JPH03257372A - 磁気バブル素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業Ｊ二の利用分野〉 本発明は、磁気バブルを双方向く時計方向と反ｇｌ計方
向〉に転送する回転数検出器等に用いられる磁気バブル
素子に関するものである。

〈従来の技術〉 本出願人は既に、特願昭６２−２１２２０７号（先行例
１と記す）にて磁気バブル素子に関連した出願を行って
いる。この出願には、後述する「メモリホイールの原理
」による磁気バブルのビットパタンが設けられた転送素
子ループを備え、磁気バブル検出器で磁気バブルを検出
する技術が記載されている。

まず、第３図を参照して磁気バブル素子を用いた回転数
検出器の動作原理を説明する。第３図において、１は磁
気バブル素子であり乗置磁化膜とその上に形成された薄
膜パターンで構成される。

この磁気バブル素子」二には、第４図、第５図に示すよ
うな転送素子ループが設けられているか、これについて
は後述する。

２は２枚−組のバイアス磁石であり、磁気バブル素子１
に対し、垂直な一定の磁界（バイアス磁界）を与え、バ
ブル状の磁区を保持する作用を有するものである。

３．４は説出しコイルであり、磁気バブル素子１の周囲
に第３図の如く配置される。そしてこの読出しコイル３
．４は、回転軸の累積回転数を読出す時に動作するもの
であり、交番電流をこの２つのコイルに流すことで回転
磁界を発生させ、後述する転送素子ループ上の磁気バブ
ルを転送するものである。

５はリンク状に形成された永久磁石であり、回転軸（図
示せず〉に取イ〈１けちれる。このリンク磁石５は、磁
気バブル素子１に対して平行な面内磁界を与えるもので
、回転軸が回転することによりこの面内磁界は回転する
。磁気バブルは、１ビツトシフト／１回転磁界で、第４
図に示すような転送素子ループ上を巡回する。第１図は
、８極に着磁されたリンク磁石の例であり、この場合、
回転軸か１回転すると、磁気バブルは、４ビツト分移動
する。なお、゛ピット′”については後述するが、第２
図のコーナの転送素子１９部を除き、直線部の転送素子
１８の１個は、１ビツトに相当する。

磁気バブル素子１上には、第５図に示すような複数個の
転送素子ループａ、ｂ、ｃ、・・・が設Ｃ−＋られてい
る。各転送素子ループａ、ｂ、ｃ、・・・は、例えば、
第４図に示す形状をした薄膜のパー＝マロイの転送素子
１８．１９が、ループ状に形成されたものである。転送
素子１８は直線部に配置され、転送素子１９はコ−す部
に配置される。そして、各転送素子ループには、ストレ
ッチャと称する“′へ状の薄膜パターンを第４図の如く
形成したものか設けられ、この部分で磁気バブルを細長
く引伸ばし、磁気バブル検出器１０にて、磁気バブルの
検出か容易に行われるようにしている。

このような各転送素子ループには、第４図のように複数
個の磁気バブル９ａ、９ｂ、・・・か設けられる。

これら磁気バブルが、各転送素子ルー１上に存在し得る
個数を、本明細潜では、゛ビット数′”と呼ぶ。このピ
ット数は、転送素子１８．１９及びストレッチャ部の転
送素子の個数で決まるため、転送素子ループの大きさは
、ピッ１〜数で、表わすことかできる。

そしてこれら磁気バブルは、先行例１で説明したような
「メモリホイールの原理」に基づいた配列構成となって
いる。例えは、転送素子ループａには、０１ビツトのビ
ットパターン（０１００１０１・・・）が、磁気バブル
の有無により形成されている。同様に他の転送素子ルー
プｂ、ｃ、・・・にも、ｎ２．　ｎ３゜・・・ピッＩ−
のピッｌ−パターンが形成される。

