(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾倒操作を行うことによって２次元のポジションを指示する操作部と、
前記操作部に設けられ、前記傾倒操作を行う方向に対して垂直方向に磁化されたカウンター磁石と、
感磁方向が直交する第１及び第２の磁気抵抗素子から構成され、前記２次元のポジションの一の方向に対して、前記第１の磁気抵抗素子の長さ方向が４５°傾き、前記第２の磁気抵抗素子の長さ方向が−４５°傾いているハーフブリッジ回路を十字の各頂点に第１〜第４のハーフブリッジとしてそれぞれ同じ向きとなるように配置し、前記傾倒操作に基づく前記カウンター磁石の磁界の方向の変化に基づいて、対向する前記第１及び第３のハーフブリッジから第１の出力電圧、及び対向する前記第２及び第４のハーフブリッジから第２の出力電圧を出力する磁気センサと、
前記磁気センサから出力された前記第１及び第２の出力電圧に基づいて前記傾倒操作によって指示された前記２次元のポジションを検出する検出部と、
を備えることを特徴とするポジションセンサ。
【請求項２】
前記検出部は、前記磁気センサから出力される前記第１及び第２の出力電圧の正負の組み合わせに基づいて前記２次元のポジションを検出することを特徴とする請求項１に記載のポジションセンサ。
【請求項３】
傾倒操作を行うことによって２次元のポジションを指示する操作部と、
前記操作部に設けられ、前記傾倒操作を行う方向に対して垂直方向に磁化されたカウンター磁石と、
前記カウンター磁石に対向する面が、対応する前記カウンター磁石の極と同極となるように配置され、バイアス磁界を発生するバイアス磁石と、
感磁方向が直交する第１及び第２の磁気抵抗素子から構成され、前記２次元のポジションの一の方向に対して、前記第１の磁気抵抗素子の長さ方向が４５°傾き、前記第２の磁気抵抗素子の長さ方向が−４５°傾いているハーフブリッジ回路を十字の各頂点に第１〜第４のハーフブリッジとしてそれぞれ同じ向きとなるように配置し、前記傾倒操作に基づく前記バイアス磁界の方向の変化に基づいて、対向する前記第１及び第３のハーフブリッジから第１の出力電圧、及び対向する前記第２及び第４のハーフブリッジから第２の出力電圧を出力する磁気センサと、
前記磁気センサから出力された前記第１及び第２の出力電圧の正負の組み合わせに基づいて前記傾倒操作によって指示された前記２次元のポジションを検出する検出部と、
を備えたことを特徴とするポジションセンサ。
【請求項４】
前記磁気センサは、前記第１のハーフブリッジを反時計回りに４５°回転させた第５のハーフブリッジを用いて前記第１のハーフブリッジと共に第１のフルブリッジを形成し、前記第２のハーフブリッジを反時計回りに４５°回転させた第６のハーフブリッジを用いて前記第２のハーフブリッジと共に第２のフルブリッジを形成し、前記第３のハーフブリッジを時計回りに４５°回転させた第７のハーフブリッジを用いて前記第３のハーフブリッジと共に第３のフルブリッジを形成し、前記第４のハーフブリッジを時計回りに４５°回転させた第８のハーフブリッジを用いて前記第４のハーフブリッジと共に第４のフルブリッジを形成し、
検出部は、前記第１〜第４のフルブリッジから出力される出力電圧に基づいて角度変換を行うことで前記２次元のポジションを検出することを特徴とする請求項３に記載のポジションセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指示された２次元のポジションを検出するポジションセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、シフトレバーの変位に連動して変位するマグネット板と、対面して配置された板状の磁性体である一対の磁性板を有する第１のヨーク及び第２のヨークと、マグネット板の磁石から生じる磁束密度の変化を計測するための磁気検出素子とを備えた位置センサが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このマグネット板は、非磁性体である非磁性部分と、磁性体である磁石体とが、周方向に交互に配置された略扇状の板状部材からなっている。また、第１及び第２のヨークは、所定の間隙である第１及び第２の隙間を設けた状態で一対の磁性板を保持する第１及び第２のブリッジ部を備えている。
【０００４】
この位置センサによると、シフトレバーの変位によってマグネット板が変位し、第１又は第２のヨークに収容される磁石体の数に応じて磁気検出素子で検出される磁束密度が段階的に変化するので、検出された磁束密度に基づいたシフトレバーのシフトポジションを検出することが可能になる。
【特許文献１】特開２００７−４０７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の位置センサによると、磁気検出素子で検出される磁束密度の変化の幅が小さく、外部磁場の影響によって誤作動する可能性があった。
【０００６】
