ポジションセンサ
【課題】非接触によって、安定して2次元のポジションを検出することができるポジションセンサを提供する。
【解決手段】レバー10に設けられたカウンター磁石2と、バイアス磁界を発生するバイアス磁石4と、感磁方向が直交する第1及び第2のMR素子35、36からなるハーフブリッジ回路を十字の各頂点に第1〜第4のハーフブリッジ31〜34としてそれぞれ配置し、傾倒操作に基づくバイアス磁界の方向の変化に基づいて、対向する第1及び第3のハーフブリッジ31、33から出力電圧V1、V3、及び対向する第2及び第4のハーフブリッジ32、34から出力電圧V2、V4、を出力するMRセンサ3と、MRセンサ3から出力された出力電圧V1〜V4に基づいて傾倒操作によって指示された2次元のポジションを判断する判断部5と、を備えることを特徴とするジョイスティック1を提供する。
【解決手段】レバー10に設けられたカウンター磁石2と、バイアス磁界を発生するバイアス磁石4と、感磁方向が直交する第1及び第2のMR素子35、36からなるハーフブリッジ回路を十字の各頂点に第1〜第4のハーフブリッジ31〜34としてそれぞれ配置し、傾倒操作に基づくバイアス磁界の方向の変化に基づいて、対向する第1及び第3のハーフブリッジ31、33から出力電圧V1、V3、及び対向する第2及び第4のハーフブリッジ32、34から出力電圧V2、V4、を出力するMRセンサ3と、MRセンサ3から出力された出力電圧V1〜V4に基づいて傾倒操作によって指示された2次元のポジションを判断する判断部5と、を備えることを特徴とするジョイスティック1を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、指示された2次元のポジションを検出するポジションセンサに関する。
【背景技術】
【0002】
従来の技術として、シフトレバーの変位に連動して変位するマグネット板と、対面して配置された板状の磁性体である一対の磁性板を有する第1のヨーク及び第2のヨークと、マグネット板の磁石から生じる磁束密度の変化を計測するための磁気検出素子とを備えた位置センサが知られている(例えば、特許文献1)。
【0003】
このマグネット板は、非磁性体である非磁性部分と、磁性体である磁石体とが、周方向に交互に配置された略扇状の板状部材からなっている。また、第1及び第2のヨークは、所定の間隙である第1及び第2の隙間を設けた状態で一対の磁性板を保持する第1及び第2のブリッジ部を備えている。
【0004】
この位置センサによると、シフトレバーの変位によってマグネット板が変位し、第1又は第2のヨークに収容される磁石体の数に応じて磁気検出素子で検出される磁束密度が段階的に変化するので、検出された磁束密度に基づいたシフトレバーのシフトポジションを検出することが可能になる。
【特許文献1】特開2007−40722号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、従来の位置センサによると、磁気検出素子で検出される磁束密度の変化の幅が小さく、外部磁場の影響によって誤作動する可能性があった。
【0006】
従って本発明の目的は、非接触によって、安定して2次元のポジションを検出することができるポジションセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
(1)本発明は上記目的を達成するため、傾倒操作を行うことによって2次元のポジションを指示する操作部と、前記操作部に設けられ、前記傾倒操作を行う方向に対して垂直方向に磁化されたカウンター磁石と、感磁方向が直交する第1及び第2の磁気抵抗素子からなるハーフブリッジ回路を十字の各頂点に第1〜第4のハーフブリッジとしてそれぞれ配置し、前記傾倒操作に基づく前記磁界の方向の変化に基づいて、対向する前記第1及び第3のハーフブリッジから第1の出力電圧、及び対向する前記第2及び第4のハーフブリッジから第2の出力電圧を出力する磁気センサと、前記磁気センサから出力された前記第1及び第2の出力電圧に基づいて前記傾倒操作によって指示された前記2次元のポジションを検出する検出部と、を備えることを特徴とするポジションセンサを提供する。
【0008】
上記した構成によれば、非接触によって、安定して2次元のポジションを検出することができる。
【0009】
(2)本発明は上記目的を達成するため、傾倒操作を行うことによって2次元のポジションを指示する操作部と、前記操作部に設けられ、前記傾倒操作を行う方向に対して垂直方向に磁化されたカウンター磁石と、前記カウンター磁石に対向する面が、対応する前記カウンター磁石の極と同極となるように配置され、バイアス磁界を発生するバイアス磁石と、感磁方向が直交する第1及び第2の磁気抵抗素子からなるハーフブリッジ回路を十字の各頂点に第1〜第4のハーフブリッジとしてそれぞれ配置し、前記傾倒操作に基づく前記バイアス磁界の方向の変化に基づいて、対向する前記第1及び第3のハーフブリッジから第1の出力電圧、及び対向する前記第2及び第4のハーフブリッジから第2の出力電圧を出力する磁気センサと、前記磁気センサから出力された前記第1及び第2の出力電圧の正負の組み合わせに基づいて前記傾倒操作によって指示された前記2次元のポジションを検出する検出部と、を備えることを特徴とするポジションセンサを提供する。
【0010】
上記した構成によれば、非接触によって、さらに安定して2次元のポジションを検出することができる。
【発明の効果】
【0011】
このような構成によれば、非接触によって、安定して2次元のポジションを検出することができるポジションセンサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下に、本発明のポジションセンサの実施の形態を図面を参考にして詳細に説明していく。
【0013】
[第1の実施の形態]
(ジョイスティック1の構成)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るジョイスティックの概略図であり、図2(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、図2(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。本発明のポジションセンサを図示しない車両に搭載されたジョイスティック1に用いた場合について説明する。また、図2(a)は、カウンター磁石2がない場合の磁気ベクトル8について表しており、図2(a)及び(b)は、x−y座標系の方向が同一であるので、図2(b)においては、座標系の表示を省略している。
【0014】
ジョイスティック1は、操作部としてのノブ10、レバー11、第1の支持部12、第1のピン13、第2の支持部14、第2のピン15及び台座16と、後述するカウンター磁石2と、後述するMR(Magneto Resistance)センサ3と、後述するバイアス磁石4と、後述する検出部としての判断部5と、を備えて概略構成されている。判断部5は、MRセンサ3と共にIC(Integrated Circuit)化されても良く、また、後述するECU(Electoronic Control Unit)6が、判断部5の機能を有していても良い。
【0015】
ジョイスティック1は、台座16の上面から垂直方向に立ち上って対向する1組の凸部16aを有している。凸部16aに設けられた開口に挿入された第2のピン15は、ロ形状を有する第2の支持部14の対応する2辺中央に設けられた開口にも挿入され、第2の支持部14は、第2のピン15を回転軸として回転自在に台座16に設けられている。
【0016】
また、第2の支持部14は、他の2辺中央に開口を有し、コ字形状を有する第1の支持部12の対応する両端に設けられた開口に第1のピン13を挿入することで、第1の支持部12を第1のピン13を回転軸として回転可能に設けている。
【0017】
また、レバー10は、第1の支持部12の長手方向に垂直に設けられ、カウンター磁石2が設けられた端部に対向する他端部にノブ10が、設けられている。このような構成とすることで、ノブ10及びレバー11を介してカウンター磁石2を2次元方向に自在に移動させ、2次元のポジションを指示することができる。
【0018】
また、ジョイスティック1のMRセンサ3から出力された後述する出力電圧は、判断部5に送信され、判断部5は、受信した出力電圧に基づいてレバー11によって指示されたポジションを算出し、算出した結果を表す信号を車両のECU6に送信し、ECU6は、一例として、受信したポジションを示す信号に基づいて表示部7に表示されたポインタの制御を行う。なお、ジョイスティック1の構成は、これに限定されず、周知のジョイスティックに相当する装置に用いられても良い。
【0019】
(カウンター磁石2の構成)
カウンター磁石2は、傾倒操作を行う2次元方向に対して垂直方向に磁化されており、一例として、円柱形状を有し、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石等の永久磁石で形成されている。また、カウンター磁石2は、N極21側がMRセンサ3に対向して配置されている。なお、カウンター磁石2の形状は、これに限定されず、バイアス磁界の方向変化を行える形状、例えば、球形状及び矩形状等であっても良い。また、カウンター磁石2のN極21とS極20を入れ替えた構成としても良い。このときは、バイアス磁石4の磁化の方向も入れ替える必要がある。なぜなら、対向する磁極が同極であるとき、互いの磁界が反発することで、磁気ベクトル8が、よりMRセンサ3の検出面に対して平行に近い成分が得られ、その角度変化を検出し易いからである。
【0020】
(MRセンサ3の構成)
図3は、本発明の第1の実施の形態に係るMR素子の概略図である。以下における角度θとは、第1及び第2のMR素子35、36の長さ方向からの角度を示すものとする。
【0021】
MRセンサ3は、NiFeパーマロイ、NiCo及びFeCo合金等の強磁性金属を主成分とした薄膜で作成された第1及び第2のMR素子35、36を有する第1〜第4のハーフブリッジ31〜34が、仮想の十字の各頂点に配置され、基板30上に形成されている。さらに、第1のハーフブリッジ31が第3のハーフブリッジ33と、第2のハーフブリッジ32が第4のハーフブリッジ34と、向き合って配置されている。
【0022】
第1及び第2のMR素子35、36は、図3に示す第1のMR素子35を例に取ると、折返し形状を備えた複数の感磁部3Aを有している。図3において横軸をx軸、縦軸をy軸とし、第1のMR素子35の感磁部3Aがx軸と垂直であるとする。磁気ベクトル8が、感磁部3Aに対して垂直な方向(θ=0)から横切るとき、第1のMR素子35の磁気抵抗値が最小となる。一方、磁気ベクトル8が、感磁部3Aに対して平行な方向(θ=90°)から横切るとき、第1のMR素子35の磁気抵抗値は最大となる。第2のMR素子36は、第1のMR素子35と同じ構成及び機能を有しているので、説明は省略する。
