CN110260770B - 磁传感器及位置检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种磁传感器，该磁传感器产生检测信号，该检测信号根据基准平面内的检测位置处的对象磁场的强度而变化。磁传感器包括磁阻效应元件。磁阻效应元件包括：具有第一方向上的磁化的磁化固定层；具有能够根据作用磁场的方向而变化方向的磁化的自由层，该作用磁场是合成作用于其上的所有磁场而得到的磁场。自由层具有单轴磁各向异性，其中易磁化轴朝向平行于第二方向的方向。在基准平面内与第二方向正交的两个方向都不同于目标磁场的方向。

Description

磁传感器及位置检测装置
技术领域
本发明涉及磁传感器及使用该磁传感器的位置检测装置。
背景技术
近年来，使用磁传感器的位置检测装置在各种用途中被利用。以下，将使用磁传感器的位置检测装置称为磁式位置检测装置。例如，在内置于智能手机的具备自动对焦装置的相机模块中，磁式位置检测装置被用于检测透镜的位置。
作为磁传感器，已知有例如采用自旋阀型磁阻效应元件的磁传感器。自旋阀型磁阻效应元件具备：具有方向固定的磁化的磁化固定层；具有方向可根据所施加的磁场的方向变化的磁化的自由层；以及设置在固定层与自由层之间的间隙层。
在采用自旋阀型磁阻效应元件的磁传感器中，期望磁阻效应元件在其线性区域中工作。磁阻效应元件的线性区域是指在表示对磁阻效应元件的施加磁场与磁阻效应元件的电阻值之间的关系的特性图中，相对于施加磁场的变化，磁阻效应元件的电阻值呈线性或几乎线性变化的区域。
作为调整磁阻效应元件的工作区域以在线性区域中工作的方法，已知有对磁阻效应元件施加偏置磁场的方法、以及使磁阻效应元件的自由层具有形状磁各向异性等单轴磁各向异性的方法。
在中国专利申请公开第1924603A号说明书中记载了一种磁场检测装置，其具备磁阻效应元件和对磁阻效应元件施加偏置磁场的偏置部。
日本专利申请公开2008-111801号公报中记载了一种磁传感器，其具备包含分别表现各向异性磁场的自由层的第一和第二磁阻效应元件。
以下，对采用包括具有单轴磁各向异性的自由层的磁阻效应元件、且检测对象磁场的方向是固定的或限制在规定的范围内的磁传感器中的一个问题点进行说明。作为这种磁传感器的一个例子，可以举出用于位置检测装置的磁传感器。
在上述磁传感器中，在使用前的初始状态下，当没有施加磁场时自由层的磁化方向被设定为初始方向。初始方向是平行于自由层的易磁化轴并且彼此相对的两个方向中的一个方向。在该磁传感器中，使用开始后自由层的磁化方向根据检测对象磁场的方向和强度而变化。在该磁传感器中，理想的是，即使在使用开始之后，如果没有施加磁场，自由层的磁化方向也返回到初始方向。
然而，在上述磁传感器中，有时通过施加干扰磁场等自由层的磁化会发生反转。如果自由层的磁化发生反转，则后续磁传感器的检测值可能与原始值不同。
日本专利申请公开2008-111801号公报中记载了一种磁传感器，具备：在第一和第二磁阻效应元件的各自由层的磁化方向受到干扰磁场的干扰的情况下，以这些自由层的磁化方向能够在固定方向上对齐的方式对第一和第二磁阻效应元件施加刷新磁场的装置。然而，在该磁传感器中，存在需要用于施加刷新磁场的额外装置以及处理的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁传感器以及含有该磁传感器的位置检测装置。该磁传感器是采用磁阻效应元件的磁传感器，该磁阻效应元件包括具有单轴磁各向异性的自由层，并且即使在自由层发生磁化反转的情况下，也可以容易地使自由层的磁化方向返回到原始方向。
本发明的第一方面的磁传感器是产生检测信号的磁传感器，该检测信号根据基准平面内的检测位置处的规定方向的检测对象磁场的强度而变化。第一方面的磁传感器包括至少一个磁阻效应元件。至少一个磁电阻元件包括：具有第一方向上的磁化的磁化固定层；具有方向能够根据作用磁场的方向而变化的磁化的自由层，该作用磁场是合成作用于磁化固定层上的所有磁场而得到的磁场。自由层具有易磁化轴朝向平行于第二方向的方向的单轴磁各向异性。基准平面是包括检测对象磁场的方向、第一方向以及第二方向的平面。在基准平面内与第二方向正交的两个方向都与检测对象磁场的方向不同。在第一方面的磁传感器中，单轴磁各向异性可以是形状磁各向异性。
在第一方面的磁传感器中，第二方向可以是在初始状态下设定的自由层的磁化方向。此外，第二方向与检测对象磁场的方向形成的角度可以是锐角。
此外，在第一方面的磁传感器中，与第一方向正交的两个方向中的一个可以包括在作用磁场的方向的可变范围内。在这种情况下，与第一方向正交的两个方向中的一个可以是与作用磁场的方向的可变范围的中间方向相同的方向。
此外，在第一方面的磁传感器中，在基准平面内与第二方向正交的两个方向中的一个相对于检测对象磁场的方向形成的角度可以大于0°且小于45°。
此外，在第一方面的磁传感器中，通过单轴磁各向异性作用于自由层的各向异性磁场的强度可以小于检测对象磁场强度的最大值的两倍。
本发明的第一方面的位置检测装置是用于检测其位置能够变化的对象物的位置的装置。第一方面的位置检测装置包括：产生规定的磁场的磁场产生部；以及检测基准平面内的检测位置处的作为规定的磁场的一部分的规定方向的检测对象磁场的磁传感器。磁场产生部和磁传感器构成为，当对象物的位置变化时，基准平面内的检测位置处的检测对象磁场的强度发生变化。磁传感器生成根据基准平面内的检测位置处的检测对象磁场的强度变化的检测信号。
在第一方面的位置检测装置中，磁传感器包括至少一个磁阻效应元件。至少一个磁阻效应元件包括：具有第一方向上的磁化的磁化固定层；以及具有方向能够根据作用磁场的方向而变化的磁化的自由层，作用磁场是合成作用于其上的所有磁场而得到的磁场。自由层具有易磁化轴朝向平行于第二方向的方向的单轴磁各向异性。基准平面是包括检测对象磁场的方向、第一方向以及第二方向的平面。在基准平面内与第二方向正交的两个方向都与检测对象磁场的方向不同。
本发明的第二方面的磁传感器是产生检测信号的磁传感器，该检测信号根据基准平面内的检测位置处的检测对象磁场的强度和方向而变化。检测位置处的检测对象磁场的方向在基准平面内小于180°的可变范围内变化。第二方面的磁传感器包括至少一个磁阻效应元件。至少一个磁电阻元件包括：具有第一方向上的磁化的磁化固定层；以及具有方向能够根据作用磁场的方向而变化的磁化的自由层，该作用磁场是合成作用于其上的所有磁场而得到的磁场。自由层具有易磁化轴朝向平行于第二方向的方向的单轴磁各向异性。基准平面是包括检测对象磁场的方向、第一方向以及第二方向的平面。在基准平面内与第二方向正交的两个方向都不包括在检测对象磁场的方向的可变范围内。在第二方面的磁传感器中，单轴磁各向异性可以是形状磁各向异性。
