JP2019174196A - 磁気センサおよび磁気センサシステム - Google Patents

Abstract

【課題】入力磁界のうちの入力磁界成分を出力磁界成分に変換して磁界検出部に与える磁界変換部を備えた磁気センサにおいて、入力磁界が、入力磁界成分の方向以外の方向の磁界成分を含む場合における問題の発生を抑制する。【解決手段】磁気センサ３０は、磁界変換部５０と磁界検出部６０と２つのシールド７１，７２を備えている。磁界変換部５０は、複数のヨーク５１を含んでいる。ヨーク５１は、Ｙ方向に長い形状を有し、入力磁界を受けて出力磁界を発生する。入力磁界は、Ｚ方向に平行な方向の入力磁界成分と、Ｙ方向に平行な方向の磁界成分を含んでいる。出力磁界は、Ｘ方向に平行な方向の出力磁界成分を含んでいる。磁界検出部６０は、出力磁界成分に応じた検出値を生成する。シールド７１，７２は、Ｙ方向における最大の寸法がＸ方向における最大の寸法よりも小さい形状を有している。【選択図】図７

Description

本発明は、磁気センサおよびこれを含む磁気センサシステムに関する。

近年、種々の用途で、磁気センサが利用されている。磁気センサを含むシステムの例としては、磁気センサと、この磁気センサに対する相対的な位置が変化可能な磁石とを含む位置検出装置がある。

磁気センサとしては、基板上に設けられたスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子を用いたものが知られている。スピンバルブ型の磁気抵抗効果素子は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、印加磁界の方向に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを有している。基板上に設けられたスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子は、基板の面に平行な方向の磁界に対して感度を有するように構成される場合が多い。

一方、磁気センサを含むシステムでは、基板上に設けられた磁気抵抗効果素子によって、基板の面に垂直な方向の磁界を検出したい場合がある。このような例は、特許文献１に記載されている。

特許文献１には、磁石の位置を検出するための磁気センサが記載されている。この磁気センサでは、磁気抵抗効果素子が設けられた基板の上方に磁石が設けられている。この磁気センサは、磁気抵抗効果素子と磁石の間に設けられた軟磁性体を含んでいる。この軟磁性体は、磁石が発生する磁界の、基板の面に垂直な方向の垂直磁界成分を、磁気抵抗効果素子が感度を有する、基板の面に平行な方向の出力磁界成分に変換して、この出力磁界成分を磁気抵抗効果素子に与える。

特開２０１５−１２９６９７号公報

特許文献１に記載された磁気センサでは、磁石から発生されて軟磁性体および磁気抵抗効果素子に印加される磁界は、上記垂直磁界成分の他に、基板の面に平行な方向の水平磁界成分を含んでいる。この場合、磁気抵抗効果素子には、軟磁性体から与えられる出力磁界成分の他に、磁石が発生する水平磁界成分も印加される。出力磁界成分の方向と水平磁界成分の方向は互いに直交している。この２つの磁界成分のうち、本来、磁気抵抗効果素子によって検出したいのは、出力磁界成分である。そのため、この磁気センサでは、水平磁界成分が大きい場合には、水平磁界成分に起因して、磁気センサの検出値に誤差が生じたり、磁気センサの感度が低下したりするという問題点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、磁界検出部と、入力磁界のうちの所定の方向の入力磁界成分を出力磁界成分に変換して磁界検出部に与える磁界変換部とを備えた磁気センサであって、入力磁界が、入力磁界成分の他に、入力磁界成分の方向以外の方向の磁界成分を含む場合における問題の発生を抑制できるようにした磁気センサ、ならびにこの磁気センサを含む磁気センサシステムを提供することにある。

本発明の磁気センサは、磁界変換部と、磁界検出部と、軟磁性体よりなる少なくとも１つのシールドとを備えている。磁界変換部は、軟磁性体よりなる少なくとも１つのヨークを含んでいる。少なくとも１つのヨークは、磁気センサに対する入力磁界を受けて、出力磁界を発生するように構成されている。入力磁界は、第１の方向に平行な方向の入力磁界成分を含んでいる。少なくとも１つのヨークは、第１の方向に平行な方向に見たときに、第１の方向と交差する第２の方向に長い形状を有している。出力磁界は、第１の方向および第２の方向と交差する第３の方向に平行な方向の出力磁界成分であって入力磁界成分に応じて変化する出力磁界成分を含んでいる。磁界検出部は、出力磁界を受けて、出力磁界成分に応じて変化する検出値を生成する。少なくとも１つのシールドは、第１の方向に平行な方向に見たときに、第２の方向における最大の寸法が第３の方向における最大の寸法よりも小さい形状を有し、且つ磁界変換部および磁界検出部と重なる位置に配置されている。

本発明の磁気センサにおいて、第１の方向に平行な方向に見たときに、磁界変換部および磁界検出部は、少なくとも１つのシールドの外縁の内側に位置していてもよい。

また、本発明の磁気センサにおいて、第１の方向、第２の方向および第３の方向は、互いに直交していてもよい。

また、本発明の磁気センサにおいて、磁界検出部は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を含んでいてもよい。少なくとも１つの磁気抵抗効果素子は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層とを含んでいる。この場合、検出値は、自由層の磁化の方向が磁化固定層の磁化の方向に対してなす角度に応じて変化してもよい。磁化固定層の磁化の方向は、第３の方向に平行な方向であってもよい。

磁界検出部は、第１の部分と第２の部分を含んでいてもよい。第１の部分と第２の部分は、第２の方向における少なくとも１つのヨークの中心を通り第２の方向に垂直な断面である中央断面に対して面対称の位置に配置されている。

少なくとも１つの磁気抵抗効果素子は、第１の部分に含まれる第１の磁気抵抗効果素子と、第２の部分に含まれる第２の磁気抵抗効果素子とを含んでいてもよい。第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子は、中央断面に対して面対称の位置に配置され、且つ直列に接続されている。

第１の部分と第２の部分は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子における互いに異なる部分であってもよい。

また、本発明の磁気センサにおいて、磁界検出部は、所定の電圧が印加される電源ポートと、グランドに接続されるグランドポートと、出力ポートと、電源ポートと出力ポートの間に設けられた第１の抵抗部と、出力ポートとグランドポートの間に設けられた第２の抵抗部とを含んでいてもよい。第１および第２の抵抗部の各々は、第１の部分と第２の部分を含んでいてもよい。第１の部分と第２の部分は、第２の方向における少なくとも１つのヨークの中心を通り第２の方向に垂直な中央断面に対して面対称の位置に配置されている。

第１および第２の抵抗部の各々は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を含んでいてもよい。少なくとも１つの磁気抵抗効果素子は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層とを含んでいる。この場合、検出値は、出力ポートの電位に依存してもよい。

また、本発明の磁気センサにおいて、磁界検出部は、所定の電圧が印加される電源ポートと、グランドに接続されるグランドポートと、第１の出力ポートと、第２の出力ポートと、電源ポートと第１の出力ポートの間に設けられた第１の抵抗部と、第１の出力ポートとグランドポートの間に設けられた第２の抵抗部と、電源ポートと第２の出力ポートの間に設けられた第３の抵抗部と、第２の出力ポートとグランドポートの間に設けられた第４の抵抗部とを含んでいてもよい。第１ないし第４の抵抗部の各々は、第１の部分と第２の部分を含んでいてもよい。第１の部分と第２の部分は、第２の方向における少なくとも１つのヨークの中心を通り第２の方向に垂直な中央断面に対して面対称の位置に配置されている。

第１ないし第４の抵抗部の各々は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を含んでいてもよい。少なくとも１つの磁気抵抗効果素子は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層とを含んでいる。この場合、検出値は、第１の出力ポートと第２の出力ポートの電位差に依存してもよい。

また、本発明の磁気センサにおいて、入力磁界は、入力磁界成分の他に、第２の方向に平行な方向の磁界成分を含んでいてもよい。

本発明の磁気センサシステムは、本発明の磁気センサと、所定の磁界を発生する磁界発生部とを備えている。磁気センサと磁界発生部は、所定の磁界の一部である部分磁界が磁気センサに印加されるように構成されている。部分磁界は、第１の方向に平行な方向の第１の磁界成分と、第２の方向に平行な方向の第２の磁界成分とを含んでいる。入力磁界は、部分磁界である。入力磁界成分は、第１の磁界成分である。

本発明の磁気センサシステムにおいて、磁気センサと磁界発生部は、磁気センサに対する磁界発生部の相対的な位置が変化すると、第１の磁界成分が変化するように構成されていてもよい。

本発明の磁気センサおよび磁気センサシステムによれば、少なくとも１つのシールドを備えたことにより、入力磁界が、入力磁界成分の他に、入力磁界成分の方向以外の方向の磁界成分を含む場合における問題の発生を抑制することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサシステムを含むカメラモジュールを示す斜視図である。 図１に示したカメラモジュールの内部を模式的に示す説明図である。 図１に示したカメラモジュールの駆動装置を示す斜視図である。 図１における駆動装置の複数のコイルを示す斜視図である。 図１における駆動装置の要部を示す側面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサシステムの要部を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサを示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサを示す側面図である。 本発明の第１の実施の形態における磁界検出部の回路構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施の形態における配線部の一部と磁気抵抗効果素子を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態における磁気抵抗効果素子を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態における検出対象位置と入力磁界との関係を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施の形態における検出対象位置と入力磁界との関係を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施の形態における検出対象位置と入力磁界との関係を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施の形態における検出対象位置と入力磁界の３方向の成分との関係を示す特性図である。 比較例の磁気センサを示す斜視図である。 比較例の磁気センサを示す平面図である。 比較例の磁気センサに第２の磁界成分が印加されたときの磁束の流れを示す説明図である。 比較例の問題点を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサに第２の磁界成分が印加されたときの磁束の流れを示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態の効果を説明するための説明図である。 シールドの形状とシールドの能力との関係を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサを示す平面図である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサシステムを含むカメラモジュールの構成について説明する。図１は、カメラモジュール１００を示す斜視図である。図２は、カメラモジュール１００の内部を模式的に示す説明図である。なお、図２では、理解を容易にするために、カメラモジュール１００の各部を、図１における対応する各部とは異なる寸法および配置で描いている。カメラモジュール１００は、例えば、光学式手振れ補正機構とオートフォーカス機構とを備えたスマートフォン用のカメラの一部を構成するものであり、ＣＭＯＳ等を用いたイメージセンサ２００と組み合わせて用いられる。

カメラモジュール１００は、駆動装置３と、レンズ５と、筐体６と、基板７とを備えている。駆動装置３は、レンズ５を移動させるものである。駆動装置３は、本実施の形態に係る磁気センサシステムを含んでいる。磁気センサシステムについては、後で説明する。筐体６は、駆動装置３を保護するものである。基板７は、上面７ａを有している。なお、図１では基板７を省略し、図２では筐体６を省略している。

ここで、図１および図２に示したように、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を定義する。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、互いに直交する。本実施の形態では、基板７の上面７ａに垂直な一方向（図２では上側に向かう方向）をＺ方向とする。Ｘ方向とＹ方向は、いずれも、基板７の上面７ａに対して平行な方向である。また、Ｘ方向とは反対の方向を−Ｘ方向とし、Ｙ方向とは反対の方向を−Ｙ方向とし、Ｚ方向とは反対の方向を−Ｚ方向とする。また、以下、基準の位置に対してＺ方向の先にある位置を「上方」と言い、基準の位置に対して「上方」とは反対側にある位置を「下方」と言う。