【0023】
第1のハーフブリッジ31は、図2(b)に示すように、第1のMR素子35と第2のMR素子36とが、感磁方向を直交させてハーフブリッジ回路を形成しており、第1のMR素子35の長さ方向がx軸に対して45°傾いている。(第2のMR素子36の長さ方向は、x軸に対して−45°傾いている。)第1のハーフブリッジ31における第1のMR素子35と第2のMR素子36の中点電位は、それぞれの磁気抵抗値の比に基づいて出力電圧V1として出力される。第2〜第4のハーフブリッジ32〜34は、第1のハーフブリッジ31と同様に第1及び第2のMR素子35、36を有しており、それぞれ出力電圧V2、V3及びV4を出力する。
【0024】
第1〜第4のハーフブリッジ31〜34は、一例として、図2(b)に示すように、印加電圧Vccが入力され、図示しない接地回路に電気的に接続されている。
【0025】
カウンター磁石2の横方向の移動の検出(x軸方向の検出)は、対向する第2及び第4のハーフブリッジ32、34によって行い、縦方向の移動の検出は、対向する第1及び第3のハーフブリッジ31、33によって行われる。
【0026】
(バイアス磁石4について)
バイアス磁石4は、円柱形状を有し、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石等の永久磁石で形成されている。また、バイアス磁石4は、図2(a)に示すように、MRセンサ3の検出面(第1〜第4のハーフブリッジ31〜34が配置される面)に対して中心から外側に向かう放射状のバイアス磁界をMRセンサ3に印加している。磁気ベクトル8は、MRセンサ3の検出面における磁界の磁力線の向きと大きさを可視化したものである。なお、ジョイスティック1は、バイアス磁石4を除いた構成として良く、また、バイアス磁石4の形状はこれに限定されない。
【0027】
(判断部5について)
判断部5は、一例として、対向する第1及び第3のハーフブリッジ31、33から出力される出力電圧V1及びV3に基づいて(V3−V1)を算出する。同様に判断部5は、対向する第2及び第4のハーフブリッジ32、34から出力される出力電圧V2及びV4に基づいて(V4−V2)を算出する。判断部5は、この(V3−V1)及び(V4−V2)の正負の組み合わせを記憶し、組み合わせに基づいて複数のポジションを判断する。また、MRセンサ3は、第1〜第4のハーフブリッジ31〜34が離れて設置されているので、設置の際の位置ずれに起因する出力電圧の誤差を抑制することができる。これは、位置ずれが起きても、第1及び第2のMR素子35、36に対する磁気ベクトル8の角度が、同じ角度分増減するからである。
【0028】
(動作)
以下に、本発明の第1の実施の形態に係るジョイスティック1の動作について図1〜図3を参照し、図4〜図15に従って詳細に説明する。
【0029】
図4は、本発明の第1の実施の形態に係る傾倒操作を行うポジションについて示した図であり、図5及び図6は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの出力波形を表す図である。図4に示すN及びP1〜P8は、ジョイスティック1で指示できる2次元のポジションの一例を表している。図5は、ポジションNの状態からx軸方向にレバー11を傾倒操作したときの(V3−V1)及び(V4−V2)のグラフであり、図6は、レバー11をx軸方向に30°傾倒操作しながらy軸方向に傾倒操作したときの(V3−V1)及び(V4−V2)のグラフである。(V4−V2)は、x軸方向の出力電圧であり、(V3−V1)は、y軸方向の出力電圧である。また、以下の説明は、シミュレートした結果に基づいている。
【0030】
(ポジションNの検出動作)
図7(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、図7(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。レバー11が、図4に示すポジションNに操作された場合について表している。
【0031】
カウンター磁石2がポジションNにあるとき、第1及び第3のハーフブリッジ31、33には、x軸と平行な磁気ベクトル8が、第2及び第4のハーフブリッジ32、34には、y軸と平行な磁気ベクトル8が、横切っている。第1及び第2のMR素子35、36と磁気ベクトル8の角度は、図5(b)に示すようにそれぞれが45°となり、磁気抵抗値が同じ値を取るので、出力電圧V1、V2、V3及びV4は、ゼロとなる。
【0032】
判断部5は、第1及び第3のハーフブリッジ31、33からの出力電圧の差分(V3−V1)、及び第2及び第4のハーフブリッジ32、34からの出力電圧の差分(V4−V2)が共にゼロとなるので(以下これを(0、0)と表す)、カウンター磁石2がポジションNにあると判断し、判断部5からポジションを示す信号を受信したECU6は、表示部7に表示されたポインタを現在の状態に保つ処理を行う。
【0033】
(ポジションP1の検出動作)
図8(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、図8(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。レバー11が、図4に示すポジションP1に操作された場合について表している。なお、磁気ベクトル8の長短は、検出面成分のおよその強さを表している。
【0034】
レバー11がポジションP1に傾倒操作されたとき、カウンター磁石2が発生する磁界が、第4のハーフブリッジ34付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル8の検出面成分が強い場所では小さくなるので、磁気ベクトル8は、図8(a)に示すように方向が変化する。
【0035】
ハーフブリッジからの出力電圧は、抵抗値の比で表され、本実施の形態においては、第2のMR素子36の磁気抵抗値に比例する。よって第1のハーフブリッジ31には、第2のMR素子36の感磁部3Aに対しておよそ垂直に磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値小)、また、第3のハーフブリッジ33には、平行に磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値大)ことから、(V3−V1)は正(+)となる。ここで以下、バイアス磁界と感磁部3Aとの角度が45°のときの磁気抵抗値を「磁気抵抗値中」とし、この「磁気抵抗値中」を基準としてこれよりも磁気抵抗値が大きいとき「磁気抵抗値大」、小さいとき「磁気抵抗値小」と記述するものとする。
【0036】
一方第2及び第4のハーフブリッジ32、34には、感磁部3Aに対しておよそ45°で磁気ベクトル8が横切るので、(V4−V2)はゼロとなり、(+、0)の組合せとなる。
【0037】
判断部5は、第1及び第3のハーフブリッジ31、33からの出力電圧の差分(V3−V1)、及び第2及び第4のハーフブリッジ32、34からの出力電圧の差分(V4−V2)が(+、0)の組合せとなるので、カウンター磁石2がポジションP1にあると判断し、ECU6を介して所定の処理を行う。
【0038】
(ポジションP2の検出動作)
図9(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、図9(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。レバー11が、図4に示すポジションP2に操作された場合について表している。
【0039】
レバー11がポジションP2に傾倒操作されたとき、カウンター磁石2が発生する磁界が、第1のハーフブリッジ31と第4のハーフブリッジ34の間付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル8は、図9(a)に示すように方向が変化する。
【0040】
第1のハーフブリッジ31には、第2のMR素子36の感磁部3Aに対して垂直に近い角度で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値小)、また、第3のハーフブリッジ33には、平行に近い角度で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値大)ことから、(V3−V1)は正(+)となる。
【0041】
一方第2のハーフブリッジ32には、感磁部3Aに対して平行に近い角度で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値大)、また、第4のハーフブリッジ34には、垂直に近い角度で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値小)ことから、(V4−V2)は負(−)となり、(+、−)の組合せとなる。
【0042】
判断部5は、第1及び第3のハーフブリッジ31、33からの出力電圧の差分(V3−V1)、及び第2及び第4のハーフブリッジ32、34からの出力電圧の差分(V4−V2)が(+、−)の組合せとなるので、カウンター磁石2がポジションP2にあると判断し、ECU6を介して所定の処理を行う。
【0043】
(ポジションP3の検出動作)
図10(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、図10(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。レバー11が、図4に示すポジションP3に操作された場合について表している。
【0044】
レバー11がポジションP3に傾倒操作されたとき、カウンター磁石2が発生する磁界が、第1のハーフブリッジ31付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル8は、図10(a)に示すように方向が変化する。
【0045】
第1のハーフブリッジ31には、第2のMR素子36の感磁部3Aに対して45°で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値中)、また、第3のハーフブリッジ33には、45°で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値中)ことから、(V3−V1)はゼロとなる。
【0046】
一方第2のハーフブリッジ32には、感磁部3Aに対して平行に磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値大)、また、第4のハーフブリッジ34には、垂直に磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値小)ことから、(V4−V2)は負となり、(0、−)の組合せとなる。
