JP2023056840A - モータ用位置検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】検知エリアの拡大を図ることができるモータ用位置検知システムを提供する。【解決手段】コイル（３０１）と、コイル（３０１）に駆動磁界を印加する駆動磁石（３０２）とを備えるモータ（３００）において、駆動磁石（３０２）の磁化方向に沿う着磁面（３０２ａ）が、コイル面（３０１ａ）に対向し、駆動方向が磁化方向に沿っている。駆動方向は、コイル（３０１）及び駆動磁石（３０２）のうち一方に対する他方の変位の方向である。モータ用位置検知システム（２００）は、磁気センサ（１００）と、処理回路（２０１）とを備える。磁気センサ（１００）は、基材（７３）と、基材（７３）の面である基材面（７３ａ）に配置される配線層（Ｗ１）と、配線層（Ｗ１）にバイアス磁界を印加するバイアス磁石（５）とを備える。磁気センサ（１００）は、基材面（７３ａ）が磁化方向に対して平行かつ着磁面（３０２ａ）に対して垂直となるように配置される。【選択図】 図１

Description

本開示は、モータ用位置検知システムに関し、より詳細には、携帯機器用のカメラモジュールを構成するＶＣＭ（Voice Coil Motor）等のモータに用いられるモータ用位置検知システムに関する。

従来、携帯電話機やスマートフォン、タブレット端末等の携帯機器では、ＶＣＭ等のモータの制御やポインティングデバイスの位置検知などのために、磁気センサが広く用いられている。

例えば、特許文献１に記載のものでは、プリント基板及びフェライト磁石を有するポインティングデバイスにおいて、プリント基板上に２個のホール素子を６ｍｍ離して配置し、プリント基板に対するフェライト磁石の位置（磁石位置）を、２つのホール素子の出力差に基づいて検知している。これによって位置検知が可能な範囲（検知エリア）は、磁石位置に対する出力差の変化が直線的となる範囲であり、具体的には、フェライト磁石と２つのホール素子それぞれとの距離が等しいときのフェライト磁石の位置を原点として、“－２ｍｍ”～“＋２ｍｍ”の範囲（計４ｍｍ）である。

また、携帯機器用のカメラモジュールでは、オートフォーカス（Ａ／Ｆ）用のＶＣＭに対し、例えば、レンズ及びカメラ本体のうち一方に対して固定された磁石と、他方に対して固定されたコイルとの間の位置関係が、磁気センサを用いて検知される。そして、その検知結果と、カメラ本体に設けられたイメージセンサからの画像とを基に、ＶＣＭを介したレンズ移動によるＡ／Ｆが行われる。

特開２００３－３１８４５９号公報

上記のようなオートフォーカス用のＶＣＭに、特許文献１に記載のものを用いると、次の課題が生じる。すなわち、最近のスマートフォン等のカメラモジュールでは、２眼、３眼等の多眼化に伴って、より焦点距離の長いレンズが採用されるようになっている。焦点距離が長くなれば、Ａ／Ｆのためのレンズの移動範囲も広がるため、より広い検知エリアを確保する必要が生じる。