在第二方面的磁传感器中，第二方向可以是在初始状态下设定的自由层的磁化方向。此外，第二方向与检测对象磁场的方向形成的角度可以是锐角。
此外，在第二方面的磁传感器中，与第一方向正交的两个方向中的一个可以包括在作用磁场的方向的可变范围内。在这种情况下，与第一方向正交的两个方向中的一个可以是与作用磁场的方向的可变范围的中间方向相同的方向。
在第二方面的磁传感器中，通过单轴磁各向异性作用于自由层上的各向异性磁场的强度可以小于检测对象磁场的强度的最大值的两倍。
本发明的第二方面的位置检测装置是用于检测其位置能够变化的对象物的位置的装置。第二方面的位置检测装置包括：磁场产生部，其产生规定的磁场；以及磁传感器，检测作为基准平面内的检测位置处的规定的磁场的一部分的检测对象磁场。当对象物的位置变化时，磁场产生部和磁传感器构成为基准平面内的检测位置处的检测对象磁场的方向在小于180°的可变范围内变化。磁传感器产生根据基准平面内的检测位置处的检测对象磁场的强度和方向而变化的检测信号。
在第二方面的位置检测装置中，磁传感器包括至少一个磁阻效应元件。至少一个磁阻效应元件包括：具有第一方向上的磁化的磁化固定层；具有方向能够根据作用磁场的方向而变化的磁化的自由层，该作用磁场是合成作用其上的所有磁场而得到的磁场。自由层具有易磁化轴朝向平行于第二方向的方向的单轴磁各向异性。基准平面是包括检测对象磁场的方向、第一方向以及第二方向的平面。在基准平面内与第二方向正交的两个方向都不包括在检测对象磁场的方向的可变范围内。
在第二方面的位置检测装置中，磁场产生部也可以包括用于产生第一部分磁场的第一部分磁场产生部和用于产生第二部分磁场的第二部分磁场产生部。规定的磁场是第一部分磁场和第二部分磁场的合成磁场。当将检测位置处与基准平面平行的第一部分磁场的分量作为第一磁场分量，且将检测位置处与基准平面平行的第二部分磁场的分量作为第二磁场分量时，一旦物体的位置发生变化，第一磁场分量的强度和方向以及第二磁场分量的方向不变化，但是第二磁场分量的强度变化。在这种情况下，检测对象磁场是第一磁场分量和第二磁场分量的合成磁场。
根据本发明的第一方面的磁传感器及位置检测装置，即使自由层发生磁化反转的情况下，在规定的方向上的检测对象磁场作用于自由层，由此可以容易地使自由层的磁化方向返回到原始方向。
此外，根据本发明的第二方面的磁传感器及位置检测装置，即使自由层的磁化发生反转的情况下，通过其方向在规定的可变范围内变化的检测对象磁场作用于自由层，由此可以容易地使自由层的磁化的方向返回到原始方向。
本发明的其它目的、特征以及利益可以通过以下的说明而充分明确。
附图说明
图1是示出包括本发明的第一实施方式涉及的位置检测装置的相机模块的立体图。
图2是示意性地示出图1中所示的相机模块的内部的说明图。
图3是示出图1中的位置检测装置和驱动装置的立体图。
图4是示出图1中的驱动装置的多个线圈的立体图。
图5是示出图1中的驱动装置的主要部分的侧视图。
图6是表示本发明的第一实施方式的位置检测装置的主要部分的立体图。
图7是表示本发明的第一实施方式中的磁传感器的构成的电路图。
图8是示出图7中的一个电阻部的一部分的立体图。
图9是示出图8中的一个磁阻效应元件的立体图。
图10是表示本发明的第一实施方式中的第一方向、第二方向、检测对象磁场和作用磁场的说明图。
图11是示出模拟中的磁传感器的模型的电路图。
图12是示出模拟结果的特性图。
图13是示出模拟结果的特性图。
图14是示出包括本发明的第二实施方式涉及的位置检测装置的相机模块的立体图。
图15是表示本发明的第二实施方式涉及的位置检测装置的主要部分的立体图。
图16是表示本发明的第二实施方式中的第二方向和检测对象磁场的说明图。
图17是表示本发明的第二实施方式中的第一方向、第二方向、检测对象磁场和作用磁场的说明图。
具体实施方式
[第一实施方式]
在下文中，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。首先，参照图1和图2，对本发明的第一实施方式涉及的包含位置检测装置的相机模块的构成进行说明。图1是示出相机模块100的立体图。图2是示意性地示出相机模块100的内部的说明图。另外，在图2中，为了便于理解，以不同于图1中的对应各部的尺寸和配置，对相机模块100的各部进行描述。相机模块100构成智能手机用相机的一部分，该智能手机用相机具有例如光学式抖动修正装置和自动对焦装置，并且与使用了CMOS等的图像传感器200结合使用。
相机模块100具备本实施方式涉及的位置检测装置1、驱动装置3、透镜5、框体6和基板7。本实施方式涉及的位置检测装置1是磁式位置检测装置，用于自动对焦时检测镜头5的位置。透镜5是在本实施方式涉及的位置检测装置1中位置可变化的对象物。
驱动装置3使镜头5移动。框体6保护位置检测装置1和驱动装置3。基板7具有上表面7a。另外，在图1中，省略了基板7，并且在图2中省略了框体6。
在此，如图1和图2所示，定义U方向、V方向、Z方向。U方向、V方向、Z方向彼此正交。在本实施方式中，将垂直于基板7的上表面7a的一个方向(朝向图2中的上侧的方向)定义为Z方向。U方向和V方向都是平行于基板7的上表面7a的方向。另外，将与U方向相反的方向定义为-U方向，将与V方向相反的方向定义为-V方向，将与Z方向相反的方向定义为-Z方向。此外，下文中，将相对于基准位置在Z方向的前端的位置称为“上方”，将相对于基准位置位于与“上方”相反的一侧的位置称为“下方”。
透镜5以其光轴方向与平行于Z方向的方向一致的姿势配置在基板7的上表面7a的上方。另外，基板7具有未图示的开口部，该开口部使通过透镜5的光通过。如图2所示，相机模块100对准图像传感器200，使穿过透镜5和未图示的开口部的光入射在图像传感器200上。
接下来，参照图2～图5，对本实施方式涉及的位置检测装置1和驱动装置3进行详细说明。图3是示出位置检测装置1和驱动装置3的立体图。图4是示出驱动装置3的多个线圈的立体图。图5是示出驱动装置3的主要部分的侧视图。
位置检测装置1具备：第一保持构件14、第二保持构件15、多个第一线16、以及多个第二线17。第二保持构件15保持透镜5。尽管未图示，但是第二保持构件15具有例如构成为能够在其内部安装透镜5的筒状形状。
