CN112050722A - 位置检测装置 - Google Patents

Abstract

位置检测装置具备产生检测对象磁场的磁铁和磁传感器。磁传感器检测检测对象磁场，并且生成对应于磁铁的位置的检测值。检测对象磁场在第一平面内的基准位置上具有在第一平面内变化的第一方向。磁传感器包含4个MR元件。各MR元件包含具有能够在对应于其的第二平面内变化的方向的第一磁化的第一磁性层。第一平面和第二平面形成为90°以外的二面角而交叉。检测值依赖于第一磁化的方向。

Description

位置检测装置

技术领域

本发明涉及一种使用了磁传感器的位置检测装置。

背景技术

近年来，使用了磁传感器的位置检测装置在各种用途中被利用。 在下文中，将使用磁传感器的位置检测装置称为磁式的位置检测装置。 磁式的位置检测装置，例如，在内置于智能手机的具备光学抖动校正 机构或自动对焦机构的相机模块中，为了检测透镜的位置而使用。

磁式的位置检测装置，例如，具备连动于对象物的移动而移动的 磁铁和检测该磁铁所产生的磁场的磁传感器。作为磁传感器，已知有 使用设置于基板上的自旋阀型磁阻效应元件的磁传感器。自旋阀型磁 阻效应元件具有：具有方向固定的磁化的磁化固定层；具有方向根据 施加磁场的方向能够变化的磁化的自由层；以及配置于磁化固定层与 自由层之间的间隙层。设置于基板上的自旋阀型磁阻效应元件通常以 具有相对于平行于基板的面的方向的磁场具有灵敏度的方式构成。因 此，这样的磁阻效应元件适合于检测方向在与基板的面平行的平面内 变化的磁场。

在磁式的位置检测装置中，有通过设置于基板上的磁阻效应元件 来检测包含垂直于基板的面的方向的分量的磁场而构成的位置检测装 置。在中国专利申请公开第104764470A号说明书、日本专利申请公开 平9-219546号公报中记载了这样的示例。

中国专利申请公开第104764470A号说明书中公开了一种用于检 测磁铁的位置的磁传感器。该磁传感器具有基板、设置于基板上的两 个磁传感器元件、位于基板的上方的磁铁和软磁性体。软磁性体位于 磁铁和两个磁传感器元件之间。软磁性体将磁铁产生的XZ平面上的磁 场转换为两个磁传感器元件具有灵敏度的XY平面上的磁场。XY平面 平行于基板的面，XZ平面垂直于基板的面。

在日本专利申请公开平9-219546号公报中，记载了在基板上形成 的倾斜面上，配置有由磁条构成的磁阻元件，并且在基板的上方设置 有通过磁铁构成的旋转体的装置。在该装置中，当旋转体旋转时，由 旋转体产生的磁场的方向在垂直于倾斜面的振动面内变化。磁阻元件 检测旋转体产生的磁场。

在中国专利申请公开第101142494A号说明书和中国专利申请公 开第108291948A号说明书中，不是磁式的位置检测装置，但是记载了 包含用于检测外部磁场的X方向分量、Y方向分量和Z方向分量的三 个传感器的装置。在该装置中，用于检测Z方向分量的传感器包含配 置于在基板上形成的倾斜面上的磁阻效应元件。

在中国专利申请公开第104764470A号说明书中公开的磁传感器 中，由于由软磁性体引起而产生的不需要的磁场或软磁性体的磁滞特 性，存在有时检测精度低下等的问题。

接下来，对日本专利申请公开平9-219546号公报、中国专利申请 公开第101142494A号说明书和中国专利申请公开第108291948A号说 明书中公开的装置中的问题进行说明。在下文中，将在中国专利申请 公开第101142494A号说明书、中国专利申请公开第108291948A号说 明书中用于检测Z方向分量的传感器称为Z方向传感器。另外，分别 将在日本专利申请公开平9-219546号公报中施加于磁阻元件的磁场和 在中国专利申请公开第101142494A号说明书、中国专利申请公开第 108291948A号说明书中施加于Z方向传感器的磁场称为施加磁场。另 外，将施加磁场的分量即日本专利申请公开平9-219546号公报中的磁 阻元件具有灵敏度的分量和施加磁场的分量即中国专利申请公开第 101142494A号说明书、中国专利申请公开第108291948A号说明书中 的Z方向传感器具有灵敏度的分量称为灵敏度分量。

在施加磁场的强度中，由于装置的构成要素的配置的偏差等，可 能产生偏差。在日本专利申请公开平9-219546号公报、中国专利申请 公开第101142494A号说明书以及中国专利申请公开第108291948A号 说明书中公开的装置中，存在相对于施加磁场的强度的偏差的检测精 度的低下的程度大等的问题。在下文中，对此进行详细地说明。

首先，灵敏度分量的强度变得越小，相对于施加磁场的强度的偏 差的检测精度的低下的程度变得越大。在日本专利申请公开平 9-219546号公报中公开的装置中，施加磁场的方向在垂直于倾斜面的 磁场的振动面内变化。因此，在该装置中，施加磁场的方向可以是垂 直于倾斜面的方向、即磁阻元件不具有灵敏度的方向。因此，在该装 置中，灵敏度分量的强度可以为0°。

另外，在中国专利申请公开第101142494A号说明书、中国专利申 请公开第108291948A号说明书中公开的装置中，施加磁场的方向可以 是垂直于倾斜面的方向、即Z方向传感器不具有灵敏度的方向。因此， 在该装置中，灵敏度分量的强度可以为0°。

在日本专利申请公开平9-219546号公报、中国专利申请公开第 101142494A号说明书以及中国专利申请公开第108291948A号说明书 中公开的装置中，特别地，当施加磁场的方向成为灵敏度分量的强度 为0或者接近于0的值的方向时，相对于施加磁场的强度的偏差的检 测精度的低下的程度变大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种位置检测装置，其是一种具备检测检 测对象磁场并生成检测值的磁传感器的位置检测装置，磁传感器包含 适用于检测方向在规定的平面内变化的磁场的磁阻效应元件，即使检 测对象磁场的方向在包含规定的平面外的方向的可变范围内变化，也 能够抑制检测精度的低下并且生成检测值。

本发明的第一观点的位置检测装置具备产生检测对象磁场的磁场 产生器和磁传感器。磁传感器检测检测对象磁场，并且生成对应于相 对于磁传感器的磁场产生器的相对的位置的检测值。检测对象磁场在 第一平面内的基准位置具有第一方向。磁场产生器和磁传感器以当相 对于磁传感器的磁场产生器的相对的位置发生变化时，第一方向在第 一平面内在规定的可变范围内变化的方式构成。

磁传感器包含至少一个磁阻效应元件。至少一个磁阻效应元件的 各个包含具有在对应于其的第二平面内能够变化的方向的第一磁化的 第一磁性层。第一平面和第二平面形成为90°以外的二面角而交叉。至 少一个磁阻效应元件的各个所受到的检测对象磁场能够分为平行于第 二平面的面内分量和垂直于第二平面的垂直分量。面内分量具有对应于第一方向的变化而变化的第二方向。第一磁化的方向对应于第二方 向的变化而变化。检测值依赖于第一磁化的方向。

在本发明的第一观点的位置检测装置中，第一磁性层也可以具有 如下特性：当第一方向在可变范围内的至少一部分的范围内时，通过 检测对象磁场第一磁化成为饱和状态。

另外，在本发明的第一观点的位置检测装置中，至少一个磁阻效 应元件的各个也可以还包含具有平行于第二平面的方向的第二磁化的 第二磁性层和配置于第一磁性层与第二磁性层之间的间隙层。

另外，在本发明的第一观点的位置检测装置中，二面角可以在 30°～84°的范围内。

另外，在本发明的第一观点的位置检测装置中，磁传感器也可以 还包含支撑至少一个磁阻效应元件的基板。基板也可以包含垂直于第 一平面的主面以及相对于主面倾斜的至少一个倾斜面。至少一个磁阻 效应元件也可以配置于至少一个倾斜面。对应于至少一个磁阻效应元 件的各个的第二平面也可以平行于配置有至少一个磁阻效应元件的各 个的倾斜面。

