(57)【要約】【課題】磁石の移動に伴う磁束密度の変化の検出を安定的に行うことのできる磁気検出装置を提供する。【解決手段】実施形態の磁気検出装置は、磁気センサ１が、クロック信号ＣＬＫに同期して間欠的に磁気を検出し電気信号に変換したセンサ電圧Ｖｓｎｓを出力し、ピークホールド回路２が、センサ電圧Ｖｓｎｓのピーク値を保持し、参照電圧生成回路３が、ピークホールド回路２の出力電圧Ｖｐｋｈに比例した参照電圧Ｖｒｅｆを生成し、比較回路４が、センサ電圧Ｖｓｎｓと参照電圧Ｖｒｅｆとを比較し、ラッチ回路５が、比較回路４の出力信号Ｖ１をクロック信号ＣＬＫに同期してラッチする。【選択図】  図１
2013156108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロック信号に同期して間欠的に磁気を検出し電気信号に変換したセンサ電圧を出力する磁気センサと、
前記センサ電圧のピーク値を保持するピークホールド回路と、
前記ピークホールド回路の出力電圧に比例した参照電圧を生成する参照電圧生成回路と、
前記センサ電圧と前記参照電圧とを比較する比較回路と、
前記比較回路の出力信号を前記クロック信号に同期してラッチするラッチ回路と
を備えることを特徴とする磁気検出装置。
【請求項２】
前記参照電圧が、
前記ピークホールド回路の出力電圧を任意に設定可能な分圧比で分圧した電圧である
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気検出装置。
【請求項３】
前記センサ電圧の値が１クロック前の値よりも高く変化した直後の所定期間、異常除去信号を出力する異常除去信号出力回路と、
前記異常除去信号が出力されている期間は、前記センサ電圧の出力の代わりに前記ピークホールド回路の出力電圧を前記ピークホールド回路へ入力する異常入力除去回路と、
前記異常除去信号が出力されている期間は、前記ラッチ回路へのクロック信号の入力を停止するラッチ信号制御回路と
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気検出装置。
【請求項４】
前記異常除去信号出力回路が、
前記センサ電圧を１クロック分遅延させる遅延回路と、
前記センサ電圧と前記遅延回路の出力電圧とを比較し、前記センサ電圧が前記遅延回路の出力電圧よりも高いときに入力上昇検出信号を出力する比較回路と、
前記入力上昇検出信号が出力されるとカウントを開始し、所定のカウント値に達するまで前記異常除去信号を出力するカウンタ回路と
を有することを特徴とする請求項３に記載の磁気検出装置。
【請求項５】
前記異常入力除去回路が、
前記センサ電圧および前記ピークホールド回路の出力電圧を入力信号とし、
前記異常除去信号を切り替え信号とする出力切り替え回路を有する
ことを特徴とする請求項４に記載の磁気検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば折畳み式携帯電話機など、開閉機構を備えた携帯端末には、その開閉を検出する開閉検出装置が内蔵されている。そのような開閉検出装置の１つとして磁気検出装置がある。磁気検出装置は、折り畳んだときに互いに対向する部分の一方に磁石、他方にホール素子等の磁気センサを備え、磁気センサの出力電圧を基準電圧と比較することにより、磁気センサで検出した磁束密度の強弱を判定している。なお、携帯端末では、消費電力低減のため、磁気検出を間欠的に行う間欠動作方式の磁気検出装置が用いられる。
【０００３】
この磁気検出装置が開閉検出装置として用いられた場合は、その判定結果にもとづいて、携帯端末が開状態であるか閉状態であるかの判定が行われる。そのとき、携帯端末では、開閉動作に対する応答速度が一定であることが望まれる。また、開状態の時に対向の磁石以外の磁性物質が偶然近接するなどの異常磁力の入力があっても誤判定しないことが求められる。
【０００４】
