DE102021106535A1 - Magnetsensor, magnetischer Wertgeber und Linsenpositionsdetektionsbauelement - Google Patents

Magnetsensor, magnetischer Wertgeber und Linsenpositionsdetektionsbauelement Download PDF

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Hiraku Hirabayashi
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Abstract

Ein Magnetsensor umfasst erste bis vierte Widerstände, einen Stromversorgungsanschluss, einen Masseanschluss, einen ersten Ausgangsanschluss und einen zweiten Ausgangsanschluss. Der erste Widerstand und der zweite Widerstand befinden sich in einem ersten Bereich und sind über einen ersten Verbindungspunkt, der mit dem ersten Ausgangsanschluss verbunden ist, in Reihe geschaltet. Der dritte Widerstand und der vierte Widerstand befinden sich in einem zweiten Bereich und sind über einen zweiten Verbindungspunkt, der mit dem zweiten Ausgangsanschluss verbunden ist, in Reihe geschaltet, wobei sich zumindest ein Teil des zweiten Bereichs an einer Position befindet, die sich vom ersten Bereich in einer Richtung parallel zu einer X-Richtung unterscheidet. Der erste und zweite Widerstand befinden sich zwischen dem dritten und vierten Widerstand in einer Richtung parallel zu einer Y-Richtung.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Magnetsensor, und einen magnetischen Wertgeber und ein Linsenpositionsdetektionsbauelement unter Verwendung des Magnetsensors.
  • 2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
  • Ein magnetischer Wertgeber, der einen Magnetsensor verwendet, wird verwendet, um die Position eines beweglichen Objekts zu detektieren, dessen Position sich in einer vorbestimmten Richtung ändert. Die vorgegebene Richtung ist eine gerade Richtung oder eine Drehrichtung. Der magnetische Wertgeber, der zur Detektion der Position des beweglichen Objekts verwendet wird, ist so eingerichtet, dass sich die Position eines Magnetfeldgenerators, wie z. B. eines magnetischen Maßstabs, relativ zum Magnetsensor innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in Abhängigkeit von der Änderung der Position des beweglichen Objekts ändert.
  • Wenn sich die Position des Magnetfeldgenerators relativ zum Magnetsensor ändert, ändert sich die Stärke einer Komponente eines Zielmagnetfelds, das vom Magnetfeldgenerator erzeugt und an den Magnetsensor angelegt wird, in einer Richtung. Beispielsweise detektiert der Magnetsensor die Stärke der Komponente des Zielmagnetfelds in einer Richtung und erzeugt zwei Detektionssignale, die der Stärke der Komponente in der einen Richtung entsprechen und jeweils Differenzphasen aufweisen. Der magnetische Wertgeber erzeugt auf der Grundlage der beiden Detektionssignale einen Detektionswert, der eine Entsprechung mit der Position des Magnetfeldgenerators relativ zum Magnetsensor aufweist.
  • Ein Magnetsensor, der eine Vielzahl von magnetoresistiven Elementen aufweist, wird als Magnetsensor für den magnetischen Wertgeber verwendet. Beispielsweise offenbaren WO 2009/031558 und EP 2267413 A1 einen Magnetsensor, bei dem eine Vielzahl von Riesenmagnetowiderstandselementen (GMR: „giant magnetoresistive“, „Riesenmagnetowiderstands-“) als die magnetoresistiven Elemente in einer Richtung der Relativbewegung zwischen einem Magneten und dem Magnetsensor und einer Richtung orthogonal zur Richtung der Relativbewegung angeordnet sind.
  • Insbesondere in dem in EP 2267413 A1 offenbarten Magnetsensor bildet die Vielzahl der GMR-Elemente eine A-Phasen-Brückenschaltung und eine B-Phasen-Brückenschaltung. In dem Magnetsensor ist die Vielzahl von GMR-Elementen in Relativbewegungsrichtung in Mitte-zu-Mitte-Abständen von λ, λ/2 oder λ/4 angeordnet, mit dem Mitte-zu-Mitte-Abstand (Pitch) der N- und S-Pole des Magneten als λ. Die A-Phasen-Brückenschaltung und die B-Phasen-Brückenschaltung erzeugen Ausgangswellenformen, die sich in der Phase um λ/2 unterscheiden.
  • Es ist übrigens bekannt, dass magnetische Wertgeber aufgrund von Harmonischen Verzerrungen in den Wellenformen der Detektionssignale ihres Magnetsensors verursachen. Wenn die Ausgangswellenformen der Detektionssignale des Magnetsensors verzerrt sind, kann die Position des Magnetfeldgenerators relativ zum Magnetsensor nicht genau detektiert werden. Angesichts dessen offenbart JP 63-225124 A einen Magnetsensor, der Harmonische auslöscht, indem eine Vielzahl von magnetoresistiven Elementen in vorbestimmten Abständen auf der Basis des NS-Pitch eines Signalmagnetfelds von einem magnetischen Medium und der Ordnungen der Harmonischen angeordnet werden.
  • EP 3385680 A1 offenbart einen Magnetsensor, bei dem eine Vielzahl von Tunnelmagnetowiderstandselementen (TMR: „tunnel magnetoresistive“, „Tunnelmagnetowiderstands-“) entlang der Längsrichtung eines magnetischen Maßstabs an Positionen angeordnet sind, an denen die harmonische Verzerrung ungerader Ordnungen ausgelöscht werden kann auf der Grundlage der Wellenlänge eines Aufzeichnungssignals vom magnetischen Maßstab oder einem Pitch P, der 1/2 von λ ist. Dieser Magnetsensor umfasst -COS-Detektionsabschnitte, COS-Detektionsabschnitte, -SIN-Detektionsabschnitte und SIN-Detektionsabschnitte, in denen jeweils eine Vielzahl von TMR-Elementen kompakt angeordnet sind und die in einer Breitenrichtung des magnetischen Maßstabs angeordnet sind. Die -COS-Detektionsabschnitte und die COS-Detektionsabschnitte sind in Längsrichtung des magnetischen Maßstabs in einem Abstand von einem Pitch P angeordnet. Die - SIN-Detektionsabschnitte und die SIN-Detektionsabschnitte sind in Längsrichtung des magnetischen Maßstabs in einem Abstand von einem Pitch P angeordnet. Die -COS-Detektionsabschnitte und die -SIN-Detektionsabschnitte sind in Längsrichtung des magnetischen Maßstabs in einem Abstand von einer Hälfte eines Pitches P (d.h. λ/4) angeordnet.
  • Im magnetischen Wertgeber, der den Magnetsensor verwendet, wird der Magnetsensor so installiert, dass er dem Magnetfeldgenerator in einer vorbestimmten Ausrichtung zugewandt ist. In der Realität kann der Magnetsensor jedoch aufgrund der Einbaugenauigkeit des Magnetsensors schief eingebaut sein. Eine Schiefstellung des Magnetsensors führt zu dem Problem, dass die Detektionsgenauigkeit der Position des Magnetfeldgenerators relativ zum Magnetsensor sinkt. Insbesondere wird das Problem aufgrund einer Schiefstellung des Magnetsensors ausgeprägt, wenn eine Vielzahl von magnetoresistiven Elementen entlang der Längsrichtung des magnetischen Maßstabs angeordnet ist, wie beim in EP 3385680 A1 offenbarten Magnetsensor.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Magnetsensor bereitzustellen, der das Auftreten des Problems aufgrund einer Schiefstellung des Magnetsensors unterdrücken kann, sowie einen magnetischen Wertgeber und ein Linsenpositionsdetektionsbauelement, das den Magnetsensor verwendet.
  • Ein Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung detektiert ein Zielmagnetfeld aufweisend eine Magnetfeldkomponente in einer ersten Richtung parallel zu einer imaginären geraden Linie. Der Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst erste bis vierte Widerstände, die jeweils so eingerichtet sind, dass sich ihr Widerstand mit der Stärke der Magnetfeldkomponente ändert, einen Stromversorgungsanschluss, an den eine Spannung vorgegebener Größe angelegt wird, einen Masseanschluss, der geerdet ist, einen ersten Ausgangsanschluss und einen zweiten Ausgangsanschluss.
  • Der erste Widerstand und der zweite Widerstand befinden sich in einem ersten Bereich und sind über einen ersten Verbindungspunkt, der mit dem ersten Ausgangsanschluss verbunden ist, in Reihe geschaltet. Der dritte Widerstand und der vierte Widerstand befinden sich in einem zweiten Bereich und sind über einen zweiten Verbindungspunkt, der mit dem zweiten Ausgangsanschluss verbunden ist, in Reihe geschaltet, wobei sich zumindest ein Teil des zweiten Bereichs an einer Position befindet, die sich vom ersten Bereich in der ersten Richtung unterscheidet. Ein Ende des ersten Widerstands gegenüber dem ersten Anschlusspunkt und ein Ende des dritten Widerstands gegenüber dem zweiten Anschlusspunkt sind mit dem Stromversorgungsanschluss verbunden. Ein Ende des zweiten Widerstands gegenüber dem ersten Anschlusspunkt und ein Ende des vierten Widerstands gegenüber dem zweiten Anschlusspunkt sind mit dem Masseanschluss verbunden.
  • Der erste und der zweite Widerstand sind in einer zweiten Richtung orthogonal zur ersten Richtung zwischen dem dritten und dem vierten Widerstand angeordnet.
  • In dem Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Schwerpunkt des ersten Widerstands, wenn in einer dritten Richtung orthogonal zu den ersten und zweiten Richtungen gesehen, und ein Schwerpunkt des zweiten Widerstands, wenn in der dritten Richtung gesehen, an Positionen symmetrisch um die imaginäre gerade Linie angeordnet sein. Ein Schwerpunkt des dritten Widerstands bei Betrachtung in der dritten Richtung und ein Schwerpunkt des vierten Widerstands bei Betrachtung in der dritten Richtung können sich an Positionen befinden, die symmetrisch um die imaginäre gerade Linie liegen.
  • In dem Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung können ein Schwerpunkt einer Gruppe umfassend den ersten und dritten Widerstand, bei Betrachtung in der dritten Richtung orthogonal zu der ersten und zweiten Richtung, und ein Schwerpunkt einer Gruppe umfassend den zweiten und vierten Widerstand, bei Betrachtung in der dritten Richtung, an Positionen symmetrisch um die imaginäre gerade Linie angeordnet sein.
  • In dem Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung können die ersten bis vierten Widerstände jeweils eine Vielzahl von magnetoresistiven Elementen umfassen. Jedes der Vielzahl von magnetoresistiven Elementen umfasst jeweils eine magnetisierungsfeste Schicht, die eine Magnetisierung aufweist, deren Richtung festgelegt ist, eine freie Schicht, die eine Magnetisierung aufweist, deren Richtung in Abhängigkeit von der Richtung und der Stärke der Magnetfeldkomponente variabel ist, und eine Zwischenraumschicht, die zwischen der magnetisierungsfesten Schicht und der freien Schicht angeordnet ist.
  • Wenn jeder der ersten bis vierten Widerstände eine Vielzahl von magnetoresistiven Elementen umfasst, kann die Richtung der Magnetisierung der magnetisierungsfesten Schicht in jedem der Vielzahl von magnetoresistiven Elementen, die in den ersten und dritten Widerständen enthalten sind, eine erste Magnetisierungsrichtung sein. Die Richtung der Magnetisierung der magnetisierungsfesten Schicht in jedem der Vielzahl von magnetoresistiven Elementen, die im zweiten und vierten Widerstand enthalten sind, kann eine zweite Magnetisierungsrichtung sein, die der ersten Magnetisierungsrichtung entgegengesetzt ist.
  • Wenn jeder der ersten bis vierten Widerstände eine Vielzahl von magnetoresistiven Elementen umfasst, können die Vielzahl von magnetoresistiven Elementen des ersten Widerstands und die Vielzahl von magnetoresistiven Elementen des zweiten Widerstands an Positionen angeordnet sein, die symmetrisch in Bezug auf die imaginäre gerade Linie sind. Die Vielzahl der magnetoresistiven Elemente des dritten Widerstands und die Vielzahl der magnetoresistiven Elemente des vierten Widerstands können sich an Positionen befinden, die symmetrisch in Bezug auf die imaginäre Gerade liegen.
  • Wenn jeder der ersten bis vierten Widerstände eine Vielzahl von magnetoresistiven Elementen umfasst, kann jedes der Vielzahl von magnetoresistiven Elementen ferner einen Biasmagnetfeldgenerator umfassen, der ein Biasmagnetfeld in einer Richtung erzeugt, die die erste Richtung schneidet, wobei das Biasmagnetfeld an die freie Schicht angelegt wird. Alternativ kann die freie Schicht eine magnetische Formanisotropie aufweisen, wobei eine Richtung einer leichten Achse der Magnetisierung die erste Richtung schneidet.
  • Wenn jeder der ersten bis vierten Widerstände eine Vielzahl von magnetoresistiven Elementen umfasst, kann die Zwischenraum-Schicht eine Tunnel-Barriereschicht sein.
  • Ein magnetischer Wertgeber gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst den Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung und einen Magnetfeldgenerator, der das Zielmagnetfeld erzeugt. Der Magnetsensor und der Magnetfeldgenerator sind so eingerichtet, dass sich die Stärke der Magnetfeldkomponente mit einer Änderung einer Position des Magnetfeldgenerators relativ zu dem Magnetsensor ändert.
  • Der magnetische Wertgeber gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Detektionswerterzeugungsschaltung umfassen. In so einem Fall kann der Magnetsensor ein erstes Detektionssignal erzeugen, das eine Entsprechung mit einem Potential an dem ersten Ausgangsanschluss aufweist, und ein zweites Detektionssignal erzeugen, das eine Entsprechung mit einem Potential an dem zweiten Ausgangsanschluss aufweist. Die Detektionswerterzeugungsschaltung kann einen Detektionswert erzeugen, der eine Entsprechung mit der Position des Magnetfeldgenerators relativ zum Magnetsensor auf der Basis des ersten und zweiten Detektionssignals aufweist.
