JPH0432969B2 - - Google Patents
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- JPH0432969B2 JPH0432969B2 JP58110198A JP11019883A JPH0432969B2 JP H0432969 B2 JPH0432969 B2 JP H0432969B2 JP 58110198 A JP58110198 A JP 58110198A JP 11019883 A JP11019883 A JP 11019883A JP H0432969 B2 JPH0432969 B2 JP H0432969B2
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- JP
- Japan
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- magnetic
- magnetic field
- magnetic sensor
- magnetoresistive elements
- magnetoresistive
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はロータリーエンコーダ、リニアエンコ
ーダとして用いることができる磁気検出装置に関
するものである。
ーダとして用いることができる磁気検出装置に関
するものである。
例えば回転軸に取付けた磁気記録媒体を有する
円板または円筒に等間隔のビツト長を有する磁化
パターンの形態で記録されている磁気信号を強磁
性磁気抵抗効果素子（以下MR素子と略称する）
を具える磁気センサで読み取ることにより、回転
軸の回転角を検出する所謂ロータリーエンコーダ
は既知である。しかし、従来のロータリーエンコ
ーダにおいてモータの出力軸に磁気記録媒体を有
する円板または円筒を取付け、これを磁気センサ
で読取つて出力軸の回転角を検出する場合には、
モータの励磁用永久磁石や電機子から相当大きな
磁界が外部に漏洩しているため、この外部磁界の
影響で磁気センサの検出出力のＳ／Ｎが悪くな
り、誤動作することがあつた。このような不具合
を解決するため、例えば特開昭54−162556号公報
において、モータの出力軸に取付けられた磁気記
録媒体を有する円板と、これと対向して配置した
磁気センサおよび該磁気センサの駆動回路、信号
処理回路とを高透磁率磁性体で囲むことにより磁
気シールドするようにした角度検出器が提案され
た。しかし、このように角度検出器をモータから
の漏洩磁界から完全に磁気シールドすることは極
めて困難である等の不具合がある。また、外部磁
界の影響を除去するため、別の磁気センサで外部
磁界のみを検出し、この検出信号と磁気記録媒体
を検出する磁気センサの出力信号とを電気的に演
算することにより外部磁界の影響を補償すること
も考えられるが、この場合には、磁気センサを構
成するMR素子の磁気−抵抗特性が完全な比例関
係ではないので、動作点がずれると出力信号が変
形し、高精度の検出ができない不具合がある。
円板または円筒に等間隔のビツト長を有する磁化
パターンの形態で記録されている磁気信号を強磁
性磁気抵抗効果素子（以下MR素子と略称する）
を具える磁気センサで読み取ることにより、回転
軸の回転角を検出する所謂ロータリーエンコーダ
は既知である。しかし、従来のロータリーエンコ
ーダにおいてモータの出力軸に磁気記録媒体を有
する円板または円筒を取付け、これを磁気センサ
で読取つて出力軸の回転角を検出する場合には、
モータの励磁用永久磁石や電機子から相当大きな
磁界が外部に漏洩しているため、この外部磁界の
影響で磁気センサの検出出力のＳ／Ｎが悪くな
り、誤動作することがあつた。このような不具合
を解決するため、例えば特開昭54−162556号公報
において、モータの出力軸に取付けられた磁気記
録媒体を有する円板と、これと対向して配置した
磁気センサおよび該磁気センサの駆動回路、信号
処理回路とを高透磁率磁性体で囲むことにより磁
気シールドするようにした角度検出器が提案され
た。しかし、このように角度検出器をモータから
の漏洩磁界から完全に磁気シールドすることは極
めて困難である等の不具合がある。また、外部磁
界の影響を除去するため、別の磁気センサで外部
磁界のみを検出し、この検出信号と磁気記録媒体
を検出する磁気センサの出力信号とを電気的に演
算することにより外部磁界の影響を補償すること
も考えられるが、この場合には、磁気センサを構
成するMR素子の磁気−抵抗特性が完全な比例関
係ではないので、動作点がずれると出力信号が変
形し、高精度の検出ができない不具合がある。
さらに、本発明者は特願昭57−36644号におい
て、２個の磁気センサを設け、ノイズ磁界を一方
の磁気センサで検出し、この検出出力によりノイ
ズ磁界を相殺する磁界を他方の磁気センサで発生
させて信号磁界だけを検出し得るようにした磁気
検出器を提案しているが、ノイズ磁界だけを検出
することができないような場合には適用すること
ができない。
て、２個の磁気センサを設け、ノイズ磁界を一方
の磁気センサで検出し、この検出出力によりノイ
ズ磁界を相殺する磁界を他方の磁気センサで発生
させて信号磁界だけを検出し得るようにした磁気
検出器を提案しているが、ノイズ磁界だけを検出
することができないような場合には適用すること
ができない。
例えばダイレクトドライブモータの駆動制御を
行なうと共に回転角制御を行なうために磁気検出
器を用いることが考えられるが、この場合には、
駆動制御を行なうために回転子磁界を検出すると
共に回転角制御を行なうために回転子外周に設け
た磁化パターンを検出する必要がある。この場
