere 311 representing the posture of the vertical / horizontal detection sensor, FIG. 32 is an electric processing circuit diagram of the vertical / horizontal detection sensor, and FIG. 33 is a determination logic diagram of the vertical / horizontal detection sensor. It is.

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。   Here, the posture of the vertical / horizontal detection sensor when the upper side of the paper shown in FIG. 24 is the actual vertical upper side is referred to as “place on the back”, and the vertical / horizontal detection sensor when the upper side of the paper shown in FIG. Is called “vertical placement”.

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5における磁性体球301と同様の構成からなるものである。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樹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。 24 to 30 and 32, a magnetic sphere 311 has the same configuration as the magnetic sphere 301 in the fifth embodiment of the present invention described above. The housing 312 made of a non-magnetic material is installed so as to cover the upper surface of a substrate 316 to be described later, and has a recess capable of accommodating a magnetic sphere 311, which contains the magnetic sphere 311. Yes. When this housing 312 is made of a resin material such as a liquid crystal polymer or polyamide containing a conductive material such as carbon, it is possible to obtain a heat resistant and reflow compatible surface mount component. Moreover, since polyamide is inexpensive, it is excellent in economic efficiency. A side inner wall 312a corresponds to the ceiling surface of the housing 312 in FIG. A recess 312b is generated at the center of the side inner wall 312a of the housing 312. A magnetic ball 311 rolls in an internal space 313 formed by the housing 312 and a substrate 316 described later.

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5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5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のい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、かつこの第1の薄膜磁石315aと第2の薄膜磁石315bをそれぞれ互い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。 As a part of the internal space 313, detection spaces 313a to 313d extending in four directions at 90 ° intervals in the same plane are formed. First to fourth magnetoresistive elements 314a to 314d constituting first to fourth magnetic detectors are formed outside the detection spaces 313a to 313d, respectively. These magnetoresistive elements 314a to 314d have the same configuration as the magnetoresistive element 304 in the fifth embodiment of the present invention described above. Moreover, the 1st-8th thin film magnets 315a-315h which respectively comprise the 1st-8th magnetic generator are formed in the outer sides of the detection spaces 313a-313d. These first to eighth thin film magnets 315a to 315h also have the same configuration as the first and second thin film magnets 305a and 305b in the fifth embodiment of the present invention described above, and the first magnetoresistance. The first to eighth thin film magnets 315a to 315h facing each other with any one of the element 314a to the fourth magnetoresistive element 314d are configured so that the poles of the opposing faces are different. That is, the first magnetoresistive element 314a, the second magnetoresistive element 314b, the third magnetoresistive element 314c, and the fourth magnetoresistive element 314d are arranged at each vertex of the square, and the first magnetoresistive element 314a The fourth magnetoresistive element 314d is arranged on the diagonal line, and the second magnetoresistive element 314b and the third magnetoresistive element 314c are arranged on the diagonal line (see FIGS. 25 and 28). A first thin film magnet 315a and a second thin film magnet 315b are provided so as to sandwich the first magnetoresistive element 314a, and the first thin film magnet 315a and the second thin film magnet 315b have different poles. It is configured to face each other. Similarly, a third thin film magnet 315c and a fourth thin film magnet 315d are provided so as to sandwich the second magnetoresistive element 314b, and a fifth thin film magnet 315e is disposed so as to sandwich the third magnetoresistive element 314c. A sixth thin film magnet 315f is provided, and a seventh thin film magnet 315g and an eighth thin film magnet 315h are provided so as to sandwich the fourth magnetoresistive element 314d (see FIG. 28). The first thin film magnet 315a and the second thin film magnet 315b, the third thin film magnet 315c and the fourth thin film magnet 315d, the fifth thin film magnet 315e, the sixth thin film magnet 315f, and the seventh thin film magnet. The mutually opposing surfaces of 315g and the eighth thin film magnet 315h have different poles.

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314a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いる(図28を参照)。   Further, the second thin film magnet 315b and the third thin film magnet 315c are disposed between the first magnetoresistive element 314a and the second magnetoresistive element 314b, and the sixth thin film magnet 315f and the seventh thin film magnet are disposed. 315g is arranged between the third magnetoresistive element 314c and the fourth magnetoresistive element 314d (see FIG. 28).

基板316も上記した本発明の実施の形態5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〜314d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〜314d、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。 The basic structure of the substrate 316 is the same as that of the substrate 306 in the fifth embodiment of the present invention described above, and a glass glaze layer (not shown) is formed on the surface of the substrate 316. The first to fourth magnetoresistive elements 314a to 314d are formed on the upper surface of the substrate 316, and an insulating film (not shown) is formed on the upper surfaces of the first to fourth magnetoresistive elements 314a to 314d. 1) to 8th thin film magnets 315a to 315h are formed. Further, a protective film (not shown) for protecting the first to fourth magnetoresistive elements 314a to 314d, the first to eighth thin film magnets 315a to 315h and the substrate 316 is further provided thereon. Is formed.

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。 The configuration of the substrate 316, the first to fourth magnetoresistive elements 314a to 314d, the insulating film (not shown), the first to eighth thin film magnets 315a to 315h, and the protective film (not shown) Although there are differences in the number of the first to fourth magnetoresistive elements 314a to 314d and the first to eighth thin film magnets 315a to 315h, the basic configuration is the position detection of the magnetic sphere in the fifth embodiment of the present invention described above. It is the same as the device.