  • In dem magnetischen Wertgeber gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Magnetfeldgenerator ein magnetischer Maßstab sein, der eine Vielzahl von Paaren von N- und S-Polen umfasst, die abwechselnd in einer vorbestimmten Richtung angeordnet sind. In einem solchen Fall können das erste und das zweite Detektionssignal jeweils eine ideale Komponente enthalten, die periodisch variiert, um einer idealen sinusförmigen Kurve zu folgen, und eine Fehlerkomponente, die einer Harmonischen der idealen Komponente entspricht. Die ersten bis vierten Widerstände können so eingerichtet sein, dass die ideale Komponente des ersten Detektionssignals und die ideale Komponente des zweiten Detektionssignals jeweils unterschiedliche Phasen aufweisen und die Fehlerkomponenten reduziert werden.
  • Ein Linsenpositionsdetektionsbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung ist dazu vorgesehen, eine Position einer Linse zu detektieren, deren Position variabel ist. Das Linsenpositionsdetektionsbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst den Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung und einen Magnetfeldgenerator, der das Zielmagnetfeld erzeugt. Die Linse ist so eingerichtet, dass sie in der ersten Richtung beweglich ist. Der Magnetsensor und der Magnetfeldgenerator sind so eingerichtet, dass sich die Stärke der Magnetfeldkomponente mit einer Änderung der Position der Linse ändert.
  • Das Linsenpositionsdetektionsbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Detektionswerterzeugungsschaltung umfassen. In einem solchen Fall kann der Magnetsensor ein erstes Detektionssignal erzeugen, das eine Entsprechung mit einem Potential an dem ersten Ausgangsanschluss aufweist, und ein zweites Detektionssignal erzeugen, das eine Entsprechung mit einem Potential an dem zweiten Ausgangsanschluss aufweist. Die Detektionswerterzeugungsschaltung kann einen Detektionswert erzeugen, der eine Entsprechung mit der Position der Linse auf der Basis des ersten und zweiten Detektionssignals aufweist.
  • In dem Linsenpositionsdetektionsbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Magnetfeldgenerator ein magnetischer Maßstab sein, der eine Vielzahl von Paaren von N- und S-Polen umfasst, die abwechselnd in einer vorgegebenen Richtung angeordnet sind. Im Falle eines solchen Magnetfeldgenerators können das erste und das zweite Detektionssignal jeweils eine ideale Komponente enthalten, die periodisch variiert, um einer idealen sinusförmigen Kurve zu folgen, und eine Fehlerkomponente, die einer Harmonischen der idealen Komponente entspricht. Die ersten bis vierten Widerstände können so eingerichtet sein, dass die ideale Komponente des ersten Detektionssignals und die ideale Komponente des zweiten Detektionssignals jeweils unterschiedliche Phasen aufweisen und die Fehlerkomponenten reduziert werden.
  • Bei dem Magnetsensor, dem magnetischen Wertgeber und dem Linsenpositionsdetektionsbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung sind der erste und der zweite Widerstand in der zweiten Richtung zwischen dem dritten und dem vierten Widerstand angeordnet. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann somit das Auftreten des Problems aufgrund einer Schiefstellung des Magnetsensors unterdrückt werden.
  • Andere und weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung vollständiger hervorgehen.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen magnetischen Wertgeber gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
    • 2 ist eine Vorderansicht, die den magnetischen Wertgeber gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
    • 3 ist eine Draufsicht, die einen Magnetsensor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
    • 4 ist ein Schaltplan, der die Konfiguration des Magnetsensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
    • 5 ist ein erläuterndes Diagramm zur Beschreibung der Anordnung der ersten bis vierten Widerstände des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
    • 6 ist eine Draufsicht, die einen ersten Widerstand des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt.
    • 7 ist eine perspektivische Ansicht, die ein erstes Beispiel eines magnetoresistiven Elements des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt.
    • 8 ist eine perspektivische Ansicht, die ein zweites Beispiel des magnetoresistiven Elements des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt.
    • 9 ist ein erläuterndes Diagramm, das schematisch die Anordnung der ersten bis vierten Widerstände in einem Modell eines Praxisbeispiels zeigt.
    • 10 ist ein erläuterndes Diagramm, das schematisch die Anordnung des ersten bis vierten Widerstands in einem Modell eines ersten Vergleichsbeispiels zeigt.
    • 11 ist ein erläuterndes Diagramm, das schematisch die Anordnung des ersten bis vierten Widerstands in einem Modell eines zweiten Vergleichsbeispiels zeigt.
    • 12 ist ein charakteristisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Drehwinkel des Magnetsensors und den durch eine Simulation ermittelten Fehlern zeigt.
    • 13 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Linsenmodul zeigt, das ein Linsenpositionsdetektionsbauelement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst.
    • 14 ist eine perspektivische Ansicht, die das Linsenpositionsdetektionsbauelement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
    • 15 ist eine perspektivische Ansicht, die ein erstes Modifikationsbeispiel eines magnetoresistiven Elements des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt.
    • 16 ist eine Draufsicht, die ein zweites Modifikationsbeispiel des magnetoresistiven Elements des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt.
    • 17 ist eine Draufsicht, die ein drittes Modifikationsbeispiel des magnetoresistiven Elements des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt.
    • 18 ist eine Draufsicht, die ein viertes Modifikationsbeispiel des magnetoresistiven Elements des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt.
    • 19 ist eine Draufsicht, die ein fünftes Modifikationsbeispiel des magnetoresistiven Elements des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt.
    • 20 ist eine Draufsicht, die einen Magnetsensor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
    • 21 ist eine Draufsicht, die einen zweiten Widerstand des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt.
    • 22 ist eine Draufsicht, die einen Magnetsensor gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
    • 23 ist ein Schaltplan, der die Konfiguration des Magnetsensors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • [Erste Ausführungsbeispiel]
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Eine schematische Konfiguration eines magnetischen Wertgebers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird zunächst unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen magnetischen Wertgeber 1 zeigt. 2 ist eine Frontansicht, die den magnetischen Wertgeber 1 zeigt. Der magnetische Wertgeber 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst einen Magnetsensor 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und einen Magnetfeldgenerator 3.
  • Der Magnetfeldgenerator 3 erzeugt ein Zielmagnetfeld MF, das ein Magnetfeld ist, das der Magnetsensor 2 detektieren soll (zu detektierendes Magnetfeld). Das Zielmagnetfeld MF umfasst eine Magnetfeldkomponente in einer Richtung parallel zu einer imaginären geraden Linie. Der Magnetsensor 2 und der Magnetfeldgenerator 3 sind so eingerichtet, dass sich die Stärke der Magnetfeldkomponente mit einer Änderung der Position des Magnetfeldgenerators 3 relativ zum Magnetsensor 2 ändert. Der Magnetsensor 2 detektiert das Zielmagnetfeld MF umfassend die Magnetfeldkomponente und erzeugt zumindest ein Detektionssignal entsprechend der Stärke der Magnetfeldkomponente.
  • Der Magnetfeldgenerator 3 kann ein magnetischer Maßstab sein, der eine Vielzahl von Paaren von N- und S-Polen umfasst, die abwechselnd in einer vorgegebenen Richtung angeordnet sind. Der magnetische Maßstab kann ein magnetisches Medium, wie z. B. ein Magnetband, sein, das abwechselnd mit einer Vielzahl von Paaren von N- und S-Polen magnetisiert ist. Der magnetische Maßstab kann aus einer Vielzahl von Magneten bestehen, die entlang der vorgenannten vorbestimmten Richtung angeordnet sind. Der Magnetsensor 2 oder der Magnetfeldgenerator 3 ist innerhalb eines vorbestimmten Bereichs entlang der vorbestimmten Richtung beweglich. Wenn sich der Magnetsensor 2 oder der Magnetfeldgenerator 3 bewegt, ändert sich die Position des Magnetfeldgenerators 3 relativ zum Magnetsensor 2. Die vorbestimmte Richtung kann eine lineare Richtung oder eine Drehrichtung sein.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Magnetfeldgenerator 3 ein linearer Maßstab, der mit einer Vielzahl von Paaren von N- und S-Polen in einer linearen Richtung magnetisiert ist. Der Magnetsensor 2 bzw. der Magnetfeldgenerator 3 ist entlang der Längsrichtung des Magnetfeldgenerators 3 beweglich. Wie in 2 dargestellt, wird der Abstand zwischen zwei in Längsrichtung des Magnetfeldgenerators 3 aneinander grenzenden N-Polen (ebenso wie der Abstand zwischen zwei in Längsrichtung des Magnetfeldgenerators 3 aneinander grenzenden S-Polen) als ein Pitch bezeichnet. Die Größe eines Pitchs wird mit dem Symbol Lp bezeichnet.
  • Nun definieren wir die X-, Y- und Z-Richtungen wie in 1 und 2 gezeigt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Richtung, die parallel zur Längsrichtung des Magnetfeldgenerators 3 verläuft, als X-Richtung bezeichnet. Zwei zueinander orthogonale Richtungen, die senkrecht zur X-Richtung stehen, werden als Y- und Z-Richtung bezeichnet. In 2 ist die Y-Richtung als Richtung von der nahen Seite zur fernen Seite von 2 dargestellt. Die zur X-, Y- und Z-Richtung entgegengesetzten Richtungen werden als -X-, -Y-bzw. -Z-Richtungen bezeichnet.
  • Der Magnetsensor 2 ist in Z-Richtung vom Magnetfeldgenerator 3 entfernt angeordnet. Der Magnetsensor 2 ist so eingerichtet, dass er die Stärke einer Magnetfeldkomponente MFx des Zielmagnetfelds MF an einer vorbestimmten Position in einer Richtung parallel zur X-Richtung detektieren kann. Beispielsweise wird die Stärke der Magnetfeldkomponente MFx in positiven Werten ausgedrückt, wenn die Richtung der Magnetfeldkomponente MFx die X-Richtung ist, und in negativen Werten, wenn die Richtung der Magnetfeldkomponente MFx die -X-Richtung ist. Die Stärke der Magnetfeldkomponente MFx ändert sich periodisch, wenn sich der Magnetsensor 2 oder der Magnetfeldgenerator 3 entlang der Richtung parallel zur X-Richtung bewegt. Die Richtung parallel zur X-Richtung entspricht einer ersten Richtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Nachfolgend wird der Magnetsensor 2 unter Bezugnahme auf die 3 und 4 detailliert beschrieben. 3 ist eine Draufsicht, die den Magnetsensor 2 zeigt. 4 ist ein Schaltplan, der die Konfiguration des Magnetsensors 2 zeigt. Wie in 4 dargestellt, umfasst der magnetische Wertgeber 1 ferner eine Detektionswerterzeugungsschaltung 4. Die Detektionswerterzeugungsschaltung 4 erzeugt einen Detektionswert Vs, der eine Übereinstimmung mit der Position des Magnetfeldgenerators 3 relativ zum Magnetsensor 2 aufweist, auf der Grundlage des zumindest einen Detektionssignals, das der Stärke der Magnetfeldkomponente MFx entspricht, die vom Magnetsensor 2 erzeugt wird. Die Detektionswerterzeugungsschaltung 4 kann beispielsweise durch eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC: „application specific integrated circuit“) oder einen Mikrocomputer realisiert sein.
  • Der Magnetsensor 2 umfasst einen ersten Widerstand R11, einen zweiten Widerstand R12, einen dritten Widerstand R21 und einen vierten Widerstand R22, die jeweils so eingerichtet sind, dass sich ihr Widerstand mit der Stärke der Magnetfeldkomponente MFx ändert. Die ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22 umfassen jeweils eine Vielzahl von magnetoresistiven Elementen (im Folgenden als MR-Elemente bezeichnet) 50.
  • Der Magnetsensor 2 umfasst ferner einen Stromversorgungsanschluss V1, einen Masseanschluss G1, einen ersten Ausgangsanschluss E1 und einen zweiten Ausgangsanschluss E2. An den Stromversorgungsanschluss V1 wird eine Stromversorgungsspannung einer vorbestimmten Größe angelegt. Der Masseanschluss G1 ist mit der Masse verbunden. Der erste und der zweite Ausgang E1 und E2 sind mit der Detektionswerterzeugungsschaltung 4 verbunden. Der Magnetsensor 2 wird bevorzugt mit einer konstanten Spannung betrieben.
  • Der Magnetsensor 2 erzeugt ein Signal, das eine Entsprechung mit dem Potential am ersten Ausgang E1 aufweist, als erstes Detektionssignal S1, und erzeugt ein Signal, das eine Entsprechung mit dem Potential am zweiten Ausgang E2 aufweist, als zweites Detektionssignal S2. Die Detektionswerterzeugungsschaltung 4 erzeugt den Detektionswert Vs auf der Basis des ersten und zweiten Detektionssignals S1 und S2. Zumindest entweder der Magnetsensor 2 oder die Detektionswerterzeugungsschaltung 4 kann so eingerichtet sein, dass sie in der Lage ist, die Amplitude, die Phase und den Offset jedes der ersten und zweiten Detektionssignale S1 und S2 zu korrigieren.
  • Wie in 4 gezeigt, sind der erste Widerstand R11 und der zweite Widerstand R12 über einen ersten Verbindungspunkt P1, der mit dem ersten Ausgangsanschluss E1 verbunden ist, in Reihe geschaltet. Der dritte Widerstand R21 und der vierte Widerstand R22 sind über einen zweiten Anschlusspunkt P2, der mit dem zweiten Ausgangsanschluss E2 verbunden ist, in Reihe geschaltet.
  • In der Schaltungskonfiguration befindet sich der erste Widerstand R11 zwischen dem Stromversorgungsanschluss V1 und dem ersten Anschlusspunkt P1. Ein Ende des ersten Widerstands R11, das dem ersten Anschlusspunkt P1 gegenüberliegt, ist mit dem Stromversorgungsanschluss V1 verbunden. Der Ausdruck „in der Schaltungskonfiguration“ wird hier verwendet, um die Anordnung in einem Schaltplan zu beschreiben, nicht in einer physikalischen Konfiguration. Das vorangegangene Ende des ersten Widerstands R11 ist ein Ende im Schaltplan.