第二保持构件15设置成可在一个方向上相对于第一保持构件14位置可变，具体而言，在透镜5的光轴方向上即在与Z方向平行的方向上位置可变。在本实施方式中，第一保持构件14具有箱状形状，其构成为能够在其内部容纳透镜5和第二保持构件15。多个第二线17连接第一保持构件14和第二保持构件15，并且以第二保持构件15相对于第一保持构件14可在平行于Z方向的方向上移动的方式支撑第二保持构件15。
第一保持构件14设置在基板7的上表面7a上方，使得其位置相对于基板7可以在平行于U方向的方向和平行于V方向的方向上变化。多个第一线16连接基板7和第一保持构件14，以第一保持构件14相对于基板7可以在平行于U方向的方向和平行于V方向的方向上移动的方式支撑第一保持构件14。当第一保持构件14相对于基板7的相对位置变化时，第二保持构件15相对于基板7的相对位置也变化。
驱动装置3具备磁铁31A、31B、32A、32B、33A、33B、34A、34B和线圈41、42、43、44、45、、46。磁铁31A沿-V方向设置在透镜5的前方。磁铁32A设置在透镜5的V方向的前端。磁铁33A设置在透镜5的-U方向的前端。磁铁34A设置在透镜5的U方向的前端。磁铁31B、32B、33B、34B分别设置在磁铁31A、32A、33A、34A上方。磁铁31A、31B、32A、32B、33A、33B、34A、34B固定到第一保持构件14。
如图3所示，磁铁31A、31B、32A、32B分别具有在U方向伸长的长方体形状。磁铁33A、33B、34A、34B分别具有在V方向伸长的长方体形状。磁铁31A和32B的磁化方向是V方向。磁铁31B和32A的磁化方向是-V方向。磁铁33A和34B的磁化方向为-U方向。磁铁33B和34A的磁化方向是U方向。在图1和图3中，磁铁31A、31B、32B、33B、34A、34B的磁化方向由以与各个磁铁重叠的方式绘制的箭头表示。另外，在图5中，磁铁31A和31B的磁化方向由绘制于磁铁31A和31B内的箭头表示。
磁铁31A具有位于磁铁31A的U方向的端部的端面31A1。磁铁34A具有位于磁铁34A的-V方向的端部的端面34A1。
线圈41设置在磁铁31A和基板7之间。线圈42设置在磁铁32A和基板7之间。线圈43配置在磁铁33A和基板7之间。线圈44设置在磁铁34A和基板7之间。线圈45设置在磁铁31A和31B与透镜5之间。线圈46设置在磁铁32A和32B与透镜5之间。另外，线圈41、42、43、44固定到基板7。线圈45、46固定到第二保持构件15。
线圈41主要被施加到从磁铁31A产生的磁场。线圈42主要被施加从磁铁32A产生的磁场。线圈43主要被施加从磁铁33A产生的磁场。线圈44主要被施加从磁铁34A产生的磁场。
此外，如图2、图4以及图5所示，线圈45包括：沿着磁铁31A在U方向上延伸的第一导体部45A、沿着磁铁31B在U方向上延伸的第二导体部45B、以及连接第一和第二导体部45A、45B的两个第三导体部。另外，如图2和图4所示，线圈46包括：沿磁铁32A在U方向上延伸的第一导体部46A、沿磁铁32B在U方向上延伸的第二导体部46B、以及连接第一和第二导体部46A、46B的两个第三导体部。
线圈45的第一导体部45A主要被施加从磁铁31A产生的磁场的V方向上的分量。线圈45的第二导体部45B主要被施加从磁铁31B产生的磁场的-V方向上的分量。线圈46的第一导体部46A主要被施加从磁铁32A产生的磁场的-V方向上的分量。线圈46的第二导体部46B主要被施加从磁铁32B产生的磁场的V方向上的分量。
驱动装置3还包括：磁传感器30，其在线圈41、42中的一个的内侧固定于基板7；以及磁传感器30，其在线圈43、44中的一个内侧固定于基板7。在此，设为两个磁传感器30分别设置在线圈41的内侧和线圈44的内侧。如下文说明所示，这两个磁传感器30用于变化镜头5的位置时，以减小相机抖动的影响。
配置在线圈41内侧的磁传感器30检测从磁铁31A产生的磁场，并产生与磁铁31A的位置相对应的信号。配置在线圈44内侧的磁传感器30检测从磁铁34A产生的磁场，并产生与磁铁34A的位置相对应的信号。磁传感器30例如由检测霍尔元件等的磁场的元件等构成。
在此，参照图2～图5对驱动装置3的工作进行说明。首先，对光学式抖动修正装置和自动对焦装置进行简单说明。驱动装置3构成光学式抖动修正装置和自动对焦装置的一部分。驱动装置3、光学式抖动修正装置以及自动对焦装置由相机模块100的外部的未图示的控制器控制。
光学式抖动修正装置被配置为能够通过例如相机模块100外部的陀螺传感器等来检测抖动。当光学式抖动修正装置检测到抖动时，未图示的控制部控制驱动装置3，使得镜头5相对于基板7的相对位置根据抖动的模式而变化。这使得可以稳定镜头5的绝对位置并减少抖动的影响。根据抖动的模式，透镜5相对于基板7的相对位置在平行于U方向的方向或在与V方向平行的方向上变化。
自动对焦装置被配置为能够通过例如图像传感器200或自动对焦传感器等来检测被摄体处于对焦状态。未图示的控制部以成为使得对焦于被摄体的状态，通过驱动装置3在平行于Z方向的方向上改变透镜5相对于基板7的相对位置。由此，可以自动地对焦于被摄体。
接下来，对与光学式抖动修正装置相关的驱动装置3的工作进行说明。当电流通过未图示的控制部流过线圈41、42，通过从磁铁31A、32A产生的磁场与从线圈41、42产生的磁场的相互作用，固定了磁铁31A、32A的第一保持构件14在平行于V方向的方向上移动。作为结果，透镜5也在平行于V方向的方向上移动。此外，当电流通过未示出的控制部流过线圈43、44，通过从磁铁33A、34A产生的磁场和从线圈43、44产生的磁场的相互作用，固定了磁铁33A、34A的第一保持构件14在平行于U方向的方向上移动。作为结果，透镜5也在平行于U方向的方向上移动。未图示的控制部通过测定与由两个磁传感器30产生的与磁铁31A、34A的位置相对应的信号来检测透镜5的位置。
接下来，对与自动对焦装置有关的驱动装置3的工作进行说明。当沿Z方向移动透镜5相对于基板7的相对位置时，未图示的控制部以在第一导体部分45A中沿U方向流动电流，并且在第二导体部分45B中沿-U方向流动电流的方式，在线圈45流通电流；并以使在第一导体部分46A沿-U方向流动电流，并且在第二导体部分46B处沿U方向流动电流的方式在线圈46流通电流。通过由这些电流和磁铁31A、31B、32A、32B产生的磁场，Z方向上的洛伦兹力作用于线圈45的第一和第二导体部45A、45B以及线圈46的第一和第二导体部46A、46B。由此，固定有线圈45、46的第二保持构件15在Z方向上移动。作为结果，透镜5也沿Z方向移动。