本開示の目的は、検知エリアの拡大を図ることができるモータ用位置検知システムを提供することである。

本開示の一態様に係るモータ用位置検知システムはモータに用いられる。前記モータは、電力が供給されるコイルと、前記コイルに駆動磁界を印加する駆動磁石とを備える。前記モータでは、前記駆動磁石の磁化方向に沿う面である着磁面が、前記コイルのコイル面に対向し、駆動方向が、前記磁化方向に沿っている。前記駆動方向は、前記コイル及び前記駆動磁石のうち一方に対する他方の変位の方向である。前記モータ用位置検知システムは、前記コイル及び前記駆動磁石のうち一方に対する他方の位置を検知する。前記モータ用位置検知システムは、磁気センサと、前記磁気センサの出力信号を処理する処理回路とを備える。前記磁気センサは、前記コイルに対して固定的に、かつ前記コイル面及び前記着磁面の近傍に配置され、少なくとも前記駆動磁石からの前記駆動磁界による磁気抵抗効果に応じた信号を出力する。前記磁気センサは、基材と、配線層と、バイアス磁石とを備える。前記基材は、基材面を有する。前記基材面は、Ｘ軸及び前記Ｘ軸と直交するＹ軸が定義された面である。前記配線層は、前記基材面に沿って配置され、第１ハーフブリッジ回路及び第２ハーフブリッジ回路を含む。前記バイアス磁石は、前記配線層にバイアス磁界を印加する。前記第１ハーフブリッジ回路は、一対の第１磁気抵抗効果素子と、第１出力端とを有する。前記一対の第１磁気抵抗効果素子は、ハーフブリッジ接続され、前記Ｘ軸に沿った磁界を検知する。前記第１出力端は、前記一対の第１磁気抵抗効果素子間の接続点から第１出力信号を出力する。前記第２ハーフブリッジ回路は、一対の第２磁気抵抗効果素子と、第２出力端とを有する。一対の第２磁気抵抗効果素子は、ハーフブリッジ接続され、前記Ｙ軸に沿った磁界を検知する。前記第２出力端は、前記一対の第２磁気抵抗効果素子間の接続点から第２出力信号を出力する。前記バイアス磁石は、前記一対の第１磁気抵抗効果素子のうち一方には、前記Ｘ軸の正の向きに沿ったバイアス磁界を印加し、他方には、前記Ｘ軸の負の向きに沿ったバイアス磁界を印加する。また、前記バイアス磁石は、前記一対の第２磁気抵抗効果素子のうち一方には、前記Ｙ軸の正の向きに沿ったバイアス磁界を印加し、他方には、前記Ｙ軸の負の向きに沿ったバイアス磁界を印加する。前記磁気センサは、前記基材面が前記磁化方向に対して平行かつ前記着磁面に対して垂直となるように配置される。前記処理回路は、前記磁気センサに印加される前記駆動磁界と、前記磁気センサを構成する前記配線層に印加される前記バイアス磁界と、を重ね合わせた磁界の向きを、前記第１出力信号及び前記第２出力信号の少なくとも一方に基づいて求めることにより、前記コイル及び前記駆動磁石のうち一方に対する他方の位置を検知する。

本開示のモータ用位置検知システムは、検知エリアの拡大を図ることができるという効果がある。

図１Ａは、本開示の実施形態に係るモータ用位置検知システムが用いられるモータの正面図であり、図１Ｂは、同上のモータの側面図である。 図２は、同上の位置検知システムを構成する磁気センサと、同上のモータを構成するコイルの実装基板と、の位置関係を示す側面図である。 図３は、同上の磁気センサの平面図である。 図４は、同上の磁気センサの使用状態を示す概略図である。 図５は、同上の磁気センサの磁気抵抗効果素子の断面図である。 図６Ａは、同上の磁気センサの第１ハーフブリッジ回路及び第３ハーフブリッジ回路の等価回路図であり、図６Ｂは、同上の磁気センサの第２ハーフブリッジ回路及び第４ハーフブリッジ回路の等価回路図である。 図７は、同上のモータを構成する駆動磁石の駆動方向及び駆動磁界の向きを示す概念図である。 図８Ａは、同上の第１ハーフブリッジ回路からの第１出力信号を示す説明図であり、図８Ｂは、同上の第２ハーフブリッジ回路からの第２出力信号を示す説明図である。 図９は、同上の第１出力信号及び同上の第２出力信号に基づくリサージュ波形を示す説明図である。 図１０Ａは、従来の２つのＨａｌｌセンサによる２つの出力信号（Ｈａｌｌセンサ２相）に基づく検知エリアを示す対比用の説明図であり、図１０Ｂは、２つのＧＭＲセンサによる２つの出力信号のうち一方（ＧＭＲセンサ１相）に基づく検知エリアを示す説明図であり、図１０Ｃは、図１０Ｂの２つの出力信号（ＧＭＲセンサ２相）に対する演算結果に基づく検知エリアを示す説明図である。 図１１Ａは、同上のモータの変形例１を示す正面図であり、図１１Ｂは、同上のモータの変形例２を示す正面図である。

下記の実施形態において説明する各図は模式的な図であり、各構成要素の大きさ及び厚さのそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。なお、以下の実施形態で説明する構成は本開示の一例にすぎない。本開示は、以下の実施形態に限定されず、本開示の効果を奏することができれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

（１）概要
本開示の実施形態に係るモータ用位置検知システム２００は、モータ３００に用いられる。モータ３００は、スマートフォン等の携帯機器の内蔵カメラ（カメラモジュール）のオートフォーカス（Ａ／Ｆ）用である。モータ３００は、具体的には、ＶＣＭである。