  • In der Schaltungskonfiguration befindet sich der zweite Widerstand R12 zwischen dem Masseanschluss G1 und dem ersten Anschlusspunkt P1. Ein dem ersten Anschlusspunkt P1 gegenüberliegendes Ende (im Schaltungsdiagramm ein Ende) des zweiten Widerstands R12 ist mit dem Masseanschluss G1 verbunden.
  • In der Schaltungskonfiguration befindet sich der dritte Widerstand R21 zwischen dem Stromversorgungsanschluss V1 und dem zweiten Anschlusspunkt P2. Ein Ende (im Schaltungsdiagramm ein Ende) des dritten Widerstands R21, das dem zweiten Anschlusspunkt P2 gegenüberliegt, ist mit dem Stromversorgungsanschluss V1 verbunden.
  • In der Schaltungskonfiguration befindet sich der vierte Widerstand R22 zwischen dem Masseanschluss G1 und dem zweiten Anschlusspunkt P2. Ein dem zweiten Anschlusspunkt P2 gegenüberliegendes Ende (im Schaltungsdiagramm ein Ende) des vierten Widerstands R22 ist mit dem Masseanschluss G1 verbunden.
  • Wie in 3 gezeigt, umfasst der Magnetsensor 2 ferner ein Substrat 10 und einen Stromversorgungsanschluss 11, einen Masseanschluss 12, einen ersten Ausgangsanschluss 13 und einen zweiten Ausgangsanschluss 14, die auf dem Substrat 10 angeordnet sind. Der Stromversorgungsanschluss 11 stellt den Stromversorgungsanschluss V1 dar. Der Masseanschluss 12 stellt den Masseanschluss G1 dar. Der erste und zweite Ausgangsanschluss 13 und 14 bilden den ersten bzw. zweiten Ausgangsanschluss E1 bzw. E2.
  • Wie in 3 gezeigt, befinden sich der erste und zweite Widerstand R11 und R12 in einem ersten Bereich R1 auf dem Substrat 10. Die dritten und vierten Widerstände R21 und R22 befinden sich in einem zweiten Bereich R2 auf dem Substrat 10. Zumindest ein Teil des zweiten Bereichs R2 befindet sich an einer anderen Position als der erste Bereich R1 in der Richtung parallel zur X-Richtung. In dem in 3 dargestellten Beispiel überlappt der zweite Bereich R2 den ersten Bereich R1.
  • Der zweite Bereich R2 kann in X-Richtung dem ersten Bereich R1 vorgelagert oder in -X-Richtung dem ersten Bereich R1 vorgelagert angeordnet sein. 3 zeigt ein Beispiel, bei dem ein Teil des zweiten Bereichs R2 in X-Richtung einem Teil des ersten Bereichs R1 vorgelagert angeordnet ist. Der erste und der zweite Bereich R1 und R2 können an der gleichen Position oder an unterschiedlichen Positionen in Z-Richtung angeordnet sein.
  • Wie in 3 gezeigt, sind der erste und zweite Widerstand R11 und R12 zwischen dem dritten und vierten Widerstand R21 und R22 in einer Richtung parallel zur Y-Richtung angeordnet. Die Richtung parallel zur Y-Richtung entspricht einer zweiten Richtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Als nächstes wird eine Konfiguration der ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22 beschrieben. Jedes der ersten und zweiten Detektionssignale S1 und S2 enthält einen idealen Anteil, der sich periodisch mit einer vorbestimmten Signalperiode derart ändert, dass er einer idealen sinusförmigen Kurve (umfassend Sinus- und Cosinus-Wellenformen) folgt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22 so eingerichtet, dass der ideale Anteil des ersten Detektionssignals S1 und der ideale Anteil des zweiten Detektionssignals S2 jeweils unterschiedliche Phasen aufweisen. Die in 2 dargestellte Größe Lp eines Pitches entspricht einer Periode der idealen Komponenten, d.h. einem elektrischen Winkel von 360.
  • Jedes der ersten und zweiten Detektionssignale S1 und S2 enthält neben der idealen Komponente auch Fehlerkomponenten, die den Harmonischen der idealen Komponente entsprechen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22 so eingerichtet, dass sie die Fehlerkomponenten reduzieren.
  • Die Konfiguration der ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22 wird im Folgenden im Detail beschrieben. Zunächst wird die Konfiguration der MR-Elemente 50 beschrieben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die MR-Elemente 50 jeweils ein Spin-Ventil-MR-Element. Das Spin-Ventil-MR-Element weist eine magnetisierungsfeste Schicht mit einer Magnetisierung auf, deren Richtung festgelegt ist, eine freie Schicht mit einer Magnetisierung, deren Richtung in Abhängigkeit von der Magnetfeldkomponente MFx variabel ist, und eine Zwischenraumschicht, die sich zwischen der magnetisierungsfesten Schicht und der freien Schicht befindet. Das Spin-Ventil-MR-Element kann ein Tunnelmagnetowiderstands(TMR)-Element oder ein Riesenmagnetowiderstands(GMR)-Element sein. Insbesondere ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel das MR-Element 50 wünschenswerterweise ein TMR-Element, um die Abmessungen des Magnetsensors 2 zu reduzieren. Bei dem TMR-Element ist die Zwischenraumschicht eine Tunnelbarriereschicht. Beim GMR-Element ist die Zwischenraumschicht eine nichtmagnetische leitfähige Schicht. Der Widerstand des Spin-Ventil-MR-Elements ändert sich mit dem Winkel, den die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht gegenüber der Magnetisierungsrichtung der magnetisierungsfesten Schicht ausbildet. Der Widerstand des Spin-Ventil-MR-Elements ist auf seinem Minimalwert, wenn der vorgenannte Winkel 0° ist, und auf seinem Maximalwert, wenn der vorgenannte Winkel 180° ist.
  • In 4 geben die in den ersten bis vierten Widerständen R11, R12, R21 und R22 dargestellten Pfeile die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierungsfesten Schichten in der jeweiligen Vielzahl von MR-Elementen 50 an, die in den Widerständen enthalten sind. Die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierungsfesten Schichten in der jeweiligen Vielzahl von MR-Elementen 50, die in den ersten und dritten Widerständen R11 und R21 enthalten sind, sind eine erste Magnetisierungsrichtung. Die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierungsfesten Schichten in der jeweiligen Vielzahl von MR-Elementen 50, die in dem zweiten und vierten Widerstand R12 und R22 enthalten sind, sind eine zweite Magnetisierungsrichtung, die der ersten Magnetisierungsrichtung entgegengesetzt ist.
  • Insbesondere ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die erste Magnetisierungsrichtung die -X-Richtung, und die zweite Magnetisierungsrichtung ist die X-Richtung. In einem solchen Fall ändern sich die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten in der jeweiligen Vielzahl von MR-Elementen 50 innerhalb der XY-Ebene mit der Stärke der Magnetfeldkomponente MFx. Folglich ändert sich das Potential an jedem der ersten und zweiten Ausgangsports E1 und E2 mit der Stärke der Magnetfeldkomponente MFx.
  • Als nächstes wird die Anordnung der ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22 beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird die Anordnung der ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22 unter Bezugnahme auf die Schwerpunkte der Widerstände bei Betrachtung in Z-Richtung beschrieben. Die Z-Richtung entspricht einer dritten Richtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist ein erklärendes Diagramm zur Beschreibung der Anordnung der ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22. Der zweite Widerstand R12 befindet sich an der gleichen Position wie der erste Widerstand R11 in X-Richtung. Der zweite Widerstand R12 befindet sich auch in der -Y-Richtung vor dem ersten Widerstand R11.
  • Der dritte Widerstand R21 befindet sich an einer Position Lp/4 entfernt vom ersten Widerstand R11 in X-Richtung. Der dritte Widerstand R21 befindet sich auch in Y-Richtung vor dem ersten Widerstand R11.
  • Der vierte Widerstand R22 befindet sich an einer Position Lp/4 entfernt von dem zweiten Widerstand R12 in X-Richtung. Der vierte Widerstand R22 befindet sich an der gleichen Position wie der dritte Widerstand R21 in X-Richtung. Der vierte Widerstand R22 befindet sich auch in -Y-Richtung vor dem zweiten Widerstand R12.
  • In 5 bezeichnet das Symbol L eine imaginäre gerade Linie parallel zur X-Richtung. Die imaginäre gerade Linie L entspricht einer imaginären geraden Linie gemäß der vorliegenden Erfindung. Insbesondere liegen im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Schwerpunkt C11 des ersten Widerstands R11 in Z-Richtung gesehen und der Schwerpunkt C12 des zweiten Widerstands R12 in Z-Richtung gesehen an Positionen, die symmetrisch bezüglich der imaginären geraden Linie L liegen. Der Schwerpunkt C21 des dritten Widerstands R21 in Z-Richtung gesehen und der Schwerpunkt C22 des vierten Widerstands R22 in Z-Richtung gesehen liegen an Positionen, die symmetrisch bezüglich der imaginären geraden Linie L liegen.
  • In 5 stellt ein gestrichelt gezeichneter Bereich, der mit dem Symbol RA gekennzeichnet ist, eine Gruppe dar, die den ersten und dritten Widerstand R11 und R21 umfasst. Ein gestrichelt dargestellter Bereich, der mit dem Symbol RB gekennzeichnet ist, stellt eine Gruppe dar, die den zweiten und vierten Widerstand R12 und R22 umfasst. Der Schwerpunkt C1 der Gruppe RA bei Betrachtung in Z-Richtung und der Schwerpunkt C2 der Gruppe RB bei Betrachtung in Z-Richtung befinden sich an Positionen, die symmetrisch zur imaginären geraden Linie L sind.
  • Als nächstes wird die Anordnung der Vielzahl von MR-Elementen 50 in jedem der ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22 beschrieben. Wie hier verwendet, wird ein Satz von einem oder mehreren MR-Elementen 50 als Elementgruppe bezeichnet. Die ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22 enthalten jeweils eine Vielzahl von Elementgruppen. Um die Fehlerkomponenten zu reduzieren, sind die Vielzahl von Elementgruppen in vorgegebenen Abständen zueinander auf der Basis der Größe Lp eines Pitches angeordnet. In der folgenden Beschreibung wird die Anordnung der Vielzahl von Elementgruppen unter Bezugnahme auf vorbestimmte Positionen der Elementgruppen beschrieben. Ein Beispiel für die vorbestimmte Position einer Elementgruppe ist der Schwerpunkt der Elementgruppe bei Betrachtung in Z-Richtung.
  • 6 ist eine Draufsicht, die den ersten Widerstand R11 zeigt. Wie in 6 gezeigt, umfasst der erste Widerstand R11 acht Elementgruppen 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37 und 38. Jede der Elementgruppen 31 bis 38 ist in vier Abschnitte unterteilt. Jeder Abschnitt umfasst ein oder mehrere MR-Elemente 50. Mit anderen Worten, jede Elementgruppe umfasst vier oder mehr MR-Elemente 50. Die Vielzahl der MR-Elemente 50 kann innerhalb jeder Elementgruppe in Reihe verbunden sein. In einem solchen Fall kann die Vielzahl von Elementgruppen in Reihe verbunden sein. Alternativ kann die Vielzahl der MR-Elemente 50 unabhängig von den Elementgruppen in Reihe verbunden sein.
  • In 6 sind die Elementgruppen 31 bis 38 so angeordnet, dass sie eine Fehlerkomponente entsprechend der dritten Harmonischen (Harmonische dritter Ordnung) der idealen Komponente, eine Fehlerkomponente entsprechend der fünften Harmonischen (Harmonische fünfter Ordnung) der idealen Komponente und eine Fehlerkomponente entsprechend der siebten Harmonischen (Harmonische siebter Ordnung) der idealen Komponente reduzieren. Wie in 6 dargestellt, sind die Elementgruppen 31 bis 34 entlang der X-Richtung angeordnet. Die Elementgruppe 32 befindet sich an einer Position Lp/10 entfernt von der Elementgruppe 31 in X-Richtung. Die Elementgruppe 33 befindet sich an einer Position Lp/6 entfernt von der Elementgruppe 31 in X-Richtung. Die Elementgruppe 34 befindet sich an einer Position Lp/10 + Lp/6 entfernt von der Elementgruppe 31 in der X-Richtung (an einer Position Lp/6 entfernt von der Elementgruppe 32 in der X-Richtung).
  • Wie in 6 gezeigt, sind die Elementgruppen 35 bis 38 entlang der X-Richtung angeordnet, in -Y-Richtung vor den Elementgruppen 31 bis 34. Die Elementgruppe 35 befindet sich an einer Position Lp/14 entfernt von der Elementgruppe 31 in X-Richtung. Die Elementgruppe 36 befindet sich an einer Position Lp/14 + Lp/10 entfernt von der Elementgruppe 31 in X-Richtung (an einer Position Lp/14 entfernt von der Elementgruppe 32 in X-Richtung). Die Elementgruppe 37 befindet sich an einer Position Lp/14 + Lp/6 entfernt von der Elementgruppe 31 in der X-Richtung (an einer Position Lp/14 entfernt von der Elementgruppe 33 in der X-Richtung). Die Elementgruppe 38 befindet sich an einer Position Lp/14 + Lp/10 + Lp/6 entfernt von der Elementgruppe 31 in der X-Richtung (an einer Position Lp/14 entfernt von der Elementgruppe 34 in der X-Richtung).