なお、これらビン１〜数、ｎｌ、　ｎ２．　ｎ３．・・
・は、互いにＪ（通の約数を持たない関係に選ばれてい
る。

このよ・）な関係にすると、磁気バブル素子に（ｎｌ・
ｎ２・ｎ３・・・・）回の回転磁界か加えられて、初め
て、各転送素子ループ相互のビット配列か元の状態に戻
る。従って、少ないビット数で、多くの回転数を計測す
ることができる利点がある。これについては本出願人の
既出願である先行例１や特願昭６１−２２１６７０号（
先行例２と記す）に詳しく記載されている。

第３図の回転数検出器においては、リンク磁石５の回転
か停止した状態で、読出しコイル３．４から、新たに回
転磁界を磁気バブル素子１ノ＼加え、各転送素子ループ
ａ、ｂ、ｃ・・・上の磁気バブルパターンを強制的に転
送させて磁気バブル検出器１０の所を通過させ、連続し
た数ピッＩ・を読出すことにより、回転軸の累積回転数
を知るようにしている。

つまり、従来は第５図に示す如く、磁気バブル素子１上
に、互いに共通の約数を持たないビット数の転送素子ル
ープを複数個備え、しかも各転送素子ループａ、ｂ、ｃ
、・・・毎にストレッチャ１６を備え、このス１〜レッ
ヂャ部１６に設けた磁気バブル検出器１０により、数ビ
ットを読みだしていた。

く解決しようとする課題〉 以上のような従来の磁気バブル素子は、次の問題点があ
る。

（１）各転送素子ループ毎に磁気バブル検出器１６を設
けているため、各磁気バブル検出器から読みだしたビッ
ト信号を処理する回路がそれぞれ必要となる。従って、
その回路部分の構成費用と、スベスが増大する。

（２）磁気バブルは、ｘ、ｙ方向の磁界１１ｘ、Ｈｙ（
第３図参照〉の値と、バイアス磁界と力や成る範囲（動
作マージンと言う〉内になければ、転送素子ループ上で
消失したり複製したりする。このようなことになれば、
メモリホイールのパターンが破壊されるので、それ以降
の回転数の読取りができなくなる。ストレッチャ部は、
磁気バブルを転送するとともに細長く引伸ばす作用も持
つ所であるので、動作マージンが他の転送素子部と比較
して厳しくなっている。

従って、第５図のように複数個のストレッチャが磁気バ
ブル素子上で各所に散らばっていると、広い範囲で回転
磁界とバイアス磁界の強さを均一にしなければならず、
その実現には困難な面が伴う。

本発明の目的は、上記（１）　、（２）の問題を解決し
た磁気バブル素子を提供することである。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、上記課題を解決するために メモリホイールの原理に基づく磁気バブルのパターンが
書込まれ、ループ上に存在し得る磁気バブルの個数が互
いに共通の約数を持たない関係にある複数個のマイナー
転送素子ループと、磁気バブルを細長く引伸ばす１個の
ストレッチャと、 このストレッチャの近傍に設けられストレッチャを通過
する磁気バブルを検出する磁気バブル検出器と、 醒記各マイナー転送素子ループの一部に設ｃ１られ、当
該マイナー転送素子ループ上を転送されてくる磁気バブ
ルを複製する複製手段と、この複製された磁気バブルを
前記ストレッチャに導くメジャー転送素子ループと、 双方向に転送可能な転送素子で構成され、前記複数個の
マイナー転送素子ループとストレッチャと磁気バブル検
出器とメジャー転送素子ループを・包囲するように設け
られ、磁気バブルがストレッチャ側へ戻ることのない機
能を持つ手段を介して前記ストレッチャを通過した磁気
バブルを受入れるガードレールと、 からなる手段を講じたものである。