在磁传感器包含上述的基板的情况下，磁传感器也可以包含第一 磁阻效应元件和第二磁阻效应元件作为至少一个磁阻效应元件。基板 也可以包含配置有第一磁阻效应元件的第一倾斜面和配置有第二磁阻 效应元件的第二倾斜作为至少一个倾斜面。在该情况下，对应于第一 磁阻效应元件的第二平面平行于第一倾斜面，对应于第二磁阻效应元件的第二平面平行于第二倾斜面。

在磁传感器包含所述第一和第二磁阻效应元件的情况下，磁传感 器也可以还包含信号输出端，第一磁阻效应元件和第二磁阻效应元件 也可以经由信号输出端而串联连接。在该情况下，检测值也可以依赖 于信号输出端的电位。

另外，在本发明的第一观点的位置检测装置中，也可以为相对于 磁传感器的磁场产生器的相对的位置能够以磁传感器与磁场产生器之 间的距离变化的方式变化。

另外，在本发明的第一观点的位置检测装置中，磁场产生器也可 以是磁铁。另外，也可以为相对于磁传感器的磁场产生器的相对的位 置能够以磁铁中的规定的点在线状的可动范围内移动的方式变化。可 动范围也可以存在于平行于第一平面的平面内。磁铁也可以具有平行 于第一平面的方向的磁化。

本发明的第二观点的位置检测装置具备产生检测对象磁场的磁铁 和磁传感器。磁传感器检测检测对象磁场，并且生成对应于相对于磁 传感器的磁铁的相对的位置的检测值。磁传感器包含磁阻效应元件和 支撑磁阻效应元件的基板。基板包含由平面构成的主面和相对于主面 倾斜的倾斜面。

在本发明的第二观点的位置检测装置中，磁阻效应元件配置于倾 斜面。另外，磁阻效应元件包含具有在平行于倾斜面的基准平面内能 够对应于磁阻效应元件所受到的检测对象磁场的方向而变化的方向的 第一磁化的第一磁性层。相对于磁传感器的磁铁的相对的位置能够以 磁铁中的规定的点在线状的可动范围内移动的方式变化。可动范围存 在于垂直于主面的垂直面内。磁铁具有平行于垂直面的方向的磁化。 垂直面和基准平面形成为90°以外的二面角而交叉。

在本发明的第一观点的位置检测装置中，由于第一平面和第二平 面形成为90°以外的二面角而交叉，因此只要存在检测对象磁场，无论 可变范围内的第一方向如何，面内分量的强度都不会变成0°。因此， 根据第一观点的位置检测装置，即使磁传感器包含适用于检测在规定 的平面内方向变化的磁场的磁阻效应元件，并且检测对象磁场是方向 在包含规定的平面外的方向的可变范围内变化的磁场，也可以抑制检 测精度的低下并且生成检测值。

在本发明的第二观点的位置检测装置中，由于可动范围存在于垂 直面内，磁铁具有平行于垂直面的磁化，并且垂直面与基准平面形成 为90°以外的二面角而交叉，从而只要存在检测对象磁场，检测对象磁 场的平行于基准平面的分量的强度不会为0。因此，根据第二观点的位 置检测装置，即使磁传感器包含适用于检测方向在规定的平面内变化 的磁场的磁阻效应元件，也可以抑制检测精度的低下并且生成检测值。

本发明的其它的目的、特征和益处通过以下的说明而变得显而易 见。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式所涉及的位置检测装置的立体图。

图2是本发明的第一实施方式所涉及的位置检测装置的截面图。

图3是示出本发明的第一实施方式中的磁传感器的结构的一个例 子的立体图。

图4是示出本发明的第一实施方式中的磁传感器的电路结构的一 个例子的电路图。

图5是示出本发明的第一实施方式中的磁阻效应元件的一部分的 立体图。

图6是用于说明本发明的第一实施方式中的磁铁的位置与检测对 象磁场之间的关系的说明图。

图7是用于说明本发明的第一实施方式中的磁铁的位置与检测对 象磁场之间的关系的说明图。

图8是用于说明本发明的第一实施方式中的第一平面和第一平面 的说明图。

图9是用于说明本发明的第一实施方式中的第一平面和第二平面 的说明图。

图10是用于说明本发明的第一实施方式中的第一方向和第一角度 的说明图。

图11是用于说明本发明的第一实施方式中的第二方向和第二角度 的说明图。

图12是用于说明本发明的第一实施方式中的第二方向和第二角度 的说明图。

图13是示出模拟的结果的特性图。

图14是示出模拟的结果的特性图。

图15是本发明的第二实施方式所涉及的位置检测装置的立体图。

图16是本发明的第二实施方式所涉及的位置检测装置的截面图。

图17是本发明的第三实施方式所涉及的位置检测装置的立体图。

图18是本发明的第三实施方式所涉及的位置检测装置的截面图。

图19是本发明的第四实施方式所涉及的位置检测装置的立体图。

图20是本发明的第四实施方式所涉及的位置检测装置的截面图。

图21是示出包含本发明的第五实施方式所涉及的位置检测装置的 触觉装置的概略的结构的立体图。

图22是示出图21所示的触觉装置的概略的结构的截面图。

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地说明。首 先，参照图1和图2，对本发明的第一实施方式所涉及的位置检测装置 的概略进行说明。如图1和图2所示，本实施方式所涉及的位置检测 装置1具备产生检测对象磁场的磁场产生器2和磁传感器3。磁传感器 3检测检测对象磁场，并且生成对应于相对于磁传感器3的磁场产生器 2的相对的位置的检测值θs。特别是在本实施方式中，磁场产生器2 是磁铁。在下文中，对磁铁也由符号2来表示。另外，关于磁铁2的 说明，也适用于磁场产生器2。

之后详细说明，但磁传感器3包含至少一个磁阻效应元件(在下 文中，记为MR元件。)和支撑至少一个MR元件的基板。基板包含由 平面构成的主面和相对于主面倾斜的至少一个倾斜面。

在此，如图1和图2所示，定义了X方向、Y方向和Z方向。X 方向、Y方向和Z方向互相正交。在本实施方式中，将垂直于基板的 主面的一个方向(在图1和图2中为朝向上侧的方向)设定为Z方向。 X方向和Y方向均为平行于基板的主面的方向。另外，将与X方向相 反的方向设定为-X方向，将与Y方向相反的方向设定为-Y方向，将与 Z方向相反的方向设定为-Z方向。另外，在下文中，将相对于基准位 置处于Z方向的前方的位置称为“上方”，将相对于基准位置处于与“上 方”相反侧的位置称为“下方”。磁铁2位于磁传感器3的上方。

相对于磁传感器3的磁铁2的相对的位置能够以磁铁2中的规定 的点在线状的可动范围RM内移动的方式变化。在下文中，将相对于 磁传感器3的磁铁2的相对的位置简称为磁铁2的位置。另外，将上 述的磁铁2中的规定的点称为位置基准点，并由符号2C表示。特别地， 在本实施方式中，磁铁2的位置能够以磁传感器3和磁铁2之间的距 离变化的方式变化。位置基准点2C例如可以是磁铁2的重心等的磁铁 2的内部的点，也可以是磁铁2的表面上的点。在以下的说明中，将磁 铁2的重心设定为位置基准点2C。

可动范围RM存在于垂直于主面的垂直面VP内。垂直面VP在图 1中示出。另外，图2示出了垂直面VP。特别地，在本实施方式中， 垂直面VP是YZ平面，可动范围RM由平行于Y方向的线段表示。 磁铁2具有平行于垂直面VP的方向的磁化。特别是在本实施方式中， 磁铁2具有Y方向的磁化。在图1和图2中，附有符号2M的箭头表 示磁铁2的磁化的方向。另外，在图2中，虚线表示对应于检测对象 磁场的磁通的一部分。

检测对象磁场在第一平面内的基准位置具有第一方向。磁铁2和 磁传感器3以当磁铁2的位置变化时，第一方向在第一平面内在规定 的可变范围内变化的方式构成。在本实施方式中，第一平面是与磁铁2 和磁传感器3交叉的YZ平面。第一平面可以与垂直面VP一致。在以 下的说明中，将第一平面设定为与垂直面VP一致的面。

接下来，参照图3和图4，对磁传感器3的结构的一个例子进行说 明。图3是示出磁传感器3的结构的一个例子的立体图。图4是示出 磁传感器3的电路结构的一个例子的电路图。在该示例中，如图3所 示，磁传感器3包含四个MR元件R1、R2、R3、R4以及支撑MR元 件R1、R2、R3、R4的基板10。基板10包含平板状的主体部10M和 四个突起部11、12、13、14。主体部10M具有均由平面构成的上表面 10Ma和底面10Mb。上表面10Ma位于主体部10M中的Z方向的一端。 底面10Mb位于主体部10M中的-Z方向的一端。上表面10Ma和底面 10Mb均为XY平面，相当于上述的主面。

