CN115218766A - 磁传感器、磁编码器和透镜位置检测装置 - Google Patents

磁传感器、磁编码器和透镜位置检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供磁传感器、磁编码器和透镜位置检测装置。磁传感器包括第一～第四电阻体、电源端口、接地端口、第一输出端口和第二输出端口。第一电阻体和第二电阻体配置于第一区域内，且经由与第一输出端口连接的第一连接点串联连接。第三电阻体和第四电阻体配置于第二区域内，且经由与第二输出端口连接的第二连接点串联连接，其中，该第二区域在与X方向平行的方向上至少一部分位于与第一区域不同的位置。第一及第二电阻体在与Y方向平行的方向上配置于第三电阻体与第四电阻体之间。

Description

磁传感器、磁编码器和透镜位置检测装置
技术领域
本发明涉及磁传感器、使用该磁传感器的磁编码器和透镜位置检测装置。
背景技术
使用磁传感器的磁编码器用于检测位置在规定方向上变化的可动物体的位置。规定方向为直线方向或旋转方向。用于检测可动物体的位置的磁编码器构成为，磁尺等磁场发生器相对于磁传感器的相对位置与可动物体的位置的变化对应地在规定范围内变化。
当磁场发生器相对于磁传感器的相对位置发生变化时，由磁场发生器产生而施加于磁传感器的对象磁场的一方向的分量的强度发生变化。磁传感器例如检测对象磁场的一方向的分量的强度，生成与该一方向的分量的强度对应且相位彼此不同的两个检测信号。磁编码器基于两个检测信号，生成与磁场发生器相对于磁传感器的相对位置具有对应关系的检测值。
作为磁编码器用的磁传感器，可采用使用多个磁阻效应元件的磁传感器。例如，在国际公开第2009/031558号、国际公开第2009/119471号中公开有磁传感器，其在磁体及磁传感器的相对移动方向和与该相对移动方向正交的方向上配置有作为磁阻效应元件的多个GMR(巨磁电阻效应)元件。
特别是，在国际公开第2009/119471号公开的磁传感器中，由多个GMR元件构成A相的电桥电路和B相的电桥电路。此外，在该磁传感器中，当将磁体的N极和S极的中心间距离(节距)设为λ时，在相对移动方向上以λ、λ/2或λ/4的中心间距离配置有多个GMR元件。从A相的电桥电路和B相的电桥电路可得到相位错开λ/2的输出波形。
然而，已知在磁编码器中磁传感器的检测信号的波形因高次谐波而失真。如果磁传感器的检测信号的输出波形失真，则不能高精度地检测磁场发生器相对于磁传感器的相对位置。对此，在日本专利申请公开昭63-225124号公报中公开了一种磁传感器，其基于磁介质的信号磁场的NS的节距和高次谐波的次数，以规定间隔配置多个磁阻效应元件，由此消除高次谐波。
另外，在中国专利申请公开第104913792A号说明书中公开了一种磁传感器，其基于磁尺的记录信号的波长λ或λ的1/2的节距P，将多个TMR(隧道磁阻效应)元件沿着磁尺的长度方向配置于可消除奇数次的高次谐波失真的位置。在该磁传感器中，在磁尺的宽度方向上配置有﹣COS检测部、COS检测部、﹣SIN检测部及SIN检测部，它们分别密集地配置有多个TMR元件。﹣COS检测部和COS检测部以1节距P的间隔配置于磁尺的长度方向上。﹣SIN检测部和SIN检测部以1节距P的间隔配置于磁尺的长度方向上。﹣COS检测部和﹣SIN检测部以1节距P的一半间隔(即λ/4)配置于磁尺的长度方向上。
在使用磁传感器的磁编码器中，磁传感器被设置成以规定的姿态与磁场发生器相对。但是，实际上，在磁传感器的设置精度上，存在磁传感器倾斜的情况。当磁传感器倾斜时，会发生磁场发生器相对于磁传感器的相对位置的检测精度降低的问题。特别是，像中国专利申请公开第104913792A号说明书中公开的磁传感器那样，在沿着磁尺的长度方向配置有多个磁阻效应元件的情况下，会明显地发生因磁传感器倾斜导致的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供磁传感器及使用该磁传感器的磁编码器和透镜位置检测装置，能够抑制因磁传感器倾斜导致的问题的发生。
本发明的磁传感器检测包含与假想直线平行的第一方向的磁场分量的对象磁场。本发明的磁传感器包括：第一～第四电阻体，它们分别构成为电阻值根据磁场分量的强度而变化；供给规定大小的电流的电源端口；与地线连接的接地端口；第一输出端口；和第二输出端口。
第一电阻体和第二电阻体配置于第一区域内，且经由与第一输出端口连接的第一连接点串联连接。第三电阻体和第四电阻体配置于第二区域内，且经由与第二输出端口连接的第二连接点串联连接，其中，该第二区域在第一方向上至少一部分位于与第一区域不同的位置。第一电阻体的与第一连接点相反侧的端部和第三电阻体的与第二连接点相反侧的端部与电源端口连接。第二电阻体的与第一连接点相反侧的端部和第四电阻体的与第二连接点相反侧的端部与接地端口连接。
第一及第二电阻体在与第一方向正交的第二方向上配置于第三电阻体与第四电阻体之间。
在本发明的磁传感器中，也可以是，从与第一及第二方向正交的第三方向观察时的第一电阻体的重心和从第三方向观察时的第二电阻体的重心位于以假想直线为中心对称的位置。此外，也可以是，从第三方向观察时的第三电阻体的重心和从第三方向观察时的第四电阻体的重心位于以假想直线为中心对称的位置。
另外，在本发明的磁传感器中，也可以是，从与第一及第二方向正交的第三方向观察时的第一及第三电阻体的组的重心、和从第三方向观察时的第二及第四电阻体的组的重心位于以假想直线为中心对称的位置。
另外，在本发明的磁传感器中，也可以是，第一～第四电阻体各自包含多个磁阻效应元件。多个磁阻效应元件各自包含：磁化固定层，其具有方向固定的磁化；自由层，其具有方向可根据磁场分量的方向及强度而变化的磁化；和配置于磁化固定层与自由层之间的间隔层。
也可以是，在第一～第四电阻体各自包含多个磁阻效应元件的情况下，第一及第三电阻体中包含的多个磁阻效应元件各自的磁化固定层的磁化方向为第一磁化方向。此外，也可以是，第二及第四电阻体中包含的多个磁阻效应元件各自的磁化固定层的磁化方向为与第一磁化方向相反的第二磁化方向。
另外，也可以是，在第一～第四电阻体各自包含多个磁阻效应元件的情况下，第一电阻体的多个磁阻效应元件和第二电阻体的多个磁阻效应元件配置于以假想直线为中心对称的位置。此外，也可以是，第三电阻体的多个磁阻效应元件和第四电阻体的多个磁阻效应元件配置于以假想直线为中心对称的位置。
另外，也可以是，在第一～第四电阻体各自包含多个磁阻效应元件的情况下，多个磁阻效应元件各自还包含偏置磁场发生器，该偏置磁场发生器产生对自由层施加的、与第一方向交叉的方向的偏置磁场。或者，也可以是，自由层具有易磁化轴方向朝向与第一方向交叉的方向的形状磁各向异性。
另外，也可以是，在第一～第四电阻体各自包含多个磁阻效应元件的情况下，间隔层为隧道势垒层。
本发明的磁编码器包括：本发明的磁传感器；和产生对象磁场的磁场发生器。磁传感器和磁场发生器构成为当磁场发生器相对于磁传感器的相对位置发生变化时，磁场分量的强度发生变化。
也可以是，本发明的磁编码器还包括检测值生成电路。在该情况下，也可以是，磁传感器生成与第一输出端口的电位具有对应关系的第一检测信号，并且生成与第二输出端口的电位具有对应关系的第二检测信号。此外，也可以是，检测值生成电路基于第一及第二检测信号，生成与磁场发生器相对于磁传感器的相对位置具有对应关系的检测值。
另外，在本发明的磁编码器中，也可以是，磁场发生器为多组N极和S极在规定方向上交替地排列的磁尺。在该情况下，也可以是，第一及第二检测信号各自包含以描绘理想的正弦曲线的方式周期性地变化的理想分量和相当于理想分量的高次谐波的误差分量。也可以是，第一～第四电阻体构成为第一检测信号的理想分量的相位与第二检测信号的理想分量的相位彼此不同，且误差分量降低。
本发明的透镜位置检测装置用于检测位置可变化的透镜的位置。本发明的透镜位置检测装置包括：本发明的磁传感器；和产生对象磁场的磁场发生器。透镜构成为能够在第一方向上移动。磁传感器和磁场发生器构成为当透镜的位置发生变化时，磁场分量的强度发生变化。
也可以是，本发明的透镜位置检测装置还包括检测值生成电路。在该情况下，也可以是，磁传感器生成与第一输出端口的电位具有对应关系的第一检测信号，并且生成与第二输出端口的电位具有对应关系的第二检测信号。此外，也可以是，检测值生成电路基于第一及第二检测信号，生成与透镜的位置具有对应关系的检测值。
另外，在本发明的透镜位置检测装置中，也可以是，磁场发生器为多组N极和S极在规定方向上交替地排列的磁尺。在该情况下，也可以是，第一及第二检测信号各自包含以描绘理想的正弦曲线的方式周期性地变化的理想分量和相当于理想分量的高次谐波的误差分量。也可以是，第一～第四电阻体构成为第一检测信号的理想分量的相位与第二检测信号的理想分量的相位彼此不同，且误差分量降低。