レンズ５は、その光軸方向がＺ方向に平行な方向に一致するような姿勢で、基板７の上面７ａの上方に配置されている。また、基板７は、レンズ５を通過した光を通過させる図示しない開口部を有している。図２に示したように、カメラモジュール１００は、レンズ５および図示しない開口部を通過した光がイメージセンサ２００に入射されるように、イメージセンサ２００に対して位置合わせされている。

次に、図２ないし図５を参照して、駆動装置３について詳しく説明する。図３は、駆動装置３を示す斜視図である。図４は、駆動装置３の複数のコイルを示す斜視図である。図５は、駆動装置３の要部を示す側面図である。

駆動装置３は、第１の保持部材１４と、第２の保持部材１５と、複数の第１のワイヤ１６と、複数の第２のワイヤ１７とを備えている。第２の保持部材１５は、レンズ５を保持するものである。図示しないが、第２の保持部材１５は、例えば、その内部にレンズ５を装着できるように構成された筒状の形状を有している。

第２の保持部材１５は、第１の保持部材１４に対して一方向、具体的にはレンズ５の光軸方向すなわちＺ方向に平行な方向に位置変更可能に設けられている。本実施の形態では、第１の保持部材１４は、その内部にレンズ５と第２の保持部材１５を収容できるように構成された箱状の形状を有している。複数の第２のワイヤ１７は、第１の保持部材１４と第２の保持部材１５とを接続し、第２の保持部材１５が第１の保持部材１４に対してＺ方向に平行な方向に移動できるように、第２の保持部材１５を支持している。

第１の保持部材１４は、基板７の上面７ａの上方において、基板７に対してＸ方向に平行な方向とＹ方向に平行な方向に位置変更可能に設けられている。複数の第１のワイヤ１６は、基板７と第１の保持部材１４とを接続し、第１の保持部材１４が基板７に対してＸ方向に平行な方向とＹ方向に平行な方向に移動できるように、第１の保持部材１４を支持している。基板７に対する第１の保持部材１４の相対的な位置が変化すると、基板７に対する第２の保持部材１５の相対的な位置も変化する。

駆動装置３は、更に、磁石３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ，３４Ａ，３４Ｂと、コイル４１，４２，４３，４４，４５，４６を備えている。磁石３１Ａは、レンズ５の−Ｙ方向の先に配置されている。磁石３２Ａは、レンズ５のＹ方向の先に配置されている。磁石３３Ａは、レンズ５の−Ｘ方向の先に配置されている。磁石３４Ａは、レンズ５のＸ方向の先に配置されている。磁石３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂ，３４Ｂは、それぞれ、磁石３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａの上方に配置されている。また、磁石３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ，３４Ａ，３４Ｂは、第１の保持部材１４に固定されている。

図３に示したように、磁石３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは、それぞれＸ方向に長い直方体形状を有している。磁石３３Ａ，３３Ｂ，３４Ａ，３４Ｂは、それぞれＹ方向に長い直方体形状を有している。磁石３１Ａ，３２Ｂの磁化の方向は、Ｙ方向である。磁石３１Ｂ，３２Ａの磁化の方向は、−Ｙ方向である。磁石３３Ａ，３４Ｂの磁化の方向は、Ｘ方向である。磁石３３Ｂ，３４Ａの磁化の方向は、−Ｘ方向である。図１および図３では、磁石３１Ａ，３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂ，３４Ａ，３４Ｂの磁化の方向を、各磁石に重なるように描かれた矢印で示している。また、図５では、磁石３１Ａ，３１Ｂの磁化の方向を、磁石３１Ａ，３１Ｂ内に描かれた矢印によって示している。

磁石３１Ａは、磁石３１ＡのＸ方向の端に位置する端面３１Ａ１を有している。磁石３４Ａは、磁石３４Ａの−Ｙ方向の端に位置する端面３４Ａ１を有している。

コイル４１は、磁石３１Ａと基板７の間に配置されている。コイル４２は、磁石３２Ａと基板７との間に配置されている。コイル４３は、磁石３３Ａと基板７との間に配置されている。コイル４４は、磁石３４Ａと基板７との間に配置されている。コイル４５は、磁石３１Ａ，３１Ｂとレンズ５との間に配置されている。コイル４６は、磁石３２Ａ，３２Ｂとレンズ５との間に配置されている。また、コイル４１，４２，４３，４４は、基板７に固定されている。コイル４５，４６は、第２の保持部材１５に固定されている。

コイル４１には、主に、磁石３１Ａから発生される磁界が印加される。コイル４２には、主に、磁石３２Ａから発生される磁界が印加される。コイル４３には、主に、磁石３３Ａから発生される磁界が印加される。コイル４４には、主に、磁石３４Ａから発生される磁界が印加される。

また、図２、図４および図５に示したように、コイル４５は、磁石３１Ａに沿ってＸ方向に延びる第１の導体部４５Ａと、磁石３１Ｂに沿ってＸ方向に延びる第２の導体部４５Ｂと、第１および第２の導体部４５Ａ，４５Ｂを接続する２つの第３の導体部とを含んでいる。また、図２および図４に示したように、コイル４６は、磁石３２Ａに沿ってＸ方向に延びる第１の導体部４６Ａと、磁石３２Ｂに沿ってＸ方向に延びる第２の導体部４６Ｂと、第１および第２の導体部４６Ａ，４６Ｂを接続する２つの第３の導体部とを含んでいる。

コイル４５の第１の導体部４５Ａには、主に、磁石３１Ａから発生される磁界のＹ方向の成分が印加される。コイル４５の第２の導体部４５Ｂには、主に、磁石３１Ｂから発生される磁界の−Ｙ方向の成分が印加される。コイル４６の第１の導体部４６Ａには、主に、磁石３２Ａから発生される磁界の−Ｙ方向の成分が印加される。コイル４６の第２の導体部４６Ｂには、主に、磁石３２Ｂから発生される磁界のＹ方向の成分が印加される。

駆動装置３は、更に、コイル４１，４２の一方の内側において基板７に固定された磁気センサ３０と、コイル４３，４４の一方の内側において基板７に固定された磁気センサ３０を備えている。ここでは、２つの磁気センサ３０は、それぞれコイル４１の内側とコイル４４の内側に配置されているものとする。後で説明するように、この２つの磁気センサ３０は、手振れの影響を低減するためにレンズ５の位置を変化させる際に用いられる。

コイル４１の内側に配置された磁気センサ３０は、磁石３１Ａから発生される磁界を検出し、磁石３１Ａの位置に対応した検出値を生成する。コイル４４の内側に配置された磁気センサ３０は、磁石３４Ａから発生される磁界を検出し、磁石３４Ａの位置に対応した検出値を生成する。磁気センサ３０の構成については、後で説明する。

駆動装置３は、更に、磁石１３と、磁気センサ２０とを備えている。磁気センサ２０は、自動的に焦点合わせを行う際にレンズ５の位置を検出するために用いられる。磁気センサ２０は、磁石３１Ａの端面３１Ａ１と磁石３４Ａの端面３４Ａ１の近傍において基板７に固定されている。磁気センサ２０は、例えば、磁気抵抗効果素子等の磁界を検出する素子によって構成されている。

磁石１３は、磁気センサ２０の上方において、第２の保持部材１５に固定されている。磁石１３は、直方体形状を有している。第１の保持部材１４に対する第２の保持部材１５の相対的な位置がＺ方向に平行な方向に変化すると、第１の保持部材１４に対する磁石１３の相対的な位置もＺ方向に平行な方向に変化する。

ここで、図２ないし図５を参照して、駆動装置３の動作について説明する。始めに、光学式手振れ補正機構とオートフォーカス機構について簡単に説明する。駆動装置３は、光学式手振れ補正機構およびオートフォーカス機構の一部を構成する。駆動装置３、光学式手振れ補正機構およびオートフォーカス機構は、カメラモジュール１００の外部の図示しない制御部によって制御される。

光学式手振れ補正機構は、例えば、カメラモジュール１００の外部のジャイロセンサ等によって、手振れを検出できるように構成されている。光学式手振れ補正機構が手振れを検出すると、図示しない制御部は、手振れの態様に応じて基板７に対するレンズ５の相対的な位置が変化するように、駆動装置３を制御する。これにより、レンズ５の絶対的な位置を安定化させて、手振れの影響を低減することができる。なお、基板７に対するレンズ５の相対的な位置は、手振れの態様に応じて、Ｘ方向に平行な方向またはＹ方向に平行な方向に変化する。

オートフォーカス機構は、例えば、イメージセンサ２００またはオートフォーカスセンサ等によって、被写体に焦点が合った状態を検出できるように構成されている。図示しない制御部は、被写体に焦点が合った状態になるように、駆動装置３によって、基板７に対するレンズ５の相対的な位置をＺ方向に平行な方向に変化させる。これにより、自動的に被写体に対する焦点合わせを行うことができる。

次に、光学式手振れ補正機構に関連する駆動装置３の動作について説明する。図示しない制御部によってコイル４１，４２に電流が流されると、磁石３１Ａ，３２Ａから発生される磁界とコイル４１，４２から発生される磁界との相互作用によって、磁石３１Ａ，３２Ａが固定された第１の保持部材１４は、Ｙ方向に平行な方向に移動する。その結果、レンズ５も、Ｙ方向に平行な方向に移動する。また、図示しない制御部によってコイル４３，４４に電流が流されると、磁石３３Ａ，３４Ａから発生される磁界とコイル４３，４４から発生される磁界との相互作用によって、磁石３３Ａ，３４Ａが固定された第１の保持部材１４は、Ｘ方向に平行な方向に移動する。その結果、レンズ５も、Ｘ方向に平行な方向に移動する。図示しない制御部は、２つの磁気センサ３０によって生成される磁石３１Ａ，３４Ａの位置に対応した信号を測定することによって、レンズ５の位置を検出する。

次に、オートフォーカス機構に関連する駆動装置３の動作について説明する。基板７に対するレンズ５の相対的な位置をＺ方向に移動させる場合、図示しない制御部は、第１の導体部４５ＡではＸ方向に電流が流れ、第２の導体部４５Ｂでは−Ｘ方向に電流が流れるように、コイル４５に電流を流し、第１の導体部４６Ａでは−Ｘ方向に電流が流れ、第２の導体部４６ＢではＸ方向に電流が流れるように、コイル４６に電流を流す。これらの電流と磁石３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂから発生される磁界によって、コイル４５の第１および第２の導体部４５Ａ，４５Ｂとコイル４６の第１および第２の導体部４６Ａ，４６Ｂに、Ｚ方向のローレンツ力が作用する。これにより、コイル４５，４６が固定された第２の保持部材１５は、Ｚ方向に移動する。その結果、レンズ５も、Ｚ方向に移動する。

基板７に対するレンズ５の相対的な位置を−Ｚ方向に移動させる場合には、図示しない制御部は、コイル４５，４６に、Ｚ方向に移動させる場合とは逆方向に電流を流す。

基板７に対するレンズ５の相対的な位置がＺ方向に平行な方向に変化すると、磁気センサ２０に対する磁石１３の相対的な位置もＺ方向に平行な方向に変化する。磁気センサ２０は、少なくとも磁石１３が発生する磁界を検出し、磁石１３の位置に対応した信号を生成する。図示しない制御部は、磁気センサ２０によって生成される信号を測定することによって、レンズ５の位置を検出する。

次に、図１および図５を参照して、本実施の形態に係る磁気センサシステムの概略の構成について説明する。本実施の形態に係る磁気センサシステムは、本実施の形態に係る磁気センサと、所定の磁界を発生する磁界発生部とを備えている。本実施の形態では、コイル４１の内側に配置された磁気センサ３０、または、コイル４３の内側に配置された磁気センサ３０が、本実施の形態に係る磁気センサに対応する。コイル４１の内側に配置された磁気センサ３０を備えた磁気センサシステムでは、磁石３１Ａが、磁界発生部に対応する。コイル４３の内側に配置された磁気センサ３０を備えた磁気センサシステムでは、磁石３３Ａが、磁界発生部に対応する。