ただし、モータ３００は、ＶＣＭ以外のリニアモータでもよい。なお、本実施形態でいうリニアモータとは、駆動方向（後述）が直線に沿うタイプのモータである。

（１－１）モータ
モータ３００は、コイル３０１と、駆動磁石３０２とを備える。

コイル３０１には、電源回路や電源ケーブル等（図示しない）から電力が供給される。駆動磁石３０２は、コイル３０１に駆動磁界を印加する。

駆動磁石３０２からの駆動磁界が印加されたコイル３０１に電力が供給されることで、駆動磁石３０２及びコイル３０１の一方が他方に対して変位する。

（１－１－１）駆動磁石
本実施形態における駆動磁石３０２は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、一端がＮ極、他端がＳ極である単極着磁の磁石であり、磁化方向に長い板形状を有する。

なお、本実施形態でいう磁化方向とは、図１Ａ等に示されるような単極着磁の磁石の場合は、Ｎ極及びＳ極を結ぶ直線の方向（長手方向）である。

（１－１－２）コイル面と着磁面
モータ３００では、駆動磁石３０２の着磁面３０２ａが、コイル３０１のコイル面３０１ａに対向している。

本実施形態でいう着磁面３０２ａとは、駆動磁石３０２の磁化方向に沿う面であり、コイル面３０１ａと対向する面である。コイル面３０１ａとは、コイル３０１の巻線に沿う面（コイル３０１の軸と垂直な面）である。

コイル面３０１ａは、例えば、図１Ａに示されるような、駆動磁石３０２の磁化方向（Ｎ極とＳ極を結ぶ方直線の方向）に対して平行な方向を長さ（又は長径）、垂直な方向を幅（又は短径）とする矩形状（又は扁円形状）を有する。

図１Ａの例では、コイル面３０１ａの長さ（長径）は、着磁面３０２ａの磁化方向と平行な方向（長手方向）の長さＬ（例えば５ｍｍ）の約４分の３倍である。また、コイル面３０１ａの幅（短径）は、着磁面３０２ａの磁化方向と垂直な方向の幅よりもやや小さい。

着磁面３０２ａは、図１Ａに示すように、磁化方向に長い矩形状であり、そのサイズは、コイル面３０１ａのサイズよりも大きい。従って、駆動磁石３０２が駆動エリアの中心に位置する状態で、コイル面３０１ａは、着磁面３０２ａで覆われる。

また、磁化方向と平行な方向に関して、着磁面３０２ａの中心線（磁化方向の対称軸）は、コイル面３０１ａの中心線（磁化方向の対称軸）と重なる。ただし、コイル面３０１ａの中心線は、着磁面３０２ａの中心線からずれていてもよい（変形例２参照）。

なお、コイル面３０１ａの形状は、矩形や偏円形に限らず、円形や六角形等の多角形でもよい。

（１－１－３）駆動方向
駆動磁石３０２の駆動方向は、図１Ｂに示されるように、駆動磁石３０２の磁化方向に沿っている。

駆動方向とは、コイル３０１及び駆動磁石３０２のうち一方に対する他方の変位の方向である。

前述したように、本実施形態のモータ３００は、カメラモジュール用のＶＣＭであり、コイル３０１がカメラ本体に対して、駆動磁石３０２がレンズに対して、それぞれ固定的に配置されている。従って、本実施形態における駆動方向は、コイル３０１に対する駆動磁石３０２の変位の方向である。ただし、コイル３０１がレンズ側、駆動磁石３０２がカメラ本体側でもよく、その場合の駆動方向は、駆動磁石３０２に対するコイル３０１の変位の方向となる。

また、本実施形態では、駆動磁石３０２が長手の板形状を有しており、駆動方向は、駆動磁石３０２の長手方向である。

（１－１－４）駆動エリア
駆動エリアとは、コイル３０１及び駆動磁石３０２のうち一方に対して他方が変位可能な範囲である。

本実施形態における駆動エリアは、コイル３０１に対して駆動磁石３０２が変位可能な範囲であり、その長さは、駆動磁石３０２の長さと略同じである。駆動エリアは、例えば、駆動磁石３０２の長さＬに対し、コイル面３０１ａの長手方向の中央を基準として、“－（Ｌ／２）”～“＋（Ｌ／２）”の範囲である。従って、例えば、長さ５ｍｍの駆動磁石３０２の駆動エリアは、“－２．５ｍｍ”～“＋２．５ｍｍ”の計５ｍｍとなる。ただし、駆動エリアは、駆動磁石３０２の長さＬと完全に一致していなくてもよい。駆動エリアは、例えば、長さＬに対して±αの範囲以内であればよい。αは、例えば、５％、１割等の適宜な数値であり、実験又はシミュレーションによって決定されてもよい。

（１－２）モータ用位置検知システム
モータ用位置検知システム２００は、モータ３００を構成するコイル３０１及び駆動磁石３０２、のうち一方に対する他方の位置を検知する。これによって検知される位置は、カメラモジュールにおけるカメラ本体（イメージセンサ）に対するレンズの位置と同じである。