本发明的磁传感器的制造方法为制造本发明的磁传感器的方法。在通过本发明的磁传感器的制造方法制造的磁传感器中，第一～第四电阻体各自包含多个磁阻效应元件。多个磁阻效应元件各自包含：磁化固定层，其具有方向固定的磁化；自由层，其具有方向可根据磁场分量的方向及强度而变化的磁化；和配置于磁化固定层与自由层之间的间隔层。
本发明的磁传感器的制造方法包括形成上述多个磁阻效应元件的步骤。上述形成多个磁阻效应元件的步骤包括：形成多个初始磁阻效应元件的步骤，其中，上述多个初始磁阻效应元件包含之后成为上述磁化固定层的初始磁化固定层、上述自由层和上述间隔层；以及使用激光和外部磁场固定上述初始磁化固定层的磁化方向的步骤。
在本发明的磁传感器、磁编码器和透镜位置检测装置中，第一及第二电阻体在第二方向上配置于第三电阻体与第四电阻体之间。由此，根据本发明，能够抑制因磁传感器倾斜导致的问题的发生。
本发明的其它目的、特征和优点通过以下说明来明晰。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的磁编码器的立体图。
图2是表示本发明的第一实施方式的磁编码器的主视图。
图3是表示本发明的第一实施方式的磁传感器的俯视图。
图4是表示本发明的第一实施方式的磁传感器的结构的电路图。
图5是用于说明本发明的第一实施方式的第一～第四电阻体的配置的说明图。
图6是表示本发明的第一实施方式的第一电阻体的俯视图。
图7是表示本发明的第一实施方式的磁阻效应元件的第一例的立体图。
图8是表示本发明的第一实施方式的磁阻效应元件的第二例的立体图。
图9是示意性地表示第一实施例的模型中的第一～第四电阻体的配置的说明图。
图10是示意性地表示第一比较例的模型中的第一～第四电阻体的配置的说明图。
图11是示意性地表示第二比较例的模型中的第一～第四电阻体的配置的说明图。
图12是表示通过模拟求出的磁传感器的旋转角度与误差的关系的特性图。
图13是表示包含本发明的第一实施方式的位置检测装置的透镜模块的立体图。
图14是表示本发明的第一实施方式的位置检测装置的立体图。
图15是表示本发明的第一实施方式的磁阻效应元件的第一变形例的立体图。
图16是表示本发明的第一实施方式的磁阻效应元件的第二变形例的俯视图。
图17是表示本发明的第一实施方式的磁阻效应元件的第三变形例的俯视图。
图18是表示本发明的第一实施方式的磁阻效应元件的第四变形例的俯视图。
图19是表示本发明的第一实施方式的磁阻效应元件的第五变形例的俯视图。
图20是表示本发明的第二实施方式的磁传感器的俯视图。
图21是表示本发明的第二实施方式的第二电阻体的俯视图。
图22是表示本发明的第三实施方式的磁传感器的俯视图。
图23是表示本发明的第三实施方式的磁传感器的结构的电路图。
具体实施方式
[第一实施方式]
以下，参照附图，对本发明的实施方式详细地进行说明。首先，参照图1和图2，对本发明的第一实施方式的磁编码器的概略结构进行说明。图1是表示磁编码器1的立体图。图2是表示磁编码器1的主视图。本实施方式的磁编码器1包含本实施方式的磁传感器2和磁场发生器3。
磁场发生器3产生磁传感器2要检测的磁场(检测对象磁场)即对象磁场MF。对象磁场MF包含与假想直线平行的方向的磁场分量。磁传感器2和磁场发生器3构成为，当磁场发生器3相对于磁传感器2的相对位置发生变化时，磁场分量的强度发生变化。磁传感器2检测包含上述磁场分量的对象磁场MF，生成与磁场分量的强度对应的至少一个检测信号。
磁场发生器3也可以为多组N极和S极在规定方向上交替地排列的磁尺。磁尺可以为对磁带等磁介质交替地磁化多组N极和S极的磁尺，也可以为沿着上述规定方向配置多个磁体的磁尺。此外，磁传感器2或磁场发生器3能够在沿着规定方向的规定范围内移动。通过磁传感器2或磁场发生器3移动，磁场发生器3相对于磁传感器2的相对位置发生变化。规定方向可以为直线方向，也可以为旋转方向。
在本实施方式中，磁场发生器3为在直线方向上磁化多组N极和S极的线性标尺(linear scale)。磁传感器2或磁场发生器3能够沿着磁场发生器3的长度方向移动。如图2所示，将在磁场发生器3的长度方向上相邻的两个N极的间隔(与在磁场发生器3的长度方向上相邻的两个S极的间隔相同)称为1节距，用符号Lp表示1节距的大小。
在此，如图1和图2所示，定义X方向、Y方向和Z方向。在本实施方式中，将与磁场发生器3的长度方向平行的一方向设为X方向。此外，将与X方向垂直且彼此正交的两个方向设为Y方向和Z方向。在图2中，将Y方向表示为图2中的从跟前向里的方向。此外，将与X方向相反的方向设为﹣X方向，将与Y方向相反的方向设为﹣Y方向，将与Z方向相反的方向设为﹣Z方向。
磁传感器2配置于与磁场发生器3在Z方向上分开的位置。磁传感器2构成为能够检测规定位置处的与对象磁场MF的X方向平行的方向的磁场分量MFx的强度。就磁场分量MFx的强度而言，例如，在磁场分量MFx的方向为X方向时以正值表示，在磁场分量MFx的方向为﹣X方向时以负值表示。当磁传感器2或磁场发生器3沿着与X方向平行的方向移动时，磁场分量MFx的强度周期性地发生变化。与X方向平行的方向与本发明的第一方向对应。
接着，参照图3和图4，对磁传感器2详细地进行说明。图3是表示磁传感器2的俯视图。图4是表示磁传感器2的结构的电路图。如图4所示，磁编码器1还包括检测值生成电路4。检测值生成电路4基于磁传感器2生成的、与磁场分量MFx的强度对应的至少一个检测信号，生成与磁场发生器3相对于磁传感器2的相对位置具有对应关系的检测值Vs。检测值生成电路4例如可以由专用集成电路(ASIC)或微型计算机实现。
磁传感器2包括分别构成为电阻值根据磁场分量MFx的强度而变化的第一电阻体R11、第二电阻体R12、第三电阻体R21和第四电阻体R22。第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22各自包含多个磁阻效应元件(以下记为MR元件。)50。
磁传感器2还包括电源端口V1、接地端口G1、第一输出端口E1和第二输出端口E2。接地端口G1与地线连接。第一和第二输出端口E1、E2与检测值生成电路4连接。磁传感器2可以为恒压驱动的，也可以为恒流驱动的。在磁传感器2为恒压驱动的情况下，对电源端口V1施加规定大小的电压。在磁传感器2为恒流驱动的情况下，对电源端口V1供给规定大小的电流。
磁传感器2生成与第一输出端口E1的电位具有对应关系的信号作为第一检测信号S1，生成与第二输出端口E2的电位具有对应关系的信号作为第二检测信号S2。检测值生成电路4基于第一及第二检测信号S1、S2生成检测值Vs。此外，磁传感器2和检测值生成电路4中的至少一者也可以构成为能够修正第一及第二检测信号S1、S2各自的振幅、相位及偏移(offset)。
如图4所示，第一电阻体R11和第二电阻体R12经由与第一输出端口E1连接的第一连接点P1串联连接。第三电阻体R21和第四电阻体R22经由与第二输出端口E2连接的第二连接点P2串联连接。
另外，第一电阻体R11在电路结构上设置于电源端口V1与第一连接点P1之间。第一电阻体R11的与第一连接点P1相反侧的端部与电源端口V1连接。此外，在本申请中，“电路结构上”这样的描述用于指电路图上的配置而非物理结构上的配置。第一电阻体R11的上述端部为电路图上的端部。
第二电阻体R12在电路结构上设置于接地端口G1与第一连接点P1之间。第二电阻体R12的与第一连接点P1相反侧的端部(电路图上的端部)与接地端口G1连接。
第三电阻体R21在电路结构上设置于电源端口V1与第二连接点P2之间。第三电阻体R21的与第二连接点P2相反侧的端部(电路图上的端部)与电源端口V1连接。
第四电阻体R22在电路结构上设置于接地端口G1与第二连接点P2之间。第四电阻体R22的与第二连接点P2相反侧的端部(电路图上的端部)与接地端口G1连接。
如图3所示，磁传感器2还包括基板10、配置于该基板10上的电源端子11、地线端子12、第一输出端子13和第二输出端子14。电源端子11构成电源端口V1。地线端子12构成接地端口G1。第一及第二输出端子13、14分别构成第一及第二输出端口E1、E2。
如图3所示，第一及第二电阻体R11、R12配置于基板10上的第一区域R1内。第三及第四电阻体R21、R22配置于基板10上的第二区域R2内。第二区域R2的至少一部分在与X方向平行的方向上位于与第一区域R1不同的位置。在图3所示的例子中，第二区域R2的一部分与第一区域R1的一部分重叠。
第二区域R2相对于第一区域R1可以位于X方向的前方，也可以位于﹣X方向的前方。图3中示出了第二区域R2的一部分相对于第一区域R1的一部分位于X方向的前方的例子。此外，第一区域R1和第二区域R2在Z方向上可以位于相同的位置，也可以位于彼此不同的位置。
