(57)【要約】感度の低下を招かずに、磁気抵抗素子のばらつきに起因する誤検出を防止できる磁気検出回路を提供する。そのために、４つの磁気抵抗素子で構成されるブリッジ回路の出力電位Ｖ１とＶ２と、４つの調整抵抗で構成されるブリッジ回路の出力電位Ｖｒｅｆ１とＶｒｅｆ２とが、Ｖ１＝Ｖｒｅｆ１かつＶ２＝Ｖｒｅｆ２となるように調整抵抗の値を調整する。また、この磁気検出回路を用いることで、小型化が可能な磁性体の位置検出装置を提供することができる。
2007113939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加電極と、第１の検出電極と、第２の検出電極と、グランド電極と、前記印加電極と前記第１の検出電極との間に電気的に接続された第１の磁気抵抗素子と、前記第１の検出電極と前記グランド電極との間に電気的に接続された第２の磁気抵抗素子と、前記印加電極と前記第２の検出電極との間に電気的に接続された第３の磁気抵抗素子と、前記第２の検出電極と前記グランド電極との間に電気的に接続された第４の磁気抵抗素子とを備え、第１の基準電極と、第２の基準電極と、前記印加電極と前記第１の基準電極との間に電気的に接続された第１の調整抵抗と、前記第１の基準電極と前記グランド電極との間に電気的に接続された第２の調整抵抗と、前記印加電極と前記第２の基準電極との間に電気的に接続された第３の調整抵抗と、前記第２の基準電極と前記グランド電極との間に電気的に接続された第４の調整抵抗とをそれぞれ形成し、初期状態で、前記第１の検出電極の電位と前記第１の基準電極の電位が等しくなるように前記第１の調整抵抗と前記第２の調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整するとともに、前記第２の検出電極の電位と前記第２の基準電極の電位が等しくなるように前記第３の調整抵抗と前記第４の調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整した、磁気検出回路。
【請求項２】
前記第１の検出電極の電位と前記第１の基準電極の電位を比較する第１比較部と、前記第２の検出電極の電位と前記第２の基準電極の電位を比較する第２比較部と、前記第１の磁気抵抗素子と前記第２の磁気抵抗素子に印加される磁界の大小関係および前記第３の磁気抵抗素子と前記第４の磁気抵抗素子に印加される磁界の大小関係を出力する磁気判別回路を付加した、請求項１記載の磁気検出回路。
【請求項３】
前記第１の磁気抵抗素子と前記第２の磁気抵抗素子と前記第３の磁気抵抗素子および前記第４の磁気抵抗素子を同一平面上に形成するとともに、前記第１の調整抵抗と前記第２の調整抵抗と前記第３の調整抵抗および第４の調整抵抗を同一平面上に形成した、請求項１または２記載の磁気検出回路。
【請求項４】
基板と、前記基板に形成された請求項３に記載の磁気検出回路とを備えた磁気センサであって、前記基板の上面側の一平面上に前記磁気検出回路の前記第１の磁気抵抗素子と前記第２の磁気抵抗素子と前記第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子が形成された、磁気センサ。
【請求項５】
基板と、前記基板に形成された請求項３に記載の磁気検出回路とを備えた磁気センサであって、前記基板の上面側に前記磁気検出回路の前記第１の磁気抵抗素子と前記第２の磁気抵抗素子と前記第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子が一平面を形成し、かつ前記基板の下面側に前記磁気検出回路の前記第１の調整抵抗と前記第２の調整抵抗と前記第３の調整抵抗および第４の調整抵抗が一平面を形成した、磁気センサ。
【請求項６】
磁性体球と、前記磁性体球を収容する内部空間を有し、かつ前記磁性体球が転動可能な内壁を有するハウジングと、前記内部空間の外側に設けられた請求項１〜３のいずれかに記載の磁気検出回路と、前記磁気検出回路に磁気を印加する磁石とを備えた、磁性体球の位置検出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の磁性体球の位置検出装置を含んだ縦横検知センサであって、前記ハウジングにおける内部空間を、同一平面内における９０°間隔の４方向へ広がる４つの検知空間と、前記４つの検知空間を含む前記平面と垂直な方向に位置するとともに互いに対向する２つの側面内壁とを備えた形状に構成するとともに、前記磁石と前記磁気検出回路を構成する前記第１の磁気抵抗素子から前記第４の磁気抵抗素子を前記４つの検知空間の外側に設け、かつ前記磁気検出回路によって前記４つの検出空間のうち、前記磁性体球が自重によって入り込んだ前記検知空間を検知することにより、前記磁性体球が自重によって入り込んだ検知空間が他の３つの前記検知空間より下方にあることを検知する、縦横検知センサ。
【請求項８】
印加電極と、第１の検出電極と、グランド電極と、前記印加電極と前記第１の検出電極との間に電気的に接続された第１の磁気抵抗素子と、前記第１の検出電極と前記グランド電極との間に電気的に接続された第２の磁気抵抗素子と、第１の基準電極と、前記印加電極と前記第１の基準電極との間に電気的に接続された第１の調整抵抗と、前記第１の基準電極と前記グランド電極との間に電気的に接続された第２の調整抵抗とをそれぞれ形成し、初期状態で、前記第１の検出電極の電位と前記第１の基準電極の電位が等しくなるように前記第１の調整抵抗と前記第２の調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整した、磁気検出回路。
【請求項９】
磁性体球と、前記磁性体球を収容する内部空間を有しかつ前記磁性体球が転動可能な内壁を有する容器と、前記内部空間の外側に設けられかつ前記容器における直近の内壁と平行な方向に磁気を印加する磁石と、前記磁石の近傍に位置して前記内壁と反対側の位置に設けられかつ前記磁石からの磁気を検出する磁気検出器とを備えた、磁性体球の位置検出装置。
【請求項１０】
前記磁気検出器を基板上に形成された磁気抵抗素子で構成するとともに、前記磁石を前記磁気抵抗素子上に絶縁層を介して形成された薄膜磁石で構成した、請求項９記載の磁性体球の位置検出装置。
【請求項１１】
請求項９記載の磁性体球の位置検出装置を含んだ縦横検知センサであって、前記容器における前記内部空間を、同一平面内における９０°間隔の４方向へ広がる４つの検知空間と前記４つの検知空間を含む前記平面と垂直な方向に位置するとともに互いに対向する２つの側面内壁とを備えた形状に構成するとともに、前記磁石および前記磁気検出器を前記４つの検知空間の外側にそれぞれ設け、かつ前記磁気検出器によって前記４つの検出空間のうち磁性体球が自重によって入り込んだ検知空間を検知することによりこの検知空間が他の３つの検知空間より下方にあることを検知する、縦横検知センサ。
【請求項１２】
前記４つの検知空間の外側にそれぞれ設けた前記磁石に代え、前記４つの検知空間に磁気を及ぼす磁石を１つ設けた、請求項１１記載の縦横検知センサ。
【請求項１３】
前記磁気検出器を基板上に形成された磁気抵抗素子で構成するとともに、前記磁石を前記磁気抵抗素子上に絶縁層を介して形成された薄膜磁石で構成した、請求項１１記載の縦横検知センサ。
【請求項１４】
前記容器を、基板と磁性体球を収容可能な凹部を有しかつ前記基板を覆うように非磁性材料で構成したハウジングとで構成するとともに、前記容器における内壁の一部を前記基板上に形成された前記磁気抵抗素子を覆う保護膜で構成した、請求項１３記載の縦横検知センサ。
【請求項１５】
前記ハウジングを、導電材料を含んだ樹脂材料または導電性を有する金属材料で形成するとともに、前記ハウジングをグランドと電気的に接続した、請求項１４記載の縦横検知センサ。
【請求項１６】
前記２つの側面内壁を、中央部にくぼみを有する形状に構成した、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の縦横検知センサ。
【請求項１７】
前記４つの検知空間のうち任意の１つの検知空間と前記１つの検知空間と隣接する他の検知空間との間に位置する内壁を、凸状の突起を有する形状に構成した、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の縦横検知センサ。
【請求項１８】
前記磁性体球を、比初期透磁率が５０００以上、保磁力が１５Ａ／ｍ以下となるように構成した、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の縦横検知センサ。
【請求項１９】
磁性体と、前記磁性体を収容する内部空間を有しかつ前記磁性体が転動または滑動可能な内壁を有する容器と、前記内部空間の外に配置された磁気発生器と、前記磁気発生器からの磁気を検出する磁気検出器とを備え、前記磁気発生器を直近の前記容器の内壁と平行な方向に磁気が発生するように配置した、磁性体の位置検出装置。
【請求項２０】
前記磁気検出器を挟むように第１の前記磁気発生器と第２の前記磁気発生器を設け、かつ第１の前記磁気発生器と第２の前記磁気発生器はそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成した、請求項１９記載の磁性体の位置検出装置。
【請求項２１】
前記磁性体を球状の磁性体球で構成した、請求項１９または２０記載の磁性体の位置検出装置。
【請求項２２】
前記磁気検出器および前記磁気発生器が形成された基板を備え、前記磁気検出器を薄膜の磁気抵抗素子で構成し、かつ前記磁気発生器を薄膜の磁石で構成した、請求項１９または２０のいずれか１項に記載の磁性体の位置検出装置。
【請求項２３】
請求項１９に記載の磁性体の位置検出装置を含み、かつ前記磁性体を球状の磁性体球で構成するとともに、前記容器における前記内部空間を同一平面内における９０°間隔の４方向へ広がる４つの検知空間を有するように構成し、前記容器は前記４つの検知空間を含む平面と垂直な方向に位置しかつ互いに対向する２つの側面内壁を備え、さらに前記磁気発生器および前記磁気検出器を前記４つの検知空間の外側にそれぞれ配置し、かつ前記磁気検出器によって前記４つの検知空間のうち前記磁性体球が自重によって入り込んだ前記検知空間を検知することにより前記磁性体球が自重によって入り込んだ検知空間が他の３つの前記検知空間より下方に位置することを検知する、縦横検知センサ。
【請求項２４】
前記４つの検知空間の外側にそれぞれ配置した前記磁気発生器に代えて、前記４つの検知空間に磁気を及ぼす一つの磁気発生器を配置した、請求項２３記載の縦横検知センサ。
【請求項２５】
第１の前記磁気発生器、第２の前記磁気発生器、第３の前記磁気発生器、第４の前記磁気発生器、第５の前記磁気発生器、第６の前記磁気発生器、第７の前記磁気発生器および第８の前記磁気発生器を備え、かつ第１の前記磁気検出器、第２の前記磁気検出器、第３の前記磁気検出器および第４の前記磁気検出器を四角形の各頂点に配置し、さらに前記第１の磁気検出器と前記第４の磁気検出器を対角線上に配置し、かつ前記第２の磁気検出器と前記第３の磁気検出器を対角線上に配置し、前記第１の磁気検出器を挟むように前記第１の磁気発生器と前記第２の磁気発生器を設け、かつ前記第１の磁気発生器と前記第２の磁気発生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成し、前記第２の磁気検出器を挟むように前記第３の磁気発生器と前記第４の磁気発生器を設け、かつ前記第３の磁気発生器と前記第４の磁気発生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成し、前記第３の磁気検出器を挟むように前記第５の磁気発生器と前記第６の磁気発生器を設け、かつ前記第５の磁気発生器と前記第６の磁気発生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成し、前記第４の磁気検出器を挟むように前記第７の磁気発生器と前記第８の磁気発生器を設け、かつ前記第７の磁気発生器と前記第８の磁気発生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成した、請求項２３記載の縦横検知センサ。
【請求項２６】
前記第２の磁気発生器および前記第３の磁気発生器を前記第１の磁気検出器と前記第２の磁気検出器の間に配置し、かつ前記第６の磁気発生器および前記第７の磁気発生器を前記第３の磁気検出器と前記第４の磁気検出器の間に配置して構成した、請求項２５記載の縦横検知センサ。
【請求項２７】
前記第２の磁気発生器と前記第３の磁気発生器および前記第６の磁気発生器と前記第７の磁気発生器をそれぞれ一つの前記磁気発生器にした、請求項２６記載の縦横検知センサ。
【請求項２８】
前記第４の磁気発生器および前記第５の磁気発生器を一つの前記磁気発生器にして前記第２の磁気検出器と前記第３の磁気検出器の間に配置し、かつ前記第１の磁気発生器と前記第２の磁気発生器および前記第７の磁気発生器と前記第８の磁気発生器をそれぞれ前記第２の磁気検出器と前記第３の磁気検出器の配列方向と平行に配置して構成した、請求項２５記載の縦横検知センサ。
【請求項２９】
前記第１の磁気検出器から前記第４の磁気検出器をそれぞれ薄膜の第１の磁気抵抗素子から第４の磁気抵抗素子で構成し、かつ前記第１の磁気発生器から前記第８の磁気発生器をそれぞれ第１の薄膜磁石から第８の薄膜磁石で構成した、請求項２５〜２８のいずれか１項に記載の縦横検知センサ。
【請求項３０】
前記第１の薄膜磁石から前記第８の薄膜磁石を、前記第１の磁気抵抗素子から前記第４の磁気抵抗素子が形成されている層よりも前記容器の内壁の近くに形成した、請求項２９記載の縦横検知センサ。
【請求項３１】
前記第１の薄膜磁石から前記第８の薄膜磁石を、前記第１の磁気抵抗素子から前記第４の磁気抵抗素子が形成されている層と同一平面に形成した、請求項２９記載の縦横検知センサ。
【請求項３２】
前記容器を前記磁性体球を収容する凹部を有しかつ前記基板を覆うように非磁性材料で構成したハウジングで構成するとともに、前記容器における前記内壁の一部を前記基板上に形成された前記第１の磁気抵抗素子から前記第４の磁気抵抗素子と前記第１の薄膜磁石から前記第８の薄膜磁石のいずれか一方もしくは両方を覆う保護膜で構成した、請求項２９記載の縦横検知センサ。
【請求項３３】
前記ハウジングを、導電材料を含んだ樹脂材料、または導電性を有する金属材料で形成するとともに、前記ハウジングをグランドと電気的に接続した、請求項３２記載の縦横検知センサ。
【請求項３４】
前記２つの側面内壁を、中央部にくぼみを有する形状に構成した、請求項２３〜２８のいずれか１項に記載の縦横検知センサ。
【請求項３５】
前記４つの検知空間のうち任意の１つの検知空間と前記１つの検知空間と隣接する他の検知空間との間に位置する内壁を、凸状の突起を有する形状に構成した、請求項２３〜２８のいずれか１項に記載の縦横検知センサ。
【請求項３６】
前記磁性体を、比初期透磁率が５０００以上、保磁力が１５Ａ／ｍ以下となるように構成した、請求項２３〜２８のいずれか１項に記載の縦横検知センサ。
【請求項３７】
前記４つの検知空間における前記２つの側面内壁のうち前記磁気検出器から遠い方の前記側面内壁を、前記４つの検知空間の先端に近づくにしたがって前記磁気検出器から近い方の前記側面内壁に近づけた構成にし、前記４つの検知空間の先端部では前記磁性体球が前記２つの側面内壁に接するように構成した、請求項２３記載の縦横検知センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器やセンサなどに利用され、例えば各種電子機器の姿勢を検知して機器の制御を行う各種アプリケーションに利用される磁気検出回路とこれを用いた磁気センサ、およびこれらを用いた磁性体球の位置検出装置と縦横検知センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗素子を使用した磁気センサにおいて、磁気抵抗素子をフルブリッジ状に電気的に接続した磁気検出回路が知られている。このような磁気検出回路の例は、例えば特許文献１に記載されている。【０００３】
このような磁気検出回路は、磁気抵抗素子が印加される磁気によりその抵抗値を変化させることを利用するものであり、より具体的には、抵抗値の変化を磁気回路上での電位の変化として取り出している。【０００４】
磁気抵抗素子を用いて、この磁気抵抗素子を含んだ磁気検出回路の電位を検知する場合には、初期状態での磁気抵抗素子の抵抗値は非常に重要である。例えば、特許文献１に記載のフルブリッジ回路の場合、全ての磁気抵抗素子の初期状態での抵抗値が等しい場合には問題は生じないが、これらの抵抗値のバランスが悪いと誤検出を招いてしまう。【０００５】
そこで、このような場合を考慮して、初期状態での抵抗値の調整を行うことが考えられ、磁気検出回路の分野ではなく、歪検出回路の分野で行われている。また、温度特性の是正を目的とするものであるが、フルブリッジ回路を構成する４つの歪抵抗素子のそれぞれに電気的に直列または並列に調整抵抗を設け、この調整抵抗の抵抗値を調整することにより、初期状態の電位の調整をする技術が知られている。このような技術の例は、例えば特許文献２に記載されている。【０００６】
また、同じく歪検出回路の分野であるが、調整抵抗を設けずに、あらかじめ、フルブリッジ回路からの出力を補正するべき量を求めて、この補正量をメモリーに格納しておき、デジタル信号処理技術を用いて出力値を補正する技術も知られている。このような技術の例は、例えば特許文献３に記載されている。【０００７】
さらに、磁気センサの分野において、磁気抵抗素子と磁性体球を用いて機器の傾斜を検知するセンサも知られている。このようなセンサの例は、例えば特許文献４に記載されている。【０００８】
このような磁気センサの応用例としての電子機器等の縦横の姿勢を検知するセンサは、縦横検知センサや姿勢センサ等と呼ばれている。このようなセンサにおいては、磁性体球が自重により移動することを利用する。そして、磁石による磁気は磁性体球の位置により変化するため、この磁気を磁気検出器で検出することによって磁性体の位置を検出し、これにより電子機器等の姿勢を検知するものである。【０００９】
このようなセンサにおいて、傾斜センサの技術としては、椀状の転動面に磁性体球を配置し、そしてこの転動面に磁気を略垂直に印加する技術が知られている。そして、このような技術の中で、磁気検出器を４つ設ける技術も知られている。このような技術の例は、例えば特許文献４に記載されている。また、磁性体球から近い順に磁石、磁気検出器を配置した技術も知られている。このような技術の例は、例えば特許文献５に記載されている。【００１０】
また、同じく傾斜センサの技術であるが、磁石の下側に磁性体球を磁力により吊り下げた構造にし、磁性体球から近い順に磁石、磁気検出器を配置し、かつ磁気検出器を４つ設けた技術も知られている。このような技術の例は、例えば特許文献６に記載されている。【００１１】
さらに、電子機器の縦置き、横置きを検知する姿勢センサとして、検出すべき縦方向または横方向の一方向の転動面に、くぼみを形成する技術も知られている。このような技術の例は、例えば特許文献７に記載されている。【００１２】
しかしながら、上記従来の調整抵抗による初期状態の電位の調整方法を磁気検出回路に適用した場合、磁気抵抗素子と直列または並列に調整抵抗を接続するため、磁気検出回路の感度が低下してしまうという課題があった。【００１３】
また、上記従来のデジタル信号処理技術を用いて出力値を補正する方法の場合は、補正量を格納するためのメモリーや、出力値を補正するための演算回路が必要となり、回路が複雑になってしまうという課題があった。【００１４】
また、上記従来の磁性体球の位置検出装置や縦横検知センサ等は、磁石が転動面に対して略垂直方向に磁気を印加しているため、磁性体球に影響を及ぼす磁界が強く、磁石から十分離れた位置にある磁性体球の位置変化に対しても磁気検出器が磁気の変化を検出する。そのため、これを検知することが可能になるという利点はある。その反面、磁石からの磁気により磁性体球が磁石側へ引っ張られてしまうという側面があり、これによって検出精度が低下するという課題があった。【００１５】
特に、磁性体球の位置検出装置や縦横検知センサ等の小型化を進めると、磁性体球も小型になり軽量になるが、磁性体球は自重で移動するため、磁石からの磁界が強いと磁性体球の自由な移動に悪影響を及ぼしてしまう。このため、磁性体球の位置検出装置や縦横検知センサ等を小型化することは困難を伴うものであった。
【特許文献１】特表２０００−５１６７２４号公報
【特許文献２】特開２０００−２２１０８４号公報
【特許文献３】特開２０００−１２１４６３号公報
【特許文献４】特開２００３−２８７４２１号公報
【特許文献５】特開平１１−２３２６７号公報
【特許文献６】特開２００２−２７７２４３号公報
【特許文献７】特開２００１−３０４８５８号公報
【発明の開示】
【００１６】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、簡単な回路で感度の低下を招かずに、磁気抵抗素子の抵抗値ばらつきに起因する誤検出を防止することができる磁気検出回路とこれを用いた磁気センサ、およびこれらを用いた磁性体球の位置検出装置と縦横検知センサを提供するものである。
【００１７】
そのために本発明は、印加電極と、第１の検出電極と、第２の検出電極と、グランド電極と、印加電極と第１の検出電極との間に電気的に接続された第１の磁気抵抗素子と、第１の検出電極とグランド電極との間に電気的に接続された第２の磁気抵抗素子と、印加電極と第２の検出電極との間に電気的に接続された第３の磁気抵抗素子と、第２の検出電極とグランド電極との間に電気的に接続された第４の磁気抵抗素子とを備える。そして、第１の基準電極と、第２の基準電極と、印加電極と第１の基準電極との間に電気的に接続された第１の調整抵抗と、第１の基準電極とグランド電極との間に電気的に接続された第２の調整抵抗と、印加電極と第２の基準電極との間に電気的に接続された第３の調整抵抗と、第２の基準電極とグランド電極との間に電気的に接続された第４の調整抵抗とをそれぞれ形成する。そして、初期状態で、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位が等しくなるように第１の調整抵抗と第２の調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整するとともに、第２の検出電極の電位と第２の基準電極の電位が等しくなるように第３の調整抵抗と第４の調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整したものである。
【００１８】
この構成によれば、初期状態で、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位が等しくなるように調整するとともに、第２の検出電極の電位と第２の基準電極の電位が等しくなるように調整しているため、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位の比較、および第２の検出電極の電位と第２の基準電極の電位の比較をすることにより、磁気検出回路の感度の低下を招くことなく、各磁気抵抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を簡単な回路で防止することができるものである。
【００１９】
また本発明は、磁性体と、磁性体を収容する内部空間を有しかつ磁性体が転動または滑動可能な内壁を有する容器と、内部空間の外に配置された磁気発生器と、磁気発生器からの磁気を検出する磁気検出器とを備え、磁気発生器を直近の容器の内壁と平行な方向に磁気が発生するように配置したものである。
【００２０】
この構成によれば、磁気発生器を、直近の容器の内壁と平行な方向に磁気が発生するように配置しているため、磁気発生器の磁気を弱くすることができ、これにより、磁性体の移動に対する影響を減少させることができる。そのため、磁性体の小型軽量化が可能となり、装置全体の小型化が可能になるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明の実施の形態１における磁気検出回路の回路図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１における磁気検出回路に接続する磁気判別回路の回路図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態１における磁気検出回路に接続する磁気判別回路の論理図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態２における磁気センサの主要部の断面図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態３における磁性体球の位置検出装置の主要部の正面断面図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態４における縦横検知センサの主要部の平面断面図である。
【図７】図７は本発明の実施の形態４における縦横検知センサの動作図である。
【図８】図８は本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置の正面断面図である。
【図９】図９は本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置の動作原理図である。
【図１０】図１０は本発明の実施の形態５および７における磁性体球の位置と磁気抵抗素子の抵抗値の関係を示す図である。
【図１１】図１１は本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置の主要部の正面断面図である。
【図１２】図１２は本発明の実施の形態６における縦横検知センサの仰向け置き時の正面断面図である。
【図１３】図１３は本発明の実施の形態６における縦横検知センサの縦置き時の上面断面図である。
【図１４】図１４は本発明の実施の形態６における縦横検知センサの主要部の電気回路図である。
【図１５】図１５は本発明の実施の形態６における縦横検知センサの主要部の平面図である。
【図１６】図１６は本発明の実施の形態６における縦横検知センサの動作原理図である。
【図１７】図１７は本発明の実施の形態６における縦横検知センサの動作原理図である。
【図１８】図１８は本発明の実施の形態６における縦横検知センサの姿勢を表す磁性体球の位置と出力の関係を示す図である。
【図１９】図１９は本発明の実施の形態６における縦横検知センサの電気処理回路図である。
【図２０】図２０は本発明の実施の形態６における縦横検知センサの判定論理図である。
【図２１】図２１は本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置の正面断面図である。
【図２２】図２２は本発明の実施の形態７における位置検出装置の動作原理図である。
【図２３】図２３は本発明の実施の形態７における位置検出装置の主要部の正面断面図である。
【図２４】図２４は本発明の実施の形態８における縦横検知センサの仰向け置き時の正面断面図である。
【図２５】図２５は本発明の実施の形態８における縦横検知センサの縦置き時の上面断面図である。
【図２６】図２６は本発明の実施の形態８における縦横検知センサの主要部の電気回路図である。
【図２７】図２７は本発明の実施の形態８における縦横検知センサの磁気抵抗素子の形状を示す平面図である。
【図２８】図２８は本発明の実施の形態８における縦横検知センサの主要部の平面図である。
【図２９】図２９は本発明の実施の形態８における縦横検知センサの動作原理図である。
【図３０】図３０は本発明の実施の形態８における縦横検知センサの動作原理図である。
【図３１】図３１は本発明の実施の形態８における縦横検知センサの姿勢を表す磁性体球の位置と出力の関係を示す図である。
【図３２】図３２は本発明の実施の形態８における縦横検知センサの電気処理回路図である。
【図３３】図３３は本発明の実施の形態８における縦横検知センサの判定論理図である。
【図３４】図３４は本発明の実施の形態８における縦横検知センサの一バリエーションの主要部の電気回路図である。
【図３５】図３５は本発明の実施の形態９における縦横検知センサの主要部の平面図である。
【図３６】図３６は本発明の実施の形態９における縦横検知センサの磁気抵抗素子の形状を示す平面図である。
【図３７】図３７は本発明の実施の形態１０における縦横検知センサの仰向け置き時の正面断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０１    印加電極
１０２    第１の検出電極
１０３    第２の検出電極
１０４，２１９，３１９    グランド電極
１０５，２１４ａ，３１４ａ    第１の磁気抵抗素子（第１の磁気検出器）
１０６，２１４ｂ，３１４ｂ    第２の磁気抵抗素子（第２の磁気検出器）
１０７，２１４ｃ，３１４ｃ    第３の磁気抵抗素子（第３の磁気検出器）
１０８，２１４ｄ，３１４ｄ    第４の磁気抵抗素子（第４の磁気検出器）
１０９    第１の基準電極
１１０    第２の基準電極
１１１    第１の調整抵抗
１１２    第２の調整抵抗
１１３    第３の調整抵抗
１１４    第４の調整抵抗
１２５，２０６，２１６，３０６，３１６    基板
１２７    磁気抵抗層（磁気抵抗素子）
１２９    磁石層（磁石）
１３２，２０１，２１１，３０１，３１１    磁性体球
１３３，２０２，２１２，３０２，３１２    ハウジング
１３３ａ，２０２ａ，３０２ａ    内壁
１３４，２０３，２１３，３０３，３１３    内部空間
１３６ａ，２１３ａ，３１３ａ    第１の検知空間
１３６ｂ，２１３ｂ，３１３ｂ    第２の検知空間
１３６ｃ，２１３ｃ，３１３ｃ    第３の検知空間
１３６ｄ，２１３ｄ，３１３ｄ    第４の検知空間
１３７，２１２ｂ，２１６ｂ，３１２ｂ，３１６ｂ    くぼみ
１３８    第１の磁石
１３９    第２の磁石
１４０    第３の磁石
１４１    第４の磁石
２０４，３０４    磁気抵抗素子
２０５    薄膜磁石
２０６ａ，３０６ａ    ガラスグレーズ層
２０７，３０７    絶縁層
２０８，３０８    保護膜
２１２ａ，２１６ａ，３１２ａ，３１６ａ    側面内壁
２１５ａ，３０５ａ，３１５ａ    第１の薄膜磁石（第１の磁気発生器）
２１５ｂ，３０５ｂ，３１５ｂ    第２の薄膜磁石（第２の磁気発生器）
２１５ｃ，３１５ｃ    第３の薄膜磁石（第３の磁気発生器）
２１５ｄ，３１５ｄ    第４の薄膜磁石（第４の磁気発生器）
２１７ａ，２１７ｂ，２１７ｃ，２１７ｄ，３１７ａ，３１７ｂ，３１７ｃ，３１７ｄ  突起
２１８，３１８  入力電極
２２０ａ，３２０ａ  第１の出力電極
２２０ｂ，３２０ｂ  第２の出力電極
２２１ａ，２２１ｂ，３２１ａ，３２１ｂ  オペアンプ
２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄ，３２２ａ，３２２ｂ，３２２ｃ，３２２ｄ  コンパレータ
３１５ｅ    第５の薄膜磁石（第５の磁気発生器）
３１５ｆ    第６の薄膜磁石（第６の磁気発生器）
３１５ｇ    第７の薄膜磁石（第７の磁気発生器）
３１５ｈ    第８の薄膜磁石（第８の磁気発生器）
３２３    テーパ部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の磁気検出回路は、印加電極と、第１の検出電極と、第２の検出電極と、グランド電極と、印加電極と第１の検出電極との間に電気的に接続された第１の磁気抵抗素子と、第１の検出電極とグランド電極との間に電気的に接続された第２の磁気抵抗素子と、印加電極と第２の検出電極との間に電気的に接続された第３の磁気抵抗素子と、第２の検出電極とグランド電極との間に電気的に接続された第４の磁気抵抗素子とを備える。そして、第１の基準電極と、第２の基準電極と、印加電極と第１の基準電極との間に電気的に接続された第１の調整抵抗と、第１の基準電極とグランド電極との間に電気的に接続された第２の調整抵抗と、印加電極と第２の基準電極との間に電気的に接続された第３の調整抵抗と、第２の基準電極とグランド電極との間に電気的に接続された第４の調整抵抗とをそれぞれ形成する。そして、初期状態で、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位が等しくなるように第１の調整抵抗と第２の調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整するとともに、第２の検出電極の電位と第２の基準電極の電位が等しくなるように第３の調整抵抗と第４の調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整したものである。この構成によれば、初期状態で、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位が等しくなるように調整するとともに、第２の検出電極の電位と第２の基準電極の電位が等しくなるように調整しているため、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位の比較、および第２の検出電極の電位と第２の基準電極の電位の比較をすることにより、磁気検出回路の感度の低下を招くことなく、各磁気抵抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を簡単な回路で防止することができるものである。【００２４】
また本発明の磁気検出回路は、特に、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位を比較する第１比較部と、第２の検出電極の電位と第２の基準電極の電位を比較する第２比較部と、第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子に印加される磁界の大小関係および第３の磁気抵抗素子と第４の磁気抵抗素子に印加される磁界の大小関係を出力する磁気判別回路を付加したものである。この構成によれば、磁気検出回路の感度の低下を招くことなく、各磁気抵抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を簡単な回路で防止することができるものである。【００２５】
また本発明の磁気検出回路は、特に、第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子を同一平面上に形成するとともに、第１の調整抵抗、第２の調整抵抗、第３の調整抵抗および第４の調整抵抗を同一平面上に形成したものである。この構成によれば、第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子が同一平面上にあるため、同一工程で一度にこれらの磁気抵抗素子の形成をすることができ、また、第１の調整抵抗、第２の調整抵抗、第３の調整抵抗、および第４の調整抵抗が同一平面上にあるため、同一工程で一度にこれらの調整抵抗の形成をすることができ、これにより、製造工程が簡単になるものである。【００２６】
また本発明の磁気センサは、基板と、基板に形成された磁気検出回路とを備えた磁気センサであって、基板の上面側の一平面上に磁気検出回路の第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子と第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子が形成されたものである。この構成によれば、簡単な製造工程で磁気センサを得ることが可能になる。【００２７】
また本発明の磁気センサは、基板と、基板に形成された磁気検出回路とを備えた磁気センサであって、基板の上面側に磁気検出回路の第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子が一平面を形成し、かつ基板の下面側に磁気検出回路の第１の調整抵抗、第２の調整抵抗、第３の調整抵抗および第４の調整抵抗が一平面を形成したものである。この構成によれば、基板を挟んで磁気検出回路の第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子と、第１の調整抵抗、第２の調整抵抗、第３の調整抵抗および第４の調整抵抗とが形成されているため、第１の調整抵抗、第２の調整抵抗、第３の調整抵抗および第４の調整抵抗における抵抗値をレーザートリミング等の手段により修正をする場合、第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子に悪影響を与えない。それとともに、第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子、第４の磁気抵抗素子、第１の調整抵抗、第２の調整抵抗、第３の調整抵抗および第４の調整抵抗を同一平面上に形成する場合に比べて、回路を形成するための投影面積が小さくて済むため、小型化ができるものである。【００２８】
また本発明の磁性体球の位置検出装置は、磁性体球と、磁性体球を収容する内部空間を有し、かつ磁性体球が転動可能な内壁を有するハウジングと、内部空間の外側に設けられた磁気検出回路と、磁気検出回路に磁気を印加する磁石とを備えたものである。この構成によれば、磁気検出回路の感度の低下を招くことなく、各磁気抵抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を防止することが可能な磁性体球の位置検出装置を得ることができるものである。【００２９】
また本発明の縦横検知センサは、磁性体球の位置検出装置を含んだ縦横検知センサであって、ハウジングにおける内部空間を、同一平面内における９０°間隔の４方向へ広がる４つの検知空間と、この４つの検知空間を含む平面と垂直な方向に位置するとともに互いに対向する２つの側面内壁とを備えた形状に構成するとともに、磁石と磁気検出回路を構成する４つの磁気抵抗素子を４つの検知空間の外側に設け、かつ磁気検出回路によって４つの検出空間のうち、磁性体球が自重によって入り込んだ検知空間を検知することにより、この検知空間が他の３つの検知空間より下方にあることを検知するものである。この構成によれば、磁気検出回路の感度の低下を招くことなく、各磁気抵抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を防止することが可能な縦横検知センサを得ることができるものである。【００３０】
また本発明の磁気検出回路は、印加電極と、第１の検出電極と、グランド電極と、印加電極と第１の検出電極との間に電気的に接続された第１の磁気抵抗素子と、第１の検出電極とグランド電極との間に電気的に接続された第２の磁気抵抗素子と、第１の基準電極と、印加電極と第１の基準電極との間に電気的に接続された第１の調整抵抗と、第１の基準電極とグランド電極との間に電気的に接続された第２の調整抵抗とをそれぞれ形成する。そして、初期状態で、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位が等しくなるように第１の調整抵抗と第２の調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整したものである。この構成によれば、初期状態で、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位が等しくなるように調整しているため、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位の比較をすることにより、磁気検出回路の感度の低下を招くことなく、各磁気抵抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を防止することができるものである。【００３１】
