(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大バルクハウゼンジャンプを起こしうる磁性素子と、前記磁性素子における磁界の変化を検出する検出手段と、前記磁性素子を一定方向に磁化させる磁界発生手段と、前記磁性素子を挟み込むように配置された第１の永久磁石と第２の永久磁石とを備え、前記磁性素子は、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間で、それらの間に生じる磁界中に配置されており、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石は、それぞれ、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石を結ぶ方向に厚みを有し、この厚み方向に磁化された薄板状の永久磁石として形成されており、前記磁界発生手段は、前記磁性素子を一定方向に磁化させる磁界を発生するＮ極とＳ極を結ぶ直線が前記磁性素子の１つの側でその延長方向に沿って延びるように形成されており、前記第１の永久磁石の前記磁性素子側の磁極面の極性と前記磁界発生手段によって前記第１の永久磁石側で発生される極性とは互いに反対極性とされており、また、前記第２の永久磁石の前記磁性素子側の磁極面の極性と前記磁界発生手段によって前記第２の永久磁石側で発生される極性とは互いに反対極性とされており、前記磁性素子側の磁極面とは反対側の前記第１の永久磁石の磁極面に対する被検知物体の挙動に応じて前記第１の永久磁石から前記被検知物体に向かって外部磁界を生じさせることにより前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間の磁界を前記外部磁界に応じて変化させ、この磁界の変化によって前記磁性素子に生じた磁化状態の変化を前記検出手段によって検出してパルスを生じさせるようにしたことを特徴とするパルス信号発生装置。
【請求項２】
前記磁性素子側の磁極面とは反対側の前記第２の永久磁石の磁極面と面するように前記第２の永久磁石に対向して配置され、前記第２の永久磁石と同方向に磁化された第３の永久磁石と、前記第２の永久磁石と前記第３の永久磁石の間に生じる磁界中に配置された大バルクハウゼンジャンプを起こしうる第２の磁性素子と、この第２の磁性素子を前記一定方向に磁化させる第２の磁界発生手段と、この第２の磁性素子における磁界の変化を検出する第２の検出手段と、を更に設けて二重構造を形成した請求項１記載のパルス信号発生装置。
【請求項３】
前記磁性素子側の磁極面とは反対側の第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の永久磁石の磁極面と面するように前記第Ｎの永久磁石に対向して配置され、前記第Ｎの永久磁石と同方向に磁化された第（Ｎ＋１）の永久磁石と、前記第Ｎの永久磁石と前記第（Ｎ＋１）の永久磁石の間に生じる磁界中に配置された大バルクハウゼンジャンプを起こしうる第Ｎの磁性素子と、この第Ｎの磁性素子を前記一定方向に磁化させる第Ｎの磁界発生手段と、この第Ｎの磁性素子における磁界の変化を検出する第Ｎの検出手段と、を更に設けて多重構造を形成した請求項１記載のパルス信号発生装置。
【請求項４】
大バルクハウゼンジャンプを起こしうる磁性素子と、前記磁性素子における磁界の変化を検出する検出手段と、前記磁性素子を一定方向に磁化させる磁界発生手段と、前記磁性素子を挟み込むように配置された永久磁石と磁性体とを備え、前記磁性素子は、前記永久磁石と前記磁性体との間で、それらの間に生じる磁界中に配置されており、前記永久磁石と前記磁性体は、それぞれ、前記永久磁石と前記磁性体を結ぶ方向に厚みを有し、この厚み方向に磁化された薄板状の永久磁石として形成されており、前記磁界発生手段は、前記磁性素子を一定方向に磁化させる磁界を発生するＮ極とＳ極を結ぶ直線が前記磁性素子の１つの側でその延長方向に沿って延びるように形成されており、前記永久磁石の前記磁性素子側の磁極面の極性と前記磁界発生手段によって前記永久磁石側で発生される極性とは互いに反対極性とされており、また、前記磁性体の前記磁性素子側の磁極面の極性と前記磁界発生手段によって前記磁性体側で発生される極性とは互いに反対極性とされており、前記磁性素子側の磁極面とは反対側の前記永久磁石の磁極面に対する被検知物体の挙動に応じて前記永久磁石から前記被検知物体に向かって外部磁界を生じさせることにより前記永久磁石と前記磁性体との間の磁界を前記外部磁界に応じて変化させ、この磁界の変化によって前記磁性素子に生じた磁化状態の変化を前記検出手段によって検出してパルスを生じさせるようにしたことを特徴とするパルス信号発生装置。