四个突起部11、12、13、14以从上表面10Ma向上方突出的方式 设置。突起部11、12、13、14分别包含相对于作为主面的上表面10Ma 倾斜的倾斜面11a、12a、13a、14a。

在此，将α设定为比0°大且比90°小的角度。另外，将从Z方向 朝向-X方向旋转了α的方向设定为U方向，将与U方向相反的方向设 定为-U方向。另外，将从Z方向朝向X方向旋转了α的方向设定为V 方向。另外，将与V方向相反的方向设定为-V方向。

倾斜面11a、14a均为平行于U方向和Y方向的平面、即UY平面。 倾斜面12a、13a均为平行于V方向和Y方向的平面、即VY平面。

MR元件R1、R2、R3、R4分别配置于倾斜面11a、12a、13a、14a。 在下文中，在对MR元件R1、R2、R3、R4中的任意的MR元件进行 说明时，将该MR元件由符号R来表示。MR元件R包含具有能够在 对应于其的第二平面内变化的方向的第一磁化的第一磁性层。可以将 MR元件R所受到的检测对象磁场分为平行于第二平面的面内分量和 垂直于第二平面的垂直分量。上述的第一平面和第二平面形成为90° 以外的二面角而交叉。在本实施方式中，该二面角为上述的α。

在本实施方式中，也将第二平面称为基准平面。基准平面存在于 每个MR元件R。当使用该基准平面来表示时，可以说，MR元件R 的第一磁性层具有能够在对应于该MR元件R的基准平面内变化的方 向的第一磁化。另外，上述的垂直面VP和基准平面形成为二面角α 而交叉。

MR元件R可以是自旋阀型的MR型元件，也可以是各向异性MR 元件。特别地，在本实施方式中，MR元件R是自旋阀型的MR元件。 在该情况下，除了上述的第一磁性层之外，MR元件R还包含具有与 对应于MR元件R的第二平面平行的方向的第二磁化的第二磁性层、 以及配置于第一磁性层和第二磁性层之间的间隙层。第二磁化的方向 不变化。自旋阀型的MR元件可以是TMR(隧道磁阻效应)元件，也 可以是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MR元件R中， 电阻值对应于第一磁性层的第一磁化的方向相对于第二磁性层的第二 磁化的方向所成的角度而变化，当该角度为0°时，电阻值为最小值， 当角度为180°时，电阻值为最大值。在图3和图4中，实心箭头表示 第二磁化的方向。

在本实施方式中，MR元件R1、R4中的第二磁化的方向是-U方 向，MR元件R2、R3中的第二磁化的方向是V方向。从MR元件R 的制作的精度等的观点来看，第二磁化的方向可以略微偏离上述方向。

对应于MR元件R1的第二平面平行于配置有MR元件R1的倾斜 面11a。对应于MR元件R2的第二平面平行于配置有MR元件R2的 倾斜面12a。对应于MR元件R3的第二平面平行于配置有MR元件 R3的倾斜面13a。对应于MR元件R4的第二平面平行于配置有MR 元件R4的倾斜面14a。关于对应于MR元件R1、R2、R3、R4的各个 的第二平面与第一平面的关系，在之后更详细地说明。

此外，作为四个突出部11、12、13、14的替代，基板10也可以 包含从上表面10Ma凹陷的四个槽部。该四个槽部分别包含倾斜面11a、 12a、13a、14a。

如图4所示，磁传感器3还包含电源端V1、接地端G、第一信号 输出端E1和第二信号输出端E2。MR元件R1和MR元件R2经由第 一信号输出端E1而串联连接。MR元件R1设置于电源端V1与第一信 号输出端E1之间。MR元件R2设置于第一信号输出端E1与接地端G 之间。MR元件R3和MR元件R4经由第二信号输出端E2而串联连接。 MR元件R3设置于电源端V1与第二信号输出端E2之间。MR元件 R4设置于第二信号输出端E2与接地端G之间。对电源端V1施加有规定的大小的电源电压。接地端G连接于地线。

磁传感器3还包含差分检测器21和检测值生成部。差分检测器21 输出对应于信号输出端E1、E2的电位差的检测信号S1。检测值生成 部22基于检测信号S1来生成检测值θs。检测值生成部22例如由专用 集成电路(ASIC)或微型计算机构成。

在此，参照图5，对MR元件R的结构的一个例子进行说明。图5 是示出MR元件R的一部分的立体图。在该示例中，MR元件R具有 多个下部电极41、多个MR膜50和多个上部电极42。多个下部电极 41配置于配置有MR元件R的倾斜面上。各个下部电极41具有细长 的形状。在下部电极41的长边方向上邻接的两个下部电极41之间， 形成有间隙。如图5所示，在下部电极41的上表面上，在长边方向的 两端的附近，分别配置有MR膜50。MR膜50包含从下部电极41侧 依次层叠的第一磁性层51、间隙层52、第二磁性层53和反铁磁性层 54。第一磁性层51电连接于下部电极41。反铁磁性层54由反铁磁材 料构成，并且在与第二磁性层53之间使交换耦合产生，从而固定第二 磁性层53的磁化的方向。多个上部电极配置于多个MR膜50之上。 各个上部电极42具有细长的形状，配置于在下部电极41的长边方向 邻接的两个下部电极41上，并且将邻接的两个MR膜50的反铁磁性 层54彼此电连接。通过这样的结构，图5所示的MR元件R具有通过 多个下部电极41和多个上部电极42串联连接的多个MR膜50。此外， MR膜50中的层51～54的配置可以与图5所示的配置上下颠倒。

接下来，参照图2、图6和图7，对磁铁2的位置与检测对象磁场 之间的关系进行说明。在下文中，将磁铁2的位置由位置基准点2C的 位置来表示。在该情况下，可动范围RM可以说是磁铁2的位置的可 动范围。图2示出了磁铁2位于可动范围RM的中央的状态。图6示出了磁铁位于可动范围RM的-Y方向的一端的状态。图7示出了磁铁 2位于可动范围RM的Y方向的一端的状态。

在下文中，将第一平面中的基准位置由符号P0来表示，将基准位 置P0处的检测对象磁场由符号H来表示。如图2所示，在本实施方式 中，可动范围RM的中央的点位于通过基准位置P0且平行于Z方向的 假想的直线L1上。

如图2、图6和图7所示，检测对象磁场H可以分为平行于Z方 向的方向的第一分量Hz和平行于Y方向的的方向的第二分量Hy。此 外，在图2所示的状态下，第一分量Hz为0，第二分量Hy等于检测 对象磁场H。当磁铁2的位置变化时，检测对象磁场H的方向即第一 方向变化。在下文中，将第一方向由符号D1来表示。另外，将第一方 向D1相对于规定的基准方向所成的角度称为第一角度，由符号θ1表 示。在本实施方式中，将Z方向设定为基准方向。当从Z方向朝向Y 方向旋转的方向观察时，第一角度θ1由正的值表示，当从Z方向朝向 -Y方向旋转方向观察时，第一角度θ1由负的值表示。当磁铁2的位置 变化时，第一角度θ1变化。因此，第一角度θ1与磁铁2的位置具有 对应关系。

接下来，参照图8至图12，对对应于MR元件R1、R2、R3、R4 的各个的第二平面与第一平面之间的关系进行说明。在下文中，第一 平面由符号PL1表示。另外，对应于MR元件R1、R4的各个的第二 平面由符号PL21表示，对应于MR元件R2、R3的各个的第二平面由 符号PL22表示。图8示出了第一平面PL1和第二平面PL1。图9示出 了第一平面PL1和第二平面PL22。在图8和图9中，为了方便起见， 以通过基准位置P0的方式绘制了第二平面PL21、PL22，但是第二平 面PL21、PL22不限于通过基准位置P0。在图8和9中，附有符号PL3 的平面表示通过基准位置P0的XY平面。在下文中，将该平面称为第 三平面。

MR元件R1、R2、R3、R4配置于不根据接受检测对象磁场的位 置而产生检测对象磁场的方向的实质性的差异的区域内。MR元件R1、 R2、R3、R4所受到的检测对象磁场的方向与基准位置P0处的检测对 象磁场H的方向、即第一方向D1实质上相同。