另外，如图3所示，第一及第二电阻体R11、R12在与Y方向平行的方向上配置于第三电阻体R21与第四电阻体R22之间。与Y方向平行的方向与本发明的第二方向对应。
接着，对第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22的结构进行说明。第一及第二检测信号S1、S2各自包含以描绘理想的正弦曲线(包含正弦(Sine)波形和余弦(Cosine)波形)的方式以规定的信号周期周期性地变化的理想分量。在本实施方式中，第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22构成为使得第一检测信号S1的理想分量的相位和第二检测信号S2的理想分量的相位彼此不同。图2所示的1节距的大小Lp相当于理想分量中的1周期即电气角的360°。
另外，第一及第二检测信号S1、S2各自除理想分量外，还包含相当于理想分量的高次谐波的误差分量。在本实施方式中，第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22构成为使得误差分量降低。
以下，对第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22的结构进行具体说明。首先，对MR元件50的结构进行说明。在本实施方式中，MR元件50为自旋阀型的MR元件。该自旋阀型的MR元件包含：磁化固定层，其具有方向固定的磁化；自由层，其具有方向可根据磁场分量MFx而变化的磁化；和配置于磁化固定层与自由层之间的间隔层。自旋阀型的MR元件可以为TMR(隧道磁阻效应)元件，也可以为GMR(巨磁电阻效应)元件。在本实施方式中，特别是为了减小磁传感器2的尺寸，MR元件50优选为TMR元件。在TMR元件中，间隔层为隧道势垒层。在GMR元件中，间隔层为非磁性导电层。在自旋阀型的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4中，在第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22内描绘的箭头表示该电阻体中包含的多个MR元件50各自的磁化固定层的磁化方向。第一及第三电阻体R11、R21中包含的多个MR元件50各自的磁化固定层的磁化方向为第一磁化方向。第二及第四电阻体R12、R22中包含的多个MR元件50各自的磁化固定层的磁化方向为与第一磁化方向相反的第二磁化方向。
在本实施方式中，特别是，第一磁化方向为﹣X方向，第二磁化方向为X方向。在该情况下，多个MR元件50各自的自由层的磁化方向根据磁场分量MFx的强度而在XY平面内变化。由此，第一及第二输出端口E1、E2各自的电位根据磁场分量MFx的强度而变化。
接着，对第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22的配置进行说明。此外，在以下的说明中，在对第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22的配置进行说明时，以从Z方向观察时的电阻体的重心为基准进行说明。Z方向与本发明的第三方向对应。
图5是用于说明第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22的配置的说明图。第二电阻体R12在X方向上配置于与第一电阻体R11相同的位置。此外，第二电阻体R12相对于第一电阻体R11配置于﹣Y方向的前方。
第三电阻体R21配置于相对于第一电阻体R11在X方向上分开Lp/4的位置。此外，第三电阻体R21相对于第一电阻体R11配置于Y方向的前方。
第四电阻体R22配置于相对于第二电阻体R12在X方向上分开Lp/4的位置。此外，第四电阻体R22在X方向上配置于与第三电阻体R21相同的位置。此外，第四电阻体R22相对于第二电阻体R12配置于﹣Y方向的前方。
另外，在图5中，符号L表示与X方向平行的假想直线。假想直线L与本发明的假想直线对应。在本实施方式中，特别是，从Z方向观察时的第一电阻体R11的重心C11和从Z方向观察时的第二电阻体R12的重心C12位于以假想直线L为中心对称的位置。此外，从Z方向观察时的第三电阻体R21的重心C21和从Z方向观察时的第四电阻体R22的重心C22位于以假想直线L为中心对称的位置。
另外，在图5中，标注了符号RA的虚线的区域表示第一及第三电阻体R11、R21的组，标注了符号RB的虚线的区域表示第二及第四电阻体R12、R22的组。从Z方向观察时的组RA的重心C1和从Z方向观察时的组RB的重心C2位于以假想直线L为中心对称的位置。
接着，对第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22各自的多个MR元件50的配置进行说明。在此，将一个以上的MR元件50的集合称为元件组。第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22各自包含多个元件组。多个元件组以基于1节距的大小Lp隔开规定间隔的方式配置，以降低误差分量。此外，在以下说明中，在对多个元件组的配置进行说明的情况下，以元件组的规定位置为基准进行说明。规定位置例如为从Z方向观察时的元件组的重心。
图6是表示第一电阻体R11的俯视图。如图6所示，第一电阻体R11包含八个元件组31、32、33、34、35、36、37、38。元件组31～38各自被划分为四个区块。在各区块配置一个以上的MR元件50。因此，各元件组包含四个以上的MR元件50。多个MR元件50也可以在各元件组内串联连接。在该情况下，多个元件组可以串联连接。或者，多个MR元件50也可以与元件组无关地串联连接。
在图6中，元件组31～38被配置成，使得相当于理想分量的第三高次谐波(三次谐波)的误差分量、相当于理想分量的第五高次谐波(五次谐波)的误差分量、相当于理想分量的第七高次谐波(七次谐波)的误差分量降低。如图6所示，元件组31～34沿着X方向配置。元件组32配置于相对于元件组31在X方向上分开Lp/10的位置。元件组33配置于相对于元件组31在X方向上分开Lp/6的位置。元件组34配置于相对于元件组31在X方向上分开Lp/10+Lp/6的位置(相对于元件组32在X方向上分开Lp/6的位置)。
另外，如图6所示，元件组35～38在元件组31～34的﹣Y方向的前方沿着X方向配置。元件组35配置于相对于元件组31在X方向上分开Lp/14的位置。元件组36配置于相对于元件组31在X方向上分开Lp/14+Lp/10的位置(相对于元件组32在X方向上分开Lp/14的位置)。元件组37配置于相对于元件组31在X方向上分开Lp/14+Lp/6的位置(相对于元件组33在X方向上分开Lp/14的位置)。元件组38配置于相对于元件组31在X方向上分开Lp/14+Lp/10+Lp/6的位置(相对于元件组34在X方向上分开Lp/14的位置)。
用于降低多个误差分量的多个元件组的配置不限于图6所示的例子。在此，将n、m分别设为1以上且彼此不同的整数。例如，在降低相当于2n+1次谐波的误差分量的情况下，将第一元件组配置于相对于第二元件组在X方向上分开Lp/(4n+2)的位置。而且，在降低相当于2m+1次谐波的误差分量的情况下，将第三元件组配置于相对于第一元件组在X方向上分开Lp/(4m+2)的位置，将第四元件组配置于相对于第二元件组在X方向上分开Lp/(4m+2)的位置。这样，在降低相当于多个高次谐波的误差分量的情况下，将用于降低相当于某一个高次谐波的误差分量的多个元件组各自配置在相对于用于降低相当于其它高次谐波的误差分量的多个元件组各自的对应的元件组、在X方向上分开基于1节距的大小Lp的规定间隔的位置。
在本实施方式中，第二～第四电阻体R12、R21、R22各自的多个元件组的结构及配置与第一电阻体R11的多个元件组的结构及配置相同。即，第二～第四电阻体R12、R21、R22各自也包含图6所示的结构及位置关系的八个元件组31～38。此外，第二电阻体R12的元件组31在X方向上配置于与第一电阻体R11的元件组31相同的位置。第三电阻体R21的元件组31配置于相对于第一电阻体R11的元件组31在X方向上分开Lp/4的位置。第四电阻体R22的元件组31配置于相对于第二电阻体R12的元件组31在X方向上分开Lp/4的位置。
利用以上说明的第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22的结构，第二检测信号S2的理想分量相对于第一检测信号S1的理想分量的相位差成为规定的信号周期(理想分量的信号周期)的1/4的奇数倍，并且第一及第二检测信号S1、S2各自的误差分量降低。