【0047】
判断部5は、第1及び第3のハーフブリッジ31、33からの出力電圧の差分(V3−V1)、及び第2及び第4のハーフブリッジ32、34からの出力電圧の差分(V4−V2)が(0、−)の組合せとなるので、カウンター磁石2がポジションP3にあると判断し、ECU6を介して所定の処理を行う。
【0048】
(ポジションP4の検出動作)
図11(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、図11(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。レバー11が、図4に示すポジションP4に操作された場合について表している。
【0049】
レバー11がポジションP4に傾倒操作されたとき、カウンター磁石2が発生する磁界が、第1のハーフブリッジ31と第2のハーフブリッジ32の間付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル8は、図11(a)に示すように方向が変化する。
【0050】
第1のハーフブリッジ31には、第2のMR素子36の感磁部3Aに対して平行に近い角度で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値大)、また、第3のハーフブリッジ33には、垂直に近い角度で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値小)ことから、(V3−V1)は負となる。
【0051】
一方第2のハーフブリッジ32には、感磁部3Aに対して平行に近い角度で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値大)、また、第4のハーフブリッジ34には、垂直に近い角度で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値小)ことから、(V4−V2)は負となり、(−、−)の組合せとなる。
【0052】
判断部5は、第1及び第3のハーフブリッジ31、33からの出力電圧の差分(V3−V1)、及び第2及び第4のハーフブリッジ32、34からの出力電圧の差分(V4−V2)が(−、−)の組合せとなるので、カウンター磁石2がポジションP4にあると判断し、ECU6を介して所定の処理を行う。
【0053】
(ポジションP5の検出動作)
図12(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、図12(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。レバー11が、図4に示すポジションP5に操作された場合について表している。
【0054】
レバー11がポジションP5に傾倒操作されたとき、カウンター磁石2が発生する磁界が、第2のハーフブリッジ32付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル8は、図12(a)に示すように方向が変化する。
【0055】
第1のハーフブリッジ31には、第2のMR素子36の感磁部3Aに対して平行に磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値大)、また、第3のハーフブリッジ33には、垂直に磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値小)ことから、(V3−V1)は負となる。
【0056】
一方第2のハーフブリッジ32には、感磁部3Aに対して45°で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値中)、また、第4のハーフブリッジ34には、45°で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値中)ことから、(V4−V2)はゼロとなり、(−、0)の組合せとなる。
【0057】
判断部5は、第1及び第3のハーフブリッジ31、33からの出力電圧の差分(V3−V1)、及び第2及び第4のハーフブリッジ32、34からの出力電圧の差分(V4−V2)が(−、0)の組合せとなるので、カウンター磁石2がポジションP5にあると判断し、ECU6を介して所定の処理を行う。
【0058】
(ポジションP6の検出動作)
図13(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、図13(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。レバー11が、図4に示すポジションP6に操作された場合について表している。
【0059】
レバー11がポジションP6に傾倒操作されたとき、カウンター磁石2が発生する磁界が、第2のハーフブリッジ32と第3のハーフブリッジ33の間付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル8は、図13(a)に示すように方向が変化する。
【0060】
第1のハーフブリッジ31には、第2のMR素子36の感磁部3Aに対して平行に近い角度で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値大)、また、第3のハーフブリッジ33には、垂直に近い角度で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値小)ことから、(V3−V1)は負となる。
【0061】
一方第2のハーフブリッジ32には、感磁部3Aに対して垂直に近い角度で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値小)、また、第4のハーフブリッジ34には、平行に近い角度で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値大)ことから、(V4−V2)は正となり、(−、+)の組合せとなる。
【0062】
判断部5は、第1及び第3のハーフブリッジ31、33からの出力電圧の差分(V3−V1)、及び第2及び第4のハーフブリッジ32、34からの出力電圧の差分(V4−V2)が(−、+)の組合せとなるので、カウンター磁石2がポジションP6にあると判断し、ECU6を介して所定の処理を行う。
【0063】
(ポジションP7の検出動作)
図14(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、図14(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。レバー11が、図4に示すポジションP7に操作された場合について表している。
【0064】
レバー11がポジションP7に傾倒操作されたとき、カウンター磁石2が発生する磁界が、第3のハーフブリッジ33付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル8は、図14(a)に示すように方向が変化する。
【0065】
第1のハーフブリッジ31には、第2のMR素子36の感磁部3Aに対して45°で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値中)、また、第3のハーフブリッジ33には、45°で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値中)ことから、(V3−V1)はゼロとなる。
【0066】
一方第2のハーフブリッジ32には、感磁部3Aに対して垂直に近い角度で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値小)、また、第4のハーフブリッジ34には、平行に近い角度で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値大)ことから、(V4−V2)は正となり、(0、+)の組合せとなる。
【0067】
判断部5は、第1及び第3のハーフブリッジ31、33からの出力電圧の差分(V3−V1)、及び第2及び第4のハーフブリッジ32、34からの出力電圧の差分(V4−V2)が(0、+)の組合せとなるので、カウンター磁石2がポジションP7にあると判断し、ECU6を介して所定の処理を行う。
【0068】
(ポジションP8の検出動作)
図15(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、図15(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。レバー11が、図4に示すポジションP8に操作された場合について表している。
【0069】
レバー11がポジションP8に傾倒操作されたとき、カウンター磁石2が発生する磁界が、第3のハーフブリッジ33と第4のハーフブリッジ34の間付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル8は、図15(a)に示すように方向が変化する。
【0070】
第1のハーフブリッジ31には、第2のMR素子36の感磁部3Aに対して垂直に近い角度で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値小)、また、第3のハーフブリッジ33には、平行に近い角度で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値大)ことから、(V3−V1)は正となる。
【0071】
一方第2のハーフブリッジ32には、感磁部3Aに対して垂直に近い角度で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値小)、また、第4のハーフブリッジ34には、平行に近い角度で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値大)ことから、(V4−V2)は正となり、(+、+)の組合せとなる。
【0072】
判断部5は、第1及び第3のハーフブリッジ31、33からの出力電圧の差分(V3−V1)、及び第2及び第4のハーフブリッジ32、34からの出力電圧の差分(V4−V2)が(+、+)の組合せとなるので、カウンター磁石2がポジションP7にあると判断し、ECU6を介して所定の処理を行う。
【0073】