ところが、従来の磁気検出装置は、磁気センサの出力電圧を比較する基準電圧が一定である。そのため、磁石の材質の違いや特性のバラつき、取り付け位置のずれなどがあると、磁石移動に伴う磁束密度の変化に対する判定タイミングがずれるという問題が生じる。また、対向の磁石からの磁束密度が弱いときに異常磁力の入力があると、誤判定が発生するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１５３６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、磁石の移動に伴う磁束密度の変化の検出を安定的に行うことのできる磁気検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の磁気検出装置は、磁気センサが、クロック信号に同期して間欠的に磁気を検出し電気信号に変換したセンサ電圧を出力し、ピークホールド回路が、前記センサ電圧のピーク値を保持し、参照電圧生成回路が、前記ピークホールド回路の出力電圧に比例した参照電圧を生成し、比較回路が、前記センサ電圧と前記参照電圧とを比較し、ラッチ回路が、前記比較回路の出力信号を前記クロック信号に同期してラッチする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態の磁気検出装置の構成の例を示すブロック図。
【図２】図１に示すピークホールド回路および参照電圧生成回路の内部構成の例を示す回路図。
【図３】第１の実施形態の磁気検出装置の参照電圧生成動作の例を示す波形図。
【図４】対向配置される磁石の最大磁束密度の大きさと第１の実施形態の磁気検出装置で生成される参照電圧との関係を示す図。
【図５】第１の実施形態の磁気検出装置の動作の例を示す波形図。
【図６】参照電圧を一定とした比較例の動作の例を示す波形図。
【図７】第２の実施形態の磁気検出装置の構成の例を示すブロック図。
【図８】図６に示す異常除去信号出力回路と異常入力除去回路の内部構成の例を示す回路図。
【図９】第２の実施形態の磁気検出装置の動作の例を示す波形図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図中、同一または相当部分には同一の符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の磁気検出装置の構成の例を示すブロック図である。
【００１１】
本実施形態の磁気検出装置は、クロック信号ＣＬＫに同期して間欠的に磁気を検出し電気信号に変換したセンサ電圧Ｖｓｎｓを出力する磁気センサ１と、磁気センサ１から出力されるセンサ電圧Ｖｓｎｓのピーク値を保持するピークホールド回路２と、ピークホールド回路２の出力電圧Ｖｐｋｈに比例した参照電圧Ｖｒｅｆを生成する参照電圧生成回路３と、センサ電圧Ｖｓｎｓと参照電圧とＶｒｅｆを比較する比較回路４と、比較回路４の出力信号Ｖ１をクロック信号ＣＬＫに同期してラッチするラッチ回路５とを備える。
【００１２】
ラッチ回路５の出力が、本実施形態の磁気検出装置の出力信号Ｖｏｕｔとなる。
【００１３】
図２に、ピークホールド回路２および参照電圧生成回路３の回路内部の構成の例を示す。
【００１４】
ピークホールド回路２は、オペアンプＡ３１、ダイオードＤ３１およびキャパシタＣ３１により構成されるピーク検出回路と、オペアンプＡ３２を用いたホールド回路により構成される。
【００１５】
ピーク検出回路では、オペアンプＡ３１の非反転入力端子（＋）にセンサ電圧Ｖｓｎｓが入力され、オペアンプＡ３１の出力端子に順方向にダイオードＤ３１が接続され、ダイオードＤ３１のカソード端子と接地端子との間にキャパシタＣ３１が接続され、キャパシタＣ３１の出力電圧Ｖｃが、オペアンプＡ３１の反転入力端子（−）にフィードバックされる。
【００１６】
なお、このピーク検出回路には、キャパシタＣ３１の出力電圧Ｖｃの初期値を接地電位に設定するために、キャパシタＣ３１と並列に、リセット信号ＲＳＴにより導通が制御されるＭＯＳトランジスタＴｒ３１が接続されている。
【００１７】
ホールド回路では、オペアンプＡ３２の非反転入力端子（＋）にキャパシタＣ３１の出力電圧Ｖｃが入力され、オペアンプＡ３２の出力電圧が、オペアンプＡ３２の反転入力端子（−）にフィードバックされる。