本実施形態では、コイル３０１に対する駆動磁石３０２の位置が検知される。そして、検知結果を示す位置情報が、カメラモジュール（図示しない）に通知される。位置情報は、例えば、駆動方向に沿って定義された座標軸（例えばｚ軸）上の座標であるが、移動距離でもよい。

（１－３）カメラモジュール
カメラモジュールでは、カメラ本体（図示しない）に設けられたＡ／Ｆ回路（図示しない）が、モータ用位置検知システム２００から通知された位置情報と、カメラ本体に設けられたイメージセンサからの画像とに基づいて、モータ３００を介してＡ／Ｆを行い、それによってレンズ（図示しない）がフォーカス位置へと移動する。

（２）モータ用位置検知システムの詳細
モータ用位置検知システム２００は、図３に示すように、磁気センサ１００と、処理回路２０１とを備える。磁気センサ１００は、磁界による磁気抵抗効果を検知し、検知結果に応じた出力信号を出力する。処理回路２０１は、磁気センサ１００の出力信号を処理する。

（２－１）センサ配置
磁気センサ１００は、コイル３０１に対して固定的に配置される。また、磁気センサ１００は、コイル３０１のコイル面３０１ａ及び駆動磁石３０２の着磁面３０２ａ、の各々の近傍に配置される。

（２－１－１）磁化方向（駆動方向）と平行な方向に関するセンサ位置
磁気センサ１００は、着磁面３０２ａを正面から見て、磁化方向と平行な方向に関してコイル面３０１ａの中央に配置される。

（２－１－２）磁化方向（駆動方向）と垂直な方向に関する位置
また、磁気センサ１００は、着磁面３０２ａを正面から見て、磁化方向と垂直な方向に関してコイル面３０１ａの中央に配置される。

すなわち、本実施形態における磁気センサ１００の位置は、磁化方向と平行及び垂直な２方向に関してコイル面３０１ａの中央である。なお、ここでいう中央は、コイル面３０１ａの形状が、矩形の場合は対角線の交点、偏円形の場合は中心点であるが、交点、中心点の近傍でもよい。近傍とは、交点、中心点からの距離が閾値の範囲内でもよい。閾値は、例えば、対角線の長さの５％以下、偏円の長径の１／１０倍、等であるが、適宜な値でよい。

（２－１－３）センサ数
本実施形態では、図１Ａに示されるように、コイル３０１に対して磁気センサ１００が１つだけ、上記のような位置に配置される。

なお、詳細は後述するが、磁気センサ１００の数が１つだけでも、その磁気センサ１００を着磁面３０２ａに対して下記のような姿勢で配置することで、特許文献１に記載のものを上回る広さの検知エリアの確保を図ることができる。また、磁気センサ１００を１つだけ配置する（センサ数が１である）ことで、磁気センサを２個以上配置する場合に生じやすい位相ずれ（実装時の誤差や個体差に起因する出力信号の位相ずれ）が生じないので、検知精度の向上が図られる。

（２－１－４）センサ姿勢
磁気センサ１００は、基材面７３ａが磁化方向に対して平行かつ着磁面３０２ａに対して垂直となるように配置される。

なお、ここでいう平行、垂直は、完全な平行、完全な垂直でなくてもよい。例えば、完全な平行、完全な垂直に対して±θ度の範囲内は、平行、垂直とみなしてもよい。θは、例えば、５度、２度等であるが、これに限らない。

また、本実施形態では、駆動方向は磁化方向と平行であり、基材面７３ａが磁化方向に対して平行であることは、基材面７３ａが駆動方向と平行であることと同じである。

本実施形態では、図２に示されるように、磁気センサ１００は実装基板３０３に設けられる。すなわち、モータ３００は、実装基板３０３を更に備える。実装基板３０３は、コイル３０１が実装される基板であり、コイル面３０１ａと対面する実装面３０３ａを有する。

磁気センサ１００は、基材面７３ａが実装面３０３ａに対して垂直となるように、実装基板３０３に設けられる。これによって、磁気センサ１００をコイル３０１に対して、上記のような位置に的確な姿勢で固定できる。

（２－１－５）センサ機能及びセンサ構造
磁気センサ１００は、駆動磁石３０２からの駆動磁界による磁気抵抗効果を検知し、検知結果に応じた信号を出力する。ただし、磁気センサ１００の出力信号には、磁気センサ１００を構成するバイアス磁石５（後述）からのバイアス磁界も影響する。