当沿-Z方向移动透镜5相对于基板7的相对位置时，未图示的控制部在线圈45、46以与Z方向移动的情况相反的方向流通电流。
以下，对位置检测装置1进行详细说明。图6是示出位置检测装置1的主要部分的立体图。如图6所示，位置检测装置1还包括产生规定的磁场的磁场发生器10和磁传感器20。在本实施方式中，磁场产生部分10由磁铁13构成。在图1、图3和图6中，磁铁13的磁化方向由以与磁铁13重叠的方式绘制的箭头表示。规定的磁场是由磁铁13产生的磁场。磁铁13具有长方体形状。
如图1和图3所示，磁铁13在磁铁31A的端面31A1和磁铁34A的端面34A1附近的空间处，固定于第二保持构件15。当第二保持构件15相对于第一保持构件14的相对位置在与Z方向平行的方向上变化时，磁铁13相对于第一保持构件14的相对位置也在与Z方向平行的方向上变化。
磁传感器20包括至少一个磁阻效应元件。在下文中，磁阻效应元件被记为MR元件。磁传感器20检测在基准平面内的检测位置处的规定方向上的检测对象磁场，并产生根据检测对象磁场强度而变化的检测信号。检测对象磁场是磁传感器20应该检测的磁场。以下，将在检测位置处的规定方向上的检测对象磁场称为对象磁场Hs。对象磁场Hs是由磁铁13产生的规定的磁场的一部分。磁传感器20在磁铁31A的端面31A1和磁铁34A的端面34A1附近被固定到基板7。磁铁13配置在磁传感器20的上方。
检测位置是磁传感器20检测对象磁场Hs的位置。在本实施方式中，基准平面包括检测位置并且是垂直于Z方向的平面。
在本实施方式中，磁场发生器10和磁传感器20构成为当透镜5相对于基板7的相对位置在平行于Z方向的方向上变化时，检测位置处的对象磁场Hs的强度变化。换言之，当透镜5相对于基板7的相对位置在平行于Z方向的方向上变化时，磁铁13相对于磁传感器20的相对位置也在平行于Z方向的方向上变化。由此，检测位置和磁铁13之间的距离变化，作为结果，对象磁场Hs的强度变化。
在此，如图6所示，定义X方向和Y方向。X方向和Y方向都是平行于基板7的上表面7a(参照图2)的方向。X方向是从-U方向到-V方向旋转45°的方向。Y方向是从-V方向向U方向旋转45°的方向。将与X方向相反的方向定义为-X方向，将与Y方向相反的方向定义为-Y方向。
在图6中，用符号Hs标记的箭头表示对象磁场Hs的强度和方向。在本实施方式中，对象磁场Hs的方向是X方向。稍后对图6中用除Hs之外的符号标记的箭头的含义进行说明。
接下来，参照图7对磁传感器20的构成的一个示例进行说明。图7是示出磁传感器20的构成的电路图。如图7所示，磁传感器20具有惠斯通电桥电路21和差分检测器22。惠斯通电桥电路21包括施加规定电压的电源端口V、连接到地的接地端口G、第一输出端口E1以及第二输出端口E2。
惠斯通电桥电路21还包括第一电阻部R1、第二电阻部R2、第三电阻部R3以及第四电阻部R4。第一电阻器部R1设置在电源端口V和第一输出端口E1之间。第二电阻器部R2设置在第一输出端口E1和接地端口G之间。第三电阻器部R3设置在电源端口V和第二输出端口E2之间。第四电阻器部R4设置在第二输出端口E2和接地端口G之间。
第一电阻部R1包括至少一个第一MR元件。第二电阻器部R2包括至少一个第二MR元件。第三电阻器部R3包括至少一个第三MR元件。第四电阻器部R4包括至少一个第四MR元件。
特别是在该实施方式中，特别地，第一电阻部R1包括串联连接的多个第一MR元件，第二电阻部R2包括串联连接的多个第二MR元件。第三电阻器部R3包括串联连接的多个第三MR元件，第四电阻器部R2包括串联连接的多个第四MR元件。
包括在惠斯通电桥电路21中的多个MR元件中的每一个是自旋阀型MR元件。该自旋阀MR元件具有：磁化固定层，其具有方向固定的磁化；自由层，具有方向能够根据作用磁场Hf的方向而变化的磁化，作用磁场Hf是合成作用于磁化固定层上的所有磁场而得到的磁场；以及间隙层，其设置在磁化固定层和自由层之间。在下文中，各MR元件中的磁化固定层的磁化方向也称为第一方向。
自旋阀型MR元件可以是TMR(隧道磁阻效应)元件或GMR(巨磁阻效应)元件。在TMR元件中，间隙层是隧道势垒层。在GMR元件中，间隙层是非磁性导电层。在自旋阀型MR元件中，电阻值根据自由层的磁化方向相对于磁化固定层的磁化方向形成的角度而变化，并且当该角度为0°时，电阻值变为最小值，当角度为180°时，电阻值为最大值。在图7中，实心箭头表示MR元件中的磁化固定层的磁化方向，空心箭头表示MR元件中的自由层的磁化方向。
包括在电阻部R1、R4中的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向是相同的方向MP1。包括在电阻部R2、R3中的多个MR元件中的磁化固定层的磁化方向是与方向MP1相反的方向MP2。方向MP1是包括在电阻部R1、R4中的多个MR元件中的第一方向，并且方向MP2是包括在电阻部R2、R3中的多个MR元件中的第一方向。
各MR元件中的自由层的磁化方向是作用磁场Hf的方向。作用磁场Hf的方向取决于对象磁场Hs的强度。输出端口E1的电位，输出端口E2的电位以及输出端口E1和E2之间的电位差根据作用磁场Hf的方向相对于方向MP1形成的角度的余弦而变化。差分检测器22输出与输出端口E1和E2之间的电位差对应的信号，作为磁传感器20的检测信号。检测信号取决于根据对象磁场Hs的强度而变化的作用磁场Hf的方向。因此，检测信号根据对象磁场Hs的强度而变化。
在此，参照图8和图9，对电阻部R1、R2、R3、R4的构成的一个示例进行说明。在下文中，电阻部R1、R2、R3、R4中的任意一个被称为电阻部R。图8是示出一个电阻器部R的一部分的立体图。在该示例中，一个电阻器部R具有多个下部电极162、多个MR元件150和多个上部电极163。多个下部电极162设置在未图示的基板上。各个下部电极162具有细长形状。在下部电极162的长边方向上相邻的两个下部电极162之间形成间隙。如图8所示，MR元件150在长边方向上的两端附近分别设置在下部电极162的上表面上。
图9是示出一个MR元件150的立体图。MR元件150包括从下部电极162侧依次层叠的反铁磁性层151、磁化固定层152、间隙层153以及自由层154。反铁磁层151电连接到下部电极162。反铁磁层151由反铁磁材料制成，通过使其在与磁化固定层152之间生成交换耦合，固定磁化固定层152的磁化方向。多个上部电极163设置在多个MR元件150上。各个上部电极163具有细长的形状，配置在与下部电极162的长边方向相邻的两个下部电极162上电连接相邻的两个MR元件150的自由层154彼此。根据这样的构成，在图8示出的电阻部R包括多个MR元件150，多个MR元件150由多个下部电极162和多个上部电极163的串联连接。