合、回転子磁界と磁化パターンによる磁界とは重
畳して磁気検出器に印加されるため、従来の磁気
検出器では正確な駆動制御や回転角制御を行なう
ことができない。
行なうと共に回転角制御を行なうために磁気検出
器を用いることが考えられるが、この場合には、
駆動制御を行なうために回転子磁界を検出すると
共に回転角制御を行なうために回転子外周に設け
た磁化パターンを検出する必要がある。この場
合、回転子磁界と磁化パターンによる磁界とは重
畳して磁気検出器に印加されるため、従来の磁気
検出器では正確な駆動制御や回転角制御を行なう
ことができない。
さらに磁気抵抗素子を用いた磁気センサは非常
に高い感度を有しているが、比較的小さい磁界で
飽和するので、例えばノイズ磁界が大きい場合に
は飽和してしまい検出出力を得ることができなく
なる。
に高い感度を有しているが、比較的小さい磁界で
飽和するので、例えばノイズ磁界が大きい場合に
は飽和してしまい検出出力を得ることができなく
なる。
一方、磁気抵抗素子を具える磁気センサとし
て、絶縁膜を挟んで二層の磁気抵抗素子を上下に
設け、相互に磁気的バイアスを与えるようにした
ものが特公昭53−37204号公報および同53−37205
号公報などに記載されており、公知である。例え
ば特公昭53−37204号公報に記載された磁気セン
サでは磁気抵抗素子を上下に二層積層し、一方の
磁気抵抗素子に流れる駆動電流により発生する磁
界により他方の磁気抵抗素子にバイアス磁界を印
加するものであり、これを以後、一次バイアス方
式と云う。また、特公昭53−37205号公報に記載
された磁気センサは、一方の磁気抵抗素子を流れ
る駆動電流により発生する磁界により他方の磁気
抵抗素子に加えられ、この他方の磁気抵抗素子に
おける磁化の一成分が逆磁界を生じ、この逆磁界
が一方の磁気抵抗素子にバイアス磁界として印加
されるものであり、これを以後二次バイアス方式
と云う。
て、絶縁膜を挟んで二層の磁気抵抗素子を上下に
設け、相互に磁気的バイアスを与えるようにした
ものが特公昭53−37204号公報および同53−37205
号公報などに記載されており、公知である。例え
ば特公昭53−37204号公報に記載された磁気セン
サでは磁気抵抗素子を上下に二層積層し、一方の
磁気抵抗素子に流れる駆動電流により発生する磁
界により他方の磁気抵抗素子にバイアス磁界を印
加するものであり、これを以後、一次バイアス方
式と云う。また、特公昭53−37205号公報に記載
された磁気センサは、一方の磁気抵抗素子を流れ
る駆動電流により発生する磁界により他方の磁気
抵抗素子に加えられ、この他方の磁気抵抗素子に
おける磁化の一成分が逆磁界を生じ、この逆磁界
が一方の磁気抵抗素子にバイアス磁界として印加
されるものであり、これを以後二次バイアス方式
と云う。
第１図は上述した特公昭53−37204号公報に記
載された磁気検出器の回路図である。絶縁膜を介
して上下に積層された第１および第２の磁気抵抗
素子MR１およびMR２を定電流源Ｓと大地電位
との間に並列に接続し、定電流源Ｓと磁気抵抗素
子MR１およびMR２との接続点に現われる電圧
V1およびV2の差を差動増幅器DAで求めるように
したものである。
載された磁気検出器の回路図である。絶縁膜を介
して上下に積層された第１および第２の磁気抵抗
素子MR１およびMR２を定電流源Ｓと大地電位
との間に並列に接続し、定電流源Ｓと磁気抵抗素
子MR１およびMR２との接続点に現われる電圧
V1およびV2の差を差動増幅器DAで求めるように
したものである。
このような相互磁気バイアス形の磁気検出器
は、例えば絶縁基板上に第１の磁気抵抗膜、絶縁
膜および第２の磁気抵抗膜を順次に被着して構成
されているが、安定した検出出力を得るために
は、第１および第２の磁気抵抗膜が同一の磁気特
性を有することが必要となる。このような磁気検
出器を製造する方法としては、基板上に第１磁気
抵抗膜および電極膜を蒸着し、フオトエツチング
等によりパターニングした後、絶縁膜を蒸着し、
さらにその上に第２磁気抵抗膜および電極膜を蒸
着してパターニングする方法が一般的に考えられ
る。しかしながら、このような製造方法では、第
１および第２の磁気抵抗素子は異なる磁気抵抗膜
から形成されるので、膜厚、比抵抗、抵抗温度係
数等が同一となりにくく、磁気特性が揃わなくな
る欠点がある。また第１および第２の磁気抵抗素
子は別々の工程でパターニングして形成されるた
め、寸法精度が悪く、同一の寸法とならず、この
ために磁気特性に差異が現われる欠点もある。し
たがつて、無磁界における出力電圧である不平衡
電圧が発生し、それが温度によつてドリフトする
ため、正確な磁気検出を行うことができない欠点
がある。
は、例えば絶縁基板上に第１の磁気抵抗膜、絶縁
膜および第２の磁気抵抗膜を順次に被着して構成
されているが、安定した検出出力を得るために
は、第１および第２の磁気抵抗膜が同一の磁気特
性を有することが必要となる。このような磁気検
出器を製造する方法としては、基板上に第１磁気
抵抗膜および電極膜を蒸着し、フオトエツチング
等によりパターニングした後、絶縁膜を蒸着し、
さらにその上に第２磁気抵抗膜および電極膜を蒸
着してパターニングする方法が一般的に考えられ
る。しかしながら、このような製造方法では、第
１および第２の磁気抵抗素子は異なる磁気抵抗膜
から形成されるので、膜厚、比抵抗、抵抗温度係
数等が同一となりにくく、磁気特性が揃わなくな
る欠点がある。また第１および第２の磁気抵抗素
子は別々の工程でパターニングして形成されるた
め、寸法精度が悪く、同一の寸法とならず、この
ために磁気特性に差異が現われる欠点もある。し
たがつて、無磁界における出力電圧である不平衡
電圧が発生し、それが温度によつてドリフトする
ため、正確な磁気検出を行うことができない欠点