以上のように本発明の磁気検出回路は、初期状態で、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位が等しくなるように第１の調整抵抗と第２の調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整するとともに、第２の検出電極の電位と第２の基準電極の電位が等しくなるように第３の調整抵抗と第４の調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整している。そのため、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位の比較、および第２の検出電極の電位と第２の基準電極の電位の比較をすることにより、磁気検出回路の感度の低下を招くことなく、各磁気抵抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を簡単な回路で防止することができるものである。【００３２】
また本発明の磁性体球の位置検出装置は、磁性体球と、磁性体球を収容する内部空間を有しかつ磁性体球が転動可能な内壁を有する容器と、内部空間の外側に設けられかつ容器における直近の内壁と平行な方向に磁気を印加する磁石と、磁石の近傍に位置して内壁と反対側の位置に設けられかつ磁石からの磁気を検出する磁気検出器とを備えたものである。この構成によれば、磁性体球が転動可能な内壁を有する容器における直近の内壁と平行な方向に磁石の磁気を印加し、かつ容器の内壁から磁石、磁気検出器の順に配置しているため、磁石の磁気を弱くすることができる。これにより、磁性体球へ与える影響を減少させることができるため、磁性体球の小型軽量化が可能となり、装置全体の小型化が可能になるものである。【００３３】
また本発明の磁性体球の位置検出装置は、特に、磁気検出器を基板上に形成された磁気抵抗素子で構成するとともに、磁石を磁気抵抗素子上に絶縁層を介して形成された薄膜磁石で構成したものである。この構成によれば、基板上に磁気抵抗素子と薄膜磁石を一体化して形成する構成としているため、磁気抵抗素子の特性のばらつきを減少させることができるものである。【００３４】
また本発明の縦横検知センサは、磁性体球の位置検出装置を含んだ縦横検知センサであって、容器における内部空間を、同一平面内における９０°間隔の４方向へ広がる４つの検知空間とこの４つの検知空間を含む平面と垂直な方向に位置するとともに互いに対向する２つの側面内壁とを備えた形状に構成する。それとともに、磁石および磁気検出器を４つの検知空間の外側にそれぞれ設け、かつ磁気検出器によって４つの検出空間のうち磁性体球が自重によって入り込んだ検知空間を検知することによりこの検知空間が他の３つの検知空間より下方にあることを検知するものである。この構成によれば、装置全体の小型化が可能になるものである。【００３５】
また本発明の縦横検知センサは、４つの検知空間の外側にそれぞれ設けた磁石に代え、４つの検知空間に磁気を及ぼすような磁石を１つ設けたものである。この構成によれば、４つの検知空間に磁気を及ぼすような磁石を１つ設けて構成しているため、４つの磁石を配置する場合に比べて、製造時の手間が簡単になる。また、磁石を薄膜で形成する場合には、マスクの形状を簡単にすることができるため、コストダウンを図ることができるものである。【００３６】
また本発明の縦横検知センサは、特に、磁気検出器を基板上に形成された磁気抵抗素子で構成するとともに、磁石を磁気抵抗素子上に絶縁層を介して形成された薄膜磁石で構成したものである。この構成によれば、基板上に磁気抵抗素子と薄膜磁石を一体化して形成する構成としているため、磁気抵抗素子の特性ばらつきを減少させることができるものである。【００３７】
また本発明の縦横検知センサは、特に、容器を、基板と磁性体球を収容可能な凹部を有しかつ基板を覆うように非磁性材料で構成したハウジングとで構成するとともに、容器における内壁の一部を基板上に形成された磁気抵抗素子を覆う保護膜で構成したものである。この構成によれば、磁気抵抗素子上に絶縁層を介して形成された薄膜磁石を容器の内壁へより近づけることができるため、薄膜磁石の磁気を弱くすることができるものである。【００３８】
また本発明の縦横検知センサは、特に、ハウジングを導電材料を含んだ樹脂材料または導電性を有する金属材料で形成するとともに、ハウジングをグランドと電気的に接続したものである。この構成によれば、ハウジングの帯電を防止することができるため、これに起因する縦横検知センサの誤動作を防ぐことができるものである。【００３９】
また本発明の縦横検知センサは、特に、２つの側面内壁を中央部にくぼみを有する形状に構成したものである。この構成によれば、縦横検知センサが縦置きでもなく横置きでもない寝かせた状態、または寝かせた状態を１８０°回転させて引っくり返した状態、すなわち、仰向け状態と伏せ置き状態であっても、誤検出を防ぐことができるとともに、安定した検出を行うことができるものである。【００４０】
また本発明の縦横検知センサは、特に、４つの検知空間のうち任意の１つの検知空間とこの１つの検知空間と隣接する他の検知空間との間に位置する内壁を、凸状の突起を有する形状に構成したものである。この構成によれば、凸状の突起を形成しているため、縦または横状態にある縦横検知センサを時計回りに回転させたときと、反時計回りに回転させたときの磁性体球の動きにヒステリシスを持たせることができる。これにより、検出結果におけるいわゆるチャタリング（多重検出）を防止することができるものである。【００４１】
また本発明の縦横検知センサは、特に、磁性体球を、比初期透磁率が５０００以上、保磁力が１５Ａ／ｍ以下となるように構成したものである。この構成によれば、比初期透磁率が５０００以上となるように構成しているため、磁気が弱い磁石を用いても検出が可能となる。また、保持力は１５Ａ／ｍ以下となるように構成しているため、磁性体球が帯磁し難くなり、これにより、誤検出を防止することができるものである。【００４２】
以上のように本発明の磁性体球の位置検出装置は、磁性体球と、磁性体球を収容する内部空間を有しかつ磁性体球が転動可能な内壁を有する容器と、内部空間の外側に設けられかつ容器における直近の内壁と平行な方向に磁気を印加する磁石と、磁石の近傍に位置して内壁と反対側の位置に設けられかつ磁石からの磁気を検出する磁気検出器とを備えている。そのため、装置全体の小型化が可能になるものである。【００４３】
また、本発明の縦横検知センサは、磁性体球の位置検出装置を含んだ縦横検知センサであって、容器における内部空間を、同一平面内における９０°間隔の４方向へ広がる４つの検知空間とこの４つの検知空間を含む平面と垂直な方向に位置するとともに互いに対向する２つの側面内壁とを備えた形状に構成するとともに、磁石および磁気検出器を４つの検知空間の外側にそれぞれ設け、かつ磁気検出器によって４つの検出空間のうち磁性体球が自重によって入り込んだ検知空間を検知することによりこの検知空間が他の３つの検知空間より下方にあることを検知するようにしている。そのため、装置全体の小型化が可能になる縦横検知センサを提供することができるものである。【００４４】
また本発明の磁性体の位置検出装置は、磁性体と、磁性体を収容する内部空間を有しかつ磁性体が転動または滑動可能な内壁を有する容器と、内部空間の外に配置された磁気発生器と、磁気発生器からの磁気を検出する磁気検出器とを備え、磁気発生器を直近の容器の内壁と平行な方向に磁気が発生するように配置したものである。この構成によれば、磁気発生器を、直近の容器の内壁と平行な方向に磁気が発生するように配置しているため、磁気発生器の磁気を弱くすることができ、これにより、磁性体の移動に対する影響を減少させることができる。そのため、磁性体の小型軽量化が可能となり、装置全体の小型化が可能になるものである。【００４５】
また本発明の磁性体の位置検出装置は、特に、磁気検出器を挟むように第１の磁気発生器と第２の磁気発生器を設け、かつ第１の磁気発生器と第２の磁気発生器はそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成したものである。この構成によれば、磁気検出器を貫く磁気が第１の磁気検出器と第２の磁気発生器のいずれか一方から発せられ、そして他方へ到達する磁気であるため、効率よく磁気検出器へ磁気を印加することができる。これにより、磁気検出器を貫く磁気の変化を大きくすることが可能となるため、検出出力を大きくすることができるものである。【００４６】
また本発明の磁性体の位置検出装置は、特に、磁性体を球状の磁性体球で構成したものである。この構成によれば、磁性体が球状の磁性体球であるため、内部空間内を移動する際の摩擦力を小さくすることができる。これにより、磁性体球が内部空間内をスムーズに移動することになるため、検出の追従性に優れているものが得られるものである。【００４７】
また本発明の磁性体の位置検出装置は、特に、磁気検出器および磁気発生器が形成された基板を備え、磁気検出器を薄膜の磁気抵抗素子で構成し、かつ磁気発生器を薄膜の磁石で構成したものである。この構成によれば、基板上に磁気抵抗素子と薄膜の磁石を一体化して形成する構成としているため、磁気抵抗素子の特性のばらつきを減少させることができるものである。【００４８】
また本発明の縦横検知センサは、磁性体の位置検出装置を含み、かつ磁性体を球状の磁性体球で構成するとともに、容器における内部空間を同一平面内における９０°間隔の４方向へ広がる４つの検知空間を有するように構成する。容器はこの４つの検知空間を含む平面と垂直な方向に位置し、かつ互いに対向する２つの側面内壁を備えるように構成する。さらに磁気発生器および磁気検出器を４つの検知空間の外側にそれぞれ配置する。そして、磁気検出器によって４つの検知空間のうち、磁性体球が自重によって入り込んだ検知空間を検知することにより、この検知空間が他の３つの検知空間より下方に位置することを検知するようにしたものである。この構成によれば、本発明の磁性体の位置検出装置を含んでいるため、磁気発生器の磁気を直近の容器の内壁と平行な方向に印加することができる。これにより、磁気発生器の磁気を弱くすることができるため、磁性体球の移動に対する影響を減少させることができる。これにより、磁性体球の小型軽量化が可能となるため、装置全体の小型化が可能になるものである。【００４９】
また本発明の縦横検知センサは、特に、４つの検知空間の外側にそれぞれ配置した磁気発生器に代えて、４つの検知空間に磁気を及ぼすような一つの磁気発生器を配置したものである。この構成によれば、４つの検知空間に磁気を及ぼすような磁気発生器を１つ設けて構成しているため、４つの磁気発生器を配置する場合に比べて、製造時の手間が簡単になる。また、磁気発生器を薄膜で形成する場合には、マスクの形状を簡単にすることができるため、コストダウンを図ることができるものである。【００５０】
また本発明の縦横検知センサは、第１の磁気発生器、第２の磁気発生器、第３の磁気発生器、第４の磁気発生器、第５の磁気発生器、第６の磁気発生器、第７の磁気発生器および第８の磁気発生器を備え、かつ第１の磁気検出器、第２の磁気検出器、第３の磁気検出器および第４の磁気検出器を四角形の各頂点に配置して構成される。さらに第１の磁気検出器と第４の磁気検出器を対角線上に配置し、かつ第２の磁気検出器と第３の磁気検出器を対角線上に配置する。第１の磁気検出器を挟むように第１の磁気発生器と第２の磁気発生器を設け、かつ第１の磁気発生器と第２の磁気発生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成する。第２の磁気検出器を挟むように第３の磁気発生器と第４の磁気発生器を設け、かつ第３の磁気発生器と第４の磁気発生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成する。第３の磁気検出器を挟むように第５の磁気発生器と第６の磁気発生器を設け、かつ第５の磁気発生器と第６の磁気発生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成する。第４の磁気検出器を挟むように第７の磁気発生器と第８の磁気発生器を設け、かつ第７の磁気発生器と第８の磁気発生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成したものである。この構成によれば、第１から第４の磁気検出器を貫く磁気がそれぞれ隣接する２つの磁気発生器のいずれか一方から発せられ、そして他方へ到達する磁気であるため、効率よく磁気検出器へ磁気を印加することができる。これにより、磁気検出器への磁気変化を大きくすることが可能となるため、検出出力を大きくすることができるものである。【００５１】
また本発明の縦横検知センサは、特に、第２の磁気発生器および第３の磁気発生器を第１の磁気検出器と第２の磁気検出器の間に配置し、かつ第６の磁気発生器および第７の磁気発生器を第３の磁気検出器と第４の磁気検出器の間に配置して構成したものである。この構成によれば、第１の磁気検出器と第２の磁気検出器、および第３の磁気検出器と第４の磁気検出器をそれぞれ電気的に直列に接続し、かつ、これら２つの直列回路を並列に接続したフルブリッジ回路において、第１の磁気検出器とそのまわりの磁気発生器との関係と第２の磁気検出器とそのまわりの磁気発生器との関係とが同じである。そのため、第１の磁気検出器と第２の磁気検出器との温度特性のばらつきを減少させることが可能になる。また、第３の磁気検出器と第４の磁気検出器との関係も同様であるため、縦横検知センサとしての温度特性も優れたものが得られるものである。【００５２】
また本発明の縦横検知センサは、特に、第２の磁気発生器と第３の磁気発生器および第６の磁気発生器と第７の磁気発生器をそれぞれ一つの磁気発生器にして構成したものである。この構成によれば、磁気発生器の数を少なくすることができるものである。【００５３】
また本発明の縦横検知センサは、特に、第４の磁気発生器および第５の磁気発生器を一つの磁気発生器にして第２の磁気検出器と第３の磁気検出器の間に配置し、かつ第１の磁気発生器と第２の磁気発生器および第７の磁気発生器と第８の磁気発生器をそれぞれ第２の磁気検出器と第３の磁気検出器の配列方向と平行に配置して構成したものである。この構成によれば、磁気発生器の数を少なくすることができるものである。【００５４】
また本発明の縦横検知センサは、特に、第１の磁気検出器から第４の磁気検出器をそれぞれ薄膜の第１の磁気抵抗素子から第４の磁気抵抗素子で構成し、かつ第１の磁気発生器から第８の磁気発生器をそれぞれ第１の薄膜磁石から第８の薄膜磁石で構成したものである。この構成によれば、基板上に磁気抵抗素子と薄膜磁石を一体化して形成する構成としているため、磁気抵抗素子の特性ばらつきを減少させることができるものである。【００５５】
また本発明の縦横検知センサは、特に、第１の薄膜磁石から第８の薄膜磁石を、第１の磁気抵抗素子から第４の磁気抵抗素子が形成されている層よりも容器の内壁の近くに形成したものである。この構成によれば、第１の薄膜磁石から第８の薄膜磁石を容器の内壁へより近づけることができるため、第１の薄膜磁石から第８の薄膜磁石の磁気を弱くすることができる。これにより、より磁性体球の移動に対する影響を減少させることができるため、さらなる磁性体球の小型軽量化が可能となり、これにより、縦横検知センサの一層の小型化が可能になるものである。【００５６】
また本発明の縦横検知センサは、特に、第１の薄膜磁石から第８の薄膜磁石を、第１の磁気抵抗素子から第４の磁気抵抗素子が形成されている層と同一平面に形成したものである。この構成によれば、同一平面内に第１の薄膜磁石から第８の薄膜磁石と、第１の磁気抵抗素子から第４の磁気抵抗素子が形成されるため、縦横検知センサの薄型化が可能になるものである。【００５７】
また本発明の縦横検知センサは、特に、容器を磁性体球を収容する凹部を有しかつ基板を覆うように非磁性材料で構成したハウジングで構成する。それとともに、容器における内壁の一部を基板上に形成された第１の磁気抵抗素子から第４の磁気抵抗素子と第１の薄膜磁石から第８の薄膜磁石のいずれか一方もしくは両方を覆う保護膜で構成したものである。この構成によれば、磁気抵抗素子上に絶縁層を介して形成された薄膜磁石を容器の内壁へより近づけることができるため、薄膜磁石の磁気を弱くすることができるものである。【００５８】
また本発明の縦横検知センサは、特に、ハウジングを、導電材料を含んだ樹脂材料、または導電性を有する金属材料で形成するとともに、ハウジングをグランドと電気的に接続したものである。この構成によれば、ハウジングの帯電を防止することができるため、これに起因する縦横検知センサの誤動作を防ぐことができるものである。【００５９】
また本発明の縦横検知センサは、特に、２つの側面内壁を、中央部にくぼみを有する形状に構成したものである。この構成によれば、縦横検知センサが縦置きでもなく横置きでもない寝かせた状態、または寝かせた状態を１８０°回転させて引っくり返した状態、すなわち仰向け状態と伏せ置き状態であっても、誤検出を防ぐことができるとともに、安定した検出を行うことができるものである。【００６０】
また本発明の縦横検知センサは、特に、４つの検知空間のうち任意の１つの検知空間とこの１つの検知空間と隣接する他の検知空間との間に位置する内壁を、凸状の突起を有する形状に構成したものである。この構成によれば、凸状の突起を形成しているため、縦または横状態にある縦横検知センサを時計回りに回転させたときと、反時計回りに回転させたときの磁性体球の動きにヒステリシスを持たせることができる。これにより、検出結果におけるいわゆるチャタリング（多重検出）を防止することができるものである。【００６１】
また本発明の縦横検知センサは、特に、磁性体を、比初期透磁率が５０００以上、保磁力が１５Ａ／ｍ以下となるように構成したものである。この構成によれば、比初期透磁率が５０００以上となるように構成しているため、磁気が弱い磁石を用いても検出が可能となる。また保磁力は１５Ａ／ｍ以下となるように構成しているため、磁性体球が帯磁し難くなる。これにより、誤検出を防止することができるものである。【００６２】
また本発明の縦横検知センサは、特に、４つの検知空間における２つの側面内壁のうち磁気検出器から遠い方の側面内壁を、４つの検知空間の先端に近づくにしたがって磁気検出器から近い方の側面内壁に近づけた構成にする。また、４つの検知空間の先端部では磁性体球が２つの側面内壁に接するような構成にしたものである。この構成によれば、検知空間に磁性体球が入り込んだ際、磁性体球は磁気検出器から近い方の側面内壁に接するため、磁性体球が磁気発生器からの磁気をより多く引きつけることになる。これにより、磁性体球が検知空間に来た場合の磁気検出器への磁気が減少するため、検知出力を大きくすることができるものである。【００６３】
以上のように、本発明の磁性体の位置検出装置は、磁性体と、磁性体の収容する内部空間を有し、かつ磁性体が転動または滑動可能な内壁を有する容器と、内部空間の外に配置された磁気発生器と、磁気発生器からの磁気を検出する磁気検出器とを備える。そして、磁気発生器を、直近の容器の内壁と平行な方向に磁気が発生するように配置しているため、磁気発生器の磁気を弱くすることができる。これにより、磁性体の移動に対する影響を減少させることができるため、磁性体の小型軽量化が可能となり、装置全体の小型化が可能になるものである。【００６４】
次に本発明の実施の形態について説明する。【００６５】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における磁気検出回路の回路図、図２は同磁気検出回路に接続する磁気判別回路の回路図、図３は同磁気検出回路に接続する磁気判別回路の論理図である。【００６６】
図１に示すとおり、印加電極１０１、第１の検出電極１０２、第２の検出電極１０３、グランド電極１０４および第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８でフルブリッジ回路を形成している。【００６７】
また、印加電極１０１、グランド電極１０４、第１の基準電極１０９、第２の基準電極１１０および第１の調整抵抗１１１、第２の調整抵抗１１２、第３の調整抵抗１１３、第４の調整抵抗１１４でフルブリッジ回路を形成している。【００６８】
ここでは、第１の検出電極１０２の電位をＶ１、第２の検出電極１０３の電位をＶ２、第１の基準電極１０９の電位をＶｒｅｆ１、第２の基準電極１１０の電位をＶｒｅｆ２としている。【００６９】
第１のオペアンプ１１５は第１比較部を構成し、第１の検出電極１０２および第１の基準電極１０９と電気的に接続され、Ｖ１とＶｒｅｆ１の差動出力を増幅するものである。第２のオペアンプ１１６は第２比較部を構成し、第２の検出電極１０３および第２の基準電極１１０と電気的に接続され、Ｖ２とＶｒｅｆ２の差動出力を増幅するものである。【００７０】
第１のコンパレータ１１７は、正の閾値と第１のオペアンプ１１５の出力を比較するものである。第２のコンパレータ１１８は、負の閾値と第１のオペアンプ１１５の出力を比較するものである。第３のコンパレータ１１９は、正の閾値と第２のオペアンプ１１６の出力を比較するものである。第４のコンパレータ１２０は、負の閾値と第２のオペアンプ１１６の出力を比較するものである。【００７１】
第１のコンパレータ１１７の出力端子に接続された第１の信号端子１２１の出力信号をＳ１、第２のコンパレータ１１８の出力端子に接続された第２の信号端子１２２の出力信号をＳ２、第３のコンパレータ１１９の出力端子に接続された第３の信号端子１２３の出力信号をＳ３、第４のコンパレータ１２０の出力端子に接続された第４の信号端子１２４の出力信号をＳ４としている。【００７２】
本発明の実施の形態１における磁気検出回路は、印加電極１０１、第１の検出電極１０２、第２の検出電極１０３、グランド電極１０４、第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８、第１の基準電極１０９、第２の基準電極１１０および第１の調整抵抗１１１、第２の調整抵抗１１２、第３の調整抵抗１１３、第４の調整抵抗１１４に、第１のオペアンプ１１５、第２のオペアンプ１１６、第１のコンパレータ１１７、第２のコンパレータ１１８、第３のコンパレータ１１９、第４のコンパレータ１２０および第１の信号端子１２１、第２の信号端子１２２、第３の信号端子１２３、第４の信号端子１２４で構成される磁気判別回路を付加しているものである。【００７３】
また、本発明の実施の形態１における磁気検出回路は、初期状態を無磁界の状態としており、無磁界時において第１の検出電極１０２の電位Ｖ１と第１の基準電極１０９の電位Ｖｒｅｆ１とを等しくし、かつ第２の検出電極１０３の電位Ｖ２と第２の基準電極１１０の電位をＶｒｅｆ２とを等しくしている。【００７４】
このように、Ｖ１＝Ｖｒｅｆ１とするためには、第１の調整抵抗１１１と第２の調整抵抗１１２のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を変えることにより実現することができる。その方法としては、例えば、第１の調整抵抗１１１および第２の調整抵抗１１２に可変抵抗器を用いて、この可変抵抗器の抵抗値を調整する方法がある。また、第１の調整抵抗１１１および第２の調整抵抗１１２の抵抗体をレーザーでトリミングすることにより、抵抗値を調整する方法もある。このとき、第１の磁気抵抗素子１０５の抵抗値と第１の調整抵抗１１１の抵抗値とを等しくし、かつ第２の磁気抵抗素子１０６の抵抗値と第２の調整抵抗１１２の抵抗値とを等しくすれば、Ｖ１＝Ｖｒｅｆ１の関係を満たすようにすることができる。しかしながら、このようにそれぞれの抵抗値を等しくする必要はなく、Ｖ１＝Ｖｒｅｆ１の関係を満たすようにすればよい。従って、第１の調整抵抗１１１の抵抗値のみを調整すれば良い場合もあり、第２の調整抵抗１１２の抵抗値のみを調整すれば良い場合もある。また第１の調整抵抗１１１および第２の調整抵抗１１２の両方の抵抗値を調整する必要がある場合もあり得る。なお、Ｖ２＝Ｖｒｅｆ２とする場合も、これと同様にすれば良い。【００７５】
以上のように構成された本発明の実施の形態１における磁気検出回路と、この磁気検出回路に接続される磁気判別回路の動作について、以下に説明する。【００７６】
図３は、第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８の、各抵抗素子に加えられる磁界の大きさと、第１の検出電極１０２と第２の検出電極１０３の電位の大小と、第１の信号端子１２１、第２の信号端子１２２、第３の信号端子１２３、第４の信号端子１２４の出力信号との関係を示したものである。【００７７】
図３の上から４行目までは、第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８の、各抵抗素子に加えられる磁界の大小を示している。この行における「大」は比較的大きな磁界が印加されていることを示し、「小」は無磁界時または比較的小さな磁界が印加されていることを示す。【００７８】
図３の上から５、６行目は、各磁気抵抗素子への磁界の印加状態に対応した第１の検出電極１０２の電位であるＶ１と、第２の検出電極１０３の電位であるＶ２を示すもので、「Ｈ」は無磁界状態よりも電位が高い状態を示し、「Ｍ」は無磁界状態と電位が同じ状態を示し、「Ｌ」は無磁界状態よりも電位が低い状態を示している。【００７９】
図３の上から７〜１０行目は、第１の信号端子１２１の出力信号であるＳ１、第２の信号端子１２２の出力信号であるＳ２、第３の信号端子１２３の出力信号であるＳ３、および第４の信号端子１２４の出力信号であるＳ４を示している。「Ｈ」はそれぞれの信号端子に接続された第１のコンパレータ１１７、第２のコンパレータ１１８、第３のコンパレータ１１９、第４のコンパレータ１２０のいずれか１つのコンパレータの入力信号において、第１のオペアンプ１１５または第２のオペアンプ１１６からの出力が、比較する閾値より大きい状態を示している。これと同様に、「Ｌ」は小さい状態を示している。【００８０】
第１の磁気抵抗素子５と第２の磁気抵抗素子６の磁界の組み合わせとしては、それぞれが「大」、「小」の場合を考えると全部で４パターン存在し得ることになるが、図３に示すように、第１の磁気抵抗素子１０５と第２の磁気抵抗素子１０６の磁界がともに「小」の場合、あるいはともに「大」の場合には、いずれもＳ１が「Ｌ」、Ｓ２が「Ｈ」になってしまい、出力の組み合わせが同じになる。従って、検出可能な第１の磁気抵抗素子１０５と第２の磁気抵抗素子１０６の磁界の組み合わせは、第１の磁気抵抗素子１０５と第２の磁気抵抗素子１０６の磁界がそれぞれ、「小」、「大」の場合と、「大」、「小」の場合と、「大」、「大」または「小」、「小」のいずれか一方の場合の、３パターンだけとなる。言い換えると、第１の磁気抵抗素子１０５と第２の磁気抵抗素子１０６との関係が、前者が後者より大きい場合、前者が後者より小さい場合、および前者と後者が等しい場合の３パターンだけになる。しかし、本発明の実施の形態１における磁気検出回路を利用する機器においては、第１の磁気抵抗素子１０５と第２の磁気抵抗素子１０６の磁界がそれぞれ、「大」、「大」と「小」、「小」のいずれか一方しか起こり得ない場合があるので、このような場合に有用である。第３の磁気抵抗素子１０７と第４の磁気抵抗素子１０８の関係においても同様である。【００８１】
以上説明したように、本発明の実施の形態１における磁気検出回路は、磁界が第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８に印加されていない状態で、第１の検出電極２の電位と第１の基準電極１０９の電位が等しくなるように、第１の調整抵抗１１１と第２の調整抵抗１１２のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整する。それとともに、第２の検出電極１０３の電位と第２の基準電極１１０の電位が等しくなるように、第３の調整抵抗１１３と第４の調整抵抗１１４のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整している。そのため、第１の検出電極１０２の電位と第１の基準電極１０９の電位の比較、および第２の検出電極１０３の電位と第２の基準電極１１０の電位の比較をすることにより、磁気検出回路の感度の低下を招くことなく、各磁気抵抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を簡単な回路で防止することができる。【００８２】
ここで、本発明の実施の形態１における磁気検出回路のように、Ｖ１とＶ２との差動出力を取り出さずに、Ｖ１とＶ２とをそれぞれ独立して信号処理を行う場合には、Ｖ１の補正を行うための基準電位と、Ｖ２の補正を行うための基準電位がそれぞれ必要となる。【００８３】
そして、これらのＶ１とＶ２の補正をデジタル的に行う場合には、これらの基準電位を信号処理回路に保有しておくためのメモリーや、Ｖ１、Ｖ２とこれらの基準電位とそれぞれ所定のデジタル処理を行うための演算回路が必要となってしまい、回路が複雑になったり、コストが増加してしまう。【００８４】
また、メモリーや演算回路は磁気検出回路の信号処理以外の用途にも使用が可能であるため、磁気検出回路に組み込まずに電子機器本体側に取り付けることも多い。このような場合には、磁気検出回路単体でＶ１とＶ２の補正をするための調整ができないことや、磁気検出回路と信号処理回路とは一組のペアとして取り扱う必要があること等、磁気検出回路の取扱いが不便になってしまう。【００８５】
これに対し、本発明の実施の形態１における磁気検出回路は、磁気検出回路単体でＶ１とＶ２の補正を行うための調整ができる。そして、磁気検出回路と信号処理回路とを一組のペアとして取り扱う必要はなく、任意の磁気検出回路と任意の信号処理回路とを組み合わせても改めて調整をする必要がないため、取扱いが便利である。さらに、これらの作用効果を簡単な回路で実現できるため、低コスト化、小型化が可能となる。【００８６】
なお、上記した本発明の実施の形態１における磁気判別回路は一例を示したものであり、この回路に限定されるものではない。また、出力としては、４つの「Ｈ」または「Ｌ」の信号が得られる回路にしているが、これに限定されるものではなく、１つのアナログ信号を得るような回路にすることもできる。具体的には、第１のオペアンプ１１５と第２のオペアンプ１１６の、それぞれの出力の差動出力を得るような回路構成にすることができる。この場合、第１の磁気抵抗素子１０５の磁気による抵抗値変化と、第３の磁気抵抗素子１０７の磁気による抵抗値変化とを等しくするような、尚かつ、第２の磁気抵抗素子１０６の磁気による抵抗値変化と、第４の磁気抵抗素子１０８の磁気による抵抗値変化とが等しくなるような構成にすることにより、一般的に広く使われているフルブリッジ回路による差動出力を得る方法と同様の出力を得ることができる。【００８７】
また、本発明の実施の形態１における磁気検出回路の第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８には、ＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）やＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ−ＭＲ）などを用いることができる。【００８８】
そしてまた、第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８の４つの磁気抵抗素子を用いた構成としているが、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８、第２の検出電極１０３、第３の調整抵抗１１３、第４の調整抵抗１１４および第２の基準電極１１０を削除し、それぞれハーフブリッジ回路にした構成の場合でも、同様の効果を得ることができる。【００８９】
さらに、無磁界時の状態を初期状態としたが、バイアス磁界を印加した状態を初期状態としてもよい。【００９０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における磁気センサは、基本的には上記した本発明の実施の形態１における磁気検出回路を取り込んだ磁気センサであるが、バイアス磁界を印加した状態を初期状態としているものである。【００９１】
図４は本発明の実施の形態２における磁気センサの主要部の断面図である。【００９２】
図４に示すように、この磁気センサの主要部は、アルミナセラミックからなる板状の基板１２５と、基板１２５の上面に形成されたガラスグレーズ層１２６と、ガラスグレーズ層１２６の上に形成された磁気抵抗層１２７と、磁気抵抗層１２７の上に形成された絶縁層１２８と、絶縁層１２８の上に形成された磁石層１２９とを有している。磁石層１２９は磁気抵抗層１２７へバイアス磁界を印加するものである。また、絶縁層１２８は磁気抵抗層１２７と磁石層１２９との間の電気的絶縁を確保するものである。基板１２５の下面側（裏面側）には調整抵抗層１３０が形成され、磁石層１２９と調整抵抗層１３０のそれぞれを覆うように保護膜１３１が形成されている。【００９３】
なお、図４は、磁気センサの厚み方向の位置関係を示した模式図であり、実際の厚みの関係を示したものではない。また、磁気抵抗層１２７は一般的に蛇行形状（複数回折り返してなるパターン）にされることが多く、図４のように基板１２５上に横方向に長く形成されているとは限らない。ここで、磁気抵抗層１２７は、上記した本発明の実施の形態１における磁気検出回路の、第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８に対応し、調整抵抗層１３０は、磁気検出回路の、第１の調整抵抗１１１、第２の調整抵抗１１２、第３の調整抵抗１１３、第４の調整抵抗１１４に対応するものである。【００９４】
以上のように、本発明の実施の形態２における磁気センサは、基板１２５の上面側に第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８が形成された平面を形成し、かつ基板１２５の裏面側に第１の調整抵抗１１１、第２の調整抵抗１１２、第３の調整抵抗１１３、第４の調整抵抗１１４が形成された平面を形成している。そのため、「Ｖ１＝Ｖｒｅｆ１」とするために第１の調整抵抗１１１と第２の調整抵抗１１２のいずれか一方もしくは両方の抵抗値の調整を行う際に、第１の磁気抵抗素子１０５および第２の磁気抵抗素子１０６に悪影響を与えるのを防止することができる。具体的には、例えばレーザートリミングにより抵抗値の調整を行う際に、レーザートリミングによるトリミング痕は第１の調整抵抗１１１または第２の調整抵抗１１２に留まらず、さらにこれらの調整抵抗が形成されている別の層にまで及ぶことが十分考えられる。この場合において、第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６上に第１の調整抵抗１１１、第２の調整抵抗１１２を積層する構成の場合、トリミング痕が第１の磁気抵抗素子１０５または第２の磁気抵抗素子１０６にまで及ぶことが懸念される。さらには、レーザートリミング時の熱のダメージを受けることも懸念される。「Ｖ２＝Ｖｒｅｆ２」とする場合においても同様である。【００９５】
これに対し、本発明の実施の形態２における磁気センサは、基板１２５を挟んで、その表面側に第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８を形成し、かつ裏面側に第１の調整抵抗１１１、第２の調整抵抗１１２、第３の調整抵抗１１３、第４の調整抵抗１１４を形成している。そのため、このような現象が生じるのを防止することができる。【００９６】
なお、本発明の実施の形態２における磁気センサにおいては、第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８にバイアス磁界を印加するために磁石層１２９を形成したが、磁気検出の方法によっては、磁石層１２９は無くてもよい。また、磁石層１２９としては、例えばＣｏＰｔを薄膜形成し、その後に磁化させて得られるものを用いることができる。【００９７】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３における磁性体球の位置検出装置は、基本的には上記した本発明の実施の形態１における磁気検出回路を取り込んだものであるが、バイアス磁界を印加した状態を初期状態としているものである。【００９８】
図５は、本発明の実施の形態３における磁性体球の位置検出装置の、主要部の正面断面図である。【００９９】
図５において、磁性体球１３２はＦｅ系合金で構成されているもので、特に透磁率が高く、かつ保磁力が低いパーマロイにより構成されている。磁性体球１３２を内部に転動可能に収容するハウジング１３３は、非磁性体材料により構成されている。特に、このハウジング１３３を、カーボン等の導電性材料を含んだ液晶ポリマー、ポリアミド、またはポリフェニレンサルファイド等の樹脂材料により構成した場合は、耐熱性に優れ、かつ、面実装部品としてリフロー対応が可能なものが得られる。また、ポリアミドは安価なため、経済性においても優れているものである。磁性体球１３２は、ハウジング１３３の内壁１３３ａを転がるか、または滑って移動する。ハウジング１３３の内部空間１３４に、磁性体球１３２が収容されている。磁石層１２９から磁気１３５が出ている。【０１００】
なお、図５において、基板１２５、磁気抵抗層１２７、磁石層１２９、調整抵抗層１３０および保護膜１３１は磁気センサの一部を構成するものであり、図４に示した構成と同様の構成になるものであるが、主要な構成要素のみを示し、他は省略している。【０１０１】
以上のように構成された磁性体球の位置検出装置について、以下にその動作を説明する。【０１０２】
磁性体球１３２が磁石層１２９の直上になく離れた場所にある場合には、磁石層１２９のＮ極からＳ極へ上下対称に磁気が発せられる。このとき、下側に向かった磁気の一部は磁気抵抗層１２７に印加され、これにより、磁気が印加された部分の磁気抵抗素子の抵抗値が低下する。【０１０３】
次に、磁性体球１３２が磁石層１２９の直上に来た場合には、磁性体球１３２に引っ張られるように磁気が発せられるため、磁気が上下対称になるのではなく、磁性体球１３２側の磁界が強まり、磁気抵抗層１２７側の磁界が弱まる。【０１０４】
このとき、磁性体球１３２が近傍に存在する場所の磁気抵抗素子の抵抗値は上昇し、かつ、磁性体球１３２が近傍に存在しない場所の磁気抵抗素子の抵抗値は低下する。この原理を利用することにより磁性体球の位置の検出が可能となる。【０１０５】
上記した本発明の実施の形態３における磁性体球の位置検出装置においては、磁性体球１３２が１個だけであり、そして第１の磁気抵抗素子１０５と第２の磁気抵抗素子１０６が磁気的に十分離れた場所にあれば、第１の磁気抵抗素子１０５と第２の磁気抵抗素子１０６の両方の磁界がともに「大」となることはないため、本発明の実施の形態１に記載した磁気判定回路を用いても有用なものとなる。【０１０６】