従って本発明の目的は、非接触によって、安定して２次元のポジションを検出することができるポジションセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は上記目的を達成するため、傾倒操作を行うことによって２次元のポジションを指示する操作部と、前記操作部に設けられ、前記傾倒操作を行う方向に対して垂直方向に磁化されたカウンター磁石と、感磁方向が直交する第１及び第２の磁気抵抗素子から構成され、前記２次元のポジションの一の方向に対して、前記第１の磁気抵抗素子の長さ方向が４５°傾き、前記第２の磁気抵抗素子の長さ方向が−４５°傾いているハーフブリッジ回路を十字の各頂点に第１〜第４のハーフブリッジとしてそれぞれ同じ向きとなるように配置し、前記傾倒操作に基づく前記カウンター磁石の磁界の方向の変化に基づいて、対向する前記第１及び第３のハーフブリッジから第１の出力電圧、及び対向する前記第２及び第４のハーフブリッジから第２の出力電圧を出力する磁気センサと、前記磁気センサから出力された前記第１及び第２の出力電圧に基づいて前記傾倒操作によって指示された前記２次元のポジションを検出する検出部と、を備えることを特徴とするポジションセンサを提供する。
【０００８】
上記した構成によれば、非接触によって、安定して２次元のポジションを検出することができる。
【０００９】
（２）本発明は上記目的を達成するため、傾倒操作を行うことによって２次元のポジションを指示する操作部と、前記操作部に設けられ、前記傾倒操作を行う方向に対して垂直方向に磁化されたカウンター磁石と、前記カウンター磁石に対向する面が、対応する前記カウンター磁石の極と同極となるように配置され、バイアス磁界を発生するバイアス磁石と、感磁方向が直交する第１及び第２の磁気抵抗素子から構成され、前記２次元のポジションの一の方向に対して、前記第１の磁気抵抗素子の長さ方向が４５°傾き、前記第２の磁気抵抗素子の長さ方向が−４５°傾いているハーフブリッジ回路を十字の各頂点に第１〜第４のハーフブリッジとしてそれぞれ同じ向きとなるように配置し、前記傾倒操作に基づく前記バイアス磁界の方向の変化に基づいて、対向する前記第１及び第３のハーフブリッジから第１の出力電圧、及び対向する前記第２及び第４のハーフブリッジから第２の出力電圧を出力する磁気センサと、前記磁気センサから出力された前記第１及び第２の出力電圧の正負の組み合わせに基づいて前記傾倒操作によって指示された前記２次元のポジションを検出する検出部と、を備えることを特徴とするポジションセンサを提供する。
【００１０】
上記した構成によれば、非接触によって、さらに安定して２次元のポジションを検出することができる。
【発明の効果】
【００１１】
このような構成によれば、非接触によって、安定して２次元のポジションを検出することができるポジションセンサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明のポジションセンサの実施の形態を図面を参考にして詳細に説明していく。
【００１３】
[第１の実施の形態]
（ジョイスティック１の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るジョイスティックの概略図であり、図２（ａ）は、本発明の第１の実施のＭＲセンサの上面図であり、図２（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。本発明のポジションセンサを図示しない車両に搭載されたジョイスティック１に用いた場合について説明する。また、図２（ａ）は、カウンター磁石２がない場合の磁気ベクトル８について表しており、図２（ａ）及び（ｂ）は、ｘ−ｙ座標系の方向が同一であるので、図２（ｂ）においては、座標系の表示を省略している。
【００１４】
ジョイスティック１は、操作部としてのノブ１０、レバー１１、第１の支持部１２、第１のピン１３、第２の支持部１４、第２のピン１５及び台座１６と、後述するカウンター磁石２と、後述するＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）センサ３と、後述するバイアス磁石４と、後述する検出部としての判断部５と、を備えて概略構成されている。判断部５は、ＭＲセンサ３と共にＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）化されても良く、また、後述するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）６が、判断部５の機能を有していても良い。
【００１５】
ジョイスティック１は、台座１６の上面から垂直方向に立ち上って対向する１組の凸部１６ａを有している。凸部１６ａに設けられた開口に挿入された第２のピン１５は、ロ形状を有する第２の支持部１４の対応する２辺中央に設けられた開口にも挿入され、第２の支持部１４は、第２のピン１５を回転軸として回転自在に台座１６に設けられている。
【００１６】
また、第２の支持部１４は、他の２辺中央に開口を有し、コ字形状を有する第１の支持部１２の対応する両端に設けられた開口に第１のピン１３を挿入することで、第１の支持部１２を第１のピン１３を回転軸として回転可能に設けている。
【００１７】