【請求項５】
前記磁性素子は、板状素子、若しくは、膜状素子、若しくは、ワイヤ状素子である請求項１〜４のいずれかに記載のパルス信号発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルス信号発生方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動している物体の移動位置や移動速度に応じたパルス信号を得たり、種々な操作に応じたパルス信号を発生したりすることは、自動制御の分野や、電気および電子機器等の各種の分野において必要とされている。従来、この種のパルス信号を発生する手段としては、種々なものが開発され使用されてきているが、それらの代表的なものうちの一つとして、電磁ピックアップがある。この電磁ピックアップは、磁性体、磁石、電気コイル等から構成されるもので、被検知物体の挙動により磁束密度が変化し、この変化により電気コイルに、電磁誘導作用によりパルス電圧が発生され、このパルス電圧を、パルス信号として使用するものである。
【０００３】
しかしながら、この種の電磁ピックアップは、次のような点で適用分野によっては、問題が多く、最適なものとは言えない場合が出てくる。すなわち、被検知物体の移動速度が極低速では、発生するパルス電圧が低く、ノイズレベル近辺となってしまう。したがって、増幅回路を使用する場合、ノイズも増幅されるため、増幅前にノイズを除去するためのフィルタ回路等が必要となってしまう。反対に、被検知物体の移動速度が高速になると、発生されるパルス電圧も大きくなり、増幅回路の耐圧をオーバーする場合も出てきてしまうので、リミッターが必要となることもある。低速の場合には、被検知物体に径を大きくした補助リング等を取り付けて周速を上げて検出する方法もあるが、大型となり、部品点数も増えてしまう。また、移動速度が変化するとパルス電圧の立ち上がりや立ち下がり時間が変化してしまう。正確なタイミングを検出したい場合には、複雑な信号処理が必要となる。その上、被検知物体の形状によって、パルス電圧の波形が異なって来てしまう。
【０００４】
別の代表例として、ホール効果を利用した位置センサ、角度センサ、速度センサ等の各種のセンサがあり、例えば、特開平２−２８４０８２号公報に開示されたようなホール効果型センサ装置がある。このホール効果型センサは、ホール素子と磁石とを使用し、被検知物体の挙動に応じてホール素子に対する磁束変化を生ぜしめて、それに応じてホール素子により電気信号を出力せしめるものである。しかしながら、先ず、この型のセンサでは、ホール素子を付勢しておくための電源が別個に必要であり、無電源とすることはできない。また、出力される電気信号も、一般的には、正弦波であり、鋭いパルス信号とすることはできない。被検知物体の移動速度が低速の場合には、出力電圧が低下してしまい、波形がつぶれてしまう。前述した電磁ピックアップと同様に、外部磁界の影響も受けやすく、また、熱ドリフトもあり、ノイズが入りやすく、より正確な検知信号とするためには、複雑な処理回路が必要となる。
【０００５】
前述したような従来の電磁ピックアップやホール効果型センサとは別に、例えば、特開昭５４−１６１２５７号公報に開示されているようなパルス信号発生装置を、同様の目的のセンサとして使用することが提案されている。この提案されているパルス信号発生装置は、磁気異方性の比較的ソフトな部分と比較的ハードな部分とを有する強磁性体からなる感磁要素と、その全体を正方向に磁化する第１磁界発生源および感磁要素の比較的ソフトな部分を負方向に磁化するための第２磁界発生源ならびに感磁要素の近くに配置された検出コイルとを固定し、この固定側に対し、第１磁界発生源の感磁要素に対する磁化作用を断続的に減殺させる可動体を組み合わせてなり、可動体の挙動により感磁要素に所定の変化を起こさせて、検出コイルにパルス電圧を発生させるようにしたものである。
【０００６】