以下、図６を参照して、コイル４１の内側に配置された磁気センサ３０を備えた磁気センサシステム１０１について説明する。図６は、磁気センサシステム１０１の要部を示す斜視図である。なお、図６では、理解を容易にするために、コイル４１を省略し、磁石３１Ａを図１ないし図３、図５とは異なる寸法および配置で描いている。以下の説明では、コイル４１の内側に配置された磁気センサ３０を、本実施の形態に係る磁気センサ３０とも言う。

磁気センサ３０と、磁界発生部である磁石３１Ａは、磁石３１Ａが発生する磁界の一部である部分磁界が磁気センサ３０に印加されるように構成されている。この部分磁界は、Ｚ方向に平行な第１の磁界成分Ｈｚと、Ｙ方向に平行な第２の磁界成分Ｈｙとを含んでいる。Ｚ方向は、本発明における第１の方向に対応する。Ｙ方向は、本発明における第２の方向に対応する。

図６に示したように、本実施の形態では、磁石３１Ａの磁化の方向はＹ方向であり、第２の磁界成分Ｈｙの方向は−Ｙ方向である。なお、図６では、磁石３１Ａが図５に示した位置からＹ方向に移動したときの第１の磁界成分Ｈｚを示している。

前述のように、磁気センサ３０は、基板７に固定され、磁石３１Ａは、第１の保持部材１４に固定されている（図２参照）。基板７に対する第１の保持部材１４の位置が、Ｙ方向に平行な方向に変化すると、磁気センサ３０に対する磁石３１Ａの相対的な位置も、Ｙ方向に平行な方向に変化する。磁気センサ３０の検出値は、Ｙ方向に平行な方向についての、磁気センサ３０に対する磁石３１Ａの相対的な位置に対応する。以下、Ｙ方向に平行な方向についての、磁気センサ３０に対する磁石３１Ａの相対的な位置を、検出対象位置とも言う。磁気センサシステム１０１は、この検出対象位置を検出するための位置検出装置である。

また、磁気センサ３０と磁石３１Ａは、検出対象位置が変化すると、第１の磁界成分Ｈｚが変化するように構成されている。本実施の形態では、第１の保持部材１４がＹ方向に平行な方向に移動して、検出対象位置が変化すると、第１の磁界成分Ｈｚが変化する。第１の磁界成分Ｈｚの変化の態様については、後で説明する。

次に、図７ないし図９を参照して、本実施の形態に係る磁気センサ３０について説明する。図７は、磁気センサ３０を示す斜視図である。図８は、磁気センサ３０を示す平面図である。図９は、磁気センサ３０を示す側面図である。磁気センサ３０は、磁界変換部５０と、磁界検出部６０とを備えている。

磁界変換部５０は、軟磁性体よりなる少なくとも１つのヨークを含んでいる。少なくとも１つのヨークは、Ｚ方向に平行な方向に見たとき、例えば上方から見たときに、Ｙ方向に長い形状を有している。また、少なくとも１つのヨークは、Ｚ方向に平行な方向の入力磁界成分を含む入力磁界を受けて、出力磁界を発生するように構成されている。

本実施の形態では、入力磁界は、前述の部分磁界である。また、入力磁界成分は、前述の第１の磁界成分Ｈｚ（図６参照）である。出力磁界は、Ｘ方向に平行な方向の出力磁界成分であって入力磁界成分（第１の磁界成分Ｈｚ）に応じて変化する出力磁界成分を含んでいる。Ｘ方向は、本発明における第３の方向に対応する。また、本実施の形態では、第１の方向（Ｚ方向）、第２の方向（Ｙ方向）および第３の方向（Ｘ方向）は、互いに直交する。また、入力磁界は、入力磁界成分（第１の磁界成分Ｈｚ）の他に、Ｙ方向に平行な方向の磁界成分である第２の磁界成分Ｈｙを含んでいる。

図７および図８に示したように、本実施の形態では特に、磁界変換部５０は、少なくとも１つのヨークとして、Ｘ方向に並ぶように配置された複数のヨーク５１を含んでいる。複数のヨーク５１の各々は、例えば、Ｙ方向に長い直方体形状を有している。複数のヨーク５１の形状は同じである。

磁界検出部６０は、出力磁界を受けて、入力磁界成分（第１の磁界成分Ｈｚ）に応じて変化する検出値を生成する。磁界検出部６０は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子２２０を含んでいる。以下、磁気抵抗効果素子をＭＲ素子と記す。本実施の形態では特に、磁界検出部６０は、少なくとも１つのＭＲ素子２２０として、複数のＭＲ素子２２０を含んでいる。

また、後で詳しく説明するが、複数のＭＲ素子２２０は、複数の素子列を構成している。複数の素子列の各々は、Ｙ方向に並んだ２つ以上のＭＲ素子２２０によって構成されている。１つのヨーク５１に対して２つの素子列が対応する。１つのヨーク５１に対応する２つの素子列は、１つのヨーク５１の−Ｚ方向の端部の近傍において、Ｘ方向における１つのヨーク５１の両側に配置されている。図７および図８に示した例では、ヨーク５１の数は８であり、素子列の数は１６であり、１つの素子列を構成するＭＲ素子２２０の数は４である。

また、図８に示したように、磁界検出部６０は、第１の抵抗部６１、第２の抵抗部６２、第３の抵抗部６３および第４の抵抗部６４を含んでいる。第１ないし第４の抵抗部６１〜６４の各々は、少なくとも１つのＭＲ素子２２０を含んでいる。第１ないし第４の抵抗部６１〜６４の構成については、後で詳しく説明する。

磁気センサ３０は、更に、軟磁性体よりなる少なくとも１つのシールドを備えている。少なくとも１つのシールドは、Ｚ方向に平行な方向に見たとき、例えば上方から見たときに、Ｙ方向における最大の寸法がＸ方向の寸法よりも小さい形状を有している。図７ないし図９に示したように、本実施の形態では特に、磁気センサ３０は、少なくとも１つのシールドとして、磁界変換部５０および磁界検出部６０の上方に位置するシールド７１と、磁界変換部５０および磁界検出部６０の下方に位置するシールド７２とを備えている。なお、図８では、シールド７１を省略している。シールド７１，７２は、それぞれ、板状の形状を有している。Ｚ方向に平行な方向に見たとき、例えば上方から見たとき、シールド７１，７２の形状は、Ｘ方向に長い矩形である。

シールド７１，７２は、Ｚ方向に平行な方向に見たとき、例えば上方から見たときに、磁界変換部５０および磁界検出部６０と重なる位置に配置されている。また、上方から見たときに、磁界変換部５０および磁界検出部６０は、シールド７１，７２の各々の外縁の内側に位置している。なお、図９に示したように、シールド７１は、磁界変換部５０の複数のヨーク５１に接していてもよい。

ここで、上方から見たときにシールド７２と重なる領域をシールド投影領域と言う。また、シールド投影領域のうち、Ｘ方向における中央から−Ｘ方向の端までの部分を左側領域と言い、Ｘ方向における中央からＸ方向の端までの部分を右側領域と言う。

図７および図８に示した例では、８つのヨーク５１のうちの４つのヨーク５１は左側領域に配置され、残りの４つのヨーク５１は右側領域に配置されている。

本実施の形態では、入力磁界は、入力磁界成分（第１の磁界成分Ｈｚ）の他に、入力磁界成分の方向以外の方向の磁界成分である第２の磁界成分Ｈｙを含んでいる。シールド７１，７２の主な役割は、第２の磁界成分Ｈｙに対応する磁束を吸収して、第２の磁界成分Ｈｙに起因して磁界検出部６０に印加される、Ｙ方向に平行な方向の磁界の強度を小さくすることである。

シールド７１，７２は、軟磁性材料によって構成されている。この軟磁性材料としては、例えばＮｉＦｅを用いることができる。ＮｉＦｅを用いてシールド７１，７２を構成する場合には、シールド７１，７２の熱応力を低減するため、熱膨張係数が小さくなる組成である、Ｎｉの割合が３５〜６０重量％である組成のＮｉＦｅを用いることが好ましい。更にシールド７１，７２の磁気特性も考慮すると、Ｎｉの割合が４０〜６０重量％である組成のＮｉＦｅを用いることがより好ましい。

シールド７１，７２に求められる性能の１つは、最大磁束吸収量が大きいことである。シールド７１，７２の各々の最大磁束吸収量は、シールド７１，７２の各々における飽和磁化と厚み（Ｚ方向の寸法）の積にほぼ比例する。シールド７１，７２の各々の性能を確保するために、シールド７１，７２の各々における飽和磁化と厚みの積、すなわち単位面積当たりの磁気モーメントは、０．６ｅｍｕ／ｃｍ²以上であることが好ましい。

磁気センサ３０は、更に、複数のＭＲ素子２２０を電気的に接続する配線部８０を備えている。なお、図７および図９では、配線部８０を省略している。

図示しないが、磁気センサ３０は、更に、センサ基板と絶縁部とを備えている。シールド７１は、センサ基板の上に配置されている。絶縁部は、絶縁材料よりなり、シールド７１，７２、複数のＭＲ素子２２０および配線部８０を覆っている。

次に、図８および図１０を参照して、磁界検出部６０の回路構成について説明する。図１０は、磁界検出部６０の回路構成を示す回路図である。磁界検出部６０は、更に、所定の電圧が印加される電源ポートＶと、グランドに接続されるグランドポートＧと、第１の出力ポートＥ１と、第２の出力ポートＥ２とを含んでいる。第１の抵抗部６１は、電源ポートＶと第１の出力ポートＥ１との間に設けられている。第２の抵抗部６２は、第１の出力ポートＥ１とグランドポートＧとの間に設けられている。第３の抵抗部６３は、電源ポートＶと第２の出力ポートＥ２との間に設けられている。第４の抵抗部６４は、第２の出力ポートＥ２とグランドポートＧとの間に設けられている。磁界検出部６０は、第１の出力ポートＥ１と第２の出力ポートＥ２との間の電位差に依存する検出値を生成する。

次に、図８を参照して、第１ないし第４の抵抗部６１〜６４の構成について詳しく説明する。本実施の形態では、第１ないし第４の抵抗部６１〜６４の各々は、複数のＭＲ素子２２０を含んでいる。第１の抵抗部６１と第３の抵抗部６３を構成する複数のＭＲ素子２２０は、左側領域に配置されている。第２の抵抗部６２と第４の抵抗部６４を構成する複数のＭＲ素子２２０は、右側領域に配置されている。なお、図８では、第３の抵抗部６３を構成する複数のＭＲ素子２２０と第４の抵抗部６４を構成する複数のＭＲ素子２２０にハッチングを付している。

図８に示した例では、第１ないし第４の抵抗部６１〜６４の各々は、４つの素子列を含んでいる。以下、第１の抵抗部６１に含まれる素子列を第１の素子列と言い、第２の抵抗部６２に含まれる素子列を第２の素子列と言い、第３の抵抗部６３に含まれる素子列を第３の素子列と言い、第４の抵抗部６４に含まれる素子列を第４の素子列と言う。

４つの第１の素子列と４つの第３の素子列は、左側領域に配置された４つのヨーク５１に対応する。１つのヨーク５１に対応する１つの第１の素子列は、そのヨーク５１における−Ｘ側に配置されている。１つのヨーク５１に対応する１つの第３の素子列は、そのヨーク５１におけるＸ側に配置されている。