【００１８】
このピークホールド回路２は、次のように動作する。
【００１９】
センサ電圧Ｖｓｎｓが増加するときは、センサ電圧ＶｓｎｓがキャパシタＣ３１の出力電圧Ｖｃよりも大きい（Ｖｓｎｓ＞Ｖｃ）ため、オペアンプＡ３１の出力電圧が増加し、ダイオードＤ３１は順方向バイアスとなり、キャパシタＣ３１の出力電圧Ｖｃも次第に増加する。
【００２０】
その後、センサ電圧Ｖｓｎｓが減少すると、センサ電圧ＶｓｎｓがキャパシタＣ３１の出力電圧Ｖｃよりも小さくなる（Ｖｓｎｓ＜Ｖｃ）ため、オペアンプＡ３１の出力電圧が減少し、ダイオードＤ３１は逆バイアスとなる。これにより、オペアンプＡ３１の出力とキャパシタＣ３１の間がオープン状態となり、オペアンプＡ３２により、キャパシタＣ３１の出力電圧Ｖｃのピーク値がホールドされる。このホールドされたピーク値が、ピークホールド回路２の出力電圧Ｖｐｋｈとして出力される。
【００２１】
参照電圧生成回路３は、抵抗Ｒ４１と抵抗Ｒ４２により構成される分圧回路であり、ピークホールド回路２の出力電圧Ｖｐｋｈを分圧して、参照電圧Ｖｒｅｆを生成する。
【００２２】
生成される参照電圧Ｖｒｅｆは、抵抗Ｒ４１の抵抗値をＲ４１、抵抗Ｒ４２の抵抗値をＲ４２とすると、
Ｖｒｅｆ＝（Ｒ４２／（Ｒ４１＋Ｒ４２））・Ｖｐｋｈ
と表わされる。
【００２３】
図３は、磁気センサ１へ入力される磁束密度Ｂの変化と参照電圧生成回路３で生成される参照電圧Ｖｒｅｆの変化の関係を示す波形図である。
【００２４】
磁束密度Ｂが増加すると、磁気センサ１から出力されるセンサ電圧Ｖｓｎｓも次第に増加し、ピークホールド回路２の出力電圧Ｖｐｋｈも次第に増加する。このピークホールド回路２の出力電圧Ｖｐｋｈに応じて参照電圧Ｖｒｅｆも次第に増加する。
【００２５】
その後、磁束密度Ｂが最大磁束密度Ｂｍａｘに達すると、センサ電圧Ｖｓｎｓが最大となり、その最大値が、ピークホールド回路２の出力電圧Ｖｐｋｈとして出力される。
【００２６】
その後、磁束密度Ｂが減少に転ずると、磁気センサ１から出力されるセンサ電圧Ｖｓｎｓは次第に減少するが、ピークホールド回路２の出力電圧Ｖｐｋｈは、センサ電圧Ｖｓｎｓの最大値を保持する。したがって、参照電圧Ｖｒｅｆも、磁束密度Ｂが最大磁束密度Ｂｍａｘに達した後は、同じ値が継続して出力される。
【００２７】
ピークホールド回路２の出力電圧Ｖｐｋｈは、磁気センサ１に対向して配置される磁石（対向磁石）の最大磁束密度Ｂｍａｘが大きいほど高くなる。そのため、参照電圧生成回路３で生成される参照電圧Ｖｒｅｆも、対向磁石の最大磁束密度Ｂｍａｘが大きいほど高くなる。
【００２８】
図４に、対向磁石の最大磁束密度Ｂｍａｘの大きさと、参照電圧生成回路３で生成される参照電圧Ｖｒｅｆの高さの関係を示す。ここでは、対向磁石として、磁気特性の異なる２種類の磁石（磁石Ａ、磁石Ｂ）を用いたときの例を示す。
【００２９】
いま、磁石Ａ、Ｂの最大磁束密度をそれぞれＢＡｍａｘ、ＢＢｍａｘとし、それぞれの磁石を用いたときの、センサ電圧をＶｓｎｓＡ、ＶｓｎｓＢ、ピークホールド回路２の出力電圧をＶｐｋｈＡ、ＶｐｋｈＢ、参照電圧生成回路３で生成される参照電圧をＶｒｅｆＡ、ＶｒｅｆＢと表わすものとする。
【００３０】
このとき、磁石Ａ、Ｂの最大磁束密度がＢＡｍａｘ＜ＢＢｍａｘの関係であるとすると、ＶｓｎｓＡ＜ＶｓｎｓＢ、ＶｐｋｈＡ＜ＶｐｋｈＢとなり、参照電圧生成回路３で生成される参照電圧は、ＶｒｅｆＡ＜ＶｒｅｆＢとなる。
【００３１】
このように、本実施形態では、対向磁石の最大磁束密度Ｂｍａｘの大きさに応じて、比較回路４へ入力する参照電圧Ｖｒｅｆを変化させることができる。すなわち、対向磁石の最大磁束密度Ｂｍａｘが小さいときは参照電圧Ｖｒｅｆを低くし、対向磁石の最大磁束密度Ｂｍａｘが大きいときは参照電圧Ｖｒｅｆを高くすることができる。
【００３２】
図５に、対向磁石の磁気特性が異なるときの本実施形態の磁気検出装置の動作波形の例を示す。図５（ａ）は、最大磁束密度がＢＡｍａｘである磁石Ａを用いたときの動作波形であり、図５（ｂ）は、最大磁束密度がＢＢｍａｘである磁石Ｂを用いたときの動作波形である。最大磁束密度ＢＢｍａｘは、磁石Ａの最大磁束密度ＢＡｍａｘよりも大きい（ＢＢｍａｘ＞ＢＡｍａｘ）ものとする。