この従来のパルス信号発生装置は、無電源とすることができ、可動体が極低速でも一定のパルス電圧が得られ、しかも、外部磁界の影響を受けにくい点で、前述した従来の電磁ピックアップやホール効果型センサの代わりに使用することにより、それら有していた問題点のいくつかを解消しうるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来提案されているパルス信号発生装置は、次のような問題点を初めとして多くの問題を有しているものであり、適用範囲が限られており、実用化にはほど遠いものである。すなわち、先ず、スリットを設けた可動体が必要である。この可動体は、第１磁界発生源および第２磁界発生源としての磁石や感磁要素よりも小さくできない。可動体のスリットは、放射状となるので分解能を上げるためには、可動体の径を大きくする必要がある。その上、可動体と磁石や感磁要素は、互いに平行とならなければならない。磁石が外部の磁界や金属に影響を受けて、動作が不安定となりがちである。被検知物体との位置関係において、前述したような電磁ピックアップやホール効果型センサと、どのような場合においても、互換できるものという分けにはいかない。例えば、ギヤ等の歯を直接的に検知するような配置とすることはできない。
【０００８】
本発明の目的は、前述したような従来技術の問題点を解消し、さらに、広い応用分野を見出しうるようなパルス信号発生方法および装置を提供することであり、また、パルス信号の発生をより確実にした信号発生方法および装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの観点によれば、大バルクハウゼンジャンプを起こしうる磁性素子と、前記磁性素子における磁界の変化を検出する検出手段と、前記磁性素子を一定方向に磁化させる磁界発生手段と、前記磁性素子を挟み込むように配置された第１の永久磁石と第２の永久磁石とを備え、前記磁性素子は、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間で、それらの間に生じる磁界中に配置されており、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石は、それぞれ、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石を結ぶ方向に厚みを有し、この厚み方向に磁化された薄板状の永久磁石として形成されており、前記磁界発生手段は、前記磁性素子を一定方向に磁化させる磁界を発生するＮ極とＳ極を結ぶ直線が前記磁性素子の１つの側でその延長方向に沿って延びるように形成されており、前記第１の永久磁石の前記磁性素子側の磁極面の極性と前記磁界発生手段によって前記第１の永久磁石側で発生される極性とは互いに反対極性とされており、また、前記第２の永久磁石の前記磁性素子側の磁極面の極性と前記磁界発生手段によって前記第２の永久磁石側で発生される極性とは互いに反対極性とされており、前記磁性素子側の磁極面とは反対側の前記第１の永久磁石の磁極面に対する被検知物体の挙動に応じて前記第１の永久磁石から前記被検知物体に向かって外部磁界を生じさせることにより前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間の磁界を前記外部磁界に応じて変化させ、この磁界の変化によって前記磁性素子に生じた磁化状態の変化を前記検出手段によって検出してパルスを生じさせるパルス信号発生装置を特徴とする。
【００１０】
上記パルス信号発生装置において、前記磁性素子側の磁極面とは反対側の前記第２の永久磁石の磁極面と面するように前記第２の永久磁石に対向して配置され、前記第２の永久磁石と同方向に磁化された第３の永久磁石と、前記第２の永久磁石と前記第３の永久磁石の間に生じる磁界中に配置された大バルクハウゼンジャンプを起こしうる第２の磁性素子と、この第２の磁性素子を前記一定方向に磁化させる第２の磁界発生手段と、この第２の磁性素子における磁界の変化を検出する第２の検出手段と、を更に設けて二重構造を形成してもよい。