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いる。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を介して対向している。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316には、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が形成されている。   A side inner wall 316 a that is a part of the surface of a protective film (not shown) formed on the substrate 316 is in contact with the internal space 313. The side inner wall 312a and the side inner wall 316a of the housing 312 are opposed to each other, and both of them are located in a direction perpendicular to a plane including the four detection spaces 313a to 313d. A recess 316b formed in the center of the side inner wall 316a on the substrate 316 is opposed to the recess 312b on the housing 312 side via the internal space 313. Convex protrusions 317a to 317d are formed on the inner wall of the housing 312 between the adjacent detection spaces 313a to 313d. An input electrode 318, a ground electrode 319, a first output electrode 320a, and a second output electrode 320b are formed on the substrate 316.

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315h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。   Here, the first magnetoresistive element 314a and the second magnetoresistive element 314b are electrically connected in series as shown in FIG. 26, and the third magnetoresistive element 314c and the fourth magnetoresistive element are connected. 314d is also electrically connected in series. The series circuit of the first magnetoresistive element 314a and the second magnetoresistive element 314b and the series circuit of the third magnetoresistive element 314c and the fourth magnetoresistive element 314d are electrically connected in parallel. ing. Further, the connection portion between the first magnetoresistive element 314a and the second magnetoresistive element 314b is connected to the first output electrode 320a, and the third magnetoresistive element 314c and the fourth magnetoresistive element 314d. Is connected to the second output electrode 320b. The longitudinal directions of the patterns of the first magnetoresistive element 314a, the second magnetoresistive element 314b, the third magnetoresistive element 314c, and the fourth magnetoresistive element 314d are parallel to each other as shown in FIG. ing. The longitudinal direction of this pattern corresponds to the direction of the current flowing through the first magnetoresistive element 314a to the fourth magnetoresistive element 314d, and the first thin film magnet 315a to the eighth thin film magnet are perpendicular to the current direction. A magnetic field is applied by 315h. And when a magnetic field is applied in this way, the resistance value of the 1st magnetoresistive element 314a-the 4th magnetoresistive element 314d will fall.

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。   The first magnetoresistive element 314a and the third magnetoresistive element 314c are connected to the input electrode 318, while the second magnetoresistive element 314b and the fourth magnetoresistive element 314d are connected to the ground electrode 319. Yes. As described above, the first to fourth magnetoresistive elements 314a to 314d constitute a full bridge circuit as shown in FIG. The input electrode 318, the ground electrode 319, the first output electrode 320a, and the second output electrode 320b are each made of a material such as silver or silver palladium.

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、その動作を説明する。 Hereinafter, the operation of the vertical / horizontal detection sensor according to the sixth embodiment of the present invention configured as described above will be described.

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。 The operation principle of the vertical / horizontal detection sensor according to the sixth embodiment of the present invention incorporates the operation principle of the magnetic sphere position detection device according to the fifth embodiment of the present invention described above.

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と同じく、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。   Here, FIG. 29 is a view in which the upper side of the paper is the actual vertical upper side, and is a front view when the vertical / horizontal detection sensor is placed vertically as in FIG. Further, FIG. 30 is a diagram in which the front side of the paper is actually vertically upward, and is a plan view when the vertical / horizontal detection sensor is placed on its back.

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へ引っ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。   As shown in FIG. 25 or FIG. 29, when the vertical / horizontal detection sensor is placed vertically, the magnetic sphere 311 rolls vertically under its own weight in the internal space 313 and moves to the lowest position. That is, in FIG. 25 or FIG. 29, the magnetic sphere 311 has moved to the detection space 313d. At this time, since the magnetic lines of force from the seventh thin film magnet 315g and the eighth thin film magnet 315h provided outside the detection space 313d are pulled to the magnetic sphere 311, they penetrate the fourth magnetoresistive element 314d. The line of magnetic force decreases, and the resistance value of the fourth magnetoresistive element 314d increases. Thereby, it can be detected that the detection space 313d is vertically lower than the other detection spaces 313a to 313c.

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が、第2の出力電極320bの電位はこの中央の値より高くなる。   At this time, the resistance values of the first magnetoresistive element 314a, the second magnetoresistive element 314b, and the third magnetoresistive element 314c are not affected by the magnetic sphere 311 and thus remain low. On the other hand, since only the resistance value of the fourth magnetoresistive element 314d increases, the potential of the first output electrode 320a becomes the center value of the potential between the input electrode 318 and the ground electrode 319. The potential of the output electrode 320b is higher than this central value.

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。   The above-described operation is similarly performed when the magnetic ball 311 enters the other detection spaces 313a to 313c.

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。   Hereinafter, the central value of the potential between the input electrode 318 and the ground electrode 319 will be referred to as a “reference potential”. In FIG. 31 to be described later, such terms are used.

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316b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。   On the other hand, as shown in FIG. 24 or FIG. 30, when the magnetic sphere 311 is fitted in the dent 312b or the dent 316b, the distance between the magnetic sphere 311 and the first to eighth thin film magnets 315a to 315h is as follows. Since they are sufficiently separated from each other, the resistance values of the first to fourth magnetoresistance elements 314a to 314d remain low. Accordingly, the potential of the first output electrode 320a and the potential of the second output electrode 320b are both reference potentials.

図31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311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」は基準電位より低い電位であることを示している。 FIG. 31 summarizes the relationship between the position of the magnetic sphere 311 representing the posture of the vertical / horizontal detection sensor and the first output electrode 320a and the second output electrode 320b in the sixth embodiment of the present invention. In the figure, “H” indicates that the potential is higher than the reference potential, and “L” indicates that the potential is lower than the reference potential.

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ついて、図面を用いて説明する。 An example of the processing circuit of the vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 6 of the present invention having the above-described configuration and operation will be described with reference to the drawings.