４つの第２の素子列と４つの第４の素子列は、右側領域に配置された４つのヨーク５１に対応する。１つのヨーク５１に対応する１つの第２の素子列は、そのヨーク５１における−Ｘ側に配置されている。１つのヨーク５１に対応する１つの第４の素子列は、そのヨーク５１におけるＸ側に配置されている。

また、第１の抵抗部６１は第１の部分６１Ａと第２の部分６１Ｂを含み、第２の抵抗部６２は第１の部分６２Ａと第２の部分６２Ｂを含み、第３の抵抗部６３は第１の部分６３Ａと第２の部分６３Ｂを含み、第４の抵抗部６４は第１の部分６４Ａと第２の部分６４Ｂを含んでいる。従って、磁界検出部６０は、４つの第１の部分と４つの第２の部分を含んでいる。

前述の左側領域は、領域Ｒ１１と領域Ｒ１２を含んでいる。領域Ｒ１１は、Ｙ方向についての左側領域の中央に対してＹ方向の先に位置する。領域Ｒ１２は、Ｙ方向についての左側領域の中央に対して−Ｙ方向の先に位置する。また、前述の右側領域は、領域Ｒ２１と領域Ｒ２２を含んでいる。領域Ｒ２１は、Ｙ方向についての右側領域の中央に対してＹ方向の先に位置する。領域Ｒ２２は、Ｙ方向についての右側領域の中央に対して−Ｙ方向の先に位置する。

第１の抵抗部６１の第１の部分６１Ａと第３の抵抗部６３の第１の部分６３Ａは、領域Ｒ１１に含まれている。第１の抵抗部６１の第２の部分６１Ｂと第３の抵抗部６３の第２の部分６３Ｂは、領域Ｒ１２に含まれている。第２の抵抗部６２の第１の部分６２Ａと第４の抵抗部６４の第１の部分６４Ａは、領域Ｒ２１に含まれている。第２の抵抗部６２の第２の部分６２Ｂと第４の抵抗部６４の第２の部分６４Ｂは、領域Ｒ２２に含まれている。

第１ないし第４の抵抗部６１〜６４の各々において、第１の部分と第２の部分は、Ｙ方向における少なくとも１つのヨーク５１の中心を通りＹ方向に垂直な断面である中央断面Ｃに対して面対称の位置に配置されている。図８に示した例では、中央断面Ｃは、全てのヨーク５１の中心を通る。

ここで、第１のＭＲ素子２２０Ａと第２のＭＲ素子２２０Ｂを、以下のように定義する。第１のＭＲ素子２２０Ａは、第１の部分に含まれるＭＲ素子２２０である。第２のＭＲ素子２２０Ｂは、第２の部分に含まれるＭＲ素子２２０である。第１のＭＲ素子２２０Ａと第２のＭＲ素子２２０Ｂは、中央断面Ｃに対して面対称の位置に配置され、且つ直列に接続されている。

図８に示した例では、１つの素子列は、第１のＭＲ素子２２０Ａと第２のＭＲ素子２２０Ｂの対を２つ含んでいる。この２つの対を構成する４つのＭＲ素子２２０は、直列に接続されている。

次に、図１１を参照して、配線部８０について説明する。図１１は、配線部８０の一部とＭＲ素子２２０を示す斜視図である。配線部８０は、複数の下部電極８１と、複数の上部電極８２とを含んでいる。複数のＭＲ素子２２０は、複数の下部電極８１の上に配置されている。複数の上部電極８２は、複数のＭＲ素子２２０の上に配置されている。

複数のＭＲ素子２２０と下部電極８１および上部電極８２との接続関係は、以下の通りである。複数の下部電極８１の各々は、Ｙ方向に細長い形状を有している。Ｙ方向に隣接する２つの下部電極８１の間には、間隙が形成されている。下部電極８１の上面上において、Ｙ方向の両端の近傍に、ＭＲ素子２２０が配置されている。複数の上部電極８２の各々は、Ｙ方向に隣接する２つの下部電極８１上に配置されて隣接する２つのＭＲ素子２２０を電気的に接続する。これにより、複数のＭＲ素子２２０が直列に接続される。

配線部８０は、更に、複数の接続電極を含んでいる。第１ないし第４の抵抗部６１〜６４の各々において、複数の接続電極は、複数の素子列が直列に接続されるように複数の下部電極８１を電気的に接続する。

次に、図８および図１２を参照して、ＭＲ素子２２０の構成の一例について説明する。図１２は、ＭＲ素子２２０を示す斜視図である。この例では、ＭＲ素子２２０は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層２２２と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層２２４と、磁化固定層２２２と自由層２２４の間に配置されたギャップ層２２３と、反強磁性層２２１とを含んでいる。反強磁性層２２１、磁化固定層２２２、ギャップ層２２３および自由層２２４は、下部電極８１側からこの順に積層されている。反強磁性層２２１は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層２２２との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層２２２の磁化の方向を固定する。

ＭＲ素子２２０は、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子でもよいし、磁気的信号検出用のセンス電流を、ＭＲ素子２２０を構成する各層の面に対してほぼ垂直な方向に流すＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）タイプのＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子でもよい。ＴＭＲ素子では、ギャップ層２２３はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、ギャップ層２２３は非磁性導電層である。

ＭＲ素子２２０の抵抗値は、自由層２２４の磁化の方向が磁化固定層２２２の磁化の方向に対してなす角度に応じて変化し、この角度が０°のときに抵抗値は最小値になり、角度が１８０°のときに抵抗値は最大値になる。

本実施の形態では、磁化固定層２２２の磁化の方向は、Ｘ方向に平行な方向である。また、本実施の形態では、第１の抵抗部６１における複数のＭＲ素子２２０の磁化固定層２２２の磁化の方向と、第２の抵抗部６２における複数のＭＲ素子２２０の磁化固定層２２２の磁化の方向は、互いに反対方向である。第３の抵抗部６３における複数のＭＲ素子２２０の磁化固定層２２２の磁化の方向は、第１の抵抗部６１における複数のＭＲ素子２２０の磁化固定層２２２の磁化の方向と同じである。第４の抵抗部６４における複数のＭＲ素子２２０の磁化固定層２２２の磁化の方向は、第２の抵抗部６２における複数のＭＲ素子２２０の磁化固定層２２２の磁化の方向と同じである。

本実施の形態では特に、第１の抵抗部６１と第３の抵抗部６３の各々における複数のＭＲ素子２２０の磁化固定層２２２の磁化の方向は、Ｘ方向である。第２の抵抗部６２と第４の抵抗部６４の各々における複数のＭＲ素子２２０の磁化固定層２２２の磁化の方向は、−Ｘ方向である。

本実施の形態では、複数のＭＲ素子２２０の各々は、Ｙ方向に平行な方向に長い形状を有している。これにより、複数のＭＲ素子２２０の各々の自由層２２４は、磁化容易軸方向がＹ方向に平行な方向となる形状異方性を有している。そのため、印加される磁界が存在しない状態では、自由層２２４の磁化の方向は、Ｙ方向に平行な方向になっている。出力磁界成分が存在する場合には、出力磁界成分の方向および強度に応じて、自由層２２４の磁化の方向が変化する。従って、自由層２２４の磁化の方向が磁化固定層２２２の磁化の方向に対してなす角度は、複数のＭＲ素子２２０の各々が受けた出力磁界成分の方向および強度によって変化する。そのため、複数のＭＲ素子２２０の各々の抵抗値は、出力磁界成分に対応したものとなる。

本実施の形態では、第２の抵抗部６２における複数のＭＲ素子２２０が受ける出力磁界成分の方向は、第１の抵抗部６１における複数のＭＲ素子２２０が受ける出力磁界成分の方向と同じである。一方、第３の抵抗部６３における複数のＭＲ素子２２０が受ける出力磁界成分の方向と、第４の抵抗部６４における複数のＭＲ素子２２０が受ける出力磁界成分の方向は、第１の抵抗部６１における複数のＭＲ素子２２０が受ける出力磁界成分の方向とは反対である。

なお、ＭＲ素子２２０の構成は、図１２を参照して説明した例に限られない。例えば、ＭＲ素子２２０は、反強磁性層２２１を含まない構成であってもよい。この構成は、例えば、反強磁性層２２１および磁化固定層２２２の代わりに、２つの強磁性層とこの２つの強磁性層の間に配置された非磁性金属層とを含む人工反強磁性構造の磁化固定層を含む構成であってもよい。

以下、本実施の形態に係る磁気センサ３０および磁気センサシステム１０１の作用および効果について説明する。始めに、磁界検出部６０の作用について説明する。ここでは、入力磁界が入力磁界成分のみからなると仮定して説明する。入力磁界成分が存在せず、その結果、出力磁界成分も存在しない状態では、ＭＲ素子２２０の自由層２２４の磁化の方向は、Ｙ方向に平行な方向になっている。入力磁界成分の方向がＺ方向の場合、第１および第２の抵抗部６１，６２内のＭＲ素子２２０が受ける出力磁界成分の方向はＸ方向になり、第３および第４の抵抗部６３，６４内のＭＲ素子２２０が受ける出力磁界成分の方向は−Ｘ方向になる。この場合、第１および第２の抵抗部６１，６２内のＭＲ素子２２０の自由層２２４の磁化の方向は、Ｙ方向に平行な方向からＸ方向に向かって傾き、第３および第４の抵抗部６３，６４内のＭＲ素子２２０の自由層２２４の磁化の方向は、Ｙ方向に平行な方向から−Ｘ方向に向かって傾く。その結果、出力磁界成分が存在しない状態と比べて、第１および第４の抵抗部６１，６４内のＭＲ素子２２０の抵抗値は減少し、第１および第４の抵抗部６１，６４の抵抗値も減少する。また、出力磁界成分が存在しない状態と比べて、第２および第３の抵抗部６２，６３内のＭＲ素子２２０の抵抗値は増加し、第２および第３の抵抗部６２，６３の抵抗値も増加する。

入力磁界成分の方向が−Ｚ方向の場合は、出力磁界成分の方向と、第１ないし第４の抵抗部６１〜６４の抵抗値の変化は、上述の入力磁界成分の方向がＺ方向の場合とは逆になる。

ＭＲ素子２２０の抵抗値の変化量は、ＭＲ素子２２０が受ける出力磁界成分の強度に依存する。出力磁界成分の強度が大きくなると、ＭＲ素子２２０の抵抗値は、その増加量またはその減少量がそれぞれ大きくなる方向に変化する。出力磁界成分の強度が小さくなると、ＭＲ素子２２０の抵抗値は、その増加量またはその減少量がそれぞれ小さくなる方向に変化する。出力磁界成分の強度は、入力磁界成分の強度に依存する。

このように、入力磁界成分の方向と強度が変化すると、第１ないし第４の抵抗部６１〜６４のそれぞれの抵抗値は、第１および第４の抵抗部６１，６４の抵抗値が増加すると共に第２および第３の抵抗部６２，６３の抵抗値が減少するか、第１および第４の抵抗部６１，６４の抵抗値が減少すると共に第２および第３の抵抗部６２，６３の抵抗値が増加するように変化する。これにより、図８および図１０に示した第１の出力ポートＥ１と第２の出力ポートＥ２との間の電位差が変化する。磁界検出部６０は、第１の出力ポートＥ１と第２の出力ポートＥ２との間の電位差に依存する検出値を生成する。検出値は、自由層２２４の磁化の方向が磁化固定層２２２の磁化の方向に対してなす角度に応じて変化する。