また、上記パルス信号発生装置において、前記磁性素子側の磁極面とは反対側の第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の永久磁石の磁極面と面するように前記第Ｎの永久磁石に対向して配置され、前記第Ｎの永久磁石と同方向に磁化された第（Ｎ＋１）の永久磁石と、前記第Ｎの永久磁石と前記第（Ｎ＋１）の永久磁石の間に生じる磁界中に配置された大バルクハウゼンジャンプを起こしうる第Ｎの磁性素子と、この第Ｎの磁性素子を前記一定方向に磁化させる第Ｎの磁界発生手段と、この第Ｎの磁性素子における磁界の変化を検出する第Ｎの検出手段と、を更に設けて多重構造を形成してもよい。
また、本発明の別の観点によれば、大バルクハウゼンジャンプを起こしうる磁性素子と、前記磁性素子における磁界の変化を検出する検出手段と、前記磁性素子を一定方向に磁化させる磁界発生手段と、前記磁性素子を挟み込むように配置された永久磁石と磁性体とを備え、前記磁性素子は、前記永久磁石と前記磁性体との間で、それらの間に生じる磁界中に配置されており、前記永久磁石と前記磁性体は、それぞれ、前記永久磁石と前記磁性体を結ぶ方向に厚みを有し、この厚み方向に磁化された薄板状の永久磁石として形成されており、前記磁界発生手段は、前記磁性素子を一定方向に磁化させる磁界を発生するＮ極とＳ極を結ぶ直線が前記磁性素子の１つの側でその延長方向に沿って延びるように形成されており、前記永久磁石の前記磁性素子側の磁極面の極性と前記磁界発生手段によって前記永久磁石側で発生される極性とは互いに反対極性とされており、また、前記磁性体の前記磁性素子側の磁極面の極性と前記磁界発生手段によって前記磁性体側で発生される極性とは互いに反対極性とされており、前記磁性素子側の磁極面とは反対側の前記永久磁石の磁極面に対する被検知物体の挙動に応じて前記永久磁石から前記被検知物体に向かって外部磁界を生じさせることにより前記永久磁石と前記磁性体との間の磁界を前記外部磁界に応じて変化させ、この磁界の変化によって前記磁性素子に生じた磁化状態の変化を前記検出手段によって検出してパルスを生じさせるパルス信号発生装置を特徴とする。
更にまた、上記パルス信号発生装置において、前記磁性素子は、板状素子、若しくは、膜状素子、若しくは、ワイヤ状素子であってもよい。
【００１１】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記補助部材は、薄板状の磁石である。
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記補助部材は、磁性体である。
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記磁性素子は、板状素子、若しくは、膜状素子、若しくは、ワイヤ状素子である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について説明する前に、本発明において使用する“大バルクハウゼンジャンプを起こしうる磁性素子”（以下、単に磁性素子という場合がある）について概略説明しておく。先ず、一般的に知られているワイヤ状の複合磁性素子を例として、その構造と挙動について説明する。強磁性体を線引きして細いワイヤにしたものは、その合金組成とともに独特な磁気的性質を持つ。この強磁性体ワイヤにひねり応力を加えると、ワイヤの外周部付近ほど多くひねられ、中心部ほどひねられ方は少なくなり、このため外周部と中心部では磁気特性が異なることとなる。この状態を残留させる加工を施すと、外周部と中心部で磁気特性が異なる強磁性体の磁気ワイヤができる。そして、外周部の磁気特性は、比較的小さな磁界によってその磁化方向を変える。これに対して、中心部は、外周部よりも大きな磁界によってその磁化方向を変える。すなわち、一本の磁気ワイヤの中に比較的磁化され易い磁気特性を持つ外周部と、磁化されにくい中心部という２種類の異なった磁気特性を持つ複合磁性体が形成されている。この複合磁気ワイヤは、一軸異方性である。ここでは、外周部をソフト層、中心部をハード層と呼び、このような複合磁気ワイヤを、ワイヤ状の複合磁性素子と称する。
【００１３】