く作用〉 本発明では、複数個のマイナー転送素子ループ（このマ
イナー転送素子ループ内にはストレッチャはない）から
メジャー転送素子ルー１に数ビットの磁気バブルを複製
して取出し、これを磁気バブル検出器と１個のストレッ
チャを用いて読取るようにしている。従って、従来の問
題点は解決できる。なお、単に１個のストレッチャを用
いるだけであると、回転軸が逆回転した時、複製した磁
気バブルがメジャー転送素子ループを逆戻りして、転送
素子ループに入り込む恐れがある。このようなことにな
れば、メモリホイールのビットパタンが破壊される。そ
こで、本願ではストレッチャを通過した磁気バブルが逆
戻りしない手段を設け、かつ双方向転送可能なガードレ
ールを備えてこのようなことが発生しないように対処し
ている。〈実施例〉 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明に係る磁気バブル素子の一実施例を示す
図、第２図は第１図素子のガードレールの転送素子の形
状を示す図、第６図は第２図ガードレー　ルのコーナ部
の転送素子を示す図である。

第１図に示す磁気バブル素子１は、第３図に示す磁気バ
ブル素子１の位置に配置されるものである。

第１図において、Ａ、Ｂ、Ｃ，・・・は、上述したメモ
リホイールの原理に基づく磁気バブルのパタンが書込ま
れ、ループ上に存在し得る磁気バブルの個数、即ち、ビ
ット数が互いに共通の約数を持たない関係にある複数個
のマイナー転送素子ルプである。この各マイナー転送素
子ループＡ０ Ｂ、Ｃ，・・・には、第５図の例と異なり、ストレッチ
ャと磁気バブル検ＬＨ器は、設けられていない。

即ち、各マイナー転送素子ループＡ、Ｂ、・・・の形状
は、例えば第４図の転送素子ループにおいて、スＩ・レ
ッチャ１６を転送索子１８に置換えたものである。なお
、各マイナー転送素子ループは、当該マイナー転送素子
ループ上の磁気バブルを双方向に転送することができる
。

１４Ａ、　１４Ｂ、　１４ｃ、・・・は複製器であり、
各マイナー転送素子ループＡ、１３．Ｃ，・・・の一部
に設けられ、゛町１該マイナー転送素子ループ」二を転
送されてくる磁気バブル１５を複製する機能を有するも
のである。

このような複製器は、公知であり、その構成説明は省略
する。

２２は、メジャー転送素子ループであり、各複製器１４
Ａ、　１４Ｂ、　１４Ｃ，・・から複製された磁気バブ
ル１５を後述するスＩ・レンチャ１６に転送するもので
ある。

このメジャー転送素子ループ２２は、例えば第２図に示
すような転送素子１８．１９により構成される。

なお、各マイナー転送素子ループＡ、Ｂ、Ｃか１ ら複製して転送される磁気バブル同士が、共通のメジャ
ー転送素子ループ２２上で、衝突して合体しないように
、メジャー転送素子ループ２２を構成する転送素子の数
は、次のように予め設計されている。

各複製器からの転送経路（メジャー転送素子ルプの支線
）と、幹線のメジャー転送素子ループとの交点を第１図
の如く、０１点、　０２点、　０３点とする。そして例
えば、複製器１４Ａ−→Ｑ１点と、複製器１４Ｂ−０２
点と、複製器１４Ｃ〜〉０３点までの転送素子数か同じ
であると仮定すれば、０１点→Ｑ２点のビット数（転送
素子数）と、０２点−→Ｑ３点のビット数（転送素子数
）を各マイナー転送素子ループから読出すビット数以上
に形成する。例えば、マイナ転送素子ループから、１０
ピツトを複製して読出すと仮定すれば、０１点→Ｑ２点
まで、及び０２点→Ｑ３点までの転送素子数を１０個以
」二にすればよい。

１Ｇは、磁気バブルを細長く引伸ばずストレッチャであ
り、本発明においては、この１個のストレッチャを共通
に用いている。

２ ２１は、ストレッチャ１６の近傍に設けられ、ストレッ
チャを通過する磁気バブル１５を検出する磁気バブル検
出器である。この磁気バブル検出器２１の出力は、図示
しない増幅器に加えられ、この信号に基づき磁気バブル
の通過の有無が回転数検出器で把握される。