また上記本発明の実施の形態３における磁性体球の位置検出装置は、磁性体球１３２と、この磁性体球１３２を収容する内部空間１３４を有し、かつ磁性体球１３２が転動可能な内壁１３３ａを有するハウジング１３３と、内部空間１３４の外側に設けられた本発明の請求項１における磁気検出回路と、磁気検出回路に磁気１３５を印加する磁石層１２９とを備えている。そのため、磁気回路の感度の低下を招くことなく、各磁気抵抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を防止することが可能な磁性体球の位置検出装置を得ることができる。【０１０７】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４における縦横検知センサは、上記した本発明の実施の形態３における磁性体球の位置検出装置を取り込んで、応用したものである。【０１０８】
図６は、本発明の実施の形態４における縦横検知センサの主要部の平面断面図、図７は同縦横検知センサの動作図である。【０１０９】
図６、図７において、第１の検知空間１３６ａ、第２の検知空間１３６ｂ、第３の検知空間１３６ｃ、第４の検知空間１３６ｄは、いずれもハウジング１３３の内部に形成される内部空間１３４の一部であり、これらは同一平面内において９０°間隔で４方向へ広がって形成されている。ハウジング１３３は、これらの第１の検知空間１３６ａ、第２の検知空間１３６ｂ、第３の検知空間１３６ｃ、第４の検知空間１３６ｄの、４つの検知空間を含む平面と垂直な方向に位置するとともに互いに対向する２つの側面内壁（図示せず）を備えている。この２つの側面内壁（図示せず）は、図６の紙面奥側と紙面手前側に位置するものである。【０１１０】
側面内壁の略中央部に形成されたくぼみ１３７は、磁性体球１３２が嵌まり込む程度の大きさのものである。第１の磁石１３８、第２の磁石１３９、第３の磁石１４０、第４の磁石１４１は、いずれもＣｏＰｔ薄膜からなる磁石である。そして、これらの第１の磁石１３８、第２の磁石１３９、第３の磁石１４０、第４の磁石１４１の各磁石の背面には、それぞれ上記した本発明の実施の形態１における磁気検出回路の第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８が形成されており、その厚みの構成は、図４に示すものと同じである。【０１１１】
従って、磁性体球１３２が第１の検知空間１３６ａに位置するときは、第１の磁気抵抗素子１０５に印加される磁気が少なくなり、第２の検知空間１３６ｂに位置するときは、第２の磁気抵抗素子１０６に印加される磁気が少なくなり、第３の検知空間１３６ｃに位置するときは、第３の磁気抵抗素子１０７に印加される磁気が少なくなり、第４の検知空間１３６ｄに位置するときは、第４の磁気抵抗素子１０８に印加される磁気が少なくなる。【０１１２】
図７に示すように、第１の信号端子１２１の出力信号であるＳ１、第２の信号端子１２２の出力信号であるＳ２、第３の信号端子１２３の出力信号であるＳ３、および第４の信号端子１２４の出力信号であるＳ４を検出することにより、磁性体球１３２が位置する場所がわかる。そして、この磁性体球１３２が自重により移動する構成にしておけば、縦横の検知を行うことができるものとなる。【０１１３】
本発明の実施の形態４における縦横検知センサは、上記した本発明の実施の形態３における磁性体球の位置検出手段を含んでいるもので、ハウジング１３３における内部空間１３４を、同一平面内における９０°間隔の４方向へ広がる第１の検知空間１３６ａ、第２の検知空間１３６ｂ、第３の検知空間１３６ｃ、第４の検知空間１３６ｄと、この第１の検知空間１３６ａ、第２の検知空間１３６ｂ、第３の検知空間１３６ｃ、第４の検知空間１３６ｄを含む平面と垂直な方向に位置するとともに互いに対向する２つの側面内壁（図示せず）とを備えた形状に構成する。それとともに、第１の磁石１３８、第２の磁石１３９、第３の磁石１４０、第４の磁石１４１と、磁気検出回路を構成する第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８を、第１の検知空間１３６ａ、第２の検知空間１３６ｂ、第３の検知空間１３６ｃ、第４の検知空間１３６ｄの外側に設ける。そして、磁気検出回路によって第１の検知空間１３６ａ、第２の検知空間１３６ｂ、第３の検知空間１３６ｃ、第４の検知空間１３６ｄのうち、磁性体球１３２が自重によって入り込んだ検知空間を検知することにより、この検知空間が他の３つの検知空間より下方にあることを検知するもので、これにより、縦横の検知を行うものである。【０１１４】
（実施の形態５）
図８は本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置の正面断面図、図９は同磁性体球の位置検出装置の動作原理図、図１０は同磁性体球の位置検出装置における磁性体球の位置と磁気抵抗素子の抵抗値の関係を示す図、図１１は同磁性体球の位置検出装置の主要部の正面断面図である。【０１１５】
図８〜図１１において、磁性体球２０１はＦｅ系合金で構成されているもので、特に透磁率が高く、かつ保磁力が低いパーマロイにより構成されている。磁性体球２０１を内部に転動可能に収容するハウジング２０２は非磁性体材料により構成されている。特に、このハウジング２０２を、カーボン等の導電性材料を含んだ液晶ポリマーやポリアミド等の樹脂材料により構成した場合は、耐熱性に優れ、かつ面実装部品としてリフロー対応が可能なものが得られる。またポリアミドは安価であるため、経済性においても優れているものである。磁性体球２０１はハウジング２０２の内壁２０２ａを転がるか、または滑って移動する。ハウジング２０２の内部空間２０３に磁性体球２０１が収容されている。【０１１６】
ＮｉＣｏ，ＮｉＦｅ等からなる強磁性薄膜を複数折り返してなるパターンに形成されている磁気抵抗素子２０４は、磁界が電流方向に対して垂直に印加された時に抵抗値変化率が最大となって、抵抗値が低下するものである。強磁性薄膜を複数折り返してなる磁気抵抗素子２０４のパターンの具体的な形状は、後述する図１５に記載しているものと同様である。磁気を印加する薄膜磁石（「磁石」の一実施の形態でもある）２０５は、直近の内壁２０２ａと平行な方向に磁気を印加しているものであり、この薄膜磁石２０５は磁界の向きが着磁によって設定されるＣｏＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔ合金、フェライト等の材料により構成されている。ここで、薄膜磁石２０５からの磁気の印加方向は、磁気抵抗素子２０４のパターンの長手方向と９０°の角度をなすようにしている。９０°の角度にすると磁気抵抗素子２０４の抵抗値の変化を大きくすることができるため好ましいが、実用上は４５°程度であっても構わない。【０１１７】
アルミナ等の絶縁性を有する材料からなる矩形状の基板２０６は、ハウジング２０２とともに容器２０２ｂを構成している。基板２０６の表面にガラスグレーズ層２０６ａを形成することにより平滑な表面が得られるため、基板２０６への電気回路の形成が容易となる。磁気抵抗素子２０４上に形成された絶縁層２０７は、ＳｉＯ２、アルミナ、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の材料により構成されている。また、この絶縁層２０７の上面には薄膜磁石２０５が形成されるが、この薄膜磁石２０５をＣｏＰｔ合金で形成した場合に、絶縁層２０７にＳｉＯ２を用いると、安価であるとともに、薄膜磁石２０５との密着性が良くなるため、耐湿度性等の信頼性が向上する。薄膜磁石２０５上に形成されたＳｉＯ２、アルミナ、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の材料からなる保護膜２０８をフィラ含有のエポキシ樹脂で構成した場合は、密着性が優れているとともに、耐磨耗性、耐湿度性も優れているもので、磁気抵抗素子２０４および薄膜磁石２０５の信頼性が向上する。なお、この保護膜２０８は内壁２０２ａの一部を構成しているものである。【０１１８】
また、図８、図９においては、図面を見やすくするために、ガラスグレーズ層２０６ａ、絶縁層２０７、保護膜２０８を省略している。【０１１９】
以上のように構成された本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置について、以下その動作原理を説明する。【０１２０】
図８に示すように、磁気抵抗素子２０４の上部に磁性体球２０１がない場合には、磁気抵抗素子２０４の上部にある薄膜磁石２０５から上下に磁力線が回っているため、下側に回っている磁力線の一部が磁気抵抗素子２０４を貫き、磁気抵抗素子２０４に磁気を印加している。特に、磁気抵抗素子２０４のパターン形状により、磁気抵抗素子２０４を流れる電流方向に対して垂直方向の磁気が印加されている。これにより、磁気抵抗素子２０４の抵抗値は低い値を示す。【０１２１】
一方、図９に示すように、磁気抵抗素子２０４の上部に磁性体球２０１が近づいた場合には、磁気抵抗素子２０４の上部にある薄膜磁石２０５からの磁力線が磁性体球２０１に吸い寄せられるようになって、薄膜磁石２０５の上側に磁力線が集まるため、薄膜磁石２０５の下側を回る磁力線は減少する。これにより、磁気抵抗素子２０４を貫く磁力線も減少するため、磁気抵抗素子２０４の抵抗値は高い値を示す。この磁性体球の位置検出装置における磁性体球２０１の位置と磁気抵抗素子２０４の抵抗値の関係を、図１０に示す。【０１２２】
このように、磁気抵抗素子２０４の近傍の位置に磁性体球２０１が存在するときには、磁気抵抗素子２０４の抵抗値が高くなり、一方、磁気抵抗素子２０４の近傍の位置に磁性体球２０１が存在しないときには、磁気抵抗素子２０４の抵抗値が低くなる（図１０を参照）。このため、磁気抵抗素子２０４の抵抗値を検知することにより、磁性体球２０１が磁気抵抗素子２０４の近傍の位置に存在するか、しないかの検出をすることができる。【０１２３】
上記したように、本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置は、薄膜磁石２０５からの磁気を直近の内壁２０２ａと平行な方向に印加するようにしているため、磁性体球２０１の移動に悪影響を与えるのを防止することができる。【０１２４】
これについて説明を加えると、磁気を垂直に印加する場合には、第１に、磁石と内壁との間に磁気抵抗素子を配置する必要がある。なぜならば、仮に内壁と磁気抵抗素子との間に磁石を配置した場合、言い換えると、磁石の一方の磁極を内壁側に、かつ他方の磁極を磁気抵抗素子側に配置すると、磁性体球の位置が変化しても、内壁と反対側の磁極からの磁気は殆ど影響を受けないため、磁気抵抗素子での検出する磁気は殆ど変わらないからである。また、磁気を垂直に印加する場合には、第２に、磁石と内壁との間を離す必要がある。なぜならば、磁石と内壁との間に磁気抵抗素子を配置した状態で、磁石と内壁との間隔を狭めると磁石と磁気抵抗素子との間隔も狭まることになる。この場合、磁気抵抗素子は磁力線が発せられる磁極の近くに位置することになるため、磁性体球が近づいても、あるいは磁性体球が離れた場所にあっても、この磁極から発せられる磁力線の多くが磁気抵抗素子を貫くこととなってしまい、その結果、磁性体球の位置変化によって磁気抵抗素子が受ける磁気の変化は少なくなってしまう。このため、磁気抵抗素子は、磁石からある程度の間隔をあけて配置する必要があり、結局は、磁石と内壁との間隔を離す必要がある。このように、磁石と内壁との間隔を離すと、当然の事ながら磁石の磁気を強くする必要がある。そうすると、磁性体球が少々離れても、磁石が磁性体球を引き寄せる力の減少は少ない。よって、磁性体球は、磁石からの磁力によって、その移動に影響を受けてしまうのである。【０１２５】
このように、本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置は、磁性体球２０１が軽量化されても磁性体球２０１の自重による移動が妨げられることはないため、装置の小型化が可能となるものである。【０１２６】
また、磁性体球２０１が接する内壁２０２ａに近い方から、薄膜磁石２０５、磁気抵抗素子２０４の順に配置しているため（図１１を参照）、磁性体球２０１と薄膜磁石２０５との間を近くすることができ、その分、薄膜磁石２０５の磁気を弱くしても磁性体球２０１が近傍に来た場合の検出が可能となる。磁石による磁性体を引きつける力は、距離の２乗に反比例するので、薄膜磁石２０５の磁気を弱くすることにより、薄膜磁石２０５から離れた位置での磁気を十分小さくすることができ、この点からも磁性体球２０１の移動に悪影響を与えるのを防止することができるものである。【０１２７】
そしてまた、磁気抵抗素子２０４、薄膜磁石２０５を薄膜で形成しているため、装置全体の小型化、薄型化が可能となるものである。【０１２８】
さらに、基板２０６に磁気抵抗素子２０４と薄膜磁石２０５とを一体的に形成しているため、個体差による磁気抵抗素子２０４と薄膜磁石２０５の位置関係のばらつきも少なくして精度良く保つことができる。これにより、薄膜磁石２０５から磁気抵抗素子２０４へ印加される磁気のばらつきを減少させることができるため、印加される磁気と抵抗値変化率との関係であるＭＲ特性（Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ特性）のばらつきも減少させることができるものである。【０１２９】
さらにまた、保護膜２０８の一部が内壁２０２ａを兼ねているため、別個に内壁２０２ａを設けている場合に比べ、薄膜磁石２０５を内壁２０２ａへ近づけることが可能となるものである。そして薄膜磁石２０５を内壁２０２ａへ近づけたことによる効果は上述した通りである。【０１３０】
また、磁性体球２０１はパーマロイで構成しているため、磁性体球２０１の比初期透磁率を５０００以上、保持力を１５Ａ／ｍ以下にすることができる。これにより、磁気が磁性体球２０１を貫き易くなるため、薄膜磁石２０５の磁気を弱くすることができる。さらに、帯磁し難い磁性体球２０１を得ることができるため、誤動作の防止を図ることができる。【０１３１】
なお、上記磁性体球２０１に、ポリテトラフルオロエチレン等を含有した潤滑めっきを施しておけば、摩擦係数が低くなって、磁性体球２０１の転動がスムーズになるとともに、耐磨耗性が高く、かつ耐食性も優れている。そのため、磁性体球２０１が錆びることも無く、信頼性を向上させることができる。【０１３２】
また、ハウジング２０２を、カーボン等の導電性材料を含んだ樹脂材料、または導電性を有する金属材料で形成するとともに、このハウジング２０２をグランドと電気的に接続すれば、ハウジング２０２の帯電を防止することができる。これにより、磁性体球２０１の位置検出装置の誤動作を防止することができるものである。【０１３３】
そしてまた、上記本発明の実施の形態５においては、磁気抵抗素子２０４として、強磁性体膜からなるＭＲ素子を用いているが、人工格子多層膜からなるＧＭＲ素子（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ素子）を用いた場合でも、上記本発明の実施の形態５と同様の効果を得ることができる。【０１３４】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置は、様々な技術に導入することが可能であり、例えば後述する縦横検知センサの他に姿勢センサ、傾斜センサ等へも適用することができる。また、後述する縦横検知センサは、４姿勢を検出するものであるが、２姿勢、３姿勢、さらには５姿勢を検知する姿勢センサに対しても、本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置は適用可能なものである。【０１３５】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６における縦横検知センサは、上記した本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置を利用したものである。【０１３６】
図１２は本発明の実施の形態６における縦横検知センサの仰向け置き時の正面断面図、図１３は同縦横検知センサの縦置き時の上面断面図、図１４は同縦横検知センサの主要部の電気回路図、図１５は同縦横検知センサの主要部の平面図、図１６、図１７は同縦横検知センサの動作原理図、図１８は同縦横検知センサの姿勢を表す磁性体球の位置と出力の関係を示す図、図１９は同縦横検知センサの電気処理回路図、図２０は同縦横検知センサの判定論理図である。【０１３７】
ここでは、図１２に示す紙面上方（紙面の上部）を実際の鉛直上方としたときの縦横検知センサの姿勢を「仰向け置き」と呼び、そして図１３に示す紙面上方を実際の鉛直上方としたときの縦横検知センサの姿勢を「縦置き」と呼ぶことにする。【０１３８】
図１２〜図１７および図１９において、磁性体球２１１は上記した本発明の実施の形態５における磁性体球２０１と同様の構成からなるものである。非磁性体材料により構成されたハウジング２１２は後述する基板２１６の上面を覆うように設置されるもので、磁性体球２１１を収納可能な凹部を有し、ここに磁性体球２１１を収容している。また、このハウジング２１２を、カーボン等の導電性材料を含んだ液晶ポリマーやポリアミド等の樹脂材料により構成した場合は、耐熱性に優れ、かつ面実装部品としてリフロー対応が可能なものが得られる。またポリアミドは安価であるため、経済性においても優れている。ハウジング２１２の図１２における天井面に相当するのが側面内壁２１２ａである。ハウジング２１２における側面内壁２１２ａの中央部にくぼみ２１２ｂが形成されている。ハウジング２１２と後述する基板２１６とによって形成される内部空間２１３内を、磁性体球２１１が転動する。【０１３９】
内部空間２１３の一部であって同一平面内において９０°間隔で４方向へ広がる、検知空間２１３ａ〜２１３ｄが形成されている検知空間２１３ａ〜２１３ｄの外側にそれぞれ、第１〜第４の磁気抵抗素子２１４ａ〜２１４ｄが形成されている。これらの磁気抵抗素子２１４ａ〜２１４ｄは、上記した本発明の実施の形態５における磁気抵抗素子２０４と同様の構成となっている。検知空間２１３ａ〜２１３ｄの外側にそれぞれ、薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄが形成されている。これらの薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄも、上記した本発明の実施の形態５における薄膜磁石２０５と同様の構成となっている。【０１４０】
基板２１６も、上記した本発明の実施の形態５における基板２０６と基本構成は同様となっているもので、この基板２１６の表面にはガラスグレーズ層（図示せず）が形成されている。また、この基板２１６の上面には、第１〜第４の磁気抵抗素子２１４ａ〜２１４ｄが形成され、さらに、これらの第１〜第４の磁気抵抗素子２１４ａ〜２１４ｄの上面には、絶縁膜（図示せず）を介して薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄが形成されている。そしてまた、これらの上には、第１〜第４の磁気抵抗素子２１４ａ〜２１４ｄ、薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄおよび基板２１６を保護する保護膜（図示せず）が形成されている。【０１４１】
上記した基板２１６、第１〜第４の磁気抵抗素子２１４ａ〜２１４ｄ、絶縁膜（図示せず）、薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄおよび保護膜（図示せず）の構成は、第１〜第４の磁気抵抗素子２１４ａ〜２１４ｄと薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄの個数の違いはあるが、基本構成は上記した本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置と同様となっている。【０１４２】
基板２１６上に形成された保護膜（図示せず）の表面の一部である側面内壁２１６ａは、内部空間２１３と接している。ハウジング２１２における側面内壁２１２ａとこの側面内壁２１６ａとは互いに対向しており、さらにこれらはいずれも４つの検知空間２１３ａ〜２１３ｄを含む平面に対し垂直の方向に位置している。基板２１６上の側面内壁２１６ａの中央部に形成されたくぼみ２１６ｂは、ハウジング２１２側のくぼみ２１２ｂと内部空間２１３を介して対向している。隣接し合う検知空間２１３ａ〜２１３ｄの間に位置してハウジング２１２の内壁に、凸状の突起２１７ａ〜２１７ｄが形成されている。基板２１６には、入力電極２１８、グランド電極２１９、第１の出力電極２２０ａ、第２の出力電極２２０ｂが形成されている。【０１４３】
ここで、第１の磁気抵抗素子２１４ａと第２の磁気抵抗素子２１４ｂとは図１４に示すように電気的に直列に接続されており、第３の磁気抵抗素子２１４ｃと第４の磁気抵抗素子２１４ｄも電気的に直列に接続されている。そして、第１の磁気抵抗素子２１４ａと第２の磁気抵抗素子２１４ｂの直列回路と、第３の磁気抵抗素子２１４ｃと第４の磁気抵抗素子２１４ｄの直列回路とは、電気的に並列に接続されている。さらに、第１の磁気抵抗素子２１４ａと第２の磁気抵抗素子２１４ｂとの接続部は、第１の出力電極２２０ａと接続されており、第３の磁気抵抗素子２１４ｃと第４の磁気抵抗素子２１４ｄとの接続部は、第２の出力電極２２０ｂと接続されている。また、第１の磁気抵抗素子２１４ａ、第２の磁気抵抗素子２１４ｂ、第３の磁気抵抗素子２１４ｃおよび第４の磁気抵抗素子２１４ｄのパターンの長手方向は図１５に示すように互いに平行になっている。このパターンの長手方向が第１の磁気抵抗素子２１４ａ〜第４の磁気抵抗素子２１４ｄを流れる電流方向に相当し、この電流方向に対して垂直に、第１の薄膜磁石２１５ａ〜第４の薄膜磁石２１５ｄによって磁界が加えられる。そして、このように磁界が加えられると、第１の磁気抵抗素子２１４ａ〜第４の磁気抵抗素子２１４ｄの抵抗値が低下する。なお、第１の磁気抵抗素子２１４ａと第３の磁気抵抗素子２１４ｃは入力電極２１８に接続され、一方、第２の磁気抵抗素子２１４ｂと第４の磁気抵抗素子２１４ｄはグランド電極２１９に接続されている。このように、第１〜第４の磁気抵抗素子２１４ａ〜２１４ｄは、図１４に示すようにフルブリッジ回路を構成している。また、入力電極２１８、グランド電極２１９、第１の出力電極２２０ａ、第２の出力電極２２０ｂはそれぞれ銀や銀パラジウム等の材料により構成されている。【０１４４】
以上のように構成された本発明の実施の形態６における縦横検知センサについて、以下にその動作を説明する。【０１４５】
本発明の実施の形態６における縦横検知センサの動作原理は、上記した本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置の動作原理を取り入れたものである。【０１４６】
ここで、図１６は紙面上方を実際の鉛直上方とした図で、図１３と同じく、縦横検知センサを縦置きにしたときの正面図である。また、図１７は紙面手前（紙面に対して垂直に手前方向）を実際の鉛直上方とした図で、縦横検知センサを仰向け置きにしたときの平面図である。【０１４７】
図１３または図１６に示すように、縦横検知センサを縦置きにすると、内部空間２１３内で磁性体球２１１は自重で鉛直下方向に転動し、一番低い位置へ移動する。すなわち、図１３または図１６においては、磁性体球２１１は検知空間２１３ｄへ移動している。このとき、検知空間２１３ｄの外側に設けられている薄膜磁石２１５ｄからの磁力線が磁性体球２１１へ引っ張られてしまうため、第４の磁気抵抗素子２１４ｄを貫く磁力線が減少し、第４の磁気抵抗素子２１４ｄの抵抗値が上昇する。これにより、検知空間２１３ｄが他の検知空間２１３ａ〜検知空間２１３ｃより鉛直下方にあることを検出することができる。【０１４８】
このとき、第１の磁気抵抗素子２１４ａ、第２の磁気抵抗素子２１４ｂ、第３の磁気抵抗素子２１４ｃの抵抗値は、いずれも磁性体球２１１の影響を受けないため、低いままである。それに対し、第４の磁気抵抗素子２１４ｄの抵抗値のみが上昇するため、第１の出力電極２２０ａの電位は入力電極２１８とグランド電極２１９間の電位の中央の値となるが、第２の出力電極２２０ｂの電位はこの中央の値より高くなる。【０１４９】
上記した動作は、磁性体球２１１が他の検知空間２１３ａ〜２１３ｃに入り込んだ場合も同様になされるものである。【０１５０】
なお、以降は、入力電極２１８とグランド電極２１９間の電位の中央の値を「基準電位」と呼ぶことにする。後述する図１８においても、そのように用語を用いている。【０１５１】
一方、図１２または図１７に示すように、磁性体球２１１がくぼみ２１２ｂまたはくぼみ２１６ｂにはまった場合には、磁性体球２１１と薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄとの距離が十分に離れているため、第１〜第４の磁気抵抗素子２１４ａ〜２１４ｄはいずれもその抵抗値は低いままであり、したがって、第１の出力電極２２０ａの電位と第２の出力電極２２０ｂの電位はともに基準電位となる。【０１５２】
図１８は、本発明の実施の形態６における磁性体球２１１の位置と、第１の出力電極２２０ａおよび第２の出力電極２２０ｂとの関係をまとめた図である。図中の「Ｈ」は基準電位より高い電位であることを、「Ｌ」は基準電位より低い電位であることを示している。【０１５３】
以上のような構成および動作を有する本発明の実施の形態６における縦横検知センサの処理回路の一例について、図面を用いて説明する。【０１５４】
図１９において、第１の出力電極２２０ａおよび第２の出力電極２２０ｂの出力をオペアンプ２２１ａ、２２１ｂで増幅し、それぞれの出力を適当なプラスの閾値とマイナスの閾値を設けたコンパレータ２２２ａ〜２２２ｄに通すことにより、１つの出力に対して、ＨＨ、ＨＬ、ＬＬの結果が得られる。この詳細は、上記実施の形態１と同様である。【０１５５】
これらの結果から、磁性体球２１１の位置が何処にあるかを知ることができる。そして、磁性体球２１１は自重により鉛直下方へ移動することを考えれば、この縦横検知センサの姿勢がわかる。すなわち、この縦横検知センサを内蔵する機器の縦横方向の姿勢もわかるものである。これらの結果を図２０にまとめた。なお、図１２のように縦横検知センサが仰向け置きの状態か否かの検知もできるが、本発明の実施の形態６における縦横検知センサは、仰向け置き状態の縦横検知センサを１８０°回転させた状態、すなわち伏せ置き状態と仰向け置きの状態の区別をつけることはできない。【０１５６】
以上のように本発明の実施の形態６における縦横検知センサは、上記した本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置を取り込んだ構成を有し、さらに本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置の作用効果も取り込んでいるものである。【０１５７】
上記に加えて、磁気を印加する手段として、薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄの４つを用いているため、それぞれの薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄからの磁界は、それぞれの薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄの直近の検知空間２１３ａ〜２１３ｄに届く程度の磁気で済み、磁気を弱くすることができる。この薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄの磁気を弱くすることができることによる作用効果は、上記した本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置の場合と同様である。【０１５８】
また、本発明の実施の形態６における縦横検知センサは、検知空間２１３ｄの形状を、磁性体球２１１の外形より少しだけ大きな凹面を有する曲面としているため、磁性体球２１１が検知空間２１３ｄに無理なく入り込め、かつ安定して収まる形状となる。これにより、磁性体球２１１が検知空間２１３ｄへ移動してきた際に、磁性体球２１１がしばらくの間、他の検知空間と検知空間２１３ｄを行き来するということはなくなるため、第４の磁気抵抗素子２１４ｄの抵抗値が安定するものである。このことは、検知空間２１３ｄだけに限られるものではなく、別の検知空間２１３ａ〜２１３ｃにおいても同様である。【０１５９】
そしてまた、図１３において、この縦横検知センサを少しずつ時計方向に回転させて行く場合を考えて見ると、突起２１７ｃがあるため、縦横検知センサを４５°傾けた状態であっても磁性体球２１１が検知空間２１３ｄから飛び出て検知空間２１３ｂへ入り込むことはない。そして縦横検知センサを４５°を超えてさらに回転させていくと、やがて、磁性体球２１１は検知空間２１３ｄを出て、隣接する検知空間２１３ｂへ入り込む。さらに、図１３の縦横検知センサを時計回りに９０°回転させると、この状態では検知空間２１３ｂが鉛直下向きになって、この検知空間２１３ｂに磁性体球２１１が入り込むことになる。これとは逆に、この状態から、縦横検知センサを少しずつ反時計方向に回転させて行くと、突起２１７ｃがあるため、縦横検知センサを４５°傾けた状態であっても磁性体球２１１が検知空間２１３ｂから飛び出て検知空間２１３ｄへ入り込むことはない。さらにこの状態から縦横検知センサを反時計方向に回転させていくと、磁性体球２１１は検知空間２１３ｂを出て、隣接する検知空間２１３ｄへ入り込む。この現象からも明らかなように、突起２１７ｃを形成したことにより、磁性体球２１１の移動し始める角度が時計回り方向とこれの逆方向とでは異なり、ヒステリシスを持つことになる。これにより、４５°程度傾けた場合に、不用意に縦横の検知が変わってしまうのを防止することができ、いわゆるチャタリング（多重検出）を防止することができる。これは、上記した突起２１７ｃだけでなく、これ以外の突起２１７ａ、突起２１７ｂ、突起２１７ｄについても同様の効果が得られるものである。【０１６０】
さらに、図１３に示すように、内部空間２１３の形状を、全体として概略「十」字の形状にし、「十」字の中央の交点部に内部空間２１３が凹となるような曲面と、「十」字の形状の先端部に内部空間２１３が凸となるような曲面を形成し、これらの曲面が滑らかに連続的に繋がった外形としているため、磁性体球２１１の動きは滑らかとなり、さらに任意の検知空間とこれに隣接する検知空間との間で磁性体球２１１が静止してしまうのも防止できるのである。【０１６１】
さらにまた、図１２に示すように、縦横検知センサを仰向け置きにした場合には、鉛直下方に位置するものが基板２１６であるため、磁性体球２１１は基板２１６上に位置する。この場合、側面内壁２１６ａにくぼみ２１６ｂを形成しているため、磁性体球２１１はこのくぼみ２１６ｂにはまって安定して静止することになる。もし、このくぼみ２１６ｂがなければ、磁性体球２１１は側面内壁２１６ａの少しの傾きによっても内部空間２１３内を移動してしまうことになる。その結果、第１〜第４の磁気抵抗素子２１４ａ〜２１４ｄの抵抗値が安定しなくなるか、あるいは、少しの傾きで検知空間２１３ａ〜２１３ｄへ磁性体球２１１が入り込んでしまうことも考えられ、このような場合には誤検出をしてしまう。これに対し、本発明の実施の形態６においては、くぼみ２１６ｂを形成しているため、このような問題を解決することができるのである。一方、側面内壁２１２ａに形成したくぼみ２１２ｂにおいても、同様の効果が得られるのである。なお、図１２においては、側面内壁２１６ａは水平に記載しているが、くぼみ２１６ｂが位置する中央部に向かって低くなるように、側面内壁２１６ａには傾斜をつけておくことが好ましい。側面内壁２１２ａにおいても同様である。【０１６２】
なお、上記本発明の実施の形態６における縦横検知センサでは、磁気を印加する手段として、薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄの４つの磁石を用いたが、これに変えて、１つの薄膜磁石または磁石を用いても良い。この場合は、磁気が、検知空間２１３ａ〜２１３ｄの全てに印加されるようにしなければならないため、その分、磁気が強くなってしまうという短所を有する。それでも、側面内壁２１６ａに対して垂直な向きに印加する場合に比べれば、磁性体球２１１に与える磁力が小さくなるという長所を有するものである。【０１６３】
また、電気回路を１つのフルブリッジ回路で構成しているが、もう１つフルブリッジ回路（図示しない）を追加し、逆位相が得られるように電源を逆に印加すると、差動で出力を得ることができるため、２倍の出力を得ることができる。この場合は、絶縁層を介して２つの電気回路を積み重ねて配置すればよい（図示しない）。【０１６４】
そしてまた、上記本発明の実施の形態５における磁性体球の検知装置の一例としては、２姿勢を検知する姿勢センサ、３姿勢を検知する姿勢センサ、さらには５姿勢を検知する姿勢センサが考えられるが、本発明の実施の形態６における縦横検知センサを参考にすれば、これら各種姿勢センサの実施をすることができる。例えば、検知空間等を２個にすれば２姿勢を検知する姿勢センサが得られ、検知空間等を３個にすれば３姿勢を検知する姿勢センサが得られる。また、５姿勢以上の姿勢を検知する姿勢検知センサにおいても同様のことが言える。【０１６５】
（実施の形態７）
図２１は本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置の正面断面図、図２２は同位置検出装置の動作原理図、図１０は同位置検出装置における磁性体球の位置と磁気抵抗素子の抵抗値の関係を示す図、図２３は同位置検出装置の主要部の正面断面図である。【０１６６】
図２１〜図２３において、磁性体球３０１はＦｅ系合金で構成されているもので、特に透磁率が高く、かつ保磁力が低いパーマロイにより構成されている。磁性体球３０１を内部に転動または滑動可能に収容する容器を構成するハウジング３０２は、非磁性体材料により構成されている。特に、このハウジング３０２を、カーボン等の導電性材料を含んだ液晶ポリマー、ポリアミド、またはポリフェニレンサルファイド等の樹脂材料により構成した場合は、耐熱性に優れ、かつ面実装部品としてリフロー対応が可能なものが得られる。また、ポリアミドは安価であるため、経済性においても優れている。磁性体球３０１はハウジング３０２の内壁３０２ａを転がるか、または滑って移動する。ハウジング３０２の内部空間３０３に磁性体球３０１が収容されている。【０１６７】
ＮｉＣｏ，ＮｉＦｅ等からなる強磁性薄膜を複数折り返してなるパターンに形成した磁気検出器を構成する薄膜の磁気抵抗素子３０４は、電流方向に対して磁界が垂直に印加された時に抵抗値変化率が最大となって、抵抗値が低下するものである。強磁性薄膜を複数折り返してなるパターンに形成した磁気抵抗素子３０４のパターンの具体的な形状は、後述する図２７に記載しているものと同様である。磁気を印加する第１の薄膜磁石３０５ａは、第１の磁気発生器を構成している。磁気を印加する第２の薄膜磁石３０５ｂは、第２の磁気発生器を構成している。そして、この第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂは、互いに対向する面が異なる極になるように配置されている。具体的には、第１の薄膜磁石３０５ａにおける第２の薄膜磁石３０５ｂに対向する面がＮ極に、かつ第２の薄膜磁石３０５ｂにおける第１の薄膜の磁石３０５ａに対向する面がＳ極になるように構成されている。なお、Ｎ極とＳ極とを逆にした構成にしてもよい。【０１６８】
この第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂの構成により、磁気は直近の内壁３０２ａと平行な方向に印加しているものとなる。そしてこの第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂは、磁界の向きが着磁によって設定されるＣｏＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔ合金、フェライト等の材料により構成されている。ここで、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂからの磁気の印加方向は、磁気抵抗素子３０４のパターンの長手方向すなわち電流方向と９０°の角度をなすようにしている。このように、９０°の角度にすると磁気抵抗素子３０４の抵抗値の変化を大きくすることができるため好ましいが、実用上は４５°程度であっても検出可能である。また、磁気抵抗素子３０４にＧＭＲを用いた場合には、角度によらず検出が可能であるが、ヒステリシスを大きくできる点から９０°がより好ましい。【０１６９】
アルミナ等の絶縁性を有する材料からなる矩形状の基板３０６は、ハウジング３０２とともに容器を構成している。【０１７０】
基板３０６の表面にはガラスグレーズ層３０６ａを形成することにより、平滑な表面が得られるため、基板３０６への電気回路の形成が容易となる。磁気抵抗素子３０４を覆うようにガラスグレーズ層３０６ａの上に形成された絶縁層３０７は、ＳｉＯ２、アルミナ、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の材料により構成されている。また、この絶縁層３０７の上面には第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂが形成される。この第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂをＣｏＰｔ合金で形成した場合、絶縁層３０７にＳｉＯ２を用いると、安価であるとともに、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂとの密着性も良くなるため、耐湿度性等の信頼性が向上する。第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂを覆うように絶縁層３０７の上に形成された保護膜３０８は、ＳｉＯ２、アルミナ、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の材料により構成される。そして、この保護膜３０８をフィラ含有のエポキシ樹脂で構成した場合は、密着性が優れているとともに、耐磨耗性、耐湿度性も優れているので、磁気抵抗素子３０４および第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂの信頼性が向上する。なお、この保護膜３０８はハウジング３０２の内壁３０２ａの一部を構成している。【０１７１】
また、図２１、図２２においては、図面を見やすくするために、ガラスグレーズ層３０６ａ、絶縁層３０７、保護膜３０８を省略している。【０１７２】
以上のように構成された本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置について、以下、その動作原理について説明する。【０１７３】
図２１に示すように、磁気抵抗素子３０４の上部に磁性体球３０１がない場合には、第１の薄膜磁石３０５ａから第２の薄膜磁石３０５ｂに向かって磁力線が生じ、その一部の磁力線が磁気抵抗素子３０４を、電流方向に対して垂直に貫くため、磁気抵抗素子３０４の抵抗値が低下する。【０１７４】