另外，MR元件150中的层151～154的配置可以与图9中所示的配置上下相反。另外，MR元件150可以为不包括反铁磁层151的构成。该构成也可以是例如代替反铁磁层151和磁化固定层152而包括具有两个铁磁层和设置在两个铁磁层之间的非磁性金属层的人造反铁磁结构的磁化固定层的构成。
在本实施方式中，MR元件150的自由层154具有单轴磁各向异性。自由层154的易磁化轴面向与第二方向Dk平行的方向。图9示出自由层154的单轴磁各向异性是形状磁各向异性的例子。在该示例中，包括自由层154的整个MR元件150具有在一个方向上伸长的形状。自由层154的易磁化轴面向自由层154的长边方向。
接下来，参照图10，对第一方向MP1、MP2、第二方向Dk、对象磁场Hs以及作用磁场Hf进行详细说明。在图10中，符号RP表示基准平面，符号P表示检测位置。在图10中，X方向上的轴表示X方向上的磁场强度Hx，Y方向上的轴表示Y方向上的磁场强度Hy。在图10中，示出了第一方向MP1、MP2。在图10中，由符号Hs(Ds)标记的箭头表示对象磁场Hs的强度和方向Ds。在图10中，由符号Hf(Df)标记的箭头表示作用磁场Hf的强度和方向Df。
在本实施方式中，第二方向Dk是在磁传感器20使用前的初始状态下设定的自由层154的磁化方向。在这种情况下，当使用磁传感器20时，除非自由层154的磁化从第二方向Dk反转，否则自由层154由于单轴磁各向异性而产生的第二方向Dk的各向异性磁场Hk发挥作用。在图10中，符号Hk(Dk)标记的箭头表示各向异性磁场Hk的强度和作为各向异性磁场Hk的方向的第二方向Dk。
基准平面RP是包括对象磁场Hs的方向Ds、第一方向MP1、MP2和第二方向Dk的平面。在本实施方式中，作用磁场Hf是对象磁场Hs和各向异性磁场Hk的合成磁场。当对象磁场Hs的强度变化时，作用磁场Hf的方向Df变化。磁铁13在平行于Z方向的方向上的位置在规定的可动范围内变化。因此，对象磁场Hs的强度在规定范围内变化，并且作用磁场Hf的方向Df也在规定的可变范围内变化。在图10中，作用磁场Hf的方向Df的可变范围由符号Rf表示。另外，在图10中，由符号Rfc表示的方向是在作用磁场Hf的方向Df上的可变范围Rf的中间的方向。
在图6中，用符号MP1标记的箭头表示方向MP1，用符号MP2标记的箭头表示方向MP2，用符号Hk标记的箭头表示各向异性磁场Hk的强度和方向，用符号Hf标记的箭头表示作用磁场Hf的强度和方向。
在下文中，将与基准平面RP内的第一方向MP1和MP2正交的两个方向称为方向D11和方向D12。在基准平面RP内与第二方向Dk正交的两个方向被称为方向D21和方向D22。
如图10所示，在本实施方式中，在基准平面RP内，两个方向D21、D22都不同于对象磁场Hs的方向Ds。另外，由第二方向Dk和对象磁场Hs的方向Ds形成的角度是锐角。
此外，与第一方向MP1和MP2正交的两个方向中的一个方向D11包括在作用磁场Hf的方向Df的可变范围Rf内。方向D11可以是与作用磁场Hf的方向Df中的可变范围Rf的中间的方向Rfc相同的方向。
接下来，对本实施方式涉及的位置检测装置1和磁传感器20的作用和效果进行说明。位置检测装置1用于检测镜头5的位置。在本实施方式中，当透镜5相对于基板7的相对位置在平行于Z方向的方向上变化时，磁铁13相对于磁传感器20的相对位置也在平行于Z方向的方向上变化。由此，检测位置P和磁铁13之间的距离变化，作为结果，对象磁场Hs的强度变化。
在本实施方式中，作用磁场Hf是对象磁场Hs和各向异性磁场Hk的合成磁场。当对象磁场Hs的强度变化时，作用磁场Hf的方向Df变化。磁传感器20的检测信号取决于作用磁场Hf的方向Df，其根据对象磁场Hs的强度而变化。因此，检测信号根据对象磁场Hs的强度而变化。另外，对象磁场Hs的强度取决于透镜5相对于基板7的相对位置。因此，检测信号对应于透镜5的位置。
在磁传感器20中，通过施加干扰磁场等来反转自由层154的磁化，有时没有施加磁场时的自由层154的磁化方向朝向与第二方向Dk的方向相反的方向。
如图10所示，在本实施方式中，在基准平面RP内与第二方向Dk正交的两个方向D21、D22都不同于对象磁场Hs的方向Ds。另外，第二方向Dk与对象磁场Hs的方向Ds形成的角度是锐角。因此，在本实施方式中，如上所述，即使由于施加干扰磁场等而使自由层154的磁化反转的情况下，此后干扰磁场消失，对象磁场Hs作用于自由层154的话，通过对象磁场Hs，没有施加磁场时的自由层154的磁化方向可以返回到作为原始方向的第二方向Dk。这样，根据本实施方式，即使在自由层154中发生磁化反转的情况下，无需使用额外的手段或处理，也容易使自由层154的磁化方向返回到原始方向。
此外，在本实施方式中，与第一方向MP1和MP2正交的两个方向上的一个方向D11包括在与作用磁场Hf的方向Df的可变范围Rf内。这样，使MR元件150可以在其线性区域工作，作为结果，可以减小磁传感器20的检测信号的偏移并且提高检测信号的线性度。方向D11可以是与作用磁场Hf的方向Df中的可变范围Rf的中间的方向Rfc相同的方向。
接下来，参照模拟结果，对本实施方式涉及的位置检测装置1和磁传感器20的优选要件进行说明。图11是示出模拟中的磁传感器20的模型的电路图。该模型包括图7所示的磁传感器20的构成要件中的电源端口V、接地端口G、输出端口E1、第一电阻部R1以及第二电阻部R2。第一电阻器部R1设置在电源端口V和输出端口E1之间。第二电阻器部R2设置在输出端口E1和接地端口G之间。在该模型中，输出端口E1的电位是根据对象磁场Hs的强度而变化的检测信号。
在此，对通过模拟评估的四个参数进行说明。四个参数是反转磁场强度、灵敏度参数、线性度参数以及磁场强度差。
反转磁场强度是使自由层154的磁化方向从平行于自由层154的易磁化轴的彼此相对的两个方向中的一个方向向另一个方向反转所需的施加磁场的强度的最小值。反转磁场强度根据施加磁场的方向相对于易磁化轴形成的角度而不同。
灵敏度参数是检测信号的值的变化相对于对象磁场Hs的强度的变化的比率。可以说灵敏度参数越大，灵敏度就越高。
线性度参数是如下获得的值。首先，求出表示对象磁场Hs的强度的可变范围内的对象磁场Hs的强度与检测信号的值之间的关系的特性曲线。其次，求出特性曲线的近似直线。然后，求出相对于近似直线的特性曲线上的值的残差的对象磁场Hs的强度的可变范围内的最大值。线性度参数是通过将残差的最大值除以检测信号的值的可变范围的大小而获得的值。可以说线性度参数越小，线性度越好。