另外，从MR元件50的制作精度等观点来看，磁化固定层的磁化方向、第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22的位置以及元件组31～38的位置也可以略微偏离于上述方向及位置。
接着，参照图7及图8，对MR元件50的第一及第二例进行说明。图7是表示MR元件50的第一例的立体图。在第一例中，MR元件50包括层叠膜50A，该层叠膜50A包含在Z方向上依次层叠的磁化固定层51、间隔层52及自由层53。从Z方向观察到的层叠膜50A的平面形状为正方形或大致正方形。
MR元件50的层叠膜50A的下表面通过未图示的下部电极与其它MR元件50的层叠膜50A的下表面电连接，MR元件50的层叠膜50A的上表面通过未图示的上部电极还与其它MR元件50的层叠膜50A的上表面电连接。由此，多个MR元件50串联连接。此外，层叠膜50A中的层51～53的配置也可以与图7所示的配置上下颠倒。
MR元件50还包含偏置磁场发生器50B，该偏置磁场发生器50B产生对自由层53施加的偏置磁场。偏置磁场的方向为与平行于X方向的方向交叉的方向。在第一例中，偏置磁场发生器50B包含两个磁体54、55。磁体54相对于层叠膜50A配置于﹣Y方向的前方。磁体55相对于层叠膜50A配置于Y方向的前方。在第一例中，特别是，层叠膜50A和磁体54、55配置于与平行于XY平面的一个假想平面交叉的位置。此外，在图7中，磁体54、55内的箭头表示磁体54、55的磁化方向。在第一例中，偏置磁场的方向为Y方向。
图8是表示MR元件50的第二例的立体图。除了层叠膜50A的平面形状及磁体54、55的位置以外，MR元件50的第二例的结构与MR元件50的第一例的结构相同。在第二例中，磁体54、55在Z方向上配置于与层叠膜50A不同的位置。在图8所示的例子中，特别是，磁体54、55相对于层叠膜50A配置于Z方向的前方。此外，从Z方向观察到的层叠膜50A的平面形状为在Y方向上较长的长方形。从Z方向观察时，磁体54、55配置于与层叠膜50A重叠的位置。
另外，偏置磁场的方向及磁体54、55的配置不限于图7及图8所示的例子。例如，偏置磁场的方向也可以为相对于Y方向倾斜的方向。此外，磁体54、55也可以在与X方向平行的方向上相互错开。关于MR元件50的其它例子，之后作为变形例进行说明。
接着，对本实施方式的检测值Vs的生成方法进行说明。检测值生成电路4例如如以下那样生成检测值Vs。检测值生成电路4通过计算第二检测信号S2相对于第一检测信号S1之比的反正切即atan(S2/S1)，在0°以上且小于360°的范围内求取初始检测值。初始检测值可以为上述反正切的值本身，也可以为反正切的值加规定角度所得的值。
当上述反正切的值为0°时，在X方向上，磁场发生器3的S极的位置与第一及第二电阻体R11、R12各自的元件组31的位置一致。此外，当上述反正切的值为180°时，在X方向上，磁场发生器3的N极的位置与第一及第二电阻体R11、R12各自的元件组31的位置一致。因此，初始检测值与1节距内的磁场发生器3相对于磁传感器2的相对位置(以下也称为相对位置。)具有对应关系。
另外，检测值生成电路4将初始检测值的1周期的量设为电气角的360°，对从基准位置起的电气角的旋转数进行计数。电气角的1旋转相当于相对位置的1节距量的移动量。检测值生成电路4基于初始检测值和电气角的旋转数，生成与相对位置具有对应关系的检测值Vs。
接着，对本实施方式的磁编码器1及磁传感器2的作用及效果进行说明。在本实施方式中，第一及第二电阻体R11、R12在与Y方向平行的方向上配置于第三电阻体R21与第四电阻体R22之间。由此，根据本实施方式，能够抑制磁场发生器3相对于磁传感器2的相对位置的检测精度因磁传感器2倾斜而降低的问题的发生。以下，参照模拟结果，对该效果进行说明。
首先，对模拟中使用的第一实施例的模型和第一及第二比较例的模型进行说明。第一实施例的模型为本实施方式的磁编码器1的模型。图9示意性地示出了第一实施例的模型中的第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22的配置。第一实施例的模型中的第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22的配置为参照图5及图6说明的配置。
第一及第二比较例的模型的结构基本上与第一实施例的模型的结构相同。但是，在第一及第二比较例中，使与Y方向平行的方向上的第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22的配置与第一实施例不同。
图10示意性地示出了第一比较例的模型中的第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22的配置。在第一比较例中，在第一电阻体R11的﹣Y方向的前方配置第三电阻体R21，在第三电阻体R21的﹣Y方向的前方配置第二电阻体R12，在第二电阻体R12的﹣Y方向的前方配置第四电阻体R22。
图11示意性地示出了第二比较例的模型中的第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22的配置。在第二比较例中，在第一电阻体R11的﹣Y方向的前方配置第二电阻体R12，在第二电阻体R12的﹣Y方向的前方配置第三电阻体R21，在第三电阻体R21的﹣Y方向端配置第四电阻体R22。
如图10及图11所示，第一及第二比较例均不满足第一及第二电阻体R11、R12在与Y方向平行的方向上配置于第三电阻体R21和第四电阻体R22之间的要求。
在模拟中，使各模型中的磁传感器2以与Z方向平行的旋转轴为中心旋转任意角度而倾斜。而且，在该状态下，求出使各模型中的磁场发生器3相对于磁传感器2的相对位置(相对位置)变化时的误差。此外，在模拟中，将第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22各自的长度方向与平行于X方向的方向一致时的磁传感器2的旋转角度设为0°。
在模拟中，如以下那样求出误差。首先，在0°以上且小于360°的范围内求出使相对位置变化时的第一检测信号S1与第二检测信号S2之比的反正切即atan(S2/S1)的值。atan(S2/S1)的值是与由0°以上且小于360°的范围内的电气角表示的相对位置相关联地求出的。然后，求出atan(S2/S1)的值与跟该值相关联的相对位置(电气角)之差作为误差。
图12示出了通过模拟求出的磁传感器2的旋转角度与误差的关系。在图12中，横轴表示磁传感器2的旋转角度，纵轴为误差。此外，在图12中，符号71表示第一实施例的误差。符号72表示第一比较例的误差。符号73表示第二比较例的误差。此外，当使相对位置变化时，误差周期性地变化。在图12中，作为误差示出了周期性地变化的误差的最大值与最小值之差。
当误差变大时，相对位置的检测精度降低。根据模拟结果可知，通过将第一及第二电阻体R11、R12在与Y方向平行的方向上配置于第三电阻体R21与第四电阻体R22之间，能够减小磁传感器2倾斜时的误差。因此，根据本实施方式，通过如上述那样配置第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22，能够抑制相对位置的检测精度因磁传感器2倾斜而降低的问题的发生。
另外，根据本实施方式，通过如上述那样配置第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22，能够降低因磁传感器2在与Y方向平行的方向上错位而带来的影响。例如，磁传感器2理想地被设置成，从Z方向观察时磁传感器2的与Y方向平行的方向的中心与磁场发生器3的与Y方向平行的方向的中心一致。磁场分量MFx的强度在磁场发生器3的与Y方向平行的方向的中心最大。因此，在磁传感器2位于上述理想位置的情况下，磁场分量MFx的强度在磁传感器2的与Y方向平行的方向的中心(第一电阻体R11和第二电阻体R12之间)最大。如果磁传感器2在与Y方向平行的方向上偏离上述理想位置，则第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22各自检测的磁场分量MFx的强度也发生变化。
在此，着眼于图11所示的第二比较例的模型中的第一及第二电阻体R11、R12。在第二比较例的模型中，当磁传感器2在Y方向上偏离理想位置时，第一及第二电阻体R11、R12各自检测的磁场分量MFx的强度均变小。其结果是，第一电阻体R11的电阻值和第二电阻体R12的电阻值中的一者变大，另一者变小。