次に、図１３ないし図１５を参照して、検出対象位置と入力磁界との関係について説明する。図１３ないし図１５は、検出対象位置と入力磁界との関係を示している。図１３ないし図１５において、記号Ｈを付した矢印は、磁気センサ３０に印加される部分磁界すなわち入力磁界を表している。また、記号Ｈｚを付した矢印は、第１の磁界成分Ｈｚすなわち入力磁界成分を表し、記号Ｈｙを付した矢印は、第２の磁界成分Ｈｙを表している。

図１３は、磁石３１ＡのＹ方向の位置が、磁気センサ３０のＹ方向の位置に一致した状態を示している。図１４は、磁石３１Ａが、図１３に示した位置からＹ方向に移動した状態を示している。図１５は、磁石３１Ａが、図１３に示した位置から−Ｙ方向に移動した状態を示している。図１３ないし図１５に示したように、Ｙ方向に平行な方向についての、磁気センサ３０に対する磁石３１Ａの相対的な位置すなわち検出対象位置が変化すると、第１の磁界成分Ｈｚすなわち入力磁界成分が変化する。

ここで、検出対象位置と第１および第２の磁界成分Ｈｚ，Ｈｙとの関係について説明する。図１６は、検出対象位置と、第１および第２の磁界成分Ｈｚ，Ｈｙに対応する磁束密度との関係を示す特性図である。図１６において、横軸は検出対象位置を示し、縦軸は磁束密度を示している。図１６では、磁石３１ＡのＹ方向の位置が磁気センサ３０のＹ方向の位置に一致した状態の検出対象位置を０とし、０の位置よりも磁石３１ＡがＹ方向に移動したときの検出対象位置を正の値で表し、０の位置よりも磁石３１Ａが−Ｙ方向に移動したときの検出対象位置を負の値で表している。

図１６において、記号Ｂｚを付した曲線は、第１の磁界成分Ｈｚに対応する磁束密度を示し、記号Ｂｙを付した曲線は、第２の磁界成分Ｈｙに対応する磁束密度を示している。図１６には、部分磁界のＸ方向に平行な成分に対応する磁束密度Ｂｘも示している。ただし、磁束密度Ｂｘの大きさは、検出対象位置にかかわらずにほぼ０である。

図１６では、第１の磁界成分Ｈｚの方向がＺ方向のときの磁束密度Ｂｚを正の値で表し、第１の磁界成分Ｈｚの方向が−Ｚ方向のときの磁束密度Ｂｚを負の値で表している。磁束密度Ｂｚは、検出対象位置の値にほぼ比例して変化する。

また、図１６では、第２の磁界成分Ｈｙの方向が−Ｙ方向のときの磁束密度Ｂｙを負の値で表している。磁束密度Ｂｙの絶対値は、磁束密度Ｂｚの絶対値よりも大きい。

前述の磁界検出部６０の作用の説明では、入力磁界が入力磁界成分すなわち第１の磁界成分Ｈｚのみからなると仮定した。しかし、本実施の形態に係る磁気センサシステム１０１では、図１３ないし図１６から理解されるように、入力磁界は、入力磁界成分の他に第２の磁界成分Ｈｙを含んでいる。

第２の磁界成分Ｈｙが磁界検出部６０に印加されると、ＭＲ素子２２０の自由層２２４に、Ｘ方向に平行な方向の出力磁界成分の他に、Ｙ方向に平行な方向の第２の磁界成分Ｈｙが印加される。この場合、入力磁界が入力磁界成分のみからなる場合に比べて、自由層２２４の磁化の方向が磁化固定層２２２の磁化の方向に対してなす角度が異なってしまい、その結果、磁界検出部６０の検出値も異なってしまう。そのため、第２の磁界成分Ｈｙは、磁界検出部６０の検出値に誤差が生じたり、磁界検出部６０の感度が低下したりする原因となる。

本実施の形態では、シールド７１，７２によって、第２の磁界成分Ｈｙに対応する磁束を吸収して、第２の磁界成分Ｈｙに起因して磁界検出部６０に印加される、Ｙ方向に平行な方向の磁界の強度を小さくすることができる。

このように、本実施の形態によれば、磁気センサ３０に印加される入力磁界が、入力磁界成分の他に、入力磁界成分の方向以外の方向の磁界成分である第２の磁界成分Ｈｙを含む場合における問題の発生を抑制することができる。

次に、本実施の形態における複数のヨーク５１およびシールド７１，７２の形状および配置による効果について、比較例と比較しながら説明する。

本実施の形態では、上方から見たときに、複数のヨーク５１は、それぞれ、Ｙ方向に長い形状を有し、シールド７１，７２は、それぞれ、Ｙ方向における最大の寸法がＸ方向における最大の寸法よりも小さい形状を有している。言い換えると、上方から見たときに、複数のヨーク５１は、それぞれ、その長手方向がＹ方向に平行な方向に向く姿勢で配置され、シールド７１，７２は、それぞれ、その長手方向がＸ方向に平行な方向に向く姿勢で配置されている。

ここで、比較例の磁気センサおよび磁気センサシステムについて説明する。図１７は、比較例の磁気センサ１３０を示す斜視図である。図１８は、比較例の磁気センサ１３０を示す平面図である。比較例の磁気センサ１３０は、本実施の形態における磁界変換部５０および磁界検出部６０の代わりに、磁界変換部１５０および磁界検出部１６０を備えている。また、比較例の磁気センサ１３０は、本実施の形態に係る磁気センサ３０と同様に、２つのシールド７１，７２を備えている。上方から見たときに、磁界変換部１５０および磁界検出部１６０は、シールド７１，７２の各々の外縁の内側に位置している。

磁界変換部１５０は、本実施の形態における磁界変換部５０と同様に、複数のヨーク５１を含んでいる。ただし、比較例におけるヨーク５１の数は１２である。磁界検出部１６０は、本実施の形態における磁界検出部６０と同様に、第１ないし第４の抵抗部６１〜６４と、電源ポートＶと、グランドポートＧと、第１の出力ポートＥ１と、第２の出力ポートＥ２とを含んでいる。第１ないし第４の抵抗部６１〜６４の各々は、複数のＭＲ素子２２０を含んでいる。

比較例の磁気センサ１３０では、複数のヨーク５１の姿勢と、複数のＭＲ素子２２０の姿勢が、本実施の形態に係る磁気センサ３０と異なっている。すなわち、比較例では、上方から見たときに、複数のヨーク５１は、それぞれ、その長手方向がＸ方向に平行な方向に向く姿勢で配置されている。なお、比較例では、６つのヨーク５１が、前述の左側領域においてＹ方向に一列に並ぶように配置され、他の６つのヨーク５１が、前述の右側領域においてＹ方向に一列に並ぶように配置されている。

また、比較例では、複数のＭＲ素子２２０は、それぞれ、その長手方向がＸ方向に平行な方向に向く姿勢で配置されている。また、比較例では、複数の素子列の各々は、Ｘ方向に並んだ２つ以上のＭＲ素子２２０によって構成されている。１つのヨーク５１に対応する２つの素子列は、１つのヨーク５１の−Ｚ方向の端部の近傍において、Ｙ方向における１つのヨーク５１の両側に配置されている。第１の抵抗部６１と第３の抵抗部６３の各々における複数のＭＲ素子２２０の磁化固定層２２２の磁化の方向は、Ｙ方向であり、第２の抵抗部６２と第４の抵抗部６４の各々における複数のＭＲ素子２２０の磁化固定層２２２の磁化の方向は、−Ｙ方向である。

なお、比較例では、本実施の形態に係る磁気センサ３０と同様に、上方から見たときに、シールド７１，７２は、それぞれ、その長手方向がＸ方向に平行な方向に向く姿勢で配置されている。すなわち、比較例では、上方から見たときに、ヨーク５１の長手方向とシールド７１，７２の長手方向が一致するような姿勢で、複数のヨーク５１とシールド７１，７２が配置されている。

比較例の磁気センサ１３０におけるその他の構成は、本実施の形態に係る磁気センサ３０と同様である。

比較例の磁気センサシステムは、比較例の磁気センサ１３０と、磁界発生部である磁石３１Ａとを備えている。磁気センサ１３０と磁石３１Ａとの位置関係は、図６に示した、本実施の形態に係る磁気センサ３０と磁石３１Ａとの位置関係と同じである。磁気センサ１３０と磁石３１Ａは、磁石３１Ａが発生する磁界の一部である部分磁界が磁気センサ３０に印加されるように構成されている。この部分磁界は、Ｚ方向に平行な第１の磁界成分Ｈｚと、Ｙ方向に平行な第２の磁界成分Ｈｙとを含んでいる。

次に、図１９を参照して、比較例の磁気センサ１３０において、第２の磁界成分Ｈｙが印加されたときに、ヨーク５１およびシールド７１，７２の構造に起因して、ＭＲ素子２２０に印加される磁界について説明する。以下、この磁界を構造起因磁界と言う。

図１９において矢印で示したように、磁気センサ１３０に対して−Ｙ方向に第２の磁界成分Ｈｙが印加されると、シールド７１，７２のＹ方向の端部の近傍においてシールド７１，７２に流入する磁束と、シールド７１，７２の−Ｙ方向の端部の近傍においてシールド７１，７２から流出する磁束が生じる。また、シールド７１に接するヨーク５１の−Ｚ方向の端部の近傍では、シールド７１を通過する磁束に関連して、ヨーク５１から流出またはヨーク５１に流入する磁束が生じる。この磁束は、ヨーク５１がシールド７１のＹ方向の両端に近いほど多くなる。以下、これらの磁束によってＭＲ素子２２０に印加される磁界が、構造起因磁界である。

次に、図１８ないし図２０を参照して、構造起因磁界による比較例の問題点について説明する。図２０は、構造起因磁界による比較例の問題点を説明するための説明図である。ここでは、第１の磁界成分Ｈｚの強度が０であるものとしている。図２０において、ＭＲ素子２２０に重なるように描かれた矢印は、そのＭＲ素子２２０の自由層２２４の磁化の方向を表している。

図１８に示した４つの領域Ｒ１０１，Ｒ１０２，Ｒ１０３，Ｒ１０４は、前述の４つの領域Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４に対応している。第１および第３の抵抗部６１，６３を構成する複数のＭＲ素子２２０のうちの半数のＭＲ素子２２０は、領域Ｒ１０１に含まれている。第１および第３の抵抗部６１，６３を構成する複数のＭＲ素子２２０のうちの残りの半数のＭＲ素子２２０は、領域Ｒ１０２に含まれている。第２および第４の抵抗部６２，６４を構成する複数のＭＲ素子２２０のうちの半数のＭＲ素子２２０は、領域Ｒ１０３に含まれている。第２および第４の抵抗部６２，６４を構成する複数のＭＲ素子２２０のうちの残りの半数のＭＲ素子２２０は、領域Ｒ１０４に含まれている。

図２０は、図１８に示した磁気センサ１３０を簡略化して示している。図２０に示したように、第１の抵抗部６１と第３の抵抗部６３の各々は、領域Ｒ１０１に含まれるＭＲ素子２２０と領域Ｒ１０２に含まれるＭＲ素子２２０を含んでいる。第２の抵抗部６２と第４の抵抗部６４の各々は、領域Ｒ１０３に含まれるＭＲ素子２２０と領域Ｒ１０４に含まれるＭＲ素子２２０を含んでいる。