磁场强度差是从对象磁场Hs的强度的最大值Hsmax减去施加磁场的所有方向上的反转磁场强度的最小值而获得的值。如上所述，反转磁场强度根据施加磁场的方向相对于易磁化轴形成的角度而不同。该角度与反转磁场强度之间的关系由例如小行星曲线表示。在这种情况下，当施加磁场的方向相对于易磁化轴所成的角度是0°或90°时，反转磁场强度变为最大，并且施加磁场的方向相对于易磁化轴形成的角度是45°时，反转磁场强度变为最小。因此，在这种情况下，施加磁场的所有方向上的反转磁场强度的最小值是当施加磁场的方向相对于易磁化轴为45°时的反转磁场强度。
此外，如图10所示，在基准平面RP内，将与第二方向Dk正交的两个方向的一个方向D21相对于对象磁场Hs的方向Ds形成的角度定义为倾斜角度θt。
在模拟中，首先，求出倾斜角θt与反转磁场强度、灵敏度参数和线性度参数之间的关系。图12是示出倾斜角θt与反转磁场强度、灵敏度参数和线性度参数之间的关系的特性图。在图12中，横轴表示倾斜角θt，纵轴表示以任意单位(a.u.)表示的反转磁场强度、灵敏度参数和线性度参数的值。在图12中，由标记符号81的线表示倾斜角θt和反转磁场强度之间的关系。标记符号82的线表示倾斜角θt和灵敏度参数之间的关系。标记符号83的线表示倾斜角θt和线性度参数之间的关系。
在图12中，如线81所示，倾斜角θt在40°至50°的范围内，反转磁场强度是基本恒定的小值。倾斜角θt在0°至40°的范围内，反转磁场强度随着倾斜角θt的减小而增大。
此外，在图12中，如线82、83所示，倾斜角θt在0°至50°的范围内，随着倾斜角θt增大，灵敏度参数减小，并且线性度参数增大。
从由对象磁场Hs容易反转自由层154的磁化的观点出发，倾斜角θt优选为40°～50°的范围内。但是，如从图12中可以理解的，随着倾斜角θt增大，灵敏度和线性度劣化。这是因为随着倾斜角θt的增大，作用磁场Hf的方向Df上的可变范围Rf变窄。在位置检测装置1和磁传感器20中，灵敏度和线性度的劣化不是优选的。另一方面，当倾斜角θt接近0°时，反转磁场强度变得特别大。由此，在本实施方式中，优选倾斜角θt大于0°且小于45°，并且更优选在5°～40°的范围内。
在模拟中，然后求出相对于对象磁场Hs的强度的最大Hsmax的各向异性磁场Hk的强度的比率与磁场强度差、灵敏度参数以及线性度参数之间的关系。以下，将上述比率记为Hk/Hsmax。图13是表示Hk/Hsmax与磁场强度差、灵敏度参数以及线性度参数之间的关系的特性图。在图13中，横轴表示Hk/Hsmax，纵轴表示以任意单位(a.u.)表示的磁场强度差、灵敏度参数以及线性度参数的值。以任意单位表示的磁场强度差的0代表从对象磁场强度Hs的最大值Hsmax减去施加磁场的所有方向中的反转磁场强度的最小值而获得的值为0。在图13中，标记符号91的线表示Hk/Hsmax与磁场强度差之间的关系。标记符号92的线表示Hk/Hsmax与灵敏度参数之间的关系。标记符号93的线表示Hk/Hsmax与线性度参数之间的关系。
为了能够使对象磁场Hs引起自由层154的磁化反转成为可能，磁场强度差必须为0以上，优选为大于0。因此，从图13中的线91，Hk/Hsmax必须为2以下，优选为小于2。换而言之，各向异性磁场Hk的强度必须为对象磁场Hs的强度的最大值Hsmax的两倍以下，优选各向异性磁场Hk的强度小于对象磁场Hs的强度的最大值Hsmax的两倍。
另一方面，如图13中的线93所示，当Hk/Hsmax接近0时，线性度参数变得非常大。因此，Hk/Hsmax优选为0.5以上。换而言之，优选各向异性磁场Hk的强度为对象磁场Hs的强度的最大值Hsmax的1/2以上。
当自由层154的单轴磁各向异性是形状磁各向异性时，各向异性磁场Hk的强度可以通过例如自由层154的形状来控制。在此，当从上方观察时，自由层154的长边方向上的最大长度是La，并且当从上方观察时，与自由层154的长边方向正交的方向上的最大长度是Lb。随着La/Lb的值增加，各向异性磁场Hk的强度增加。
[第2实施方式]
接下来，对本发明的第二实施方式进行说明。首先，参照图14，对包括本实施方式涉及的位置检测装置1的相机模块100与第一实施方式中的相机模块100不同点进行说明。图14是示出本实施方式涉及的相机模块100的立体图。
在本实施方式的相机模块100中，驱动装置3的磁铁33A、33B、34A、34B的磁化方向与第一实施方式中的不同。即，在本实施方式中，磁铁33A、34B的磁化方向是U方向。磁铁33B、34A的磁化方向是-U方向。
本实施方式涉及的位置检测装置1中，代替第一实施方式中的磁场产生部10，具备包括产生第一部分磁场的第一部分磁场产生部11和产生第二部分磁场的第二部分磁场产生部12的磁场产生部10。
第一部分磁场产生部11由磁铁31A、34A构成。第一部分磁场是由磁铁31A、34A分别产生的磁场合成而成的磁场。
第二部分磁场产生部12由第一实施方式中的磁铁13构成。第二部分磁场是由磁铁13产生的磁场。
在本实施方式中，由磁场产生部10产生的规定的磁场是第一部分磁场和第二部分磁场的合成磁场。
接下来，对本实施方式涉及的位置检测装置1和磁传感器20进行详细说明。图15是示出本实施方式涉及的位置检测装置1的主要部分的立体图。在本实施方式中，位置检测装置1的磁传感器20检测在基准平面内的检测位置处的检测对象磁场，产生根据检测对象磁场的强度和方向而变化的检测信号。检测对象磁场是磁传感器20应检测的磁场。以下，将检测位置处的检测对象磁场称为对象磁场Hs。
磁场产生部10和磁传感器20构成为，当透镜5相对于基板7的相对位置在与Z方向平行的方向上变化时，对象磁场Hs的方向在小于180°的可变范围内变化。
在此，在检测位置处平行于基准平面的第一部分磁场的分量被称为第一磁场分量并且由符号Hs1表示。在检测位置处平行于基准平面的第二部分磁场的分量被称为第二磁场分量并且由符号Hs2表示。本实施方式中的对象磁场Hs是第一磁场分量Hs1和第二磁场分量Hs2的合成磁场。在图15中，标记符号Hs1的箭头表示第一磁场分量Hs1的强度和方向，标记符号Hs2的箭头表示第二磁场分量Hs2的强度和方向，标记符号Hs的箭头表示对象磁场Hs的强度和方向。
如图15所示，特别是在本实施方式中，第一磁场分量Hs1的方向是Y方向，第二磁场分量Hs2的方向是X方向。透镜5相对于基板7的相对位置在与Z方向平行的方向上变化的话，第一磁场分量Hs1的强度和方向以及第二磁场分量Hs2的方向不变化，但是第二磁场分量Hs2的强度变化。特别是在本实施方式中，对象磁场Hs的方向在小于90°的可变范围内变化。