がある。
本発明の目的は重畳された二つの磁界を相互に
影響されることなく正確に検出することができ、
特にノイズ磁界が重畳された信号磁界をノイズ磁
界に影響されることなく検出することができ、
Ｓ／Ｎの高い出力信号を得ることができる磁気検
出器を提供しようとするものである。
影響されることなく正確に検出することができ、
特にノイズ磁界が重畳された信号磁界をノイズ磁
界に影響されることなく検出することができ、
Ｓ／Ｎの高い出力信号を得ることができる磁気検
出器を提供しようとするものである。
本発明の他の目的は、ダイナミツクレンジが大
きく入力磁界が印加されても飽和せずに正確な検
出を行なうことができるようにした磁気検出器を
提供しようとするものである。
きく入力磁界が印加されても飽和せずに正確な検
出を行なうことができるようにした磁気検出器を
提供しようとするものである。
本発明のさらに他の目的は、抵抗温度係数、膜
厚、形状係数などの変動による不平衡電圧の発生
を抑止し、一層正確な検出を行なうことができる
磁気検出器を提供しようとするものである。
厚、形状係数などの変動による不平衡電圧の発生
を抑止し、一層正確な検出を行なうことができる
磁気検出器を提供しようとするものである。
本発明の磁気検出器は、それぞれ絶縁膜を挟ん
で積層した少なく共２層の磁気抵抗素子を具え、
これら磁気抵抗素子を互いに反対方向に磁気バイ
アスした少なく共２組の磁気センサを、第１の磁
界を生ずる磁化パターンに対してほぼ180°の位相
差を有するように配置し、一方の磁気センサから
得られる信号を、他方の磁気センサに設けた磁界
発生手段に供給して互いに重畳する第１および第
２の磁界のいずれか一方または双方を選択的に検
出し得るように構成したことを特徴とするもので
ある。
で積層した少なく共２層の磁気抵抗素子を具え、
これら磁気抵抗素子を互いに反対方向に磁気バイ
アスした少なく共２組の磁気センサを、第１の磁
界を生ずる磁化パターンに対してほぼ180°の位相
差を有するように配置し、一方の磁気センサから
得られる信号を、他方の磁気センサに設けた磁界
発生手段に供給して互いに重畳する第１および第
２の磁界のいずれか一方または双方を選択的に検
出し得るように構成したことを特徴とするもので
ある。
本発明の好適な実施例においては、双方の磁気
センサに磁界発生手段を設け、一方の磁気センサ
の出力を、この一方の磁気センサに設けた磁界発
生手段にも供給するようにして、ダイナミツクレ
ンジを等価的に拡大するようにする。
センサに磁界発生手段を設け、一方の磁気センサ
の出力を、この一方の磁気センサに設けた磁界発
生手段にも供給するようにして、ダイナミツクレ
ンジを等価的に拡大するようにする。
本発明の磁気検出器に用いる磁界発生手段は、
磁気抵抗素子上に絶縁層を介して積層した導電層
を以つてきわめて簡単に構成することができる。
磁気抵抗素子上に絶縁層を介して積層した導電層
を以つてきわめて簡単に構成することができる。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
る。
第２図は本発明の磁気検出器に用いる磁気セン
サの一例の構成を示す線図的斜視図であり、図面
を明瞭とするために上側の絶縁層および磁界を発
生するための導電層は省いてある。本例では４個
の磁気抵抗素子Ra1，Ra2，Rb1，Rb2を具えるも
のであり、素子Ra1とRb1およびRa2とRb2とはそ
れぞれ同じ磁気抵抗膜をパターンニングして形成
されており、素子Ra1とRa2およびRb1とRb2とは
絶縁層INSを介して上下に積層されている。これ
らの素子は絶縁基板Ｓ上に並べて形成されてい
る。
サの一例の構成を示す線図的斜視図であり、図面
を明瞭とするために上側の絶縁層および磁界を発
生するための導電層は省いてある。本例では４個
の磁気抵抗素子Ra1，Ra2，Rb1，Rb2を具えるも
のであり、素子Ra1とRb1およびRa2とRb2とはそ
れぞれ同じ磁気抵抗膜をパターンニングして形成
されており、素子Ra1とRa2およびRb1とRb2とは
絶縁層INSを介して上下に積層されている。これ
らの素子は絶縁基板Ｓ上に並べて形成されてい
る。
磁気抵抗素子には第３図に示すように、絶縁層
にあけたスルーホールを介して導体が接続されて
いる。すなわち、基板Ｓ上の磁気抵抗素子Ra2に
は絶縁層INS1およびINS2および磁気抵抗素子
Ra1にあけたスルーホールを介して導体C1を接続
し、磁気抵抗素子Ra1には絶縁層INS2にあけたス
ルーホールを介して導体C2を接続する構造とな
つている。さらに絶縁層INS2の上には後述する
磁界発生手段として作用する導電膜Laが被着さ
れている。
にあけたスルーホールを介して導体が接続されて
いる。すなわち、基板Ｓ上の磁気抵抗素子Ra2に
は絶縁層INS1およびINS2および磁気抵抗素子
Ra1にあけたスルーホールを介して導体C1を接続
し、磁気抵抗素子Ra1には絶縁層INS2にあけたス
ルーホールを介して導体C2を接続する構造とな
つている。さらに絶縁層INS2の上には後述する
磁界発生手段として作用する導電膜Laが被着さ
れている。
上述した磁気抵抗素子Ra1，Ra2，Rb1および
Rb2は第４図に示すように接続する。すなわち、
磁気抵抗素子Ra1およびRb1の一端を電源Ｅの正
端子に共通に接続し、素子Ra1の他端を素子Ra2
の一端に接続し、素子Rb1の他端を素子Rb2の一
端に接続し、素子Ra2およびRb2の他端を電源Ｅ
の負端子に共通に接続する。したがつて磁気抵抗
素子Ra1，Ra2，Rb1，Rb2には第４図に矢印で示
す方向に電流が流れ、その結果としてこれらの素
子は磁気的に相互にバイアスされる。本例では二
次バイアス効果が大きいため、各素子は第４図に