  • Die Anordnung einer Vielzahl von Elementgruppen zur Reduzierung einer Vielzahl von Fehlerkomponenten ist nicht auf das in 6 dargestellte Beispiel beschränkt. Nehmen wir nun an, dass n und m ganze Zahlen sind, die größer oder gleich 1 sind und sich voneinander unterscheiden. Um beispielsweise eine Fehlerkomponente zu reduzieren, die einer Harmonischen der Ordnung (2n + 1) entspricht, wird eine erste Elementgruppe an einer Position Lp/(4n + 2) von einer zweiten Elementgruppe in X-Richtung entfernt angeordnet. Zur weiteren Reduzierung einer Fehlerkomponente, die einer Harmonischen der Ordnung (2m + 1) entspricht, wird eine dritte Elementgruppe an einer Position Lp/(4m + 2) entfernt von der ersten Elementgruppe in X-Richtung angeordnet, und eine vierte Elementgruppe wird an einer Position Lp/(4m + 2) entfernt von der zweiten Elementgruppe in X-Richtung angeordnet. Auf diese Weise wird zur Reduzierung von Fehlerkomponenten, die einer Vielzahl von Harmonischen entsprechen, jede aus einer Vielzahl von Elementgruppen zur Reduzierung einer Fehlerkomponente, die einer Harmonischen entspricht, an einer Position angeordnet, die in der X-Richtung einen vorbestimmten Abstand, basierend auf der Größe Lp eines Pitches, von einer entsprechenden aus einer Vielzahl von Elementgruppen zur Reduzierung einer Fehlerkomponente entfernt ist, die einer anderen Harmonischen entspricht.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Konfiguration und das Layout der Vielzahl von Elementgruppen in jedem der zweiten bis vierten Widerstände R12, R21 und R22 die gleichen wie die der Vielzahl von Elementgruppen im ersten Widerstand R11. Genauer gesagt umfassen die zweiten bis vierten Widerstände R12, R21 und R22 jeweils acht Elementgruppen 31 bis 38, die die in 6 gezeigte Konfiguration und Lagebeziehung aufweisen. Die Elementgruppe 31 des zweiten Widerstands R12 befindet in X-Richtung sich an der gleichen Position wie die Elementgruppe 31 des ersten Widerstands R11. Die Elementgruppe 31 des dritten Widerstands R21 befindet sich in X-Richtung an einer Position Lp/4 entfernt von der Elementgruppe 31 des ersten Widerstands R11. Die Elementgruppe 31 des vierten Widerstands R22 befindet sich in X-Richtung an einer Position Lp/4 entfernt von der Elementgruppe 31 des zweiten Widerstands R12.
  • Die oben beschriebene Konfiguration der ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22 bewirkt, dass eine Phasendifferenz der idealen Komponente des zweiten Detektionssignals S2 von der idealen Komponente des ersten Detektionssignals S1 eine ungerade Anzahl mal 1/4 einer vorbestimmten Signalperiode (die Signalperiode der idealen Komponente) beträgt, und reduziert die Fehlerkomponenten der jeweiligen ersten und zweiten Detektionssignale S1 und S2.
  • In Anbetracht der Fertigungsgenauigkeit der MR-Elemente 50 und anderer Faktoren können die Magnetisierungsrichtungen der festgelegten Schichten, die Positionen des ersten bis vierten Widerstands R11, R12, R21 und R22 und der Elementgruppen 31 bis 38 geringfügig von den oben beschriebenen Richtungen und Positionen abweichen.
  • Als nächstes werden erste und zweite Beispiele für ein MR-Element 50 unter Bezugnahme auf 7 und 8 beschrieben. 7 ist eine perspektivische Ansicht, die ein erstes Beispiel des MR-Elements 50 zeigt. Im ersten Beispiel umfasst das MR-Element 50 einen Schichtfilm 50A umfassend eine magnetisierungsfeste Schicht 51, eine Zwischenraumschicht 52 und eine freie Schicht 53, die in dieser Reihenfolge in Z-Richtung gestapelt sind. Der Schichtfilm 50A weist in Z-Richtung gesehen eine quadratische oder nahezu quadratische ebene Form auf.
  • Die Unterseite des Schichtfilms 50A des MR-Elements 50 ist mit der Unterseite des Schichtfilms 50A eines anderen MR-Elements 50 durch eine nicht dargestellte untere Elektrode elektrisch verbunden. Die Oberseite des Schichtfilms 50A des MR-Elements 50 ist über eine nicht dargestellte obere Elektrode mit der Oberseite des Schichtfilms 50A eines weiteren MR-Elements 50 elektrisch verbunden. Auf diese Weise ist die Vielzahl der MR-Elemente 50 in Reihe verbunden. Es sollte beachtet werden, dass die Schichten 51 bis 53 jedes Schichtfilms 50A in umgekehrter Reihenfolge zu der in 7 gezeigten gestapelt werden können.
  • Das MR-Element 50 umfasst ferner einen Biasmagnetfeldgenerator 50B, der ein Biasmagnetfeld erzeugt, das an die freie Schicht 53 angelegt wird. Die Richtung des Biasmagnetfelds schneidet die Richtung parallel zur X-Richtung. Im ersten Ausführungsbeispiel umfasst der Biasmagnetfeldgenerator 50B zwei Magnete 54 und 55. Der Magnet 54 befindet sich in -Y-Richtung vor dem Schichtfilm 50A. Der Magnet 55 befindet sich in Y-Richtung vor dem Schichtfilm 50A. Insbesondere im ersten Beispiel befinden sich der Schichtfilm 50A und die Magnete 54 und 55 an Positionen, die eine imaginäre Ebene parallel zur XY-Ebene schneiden. In 7 geben die Pfeile in den Magneten 54 und 55 die Magnetisierungsrichtungen der Magnete 54 und 55 an. Im ersten Beispiel ist die Richtung des Biasmagnetfelds die Y-Richtung.
  • 8 ist eine perspektivische Ansicht, die das zweite Beispiel des MR-Elements 50 zeigt. Das zweite Beispiel des MR-Elements 50 weist die gleiche Konfiguration wie die des ersten Beispiels des MR-Elements 50 auf, mit Ausnahme der planaren Form des Schichtfilms 50A und der Positionen der Magnete 54 und 55. Im zweiten Beispiel befinden sich die Magnete 54 und 55 an Positionen, die sich von denen des Schichtfilms 50A in Z-Richtung unterscheiden. In dem in 8 dargestellten Beispiel befinden sich die Magnete 54 und 55 insbesondere in Z-Richtung vor dem Schichtfilm 50A. In Z-Richtung betrachtet, weist der Schichtfilm 50A eine rechteckige, ebene Form auf, die in Y-Richtung lang ist. In Z-Richtung betrachtet sind die Magnete 54 und 55 so angeordnet, dass sie den Schichtfilm 50A überlappen.
  • Die Richtung des Biasmagnetfelds und die Anordnung der Magnete 54 und 55 sind nicht auf die in 7 und 8 gezeigten Beispiele beschränkt. Beispielsweise kann die Richtung des Biasmagnetfelds eine Richtung schräg zur Y-Richtung sein. Die Magnete 54 und 55 können an jeweils unterschiedlichen Positionen in der Richtung parallel zur X-Richtung angeordnet sein. Weitere Beispiele für das MR-Element 50 werden im Folgenden als Modifikationsbeispiele beschrieben.
  • Als nächstes wird ein Verfahren zum Erzeugen des Detektionswertes Vs des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben. Beispielsweise erzeugt die Detektionswerterzeugungsschaltung 4 den Detektionswert Vs auf folgende Weise. Die Detektionswerterzeugungsschaltung 4 bestimmt einen anfänglichen Detektionswert im Bereich von 0° oder mehr und weniger als 360°, indem sie den Arkustangens des Verhältnisses des zweiten Detektionssignals S2 zum ersten Detektionssignal S1 berechnet, d.h. atan (S2/S1). Der anfängliche Detektionswert kann der Wert des Arkustangens selbst sein. Der anfängliche Detektionswert kann ein Wert sein, der durch Addition eines vorbestimmten Winkels zum Wert des Arkustangens erhalten wird.
  • Wenn der vorgenannte Wert des Arkustangens 0° ist, stimmen die Position eines S-Pols des Magnetfeldgenerators 3 und die Position der Elementgruppe 31 in jedem der ersten und zweiten Widerstände R11 und R12 in der X-Richtung überein. Ist der vorgenannte Wert des Arkustangens 180°, so fallen die Position eines N-Pols des Magnetfeldgenerators 3 und die Position der Elementgruppe 31 in jedem der ersten und zweiten Widerstände R11 und R12 in X-Richtung zusammen. Der anfängliche Detektionswert weist somit eine Übereinstimmung mit der Position des Magnetfeldgenerators 3 relativ zum Magnetsensor 2 (im Folgenden auch als Relativposition bezeichnet) innerhalb eines Pitches auf.
  • Die Detektionswerterzeugungsschaltung 4 zählt außerdem die Anzahl der Umdrehungen des elektrischen Winkels von einer Referenzposition aus, wobei eine Periode des anfänglichen Detektionswertes einem elektrischen Winkel von 360° entspricht. Eine Umdrehung des elektrischen Winkels entspricht dem Betrag der Bewegung der Relativposition in Höhe eines Pitches. Die Detektionswerterzeugungsschaltung 4 erzeugt den Detektionswert Vs, der eine Übereinstimmung mit der relativen Position aufweist, auf der Grundlage des anfänglichen Detektionswerts und der Anzahl der Umdrehungen des elektrischen Winkels.
  • Als nächstes werden der Betrieb und die Effekte des magnetischen Wertgebers 1 und des Magnetsensors 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der erste und zweite Widerstand R11 und R12 zwischen dem dritten und vierten Widerstand R21 und R22 in der Richtung parallel zur Y-Richtung angeordnet. Dadurch kann beim vorliegenden Ausführungsbeispiel das Auftreten des Problems unterdrückt werden, dass die Detektionsgenauigkeit der Position des Magnetfeldgenerators 3 relativ zum Magnetsensor 2 aufgrund einer Schiefstellung des Magnetsensors 2 abnimmt. Ein solcher Effekt wird nun unter Bezugnahme auf ein Simulationsergebnis beschrieben.
  • Zunächst werden ein Modell eines Praxisbeispiels und Modelle von ersten und zweiten Vergleichsbeispielen, die in der Simulation verwendet werden, beschrieben. Das Modell des Praxisbeispiels ist ein Modell für den magnetischen Wertgeber 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. 9 zeigt schematisch die Anordnung des ersten bis vierten Widerstands R11, R12, R21 und R22 im Modell des Praxisbeispiels. Die Anordnung der ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22 im Modell des Ausführungsbeispiels ist die gleiche wie unter Bezugnahme auf 5 und 6 beschrieben.
  • Die Modelle des ersten und zweiten Vergleichsbeispiels weisen grundsätzlich die gleiche Konfiguration auf wie das Modell des Praxisbeispiels. Allerdings unterscheiden sich das erste und das zweite Vergleichsbeispiel von dem Praxisbeispiel in der Anordnung des ersten bis vierten Widerstands R11, R12, R21 und R22 in der Richtung parallel zur Y-Richtung.
  • 10 zeigt schematisch die Anordnung des ersten bis vierten Widerstands R11, R12, R21 und R22 im Modell des ersten Vergleichsbeispiels. Im ersten Vergleichsbeispiel ist der dritte Widerstand R21 in -Y-Richtung vor dem ersten Widerstand R11 angeordnet. Der zweite Widerstand R12 befindet sich in der -Y-Richtung vor dem dritten Widerstand R21. Der vierte Widerstand R22 befindet sich in der -Y-Richtung vor dem zweiten Widerstand R12.
  • 11 zeigt schematisch die Anordnung des ersten bis vierten Widerstands R11, R12, R21 und R22 im Modell des zweiten Vergleichsbeispiels. Im zweiten Vergleichsbeispiel ist der zweite Widerstand R12 in -Y-Richtung vor dem ersten Widerstand R11 angeordnet. Der dritte Widerstand R21 befindet sich in -Y-Richtung vor dem zweiten Widerstand R12. Der vierte Widerstand R22 befindet sich in der -Y-Richtung vor dem dritten Widerstand R21.
  • Wie in den 10 und 11 gezeigt, erfüllt keines der ersten und zweiten Vergleichsbeispiele die Anforderung, dass der erste und zweite Widerstand R11 und R12 zwischen dem dritten und vierten Widerstand R21 und R22 in der Richtung parallel zur Y-Richtung angeordnet sind.
  • In der Simulation wurde der Magnetsensor 2 jedes Modells um einen bestimmten Winkel um eine Drehachse parallel zur Z-Richtung verdreht. In einem solchen Zustand wurde die Position (relative Position) des Magnetfeldgenerators 3 relativ zum Magnetsensor 2 jedes Modells verändert und der daraus resultierende Fehler ermittelt. In der Simulation wurde der Drehwinkel des Magnetsensors 2, wenn die Längsrichtung jedes der ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22 mit der Richtung parallel zur X-Richtung zusammenfiel, als 0° angenommen.
  • In der Simulation wurde der Fehler auf folgende Weise ermittelt. Zunächst wurde die relative Position geändert und der Wert des Arkustangens des Verhältnisses des zweiten Detektionssignals S2 zum ersten Detektionssignal S1, d.h. atan (S2/S1), im Bereich von 0° oder mehr und weniger als 360° bestimmt. Der Wert von atan (S2/S1) wurde in Verbindung mit der relativen Position, ausgedrückt durch einen elektrischen Winkel im Bereich von 0° oder mehr und weniger als 360°, bestimmt. Eine Differenz zwischen dem Wert von atan (S2/S1) und der relativen Position (elektrischer Winkel) assoziiert mit dem Wert wurde dann als Fehler bestimmt.
  • 12 zeigt eine Beziehung zwischen dem Drehwinkel des Magnetsensors 2 und dem durch die Simulation ermittelten Fehler. In 12 stellen die horizontale Achse den Drehwinkel des Magnetsensors 2 dar, und die vertikale Achse den Fehler. In 12 bezeichnet das Bezugszeichen 71 den Fehler des Praxisbeispiels. Das Bezugszeichen 72 kennzeichnet den Fehler des ersten Vergleichsbeispiels. Das Bezugszeichen 73 bezeichnet den Fehler des zweiten Vergleichsbeispiels. Die Fehler variieren periodisch, wenn sich die relative Position ändert. 12 zeigt die Differenzen zwischen den Maximal- und Minimalwerten der Fehler, die sich periodisch ändern, wenn sich die Fehler ändern.