この複合磁気ワイヤのハード層およびソフト層は、初期的には、どのような方向に磁化されているか定まっておらず、バラバラな磁化状態にある。この複合磁気ワイヤの長手方向、つまり軸線方向と平行に、ハード層の磁化方向を反転させるのに十分な外部磁界をかけると、ソフト層は、当然のこと、ハード層も磁化され同じ磁化方向にそろう。次に、ソフト層だけを磁化できるような外部磁界を、前とは逆方向にかける。その結果、複合磁気ワイヤのソフト層とハード層とでは磁化されている方向が逆であるという磁化状態ができる。一軸異方性であるから、この状態で外部磁界を取り去ってもソフト層の磁化方向は、ハード層の磁化に押さえられていて磁化状態は安定している。このときの外部磁界をセット磁界と呼ぶ。次に、セット磁界と反対方向の外部磁界をかけてこの磁界を増加させる。外部磁界の強さがある臨界強度を越すと、ソフト層の磁化方向は急激に反転する。この磁界を、臨界磁界と呼ぶ。このときの反転現象は、雪崩をうつようにソフト層の磁壁が移動し反応が起きる。この結果、ソフト層とハード層の磁化方向は同じとなり最初の状態に戻る。外部磁界は臨界磁界よりも大きな磁界をかけておく。この磁界を、リセット磁界と呼ぶ。この雪崩をうつように磁壁が移動する現象を大バルクハウゼンジャンプという。磁壁の速度（磁束密度の変化）は、この大バルクハウゼンジャンプのみに依存していて外部磁界には無関係である。
【００１４】
“大バルクハウゼンジャンプを起こしうる磁性素子”について、ワイヤ状の磁性素子を例に挙げて説明してきたのであるが、本発明においては、このようなワイヤ状の複合磁性素子に限らず、同様の挙動を示す他の種々な磁性素子を使用できるものである。また、前述した複合磁性素子は、ハード層とソフト層とを有するものであったが、大バルクハウゼンジャンプを起こしうる磁性素子としては、このようなハード層とソフト層との複合層を有していないような磁性素子でも可能である。例えば、特開平４−２１８９０５号公報に開示されているような薄膜形成技術を使用することにより、薄膜状の磁性体を形成し、これを、薄膜状の磁性素子として使用することもできる。また、この磁性素子は、厚膜状でも板状でもよい。したがって、ここでいう“大バルクハウゼンジャンプを起こしうる磁性素子”は、前述したような挙動を示す種々な磁性素子のすべてを含むものである。尚、板状又は膜状にした場合には、平面コイルとすることもできる。
【００１５】
次に、図１を参照して、本発明の一実施例としてのパルス信号発生装置について説明する。図１は、この実施例のパルス信号発生装置の構成を概略的に示している。図１のパルス信号発生装置１は、ワイヤ状素子である磁性素子１０と、この磁性素子１０の周りに巻回された検出コイル２０と、磁性素子１０の近傍にそって配置され、磁性素子１０のハード層およびソフト層をそれぞれ逆方向に磁化しうる磁界（バイアス磁界）を発生する磁界発生手段としての棒状のバイアス磁石３０と、被検知物体が接近した際に、磁性素子１０における磁界を変化させるための変化用磁石４０と、変化用磁石４０との間に磁気回路を形成するための補助用磁石５０とを備えている。
次に、このような構成を有するパルス信号発生装置の動作について説明する。図１において、参照番号６０は、被検知物体として、例えば、ギアの一つの歯を示している。図１に示すように、ギアの歯６０が、変化用磁石４０に接近していない状態では、バイアス磁石３０によるバイアス磁界の方が、変化用磁石４０と補助用磁石５０の間に生じている磁界に比べ、磁性素子１０に対して優勢となっており、磁性素子１０のソフト層だけがハード層と逆方向に磁化されるように磁界の強さを設定しているとする。また、ギアの歯が変化用磁石４０に接近している状態では、変化用磁石４０と補助用磁石５０との間に生じている磁界の方が、バイアス磁石３０の磁界に比べ、磁性素子１０に対して優勢となり、磁性素子１０にかかる磁界が逆転し、磁性素子１０のハード層とソフト層の磁化方向が揃えられるように、バイアス磁石３０と、変化用磁石４０と補助用磁石５０との間の磁界の強さを設定しているとする。
【００１６】