示すように磁気バイアスされる。すなわち、素子
Ra1およびRb1は紙面の下から上へ向う磁気バイ
アス＋Hbが印加され、素子Ra2およびRb2には紙
面の上から下に向う磁気バイアス−Hbが印加さ
れることになる。
Rb2は第４図に示すように接続する。すなわち、
磁気抵抗素子Ra1およびRb1の一端を電源Ｅの正
端子に共通に接続し、素子Ra1の他端を素子Ra2
の一端に接続し、素子Rb1の他端を素子Rb2の一
端に接続し、素子Ra2およびRb2の他端を電源Ｅ
の負端子に共通に接続する。したがつて磁気抵抗
素子Ra1，Ra2，Rb1，Rb2には第４図に矢印で示
す方向に電流が流れ、その結果としてこれらの素
子は磁気的に相互にバイアスされる。本例では二
次バイアス効果が大きいため、各素子は第４図に
示すように磁気バイアスされる。すなわち、素子
Ra1およびRb1は紙面の下から上へ向う磁気バイ
アス＋Hbが印加され、素子Ra2およびRb2には紙
面の上から下に向う磁気バイアス−Hbが印加さ
れることになる。
このような磁気バイアスのため、磁気抵抗素子
Ra1，Rb1およびRa2，Rb2の動作特性は第５図Ａ
に示すように対称的なものとなる。すなわち、曲
線Ａは素子Ra1，Rb1の動作特性を示し、Ｉで示
す入力磁界が与えられると、曲線RAで示したよ
うな抵抗変化が得られ、曲線Ｂは素子Ra2，Rb2
の動作特性を示し、入力磁界１に対して抵抗値は
曲線RBで示すように変化することになる。した
がつて第４図の端子Ta，Tbに現われる電圧VTは
第５図に示すようになる。磁気抵抗素子は感度は
高いが、入力磁界に比例した出力電圧が得られる
磁界の範囲、すなわちリニアに動作する範囲＋
HL〜−HLは比較的狭くなつており、入力磁界が
±HLを越えると出力は最早やリニアとはならず
正確な検出を行なうことができなくなる。
Ra1，Rb1およびRa2，Rb2の動作特性は第５図Ａ
に示すように対称的なものとなる。すなわち、曲
線Ａは素子Ra1，Rb1の動作特性を示し、Ｉで示
す入力磁界が与えられると、曲線RAで示したよ
うな抵抗変化が得られ、曲線Ｂは素子Ra2，Rb2
の動作特性を示し、入力磁界１に対して抵抗値は
曲線RBで示すように変化することになる。した
がつて第４図の端子Ta，Tbに現われる電圧VTは
第５図に示すようになる。磁気抵抗素子は感度は
高いが、入力磁界に比例した出力電圧が得られる
磁界の範囲、すなわちリニアに動作する範囲＋
HL〜−HLは比較的狭くなつており、入力磁界が
±HLを越えると出力は最早やリニアとはならず
正確な検出を行なうことができなくなる。
本発明においては、上述したように構成した各
磁気センサに第６図に示すように磁界発生手段と
して作用する導電膜LaおよびLbを絶縁層を介し
て積層してある。一方の磁気センサの素子Ra1と
Ra2との接続点はTaを大きな利得を有する差動
増幅器DEFaの負側入力端子に接続し、正側入力
端子には基準電源Eaを接続する。この差動増幅
器DEFaの出力端子を導電層Laの一端に接続し、
この導電層の他端は導電層Lbの一端に接続し、
この導電層の他端は接地する。他方の磁気センサ
の素子Rb1とRb2との接続点Tbを差動増幅器
DEFbの頁側入力端子に接続し、正側入力端子に
は基準電源Ebを接続する。基準電源EaおよびEb
の電圧値は、磁気センサUaおよびUbに磁界が作
用しないときに差動増幅器DEFaおよびDEFbの
出力電圧が零となるように選択する。
磁気センサに第６図に示すように磁界発生手段と
して作用する導電膜LaおよびLbを絶縁層を介し
て積層してある。一方の磁気センサの素子Ra1と
Ra2との接続点はTaを大きな利得を有する差動
増幅器DEFaの負側入力端子に接続し、正側入力
端子には基準電源Eaを接続する。この差動増幅
器DEFaの出力端子を導電層Laの一端に接続し、
この導電層の他端は導電層Lbの一端に接続し、
この導電層の他端は接地する。他方の磁気センサ
の素子Rb1とRb2との接続点Tbを差動増幅器
DEFbの頁側入力端子に接続し、正側入力端子に
は基準電源Ebを接続する。基準電源EaおよびEb
の電圧値は、磁気センサUaおよびUbに磁界が作
用しないときに差動増幅器DEFaおよびDEFbの
出力電圧が零となるように選択する。
本発明においては、上述したように構成した磁
気センサUaおよびUbの基板Ｓを第７図に示すよ
うに磁化パターンを記録した記録媒体Ｍの変位方
向Ｄと直交する方向に対して角度θだけ傾斜させ
る。この傾斜角度θは２組の磁気抵抗素子Ra1，
Ra2およびRb1，Rb2が磁化パターンの周期に対
してほぼ180°の位相差が得られるようなものとす
る。
気センサUaおよびUbの基板Ｓを第７図に示すよ
うに磁化パターンを記録した記録媒体Ｍの変位方
向Ｄと直交する方向に対して角度θだけ傾斜させ
る。この傾斜角度θは２組の磁気抵抗素子Ra1，
Ra2およびRb1，Rb2が磁化パターンの周期に対
してほぼ180°の位相差が得られるようなものとす
る。
このように構成すると、一方の磁気センサUa
の磁気抵抗素子Ra1，Ra2に加えられる磁化パタ
ーンによる磁界と、他方の磁気センサUbの磁気
抵抗素子Rb1，Rb2に加えられる磁化パターンに
よる磁界とは常に反対方向となる。これに対し、
一般にノイズ磁界は両磁気センサの磁気抵抗素子
に同一向きに加えられることになる。したがつ
て、第６図に示すように、一方の磁気センサUa
には、例えば磁化パターンによる信号磁界＋HS
とノイズ磁界＋HNとが重畳して印加されること
になり、他方の磁気センサUbには磁化パターン
による信号磁界−HSとノイズ磁界＋HNとが重畳
して印加されることになる。したがつて一方の磁
気センサUaでは、入力磁界（HS＋HN）に比例し
た出力電圧が差動増幅器DEFaから得られ、この