上記した複数のポジションの検出は、図5に示すように、x軸方向の検出結果、及びy軸の検出結果が独立に得られる、言い換えるなら、クロストークが少ないことで、安定して行われる。一例として、レバー11をx軸の方向に約30°傾倒操作し、そのままy軸方向に約30°傾倒操作したとき、図6に示すように、x軸方向の出力電圧と、y軸方向の出力電圧と、がクロストークの少ない状態で得られる。また、上記で説明したポジション検出と共に、ジョイスティック1からの出力信号は、図5及び6等に示すように、傾倒操作に対してアナログ出力されるので、2次元的な任意の位置(ポジション)を検出することができるので、ジョイスティック1は、上記のポジション(N、P1〜P8)に限定されず、ゲームのコントローラやポインティングデバイスのように連続的に可変するコントローラとして使用することができ、また、多方向スイッチにも使用することができる。
【0074】
(効果)
上記した第1の実施の形態によると、ジョイスティック1は、x軸方向及びy軸方向のカウンター磁石2の移動をクロストークの少ない状態で検出することができるので、2次元のポジションを安定して検出することができる。また、ジョイスティック1は、非接触でポジションの指示等を行うことができるので、耐久性が高い。
【0075】
[第2の実施の形態]
(ジョイスティック1の構成)
図16は、本発明の第2の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図であり、図17は、本発明の第2の実施の形態に係るx方向のレバーの角度と角度変換した角度との関係を表した図である。
【0076】
本実施の形態は、上記した第1の実施の形態と、MRセンサ3の構成が異なっている。MRセンサ3は、第1のハーフブリッジ31を横切る磁気ベクトル8の方向がおよそ等しい位置に第1のハーフブリッジ31を反時計回りに90°回転させた第5のハーフブリッジ31aと、第2のハーフブリッジ32を横切る磁気ベクトル8の方向がおよそ等しい位置に第2のハーフブリッジ32を反時計回りに90°回転させた第6のハーフブリッジ32aと、第3のハーフブリッジ33を横切る磁気ベクトル8の方向がおよそ等しい位置に第3のハーフブリッジ33を時計回りに90°回転させた第7のハーフブリッジ33aと、第4のハーフブリッジ34を横切る磁気ベクトル8の方向がおよそ等しい位置に第4のハーフブリッジ34を時計回りに90°回転させた第8のハーフブリッジ34aと、を備えて概略構成されている。また、第5〜第8のハーフブリッジ31a〜34aが出力する出力電圧をV5〜V8とする。
【0077】
(動作)
MRセンサは、磁界のみならず、温度によっても抵抗値が変化することが知られている。また、MRセンサの製作誤差による感度の差によって出力される出力電圧に影響がでる場合もある。そこで、より線形に近い角度(磁界と感磁部3Aの角度)と出力電圧の関係を得るためには、温度補正及び感度ばらつき補正を行う必要がある。
【0078】
判断部5は、カウンター磁石2のx軸方向の移動を検出する第2、4、6及び8のハーフブリッジ32、34、32a、34aから出力される出力電圧V2、V4、V6及びV8に基づいて、一例として、X1(=V4―V2)、X2(=V8−V6)に対して後述する角度変換を行って、感磁部3Aとバイアス磁界とがなす角度を算出する。判断部5は、X1及びX2に基づいて、一例として、角度変換として[Arctan(X2/X1)]/2を算出し、磁気ベクトル8のx軸との角度を算出する。
【0079】
また、判断部5は、カウンター磁石2のy軸方向の移動を検出する第1、3、5及び7のハーフブリッジ31,33,31a、33aから出力される出力電圧V1、V3、V5及びV7に基づいて、一例として、Y1(=V3―V1)、Y2(=V7−V5)に対して角度変換を行う。判断部5は、Y1及びY2に基づいて、一例として、[Arctan(Y2/Y1)]/2を算出し、磁気ベクトル8のy軸との角度を算出する。磁気抵抗値は、磁気ベクトル8と感磁部3Aの角度θに依存するが、角度θが同じときの向きの正逆には依存しないので、角度変換した値を2で割っている。上記の方法にて角度変換された角度とレバー11のx軸方向に傾倒操作された角度との関係は、図17に示すように、線形に近く、また、クロストークが少ない状態でx軸方向及びy軸方向のカウンター磁石2の移動を検出することができる。
【0080】
上記のように、第1〜第8のハーフブリッジ31〜34、31a〜34a、の出力電圧を組み合わせて角度変換し、また、各ハーフブリッジの設置角度、すなわち出力電圧の位相を変えて設置しているのは、設置位置のばらつきによる検出誤差、温度による磁気抵抗値の変化に起因する誤差、感度の差による誤差、を抑制するためである。判断部5によって角度変換された関数は、円を表す関数となり、それらの誤差は、円の半径の大小に相当しているので、角度に影響しない。よってMRセンサ3は、上記の構成を有することで、安定してポジションを検出することができ、また、第1の実施の形態において示したように、ハーフブリッジを配置しても複数のポジションを検出することができるので、冗長性を確保することができる。
【0081】
(効果)
上記した第2の実施の形態によると、ジョイスティック1は、x軸方向及びy軸方向のカウンター磁石2の移動をクロストークの少ない状態で検出することができるので、2次元のポジションを安定して検出することができる。また、ジョイスティック1は、冗長性を確保することができる。
【0082】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0083】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るジョイスティックの概略図である。
【図2】(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態に係るMR素子の概略図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態に係る傾倒操作を行うポジションについて示した図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの出力波形を表す図である。
【図6】本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの出力波形を表す図である。
【図7】(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図8】(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図9】(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図10】(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図11】(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図12】(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図13】(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図14】(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図15】(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図16】本発明の第2の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図17】本発明の第2の実施の形態に係るx方向のレバーの角度と角度変換した角度との関係を表した図である。
【符号の説明】
【0084】
1…ジョイスティック、2…カウンター磁石、3…MRセンサ、3A…感磁部、4…バイアス磁石、5…判断部、6…ECU、7…表示部、8…磁気ベクトル、10…ノブ、11…レバー、12…第1の支持部、13…第1のピン、14…第2の支持部、15…第2のピン、16…台座、16a…凸部、20…S極、21…N極、30…基板、31〜34…第1〜第4のハーフブリッジ、31a〜34a…第5〜第8のハーフブリッジ、35…第1のMR素子、35a…第3のMR素子、36…第2のMR素子、36a…第4のMR素子、40…N極、41…S極、V1〜V8…出力電圧、Vcc…印加電圧、θ…角度、N、P1〜P8…ポジション
【技術分野】
【0001】
本発明は、指示された2次元のポジションを検出するポジションセンサに関する。
【背景技術】
【0002】
従来の技術として、シフトレバーの変位に連動して変位するマグネット板と、対面して配置された板状の磁性体である一対の磁性板を有する第1のヨーク及び第2のヨークと、マグネット板の磁石から生じる磁束密度の変化を計測するための磁気検出素子とを備えた位置センサが知られている(例えば、特許文献1)。
【0003】
このマグネット板は、非磁性体である非磁性部分と、磁性体である磁石体とが、周方向に交互に配置された略扇状の板状部材からなっている。また、第1及び第2のヨークは、所定の間隙である第1及び第2の隙間を設けた状態で一対の磁性板を保持する第1及び第2のブリッジ部を備えている。
【0004】
この位置センサによると、シフトレバーの変位によってマグネット板が変位し、第1又は第2のヨークに収容される磁石体の数に応じて磁気検出素子で検出される磁束密度が段階的に変化するので、検出された磁束密度に基づいたシフトレバーのシフトポジションを検出することが可能になる。
【特許文献1】特開2007−40722号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、従来の位置センサによると、磁気検出素子で検出される磁束密度の変化の幅が小さく、外部磁場の影響によって誤作動する可能性があった。
【0006】
従って本発明の目的は、非接触によって、安定して2次元のポジションを検出することができるポジションセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
(1)本発明は上記目的を達成するため、傾倒操作を行うことによって2次元のポジションを指示する操作部と、前記操作部に設けられ、前記傾倒操作を行う方向に対して垂直方向に磁化されたカウンター磁石と、感磁方向が直交する第1及び第2の磁気抵抗素子からなるハーフブリッジ回路を十字の各頂点に第1〜第4のハーフブリッジとしてそれぞれ配置し、前記傾倒操作に基づく前記磁界の方向の変化に基づいて、対向する前記第1及び第3のハーフブリッジから第1の出力電圧、及び対向する前記第2及び第4のハーフブリッジから第2の出力電圧を出力する磁気センサと、前記磁気センサから出力された前記第1及び第2の出力電圧に基づいて前記傾倒操作によって指示された前記2次元のポジションを検出する検出部と、を備えることを特徴とするポジションセンサを提供する。
【0008】