和第一实施方式中一样，在本实施方式中，第二方向Dk是在磁传感器20使用前的初始状态下设定的自由层154的磁化方向。在这种情况下，当使用磁传感器20时，如果没有发生来自第二方向Dk的自由层154的磁化反转的话，由单轴磁各向异性引起的第二方向Dk的各向异性磁场Hk作用于自由层154。
基准平面RP是包括对象磁场Hs的方向Ds、第一方向MP1、MP2和第二方向Dk的平面。本实施方式中的第一方向MP1、MP2以及第二方向Dk与第一实施方式中的不同。作用磁场Hf是对象磁场Hs和各向异性磁场Hk的合成磁场。
在图15中，符号MP1标记的箭头表示方向MP1，符号MP2标记的箭头表示方向MP2，符号Hk标记的箭头表示各向异性磁场Hk的强度和方向，符号Hf标记的箭头表示作用磁场Hf的强度和方向。
接下来，参照图16，对本实施方式中的第二方向Dk和对象磁场Hs进行详细说明。在图16中，符号RP表示基准平面，符号P表示检测位置。在图16中，X方向上的轴表示X方向上的磁场强度Hx，Y方向上的轴表示Y方向上的磁场强度Hy。在图16中，标记Hk(Dk)的箭头表示各向异性磁场Hk的强度和作为各向异性磁场Hk的方向的第二方向Dk。在图16中，标记Hs(Ds)的箭头表示对象磁场Hs的强度和方向Ds。另外，图16示出对象标磁场Hs的方向Ds的可变范围Rs。在本实施方式中，透镜5相对于基板7的相对位置在平行于Z方向的方向变化的话，第二磁场分量Hs2的强度变化，作为结果，对象磁场Hs的强度和方向Ds变化。
与第一实施方式中一样，在基准平面RP内与第二方向Dk正交的两个方向被称为方向D21和方向D22。在本实施方式中，如图16所示，在基准平面RP内与第二方向Dk正交的两个方向D21、D22都没有包括在对象磁场Hs的方向Ds的可变范围Rs内。
接下来，参照图17，对本实施方式中的第一方向MP1、MP2、第二方向Dk、对象磁场Hs以及作用磁场Hf进行详细说明。在图17中，符号RP表示基准平面，符号P表示检测位置。在图17中，X方向上的轴表示X方向上的磁场强度Hx，Y方向上的轴表示Y方向上的磁场强度Hy。图17示出第一方向MP1、MP2。此外，在图17中，标记Hk(Dk)的箭头表示各向异性磁场Hk的强度和作为各向异性磁场Hk的方向的第二方向Dk。在图17中，标记Hs(Ds)的箭头表示对象磁场Hs的强度和方向Ds。在图17中，标记Hf(Df)的箭头表示作用磁场Hf的强度和方向Df。
作用磁场Hf是对象磁场Hs和各向异性磁场Hk的合成磁场。在本实施方式中，透镜5相对于基板7的相对位置在平行于Z方向的方向上变化的话，第二磁场分量Hs2的强度变化，作为结果，对象磁场Hs的强度和方向Ds变化，并且作用磁场Hf的方向Df变化。由于第二磁场分量Hs2的强度在规定范围内变化，因此作用磁场Hf的方向Df也在规定的可变范围内变化。在图17中，作用磁场Hf的方向Df的可变范围由附图标记Rf表示。此外，在图17中，由附图标记Rfc表示的方向是在作用磁场Hf的方向Df的可变范围Rf的中间的方向。
如图17所示，与第一方向MP1和MP2正交的两个方向中的一个方向D11包括在作用磁场Hf的方向Df的可变范围Rf内。方向D11可以是与作用磁场Hf的方向Df的可变范围Rf的中间的方向Rfc相同的方向。
接下来，对本实施方式涉及的位置检测装置1和磁传感器20的作用和效果进行说明。在本实施方式中，如上所述，透镜5相对于基板7的相对位置在平行于Z方向的方向上变化的话，对象磁场Hs的强度和方向Ds变化，同时作用磁场Hf的方向Df变化。磁传感器20的检测信号取决于作用磁场Hf的方向Df，并且该方向Df取决于对象磁场Hs的强度和方向Ds。因此，检测信号根据对象磁场Hs的强度和方向Ds而变化。此外，对象磁场Hs的强度和方向Ds取决于透镜5相对于基板7的相对位置。因此，检测信号对应于透镜5的位置。
在磁传感器20中，通过施加干扰磁场等来反转自由层154的磁化，没有施加磁场时的自由层154的磁化方向有时朝向与第二方向Dk相反的方向。
如图16所示，在本实施方式中，基准平面RP内，与第二方向Dk正交的两个方向D21、D22都不包括在对象磁场Hs的方向Ds的可变范围Rs内。此外，无论对象磁场Hs的方向Ds在可变范围Rs内的哪个方向，第二方向Dk与对象磁场Hs的方向Ds形成的角度是锐角。因此，在本实施方式中，如上所述，即使通过施加干扰磁场等自由层154发生磁化反转的情况下，然后，干扰磁场消失，对象磁场Hs作用于自由层154的话，则通过对象磁场Hs，能够使没有施加磁场时的自由层154的磁化的方向返回到作为原始方向的第二方向Dk。因此，根据本实施方式，即使自由层154发生磁化反转的情况下，也无需采用额外的装置或处理，可以容易地使自由层154的磁化方向返回到原始方向。
此外，如图17所示，在本实施方式中，作用磁场Hf的方向Df的可变范围Rf中包括与第一方向MP1和MP2正交的两个方向中的一个方向D11。由此，可以在其线性区域中使MR元件150工作，结果可以减小磁传感器20的检测信号的偏移，改善检测信号的线性度。方向D11可以是与作用磁场Hf的方向Df的可变范围Rf的中间的方向Rfc相同的方向。
与第一实施方式一样，在本实施方式中，各向异性磁场Hk的强度小于对象磁场Hs的强度的最大值的两倍，优选为对象磁场Hs的强度的最大值的1/2以上。
本实施方式中的其它构成、作用以及效果与第一实施方式相同。
另外，本发明不限于上述实施方式，并且可以进行各种修改。例如，在本发明中，自由层的单轴磁各向异性可以是晶体磁各向异性等形状磁各向异性之外的单轴磁各向异性。
此外，本发明的位置检测装置不仅可以用于透镜，还可以用于检测在规定方向上移动的对象物的位置。
根据以上的说明，显然能够实施本发明的各种方式或变形例。因此，在权利要求的范围的同等的范围内，即使以上述最优选的方式以外的方式也能够实施本发明。

Claims (14)

1.一种磁传感器，其特征在于，
所述磁传感器产生检测信号，该检测信号根据基准平面内的检测位置处的规定方向的检测对象磁场的强度而变化，
所述磁传感器包括至少一个磁阻效应元件，
所述至少一个磁电阻元件包括：
具有第一方向固定的磁化的磁化固定层；以及
具有方向能够根据作用磁场的方向而变化的磁化的自由层，该作用磁场是合成作用于其上的所有磁场而得到的磁场；
所述自由层具有易磁化轴朝向平行于第二方向的方向的单轴磁各向异性，所述第二方向是在初始状态下设定的所述自由层的磁化的方向；