出力電圧によつて直列接続した導電層Laおよび
Lbに電流が流れ、これによつて−（HS＋HN）の
磁界が角磁気センサで発生される。したがつて、
他方の磁気センサUbに印加される正味の磁界は、
（−HS＋HN）−（HS＋HN）＝−2HSとなり、ノイズ
磁界HNは相殺除去されることになる。したがつ
てノイズ成分は除去され、差動増幅器DEFbから
は磁化パターンによる信号成分だけが出力される
ことになり、信号磁界とノイズ磁界との選択能が
高くなり、Ｓ／Ｎの高い出力信号が得られ、変位
量の検出精度が著しく高くなる。
の磁気抵抗素子Ra1，Ra2に加えられる磁化パタ
ーンによる磁界と、他方の磁気センサUbの磁気
抵抗素子Rb1，Rb2に加えられる磁化パターンに
よる磁界とは常に反対方向となる。これに対し、
一般にノイズ磁界は両磁気センサの磁気抵抗素子
に同一向きに加えられることになる。したがつ
て、第６図に示すように、一方の磁気センサUa
には、例えば磁化パターンによる信号磁界＋HS
とノイズ磁界＋HNとが重畳して印加されること
になり、他方の磁気センサUbには磁化パターン
による信号磁界−HSとノイズ磁界＋HNとが重畳
して印加されることになる。したがつて一方の磁
気センサUaでは、入力磁界（HS＋HN）に比例し
た出力電圧が差動増幅器DEFaから得られ、この
出力電圧によつて直列接続した導電層Laおよび
Lbに電流が流れ、これによつて−（HS＋HN）の
磁界が角磁気センサで発生される。したがつて、
他方の磁気センサUbに印加される正味の磁界は、
（−HS＋HN）−（HS＋HN）＝−2HSとなり、ノイズ
磁界HNは相殺除去されることになる。したがつ
てノイズ成分は除去され、差動増幅器DEFbから
は磁化パターンによる信号成分だけが出力される
ことになり、信号磁界とノイズ磁界との選択能が
高くなり、Ｓ／Ｎの高い出力信号が得られ、変位
量の検出精度が著しく高くなる。
さらに、本例においては、一方の磁気センサ
Uaにも磁界発生手段として作用する導電層Laを
設け、差動増幅器DEFaの出力電圧に比例した電
流がこの導電層Laに流れるようにしたため、こ
の磁気センサUaの磁気抵抗素子Ra1，Ra2に印加
される磁界は入力磁界（HS＋HN）に比べて著し
く小さくなり、ダイナミツクレンジは等価的に著
しく広くなる。
Uaにも磁界発生手段として作用する導電層Laを
設け、差動増幅器DEFaの出力電圧に比例した電
流がこの導電層Laに流れるようにしたため、こ
の磁気センサUaの磁気抵抗素子Ra1，Ra2に印加
される磁界は入力磁界（HS＋HN）に比べて著し
く小さくなり、ダイナミツクレンジは等価的に著
しく広くなる。
すなわち、第５図Ｂにおいて、入力磁界（HS
＋HN）がHLよりも大きくなつても実際に磁気抵
抗素子Ra1，Ra2に印加される磁界は、導電層La
により発生される反対方向の磁界によつて相殺さ
れ、HLよりも小さくなるので、これらの素子は
リニアな範囲で動作することになり、正確な検出
が可能となる。したがつて相当大きなノイズ磁界
HN中に重畳された小さな信号磁界HSを有効に検
出することができるようになる。このように磁気
センサUaの磁気抵抗素子Ra1，Ra2に印加される
正味の磁界は小さくなるので、差動増幅器DEFa
の利得を大きくし、入力磁界（HS＋HN）に比例
した出力電圧が得られるようにしてある。
＋HN）がHLよりも大きくなつても実際に磁気抵
抗素子Ra1，Ra2に印加される磁界は、導電層La
により発生される反対方向の磁界によつて相殺さ
れ、HLよりも小さくなるので、これらの素子は
リニアな範囲で動作することになり、正確な検出
が可能となる。したがつて相当大きなノイズ磁界
HN中に重畳された小さな信号磁界HSを有効に検
出することができるようになる。このように磁気
センサUaの磁気抵抗素子Ra1，Ra2に印加される
正味の磁界は小さくなるので、差動増幅器DEFa
の利得を大きくし、入力磁界（HS＋HN）に比例
した出力電圧が得られるようにしてある。
第８図は本発明の磁気検出器の他の実施例を示
すものであり、本例では基板Ｓ上に３個の磁気セ
ンサUa，UbおよびUcを形成してある。各磁気
センサUa，Ub，Ucには、前例と同様に２層の
磁気抵抗素子Ra1，Ra2；Rb1，Rb2；Rc1，Rc2
と導電層La，Lb，Lcとを設ける。これらの素子
は第９図に示すように接続する。すなわち、第１
および第２の磁気センサUaおよびUbは前例とま
つたく同様に接続し、導電層Lbの他端を導電層
Lcの他端に接続し、この導電層Lcの一端を接地
する。したがつて、導電層Lcには他の導電層La
およびLbとは反対方向に電流が流れることにな
る。第８図に示すように基板Ｓを磁化パターンを
記録した記録媒体Ｍの変位方向Ｄと直交する方向
に対して傾斜して配置し、磁気センサUaと、磁
気センサUbおよびUcとが磁化パターンに対して
互いに180°の位相差を有するようにする。したが
つて磁化パターンによつて生ずる第１の磁界H1
は磁気センサUaと、磁気センサUbおよびUcと
で反対位相で印加されることになる。一方、第２
の磁界H2は総ての磁気センサに対して同相で印
加される。
すものであり、本例では基板Ｓ上に３個の磁気セ
ンサUa，UbおよびUcを形成してある。各磁気
センサUa，Ub，Ucには、前例と同様に２層の
磁気抵抗素子Ra1，Ra2；Rb1，Rb2；Rc1，Rc2
と導電層La，Lb，Lcとを設ける。これらの素子
は第９図に示すように接続する。すなわち、第１
および第２の磁気センサUaおよびUbは前例とま
つたく同様に接続し、導電層Lbの他端を導電層
Lcの他端に接続し、この導電層Lcの一端を接地
する。したがつて、導電層Lcには他の導電層La
およびLbとは反対方向に電流が流れることにな