また、レバー１０は、第１の支持部１２の長手方向に垂直に設けられ、カウンター磁石２が設けられた端部に対向する他端部にノブ１０が、設けられている。このような構成とすることで、ノブ１０及びレバー１１を介してカウンター磁石２を２次元方向に自在に移動させ、２次元のポジションを指示することができる。
【００１８】
また、ジョイスティック１のＭＲセンサ３から出力された後述する出力電圧は、判断部５に送信され、判断部５は、受信した出力電圧に基づいてレバー１１によって指示されたポジションを算出し、算出した結果を表す信号を車両のＥＣＵ６に送信し、ＥＣＵ６は、一例として、受信したポジションを示す信号に基づいて表示部７に表示されたポインタの制御を行う。なお、ジョイスティック１の構成は、これに限定されず、周知のジョイスティックに相当する装置に用いられても良い。
【００１９】
（カウンター磁石２の構成）
カウンター磁石２は、傾倒操作を行う２次元方向に対して垂直方向に磁化されており、一例として、円柱形状を有し、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石等の永久磁石で形成されている。また、カウンター磁石２は、Ｎ極２１側がＭＲセンサ３に対向して配置されている。なお、カウンター磁石２の形状は、これに限定されず、バイアス磁界の方向変化を行える形状、例えば、球形状及び矩形状等であっても良い。また、カウンター磁石２のＮ極２１とＳ極２０を入れ替えた構成としても良い。このときは、バイアス磁石４の磁化の方向も入れ替える必要がある。なぜなら、対向する磁極が同極であるとき、互いの磁界が反発することで、磁気ベクトル８が、よりＭＲセンサ３の検出面に対して平行に近い成分が得られ、その角度変化を検出し易いからである。
【００２０】
（ＭＲセンサ３の構成）
図３は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲ素子の概略図である。以下における角度θとは、第１及び第２のＭＲ素子３５、３６の長さ方向からの角度を示すものとする。
【００２１】
ＭＲセンサ３は、ＮｉＦｅパーマロイ、ＮｉＣｏ及びＦｅＣｏ合金等の強磁性金属を主成分とした薄膜で作成された第１及び第２のＭＲ素子３５、３６を有する第１〜第４のハーフブリッジ３１〜３４が、仮想の十字の各頂点に配置され、基板３０上に形成されている。さらに、第１のハーフブリッジ３１が第３のハーフブリッジ３３と、第２のハーフブリッジ３２が第４のハーフブリッジ３４と、向き合って配置されている。
【００２２】
第１及び第２のＭＲ素子３５、３６は、図３に示す第１のＭＲ素子３５を例に取ると、折返し形状を備えた複数の感磁部３Ａを有している。図３において横軸をｘ軸、縦軸をｙ軸とし、第１のＭＲ素子３５の感磁部３Ａがｘ軸と垂直であるとする。磁気ベクトル８が、感磁部３Ａに対して垂直な方向（θ＝０）から横切るとき、第１のＭＲ素子３５の磁気抵抗値が最小となる。一方、磁気ベクトル８が、感磁部３Ａに対して平行な方向（θ＝９０°）から横切るとき、第１のＭＲ素子３５の磁気抵抗値は最大となる。第２のＭＲ素子３６は、第１のＭＲ素子３５と同じ構成及び機能を有しているので、説明は省略する。
【００２３】
第１のハーフブリッジ３１は、図２（ｂ）に示すように、第１のＭＲ素子３５と第２のＭＲ素子３６とが、感磁方向を直交させてハーフブリッジ回路を形成しており、第１のＭＲ素子３５の長さ方向がｘ軸に対して４５°傾いている。（第２のＭＲ素子３６の長さ方向は、ｘ軸に対して−４５°傾いている。）第１のハーフブリッジ３１における第１のＭＲ素子３５と第２のＭＲ素子３６の中点電位は、それぞれの磁気抵抗値の比に基づいて出力電圧Ｖ１として出力される。第２〜第４のハーフブリッジ３２〜３４は、第１のハーフブリッジ３１と同様に第１及び第２のＭＲ素子３５、３６を有しており、それぞれ出力電圧Ｖ２、Ｖ３及びＶ４を出力する。
【００２４】
第１〜第４のハーフブリッジ３１〜３４は、一例として、図２（ｂ）に示すように、印加電圧Ｖｃｃが入力され、図示しない接地回路に電気的に接続されている。
【００２５】
カウンター磁石２の横方向の移動の検出（ｘ軸方向の検出）は、対向する第２及び第４のハーフブリッジ３２、３４によって行い、縦方向の移動の検出は、対向する第１及び第３のハーフブリッジ３１、３３によって行われる。
【００２６】
（バイアス磁石４について）
バイアス磁石４は、円柱形状を有し、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石等の永久磁石で形成されている。また、バイアス磁石４は、図２（ａ）に示すように、ＭＲセンサ３の検出面（第１〜第４のハーフブリッジ３１〜３４が配置される面）に対して中心から外側に向かう放射状のバイアス磁界をＭＲセンサ３に印加している。磁気ベクトル８は、ＭＲセンサ３の検出面における磁界の磁力線の向きと大きさを可視化したものである。なお、ジョイスティック１は、バイアス磁石４を除いた構成として良く、また、バイアス磁石４の形状はこれに限定されない。
【００２７】
（判断部５について）