在此，用符号r11表示第一电阻体R11的电阻值，用符号r12表示第二电阻体R12的电阻值。在磁传感器2为恒压驱动的情况下，第一输出端口E1的电位与r12/(r11+r12)成比例。当如上述那样r11、r12中的一者变大另一者变小时，与r11+r12的变化相比，r12的变化大。因此，第一输出端口E1的电位会偏离磁传感器2位于理想位置时的电位。
与此相对，在本实施方式中，当磁传感器2在Y方向上偏离上述理想位置时，第一电阻体R11检测的磁场分量MFx的强度变小，第二电阻体R12检测的磁场分量MFx的强度变大。其结果是，第一电阻体R11的电阻值r11和第二电阻体R12的电阻值r12均变大或均变小。由此，根据本实施方式，与第二比较例的模型相比，能够抑制r12/(r11+r12)的变化。因此，根据本实施方式，能够抑制磁传感器2在与Y方向平行的方向上偏离理想位置时的第一检测信号S1的变化。
关于上述第一及第二电阻体R11、R12的说明也适用于第三及第四电阻体R21、R22。因此，根据本实施方式，能够抑制磁传感器2在与Y方向平行的方向上偏离理想位置时的第二检测信号S2的变化。如上所述，根据本实施方式，能够降低因磁传感器2在与Y方向平行的方向上偏离而带来的影响。此外，在磁传感器2为恒压驱动的情况下能够得到该效果。
接着，参照图9～图11，对基于第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22的配置的特征进一步进行说明。在图9～图11中，标注了符号D1的箭头表示使各模型中的磁场发生器3以与Z方向平行的旋转轴为中心沿图9～图11中的顺时针方向旋转规定角度而倾斜时，与磁场发生器3的长度方向平行的方向上的第一电阻体R11和第三电阻体R21的偏离量。此外，标注了符号D2的箭头表示将各模型中的磁场发生器3如上述那样倾斜时，与磁场发生器3的长度方向平行的方向上的第二电阻体R12和第四电阻体R22的偏离量。偏离量例如为两个电阻体的对应的端部彼此的间隔。此外，将磁场发生器3如上述那样倾斜，相当于使磁传感器2以与Z方向平行的旋转轴为中心旋转规定角度而倾斜。
当磁场发生器3的长度方向与平行于X方向的方向一致时，偏离量D1、D2为1节距的大小Lp的1/4即Lp/4。但是，当将磁场发生器3如上述那样倾斜时，偏离量D1、D2为与Lp/4不同的值。在图9所示的第一实施例中，偏离量D1小于Lp/4，偏离量D2大于Lp/4。在图10所示的第一比较例和图11所示的第二比较例中，偏离量D1、D2均大于Lp/4。
虽未图示，但在使各模型中的磁场发生器3以与Z方向平行的旋转轴为中心沿图9～图11中的逆时针方向旋转规定角度而倾斜的情况下，偏离量D1、D2和Lp/4的大小关系与上述关系相反。这样，将第一及第二电阻体R11、R12在与Y方向平行的方向上配置于第三电阻体R21与第四电阻体R22之间，相当于将磁传感器2或磁场发生器3倾斜时的偏离量D1、D2中的一者变大且另一者也变大。
在此，将相当于第一电阻体R11的两端的电位差的信号称为第一信号，将相当于第二电阻体R12的两端的电位差的信号称为第二信号，将相当于第三电阻体R21的两端的电位差的信号称为第三信号，将相当于第四电阻体R22的两端的电位差的信号称为第四信号。此外，将第一信号与第三信号的相位差称为第一相位差，将第二信号与第四信号的相位差称为第二相位差。
在偏离量D1为Lp/4的情况下，第一相位差为90°，在偏离量D1小于Lp/4的情况下，第一相位差小于90°，在偏离量D1大于Lp/4的情况下，第一相位差大于90°。上述偏离量D1与第一相位差的关系也适用于偏离量D2与第二相位差的关系。因此，在使各模型中的磁场发生器3以与Z方向平行的旋转轴为中心沿图9～图11中的顺时针方向旋转规定角度而倾斜的情况下，在图9所示的第一实施例中，第一相位差小于90°，第二相位差大于90°。在图10所示的第一比较例和图11所示的第二比较例中，第一及第二相位差均大于90°。
另外，在使各模型中的磁场发生器3以与Z方向平行的旋转轴为中心沿图9～图11中的逆时针方向旋转规定角度而倾斜的情况下，第一及第二相位差和90°的大小关系与上述关系相反。这样，将第一及第二电阻体R11、R12在与Y方向平行的方向上配置于第三电阻体R21与第四电阻体R22之间，相当于将磁传感器2或磁场发生器3倾斜时的第一及第二相位差中的一者小于90°且另一者大于90°。
接着，与第三比较例的磁编码器相比较，对本实施方式的其它效果进行说明。首先，对第三比较例的磁编码器的结构进行说明。第三比较例的磁编码器的结构基本上与本实施方式的磁编码器1的结构相同。但是，在第三比较例中，第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22中包含的全部MR元件50各自的磁化固定层的磁化方向为相同方向(例如﹣X方向)。此外，在第三比较例中，第二电阻体R12配置于相对于第一电阻体R11在X方向上分开Lp/2的位置。第四电阻体R22配置于相对于第三电阻体R21在X方向上分开Lp/2的位置。
在此，将与磁场发生器3的长度方向平行的方向上的第一电阻体R11与第二电阻体R12的偏离量称为第一偏离量，将与磁场发生器3的长度方向平行的方向上的第三电阻体R21与第四电阻体R22的偏离量称为第二偏离量。当磁场发生器3的长度方向与平行于X方向的方向一致时，第一及第二偏离量各为Lp/2。此外，使磁场发生器3以与Z方向平行的旋转轴为中心旋转规定角度而倾斜时的、第一及第二偏离量各自大于Lp/2或者小于Lp/2。在该情况下，第一及第二检测信号S1、S2发生偏移。
与此相对，在本实施方式中，从Z方向观察时的第一电阻体R11的重心C11和从Z方向观察时的第二电阻体R12的重心C12位于以假想直线L为中心对称的位置。此外，从Z方向观察时的第三电阻体R21的重心C21和从Z方向观察时的第四电阻体R22的重心C22位于以假想直线L为中心对称的位置。在本实施方式中，当磁场发生器3的长度方向与平行于X方向的方向一致时，第一及第二偏离量各为0。此外，使磁场发生器3以与Z方向平行的旋转轴为中心旋转规定角度而倾斜时的、第一及第二偏离量各自的变化量小于第三比较例。因此，根据本实施方式，与第三比较例相比，能够减小将磁传感器2或磁场发生器3倾斜时的第一及第二检测信号S1、S2的偏移。
另外，在本实施方式中，第一及第三电阻体R11、R21中包含的多个MR元件50各自的磁化固定层的磁化方向为﹣X方向，第二及第四电阻体R12、R22中包含的多个MR元件50各自的磁化固定层的磁化方向为X方向。由此，根据本实施方式，能够按照上述位置关系配置第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22。此外，上述重心C11、C12、C21、C22的位置关系相当于磁化固定层的磁化方向彼此不同的两个电阻体位于以假想直线L为中心对称的位置。
另外，根据本实施方式，通过按照上述位置关系配置第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22，与第三比较例相比，能够减小与X方向平行的方向上的磁传感器2的尺寸。
另外，在本实施方式中，从Z方向观察时的第一及第三电阻体R11、R21的组RA的重心C1和从Z方向观察时的第二及第四电阻体R12、R22的组RB的重心C2位于以假想直线L为中心对称的位置。由此，根据本实施方式，与组RA、RB沿着与X方向平行的方向配置的情况相比，能够减小与X方向平行的方向上的磁传感器2的尺寸。此外，上述重心C1、C2的位置关系相当于与电源端口V1连接的两个电阻体(第一及第三电阻体R11、R21)和与接地端口G1连接的两个电阻体(第二及第四电阻体R12、R22)位于以假想直线L为中心对称的位置。
另外，在本实施方式中，如上所述，第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22构成为，使得相当于理想分量的高次谐波的误差分量降低。由此，根据本实施方式，能够提高相对位置的检测精度。此外，根据本实施方式，能够提高相对位置的检测精度，同时减小与X方向平行的方向上的磁传感器2的尺寸。
在此，对关于相当于理想分量的高次谐波的误差分量调查的实验结果进行说明。在实验中，制作了第二实施例的磁编码器和第四比较例的磁编码器。第二实施例的磁编码器的结构与本实施方式的磁编码器1的结构相同。