る。第８図に示すように基板Ｓを磁化パターンを
記録した記録媒体Ｍの変位方向Ｄと直交する方向
に対して傾斜して配置し、磁気センサUaと、磁
気センサUbおよびUcとが磁化パターンに対して
互いに180°の位相差を有するようにする。したが
つて磁化パターンによつて生ずる第１の磁界H1
は磁気センサUaと、磁気センサUbおよびUcと
で反対位相で印加されることになる。一方、第２
の磁界H2は総ての磁気センサに対して同相で印
加される。
ここで、第１０図に示すように、破線H1で示
す第１の磁界H1と破線H2で示す第２の磁界H2と
は実線H1＋H2で示すように重畳されているもの
とする。前例で説明したように、磁気センサUa
に接続した高利得の差動増幅器DEFaの出力電圧
は入力磁界H1＋H2に比例したものとなり、この
電圧に対応した電流が導電層LbおよびLcを流れ
ることになる。したがつて磁気センサUbにおい
ては、入力磁界−H1＋H2と導電層Lbを流れる電
流によつて生ずる磁界−（H1＋H2）とが重畳さ
れた磁界−H1＋H2−（H1＋H2）＝−2H1が磁気抵
抗素子Rb1，Rb2に印加されることになり、差動
増幅器DEFbからは第１の磁界H1に比例した出力
電圧VH1が得られる。
す第１の磁界H1と破線H2で示す第２の磁界H2と
は実線H1＋H2で示すように重畳されているもの
とする。前例で説明したように、磁気センサUa
に接続した高利得の差動増幅器DEFaの出力電圧
は入力磁界H1＋H2に比例したものとなり、この
電圧に対応した電流が導電層LbおよびLcを流れ
ることになる。したがつて磁気センサUbにおい
ては、入力磁界−H1＋H2と導電層Lbを流れる電
流によつて生ずる磁界−（H1＋H2）とが重畳さ
れた磁界−H1＋H2−（H1＋H2）＝−2H1が磁気抵
抗素子Rb1，Rb2に印加されることになり、差動
増幅器DEFbからは第１の磁界H1に比例した出力
電圧VH1が得られる。
一方、磁気センサUcにおいては、導電層Lcを
流れる電流は磁気センサUbとは反対となるので、
正味の磁界−H1＋H2＋（H1＋H2）＝2H2が磁気抵
抗素子Rc1，Rc2に印加されることになり、差動
増幅器DEFcからは第２の磁界H2に比例した出力
電圧VH2が得られることになる。このようにし
て、本例において、互いに重畳する第１および第
２の磁界H1およびH2を完全に分離して検出する
ことができる。
流れる電流は磁気センサUbとは反対となるので、
正味の磁界−H1＋H2＋（H1＋H2）＝2H2が磁気抵
抗素子Rc1，Rc2に印加されることになり、差動
増幅器DEFcからは第２の磁界H2に比例した出力
電圧VH2が得られることになる。このようにし
て、本例において、互いに重畳する第１および第
２の磁界H1およびH2を完全に分離して検出する
ことができる。
上述した実施例では第１および第２の磁界を分
離して検出するために３個の磁気センサを設けた
が、第６図に示すように２個の磁気センサを設け
た実施例でも２つの磁界を分離して検出すること
もできる。すなわち、第１１図に示すように、差
動増幅器DEFaの出力と差動増幅器DEFbの出力
との差を第３の差動増幅器DEFdで求めることに
より第１の磁界H1および第２の磁界H2にそれぞ
れ比例した出力電圧VH1およびVH2を分離して検
出することができる。この場合、差動増幅器
DEFdへの両入力の利得および極性を揃えるため
に、差動増幅器DEFbとDEFdとの間に反転増幅
器AMPを接続するのが好適である。
離して検出するために３個の磁気センサを設けた
が、第６図に示すように２個の磁気センサを設け
た実施例でも２つの磁界を分離して検出すること
もできる。すなわち、第１１図に示すように、差
動増幅器DEFaの出力と差動増幅器DEFbの出力
との差を第３の差動増幅器DEFdで求めることに
より第１の磁界H1および第２の磁界H2にそれぞ
れ比例した出力電圧VH1およびVH2を分離して検
出することができる。この場合、差動増幅器
DEFdへの両入力の利得および極性を揃えるため
に、差動増幅器DEFbとDEFdとの間に反転増幅
器AMPを接続するのが好適である。
本発明は上述した実施例にのみ限定されるもの
ではなく、幾多の変更を加えることができる。例
えば上述した実施例では磁気センサは、磁気抵抗
素子が磁化パターンを記録した記録媒体に対して
垂直になるように配置したが、記録媒体と平行と
なるように配置することもできる。また上述した
実施例では磁気センサを磁化パターンに対してほ
ぼ180°の位相差を有するように配置するために、
磁気センサを設けた基板を変位方向と直交する方
向に対して傾斜させたが、磁気センサは変位方向
に平行にずらして配置することもできる。さら
に、上述した実施例では各磁気センサには２個の
磁気抵抗素子を設けたが、４個の磁気抵抗素子を
設け、これらをブリツジ接続することもできる。
ではなく、幾多の変更を加えることができる。例
えば上述した実施例では磁気センサは、磁気抵抗
素子が磁化パターンを記録した記録媒体に対して
垂直になるように配置したが、記録媒体と平行と
なるように配置することもできる。また上述した
実施例では磁気センサを磁化パターンに対してほ
ぼ180°の位相差を有するように配置するために、
磁気センサを設けた基板を変位方向と直交する方
向に対して傾斜させたが、磁気センサは変位方向
に平行にずらして配置することもできる。さら
に、上述した実施例では各磁気センサには２個の
磁気抵抗素子を設けたが、４個の磁気抵抗素子を
設け、これらをブリツジ接続することもできる。
この場合には基準電圧は省くことができると共
にドリフトの影響も除くことができる。また、上
述した実施例では、各磁気センサの磁気抵抗素子
を二次相互バイアス効果によつて反対方向に磁気