判断部５は、一例として、対向する第１及び第３のハーフブリッジ３１、３３から出力される出力電圧Ｖ１及びＶ３に基づいて（Ｖ３−Ｖ１）を算出する。同様に判断部５は、対向する第２及び第４のハーフブリッジ３２、３４から出力される出力電圧Ｖ２及びＶ４に基づいて（Ｖ４−Ｖ２）を算出する。判断部５は、この（Ｖ３−Ｖ１）及び（Ｖ４−Ｖ２）の正負の組み合わせを記憶し、組み合わせに基づいて複数のポジションを判断する。また、ＭＲセンサ３は、第１〜第４のハーフブリッジ３１〜３４が離れて設置されているので、設置の際の位置ずれに起因する出力電圧の誤差を抑制することができる。これは、位置ずれが起きても、第１及び第２のＭＲ素子３５、３６に対する磁気ベクトル８の角度が、同じ角度分増減するからである。
【００２８】
（動作）
以下に、本発明の第１の実施の形態に係るジョイスティック１の動作について図１〜図３を参照し、図４〜図１５に従って詳細に説明する。
【００２９】
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る傾倒操作を行うポジションについて示した図であり、図５及び図６は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの出力波形を表す図である。図４に示すＮ及びＰ１〜Ｐ８は、ジョイスティック１で指示できる２次元のポジションの一例を表している。図５は、ポジションＮの状態からｘ軸方向にレバー１１を傾倒操作したときの（Ｖ３−Ｖ１）及び（Ｖ４−Ｖ２）のグラフであり、図６は、レバー１１をｘ軸方向に３０°傾倒操作しながらｙ軸方向に傾倒操作したときの（Ｖ３−Ｖ１）及び（Ｖ４−Ｖ２）のグラフである。（Ｖ４−Ｖ２）は、ｘ軸方向の出力電圧であり、（Ｖ３−Ｖ１）は、ｙ軸方向の出力電圧である。また、以下の説明は、シミュレートした結果に基づいている。
【００３０】
（ポジションＮの検出動作）
図７（ａ）は、本発明の第１の実施のＭＲセンサの上面図であり、図７（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。レバー１１が、図４に示すポジションＮに操作された場合について表している。
【００３１】
カウンター磁石２がポジションＮにあるとき、第１及び第３のハーフブリッジ３１、３３には、ｘ軸と平行な磁気ベクトル８が、第２及び第４のハーフブリッジ３２、３４には、ｙ軸と平行な磁気ベクトル８が、横切っている。第１及び第２のＭＲ素子３５、３６と磁気ベクトル８の角度は、図５（ｂ）に示すようにそれぞれが４５°となり、磁気抵抗値が同じ値を取るので、出力電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３及びＶ４は、ゼロとなる。
【００３２】
判断部５は、第１及び第３のハーフブリッジ３１、３３からの出力電圧の差分（Ｖ３−Ｖ１）、及び第２及び第４のハーフブリッジ３２、３４からの出力電圧の差分（Ｖ４−Ｖ２）が共にゼロとなるので（以下これを（０、０）と表す）、カウンター磁石２がポジションＮにあると判断し、判断部５からポジションを示す信号を受信したＥＣＵ６は、表示部７に表示されたポインタを現在の状態に保つ処理を行う。
【００３３】
（ポジションＰ１の検出動作）
図８（ａ）は、本発明の第１の実施のＭＲセンサの上面図であり、図８（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。レバー１１が、図４に示すポジションＰ１に操作された場合について表している。なお、磁気ベクトル８の長短は、検出面成分のおよその強さを表している。
【００３４】
レバー１１がポジションＰ１に傾倒操作されたとき、カウンター磁石２が発生する磁界が、第４のハーフブリッジ３４付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル８の検出面成分が強い場所では小さくなるので、磁気ベクトル８は、図８（ａ）に示すように方向が変化する。
【００３５】
ハーフブリッジからの出力電圧は、抵抗値の比で表され、本実施の形態においては、第２のＭＲ素子３６の磁気抵抗値に比例する。よって第１のハーフブリッジ３１には、第２のＭＲ素子３６の感磁部３Ａに対しておよそ垂直に磁気ベクトル８が横切り（磁気抵抗値小）、また、第３のハーフブリッジ３３には、平行に磁気ベクトル８が横切る（磁気抵抗値大）ことから、（Ｖ３−Ｖ１）は正（＋）となる。ここで以下、バイアス磁界と感磁部３Ａとの角度が４５°のときの磁気抵抗値を「磁気抵抗値中」とし、この「磁気抵抗値中」を基準としてこれよりも磁気抵抗値が大きいとき「磁気抵抗値大」、小さいとき「磁気抵抗値小」と記述するものとする。
【００３６】
一方第２及び第４のハーフブリッジ３２、３４には、感磁部３Ａに対しておよそ４５°で磁気ベクトル８が横切るので、（Ｖ４−Ｖ２）はゼロとなり、（＋、０）の組合せとなる。
【００３７】
判断部５は、第１及び第３のハーフブリッジ３１、３３からの出力電圧の差分（Ｖ３−Ｖ１）、及び第２及び第４のハーフブリッジ３２、３４からの出力電圧の差分（Ｖ４−Ｖ２）が（＋、０）の組合せとなるので、カウンター磁石２がポジションＰ１にあると判断し、ＥＣＵ６を介して所定の処理を行う。