ここで、図１９における最も右側のＭＲ素子２２０に注目する。このＭＲ素子２２０は、領域Ｒ１０１に含まれる第１の抵抗部６１のＭＲ素子２２０と、領域Ｒ１０３に含まれる第２の抵抗部６２のＭＲ素子２２０に対応する。このＭＲ素子２２０には、図１９における最も右側のヨーク５１を通過する磁束に対応する磁界と、シールド７２を通過する磁束に対応する磁界とが印加される。これら２つの磁界は、互いに方向がほぼ反対であるため、ほぼ相殺される。そのため、このＭＲ素子２２０には、構造起因磁界による影響はほとんど生じない。その結果、図２０に示したように、領域Ｒ１０１に含まれる第１の抵抗部６１のＭＲ素子２２０と、領域Ｒ１０３に含まれる第２の抵抗部６２のＭＲ素子２２０では、自由層２２４の磁化の方向は、磁化容易軸方向であるＸ方向に平行な方向に向いたままになる。

次に、図１９における右側から２番目のＭＲ素子２２０に注目する。このＭＲ素子２２０は、領域Ｒ１０１に含まれる第３の抵抗部６３のＭＲ素子２２０と、領域Ｒ１０３に含まれる第４の抵抗部６４のＭＲ素子２２０に対応する。このＭＲ素子２２０には、図１９における最も右側のヨーク５１を通過する磁束に対応する磁界と、シールド７２を通過する磁束に対応する磁界とが印加される。これら２つの磁界は、いずれも−Ｙ方向の成分を含んでいるため、相殺されない。そのため、このＭＲ素子２２０には、構造起因磁界による−Ｙ方向の磁界成分が印加される。その結果、図２０に示したように、領域Ｒ１０１に含まれる第３の抵抗部６３のＭＲ素子２２０と、領域Ｒ１０３に含まれる第４の抵抗部６４のＭＲ素子２２０では、自由層２２４の磁化の方向は、Ｘ方向に平行な方向から−Ｙ方向に向かって傾く。

次に、図１９における最も左側のＭＲ素子２２０に注目する。このＭＲ素子２２０は、領域Ｒ１０２に含まれる第３の抵抗部６３のＭＲ素子２２０と、領域Ｒ１０４に含まれる第４の抵抗部６４のＭＲ素子２２０に対応する。このＭＲ素子２２０には、図１９における最も左側のヨーク５１を通過する磁束に対応する磁界と、シールド７２を通過する磁束に対応する磁界とが印加される。これら２つの磁界は、互いに方向がほぼ反対であるため、ほぼ相殺される。そのため、このＭＲ素子２２０には、構造起因磁界による影響はほとんど生じない。その結果、図２０に示したように、領域Ｒ１０２に含まれる第３の抵抗部６３のＭＲ素子２２０と、領域Ｒ１０４に含まれる第４の抵抗部６４のＭＲ素子２２０では、自由層２２４の磁化の方向は、Ｘ方向に平行な方向に向いたままになる。

次に、図１９における左側から２番目のＭＲ素子２２０に注目する。このＭＲ素子２２０は、領域Ｒ１０２に含まれる第１の抵抗部６１のＭＲ素子２２０と、領域Ｒ１０４に含まれる第２の抵抗部６２のＭＲ素子２２０に対応する。このＭＲ素子２２０には、図１９における最も左側のヨーク５１を通過する磁束に対応する磁界と、シールド７２を通過する磁束に対応する磁界とが印加される。これら２つの磁界は、いずれも−Ｙ方向の成分を含んでいるため、相殺されない。そのため、このＭＲ素子２２０には、構造起因磁界による−Ｙ方向の磁界成分が印加される。その結果、図２０に示したように、領域Ｒ１０２に含まれる第１の抵抗部６１のＭＲ素子２２０と、領域Ｒ１０４に含まれる第２の抵抗部６２のＭＲ素子２２０では、自由層２２４の磁化の方向は、Ｘ方向に平行な方向から−Ｙ方向に向かって傾く。

以上の説明から理解されるように、比較例では、同じ抵抗部に含まれるＭＲ素子２２０であっても、そのＭＲ素子２２０が、領域Ｒ１０１に含まれるか領域Ｒ１０２に含まれるかによって、あるいは領域Ｒ１０３に含まれるか領域Ｒ１０４に含まれるかによって、ＭＲ素子２２０が受ける構造起因磁界による影響が異なる。しかも、１つの抵抗部において、複数のＭＲ素子２２０が受ける構造起因磁界による影響を相殺することができない。そのため、比較例では、第１ないし第４の抵抗部６１〜６４の全てが、構造起因磁界による影響を受ける。その結果、第１ないし第４の抵抗部６１〜６４の全てにおいて、構造起因磁界による影響を受けない場合と比べて、抵抗値が異なってしまう。

また、比較例では、構造起因磁界によって自由層２２４の磁化の方向が傾く方向は全て同じ方向であるが、ＭＲ素子２２０の磁化固定層２２２の磁化の方向は、第１および第３の抵抗部６１，６３と第２および第４の抵抗部６２，６４で異なっている。そのため、比較例では、構造起因磁界によって、第１の磁界成分Ｈｚの強度が０のときの第１および第２の出力ポートＥ１，Ｅ２の各々の電位（以下、中点電位と言う。）が、第２の磁界成分Ｈｙが存在しない場合における中点電位からずれてしまう。これにより、比較例では、構造起因磁界に起因して、磁界検出部１６０の検出値に誤差が生じたり、磁界検出部１６０の感度が低下したりする。また、比較例では、ヨーク５１の位置が長手方向に直交する方向であるＹ方向にばらつくと、ＭＲ素子２２０の自由層２２４の磁化の傾きがばらつき、中点電位もばらつく。その結果、比較例の磁気センサ１３０の歩留まりが低下してしまう。以下、これらの問題点を比較例の第１の問題点と言う。

次に、比較例の磁気センサ１３０を、シールド７１，７２の長手方向がＹ方向に平行な方向に向く姿勢で配置した場合について考える。このような配置のシールド７１，７２のでは、長手方向がＸ方向に平行な方向に向く姿勢でシールド７１，７２が配置された場合と比べて、第２の磁界成分Ｈｙの方向についてのシールド７１，７２の寸法が大きくなり、第２の磁界成分Ｈｙに対する反磁界が小さくなる。その結果、シールド７１，７２による第２の磁界成分Ｈｙの吸収能力が低下する。以下、これを比較例の第２の問題点という。比較例では、第１の問題点と第２の問題点を同時に解決することはできない。

これに対し、本実施の形態では、比較例の第１の問題点と第２の問題点を同時に解決することができる。以下、これについて詳しく説明する。

始めに、図２１を参照して、本実施の形態に係る磁気センサ３０において、第２の磁界成分Ｈｙが印加されたときに、ヨーク５１およびシールド７１，７２の構造に起因して、ＭＲ素子２２０に印加される磁界について説明する。比較例の場合と同様に、本実施の形態に関しても、この磁界を構造起因磁界と言う。

図２１において矢印で示したように、磁気センサ３０に対して−Ｙ方向に第２の磁界成分Ｈｙが印加されると、ヨーク５１のＹ方向の端部の近傍においてヨーク５１に流入し、ヨーク５１の−Ｙ方向の端部の近傍においてヨーク５１から流出する磁束が生じる。この磁束によって、ＭＲ素子２２０には、構造起因磁界が印加される。

図２２は、図２１に示した磁気センサ３０を簡略化して示している。図２２に示したように、第１の抵抗部６１と第３の抵抗部６３の各々は、領域Ｒ１１に含まれるＭＲ素子２２０Ａと領域Ｒ１２に含まれるＭＲ素子２２０Ｂを含んでいる。第２の抵抗部６２と第４の抵抗部６４の各々は、領域Ｒ２１に含まれるＭＲ素子２２０Ａと領域Ｒ２２に含まれるＭＲ素子２２０Ｂを含んでいる。

図２２には、構造起因磁界に起因するＭＲ素子２２０の自由層２２４の磁化の傾きを示している。ここでは、第１の磁界成分Ｈｚの強度が０であるものとしている。図２２において、ＭＲ素子２２０に重なるように描かれた矢印は、そのＭＲ素子２２０の自由層２２４の磁化の方向を表している。

構造起因磁界の影響によって、図２２に示したように、領域Ｒ１１に含まれる第１の抵抗部６１の第１のＭＲ素子２２０Ａと、領域Ｒ２１に含まれる第２の抵抗部６２の第１のＭＲ素子２２０Ａでは、自由層２２４の磁化の方向は、Ｙ方向に平行な方向からＸ方向に向かって傾く。また、領域Ｒ１２に含まれる第１の抵抗部６１の第２のＭＲ素子２２０Ｂと、領域Ｒ２２に含まれる第２の抵抗部６２の第２のＭＲ素子２２０Ｂでは、自由層２２４の磁化の方向は、Ｙ方向に平行な方向から−Ｘ方向に向かって傾く。

また、領域Ｒ１１に含まれる第３の抵抗部６３の第１のＭＲ素子２２０Ａと、領域Ｒ２１に含まれる第４の抵抗部６４の第１のＭＲ素子２２０Ａでは、自由層２２４の磁化の方向は、Ｙ方向に平行な方向から−Ｘ方向に向かって傾く。また、領域Ｒ１２に含まれる第３の抵抗部６３の第２のＭＲ素子２２０Ｂと、領域Ｒ２２に含まれる第４の抵抗部６４の第２のＭＲ素子２２０Ｂでは、自由層２２４の磁化の方向は、Ｙ方向に平行な方向からＸ方向に向かって傾く。

このように、本実施の形態では、第１ないし第４の抵抗部６１〜６４のいずれにおいても、構造起因磁界の影響によって、第１のＭＲ素子２２０Ａと第２のＭＲ素子２２０Ｂでは、自由層２２４の磁化の方向が互いに反対方向に傾く。これにより、第１ないし第４の抵抗部６１〜６４のいずれにおいても、第１のＭＲ素子２２０Ａと第２のＭＲ素子２２０Ｂが受ける構造起因磁界の影響を相殺することができる。これは、第１のＭＲ素子２２０Ａと第２のＭＲ素子２２０Ｂが、中央断面Ｃに対して面対称の位置に配置されているためである。このようにして、本実施の形態によれば、磁界検出部６０が受ける構造起因磁界の影響を低減することができる。すなわち、本実施の形態によれば、比較例の第１の問題点を解決することができる。

また、本実施の形態では、上記の作用により、構造起因磁界の影響によって生じる第１および第２の出力ポートＥ１，Ｅ２の中点電位のずれ量は、比較例に比べて小さくなる。また、本実施の形態では、ヨーク５１の位置が長手方向に直交する方向であるＸ方向にばらついても、第１ないし第４の抵抗部６１〜６４のいずれにおいても、構造起因磁界の影響によって生じる第１のＭＲ素子２２０Ａの自由層２２４の磁化の傾きの大きさと、構造起因磁界の影響によって生じる第２のＭＲ素子２２０Ｂの自由層２２４の磁化の傾きの大きさは、ほぼ等しくなる。その結果、本実施の形態では、ヨーク５１の位置のばらつきに起因する中点電位のばらつきは、比較例に比べて小さくなる。

次に、本実施の形態によれば、比較例の第２の問題点を解決できることについて説明する。本実施の形態におけるシールド７１，７２は、上方から見たときに、長手方向がＸ方向に平行な方向に向く姿勢で配置されている。このような配置のシールド７１，７２では、上方から見たときに、長手方向がＹ方向に平行な方向に向く姿勢でシールド７１，７２が配置された場合と比べて、第２の磁界成分Ｈｙの方向についてのシールド７１，７２の寸法が小さくなり、第２の磁界成分Ｈｙに対する反磁界が大きくなる。これにより、本実施の形態によれば、シールド７１，７２による第２の磁界成分Ｈｙの吸収能力を向上させることができる。すなわち、本実施の形態によれば、比較例の第２の問題点を解決することができる。