１７はトランスフアゲ−Ｉ〜であり、ストレッチャ１６
を通過してきた磁気バブル１５をメジャー転送素子ルー
プ２３を介して導入し、この磁気バブルを後）・１ミす
るカードレール１３に排出するものである。このトラン
スファゲート１７は、カードレール１３上の磁気バブル
がメジャー転送素子ループ２３１１’ｌｌＪに人込まな
い機能（即ち、一方通行の転送機能）を有している。こ
のようなトランスフアゲ−１へ１７は、公知のものを使
用できるので、その詳しい説明は省略する。

１３は、カードレールである。本発明のカードレール１
３は、第２図に示す如く双方向に転送可能な転送素子１
８．１９で構成され、マイナー転送素子ループＡ、Ｂ、
Ｃ，・・・とストレッチャ１６と磁気バブ３ ル検出器２１とメジャー転送素子ループ２２を包囲する
ように設けられる。本発明においては、ガードレール１
３上の磁気バブルを双方向に転送可能な機能を持つガー
ドレール１３を用いた点が特徴の１つになっている。説
明を加えると、このガードレール１３は、各マイナー転
送素子ループＡ、Ｂ、・・・から複製して磁気バブル検
出器２１で読取られた磁気バブル１５（読取った後は不
要な磁気バブルである）が、再びマイナー転送素子ルー
プＡ、Ｂ、・・・開に人込まないようにする機能と、磁
気バブル素子１の縁部で発生ずる不要な磁気バブル１１
が、マイナー転送素子ループＡ、Ｂ、・・・に人込まな
いようにする機能とを持っている。この２つの機能は、
カードレール１３を双方向に転送可能な転送素子１８゜
１つで構成することにより実現できることは、本出願人
の出願である実願平０１−０８４３８７号に詳しく記載
されている。

その結果、ガードレール１３上に一旦取込まれた磁気バ
ブル１１．１２は、リング磁石５が、正回転と、ｆ４回
転を繰り返しても、ガードレール１３上を行っ４ たり来りするたけで、マイナー転送素子ループＡ。

１１．・・・測に紛込むことはない。しかし、もし実願
乎０１−０８４３８７号に記載した従来形状のカードレ
ールを用いると、リング磁石５か逆回転した時に、前記
不要の磁気バブル（例えば、磁気バブル１１）がマイナ
ー転送素子ループＡ、Ｂ、Ｃ，・・・側に紛込み、メモ
リホイールのパターンか破壊される。

以下、第１図に示す磁気バブル素子の動作を。

説明する。回転軸の回転と共にリング磁石５が回転する
と、面内回転磁界が磁気バブル素子１へ加えられるので
、第１図の各マイナー転送素子ループＡ、Ｂ、Ｃ，・・
・上に書込まれている各磁気バブル１５は、１ビツトシ
フト／１回転磁界で、各ループ上を移動する。

このようにして各マイナー転送素子ループＡ。

Ｂ、・・・上の磁気バブルパターンは転送され、リング
磁石５の累積回転数に応じた位置に来ている。

そして、この累積回転数の測定は、各マイナー転送素子
ループから所定のビット数分だけ、複製器１４Ａ、１４
８．１４Ｃ，・・・を動作させて、その磁気バブルを５ ＪＦＭ製してメジャー転送素子ループに取り出し、これ
を共通のストレッチャ１６で細長く拡大して磁気バブル
検出器２１でその存在を検出している。

以下、磁気バブルの読出し動作を説明する。回転軸の累
積回転数は、メモリホイールの原理により、各マイナー
転送素子ループＡ、　Ｉｌ、・・・上の数ビット分のパ
ターンを読取ることで知ることができることは、既述し
た。従来は、各転送素子ループ毎にストレッチャと磁気
バブル検出器が設けられており、これを用いて数ビット
分の読取りを行っていたが、本発明は、マイナー転送素
子ループにストレッチャと磁気バブル検出器は備えてい
ない。そこで各マイナー転送素子ループの外に設けた磁
気バブル検出器２１と１個のストレッチャ１６を用いて
磁気バブルの検出をしている。

リング磁石５の回転が停止すると、このリング磁石５の
累積回転数を測定するため、今度は読出しコイル３．４
へ交番電流が図示しない回路から加えられる。従って、
読出しコイル３．４からの回転磁界により、各マイナー
転送素子ループＡ。