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の出力をオペアンプ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、HL、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かるものである。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かるものである。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か否かの検知もできるが、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。 In FIG. 32, the outputs of the first output electrode 320a and the second output electrode 320b are amplified by operational amplifiers 321a and 321b, and the respective outputs are passed through comparators 322a to 322d having appropriate positive and negative thresholds. Thus, HH, HL, and LL results are obtained for one output. From these results, it is possible to know where the magnetic sphere 311 is located. Then, considering that the magnetic sphere 311 moves vertically downward by its own weight, the posture of the vertical / horizontal detection sensor can be understood. That is, the vertical and horizontal orientations of the device incorporating the vertical and horizontal detection sensor can also be known. These results are summarized in FIG. As shown in FIG. 24, it is possible to detect whether the vertical / horizontal detection sensor is in the supine position, but the vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 6 of the present invention is obtained by rotating the vertical / horizontal detection sensor in the supine position by 180 °. It is not possible to distinguish between the state, that is, the prone state and the supine state.

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。 Aspect sensor according to the sixth embodiment of the present invention, as described above, has a structure incorporating a position detection apparatus of the magnetic balls in the fifth embodiment of the present invention described above, further embodiments of the present invention 5 The effect of the position detecting device for the magnetic sphere is incorporated.

上記に加えて、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〜313d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。 In addition to the above, since eight of first to eighth thin film magnets 315a to 315h are used as means for applying magnetism, the magnetic fields from the respective first to eighth thin film magnets 315a to 315h are: The magnetism is sufficient to reach the detection spaces 313a to 313d closest to the first to eighth thin film magnets 315a to 315h, and the magnetism can be weakened. The effect of being able to weaken the magnetism of the first to eighth thin film magnets 315a to 315h is the same as in the case of the position detecting device for the magnetic sphere in the fifth embodiment of the present invention described above.

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314a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。   The second thin film magnet 315b and the third thin film magnet 315c are disposed between the first magnetoresistive element 314a and the second magnetoresistive element 314b, and the sixth thin film magnet 315f and the seventh thin film magnet are disposed. 315g is arranged between the third magnetoresistive element 314c and the fourth magnetoresistive element 314d. For this reason, when a full bridge circuit is formed as shown in FIG. 26, the relationship between the first magnetoresistive element 314a, the first thin film magnet 315a and the second thin film magnet 315b therearound, and the second magnetoresistive element The relationship between 314b, the third thin film magnet 315c and the fourth thin film magnet 315d around it is the same. Therefore, the potential at the first output electrode 320a is related to the ratio of the resistance values of the first magnetoresistive element 314a and the second magnetoresistive element 314b. By reducing the variation in temperature characteristics between 314a and the second magnetoresistive element 314b, the temperature dependence of the potential at the first output electrode 320a can be reduced. The same applies to the potential at the second output electrode 320b. As a result, the temperature dependency of the vertical / horizontal detection sensor can be reduced, so that excellent temperature characteristics can be obtained.

そしてまた、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313dだけに限られるものではなく、別の検知空間313a〜313cにおいても同様である。 Moreover, in the vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 6 of the present invention, the shape of the detection space 313d is a curved surface having a concave surface that is slightly larger than the outer shape of the magnetic sphere 311. Therefore, the magnetic sphere 311 is in the detection space 313d. It has a shape that fits comfortably and fits stably. Accordingly, when the magnetic sphere 311 moves to the detection space 313d, the magnetic sphere 311 does not go back and forth between the other detection space and the detection space 313d for a while, so the fourth magnetoresistive element The resistance value of 314d is stable. This is not limited to the detection space 313d, and the same applies to the other detection spaces 313a to 313c.

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°傾けた状態であっても磁性体球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。さらにこの状態から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だけでなく、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。   Further, in FIG. 25, considering the case where the vertical / horizontal detection sensor is rotated clockwise little by little, since there is a protrusion 317c, even if the vertical / horizontal detection sensor is inclined by 45 °, the magnetic ball 311 Does not jump out of the detection space 313d and enter the detection space 313b. When the vertical / horizontal detection sensor is further rotated beyond 45 °, the magnetic ball 311 eventually leaves the detection space 313d and enters the adjacent detection space 313b. Furthermore, when the vertical / horizontal detection sensor of FIG. 25 is rotated 90 ° clockwise, in this state, the detection space 313b is vertically downward, and the magnetic ball 311 enters the detection space 313b. On the contrary, when the vertical / horizontal detection sensor is rotated little by little in the counterclockwise direction from this state, the magnetic ball 311 does not move even when the vertical / horizontal detection sensor is inclined by 45 ° because there is a protrusion 317c. It does not jump out of the detection space 313b and enter the detection space 313d. When the vertical / horizontal detection sensor is further rotated counterclockwise from this state, the magnetic ball 311 exits the detection space 313b and enters the adjacent detection space 313d. As is apparent from this phenomenon, by forming the protrusion 317c, the angle at which the magnetic sphere 311 starts to move is different between the clockwise direction and the opposite direction, and has hysteresis. As a result, it is possible to prevent so-called chattering (multiple detection), which can prevent inadvertent changes in vertical and horizontal detection when tilted by about 45 °. The same effect can be obtained not only with respect to the above-described protrusion 317c but also with respect to the other protrusions 317a, 317b, and 317d.

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の動きは滑らかとなり、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。   Furthermore, as shown in FIG. 25, the shape of the internal space 313 is generally a “ten” shape, and a curved surface in which the inner space 313 is concave at the central intersection of the “ten” characters; Since the curved surface in which the internal space 313 is convex is formed at the tip portion of the “10” shape, and the curved surface has an outer shape that is smoothly and continuously connected, the movement of the magnetic sphere 311 becomes smooth, Furthermore, it is possible to prevent the magnetic sphere 311 from standing still between an arbitrary detection space and a detection space adjacent thereto.