上記した構成によれば、非接触によって、安定して2次元のポジションを検出することができる。
【0009】
(2)本発明は上記目的を達成するため、傾倒操作を行うことによって2次元のポジションを指示する操作部と、前記操作部に設けられ、前記傾倒操作を行う方向に対して垂直方向に磁化されたカウンター磁石と、前記カウンター磁石に対向する面が、対応する前記カウンター磁石の極と同極となるように配置され、バイアス磁界を発生するバイアス磁石と、感磁方向が直交する第1及び第2の磁気抵抗素子からなるハーフブリッジ回路を十字の各頂点に第1〜第4のハーフブリッジとしてそれぞれ配置し、前記傾倒操作に基づく前記バイアス磁界の方向の変化に基づいて、対向する前記第1及び第3のハーフブリッジから第1の出力電圧、及び対向する前記第2及び第4のハーフブリッジから第2の出力電圧を出力する磁気センサと、前記磁気センサから出力された前記第1及び第2の出力電圧の正負の組み合わせに基づいて前記傾倒操作によって指示された前記2次元のポジションを検出する検出部と、を備えることを特徴とするポジションセンサを提供する。
【0010】
上記した構成によれば、非接触によって、さらに安定して2次元のポジションを検出することができる。
【発明の効果】
【0011】
このような構成によれば、非接触によって、安定して2次元のポジションを検出することができるポジションセンサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下に、本発明のポジションセンサの実施の形態を図面を参考にして詳細に説明していく。
【0013】
[第1の実施の形態]
(ジョイスティック1の構成)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るジョイスティックの概略図であり、図2(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、図2(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。本発明のポジションセンサを図示しない車両に搭載されたジョイスティック1に用いた場合について説明する。また、図2(a)は、カウンター磁石2がない場合の磁気ベクトル8について表しており、図2(a)及び(b)は、x−y座標系の方向が同一であるので、図2(b)においては、座標系の表示を省略している。
【0014】
ジョイスティック1は、操作部としてのノブ10、レバー11、第1の支持部12、第1のピン13、第2の支持部14、第2のピン15及び台座16と、後述するカウンター磁石2と、後述するMR(Magneto Resistance)センサ3と、後述するバイアス磁石4と、後述する検出部としての判断部5と、を備えて概略構成されている。判断部5は、MRセンサ3と共にIC(Integrated Circuit)化されても良く、また、後述するECU(Electoronic Control Unit)6が、判断部5の機能を有していても良い。
【0015】
ジョイスティック1は、台座16の上面から垂直方向に立ち上って対向する1組の凸部16aを有している。凸部16aに設けられた開口に挿入された第2のピン15は、ロ形状を有する第2の支持部14の対応する2辺中央に設けられた開口にも挿入され、第2の支持部14は、第2のピン15を回転軸として回転自在に台座16に設けられている。
【0016】
また、第2の支持部14は、他の2辺中央に開口を有し、コ字形状を有する第1の支持部12の対応する両端に設けられた開口に第1のピン13を挿入することで、第1の支持部12を第1のピン13を回転軸として回転可能に設けている。
【0017】
また、レバー10は、第1の支持部12の長手方向に垂直に設けられ、カウンター磁石2が設けられた端部に対向する他端部にノブ10が、設けられている。このような構成とすることで、ノブ10及びレバー11を介してカウンター磁石2を2次元方向に自在に移動させ、2次元のポジションを指示することができる。
【0018】
また、ジョイスティック1のMRセンサ3から出力された後述する出力電圧は、判断部5に送信され、判断部5は、受信した出力電圧に基づいてレバー11によって指示されたポジションを算出し、算出した結果を表す信号を車両のECU6に送信し、ECU6は、一例として、受信したポジションを示す信号に基づいて表示部7に表示されたポインタの制御を行う。なお、ジョイスティック1の構成は、これに限定されず、周知のジョイスティックに相当する装置に用いられても良い。
【0019】
(カウンター磁石2の構成)
カウンター磁石2は、傾倒操作を行う2次元方向に対して垂直方向に磁化されており、一例として、円柱形状を有し、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石等の永久磁石で形成されている。また、カウンター磁石2は、N極21側がMRセンサ3に対向して配置されている。なお、カウンター磁石2の形状は、これに限定されず、バイアス磁界の方向変化を行える形状、例えば、球形状及び矩形状等であっても良い。また、カウンター磁石2のN極21とS極20を入れ替えた構成としても良い。このときは、バイアス磁石4の磁化の方向も入れ替える必要がある。なぜなら、対向する磁極が同極であるとき、互いの磁界が反発することで、磁気ベクトル8が、よりMRセンサ3の検出面に対して平行に近い成分が得られ、その角度変化を検出し易いからである。
【0020】
(MRセンサ3の構成)
図3は、本発明の第1の実施の形態に係るMR素子の概略図である。以下における角度θとは、第1及び第2のMR素子35、36の長さ方向からの角度を示すものとする。
【0021】
MRセンサ3は、NiFeパーマロイ、NiCo及びFeCo合金等の強磁性金属を主成分とした薄膜で作成された第1及び第2のMR素子35、36を有する第1〜第4のハーフブリッジ31〜34が、仮想の十字の各頂点に配置され、基板30上に形成されている。さらに、第1のハーフブリッジ31が第3のハーフブリッジ33と、第2のハーフブリッジ32が第4のハーフブリッジ34と、向き合って配置されている。
【0022】
第1及び第2のMR素子35、36は、図3に示す第1のMR素子35を例に取ると、折返し形状を備えた複数の感磁部3Aを有している。図3において横軸をx軸、縦軸をy軸とし、第1のMR素子35の感磁部3Aがx軸と垂直であるとする。磁気ベクトル8が、感磁部3Aに対して垂直な方向(θ=0)から横切るとき、第1のMR素子35の磁気抵抗値が最小となる。一方、磁気ベクトル8が、感磁部3Aに対して平行な方向(θ=90°)から横切るとき、第1のMR素子35の磁気抵抗値は最大となる。第2のMR素子36は、第1のMR素子35と同じ構成及び機能を有しているので、説明は省略する。
【0023】
第1のハーフブリッジ31は、図2(b)に示すように、第1のMR素子35と第2のMR素子36とが、感磁方向を直交させてハーフブリッジ回路を形成しており、第1のMR素子35の長さ方向がx軸に対して45°傾いている。(第2のMR素子36の長さ方向は、x軸に対して−45°傾いている。)第1のハーフブリッジ31における第1のMR素子35と第2のMR素子36の中点電位は、それぞれの磁気抵抗値の比に基づいて出力電圧V1として出力される。第2〜第4のハーフブリッジ32〜34は、第1のハーフブリッジ31と同様に第1及び第2のMR素子35、36を有しており、それぞれ出力電圧V2、V3及びV4を出力する。
【0024】
第1〜第4のハーフブリッジ31〜34は、一例として、図2(b)に示すように、印加電圧Vccが入力され、図示しない接地回路に電気的に接続されている。
【0025】
カウンター磁石2の横方向の移動の検出(x軸方向の検出)は、対向する第2及び第4のハーフブリッジ32、34によって行い、縦方向の移動の検出は、対向する第1及び第3のハーフブリッジ31、33によって行われる。
【0026】
(バイアス磁石4について)
バイアス磁石4は、円柱形状を有し、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石等の永久磁石で形成されている。また、バイアス磁石4は、図2(a)に示すように、MRセンサ3の検出面(第1〜第4のハーフブリッジ31〜34が配置される面)に対して中心から外側に向かう放射状のバイアス磁界をMRセンサ3に印加している。磁気ベクトル8は、MRセンサ3の検出面における磁界の磁力線の向きと大きさを可視化したものである。なお、ジョイスティック1は、バイアス磁石4を除いた構成として良く、また、バイアス磁石4の形状はこれに限定されない。
【0027】
(判断部5について)
判断部5は、一例として、対向する第1及び第3のハーフブリッジ31、33から出力される出力電圧V1及びV3に基づいて(V3−V1)を算出する。同様に判断部5は、対向する第2及び第4のハーフブリッジ32、34から出力される出力電圧V2及びV4に基づいて(V4−V2)を算出する。判断部5は、この(V3−V1)及び(V4−V2)の正負の組み合わせを記憶し、組み合わせに基づいて複数のポジションを判断する。また、MRセンサ3は、第1〜第4のハーフブリッジ31〜34が離れて設置されているので、設置の際の位置ずれに起因する出力電圧の誤差を抑制することができる。これは、位置ずれが起きても、第1及び第2のMR素子35、36に対する磁気ベクトル8の角度が、同じ角度分増減するからである。
【0028】
(動作)
以下に、本発明の第1の実施の形態に係るジョイスティック1の動作について図1〜図3を参照し、図4〜図15に従って詳細に説明する。
【0029】
図4は、本発明の第1の実施の形態に係る傾倒操作を行うポジションについて示した図であり、図5及び図6は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの出力波形を表す図である。図4に示すN及びP1〜P8は、ジョイスティック1で指示できる2次元のポジションの一例を表している。図5は、ポジションNの状態からx軸方向にレバー11を傾倒操作したときの(V3−V1)及び(V4−V2)のグラフであり、図6は、レバー11をx軸方向に30°傾倒操作しながらy軸方向に傾倒操作したときの(V3−V1)及び(V4−V2)のグラフである。(V4−V2)は、x軸方向の出力電圧であり、(V3−V1)は、y軸方向の出力電圧である。また、以下の説明は、シミュレートした結果に基づいている。
【0030】
(ポジションNの検出動作)
図7(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、図7(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。レバー11が、図4に示すポジションNに操作された場合について表している。
【0031】