【００３８】
（ポジションＰ２の検出動作）
図９（ａ）は、本発明の第１の実施のＭＲセンサの上面図であり、図９（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。レバー１１が、図４に示すポジションＰ２に操作された場合について表している。
【００３９】
レバー１１がポジションＰ２に傾倒操作されたとき、カウンター磁石２が発生する磁界が、第１のハーフブリッジ３１と第４のハーフブリッジ３４の間付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル８は、図９（ａ）に示すように方向が変化する。
【００４０】
第１のハーフブリッジ３１には、第２のＭＲ素子３６の感磁部３Ａに対して垂直に近い角度で磁気ベクトル８が横切り（磁気抵抗値小）、また、第３のハーフブリッジ３３には、平行に近い角度で磁気ベクトル８が横切る（磁気抵抗値大）ことから、（Ｖ３−Ｖ１）は正（＋）となる。
【００４１】
一方第２のハーフブリッジ３２には、感磁部３Ａに対して平行に近い角度で磁気ベクトル８が横切り（磁気抵抗値大）、また、第４のハーフブリッジ３４には、垂直に近い角度で磁気ベクトル８が横切る（磁気抵抗値小）ことから、（Ｖ４−Ｖ２）は負（−）となり、（＋、−）の組合せとなる。
【００４２】
判断部５は、第１及び第３のハーフブリッジ３１、３３からの出力電圧の差分（Ｖ３−Ｖ１）、及び第２及び第４のハーフブリッジ３２、３４からの出力電圧の差分（Ｖ４−Ｖ２）が（＋、−）の組合せとなるので、カウンター磁石２がポジションＰ２にあると判断し、ＥＣＵ６を介して所定の処理を行う。
【００４３】
（ポジションＰ３の検出動作）
図１０（ａ）は、本発明の第１の実施のＭＲセンサの上面図であり、図１０（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。レバー１１が、図４に示すポジションＰ３に操作された場合について表している。
【００４４】
レバー１１がポジションＰ３に傾倒操作されたとき、カウンター磁石２が発生する磁界が、第１のハーフブリッジ３１付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル８は、図１０（ａ）に示すように方向が変化する。
【００４５】
第１のハーフブリッジ３１には、第２のＭＲ素子３６の感磁部３Ａに対して４５°で磁気ベクトル８が横切り（磁気抵抗値中）、また、第３のハーフブリッジ３３には、４５°で磁気ベクトル８が横切る（磁気抵抗値中）ことから、（Ｖ３−Ｖ１）はゼロとなる。
【００４６】
一方第２のハーフブリッジ３２には、感磁部３Ａに対して平行に磁気ベクトル８が横切り（磁気抵抗値大）、また、第４のハーフブリッジ３４には、垂直に磁気ベクトル８が横切る（磁気抵抗値小）ことから、（Ｖ４−Ｖ２）は負となり、（０、−）の組合せとなる。
【００４７】
判断部５は、第１及び第３のハーフブリッジ３１、３３からの出力電圧の差分（Ｖ３−Ｖ１）、及び第２及び第４のハーフブリッジ３２、３４からの出力電圧の差分（Ｖ４−Ｖ２）が（０、−）の組合せとなるので、カウンター磁石２がポジションＰ３にあると判断し、ＥＣＵ６を介して所定の処理を行う。
【００４８】
（ポジションＰ４の検出動作）
図１１（ａ）は、本発明の第１の実施のＭＲセンサの上面図であり、図１１（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。レバー１１が、図４に示すポジションＰ４に操作された場合について表している。
【００４９】
レバー１１がポジションＰ４に傾倒操作されたとき、カウンター磁石２が発生する磁界が、第１のハーフブリッジ３１と第２のハーフブリッジ３２の間付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル８は、図１１（ａ）に示すように方向が変化する。
【００５０】
第１のハーフブリッジ３１には、第２のＭＲ素子３６の感磁部３Ａに対して平行に近い角度で磁気ベクトル８が横切り（磁気抵抗値大）、また、第３のハーフブリッジ３３には、垂直に近い角度で磁気ベクトル８が横切る（磁気抵抗値小）ことから、（Ｖ３−Ｖ１）は負となる。
【００５１】
一方第２のハーフブリッジ３２には、感磁部３Ａに対して平行に近い角度で磁気ベクトル８が横切り（磁気抵抗値大）、また、第４のハーフブリッジ３４には、垂直に近い角度で磁気ベクトル８が横切る（磁気抵抗値小）ことから、（Ｖ４−Ｖ２）は負となり、（−、−）の組合せとなる。
【００５２】
判断部５は、第１及び第３のハーフブリッジ３１、３３からの出力電圧の差分（Ｖ３−Ｖ１）、及び第２及び第４のハーフブリッジ３２、３４からの出力電圧の差分（Ｖ４−Ｖ２）が（−、−）の組合せとなるので、カウンター磁石２がポジションＰ４にあると判断し、ＥＣＵ６を介して所定の処理を行う。
【００５３】
（ポジションＰ５の検出動作）
図１２（ａ）は、本発明の第１の実施のＭＲセンサの上面図であり、図１２（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。レバー１１が、図４に示すポジションＰ５に操作された場合について表している。