バイアス磁石３０は、磁性素子１０のソフト層のみを一定方向に磁化することを目的とし、このバイアス磁石３０の働きにより、ソフト層とハード層は互いに逆方向に磁化される。磁性素子１０のほぼ全ての長さ部分を安定的に磁化するため、バイアス磁石３０は、磁性素子１０と平行に配置されており、また、磁性素子１０とほぼ同じ長さを有する棒形状とされている。バイアス磁石３０としては、永久磁石が使用されており、その極（Ｎ極、若しくは、Ｓ極）は、その両端部に現れる。Ｎ極、Ｓ極のいずれの極を、変化用磁石４０や補助用磁石５０のいずれの極に向けるのかは、それらの間で相対的に決定される。必要なことは、バイアス磁石３０の極と、各変化用磁石４０や補助用磁石５０の極とが互いに逆向きであるということである。例えば、図示されているように、バイアス磁石３０が、変化用磁石４０に対してＳ極を向けている場合、変化用磁石４０は、バイアス磁石３０に対してＮ極を向けるようにされる。また、バイアス磁石３０が、補助用磁石５０に対してＮ極を向けている場合、補助用磁石５０は、バイアス磁石３０に対してＳ極を向けるようにされる。尚、明らかなように、バイアス磁石３０から発生される外部磁界は、磁石の両端部を結ぶ滑らかな半楕円形状の曲線である。このため、バイアス磁石３０からの外部磁界は磁性素子１０の長さ方向とほぼ並行となり、磁性素子１０は、そのほぼ全ての長さ部分において一定方向に磁化される。尚、上述したように、バイアス磁石３０による磁化の強さは、磁性素子１０のソフト層だけがハード層と逆方向に磁化されるような強さである。
【００１７】
変化用磁石４０は、薄板状の永久磁石である。厚みを薄くした分、磁石の製造コストは安価とされている。変化用磁石４０は、バイアス磁石３０とは異なり、厚さ方向に磁化されており、このため、その磁極（Ｎ極、若しくは、Ｓ極）は、磁石の上側と下側に現れる。このように、変化用磁石４０は、薄い磁石を厚さ方向に磁化することによって形成されているため、反磁界の影響により内部磁界が大きくなり、その磁界の変化率を大きくとることが可能である。変化用磁石４０は、磁性素子１０を挟み込むようにして、補助用磁石５０と平行に配置されている。磁性素子１０は、変化用磁石４０と補助用磁石５０の双方に直交するようにされており、この結果、変化用磁石４０と補助用磁石５０の間に発生される磁界は、磁性素子１０の長さ方向に発生される。尚、当然のことながら、変化用磁石４０が補助用磁石５０に対して向ける極と、補助用磁石５０が変化用磁石４０に対して向ける極とは、互いに逆極性である。図示の例で言えば、変化用磁石４０が補助用磁石５０に対してＮ極を向けている場合、補助用磁石５０は変化用磁石４０に対してＳ極を向けているという関係である。被検知物体６０は、変化用磁石４０に対して、変化用磁石４０が補助用磁石５０と面する極とは逆の極（図示の例で言えば、Ｓ極）から接近するようにされる。
【００１８】
補助用磁石５０は、変化用磁石４０と同様に、薄板状の永久磁石であり、厚さ方向に磁化されている。補助用磁石５０と変化用磁石４０は、ほぼ同じ長さを有し、また、互いに並列に配置されているため、それらの間に平行磁界が形成される。補助用磁石５０を使用することにより、変化用磁石４０と補助用磁石５０の間に発生する磁界の変化を増大でき、また、それらの間に平行磁界を安定的に生じさせることが可能である。尚、補助用磁石５０の代わりに、これを鉄等の磁性体を用いることが可能である。磁性体を用いた場合は、磁石を用いたときのように磁界の変化を増大させることはできないが、並行磁界を安定して生じさせることが可能である。
上に既に挙げたように、磁石の磁界には、一般に、内部磁界と外部磁界という２種類の磁界が存在する。しかしながら、変化用磁石４０や補助用磁石５０のような薄い磁石では、通常は、外部磁界が弱い。このような薄い磁石から外部磁界を取り出すために、本発明では、磁石に磁性体を接近させるという方法を採る。このため、変化用磁石４０に接近させる被検知物体６０は、それ自体が磁性体で構成されているか、或いは、それ自体は磁性体で構成されていないが、その被検知物体６０に対して磁性体が取り付けられるように構成されている。磁性体たる被検知物体６０、若しくは、被検知物体６０に取り付けられた磁性体の接近により、変化用磁石４０の一方の極から被検知物体６０に向かって、より多くの外部磁界が発生し得る。この一方の極における外部磁界の発生に応答して、変化用磁石４０の反対の極からも、同じ強さの外部磁界が生じ得る。この変化用磁石４０の反対の極から発生する外部磁界は、補助用磁石５０の存在によって、それらの間で並行磁界として現れる。更に、この変化用磁石４０からの外部磁界の増大は、補助用磁石５０からの外部磁界を増大させ、また、それら変化用磁石４０と補助用磁石５０との間の磁界を増大させる。ここで、補助用磁石５０から外部磁界の強さは、変化用磁石４０の外部磁界の強さより幾分弱めのものとなっている。
【００１９】