  • Je größer der Fehler ist, desto geringer ist die Erkennungsgenauigkeit der relativen Position. Das Simulationsergebnis zeigt, dass der Fehler aufgrund einer Schiefstellung des Magnetsensors 2 reduziert werden kann, indem der erste und zweite Widerstand R11 und R12 zwischen dem dritten und vierten Widerstand R21 und R22 in der Richtung parallel zur Y-Richtung angeordnet werden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann somit das Auftreten des Problems, dass die Detektionsgenauigkeit der relativen Position aufgrund einer Schiefstellung des Magnetsensors 2 abfällt, durch die Anordnung des ersten bis vierten Widerstands R11, R12, R21 und R22 wie oben beschrieben unterdrückt werden.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der Effekt einer Abweichung des Magnetsensors 2 in der Richtung parallel zur Y-Richtung ebenfalls durch die Anordnung der ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22, wie oben beschrieben, reduziert werden. Beispielsweise wird der Magnetsensor 2 idealerweise so eingebaut, dass die Mitte des Magnetsensors 2 in der Richtung parallel zur Y-Richtung mit der des Magnetfeldgenerators 3 in der Richtung parallel zur Y-Richtung bei Betrachtung in Z-Richtung zusammenfällt. Die Stärke der Magnetfeldkomponente MFx hat ihren Höchstwert im Zentrum des Magnetfeldgenerators 3 in der Richtung parallel zur Y-Richtung. Befindet sich der Magnetsensor 2 an der vorgenannten idealen Position, so hat die Stärke der Magnetfeldkomponente MFx ihren Höchstwert im Zentrum des Magnetsensors 2 in der Richtung parallel zur Y-Richtung (zwischen dem ersten und zweiten Widerstand R11 und R12). Weicht der Magnetsensor 2 von der idealen Position in der Richtung parallel zur Y-Richtung ab, so ändert sich auch die Stärke der von jedem der ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22 detektierten Magnetfeldkomponente MFx.
  • Wir konzentrieren uns nun auf den ersten und zweiten Widerstand R11 und R12 in dem in 11 dargestellten Modell des zweiten Vergleichsbeispiels. Im Modell des zweiten Vergleichsbeispiels nehmen bei einer Abweichung des Magnetsensors 2 von der Idealposition in Y-Richtung die beiden von den ersten und zweiten Widerständen R11 und R12 detektierten Magnetfeldkomponenten MFx an Stärke ab. Infolgedessen erhöht sich einer der Widerstände des ersten und zweiten Widerstands R11 und R12 und der andere verringert sich.
  • Der Widerstand des ersten Widerstands R11 wird mit dem Symbol r11 und der Widerstand des zweiten Widerstands R12 mit dem Symbol r12 bezeichnet. Im Falle einer Ansteuerung mit konstanter Spannung ist das Potential am ersten Ausgang E1 proportional zu r12/ (r11 + r12). Wenn einer der beiden Widerstände r11 und r12 wie oben beschrieben zunimmt und der andere abnimmt, ändert sich r12 stark im Vergleich zur Änderung von r11 + r12. Das Potential am ersten Ausgang E1 weicht also von demjenigen ab, wenn sich der Magnetsensor 2 an der idealen Position befindet.
  • Weicht der Magnetsensor 2 dagegen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in Y-Richtung von der Idealposition ab, so nimmt die Stärke der vom ersten Widerstand R11 detektierten Magnetfeldkomponente MFx ab und die Stärke der vom zweiten Widerstand R12 detektierten Magnetfeldkomponente MFx zu. Infolgedessen nehmen der Widerstand r11 des ersten Widerstands R11 und der Widerstand r12 des zweiten Widerstands R12 beide zu oder ab. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann dadurch eine Änderung von r12/ (r11 + r12) gegenüber dem Modell des zweiten Vergleichsbeispiels unterdrückt werden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann somit eine Änderung des ersten Detektionssignals S1 bei Abweichung des Magnetsensors 2 von der Idealposition in Richtung parallel zur Y-Richtung unterdrückt werden.
  • Die vorangehende Beschreibung des ersten und zweiten Widerstands R11 und R12 gilt auch für den dritten und vierten Widerstand R21 und R22. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann somit eine Änderung des zweiten Detektionssignals S2 bei Abweichung des Magnetsensors 2 von der Idealposition in Richtung parallel zur Y-Richtung unterdrückt werden. Folglich kann gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Effekt einer Abweichung des Magnetsensors 2 in der Richtung parallel zur Y-Richtung reduziert werden.
  • Als nächstes werden Merkmale, die auf der Anordnung der ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22 basieren, unter Bezugnahme auf die 9 bis 11 weiter beschrieben. In den 9 bis 11 stellt der mit dem Symbol D1 bezeichnete Pfeil den Betrag der Abweichung zwischen dem ersten Widerstand R11 und dem dritten Widerstand R21 in einer Richtung parallel zur Längsrichtung des Magnetfeldgenerators 3 in jedem Modell dar, wenn der Magnetfeldgenerator 3 in den 9 bis 11 um einen vorbestimmten Winkel im Uhrzeigersinn um eine Drehachse parallel zur Z-Richtung verdreht wird. Der mit dem Symbol D2 bezeichnete Pfeil stellt den Betrag der Abweichung zwischen dem zweiten Widerstand R12 und dem vierten Widerstand R22 in der Richtung parallel zur Längsrichtung des Magnetfeldgenerators 3 in jedem Modell dar, wenn der Magnetfeldgenerator 3 wie oben beschrieben schiefgestellt ist. Der Betrag der Abweichung bezieht sich beispielsweise auf einen Abstand zwischen den entsprechenden Enden der beiden Widerstände. Die oben beschriebene Schiefstellung des Magnetfeldgenerators 3 ist gleichbedeutend mit einer Drehung des Magnetsensors 2 um den vorgegebenen Winkel um eine Drehachse parallel zur Z-Richtung.
  • Wenn die Längsrichtung des Magnetfeldgenerators 3 mit der Richtung parallel zur X-Richtung übereinstimmt, betragen die Beträge der Abweichung D1 und D2 1/4 der Größe Lp eines Pitches, d.h. Lp/4. Ist der Magnetfeldgenerator 3 dagegen wie oben beschrieben schief gestellt, weisen die Beträge der Abweichungen D1 und D2 andere Werte als Lp/4 auf. In dem in 9 dargestellten Praxisbeispiel ist der Betrag der Abweichung D1 kleiner als Lp/4 und der Betrag der Abweichung D2 größer als Lp/4. In dem in 10 gezeigten ersten Vergleichsbeispiel und dem in 11 gezeigten zweiten Vergleichsbeispiel sind sowohl die Beträge der Abweichung D1 als auch D2 größer als Lp/4.
  • Obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt ist die Größenbeziehung zwischen den Beträgen der Abweichung D1 und D2 und Lp/4 umgekehrt zu dem Vorgenannten, wenn der Magnetfeldgenerator 3 in jedem Modell um einen vorbestimmten Winkel gegen den Uhrzeigersinn in den 9 bis 11 um die Drehachse parallel zur Z-Richtung gedreht wird. Die Anordnung des ersten und zweiten Widerstands R11 und R12 zwischen dem dritten und vierten Widerstand R21 und R22 in der Richtung parallel zur Y-Richtung entspricht also dem einen der Beträge der Abweichung D1 und D2, die zunimmt, und der anderen, die abnimmt, wenn der Magnetsensor 2 oder der Magnetfeldgenerator 3 schief steht.
  • Ein Signal, das einer Potentialdifferenz zwischen den beiden Enden des ersten Widerstands R11 entspricht, wird nun als erstes Signal bezeichnet. Ein Signal, das einer Potentialdifferenz zwischen den beiden Enden des zweiten Widerstands R12 entspricht, wird als zweites Signal bezeichnet. Ein Signal, das einer Potentialdifferenz zwischen den beiden Enden des dritten Widerstands R21 entspricht, wird als drittes Signal bezeichnet. Ein Signal, das einer Potentialdifferenz zwischen den beiden Enden des vierten Widerstands R22 entspricht, wird als viertes Signal bezeichnet. Eine Phasendifferenz zwischen dem ersten und dritten Signal wird als erste Phasendifferenz bezeichnet. Eine Phasendifferenz zwischen dem zweiten und dem vierten Signal wird als zweite Phasendifferenz bezeichnet.
  • Wenn der Betrag der Abweichung D1 Lp/4 beträgt, ist die erste Phasendifferenz 90°. Wenn der Betrag der Abweichung D1 kleiner als Lp/4 ist, ist die erste Phasendifferenz kleiner als 90°. Wenn der Betrag der Abweichung D1 größer als Lp/4 ist, ist die erste Phasendifferenz größer als 90°. Die Beziehung zwischen dem Betrag der Abweichung D1 und der ersten Phasendifferenz gilt auch für die Beziehung zwischen dem Betrag der Abweichung D2 und der zweiten Phasendifferenz. Angenommen, der Magnetfeldgenerator 3 wird in jedem Modell um einen vorbestimmten Winkel im Uhrzeigersinn um die zur Z-Richtung parallele Drehachse in den 9 bis 11 gedreht. In einem solchen Fall ist in dem in 9 gezeigten Praxisbeispiel die erste Phasendifferenz kleiner als 90° und die zweite Phasendifferenz größer als 90°. In dem in 10 gezeigten ersten Vergleichsbeispiel und in dem in 11 gezeigten zweiten Vergleichsbeispiel sind sowohl die erste als auch die zweite Phasendifferenz größer als 90°.
  • Nehmen wir nun an, dass der Magnetfeldgenerator 3 in jedem Modell um einen vorbestimmten Winkel gegen den Uhrzeigersinn in den 9 bis 11 um die Drehachse parallel zur Z-Richtung gedreht wird. In einem solchen Fall ist das Größenverhältnis zwischen den ersten und zweiten Phasendifferenzen und 90° umgekehrt zum Vorstehenden. Die Anordnung der ersten und zweiten Widerstände R11 und R12 zwischen den dritten und vierten Widerständen R21 und R22 in der Richtung parallel zur Y-Richtung entspricht also dem, dass eine der ersten und zweiten Phasendifferenzen kleiner als 90° ist und die andere größer als 90° ist, wenn der Magnetsensor 2 oder der Magnetfeldgenerator 3 schief gestellt ist.
  • Als nächstes werden die anderen Effekte des vorliegenden Ausführungsbeispiels durch den Vergleich mit einem magnetischen Wertgeber gemäß einem dritten Vergleichsbeispiel beschrieben. Zunächst wird eine Konfiguration des magnetischen Wertgebers gemäß dem dritten Vergleichsbeispiel beschrieben. Der magnetische Wertgeber gemäß dem dritten Vergleichsbeispiel weist im Grunde die gleiche Konfiguration auf wie der magnetische Wertgeber 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Im dritten Vergleichsbeispiel sind jedoch die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierungsfesten Schichten in allen MR-Elementen 50, die in den ersten bis vierten Widerständen R11, R12, R21 und R22 enthalten sind, gleich (beispielsweise -X-Richtung). Darüber hinaus befindet sich im dritten Vergleichsbeispiel der zweite Widerstand R12 an einer Position Lp/2 entfernt vom ersten Widerstand R11 in X-Richtung. Der vierte Widerstand R22 befindet sich an einer Position Lp/2 entfernt vom dritten Widerstand R21 in X-Richtung.