以上のことから、本実施の形態によれば、比較例の第１の問題点と第２の問題点を、同時に解決することができる。

以下、第２の磁界成分Ｈｙの方向についてのシールド７１，７２の寸法が小さい方が、シールド７１，７２による第２の磁界成分Ｈｙの吸収能力が向上することを示す実験の結果について説明する。

実験では、本実施の形態に係る磁気センサ３０におけるシールド７１，７２の形状を互いに異ならせた第１ないし第３の試料を用いた。第１および第２の試料は、図７および図８に示した磁気センサ３０に対応する試料である。第１の試料におけるシールド７１，７２の各々のＹ方向の寸法は１００μｍである。第２の試料におけるシールド７１，７２の各々のＹ方向の寸法は９０μｍである。

第３の試料は、図７および図８に示した磁気センサ３０において、１つのシールド７１の代わりに、互いに分離されてＹ方向に並ぶ２つのシールド７１を設け、１つのシールド７２の代わりに、互いに分離されてＹ方向に並ぶ２つのシールド７２を設けた試料である。第３の試料において、２つのシールド７１と２つのシールド７２の各々のＹ方向の寸法は５０μｍである。なお、第１ないし第３の試料のいずれにおいても、シールド７１，７２の各々のＸ方向の寸法は１８０μｍである。

ここで、磁気センサ３０の感度を、出力磁界成分に対応する磁束密度の変化に対する磁気センサ３０の検出値の変化の比率と定義する。実験では、第１の磁界成分Ｈｚに対応する磁束密度を−５０ｍＴ〜５０ｍＴの範囲内で変化させて、磁気センサ３０の感度を求めた。なお、第１の磁界成分Ｈｚに対応する磁束密度については、第１の磁界成分Ｈｚの方向がＺ方向であるときには正の値で表し、第１の磁界成分Ｈｚの方向が−Ｚ方向であるときには負の値で表している。また、実験では、磁気センサ３０に−Ｙ方向の第２の磁界成分Ｈｙを印加し、第２の磁界成分Ｈｙに対応する磁束密度を０〜３００ｍＴの範囲内で変化させて、第２の磁界成分Ｈｙに対応する磁束密度と磁気センサ３０の感度との関係を求めた。

図２３に、実験の結果を示す。図２３において、横軸は第２の磁界成分Ｈｙに対応する磁束密度を示している。また、図２３において、縦軸は、規格化感度を示している。規格化感度とは、第２の磁界成分Ｈｙに対応する磁束密度が任意の値のときの磁気センサ３０の感度を、第２の磁界成分Ｈｙに対応する磁束密度が０のときの磁気センサ３０の感度で割って得られる値である。また、図２３において、符号９１を付した曲線は第１の試料の規格化感度を表し、符号９２を付した曲線は第２の試料の規格化感度を表し、符号９３を付した曲線は第３の試料の規格化感度を表している。

図２３に示したように、第１ないし第３の試料のいずれにおいても、第２の磁界成分Ｈｙに対応する磁束密度が０からある値までは、規格化感度はほぼ１であり、第２の磁界成分Ｈｙに対応する磁束密度がある値よりも大きくなると、規格化感度が小さくなっている。第２の磁界成分Ｈｙに対応する磁束密度を大きくしていったときに、シールド７１，７２の各々において磁束が飽和に達すると、規格化感度が小さくなり始めると考えられる。シールド７１，７２の各々において磁束が飽和すると、第２の磁界成分Ｈｙのうちシールド７１，７２によって吸収しきれなかった分が磁界検出部６０に印加され、その結果、規格化感度が低下する。従って、規格化感度が小さくなり始める磁束密度の値が大きいほど、シールド７１，７２による第２の磁界成分Ｈｙの吸収能力が高いと言える。図２３に示したように、規格化感度が小さくなり始める磁束密度の値は、第１の試料が最も小さくなり、第３の試料が最も大きくなる。この結果から理解されるように、Ｙ方向、すなわち第２の磁界成分Ｈｙの方向についてのシールド７１，７２の寸法が小さい方が、シールド７１，７２による第２の磁界成分Ｈｙの吸収能力が向上する。

なお、上記のように、第２の磁界成分Ｈｙの方向についてのシールド７１，７２の寸法が小さい方が、シールド７１，７２による第２の磁界成分Ｈｙの吸収能力が向上するのは、第２の磁界成分Ｈｙの方向についてのシールド７１，７２の寸法が小さくなるに従って、第２の磁界成分Ｈｙによってシールド７１，７２に生じる反磁界の強度が大きくなるためと考えられる。

なお、ここまでは、コイル４１（図１参照）の内側に配置された磁気センサ３０と、コイル４１の内側に配置された磁気センサ３０を備えた磁気センサシステム１０１について説明してきた。以下、ここまで説明してきた磁気センサ３０および磁気センサシステム１０１を第１の実施例の磁気センサおよび磁気センサシステムと言う。

図１ないし図３に示したカメラモジュール１００では、第１の実施例の磁気センサおよび磁気センサシステムだけではなく、コイル４３（図１参照）の内側に配置された磁気センサ３０と、この磁気センサ３０を備えた磁気センサシステムも、本実施の形態に係る磁気センサおよび磁気センサシステムと言える。以下、コイル４３の内側に配置された磁気センサ３０と、この磁気センサ３０を備えた磁気センサシステムを、第２の実施例の磁気センサおよび磁気センサシステムと言う。

第２の実施例の磁気センサおよび磁気センサシステムの構成は、基本的には、第１の実施例の磁気センサおよび磁気センサシステムと同じである。ただし、第２の実施例では、Ｘ方向が本発明における第２の方向に対応し、Ｙ方向が本発明における第３の方向に対応する。従って、第１の実施例の説明中の磁石３１Ａ、Ｘ方向およびＹ方向を、それぞれ磁石３３Ａ、Ｙ方向およびＸ方向に置き換えれば、第２の実施例の説明になる。第２の実施例の磁気センサシステムは、Ｘ方向に平行な方向についての、磁気センサ３０に対する磁石３３Ａの相対的な位置を検出するための位置検出装置である。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。始めに、図２４を参照して、本実施の形態に係る磁気センサの構成について説明する。図２４は、本実施の形態に係る磁気センサを示す平面図である。

本実施の形態に係る磁気センサ３０では、第１ないし第４の抵抗部６１〜６４の各々は、第１の実施の形態における複数のＭＲ素子２２０の代わりに、少なくとも１つのＭＲ素子２３０を含んでいる。図２４に示した例では、第１ないし第４の抵抗部６１〜６４の各々は、４つのＭＲ素子２３０を含んでいる。第１の実施の形態における１つの素子列は、１つのＭＲ素子２３０に置き換えられている。１つのヨーク５１に対して２つのＭＲ素子２３０が対応する。複数のＭＲ素子２３０の各々は、Ｙ方向に平行な方向に長い形状を有している。１つのヨーク５１に対応する２つのＭＲ素子２３０は、１つのヨーク５１の−Ｚ方向の端部の近傍において、Ｘ方向における１つのヨーク５１の両側に配置されている。図２４に示した例では、ヨーク５１の数は８であり、ＭＲ素子２３０の数は１６である。

第１の実施の形態と同様に、上方から見たときにシールド７２と重なる領域をシールド投影領域と言う。また、シールド投影領域のうち、Ｘ方向における中央から−Ｘ方向の端までの部分を左側領域と言い、Ｘ方向における中央からＸ方向の端までの部分を右側領域と言う。図２４に示した例では、８つのヨーク５１のうちの４つのヨーク５１は左側領域に配置され、残りの４つのヨーク５１は右側領域に配置されている。

第１の抵抗部６１と第３の抵抗部６３を構成する複数のＭＲ素子２３０は、左側領域に配置されている。第２の抵抗部６２と第４の抵抗部６４を構成する複数のＭＲ素子２３０は、右側領域に配置されている。図２４では、第３の抵抗部６３を構成する複数のＭＲ素子２２０と第４の抵抗部６４を構成する複数のＭＲ素子２３０にハッチングを付している。

第１の抵抗部６１と第３の抵抗部６３を構成する複数のＭＲ素子２３０は、左側領域に配置された４つのヨーク５１に対応する。１つのヨーク５１に対応する第１の抵抗部６１の１つのＭＲ素子２３０は、そのヨーク５１における−Ｘ側に配置されている。１つのヨーク５１に対応する第３の抵抗部６３の１つのＭＲ素子２３０は、そのヨーク５１におけるＸ側に配置されている。

第２の抵抗部６２と第４の抵抗部６４を構成する複数のＭＲ素子２３０は、右側領域に配置された４つのヨーク５１に対応する。１つのヨーク５１に対応する第２の抵抗部６２の１つのＭＲ素子２３０は、そのヨーク５１における−Ｘ側に配置されている。１つのヨーク５１に対応する第４の抵抗部６４の１つのＭＲ素子２３０は、そのヨーク５１におけるＸ側に配置されている。

第１の実施の形態と同様に、第１の抵抗部６１は第１の部分６１Ａと第２の部分６１Ｂを含み、第２の抵抗部６２は第１の部分６２Ａと第２の部分６２Ｂを含み、第３の抵抗部６３は第１の部分６３Ａと第２の部分６３Ｂを含み、第４の抵抗部６４は第１の部分６４Ａと第２の部分６４Ｂを含んでいる。従って、磁界検出部６０は、４つの第１の部分と４つの第２の部分を含んでいる。本実施の形態では、第１ないし第４の抵抗部６１〜６４の各々における第１の部分と第２の部分は、少なくとも１つのＭＲ素子２３０（図２４に示した例では４つのＭＲ素子２３０）における互いに異なる部分である。

前述の左側領域は、領域Ｒ１１と領域Ｒ１２を含み、前述の右側領域は、領域Ｒ２１と領域Ｒ２２を含んでいる。領域Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の定義は、第１の実施の形態と同じである。第１の抵抗部６１の第１の部分６１Ａと第３の抵抗部６３の第１の部分６３Ａは、領域Ｒ１１に含まれている。第１の抵抗部６１の第２の部分６１Ｂと第３の抵抗部６３の第２の部分６３Ｂは、領域Ｒ１２に含まれている。第２の抵抗部６２の第１の部分６２Ａと第４の抵抗部６４の第１の部分６４Ａは、領域Ｒ２１に含まれている。第２の抵抗部６２の第２の部分６２Ｂと第４の抵抗部６４の第２の部分６４Ｂは、領域Ｒ２２に含まれている。

第１ないし第４の抵抗部６１〜６４の各々において、第１の部分と第２の部分は、Ｙ方向における少なくとも１つのヨーク５１の中心を通りＹ方向に垂直な断面である中央断面Ｃに対して面対称の位置に配置されている。図２４に示した例では、中央断面Ｃは、全てのヨーク５１の中心を通る。

以下、ＭＲ素子２３０の構成の一例について説明する。ＭＲ素子２３０は、第１の実施の形態におけるＭＲ素子２２０と同様に、所定の方向の磁化を有する磁化固定層と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層と、反強磁性層とを含んでいる。本実施の形態では特に、ＭＲ素子２３０は、磁気的信号検出用のセンス電流を、ＭＲ素子２３０を構成する各層の面に対してほぼ平行な方向に流すＣＩＰ（Current In Plane）タイプのＧＭＲ素子である。ギャップ層は、非磁性導電層である。

本実施の形態では、第１の抵抗部６１と第３の抵抗部６３の各々における複数のＭＲ素子２３０の磁化固定層の磁化の方向は、Ｘ方向である。第２の抵抗部６２と第４の抵抗部６４の各々における複数のＭＲ素子２２０の磁化固定層の磁化の方向は、−Ｘ方向である。