由于磁铁2的位置在可动范围RM内变化，因此第一方向D1在第 一平面PL1内在规定的可变范围内变化。在图8和图9中，附有符号 D1的箭头表示第一方向D1和基准位置P0处的检测对象磁场H的强 度。附有符号D1的箭头的前端在附有符号C1的圆上移动。在本实施方式中，第一方向D1的可变范围的大小为180°以下。第一角度θ1的 可变范围最大为-80°至0°的范围。

如图8所示，第二平面PL21是平行于U方向和Y方向的平面、 即UY平面。第二平面PL21相对于第一平面PL1和第三平面PL3的 两者倾斜。第一平面PL1和第二平面PL21形成为90°以外的二面角α 而交叉。第二平面PL1是以Y方向的轴为中心将XY平面旋转了90°-α 的角度的平面。

在本实施方式中，第一平面PL1与图1所示的垂直面VP一致。 另外，第二平面PL21也是对应于MR元件R1、R4的各个的基准平面。 在下文中，基准平面由符号RP表示。如图8所示，垂直面VP和对应 于MR元件R1、R4的各个的基准平面RP形成为二面角α而交叉。

第二平面PL21上的面内分量具有对应于第一方向D1的变化而变 化的第二方向D2。在图8中，附有符号D21的箭头表示第二方向D21 和第二平面PL21上的面内分量的强度。附有符号D21的箭头的前端 在附有符号C21的椭圆上移动。第二方向D21以及椭圆C21分别是将 第一方向D1以及圆C1垂直投影到第二平面PL21而成的。

如图9所示，第二平面PL22是与V方向和Y方向平行的平面、 即VY平面。第二平面PL22相对于第一平面PL1和第三平面PL3的 两者倾斜。第一平面PL1和第一平面PL22形成为90°以外的二面角α 交叉。第二平面PL2是以Y方向的轴为中心将XY平面旋转了90°-α 的角度的平面。第二平面PL22相对于YZ平面与第二平面PL21为平 面对称的关系。

在本实施方式中，第二平面PL22也是对应于MR元件R2、R3的 各个的基准平面RP。如图9所示，垂直面VP和对应于MR元件R2、 R3的各个的基准平面RP形成为二面角α而交叉。

第二平面PL22上的面内分量具有对应于第一方向D1的变化而变 化的第二方向D22。在图9中，附有符号D22的箭头表示第二方向D22 和第二平面PL22上的面内分量的强度。附有符号D22的箭头的前端 在符号C22的椭圆上移动。第二方向D22和椭圆C22分别是将第一方 向D1和圆C1垂直投影到第二平面PL22而成的。

第二方向D21相对于U方向所成的角度θ21与第二方向D22相对 于V方向所成的角度θ22相等。在下文中，将这些角度θ21、θ22均被 称为第二角度。

图10示出了第一方向D1、第一角度θ1和圆C1。图11示出了第 二方向D21、第二角度θ21和椭圆C21。图12示出了第二方向D22、 第二角度θ22和椭圆C22。

当从U方向朝向Y方向旋转的方向观察时，第二角度θ21由正的 值表示，当从U方向朝向-Y方向旋转方向观察时，第二角度θ21由负 的值表示。当从V方向朝向Y方向旋转的方向观察时，第二角度θ22 由正的值表示，当从V方向朝向-Y方向旋转方向观察时，第二角度θ22 由负的值表示。第二角度θ21、θ22与第一角度θ1具有对应关系。在 本实施方式中，第二方向D21、D22的可变范围的大小为180°以下。 第二角度θ21、θ22的可变范围最大为-180°到0°的范围。

当第一角度θ1是-180°时，第二角度θ21、θ22也为-180°，当第一 角度θ1为-90°时，第二角度θ21、θ22也为-90°，当第一角度θ1为0 时，第二角度θ21、θ22也为0°。

接下来，对第一角度θ1、第二角度θ21、θ22以及检测信号Sl之 间的关系进行说明。MR元件R1、R4的各个中的第一磁性层的第一磁 化的方向对应于第二方向D21的变化、即第二角度θ21的变化而变化。MR元件R1、R4的各个的电阻值依赖于第一磁化的方向。因此，MR元件R1、R4的各个的电阻值对应于第二角度θ21的变化而变化。如上 所述，MR元件R1、R4的各个的电阻值依赖于MR元件R1、R4的各 个的第一磁性层的第一磁化的方向以及第二角度θ21。

MR元件R2、R3的各个中的第一磁性层的第一磁化的方向对应于 第二方向D22的变化、即第二角度θ22的变化而变化。MR元件R2、 R3的各个的电阻值依赖于第一磁化的方向。因此，MR元件R2、R3 的各个的电阻值对应于第二角度θ22的变化而变化。如上所述，MR元 件R2、R3的各个的电阻值依赖于MR元件R3、R4的各个的第一磁性 层的第一磁化的方向以及第二角度θ22。

在图3和4所示的磁传感器3中，当第二角度θ21、θ22为-180° 时，MR元件R1、R4的电阻值变为最小值，MR元件R2、R3的电阻 值变为最大值。当第二角度θ21、θ22为0°时，MR元件R1、R4的电 阻值变为最大值，MR元件R2、R3的电阻值变为最小值。

如上所述，第二角度θ21、θ22与第一角度θ1具有对应关系。因 此，MR元件R1、R2、R3、R4的电阻值也依赖于第一角度θ1。

检测信号S1对应于信号输出端E1、E2的电位差。信号输出端E1 的电位依赖于MR元件R1、R2的电阻值。信号输出端E2的电位依赖 于MR元件R3、R4的电阻值。因此，检测信号S依赖于MR元件R1、 R2、R3、R4的电阻值。

根据以上所述，检测信号S1依赖于MR元件R1、R2、R3、R4 的各个的第一磁性层的第一磁化的方向、第一角度θ1和第二角度θ21、 θ22。

此外，磁传感器3的结构不限于图3和图4所示的结构。例如， 磁传感器3可以包含MR元件R1、R2，但是不包含MR元件R3和R4。 在该情况下，可以将对应于信号输出端E1的电位的信号设定为检测信 号S1。该情况下的检测信号S1还依赖于第一磁化的方向、第一角度θ1以及第二角度θ21、θ22。

磁传感器3也可以不包含MR元件R3、R4，并且作为MR元件 R1的替代，包含具有一定的电阻值的电阻器。在该情况下，也可以将 对应于信号输出端E1的电位的信号设定为检测信号S1。该情况下的 检测信号S1也依赖于第一磁化的方向、第一角度θ1以及第二角度θ21、θ22。

接下来，对检测值生成部22所生成的检测值θs进行说明。检测值 θs依赖于检测信号S1。如上所述，检测信号S1依赖于第一磁化的方 向、第一角度θ1以及第二角度θ21、θ22。因此，检测值θs依赖于第 一磁化的方向、第一角度θ1和第二角度θ21、θ22。

特别地，在本实施方式中，检测值θs是表示第一角度θ1的值。如 上所述，第一角度θ1与磁铁2的位置具有对应关系。因此，检测值θs 对应于磁铁2的位置。此外，检测值θs可以是表示磁铁2的位置其本 身的值，也可以是表示第二角度θ21、θ22的值。如上所述，第二角度 θ21、θ22与第一角度θ1具有对应关系，第一角度θ1与磁铁2的位置 具有对应关系。因此，第二角度θ21、θ22与磁铁2的位置具有对应关 系，表示第二角度θ21、θ22的检测值θs也与磁铁2的位置具有对应关 系。

在下文中，对检测值θs的生成方法进行具体地说明。首先，对检 测值θs的生成方法的概要进行说明。表示图10所示的第一方向D1的 箭头可以是在以基准位置P0为原点的YZ坐标系中，表示MR元件R 所受到的检测对象磁场的方向和强度的向量。在下文中，将该向量称 为第一向量D1。另外，将第一向量D1的Y分量和Z分量分别设定为 Y1和Z1。

表示图11所示的第二方向D21的箭头可以是在以基准位置P0为 原点的YU坐标系中，表示MR元件R1、R4的各个所受到的检测对象 磁场的方向和强度的向量。在下文中，将该向量称为第二向量D21。 第二向量D21是将第一向量D1垂直投影于第二平面PL21的向量。第二向量D21的Y分量成为与第一向量D1的Y分量相同的值、即Y1。 在下文中，将第二向量D21的Y分量和U分量分别设定为Y1、U1。