【００５４】
レバー１１がポジションＰ５に傾倒操作されたとき、カウンター磁石２が発生する磁界が、第２のハーフブリッジ３２付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル８は、図１２（ａ）に示すように方向が変化する。
【００５５】
第１のハーフブリッジ３１には、第２のＭＲ素子３６の感磁部３Ａに対して平行に磁気ベクトル８が横切り（磁気抵抗値大）、また、第３のハーフブリッジ３３には、垂直に磁気ベクトル８が横切る（磁気抵抗値小）ことから、（Ｖ３−Ｖ１）は負となる。
【００５６】
一方第２のハーフブリッジ３２には、感磁部３Ａに対して４５°で磁気ベクトル８が横切り（磁気抵抗値中）、また、第４のハーフブリッジ３４には、４５°で磁気ベクトル８が横切る（磁気抵抗値中）ことから、（Ｖ４−Ｖ２）はゼロとなり、（−、０）の組合せとなる。
【００５７】
判断部５は、第１及び第３のハーフブリッジ３１、３３からの出力電圧の差分（Ｖ３−Ｖ１）、及び第２及び第４のハーフブリッジ３２、３４からの出力電圧の差分（Ｖ４−Ｖ２）が（−、０）の組合せとなるので、カウンター磁石２がポジションＰ５にあると判断し、ＥＣＵ６を介して所定の処理を行う。
【００５８】
（ポジションＰ６の検出動作）
図１３（ａ）は、本発明の第１の実施のＭＲセンサの上面図であり、図１３（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。レバー１１が、図４に示すポジションＰ６に操作された場合について表している。
【００５９】
レバー１１がポジションＰ６に傾倒操作されたとき、カウンター磁石２が発生する磁界が、第２のハーフブリッジ３２と第３のハーフブリッジ３３の間付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル８は、図１３（ａ）に示すように方向が変化する。
【００６０】
第１のハーフブリッジ３１には、第２のＭＲ素子３６の感磁部３Ａに対して平行に近い角度で磁気ベクトル８が横切り（磁気抵抗値大）、また、第３のハーフブリッジ３３には、垂直に近い角度で磁気ベクトル８が横切る（磁気抵抗値小）ことから、（Ｖ３−Ｖ１）は負となる。
【００６１】
一方第２のハーフブリッジ３２には、感磁部３Ａに対して垂直に近い角度で磁気ベクトル８が横切り（磁気抵抗値小）、また、第４のハーフブリッジ３４には、平行に近い角度で磁気ベクトル８が横切る（磁気抵抗値大）ことから、（Ｖ４−Ｖ２）は正となり、（−、＋）の組合せとなる。
【００６２】
判断部５は、第１及び第３のハーフブリッジ３１、３３からの出力電圧の差分（Ｖ３−Ｖ１）、及び第２及び第４のハーフブリッジ３２、３４からの出力電圧の差分（Ｖ４−Ｖ２）が（−、＋）の組合せとなるので、カウンター磁石２がポジションＰ６にあると判断し、ＥＣＵ６を介して所定の処理を行う。
【００６３】
（ポジションＰ７の検出動作）
図１４（ａ）は、本発明の第１の実施のＭＲセンサの上面図であり、図１４（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。レバー１１が、図４に示すポジションＰ７に操作された場合について表している。
【００６４】
レバー１１がポジションＰ７に傾倒操作されたとき、カウンター磁石２が発生する磁界が、第３のハーフブリッジ３３付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル８は、図１４（ａ）に示すように方向が変化する。
【００６５】
第１のハーフブリッジ３１には、第２のＭＲ素子３６の感磁部３Ａに対して４５°で磁気ベクトル８が横切り（磁気抵抗値中）、また、第３のハーフブリッジ３３には、４５°で磁気ベクトル８が横切る（磁気抵抗値中）ことから、（Ｖ３−Ｖ１）はゼロとなる。
【００６６】
一方第２のハーフブリッジ３２には、感磁部３Ａに対して垂直に近い角度で磁気ベクトル８が横切り（磁気抵抗値小）、また、第４のハーフブリッジ３４には、平行に近い角度で磁気ベクトル８が横切る（磁気抵抗値大）ことから、（Ｖ４−Ｖ２）は正となり、（０、＋）の組合せとなる。
【００６７】
判断部５は、第１及び第３のハーフブリッジ３１、３３からの出力電圧の差分（Ｖ３−Ｖ１）、及び第２及び第４のハーフブリッジ３２、３４からの出力電圧の差分（Ｖ４−Ｖ２）が（０、＋）の組合せとなるので、カウンター磁石２がポジションＰ７にあると判断し、ＥＣＵ６を介して所定の処理を行う。
【００６８】
（ポジションＰ８の検出動作）
図１５（ａ）は、本発明の第１の実施のＭＲセンサの上面図であり、図１５（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。レバー１１が、図４に示すポジションＰ８に操作された場合について表している。
【００６９】
レバー１１がポジションＰ８に傾倒操作されたとき、カウンター磁石２が発生する磁界が、第３のハーフブリッジ３３と第４のハーフブリッジ３４の間付近において強くなり、その結果、磁気ベクトル８は、図１５（ａ）に示すように方向が変化する。
