JPH08201007A - 位置検出装置および磁気抵抗効果素子 - Google Patents

位置検出装置および磁気抵抗効果素子

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JPH08201007A
JPH08201007A JP7008950A JP895095A JPH08201007A JP H08201007 A JPH08201007 A JP H08201007A JP 7008950 A JP7008950 A JP 7008950A JP 895095 A JP895095 A JP 895095A JP H08201007 A JPH08201007 A JP H08201007A
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JP
Japan
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magnetic
magnetic field
scale
magnetoresistive effect
effect element
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JP7008950A
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Inventor
Nobuhiro Takeda
伸弘 竹田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度の位置情報を得ることができる位置検
出装置および磁気抵抗効果素子を提供する。 【構成】 本発明による磁気抵抗効果素子は、所定の間
隔で交互に着磁された磁極を有するスケール部7の磁界
に応答して抵抗値が変化する少なくとも2つの磁気検出
子M1,M2が配置され、これら磁気検出子が直列に接
続され、その両端に電圧を印加し、中点から出力が得ら
れるように構成され、さらに、電圧印加あるいは信号出
力のために必要な外部接続端子401,501,601
の前記スケール部における磁界と平行な方向の幅が、前
記スケール部の磁極形成幅Pの2m倍(m=1,2,・
・・)に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、物体の位置を検出する
位置検出装置に関するものであり、特に、磁気抵抗効果
素子(MR素子)を用いて物体の位置を高精度、高分解
能で検出する位置検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高い分解能で位置検出が必要な物として
は、例えば、ビデオカメラ内のズーム機構、フォーカス
機構を有するレンズシステムがある。このようなレンズ
システムにおいて、合焦点における被写体距離、ズーム
レンズ位置、フォーカスレンズ位置は、レンズ設計から
決定される所定の位置関係になければならない。この位
置関係を満足するために、従来は、機械的なカムを用い
る方法、またはズームレンズ位置とフォーカスレンズ位
置とを検出し演算による電子カムを構成する方法が用い
られている。
【0003】機械的なカムを用いる方法は、装置構成が
大きくなる、機械的磨耗により精度が低下する、等の問
題ある。
【0004】また、電子カムによる方法としては、位置
検出器としてポテンショメータを用いる方法、レンズの
駆動用モータにステッピングモータを用いてステッピン
グモータの制御信号を計数する方法等がある。しかしな
がら、ポテンショメータを用いる方法は、接触式である
ためにモータにかかる負荷が増大する、抵抗膜のばらつ
きにより直線性が劣る、信頼性が低い等の問題がある。
一方、ステッピングモータの制御信号を計数する方法
は、モータにステッピングモータを用いたレンズシステ
ムでなければ適用できない。また、モータとレンズの間
に介在する物体、例えばギア等が存在するとそのガタ
(遊び)等により誤差が生じる。
【0005】以上の課題を解決する方法として、MR素
子を用いることが考えられる。すなわち、磁界の変化に
よってMR素子の抵抗値が変化する特性を利用する。例
えば、レンズ側に磁石を装着して、固定側にMR素子を
配置し、レンズの移動により磁石をMR素子に対して移
動させ、その抵抗変化を位置変化として取り出す方法で
ある。
【0006】図4に従来のMR素子の形成パターン図を
示す。MR素子は、2個の磁気検出子M1,M2から成
る。これら磁気検出子M1,M2は、強磁性薄膜、例え
ば、磁場中で真空蒸着またはスパッタリングによりガラ
ス基板上に薄いニッケル−鉄合金膜を成膜するととも
に、エッチング等で、細線を折り返した2本の線を形成
する。折り返し部1は、抵抗値を下げるため、線幅は太