表示图12所示的第二方向D22的箭头可以是在以基准位置P0为 原点的YV坐标系中，表示MR元件R2、R3的各个所受到的检测对象 磁场的方向和强度的向量。在下文中，将该向量称为第二向量D22。 第二向量D22是将第一向量D1垂直投影于第二平面PL22的向量。第二向量D22的Y分量成为与第一向量D1的Y分量相同的值、即Y1。 在下文中，将第二向量D22的Y分量和V分量分别设定为Y1、V1。

Z1可以使用U1和二面角α来表示。因此，比Y1/Z1可以使用Y1/U1 和二面角α来表示。此外，比Y1/V1与比Y1/U1相等。通过利用比 Y1/Z1与第一角度θ1之间的关系、比Y1/U1与第二角度θ21之间的关 系、以及比Y1/Z1与比Y1/U1的关系，可以得到表示第一角度θ1和第二角度θ21的关系的式。

另外，可以使用第一检测信号S1来求得表示第二角度θ21的值 θ2s。在本实施方式中，检测值生成部22求得θ2s，并且通过将θ2s代 入表示第一角度θ1和第二角度θ2的关系的式，来生成检测值θs。

接下来，对检测值θs的具体的计算方法进行说明。比Y1/Z1和比 Y1/U1分别由以下的式(1)、(2)表示。

Y1/Z1＝tanθ1……(1)

Y1/U1＝tanθ2 1……(2)

另外，Z1由以下的式(3)表示。

Zl＝U1/cosα……(3)

当对式(1)进行变形，并将式(2)、式(3)带入变形后的式时， 得到表示第一角度θ1和第二角度θ2的关系的下述的式(4)。此外， “atan”表示反正切。

θ1＝atan(Y1/Z1)

＝atan(Y1/(U1/cosα))

＝atan(cosα·Y1/U1)

＝atan(cosα·tanθ21)……(4)

在图3和图4所示的磁传感器3中，当第二角度θ21、θ22为-180° 时，检测信号S1变成最大值，当第二角度θ21、θ22为0°时，检测信 号S1变成最小值。

检测信号S1可以标准化为：当第二角度θ21为-180°时，检测信号 S1的值为1，当第二角度θ21为-90°时，检测信号S1的值为0，当第 二角度θ21为0°时，检测信号S1的值为-1。在该情况下，检测信号S1 由以下的式(5)表示。

S1＝-cosθ21……(5)

在下文中，对第一角度θ1的可变范围不同的第一例和第二例进行 说明。在第一例中，第一角度θ1的可变范围为-180°至0°的范围，在第 二例中，为比-180°大且比0°小的范围。

在第一例和第二例中，检测值生成部22均通过以下的式(6)计 算值θ2s。值θ2s的范围在第一例中，为-180°到0°的范围，在第二例中， 为比-180°大且比0°小的范围。式(6)是将式(5)中的θ21替换为θ2s 而变形的式。此外，“acos”表示反余弦。

θ2s＝acos(-Sl)……(6)

在第一例中，检测值生成部22除了之后说明的例外，通过以下的 式(7)来计算检测值θs。检测值θs的范围为-180°到0°的范围。式(7) 是将式(4)中的θ1、θ21分别置换为θs、θ2s的式。

θs＝atan(cosα·tanθ2s)……(7)

上述的例外是指值θ2s为-180°或0°的时候。当值θ2s为-180°或0° 时，根据式(7)的θs的解中存在-180°和0°这两个解。因此，检测值 生成部22当值θ2s为-180°或0°时，将值θ2s原样地设定为检测值θs。 这利用了当第一角度θ1为-180°时，第二角度θ21、θ22也为-180°，并 且当第一角度θ1为0°时，第二角度θ21、θ22也为0°。

在第二例中，没有上述的例外，检测值生成部22总是通过式(7) 来计算检测值θs。

此外，检测值生成器22的处理内容不限于上述的示例。例如，也 可以为：检测值生成部22保持示出检测信号S1与检测值θs之间的对 应关系的表格，并且参照该表格，从检测信号S1生成检测值θs。上述 表格中的检测信号S1与检测值θs之间的对应关系可以如上所述理论 性地求得，也可以通过实验来求得。

接下来，对本实施方式所涉及的位置检测装置1的作用和效果进 行说明。位置检测装置1的磁传感器3包含至少一个MR元件R。各 MR元件R包含具有在规定的平面、即第二平面PL21或PL22内能够 变化的方向的第一磁化的第一磁性层。因此，各MR元件R适合于检 测在规定的平面、即第二平面PL21或PL22内方向变化的磁场。

另一方面，磁铁2所产生的检测对象磁场在第一平面PL1(YZ平 面)内的基准位置P0上具有第一方向D1。当磁铁2的位置变化时， 第一方向D1在第一平面PL1内在规定的可变范围内变化。即，当磁 铁2的位置变化时，第一方向D1在包含上述的规定的平面外的方向的可变范围内变化。根据本实施方式，如下所述，磁传感器3包含适合 于检测在规定的平面内方向变化的磁场的MR元件R，并且即使基准 位置P0处的检测对象磁场是包含规定的平面外的方向的可变范围内方 向变化的磁场，也可以抑制检测精度的低下并且生成对应于磁铁2的 位置的检测值θs。

即，在本实施方式中，各MR元件R配置于基板10的倾斜面，并 且以对应于各MR元件R的第二平面PL21或PL22相对于第一平面PL1 形成为二面角α的方式倾斜。由此，通过各MR元件R，可以检测作 为检测对象磁场的一个分量的面内分量。作为面内分量的方向的第二方向D21、D22对应于基准位置P0处的作为检测对象磁场的方向的第 一方向D1的变化而变化。第一方向D1对应于磁铁2的位置的变化而 变化。因此，第二方向D21、D22也对应于磁铁2的位置的变化而变 化。

另外，在各MR元件R中，第一磁化的方向对应于第二方向D21 或D22的变化而变化。检测值θs依赖于第一磁化的方向。由于以上所 述，检测值θs依赖于第一方向D1以及第二方向D21、D22，并且对应 于磁铁2的位置。

但是，如果假设第二平面是垂直于第一平面PL1的平面，则根据 第一方向D1，存在面内分量的强度为0或接近于0的值的情况。作为 第二平面PL2垂直于第一平面PL1的情况的示例，存在第二平面PL2 是以X方向的轴为中心将XY平面以比0°大且比90°小的角度旋转的 平面的情况。在该情况下，当第一方向D1垂直于第二平面时，面内分 量的强度为0，当第一方向D1接近于垂直于第二平面的方向时，面内 分量的强度为接近于0的值。如上所述，当面内分量的强度为0或接 近于0的值时，相对于检测对象磁场的强度的偏差的磁传感器3的检 测精度的低下的程度变大。

相对于此，在本实施方式中，第二平面PL21、PL2的各个与第一 平面PL1形成为90°以外的二面角α而交叉。由此，只要存在检测对象 磁场，则无论可变范围内的第一方向D1如何，面内分量的强度均不会 为0。因此，根据本实施方式所涉及的位置检测装置1，磁传感器3包 含适用于检测在规定的平面内方向变化的磁场的MR元件R，并且即 使基准位置P0处的检测对象磁场是方向在包含规定的平面外的方向的 可变范围内变化的磁场，也可以抑制检测精度的低下并且生成对应于 磁铁2的位置的检测值θs。

例外，在本实施方式中，磁铁2的位置能够以在线状的可动范围 RM内移动的方式变化。可动范围RM存在于垂直于主面的垂直面VP 内。磁铁2具有平行于垂直面VP的方向的磁化。另外，垂直面VP与 每个MR元件R的基准平面RP形成为90°以外的二面角α而交叉。通过这样的结构，只要存在检测对象磁场，则无论可变范围内的第一方 向D1如何，检测对象磁场的平行于基准平面RP的分量、即面内分量 的强度均不会为0°。由此，可以起到上述的作用。

在本实施方式中，第一平面PL1垂直于作为基板10的主面的上表 面10Ma和底面10Mb。由此，根据本实施方式，能够容易地规定磁传 感器3与磁铁2的位置关系。

在下文中，对二面角α的优选范围进行说明。当将检测对象磁场 的强度设定为H1时，面内分量的强度的最小值为H1cθsα。面内分量 的强度的最小值优选为H1的10％以上、更优选为30％以上。因此， 二面角α优选为84°以下、更优选为73°以下。另一方面，当二面角α 过小时，则难以在基板10的倾斜面上形成MR元件R。因此，二面角 α优选为30°以上、更优选为45°。根据以上所述，二面角α优选为 30°～84°的范围内、更优选为45°～73°的范围内。