除了多个元件组的结构以外，第四比较例的磁编码器的结构与本实施方式的磁编码器1的结构相同。在第四比较例的磁编码器中，磁传感器2的第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22各自仅包含图6所示的元件组31～38中的元件组31。与第二实施例的磁编码器(本实施方式的磁编码器1)不同，可以说第四比较例的磁编码器并未构成为能够降低第一及第二检测信号S1、S2各自包含的相当于第三高次谐波(三次谐波)的误差分量、相当于第五高次谐波(五次谐波)的误差分量和相当于第七高次谐波(七次谐波)的误差分量。
在实验中，首先，关于第二实施例的磁编码器和第四比较例的磁编码器中的每一者，使磁场发生器3相对于磁传感器2的相对位置变化以使得第一及第二检测信号S1、S2各自变化1周期以上。关于第二实施例的磁编码器，获取使磁传感器2为恒流驱动时的第一及第二检测信号S1、S2和使磁传感器2为恒压驱动时的第一及第二检测信号S1、S2。关于第四比较例的磁编码器，获取使磁传感器2为恒压驱动时的第一及第二检测信号S1、S2。
在实验中，接着，从所获取的第一及第二检测信号S1、S2各自提取信号周期与理想分量的信号周期一致的分量(以下称为一次分量。)、相当于第三高次谐波的误差分量(以下称为三次分量。)、相当于第五高次谐波的误差分量(以下称为五次分量。)和相当于第七高次谐波的误差分量(以下称为七次分量。)。接着，求出一次分量、三次分量、五次分量及七次分量各自的振幅。接着，以一次分量的振幅为100％的方式将一次分量、三次分量、五次分量及七次分量各自的振幅标准化。在以下说明中，简称为振幅时是指已标准化的振幅。
表1中示出了三次分量、五次分量及七次分量各自的振幅。此外，在表1中作为三次分量(五次分量、七次分量)的振幅示出了从第一及第二检测信号S1、S2各自提取的三次分量(五次分量、七次分量)的振幅的平均值。根据表1可知，无论在恒流驱动及恒压驱动中哪一者情况下，第二实施例的磁编码器的三次分量、五次分量及七次分量各自的振幅均小于第四比较例的磁编码器的三次分量、五次分量及七次分量各自的振幅。根据该结果可以理解，根据本实施方式，无论在恒流驱动及恒压驱动中哪一者情况下，均能够降低相当于理想分量的高次谐波的误差分量。
表1
Figure BDA0003595955100000211
Figure BDA0003595955100000221
此外，从降低相当于奇数次谐波分量的误差分量的观点来看，磁传感器2可以为恒压驱动的，也可以为恒流驱动的。
接着，参照图13及图14，对本实施方式的透镜位置检测装置(以下简记为位置检测装置。)进行说明。图13是表示本实施方式的包含位置检测装置的透镜模块的立体图。图14是表示本实施方式的位置检测装置的立体图。
图13所示的透镜模块300构成例如智能手机用的摄像头的一部分，与使用CMOS传感器等的图像传感器310组合使用。在图13所示的例子中，透镜模块300包括三棱柱形状的棱镜302和设置于图像传感器310与棱镜302之间的三个透镜303A、303B、303C。透镜303A、303B、303C中的至少一者构成为在未图示的驱动装置的作用下能够移动，以使得能够进行对焦和变焦中的至少一者。
图14示出了透镜303A、303B、303C中任意的透镜303。透镜模块300还包括保持透镜303的透镜保持架304和轴305。在透镜模块300中，利用透镜保持架304、轴305和未图示的驱动装置，透镜303的位置能够在透镜303的光轴方向上变化。在图14中，标注了符号D的箭头表示透镜303的移动方向。
透镜模块300还包括用于检测位置可变化的透镜303的位置的位置检测装置301。位置检测装置301用于在进行对焦或变焦时，检测透镜303的位置。
位置检测装置301为磁式的位置检测装置，包括本实施方式的磁传感器2和本实施方式的磁场发生器3。在透镜模块300中，磁传感器2和磁场发生器3构成为，当透镜303的位置在移动方向D上发生变化时，磁场分量MFx(参照图2)的强度发生变化。具体而言，构成为，磁传感器2被固定，而磁场发生器3与透镜303能够一同在移动方向D上移动。移动方向D与图1及图2所示的X方向平行。由此，当透镜303的位置发生变化时，磁场发生器3相对于磁传感器2的相对位置发生变化，其结果是，磁场分量MFx的强度发生变化。
位置检测装置301还包括本实施方式的检测值生成电路4(参照图4)。在位置检测装置301中，基于磁传感器2生成的第一及第二检测信号S1、S2，生成与透镜303的位置具有对应关系的检测值Vs。此外，透镜303的位置与磁场发生器3相对于磁传感器2的相对位置具有对应关系。位置检测装置301中的检测值Vs的生成方法与上述的检测值Vs的生成方法相同。
接着，对本实施方式的磁传感器2的制造方法简单地进行说明。磁传感器2的制造方法包括形成多个MR元件50的步骤。形成多个MR元件50的步骤包括形成多个层叠膜50A的步骤。在形成多个层叠膜50A的步骤中，首先，形成之后成为多个层叠膜50A的多个初始层叠膜。多个初始层叠膜各自包含之后成为磁化固定层51的初始磁化固定层、自由层53和间隔层52。
接着，使用激光和规定方向的外部磁场，将初始磁化固定层的磁化方向固定为上述的规定方向。例如，在之后成为构成第一及第三电阻体R11、R21的多个MR元件50的多个层叠膜50A的多个初始层叠膜中，一边施加第一磁化方向(﹣X方向)的外部磁场，一边对多个初始层叠膜照射激光。当激光的照射结束时，初始磁化固定层的磁化方向被固定为第一磁化方向。由此，初始磁化固定层成为磁化固定层51，初始层叠膜成为层叠膜50A。此外，在之后成为构成第二及第四电阻体R12、R22的多个MR元件50的多个层叠膜50A的多个初始层叠膜中，通过使外部磁场的方向为第二磁化方向(X方向)，能够将多个初始层叠膜各自的初始磁化固定层的磁化方向固定为第二磁化方向。由此，形成多个层叠膜50A。
[变形例]
接着，对本实施方式的MR元件50的第一～第五变形例进行说明。首先，参照图15，对MR元件50的第一变形例进行说明。MR元件50的第一变形例的结构基本上与图7所示的MR元件50的第一例相同。但是，在第一变形例中，从Z方向观察到的层叠膜50A的平面形状为圆形或大致圆形。
接着，参照图16，对MR元件50的第二变形例进行说明。第二变形例在以下方面与第一变形例不同。在第二变形例中，未设置偏置磁场发生器50B。此外，在第二变形例中，从Z方向观察到的层叠膜50A的平面形状为长轴方向是与平行于X方向的方向交叉的方向的椭圆形。MR元件50的自由层53具有易磁化轴方向朝向与X方向交叉的方向的形状磁各向异性。在图16所示的例子中，易磁化轴方向为与Y方向平行的方向。此外，易磁化轴方向也可以为相对于Y方向倾斜的方向。
接着，参照图17，对MR元件50的第三变形例进行说明。第三变形例在以下方面与第二变形例不同。在第三变形例中，MR元件50包含两个层叠膜50A1、50A2来代替第二变形例的层叠膜50A。层叠膜50A1、50A2各自的结构及形状与第二变形例的层叠膜50A的结构及形状相同。层叠膜50A1、50A2通过电极并联连接而构成层叠膜对。层叠膜对通过电极与其它MR元件50的层叠膜对串联连接。例如，层叠膜50A1、50A2各自的下表面通过未图示的下部电极与其它MR元件50的层叠膜50A1、50A2各自的下表面电连接，层叠膜50A1、50A2各自的上表面通过未图示的上部电极还与其它MR元件50的层叠膜50A1、50A2各自的上表面电连接。
接着，参照图18，对MR元件50的第四变形例进行说明。第四变形例在以下方面与第二变形例不同。从Z方向观察到的层叠膜50A的平面形状为长度方向是与平行于X方向的方向交叉的方向的长方形。MR元件50的自由层53具有易磁化轴方向朝向与X方向交叉的方向的形状磁各向异性。在图18所示的例子中，易磁化轴方向为与Y方向平行的方向。此外，易磁化轴方向也可以为相对于Y方向倾斜的方向。
接着，参照图19，对MR元件50的第五变形例进行说明。第五变形例中，将第三变形例的层叠膜50A1、50A2替换为与第四变形例的层叠膜50A的结构及形状相同的两个层叠膜50A3、50A4。层叠膜50A3、50A4通过电极并联连接而构成层叠膜对。层叠膜对通过电极与其它MR元件50的层叠膜对串联连接。
[第二实施方式]
接着，参照图20及图21，对本发明的第二实施方式进行说明。图20是表示本实施方式的磁传感器的俯视图。图21是表示本实施方式的第二电阻体的俯视图。
本实施方式的磁传感器2在以下方面与第一实施方式不同。本实施方式的磁传感器2包含分别构成为电阻值根据磁场分量MFx(参照图2)的强度而变化的第一电阻体R111、第二电阻体R112、第三电阻体R121及第四电阻体R122，来代替第一实施方式的第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22。第一～第四电阻体R111、R112、R121、R122的电路图上的配置及物理结构上的配置与第一实施方式的第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22相同。