磁気センサ１００が検知する磁気抵抗効果は、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）効果又はＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistance）効果が好適であるが、ＡＭＲ（Anisotropic Magneto Resistive）効果でもよい。本実施形態において検知される磁気抵抗効果は、ＧＭＲ効果である。

磁気センサ１００は、基材７３と、配線層Ｗ１と、バイアス磁石５とを備える。

基材７３は、基材面７３ａを有する。基材面７３ａは、Ｘ軸、及びＸ軸と直交するＹ軸が定義された面である。基材７３は、通常、板状であるが、その形状は問わない。

配線層Ｗ１は、基材面７３ａに沿って配置される。バイアス磁石５は、配線層Ｗ１にバイアス磁界を印加する。

配線層Ｗ１は、第１ハーフブリッジ回路１及び第２ハーフブリッジ回路２を含む。

第１ハーフブリッジ回路１は、一対の第１磁気抵抗効果素子１Ｐ，１Ｑと、第１出力端１Ｔとを有する。一対の第１磁気抵抗効果素子１Ｐ，１Ｑは、ハーフブリッジ接続され、Ｘ軸に沿った磁界を検知する。第１出力端１Ｔは、一対の第１磁気抵抗効果素子１Ｐ，１Ｑ間の接続点から第１出力信号を出力する。

第２ハーフブリッジ回路２は、一対の第２磁気抵抗効果素子２Ｐ，２Ｑと、第２出力端２Ｔとを有する。一対の第２磁気抵抗効果素子２Ｐ，２Ｑは、ハーフブリッジ接続され、Ｙ軸に沿った磁界を検知する。第２出力端２Ｔは、一対の第２磁気抵抗効果素子２Ｐ，２Ｑ間の接続点から第２出力信号を出力する。

なお、本実施形態における配線層Ｗ１は、第１出力信号とは逆相の第３出力信号を出力する第３ハーフブリッジ回路３と、第２出力信号とは逆相の第４出力信号を出力する第４ハーフブリッジ回路４と、を更に備える（「磁気センサの詳細」を参照）。

バイアス磁石５は、一対の第１磁気抵抗効果素子１Ｐ，１Ｑのうち一方には、Ｘ軸の正の向きに沿ったバイアス磁界を印加し、他方には、Ｘ軸の負の向きに沿ったバイアス磁界を印加する。

また、バイアス磁石５は、一対の第２磁気抵抗効果素子２Ｐ，２Ｑのうち一方には、Ｙ軸の正の向きに沿ったバイアス磁界を印加し、他方には、Ｙ軸の負の向きに沿ったバイアス磁界を印加する。

磁気センサ１００は、前述したように、基材面７３ａが磁化方向（駆動方向）に対して平行かつ着磁面３０２ａに対して垂直となるように配置されている。これにより、駆動磁石３０２の変位（駆動方向に沿う直線移動）に伴い第１出力端１Ｔ及び第２出力端２Ｔからそれぞれ出力される第１出力信号及び第２出力信号（図８Ａ及び図８Ｂ参照）は、駆動磁石３０２からの駆動磁界（図７参照）に、バイアス磁石５からのバイアス磁界（図３参照）が重なることで、それぞれ正弦波形及び余弦波形に近づく（図８Ａ及び図８Ｂ参照）。

詳しくは、図７には、磁化方向（ｚ軸方向）の長さＬが５ｍｍの駆動磁石３０２に対し、磁化方向と垂直な方向（ｘ軸方向）に同じ距離（着磁面３０２ａから１ｍｍ）だけ離れた複数の位置であって、磁化方向（ｚ軸方向）と平行な方向に０．２ｍｍずつ離れた複数の位置、における駆動磁界の向きが、白抜きの矢印で示されている。

なお、図７において、〇の中に×が付された複数の印が、上記のような複数の位置を示している。

また、モータ３００に対して、上記のようなｚ軸及びｘ軸、並びにｚ軸及びｘ軸と垂直なｙ軸、からなる座標系（ただし右手系）が定義されている。

そして、モータ３００に対して定義されたｚ軸、ｘ軸及びｙ軸は、磁気センサ１００に対して定義されたＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸（図３，図５参照）にそれぞれ対応する。

言い換えると、モータ用位置検知システム２００において、磁気センサ１００は、駆動磁石３０２に対し、基材面７３ａに沿って図５のように定義されたＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸が、着磁面３０２ａに沿って図７のように定義されたｚ軸、ｘ軸及びｙ軸にそれぞれ一致するような姿勢で、配置される。