另外，优选MR元件R的第一磁性层的第一磁化的方向高精度地 跟随面内分量的第二方向D21或D22的变化。为此，当检测对象磁场 的第一方向D1在可变范围内的至少一部分的范围内时，第一磁性层优 选具有通过检测对象磁场使第一磁化成为饱和状态的特性。第一磁性 层更优选具有即使当第一方向D1是可变范围内的任一方向时，也通过 检测对象磁场使第一磁化成为饱和状态的特性。

另外，在MR元件R是自旋阀型的MR元件的情况下，为了使第 一磁性层的第一磁化的方向高精度地跟随第二方向D21或D22的变 化，优选第一磁性层的单轴磁各向异性较小。

即使第一方向D1是可变范围内的任一方向，MR元件R的第一磁 性层也可以具有通过检测对象磁场使第一磁化成为饱和状态的特性。 在该情况下，根据检测对象磁场的强度的变动，第一磁性层的第一磁 化的方向不会变动。因此，在该情况下，可以抑制检测对象磁场的强 度的变动所引起的检测值θs的变动。检测对象磁场的强度的变动，例 如，可以根据环境温度的变化或磁传感器3与磁铁2的位置关系的变 动而产生。

本实施方式所涉及的位置检测装置1通过以磁铁2与要检测位置 的对象物的运动连动而运动的方式构成，而能够用作检测各种对象物 的位置的装置。例如，位置检测装置1可以应用于具备以下的光学式 抖动修正机构的相机模块。该相机模块具备透镜、支撑机构和驱动装 置。透镜的光轴方向是平行于本实施方式中的Z方向的方向。支撑机 构以能够在垂直于Z方向的第一和第二方向上移动的方式支撑透镜。 驱动装置是用于使透镜在第一方向和第二方向上移动的装置。

在该相机模块中，需要检测透镜在第一方向的位置和透镜在第二 方向的位置。本实施方式所涉及的位置检测装置1可以用于检测该透 镜的位置。在使用位置检测装置1作为检测第一方向上的透镜的位置 的情况下，磁铁2可以以连动于透镜的第一方向的移动而沿平行于本 实施方式中的Y方向的方向移动的方式，构成位置检测装置1。同样 地，在将位置检测装置1用作检测透镜的第二方向的位置的情况下， 磁铁2可以以连动于透镜的第二方向的移动而沿平行于本实施方式中 的Y方向的方向移动的方式，构成位置检测装置1。

接下来，对能够由位置检测装置1生成对应于磁铁2的位置的检 测值θs的模拟的结果进行说明。在该模拟中，将磁铁2的磁化的方向 设定为Y方向，将可动范围RM设定为由平行于Y方向的线段表示的 范围。在模拟中，将磁铁2的位置由将位置基准点2C与可动范围RM 的中央之间的距离设定为绝对值的值来表示。磁铁2的位置在位置基 准点2C位于比可动范围RM的中央更靠近-Y方向的前方的情况下由 负的值来表示，在位置基准点2C位于比可动范围RM的中央更靠近Y 方向的前方的情况下由正的值来表示。

另外，在模拟中，求得检测对象磁场H的对应于平行于Y方向的 方向的第二分量Hy的磁通密度By和检测对象磁场H的对应于平行于 Z方向的方向的第一分量Hz的磁通密度Bz。在模拟中，进一步将第 二平面PL21上的面内分量的平行于U方向的方向的分量设定为Hu， 求得对应于分量Hu的磁通密度Bu。磁通密度Bz在第一分量Hz的方 向为-Z方向的情况下由负的值表示，在第一分量Hz的方向为Z方向 的情况下由正的值表示。磁通密度By在第二分量Hy的方向为-Y方向 的情况下由负的值表示，在第二分量Hy的方向为Y方向的情况下由 正的值表示。磁通密度Bu在分量Hu的方向为-U方向的情况下由负的 值表示，在分量Hu的方向为U方向的情况下由正的值表示。

图13示出了通过模拟求得的磁铁2的位置与磁通密度By、Bz、 Bu之间的关系。在图13中，横轴表示磁铁2的位置，纵轴表示磁通 密度By、Bz、Bu。

另外，在模拟中，使用图13所示的结果，求得图10所示的第一 角度θ1和图11所示的第二角度θ21。图14示出了通过模拟求得的磁 铁2的位置与角度θ1、θ21之间的关系。在图14中，横轴表示磁铁2 的位置，纵轴表示角度θ1、θ21。

从图14可以看出，第一角度θ1和第二角度θ21均与磁铁2的位 置具有对应关系，第二角度θ21与第一角度θ1具有对应关系。如上所 述，本实施方式中的检测值θs可以是表示第一角度θ1的值，也可以是 表示第二角度θ21的值。因此，从模拟结果可知，根据本实施方式， 可以生成对应于磁铁2的位置的检测值θs。

[第二实施方式]

接下来，对本发明的第二实施方式进行说明。图15是本实施方式 所涉及的位置检测装置1的立体图。图16是本实施方式所涉及的位置 检测装置1的截面图。在下文中，对本实施方式所涉及的位置检测装 置与第一实施方式所涉及的位置检测装置1之间的不同点进行说明。 本实施方式所涉及的位置检测装置1包含磁场产生器62来作为第一实 施方式中的磁场产生器2的替代。特别是在本实施方式中，磁场产生 器62是磁铁。在下文中，磁铁也由符号62表示。另外，关于磁铁62 的说明也适用于磁场产生器62。

磁铁62位于磁传感器3的上方。与第一实施方式同样地，磁铁62 具有平行于垂直面VP的方向的磁化。特别是在本实施方式中，磁铁 62具有Z方向的磁化。在图15和图16中，附有符号62M的箭头表示 磁铁62的磁化的方向。另外，在图16中，多条虚线表示对应于检测对象磁场的磁通的一部分。

与第一实施方式同样地，将相对于磁传感器3的磁铁62的相对的 位置简称为磁铁62的位置。磁铁62的相对的位置能够以磁铁62中的 位置基准点62C在线状的可动范围RM内移动的方式变化。位置基准 点62C例如是磁铁62的重心。

本实施方式中的可动范围RM与第一实施方式中的可动范围RM 相同。即，可动范围RM存在于图15所示的垂直面VP内。图16示出 了垂直面VP。特别地，在本实施方式中，垂直面VP是YZ平面，并 且可动范围RM由平行于Y方向的线段表示。

在本实施方式中，与第一实施方式同样地，定义第一平面PL1、 基准位置P0、第一方向D1、第一角度θ1、第二平面PL21、PL22、第 二方向D21、D22和第二角度θ21、θ22。图16示出了与垂直面VP一 致的第一平面PL1。

当磁铁62的位置在可动范围RM内变化时，作为在基准位置P0 处的检测对象磁场H的方向的第一方向D1在第一平面PL1内在规定 的可变范围内变化。这可以从图16容易地理解。即，当磁铁62的位 置在可动范围RM内变化时，通过基准位置P0的磁通的方向即第一方向D1变化。

与第一实施方式同样地，在本实施方式中，第一角度θ1和第二角 度θ21、θ22也与磁铁62的位置具有对应关系。

在本实施方式中，第一方向D1上的可变范围的大小为180°以下， 第一角度θ1的可变范围最大为-90°至90°的范围。另外，第二方向D21、 D22的可变范围的大小为180°以下，第二角度θ21、θ22的可变范围最 大为-90°至90°的范围。

在本实施方式中，MR元件R1、R4中的第二磁化的方向是Y方向， MR元件R2、R3中的第二磁化的方向是-Y方向。检测信号S1能够标 准化为：在第二角度θ21为-90°时，检测信号S1的值变为-1，当第二 角度θ21为0°时，检测信号S1的值变为0，第二角度θ21为90°时， 检测信号S1的值变为1。在该情况下，检测信号S1由以下的式(8) 表示来作为第一实施方式中的式(5)的代替。

Sl＝inθ21……(8)

本实施方式中的检测值生成部22通过以下的式(9)来计算值θ2s， 来作为第一实施方式中的式(6)的代替。此外，“asin”表示反正弦。

θ2s＝asinS1……(9)