く形成される。磁気検出子M1,M2は、磁石(スケー
ル部)7の磁界によって抵抗値に変化が生ずるように、
磁石7の磁界の向きと直交する方向に長く形成されてい
る。磁気検出子M1とM2間あるいは磁気検出子M1,
M2と後述する外部接続端子をそれぞれ接続する接続線
2あるいは配線部3は、磁気検出子M1,M2と同じ強
磁性薄膜で形成されている。接続線2は、磁石7の磁界
によって抵抗変化を生じない方向、すなわち磁石7の磁
界の向きと平行する方向に形成されている。抵抗値を下
げるために、接続線2、配線部3の線幅は太く形成され
る。4,6はMR素子に電源を印加する外部接続端子、
5はMR素子の出力信号を取り出すための外部接続端子
である。外部接続端子4,5,6は、磁気検出子M1,
M2と同じ強磁性薄膜で形成されている。磁石7は、あ
る所定の間隔PでN磁極、S磁極が交互に形成されてい
る。
【0007】図5にMR素子の等価回路図を示す。ま
た、図6にMR素子の各磁気検出子と磁石内の磁極との
関係およびMR素子の出力信号波形を示す。磁気検出子
M1,M2は、出力信号を正弦波状にするために実質的
にP/2だけ位相をずらして形成されている。
【0008】このように構成されたMR素子の出力信号
をパルス信号に波形整形して、そのエッジを計測するこ
とにより位置情報を得ることができ、さらに、出力信号
をアナログ的に内挿することで、より高分解能の位置情
報が得られる。
【0009】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例においては、磁気検出子M1,M2のみなら
ず、外部接続端子4,5,6あるいは配線部3において
も磁界による抵抗値変化が発生してしまう。
【0010】また、MR素子においては,一般に、MR
素子に印加される磁界の増加時と減少時とで抵抗値変化
の履歴が異なるヒステリシスを有する特性がある。図7
にMR素子に直交する方向に磁界を印加した時のMR素
子の抵抗値変化の例を示す。図7において、実線は磁界
の減少時における抵抗値変化を示す曲線であり、破線は
磁界の増加時における抵抗値変化を示す曲線である。外
部接続端子4,5,6あるいは配線部3は、このような
ヒステリシスを有する特性に関してはなにも考慮せず形
成されている。したがって、従来のMR素子において
は、より高精度に位置を測定する場合に誤差を生じる。
【0011】上記課題を解決するため、本発明は、高精
度の位置情報を得ることができる位置検出装置および磁
気抵抗効果素子を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るとともに上記目的を達成するため、本発明による磁気
抵抗効果素子は、所定の間隔で交互に着磁された磁極を
有するスケール部の磁界に応答して抵抗値が変化する少
なくとも2つの磁気検出子が配置され、これら磁気検出
子が直列に接続され、その両端に電圧を印加し、中点か
ら出力が得られるように構成され、さらに、電圧印加あ
るいは信号出力のために必要な外部接続端子の前記スケ
ール部における磁界と平行な方向の幅が、前記スケール
部の磁極形成幅Pの2m倍(m=1,2,・・・)に形
成されている。
【0013】また、磁気抵抗効果素子の別の構成とし
て、所定の間隔で交互に着磁された磁極を有するスケー
ル部の磁界に応答して抵抗値が変化する少なくとも2つ
の磁気検出子が配置され、これら磁気検出子が直列に接
続され、その両端に電圧を印加し、中点から出力が得ら
れるように構成され、さらに、前記スケール部における
磁界の向きと直交する方向の配線部の前記磁界と平行な
方向の幅が、前記スケール部の磁極形成幅Pの2n倍
(n=1,2,・・・)に形成されている。
【0014】また、前記磁気検出子、外部接続端子およ
び配線部は、強磁性薄膜で形成されることが望ましい。
【0015】また、上述したスケール部と、上述した磁
気抵抗効果素子からなるセンサ部を有することで高精度
な位置検出装置が提供できる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を基に詳細に説明す
る。なお、従来技術と同様の構成あるいは機能を有する
ものには同一の符号を付して説明する。
【0017】〔第1の実施例〕図1は、本発明の第1の
実施例のセンサ部としてのMR素子の形成パターン図を
示している。MR素子は、2個の磁気検出子M1,M2
を有して構成される。磁気検出子M1,M2は、磁場中
で真空蒸着またはスパッタリングにより、不図示のガラ
ス基板上に厚さ500〜1000オングストローム程度
の強磁性薄膜、例えばニッケル−鉄合金膜を成膜し、エ
ッチング等により10μm程度の線幅の細線を折り返し
て2本の線を形成する。折り返し部1は、抵抗値を下げ