カウンター磁石2がポジションNにあるとき、第1及び第3のハーフブリッジ31、33には、x軸と平行な磁気ベクトル8が、第2及び第4のハーフブリッジ32、34には、y軸と平行な磁気ベクトル8が、横切っている。第1及び第2のMR素子35、36と磁気ベクトル8の角度は、図5(b)に示すようにそれぞれが45°となり、磁気抵抗値が同じ値を取るので、出力電圧V1、V2、V3及びV4は、ゼロとなる。
【0032】
判断部5は、第1及び第3のハーフブリッジ31、33からの出力電圧の差分(V3−V1)、及び第2及び第4のハーフブリッジ32、34からの出力電圧の差分(V4−V2)が共にゼロとなるので(以下これを(0、0)と表す)、カウンター磁石2がポジションNにあると判断し、判断部5からポジションを示す信号を受信したECU6は、表示部7に表示されたポインタを現在の状態に保つ処理を行う。
【0033】
(ポジションP1の検出動作)
図8(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、図8(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。レバー11が、図4に示すポジションP1に操作された場合について表している。なお、磁気ベクトル8の長短は、検出面成分のおよその強さを表している。
【0034】
レバー11がポジションP1に傾倒操作されたとき、カウンター磁石2が発生する磁界が、第4のハーフブリッジ34付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル8の検出面成分が強い場所では小さくなるので、磁気ベクトル8は、図8(a)に示すように方向が変化する。
【0035】
ハーフブリッジからの出力電圧は、抵抗値の比で表され、本実施の形態においては、第2のMR素子36の磁気抵抗値に比例する。よって第1のハーフブリッジ31には、第2のMR素子36の感磁部3Aに対しておよそ垂直に磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値小)、また、第3のハーフブリッジ33には、平行に磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値大)ことから、(V3−V1)は正(+)となる。ここで以下、バイアス磁界と感磁部3Aとの角度が45°のときの磁気抵抗値を「磁気抵抗値中」とし、この「磁気抵抗値中」を基準としてこれよりも磁気抵抗値が大きいとき「磁気抵抗値大」、小さいとき「磁気抵抗値小」と記述するものとする。
【0036】
一方第2及び第4のハーフブリッジ32、34には、感磁部3Aに対しておよそ45°で磁気ベクトル8が横切るので、(V4−V2)はゼロとなり、(+、0)の組合せとなる。
【0037】
判断部5は、第1及び第3のハーフブリッジ31、33からの出力電圧の差分(V3−V1)、及び第2及び第4のハーフブリッジ32、34からの出力電圧の差分(V4−V2)が(+、0)の組合せとなるので、カウンター磁石2がポジションP1にあると判断し、ECU6を介して所定の処理を行う。
【0038】
(ポジションP2の検出動作)
図9(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、図9(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。レバー11が、図4に示すポジションP2に操作された場合について表している。
【0039】
レバー11がポジションP2に傾倒操作されたとき、カウンター磁石2が発生する磁界が、第1のハーフブリッジ31と第4のハーフブリッジ34の間付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル8は、図9(a)に示すように方向が変化する。
【0040】
第1のハーフブリッジ31には、第2のMR素子36の感磁部3Aに対して垂直に近い角度で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値小)、また、第3のハーフブリッジ33には、平行に近い角度で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値大)ことから、(V3−V1)は正(+)となる。
【0041】
一方第2のハーフブリッジ32には、感磁部3Aに対して平行に近い角度で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値大)、また、第4のハーフブリッジ34には、垂直に近い角度で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値小)ことから、(V4−V2)は負(−)となり、(+、−)の組合せとなる。
【0042】
判断部5は、第1及び第3のハーフブリッジ31、33からの出力電圧の差分(V3−V1)、及び第2及び第4のハーフブリッジ32、34からの出力電圧の差分(V4−V2)が(+、−)の組合せとなるので、カウンター磁石2がポジションP2にあると判断し、ECU6を介して所定の処理を行う。
【0043】
(ポジションP3の検出動作)
図10(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、図10(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。レバー11が、図4に示すポジションP3に操作された場合について表している。
【0044】
レバー11がポジションP3に傾倒操作されたとき、カウンター磁石2が発生する磁界が、第1のハーフブリッジ31付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル8は、図10(a)に示すように方向が変化する。
【0045】
第1のハーフブリッジ31には、第2のMR素子36の感磁部3Aに対して45°で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値中)、また、第3のハーフブリッジ33には、45°で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値中)ことから、(V3−V1)はゼロとなる。
【0046】
一方第2のハーフブリッジ32には、感磁部3Aに対して平行に磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値大)、また、第4のハーフブリッジ34には、垂直に磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値小)ことから、(V4−V2)は負となり、(0、−)の組合せとなる。
【0047】
判断部5は、第1及び第3のハーフブリッジ31、33からの出力電圧の差分(V3−V1)、及び第2及び第4のハーフブリッジ32、34からの出力電圧の差分(V4−V2)が(0、−)の組合せとなるので、カウンター磁石2がポジションP3にあると判断し、ECU6を介して所定の処理を行う。
【0048】
(ポジションP4の検出動作)
図11(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、図11(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。レバー11が、図4に示すポジションP4に操作された場合について表している。
【0049】
レバー11がポジションP4に傾倒操作されたとき、カウンター磁石2が発生する磁界が、第1のハーフブリッジ31と第2のハーフブリッジ32の間付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル8は、図11(a)に示すように方向が変化する。
【0050】
第1のハーフブリッジ31には、第2のMR素子36の感磁部3Aに対して平行に近い角度で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値大)、また、第3のハーフブリッジ33には、垂直に近い角度で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値小)ことから、(V3−V1)は負となる。
【0051】
一方第2のハーフブリッジ32には、感磁部3Aに対して平行に近い角度で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値大)、また、第4のハーフブリッジ34には、垂直に近い角度で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値小)ことから、(V4−V2)は負となり、(−、−)の組合せとなる。
【0052】
判断部5は、第1及び第3のハーフブリッジ31、33からの出力電圧の差分(V3−V1)、及び第2及び第4のハーフブリッジ32、34からの出力電圧の差分(V4−V2)が(−、−)の組合せとなるので、カウンター磁石2がポジションP4にあると判断し、ECU6を介して所定の処理を行う。
【0053】
(ポジションP5の検出動作)
図12(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、図12(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。レバー11が、図4に示すポジションP5に操作された場合について表している。
【0054】
レバー11がポジションP5に傾倒操作されたとき、カウンター磁石2が発生する磁界が、第2のハーフブリッジ32付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル8は、図12(a)に示すように方向が変化する。
【0055】
第1のハーフブリッジ31には、第2のMR素子36の感磁部3Aに対して平行に磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値大)、また、第3のハーフブリッジ33には、垂直に磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値小)ことから、(V3−V1)は負となる。
【0056】
一方第2のハーフブリッジ32には、感磁部3Aに対して45°で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値中)、また、第4のハーフブリッジ34には、45°で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値中)ことから、(V4−V2)はゼロとなり、(−、0)の組合せとなる。
【0057】