被検知物体６０が接近していない状態では、変化用磁石４０と補助用磁石５０の間の磁界は弱く、バイアス磁石３０による磁界が優勢となっており、磁性素子１０のソフト層は、ハード層と逆方向に磁化され、セットされた状態となっている。その後、被検知物体６０たる磁性体が、変化用磁石４０に接近したとき、変化用磁石４０と補助用磁石５０の間の磁界が強くなり、バイアス磁石３０による磁界よりも優勢となり、ハード層と同じ向きの磁界が加わるため、この結果、ソフト層はハード層と同じ向きの方向に反転するため、大バルクハウゼンジャンプが発生する。これはソフト層の磁界が非常に早い速度で変化していることなので、電磁誘導作用により検出コイル２０には、パルス電圧が発生する。このパルス電圧の波形例を、図２に略示している。変化用磁石４０と補助用磁石５０の働きにより、ギアの回転速度の変化は、バイアス磁石３０の磁性素子１０に対する磁化状態の変化速度に変換されることになる。尚、変化用磁石４０に接近する被検知物体６０がより小さなもの、或いは、より大きなものである場合には、変化用磁石４０や補助用磁石５０の長さを、被検知物体６０の大きさに応じて短く、或いは、長くすることによって、分解能を高めたり、若しくは、低くすることが可能である。従って、本発明の装置は、様々な大きさの被検知物体に適応し得る。
【００２０】
このように、本発明によるパルス信号発生装置によれば、磁性素子１０において発生する大バルクハウゼンジャンプによる磁化状態の変化を、検出コイル２０にて電磁誘導作用によるパルス電圧として検出するものである。したがって、被検知物体６０であるギアの歯の速度に関係なく、その歯の存在、不存在に応じて、磁性素子１０に大バルクハウゼンジャンプが確実に起こされ、それに応じて確実にパルス信号を発生させることができるのである。このように、本発明によれば、被検知物体６０の速度が極めて遅い場合でも、検出が可能である。パルス信号として発生されるパルス電圧は、常に、一定の電圧、位相関係を保つ。このような本発明において発生されるパルス電圧と、従来の電磁ピックアップにて発生されるパルス電圧との比較を、図３に示している。図３に示されるように、従来の電磁ピックアップによって発生されるパルス電圧の振幅は、被検知物体６０の速度に従って変化してしまうものであり、極低速の場合には、ノイズレベル以下となってしまう可能性のあるものであったのに対し、本発明によって発生させるパルス電圧の振幅は、被検知物体６０の速度に関係なく、所定の一定レベルを保ち得る。更に、本発明によれば、変化用磁石４０と補助用磁石５０の２つを使用することにより、被検知物体６０の検出をより確実に行うことができる。
【００２１】
図１に示した本発明の原理を応用して、被検知物体を段階的に検出することができる。図４に、その１つの応用例が示されている。ここには、図１に示した構成を二重としたものが示されている。即ち、図１の構成に連結するようにして、磁性素子１０’、検出コイル２０’、バイアス磁石３０’、及び補助用磁石５０’のセットを更に設けたものが示されている。勿論、ここに示した二重構造に限定されるものではなく、更に多重にすることも可能である。このような多重構造を形成することにより、被検知物体６０の段階的な検出が可能である。図４に示した二重構造を例としてこの原理を以下に説明する。
先ず、被検知物体６０の接近によって、変化用磁石４０の一方の極と被検知物体６０との間の磁界が強くなり、これに応答して、変化用磁石４０の反対の極から補助用磁石５０に向かって同じ強さの外部磁界が生じる。更に、この外部磁界に応答して、補助用磁石５０の一方の極から変化用磁石４０に向かう外部磁界に変化が及ぼされ、更にまた、この外部磁界に応答して、補助用磁石５０の反対の極から補助用磁石５０’に向かう方向に、同じ強さの外部磁界が生じる。ここで、補助用磁石５０の反対の極から補助用磁石５０’に向かう外部磁界の大きさは、補助用磁石５０と変化用磁石４０の間に生じる磁界のそれより幾分小さなものとなっている。従って、補助用磁石５０と補助用磁石５０’の間に生じた幾分小さい磁界を、検出コイル２０’と磁性素子１０’を用いることによって検出することにより、２段階で磁界を検出することが可能である。例えば、階段状に大きさが増加する磁界を検出する場合、最初の小さな磁界６１については、変化用磁石４０と補助用磁石５０の間において、次の大きな磁界６２については、変化用磁石４０と補助用磁石５０の間と、更に、補助用磁石５０と補助用磁石５０’との間において、検出することが可能である。従って、このような多重構造とすることにより、磁界を段階的に、換言すれば、より正確に、検出することが可能である。