磁気センサ１００を駆動磁石３０２に対して上記のような姿勢で配置したことで、磁気センサ１００は、図７に白抜きの矢印で示されるような駆動磁界と、図３に点線で示されるようなバイアス磁界とを重ね合わせた磁界を検知する。

図７に示されるように、駆動磁石３０２による駆動磁界の向きは、Ｎ極側の端部より先（１番上の印）の位置から、Ｓ極側の端部より手前（１番下の印）の位置までの間に、ｚ軸と略同じ方向、ｚ軸とｘ軸の中間方向、ｘ軸と略同じ方向、ｘ軸とｚ軸の反対方向との中間方向、ｚ軸の反対方向と略同じ方向、ｚ軸の反対方向とｘ軸の反対方向との中間方向、ｘ軸の反対方向と略同じ方向、ｚ軸とｘ軸の反対方向との中間方向、ｚ軸と略同じ方向、のように変化する。

従って、駆動磁石３０２の変位に伴い第１出力端１Ｔ及び第２出力端２Ｔからそれぞれ出力される第１出力信号及び第２出力信号の信号波形は、図８Ａ及び図８Ｂにそれぞれ実線で示されるような波形となる。

なお、図８Ａ及び図８Ｂにおいて、横軸は、磁化方向における基準点（駆動磁石３０２の中央）からの正規化された位置（駆動磁石３０２の長さＬを１ｍｍとした場合の位置）を、縦軸は、第１出力信号の正規化された成分（長さＬを１ｍｍとした場合の値）を、それぞれを示している。

図８Ａにおいて、実線で示された第１出力信号の波形は、位置“－０．５”～“＋０．５”の範囲内で、点線で示された正弦波形と概ね一致している。また、図８Ｂにおいて、実線で示された第２出力信号の波形は、位置“－０．５”～“＋０．５”の範囲内で、点線で示された余弦波形と概ね一致している。

よって、Ｌ＝５ｍｍの場合、基準点に対して“－２．５ｍｍ”～“＋２．５ｍｍ”（計５ｍｍ）の範囲内で、第１出力信号及び第２出力信号の波形は、それぞれ正弦波形及び余弦波形と概ね一致する結果となる。

図９に実線で示された波形は、上記のような波形を有する第１出力信号及び第２出力信号に対応するリサージュ波形である。このリサージュ波形は、Ｘ成分が“０”～“１”の範囲内かつＹ成分が“０”～“０．５”の範囲内で、図９に点線で示された理想的なリサージュ波形（円の一部）と概ね一致する。

従って、本実施形態におけるモータ用位置検知システム２００は、例えば、Ｌ＝５ｍｍの駆動磁石３０２を有するモータ３００（カメラモジュールのＡ／Ｆ用ＶＣＭ）に用いられた場合、“－２．５ｍｍ”～“＋２．５ｍｍ”（計５ｍｍ）の範囲内で、高精度の位置検知が可能である。

（２－２）信号処理
処理回路２０１は、磁気センサ１００に印加される駆動磁界と、磁気センサ１００を構成する配線層Ｗ１に印加されるバイアス磁界と、を重ね合わせた磁界の向きを、第１出力信号及び第２出力信号の少なくとも一方に基づいて求める。

本実施形態では、処理回路２０１は、第１出力信号及び第２出力信号の両方を用いて、このような磁界の向きを求める。詳しくは、処理回路２０１は、第１出力信号及び第２出力信号に対して逆正接演算を行い、逆正接演算の結果を基に、磁界の向きを求める。これによって、第１出力信号及び第２出力信号の一方のみを用いる場合と比べて、より広い検知エリア（駆動エリアと略同じ広さ）の確保が可能となる。

図１０Ｂには、第１出力信号及び第２出力信号のうち一方のみ（例えば第１出力信号）を用いる場合（ＧＭＲセンサ１相）の検知エリアが、図１０Ｃには、両方を用いる場合（ＧＭＲセンサ２相）の検知エリアが、それぞれ示される。なお、図１０Ａには、比較用として、２個のホール素子を用いた場合（Ｈａｌｌセンサ２相：背景技術に対応）の検知エリアが示されている。

Ｈａｌｌセンサ２相の場合の検知エリアは、図１０Ａに示されるように、２相それぞれの略直線である部分を連結した範囲であり、具体的には、“－３ｍｍ”～“＋３ｍｍ”の駆動エリアに対して“－２ｍｍ”～“＋２ｍｍ”の範囲（計４ｍｍ）である。