所述单轴磁各向异性是形状磁各向异性或晶体磁各向异性；
所述基准平面是包括所述检测对象磁场的方向、所述第一方向以及所述第二方向的平面；
在所述基准平面内，与所述第二方向正交的两个方向中的任何一个都与所述检测对象磁场的方向不同；
在所述基准平面内，与所述第二方向正交的两个方向中的任何一个都与所述第一方向不同。
2.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，
所述第二方向与所述检测对象磁场的方向形成的角度是锐角。
3.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，
与所述第一方向正交的两个方向中的一个包括在所述作用磁场的方向的可变范围内。
4.根据权利要求3所述的磁传感器，其特征在于，
与所述第一方向正交的两个方向中的一个是与所述作用磁场的方向的可变范围的中间方向相同的方向。
5.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，
在所述基准平面内，与所述第二方向正交的两个方向中的一个相对于所述检测对象磁场的方向形成的角度大于0°且小于45°。
6.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，
通过所述单轴磁各向异性作用于所述自由层的各向异性磁场的强度小于所述检测对象磁场强度的最大值的两倍。
7.一种位置检测装置，其特征在于，
是用于检测位置能够变化的对象物的位置的装置；
所述位置检测装置具备：
产生规定的磁场的磁场产生部；以及
检测基准平面内的检测位置处的、作为所述规定的磁场的一部分的规定方向的检测对象磁场的磁传感器，
所述磁场产生部和所述磁传感器构成为，当所述对象物的位置变化时，所述基准平面内的所述检测位置处的所述检测对象磁场的强度变化，
所述磁传感器产生检测信号，该检测信号根据所述基准平面内的所述检测位置处的所述检测对象磁场的强度而变化，
所述磁传感器具备至少一个磁阻效应元件，
所述至少一个磁阻效应元件包括：
具有第一方向固定的磁化的磁化固定层；以及
具有方向能够根据作用磁场的方向而变化的磁化自由层，该作用磁场是合成作用于其上的所有磁场而得到的磁场，
所述自由层具有易磁化轴朝向平行于第二方向的方向的单轴磁各向异性，所述第二方向是在初始状态下设定的所述自由层的磁化的方向，
所述单轴磁各向异性是形状磁各向异性或晶体磁各向异性，
所述基准平面是包括所述检测对象磁场的方向、所述第一方向以及所述第二方向的平面；
在所述基准平面内，与所述第二方向正交的两个方向中的任何一个都与所述检测对象磁场的方向不同；
在所述基准平面内，与所述第二方向正交的两个方向中的任何一个都与所述第一方向不同。
8.一种磁传感器，其特征在于，
所述磁传感器是产生检测信号的磁传感器，该检测信号根据基准平面内的检测位置处的检测对象磁场的强度和方向而变化，
所述检测位置处的所述检测对象磁场的方向在所述基准平面内小于180°的可变范围内变化，
所述磁传感器具备至少一个磁阻效应元件，
所述至少一个磁电阻元件包括：
具有第一方向固定的磁化的磁化固定层；以及
具有方向能够根据作用磁场的方向而变化的磁化的自由层，该作用磁场是合成作用于其上的所有磁场而得到的磁场，
所述自由层具有易磁化轴朝向平行于第二方向的方向上的单轴磁各向异性，所述第二方向是在初始状态下设定的所述自由层的磁化的方向，
所述单轴磁各向异性是形状磁各向异性或晶体磁各向异性，
所述基准平面是包括所述检测对象磁场的方向、所述第一方向以及所述第二方向的平面；
在所述基准平面内与所述第二方向正交的两个方向都不包括在所述检测对象磁场的方向的可变范围内；
在所述基准平面内，与所述第二方向正交的两个方向中的任何一个都与所述第一方向不同。
9.根据权利要求8所述的磁传感器，其特征在于，
所述第二方向与所述检测对象磁场的方向形成的角度是锐角。
10.根据权利要求8所述的磁传感器，其特征在于，
与所述第一方向正交的两个方向中的一个包括在所述作用磁场的方向的可变范围内。
11.根据权利要求10所述的磁传感器，其特征在于，
与所述第一方向正交的两个方向中的一个是与所述作用磁场的方向的可变范围的中间方向相同的方向。
12.根据权利要求8所述的磁传感器，其特征在于，
通过所述单轴磁各向异性作用于所述自由层上的各向异性磁场的强度小于所述检测对象磁场的强度的最大值的两倍。
13.一种位置检测装置，其特征在于，
是用于检测位置能够变化的对象物的位置的位置检测装置；
所述位置检测装置包括：
产生规定的磁场的磁场产生部；以及
检测基准平面内的检测位置处的、作为所述规定的磁场的一部分的检测对象磁场的磁传感器，
所述磁场产生部和所述磁传感器构成为，当所述对象物的位置变化时，所述基准平面内的所述检测位置处的检测对象磁场的方向在小于180°的可变范围内变化，
所述磁传感器产生检测信号，该检测信号根据所述基准平面内的所述检测位置处的所述检测对象磁场的强度和方向而变化，
所述磁传感器包括至少一个磁阻效应元件，
所述至少一个磁阻效应元件包括：
具有第一方向固定的磁化的磁化固定层；以及
具有方向能够根据作用磁场的方向而变化的磁化的自由层，该作用磁场是合成作用于其上的所有磁场而得到的磁场，
所述自由层具有易磁化轴朝向平行于第二方向的方向的单轴磁各向异性，所述第二方向是在初始状态下设定的所述自由层的磁化的方向，
所述单轴磁各向异性是形状磁各向异性或晶体磁各向异性，
所述基准平面是包括所述检测对象磁场的方向、所述第一方向以及所述第二方向的平面；
在所述基准平面内，与所述第二方向正交的两个方向都不包括在所述检测对象磁场的方向的可变范围内；
在所述基准平面内，与所述第二方向正交的两个方向中的任何一个都与所述第一方向不同。
14.根据权利要求13所述的位置检测装置，其特征在于，
所述磁场产生部包括：
用于产生第一部分磁场的第一部分磁场产生部、和
用于产生第二部分磁场的第二部分磁场产生部，
所述规定的磁场是所述第一部分磁场和所述第二部分磁场的合成磁场，
当将所述检测位置处的与所述基准平面平行的所述第一部分磁场的分量作为第一磁场分量，且将所述检测位置处的与所述基准平面平行的所述第二部分磁场的分量作为第二磁场分量时，如果所述对象物的位置发生变化，所述第一磁场分量的强度和方向以及所述第二磁场分量的方向不变化，但所述第二磁场分量的强度变化；
所述检测对象磁场是所述第一磁场分量和所述第二磁场分量的合成磁场。
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