一方、図２２に示すように、磁気抵抗素子３０４の上部に磁性体球３０１が近づいた場合には、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂ間からの磁気が磁性体球３０１に吸い寄せられる。その結果、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂの上側に磁力線が集まるため、磁気抵抗素子３０４を貫く磁力線も減少し、磁気抵抗素子３０４の抵抗値は高い値を示す。この磁性体球の位置検出装置における磁性体球３０１の位置と磁気抵抗素子３０４の抵抗値の関係を、図１０に示す。【０１７５】
このように、磁気抵抗素子３０４の近傍の位置に磁性体球３０１が存在するときには、磁気抵抗素子３０４の抵抗値が高くなり、一方、磁気抵抗素子３０４の近傍の位置に磁性体球１が存在しないときには、磁気抵抗素子３０４の抵抗値が低くなる（図１０を参照）。このため、磁気抵抗素子３０４の抵抗値を検知することにより、磁性体球３０１が磁気抵抗素子３０４の近傍の位置に存在するか、しないかの検出をすることができる。【０１７６】
上記したように本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置は、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂ間の磁気を直近のハウジング３０２の内壁３０２ａと平行な方向に印加するようにしているため、磁性体球３０１の移動に悪影響を与えるのを防止することができる。【０１７７】
これについて説明を加えると、磁気を直近のハウジング３０２の内壁３０２ａと垂直の方向に印加する場合には、第１に、磁石と内壁との間に磁気抵抗素子を配置する必要がある。なぜならば、仮に内壁と磁気抵抗素子との間に磁石を配置し、磁石の一方の磁極を内壁側に、かつ他方の磁極を磁気抵抗素子側に配置すると、磁性体球の位置が変化しても、内壁と反対側の磁極からの磁気はほとんど影響を受けないため、磁気抵抗素子での検出する磁気はほとんど変わらないからである。また、磁気を直近のハウジング３０２の内壁３０２ａと垂直の方向に印加する場合には、第２に、磁石と内壁との間を離す必要がある。なぜならば、磁石と内壁との間に磁気抵抗素子を配置した状態で磁石と内壁との間隔を狭めると、磁石と磁気抵抗素子との間隔も狭まることになる。この場合、磁気抵抗素子は磁力線が発せられる磁極の近くに位置することになるため、磁性体球が近づいても、あるいは磁性体球が離れた場所にあっても、この磁極から発せられる磁力線の多くが磁気抵抗素子を貫くこととなってしまい、磁性体球の位置変化によって磁気抵抗素子が受ける磁気の変化は少なくなってしまう。このため、磁気抵抗素子は、磁石からある程度の間隔をあけて配置する必要があり、結局は、磁石と内壁との間隔を離す必要がある。このように、磁石と内壁との間隔を離すと、当然の事ながら磁石の磁気を強くする必要がある。この場合、磁性体球が少々離れても、磁石が磁性体球を引き寄せる力の減少は少ない。よって、磁性体球は、磁石からの磁力により引っ張られるため、その移動が影響を受けてしまうのである。【０１７８】
このように、本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置は、磁性体球３０１が軽量化されても磁性体球３０１の自重による移動が妨げられることはないため、装置の小型化が可能となるものである。【０１７９】
また、磁性体球３０１が接するハウジング３０２の内壁３０２ａに近い方から、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂ、磁気抵抗素子３０４の順に配置しているため（図２３を参照）、磁性体球３０１と第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂとの間を近くすることができ、その分、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂの磁気を弱くしても磁性体球３０１が近傍に来た場合の検出が可能となる。磁石による磁性体を引きつける力は、距離の２乗に反比例するので、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂの磁気を弱くすることにより、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂから離れた位置での磁気を十分小さくすることができ、この点からも磁性体球３０１の移動に悪影響を与えるのを防止することができるものである。【０１８０】
そしてまた、磁気抵抗素子３０４、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂを薄膜で形成しているため、装置全体の小型化、薄型化が可能となるものである。【０１８１】
さらに、基板３０６に磁気抵抗素子３０４と第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂとを一体的に形成しているため、個体差による磁気抵抗素子３０４と第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂの位置関係のばらつきも少なくして精度良く保つことができる。これにより、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂから磁気抵抗素子３０４へ印加される磁気のばらつきを減少させることができるため、印加される磁気と抵抗値変化率との関係であるＭＲ特性のばらつきも減少させることができる。【０１８２】
さらにまた、保護膜３０８の一部が内壁３０２ａを兼ねているため、別個に内壁３０２ａを設けている場合に比べ、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂを内壁３０２ａへ近づけることが可能となる。そして第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂを内壁２ａへ近づけたことによる効果は上述した通りである。【０１８３】
また、磁性体球３０１はパーマロイで構成し、磁性体球３０１の比初期透磁率を５０００以上にしているため、磁気が磁性体球３０１を貫き易くなる。そのため、磁性体球３０１が第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂの近傍に位置する場合と位置しない場合における、磁気抵抗素子３０４を貫く磁気の変化を大きくすることができ、これにより、出力変化を大きくすることができる。また、磁性体球３０１の保磁力を１５Ａ／ｍ以下にしているため、帯磁し難い磁性体球３０１を得ることができ、誤動作の防止を図ることができる。【０１８４】
なお、上記磁性体球３０１に、ポリテトラフルオロエチレン等を含有した潤滑めっきを施しておけば、摩擦係数が低くなって、磁性体球３０１の転動がスムーズになる。それとともに、耐磨耗性が高く、かつ耐食性も優れているため、磁性体球３０１が錆びることも無く、信頼性を向上させることができる。【０１８５】
また、ハウジング３０２を、カーボン等の導電性材料を含んだ樹脂材料、または導電性を有する金属材料で形成するとともに、このハウジング３０２をグランドと電気的に接続すれば、ハウジング３０２の帯電を防止することができ、これにより、磁性体球３０１の位置検出装置の誤動作を防止することができる。【０１８６】
そしてまた、上記本発明の実施の形態７においては、磁気抵抗素子３０４として、強磁性体膜からなるＭＲ素子を用いているが、人工格子多層膜からなるＧＭＲ素子を用いた場合でも、上記本発明の実施の形態７と同様の効果を得ることができる。【０１８７】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置は、様々な技術に導入することが可能であり、例えば後述する縦横検知センサの他に姿勢センサ、傾斜センサ等へも適用することができる。また、後述する縦横検知センサは、４姿勢を検出するものであるが、２姿勢、３姿勢、さらには５姿勢を検知する姿勢センサに対しても、本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置は適用可能なものである。【０１８８】
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８における縦横検知センサは、上記した本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置を利用したものである。【０１８９】
図２４は本発明の実施の形態８における縦横検知センサの仰向け置き時の正面断面図、図２５は同縦横検知センサの縦置き時の上面断面図、図２６は同縦横検知センサの主要部の電気回路図、図２７は同縦横検知センサの磁気抵抗素子の形状を示す平面図、図２８は同縦横検知センサの主要部の平面図、図２９、図３０は同縦横検知センサの動作原理図、図３１は同縦横検知センサの姿勢を表す磁性体球３１１の位置と出力の関係を示す図、図３２は同縦横検知センサの電気処理回路図、図３３は同縦横検知センサの判定論理図である。【０１９０】
ここでは、図２４に示す紙面上方を実際の鉛直上方としたときの縦横検知センサの姿勢を「仰向け置き」と呼び、そして図２５に示す紙面上方を実際の鉛直上方としたときの縦横検知センサの姿勢を「縦置き」と呼ぶことにする。【０１９１】
図２４〜図３０および図３２において、磁性体球３１１は上記した本発明の実施の形態７における磁性体球３０１と同様の構成からなるものである。非磁性体材料により構成されたハウジング３１２は後述する基板３１６の上面を覆うように設置されるもので、磁性体球３１１を収納可能な凹部を有し、ここに磁性体球３１１を収容している。このハウジング３１２を、カーボン等の導電性材料を含んだ液晶ポリマーやポリアミド等の樹脂材料により構成した場合は、耐熱性に優れ、かつ面実装部品としてリフロー対応が可能なものが得られる。また、ポリアミドは安価であるため、経済性においても優れている。ハウジング３１２の図２４における天井面に相当するのが側面内壁３１２ａである。ハウジング３１２における側面内壁３１２ａの中央部には、くぼみ３１２ｂが生成されている。ハウジング３１２と後述する基板３１６とによって形成される内部空間３１３内を、磁性体球３１１が転動する。【０１９２】
内部空間３１３の一部として、同一平面内において９０°間隔で４方向へ広がる、検知空間３１３ａ〜３１３ｄが形成されている。検知空間３１３ａ〜３１３ｄの外側に、それぞれ第１〜第４の磁気検出器を構成する第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄが形成されている。これらの磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄは、上記した本発明の実施の形態７における磁気抵抗素子３０４と同様の構成となっている。また、検知空間３１３ａ〜３１３ｄの外側に、それぞれ第１〜第８の磁気発生器を構成する第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈが形成されている。これらの第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈも、上記した本発明の実施の形態７における第１、第２の薄膜磁石３０５ａ、３０５ｂと同様の構成となっており、第１の磁気抵抗素子３１４ａ〜第４の磁気抵抗素子３１４ｄのいずれかを挟んで対向する第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈにおいて、相対向する面の極が異なる極になるように構成されている。すなわち、第１の磁気抵抗素子３１４ａ、第２の磁気抵抗素子３１４ｂ、第３の磁気抵抗素子３１４ｃおよび第４の磁気抵抗素子３１４ｄを四角形の各頂点に配置し、第１の磁気抵抗素子３１４ａと第４の磁気抵抗素子３１４ｄを対角線上に、第２の磁気抵抗素子３１４ｂと第３の磁気抵抗素子３１４ｃを対角線上にそれぞれ配置する（図２５および図２８を参照）。そして第１の磁気抵抗素子３１４ａを挟むように第１の薄膜磁石３１５ａと第２の薄膜磁石３１５ｂとを設け、かつこの第１の薄膜磁石３１５ａと第２の薄膜磁石３１５ｂをそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成している。同様に、第２の磁気抵抗素子３１４ｂを挟むように第３の薄膜磁石３１５ｃと第４の薄膜磁石３１５ｄとを設け、かつ第３の磁気抵抗素子３１４ｃを挟むように第５の薄膜磁石３１５ｅと第６の薄膜磁石３１５ｆとを設け、さらに第４の磁気抵抗素子３１４ｄを挟むように第７の薄膜磁石３１５ｇと第８の薄膜磁石３１５ｈとを設けた構成にする（図２８を参照）。そして、第１の薄膜磁石３１５ａと第２の薄膜磁石３１５ｂ、第３の薄膜磁石３１５ｃと第４の薄膜磁石３１５ｄ、第５の薄膜磁石３１５ｅと第６の薄膜磁石３１５ｆ、および第７の薄膜磁石３１５ｇと第８の薄膜磁石３１５ｈの互いに対向する面を、それぞれ異なる極にしている。【０１９３】
また、第２の薄膜磁石３１５ｂおよび第３の薄膜磁石３１５ｃを第１の磁気抵抗素子３１４ａと第２の磁気抵抗素子３１４ｂの間に配置し、そして第６の薄膜磁石３１５ｆおよび第７の薄膜磁石３１５ｇを第３の磁気抵抗素子３１４ｃと第４の磁気抵抗素子３１４ｄの間に配置して構成している（図２８を参照）。【０１９４】
基板３１６も上記した本発明の実施の形態７における基板３０６と基本構成は同様となっているもので、この基板３１６の表面にはガラスグレーズ層（図示せず）が形成されている。また、この基板３１６の上面には前記第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄが形成され、さらにこれらの第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄの上面には絶縁膜（図示せず）を介して前記第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈが形成されている。そしてまた、これらの上にはさらに、これらの第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄ、第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈおよび基板３１６を保護する保護膜（図示せず）が形成されている。【０１９５】
上記した基板３１６、第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄ、絶縁膜（図示せず）、第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈおよび保護膜（図示せず）の構成は、第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄと第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈの個数の違いはあるが、基本構成は上記した本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置と同様となっている。【０１９６】
基板３１６上に形成された保護膜（図示せず）の表面の一部である側面内壁３１６ａは、内部空間３１３と接しているものである。ハウジング３１２における側面内壁３１２ａとこの側面内壁３１６ａとは互いに対向しており、さらに、これらはいずれも、４つの検知空間３１３ａ〜３１３ｄを含む平面に対し垂直の方向に位置している。基板３１６上の側面内壁３１６ａの中央部に形成されたくぼみ３１６ｂは、ハウジング３１２側のくぼみ３１２ｂと内部空間３１３を介して対向している。隣接し合う検知空間３１３ａ〜３１３ｄの間に位置してハウジング３１２の内壁に、凸状の突起３１７ａ〜３１７ｄが形成されている。基板３１６には、入力電極３１８、グランド電極３１９、第１の出力電極３２０ａ、た第２の出力電極３２０ｂが形成されている。【０１９７】
ここで、第１の磁気抵抗素子３１４ａと第２の磁気抵抗素子３１４ｂとは図２６に示すように電気的に直列に接続されており、第３の磁気抵抗素子３１４ｃと第４の磁気抵抗素子３１４ｄも電気的に直列に接続されている。そして、第１の磁気抵抗素子３１４ａと第２の磁気抵抗素子３１４ｂの直列回路と、第３の磁気抵抗素子３１４ｃと第４の磁気抵抗素子３１４ｄの直列回路とは、電気的に並列に接続されている。さらに、第１の磁気抵抗素子３１４ａと第２の磁気抵抗素子３１４ｂとの接続部は、第１の出力電極３２０ａと接続されており、第３の磁気抵抗素子３１４ｃと第４の磁気抵抗素子３１４ｄとの接続部は、第２の出力電極３２０ｂと接続されている。また、第１の磁気抵抗素子３１４ａ、第２の磁気抵抗素子３１４ｂ、第３の磁気抵抗素子３１４ｃおよび第４の磁気抵抗素子３１４ｄのパターンの長手方向は、図２７に示すように互いに平行になっている。このパターンの長手方向が第１の磁気抵抗素子３１４ａ〜第４の磁気抵抗素子３１４ｄを流れる電流方向に相当し、この電流方向に対して垂直に、第１の薄膜磁石３１５ａ〜第８の薄膜磁石３１５ｈによって磁界が加えられる。そして、このように磁界が加えられると、第１の磁気抵抗素子３１４ａ〜第４の磁気抵抗素子３１４ｄの抵抗値が低下する。【０１９８】
なお、第１の磁気抵抗素子３１４ａと第３の磁気抵抗素子３１４ｃは入力電極３１８に接続され、一方、第２の磁気抵抗素子３１４ｂと第４の磁気抵抗素子３１４ｄはグランド電極３１９に接続されている。このように、第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄは、図２６に示すようにフルブリッジ回路を構成している。また、入力電極３１８、グランド電極３１９、第１の出力電極３２０ａ、第２の出力電極３２０ｂは、それぞれ銀や銀パラジウム等の材料により構成されている。【０１９９】
以上のように構成された本発明の実施の形態８における縦横検知センサについて、以下、その動作を説明する。【０２００】
本発明の実施の形態８における縦横検知センサの動作原理は、上記した本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置の動作原理を取り入れたものである。【０２０１】
ここで、図２９は紙面上方を実際の鉛直上方とした図で、図２５と同じく、縦横検知センサを縦置きにしたときの正面図である。また、図３０は紙面手前を実際の鉛直上方とした図で、縦横検知センサを仰向け置きにしたときの平面図である。【０２０２】
図２５または図２９に示すように、縦横検知センサを縦置きにすると、内部空間３１３内で磁性体球３１１は自重で鉛直下方向に転動し、一番低い位置へ移動する。すなわち、図２５または図２９においては、磁性体球３１１は検知空間３１３ｄへ移動している。このとき、検知空間３１３ｄの外側に設けられている第７の薄膜磁石３１５ｇおよび第８の薄膜磁石３１５ｈからの磁力線が磁性体球３１１へ引っ張られてしまうため、第４の磁気抵抗素子３１４ｄを貫く磁力線が減少し、第４の磁気抵抗素子３１４ｄの抵抗値が上昇する。これにより、検知空間３１３ｄが他の検知空間３１３ａ〜検知空間３１３ｃより鉛直下方にあることを検出することができる。【０２０３】
このとき、第１の磁気抵抗素子３１４ａ、第２の磁気抵抗素子３１４ｂ、第３の磁気抵抗素子３１４ｃの抵抗値は、いずれも磁性体球３１１の影響を受けないため、低いままである。これに対し、第４の磁気抵抗素子３１４ｄの抵抗値のみが上昇するため、第１の出力電極３２０ａの電位は入力電極３１８とグランド電極３１９間の電位の中央の値となるが、第２の出力電極３２０ｂの電位はこの中央の値より高くなる。【０２０４】
上記した動作は、磁性体球３１１が他の検知空間３１３ａ〜３１３ｃに入り込んだ場合も同様になされるものである。【０２０５】
なお、以降は、入力電極３１８とグランド電極３１９間の電位の中央の値を「基準電位」と呼ぶことにする。後述する図３１においても、そのように用語を用いている。【０２０６】
一方、図２４または図３０に示すように、磁性体球３１１がくぼみ３１２ｂまたはくぼみ３１６ｂに嵌まった場合には、磁性体球３１１と第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈとの距離が十分に離れているため、第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄはいずれもその抵抗値は低いままである。したがって、第１の出力電極３２０ａの電位と第２の出力電極３２０ｂの電位はともに基準電位となる。【０２０７】
図３１は、本発明の実施の形態８における縦横検知センサの姿勢を表す磁性体球３１１の位置と、第１の出力電極３２０ａおよび第２の出力電極３２０ｂの関係をまとめたものである。図中の「Ｈ」は基準電位より高い電位であることを、「Ｌ」は基準電位より低い電位であることを示している。【０２０８】
以上のような構成および動作を有する本発明の実施の形態８における縦横検知センサの処理回路の一例について、図面を用いて説明する。【０２０９】
図３２において、第１の出力電極３２０ａおよび第２の出力電極３２０ｂの出力をオペアンプ３２１ａ、３２１ｂで増幅し、それぞれの出力を適当なプラスの閾値とマイナスの閾値を設けたコンパレータ３２２ａ〜３２２ｄに通すことにより、１つの出力に対して、ＨＨ、ＨＬ、ＬＬの結果が得られる。これらの結果から、磁性体球３１１の位置が何処にあるかを知ることができる。そして、磁性体球３１１は自重により鉛直下方へ移動することを考えれば、この縦横検知センサの姿勢がわかるものである。すなわち、この縦横検知センサを内蔵する機器の縦横方向の姿勢もわかるものである。これらの結果を図３３にまとめた。なお、図２４のように縦横検知センサが仰向け置きの状態が否かの検知もできるが、本発明の実施の形態８における縦横検知センサは、仰向け置き状態の縦横検知センサを１８０°回転させた状態、すなわち伏せ置き状態と仰向け置きの状態の区別をつけることはできない。【０２１０】
以上のように本発明の実施の形態８における縦横検知センサは、上記した本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置を取り込んだ構成を有し、さらに本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置の作用効果も取り込んでいるものである。【０２１１】
上記に加えて、磁気を印加する手段として、第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈの８つを用いているため、それぞれの第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈからの磁界は、それぞれの第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈの直近の検知空間３１３ａ〜３１３ｄに届く程度の磁気で済み、磁気を弱くすることができる。この第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈの磁気を弱くすることができることによる作用効果は、上記した本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置の場合と同様である。【０２１２】
また、第２の薄膜磁石３１５ｂおよび第３の薄膜磁石３１５ｃを第１の磁気抵抗素子３１４ａと第２の磁気抵抗素子３１４ｂの間に配置し、かつ第６の薄膜磁石３１５ｆおよび第７の薄膜磁石３１５ｇを第３の磁気抵抗素子３１４ｃと第４の磁気抵抗素子３１４ｄの間に配置して構成している。このため、図２６のようにフルブリッジ回路にしたときには、第１の磁気抵抗素子３１４ａとその周りの第１の薄膜磁石３１５ａと第２の薄膜磁石３１５ｂとの関係と、第２の磁気抵抗素子３１４ｂとその周りの第３の薄膜磁石３１５ｃと第４の薄膜磁石３１５ｄとの関係とが同じになる。このため、第１の出力電極３２０ａにおける電位は、第１の磁気抵抗素子３１４ａと第２の磁気抵抗素子３１４ｂとの抵抗値の比が関係してくるものであるため、第１の磁気抵抗素子３１４ａと第２の磁気抵抗素子３１４ｂの温度特性のばらつきが小さくなることにより、第１の出力電極３２０ａにおける電位の温度依存性を減少させることができる。第２の出力電極３２０ｂにおける電位も同様である。これより、縦横検知センサとしての温度依存性を減少させることができるため、良好な温度特性を得ることができる。【０２１３】
そしてまた、本発明の実施の形態８における縦横検知センサは、検知空間３１３ｄの形状を、磁性体球３１１の外形より少しだけ大きな凹面を有する曲面としているため、磁性体球３１１が検知空間３１３ｄに無理なく入り込め、かつ安定して収まる形状となる。これにより、磁性体球３１１が検知空間３１３ｄへ移動してきた際に、磁性体球３１１がしばらくの間、他の検知空間と検知空間３１３ｄを行き来するということはなくなるため、第４の磁気抵抗素子３１４ｄの抵抗値が安定するものである。このことは、検知空間３１３ｄだけに限られるものではなく、別の検知空間３１３ａ〜３１３ｃにおいても同様である。【０２１４】
さらに、図２５において、この縦横検知センサを少しずつ時計方向に回転させて行く場合を考えて見ると、突起３１７ｃがあるため、縦横検知センサを４５°傾けた状態であっても磁性体球３１１が検知空間３１３ｄから飛び出て検知空間３１３ｂへ入り込むことはない。そして縦横検知センサを４５°を超えてさらに回転させていくと、やがて、磁性体球３１１は検知空間３１３ｄを出て、隣接する検知空間３１３ｂへ入り込む。さらに、図２５の縦横検知センサを時計回りに９０°回転させると、この状態では検知空間３１３ｂが鉛直下向きになって、この検知空間３１３ｂに磁性体球３１１が入り込むことになる。これとは逆に、この状態から、縦横検知センサを少しずつ反時計方向に回転させて行くと、突起３１７ｃがあるため、縦横検知センサを４５°傾けた状態であっても磁性体球３１１が検知空間３１３ｂから飛び出て検知空間３１３ｄへ入り込むことはない。さらにこの状態から縦横検知センサを反時計方向に回転させていくと、磁性体球３１１は検知空間３１３ｂを出て、隣接する検知空間３１３ｄへ入り込む。この現象からも明らかなように、突起３１７ｃを形成したことにより、磁性体球３１１の移動し始める角度が時計回り方向とこれの逆方向とでは異なり、ヒステリシスを持つことになる。これにより、４５°程度傾けた場合に、不用意に縦横の検知が変わってしまうのを防止することができる、いわゆるチャタリング（多重検出）を防止することができるものである。これは、上記した突起３１７ｃだけでなく、これ以外の突起３１７ａ、突起３１７ｂ、突起３１７ｄについても同様の効果が得られるものである。【０２１５】
さらにまた、図２５に示すように、内部空間３１３の形状を、全体として概略「十」字の形状にし、「十」字の中央の交点部に内部空間３１３が凹となるような曲面と、「十」字の形状の先端部に内部空間３１３が凸となるような曲面を形成し、これらの曲面が滑らかに連続的に繋がった外形としているため、磁性体球３１１の動きは滑らかとなり、さらに任意の検知空間とこれに隣接する検知空間との間で磁性体球３１１が静止してしまうのも防止できるのである。【０２１６】
また、図２４に示すように、縦横検知センサを仰向け置きにした場合には、鉛直下方に位置するものが基板３１６であるため、磁性体球３１１は基板３１６上に位置する。この場合、側面内壁３１６ａにくぼみ３１６ｂを形成しているため、磁性体球３１１はこのくぼみ３１６ｂに嵌まって安定して静止することになる。もし、このくぼみ３１６ｂがなければ、磁性体球３１１は側面内壁３１６ａの少しの傾きによっても内部空間３１３内を移動してしまうことになる。その結果、第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄの抵抗値が安定しなくなるか、あるいは、少しの傾きで検知空間３１３ａ〜３１３ｄへ磁性体球３１１が入り込んでしまうことも考えられ、このような場合には誤検出をしてしまう。これに対し、本発明の実施の形態８においては、くぼみ３１６ｂを形成しているため、このような問題を解決することができるのである。一方、側面内壁３１２ａに形成したくぼみ３１２ｂにおいても、同様の効果が得られるのである。なお、図２４においては、側面内壁３１６ａは水平に記載しているが、くぼみ３１６ｂが位置する中央部に向かって低くなるように、側面内壁３１６ａは傾斜をつけておくことが好ましい。側面内壁３１２ａにおいても同様である。【０２１７】
なお、上記本発明の実施の形態８における縦横検知センサでは、磁気を印加する手段として、第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈの８つの磁石を用いたが、これに変えて、１つの薄膜磁石または磁石を用いても良い。この場合は、磁気が、検知空間３１３ａ〜３１３ｄの全てに印加されるようにしなければならないため、その分、磁気が強くなってしまうという短所を有する。それでも、側面内壁３１６ａに対して垂直な向きに印加する場合に比べれば、磁性体球３１１に与える磁力が小さくなるという長所を有するものである。【０２１８】
また、電気回路を１つのフルブリッジ回路で構成しているが、もう１つフルブリッジ回路（図示しない）を追加し、逆位相が得られるように電源を逆に印加すると、差動で出力を得ることができるため、２倍の出力を得ることができる。この場合は、絶縁層を介して２つの電気回路を積み重ねて配置すればよい（図示しない）。【０２１９】
そしてまた、上記本発明の実施の形態７における磁性体球の検知装置の一例としては、２姿勢を検知する姿勢センサ、３姿勢を検知する姿勢センサ、さらには５姿勢を検知する姿勢センサが考えられるが、本発明の実施の形態８における縦横検知センサを参考にすれば、これら各種姿勢センサの実施をすることができる。例えば、検知空間等を２個にすれば２姿勢を検知する姿勢センサが得られ、そして検知空間等を３個にすれば３姿勢を検知する姿勢センサが得られる。また、５姿勢以上の姿勢を検知する姿勢検知センサにおいても同様のことが言える。【０２２０】
さらに、本発明の実施の形態８における縦横検知センサの第２の薄膜磁石３１５ｂと第３の薄膜磁石３１５ｃ、および第６の薄膜磁石３１５ｆと第７の薄膜磁石３１５ｇをそれぞれ一つの薄膜磁石で構成してもよい。この場合は、第１の磁気抵抗素子３１４ａと第２の磁気抵抗素子３１４ｂへ磁気を印加するそれぞれ２つの磁石の一方が共有されるため、印加される磁界のばらつきを減少させることができ、これにより、一層の良好な温度特性が得られるものである。【０２２１】
さらにまた、第１の薄膜磁石３１５ａから第８の薄膜磁石３１５ｈが形成されている層と、第１の磁気抵抗素子３１４ａから第４の磁気抵抗素子３１４ｄが形成されている層とを、同一平面に形成してもよい。この場合には、積層の数が少なくなる分、薄型化が可能となる。【０２２２】
また、磁気が第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄのパターンの長手方向と９０°の角度で貫く構成にしているのは、実施の形態７と同様に抵抗値の変化を大きくすることができるためであるが、実用上は４５°程度であっても検出可能である。また第１の磁気抵抗素子３１４ａ〜第４の磁気抵抗素子３１４ｄにＧＭＲを用いた場合には、角度によらず検出が可能であるが、ヒステリシスを大きくできる点から９０°がより好ましい。【０２２３】
本発明の実施の形態８における縦横検知センサには、様々なバリエーションが可能である。例えば、異なる電気的接続をすることも可能である。【０２２４】
図３４は、本発明の実施の形態８における縦横検知センサの、一バリエーションの主要部の電気回路図である。図３４において、図２６との相違点は、入力電極３１８、グランド電極３１９、第１の出力電極３２０ａ、および第２の出力電極３２０ｂの配置である。図３４は、入力電極３１８を第１の磁気抵抗素子３１４ａと第２の磁気抵抗素子３１４ｂ間に、グランド電極３１９を第３の磁気抵抗素子３１４ｃと第４の磁気抵抗素子３１４ｄ間に、第１の出力電極３２０ａを第１の磁気抵抗素子３１４ａと第３の磁気抵抗素子３１４ｃ間に、第２の出力電極３２０ｂを第２の磁気抵抗素子３１４ｂと第４の磁気抵抗素子３１４ｄ間に、それぞれ電気的に接続したものである。【０２２５】
このように接続した場合には、図３１および図３３の表は図２６の場合と異なるが、動作原理は、図２６の場合と同様である。また、図３４のような電気的接続を行った場合であっても、図２６の場合と同様に良好な温度特性を得ることができる。【０２２６】
（実施の形態９）
本発明の実施の形態９における縦横検知センサは、本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置を利用したものであり、かつ、上記した本発明の実施の形態８における縦横検知センサと、磁気抵抗素子と薄膜磁石の配置位置が異なる他は同様の構成のものである。【０２２７】
以下、本発明の実施の形態９について、上記した本発明の実施の形態８における縦横検知センサとの相違点を中心に説明する。【０２２８】
図３５は本発明の実施の形態９における縦横検知センサの主要部の平面図、図３６は同縦横検知センサの磁気抵抗素子の形状を示す平面図である。【０２２９】
図３５において、第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ’〜３１５ｈ’は、上記した本発明の実施の形態８と同様の構成となっており、第１の磁気抵抗素子３１４ａ’〜第４の磁気抵抗素子３１４ｄ’のいずれかを挟んで対向する第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ’〜３１５ｈ’であって、相対向する面の極が異なる極になるように構成している。この点において、実施の形態８における縦横検知センサと同様である。【０２３０】
本発明の実施の形態９における縦横検知センサが上記した本発明の実施の形態８における縦横検知センサと相違する点は、図３５に示すとおり、第４の薄膜磁石３１５ｄ’と第５の薄膜磁石３１５ｅ’を第２の磁気抵抗素子３１４ｂ’と第３の磁気抵抗素子３１４ｃ’の間に配置し、第１の薄膜磁石３１５ａ’と第２の薄膜磁石３１５ｂ’、および第７の薄膜磁石３１５ｇ’と第８の薄膜磁石３１５ｈ’を、それぞれ第２の磁気抵抗素子３１４ｂ’と第３の磁気抵抗素子３１４ｃ’の配列方向と平行に配置して構成している点である。さらに、図３６に示すとおり、この様な配置に伴い、磁気が磁気抵抗素子のパターンの長手方向に対し９０°の方向に発せられるように、第１の磁気抵抗素子３１４ａ’〜第４の磁気抵抗素子３１４ｄ’のパターンの長手方向を４５°傾けた点である。【０２３１】
以上のように、本発明の実施の形態９における縦横検知センサは、上記した本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置を取り込んだ構成を有し、さらに本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置の作用効果も取り込んでいるものである。【０２３２】
なお、本発明の実施の形態９における縦横検知センサの第４の薄膜磁石３１５ｄ’と第５の薄膜磁石３１５ｅ’は、一つの薄膜磁石で構成してもよい。【０２３３】
（実施の形態１０）
本発明の実施の形態１０における縦横検知センサは、本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置を利用したものであり、かつ、上記した本発明の実施の形態８または９における縦横検知センサの、ハウジング３１２の形状が相違する以外は同じ構成のものである。【０２３４】
図３７は、本発明の実施の形態１０における縦横検知センサの仰向け置き時の正面断面図である。【０２３５】
図３７において、ハウジング３１２側、すなわち、第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄから遠い方の側面内壁３１２ａ’の端部にテーパ部３２３を形成したことが、この実施の形態１０が実施の形態８、実施の形態９と異なる点である。このテーパ部３２３は、検知空間３１３ａ〜３１３ｄの４箇所にそれぞれ形成されている。そして、検知空間３１３ａ〜３１３ｄの先端に近づくにしたがって第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄから近い方の側面内壁３１６ａに近づく構成になっている。さらに、磁性体球３１１が検知空間３１３ａ〜３１３ｄの先端部に位置するときには、第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄから近い方の側面内壁３１６ａと第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄから遠い方の側面内壁３１２ａ’の一部であるテーパ部３２３にこの磁性体球３１１が接触するような構成になっている。この構成により、磁性体球３１１は、検知空間３１３ａ〜３１３ｄの先端部に位置するときには、テーパ部３２３に押されて側面内壁３１６ａに接触する構成、すなわち、第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈが形成されている層により近づいた構成になる。そのため、磁性体球３１１がより多くの磁束を引きつけることができ、これによって、より大きな出力変動を得ることができるのである。【０２３６】
なお、本発明の実施の形態１０における縦横検知センサは、検知空間３１３ａ〜３１３ｄにおける側面内壁３１２ａ’の一部をテーパ形状のテーパ部３２３としているが、テーパ形状に限られるものではなく、曲線形状のものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０２３７】
本発明に係る磁性体球の位置検出装置は、各種電子機器等の姿勢を検知するのに用いられる磁性体球の位置検出装置、または縦横検知センサとして有用なものである。
【図１】
2007113939.tif 000003
【図２】
2007113939.tif 000004
【図３】
2007113939.tif 000005
【図４】
2007113939.tif 000006
【図５】
2007113939.tif 000007
【図６】
2007113939.tif 000008
【図７】
2007113939.tif 000009
【図８】
2007113939.tif 000010
【図９】
2007113939.tif 000011
【図１０】
2007113939.tif 000012
【図１１】
2007113939.tif 000013
【図１２】
2007113939.tif 000014
【図１３】
2007113939.tif 000015
【図１４】
2007113939.tif 000016
【図１５】
2007113939.tif 000017
【図１６】
2007113939.tif 000018
【図１７】
2007113939.tif 000019
【図１８】
2007113939.tif 000020
【図１９】
2007113939.tif 000021
【図２０】
2007113939.tif 000022
【図２１】
2007113939.tif 000023
【図２２】
2007113939.tif 000024
【図２３】
2007113939.tif 000025
【図２４】
2007113939.tif 000026
【図２５】
2007113939.tif 000027
【図２６】
2007113939.tif 000028
【図２７】