これに対して、ＧＭＲセンサ１相の場合の検知エリアは、図１０Ｂに示されるように、正弦波形の極大値から極小値までの範囲のうち、余弦波形に対して上方に位置する部分であり、具体的には、例えば“－２．５ｍｍ”～“＋２．５ｍｍ”の駆動エリアに対して“－２．５ｍｍ”～“＋０．５ｍｍ”の範囲（計３ｍｍ）である。

そして、ＧＭＲセンサ２相の場合の検知エリアは、図１０Ｃ示されるように、逆正接（ａｔａｎ）波形の略全体であり、具体的には、例えば“－２．５ｍｍ”～“＋２．５ｍｍ”の駆動エリアに対して“－２．５ｍｍ”～“＋２．５ｍｍ”の範囲（計５ｍｍ）である。

処理回路２０１は、上記のようにして求めた磁界の向きに基づいて、コイル３０１及び駆動磁石３０２のうち一方に対する他方の位置（本実施形態では、コイル３０１に対する駆動磁石３０２の位置）を検知する。

これによって、検知エリアの拡大を図ることができるモータ用位置検知システム２００を提供できる。

本実施形態によれば、磁気センサ１００に印加される駆動磁界の移動に伴い出力される第１出力信号及び第２信号のそれぞれの波形は、バイアス磁界によって理想的な正弦波に近い波形及び理想的な余弦波に近い波形となる。そのため、磁気センサ１００に印加される磁界の向きを、第１出力信号及び第２出力信号に基づいて精度良く求めることが可能となる。

なお、本実施形態における処理回路２０１は、第１出力信号及び第２出力信号に加えて、第３出力信号及び第４出力信号を更に用いて位置検知を行うこともできる（「処理回路の詳細」を参照）。

以下では、Ｘ軸及びＹ軸に加えて、Ｘ軸及びＹ軸の両方と直交する軸であるＺ軸（ただし右手系）を更に用いて説明する。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸はそれぞれ、磁気センサ１００（例えば、基材７３の面である基材面７３ａ）上に設定された仮想的な軸であり、実体のある構成ではない。

（３）磁気センサの詳細
（３－１）全体構成
図３～図５に示すように、磁気センサ１００は、第２保護膜７２と、バイアス磁石５と、第１保護膜７１と、配線層Ｗ１と、基材７３と、を備える。配線層Ｗ１は、第１ハーフブリッジ回路１と、第２ハーフブリッジ回路２と、第３ハーフブリッジ回路３と、第４ハーフブリッジ回路４と、を含む。なお、図３では配線層Ｗ１及びバイアス磁石５のみを図示し、図４では配線層Ｗ１のみを図示している。

モータ用位置検知システム２００は、磁気センサ１００と、処理回路２０１と、を備える。処理回路２０１は、磁気センサ１００に印加される磁界の向きを、少なくとも第１出力信号及び第２出力信号に基づいて求める。

（３－２）バイアス磁石
図３、図５に示すように、バイアス磁石５の形状は、直方体状である。バイアス磁石５は、単一の部材である。バイアス磁石５としては、例えば、永久磁石又は電磁石を採用できる。本実施形態のバイアス磁石５は、永久磁石である。バイアス磁石５は、例えば、フェライト磁石又はネオジム磁石である。

バイアス磁石５は、複数（本実施形態では８つ）の磁極５０を有する。８つの磁極５０のうち４つの磁極５０は、Ｘ軸及びＹ軸の両方と平行な第１平面上に配置されている。８つの磁極５０のうち残りの４つの磁極５０は、第１平面と平行な第２平面上に配置されている。

つまり、４つの磁極５０からなる組が２組設けられており、各組において、４つの磁極５０は同一平面上に設けられている。互いに異なる組に属する磁極５０は、Ｚ軸の方向において互いに異なる位置に設けられている。図３に示す４つの磁極５０のＺ座標は、残りの４つの磁極５０のＺ座標よりも大きい。

８つの磁極５０は、Ｘ軸の方向において互いに隣り合う磁極５０が異なる極となり、かつ、Ｙ軸の方向において互いに隣り合う磁極５０が異なる極となるように配置されている。また、８つの磁極５０は、Ｚ軸の方向において互いに隣り合う磁極５０が異なる極とな
るように配置されている。

（３－３）基材
図５に示すように、基材７３の形状は、板状である。基材７３は、例えば、アルミナ基板である。本実施形態では、基材７３の２つの主面のうち一方（例えば、配線層Ｗ１が形成される側とは反対側）を「基材面７３ａ」と称する。Ｘ軸及びＹ軸は、基材面７３ａに沿って定義される。ただし、Ｘ軸及びＹ軸は、基材７３の２つの主面のうち他方（配線層Ｗ１が形成される側）に沿って定義されてもよく、その場合は、当該他方の主面をが「基材面７３ａ」と称される。