バイアスしたが、一次相互バイアス効果で磁気バ
イアスしたり、導電層を設け、ここに電流を流し
て磁気バイアスしたりすることもできる。
にドリフトの影響も除くことができる。また、上
述した実施例では、各磁気センサの磁気抵抗素子
を二次相互バイアス効果によつて反対方向に磁気
バイアスしたが、一次相互バイアス効果で磁気バ
イアスしたり、導電層を設け、ここに電流を流し
て磁気バイアスしたりすることもできる。
次に、それぞれ４個の磁気抵抗素子を設けた磁
気センサを変位方向に平行にずらして配置した実
施例を説明する。第１２図ＡおよびＢは磁気セン
サと磁化パターンとの配列関係を示すものであ
り、第１２図Ａに示す例では、それぞれ２層の磁
気抵抗素子Ra1，Ra2；Rb1，Rb2；Rc1，Rc2；
Rd1，Rd2を具える磁気センサUa，Ub，Ucおよ
びUdを、記録媒体Ｍに記録した磁化パターンの
配列方向、すなわち記録媒体Ｍの変位方向Ｄに磁
化パターンに対して順次に180°だけ平行にずらし
て配置する。また第１２図Ｂに示す実施例では、
それぞれ２層の磁気抵抗素子Ra1，Ra2および
Rc1，Rc2を具える磁気センサUaおよびUcを変位
方向と直交する方向にずらして配置すると共に同
じくそれぞれ２層の磁気抵抗素子Rb1，Rb2およ
びRd1，Rd2を有する磁気センサUbおよびUdを
変位方向と直交する方向にずらして配置し、さら
に磁気センサUa，Ucと磁気センサUb，Udとを
磁化パターンに対して180°だけ変位方向に平行に
ずらして配置する。
気センサを変位方向に平行にずらして配置した実
施例を説明する。第１２図ＡおよびＢは磁気セン
サと磁化パターンとの配列関係を示すものであ
り、第１２図Ａに示す例では、それぞれ２層の磁
気抵抗素子Ra1，Ra2；Rb1，Rb2；Rc1，Rc2；
Rd1，Rd2を具える磁気センサUa，Ub，Ucおよ
びUdを、記録媒体Ｍに記録した磁化パターンの
配列方向、すなわち記録媒体Ｍの変位方向Ｄに磁
化パターンに対して順次に180°だけ平行にずらし
て配置する。また第１２図Ｂに示す実施例では、
それぞれ２層の磁気抵抗素子Ra1，Ra2および
Rc1，Rc2を具える磁気センサUaおよびUcを変位
方向と直交する方向にずらして配置すると共に同
じくそれぞれ２層の磁気抵抗素子Rb1，Rb2およ
びRd1，Rd2を有する磁気センサUbおよびUdを
変位方向と直交する方向にずらして配置し、さら
に磁気センサUa，Ucと磁気センサUb，Udとを
磁化パターンに対して180°だけ変位方向に平行に
ずらして配置する。
第１３図は磁気抵抗素子および導電層の結線方
法を示すものであり、磁気センサUaおよびUcに
は外部磁界としてH1＋H2が印加され、磁気セン
サUbおよびUdには−H1＋H2が印加されている。
法を示すものであり、磁気センサUaおよびUcに
は外部磁界としてH1＋H2が印加され、磁気セン
サUbおよびUdには−H1＋H2が印加されている。
したがつて磁気センサUaとUcとをそれぞれブ
リツジ接続すると、差動増幅器DEFaからはH1＋
H2に比例した出力電圧が得られ、この電圧に比
例した電流が直列接続された導電層La，Lb，Lc
およびLdに流れる。したがつて、磁気センサUb
およびUdには正味の磁界−H1＋H2−（H1＋H2）
＝−2H1が印加されるので、これら磁気センサを
ブリツジ接続した差動増幅器DEFbからは−2H1
に比例した出力電圧VH1が得られることになる。
本例では磁気抵抗素子をブリツジ接続したため、
磁気抵抗素子の膜厚、温度抵抗係数、形状係数等
の差異に基づく不平衡電圧は相殺除去されるの
で、温度ドリフトやオフセツトのない正確な検出
を行なうことができる。
リツジ接続すると、差動増幅器DEFaからはH1＋
H2に比例した出力電圧が得られ、この電圧に比
例した電流が直列接続された導電層La，Lb，Lc
およびLdに流れる。したがつて、磁気センサUb
およびUdには正味の磁界−H1＋H2−（H1＋H2）
＝−2H1が印加されるので、これら磁気センサを
ブリツジ接続した差動増幅器DEFbからは−2H1
に比例した出力電圧VH1が得られることになる。
本例では磁気抵抗素子をブリツジ接続したため、
磁気抵抗素子の膜厚、温度抵抗係数、形状係数等
の差異に基づく不平衡電圧は相殺除去されるの
で、温度ドリフトやオフセツトのない正確な検出
を行なうことができる。
以上説明したように本発明によれば互いに重畳
する第１および第２の磁界を分離して検出するこ
とができるので、例えばノイズ磁界に重畳された
信号磁界をノイズ磁界に影響されることなく検出
することができ、きわめて正確な検出を行なうこ
とができる。また、ダイナミツクレンジを拡大す
ることができるので大きな入力磁界も正確に検出
することができる。
する第１および第２の磁界を分離して検出するこ
とができるので、例えばノイズ磁界に重畳された
信号磁界をノイズ磁界に影響されることなく検出
することができ、きわめて正確な検出を行なうこ
とができる。また、ダイナミツクレンジを拡大す
ることができるので大きな入力磁界も正確に検出
することができる。
第１図は従来の磁気抵抗素子を用いた磁気検出
器の一例を示す線図、第２図は本発明の磁気検出
器の一例の構成を示す斜視図、第３図は同じくそ
の断面図、第４図は同じくその磁気抵抗素子の結
線方法を示す線図、第５図ＡおよびＢは同じくそ
の動作特性を示すグラフ、第６図は同じくその全
体の結線方法を示す回路図、第７図は磁気検出器
と磁化パターンとの配列関係を示す平面図、第８
図は本発明の磁気検出器の他の実施例の構成を示
す線図、第９図は同じくその全体の結線方法を示
す回路図、第１０図は同じくその動作を説明する
ために入力磁界を示す波形図、第１１図は本発明
の磁気検出器のさらに他の実施例の全体の結線方