【００７０】
第１のハーフブリッジ３１には、第２のＭＲ素子３６の感磁部３Ａに対して垂直に近い角度で磁気ベクトル８が横切り（磁気抵抗値小）、また、第３のハーフブリッジ３３には、平行に近い角度で磁気ベクトル８が横切る（磁気抵抗値大）ことから、（Ｖ３−Ｖ１）は正となる。
【００７１】
一方第２のハーフブリッジ３２には、感磁部３Ａに対して垂直に近い角度で磁気ベクトル８が横切り（磁気抵抗値小）、また、第４のハーフブリッジ３４には、平行に近い角度で磁気ベクトル８が横切る（磁気抵抗値大）ことから、（Ｖ４−Ｖ２）は正となり、（＋、＋）の組合せとなる。
【００７２】
判断部５は、第１及び第３のハーフブリッジ３１、３３からの出力電圧の差分（Ｖ３−Ｖ１）、及び第２及び第４のハーフブリッジ３２、３４からの出力電圧の差分（Ｖ４−Ｖ２）が（＋、＋）の組合せとなるので、カウンター磁石２がポジションＰ７にあると判断し、ＥＣＵ６を介して所定の処理を行う。
【００７３】
上記した複数のポジションの検出は、図５に示すように、ｘ軸方向の検出結果、及びｙ軸の検出結果が独立に得られる、言い換えるなら、クロストークが少ないことで、安定して行われる。一例として、レバー１１をｘ軸の方向に約３０°傾倒操作し、そのままｙ軸方向に約３０°傾倒操作したとき、図６に示すように、ｘ軸方向の出力電圧と、ｙ軸方向の出力電圧と、がクロストークの少ない状態で得られる。また、上記で説明したポジション検出と共に、ジョイスティック１からの出力信号は、図５及び６等に示すように、傾倒操作に対してアナログ出力されるので、２次元的な任意の位置（ポジション）を検出することができるので、ジョイスティック１は、上記のポジション（Ｎ、Ｐ１〜Ｐ８）に限定されず、ゲームのコントローラやポインティングデバイスのように連続的に可変するコントローラとして使用することができ、また、多方向スイッチにも使用することができる。
【００７４】
（効果）
上記した第１の実施の形態によると、ジョイスティック１は、ｘ軸方向及びｙ軸方向のカウンター磁石２の移動をクロストークの少ない状態で検出することができるので、２次元のポジションを安定して検出することができる。また、ジョイスティック１は、非接触でポジションの指示等を行うことができるので、耐久性が高い。
【００７５】
[第２の実施の形態]
（ジョイスティック１の構成）
図１６は、本発明の第２の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図であり、図１７は、本発明の第２の実施の形態に係るｘ方向のレバーの角度と角度変換した角度との関係を表した図である。
【００７６】
本実施の形態は、上記した第１の実施の形態と、ＭＲセンサ３の構成が異なっている。ＭＲセンサ３は、第１のハーフブリッジ３１を横切る磁気ベクトル８の方向がおよそ等しい位置に第１のハーフブリッジ３１を反時計回りに９０°回転させた第５のハーフブリッジ３１ａと、第２のハーフブリッジ３２を横切る磁気ベクトル８の方向がおよそ等しい位置に第２のハーフブリッジ３２を反時計回りに９０°回転させた第６のハーフブリッジ３２ａと、第３のハーフブリッジ３３を横切る磁気ベクトル８の方向がおよそ等しい位置に第３のハーフブリッジ３３を時計回りに９０°回転させた第７のハーフブリッジ３３ａと、第４のハーフブリッジ３４を横切る磁気ベクトル８の方向がおよそ等しい位置に第４のハーフブリッジ３４を時計回りに９０°回転させた第８のハーフブリッジ３４ａと、を備えて概略構成されている。また、第５〜第８のハーフブリッジ３１ａ〜３４ａが出力する出力電圧をＶ５〜Ｖ８とする。
【００７７】
（動作）
ＭＲセンサは、磁界のみならず、温度によっても抵抗値が変化することが知られている。また、ＭＲセンサの製作誤差による感度の差によって出力される出力電圧に影響がでる場合もある。そこで、より線形に近い角度（磁界と感磁部３Ａの角度）と出力電圧の関係を得るためには、温度補正及び感度ばらつき補正を行う必要がある。
【００７８】
判断部５は、カウンター磁石２のｘ軸方向の移動を検出する第２、４、６及び８のハーフブリッジ３２、３４、３２ａ、３４ａから出力される出力電圧Ｖ２、Ｖ４、Ｖ６及びＶ８に基づいて、一例として、Ｘ１（＝Ｖ４―Ｖ２）、Ｘ２（＝Ｖ８−Ｖ６）に対して後述する角度変換を行って、感磁部３Ａとバイアス磁界とがなす角度を算出する。判断部５は、Ｘ１及びＸ２に基づいて、一例として、角度変換として[Ａｒｃｔａｎ（Ｘ２／Ｘ１）]／２を算出し、磁気ベクトル８のｘ軸との角度を算出する。
【００７９】
また、判断部５は、カウンター磁石２のｙ軸方向の移動を検出する第１、３、５及び７のハーフブリッジ３１，３３，３１ａ、３３ａから出力される出力電圧Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５及びＶ７に基づいて、一例として、Ｙ１（＝Ｖ３―Ｖ１）、Ｙ２（＝Ｖ７−Ｖ５）に対して角度変換を行う。判断部５は、Ｙ１及びＹ２に基づいて、一例として、[Ａｒｃｔａｎ（Ｙ２／Ｙ１）]／２を算出し、磁気ベクトル８のｙ軸との角度を算出する。磁気抵抗値は、磁気ベクトル８と感磁部３Ａの角度θに依存するが、角度θが同じときの向きの正逆には依存しないので、角度変換した値を２で割っている。上記の方法にて角度変換された角度とレバー１１のｘ軸方向に傾倒操作された角度との関係は、図１７に示すように、線形に近く、また、クロストークが少ない状態でｘ軸方向及びｙ軸方向のカウンター磁石２の移動を検出することができる。