第一～第四电阻体R111、R112、R121、R122各自包含多个MR元件50。此外，第一～第四电阻体R111、R112、R121、R122各自包含多个元件组。第一及第三电阻体R111、R121各自包含第一实施方式的图6所示的结构及位置关系的八个元件组31～38作为多个元件组。
图21是表示第二电阻体R112的俯视图。如图21所示，第二电阻体R112包含八个元件组131、132、133、134、135、136、137、138。元件组131～138各自的结构与元件组31～38各自的结构相同。此外，元件组131～134的位置关系与元件组31～34的位置关系相同。此外，元件组135～138的位置关系与元件组35～38的位置关系相同。在第二电阻体R112中，特别是，元件组135～138在元件组131～134的Y方向的前方沿着X方向配置。
第四电阻体R122中的多个元件组的结构及配置与第二电阻体R112中的多个元件组的结构及配置相同。即，第四电阻体R122包含图21所示的结构及位置关系的八个元件组131～138。
在图20中，符号L表示与X方向平行的假想直线。此外，在图20中，与图6中的元件组31～38及图21中的元件组131～138相同，用被划分为四个区块的矩形表示元件组31～38、131～138。如图20所示，在本实施方式中，特别是，第一电阻体R111的元件组31～38和第二电阻体R112的元件组131～138配置于以假想直线L为中心对称的位置，并且第一电阻体R111的多个MR元件50和第二电阻体R112的多个MR元件50配置于以假想直线L为中心对称的位置。此外，第三电阻体R121的元件组31～38和第四电阻体R122的元件组131～138配置于以假想直线L为中心对称的位置，并且第三电阻体R121的多个MR元件50和第四电阻体R122的多个MR元件50配置于以假想直线L中心对称的位置。
如上所述，在本实施方式中，串联连接的两个电阻体中包含的多个MR元件50以位于以假想直线L为中心对称的位置的方式配置。由此，根据本实施方式，与第一实施方式中说明的第三比较例的磁编码器相比，能够减小将磁传感器2或磁场发生器3倾斜时的第一及第二检测信号S1、S2的偏移。
本实施方式的其它结构、作用及效果与第一实施方式相同。
[第三实施方式]
接着，参照图22及图23，对本发明的第三实施方式进行说明。图22是表示本实施方式的磁传感器的俯视图。图23是表示本实施方式的磁传感器的结构的电路图。
本实施方式的磁传感器102包括分别构成为电阻值根据磁场分量MFx(参照图2)的强度而变化的第一电阻体R211、第二电阻体R212、第三电阻体R221、第四电阻体R222、第五电阻体R231、第六电阻体R232、第七电阻体R241和第八电阻体R242。第一～第八电阻体R211、R212、R221、R222、R231、R232、R241、R242各自包含多个MR元件50。此外，第一～第八电阻体R211、R212、R221、R222、R231、R232、R241、R242各自包含第一实施方式的图6所示的结构及位置关系的八个元件组31～38。
磁传感器102还包括两个电源端口V11、V12、两个接地端口G11、G12、第一输出端口E11、第二输出端口E12、第三输出端口E21、第四输出端口E22和两个差分检测器21、22。接地端口G11、G12与地线连接。磁传感器102可以为恒压驱动的，也可以为恒流驱动的。在磁传感器102为恒压驱动的情况下，对电源端口V11、V12各自施加规定大小的电压。在磁传感器102为恒流驱动的情况下，对电源端口V11、V12各自供给规定大小的电流。
差分检测器21输出与第一及第三输出端口E11、E21的电位差对应的信号作为第一检测信号S11。差分检测器22输出与第二及第四输出端口E12、E22的电位差对应的信号作为第二检测信号S12。
差分检测器21、22与检测值生成电路4(参照图4)连接。在本实施方式中，检测值生成电路4基于第一及第二检测信号S11、S12，生成检测值Vs。此外，磁传感器102及检测值生成电路4中的至少一者也可以构成为能够修正第一及第二检测信号S11、S12各自的振幅、相位及偏移。除了使用第一及第二检测信号S11、S12来代替第一及第二检测信号S1、S2这一点以外，检测值Vs的生成方法与第一实施方式相同。
如图23所示，第一电阻体R211和第二电阻体R212经由与第一输出端口E11连接的第一连接点P11串联连接。第三电阻体R221和第四电阻体R222经由与第二输出端口E12连接的第二连接点P12串联连接。第五电阻体R231和第六电阻体R232经由与第三输出端口E21连接的第三连接点P21串联连接。第七电阻体R241和第八电阻体R242经由与第四输出端口E22连接的第四连接点P22串联连接。
另外，第一电阻体R211在电路结构上设置于电源端口V11与第一连接点P11之间。第一电阻体R211的与第一连接点P11相反侧的端部(电路图上的端部)与电源端口V11连接。
第二电阻体R212在电路结构上设置于接地端口G11与第一连接点P11之间。第二电阻体R212的与第一连接点P11相反侧的端部(电路图上的端部)与接地端口G11连接。
第三电阻体R221在电路结构上设置于电源端口V11与第二连接点P12之间。第三电阻体R221的与第二连接点P12相反侧的端部(电路图上的端部)与电源端口V11连接。
第四电阻体R222在电路结构上设置于接地端口G11与第二连接点P12之间。第四电阻体R222的与第二连接点P12相反侧的端部(电路图上的端部)与接地端口G11连接。
第五电阻体R231在电路结构上设置于电源端口V12与第三连接点P21之间。第五电阻体R231的与第三连接点P21相反侧的端部(电路图上的端部)与电源端口V12连接。
第六电阻体R232在电路结构上设置于接地端口G12与第三连接点P21之间。第六电阻体R232的与第三连接点P21相反侧的端部(电路图上的端部)与接地端口G12连接。
第七电阻体R241在电路结构上设置于电源端口V12与第四连接点P22之间。第七电阻体R241的与第四连接点P22相反侧的端部(电路图上的端部)与电源端口V12连接。
第八电阻体R242在电路结构上设置于接地端口G12与第四连接点P22之间。第八电阻体R242的与第四连接点P22相反侧的端部(电路图上的端部)与接地端口G12连接。
如图22所示，磁传感器102还包括基板110、配置于该基板110上的两个电源端子111、112、两个地线端子113、114、第一输出端子115、第二输出端子116、第三输出端子117和第四输出端子118。电源端子111、112分别构成电源端口V11、V12。地线端子113、114分别构成接地端口G11、G12。第一～第四输出端子115、116、117、118分别构成第一～第四输出端口E11、E12、E21、E22。
在此，如图22所示，将磁传感器102分为第一部分102A和第二部分102B。在图22中，以虚线表示第一部分102A与第二部分102B的边界。第二部分102B相对于第一部分102A位于Y方向的前方。第一部分102A包含第一～第四电阻体R211、R212、R221、R222、电源端子111、地线端子113和第一及第二输出端子115、116。第二部分102B包含第五～第八电阻体R231、R232、R241、R242、电源端子112、地线端子114和第三及第四输出端子117、118。
第一部分102A中的第一～第四电阻体R211、R212、R221、R222的配置与第一实施方式的第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22的配置相同。此外，第二部分102B中的第五～第八电阻体R231、R232、R241、R242的配置也与第一实施方式的第一～第四电阻体R11、R12、R21、R22的配置相同。在本实施方式中，特别是，第五及第六电阻体R231、R232在X方向上配置于与第一及第二电阻体R211、R212相同的位置。此外，第七及第八电阻体R241、R242在X方向上配置于与第三及第四电阻体R221、R222相同的位置。
利用以上说明的第一～第八电阻体R211、R212、R221、R222，R231、R232、R241、R242的结构，第二检测信号S12的理想分量相对于第一检测信号S11的理想分量的相位差成为规定的信号周期(理想分量的信号周期)的1/4的奇数倍。
另外，第二、第四、第六及第八电阻体R212、R222、R232、R242各自也可以包含图21所示的结构及位置关系的八个元件组131～138，来代替第一实施方式的图6所示的结构及位置关系的八个元件组31～38。本实施方式的其它结构、作用及效果与第一或第二实施方式相同。