2007113939.tif 000029
【図２８】
2007113939.tif 000030
【図２９】
2007113939.tif 000031
【図３０】
2007113939.tif 000032
【図３１】
2007113939.tif 000033
【図３２】
2007113939.tif 000034
【図３３】
2007113939.tif 000035
【図３４】
2007113939.tif 000036
【図３５】
2007113939.tif 000037
【図３６】
2007113939.tif 000038
【図３７】
2007113939.tif 000039
【手続補正書】
【提出日】平成20年6月24日(2008.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加電極と、第１の検出電極と、第２の検出電極と、グランド電極と、前記印加電極と前記第１の検出電極との間に電気的に接続された第１の磁気抵抗素子と、前記第１の検出電極と前記グランド電極との間に電気的に接続された第２の磁気抵抗素子と、前記印加電極と前記第２の検出電極との間に電気的に接続された第３の磁気抵抗素子と、前記第２の検出電極と前記グランド電極との間に電気的に接続された第４の磁気抵抗素子とを備え、第１の基準電極と、第２の基準電極と、前記印加電極と前記第１の基準電極との間に電気的に接続された第１の調整抵抗と、前記第１の基準電極と前記グランド電極との間に電気的に接続された第２の調整抵抗と、前記印加電極と前記第２の基準電極との間に電気的に接続された第３の調整抵抗と、前記第２の基準電極と前記グランド電極との間に電気的に接続された第４の調整抵抗とをそれぞれ形成し、初期状態で、前記第１の検出電極の電位と前記第１の基準電極の電位が等しくなるように前記第１の調整抵抗と前記第２の調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整するとともに、前記第２の検出電極の電位と前記第２の基準電極の電位が等しくなるように前記第３の調整抵抗と前記第４の調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整した、磁気検出回路。
【請求項２】
前記第１の検出電極の電位と前記第１の基準電極の電位を比較する第１比較部と、前記第２の検出電極の電位と前記第２の基準電極の電位を比較する第２比較部と、前記第１の磁気抵抗素子と前記第２の磁気抵抗素子に印加される磁界の大小関係および前記第３の磁気抵抗素子と前記第４の磁気抵抗素子に印加される磁界の大小関係を出力する磁気判別回路を付加した、請求項１記載の磁気検出回路。
【請求項３】
前記第１の磁気抵抗素子と前記第２の磁気抵抗素子と前記第３の磁気抵抗素子および前記第４の磁気抵抗素子を同一平面上に形成するとともに、前記第１の調整抵抗と前記第２の調整抵抗と前記第３の調整抵抗および第４の調整抵抗を同一平面上に形成した、請求項１または２記載の磁気検出回路。
【請求項４】
基板と、前記基板に形成された請求項３に記載の磁気検出回路とを備えた磁気センサであって、前記基板の上面側の一平面上に前記磁気検出回路の前記第１の磁気抵抗素子と前記第２の磁気抵抗素子と前記第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子が形成された、磁気センサ。
【請求項５】
基板と、前記基板に形成された請求項３に記載の磁気検出回路とを備えた磁気センサであって、前記基板の上面側に前記磁気検出回路の前記第１の磁気抵抗素子と前記第２の磁気抵抗素子と前記第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子が一平面を形成し、かつ前記基板の下面側に前記磁気検出回路の前記第１の調整抵抗と前記第２の調整抵抗と前記第３の調整抵抗および第４の調整抵抗が一平面を形成した、磁気センサ。
【請求項６】
磁性体球と、前記磁性体球を収容する内部空間を有し、かつ前記磁性体球が転動可能な内壁を有するハウジングと、前記内部空間の外側に設けられた請求項１〜３のいずれかに記載の磁気検出回路と、前記磁気検出回路に磁気を印加する磁石とを備えた、磁性体球の位置検出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の磁性体球の位置検出装置を含んだ縦横検知センサであって、前記ハウジングにおける内部空間を、同一平面内における９０°間隔の４方向へ広がる４つの検知空間と、前記４つの検知空間を含む前記平面と垂直な方向に位置するとともに互いに対向する２つの側面内壁とを備えた形状に構成するとともに、前記磁石と前記磁気検出回路を構成する前記第１の磁気抵抗素子から前記第４の磁気抵抗素子を前記４つの検知空間の外側に設け、かつ前記磁気検出回路によって前記４つの検出空間のうち、前記磁性体球が自重によって入り込んだ前記検知空間を検知することにより、前記磁性体球が自重によって入り込んだ検知空間が他の３つの前記検知空間より下方にあることを検知する、縦横検知センサ。
【請求項８】
印加電極と、第１の検出電極と、グランド電極と、前記印加電極と前記第１の検出電極との間に電気的に接続された第１の磁気抵抗素子と、前記第１の検出電極と前記グランド電極との間に電気的に接続された第２の磁気抵抗素子と、第１の基準電極と、前記印加電極と前記第１の基準電極との間に電気的に接続された第１の調整抵抗と、前記第１の基準電極と前記グランド電極との間に電気的に接続された第２の調整抵抗とをそれぞれ形成し、初期状態で、前記第１の検出電極の電位と前記第１の基準電極の電位が等しくなるように前記第１の調整抵抗と前記第２の調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整した、磁気検出回路。
【請求項９】
磁性体球と、前記磁性体球を収容する内部空間を有しかつ前記磁性体球が転動可能な内壁を有する容器と、前記内部空間の外側に設けられかつ前記容器における直近の内壁と平行な方向に磁気を印加する磁石と、前記磁石の近傍に位置して前記内壁と反対側の位置に設けられかつ前記磁石からの磁気を検出する磁気検出器とを備えた、磁性体球の位置検出装置。
【請求項１０】
前記磁気検出器を基板上に形成された磁気抵抗素子で構成するとともに、前記磁石を前記磁気抵抗素子上に絶縁層を介して形成された薄膜磁石で構成した、請求項９記載の磁性体球の位置検出装置。
【請求項１１】
請求項９記載の磁性体球の位置検出装置を含んだ縦横検知センサであって、前記容器における前記内部空間を、同一平面内における９０°間隔の４方向へ広がる４つの検知空間と前記４つの検知空間を含む前記平面と垂直な方向に位置するとともに互いに対向する２つの側面内壁とを備えた形状に構成するとともに、前記磁石および前記磁気検出器を前記４つの検知空間の外側にそれぞれ設け、かつ前記磁気検出器によって前記４つの検出空間のうち磁性体球が自重によって入り込んだ検知空間を検知することによりこの検知空間が他の３つの検知空間より下方にあることを検知する、縦横検知センサ。
【請求項１２】
前記４つの検知空間の外側にそれぞれ設けた前記磁石に代え、前記４つの検知空間に磁気を及ぼす磁石を１つ設けた、請求項１１記載の縦横検知センサ。
【請求項１３】
前記磁気検出器を基板上に形成された磁気抵抗素子で構成するとともに、前記磁石を前記磁気抵抗素子上に絶縁層を介して形成された薄膜磁石で構成した、請求項１１記載の縦横検知センサ。
【請求項１４】
前記容器を、基板と磁性体球を収容可能な凹部を有しかつ前記基板を覆うように非磁性材料で構成したハウジングとで構成するとともに、前記容器における内壁の一部を前記基板上に形成された前記磁気抵抗素子を覆う保護膜で構成した、請求項１３記載の縦横検知センサ。
【請求項１５】
前記ハウジングを、導電材料を含んだ樹脂材料または導電性を有する金属材料で形成するとともに、前記ハウジングをグランドと電気的に接続した、請求項１４記載の縦横検知センサ。
【請求項１６】
前記２つの側面内壁を、中央部にくぼみを有する形状に構成した、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の縦横検知センサ。
【請求項１７】
前記４つの検知空間のうち任意の１つの検知空間と前記１つの検知空間と隣接する他の検知空間との間に位置する内壁を、凸状の突起を有する形状に構成した、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の縦横検知センサ。
【請求項１８】
前記磁性体球を、比初期透磁率が５０００以上、保磁力が１５Ａ／ｍ以下となるように構成した、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の縦横検知センサ。
【請求項１９】
磁性体と、前記磁性体を収容する内部空間を有しかつ前記磁性体が転動または滑動可能な内壁を有する容器と、前記内部空間の外に配置された磁気発生器と、前記磁気発生器からの磁気を検出する磁気検出器とを備え、前記磁気発生器を直近の前記容器の内壁と平行な方向に磁気が発生するように配置した、磁性体の位置検出装置。
【請求項２０】
前記磁気検出器を挟むように第１の前記磁気発生器と第２の前記磁気発生器を設け、かつ第１の前記磁気発生器と第２の前記磁気発生器はそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成した、請求項１９記載の磁性体の位置検出装置。
【請求項２１】
前記磁性体を球状の磁性体球で構成した、請求項１９または２０記載の磁性体の位置検出装置。
【請求項２２】
前記磁気検出器および前記磁気発生器が形成された基板を備え、前記磁気検出器を薄膜の磁気抵抗素子で構成し、かつ前記磁気発生器を薄膜の磁石で構成した、請求項１９または２０のいずれか１項に記載の磁性体の位置検出装置。
【請求項２３】
請求項１９に記載の磁性体の位置検出装置を含み、かつ前記磁性体を球状の磁性体球で構成するとともに、前記容器における前記内部空間を同一平面内における９０°間隔の４方向へ広がる４つの検知空間を有するように構成し、前記容器は前記４つの検知空間を含む平面と垂直な方向に位置しかつ互いに対向する２つの側面内壁を備え、さらに前記磁気発生器および前記磁気検出器を前記４つの検知空間の外側にそれぞれ配置し、かつ前記磁気検出器によって前記４つの検知空間のうち前記磁性体球が自重によって入り込んだ前記検知空間を検知することにより前記磁性体球が自重によって入り込んだ検知空間が他の３つの前記検知空間より下方に位置することを検知する、縦横検知センサ。
【請求項２４】
前記４つの検知空間の外側にそれぞれ配置した前記磁気発生器に代えて、前記４つの検知空間に磁気を及ぼす一つの磁気発生器を配置した、請求項２３記載の縦横検知センサ。
【請求項２５】
第１の前記磁気発生器、第２の前記磁気発生器、第３の前記磁気発生器、第４の前記磁気発生器、第５の前記磁気発生器、第６の前記磁気発生器、第７の前記磁気発生器および第８の前記磁気発生器を備え、かつ第１の前記磁気検出器、第２の前記磁気検出器、第３の前記磁気検出器および第４の前記磁気検出器を四角形の各頂点に配置し、さらに前記第１の磁気検出器と前記第４の磁気検出器を対角線上に配置し、かつ前記第２の磁気検出器と前記第３の磁気検出器を対角線上に配置し、前記第１の磁気検出器を挟むように前記第１の磁気発生器と前記第２の磁気発生器を設け、かつ前記第１の磁気発生器と前記第２の磁気発生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成し、前記第２の磁気検出器を挟むように前記第３の磁気発生器と前記第４の磁気発生器を設け、かつ前記第３の磁気発生器と前記第４の磁気発生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成し、前記第３の磁気検出器を挟むように前記第５の磁気発生器と前記第６の磁気発生器を設け、かつ前記第５の磁気発生器と前記第６の磁気発生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成し、前記第４の磁気検出器を挟むように前記第７の磁気発生器と前記第８の磁気発生器を設け、かつ前記第７の磁気発生器と前記第８の磁気発生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成した、請求項２３記載の縦横検知センサ。
【請求項２６】
前記第２の磁気発生器および前記第３の磁気発生器を前記第１の磁気検出器と前記第２の磁気検出器の間に配置し、かつ前記第６の磁気発生器および前記第７の磁気発生器を前記第３の磁気検出器と前記第４の磁気検出器の間に配置して構成した、請求項２５記載の縦横検知センサ。
【請求項２７】
前記第２の磁気発生器と前記第３の磁気発生器および前記第６の磁気発生器と前記第７の磁気発生器をそれぞれ一つの前記磁気発生器にした、請求項２６記載の縦横検知センサ。
【請求項２８】
前記第４の磁気発生器および前記第５の磁気発生器を一つの前記磁気発生器にして前記第２の磁気検出器と前記第３の磁気検出器の間に配置し、かつ前記第１の磁気発生器と前記第２の磁気発生器および前記第７の磁気発生器と前記第８の磁気発生器をそれぞれ前記第２の磁気検出器と前記第３の磁気検出器の配列方向と平行に配置して構成した、請求項２５記載の縦横検知センサ。
【請求項２９】
前記第１の磁気検出器から前記第４の磁気検出器をそれぞれ薄膜の第１の磁気抵抗素子から第４の磁気抵抗素子で構成し、かつ前記第１の磁気発生器から前記第８の磁気発生器をそれぞれ第１の薄膜磁石から第８の薄膜磁石で構成した、請求項２５〜２８のいずれか１項に記載の縦横検知センサ。
【請求項３０】
前記第１の薄膜磁石から前記第８の薄膜磁石を、前記第１の磁気抵抗素子から前記第４の磁気抵抗素子が形成されている層よりも前記容器の内壁の近くに形成した、請求項２９記載の縦横検知センサ。
【請求項３１】
前記第１の薄膜磁石から前記第８の薄膜磁石を、前記第１の磁気抵抗素子から前記第４の磁気抵抗素子が形成されている層と同一平面に形成した、請求項２９記載の縦横検知センサ。
【請求項３２】
前記容器を前記磁性体球を収容する凹部を有しかつ前記基板を覆うように非磁性材料で構成したハウジングで構成するとともに、前記容器における前記内壁の一部を前記基板上に形成された前記第１の磁気抵抗素子から前記第４の磁気抵抗素子と前記第１の薄膜磁石から前記第８の薄膜磁石のいずれか一方もしくは両方を覆う保護膜で構成した、請求項２９記載の縦横検知センサ。
【請求項３３】
前記ハウジングを、導電材料を含んだ樹脂材料、または導電性を有する金属材料で形成するとともに、前記ハウジングをグランドと電気的に接続した、請求項３２記載の縦横検知センサ。
【請求項３４】
前記２つの側面内壁を、中央部にくぼみを有する形状に構成した、請求項２３〜２８のいずれか１項に記載の縦横検知センサ。
【請求項３５】
前記４つの検知空間のうち任意の１つの検知空間と前記１つの検知空間と隣接する他の検知空間との間に位置する内壁を、凸状の突起を有する形状に構成した、請求項２３〜２８のいずれか１項に記載の縦横検知センサ。
【請求項３６】
前記磁性体を、比初期透磁率が５０００以上、保磁力が１５Ａ／ｍ以下となるように構成した、請求項２３〜２８のいずれか１項に記載の縦横検知センサ。
【請求項３７】
前記４つの検知空間における前記２つの側面内壁のうち前記磁気検出器から遠い方の前記側面内壁を、前記４つの検知空間の先端に近づくにしたがって前記磁気検出器から近い方の前記側面内壁に近づけた構成にし、前記４つの検知空間の先端部では前記磁性体球が前記２つの側面内壁に接するように構成した、請求項２３記載の縦横検知センサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器やセンサなどに利用され、例えば各種電子機器の姿勢を検知して機器の制御を行う各種アプリケーションに利用される磁気検出回路とこれを用いた磁気センサ、およびこれらを用いた磁性体球の位置検出装置と縦横検知センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗素子を使用した磁気センサにおいて、磁気抵抗素子をフルブリッジ状に電気的に接続した磁気検出回路が知られている。このような磁気検出回路の例は、例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
このような磁気検出回路は、磁気抵抗素子が印加される磁気によりその抵抗値を変化させることを利用するものであり、より具体的には、抵抗値の変化を磁気回路上での電位の変化として取り出している。
【０００４】
磁気抵抗素子を用いて、この磁気抵抗素子を含んだ磁気検出回路の電位を検知する場合には、初期状態での磁気抵抗素子の抵抗値は非常に重要である。例えば、特許文献１に記載のフルブリッジ回路の場合、全ての磁気抵抗素子の初期状態での抵抗値が等しい場合には問題は生じないが、これらの抵抗値のバランスが悪いと誤検出を招いてしまう。
【０００５】
そこで、このような場合を考慮して、初期状態での抵抗値の調整を行うことが考えられ、磁気検出回路の分野ではなく、歪検出回路の分野で行われている。また、温度特性の是正を目的とするものであるが、フルブリッジ回路を構成する４つの歪抵抗素子のそれぞれに電気的に直列または並列に調整抵抗を設け、この調整抵抗の抵抗値を調整することにより、初期状態の電位の調整をする技術が知られている。このような技術の例は、例えば特許文献２に記載されている。
【０００６】
また、同じく歪検出回路の分野であるが、調整抵抗を設けずに、あらかじめ、フルブリッジ回路からの出力を補正するべき量を求めて、この補正量をメモリーに格納しておき、デジタル信号処理技術を用いて出力値を補正する技術も知られている。このような技術の例は、例えば特許文献３に記載されている。
【０００７】
さらに、磁気センサの分野において、磁気抵抗素子と磁性体球を用いて機器の傾斜を検知するセンサも知られている。このようなセンサの例は、例えば特許文献４に記載されている。
【０００８】
このような磁気センサの応用例としての電子機器等の縦横の姿勢を検知するセンサは、縦横検知センサや姿勢センサ等と呼ばれている。このようなセンサにおいては、磁性体球が自重により移動することを利用する。そして、磁石による磁気は磁性体球の位置により変化するため、この磁気を磁気検出器で検出することによって磁性体の位置を検出し、これにより電子機器等の姿勢を検知するものである。
【０００９】
このようなセンサにおいて、傾斜センサの技術としては、椀状の転動面に磁性体球を配置し、そしてこの転動面に磁気を略垂直に印加する技術が知られている。そして、このような技術の中で、磁気検出器を４つ設ける技術も知られている。このような技術の例は、例えば特許文献４に記載されている。また、磁性体球から近い順に磁石、磁気検出器を配置した技術も知られている。このような技術の例は、例えば特許文献５に記載されている。
【００１０】
また、同じく傾斜センサの技術であるが、磁石の下側に磁性体球を磁力により吊り下げた構造にし、磁性体球から近い順に磁石、磁気検出器を配置し、かつ磁気検出器を４つ設けた技術も知られている。このような技術の例は、例えば特許文献６に記載されている。
【００１１】
さらに、電子機器の縦置き、横置きを検知する姿勢センサとして、検出すべき縦方向または横方向の一方向の転動面に、くぼみを形成する技術も知られている。このような技術の例は、例えば特許文献７に記載されている。
【００１２】
しかしながら、上記従来の調整抵抗による初期状態の電位の調整方法を磁気検出回路に適用した場合、磁気抵抗素子と直列または並列に調整抵抗を接続するため、磁気検出回路の感度が低下してしまうという課題があった。
【００１３】
また、上記従来のデジタル信号処理技術を用いて出力値を補正する方法の場合は、補正量を格納するためのメモリーや、出力値を補正するための演算回路が必要となり、回路が複雑になってしまうという課題があった。
【００１４】
また、上記従来の磁性体球の位置検出装置や縦横検知センサ等は、磁石が転動面に対して略垂直方向に磁気を印加しているため、磁性体球に影響を及ぼす磁界が強く、磁石から十分離れた位置にある磁性体球の位置変化に対しても磁気検出器が磁気の変化を検出する。そのため、これを検知することが可能になるという利点はある。その反面、磁石からの磁気により磁性体球が磁石側へ引っ張られてしまうという側面があり、これによって検出精度が低下するという課題があった。
【００１５】
特に、磁性体球の位置検出装置や縦横検知センサ等の小型化を進めると、磁性体球も小型になり軽量になるが、磁性体球は自重で移動するため、磁石からの磁界が強いと磁性体球の自由な移動に悪影響を及ぼしてしまう。このため、磁性体球の位置検出装置や縦横検知センサ等を小型化することは困難を伴うものであった。
【特許文献１】特表２０００−５１６７２４号公報
【特許文献２】特開２０００−２２１０８４号公報
【特許文献３】特開２０００−１２１４６３号公報
【特許文献４】特開２００３−２８７４２１号公報
【特許文献５】特開平１１−２３２６７号公報
【特許文献６】特開２００２−２７７２４３号公報
【特許文献７】特開２００１−３０４８５８号公報
【発明の開示】
【００１６】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、簡単な回路で感度の低下を招かずに、磁気抵抗素子の抵抗値ばらつきに起因する誤検出を防止することができる磁気検出回路とこれを用いた磁気センサ、およびこれらを用いた磁性体球の位置検出装置と縦横検知センサを提供するものである。
【００１７】
そのために本発明は、印加電極と、第１の検出電極と、第２の検出電極と、グランド電極と、印加電極と第１の検出電極との間に電気的に接続された第１の磁気抵抗素子と、第１の検出電極とグランド電極との間に電気的に接続された第２の磁気抵抗素子と、印加電極と第２の検出電極との間に電気的に接続された第３の磁気抵抗素子と、第２の検出電極とグランド電極との間に電気的に接続された第４の磁気抵抗素子とを備える。そして、第１の基準電極と、第２の基準電極と、印加電極と第１の基準電極との間に電気的に接続された第１の調整抵抗と、第１の基準電極とグランド電極との間に電気的に接続された第２の調整抵抗と、印加電極と第２の基準電極との間に電気的に接続された第３の調整抵抗と、第２の基準電極とグランド電極との間に電気的に接続された第４の調整抵抗とをそれぞれ形成する。そして、初期状態で、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位が等しくなるように第１の調整抵抗と第２の調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整するとともに、第２の検出電極の電位と第２の基準電極の電位が等しくなるように第３の調整抵抗と第４の調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整したものである。
【００１８】
この構成によれば、初期状態で、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位が等しくなるように調整するとともに、第２の検出電極の電位と第２の基準電極の電位が等しくなるように調整しているため、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位の比較、および第２の検出電極の電位と第２の基準電極の電位の比較をすることにより、磁気検出回路の感度の低下を招くことなく、各磁気抵抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を簡単な回路で防止することができるものである。
【００１９】
また本発明は、磁性体と、磁性体を収容する内部空間を有しかつ磁性体が転動または滑動可能な内壁を有する容器と、内部空間の外に配置された磁気発生器と、磁気発生器からの磁気を検出する磁気検出器とを備え、磁気発生器を直近の容器の内壁と平行な方向に磁気が発生するように配置したものである。
【００２０】
この構成によれば、磁気発生器を、直近の容器の内壁と平行な方向に磁気が発生するように配置しているため、磁気発生器の磁気を弱くすることができ、これにより、磁性体の移動に対する影響を減少させることができる。そのため、磁性体の小型軽量化が可能となり、装置全体の小型化が可能になるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の磁気検出回路は、印加電極と、第１の検出電極と、第２の検出電極と、グランド電極と、印加電極と第１の検出電極との間に電気的に接続された第１の磁気抵抗素子と、第１の検出電極とグランド電極との間に電気的に接続された第２の磁気抵抗素子と、印加電極と第２の検出電極との間に電気的に接続された第３の磁気抵抗素子と、第２の検出電極とグランド電極との間に電気的に接続された第４の磁気抵抗素子とを備える。そして、第１の基準電極と、第２の基準電極と、印加電極と第１の基準電極との間に電気的に接続された第１の調整抵抗と、第１の基準電極とグランド電極との間に電気的に接続された第２の調整抵抗と、印加電極と第２の基準電極との間に電気的に接続された第３の調整抵抗と、第２の基準電極とグランド電極との間に電気的に接続された第４の調整抵抗とをそれぞれ形成する。そして、初期状態で、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位が等しくなるように第１の調整抵抗と第２の調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整するとともに、第２の検出電極の電位と第２の基準電極の電位が等しくなるように第３の調整抵抗と第４の調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整したものである。この構成によれば、初期状態で、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位が等しくなるように調整するとともに、第２の検出電極の電位と第２の基準電極の電位が等しくなるように調整しているため、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位の比較、および第２の検出電極の電位と第２の基準電極の電位の比較をすることにより、磁気検出回路の感度の低下を招くことなく、各磁気抵抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を簡単な回路で防止することができるものである。
【００２２】
また本発明の磁気検出回路は、特に、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位を比較する第１比較部と、第２の検出電極の電位と第２の基準電極の電位を比較する第２比較部と、第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子に印加される磁界の大小関係および第３の磁気抵抗素子と第４の磁気抵抗素子に印加される磁界の大小関係を出力する磁気判別回路を付加したものである。この構成によれば、磁気検出回路の感度の低下を招くことなく、各磁気抵抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を簡単な回路で防止することができるものである。
【００２３】
また本発明の磁気検出回路は、特に、第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子を同一平面上に形成するとともに、第１の調整抵抗、第２の調整抵抗、第３の調整抵抗および第４の調整抵抗を同一平面上に形成したものである。この構成によれば、第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子が同一平面上にあるため、同一工程で一度にこれらの磁気抵抗素子の形成をすることができ、また、第１の調整抵抗、第２の調整抵抗、第３の調整抵抗、および第４の調整抵抗が同一平面上にあるため、同一工程で一度にこれらの調整抵抗の形成をすることができ、これにより、製造工程が簡単になるものである。
【００２４】
また本発明の磁気センサは、基板と、基板に形成された磁気検出回路とを備えた磁気センサであって、基板の上面側の一平面上に磁気検出回路の第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子と第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子が形成されたものである。この構成によれば、簡単な製造工程で磁気センサを得ることが可能になる。
【００２５】
また本発明の磁気センサは、基板と、基板に形成された磁気検出回路とを備えた磁気センサであって、基板の上面側に磁気検出回路の第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子が一平面を形成し、かつ基板の下面側に磁気検出回路の第１の調整抵抗、第２の調整抵抗、第３の調整抵抗および第４の調整抵抗が一平面を形成したものである。この構成によれば、基板を挟んで磁気検出回路の第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子と、第１の調整抵抗、第２の調整抵抗、第３の調整抵抗および第４の調整抵抗とが形成されているため、第１の調整抵抗、第２の調整抵抗、第３の調整抵抗および第４の調整抵抗における抵抗値をレーザートリミング等の手段により修正をする場合、第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子に悪影響を与えない。それとともに、第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子、第４の磁気抵抗素子、第１の調整抵抗、第２の調整抵抗、第３の調整抵抗および第４の調整抵抗を同一平面上に形成する場合に比べて、回路を形成するための投影面積が小さくて済むため、小型化ができるものである。
【００２６】
また本発明の磁性体球の位置検出装置は、磁性体球と、磁性体球を収容する内部空間を有し、かつ磁性体球が転動可能な内壁を有するハウジングと、内部空間の外側に設けられた磁気検出回路と、磁気検出回路に磁気を印加する磁石とを備えたものである。この構成によれば、磁気検出回路の感度の低下を招くことなく、各磁気抵抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を防止することが可能な磁性体球の位置検出装置を得ることができるものである。
【００２７】
また本発明の縦横検知センサは、磁性体球の位置検出装置を含んだ縦横検知センサであって、ハウジングにおける内部空間を、同一平面内における９０°間隔の４方向へ広がる４つの検知空間と、この４つの検知空間を含む平面と垂直な方向に位置するとともに互いに対向する２つの側面内壁とを備えた形状に構成するとともに、磁石と磁気検出回路を構成する４つの磁気抵抗素子を４つの検知空間の外側に設け、かつ磁気検出回路によって４つの検出空間のうち、磁性体球が自重によって入り込んだ検知空間を検知することにより、この検知空間が他の３つの検知空間より下方にあることを検知するものである。この構成によれば、磁気検出回路の感度の低下を招くことなく、各磁気抵抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を防止することが可能な縦横検知センサを得ることができるものである。
【００２８】
また本発明の磁気検出回路は、印加電極と、第１の検出電極と、グランド電極と、印加電極と第１の検出電極との間に電気的に接続された第１の磁気抵抗素子と、第１の検出電極とグランド電極との間に電気的に接続された第２の磁気抵抗素子と、第１の基準電極と、印加電極と第１の基準電極との間に電気的に接続された第１の調整抵抗と、第１の基準電極とグランド電極との間に電気的に接続された第２の調整抵抗とをそれぞれ形成する。そして、初期状態で、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位が等しくなるように第１の調整抵抗と第２の調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整したものである。この構成によれば、初期状態で、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位が等しくなるように調整しているため、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位の比較をすることにより、磁気検出回路の感度の低下を招くことなく、各磁気抵抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を防止することができるものである。
【００２９】
以上のように本発明の磁気検出回路は、初期状態で、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位が等しくなるように第１の調整抵抗と第２の調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整するとともに、第２の検出電極の電位と第２の基準電極の電位が等しくなるように第３の調整抵抗と第４の調整抵抗のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整している。そのため、第１の検出電極の電位と第１の基準電極の電位の比較、および第２の検出電極の電位と第２の基準電極の電位の比較をすることにより、磁気検出回路の感度の低下を招くことなく、各磁気抵抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を簡単な回路で防止することができるものである。
【００３０】
また本発明の磁性体球の位置検出装置は、磁性体球と、磁性体球を収容する内部空間を有しかつ磁性体球が転動可能な内壁を有する容器と、内部空間の外側に設けられかつ容器における直近の内壁と平行な方向に磁気を印加する磁石と、磁石の近傍に位置して内壁と反対側の位置に設けられかつ磁石からの磁気を検出する磁気検出器とを備えたものである。この構成によれば、磁性体球が転動可能な内壁を有する容器における直近の内壁と平行な方向に磁石の磁気を印加し、かつ容器の内壁から磁石、磁気検出器の順に配置しているため、磁石の磁気を弱くすることができる。これにより、磁性体球へ与える影響を減少させることができるため、磁性体球の小型軽量化が可能となり、装置全体の小型化が可能になるものである。
【００３１】
また本発明の磁性体球の位置検出装置は、特に、磁気検出器を基板上に形成された磁気抵抗素子で構成するとともに、磁石を磁気抵抗素子上に絶縁層を介して形成された薄膜磁石で構成したものである。この構成によれば、基板上に磁気抵抗素子と薄膜磁石を一体化して形成する構成としているため、磁気抵抗素子の特性のばらつきを減少させることができるものである。
【００３２】
また本発明の縦横検知センサは、磁性体球の位置検出装置を含んだ縦横検知センサであって、容器における内部空間を、同一平面内における９０°間隔の４方向へ広がる４つの検知空間とこの４つの検知空間を含む平面と垂直な方向に位置するとともに互いに対向する２つの側面内壁とを備えた形状に構成する。それとともに、磁石および磁気検出器を４つの検知空間の外側にそれぞれ設け、かつ磁気検出器によって４つの検出空間のうち磁性体球が自重によって入り込んだ検知空間を検知することによりこの検知空間が他の３つの検知空間より下方にあることを検知するものである。この構成によれば、装置全体の小型化が可能になるものである。
【００３３】
また本発明の縦横検知センサは、４つの検知空間の外側にそれぞれ設けた磁石に代え、４つの検知空間に磁気を及ぼすような磁石を１つ設けたものである。この構成によれば、４つの検知空間に磁気を及ぼすような磁石を１つ設けて構成しているため、４つの磁石を配置する場合に比べて、製造時の手間が簡単になる。また、磁石を薄膜で形成する場合には、マスクの形状を簡単にすることができるため、コストダウンを図ることができるものである。
【００３４】
また本発明の縦横検知センサは、特に、磁気検出器を基板上に形成された磁気抵抗素子で構成するとともに、磁石を磁気抵抗素子上に絶縁層を介して形成された薄膜磁石で構成したものである。この構成によれば、基板上に磁気抵抗素子と薄膜磁石を一体化して形成する構成としているため、磁気抵抗素子の特性ばらつきを減少させることができるものである。
【００３５】
また本発明の縦横検知センサは、特に、容器を、基板と磁性体球を収容可能な凹部を有しかつ基板を覆うように非磁性材料で構成したハウジングとで構成するとともに、容器における内壁の一部を基板上に形成された磁気抵抗素子を覆う保護膜で構成したものである。この構成によれば、磁気抵抗素子上に絶縁層を介して形成された薄膜磁石を容器の内壁へより近づけることができるため、薄膜磁石の磁気を弱くすることができるものである。
【００３６】
また本発明の縦横検知センサは、特に、ハウジングを導電材料を含んだ樹脂材料または導電性を有する金属材料で形成するとともに、ハウジングをグランドと電気的に接続したものである。この構成によれば、ハウジングの帯電を防止することができるため、これに起因する縦横検知センサの誤動作を防ぐことができるものである。
【００３７】
また本発明の縦横検知センサは、特に、２つの側面内壁を中央部にくぼみを有する形状に構成したものである。この構成によれば、縦横検知センサが縦置きでもなく横置きでもない寝かせた状態、または寝かせた状態を１８０°回転させて引っくり返した状態、すなわち、仰向け状態と伏せ置き状態であっても、誤検出を防ぐことができるとともに、安定した検出を行うことができるものである。
【００３８】
また本発明の縦横検知センサは、特に、４つの検知空間のうち任意の１つの検知空間とこの１つの検知空間と隣接する他の検知空間との間に位置する内壁を、凸状の突起を有する形状に構成したものである。この構成によれば、凸状の突起を形成しているため、縦または横状態にある縦横検知センサを時計回りに回転させたときと、反時計回りに回転させたときの磁性体球の動きにヒステリシスを持たせることができる。これにより、検出結果におけるいわゆるチャタリング（多重検出）を防止することができるものである。
【００３９】
また本発明の縦横検知センサは、特に、磁性体球を、比初期透磁率が５０００以上、保磁力が１５Ａ／ｍ以下となるように構成したものである。この構成によれば、比初期透磁率が５０００以上となるように構成しているため、磁気が弱い磁石を用いても検出が可能となる。また、保持力は１５Ａ／ｍ以下となるように構成しているため、磁性体球が帯磁し難くなり、これにより、誤検出を防止することができるものである。
【００４０】
以上のように本発明の磁性体球の位置検出装置は、磁性体球と、磁性体球を収容する内部空間を有しかつ磁性体球が転動可能な内壁を有する容器と、内部空間の外側に設けられかつ容器における直近の内壁と平行な方向に磁気を印加する磁石と、磁石の近傍に位置して内壁と反対側の位置に設けられかつ磁石からの磁気を検出する磁気検出器とを備えている。そのため、装置全体の小型化が可能になるものである。
【００４１】