【００３３】
本実施形態の磁気検出装置を携帯端末の開閉検出装置として用いた場合を考えると、図５に示す例は、携帯端末が閉状態から開状態へ変化するとき、換言すれば、対向磁石が磁気センサ１に近い位置（磁束密度は最大のＢｍａx）から遠い位置（磁束密度は最小のＢｍｉｎ）へ移動するときの様子を示したものである。この場合、携帯端末の開閉動作が一定の速度で行われるものとすると、閉状態から開状態への遷移時間Ｔｔは、対向磁石の磁気特性によらず一定である。
【００３４】
図５（ａ）に示すように、対向磁石に磁石Ａを用いた場合の参照電圧をＶｒｅｆＡとすると、センサ電圧Ｖｓｎｓが参照電圧ＶｒｅｆＡを下回ったとき、出力信号Ｖｏｕｔが‘Ｌ’から‘Ｈ’へ変化する。開閉検出装置では、この時点で、携帯端末の開状態を検出したものとする。そこで、ここでは、携帯端末の開動作の開始（磁束密度ＢＡの降下の開始）から出力信号Ｖｏｕｔが変化するまでの時間を検出時間Ｔｃとする。
【００３５】
一方、図５（ｂ）に示すように、対向磁石に磁石Ｂを用いた場合、センサ電圧Ｖｓｎｓが参照電圧ＶｒｅｆＢを下回ったとき、出力信号Ｖｏｕｔが‘Ｌ’から‘Ｈ’へ変化する。
【００３６】
このとき、センサ電圧Ｖｓｎｓは、磁石Ａを用いた場合よりも高いが、参照電圧ＶｒｅｆＢもＶｒｅｆＡよりも高いので、出力信号Ｖｏｕｔが‘Ｌ’から‘Ｈ’へ変化するタイミングは、図５（ａ）に示したタイミングと同じである。すなわち、この場合も、検出時間はＴｃとなる。
【００３７】
これに対して、図６に、参照電圧Ｖｒｅｆを一定とした比較例の動作波形を示す。この場合、図６（ａ）に示す対向磁石に磁石Ａを用いた場合の検出時間Ｔｃ１と、図６（ｂ）に示す対向磁石に磁石Ｂを用いた場合の検出時間Ｔｃ２は異なる値（Ｔｃ２≠Ｔｃ１）となる。すなわち、参照電圧Ｖｒｅｆが一定の場合は、対向磁石の磁気特性が変化すると、磁気の変化を検出するまでの時間が変化する。
【００３８】
このような本実施形態によれば、対向磁石の最大磁気密度の大きさに応じて、比較回路４に与える参照電圧Ｖｒｅｆの値を変化させることができる。これにより、対向磁石の移動に伴って変化するセンサ出力電圧Ｖｓｎｓが参照電圧Ｖｒｅｆをいつ横切ったかを、対向磁石の磁気特性の違いに関わらず、一定のタイミングで検出することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
第１の実施形態の磁気検出装置を携帯端末の開閉検出装置として用いている場合に、携帯端末が閉状態から開状態へ変化する途中で対向磁石以外の磁性物質が携帯端末の近くを通過した場合など、その磁気密度が対向磁石の最大磁気密度よりも大きいと、ピークホールド回路２の電圧が上昇し、出力電圧Ｖｐｋｈが異常値のまま保持され、参照電圧Ｖｒｅｆも、本来よりも高い値のままとなってしまう。
【００４０】
また、一旦、参照電圧Ｖｒｅｆより低くなったセンサ出力電圧Ｖｓｎｓが、一時的に参照電圧Ｖｒｅｆより高くなることもある。そのため、携帯端末が開状態でもあるにもかかわらず、出力信号Ｖｏｕｔに閉状態を示す誤信号が出力されることがある。
【００４１】
そこで、本実施形態では、上述のような異常な磁気の入力があっても、参照電圧Ｖｒｅｆが変化せず、また、出力信号Ｖｏｕｔに誤信号が出力されることもない、磁気検出装置の例を示す。
【００４２】
図７は、第２の実施形態の磁気検出装置の構成の例を示すブロック図である。
【００４３】
本実施形態の磁気検出装置は、第１の実施形態の磁気検出装置に、センサ電圧Ｖｓｎｓの値が１クロック前の値よりも高く変化した直後の所定期間、異常除去信号Ｓｒを出力する異常除去信号出力回路１１と、異常除去信号Ｓｒが出力されている期間は、センサ電圧Ｖｓｎｓの出力の代わりにピークホールド回路２の出力電圧Ｖｐｋｈをピークホールド回路２へ入力する異常入力除去回路１２と、異常除去信号Ｓｒが出力されている期間は、ラッチ回路５へのクロック信号の入力を抑止するラッチ信号制御回路１３と、を追加したものである。
【００４４】