本实施方式中的其它的结构、作用和效果与第一实施方式相同。

[第三实施方式]

接下来，对本发明的第三实施方式进行说明。图17是本实施方式 所涉及的位置检测装置1的立体图。图18是本实施方式所涉及的位置 检测装置1的截面图。在下文中，对本实施方式所涉及的位置检测装 置与第一实施方式所涉及的位置检测装置1之间的不同点进行说明。

在本实施方式所涉及的位置检测装置1中，磁铁2的可动范围RM 与第一实施方式不同。本实施方式中的可动范围RM由平行于Z方向 的线段表示。该可动范围RM存在于图17所示的垂直面VP内。垂直 面VP是YZ平面。图18示出了垂直面VP。

另外，如图18所示，在本实施方式中，作为磁铁2的重心的位置 基准点2C位于从通过基准位置P0且平行于Z方向的假想的直线L1 向Y方向偏移的位置。

本实施方式中的磁铁2的磁化的方向2M，与第一实施方式同样地， 为Y方向。在图18中，多条虚线表示对应于磁铁2所产生的检测对象 磁场的磁通的一部分。

在本实施方式中，与第一实施方式同样地，定义第一平面PL1、 基准位置P0、第一方向D1、第一角度θ1、第二平面PL21、PL22、第 二方向D21、D22和第二角度θ21、θ22。图18示出了与垂直面VP一 致的第一平面PL1。

当磁铁2的位置在可动范围RM内变化时，作为在基准位置P0处 的检测对象磁场H的方向的第一方向D1在第一平面PL1内在规定的 可变范围内变化。这可以从图18容易地理解。即，当磁铁2的位置在 可动范围RM内变化时，通过基准位置P0的磁通的方向即第一方向D1变化。

与第一实施方式同样地，在本实施方式中，第一角度θ1和第二角 度θ21、θ22也与磁铁2的位置具有对应关系。

在本实施方式中，第一方向D1上的可变范围的大小为90°以下， 第一角度θ1的可变范围最大为-90°至0°的范围。另外，第二方向D21、 D22的可变范围的大小为90°以下，第二角度θ21、θ22的可变范围最 大为-90°至0°的范围。

本实施方式所涉及的位置检测装置1例如可以适用于具备如下的 自动聚焦机构的相机模块。该相机模块具备透镜、支撑机构和驱动装 置。透镜的光轴方向是平行于本实施方式中的Z方向的方向。支撑机 构以透镜能够在平行于Z方向的方向上移动的方式，支撑透镜。驱动 装置是用于使透镜在平行于Z方向的方向上移动的装置。

在该相机模块中，需要检测在平行于Z方向的方向上的透镜的位 置。本实施方式所涉及的位置检测装置1可以用于检测该透镜的位置。 在该情况下，可以以与透镜的移动连动而磁铁2在平行于Z方向的方 向上移动的方式，构成位置检测装置1。

本实施方式中的其它的结构、作用和效果与第一实施方式相同。

[第四实施方式]

接下来，对本发明的第四实施方式进行说明。图19是本实施方式 所涉及的位置检测装置1的立体图。图20是本实施方式所涉及的位置 检测装置1的截面图。在下文中，对本实施方式所涉及的位置检测装 置与第二实施方式所涉及的位置检测装置1之间的不同点进行说明。

在本实施方式所涉及的位置检测装置1中，磁铁62的可动范围 RM与第二实施方式不同。本实施方式中的可动范围RM由平行于Z 方向的线段表示。该可动范围RM存在于图19所示的垂直面VP内。 垂直面VP是YZ平面。图20示出了垂直面VP。

另外，如图20所示，在本实施方式中，作为磁铁62的重心的位 置基准点62C位于从通过基准位置P0且平行于Z方向的假想的直线 L1向Y方向偏移的位置。

本实施方式中的磁铁62的磁化的方向62M，与第二实施方式同样 地，为Z方向。在图20中，多条虚线表示对应于磁铁62所产生的检 测对象磁场的磁通的一部分。

在本实施方式中，与第二实施方式同样地，定义第一平面PL1、 基准位置P0、第一方向D1、第一角度θ1、第二平面PL21、PL22、第 二方向D21、D22和第二角度θ21、θ22。图20示出了与垂直面VP一 致的第一平面PL1。

当磁铁62的位置在可动范围RM内变化时，作为在基准位置P0 处的检测对象磁场H的方向的第一方向D1在第一平面PL1内在规定 的可变范围内变化。这可以从图20容易地理解。即，当磁铁62的位 置在可动范围RM内变化时，通过基准位置P0的磁通的方向即第一方向D1变化。

与第二实施方式同样地，在本实施方式中，第一角度θ1和第二角 度θ21、θ22也与磁铁2的位置具有对应关系。

在本实施方式中，第一方向D1上的可变范围的大小为90°以下， 第一角度θ1的可变范围最大为0°至90°的范围。另外，第二方向D21、 D22的可变范围的大小为90°以下，第二角度θ21、θ22的可变范围最 大为0°至90°的范围。

本实施方式中的其它的结构、作用和效果与第二实施方式相同。

[第五实施方式]

接下来，对本发明的第五实施方式进行说明。本实施方式所涉及 的位置检测装置包含于图21和图22所示的触觉装置100中。该触觉 装置100是能够通过产生振动等的机械波动来向用户提供虚拟的力感 的装置。图21是示出包含本实施方式所涉及的位置检测装置的触觉装 置100的概略的结构的立体图。图22是示出图21所示的触觉装置100 的概略的结构的截面图。

如图21和图22所示，触觉装置100具备筺体101、可动部102、 支撑部103、第一线圈111、第二线圈112和磁传感器3。可动部102、 支撑部103、第一线圈111、第二线圈112和磁传感器3设置于筺体101 内。

在本实施方式中，如图21和22所示，定义互相正交的X方向、 Y方向、Z方向。

筺体101具有位于Z方向的一端的上表面，位于-Z方向的一端的 下表面以及连结该上表面和下表面的连接面。筺体101在X方向、Y 方向和Z方向上的各个尺寸中，具有在Y方向上的尺寸最大，且Z方 向上的尺寸最小的形状。

可动部102包含壳体120以及容纳于该壳体120内的第一磁铁121 和第二磁铁122。第一磁铁1配置于比Y方向上的壳体120的中央的 位置更靠近-Y方向的前方。第二磁铁122配置于比Y方向上的壳体120 的中央的位置更靠近Y方向的前方。

第一磁铁121具有Z方向的磁化。在图22中，附有符号121M的 箭头表示第一磁铁121的磁化的方向。第二磁铁122具有-Z方向的磁 化。在图22中，附有符号122M的箭头表示第二磁铁122的磁化的方 向。

支撑部103包含两个弹簧103A、103B。弹簧103A连结筺体101 的内表面中的位于-Y方向的一端的一个部位和壳体120的外表面中的 位于-Y方向的一端的一个部位。弹簧103B连结筺体101的内表面中 的位于Y方向的一端的一个部位和壳体120的外表面中的位于Y方向 的一端的一个部位。支撑部103将可动部102以在平行于Y方向的方 向上可以移动的方式支撑。

第一线圈111接合于筺体101的内表面中的位于Z方向的一端的 一部分。第二线圈112接合于筺体101的内表面中的位于-Z方向的一 端的一部分。第一线圈112和第二线圈112均在沿Z方向延伸的假想 的中心线的周围卷绕。在第一和第二线圈111、112的各个的内侧形成 有空间。

磁传感器3配置于第一线圈111的内侧的空间。本实施方式中的 磁传感器3的结构与第一实施方式中的磁传感器3相同。

第一和第二磁铁121、122以及磁传感器3构成本实施方式所涉及 的位置检测装置。第一和第二磁铁121、122构成本实施方式中的磁场 产生器。

接下来，对触觉设备100的动作进行说明。对第一和第二线圈111、 112从未在图中示出的控制部供给交流电流。在同一时刻，流过第一线 圈111的电流的方向和流过第二线圈112的电流的方向是相同的。供 给有交流电流的第一和第二线圈111、112产生磁场。由于该第一和第 二线圈111、112所产生的磁场和第一和第二磁铁121、122所产生的 磁场的作用，包含第一和第二磁铁121、122的可动部102在平行于Y 方向的方向上机械地波动。可动部102的机械波动赋予用户虚拟的力 感。可动部102的机械波动包含可动部102的振动。