また、本発明の縦横検知センサは、磁性体球の位置検出装置を含んだ縦横検知センサであって、容器における内部空間を、同一平面内における９０°間隔の４方向へ広がる４つの検知空間とこの４つの検知空間を含む平面と垂直な方向に位置するとともに互いに対向する２つの側面内壁とを備えた形状に構成するとともに、磁石および磁気検出器を４つの検知空間の外側にそれぞれ設け、かつ磁気検出器によって４つの検出空間のうち磁性体球が自重によって入り込んだ検知空間を検知することによりこの検知空間が他の３つの検知空間より下方にあることを検知するようにしている。そのため、装置全体の小型化が可能になる縦横検知センサを提供することができるものである。
【００４２】
また本発明の磁性体の位置検出装置は、磁性体と、磁性体を収容する内部空間を有しかつ磁性体が転動または滑動可能な内壁を有する容器と、内部空間の外に配置された磁気発生器と、磁気発生器からの磁気を検出する磁気検出器とを備え、磁気発生器を直近の容器の内壁と平行な方向に磁気が発生するように配置したものである。この構成によれば、磁気発生器を、直近の容器の内壁と平行な方向に磁気が発生するように配置しているため、磁気発生器の磁気を弱くすることができ、これにより、磁性体の移動に対する影響を減少させることができる。そのため、磁性体の小型軽量化が可能となり、装置全体の小型化が可能になるものである。
【００４３】
また本発明の磁性体の位置検出装置は、特に、磁気検出器を挟むように第１の磁気発生器と第２の磁気発生器を設け、かつ第１の磁気発生器と第２の磁気発生器はそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成したものである。この構成によれば、磁気検出器を貫く磁気が第１の磁気検出器と第２の磁気発生器のいずれか一方から発せられ、そして他方へ到達する磁気であるため、効率よく磁気検出器へ磁気を印加することができる。これにより、磁気検出器を貫く磁気の変化を大きくすることが可能となるため、検出出力を大きくすることができるものである。
【００４４】
また本発明の磁性体の位置検出装置は、特に、磁性体を球状の磁性体球で構成したものである。この構成によれば、磁性体が球状の磁性体球であるため、内部空間内を移動する際の摩擦力を小さくすることができる。これにより、磁性体球が内部空間内をスムーズに移動することになるため、検出の追従性に優れているものが得られるものである。
【００４５】
また本発明の磁性体の位置検出装置は、特に、磁気検出器および磁気発生器が形成された基板を備え、磁気検出器を薄膜の磁気抵抗素子で構成し、かつ磁気発生器を薄膜の磁石で構成したものである。この構成によれば、基板上に磁気抵抗素子と薄膜の磁石を一体化して形成する構成としているため、磁気抵抗素子の特性のばらつきを減少させることができるものである。
【００４６】
また本発明の縦横検知センサは、磁性体の位置検出装置を含み、かつ磁性体を球状の磁性体球で構成するとともに、容器における内部空間を同一平面内における９０°間隔の４方向へ広がる４つの検知空間を有するように構成する。容器はこの４つの検知空間を含む平面と垂直な方向に位置し、かつ互いに対向する２つの側面内壁を備えるように構成する。さらに磁気発生器および磁気検出器を４つの検知空間の外側にそれぞれ配置する。そして、磁気検出器によって４つの検知空間のうち、磁性体球が自重によって入り込んだ検知空間を検知することにより、この検知空間が他の３つの検知空間より下方に位置することを検知するようにしたものである。この構成によれば、本発明の磁性体の位置検出装置を含んでいるため、磁気発生器の磁気を直近の容器の内壁と平行な方向に印加することができる。これにより、磁気発生器の磁気を弱くすることができるため、磁性体球の移動に対する影響を減少させることができる。これにより、磁性体球の小型軽量化が可能となるため、装置全体の小型化が可能になるものである。
【００４７】
また本発明の縦横検知センサは、特に、４つの検知空間の外側にそれぞれ配置した磁気発生器に代えて、４つの検知空間に磁気を及ぼすような一つの磁気発生器を配置したものである。この構成によれば、４つの検知空間に磁気を及ぼすような磁気発生器を１つ設けて構成しているため、４つの磁気発生器を配置する場合に比べて、製造時の手間が簡単になる。また、磁気発生器を薄膜で形成する場合には、マスクの形状を簡単にすることができるため、コストダウンを図ることができるものである。
【００４８】
また本発明の縦横検知センサは、第１の磁気発生器、第２の磁気発生器、第３の磁気発生器、第４の磁気発生器、第５の磁気発生器、第６の磁気発生器、第７の磁気発生器および第８の磁気発生器を備え、かつ第１の磁気検出器、第２の磁気検出器、第３の磁気検出器および第４の磁気検出器を四角形の各頂点に配置して構成される。さらに第１の磁気検出器と第４の磁気検出器を対角線上に配置し、かつ第２の磁気検出器と第３の磁気検出器を対角線上に配置する。第１の磁気検出器を挟むように第１の磁気発生器と第２の磁気発生器を設け、かつ第１の磁気発生器と第２の磁気発生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成する。第２の磁気検出器を挟むように第３の磁気発生器と第４の磁気発生器を設け、かつ第３の磁気発生器と第４の磁気発生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成する。第３の磁気検出器を挟むように第５の磁気発生器と第６の磁気発生器を設け、かつ第５の磁気発生器と第６の磁気発生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成する。第４の磁気検出器を挟むように第７の磁気発生器と第８の磁気発生器を設け、かつ第７の磁気発生器と第８の磁気発生器をそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成したものである。この構成によれば、第１から第４の磁気検出器を貫く磁気がそれぞれ隣接する２つの磁気発生器のいずれか一方から発せられ、そして他方へ到達する磁気であるため、効率よく磁気検出器へ磁気を印加することができる。これにより、磁気検出器への磁気変化を大きくすることが可能となるため、検出出力を大きくすることができるものである。
【００４９】
また本発明の縦横検知センサは、特に、第２の磁気発生器および第３の磁気発生器を第１の磁気検出器と第２の磁気検出器の間に配置し、かつ第６の磁気発生器および第７の磁気発生器を第３の磁気検出器と第４の磁気検出器の間に配置して構成したものである。この構成によれば、第１の磁気検出器と第２の磁気検出器、および第３の磁気検出器と第４の磁気検出器をそれぞれ電気的に直列に接続し、かつ、これら２つの直列回路を並列に接続したフルブリッジ回路において、第１の磁気検出器とそのまわりの磁気発生器との関係と第２の磁気検出器とそのまわりの磁気発生器との関係とが同じである。そのため、第１の磁気検出器と第２の磁気検出器との温度特性のばらつきを減少させることが可能になる。また、第３の磁気検出器と第４の磁気検出器との関係も同様であるため、縦横検知センサとしての温度特性も優れたものが得られるものである。
【００５０】
また本発明の縦横検知センサは、特に、第２の磁気発生器と第３の磁気発生器および第６の磁気発生器と第７の磁気発生器をそれぞれ一つの磁気発生器にして構成したものである。この構成によれば、磁気発生器の数を少なくすることができるものである。
【００５１】
また本発明の縦横検知センサは、特に、第４の磁気発生器および第５の磁気発生器を一つの磁気発生器にして第２の磁気検出器と第３の磁気検出器の間に配置し、かつ第１の磁気発生器と第２の磁気発生器および第７の磁気発生器と第８の磁気発生器をそれぞれ第２の磁気検出器と第３の磁気検出器の配列方向と平行に配置して構成したものである。この構成によれば、磁気発生器の数を少なくすることができるものである。
【００５２】
また本発明の縦横検知センサは、特に、第１の磁気検出器から第４の磁気検出器をそれぞれ薄膜の第１の磁気抵抗素子から第４の磁気抵抗素子で構成し、かつ第１の磁気発生器から第８の磁気発生器をそれぞれ第１の薄膜磁石から第８の薄膜磁石で構成したものである。この構成によれば、基板上に磁気抵抗素子と薄膜磁石を一体化して形成する構成としているため、磁気抵抗素子の特性ばらつきを減少させることができるものである。
【００５３】
また本発明の縦横検知センサは、特に、第１の薄膜磁石から第８の薄膜磁石を、第１の磁気抵抗素子から第４の磁気抵抗素子が形成されている層よりも容器の内壁の近くに形成したものである。この構成によれば、第１の薄膜磁石から第８の薄膜磁石を容器の内壁へより近づけることができるため、第１の薄膜磁石から第８の薄膜磁石の磁気を弱くすることができる。これにより、より磁性体球の移動に対する影響を減少させることができるため、さらなる磁性体球の小型軽量化が可能となり、これにより、縦横検知センサの一層の小型化が可能になるものである。
【００５４】
また本発明の縦横検知センサは、特に、第１の薄膜磁石から第８の薄膜磁石を、第１の磁気抵抗素子から第４の磁気抵抗素子が形成されている層と同一平面に形成したものである。この構成によれば、同一平面内に第１の薄膜磁石から第８の薄膜磁石と、第１の磁気抵抗素子から第４の磁気抵抗素子が形成されるため、縦横検知センサの薄型化が可能になるものである。
【００５５】
また本発明の縦横検知センサは、特に、容器を磁性体球を収容する凹部を有しかつ基板を覆うように非磁性材料で構成したハウジングで構成する。それとともに、容器における内壁の一部を基板上に形成された第１の磁気抵抗素子から第４の磁気抵抗素子と第１の薄膜磁石から第８の薄膜磁石のいずれか一方もしくは両方を覆う保護膜で構成したものである。この構成によれば、磁気抵抗素子上に絶縁層を介して形成された薄膜磁石を容器の内壁へより近づけることができるため、薄膜磁石の磁気を弱くすることができるものである。
【００５６】
また本発明の縦横検知センサは、特に、ハウジングを、導電材料を含んだ樹脂材料、または導電性を有する金属材料で形成するとともに、ハウジングをグランドと電気的に接続したものである。この構成によれば、ハウジングの帯電を防止することができるため、これに起因する縦横検知センサの誤動作を防ぐことができるものである。
【００５７】
また本発明の縦横検知センサは、特に、２つの側面内壁を、中央部にくぼみを有する形状に構成したものである。この構成によれば、縦横検知センサが縦置きでもなく横置きでもない寝かせた状態、または寝かせた状態を１８０°回転させて引っくり返した状態、すなわち仰向け状態と伏せ置き状態であっても、誤検出を防ぐことができるとともに、安定した検出を行うことができるものである。
【００５８】
また本発明の縦横検知センサは、特に、４つの検知空間のうち任意の１つの検知空間とこの１つの検知空間と隣接する他の検知空間との間に位置する内壁を、凸状の突起を有する形状に構成したものである。この構成によれば、凸状の突起を形成しているため、縦または横状態にある縦横検知センサを時計回りに回転させたときと、反時計回りに回転させたときの磁性体球の動きにヒステリシスを持たせることができる。これにより、検出結果におけるいわゆるチャタリング（多重検出）を防止することができるものである。
【００５９】
また本発明の縦横検知センサは、特に、磁性体を、比初期透磁率が５０００以上、保磁力が１５Ａ／ｍ以下となるように構成したものである。この構成によれば、比初期透磁率が５０００以上となるように構成しているため、磁気が弱い磁石を用いても検出が可能となる。また保磁力は１５Ａ／ｍ以下となるように構成しているため、磁性体球が帯磁し難くなる。これにより、誤検出を防止することができるものである。
【００６０】
また本発明の縦横検知センサは、特に、４つの検知空間における２つの側面内壁のうち磁気検出器から遠い方の側面内壁を、４つの検知空間の先端に近づくにしたがって磁気検出器から近い方の側面内壁に近づけた構成にする。また、４つの検知空間の先端部では磁性体球が２つの側面内壁に接するような構成にしたものである。この構成によれば、検知空間に磁性体球が入り込んだ際、磁性体球は磁気検出器から近い方の側面内壁に接するため、磁性体球が磁気発生器からの磁気をより多く引きつけることになる。これにより、磁性体球が検知空間に来た場合の磁気検出器への磁気が減少するため、検知出力を大きくすることができるものである。
【００６１】
以上のように、本発明の磁性体の位置検出装置は、磁性体と、磁性体の収容する内部空間を有し、かつ磁性体が転動または滑動可能な内壁を有する容器と、内部空間の外に配置された磁気発生器と、磁気発生器からの磁気を検出する磁気検出器とを備える。そして、磁気発生器を、直近の容器の内壁と平行な方向に磁気が発生するように配置しているため、磁気発生器の磁気を弱くすることができる。これにより、磁性体の移動に対する影響を減少させることができるため、磁性体の小型軽量化が可能となり、装置全体の小型化が可能になるものである。
【００６２】
次に本発明の実施の形態について説明する。
【００６３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における磁気検出回路の回路図、図２は同磁気検出回路に接続する磁気判別回路の回路図、図３は同磁気検出回路に接続する磁気判別回路の論理図である。
【００６４】
図１に示すとおり、印加電極１０１、第１の検出電極１０２、第２の検出電極１０３、グランド電極１０４および第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８でフルブリッジ回路を形成している。
【００６５】
また、印加電極１０１、グランド電極１０４、第１の基準電極１０９、第２の基準電極１１０および第１の調整抵抗１１１、第２の調整抵抗１１２、第３の調整抵抗１１３、第４の調整抵抗１１４でフルブリッジ回路を形成している。
【００６６】
ここでは、第１の検出電極１０２の電位をＶ１、第２の検出電極１０３の電位をＶ２、第１の基準電極１０９の電位をＶｒｅｆ１、第２の基準電極１１０の電位をＶｒｅｆ２としている。
【００６７】
第１のオペアンプ１１５は第１比較部を構成し、第１の検出電極１０２および第１の基準電極１０９と電気的に接続され、Ｖ１とＶｒｅｆ１の差動出力を増幅するものである。第２のオペアンプ１１６は第２比較部を構成し、第２の検出電極１０３および第２の基準電極１１０と電気的に接続され、Ｖ２とＶｒｅｆ２の差動出力を増幅するものである。
【００６８】
第１のコンパレータ１１７は、正の閾値と第１のオペアンプ１１５の出力を比較するものである。第２のコンパレータ１１８は、負の閾値と第１のオペアンプ１１５の出力を比較するものである。第３のコンパレータ１１９は、正の閾値と第２のオペアンプ１１６の出力を比較するものである。第４のコンパレータ１２０は、負の閾値と第２のオペアンプ１１６の出力を比較するものである。
【００６９】
第１のコンパレータ１１７の出力端子に接続された第１の信号端子１２１の出力信号をＳ１、第２のコンパレータ１１８の出力端子に接続された第２の信号端子１２２の出力信号をＳ２、第３のコンパレータ１１９の出力端子に接続された第３の信号端子１２３の出力信号をＳ３、第４のコンパレータ１２０の出力端子に接続された第４の信号端子１２４の出力信号をＳ４としている。
【００７０】
本発明の実施の形態１における磁気検出回路は、印加電極１０１、第１の検出電極１０２、第２の検出電極１０３、グランド電極１０４、第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８、第１の基準電極１０９、第２の基準電極１１０および第１の調整抵抗１１１、第２の調整抵抗１１２、第３の調整抵抗１１３、第４の調整抵抗１１４に、第１のオペアンプ１１５、第２のオペアンプ１１６、第１のコンパレータ１１７、第２のコンパレータ１１８、第３のコンパレータ１１９、第４のコンパレータ１２０および第１の信号端子１２１、第２の信号端子１２２、第３の信号端子１２３、第４の信号端子１２４で構成される磁気判別回路を付加しているものである。
【００７１】
また、本発明の実施の形態１における磁気検出回路は、初期状態を無磁界の状態としており、無磁界時において第１の検出電極１０２の電位Ｖ１と第１の基準電極１０９の電位Ｖｒｅｆ１とを等しくし、かつ第２の検出電極１０３の電位Ｖ２と第２の基準電極１１０の電位をＶｒｅｆ２とを等しくしている。
【００７２】
このように、Ｖ１＝Ｖｒｅｆ１とするためには、第１の調整抵抗１１１と第２の調整抵抗１１２のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を変えることにより実現することができる。その方法としては、例えば、第１の調整抵抗１１１および第２の調整抵抗１１２に可変抵抗器を用いて、この可変抵抗器の抵抗値を調整する方法がある。また、第１の調整抵抗１１１および第２の調整抵抗１１２の抵抗体をレーザーでトリミングすることにより、抵抗値を調整する方法もある。このとき、第１の磁気抵抗素子１０５の抵抗値と第１の調整抵抗１１１の抵抗値とを等しくし、かつ第２の磁気抵抗素子１０６の抵抗値と第２の調整抵抗１１２の抵抗値とを等しくすれば、Ｖ１＝Ｖｒｅｆ１の関係を満たすようにすることができる。しかしながら、このようにそれぞれの抵抗値を等しくする必要はなく、Ｖ１＝Ｖｒｅｆ１の関係を満たすようにすればよい。従って、第１の調整抵抗１１１の抵抗値のみを調整すれば良い場合もあり、第２の調整抵抗１１２の抵抗値のみを調整すれば良い場合もある。また第１の調整抵抗１１１および第２の調整抵抗１１２の両方の抵抗値を調整する必要がある場合もあり得る。なお、Ｖ２＝Ｖｒｅｆ２とする場合も、これと同様にすれば良い。
【００７３】
以上のように構成された本発明の実施の形態１における磁気検出回路と、この磁気検出回路に接続される磁気判別回路の動作について、以下に説明する。
【００７４】
図３は、第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８の、各抵抗素子に加えられる磁界の大きさと、第１の検出電極１０２と第２の検出電極１０３の電位の大小と、第１の信号端子１２１、第２の信号端子１２２、第３の信号端子１２３、第４の信号端子１２４の出力信号との関係を示したものである。
【００７５】
図３の上から４行目までは、第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８の、各抵抗素子に加えられる磁界の大小を示している。この行における「大」は比較的大きな磁界が印加されていることを示し、「小」は無磁界時または比較的小さな磁界が印加されていることを示す。
【００７６】
図３の上から５、６行目は、各磁気抵抗素子への磁界の印加状態に対応した第１の検出電極１０２の電位であるＶ１と、第２の検出電極１０３の電位であるＶ２を示すもので、「Ｈ」は無磁界状態よりも電位が高い状態を示し、「Ｍ」は無磁界状態と電位が同じ状態を示し、「Ｌ」は無磁界状態よりも電位が低い状態を示している。
【００７７】
図３の上から７〜１０行目は、第１の信号端子１２１の出力信号であるＳ１、第２の信号端子１２２の出力信号であるＳ２、第３の信号端子１２３の出力信号であるＳ３、および第４の信号端子１２４の出力信号であるＳ４を示している。「Ｈ」はそれぞれの信号端子に接続された第１のコンパレータ１１７、第２のコンパレータ１１８、第３のコンパレータ１１９、第４のコンパレータ１２０のいずれか１つのコンパレータの入力信号において、第１のオペアンプ１１５または第２のオペアンプ１１６からの出力が、比較する閾値より大きい状態を示している。これと同様に、「Ｌ」は小さい状態を示している。
【００７８】
第１の磁気抵抗素子５と第２の磁気抵抗素子６の磁界の組み合わせとしては、それぞれが「大」、「小」の場合を考えると全部で４パターン存在し得ることになるが、図３に示すように、第１の磁気抵抗素子１０５と第２の磁気抵抗素子１０６の磁界がともに「小」の場合、あるいはともに「大」の場合には、いずれもＳ１が「Ｌ」、Ｓ２が「Ｈ」になってしまい、出力の組み合わせが同じになる。従って、検出可能な第１の磁気抵抗素子１０５と第２の磁気抵抗素子１０６の磁界の組み合わせは、第１の磁気抵抗素子１０５と第２の磁気抵抗素子１０６の磁界がそれぞれ、「小」、「大」の場合と、「大」、「小」の場合と、「大」、「大」または「小」、「小」のいずれか一方の場合の、３パターンだけとなる。言い換えると、第１の磁気抵抗素子１０５と第２の磁気抵抗素子１０６との関係が、前者が後者より大きい場合、前者が後者より小さい場合、および前者と後者が等しい場合の３パターンだけになる。しかし、本発明の実施の形態１における磁気検出回路を利用する機器においては、第１の磁気抵抗素子１０５と第２の磁気抵抗素子１０６の磁界がそれぞれ、「大」、「大」と「小」、「小」のいずれか一方しか起こり得ない場合があるので、このような場合に有用である。第３の磁気抵抗素子１０７と第４の磁気抵抗素子１０８の関係においても同様である。
【００７９】
以上説明したように、本発明の実施の形態１における磁気検出回路は、磁界が第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８に印加されていない状態で、第１の検出電極２の電位と第１の基準電極１０９の電位が等しくなるように、第１の調整抵抗１１１と第２の調整抵抗１１２のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整する。それとともに、第２の検出電極１０３の電位と第２の基準電極１１０の電位が等しくなるように、第３の調整抵抗１１３と第４の調整抵抗１１４のいずれか一方もしくは両方の抵抗値を調整している。そのため、第１の検出電極１０２の電位と第１の基準電極１０９の電位の比較、および第２の検出電極１０３の電位と第２の基準電極１１０の電位の比較をすることにより、磁気検出回路の感度の低下を招くことなく、各磁気抵抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を簡単な回路で防止することができる。
【００８０】
ここで、本発明の実施の形態１における磁気検出回路のように、Ｖ１とＶ２との差動出力を取り出さずに、Ｖ１とＶ２とをそれぞれ独立して信号処理を行う場合には、Ｖ１の補正を行うための基準電位と、Ｖ２の補正を行うための基準電位がそれぞれ必要となる。
【００８１】
そして、これらのＶ１とＶ２の補正をデジタル的に行う場合には、これらの基準電位を信号処理回路に保有しておくためのメモリーや、Ｖ１、Ｖ２とこれらの基準電位とそれぞれ所定のデジタル処理を行うための演算回路が必要となってしまい、回路が複雑になったり、コストが増加してしまう。
【００８２】
また、メモリーや演算回路は磁気検出回路の信号処理以外の用途にも使用が可能であるため、磁気検出回路に組み込まずに電子機器本体側に取り付けることも多い。このような場合には、磁気検出回路単体でＶ１とＶ２の補正をするための調整ができないことや、磁気検出回路と信号処理回路とは一組のペアとして取り扱う必要があること等、磁気検出回路の取扱いが不便になってしまう。
【００８３】
これに対し、本発明の実施の形態１における磁気検出回路は、磁気検出回路単体でＶ１とＶ２の補正を行うための調整ができる。そして、磁気検出回路と信号処理回路とを一組のペアとして取り扱う必要はなく、任意の磁気検出回路と任意の信号処理回路とを組み合わせても改めて調整をする必要がないため、取扱いが便利である。さらに、これらの作用効果を簡単な回路で実現できるため、低コスト化、小型化が可能となる。
【００８４】
なお、上記した本発明の実施の形態１における磁気判別回路は一例を示したものであり、この回路に限定されるものではない。また、出力としては、４つの「Ｈ」または「Ｌ」の信号が得られる回路にしているが、これに限定されるものではなく、１つのアナログ信号を得るような回路にすることもできる。具体的には、第１のオペアンプ１１５と第２のオペアンプ１１６の、それぞれの出力の差動出力を得るような回路構成にすることができる。この場合、第１の磁気抵抗素子１０５の磁気による抵抗値変化と、第３の磁気抵抗素子１０７の磁気による抵抗値変化とを等しくするような、尚かつ、第２の磁気抵抗素子１０６の磁気による抵抗値変化と、第４の磁気抵抗素子１０８の磁気による抵抗値変化とが等しくなるような構成にすることにより、一般的に広く使われているフルブリッジ回路による差動出力を得る方法と同様の出力を得ることができる。
【００８５】
また、本発明の実施の形態１における磁気検出回路の第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８には、ＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）やＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ−ＭＲ）などを用いることができる。
【００８６】
そしてまた、第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８の４つの磁気抵抗素子を用いた構成としているが、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８、第２の検出電極１０３、第３の調整抵抗１１３、第４の調整抵抗１１４および第２の基準電極１１０を削除し、それぞれハーフブリッジ回路にした構成の場合でも、同様の効果を得ることができる。
【００８７】
さらに、無磁界時の状態を初期状態としたが、バイアス磁界を印加した状態を初期状態としてもよい。
【００８８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における磁気センサは、基本的には上記した本発明の実施の形態１における磁気検出回路を取り込んだ磁気センサであるが、バイアス磁界を印加した状態を初期状態としているものである。
【００８９】
図４は本発明の実施の形態２における磁気センサの主要部の断面図である。
【００９０】
図４に示すように、この磁気センサの主要部は、アルミナセラミックからなる板状の基板１２５と、基板１２５の上面に形成されたガラスグレーズ層１２６と、ガラスグレーズ層１２６の上に形成された磁気抵抗層１２７と、磁気抵抗層１２７の上に形成された絶縁層１２８と、絶縁層１２８の上に形成された磁石層１２９とを有している。磁石層１２９は磁気抵抗層１２７へバイアス磁界を印加するものである。また、絶縁層１２８は磁気抵抗層１２７と磁石層１２９との間の電気的絶縁を確保するものである。基板１２５の下面側（裏面側）には調整抵抗層１３０が形成され、磁石層１２９と調整抵抗層１３０のそれぞれを覆うように保護膜１３１が形成されている。
【００９１】
なお、図４は、磁気センサの厚み方向の位置関係を示した模式図であり、実際の厚みの関係を示したものではない。また、磁気抵抗層１２７は一般的に蛇行形状（複数回折り返してなるパターン）にされることが多く、図４のように基板１２５上に横方向に長く形成されているとは限らない。ここで、磁気抵抗層１２７は、上記した本発明の実施の形態１における磁気検出回路の、第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８に対応し、調整抵抗層１３０は、磁気検出回路の、第１の調整抵抗１１１、第２の調整抵抗１１２、第３の調整抵抗１１３、第４の調整抵抗１１４に対応するものである。
【００９２】
以上のように、本発明の実施の形態２における磁気センサは、基板１２５の上面側に第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８が形成された平面を形成し、かつ基板１２５の裏面側に第１の調整抵抗１１１、第２の調整抵抗１１２、第３の調整抵抗１１３、第４の調整抵抗１１４が形成された平面を形成している。そのため、「Ｖ１＝Ｖｒｅｆ１」とするために第１の調整抵抗１１１と第２の調整抵抗１１２のいずれか一方もしくは両方の抵抗値の調整を行う際に、第１の磁気抵抗素子１０５および第２の磁気抵抗素子１０６に悪影響を与えるのを防止することができる。具体的には、例えばレーザートリミングにより抵抗値の調整を行う際に、レーザートリミングによるトリミング痕は第１の調整抵抗１１１または第２の調整抵抗１１２に留まらず、さらにこれらの調整抵抗が形成されている別の層にまで及ぶことが十分考えられる。この場合において、第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６上に第１の調整抵抗１１１、第２の調整抵抗１１２を積層する構成の場合、トリミング痕が第１の磁気抵抗素子１０５または第２の磁気抵抗素子１０６にまで及ぶことが懸念される。さらには、レーザートリミング時の熱のダメージを受けることも懸念される。「Ｖ２＝Ｖｒｅｆ２」とする場合においても同様である。
【００９３】
これに対し、本発明の実施の形態２における磁気センサは、基板１２５を挟んで、その表面側に第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８を形成し、かつ裏面側に第１の調整抵抗１１１、第２の調整抵抗１１２、第３の調整抵抗１１３、第４の調整抵抗１１４を形成している。そのため、このような現象が生じるのを防止することができる。
【００９４】
なお、本発明の実施の形態２における磁気センサにおいては、第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８にバイアス磁界を印加するために磁石層１２９を形成したが、磁気検出の方法によっては、磁石層１２９は無くてもよい。また、磁石層１２９としては、例えばＣｏＰｔを薄膜形成し、その後に磁化させて得られるものを用いることができる。
【００９５】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３における磁性体球の位置検出装置は、基本的には上記した本発明の実施の形態１における磁気検出回路を取り込んだものであるが、バイアス磁界を印加した状態を初期状態としているものである。
【００９６】
図５は、本発明の実施の形態３における磁性体球の位置検出装置の、主要部の正面断面図である。
【００９７】
図５において、磁性体球１３２はＦｅ系合金で構成されているもので、特に透磁率が高く、かつ保磁力が低いパーマロイにより構成されている。磁性体球１３２を内部に転動可能に収容するハウジング１３３は、非磁性体材料により構成されている。特に、このハウジング１３３を、カーボン等の導電性材料を含んだ液晶ポリマー、ポリアミド、またはポリフェニレンサルファイド等の樹脂材料により構成した場合は、耐熱性に優れ、かつ、面実装部品としてリフロー対応が可能なものが得られる。また、ポリアミドは安価なため、経済性においても優れているものである。磁性体球１３２は、ハウジング１３３の内壁１３３ａを転がるか、または滑って移動する。ハウジング１３３の内部空間１３４に、磁性体球１３２が収容されている。磁石層１２９から磁気１３５が出ている。
【００９８】
なお、図５において、基板１２５、磁気抵抗層１２７、磁石層１２９、調整抵抗層１３０および保護膜１３１は磁気センサの一部を構成するものであり、図４に示した構成と同様の構成になるものであるが、主要な構成要素のみを示し、他は省略している。
【００９９】
以上のように構成された磁性体球の位置検出装置について、以下にその動作を説明する。
【０１００】
磁性体球１３２が磁石層１２９の直上になく離れた場所にある場合には、磁石層１２９のＮ極からＳ極へ上下対称に磁気が発せられる。このとき、下側に向かった磁気の一部は磁気抵抗層１２７に印加され、これにより、磁気が印加された部分の磁気抵抗素子の抵抗値が低下する。
【０１０１】
次に、磁性体球１３２が磁石層１２９の直上に来た場合には、磁性体球１３２に引っ張られるように磁気が発せられるため、磁気が上下対称になるのではなく、磁性体球１３２側の磁界が強まり、磁気抵抗層１２７側の磁界が弱まる。
【０１０２】
このとき、磁性体球１３２が近傍に存在する場所の磁気抵抗素子の抵抗値は上昇し、かつ、磁性体球１３２が近傍に存在しない場所の磁気抵抗素子の抵抗値は低下する。この原理を利用することにより磁性体球の位置の検出が可能となる。
【０１０３】
上記した本発明の実施の形態３における磁性体球の位置検出装置においては、磁性体球１３２が１個だけであり、そして第１の磁気抵抗素子１０５と第２の磁気抵抗素子１０６が磁気的に十分離れた場所にあれば、第１の磁気抵抗素子１０５と第２の磁気抵抗素子１０６の両方の磁界がともに「大」となることはないため、本発明の実施の形態１に記載した磁気判定回路を用いても有用なものとなる。
【０１０４】
また上記本発明の実施の形態３における磁性体球の位置検出装置は、磁性体球１３２と、この磁性体球１３２を収容する内部空間１３４を有し、かつ磁性体球１３２が転動可能な内壁１３３ａを有するハウジング１３３と、内部空間１３４の外側に設けられた本発明の請求項１における磁気検出回路と、磁気検出回路に磁気１３５を印加する磁石層１２９とを備えている。そのため、磁気回路の感度の低下を招くことなく、各磁気抵抗素子の抵抗値のバランスが悪い場合であっても、これに起因する誤検出を防止することが可能な磁性体球の位置検出装置を得ることができる。
【０１０５】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４における縦横検知センサは、上記した本発明の実施の形態３における磁性体球の位置検出装置を取り込んで、応用したものである。
【０１０６】
図６は、本発明の実施の形態４における縦横検知センサの主要部の平面断面図、図７は同縦横検知センサの動作図である。
【０１０７】
図６、図７において、第１の検知空間１３６ａ、第２の検知空間１３６ｂ、第３の検知空間１３６ｃ、第４の検知空間１３６ｄは、いずれもハウジング１３３の内部に形成される内部空間１３４の一部であり、これらは同一平面内において９０°間隔で４方向へ広がって形成されている。ハウジング１３３は、これらの第１の検知空間１３６ａ、第２の検知空間１３６ｂ、第３の検知空間１３６ｃ、第４の検知空間１３６ｄの、４つの検知空間を含む平面と垂直な方向に位置するとともに互いに対向する２つの側面内壁（図示せず）を備えている。この２つの側面内壁（図示せず）は、図６の紙面奥側と紙面手前側に位置するものである。
【０１０８】
側面内壁の略中央部に形成されたくぼみ１３７は、磁性体球１３２が嵌まり込む程度の大きさのものである。第１の磁石１３８、第２の磁石１３９、第３の磁石１４０、第４の磁石１４１は、いずれもＣｏＰｔ薄膜からなる磁石である。そして、これらの第１の磁石１３８、第２の磁石１３９、第３の磁石１４０、第４の磁石１４１の各磁石の背面には、それぞれ上記した本発明の実施の形態１における磁気検出回路の第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８が形成されており、その厚みの構成は、図４に示すものと同じである。
【０１０９】
従って、磁性体球１３２が第１の検知空間１３６ａに位置するときは、第１の磁気抵抗素子１０５に印加される磁気が少なくなり、第２の検知空間１３６ｂに位置するときは、第２の磁気抵抗素子１０６に印加される磁気が少なくなり、第３の検知空間１３６ｃに位置するときは、第３の磁気抵抗素子１０７に印加される磁気が少なくなり、第４の検知空間１３６ｄに位置するときは、第４の磁気抵抗素子１０８に印加される磁気が少なくなる。
【０１１０】
図７に示すように、第１の信号端子１２１の出力信号であるＳ１、第２の信号端子１２２の出力信号であるＳ２、第３の信号端子１２３の出力信号であるＳ３、および第４の信号端子１２４の出力信号であるＳ４を検出することにより、磁性体球１３２が位置する場所がわかる。そして、この磁性体球１３２が自重により移動する構成にしておけば、縦横の検知を行うことができるものとなる。
【０１１１】
本発明の実施の形態４における縦横検知センサは、上記した本発明の実施の形態３における磁性体球の位置検出手段を含んでいるもので、ハウジング１３３における内部空間１３４を、同一平面内における９０°間隔の４方向へ広がる第１の検知空間１３６ａ、第２の検知空間１３６ｂ、第３の検知空間１３６ｃ、第４の検知空間１３６ｄと、この第１の検知空間１３６ａ、第２の検知空間１３６ｂ、第３の検知空間１３６ｃ、第４の検知空間１３６ｄを含む平面と垂直な方向に位置するとともに互いに対向する２つの側面内壁（図示せず）とを備えた形状に構成する。それとともに、第１の磁石１３８、第２の磁石１３９、第３の磁石１４０、第４の磁石１４１と、磁気検出回路を構成する第１の磁気抵抗素子１０５、第２の磁気抵抗素子１０６、第３の磁気抵抗素子１０７、第４の磁気抵抗素子１０８を、第１の検知空間１３６ａ、第２の検知空間１３６ｂ、第３の検知空間１３６ｃ、第４の検知空間１３６ｄの外側に設ける。そして、磁気検出回路によって第１の検知空間１３６ａ、第２の検知空間１３６ｂ、第３の検知空間１３６ｃ、第４の検知空間１３６ｄのうち、磁性体球１３２が自重によって入り込んだ検知空間を検知することにより、この検知空間が他の３つの検知空間より下方にあることを検知するもので、これにより、縦横の検知を行うものである。
【０１１２】
（実施の形態５）
図８は本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置の正面断面図、図９は同磁性体球の位置検出装置の動作原理図、図１０は同磁性体球の位置検出装置における磁性体球の位置と磁気抵抗素子の抵抗値の関係を示す図、図１１は同磁性体球の位置検出装置の主要部の正面断面図である。
【０１１３】
図８〜図１１において、磁性体球２０１はＦｅ系合金で構成されているもので、特に透磁率が高く、かつ保磁力が低いパーマロイにより構成されている。磁性体球２０１を内部に転動可能に収容するハウジング２０２は非磁性体材料により構成されている。特に、このハウジング２０２を、カーボン等の導電性材料を含んだ液晶ポリマーやポリアミド等の樹脂材料により構成した場合は、耐熱性に優れ、かつ面実装部品としてリフロー対応が可能なものが得られる。またポリアミドは安価であるため、経済性においても優れているものである。磁性体球２０１はハウジング２０２の内壁２０２ａを転がるか、または滑って移動する。ハウジング２０２の内部空間２０３に磁性体球２０１が収容されている。
【０１１４】
ＮｉＣｏ，ＮｉＦｅ等からなる強磁性薄膜を複数折り返してなるパターンに形成されている磁気抵抗素子２０４は、磁界が電流方向に対して垂直に印加された時に抵抗値変化率が最大となって、抵抗値が低下するものである。強磁性薄膜を複数折り返してなる磁気抵抗素子２０４のパターンの具体的な形状は、後述する図１５に記載しているものと同様である。磁気を印加する薄膜磁石（「磁石」の一実施の形態でもある）２０５は、直近の内壁２０２ａと平行な方向に磁気を印加しているものであり、この薄膜磁石２０５は磁界の向きが着磁によって設定されるＣｏＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔ合金、フェライト等の材料により構成されている。ここで、薄膜磁石２０５からの磁気の印加方向は、磁気抵抗素子２０４のパターンの長手方向と９０°の角度をなすようにしている。９０°の角度にすると磁気抵抗素子２０４の抵抗値の変化を大きくすることができるため好ましいが、実用上は４５°程度であっても構わない。
【０１１５】