【００８０】
上記のように、第１〜第８のハーフブリッジ３１〜３４、３１ａ〜３４ａ、の出力電圧を組み合わせて角度変換し、また、各ハーフブリッジの設置角度、すなわち出力電圧の位相を変えて設置しているのは、設置位置のばらつきによる検出誤差、温度による磁気抵抗値の変化に起因する誤差、感度の差による誤差、を抑制するためである。判断部５によって角度変換された関数は、円を表す関数となり、それらの誤差は、円の半径の大小に相当しているので、角度に影響しない。よってＭＲセンサ３は、上記の構成を有することで、安定してポジションを検出することができ、また、第１の実施の形態において示したように、ハーフブリッジを配置しても複数のポジションを検出することができるので、冗長性を確保することができる。
【００８１】
（効果）
上記した第２の実施の形態によると、ジョイスティック１は、ｘ軸方向及びｙ軸方向のカウンター磁石２の移動をクロストークの少ない状態で検出することができるので、２次元のポジションを安定して検出することができる。また、ジョイスティック１は、冗長性を確保することができる。
【００８２】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るジョイスティックの概略図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第１の実施のＭＲセンサの上面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るＭＲ素子の概略図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る傾倒操作を行うポジションについて示した図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの出力波形を表す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの出力波形を表す図である。
【図７】（ａ）は、本発明の第１の実施のＭＲセンサの上面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。
【図８】（ａ）は、本発明の第１の実施のＭＲセンサの上面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。
【図９】（ａ）は、本発明の第１の実施のＭＲセンサの上面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の第１の実施のＭＲセンサの上面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。
【図１１】（ａ）は、本発明の第１の実施のＭＲセンサの上面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。
【図１２】（ａ）は、本発明の第１の実施のＭＲセンサの上面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。
【図１３】（ａ）は、本発明の第１の実施のＭＲセンサの上面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。
【図１４】（ａ）は、本発明の第１の実施のＭＲセンサの上面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。
【図１５】（ａ）は、本発明の第１の実施のＭＲセンサの上面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態に係るｘ方向のレバーの角度と角度変換した角度との関係を表した図である。
【符号の説明】
【００８４】
１…ジョイスティック、２…カウンター磁石、３…ＭＲセンサ、３Ａ…感磁部、４…バイアス磁石、５…判断部、６…ＥＣＵ、７…表示部、８…磁気ベクトル、１０…ノブ、１１…レバー、１２…第１の支持部、１３…第１のピン、１４…第２の支持部、１５…第２のピン、１６…台座、１６ａ…凸部、２０…Ｓ極、２１…Ｎ極、３０…基板、３１〜３４…第１〜第４のハーフブリッジ、３１ａ〜３４ａ…第５〜第８のハーフブリッジ、３５…第１のＭＲ素子、３５ａ…第３のＭＲ素子、３６…第２のＭＲ素子、３６ａ…第４のＭＲ素子、４０…Ｎ極、４１…Ｓ極、Ｖ１〜Ｖ８…出力電圧、Ｖｃｃ…印加電圧、θ…角度、Ｎ、Ｐ１〜Ｐ８…ポジション
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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