【００２２】
図５は、図１のパルス信号発生装置を使用して、矢印で示すような方向に回転移動する磁性体で形成された回転ギア７０の歯７１を検出するための一つの配置例を略示している。前述したような原理により、パルス信号発生装置の変化用磁石４０の近傍を、歯７１の側面が通過する毎に、検出コイル２０には、パルス電圧が発生され、このパルス電圧をパルス信号として処理することにより、回転ギア７０の回転速度、回転角度位置等を知ることができる。
図６は、図１のパルス信号発生装置を使用して、矢印で示すような方向に回転移動する磁性体で形成された回転ギア７０の歯７１を検出するための別つの配置例を略示している。前述したような原理により、パルス信号発生装置の変化用磁石４０の近傍を、歯７１の端面が通過する毎に、検出コイル２０には、パルス電圧が発生され、このパルス電圧をパルス信号として処理することにより、回転ギア７０の回転速度、回転角度位置等を知ることができる。
【００２３】
前述した実施例では、磁性素子１０としてワイヤ状素子を使用したのであるが、前述したように、本発明は、これに限らず、種々な形の磁性素子を使用することができ、例えば、薄膜状素子である磁性素子を使用することもできる。このように、磁性素子として薄膜状素子を使用した場合には、検出コイル２０も平面検出コイルとすることも考えられる。さらにまた、前述したような磁性素子に代えて、単層の磁性素子を使用することもできる。
また、前述した実施例においては、磁界発生手段としてのバイアス磁石は、永久磁石としたのであるが、これは、電磁石等、他の同様の手段に置き換えることができる。さらにまた、前述した実施例においては、検出手段は、コイルとしたのであるが、これは、ホール素子、ＭＲ素子、共振回路等、他の同様の手段に置き換えることができる。
【００２４】
【発明の効果】
極超低速の直線および回転速度でも検出が可能である。パルス信号として得られるパルス電圧は、常に一定の電圧、位相関係を保つことができるので、ノイズレベル以下に埋もれてしまうこともなく、リミッターが必要となることもない。また、補助用磁石と変化用磁石という２つの磁石を用いることにより、それらの間に磁界を確実に形成することが可能である。
更に、極めて高い分解能を与えることが容易に可能である。また、無電源とすることが可能であり、防爆型にまとめることも容易にできる。
装置自体を単体としてコンパクトにまとめることが可能であるので、従来の電磁ピックアップやホール効果型センサに置き換えて使用することも容易にできる。
【００２５】
これらの効果を有する結果、従来の電磁ピックアップやホール効果型センサ等に比べて、非常に広範囲の応用分野を見いだすことが可能である。例えば、自動車エンジンに関する各種回転数や角度の検出をはじめとして、自動車用ＡＢＳ、モータ、クランク軸用のスイッチ、加速度スイッチ、例えば、エアバックセンサ（スイッチ）、パソコンのキーボードのキー、Ｈ１Ｄランプの嵌合検出、振動センサ、揺動センサ、ドア開閉確認スイッチ等に使用して効果のあるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としてのパルス信号発生装置を示す図。
【図２】図１のパルス信号発生装置によって発生されるパルス電圧の波形例を示す図。
【図３】本発明のパルス信号発生装置によって発生されるパルス電圧と、従来の電磁ピックアップにて発生させるパルス電圧との比較を示す図。
【図４】図１のパルス信号発生装置を多重構造とした装置を示す図。
【図５】図１のパルス信号発生装置の一つの使用配置例を示す概略図。
【図６】図１のパルス信号発生装置の別の使用配置例を示す概略図。
【符号の説明】
１０  磁性素子
２０  検出コイル
３０  バイアス磁石
４０  変化用磁石
５０  補助用磁石
６０  被検知物体
７０  回転ギア
７１  回転ギアの歯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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