アルミナ等の絶縁性を有する材料からなる矩形状の基板２０６は、ハウジング２０２とともに容器２０２ｂを構成している。基板２０６の表面にガラスグレーズ層２０６ａを形成することにより平滑な表面が得られるため、基板２０６への電気回路の形成が容易となる。磁気抵抗素子２０４上に形成された絶縁層２０７は、ＳｉＯ２、アルミナ、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の材料により構成されている。また、この絶縁層２０７の上面には薄膜磁石２０５が形成されるが、この薄膜磁石２０５をＣｏＰｔ合金で形成した場合に、絶縁層２０７にＳｉＯ２を用いると、安価であるとともに、薄膜磁石２０５との密着性が良くなるため、耐湿度性等の信頼性が向上する。薄膜磁石２０５上に形成されたＳｉＯ２、アルミナ、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の材料からなる保護膜２０８をフィラ含有のエポキシ樹脂で構成した場合は、密着性が優れているとともに、耐磨耗性、耐湿度性も優れているもので、磁気抵抗素子２０４および薄膜磁石２０５の信頼性が向上する。なお、この保護膜２０８は内壁２０２ａの一部を構成しているものである。
【０１１６】
また、図８、図９においては、図面を見やすくするために、ガラスグレーズ層２０６ａ、絶縁層２０７、保護膜２０８を省略している。
【０１１７】
以上のように構成された本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置について、以下その動作原理を説明する。
【０１１８】
図８に示すように、磁気抵抗素子２０４の上部に磁性体球２０１がない場合には、磁気抵抗素子２０４の上部にある薄膜磁石２０５から上下に磁力線が回っているため、下側に回っている磁力線の一部が磁気抵抗素子２０４を貫き、磁気抵抗素子２０４に磁気を印加している。特に、磁気抵抗素子２０４のパターン形状により、磁気抵抗素子２０４を流れる電流方向に対して垂直方向の磁気が印加されている。これにより、磁気抵抗素子２０４の抵抗値は低い値を示す。
【０１１９】
一方、図９に示すように、磁気抵抗素子２０４の上部に磁性体球２０１が近づいた場合には、磁気抵抗素子２０４の上部にある薄膜磁石２０５からの磁力線が磁性体球２０１に吸い寄せられるようになって、薄膜磁石２０５の上側に磁力線が集まるため、薄膜磁石２０５の下側を回る磁力線は減少する。これにより、磁気抵抗素子２０４を貫く磁力線も減少するため、磁気抵抗素子２０４の抵抗値は高い値を示す。この磁性体球の位置検出装置における磁性体球２０１の位置と磁気抵抗素子２０４の抵抗値の関係を、図１０に示す。
【０１２０】
このように、磁気抵抗素子２０４の近傍の位置に磁性体球２０１が存在するときには、磁気抵抗素子２０４の抵抗値が高くなり、一方、磁気抵抗素子２０４の近傍の位置に磁性体球２０１が存在しないときには、磁気抵抗素子２０４の抵抗値が低くなる（図１０を参照）。このため、磁気抵抗素子２０４の抵抗値を検知することにより、磁性体球２０１が磁気抵抗素子２０４の近傍の位置に存在するか、しないかの検出をすることができる。
【０１２１】
上記したように、本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置は、薄膜磁石２０５からの磁気を直近の内壁２０２ａと平行な方向に印加するようにしているため、磁性体球２０１の移動に悪影響を与えるのを防止することができる。
【０１２２】
これについて説明を加えると、磁気を垂直に印加する場合には、第１に、磁石と内壁との間に磁気抵抗素子を配置する必要がある。なぜならば、仮に内壁と磁気抵抗素子との間に磁石を配置した場合、言い換えると、磁石の一方の磁極を内壁側に、かつ他方の磁極を磁気抵抗素子側に配置すると、磁性体球の位置が変化しても、内壁と反対側の磁極からの磁気は殆ど影響を受けないため、磁気抵抗素子での検出する磁気は殆ど変わらないからである。また、磁気を垂直に印加する場合には、第２に、磁石と内壁との間を離す必要がある。なぜならば、磁石と内壁との間に磁気抵抗素子を配置した状態で、磁石と内壁との間隔を狭めると磁石と磁気抵抗素子との間隔も狭まることになる。この場合、磁気抵抗素子は磁力線が発せられる磁極の近くに位置することになるため、磁性体球が近づいても、あるいは磁性体球が離れた場所にあっても、この磁極から発せられる磁力線の多くが磁気抵抗素子を貫くこととなってしまい、その結果、磁性体球の位置変化によって磁気抵抗素子が受ける磁気の変化は少なくなってしまう。このため、磁気抵抗素子は、磁石からある程度の間隔をあけて配置する必要があり、結局は、磁石と内壁との間隔を離す必要がある。このように、磁石と内壁との間隔を離すと、当然の事ながら磁石の磁気を強くする必要がある。そうすると、磁性体球が少々離れても、磁石が磁性体球を引き寄せる力の減少は少ない。よって、磁性体球は、磁石からの磁力によって、その移動に影響を受けてしまうのである。
【０１２３】
このように、本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置は、磁性体球２０１が軽量化されても磁性体球２０１の自重による移動が妨げられることはないため、装置の小型化が可能となるものである。
【０１２４】
また、磁性体球２０１が接する内壁２０２ａに近い方から、薄膜磁石２０５、磁気抵抗素子２０４の順に配置しているため（図１１を参照）、磁性体球２０１と薄膜磁石２０５との間を近くすることができ、その分、薄膜磁石２０５の磁気を弱くしても磁性体球２０１が近傍に来た場合の検出が可能となる。磁石による磁性体を引きつける力は、距離の２乗に反比例するので、薄膜磁石２０５の磁気を弱くすることにより、薄膜磁石２０５から離れた位置での磁気を十分小さくすることができ、この点からも磁性体球２０１の移動に悪影響を与えるのを防止することができるものである。
【０１２５】
そしてまた、磁気抵抗素子２０４、薄膜磁石２０５を薄膜で形成しているため、装置全体の小型化、薄型化が可能となるものである。
【０１２６】
さらに、基板２０６に磁気抵抗素子２０４と薄膜磁石２０５とを一体的に形成しているため、個体差による磁気抵抗素子２０４と薄膜磁石２０５の位置関係のばらつきも少なくして精度良く保つことができる。これにより、薄膜磁石２０５から磁気抵抗素子２０４へ印加される磁気のばらつきを減少させることができるため、印加される磁気と抵抗値変化率との関係であるＭＲ特性（Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ特性）のばらつきも減少させることができるものである。
【０１２７】
さらにまた、保護膜２０８の一部が内壁２０２ａを兼ねているため、別個に内壁２０２ａを設けている場合に比べ、薄膜磁石２０５を内壁２０２ａへ近づけることが可能となるものである。そして薄膜磁石２０５を内壁２０２ａへ近づけたことによる効果は上述した通りである。
【０１２８】
また、磁性体球２０１はパーマロイで構成しているため、磁性体球２０１の比初期透磁率を５０００以上、保持力を１５Ａ／ｍ以下にすることができる。これにより、磁気が磁性体球２０１を貫き易くなるため、薄膜磁石２０５の磁気を弱くすることができる。さらに、帯磁し難い磁性体球２０１を得ることができるため、誤動作の防止を図ることができる。
【０１２９】
なお、上記磁性体球２０１に、ポリテトラフルオロエチレン等を含有した潤滑めっきを施しておけば、摩擦係数が低くなって、磁性体球２０１の転動がスムーズになるとともに、耐磨耗性が高く、かつ耐食性も優れている。そのため、磁性体球２０１が錆びることも無く、信頼性を向上させることができる。
【０１３０】
また、ハウジング２０２を、カーボン等の導電性材料を含んだ樹脂材料、または導電性を有する金属材料で形成するとともに、このハウジング２０２をグランドと電気的に接続すれば、ハウジング２０２の帯電を防止することができる。これにより、磁性体球２０１の位置検出装置の誤動作を防止することができるものである。
【０１３１】
そしてまた、上記本発明の実施の形態５においては、磁気抵抗素子２０４として、強磁性体膜からなるＭＲ素子を用いているが、人工格子多層膜からなるＧＭＲ素子（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ素子）を用いた場合でも、上記本発明の実施の形態５と同様の効果を得ることができる。
【０１３２】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置は、様々な技術に導入することが可能であり、例えば後述する縦横検知センサの他に姿勢センサ、傾斜センサ等へも適用することができる。また、後述する縦横検知センサは、４姿勢を検出するものであるが、２姿勢、３姿勢、さらには５姿勢を検知する姿勢センサに対しても、本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置は適用可能なものである。
【０１３３】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６における縦横検知センサは、上記した本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置を利用したものである。
【０１３４】
図１２は本発明の実施の形態６における縦横検知センサの仰向け置き時の正面断面図、図１３は同縦横検知センサの縦置き時の上面断面図、図１４は同縦横検知センサの主要部の電気回路図、図１５は同縦横検知センサの主要部の平面図、図１６、図１７は同縦横検知センサの動作原理図、図１８は同縦横検知センサの姿勢を表す磁性体球の位置と出力の関係を示す図、図１９は同縦横検知センサの電気処理回路図、図２０は同縦横検知センサの判定論理図である。
【０１３５】
ここでは、図１２に示す紙面上方（紙面の上部）を実際の鉛直上方としたときの縦横検知センサの姿勢を「仰向け置き」と呼び、そして図１３に示す紙面上方を実際の鉛直上方としたときの縦横検知センサの姿勢を「縦置き」と呼ぶことにする。
【０１３６】
図１２〜図１７および図１９において、磁性体球２１１は上記した本発明の実施の形態５における磁性体球２０１と同様の構成からなるものである。非磁性体材料により構成されたハウジング２１２は後述する基板２１６の上面を覆うように設置されるもので、磁性体球２１１を収納可能な凹部を有し、ここに磁性体球２１１を収容している。また、このハウジング２１２を、カーボン等の導電性材料を含んだ液晶ポリマーやポリアミド等の樹脂材料により構成した場合は、耐熱性に優れ、かつ面実装部品としてリフロー対応が可能なものが得られる。またポリアミドは安価であるため、経済性においても優れている。ハウジング２１２の図１２における天井面に相当するのが側面内壁２１２ａである。ハウジング２１２における側面内壁２１２ａの中央部にくぼみ２１２ｂが形成されている。ハウジング２１２と後述する基板２１６とによって形成される内部空間２１３内を、磁性体球２１１が転動する。
【０１３７】
内部空間２１３の一部であって同一平面内において９０°間隔で４方向へ広がる、検知空間２１３ａ〜２１３ｄが形成されている検知空間２１３ａ〜２１３ｄの外側にそれぞれ、第１〜第４の磁気抵抗素子２１４ａ〜２１４ｄが形成されている。これらの磁気抵抗素子２１４ａ〜２１４ｄは、上記した本発明の実施の形態５における磁気抵抗素子２０４と同様の構成となっている。検知空間２１３ａ〜２１３ｄの外側にそれぞれ、薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄが形成されている。これらの薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄも、上記した本発明の実施の形態５における薄膜磁石２０５と同様の構成となっている。
【０１３８】
基板２１６も、上記した本発明の実施の形態５における基板２０６と基本構成は同様となっているもので、この基板２１６の表面にはガラスグレーズ層（図示せず）が形成されている。また、この基板２１６の上面には、第１〜第４の磁気抵抗素子２１４ａ〜２１４ｄが形成され、さらに、これらの第１〜第４の磁気抵抗素子２１４ａ〜２１４ｄの上面には、絶縁膜（図示せず）を介して薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄが形成されている。そしてまた、これらの上には、第１〜第４の磁気抵抗素子２１４ａ〜２１４ｄ、薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄおよび基板２１６を保護する保護膜（図示せず）が形成されている。
【０１３９】
上記した基板２１６、第１〜第４の磁気抵抗素子２１４ａ〜２１４ｄ、絶縁膜（図示せず）、薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄおよび保護膜（図示せず）の構成は、第１〜第４の磁気抵抗素子２１４ａ〜２１４ｄと薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄの個数の違いはあるが、基本構成は上記した本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置と同様となっている。
【０１４０】
基板２１６上に形成された保護膜（図示せず）の表面の一部である側面内壁２１６ａは、内部空間２１３と接している。ハウジング２１２における側面内壁２１２ａとこの側面内壁２１６ａとは互いに対向しており、さらにこれらはいずれも４つの検知空間２１３ａ〜２１３ｄを含む平面に対し垂直の方向に位置している。基板２１６上の側面内壁２１６ａの中央部に形成されたくぼみ２１６ｂは、ハウジング２１２側のくぼみ２１２ｂと内部空間２１３を介して対向している。隣接し合う検知空間２１３ａ〜２１３ｄの間に位置してハウジング２１２の内壁に、凸状の突起２１７ａ〜２１７ｄが形成されている。基板２１６には、入力電極２１８、グランド電極２１９、第１の出力電極２２０ａ、第２の出力電極２２０ｂが形成されている。
【０１４１】
ここで、第１の磁気抵抗素子２１４ａと第２の磁気抵抗素子２１４ｂとは図１４に示すように電気的に直列に接続されており、第３の磁気抵抗素子２１４ｃと第４の磁気抵抗素子２１４ｄも電気的に直列に接続されている。そして、第１の磁気抵抗素子２１４ａと第２の磁気抵抗素子２１４ｂの直列回路と、第３の磁気抵抗素子２１４ｃと第４の磁気抵抗素子２１４ｄの直列回路とは、電気的に並列に接続されている。さらに、第１の磁気抵抗素子２１４ａと第２の磁気抵抗素子２１４ｂとの接続部は、第１の出力電極２２０ａと接続されており、第３の磁気抵抗素子２１４ｃと第４の磁気抵抗素子２１４ｄとの接続部は、第２の出力電極２２０ｂと接続されている。また、第１の磁気抵抗素子２１４ａ、第２の磁気抵抗素子２１４ｂ、第３の磁気抵抗素子２１４ｃおよび第４の磁気抵抗素子２１４ｄのパターンの長手方向は図１５に示すように互いに平行になっている。このパターンの長手方向が第１の磁気抵抗素子２１４ａ〜第４の磁気抵抗素子２１４ｄを流れる電流方向に相当し、この電流方向に対して垂直に、第１の薄膜磁石２１５ａ〜第４の薄膜磁石２１５ｄによって磁界が加えられる。そして、このように磁界が加えられると、第１の磁気抵抗素子２１４ａ〜第４の磁気抵抗素子２１４ｄの抵抗値が低下する。なお、第１の磁気抵抗素子２１４ａと第３の磁気抵抗素子２１４ｃは入力電極２１８に接続され、一方、第２の磁気抵抗素子２１４ｂと第４の磁気抵抗素子２１４ｄはグランド電極２１９に接続されている。このように、第１〜第４の磁気抵抗素子２１４ａ〜２１４ｄは、図１４に示すようにフルブリッジ回路を構成している。また、入力電極２１８、グランド電極２１９、第１の出力電極２２０ａ、第２の出力電極２２０ｂはそれぞれ銀や銀パラジウム等の材料により構成されている。
【０１４２】
以上のように構成された本発明の実施の形態６における縦横検知センサについて、以下にその動作を説明する。
【０１４３】
本発明の実施の形態６における縦横検知センサの動作原理は、上記した本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置の動作原理を取り入れたものである。
【０１４４】
ここで、図１６は紙面上方を実際の鉛直上方とした図で、図１３と同じく、縦横検知センサを縦置きにしたときの正面図である。また、図１７は紙面手前（紙面に対して垂直に手前方向）を実際の鉛直上方とした図で、縦横検知センサを仰向け置きにしたときの平面図である。
【０１４５】
図１３または図１６に示すように、縦横検知センサを縦置きにすると、内部空間２１３内で磁性体球２１１は自重で鉛直下方向に転動し、一番低い位置へ移動する。すなわち、図１３または図１６においては、磁性体球２１１は検知空間２１３ｄへ移動している。このとき、検知空間２１３ｄの外側に設けられている薄膜磁石２１５ｄからの磁力線が磁性体球２１１へ引っ張られてしまうため、第４の磁気抵抗素子２１４ｄを貫く磁力線が減少し、第４の磁気抵抗素子２１４ｄの抵抗値が上昇する。これにより、検知空間２１３ｄが他の検知空間２１３ａ〜検知空間２１３ｃより鉛直下方にあることを検出することができる。
【０１４６】
このとき、第１の磁気抵抗素子２１４ａ、第２の磁気抵抗素子２１４ｂ、第３の磁気抵抗素子２１４ｃの抵抗値は、いずれも磁性体球２１１の影響を受けないため、低いままである。それに対し、第４の磁気抵抗素子２１４ｄの抵抗値のみが上昇するため、第１の出力電極２２０ａの電位は入力電極２１８とグランド電極２１９間の電位の中央の値となるが、第２の出力電極２２０ｂの電位はこの中央の値より高くなる。
【０１４７】
上記した動作は、磁性体球２１１が他の検知空間２１３ａ〜２１３ｃに入り込んだ場合も同様になされるものである。
【０１４８】
なお、以降は、入力電極２１８とグランド電極２１９間の電位の中央の値を「基準電位」と呼ぶことにする。後述する図１８においても、そのように用語を用いている。
【０１４９】
一方、図１２または図１７に示すように、磁性体球２１１がくぼみ２１２ｂまたはくぼみ２１６ｂにはまった場合には、磁性体球２１１と薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄとの距離が十分に離れているため、第１〜第４の磁気抵抗素子２１４ａ〜２１４ｄはいずれもその抵抗値は低いままであり、したがって、第１の出力電極２２０ａの電位と第２の出力電極２２０ｂの電位はともに基準電位となる。
【０１５０】
図１８は、本発明の実施の形態６における磁性体球２１１の位置と、第１の出力電極２２０ａおよび第２の出力電極２２０ｂとの関係をまとめた図である。図中の「Ｈ」は基準電位より高い電位であることを、「Ｌ」は基準電位より低い電位であることを示している。
【０１５１】
以上のような構成および動作を有する本発明の実施の形態６における縦横検知センサの処理回路の一例について、図面を用いて説明する。
【０１５２】
図１９において、第１の出力電極２２０ａおよび第２の出力電極２２０ｂの出力をオペアンプ２２１ａ、２２１ｂで増幅し、それぞれの出力を適当なプラスの閾値とマイナスの閾値を設けたコンパレータ２２２ａ〜２２２ｄに通すことにより、１つの出力に対して、ＨＨ、ＨＬ、ＬＬの結果が得られる。この詳細は、上記実施の形態１と同様である。
【０１５３】
これらの結果から、磁性体球２１１の位置が何処にあるかを知ることができる。そして、磁性体球２１１は自重により鉛直下方へ移動することを考えれば、この縦横検知センサの姿勢がわかる。すなわち、この縦横検知センサを内蔵する機器の縦横方向の姿勢もわかるものである。これらの結果を図２０にまとめた。なお、図１２のように縦横検知センサが仰向け置きの状態か否かの検知もできるが、本発明の実施の形態６における縦横検知センサは、仰向け置き状態の縦横検知センサを１８０°回転させた状態、すなわち伏せ置き状態と仰向け置きの状態の区別をつけることはできない。
【０１５４】
以上のように本発明の実施の形態６における縦横検知センサは、上記した本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置を取り込んだ構成を有し、さらに本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置の作用効果も取り込んでいるものである。
【０１５５】
上記に加えて、磁気を印加する手段として、薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄの４つを用いているため、それぞれの薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄからの磁界は、それぞれの薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄの直近の検知空間２１３ａ〜２１３ｄに届く程度の磁気で済み、磁気を弱くすることができる。この薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄの磁気を弱くすることができることによる作用効果は、上記した本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置の場合と同様である。
【０１５６】
また、本発明の実施の形態６における縦横検知センサは、検知空間２１３ｄの形状を、磁性体球２１１の外形より少しだけ大きな凹面を有する曲面としているため、磁性体球２１１が検知空間２１３ｄに無理なく入り込め、かつ安定して収まる形状となる。これにより、磁性体球２１１が検知空間２１３ｄへ移動してきた際に、磁性体球２１１がしばらくの間、他の検知空間と検知空間２１３ｄを行き来するということはなくなるため、第４の磁気抵抗素子２１４ｄの抵抗値が安定するものである。このことは、検知空間２１３ｄだけに限られるものではなく、別の検知空間２１３ａ〜２１３ｃにおいても同様である。
【０１５７】
そしてまた、図１３において、この縦横検知センサを少しずつ時計方向に回転させて行く場合を考えて見ると、突起２１７ｃがあるため、縦横検知センサを４５°傾けた状態であっても磁性体球２１１が検知空間２１３ｄから飛び出て検知空間２１３ｂへ入り込むことはない。そして縦横検知センサを４５°を超えてさらに回転させていくと、やがて、磁性体球２１１は検知空間２１３ｄを出て、隣接する検知空間２１３ｂへ入り込む。さらに、図１３の縦横検知センサを時計回りに９０°回転させると、この状態では検知空間２１３ｂが鉛直下向きになって、この検知空間２１３ｂに磁性体球２１１が入り込むことになる。これとは逆に、この状態から、縦横検知センサを少しずつ反時計方向に回転させて行くと、突起２１７ｃがあるため、縦横検知センサを４５°傾けた状態であっても磁性体球２１１が検知空間２１３ｂから飛び出て検知空間２１３ｄへ入り込むことはない。さらにこの状態から縦横検知センサを反時計方向に回転させていくと、磁性体球２１１は検知空間２１３ｂを出て、隣接する検知空間２１３ｄへ入り込む。この現象からも明らかなように、突起２１７ｃを形成したことにより、磁性体球２１１の移動し始める角度が時計回り方向とこれの逆方向とでは異なり、ヒステリシスを持つことになる。これにより、４５°程度傾けた場合に、不用意に縦横の検知が変わってしまうのを防止することができ、いわゆるチャタリング（多重検出）を防止することができる。これは、上記した突起２１７ｃだけでなく、これ以外の突起２１７ａ、突起２１７ｂ、突起２１７ｄについても同様の効果が得られるものである。
【０１５８】
さらに、図１３に示すように、内部空間２１３の形状を、全体として概略「十」字の形状にし、「十」字の中央の交点部に内部空間２１３が凹となるような曲面と、「十」字の形状の先端部に内部空間２１３が凸となるような曲面を形成し、これらの曲面が滑らかに連続的に繋がった外形としているため、磁性体球２１１の動きは滑らかとなり、さらに任意の検知空間とこれに隣接する検知空間との間で磁性体球２１１が静止してしまうのも防止できるのである。
【０１５９】
さらにまた、図１２に示すように、縦横検知センサを仰向け置きにした場合には、鉛直下方に位置するものが基板２１６であるため、磁性体球２１１は基板２１６上に位置する。この場合、側面内壁２１６ａにくぼみ２１６ｂを形成しているため、磁性体球２１１はこのくぼみ２１６ｂにはまって安定して静止することになる。もし、このくぼみ２１６ｂがなければ、磁性体球２１１は側面内壁２１６ａの少しの傾きによっても内部空間２１３内を移動してしまうことになる。その結果、第１〜第４の磁気抵抗素子２１４ａ〜２１４ｄの抵抗値が安定しなくなるか、あるいは、少しの傾きで検知空間２１３ａ〜２１３ｄへ磁性体球２１１が入り込んでしまうことも考えられ、このような場合には誤検出をしてしまう。これに対し、本発明の実施の形態６においては、くぼみ２１６ｂを形成しているため、このような問題を解決することができるのである。一方、側面内壁２１２ａに形成したくぼみ２１２ｂにおいても、同様の効果が得られるのである。なお、図１２においては、側面内壁２１６ａは水平に記載しているが、くぼみ２１６ｂが位置する中央部に向かって低くなるように、側面内壁２１６ａには傾斜をつけておくことが好ましい。側面内壁２１２ａにおいても同様である。
【０１６０】
なお、上記本発明の実施の形態６における縦横検知センサでは、磁気を印加する手段として、薄膜磁石２１５ａ〜２１５ｄの４つの磁石を用いたが、これに変えて、１つの薄膜磁石または磁石を用いても良い。この場合は、磁気が、検知空間２１３ａ〜２１３ｄの全てに印加されるようにしなければならないため、その分、磁気が強くなってしまうという短所を有する。それでも、側面内壁２１６ａに対して垂直な向きに印加する場合に比べれば、磁性体球２１１に与える磁力が小さくなるという長所を有するものである。
【０１６１】
また、電気回路を１つのフルブリッジ回路で構成しているが、もう１つフルブリッジ回路（図示しない）を追加し、逆位相が得られるように電源を逆に印加すると、差動で出力を得ることができるため、２倍の出力を得ることができる。この場合は、絶縁層を介して２つの電気回路を積み重ねて配置すればよい（図示しない）。
【０１６２】
そしてまた、上記本発明の実施の形態５における磁性体球の検知装置の一例としては、２姿勢を検知する姿勢センサ、３姿勢を検知する姿勢センサ、さらには５姿勢を検知する姿勢センサが考えられるが、本発明の実施の形態６における縦横検知センサを参考にすれば、これら各種姿勢センサの実施をすることができる。例えば、検知空間等を２個にすれば２姿勢を検知する姿勢センサが得られ、検知空間等を３個にすれば３姿勢を検知する姿勢センサが得られる。また、５姿勢以上の姿勢を検知する姿勢検知センサにおいても同様のことが言える。
【０１６３】
（実施の形態７）
図２１は本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置の正面断面図、図２２は同位置検出装置の動作原理図、図１０は同位置検出装置における磁性体球の位置と磁気抵抗素子の抵抗値の関係を示す図、図２３は同位置検出装置の主要部の正面断面図である。
【０１６４】
図２１〜図２３において、磁性体球３０１はＦｅ系合金で構成されているもので、特に透磁率が高く、かつ保磁力が低いパーマロイにより構成されている。磁性体球３０１を内部に転動または滑動可能に収容する容器を構成するハウジング３０２は、非磁性体材料により構成されている。特に、このハウジング３０２を、カーボン等の導電性材料を含んだ液晶ポリマー、ポリアミド、またはポリフェニレンサルファイド等の樹脂材料により構成した場合は、耐熱性に優れ、かつ面実装部品としてリフロー対応が可能なものが得られる。また、ポリアミドは安価であるため、経済性においても優れている。磁性体球３０１はハウジング３０２の内壁３０２ａを転がるか、または滑って移動する。ハウジング３０２の内部空間３０３に磁性体球３０１が収容されている。
【０１６５】
ＮｉＣｏ，ＮｉＦｅ等からなる強磁性薄膜を複数折り返してなるパターンに形成した磁気検出器を構成する薄膜の磁気抵抗素子３０４は、電流方向に対して磁界が垂直に印加された時に抵抗値変化率が最大となって、抵抗値が低下するものである。強磁性薄膜を複数折り返してなるパターンに形成した磁気抵抗素子３０４のパターンの具体的な形状は、後述する図２７に記載しているものと同様である。磁気を印加する第１の薄膜磁石３０５ａは、第１の磁気発生器を構成している。磁気を印加する第２の薄膜磁石３０５ｂは、第２の磁気発生器を構成している。そして、この第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂは、互いに対向する面が異なる極になるように配置されている。具体的には、第１の薄膜磁石３０５ａにおける第２の薄膜磁石３０５ｂに対向する面がＮ極に、かつ第２の薄膜磁石３０５ｂにおける第１の薄膜の磁石３０５ａに対向する面がＳ極になるように構成されている。なお、Ｎ極とＳ極とを逆にした構成にしてもよい。
【０１６６】
この第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂの構成により、磁気は直近の内壁３０２ａと平行な方向に印加しているものとなる。そしてこの第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂは、磁界の向きが着磁によって設定されるＣｏＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔ合金、フェライト等の材料により構成されている。ここで、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂからの磁気の印加方向は、磁気抵抗素子３０４のパターンの長手方向すなわち電流方向と９０°の角度をなすようにしている。このように、９０°の角度にすると磁気抵抗素子３０４の抵抗値の変化を大きくすることができるため好ましいが、実用上は４５°程度であっても検出可能である。また、磁気抵抗素子３０４にＧＭＲを用いた場合には、角度によらず検出が可能であるが、ヒステリシスを大きくできる点から９０°がより好ましい。
【０１６７】
アルミナ等の絶縁性を有する材料からなる矩形状の基板３０６は、ハウジング３０２とともに容器を構成している。
【０１６８】
基板３０６の表面にはガラスグレーズ層３０６ａを形成することにより、平滑な表面が得られるため、基板３０６への電気回路の形成が容易となる。磁気抵抗素子３０４を覆うようにガラスグレーズ層３０６ａの上に形成された絶縁層３０７は、ＳｉＯ２、アルミナ、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の材料により構成されている。また、この絶縁層３０７の上面には第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂが形成される。この第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂをＣｏＰｔ合金で形成した場合、絶縁層３０７にＳｉＯ２を用いると、安価であるとともに、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂとの密着性も良くなるため、耐湿度性等の信頼性が向上する。第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂを覆うように絶縁層３０７の上に形成された保護膜３０８は、ＳｉＯ２、アルミナ、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の材料により構成される。そして、この保護膜３０８をフィラ含有のエポキシ樹脂で構成した場合は、密着性が優れているとともに、耐磨耗性、耐湿度性も優れているので、磁気抵抗素子３０４および第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂの信頼性が向上する。なお、この保護膜３０８はハウジング３０２の内壁３０２ａの一部を構成している。
【０１６９】
また、図２１、図２２においては、図面を見やすくするために、ガラスグレーズ層３０６ａ、絶縁層３０７、保護膜３０８を省略している。
【０１７０】
以上のように構成された本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置について、以下、その動作原理について説明する。
【０１７１】
図２１に示すように、磁気抵抗素子３０４の上部に磁性体球３０１がない場合には、第１の薄膜磁石３０５ａから第２の薄膜磁石３０５ｂに向かって磁力線が生じ、その一部の磁力線が磁気抵抗素子３０４を、電流方向に対して垂直に貫くため、磁気抵抗素子３０４の抵抗値が低下する。
【０１７２】
一方、図２２に示すように、磁気抵抗素子３０４の上部に磁性体球３０１が近づいた場合には、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂ間からの磁気が磁性体球３０１に吸い寄せられる。その結果、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂの上側に磁力線が集まるため、磁気抵抗素子３０４を貫く磁力線も減少し、磁気抵抗素子３０４の抵抗値は高い値を示す。この磁性体球の位置検出装置における磁性体球３０１の位置と磁気抵抗素子３０４の抵抗値の関係を、図１０に示す。
【０１７３】
このように、磁気抵抗素子３０４の近傍の位置に磁性体球３０１が存在するときには、磁気抵抗素子３０４の抵抗値が高くなり、一方、磁気抵抗素子３０４の近傍の位置に磁性体球１が存在しないときには、磁気抵抗素子３０４の抵抗値が低くなる（図１０を参照）。このため、磁気抵抗素子３０４の抵抗値を検知することにより、磁性体球３０１が磁気抵抗素子３０４の近傍の位置に存在するか、しないかの検出をすることができる。
【０１７４】
上記したように本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置は、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂ間の磁気を直近のハウジング３０２の内壁３０２ａと平行な方向に印加するようにしているため、磁性体球３０１の移動に悪影響を与えるのを防止することができる。
【０１７５】
これについて説明を加えると、磁気を直近のハウジング３０２の内壁３０２ａと垂直の方向に印加する場合には、第１に、磁石と内壁との間に磁気抵抗素子を配置する必要がある。なぜならば、仮に内壁と磁気抵抗素子との間に磁石を配置し、磁石の一方の磁極を内壁側に、かつ他方の磁極を磁気抵抗素子側に配置すると、磁性体球の位置が変化しても、内壁と反対側の磁極からの磁気はほとんど影響を受けないため、磁気抵抗素子での検出する磁気はほとんど変わらないからである。また、磁気を直近のハウジング３０２の内壁３０２ａと垂直の方向に印加する場合には、第２に、磁石と内壁との間を離す必要がある。なぜならば、磁石と内壁との間に磁気抵抗素子を配置した状態で磁石と内壁との間隔を狭めると、磁石と磁気抵抗素子との間隔も狭まることになる。この場合、磁気抵抗素子は磁力線が発せられる磁極の近くに位置することになるため、磁性体球が近づいても、あるいは磁性体球が離れた場所にあっても、この磁極から発せられる磁力線の多くが磁気抵抗素子を貫くこととなってしまい、磁性体球の位置変化によって磁気抵抗素子が受ける磁気の変化は少なくなってしまう。このため、磁気抵抗素子は、磁石からある程度の間隔をあけて配置する必要があり、結局は、磁石と内壁との間隔を離す必要がある。このように、磁石と内壁との間隔を離すと、当然の事ながら磁石の磁気を強くする必要がある。この場合、磁性体球が少々離れても、磁石が磁性体球を引き寄せる力の減少は少ない。よって、磁性体球は、磁石からの磁力により引っ張られるため、その移動が影響を受けてしまうのである。
【０１７６】
このように、本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置は、磁性体球３０１が軽量化されても磁性体球３０１の自重による移動が妨げられることはないため、装置の小型化が可能となるものである。
【０１７７】
また、磁性体球３０１が接するハウジング３０２の内壁３０２ａに近い方から、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂ、磁気抵抗素子３０４の順に配置しているため（図２３を参照）、磁性体球３０１と第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂとの間を近くすることができ、その分、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂの磁気を弱くしても磁性体球３０１が近傍に来た場合の検出が可能となる。磁石による磁性体を引きつける力は、距離の２乗に反比例するので、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂの磁気を弱くすることにより、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂから離れた位置での磁気を十分小さくすることができ、この点からも磁性体球３０１の移動に悪影響を与えるのを防止することができるものである。
【０１７８】
そしてまた、磁気抵抗素子３０４、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂを薄膜で形成しているため、装置全体の小型化、薄型化が可能となるものである。
【０１７９】
さらに、基板３０６に磁気抵抗素子３０４と第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂとを一体的に形成しているため、個体差による磁気抵抗素子３０４と第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂの位置関係のばらつきも少なくして精度良く保つことができる。これにより、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂから磁気抵抗素子３０４へ印加される磁気のばらつきを減少させることができるため、印加される磁気と抵抗値変化率との関係であるＭＲ特性のばらつきも減少させることができる。
【０１８０】
さらにまた、保護膜３０８の一部が内壁３０２ａを兼ねているため、別個に内壁３０２ａを設けている場合に比べ、第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂを内壁３０２ａへ近づけることが可能となる。そして第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂを内壁２ａへ近づけたことによる効果は上述した通りである。
【０１８１】
また、磁性体球３０１はパーマロイで構成し、磁性体球３０１の比初期透磁率を５０００以上にしているため、磁気が磁性体球３０１を貫き易くなる。そのため、磁性体球３０１が第１の薄膜磁石３０５ａおよび第２の薄膜磁石３０５ｂの近傍に位置する場合と位置しない場合における、磁気抵抗素子３０４を貫く磁気の変化を大きくすることができ、これにより、出力変化を大きくすることができる。また、磁性体球３０１の保磁力を１５Ａ／ｍ以下にしているため、帯磁し難い磁性体球３０１を得ることができ、誤動作の防止を図ることができる。
【０１８２】
なお、上記磁性体球３０１に、ポリテトラフルオロエチレン等を含有した潤滑めっきを施しておけば、摩擦係数が低くなって、磁性体球３０１の転動がスムーズになる。それとともに、耐磨耗性が高く、かつ耐食性も優れているため、磁性体球３０１が錆びることも無く、信頼性を向上させることができる。
【０１８３】