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か、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6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316aは水平に記載しているが、くぼみ316bが位置する中央部に向かって低くなるように、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。 Further, as shown in FIG. 24, when the vertical / horizontal detection sensor is placed on its back, the substrate 316 is positioned vertically below, so the magnetic sphere 311 is positioned on the substrate 316. In this case, since the recess 316b is formed in the side inner wall 316a, the magnetic sphere 311 fits into the recess 316b and is stably stationary. If this depression 316b is not present, the magnetic sphere 311 will move in the internal space 313 even if the side wall 316a is slightly inclined. As a result, the resistance values of the first to fourth magnetoresistive elements 314a to 314d may become unstable, or the magnetic sphere 311 may enter the detection spaces 313a to 313d with a slight inclination. In such a case, false detection is performed. On the other hand, in the sixth embodiment of the present invention, since the recess 316b is formed, such a problem can be solved. On the other hand, the same effect can be obtained in the recess 312b formed in the side inner wall 312a. In FIG. 24, the side inner wall 316a is shown horizontally, but it is preferable that the side inner wall 316a is inclined so as to become lower toward the center where the recess 316b is located. The same applies to the side inner wall 312a.

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、第1〜第8の薄膜磁石315a〜315hの8つの磁石を用いたが、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313a〜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いう長所を有するものである。 In the vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 6 of the present invention, eight magnets of the first to eighth thin film magnets 315a to 315h are used as the means for applying magnetism. A thin film magnet or a magnet may be used. In this case, since the magnetism must be applied to all of the detection spaces 313a to 313d, there is a disadvantage that the magnetism becomes stronger correspondingly. Nevertheless, the magnetic force applied to the magnetic sphere 311 is reduced as compared with the case of applying in a direction perpendicular to the side inner wall 316a.

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が、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よい(図示しない)。   In addition, the electric circuit is composed of one full bridge circuit, but if another power supply is applied in reverse so that another phase is obtained by adding another full bridge circuit (not shown), the output is differential. Since it can be obtained, it is possible to obtain twice the output. In this case, two electric circuits may be stacked and arranged via an insulating layer (not shown).

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、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。 In addition, as an example of the magnetic sphere detection device in the fifth embodiment of the present invention, a posture sensor that detects two postures, a posture sensor that detects three postures, and a posture sensor that detects five postures are considered. However, these posture sensors can be implemented by referring to the vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 6 of the present invention. For example, if there are two detection spaces, an attitude sensor that detects two attitudes can be obtained, and if there are three detection spaces, an attitude sensor that detects three attitudes can be obtained. The same can be said for an attitude detection sensor that detects an attitude of five or more attitudes.

さらに、本発明の実施の形態6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。 Furthermore, each of the second thin film magnet 315b and the third thin film magnet 315c, and the sixth thin film magnet 315f and the seventh thin film magnet 315g of the vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 6 of the present invention is constituted by one thin film magnet. May be. In this case, since one of the two magnets for applying magnetism to the first magnetoresistive element 314a and the second magnetoresistive element 314b is shared, variation in the applied magnetic field can be reduced. As a result, even better temperature characteristics can be obtained.

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。   Furthermore, a layer in which the first thin film magnet 315a to the eighth thin film magnet 315h are formed and a layer in which the first magnetoresistive element 314a to the fourth magnetoresistive element 314d are formed on the same plane. You may form in. In this case, the thickness can be reduced as the number of stacked layers decreases.

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5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が、ヒステリシスを大きくできる点から90°がより好ましい。 The magnetism penetrates at an angle of 90 ° with the longitudinal direction of the patterns of the first to fourth magnetoresistive elements 314a to 314d in order to increase the change of the resistance value as in the fifth embodiment. However, in practice, detection is possible even at about 45 °. In addition, when GMR is used for the first magnetoresistive element 314a to the fourth magnetoresistive element 314d, detection is possible regardless of the angle, but 90 ° is more preferable from the viewpoint that the hysteresis can be increased.

本発明の実施の形態6における縦横検知センサには、様々なバリエーションが可能である。例えば、異なる電気的接続をすることも可能である。 Various variations are possible for the vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 6 of the present invention. For example, different electrical connections can be made.

図34は、本発明の実施の形態6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、グランド電極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。 FIG. 34 is an electric circuit diagram of a main part of one variation of the vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 6 of the present invention. 34 differs from FIG. 26 in the arrangement of the input electrode 318, the ground electrode 319, the first output electrode 320a, and the second output electrode 320b. 34, the input electrode 318 is provided between the first magnetoresistive element 314a and the second magnetoresistive element 314b, and the ground electrode 319 is provided between the third magnetoresistive element 314c and the fourth magnetoresistive element 314d. The output electrode 320a is electrically connected between the first magnetoresistive element 314a and the third magnetoresistive element 314c, and the second output electrode 320b is electrically connected between the second magnetoresistive element 314b and the fourth magnetoresistive element 314d. Connected.

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。   When connected in this way, the tables in FIGS. 31 and 33 are different from those in FIG. 26, but the operating principle is the same as in FIG. Further, even when electrical connection as shown in FIG. 34 is performed, good temperature characteristics can be obtained as in the case of FIG.

実施の形態7
本発明の実施の形態7における縦横検知センサは、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6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。
( Embodiment 7 )
The vertical / horizontal detection sensor according to the seventh embodiment of the present invention utilizes the magnetic ball position detection device according to the fifth embodiment of the present invention, and the vertical / horizontal detection sensor according to the sixth embodiment of the present invention described above. The configuration is the same except that the arrangement positions of the magnetoresistive element and the thin film magnet are different.

以下、本発明の実施の形態7について、上記した本発明の実施の形態6における縦横検知センサとの相違点を中心に説明する。 Hereinafter, the seventh embodiment of the present invention will be described focusing on differences from the vertical / horizontal detection sensor according to the sixth embodiment of the present invention described above.