  • Der Betrag der Abweichung zwischen dem ersten Widerstand R11 und dem zweiten Widerstand R12 in der Richtung parallel zur Längsrichtung des Magnetfeldgenerators 3 wird als ein erster Betrag der Abweichung bezeichnet. Der Betrag der Abweichung zwischen dem dritten Widerstand R21 und dem vierten Widerstand R22 in der Richtung parallel zur Längsrichtung des Magnetfeldgenerators 3 wird als ein zweiter Betrag der Abweichung bezeichnet. Wenn die Längsrichtung des Magnetfeldgenerators 3 mit der Richtung parallel zur X-Richtung übereinstimmt, sind sowohl der erste als auch der zweite Betrag der Abweichung Lp/2. Wenn der Magnetfeldgenerator 3 um einen vorbestimmten Winkel um eine Drehachse parallel zur Z-Richtung gedreht wird, sind der erste und der zweite Abweichungsbetrag beide größer als Lp/2 oder beide kleiner als Lp/2. In einem solchen Fall treten Offsets in den ersten und zweiten Detektionssignalen S1 und S2 auf.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hingegen liegen der Schwerpunkt C11 des ersten Widerstands R11 in Z-Richtung gesehen und der Schwerpunkt C12 des zweiten Widerstands R12 in Z-Richtung gesehen an Positionen, die symmetrisch um die imaginäre gerade Linie L liegen. Der Schwerpunkt C21 des dritten Widerstands R21 in Z-Richtung gesehen und der Schwerpunkt C22 des vierten Widerstands R22 in Z-Richtung gesehen liegen an Positionen, die symmetrisch um die imaginäre gerade Linie L liegen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn die Längsrichtung des Magnetfeldgenerators 3 mit der Richtung parallel zur X-Richtung übereinstimmt, sind sowohl der erste als auch der zweite Abweichungsbetrag 0. Wenn der Magnetfeldgenerator 3 gedreht wird, um um einen vorbestimmten Winkel um die Drehachse parallel zur Z-Richtung schief zu stehen, ändern sich sowohl der erste als auch der zweite Abweichungsbetrag um einen kleineren Betrag als im dritten Vergleichsbeispiel. Folglich können gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Abweichungen der ersten und zweiten Detektionssignale S1 und S2 bei einer Schiefstellung des Magnetsensors 2 oder des Magnetfeldgenerators 3 im Vergleich zum dritten Vergleichsbeispiel verringert werden.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierungsfesten Schichten in der jeweiligen Vielzahl von MR-Elementen 50, die in den ersten und dritten Widerständen R11 und R21 enthalten sind, die -X-Richtung. Die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierungsfesten Schichten in der jeweiligen Vielzahl von MR-Elementen 50, die im zweiten und vierten Widerstand R12 und R22 enthalten sind, sind die X-Richtung. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können also die ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22 in der vorgenannten Lagebeziehung angeordnet werden. Eine solche Lagebeziehung zwischen den Schwerpunkten C11, C12, C21 und C22 entspricht zwei Widerständen, deren magnetisierungsfeste Schichten jeweils unterschiedliche Magnetisierungsrichtungen aufweisen, die sich an Positionen befinden, die symmetrisch um die imaginäre gerade Linie L liegen.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Abmessung des Magnetsensors 2 in der Richtung parallel zur X-Richtung kleiner gemacht werden als im dritten Vergleichsbeispiel, indem der erste bis vierte Widerstand R11, R12, R21 und R22 in der vorgenannten Positionsbeziehung angeordnet werden.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel befinden sich der Schwerpunkt C1 der Gruppe RA umfassend den ersten und dritten Widerstand R11 und R21 in Z-Richtung gesehen und der Schwerpunkt C2 der Gruppe RB umfassend den zweiten und vierten Widerstand R12 und R22 in Z-Richtung gesehen an Positionen, die symmetrisch zur imaginären geraden Linie L sind. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann somit die Abmessung des Magnetsensors 2 in der Richtung parallel zur X-Richtung reduziert werden, verglichen mit dem Fall, dass die Gruppen RA und RB entlang der Richtung parallel zur X-Richtung angeordnet sind. Die vorstehende Positionsbeziehung zwischen den Schwerpunkten C1 und C2 entspricht den beiden mit dem Stromversorgungsanschluss V1 verbundenen Widerständen (erster und dritter Widerstand R11 und R21) und den beiden mit dem Masseanschluss G1 verbundenen Widerständen (zweiter und vierter Widerstand R12 und R22), die sich an Positionen befinden, die symmetrisch um die imaginäre gerade Linie L liegen.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind, wie oben beschrieben, der erste bis vierte Widerstand R11, R12, R21 und R22 so eingerichtet, dass die Fehlerkomponenten, die den Oberwellen der idealen Komponenten entsprechen, reduziert werden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann so die Detektionsgenauigkeit der relativen Position verbessert werden. Darüber hinaus kann gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Abmessung des Magnetsensors 2 in der Richtung parallel zur X-Richtung reduziert werden, während die Detektionsgenauigkeit der relativen Position verbessert wird.
  • Im Übrigen wird der Magnetsensor 2 im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorzugsweise mit einer konstanten Spannung betrieben. Im Falle der Konstantspannungsansteuerung ist das Potential am ersten Ausgangsport E1 (erstes Detektionssignal S1) bekanntlich durch die Widerstände des ersten und zweiten Widerstands R11 und R12 und die Größe der am Stromversorgungsport V1 angelegten Spannung gegeben. In ähnlicher Weise ist im Falle der Konstantstromansteuerung das Potenzial am ersten Ausgangsport E1 (erstes Detektionssignal S1) bekanntlich durch die Widerstände des ersten bis vierten Widerstands R11, R12, R21 und R22 und den Wert des Stroms für die Konstantstromansteuerung gegeben.
  • Angenommen, ein Signal, das einem Potential zwischen beiden Enden eines gegebenen MR-Elements 50 entspricht, enthält eine ideale Komponente, die periodisch variiert, um einer idealen sinusförmigen Kurve zu folgen, Fehlerkomponenten, die Harmonischen geradzahliger Ordnung der idealen Komponente entsprechen, und Fehlerkomponenten, die Harmonischen ungeradzahliger Ordnung der idealen Komponente entsprechen. Weiter angenommen, dass die ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22 so eingerichtet sind, dass sie die Fehlerkomponenten, die den Harmonischen ungeradzahliger Ordnung des ersten und zweiten Detektionssignals S1 und S2 entsprechen, reduzieren. In einem solchen Fall treten bei der Konstantspannungsansteuerung keine Fehlerkomponenten auf, die den harmonischen Komponenten geradzahliger Ordnung im ersten Detektionssignal S1 entsprechen. Im Gegensatz dazu treten bei der Konstantstromansteuerung im ersten Detektionssignal S1 Fehleranteile auf, die harmonischen Komponenten geradzahliger Ordnung entsprechen. Im Falle der Konstantstromansteuerung müssen daher die ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22 so eingerichtet werden, dass sowohl die Fehleranteile, die den harmonischen Komponenten geradzahliger Ordnung des ersten Detektionssignals S1 entsprechen, als auch die Fehleranteile, die den harmonischen Komponenten ungeradzahliger Ordnung des ersten Detektionssignals S1 entsprechen, reduziert werden. Unter diesem Gesichtspunkt ist es wünschenswert, dass der Magnetsensor 2 mit einer konstanten Spannung betrieben wird.
  • Die vorangehende Beschreibung des ersten Detektionssignals S1 gilt auch für das zweite Detektionssignal S2.
  • Als nächstes wird ein Linsenpositionsdetektionsbauelement (im Folgenden einfach als Positionsdetektionsbauelement bezeichnet) gemäß der vorliegenden Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die 13 und 14 beschrieben. 13 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Linsenmodul zeigt, das das Positionsdetektionsbauelement gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst. 14 ist eine perspektivische Ansicht, die das Positionsdetektionsbauelement gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt.
  • Ein in 13 dargestelltes Linsenmodul 300 ist beispielsweise Teil einer Smartphone-Kamera. Das Linsenmodul 300 wird in Kombination mit einem Bildsensor 310 verwendet, der einen komplementären Metall-Oxid-Silizium-Sensor (CMOS) oder dergleichen verwendet. In dem in 13 dargestellten Beispiel umfasst das Linsenmodul 300 ein dreieckiges Prisma 302 und drei Linsen 303A, 303B und 303C, die zwischen dem Bildsensor 310 und dem Prisma 302 angeordnet sind. Mindestens eine der Linsen 303A, 303B und 303C ist so eingerichtet, dass sie durch eine nicht gezeigte Antriebseinheit bewegt werden kann, so dass zumindest entweder eine Fokussierung oder ein Zoomen durchgeführt werden kann.
  • 14 zeigt eine Linse 303 aus den Linsen 303A, 303B und 303C. Das Linsenmodul 300 umfasst ferner einen Linsenhalter 304, der die Linse 303 hält, und eine Welle 305. Das Linsenmodul 300 kann die Position der Linse 303 in einer optischen Achsenrichtung der Linse 303 unter Verwendung des Linsenhalters 304, der Welle 305 und der nicht dargestellten Antriebseinheit ändern. In 14 gibt der mit dem Symbol D gekennzeichnete Pfeil die Bewegungsrichtung der Linse 303 an.
  • Das Linsenmodul 300 umfasst ferner ein Positionsdetektionsbauelement 301 zur Positionsdetektion der Linse 303, deren Position variabel ist. Das Positionsdetektionsbauelement 301 wird verwendet, um die Position der Linse 303 bei der Durchführung der Fokussierung oder des Zoomens zu detektieren.
  • Das Positionsdetektionsbauelement 301 ist ein magnetisches Positionsdetektionsbauelement und umfasst den Magnetsensor 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und den Magnetfeldgenerator 3 des vorliegenden Ausführungsbeispiels. Im Linsenmodul 300 sind der Magnetsensor 2 und der Magnetfeldgenerator 3 so eingerichtet, dass sich die Stärke der Magnetfeldkomponente MFx (siehe 2) ändert, wenn sich die Position der Linse 303 in der Bewegungsrichtung D ändert. Insbesondere ist der Magnetsensor 2 feststehend und der Magnetfeldgenerator 3 so eingerichtet, dass er mit der Linse 303 in der Bewegungsrichtung D beweglich ist. Die Bewegungsrichtung D ist parallel zu der in den 1 und 2 dargestellten X-Richtung. Wenn sich die Position der Linse 303 ändert, ändert sich somit die Position des Magnetfeldgenerators 3 relativ zum Magnetsensor 2, und infolgedessen ändert sich die Stärke der Magnetfeldkomponente MFx.
  • Das Positionsdetektionsbauelement 301 umfasst ferner die Detektionswerterzeugungsschaltung 4 des vorliegenden Ausführungsbeispiels (siehe 4). Das Positionsdetektionsbauelement 301 erzeugt einen Detektionswert Vs, der eine Übereinstimmung mit der Position der Linse 303 aufweist, auf der Grundlage des ersten und zweiten Detektionssignals S1 und S2, die von dem Magnetsensor 2 erzeugt werden. Die Position der Linse 303 weist eine Entsprechung mit der Position des Magnetfeldgenerators 3 relativ zum Magnetsensor 2 auf. Das Verfahren zum Erzeugen des Detektionswertes Vs durch das Positionsdetektionsbauelement 301 ist das gleiche wie das vorhergehende Verfahren zum Erzeugen des Detektionswertes Vs.
  • [Modifikationsbeispiele]
  • Als nächstes werden erste bis fünfte Modifikationsbeispiele des MR-Elements 50 des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben. Das erste Modifikationsbeispiel des MR-Elements 50 wird zunächst unter Bezugnahme auf 15 beschrieben. Das erste Modifikationsbeispiel des MR-Elements 50 weist im Grunde die gleiche Konfiguration auf wie das in 7 gezeigte erste Beispiel des MR-Elements 50. Allerdings weist der Schichtfilm 50A im ersten Modifikationsbeispiel in Z-Richtung gesehen eine kreisförmige oder im Wesentlichen kreisförmige ebene Form auf.
  • Als nächstes wird das zweite Modifikationsbeispiel des MR-Elements 50 unter Bezugnahme auf 16 beschrieben. Das zweite Modifikationsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Modifikationsbeispiel in den folgenden Punkten. Das zweite Modifikationsbeispiel umfasst nicht den Biasmagnetfeldgenerator 50B. Im zweiten Modifikationsbeispiel ist die planare Form des Schichtfilms 50A in Z-Richtung gesehen eine Ellipse, deren Hauptachsenrichtung die Richtung parallel zur X-Richtung schneidet. Die freie Schicht 53 des MR-Elements 50 weist eine magnetische Formanisotropie auf, wobei die Richtung der leichten Magnetisierungsachse die X-Richtung schneidet. Im in 16 dargestellten Beispiel ist die Richtung der leichten Magnetisierungsachse parallel zur Y-Richtung. Die Richtung der leichten Magnetisierungsachse kann auch schräg zur Y-Richtung verlaufen.
  • Als nächstes wird das dritte Modifikationsbeispiel des MR-Elements 50 unter Bezugnahme auf 17 beschrieben. Das dritte Modifikationsbeispiel unterscheidet sich vom zweiten Modifikationsbeispiel in den folgenden Punkten. Im dritten Modifikationsbeispiel umfasst das MR-Element 50 zwei Schichtfilme 50A1 und 50A2 anstelle des Schichtfilms 50A gemäß dem zweiten Modifikationsbeispiel. Die Schichtfilme 50A1 und 50A2 weisen jeweils die gleiche Konfiguration und Form auf wie der Schichtfilm 50A gemäß dem zweiten Modifikationsbeispiel. Die Schichtfilme 50A1 und 50A2 sind durch Elektroden parallel verbunden, um ein Schichtfilmpaar zu bilden. Das Schichtfilmpaar ist durch eine Elektrode mit dem Schichtfilmpaar eines anderen MR-Elements 50 in Reihe verbunden. Beispielsweise sind die Unterseiten der jeweiligen Schichtfilme 50A1 und 50A2 über eine nicht dargestellte untere Elektrode mit den Unterseiten der jeweiligen Schichtfilme 50A1 und 50A2 eines anderen MR-Elements 50 elektrisch verbunden. Die Oberseiten der jeweiligen Schichtfilme 50A1 und 50A2 sind mit den Oberseiten der jeweiligen Schichtfilme 50A1 und 50A2 eines weiteren MR-Elements 50 durch eine nicht gezeigte obere Elektrode elektrisch verbunden.
  • Als nächstes wird das vierte Modifikationsbeispiel des MR-Elements 50 unter Bezugnahme auf 18 beschrieben. Das vierte Modifikationsbeispiel unterscheidet sich vom zweiten Modifikationsbeispiel in den folgenden Punkten. Die planare Form des Schichtfilms 50A ist in Z-Richtung gesehen ein Rechteck, dessen Längsrichtung die Richtung parallel zur X-Richtung schneidet. Die freie Schicht 53 des MR-Elements 50 weist eine magnetische Formanisotropie auf, wobei die Richtung der leichten Magnetisierungsachse die X-Richtung schneidet. Bei dem in 18 dargestellten Beispiel ist die Richtung der leichten Magnetisierungsachse parallel zur Y-Richtung. Die Richtung der leichten Magnetisierungsachse kann auch schräg zur Y-Richtung verlaufen.
  • Als nächstes wird das fünfte Modifikationsbeispiel des MR-Elements 50 unter Bezugnahme auf 19 beschrieben. Das fünfte Modifikationsbeispiel wird dadurch gebildet, dass die Schichtfilme 50A1 und 50A2 gemäß dem dritten Modifikationsbeispiel durch zwei Schichtfilme 50A3 und 50A4 ersetzt werden, die die gleiche Konfiguration und Form wie die des Schichtfilms 50A gemäß dem vierten Modifikationsbeispiel aufweisen. Die Schichtfilme 50A3 und 50A4 sind durch Elektroden parallel verbunden, um ein Schichtfilmpaar zu bilden. Das Schichtfilmpaar ist durch eine Elektrode mit dem Schichtfilmpaar eines anderen MR-Elements 50 in Serie verbunden.