本实施方式所涉及的位置检测装置生成对应于相对于磁传感器3 的第一和第二磁铁121、122的相对的位置的检测值。相对于磁传感器 3的第一和第二磁铁121、122的相对的位置对应于相对于磁传感器3 的可动部102的相对的位置。因此，例如，通过检测值可以知道相对 于磁传感器3的可动部102的相对的位置或可动部102的振动的振幅 的大小。检测值例如为了上述控制部控制可动部102的动作而使用。

本实施方式中的检测对象磁场是第一和第二磁铁121、122所产生 的磁场。检测对象磁场施加于磁传感器3。除了检测对象磁场之外，在 磁传感器3还施加有第一和第二线圈111、112所产生的磁场。然而， 第一和第二线圈111、112所产生的磁场的强度充分地小于第一和第二 磁铁121、122所产生的磁场的强度。因此，第一和第二线圈111、112 所产生的磁场对磁传感器3的检测值的影响较小，并且磁传感器3实 质上检测检测对象磁场。

相对于磁传感器3的磁铁121的相对的位置能够以磁传感器3与 磁铁121之间的距离变化的方式变化。相对于磁传感器3的磁铁122 的相对的位置能够以磁传感器3与磁铁122之间的距离变化的方式变 化。

在下文中，将相对于磁传感器3的第一和第二磁铁121、122的相 对的位置简称为磁铁121、122的位置。另外，将磁铁121、122中的 规定的点称为位置基准点，并且将磁铁121、122的位置由位置基准点 的位置表示。位置基准点可以是第一磁铁121的重心或第二磁铁122 的重心。

磁铁121、122的位置能够以位置基准点在线状的可动范围内移动 的方式变化。本实施方式中的可动范围由平行于Y方向的线段表示。

在本实施方式中，与第一实施方式同样地，在本实施方式中，与 第一实施方式同样地，定义垂直面VP、第一平面PL1、基准位置P0、 第一方向D1、第一角度θ1、第二平面PL21、PL22、第二方向D21、 D22和第二角度θ21、θ22。图22示出了垂直面VP与第一平面PL1。 垂直面VP与第一平面PL1为YZ平面。

磁铁121、122的磁化的方向121M、122M平行于垂直面VP。可 动范围存在于垂直面VP内。

当磁铁121、122的位置在可动范围内变化时，作为基准位置P0 处的检测对象磁场H的方向的第一方向D1在第一平面PL内在规定的 可变范围内变化。图22示出了磁铁121、122位于可动范围的中央的 状态。在该状态下，第一方向D1是Y方向。根据图22所示的状态，当磁铁121、122沿-Y方向移动时，第一方向D1从Y方向朝向-Z方 向旋转。根据图22所示的状态，当磁铁121、122沿Y方向移动时， 第一方向D1从Y方向朝向Z方向旋转。

与第一实施方式同样地，在本实施方式中，第一角度θ1和第二角 度θ21、θ22也与磁铁121、122的位置具有对应关系。

在本实施方式中，第一方向D1上的可变范围的大小为180°以下， 第一角度θ1的可变范围最大为0°至180°的范围。另外，第二方向D21、 D22的可变范围的大小为180°以下，第二角度θ21、θ22的可变范围最 大为0°至180°的范围。

本实施方式中的检测值θs的具体的计算方法与第一实施方式相 同。此外，第一实施方式中的角度θ1、θ21、θ22的-180°与本实施方式 中，角度θ1、θ21、θ22的180°等价。

本实施方式所涉及的位置检测装置的其它的结构、作用和效果与 第二实施方式相同。

此外，本发明不限于以上各实施方式，可以进行各种变更。例如， 在本发明中，相对于磁传感器的磁场产生器的相对的位置也可以在磁 传感器与磁场产生器之间的距离为一定的状态下变化。

基于以上的说明，显然能够实施本发明的各种方式或变形例。因 此，在权利要求的等同的范围内，即使是上述最佳的方式以外的方式 也能够实施本发明。

Claims (11)

1.一种位置检测装置，其特征在于，

是具备产生检测对象磁场的磁场产生器和磁传感器的位置检测装置，

所述磁传感器检测所述检测对象磁场，并且生成对应于相对于所述磁传感器的所述磁场产生器的相对的位置的检测值，

所述检测对象磁场在第一平面内的基准位置上具有第一方向，

所述磁场产生器和所述磁传感器以当相对于所述磁传感器的所述磁场产生器的相对的位置发生变化时，所述第一方向在所述第一平面内在规定的可变范围内变化的方式构成，

所述磁传感器包含至少一个磁阻效应元件，

所述至少一个磁阻效应元件的各个包含具有在对应于其的第二平面内能够变化的方向的第一磁化的第一磁性层，

所述第一平面和所述第二平面形成为90°以外的二面角而交叉，

所述至少一个磁阻效应元件的各个所受到的所述检测对象磁场能够分为平行于所述第二平面的面内分量和垂直于所述第二平面的垂直分量，

所述面内分量具有对应于所述第一方向的变化而变化的第二方向，

所述第一磁化的方向对应于所述第二方向的变化而变化，

所述检测值依赖于所述第一磁化的方向。

2.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，

所述第一磁性层具有如下特性：当所述第一方向在所述可变范围内的至少一部分的范围内时，通过所述检测对象磁场，所述第一磁化成为饱和状态。

3.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，

所述至少一个磁阻效应元件的各个还包含具有平行于所述第二平面的方向的第二磁化的第二磁性层和配置于所述第一磁性层与所述第二磁性层之间的间隙层。

4.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，

所述二面角在30°～84°的范围内。

5.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，

所述磁传感器还包含支撑所述至少一个磁阻效应元件的基板，

所述基板包含垂直于所述第一平面的主面以及相对于所述主面倾斜的至少一个倾斜面，

所述至少一个磁阻效应元件配置于所述至少一个倾斜面，

对应于所述至少一个磁阻效应元件的各个的所述第二平面平行于配置有所述至少一个磁阻效应元件的各个的倾斜面。

6.根据权利要求5所述的位置检测装置，其特征在于，

所述磁传感器包含第一磁阻效应元件和第二磁阻效应元件作为所述至少一个磁阻效应元件，

所述基板包含配置有所述第一磁阻效应元件的第一倾斜面和配置有所述第二磁阻效应元件的第二倾斜面作为所述至少一个倾斜面，

对应于所述第一磁阻效应元件的所述第二平面平行于所述第一倾斜面，

对应于所述第二磁阻效应元件的所述第二平面平行于所述第二倾斜面。

7.根据权利要求6所述的位置检测装置，其特征在于，

所述磁传感器还包含信号输出端，

所述第一磁阻效应元件和所述第二磁阻效应元件经由所述信号输出端而串联连接，

所述检测值依赖于所述信号输出端的电位。

8.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，

相对于所述磁传感器的所述磁场产生器的相对的位置能够以所述磁传感器与所述磁场产生器之间的距离变化的方式变化。

9.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，

所述磁场产生器是磁铁，

相对于所述磁传感器的所述磁场产生器的相对的位置能够以所述磁铁中的规定的点在线状的可动范围内移动的方式变化，

所述可动范围存在于平行于所述第一平面的平面内。

10.根据权利要求9所述的位置检测装置，其特征在于，

所述磁铁具有平行于所述第一平面的方向的磁化。

11.一种位置检测装置，其特征在于，

是具备产生检测对象磁场的磁铁和磁传感器的位置检测装置，

所述磁传感器检测所述检测对象磁场，并且生成对应于相对于所述磁传感器的所述磁铁的相对的位置的检测值，

所述磁传感器包含磁阻效应元件和支撑所述磁阻效应元件的基板，

所述基板包含由平面构成的主面和相对于所述主面倾斜的倾斜面，

所述磁阻效应元件配置于所述倾斜面，

所述磁阻效应元件包含具有在平行于所述倾斜面的基准平面内能够对应于所述磁阻效应元件所受到的所述检测对象磁场的方向而变化的方向的第一磁化的第一磁性层，

相对于所述磁传感器的所述磁铁的相对的位置能够以所述磁铁中的规定的点在线状的可动范围内移动的方式变化，

所述可动范围存在于垂直于所述主面的垂直面内，

所述磁铁具有平行于所述垂直面的方向的磁化，

所述垂直面和所述基准平面形成为90°以外的二面角而交叉。

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