　６ Ｂ、・・・上の磁気バブルは、強制的に転送される。

そして、この読出しコイル３．４による転送の場合、複
製器１４＾、　１４８．１４Ｃ，・・・は、読出しコイ
ルの回転磁界と同期して複製動作を行う。

複製動作は、複製器に図示しない電流を加えることで行
われる。従って、複製器１４＾、１４８．１４Ｃに加え
られる電流パルス数は、上記した読取りに必要なビット
数である。即ち、回転磁界が加えられて、複製器１４Ａ
、　１４Ｂ、　１４Ｃ，・・・の所を１ビット分通過す
るたびに、複製器１４＾、　１４Ｂ、　１４Ｃに電流が
加えられる６その結果、この複製器の部分を通過する磁
気バブルがあると、これが複製されて、メジャー転送素
子ループ２２に新たな磁気バブルが発生する。

このようにして各マイナー転送素子ループＡ。

Ｂ、Ｃ，・・・から、所定のビット数の磁気バブルがメ
ジャー転送素子ルー１２２開に複製されると、複製器１
４Ａ、　１４Ｂ、　１４Ｃには電流が印加されなくなり
、それ以降、読出しコイル３．４から回転磁界が発生し
ても、もはや所定の数似上のビット数は複製されない。

なお、メジャー転送素子ループ２２上の７ 複製されたビット情報は、読出した順番に並んでいる。

そして、複製後も読出しコイル３．４がち回転磁界が加
えられると、複製された各磁気バブルは、第１図のＤｌ
、Ｄ２．Ｄ３，０４の経路を転送され、ストレッチャ１
６へ導かれる。

なお、各複製器１４Ａ、　１４Ｂ、　１４Ｃから、何個
の転送素子（これはメジャー転送素子ループ２２を構成
する転送素子）を経て磁気バブル検出器２１へ至るがは
、予め知ることができるので、磁気バブル検出器２１は
、今、検出しているビットが、どのマイナー転送素子ル
ープの何ビット目かを認識することができる。

そして、読出しコイル３，４から継続して回転磁界を与
えると、各マイナー転送素子ループＡ。

Ｂ、Ｃから複製された所定のビット数の磁気バブル（空
白のビットも含む）は、次々とストレッチャ１６及び磁
気バブル検出器２１の所を通過し、その後トランスファ
ゲート１７を経由してガードレール１３に排出される。

このようにして、メジャー転送素子ループ２２．２３上
に存在していた複製・磁気バ　８ プルが、全てガードレール１３上に排出されると読出し
コイル３，４は、これまでと逆方向の回転磁界を発生さ
せて、各マイナー転送素子ループＡ。

Ｂ、Ｃ内の磁気バブルパターンを逆方向に転送し、読出
し前の位置に戻す。

この際、逆方向の回転磁界が磁気バブル素子１へ加えら
れても（また読出し後、回転軸か逆回転しても）、もは
やメジャー転送素子ループ２２．２３内には磁気バブル
は存在しないので、マイナー転送素子ループＡ、Ｂ、Ｃ
内に逆流して来る磁気バブルは無い。また、トランスフ
ァゲート１７の作用により、ガードレール１３上に排出
されている磁気バブル１１．１２が逆流してメジャー転
送素子ループ２３２２→マイナー転送素子ループに入っ
てくることもない。

なお、カードレール１３については、実願乎０１０８４
３８７号に詳しく記載されているのでここでは簡単に説
明する。磁気バブル素子１は、第１図に示すような各転
送素子などのパターンを作製した後に、当該磁気バブル
素子１上の磁気バブルを全て１つ 消去する処理をしてから、各マイナー転送素子ループＡ
、Ｂ、Ｃへ所定のメモリホイールのビットパターンを持
つ磁気バブルを書き込む。