  • [Zweites Ausführungsbeispiel]
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 20 und 21 beschrieben. 20 ist eine Draufsicht, die einen Magnetsensor des vorliegenden Ausführungsbeispiels zeigt. 21 ist eine Draufsicht, die einen zweiten Widerstand des vorliegenden Ausführungsbeispiels zeigt.
  • Der Magnetsensor 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in den folgenden Punkten. Der Magnetsensor 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst einen ersten Widerstand R111, einen zweiten Widerstand R112, einen dritten Widerstand R121 und einen vierten Widerstand R122 anstelle der ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22 des ersten Ausführungsbeispiels. Die ersten bis vierten Widerstände R111, R112, R121 und R122 sind jeweils so eingerichtet, dass sich ihr Widerstand mit der Stärke der Magnetfeldkomponente MFx ändert (siehe 2). Die Anordnung der ersten bis vierten Widerstände R111, R112, R121 und R122 im Schaltplan und die Anordnung der ersten bis vierten Widerstände R111, R112, R121 und R122 in der physikalischen Konfiguration sind die gleichen wie die der ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22 des ersten Ausführungsbeispiels.
  • Die ersten bis vierten Widerstände R111, R112, R121 und R122 enthalten jeweils eine Vielzahl von MR-Elementen 50. Die ersten bis vierten Widerstände R111, R112, R121 und R122 umfassen auch jeweils eine Vielzahl von Elementgruppen. Für die Vielzahl von Elementgruppen umfassen der erste und der dritte Widerstand R111 und R121 jeweils acht Elementgruppen 31 bis 38, die im ersten Ausführungsbeispiel die in 6 gezeigte Konfiguration und Lagebeziehung aufweisen.
  • 21 ist eine Draufsicht, die den zweiten Widerstand R112 zeigt. Wie in 21 gezeigt, umfasst der zweite Widerstand R112 acht Elementgruppen 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137 und 138. Die Elementgruppen 131 bis 138 weisen jeweils die gleiche Konfiguration auf wie die der Elementgruppen 31 bis 38. Die Elementgruppen 131 bis 134 weisen die gleiche Lagebeziehung wie die der Elementgruppen 31 bis 34 auf. Die Elementgruppen 135 bis 138 weisen die gleiche Lagebeziehung auf wie die Elementgruppen 35 bis 38. Insbesondere sind im zweiten Widerstand R112 die Elementgruppen 135 bis 138 entlang der X-Richtung angeordnet, den Elementgruppen 131 bis 134 in Y-Richtung vorgelagert.
  • Die Vielzahl der Elementgruppen im vierten Widerstand R122 weist die gleiche Konfiguration und Anordnung auf wie die Vielzahl der Elementgruppen im zweiten Widerstand R112. Insbesondere weist der vierte Widerstand R122 acht Elementgruppen 131 bis 138 auf, die die in 21 gezeigte Konfiguration und Lagebeziehung aufweisen.
  • In 20 bezeichnet das Symbol L eine imaginäre gerade Linie parallel zur X-Richtung. In 20 sind die Elementgruppen 31 bis 38 und 131 bis 138 durch Rechtecke dargestellt, die in vier Abschnitte unterteilt sind, wie die Elementgruppen 31 bis 38 in 6 und die Elementgruppen 131 bis 138 in 21. Insbesondere sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in 20 gezeigt, die Elementgruppen 31 bis 38 des ersten Widerstands R111 und die Elementgruppen 131 bis 138 der zweiten Elemente R112 an Positionen angeordnet, die symmetrisch bezüglich der imaginären geraden Linie L1 liegen. Die Vielzahl der MR-Elemente 50 des ersten Widerstands R111 und die Vielzahl der MR-Elemente 50 des zweiten Widerstands R112 befinden sich an Positionen, die symmetrisch bezüglich der imaginären geraden Linie L liegen. Die Elementgruppen 31 bis 38 des dritten Widerstands R121 und die Elementgruppen 131 bis 138 der vierten Elemente R122 befinden sich an Positionen, die symmetrisch bezüglich der imaginären geraden Linie L1 liegen. Die Vielzahl der MR-Elemente 50 des dritten Widerstands R121 und die Vielzahl der MR-Elemente 50 des vierten Widerstands R122 befinden sich an Positionen, die symmetrisch bezüglich der imaginären geraden Linie L liegen.
  • Wie vorab beschrieben sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von MR-Elementen 50 aufgewiesen von zwei Widerständen in Serie verbunden an Positionen angeordnet, die bezüglich der imaginären geraden Linie L symmetrisch sind. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können somit die Offsets der ersten und zweiten Detektionssignale S1 und S2 bei Schiefstellung des Magnetsensors 2 bzw. des Magnetfeldgenerators 3 im Vergleich zu dem im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen magnetischen Wertgeber des dritten Vergleichsbeispiels reduziert werden.
  • Die Konfiguration, der Betrieb und die Effekte des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind ansonsten die gleichen wie die des ersten Ausführungsbeispiels.
  • [Drittes Ausführungsbeispiel]
  • Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 22 und 23 beschrieben werden. 22 ist eine Draufsicht, die einen Magnetsensor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt. 23 ist ein Schaltplan, der die Konfiguration des Magnetsensors gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt.
  • Der Magnetsensor 102 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst einen ersten Widerstand R211, einen zweiten Widerstand R212, einen dritten Widerstand R221, einen vierten Widerstand R222, einen fünften Widerstand R231, einen sechsten Widerstand R232, einen siebten Widerstand R241 und einen achten Widerstand R242, die jeweils so eingerichtet sind, dass sich ihr Widerstand mit der Stärke der Magnetfeldkomponente MFx ändert (siehe 2). Die ersten bis achten Widerstände R211, R212, R221, R222, R231, R232, R241 und R242 enthalten jeweils eine Vielzahl von MR-Elementen 50. Die ersten bis achten Widerstände R211, R212, R221, R222, R231, R232, R241 und R242 umfassen jeweils acht Elementgruppen 31 bis 38, die die im ersten Ausführungsbeispiel in 6 dargestellte Konfiguration und Lagebeziehung aufweisen.
  • Der Magnetsensor 102 umfasst ferner zwei Stromversorgungsanschlüsse V11 und V12, zwei Masseanschlüsse G11 und G12, einen ersten Ausgangsanschluss E11, einen zweiten Ausgangsanschluss E12, einen dritten Ausgangsanschluss E21, einen vierten Ausgangsanschluss E22 und zwei Differenzdetektoren 21 und 22. An die Stromversorgungsanschlüsse V11 und V12 wird jeweils eine Spannung vorgegebener Größe angelegt. Die Masseanschlüsse G11 und G12 sind geerdet. Der Magnetsensor 102 kann mit einer konstanten Spannung oder mit einem konstanten Strom betrieben werden.
  • Der Differenzdetektor 21 gibt ein Signal, das einer Potentialdifferenz zwischen dem ersten und dem dritten Ausgangsanschluss E11 und E21 entspricht, als ein erstes Detektionssignal S11 aus. Der Differenzdetektor 22 gibt ein Signal, das einer Potentialdifferenz zwischen dem zweiten und vierten Ausgangsanschluss E12 und E22 entspricht, als zweites Detektionssignal S12 aus.
  • Die Differenzdetektoren 21 und 22 sind mit der Detektionswerterzeugungsschaltung 4 verbunden (siehe 4). Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erzeugt die Detektionswerterzeugungsschaltung 4 den Detektionswert Vs auf der Basis des ersten und zweiten Detektionssignals S11 und S12. Zumindest entweder der Magnetsensor 102 oder die Detektionswerterzeugungsschaltung 4 kann so eingerichtet sein, dass sie in der Lage ist, die Amplitude, die Phase und den Offset jedes der ersten und zweiten Detektionssignale S11 und S12 zu korrigieren. Das Verfahren zum Erzeugen des Detektionswerts Vs ist das gleiche wie das des ersten Ausführungsbeispiels, außer dass die ersten und zweiten Detektionssignale S11 und S12 anstelle der ersten und zweiten Detektionssignale S1 und S2 verwendet werden.
  • Wie in 23 gezeigt, sind der erste Widerstand R211 und der zweite Widerstand R212 über einen ersten Verbindungspunkt P11, der mit dem ersten Ausgangsanschluss E11 verbunden ist, in Reihe geschaltet. Der dritte Widerstand R221 und der vierte Widerstand R222 sind über einen zweiten Anschlusspunkt P12, der mit dem zweiten Ausgangsanschluss E12 verbunden ist, in Reihe geschaltet. Der fünfte Widerstand R231 und der sechste Widerstand R232 sind über einen dritten Anschlusspunkt P21, der mit dem dritten Ausgangsanschluss E21 verbunden ist, in Reihe geschaltet. Der siebte Widerstand R241 und der achte Widerstand R242 sind über einen vierten Anschlusspunkt P22, der mit dem vierten Ausgangsanschluss E22 verbunden ist, in Reihe geschaltet.
  • In der Schaltungskonfiguration befindet sich der erste Widerstand R211 zwischen dem Stromversorgungsanschluss V11 und dem ersten Anschlusspunkt P11. Ein Ende (Ende im Schaltplan) des ersten Widerstands R211, das dem ersten Anschlusspunkt P11 gegenüberliegt, ist mit dem Stromversorgungsanschluss V11 verbunden.
  • In der Schaltungskonfiguration befindet sich der zweite Widerstand R212 zwischen dem Masseanschluss G11 und dem ersten Anschlusspunkt P11. Ein Ende (Ende im Schaltplan) des zweiten Widerstands R212, das dem ersten Anschlusspunkt P11 gegenüberliegt, ist mit dem Masseanschluss G11 verbunden.
  • In der Schaltungskonfiguration befindet sich der dritte Widerstand R221 zwischen dem Stromversorgungsanschluss V11 und dem ersten Anschlusspunkt P12. Ein Ende (Ende im Schaltplan) des dritten Widerstands R221, das dem zweiten Anschlusspunkt P12 gegenüberliegt, ist mit dem Stromversorgungsanschluss V11 verbunden.
  • In der Schaltungskonfiguration befindet sich der vierte Widerstand R222 zwischen dem Masseanschluss G11 und dem zweiten Anschlusspunkt P12. Ein Ende (Ende im Schaltplan) des vierten Widerstands R222, das dem zweiten Anschlusspunkt P12 gegenüberliegt, ist mit dem Masseanschluss G11 verbunden.
  • In der Schaltungskonfiguration befindet sich der fünfte Widerstand R231 zwischen dem Stromversorgungsanschluss V12 und dem dritten Anschlusspunkt P21. Ein Ende (Ende im Schaltplan) des fünften Widerstands R231, das dem dritten Anschlusspunkt P21 gegenüberliegt, ist mit dem Stromversorgungsanschluss V12 verbunden.
  • In der Schaltungskonfiguration befindet sich der sechste Widerstand R232 zwischen dem Masseanschluss G12 und dem dritten Anschlusspunkt P21. Ein Ende (Ende im Schaltplan) des sechsten Widerstands R232, das dem dritten Anschlusspunkt P21 gegenüberliegt, ist mit dem Masseanschluss G12 verbunden.
  • In der Schaltungskonfiguration befindet sich der siebte Widerstand R241 zwischen dem Stromversorgungsanschluss V12 und dem vierten Anschlusspunkt P22. Ein Ende (Ende im Schaltplan) des siebten Widerstands R241 gegenüber dem vierten Anschlusspunkt P22 ist mit dem Stromversorgungsanschluss V12 verbunden.
  • In der Schaltungskonfiguration befindet sich der achte Widerstand R242 zwischen dem Masseanschluss G12 und dem vierten Anschlusspunkt P22. Ein dem vierten Anschlusspunkt P22 gegenüberliegendes Ende (Ende im Schaltplan) des achten Widerstands R242 ist mit dem Masseanschluss G12 verbunden.
  • Wie in 22 gezeigt, umfasst der Magnetsensor 102 ferner ein Substrat 110 und zwei Stromversorgungsanschlüsse 111 und 112, zwei Masseanschlüsse 113 und 114, einen ersten Ausgangsanschluss 115, einen zweiten Ausgangsanschluss 116, einen dritten Ausgangsanschluss 117 und einen vierten Ausgangsanschluss 118, die sich auf dem Substrat 110 befinden. Die Stromversorgungsanschlüsse 111 und 112 bilden die Stromversorgungsanschlüsse V11 und V12. Die Masseanschlüsse 113 und 114 bilden die Masseanschlüsse G11 und G12. Die ersten bis vierten Ausgangsanschlüsse 115, 116, 117 und 118 bilden die ersten bis vierten Ausgangsanschlüsse E11, E12, E21 und E22.
  • Wie in 22 gezeigt, ist der Magnetsensor 102 in einen ersten Abschnitt 102A und einen zweiten Abschnitt 102B unterteilt. In 22 ist die Grenze zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt 102A und 102B durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Der zweite Abschnitt 102B befindet sich in Y-Richtung vor dem ersten Abschnitt 102A. Der erste Abschnitt 102A umfasst die ersten bis vierten Widerstände R211, R212, R221 und R222, den Stromversorgungsanschluss 111, den Masseanschluss 113 und die ersten und zweiten Ausgangsanschlüsse 115 und 116. Der zweite Abschnitt 102B umfasst die fünften bis achten Widerstände R231, R232, R241 und R242, den Stromversorgungsanschluss 112, den Masseanschluss 114 und den dritten und vierten Ausgangsanschluss 117 und 118.
  • Die Anordnung der ersten bis vierten Widerstände R211, R212, R221 und R222 im ersten Abschnitt 102A ist die gleiche wie die der ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22 des ersten Ausführungsbeispiels. Die Anordnung der fünften bis achten Widerstände R231, R232, R241 und R242 im zweiten Abschnitt 102B ist ebenfalls die gleiche wie die der ersten bis vierten Widerstände R11, R12, R21 und R22 des ersten Ausführungsbeispiels. Insbesondere befinden sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel der fünfte und sechste Widerstand R231 und R232 an der gleichen Position wie der erste und zweite Widerstand R211 und R212 in X-Richtung.