図35は本発明の実施の形態7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。 35 is a plan view of the main part of the vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 7 of the present invention, and FIG. 36 is a plan view showing the shape of the magnetoresistive element of the vertical / horizontal detection sensor.

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6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’であって、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6における縦横検知センサと同様である。 In FIG. 35, the first to eighth thin film magnets 315a ′ to 315h ′ have the same configuration as that of the sixth embodiment of the present invention described above, and the first magnetoresistive element 314a ′ to the fourth magnetism. The first to eighth thin film magnets 315a ′ to 315h ′ that are opposed to each other with any one of the resistance elements 314d ′ being configured such that the poles of the opposing faces are different. This is the same as the vertical / horizontal detection sensor in the sixth embodiment .

本発明の実施の形態7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6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。 The aspect of the vertical / horizontal detection sensor according to the seventh embodiment of the present invention is different from the vertical / horizontal detection sensor according to the sixth embodiment of the present invention described above, as shown in FIG. 35, is that the fourth thin film magnet 315d ′ and the fifth thin film magnet. 315e ′ is disposed between the second magnetoresistive element 314b ′ and the third magnetoresistive element 314c ′, and the first thin film magnet 315a ′, the second thin film magnet 315b ′, and the seventh thin film magnet 315g ′. And the eighth thin film magnet 315h ′ are arranged in parallel with the arrangement direction of the second magnetoresistive element 314b ′ and the third magnetoresistive element 314c ′, respectively. Further, as shown in FIG. 36, with such an arrangement, the first magnetoresistive element 314a ′ to the fourth magnetism are arranged so that magnetism is emitted in a direction of 90 ° with respect to the longitudinal direction of the pattern of the magnetoresistive element. This is that the longitudinal direction of the pattern of the resistive element 314d ′ is inclined by 45 °.

以上のように、本発明の実施の形態7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。 As described above, the vertical / horizontal detection sensor according to the seventh embodiment of the present invention has a configuration incorporating the above-described magnetic sphere position detection device according to the fifth embodiment of the present invention, and further includes an embodiment of the present invention. The action and effect of the magnetic sphere position detecting device 5 in FIG.

なお、本発明の実施の形態7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。 Note that the fourth thin film magnet 315d ′ and the fifth thin film magnet 315e ′ of the vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 7 of the present invention may be configured by one thin film magnet.

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、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り、かつ、上記した本発明の実施の形態6または7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。
( Embodiment 8 )
The vertical / horizontal detection sensor according to the eighth embodiment of the present invention utilizes the magnetic sphere position detection device according to the fifth embodiment of the present invention, and the vertical / horizontal detection according to the sixth or seventh embodiment of the present invention described above. The detection sensor has the same configuration except that the shape of the housing 312 is different.

図37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。 FIG. 37 is a front sectional view of the vertical / horizontal detection sensor according to the eighth embodiment of the present invention when placed on its back.

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〜314dから遠い方の側面内壁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8実施の形態6実施の形態7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〜314d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から遠い方の側面内壁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、これによって、より大きな出力変動を得ることができるのである。 In Figure 37, the housing 312 side, i.e., that the formation of the tapered portion 323 at an end portion of the first to fourth magnetoresistance elements farther side inner wall 312a from 314 a to 314 d ', the eighth embodiment is performed The sixth embodiment is different from the seventh embodiment . This taper part 323 is formed in four places of detection space 313a-313d, respectively. And it is the structure which approaches the side wall 316a of the nearer side from the 1st-4th magnetoresistive elements 314a-314d as it approaches the front-end | tip of detection space 313a-313d. Furthermore, when the magnetic sphere 311 is positioned at the tip of the detection spaces 313a to 313d, the side inner wall 316a and the first to fourth magnetoresistive elements 314a closer to the first to fourth magnetoresistive elements 314a to 314d. The magnetic sphere 311 is in contact with the tapered portion 323 which is a part of the side inner wall 312a ′ far from ˜314d. With this configuration, when the magnetic sphere 311 is positioned at the tip of the detection spaces 313a to 313d, the magnetic sphere 311 is pressed by the taper portion 323 to contact the side wall 316a, that is, the first to eighth thin film magnets 315a to 315a. The structure is closer to the layer where 315h is formed. For this reason, the magnetic sphere 311 can attract more magnetic flux, thereby obtaining a larger output fluctuation.

なお、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313a〜313dにおける側面内壁312a’の一部をテーパ形状のテーパ部323としているが、テーパ形状に限られるものではなく、曲線形状のものであってもよい。 In the vertical / horizontal detection sensor according to the eighth embodiment of the present invention, a part of the side surface inner wall 312a ′ in the detection spaces 313a to 313d is a tapered portion 323 having a tapered shape. It may be.

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ある。   The magnetic sphere position detection device according to the present invention is useful as a magnetic sphere position detection device or a vertical / horizontal detection sensor used to detect the posture of various electronic devices and the like.