另外，本发明不限定于上述各实施方式，可以进行各种变更。例如，只要满足权利要求书，MR元件50的数量及配置就不限于各实施方式所示的例子，而是任意的。
另外，磁场发生器3也可以为沿旋转方向将多组N极和S极磁化的旋转标尺。旋转标尺可以为环状磁体，也可以为将磁带等磁介质固定为环或圆板的磁体。
另外，在第三实施方式中，第一部分102A和第二部分102B也可以分离。此外，在第三实施方式中，也可以是，电阻体R211、R212、R231、R232构成第一惠斯通电桥电路，电阻体R221、R222、R241、R242构成第二惠斯通电桥电路。在该情况下，第一及第二惠斯通电桥电路可以为恒压驱动的，也可以为恒流驱动的。
基于以上的说明可知，能够实施本发明的各种方式或变形例。因此，在权利要求书的等同范围内，通过上述最佳方式以外的方式也能够实施本发明。

Claims (16)

1.一种磁传感器，其特征在于：
所述磁传感器检测包含与假想直线平行的第一方向的磁场分量的对象磁场，包括：
第一电阻体、第二电阻体、第三电阻体及第四电阻体，其分别构成为电阻值根据所述磁场分量的强度而变化；
供给规定大小的电流的电源端口；
与地线连接的接地端口；
第一输出端口；和
第二输出端口，
所述第一电阻体和所述第二电阻体配置于第一区域内，且经由与所述第一输出端口连接的第一连接点串联连接，
所述第三电阻体和所述第四电阻体配置于第二区域内，且经由与所述第二输出端口连接的第二连接点串联连接，其中，所述第二区域在所述第一方向上至少一部分位于与所述第一区域不同的位置，
所述第一电阻体的与所述第一连接点相反侧的端部和所述第三电阻体的与所述第二连接点相反侧的端部与所述电源端口连接，
所述第二电阻体的与所述第一连接点相反侧的端部和所述第四电阻体的与所述第二连接点相反侧的端部与所述接地端口连接，
所述第一电阻体和所述第二电阻体在与所述第一方向正交的第二方向上配置于所述第三电阻体与所述第四电阻体之间。
2.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于：
从与所述第一方向及所述第二方向正交的第三方向观察时的所述第一电阻体的重心和从所述第三方向观察时的所述第二电阻体的重心位于以所述假想直线为中心对称的位置，
从所述第三方向观察时的所述第三电阻体的重心和从所述第三方向观察时的所述第四电阻体的重心位于以所述假想直线为中心对称的位置。
3.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于：
从与所述第一方向及所述第二方向正交的第三方向观察时的所述第一电阻体及所述第三电阻体的组的重心、和从所述第三方向观察时的所述第二电阻体及所述第四电阻体的组的重心位于以所述假想直线为中心对称的位置。
4.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于：
所述第一电阻体、所述第二电阻体、所述第三电阻体和所述第四电阻体各自包含多个磁阻效应元件，
所述多个磁阻效应元件各自包含：磁化固定层，其具有方向固定的磁化；自由层，其具有方向可根据所述磁场分量的方向及所述磁场分量的强度而变化的磁化；和配置于所述磁化固定层与所述自由层之间的间隔层。
5.根据权利要求4所述的磁传感器，其特征在于：
所述第一电阻体和所述第三电阻体中包含的所述多个磁阻效应元件各自的所述磁化固定层的磁化方向为第一磁化方向，
所述第二电阻体和所述第四电阻体中包含的所述多个磁阻效应元件各自的所述磁化固定层的磁化方向为与所述第一磁化方向相反的第二磁化方向。
6.根据权利要求4所述的磁传感器，其特征在于：
所述第一电阻体的所述多个磁阻效应元件和所述第二电阻体的所述多个磁阻效应元件配置于以所述假想直线为中心对称的位置，
所述第三电阻体的所述多个磁阻效应元件和所述第四电阻体的所述多个磁阻效应元件配置于以所述假想直线为中心对称的位置。
7.根据权利要求4所述的磁传感器，其特征在于：
所述多个磁阻效应元件各自还包含偏置磁场发生器，所述偏置磁场发生器产生对所述自由层施加的、与所述第一方向交叉的方向的偏置磁场。
8.根据权利要求4所述的磁传感器，其特征在于：
所述自由层具有易磁化轴方向朝向与所述第一方向交叉的方向的形状磁各向异性。
9.根据权利要求4所述的磁传感器，其特征在于：
所述间隔层为隧道势垒层。
10.一种磁编码器，其特征在于，包括：
权利要求1所述的磁传感器；和
产生所述对象磁场的磁场发生器，
所述磁传感器和所述磁场发生器构成为，当所述磁场发生器相对于所述磁传感器的相对位置发生变化时，所述磁场分量的强度发生变化。
11.根据权利要求10所述的磁编码器，其特征在于：
还包括检测值生成电路，
所述磁传感器生成与所述第一输出端口的电位具有对应关系的第一检测信号，并且生成与所述第二输出端口的电位具有对应关系的第二检测信号，
所述检测值生成电路基于所述第一检测信号和所述第二检测信号，生成与所述磁场发生器相对于所述磁传感器的相对位置具有对应关系的检测值。
12.根据权利要求11所述的磁编码器，其特征在于：
所述磁场发生器为多组N极和S极在规定方向上交替地排列的磁尺，
所述第一检测信号和所述第二检测信号各自包含以描绘理想的正弦曲线的方式周期性地变化的理想分量和相当于所述理想分量的高次谐波的误差分量，
所述第一电阻体、所述第二电阻体、所述第三电阻体和所述第四电阻体构成为所述第一检测信号的所述理想分量的相位与所述第二检测信号的所述理想分量的相位彼此不同，且所述误差分量降低。
13.一种透镜位置检测装置，其特征在于：
所述透镜位置检测装置用于检测位置可变化的透镜的位置，包括：
权利要求1所述的磁传感器；和
产生所述对象磁场的磁场发生器，
所述透镜构成为能够在所述第一方向上移动，
所述磁传感器和所述磁场发生器构成为当所述透镜的位置发生变化时，所述磁场分量的强度发生变化。
14.根据权利要求13所述的透镜位置检测装置，其特征在于：
还包括检测值生成电路，
所述磁传感器生成与所述第一输出端口的电位具有对应关系的第一检测信号，并且生成与所述第二输出端口的电位具有对应关系的第二检测信号，
所述检测值生成电路基于所述第一检测信号和所述第二检测信号，生成与所述透镜的位置具有对应关系的检测值。
15.根据权利要求14所述的透镜位置检测装置，其特征在于：
所述磁场发生器为多组N极和S极在规定方向上交替地排列的磁尺，
所述第一检测信号和所述第二检测信号各自包含以描绘理想的正弦曲线的方式周期性地变化的理想分量和相当于所述理想分量的高次谐波的误差分量，
所述第一电阻体、所述第二电阻体、所述第三电阻体和所述第四电阻体构成为所述第一检测信号的所述理想分量的相位与所述第二检测信号的所述理想分量的相位彼此不同，且所述误差分量降低。
16.一种磁传感器的制造方法，其特征在于：
所述磁传感器检测包含与假想直线平行的第一方向的磁场分量的对象磁场，包括：
第一电阻体、第二电阻体、第三电阻体及第四电阻体，它们分别构成为电阻值根据所述磁场分量的强度而变化；
供给规定大小的电流的电源端口；
与地线连接的接地端口；
第一输出端口；和
第二输出端口，
所述第一电阻体和所述第二电阻体配置于第一区域内，且经由与所述第一输出端口连接的第一连接点串联连接，
所述第三电阻体和所述第四电阻体配置于第二区域内，且经由与所述第二输出端口连接的第二连接点串联连接，其中，所述第二区域在所述第一方向上至少一部分位于与所述第一区域不同的位置，
所述第一电阻体的与所述第一连接点相反侧的端部和所述第三电阻体的与所述第二连接点相反侧的端部与所述电源端口连接，
所述第二电阻体的与所述第一连接点相反侧的端部和所述第四电阻体的与所述第二连接点相反侧的端部与所述接地端口连接，
所述第一电阻体和所述第二电阻体在与所述第一方向正交的第二方向上配置于所述第三电阻体与所述第四电阻体之间，
所述第一电阻体、所述第二电阻体、所述第三电阻体和所述第四电阻体各自包含多个磁阻效应元件，
所述多个磁阻效应元件各自包含：磁化固定层，其具有方向固定的磁化；自由层，其具有方向可根据所述磁场分量的方向及所述磁场分量的强度而变化的磁化；和配置于所述磁化固定层与所述自由层之间的间隔层，
所述磁传感器的制造方法包括形成所述多个磁阻效应元件的步骤，
所述形成多个磁阻效应元件的步骤包括：
形成多个初始磁阻效应元件的步骤，其中，所述多个初始磁阻效应元件分别包含之后成为所述磁化固定层的初始磁化固定层、所述自由层和所述间隔层；以及
使用激光和外部磁场固定所述初始磁化固定层的磁化方向的步骤。
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