次に、本実施の形態に係る磁気センサ３０の作用および効果について説明する。本実施の形態では、第１ないし第４の抵抗部６１〜６４のいずれにおいても、第１の部分と第２の部分が受ける構造起因磁界の影響を相殺することができる。これは、第１の部分と第２の部分が、中央断面Ｃに対して面対称の位置に配置されているためである。このようにして、本実施の形態によれば、磁界検出部６０が受ける構造起因磁界の影響を低減することができる。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、請求の範囲の要件を満たす限り、ＭＲ素子、ヨークおよびシールドの形状、数および配置は、各実施の形態に示した例に限られず、任意である。

また、磁界検出部６０は、電源ポートＶ、グランドポートＧ、第１の出力ポートＥ１、第１の抵抗部６１および第２の抵抗部６２を含むが、第２の出力ポートＥ２、第３の抵抗部６３、第４の抵抗部６４を含まない構成であってもよい。この場合、検出値は、第１の出力ポートＥ１の電位に依存する。

３…駆動装置、５…レンズ、６…筐体、７…基板、１４…第１の保持部材、１５…第２の保持部材、３０…磁気センサ、３１Ａ…磁石、５０…磁界変換部、５１…ヨーク、６０…磁界検出部、６１…第１の抵抗部、６２…第２の抵抗部、６３…第３の抵抗部、６４…第４の抵抗部、７１，７２…シールド、８０…配線部、８１…下部電極、８２…上部電極、１００…カメラモジュール、１０１…磁気センサシステム、２２０…ＭＲ素子。

次に、図１および図５を参照して、本実施の形態に係る磁気センサシステムの概略の構成について説明する。本実施の形態に係る磁気センサシステムは、本実施の形態に係る磁気センサと、所定の磁界を発生する磁界発生部とを備えている。本実施の形態では、コイル４１の内側に配置された磁気センサ３０、または、コイル４４の内側に配置された磁気センサ３０が、本実施の形態に係る磁気センサに対応する。コイル４１の内側に配置された磁気センサ３０を備えた磁気センサシステムでは、磁石３１Ａが、磁界発生部に対応する。コイル４４の内側に配置された磁気センサ３０を備えた磁気センサシステムでは、磁石３４Ａが、磁界発生部に対応する。

比較例の磁気センサシステムは、比較例の磁気センサ１３０と、磁界発生部である磁石３１Ａとを備えている。磁気センサ１３０と磁石３１Ａとの位置関係は、図６に示した、本実施の形態に係る磁気センサ３０と磁石３１Ａとの位置関係と同じである。磁気センサ１３０と磁石３１Ａは、磁石３１Ａが発生する磁界の一部である部分磁界が磁気センサ１３０に印加されるように構成されている。この部分磁界は、Ｚ方向に平行な第１の磁界成分Ｈｚと、Ｙ方向に平行な第２の磁界成分Ｈｙとを含んでいる。

図１８に示した４つの領域Ｒ１０１，Ｒ１０２，Ｒ１０３，Ｒ１０４は、前述の４つの領域Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２に対応している。第１および第３の抵抗部６１，６３を構成する複数のＭＲ素子２２０のうちの半数のＭＲ素子２２０は、領域Ｒ１０１に含まれている。第１および第３の抵抗部６１，６３を構成する複数のＭＲ素子２２０のうちの残りの半数のＭＲ素子２２０は、領域Ｒ１０２に含まれている。第２および第４の抵抗部６２，６４を構成する複数のＭＲ素子２２０のうちの半数のＭＲ素子２２０は、領域Ｒ１０３に含まれている。第２および第４の抵抗部６２，６４を構成する複数のＭＲ素子２２０のうちの残りの半数のＭＲ素子２２０は、領域Ｒ１０４に含まれている。

次に、比較例の磁気センサ１３０を、シールド７１，７２の長手方向がＹ方向に平行な方向に向く姿勢で配置した場合について考える。このような配置のシールド７１，７２では、長手方向がＸ方向に平行な方向に向く姿勢でシールド７１，７２が配置された場合と比べて、第２の磁界成分Ｈｙの方向についてのシールド７１，７２の寸法が大きくなり、第２の磁界成分Ｈｙに対する反磁界が小さくなる。その結果、シールド７１，７２による第２の磁界成分Ｈｙの吸収能力が低下する。以下、これを比較例の第２の問題点という。比較例では、第１の問題点と第２の問題点を同時に解決することはできない。

図１ないし図３に示したカメラモジュール１００では、第１の実施例の磁気センサおよび磁気センサシステムだけではなく、コイル４４（図１参照）の内側に配置された磁気センサ３０と、この磁気センサ３０を備えた磁気センサシステムも、本実施の形態に係る磁気センサおよび磁気センサシステムと言える。以下、コイル４４の内側に配置された磁気センサ３０と、この磁気センサ３０を備えた磁気センサシステムを、第２の実施例の磁気センサおよび磁気センサシステムと言う。

第２の実施例の磁気センサおよび磁気センサシステムの構成は、基本的には、第１の実施例の磁気センサおよび磁気センサシステムと同じである。ただし、第２の実施例では、Ｘ方向が本発明における第２の方向に対応し、Ｙ方向が本発明における第３の方向に対応する。従って、第１の実施例の説明中の磁石３１Ａ、Ｘ方向およびＹ方向を、それぞれ磁石３４Ａ、Ｙ方向およびＸ方向に置き換えれば、第２の実施例の説明になる。第２の実施例の磁気センサシステムは、Ｘ方向に平行な方向についての、磁気センサ３０に対する磁石３４Ａの相対的な位置を検出するための位置検出装置である。

第１の抵抗部６１と第３の抵抗部６３を構成する複数のＭＲ素子２３０は、左側領域に配置されている。第２の抵抗部６２と第４の抵抗部６４を構成する複数のＭＲ素子２３０は、右側領域に配置されている。図２４では、第３の抵抗部６３を構成する複数のＭＲ素子２３０と第４の抵抗部６４を構成する複数のＭＲ素子２３０にハッチングを付している。

本実施の形態では、第１の抵抗部６１と第３の抵抗部６３の各々における複数のＭＲ素子２３０の磁化固定層の磁化の方向は、Ｘ方向である。第２の抵抗部６２と第４の抵抗部６４の各々における複数のＭＲ素子２３０の磁化固定層の磁化の方向は、−Ｘ方向である。

Claims (13)

1. 磁界変換部と、磁界検出部と、軟磁性体よりなる少なくとも１つのシールドとを備えた磁気センサであって、
   前記磁界変換部は、軟磁性体よりなる少なくとも１つのヨークを含み、
   前記少なくとも１つのヨークは、前記磁気センサに対する入力磁界を受けて、出力磁界を発生するように構成され、
   前記入力磁界は、第１の方向に平行な方向の入力磁界成分を含み、
   前記少なくとも１つのヨークは、前記第１の方向に平行な方向に見たときに、前記第１の方向と交差する第２の方向に長い形状を有し、
   前記出力磁界は、前記第１の方向および第２の方向と交差する第３の方向に平行な方向の出力磁界成分であって前記入力磁界成分に応じて変化する出力磁界成分を含み、
   前記磁界検出部は、前記出力磁界を受けて、前記出力磁界成分に応じて変化する検出値を生成し、
   前記少なくとも１つのシールドは、前記第１の方向に平行な方向に見たときに、前記第２の方向における最大の寸法が前記第３の方向における最大の寸法よりも小さい形状を有し、且つ前記磁界変換部および前記磁界検出部と重なる位置に配置されていることを特徴とする磁気センサ。
2. 前記第１の方向に平行な方向に見たときに、前記磁界変換部および前記磁界検出部は、前記少なくとも１つのシールドの外縁の内側に位置することを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
3. 前記第１の方向、第２の方向および第３の方向は、互いに直交することを特徴とする請求項１または２記載の磁気センサ。
4. 前記磁界検出部は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を含み、
   前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層とを含み、
   前記検出値は、前記自由層の磁化の方向が前記磁化固定層の磁化の方向に対してなす角度に応じて変化することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気センサ。
5. 前記磁化固定層の磁化の方向は、前記第３の方向に平行な方向であることを特徴とする請求項４記載の磁気センサ。
6. 前記磁界検出部は、第１の部分と第２の部分を含み、
   前記第１の部分と第２の部分は、前記第２の方向における前記少なくとも１つのヨークの中心を通り前記第２の方向に垂直な断面である中央断面に対して面対称の位置に配置されていることを特徴とする請求項４または５記載の磁気センサ。
7. 前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子は、前記第１の部分に含まれる第１の磁気抵抗効果素子と、前記第２の部分に含まれる第２の磁気抵抗効果素子とを含み、
   前記第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子は、前記中央断面に対して面対称の位置に配置され、且つ直列に接続されていることを特徴とする請求項６記載の磁気センサ。
8. 前記第１の部分と第２の部分は、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子における互いに異なる部分であることを特徴とする請求項６記載の磁気センサ。
9. 前記磁界検出部は、所定の電圧が印加される電源ポートと、グランドに接続されるグランドポートと、出力ポートと、前記電源ポートと前記出力ポートの間に設けられた第１の抵抗部と、前記出力ポートと前記グランドポートの間に設けられた第２の抵抗部とを含み、
   前記第１および第２の抵抗部の各々は、第１の部分と第２の部分を含み、
   前記第１の部分と第２の部分は、前記第２の方向における前記少なくとも１つのヨークの中心を通り前記第２の方向に垂直な断面である中央断面に対して面対称の位置に配置され、
   前記第１および第２の抵抗部の各々は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を含み、
   前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層とを含み、
   前記検出値は、前記出力ポートの電位に依存することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気センサ。
10. 前記磁界検出部は、所定の電圧が印加される電源ポートと、グランドに接続されるグランドポートと、第１の出力ポートと、第２の出力ポートと、前記電源ポートと前記第１の出力ポートの間に設けられた第１の抵抗部と、前記第１の出力ポートと前記グランドポートの間に設けられた第２の抵抗部と、前記電源ポートと前記第２の出力ポートの間に設けられた第３の抵抗部と、前記第２の出力ポートと前記グランドポートの間に設けられた第４の抵抗部とを含み、
    前記第１ないし第４の抵抗部の各々は、第１の部分と第２の部分を含み、
    前記第１の部分と第２の部分は、前記第２の方向における前記少なくとも１つのヨークの中心を通り前記第２の方向に垂直な断面である中央断面に対して面対称の位置に配置され、
    前記第１ないし第４の抵抗部の各々は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を含み、
    前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層とを含み、
    前記検出値は、前記第１の出力ポートと前記第２の出力ポートの電位差に依存することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気センサ。
11. 前記入力磁界は、前記入力磁界成分の他に、前記第２の方向に平行な方向の磁界成分を含むことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の磁気センサ。
12. 請求項１ないし１０のいずれかに記載の磁気センサと、
    所定の磁界を発生する磁界発生部とを備えた磁気センサシステムであって、
    前記磁気センサと前記磁界発生部は、前記所定の磁界の一部である部分磁界が前記磁気センサに印加されるように構成され、
    前記部分磁界は、前記第１の方向に平行な方向の第１の磁界成分と、前記第２の方向に平行な方向の第２の磁界成分とを含み、
    前記入力磁界は、前記部分磁界であり、
    前記入力磁界成分は、前記第１の磁界成分であることを特徴とする磁気センサシステム。
13. 前記磁気センサと前記磁界発生部は、前記磁気センサに対する前記磁界発生部の相対的な位置が変化すると、前記第１の磁界成分が変化するように構成されていることを特徴とする請求項１２記載の磁気センサシステム。

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