法を示す回路図、第１２図ＡおよびＢは磁気セン
サを磁化パターンの配列方向に平行にずらして配
置した本発明の磁気検出器の二つの実施例を示す
線図、第１３図は同じくその全体の結線方法を示
す回路図である。 Ｓ……基板、Ra1，Ra2，Rb1，Rb2，Rc1，
Rc2，Rd1，Rd2……磁気抵抗素子、INS，INS1，
INS2……絶縁層、La，Lb，Lc，Ld…導電層、
Ｅ……電源、Ea，Eb，Ec……基準電源、Ｍ……
記録媒体、Ua，Ub，Uc，Ud……磁気センサ、
DEFa，DEFb，DEFc，DEFd……差動増幅器。
器の一例を示す線図、第２図は本発明の磁気検出
器の一例の構成を示す斜視図、第３図は同じくそ
の断面図、第４図は同じくその磁気抵抗素子の結
線方法を示す線図、第５図ＡおよびＢは同じくそ
の動作特性を示すグラフ、第６図は同じくその全
体の結線方法を示す回路図、第７図は磁気検出器
と磁化パターンとの配列関係を示す平面図、第８
図は本発明の磁気検出器の他の実施例の構成を示
す線図、第９図は同じくその全体の結線方法を示
す回路図、第１０図は同じくその動作を説明する
ために入力磁界を示す波形図、第１１図は本発明
の磁気検出器のさらに他の実施例の全体の結線方
法を示す回路図、第１２図ＡおよびＢは磁気セン
サを磁化パターンの配列方向に平行にずらして配
置した本発明の磁気検出器の二つの実施例を示す
線図、第１３図は同じくその全体の結線方法を示
す回路図である。 Ｓ……基板、Ra1，Ra2，Rb1，Rb2，Rc1，
Rc2，Rd1，Rd2……磁気抵抗素子、INS，INS1，
INS2……絶縁層、La，Lb，Lc，Ld…導電層、
Ｅ……電源、Ea，Eb，Ec……基準電源、Ｍ……
記録媒体、Ua，Ub，Uc，Ud……磁気センサ、
DEFa，DEFb，DEFc，DEFd……差動増幅器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ それぞれ絶縁膜を挟んで積層した少なく共２
層の磁気抵抗素子を具え、これら磁気抵抗素子を
互いに反対方向に磁気バイアスした少なく共２組
の磁気センサを、第１の磁界を生ずる磁化パター
ンに対してほぼ180°の位相差を有するように配置
し、一方の磁気センサから得られる信号を、他方
の磁気センサに設けた磁界発生手段に供給して互
いに重畳する第１および第２の磁界のいずれか一
方または双方を選択的に検出し得るよう構成した
ことを特徴とする磁気検出器。 ２ 特許請求の範囲１記載の磁気検出器におい
て、一方の磁気センサから得られる信号を、一方
の磁気センサに設けた磁界発生手段に供給して検
出可能な磁界強度の範囲を増大するように構成し
たことを特徴とする磁気検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58110198A JPS603515A (ja) | 1983-06-21 | 1983-06-21 | 磁気検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58110198A JPS603515A (ja) | 1983-06-21 | 1983-06-21 | 磁気検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS603515A JPS603515A (ja) | 1985-01-09 |
| JPH0432969B2 true JPH0432969B2 (ja) | 1992-06-01 |
Family
ID=14529531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58110198A Granted JPS603515A (ja) | 1983-06-21 | 1983-06-21 | 磁気検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS603515A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS627986U (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-17 | ||
| JP2007024598A (ja) | 2005-07-13 | 2007-02-01 | Denso Corp | 磁気センサ |
| JP5218491B2 (ja) * | 2010-07-29 | 2013-06-26 | 株式会社デンソー | 回転角度検出装置 |
| JP6394740B2 (ja) * | 2017-05-25 | 2018-09-26 | Tdk株式会社 | 磁界検出装置 |
| JP2021128096A (ja) * | 2020-02-14 | 2021-09-02 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 位置検出装置、レンズモジュール、撮像装置、位置検出方法、およびプログラム |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5856408B2 (ja) * | 1978-03-27 | 1983-12-14 | ソニ−マグネスケ−ル株式会社 | 磁気センサ |
-
1983
- 1983-06-21 JP JP58110198A patent/JPS603515A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS603515A (ja) | 1985-01-09 |
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