判断部5は、第1及び第3のハーフブリッジ31、33からの出力電圧の差分(V3−V1)、及び第2及び第4のハーフブリッジ32、34からの出力電圧の差分(V4−V2)が(−、0)の組合せとなるので、カウンター磁石2がポジションP5にあると判断し、ECU6を介して所定の処理を行う。
【0058】
(ポジションP6の検出動作)
図13(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、図13(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。レバー11が、図4に示すポジションP6に操作された場合について表している。
【0059】
レバー11がポジションP6に傾倒操作されたとき、カウンター磁石2が発生する磁界が、第2のハーフブリッジ32と第3のハーフブリッジ33の間付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル8は、図13(a)に示すように方向が変化する。
【0060】
第1のハーフブリッジ31には、第2のMR素子36の感磁部3Aに対して平行に近い角度で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値大)、また、第3のハーフブリッジ33には、垂直に近い角度で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値小)ことから、(V3−V1)は負となる。
【0061】
一方第2のハーフブリッジ32には、感磁部3Aに対して垂直に近い角度で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値小)、また、第4のハーフブリッジ34には、平行に近い角度で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値大)ことから、(V4−V2)は正となり、(−、+)の組合せとなる。
【0062】
判断部5は、第1及び第3のハーフブリッジ31、33からの出力電圧の差分(V3−V1)、及び第2及び第4のハーフブリッジ32、34からの出力電圧の差分(V4−V2)が(−、+)の組合せとなるので、カウンター磁石2がポジションP6にあると判断し、ECU6を介して所定の処理を行う。
【0063】
(ポジションP7の検出動作)
図14(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、図14(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。レバー11が、図4に示すポジションP7に操作された場合について表している。
【0064】
レバー11がポジションP7に傾倒操作されたとき、カウンター磁石2が発生する磁界が、第3のハーフブリッジ33付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル8は、図14(a)に示すように方向が変化する。
【0065】
第1のハーフブリッジ31には、第2のMR素子36の感磁部3Aに対して45°で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値中)、また、第3のハーフブリッジ33には、45°で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値中)ことから、(V3−V1)はゼロとなる。
【0066】
一方第2のハーフブリッジ32には、感磁部3Aに対して垂直に近い角度で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値小)、また、第4のハーフブリッジ34には、平行に近い角度で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値大)ことから、(V4−V2)は正となり、(0、+)の組合せとなる。
【0067】
判断部5は、第1及び第3のハーフブリッジ31、33からの出力電圧の差分(V3−V1)、及び第2及び第4のハーフブリッジ32、34からの出力電圧の差分(V4−V2)が(0、+)の組合せとなるので、カウンター磁石2がポジションP7にあると判断し、ECU6を介して所定の処理を行う。
【0068】
(ポジションP8の検出動作)
図15(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、図15(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。レバー11が、図4に示すポジションP8に操作された場合について表している。
【0069】
レバー11がポジションP8に傾倒操作されたとき、カウンター磁石2が発生する磁界が、第3のハーフブリッジ33と第4のハーフブリッジ34の間付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル8は、図15(a)に示すように方向が変化する。
【0070】
第1のハーフブリッジ31には、第2のMR素子36の感磁部3Aに対して垂直に近い角度で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値小)、また、第3のハーフブリッジ33には、平行に近い角度で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値大)ことから、(V3−V1)は正となる。
【0071】
一方第2のハーフブリッジ32には、感磁部3Aに対して垂直に近い角度で磁気ベクトル8が横切り(磁気抵抗値小)、また、第4のハーフブリッジ34には、平行に近い角度で磁気ベクトル8が横切る(磁気抵抗値大)ことから、(V4−V2)は正となり、(+、+)の組合せとなる。
【0072】
判断部5は、第1及び第3のハーフブリッジ31、33からの出力電圧の差分(V3−V1)、及び第2及び第4のハーフブリッジ32、34からの出力電圧の差分(V4−V2)が(+、+)の組合せとなるので、カウンター磁石2がポジションP7にあると判断し、ECU6を介して所定の処理を行う。
【0073】
上記した複数のポジションの検出は、図5に示すように、x軸方向の検出結果、及びy軸の検出結果が独立に得られる、言い換えるなら、クロストークが少ないことで、安定して行われる。一例として、レバー11をx軸の方向に約30°傾倒操作し、そのままy軸方向に約30°傾倒操作したとき、図6に示すように、x軸方向の出力電圧と、y軸方向の出力電圧と、がクロストークの少ない状態で得られる。また、上記で説明したポジション検出と共に、ジョイスティック1からの出力信号は、図5及び6等に示すように、傾倒操作に対してアナログ出力されるので、2次元的な任意の位置(ポジション)を検出することができるので、ジョイスティック1は、上記のポジション(N、P1〜P8)に限定されず、ゲームのコントローラやポインティングデバイスのように連続的に可変するコントローラとして使用することができ、また、多方向スイッチにも使用することができる。
【0074】
(効果)
上記した第1の実施の形態によると、ジョイスティック1は、x軸方向及びy軸方向のカウンター磁石2の移動をクロストークの少ない状態で検出することができるので、2次元のポジションを安定して検出することができる。また、ジョイスティック1は、非接触でポジションの指示等を行うことができるので、耐久性が高い。
【0075】
[第2の実施の形態]
(ジョイスティック1の構成)
図16は、本発明の第2の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図であり、図17は、本発明の第2の実施の形態に係るx方向のレバーの角度と角度変換した角度との関係を表した図である。
【0076】
本実施の形態は、上記した第1の実施の形態と、MRセンサ3の構成が異なっている。MRセンサ3は、第1のハーフブリッジ31を横切る磁気ベクトル8の方向がおよそ等しい位置に第1のハーフブリッジ31を反時計回りに90°回転させた第5のハーフブリッジ31aと、第2のハーフブリッジ32を横切る磁気ベクトル8の方向がおよそ等しい位置に第2のハーフブリッジ32を反時計回りに90°回転させた第6のハーフブリッジ32aと、第3のハーフブリッジ33を横切る磁気ベクトル8の方向がおよそ等しい位置に第3のハーフブリッジ33を時計回りに90°回転させた第7のハーフブリッジ33aと、第4のハーフブリッジ34を横切る磁気ベクトル8の方向がおよそ等しい位置に第4のハーフブリッジ34を時計回りに90°回転させた第8のハーフブリッジ34aと、を備えて概略構成されている。また、第5〜第8のハーフブリッジ31a〜34aが出力する出力電圧をV5〜V8とする。
【0077】
(動作)
MRセンサは、磁界のみならず、温度によっても抵抗値が変化することが知られている。また、MRセンサの製作誤差による感度の差によって出力される出力電圧に影響がでる場合もある。そこで、より線形に近い角度(磁界と感磁部3Aの角度)と出力電圧の関係を得るためには、温度補正及び感度ばらつき補正を行う必要がある。
【0078】
判断部5は、カウンター磁石2のx軸方向の移動を検出する第2、4、6及び8のハーフブリッジ32、34、32a、34aから出力される出力電圧V2、V4、V6及びV8に基づいて、一例として、X1(=V4―V2)、X2(=V8−V6)に対して後述する角度変換を行って、感磁部3Aとバイアス磁界とがなす角度を算出する。判断部5は、X1及びX2に基づいて、一例として、角度変換として[Arctan(X2/X1)]/2を算出し、磁気ベクトル8のx軸との角度を算出する。
【0079】
また、判断部5は、カウンター磁石2のy軸方向の移動を検出する第1、3、5及び7のハーフブリッジ31,33,31a、33aから出力される出力電圧V1、V3、V5及びV7に基づいて、一例として、Y1(=V3―V1)、Y2(=V7−V5)に対して角度変換を行う。判断部5は、Y1及びY2に基づいて、一例として、[Arctan(Y2/Y1)]/2を算出し、磁気ベクトル8のy軸との角度を算出する。磁気抵抗値は、磁気ベクトル8と感磁部3Aの角度θに依存するが、角度θが同じときの向きの正逆には依存しないので、角度変換した値を2で割っている。上記の方法にて角度変換された角度とレバー11のx軸方向に傾倒操作された角度との関係は、図17に示すように、線形に近く、また、クロストークが少ない状態でx軸方向及びy軸方向のカウンター磁石2の移動を検出することができる。
【0080】