  • Die oben beschriebene Konfiguration der ersten bis achten Widerstände R211, R212, R221, R222, R231, R232, R241 und R242 bewirkt, dass eine Phasendifferenz der idealen Komponente des zweiten Detektionssignals S12 von der idealen Komponente des ersten Detektionssignals S11 eine ungerade Anzahl mal 1/4 einer vorbestimmten Signalperiode (der Signalperiode der idealen Komponente) beträgt.
  • Jeder der zweiten, vierten, sechsten und achten Widerstände R212, R222, R232 und R242 kann acht Elementgruppen 131 bis 138 aufweisen, die die in 21 gezeigte Konfiguration und Lagebeziehung aufweisen, anstelle der acht Elementgruppen 31 bis 38, die die im ersten Ausführungsbeispiel in 6 gezeigte Konfiguration und Lagebeziehung aufweisen. Die Konfiguration, der Betrieb und die Effekte des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind ansonsten die gleichen wie die des ersten oder zweiten Ausführungsbeispiels.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorangehenden Ausführungsbeispiele beschränkt, und verschiedene Modifikationen können daran vorgenommen werden. Beispielsweise sind die Anzahl und Anordnung der MR-Elemente 50 nicht auf die in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern können frei festgelegt werden, solange die in den Patentansprüchen genannten Anforderungen erfüllt sind.
  • Der Magnetfeldgenerator 3 kann ein rotierender Maßstab sein, der entlang der Drehrichtung in einer Vielzahl von Paaren von N- und S-Polen magnetisiert ist. Der rotierende Maßstab kann ein ringförmiger Magnet oder ein magnetisches Medium, wie z. B. ein Magnetband, sein, das an einem Ring oder einer Scheibe befestigt ist.
  • Im dritten Ausführungsbeispiel können der erste Abschnitt 102A und der zweite Abschnitt 102B getrennt sein. Im dritten Ausführungsbeispiel können die Widerstände R211, R212, R231 und R232 eine erste Wheatstone-Brückenschaltung bilden, und die Widerstände R221, R222, R241 und R242 können eine zweite Wheatstone-Brückenschaltung bilden. Im Falle einer solchen Schaltung können die erste und die zweite Wheatstone-Brücke mit einer konstanten Spannung oder mit einem konstanten Strom betrieben werden.
  • Offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung in Anbetracht der obigen Lehren möglich. So ist es zu verstehen, dass im Rahmen der beigefügten Patentansprüche und von Äquivalenten davon die Erfindung in anderen Ausführungsbeispielen als den vorstehenden bevorzugten Ausführungsbeispielen ausgeführt werden kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (15)

  1. Magnetsensor (2; 102) zum Detektieren eines Zielmagnetfelds (MF), das eine Magnetfeldkomponente (MFx) in einer ersten Richtung parallel zu einer imaginären geraden Linie (L) umfasst, wobei der Magnetsensor (2; 102) umfasst: einen ersten bis vierten Widerstand (R11, R12, R21, R22; R111, R112, R121, R122), die jeweils so eingerichtet sind, dass sich ihr Widerstand mit der Stärke der Magnetfeldkomponente (MFx) ändert; einen Stromversorgungsanschluss (V1; V11), an den eine Spannung einer vorbestimmten Größe angelegt wird; einen Masseanschluss (G1; G11), der geerdet ist; einen ersten Ausgangsanschluss (E1; E11); und einen zweiten Ausgangsanschluss (E2; E12), wobei der erste Widerstand (R11; R111) und der zweite Widerstand (R12; R112) sich in einem ersten Bereich (R1) befinden und über einen ersten Verbindungspunkt (P1; P11), der mit dem ersten Ausgangsanschluss (E1; E11) verbunden ist, in Reihe geschaltet sind, der dritte Widerstand (R21; R121) und der vierte Widerstand (R22; R122) sich in einem zweiten Bereich (R2) befinden und über einen zweiten Verbindungspunkt (P2; P12), der mit dem zweiten Ausgangsanschluss (E2; E12) verbunden ist, in Reihe verbunden sind, wobei zumindest ein Teil des zweiten Bereichs (R2) sich an einer Position befindet, die sich von dem ersten Bereich (R1) in der ersten Richtung unterscheidet, ein Ende des ersten Widerstands (R11; R111), das dem ersten Verbindungspunkt (P1; P11) gegenüberliegt, und ein Ende des dritten Widerstands (R21; R121), das dem zweiten Verbindungspunkt (P2; P12) gegenüberliegt, mit dem Stromversorgungsanschluss (V1; V11) verbunden sind, ein Ende des zweiten Widerstands (R12; R112) gegenüber dem ersten Anschlusspunkt (P1; P11) und ein Ende des vierten Widerstands (R22; R122) gegenüber dem zweiten Anschlusspunkt (P2; P12) mit dem Masseanschluss (G1; G11) verbunden sind, und der erste und zweite Widerstand (R11, R12; R111, R112) zwischen dem dritten und vierten Widerstand (R21, R22; R121, R122) in einer zweiten Richtung orthogonal zur ersten Richtung angeordnet sind.
  2. Magnetsensor (2; 102) gemäß Anspruch 1, wobei: ein Schwerpunkt (C11) des ersten Widerstands (R11; R111) bei Betrachtung in einer dritten Richtung orthogonal zu den ersten und zweiten Richtungen und ein Schwerpunkt (C12) des zweiten Widerstands (R12; R112) bei Betrachtung in der dritten Richtung sich an Positionen befinden, die symmetrisch bezüglich der imaginären geraden Linie (L) sind; und ein Schwerpunkt (C21) des dritten Widerstands (R21; R121) bei Betrachtung in der dritten Richtung und ein Schwerpunkt (C22) des vierten Widerstands (R22; R122) bei Betrachtung in der dritten Richtung an Positionen angeordnet sind, die symmetrisch bezüglich der imaginären geraden Linie (L) sind.
  3. Magnetsensor (2; 102) gemäß Anspruch 1, wobei ein Schwerpunkt (C1) einer Gruppe (RA) umfassend den ersten und den dritten Widerstand (R11, R21; R111, R121) bei Betrachtung in einer dritten Richtung orthogonal zu der ersten und der zweiten Richtung und ein Schwerpunkt (C2) einer Gruppe (RB) umfassend den zweiten und den vierten Widerstand (R12, R22; R112, R122) bei Betrachtung in der dritten Richtung an Positionen symmetrisch bezüglich der imaginären geraden Linie (L) sind.
  4. Magnetsensor (2; 102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die ersten bis vierten Widerstände (R11, R12, R21, R22; R111, R112, R121, R122) jeweils eine Vielzahl von magnetoresistiven Elementen (50) umfassen; und die Vielzahl von magnetoresistiven Elementen (50) jeweils eine magnetisierungsfeste Schicht (51) mit einer Magnetisierung, deren Richtung festgelegt ist, eine freie Schicht (53) mit einer Magnetisierung, deren Richtung in Abhängigkeit von der Richtung und der Stärke der Magnetfeldkomponente (MFx) variabel ist, und eine Zwischenraumschicht (52), die sich zwischen der magnetisierungsfesten Schicht (51) und der freien Schicht (53) befindet, aufweisen.
  5. Magnetsensor (2; 102) gemäß Anspruch 4, wobei: die Richtung der Magnetisierung der magnetisierungsfesten Schicht (51) in jedem der Vielzahl von magnetoresistiven Elementen (50), die in dem ersten und dritten Widerstand (R11, R21; R111, R121) enthalten sind, eine erste Magnetisierungsrichtung ist; und die Richtung der Magnetisierung der festgelegten Magnetisierungsschicht (51) in jedem der Vielzahl von magnetoresistiven Elementen (50), die in dem zweiten und vierten Widerstand (R12, R22; R112, R122) enthalten sind, eine zweite Magnetisierungsrichtung ist, die der ersten Magnetisierungsrichtung entgegengesetzt ist.
  6. Magnetsensor (2; 102) gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei: die Vielzahl der magnetoresistiven Elemente (50) des ersten Widerstands (R11; R111) und die Vielzahl der magnetoresistiven Elemente (50) des zweiten Widerstands (R12; R112) an Positionen angeordnet sind, die symmetrisch bezüglich der imaginären geraden Linie (L) sind; und die Vielzahl der magnetoresistiven Elemente (50) des dritten Widerstands (R21; R121) und die Vielzahl der magnetoresistiven Elemente (50) des vierten Widerstands (R22; R122) an Positionen angeordnet sind, die symmetrisch bezüglich der imaginären geraden Linie (L) sind.
  7. Magnetsensor (2; 102) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei jedes der Vielzahl von magnetoresistiven Elementen (50) ferner einen Biasmagnetfeldgenerator (50B) umfasst, der ein Biasmagnetfeld in einer Richtung erzeugt, die die erste Richtung schneidet, wobei das Biasmagnetfeld an die freie Schicht (53) angelegt wird.
  8. Magnetsensor (2; 102) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die freie Schicht (53) eine magnetische Formanisotropie aufweist, wobei eine Richtung einer leichten Magnetisierungsachse die erste Richtung schneidet.
  9. Magnetsensor (2; 102) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Zwischenraumschicht (52) eine Tunnel-Barriereschicht ist.
  10. Magnetischer Wertgeber (1), umfassend: den Magnetsensor (2; 102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9; und einen Magnetfeldgenerator (3), der das Zielmagnetfeld (MF) erzeugt, wobei der Magnetsensor (2; 102) und der Magnetfeldgenerator (3) so eingerichtet sind, dass sich die Stärke der Magnetfeldkomponente (MFx) mit einer Änderung einer Position des Magnetfeldgenerators (3) relativ zum Magnetsensor (2; 102) ändert.
  11. Magnetischer Wertgeber (1) gemäß Anspruch 10, weiterhin umfassend eine Detektionswerterzeugungsschaltung (4), wobei der Magnetsensor (2; 102) ein erstes Detektionssignal (S1; S11) erzeugt, das eine Entsprechung mit einem Potential an dem ersten Ausgangsanschluss (E1; E11) aufweist, und ein zweites Detektionssignal (S2; S12) erzeugt, das eine Entsprechung mit einem Potential an dem zweiten Ausgangsanschluss (E2; E12) aufweist; und die Detektionswerterzeugungsschaltung (4) einen Detektionswert (Vs) erzeugt, der eine Entsprechung mit der Position des Magnetfeldgenerators (3) relativ zu dem Magnetsensor (2; 102) auf der Basis des ersten und zweiten Detektionssignals (S1, S2; S11, S12) aufweist.
  12. Magnetischer Wertgeber (1) gemäß Anspruch 11, wobei der Magnetfeldgenerator (3) ein magnetischer Maßstab ist, der eine Vielzahl von Paaren von N- und S-Polen umfasst, die abwechselnd in einer vorgegebenen Richtung angeordnet sind; das erste und das zweite Detektionssignal (S1, S2; S11, S12) jeweils eine ideale Komponente, die periodisch variiert, um einer idealen sinusförmigen Kurve zu folgen, und eine Fehlerkomponente, die einer Harmonischen der idealen Komponente entspricht, enthalten; und die ersten bis vierten Widerstände (R11, R12, R21, R22; R111, R112, R121, R122) so eingerichtet sind, dass die ideale Komponente des ersten Detektionssignals (S1; S11) und die ideale Komponente des zweiten Detektionssignals (S2; S12) jeweils unterschiedliche Phasen aufweisen und die Fehlerkomponenten reduziert werden.
  13. Linsenpositionsdetektionsbauelement (301) zum Detektieren einer Position einer Linse (303), deren Position variabel ist, wobei das Linsenpositionsdetektionsbauelement (301) folgendes umfasst: den Magnetsensor (2; 102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9; und einen Magnetfeldgenerator (3), der das Zielmagnetfeld (MF) erzeugt, wobei die Linse (030) so eingerichtet ist, dass sie in der ersten Richtung beweglich ist, und der Magnetsensor (2; 102) und der Magnetfeldgenerator (3) so eingerichtet sind, dass sich die Stärke der Magnetfeldkomponente (MFx) mit einer Änderung der Position der Linse (030) ändert.
  14. Linsenpositionsdetektionsbauelement (301) gemäß Anspruch 13, weiterhin umfassend eine Detektionswerterzeugungsschaltung (4), wobei der Magnetsensor (2; 102) ein erstes Detektionssignal (S1; S11) erzeugt, das eine Entsprechung mit einem Potential an dem ersten Ausgangsanschluss (E1; E11) aufweist, und ein zweites Detektionssignal (S2, S12) erzeugt, das eine Entsprechung mit einem Potential an dem zweiten Ausgangsanschluss (E2; E12) aufweist; und die Detektionswerterzeugungsschaltung (4) einen Detektionswert (Vs) erzeugt, der eine Entsprechung mit der Position der Linse (303) auf der Basis des ersten und zweiten Detektionssignals (S1, S2; S11, S12) aufweist.
  15. Linsenpositionsdetektionsbauelement (301) gemäß Anspruch 14, wobei: der Magnetfeldgenerator (3) ein magnetischer Maßstab ist, der eine Vielzahl von Paaren von N- und S-Polen umfasst, die abwechselnd in einer vorgegebenen Richtung angeordnet sind; das erste und das zweite Detektionssignal (S1, S2; S11, S12) jeweils eine ideale Komponente, die periodisch variiert, um einer idealen sinusförmigen Kurve zu folgen, und eine Fehlerkomponente, die einer Harmonischen der idealen Komponente entspricht, enthalten; und die ersten bis vierten Widerstände (R11, R12, R21, R22; R111, R112, R121, R122) so eingerichtet sind, dass die ideale Komponente des ersten Detektionssignals (S1; S11) und die ideale Komponente des zweiten Detektionssignals (S2; S12) jeweils unterschiedliche Phasen aufweisen und die Fehlerkomponenten reduziert werden.
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