また、ハウジング３０２を、カーボン等の導電性材料を含んだ樹脂材料、または導電性を有する金属材料で形成するとともに、このハウジング３０２をグランドと電気的に接続すれば、ハウジング３０２の帯電を防止することができ、これにより、磁性体球３０１の位置検出装置の誤動作を防止することができる。
【０１８４】
そしてまた、上記本発明の実施の形態７においては、磁気抵抗素子３０４として、強磁性体膜からなるＭＲ素子を用いているが、人工格子多層膜からなるＧＭＲ素子を用いた場合でも、上記本発明の実施の形態７と同様の効果を得ることができる。
【０１８５】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置は、様々な技術に導入することが可能であり、例えば後述する縦横検知センサの他に姿勢センサ、傾斜センサ等へも適用することができる。また、後述する縦横検知センサは、４姿勢を検出するものであるが、２姿勢、３姿勢、さらには５姿勢を検知する姿勢センサに対しても、本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置は適用可能なものである。
【０１８６】
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８における縦横検知センサは、上記した本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置を利用したものである。
【０１８７】
図２４は本発明の実施の形態８における縦横検知センサの仰向け置き時の正面断面図、図２５は同縦横検知センサの縦置き時の上面断面図、図２６は同縦横検知センサの主要部の電気回路図、図２７は同縦横検知センサの磁気抵抗素子の形状を示す平面図、図２８は同縦横検知センサの主要部の平面図、図２９、図３０は同縦横検知センサの動作原理図、図３１は同縦横検知センサの姿勢を表す磁性体球３１１の位置と出力の関係を示す図、図３２は同縦横検知センサの電気処理回路図、図３３は同縦横検知センサの判定論理図である。
【０１８８】
ここでは、図２４に示す紙面上方を実際の鉛直上方としたときの縦横検知センサの姿勢を「仰向け置き」と呼び、そして図２５に示す紙面上方を実際の鉛直上方としたときの縦横検知センサの姿勢を「縦置き」と呼ぶことにする。
【０１８９】
図２４〜図３０および図３２において、磁性体球３１１は上記した本発明の実施の形態７における磁性体球３０１と同様の構成からなるものである。非磁性体材料により構成されたハウジング３１２は後述する基板３１６の上面を覆うように設置されるもので、磁性体球３１１を収納可能な凹部を有し、ここに磁性体球３１１を収容している。このハウジング３１２を、カーボン等の導電性材料を含んだ液晶ポリマーやポリアミド等の樹脂材料により構成した場合は、耐熱性に優れ、かつ面実装部品としてリフロー対応が可能なものが得られる。また、ポリアミドは安価であるため、経済性においても優れている。ハウジング３１２の図２４における天井面に相当するのが側面内壁３１２ａである。ハウジング３１２における側面内壁３１２ａの中央部には、くぼみ３１２ｂが生成されている。ハウジング３１２と後述する基板３１６とによって形成される内部空間３１３内を、磁性体球３１１が転動する。
【０１９０】
内部空間３１３の一部として、同一平面内において９０°間隔で４方向へ広がる、検知空間３１３ａ〜３１３ｄが形成されている。検知空間３１３ａ〜３１３ｄの外側に、それぞれ第１〜第４の磁気検出器を構成する第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄが形成されている。これらの磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄは、上記した本発明の実施の形態７における磁気抵抗素子３０４と同様の構成となっている。また、検知空間３１３ａ〜３１３ｄの外側に、それぞれ第１〜第８の磁気発生器を構成する第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈが形成されている。これらの第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈも、上記した本発明の実施の形態７における第１、第２の薄膜磁石３０５ａ、３０５ｂと同様の構成となっており、第１の磁気抵抗素子３１４ａ〜第４の磁気抵抗素子３１４ｄのいずれかを挟んで対向する第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈにおいて、相対向する面の極が異なる極になるように構成されている。すなわち、第１の磁気抵抗素子３１４ａ、第２の磁気抵抗素子３１４ｂ、第３の磁気抵抗素子３１４ｃおよび第４の磁気抵抗素子３１４ｄを四角形の各頂点に配置し、第１の磁気抵抗素子３１４ａと第４の磁気抵抗素子３１４ｄを対角線上に、第２の磁気抵抗素子３１４ｂと第３の磁気抵抗素子３１４ｃを対角線上にそれぞれ配置する（図２５および図２８を参照）。そして第１の磁気抵抗素子３１４ａを挟むように第１の薄膜磁石３１５ａと第２の薄膜磁石３１５ｂとを設け、かつこの第１の薄膜磁石３１５ａと第２の薄膜磁石３１５ｂをそれぞれ互いに異なる極が対向するように構成している。同様に、第２の磁気抵抗素子３１４ｂを挟むように第３の薄膜磁石３１５ｃと第４の薄膜磁石３１５ｄとを設け、かつ第３の磁気抵抗素子３１４ｃを挟むように第５の薄膜磁石３１５ｅと第６の薄膜磁石３１５ｆとを設け、さらに第４の磁気抵抗素子３１４ｄを挟むように第７の薄膜磁石３１５ｇと第８の薄膜磁石３１５ｈとを設けた構成にする（図２８を参照）。そして、第１の薄膜磁石３１５ａと第２の薄膜磁石３１５ｂ、第３の薄膜磁石３１５ｃと第４の薄膜磁石３１５ｄ、第５の薄膜磁石３１５ｅと第６の薄膜磁石３１５ｆ、および第７の薄膜磁石３１５ｇと第８の薄膜磁石３１５ｈの互いに対向する面を、それぞれ異なる極にしている。
【０１９１】
また、第２の薄膜磁石３１５ｂおよび第３の薄膜磁石３１５ｃを第１の磁気抵抗素子３１４ａと第２の磁気抵抗素子３１４ｂの間に配置し、そして第６の薄膜磁石３１５ｆおよび第７の薄膜磁石３１５ｇを第３の磁気抵抗素子３１４ｃと第４の磁気抵抗素子３１４ｄの間に配置して構成している（図２８を参照）。
【０１９２】
基板３１６も上記した本発明の実施の形態７における基板３０６と基本構成は同様となっているもので、この基板３１６の表面にはガラスグレーズ層（図示せず）が形成されている。また、この基板３１６の上面には前記第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄが形成され、さらにこれらの第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄの上面には絶縁膜（図示せず）を介して前記第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈが形成されている。そしてまた、これらの上にはさらに、これらの第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄ、第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈおよび基板３１６を保護する保護膜（図示せず）が形成されている。
【０１９３】
上記した基板３１６、第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄ、絶縁膜（図示せず）、第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈおよび保護膜（図示せず）の構成は、第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄと第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈの個数の違いはあるが、基本構成は上記した本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置と同様となっている。
【０１９４】
基板３１６上に形成された保護膜（図示せず）の表面の一部である側面内壁３１６ａは、内部空間３１３と接しているものである。ハウジング３１２における側面内壁３１２ａとこの側面内壁３１６ａとは互いに対向しており、さらに、これらはいずれも、４つの検知空間３１３ａ〜３１３ｄを含む平面に対し垂直の方向に位置している。基板３１６上の側面内壁３１６ａの中央部に形成されたくぼみ３１６ｂは、ハウジング３１２側のくぼみ３１２ｂと内部空間３１３を介して対向している。隣接し合う検知空間３１３ａ〜３１３ｄの間に位置してハウジング３１２の内壁に、凸状の突起３１７ａ〜３１７ｄが形成されている。基板３１６には、入力電極３１８、グランド電極３１９、第１の出力電極３２０ａ、た第２の出力電極３２０ｂが形成されている。
【０１９５】
ここで、第１の磁気抵抗素子３１４ａと第２の磁気抵抗素子３１４ｂとは図２６に示すように電気的に直列に接続されており、第３の磁気抵抗素子３１４ｃと第４の磁気抵抗素子３１４ｄも電気的に直列に接続されている。そして、第１の磁気抵抗素子３１４ａと第２の磁気抵抗素子３１４ｂの直列回路と、第３の磁気抵抗素子３１４ｃと第４の磁気抵抗素子３１４ｄの直列回路とは、電気的に並列に接続されている。さらに、第１の磁気抵抗素子３１４ａと第２の磁気抵抗素子３１４ｂとの接続部は、第１の出力電極３２０ａと接続されており、第３の磁気抵抗素子３１４ｃと第４の磁気抵抗素子３１４ｄとの接続部は、第２の出力電極３２０ｂと接続されている。また、第１の磁気抵抗素子３１４ａ、第２の磁気抵抗素子３１４ｂ、第３の磁気抵抗素子３１４ｃおよび第４の磁気抵抗素子３１４ｄのパターンの長手方向は、図２７に示すように互いに平行になっている。このパターンの長手方向が第１の磁気抵抗素子３１４ａ〜第４の磁気抵抗素子３１４ｄを流れる電流方向に相当し、この電流方向に対して垂直に、第１の薄膜磁石３１５ａ〜第８の薄膜磁石３１５ｈによって磁界が加えられる。そして、このように磁界が加えられると、第１の磁気抵抗素子３１４ａ〜第４の磁気抵抗素子３１４ｄの抵抗値が低下する。
【０１９６】
なお、第１の磁気抵抗素子３１４ａと第３の磁気抵抗素子３１４ｃは入力電極３１８に接続され、一方、第２の磁気抵抗素子３１４ｂと第４の磁気抵抗素子３１４ｄはグランド電極３１９に接続されている。このように、第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄは、図２６に示すようにフルブリッジ回路を構成している。また、入力電極３１８、グランド電極３１９、第１の出力電極３２０ａ、第２の出力電極３２０ｂは、それぞれ銀や銀パラジウム等の材料により構成されている。
【０１９７】
以上のように構成された本発明の実施の形態８における縦横検知センサについて、以下、その動作を説明する。
【０１９８】
本発明の実施の形態８における縦横検知センサの動作原理は、上記した本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置の動作原理を取り入れたものである。
【０１９９】
ここで、図２９は紙面上方を実際の鉛直上方とした図で、図２５と同じく、縦横検知センサを縦置きにしたときの正面図である。また、図３０は紙面手前を実際の鉛直上方とした図で、縦横検知センサを仰向け置きにしたときの平面図である。
【０２００】
図２５または図２９に示すように、縦横検知センサを縦置きにすると、内部空間３１３内で磁性体球３１１は自重で鉛直下方向に転動し、一番低い位置へ移動する。すなわち、図２５または図２９においては、磁性体球３１１は検知空間３１３ｄへ移動している。このとき、検知空間３１３ｄの外側に設けられている第７の薄膜磁石３１５ｇおよび第８の薄膜磁石３１５ｈからの磁力線が磁性体球３１１へ引っ張られてしまうため、第４の磁気抵抗素子３１４ｄを貫く磁力線が減少し、第４の磁気抵抗素子３１４ｄの抵抗値が上昇する。これにより、検知空間３１３ｄが他の検知空間３１３ａ〜検知空間３１３ｃより鉛直下方にあることを検出することができる。
【０２０１】
このとき、第１の磁気抵抗素子３１４ａ、第２の磁気抵抗素子３１４ｂ、第３の磁気抵抗素子３１４ｃの抵抗値は、いずれも磁性体球３１１の影響を受けないため、低いままである。これに対し、第４の磁気抵抗素子３１４ｄの抵抗値のみが上昇するため、第１の出力電極３２０ａの電位は入力電極３１８とグランド電極３１９間の電位の中央の値となるが、第２の出力電極３２０ｂの電位はこの中央の値より高くなる。
【０２０２】
上記した動作は、磁性体球３１１が他の検知空間３１３ａ〜３１３ｃに入り込んだ場合も同様になされるものである。
【０２０３】
なお、以降は、入力電極３１８とグランド電極３１９間の電位の中央の値を「基準電位」と呼ぶことにする。後述する図３１においても、そのように用語を用いている。
【０２０４】
一方、図２４または図３０に示すように、磁性体球３１１がくぼみ３１２ｂまたはくぼみ３１６ｂに嵌まった場合には、磁性体球３１１と第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈとの距離が十分に離れているため、第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄはいずれもその抵抗値は低いままである。したがって、第１の出力電極３２０ａの電位と第２の出力電極３２０ｂの電位はともに基準電位となる。
【０２０５】
図３１は、本発明の実施の形態８における縦横検知センサの姿勢を表す磁性体球３１１の位置と、第１の出力電極３２０ａおよび第２の出力電極３２０ｂの関係をまとめたものである。図中の「Ｈ」は基準電位より高い電位であることを、「Ｌ」は基準電位より低い電位であることを示している。
【０２０６】
以上のような構成および動作を有する本発明の実施の形態８における縦横検知センサの処理回路の一例について、図面を用いて説明する。
【０２０７】
図３２において、第１の出力電極３２０ａおよび第２の出力電極３２０ｂの出力をオペアンプ３２１ａ、３２１ｂで増幅し、それぞれの出力を適当なプラスの閾値とマイナスの閾値を設けたコンパレータ３２２ａ〜３２２ｄに通すことにより、１つの出力に対して、ＨＨ、ＨＬ、ＬＬの結果が得られる。これらの結果から、磁性体球３１１の位置が何処にあるかを知ることができる。そして、磁性体球３１１は自重により鉛直下方へ移動することを考えれば、この縦横検知センサの姿勢がわかるものである。すなわち、この縦横検知センサを内蔵する機器の縦横方向の姿勢もわかるものである。これらの結果を図３３にまとめた。なお、図２４のように縦横検知センサが仰向け置きの状態が否かの検知もできるが、本発明の実施の形態８における縦横検知センサは、仰向け置き状態の縦横検知センサを１８０°回転させた状態、すなわち伏せ置き状態と仰向け置きの状態の区別をつけることはできない。
【０２０８】
以上のように本発明の実施の形態８における縦横検知センサは、上記した本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置を取り込んだ構成を有し、さらに本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置の作用効果も取り込んでいるものである。
【０２０９】
上記に加えて、磁気を印加する手段として、第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈの８つを用いているため、それぞれの第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈからの磁界は、それぞれの第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈの直近の検知空間３１３ａ〜３１３ｄに届く程度の磁気で済み、磁気を弱くすることができる。この第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈの磁気を弱くすることができることによる作用効果は、上記した本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置の場合と同様である。
【０２１０】
また、第２の薄膜磁石３１５ｂおよび第３の薄膜磁石３１５ｃを第１の磁気抵抗素子３１４ａと第２の磁気抵抗素子３１４ｂの間に配置し、かつ第６の薄膜磁石３１５ｆおよび第７の薄膜磁石３１５ｇを第３の磁気抵抗素子３１４ｃと第４の磁気抵抗素子３１４ｄの間に配置して構成している。このため、図２６のようにフルブリッジ回路にしたときには、第１の磁気抵抗素子３１４ａとその周りの第１の薄膜磁石３１５ａと第２の薄膜磁石３１５ｂとの関係と、第２の磁気抵抗素子３１４ｂとその周りの第３の薄膜磁石３１５ｃと第４の薄膜磁石３１５ｄとの関係とが同じになる。このため、第１の出力電極３２０ａにおける電位は、第１の磁気抵抗素子３１４ａと第２の磁気抵抗素子３１４ｂとの抵抗値の比が関係してくるものであるため、第１の磁気抵抗素子３１４ａと第２の磁気抵抗素子３１４ｂの温度特性のばらつきが小さくなることにより、第１の出力電極３２０ａにおける電位の温度依存性を減少させることができる。第２の出力電極３２０ｂにおける電位も同様である。これより、縦横検知センサとしての温度依存性を減少させることができるため、良好な温度特性を得ることができる。
【０２１１】
そしてまた、本発明の実施の形態８における縦横検知センサは、検知空間３１３ｄの形状を、磁性体球３１１の外形より少しだけ大きな凹面を有する曲面としているため、磁性体球３１１が検知空間３１３ｄに無理なく入り込め、かつ安定して収まる形状となる。これにより、磁性体球３１１が検知空間３１３ｄへ移動してきた際に、磁性体球３１１がしばらくの間、他の検知空間と検知空間３１３ｄを行き来するということはなくなるため、第４の磁気抵抗素子３１４ｄの抵抗値が安定するものである。このことは、検知空間３１３ｄだけに限られるものではなく、別の検知空間３１３ａ〜３１３ｃにおいても同様である。
【０２１２】
さらに、図２５において、この縦横検知センサを少しずつ時計方向に回転させて行く場合を考えて見ると、突起３１７ｃがあるため、縦横検知センサを４５°傾けた状態であっても磁性体球３１１が検知空間３１３ｄから飛び出て検知空間３１３ｂへ入り込むことはない。そして縦横検知センサを４５°を超えてさらに回転させていくと、やがて、磁性体球３１１は検知空間３１３ｄを出て、隣接する検知空間３１３ｂへ入り込む。さらに、図２５の縦横検知センサを時計回りに９０°回転させると、この状態では検知空間３１３ｂが鉛直下向きになって、この検知空間３１３ｂに磁性体球３１１が入り込むことになる。これとは逆に、この状態から、縦横検知センサを少しずつ反時計方向に回転させて行くと、突起３１７ｃがあるため、縦横検知センサを４５°傾けた状態であっても磁性体球３１１が検知空間３１３ｂから飛び出て検知空間３１３ｄへ入り込むことはない。さらにこの状態から縦横検知センサを反時計方向に回転させていくと、磁性体球３１１は検知空間３１３ｂを出て、隣接する検知空間３１３ｄへ入り込む。この現象からも明らかなように、突起３１７ｃを形成したことにより、磁性体球３１１の移動し始める角度が時計回り方向とこれの逆方向とでは異なり、ヒステリシスを持つことになる。これにより、４５°程度傾けた場合に、不用意に縦横の検知が変わってしまうのを防止することができる、いわゆるチャタリング（多重検出）を防止することができるものである。これは、上記した突起３１７ｃだけでなく、これ以外の突起３１７ａ、突起３１７ｂ、突起３１７ｄについても同様の効果が得られるものである。
【０２１３】
さらにまた、図２５に示すように、内部空間３１３の形状を、全体として概略「十」字の形状にし、「十」字の中央の交点部に内部空間３１３が凹となるような曲面と、「十」字の形状の先端部に内部空間３１３が凸となるような曲面を形成し、これらの曲面が滑らかに連続的に繋がった外形としているため、磁性体球３１１の動きは滑らかとなり、さらに任意の検知空間とこれに隣接する検知空間との間で磁性体球３１１が静止してしまうのも防止できるのである。
【０２１４】
また、図２４に示すように、縦横検知センサを仰向け置きにした場合には、鉛直下方に位置するものが基板３１６であるため、磁性体球３１１は基板３１６上に位置する。この場合、側面内壁３１６ａにくぼみ３１６ｂを形成しているため、磁性体球３１１はこのくぼみ３１６ｂに嵌まって安定して静止することになる。もし、このくぼみ３１６ｂがなければ、磁性体球３１１は側面内壁３１６ａの少しの傾きによっても内部空間３１３内を移動してしまうことになる。その結果、第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄの抵抗値が安定しなくなるか、あるいは、少しの傾きで検知空間３１３ａ〜３１３ｄへ磁性体球３１１が入り込んでしまうことも考えられ、このような場合には誤検出をしてしまう。これに対し、本発明の実施の形態８においては、くぼみ３１６ｂを形成しているため、このような問題を解決することができるのである。一方、側面内壁３１２ａに形成したくぼみ３１２ｂにおいても、同様の効果が得られるのである。なお、図２４においては、側面内壁３１６ａは水平に記載しているが、くぼみ３１６ｂが位置する中央部に向かって低くなるように、側面内壁３１６ａは傾斜をつけておくことが好ましい。側面内壁３１２ａにおいても同様である。
【０２１５】
なお、上記本発明の実施の形態８における縦横検知センサでは、磁気を印加する手段として、第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈの８つの磁石を用いたが、これに変えて、１つの薄膜磁石または磁石を用いても良い。この場合は、磁気が、検知空間３１３ａ〜３１３ｄの全てに印加されるようにしなければならないため、その分、磁気が強くなってしまうという短所を有する。それでも、側面内壁３１６ａに対して垂直な向きに印加する場合に比べれば、磁性体球３１１に与える磁力が小さくなるという長所を有するものである。
【０２１６】
また、電気回路を１つのフルブリッジ回路で構成しているが、もう１つフルブリッジ回路（図示しない）を追加し、逆位相が得られるように電源を逆に印加すると、差動で出力を得ることができるため、２倍の出力を得ることができる。この場合は、絶縁層を介して２つの電気回路を積み重ねて配置すればよい（図示しない）。
【０２１７】
そしてまた、上記本発明の実施の形態７における磁性体球の検知装置の一例としては、２姿勢を検知する姿勢センサ、３姿勢を検知する姿勢センサ、さらには５姿勢を検知する姿勢センサが考えられるが、本発明の実施の形態８における縦横検知センサを参考にすれば、これら各種姿勢センサの実施をすることができる。例えば、検知空間等を２個にすれば２姿勢を検知する姿勢センサが得られ、そして検知空間等を３個にすれば３姿勢を検知する姿勢センサが得られる。また、５姿勢以上の姿勢を検知する姿勢検知センサにおいても同様のことが言える。
【０２１８】
さらに、本発明の実施の形態８における縦横検知センサの第２の薄膜磁石３１５ｂと第３の薄膜磁石３１５ｃ、および第６の薄膜磁石３１５ｆと第７の薄膜磁石３１５ｇをそれぞれ一つの薄膜磁石で構成してもよい。この場合は、第１の磁気抵抗素子３１４ａと第２の磁気抵抗素子３１４ｂへ磁気を印加するそれぞれ２つの磁石の一方が共有されるため、印加される磁界のばらつきを減少させることができ、これにより、一層の良好な温度特性が得られるものである。
【０２１９】
さらにまた、第１の薄膜磁石３１５ａから第８の薄膜磁石３１５ｈが形成されている層と、第１の磁気抵抗素子３１４ａから第４の磁気抵抗素子３１４ｄが形成されている層とを、同一平面に形成してもよい。この場合には、積層の数が少なくなる分、薄型化が可能となる。
【０２２０】
また、磁気が第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄのパターンの長手方向と９０°の角度で貫く構成にしているのは、実施の形態７と同様に抵抗値の変化を大きくすることができるためであるが、実用上は４５°程度であっても検出可能である。また第１の磁気抵抗素子３１４ａ〜第４の磁気抵抗素子３１４ｄにＧＭＲを用いた場合には、角度によらず検出が可能であるが、ヒステリシスを大きくできる点から９０°がより好ましい。
【０２２１】
本発明の実施の形態８における縦横検知センサには、様々なバリエーションが可能である。例えば、異なる電気的接続をすることも可能である。
【０２２２】
図３４は、本発明の実施の形態８における縦横検知センサの、一バリエーションの主要部の電気回路図である。図３４において、図２６との相違点は、入力電極３１８、グランド電極３１９、第１の出力電極３２０ａ、および第２の出力電極３２０ｂの配置である。図３４は、入力電極３１８を第１の磁気抵抗素子３１４ａと第２の磁気抵抗素子３１４ｂ間に、グランド電極３１９を第３の磁気抵抗素子３１４ｃと第４の磁気抵抗素子３１４ｄ間に、第１の出力電極３２０ａを第１の磁気抵抗素子３１４ａと第３の磁気抵抗素子３１４ｃ間に、第２の出力電極３２０ｂを第２の磁気抵抗素子３１４ｂと第４の磁気抵抗素子３１４ｄ間に、それぞれ電気的に接続したものである。
【０２２３】
このように接続した場合には、図３１および図３３の表は図２６の場合と異なるが、動作原理は、図２６の場合と同様である。また、図３４のような電気的接続を行った場合であっても、図２６の場合と同様に良好な温度特性を得ることができる。
【０２２４】
（実施の形態９）
本発明の実施の形態９における縦横検知センサは、本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置を利用したものであり、かつ、上記した本発明の実施の形態８における縦横検知センサと、磁気抵抗素子と薄膜磁石の配置位置が異なる他は同様の構成のものである。
【０２２５】
以下、本発明の実施の形態９について、上記した本発明の実施の形態８における縦横検知センサとの相違点を中心に説明する。
【０２２６】
図３５は本発明の実施の形態９における縦横検知センサの主要部の平面図、図３６は同縦横検知センサの磁気抵抗素子の形状を示す平面図である。
【０２２７】
図３５において、第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ’〜３１５ｈ’は、上記した本発明の実施の形態８と同様の構成となっており、第１の磁気抵抗素子３１４ａ’〜第４の磁気抵抗素子３１４ｄ’のいずれかを挟んで対向する第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ’〜３１５ｈ’であって、相対向する面の極が異なる極になるように構成している。この点において、実施の形態８における縦横検知センサと同様である。
【０２２８】
本発明の実施の形態９における縦横検知センサが上記した本発明の実施の形態８における縦横検知センサと相違する点は、図３５に示すとおり、第４の薄膜磁石３１５ｄ’と第５の薄膜磁石３１５ｅ’を第２の磁気抵抗素子３１４ｂ’と第３の磁気抵抗素子３１４ｃ’の間に配置し、第１の薄膜磁石３１５ａ’と第２の薄膜磁石３１５ｂ’、および第７の薄膜磁石３１５ｇ’と第８の薄膜磁石３１５ｈ’を、それぞれ第２の磁気抵抗素子３１４ｂ’と第３の磁気抵抗素子３１４ｃ’の配列方向と平行に配置して構成している点である。さらに、図３６に示すとおり、この様な配置に伴い、磁気が磁気抵抗素子のパターンの長手方向に対し９０°の方向に発せられるように、第１の磁気抵抗素子３１４ａ’〜第４の磁気抵抗素子３１４ｄ’のパターンの長手方向を４５°傾けた点である。
【０２２９】
以上のように、本発明の実施の形態９における縦横検知センサは、上記した本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置を取り込んだ構成を有し、さらに本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置の作用効果も取り込んでいるものである。
【０２３０】
なお、本発明の実施の形態９における縦横検知センサの第４の薄膜磁石３１５ｄ’と第５の薄膜磁石３１５ｅ’は、一つの薄膜磁石で構成してもよい。
【０２３１】
（実施の形態１０）
本発明の実施の形態１０における縦横検知センサは、本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置を利用したものであり、かつ、上記した本発明の実施の形態８または９における縦横検知センサの、ハウジング３１２の形状が相違する以外は同じ構成のものである。
【０２３２】
図３７は、本発明の実施の形態１０における縦横検知センサの仰向け置き時の正面断面図である。
【０２３３】
図３７において、ハウジング３１２側、すなわち、第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄから遠い方の側面内壁３１２ａ’の端部にテーパ部３２３を形成したことが、この実施の形態１０が実施の形態８、実施の形態９と異なる点である。このテーパ部３２３は、検知空間３１３ａ〜３１３ｄの４箇所にそれぞれ形成されている。そして、検知空間３１３ａ〜３１３ｄの先端に近づくにしたがって第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄから近い方の側面内壁３１６ａに近づく構成になっている。さらに、磁性体球３１１が検知空間３１３ａ〜３１３ｄの先端部に位置するときには、第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄから近い方の側面内壁３１６ａと第１〜第４の磁気抵抗素子３１４ａ〜３１４ｄから遠い方の側面内壁３１２ａ’の一部であるテーパ部３２３にこの磁性体球３１１が接触するような構成になっている。この構成により、磁性体球３１１は、検知空間３１３ａ〜３１３ｄの先端部に位置するときには、テーパ部３２３に押されて側面内壁３１６ａに接触する構成、すなわち、第１〜第８の薄膜磁石３１５ａ〜３１５ｈが形成されている層により近づいた構成になる。そのため、磁性体球３１１がより多くの磁束を引きつけることができ、これによって、より大きな出力変動を得ることができるのである。
【０２３４】
なお、本発明の実施の形態１０における縦横検知センサは、検知空間３１３ａ〜３１３ｄにおける側面内壁３１２ａ’の一部をテーパ形状のテーパ部３２３としているが、テーパ形状に限られるものではなく、曲線形状のものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０２３５】
本発明に係る磁性体球の位置検出装置は、各種電子機器等の姿勢を検知するのに用いられる磁性体球の位置検出装置、または縦横検知センサとして有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【０２３６】
【図１】本発明の実施の形態１における磁気検出回路の回路図
【図２】本発明の実施の形態１における磁気検出回路に接続する磁気判別回路の回路図
【図３】本発明の実施の形態１における磁気検出回路に接続する磁気判別回路の論理図
【図４】本発明の実施の形態２における磁気センサの主要部の断面図
【図５】本発明の実施の形態３における磁性体球の位置検出装置の主要部の正面断面図
【図６】本発明の実施の形態４における縦横検知センサの主要部の平面断面図
【図７】本発明の実施の形態４における縦横検知センサの動作図
【図８】本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置の正面断面図
【図９】本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置の動作原理図
【図１０】本発明の実施の形態５および７における磁性体球の位置と磁気抵抗素子の抵抗値の関係を示す図
【図１１】本発明の実施の形態５における磁性体球の位置検出装置の主要部の正面断面図
【図１２】本発明の実施の形態６における縦横検知センサの仰向け置き時の正面断面図
【図１３】本発明の実施の形態６における縦横検知センサの縦置き時の上面断面図
【図１４】本発明の実施の形態６における縦横検知センサの主要部の電気回路図
【図１５】本発明の実施の形態６における縦横検知センサの主要部の平面図
【図１６】本発明の実施の形態６における縦横検知センサの動作原理図
【図１７】本発明の実施の形態６における縦横検知センサの動作原理図
【図１８】本発明の実施の形態６における縦横検知センサの姿勢を表す磁性体球の位置と出力の関係を示す図
【図１９】本発明の実施の形態６における縦横検知センサの電気処理回路図
【図２０】本発明の実施の形態６における縦横検知センサの判定論理図
【図２１】本発明の実施の形態７における磁性体球の位置検出装置の正面断面図
【図２２】本発明の実施の形態７における位置検出装置の動作原理図
【図２３】本発明の実施の形態７における位置検出装置の主要部の正面断面図
【図２４】本発明の実施の形態８における縦横検知センサの仰向け置き時の正面断面図
【図２５】本発明の実施の形態８における縦横検知センサの縦置き時の上面断面図
【図２６】本発明の実施の形態８における縦横検知センサの主要部の電気回路図
【図２７】本発明の実施の形態８における縦横検知センサの磁気抵抗素子の形状を示す平面図
【図２８】本発明の実施の形態８における縦横検知センサの主要部の平面図
【図２９】本発明の実施の形態８における縦横検知センサの動作原理図
【図３０】本発明の実施の形態８における縦横検知センサの動作原理図
【図３１】本発明の実施の形態８における縦横検知センサの姿勢を表す磁性体球の位置と出力の関係を示す図
【図３２】本発明の実施の形態８における縦横検知センサの電気処理回路図
【図３３】本発明の実施の形態８における縦横検知センサの判定論理図
【図３４】本発明の実施の形態８における縦横検知センサの一バリエーションの主要部の電気回路図
【図３５】本発明の実施の形態９における縦横検知センサの主要部の平面図
【図３６】本発明の実施の形態９における縦横検知センサの磁気抵抗素子の形状を示す平面図
【図３７】本発明の実施の形態１０における縦横検知センサの仰向け置き時の正面断面図
【符号の説明】
【０２３７】
１０１    印加電極
１０２    第１の検出電極
１０３    第２の検出電極
１０４，２１９，３１９    グランド電極
１０５，２１４ａ，３１４ａ    第１の磁気抵抗素子（第１の磁気検出器）
１０６，２１４ｂ，３１４ｂ    第２の磁気抵抗素子（第２の磁気検出器）
１０７，２１４ｃ，３１４ｃ    第３の磁気抵抗素子（第３の磁気検出器）
１０８，２１４ｄ，３１４ｄ    第４の磁気抵抗素子（第４の磁気検出器）
１０９    第１の基準電極
１１０    第２の基準電極
１１１    第１の調整抵抗
１１２    第２の調整抵抗
１１３    第３の調整抵抗
１１４    第４の調整抵抗
１２５，２０６，２１６，３０６，３１６    基板
１２７    磁気抵抗層（磁気抵抗素子）
１２９    磁石層（磁石）
１３２，２０１，２１１，３０１，３１１    磁性体球
１３３，２０２，２１２，３０２，３１２    ハウジング
１３３ａ，２０２ａ，３０２ａ    内壁
１３４，２０３，２１３，３０３，３１３    内部空間
１３６ａ，２１３ａ，３１３ａ    第１の検知空間
１３６ｂ，２１３ｂ，３１３ｂ    第２の検知空間
１３６ｃ，２１３ｃ，３１３ｃ    第３の検知空間
１３６ｄ，２１３ｄ，３１３ｄ    第４の検知空間
１３７，２１２ｂ，２１６ｂ，３１２ｂ，３１６ｂ    くぼみ
１３８    第１の磁石
１３９    第２の磁石
１４０    第３の磁石
１４１    第４の磁石
２０４，３０４    磁気抵抗素子
２０５    薄膜磁石
２０６ａ，３０６ａ    ガラスグレーズ層
２０７，３０７    絶縁層
２０８，３０８    保護膜
２１２ａ，２１６ａ，３１２ａ，３１６ａ    側面内壁
２１５ａ，３０５ａ，３１５ａ    第１の薄膜磁石（第１の磁気発生器）
２１５ｂ，３０５ｂ，３１５ｂ    第２の薄膜磁石（第２の磁気発生器）
２１５ｃ，３１５ｃ    第３の薄膜磁石（第３の磁気発生器）
２１５ｄ，３１５ｄ    第４の薄膜磁石（第４の磁気発生器）
２１７ａ，２１７ｂ，２１７ｃ，２１７ｄ，３１７ａ，３１７ｂ，３１７ｃ，３１７ｄ  突起
２１８，３１８  入力電極
２２０ａ，３２０ａ  第１の出力電極
２２０ｂ，３２０ｂ  第２の出力電極
２２１ａ，２２１ｂ，３２１ａ，３２１ｂ  オペアンプ
２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄ，３２２ａ，３２２ｂ，３２２ｃ，３２２ｄ  コンパレータ
３１５ｅ    第５の薄膜磁石（第５の磁気発生器）
３１５ｆ    第６の薄膜磁石（第６の磁気発生器）
３１５ｇ    第７の薄膜磁石（第７の磁気発生器）
３１５ｈ    第８の薄膜磁石（第８の磁気発生器）
３２３    テーパ部
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007113939.tif 000040
【図２】
2007113939.tif 000041
【図３】
2007113939.tif 000042
【図４】
2007113939.tif 000043
【図５】
2007113939.tif 000044
【図６】
2007113939.tif 000045
【図７】
2007113939.tif 000046
【図８】
2007113939.tif 000047
【図９】
2007113939.tif 000048
【図１０】
2007113939.tif 000049
【図１１】
2007113939.tif 000050
【図１２】
2007113939.tif 000051
【図１３】
2007113939.tif 000052
【図１４】
2007113939.tif 000053
【図１５】
2007113939.tif 000054
【図１６】
2007113939.tif 000055
【図１７】
2007113939.tif 000056
【図１８】
2007113939.tif 000057
【図１９】
2007113939.tif 000058
【図２０】
2007113939.tif 000059
【図２１】
2007113939.tif 000060
【図２２】
2007113939.tif 000061
【図２３】
2007113939.tif 000062
【図２４】
2007113939.tif 000063
【図２５】
2007113939.tif 000064
【図２６】
2007113939.tif 000065
【図２７】
2007113939.tif 000066
【図２８】
2007113939.tif 000067
【図２９】
2007113939.tif 000068
【図３０】
2007113939.tif 000069
【図３１】
2007113939.tif 000070
【図３２】
2007113939.tif 000071
【図３３】
2007113939.tif 000072
【図３４】
2007113939.tif 000073
【図３５】
2007113939.tif 000074
【図３６】
2007113939.tif 000075
【図３７】
2007113939.tif 000076
【国際調査報告】
2007113939.tif 000077
2007113939.tif 000078
2007113939.tif 000079
2007113939.tif 000080