本発明の参考例1における磁気検出回路の回路図Circuit diagram of magnetic detection circuit in Reference Example 1 of the present invention 本発明の参考例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The circuit diagram of the magnetic discrimination circuit connected to the magnetic detection circuit in Reference Example 1 of the present invention 本発明の参考例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Logic diagram of magnetic discrimination circuit connected to magnetic detection circuit in Reference Example 1 of the present invention 本発明の参考例2における磁気センサの主要部の断面図Sectional drawing of the principal part of the magnetic sensor in the reference example 2 of this invention 本発明の実施の形態1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Front sectional drawing of the principal part of the position detection apparatus of the magnetic body sphere in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態2における縦横検知センサの主要部の平面断面図Plan sectional drawing of the principal part of the aspect detection sensor in Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態2における縦横検知センサの動作図Operational diagram of vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 2 of the present invention 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正面断面図Front sectional view of a magnetic sphere position detecting device in Embodiment 3 of the present invention 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動作原理図Operation Principle Diagram of Magnetic Sphere Position Detection Device in Embodiment 3 of the Present Invention 本発明の実施の形態3および5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The figure which shows the relationship between the position of the magnetic body sphere in Embodiment 3 and 5 of this invention, and the resistance value of a magnetoresistive element 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Front sectional drawing of the principal part of the position detection apparatus of the magnetic sphere in Embodiment 3 of this invention 本発明の実施の形態4における縦横検知センサの仰向け置き時の正面断面図Front sectional view at the time of placing the vertical / horizontal detection sensor on its back in Embodiment 4 of the present invention 本発明の実施の形態4における縦横検知センサの縦置き時の上面断面図Top sectional drawing at the time of the vertical installation of the vertical / horizontal detection sensor in Embodiment 4 of this invention 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電気回路図Electrical circuit diagram of main part of vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 4 of the present invention 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図The top view of the principal part of the vertical / horizontal detection sensor in Embodiment 4 of this invention 本発明の実施の形態4における縦横検知センサの動作原理図Operational principle diagram of vertical / horizontal detection sensor in Embodiment 4 of the present invention 本発明の実施の形態4における縦横検知センサの動作原理図Operational principle diagram of vertical / horizontal detection sensor in Embodiment 4 of the present invention 本発明の実施の形態4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The figure which shows the relationship between the position and output of the magnetic body sphere showing the attitude | position of the vertical / horizontal detection sensor in Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4における縦横検知センサの電気処理回路図Electrical processing circuit diagram of the vertical / horizontal detection sensor in Embodiment 4 of the present invention 本発明の実施の形態4における縦横検知センサの判定論理図Determination logic diagram of vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 4 of the present invention 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Front sectional view of a magnetic sphere position detecting device in Embodiment 5 of the present invention 本発明の実施の形態5における位置検出装置の動作原理図Operational principle diagram of position detecting apparatus in embodiment 5 of the present invention 本発明の実施の形態5における位置検出装置の主要部の正面断面図Front sectional drawing of the principal part of the position detection apparatus in Embodiment 5 of this invention 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Front sectional view at the time of placing the vertical / horizontal detection sensor on its back in Embodiment 6 of the present invention 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Cross-sectional top view when the vertical / horizontal detection sensor according to the sixth embodiment of the present invention is placed vertically. 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Electrical circuit diagram of main part of vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 6 of the present invention 本発明の実施の形態6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The top view which shows the shape of the magnetoresistive element of the vertical / horizontal detection sensor in Embodiment 6 of this invention 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The top view of the principal part of the vertical / horizontal detection sensor in Embodiment 6 of this invention 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Operational principle diagram of vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 6 of the present invention 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Operational principle diagram of vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 6 of the present invention 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The figure which shows the relationship between the position and output of a magnetic body sphere showing the attitude | position of the vertical / horizontal detection sensor in Embodiment 6 of this invention. 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Electrical processing circuit diagram of vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 6 of the present invention 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Decision logic diagram of vertical / horizontal detection sensor in Embodiment 6 of the present invention 本発明の実施の形態6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Electrical circuit diagram of main part of one variation of vertical / horizontal detection sensor according to Embodiment 6 of the present invention 本発明の実施の形態7における縦横検知センサの主要部の平面図The top view of the principal part of the vertical / horizontal detection sensor in Embodiment 7 of this invention 本発明の実施の形態7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The top view which shows the shape of the magnetoresistive element of the vertical / horizontal detection sensor in Embodiment 7 of this invention 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Front sectional view at the time of placing the vertical / horizontal detection sensor on its back in Embodiment 8 of the present invention

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 ハウジング
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 くぼみ
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Applied electrode 102 1st detection electrode 103 2nd detection electrode 104,219,319 Ground electrode 105,214a, 314a 1st magnetoresistive element (1st magnetic detector)
106, 214b, 314b Second magnetoresistive element (second magnetic detector)
107, 214c, 314c Third magnetoresistive element (third magnetic detector)
108, 214d, 314d Fourth magnetoresistive element (fourth magnetic detector)
109 First reference electrode 110 Second reference electrode 111 First adjustment resistor 112 Second adjustment resistor 113 Third adjustment resistor 114 Fourth adjustment resistor 125, 206, 216, 306, 316 Substrate 127 Magnetoresistive layer (Magnetic resistance element)
129 Magnet layer (magnet)
132, 201, 211, 301, 311 Magnetic sphere 133, 202, 212, 302, 312 Housing 133a, 202a, 302a Inner wall 134, 203, 213, 303, 313 Internal space 136a, 213a, 313a First detection space 136b , 213b, 313b Second detection space 136c, 213c, 313c Third detection space 136d, 213d, 313d Fourth detection space 137, 212b, 216b, 312b, 316b Indentation 138 First magnet 139 Second magnet 140 Third magnet 141 Fourth magnet 204, 304 Magnetoresistive element 205 Thin film magnet 206a, 306a Glass glaze layer 207, 307 Insulating layer 208, 308 Protective film 212a, 216a, 312a, 316a Side wall 215a, 305a, 31 a first thin film magnet (first magnetic generators)
215b, 305b, 315b Second thin film magnet (second magnetic generator)
315c, 315c Third thin film magnet (third magnetic generator)
215d, 315d Fourth thin film magnet (fourth magnetic generator)
217a, 217b, 217c, 217d, 317a, 317b, 317c, 317d Protrusion 218, 318 Input electrode 220a, 320a First output electrode 220b, 320b Second output electrode 221a, 221b, 321a, 321b Operational amplifier 222a, 222b, 222c , 222d, 322a, 322b, 322c, 322d Comparator 315e Fifth thin film magnet (fifth magnetic generator)
315f Sixth thin film magnet (sixth magnetic generator)
315g Seventh thin film magnet (seventh magnetic generator)
315h eighth thin film magnet (eighth magnetic generator)
323 Taper