るために、線幅100μm程度として広く形成する。磁
気検出子M1,M2は、スケール部(磁石)7の磁界に
よって抵抗値に変化が生ずるように、スケール部7の磁
界の向きと直交する方向に長く形成されている。
【0018】一方、磁気検出子M1とM2間あるいは磁
気検出子M1,M2と後述する外部接続端子をそれぞれ
接続する接続線2あるいは配線部3は、磁気検出子M
1,M2と同じ強磁性薄膜で形成されている。接続線2
は、スケール部7の磁界によって抵抗変化を生じない方
向、すなわち、スケール部7の磁界の向きと平行する方
向に形成されている。また、抵抗値を下げるために、接
続線2、配線部3の線幅は広く、約100μmとしてい
る。401,601はMR素子に電源を印加する外部接
続端子、501はMR素子の出力信号を取り出すための
外部接続端子である。外部接続端子401,501,6
01は、磁気検出部と同じ強磁性薄膜で形成されてい
る。これら外部接続端子401,501,601の線幅
dは、スケール部7の磁極形成幅Pの2m倍(ただし、
m=1,2,・・・)で形成されている。本実施例にお
いては、m=1で形成されている。スケール部7は、あ
る所定の間隔PでN磁極、S磁極が交互に形成されてい
る。
【0019】図2は、磁極形成幅Pで磁極の形成された
スケールを用いて、MR素子に磁界を印加した場合の抵
抗値変化を示す図である。MR素子に印加される磁界の
増加時と減少時とで抵抗値変化の履歴が異なるヒステリ
シスを有する特性があるため、実線と破線は異なる波形
となる。
【0020】しかし、上述したように、外部接続端子の
線幅dをスケール部7の磁極形成幅Pの2m倍(m=
1,2,・・・)とすることにより、外部接続端子40
1,501,601の抵抗値は、dの区間の抵抗値を平
均した一定の抵抗値となる。したがって、外部接続端子
の抵抗変化に起因する位置情報の誤差成分を低減でき、
より正確な位置情報を得ることができる。
【0021】〔第2の実施例〕次に、本発明の第2の実
施例を図3を基に説明する。図3は、第2の実施例のM
R素子の形成パターン図を示している。図3において、
図1と同一の構成要素についてはその説明を省略する。
【0022】図3において、301は、スケール部7の
磁界の向きと直交する方向に形成されている配線部であ
る。配線部301は、磁気検出子M1,M2と同じ強磁
性薄膜で形成されおり、その線幅は、スケール部7の磁
極形成幅Pの2n倍(ただし、n=1,2,・・・)で
形成されている。本実施例においては、n=1で形成さ
れている。401,601はMR素子に電源を印加する
外部接続端子、501はMR素子の出力信号を取り出す
ための外部接続端子である。外部接続端子401,50
1,601は磁気検出部と同じ強磁性薄膜で形成されて
いる。これら外部接続端子のスケール部7が発生する磁
界と平行な方向の幅dは、スケール部7の磁極形成幅P
の2m倍(m=1,2,・・・)で形成されている。本
実施例においては、m=1で形成されている。
【0023】第2の実施例においては、配線部301に
おいても、スケール部7の磁界による抵抗変化は、発生
せず一定の抵抗値となる。したがって、外部接続端子お
よび配線部の抵抗変化に起因する位置情報の誤差成分を
低減でき、より正確な位置情報を得ることができる。
【0024】
【発明の効果】以上、本発明によれば、外部接続端子あ
るいは配線部の磁気抵抗効果に起因する位置情報の誤差
成分を除去でき、高精度の位置情報を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のMR素子の形成パター
ン図である。
【図2】磁極形成幅Pで磁極の形成されたスケールを用
いて、MR素子に磁界を印加した場合の抵抗値変化を示
す図である。
【図3】本発明の第2の実施例のMR素子の形成パター
ン図である。
【図4】従来のMR素子の形成パターン図である。
【図5】従来のMR素子の等価回路図である。
【図6】MR素子の各磁気検出子と磁石内の磁極との関
係およびMR素子の出力信号波形を示す図である。
【図7】MR素子に直交する方向に磁界を印加した時の
MR素子の抵抗値変化の例を示す図である。
【符号の説明】
2 接続線 3 配線部 7 スケール部(磁石) 301 配線部 401 外部接続端子 501 外部接続端子 601 外部接続端子 M1 磁気検出子 M2 磁気検出子

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の間隔で交互に着磁された磁極を有
    するスケール部と、 このスケール部の磁界に応答して抵抗値が変化する少な
    くとも2つの磁気検出子が配置され、これら磁気検出子
    が直列に接続され、その両端に電圧を印加し、中点から
    出力が得られるように構成されたセンサ部とを有する位