しかし、このようにした磁気バブル素子１においても、
既述したビット情報を読出した後の不要な磁気バブル１
２や、タイシング（第１図のようにチップ化するために
ウェハを切ること）時の応力歪み等により、磁気バブル
素子１の縁部から不要な磁気バブル１１が自然発生する
。これら不要の磁気バブル１１．１２は、ガードレール
１３上に取り込まれるが、この本発明のガードレール１
３は、カードレール上を双方向に磁気バブルを転送する
タイプのものであるため、−旦ガードレール１３上に取
込まれた磁気バブル１１．１２は、ガードレール１３か
ら脱出することはできない。

第２図に示すような転送素子を用いると双方向に磁気バ
ブルを転送できる理由を第６図を参照して説明する。第
６図は、コーナ部転送素子１９の形状を説明する図であ
る。第６図（Ａ）に示すように、第２図の直線部用ハー
フディスク・パターン１８を０ ２つ（１８ａ　、　１８ｂ　）組合わせることにより、
コーナ用パターン１９が合成される。即ち、ハーフディ
スク・パターン１８ａ、１８ｂを互いに９０°の角度を
なずように配置し、ハーフディスク・パターン１８ａの
２つの平行な腕部ＰＩ、　Ｐ２の一方の腕部Ｐ２をハー
フディスク・パターン１８ｂの一部に重ね合わせ、ハー
フディスク・パターン１８ｂの２つの平行な腕部Ｐ３．
　Ｐ４の一方の腕部Ｐ３をハーフディスク・パターン１
８ａの一部に重ね合わせた時差われるパターンをコーナ
用パターンとすることかできる。第６図（Ｂ）は、第６
図ＦＡ）のコーナ用パターン１９の胴部Ｐ５の幅を広げ
るとともに全体の寸法を拡大して幅Ｗの広い胴部を持た
せ、更に磁気バブルの動きをスムースにしたものである
。

く本発明の効果〉 以上述べたように本発明によれは、たった、１個のスト
レッチャを用い、複数個のマイナー転送素子ループのビ
ット情報を読み取ることかできる。

従って、上記した従来手段が持つ２つの問題点を解決す
ることかできる。なお、単に１個のス１〜し１ ッヂャを用いるだけであると、回転軸が逆回転した時、
複製した磁気バブルがマイナー転送素子ループに入り込
む恐れがある。本願ではストレッチャを通過した磁気バ
ブルが逆戻りしないような特殊ガードレールを設け、こ
のようなことが発生しないように対処している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る磁気バブル素子の一実施例を示す
図、第２図は第１図素子のカードレールの転送素子の形
状を示す図、第３図〜第５図は従来例を示す図、第６図
は第２図カードレールのコーナ部の転送素子を示す図で
ある。 １・・・磁気バブル素子、１１，１２．１５・・・磁気
バブル、１３１．ガードレール、１４八、１４Ｂ、１４
Ｃ・・・複製器、１６・・・ストレッチャ、１７・・・
磁気バブル検出器、２２．２３・・・メジャー転送素子
ループ、Ａ、Ｂ、Ｃ・・・マイナー転送素子ループ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　メモリホイールの原理に基づく磁気バブルのパターン
   が書込まれ、ループ上に存在し得る磁気バブルの個数が
   互いに共通の約数を持たない関係にある複数個のマイナ
   ー転送素子ループと、 磁気バブルを細長く引伸ばす１個のストレッチャと、 このストレッチャの近傍に設けられストレッチャを通過
   する磁気バブルを検出する磁気バブル検出器と、 前記各マイナー転送素子ループの一部に設けられ、当該
   マイナー転送素子ループ上を転送されてくる磁気バブル
   を複製する複製手段と、 この複製された磁気バブルを前記ストレッチャに導くメ
   ジャー転送素子ループと、 双方向に転送可能な転送素子で構成され、前記複数個の
   マイナー転送素子ループとストレッチャと磁気バブル検
   出器とメジャー転送素子ループを包囲するように設けら
   れ、磁気バブルがストレッチャ側へ戻ることのない機能
   を持つ手段を介して前記ストレッチャを通過した磁気バ
   ブルを受入れるガードレールと、 を備えた磁気バブル素子。