図８に、異常除去信号出力回路１１および異常入力除去回路１２の回路内部の構成の例を示す。
【００４５】
異常除去信号出力回路１１は、センサ電圧Ｖｓｎｓを１クロック分遅延させる遅延回路１１１と、センサ電圧Ｖｓｎｓと遅延回路１１１の出力電圧とを比較し、センサ電圧Ｖｓｎｓが遅延回路１１１の出力電圧よりも高いときに入力上昇検出信号Ｄｒを出力する比較回路１１２と、入力上昇検出信号Ｄｒが出力されるとカウントを開始し、所定のカウント値に達するまで異常除去信号Ｓｒを出力するカウンタ回路１１３と、を有する。
【００４６】
異常入力除去回路１２は、センサ電圧Ｖｓｎｓおよびピークホールド回路２の出力電圧Ｖｐｋｈを入力信号とし、異常除去信号Ｓｒを切り替え信号とする出力切り替え回路１２１を有する。
【００４７】
出力切り替え回路１２１は、出力電圧Ｖｒとして、通常はセンサ電圧Ｖｓｎｓを出力し、異常除去信号Ｓｒが出力されるとピークホールド回路２の出力電圧Ｖｐｋｈを出力する。
【００４８】
ラッチ信号制御回路１３は、図７に示すように、異常除去信号Ｓｒを反転するインバータＩＶ１と、インバータＩＶ１の出力とクロック信号ＣＬＫが入力されるＡＮＤゲートＡＮ１と、を有する。ＡＮＤゲートＡＮ１の出力が、ラッチ回路５のラッチ信号ＬＴＣとなる。
【００４９】
図９に、本実施形態の磁気検出装置の動作波形の例を示す。
【００５０】
対向磁石の磁束密度Ｂが、最大値Ｂｍａｘから最小値Ｂｍｉｎへと変化している途中で異常磁気入力があり、センサ電圧Ｖｓｎｓの値Ｖｓ１が１クロック前の値Ｖｓ０よりも高くなると、異常除去信号出力回路１１から異常除去信号Ｓｒが出力される。なお、ここでは、カウンタ回路１１３に所定のカウント値として‘３’が設定されているものとする。したがって、異常除去信号Ｓｒは、３クロック分出力される。
【００５１】
この異常除去信号Ｓｒが出力されると、異常入力除去回路１２の出力電圧Ｖｒは、ピークホールド回路２の出力電圧Ｖｐｋｈとなり、この出力電圧Ｖｒがピークホールド回路２へ入力される。すなわち、ピークホールド回路２の出力電圧Ｖｐｋｈが入力へフィードバックされ、異常除去信号Ｓｒが出力されている期間、従来の値が維持される。
【００５２】
また、異常除去信号Ｓｒが出力されている期間、ラッチ回路５のラッチ信号ＬＴＣには、パルスが発生しない。そのため、異常磁気の入力により、比較回路４の出力信号Ｖ１が変化しても、その変化がラッチ回路５に取り込まれることがなく、出力信号Ｖｏｕｔは変化しない。すなわち、異常磁気の入力があっても、出力信号Ｖｏｕｔに誤信号が出力されることはない。
【００５３】
このような本実施形態によれば、異常除去信号出力回路１１が、異常磁気の入力を検出すると異常除去信号Ｓｒを出力し、ピークホールド回路２の出力電圧Ｖｐｋｈが上昇することを防止し、ラッチ回路５にラッチパルスが印加されることを抑制する。これにより、異常磁気の入力があっても、参照電圧Ｖｒｅｆが上昇することを防止することができ、また、出力信号Ｖｏｕｔに誤信号が出力されることを防止することができる。
【００５４】
以上説明した少なくとも１つの実施形態の磁気検出装置によれば、磁石の移動に伴う磁束密度の変化の検出を安定的に行うことができる。
【００５５】
また、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１  磁気センサ
２  ピークホールド回路
３  参照電圧生成回路
４  比較回路
５  ラッチ回路
１１  異常除去信号出力回路
１２  異常入力除去回路
１３  ラッチ信号制御回路
１１１  遅延回路
１１２  比較回路
１１３  カウンタ
１２１  出力切り換え回路
Ａ３１、Ａ３２  オペアンプ
Ｃ３１  キャパシタ
Ｔｒ３１  ＭＯＳトランジスタ
Ｒ４１、Ｒ４２  抵抗
ＩＶ１  インバータ
ＡＮ１  ＡＮＤゲート
【図１】
2013156108.tif 000003
【図２】
2013156108.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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