    置検出装置であって、 前記センサ部は、電圧印加あるいは信号出力のために必
    要な外部接続端子の前記スケール部における磁界と平行
    な方向の幅が、前記スケール部の磁極形成幅Pの2m倍
    (m=1,2,・・・)に形成されていることを特徴と
    する位置検出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記磁気検出子およ
    び外部接続端子は、強磁性薄膜で形成されていることを
    特徴とする位置検出装置。
  3. 【請求項3】 所定の間隔で交互に着磁された磁極を有
    するスケール部と、 このスケール部の磁界に応答して抵抗値が変化する少な
    くとも2つの磁気検出子が配置され、これら磁気検出子
    が直列に接続され、その両端に電圧を印加し、中点から
    出力が得られるように構成されたセンサ部とを有する位
    置検出装置であって、 前記センサ部は、前記スケール部における磁界の向きと
    直交する方向の配線部の前記磁界と平行な方向の幅が、
    前記スケール部の磁極形成幅Pの2n倍(n=1,2,
    ・・・)に形成されていることを特徴とする磁気抵抗効
    果素子型位置検出装置。
  4. 【請求項4】 請求項3において、前記磁気検出子およ
    び配線部は、強磁性薄膜で形成されていることを特徴と
    する位置検出装置。
  5. 【請求項5】 所定の間隔で交互に着磁された磁極を有
    するスケール部の磁界に応答して抵抗値が変化する少な
    くとも2つの磁気検出子が配置され、これら磁気検出子
    が直列に接続され、その両端に電圧を印加し、中点から
    出力が得られるように構成された磁気抵抗効果素子であ
    って、 電圧印加あるいは信号出力のために必要な外部接続端子
    の前記スケール部における磁界と平行な方向の幅が、前
    記スケール部の磁極形成幅Pの2m倍(m=1,2,・
    ・・)に形成されていることを特徴とする磁気抵抗効果
    素子。
  6. 【請求項6】 請求項5において、前記磁気検出子およ
    び外部接続端子は、強磁性薄膜で形成されていることを
    特徴とする磁気抵抗効果素子。
  7. 【請求項7】 所定の間隔で交互に着磁された磁極を有
    するスケール部の磁界に応答して抵抗値が変化する少な
    くとも2つの磁気検出子が配置され、これら磁気検出子
    が直列に接続され、その両端に電圧を印加し、中点から
    出力が得られるように構成された磁気抵抗効果素子であ
    って、 前記スケール部における磁界の向きと直交する方向の配
    線部の前記磁界と平行な方向の幅が、前記スケール部の
    磁極形成幅Pの2n倍(n=1,2,・・・)に形成さ
    れていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
  8. 【請求項8】 請求項7において、前記磁気検出子およ
    び配線部は、強磁性薄膜で形成されていることを特徴と
    する磁気抵抗効果素子。
JP7008950A 1995-01-24 1995-01-24 位置検出装置および磁気抵抗効果素子 Withdrawn JPH08201007A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7008950A JPH08201007A (ja) 1995-01-24 1995-01-24 位置検出装置および磁気抵抗効果素子
US08/590,834 US5886520A (en) 1995-01-24 1996-01-24 Position sensor having magnetic resistance effect devices for detecting a position of an object
US09/209,301 US6307366B1 (en) 1995-01-24 1998-12-11 Object position sensor using magnetic effect device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7008950A JPH08201007A (ja) 1995-01-24 1995-01-24 位置検出装置および磁気抵抗効果素子

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JPH08201007A true JPH08201007A (ja) 1996-08-09

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