Claims (28)

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。A magnetic sphere, a container having an inner space for accommodating the magnetic sphere and having an inner wall on which the magnetic sphere can roll, and a parallel inner wall provided on the outer side of the inner space and parallel to the nearest inner wall of the container A magnetic sphere comprising: a magnet for applying magnetism in any direction; and a magnetic detector for detecting magnetism from the magnet provided in the vicinity of the magnet and opposite to the inner wall Detection device. 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、請求項記載の磁性体球の位置検出装置。With constituting the magnetic detector magnetoresistive element formed on a substrate, the magnet is constituted by a thin film magnet formed through an insulating layer on the magneto-resistive element of claim 1, wherein the magnetic spheres Position detector. 請求項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。A vertical / horizontal detection sensor comprising the magnetic ball position detecting device according to claim 1, wherein the internal space of the container is divided into four detection spaces extending in four directions at 90 ° intervals in the same plane, and the four detection spaces. It is configured in a shape including two side inner walls facing each other and positioned in a direction perpendicular to the plane including the detection space, and the magnet and the magnetic detector are provided outside the four detection spaces, respectively. A vertical / horizontal detection sensor which detects that the detection space is below the other three detection spaces by detecting a detection space in which the magnetic sphere enters due to its own weight among the four detection spaces by the magnetic detector. . 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、請求項記載の縦横検知センサ。The vertical / horizontal detection sensor according to claim 3 , wherein one magnet that exerts magnetism on the four detection spaces is provided in place of the magnet provided outside each of the four detection spaces. 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、請求項記載の縦横検知センサ。The vertical / horizontal detection sensor according to claim 3 , wherein the magnetic detector is composed of a magnetoresistive element formed on a substrate, and the magnet is composed of a thin film magnet formed on the magnetoresistive element via an insulating layer. . 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、請求項記載の縦横検知センサ。The container includes a substrate and a housing having a recess capable of accommodating a magnetic sphere and made of a nonmagnetic material so as to cover the substrate, and a part of an inner wall of the container is formed on the substrate. The vertical / horizontal detection sensor according to claim 5 , wherein the vertical / horizontal detection sensor includes a protective film that covers the magnetoresistive element. 前記ハウジングを、導電材料を含んだ樹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、請求項記載の縦横検知センサ。The vertical / horizontal detection sensor according to claim 6 , wherein the housing is formed of a resin material containing a conductive material or a metal material having conductivity, and the housing is electrically connected to a ground. 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、請求項のいずれか1項に記載の縦横検知センサ。The vertical / horizontal detection sensor according to any one of claims 3 to 7 , wherein the two side wall surfaces are formed in a shape having a recess in a central portion. 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、請求項のいずれか1項に記載の縦横検知センサ。An inner wall located between the other detection space adjacent to any one of the sensing space and the one detection space among the four sensing space, and configured in a shape having a convex protrusion, claims 3 to 7 vertical and horizontal sensor according to any one of. 前記磁性体球を、比初期透磁率が5000以上、保磁力が15A/m以下となるように構成した、請求項のいずれか1項に記載の縦横検知センサ。The vertical and horizontal detection sensor according to any one of claims 3 to 7 , wherein the magnetic sphere is configured so that a relative initial permeability is 5000 or more and a coercive force is 15 A / m or less. 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、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、磁性体の位置検出装置。A magnetic body, a container having an internal space for accommodating the magnetic body and having an inner wall on which the magnetic body can roll or slide, a magnetic generator disposed outside the internal space, and the magnetic generator A magnetism detector for detecting magnetism from the first, the magnetism generator is arranged so that magnetism is generated in a direction parallel to the inner wall of the nearest container, and the magnetism detector is sandwiched between the first magnetism detector A magnetic material position detection apparatus comprising a magnetic generator and a second magnetic generator, wherein the first magnetic generator and the second magnetic generator are configured such that different poles face each other . 前記磁性体を球状の磁性体球で構成した、請求項11記載の磁性体の位置検出装置。The position detection device for a magnetic body according to claim 11 , wherein the magnetic body is formed of a spherical magnetic body sphere. 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11に記載の磁性体の位置検出装置。12. The apparatus according to claim 11 , further comprising a substrate on which the magnetic detector and the magnetic generator are formed, wherein the magnetic detector is configured by a thin film magnetoresistive element, and the magnetic generator is configured by a thin film magnet. Magnetic body position detection device. 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。 A magnetic body, a container having an internal space for accommodating the magnetic body and having an inner wall on which the magnetic body can roll or slide, a magnetic generator disposed outside the internal space, and the magnetic generator Including a magnetic detector for detecting magnetism from the magnetic body, wherein the magnetic generator is disposed so that magnetism is generated in a direction parallel to the inner wall of the nearest container , and the magnetic body Is formed of spherical magnetic spheres, and the internal space of the container is configured to have four detection spaces that extend in four directions at 90 ° intervals in the same plane, and the container includes the four detection spaces. Two side inner walls facing each other and positioned in a direction perpendicular to the plane to include, and further, the magnetic generator and the magnetic detector are respectively arranged outside the four sensing spaces, and the magnetic detector By detecting the detection space in which the magnetic sphere has entered due to its own weight among the four detection spaces, the detection space in which the magnetic sphere has entered due to its own weight is positioned below the other three detection spaces. A vertical / horizontal detection sensor that detects 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14記載の縦横検知センサ。