上記のように、第1〜第8のハーフブリッジ31〜34、31a〜34a、の出力電圧を組み合わせて角度変換し、また、各ハーフブリッジの設置角度、すなわち出力電圧の位相を変えて設置しているのは、設置位置のばらつきによる検出誤差、温度による磁気抵抗値の変化に起因する誤差、感度の差による誤差、を抑制するためである。判断部5によって角度変換された関数は、円を表す関数となり、それらの誤差は、円の半径の大小に相当しているので、角度に影響しない。よってMRセンサ3は、上記の構成を有することで、安定してポジションを検出することができ、また、第1の実施の形態において示したように、ハーフブリッジを配置しても複数のポジションを検出することができるので、冗長性を確保することができる。
【0081】
(効果)
上記した第2の実施の形態によると、ジョイスティック1は、x軸方向及びy軸方向のカウンター磁石2の移動をクロストークの少ない状態で検出することができるので、2次元のポジションを安定して検出することができる。また、ジョイスティック1は、冗長性を確保することができる。
【0082】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0083】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るジョイスティックの概略図である。
【図2】(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態に係るMR素子の概略図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態に係る傾倒操作を行うポジションについて示した図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの出力波形を表す図である。
【図6】本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの出力波形を表す図である。
【図7】(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図8】(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図9】(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図10】(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図11】(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図12】(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図13】(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図14】(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図15】(a)は、本発明の第1の実施のMRセンサの上面図であり、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図16】本発明の第2の実施の形態に係るMRセンサの等価回路図である。
【図17】本発明の第2の実施の形態に係るx方向のレバーの角度と角度変換した角度との関係を表した図である。
【符号の説明】
【0084】
1…ジョイスティック、2…カウンター磁石、3…MRセンサ、3A…感磁部、4…バイアス磁石、5…判断部、6…ECU、7…表示部、8…磁気ベクトル、10…ノブ、11…レバー、12…第1の支持部、13…第1のピン、14…第2の支持部、15…第2のピン、16…台座、16a…凸部、20…S極、21…N極、30…基板、31〜34…第1〜第4のハーフブリッジ、31a〜34a…第5〜第8のハーフブリッジ、35…第1のMR素子、35a…第3のMR素子、36…第2のMR素子、36a…第4のMR素子、40…N極、41…S極、V1〜V8…出力電圧、Vcc…印加電圧、θ…角度、N、P1〜P8…ポジション
【特許請求の範囲】
【請求項1】
傾倒操作を行うことによって2次元のポジションを指示する操作部と、
前記操作部に設けられ、前記傾倒操作を行う方向に対して垂直方向に磁化されたカウンター磁石と、
感磁方向が直交する第1及び第2の磁気抵抗素子からなるハーフブリッジ回路を十字の各頂点に第1〜第4のハーフブリッジとしてそれぞれ配置し、前記傾倒操作に基づく前記磁界の方向の変化に基づいて、対向する前記第1及び第3のハーフブリッジから第1の出力電圧、及び対向する前記第2及び第4のハーフブリッジから第2の出力電圧を出力する磁気センサと、
前記磁気センサから出力された前記第1及び第2の出力電圧に基づいて前記傾倒操作によって指示された前記2次元のポジションを検出する検出部と、
を備えることを特徴とするポジションセンサ。
【請求項2】
前記検出部は、前記磁気センサから出力される前記第1及び第2の出力電圧の正負の組み合わせに基づいて前記2次元のポジションを検出することを特徴とする請求項1に記載のポジションセンサ。
【請求項3】
傾倒操作を行うことによって2次元のポジションを指示する操作部と、
前記操作部に設けられ、前記傾倒操作を行う方向に対して垂直方向に磁化されたカウンター磁石と、
前記カウンター磁石に対向する面が、対応する前記カウンター磁石の極と同極となるように配置され、バイアス磁界を発生するバイアス磁石と、
感磁方向が直交する第1及び第2の磁気抵抗素子からなるハーフブリッジ回路を十字の各頂点に第1〜第4のハーフブリッジとしてそれぞれ配置し、前記傾倒操作に基づく前記バイアス磁界の方向の変化に基づいて、対向する前記第1及び第3のハーフブリッジから第1の出力電圧、及び対向する前記第2及び第4のハーフブリッジから第2の出力電圧を出力する磁気センサと、
前記磁気センサから出力された前記第1及び第2の出力電圧の正負の組み合わせに基づいて前記傾倒操作によって指示された前記2次元のポジションを検出する検出部と、
を備えることを特徴とするポジションセンサ。
【請求項4】
前記磁気センサは、前記第1のハーフブリッジを反時計回りに45°回転させた第5のハーフブリッジを用いて前記第1のハーフブリッジと共に第1のフルブリッジを形成し、前記第2のハーフブリッジを反時計回りに45°回転させた第6のハーフブリッジを用いて前記第2のハーフブリッジと共に第2のフルブリッジを形成し、前記第3のハーフブリッジを時計回りに45°回転させた第7のハーフブリッジを用いて前記第3のハーフブリッジと共に第3のフルブリッジを形成し、前記第4のハーフブリッジを時計回りに45°回転させた第8のハーフブリッジを用いて前記第4のハーフブリッジと共に第4のフルブリッジを形成し、
検出部は、前記第1〜第4のフルブリッジから出力される出力電圧に基づいて角度変換を行うことで温度特性及び感度のばらつきによる前記2次元のポジションの検出誤差を抑制することを特徴とする請求項3に記載のポジションセンサ。
【請求項1】
傾倒操作を行うことによって2次元のポジションを指示する操作部と、
前記操作部に設けられ、前記傾倒操作を行う方向に対して垂直方向に磁化されたカウンター磁石と、
感磁方向が直交する第1及び第2の磁気抵抗素子からなるハーフブリッジ回路を十字の各頂点に第1〜第4のハーフブリッジとしてそれぞれ配置し、前記傾倒操作に基づく前記磁界の方向の変化に基づいて、対向する前記第1及び第3のハーフブリッジから第1の出力電圧、及び対向する前記第2及び第4のハーフブリッジから第2の出力電圧を出力する磁気センサと、
前記磁気センサから出力された前記第1及び第2の出力電圧に基づいて前記傾倒操作によって指示された前記2次元のポジションを検出する検出部と、
を備えることを特徴とするポジションセンサ。
【請求項2】
前記検出部は、前記磁気センサから出力される前記第1及び第2の出力電圧の正負の組み合わせに基づいて前記2次元のポジションを検出することを特徴とする請求項1に記載のポジションセンサ。
【請求項3】
傾倒操作を行うことによって2次元のポジションを指示する操作部と、
前記操作部に設けられ、前記傾倒操作を行う方向に対して垂直方向に磁化されたカウンター磁石と、
前記カウンター磁石に対向する面が、対応する前記カウンター磁石の極と同極となるように配置され、バイアス磁界を発生するバイアス磁石と、
感磁方向が直交する第1及び第2の磁気抵抗素子からなるハーフブリッジ回路を十字の各頂点に第1〜第4のハーフブリッジとしてそれぞれ配置し、前記傾倒操作に基づく前記バイアス磁界の方向の変化に基づいて、対向する前記第1及び第3のハーフブリッジから第1の出力電圧、及び対向する前記第2及び第4のハーフブリッジから第2の出力電圧を出力する磁気センサと、
前記磁気センサから出力された前記第1及び第2の出力電圧の正負の組み合わせに基づいて前記傾倒操作によって指示された前記2次元のポジションを検出する検出部と、
を備えることを特徴とするポジションセンサ。
【請求項4】
前記磁気センサは、前記第1のハーフブリッジを反時計回りに45°回転させた第5のハーフブリッジを用いて前記第1のハーフブリッジと共に第1のフルブリッジを形成し、前記第2のハーフブリッジを反時計回りに45°回転させた第6のハーフブリッジを用いて前記第2のハーフブリッジと共に第2のフルブリッジを形成し、前記第3のハーフブリッジを時計回りに45°回転させた第7のハーフブリッジを用いて前記第3のハーフブリッジと共に第3のフルブリッジを形成し、前記第4のハーフブリッジを時計回りに45°回転させた第8のハーフブリッジを用いて前記第4のハーフブリッジと共に第4のフルブリッジを形成し、
検出部は、前記第1〜第4のフルブリッジから出力される出力電圧に基づいて角度変換を行うことで温度特性及び感度のばらつきによる前記2次元のポジションの検出誤差を抑制することを特徴とする請求項3に記載のポジションセンサ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【公開番号】特開2009−139252(P2009−139252A)
【公開日】平成21年6月25日(2009.6.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−316630(P2007−316630)
【出願日】平成19年12月7日(2007.12.7)
【出願人】(000003551)株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年6月25日(2009.6.25)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年12月7日(2007.12.7)
【出願人】(000003551)株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Fターム(参考)】
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