The vertical / horizontal detection sensor according to claim 14 , wherein one magnetic generator that applies magnetism to the four detection spaces is arranged instead of the magnetic generator arranged outside each of the four detection spaces. 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いに異なる極が対向するように構成した、請求項14記載の縦横検知センサ。The first magnetic generator, the second magnetic generator, the third magnetic generator, the fourth magnetic generator, the fifth magnetic generator, the sixth magnetic generator, the seventh The magnetic generator and the eighth magnetic generator, and the first magnetic detector, the second magnetic detector, the third magnetic detector, and the fourth magnetic detector are square. Further, the first magnetic detector and the fourth magnetic detector are arranged diagonally, and the second magnetic detector and the third magnetic detector are arranged diagonally. The first magnetic generator and the second magnetic generator are disposed so as to sandwich the first magnetic detector, and the first magnetic generator and the second magnetic generator are respectively provided. The third magnetism generator is configured so that different poles face each other and sandwich the second magnetic detector. And the fourth magnetic generator, and the third magnetic generator and the fourth magnetic generator are configured such that different poles face each other so that the third magnetic detector is sandwiched between them. The fifth magnetic generator and the sixth magnetic generator are provided, and the fifth magnetic generator and the sixth magnetic generator are configured so that different poles face each other, The seventh magnetic generator and the eighth magnetic generator are provided so as to sandwich the four magnetic detectors, and the seventh magnetic generator and the eighth magnetic generator face each other with different poles. The vertical / horizontal detection sensor according to claim 14 , wherein the vertical / horizontal detection sensor is configured to do so. 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16記載の縦横検知センサ。The second magnetic generator and the third magnetic generator are disposed between the first magnetic detector and the second magnetic detector, and the sixth magnetic generator and the seventh magnetic generator are arranged. The vertical / horizontal detection sensor according to claim 16 , wherein a magnetic generator is arranged between the third magnetic detector and the fourth magnetic detector. 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17記載の縦横検知センサ。18. The vertical / horizontal detection sensor according to claim 17 , wherein each of the second magnetic generator, the third magnetic generator, the sixth magnetic generator, and the seventh magnetic generator is used as one magnetic generator. . 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16記載の縦横検知センサ。The fourth magnetic generator and the fifth magnetic generator are arranged as a single magnetic generator between the second magnetic detector and the third magnetic detector, and the first magnetic generator The magnetic generator, the second magnetic generator, the seventh magnetic generator, and the eighth magnetic generator are parallel to the arrangement direction of the second magnetic detector and the third magnetic detector, respectively. The vertical / horizontal detection sensor according to claim 16 , wherein the vertical / horizontal detection sensor is arranged and configured. 前記第1の磁気検出器から前記第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の薄膜磁石から第8の薄膜磁石で構成した、請求項1619のいずれか1項に記載の縦横検知センサ。The first magnetic detector to the fourth magnetic detector are composed of a thin film first magnetoresistive element to a fourth magnetoresistive element, respectively, and the first magnetic generator to the eighth magnetism. The vertical / horizontal detection sensor according to any one of claims 16 to 19 , wherein each of the generators includes a first thin film magnet to an eighth thin film magnet. 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20記載の縦横検知センサ。The eighth thin film magnet from the first thin film magnet is formed closer to the inner wall of the container than a layer in which the fourth magnetoresistive element is formed from the first magnetoresistive element. 20. The vertical / horizontal detection sensor according to 20 . 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20記載の縦横検知センサ。21. Vertical / horizontal detection according to claim 20, wherein the first thin film magnet to the eighth thin film magnet are formed on the same plane as the layer on which the first magnetoresistive element to the fourth magnetoresistive element are formed. Sensor. 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20記載の縦横検知センサ。The container is formed of a housing having a concave portion for accommodating the magnetic sphere and made of a nonmagnetic material so as to cover the substrate, and a part of the inner wall of the container is formed on the substrate. 21. The vertical / horizontal detection sensor according to claim 20 , comprising a protective film covering any one or both of the first magnetoresistive element to the fourth magnetoresistive element and the first thin film magnet to the eighth thin film magnet. . 前記ハウジングを、導電材料を含んだ樹脂材料、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23記載の縦横検知センサ。The vertical / horizontal detection sensor according to claim 23 , wherein the housing is formed of a resin material containing a conductive material or a metal material having conductivity, and the housing is electrically connected to a ground. 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1419のいずれか1項に記載の縦横検知センサ。The vertical / horizontal detection sensor according to any one of claims 14 to 19 , wherein the two side wall surfaces are formed in a shape having a recess in a central portion. 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1419のいずれか1項に記載の縦横検知センサ。An inner wall located between the other detection space adjacent to any one of the sensing space and the one detection space among the four sensing space, and configured in a shape having a convex protrusion, claims 14 to 20. The vertical / horizontal detection sensor according to any one of 19 above. 前記磁性体を、比初期透磁率が5000以上、保磁力が15A/m以下となるように構成した、請求項1419のいずれか1項に記載の縦横検知センサ。The vertical / horizontal detection sensor according to any one of claims 14 to 19 , wherein the magnetic body is configured to have a relative initial permeability of 5000 or more and a coercive force of 15 A / m or less. 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から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14記載の縦横検知センサ。Of the two side inner walls in the four detection spaces, the side inner wall farther from the magnetic detector is brought closer to the side inner wall closer to the magnetic detector as the tip of the four detection spaces is approached. The vertical / horizontal detection sensor according to claim 14 , wherein the magnetic ball is in contact with the inner walls of the two side surfaces at the front ends of the four detection spaces.
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