（３－４）配線層
図５に示すように、配線層Ｗ１は、基材７３の表面（２つの主面のうち、基材面７３ａでない方）に形成されている。これにより、基材７３は、配線層Ｗ１を保持している。本実施形態の配線層Ｗ１は、複数の層を含む。複数の層は、スルーホールを介して互いに電気的に接続されている。

図４に示すように、配線層Ｗ１は、第１ハーフブリッジ回路１と、第２ハーフブリッジ回路２と、第３ハーフブリッジ回路３と、第４ハーフブリッジ回路４と、を含む。第１ハーフブリッジ回路１は、一対の第１磁気抵抗効果素子１Ｐ，１Ｑと、第１出力端１Ｔと、を有する。第２ハーフブリッジ回路２は、一対の第２磁気抵抗効果素子２Ｐ，２Ｑと、第２出力端２Ｔと、を有する。

図６Ａに示すように、第３ハーフブリッジ回路３は、一対の第３磁気抵抗効果素子３Ｐ，３Ｑと、第３出力端３Ｔと、を有する。一対の第３磁気抵抗効果素子３Ｐ，３Ｑは、ハーフブリッジ接続されている。一対の第３磁気抵抗効果素子３Ｐ，３Ｑは、Ｘ軸に沿った磁界を検知する。第３出力端３Ｔは、一対の第３磁気抵抗効果素子３Ｐ，３Ｑ間の接続点から第３出力信号を出力する。

図６Ｂに示すように、第４ハーフブリッジ回路４は、一対の第４磁気抵抗効果素子４Ｐ，４Ｑと、第４出力端４Ｔと、を有する。一対の第４磁気抵抗効果素子４Ｐ，４Ｑは、ハーフブリッジ接続されている。一対の第４磁気抵抗効果素子４Ｐ，４Ｑは、Ｙ軸に沿った磁界を検知する。第４出力端４Ｔは、一対の第４磁気抵抗効果素子４Ｐ，４Ｑ間の接続点から第４出力信号を出力する。

以下では、第１磁気抵抗効果素子１Ｐ，１Ｑ、第２磁気抵抗効果素子２Ｐ，２Ｑ、第３磁気抵抗効果素子３Ｐ，３Ｑ、及び、第４磁気抵抗効果素子４Ｐ，４Ｑをそれぞれ、磁気抵抗効果素子Ｍｒ０と称することがある。すなわち、磁気センサ１００は、複数（８つ）の磁気抵抗効果素子Ｍｒ０を備える。

図４に示すように、配線層Ｗ１は、電源端子Ｈ１０，Ｈ２０と、基準端子Ｌ１０，Ｌ２０と、を更に含む。電源端子Ｈ１０，Ｈ２０は、電源の高電位側電路に電気的に接続される、高電位側端子である。基準端子Ｌ１０，Ｌ２０は、電源の低電位側電路（基準電位の電路）に電気的に接続される、低電位側端子である。本実施形態では、基準端子Ｌ１０，Ｌ２０は、グランド電位の電路に電気的に接続される接地端子である。

第１磁気抵抗効果素子１Ｐの第１端は、基準端子Ｌ２０に電気的に接続されている。第１磁気抵抗効果素子１Ｐの第２端は、第１磁気抵抗効果素子１Ｑの第１端に電気的に接続されている。第１磁気抵抗効果素子１Ｑの第２端は、電源端子Ｈ１０に電気的に接続されている。第１出力端１Ｔは、一対の第１磁気抵抗効果素子１Ｐ，１Ｑ間の接続点に電気的に接続されている。

第２磁気抵抗効果素子２Ｐの第１端は、電源端子Ｈ１０に電気的に接続されている。第２磁気抵抗効果素子２Ｐの第２端は、第２磁気抵抗効果素子２Ｑの第１端に電気的に接続されている。第２磁気抵抗効果素子２Ｑの第２端は、基準端子Ｌ１０に電気的に接続されている。第２出力端２Ｔは、一対の第２磁気抵抗効果素子２Ｐ，２Ｑ間の接続点に電気的に接続されている。

第３磁気抵抗効果素子３Ｐの第１端は、電源端子Ｈ２０に電気的に接続されている。第３磁気抵抗効果素子３Ｐの第２端は、第３磁気抵抗効果素子３Ｑの第１端に電気的に接続されている。第３磁気抵抗効果素子３Ｑの第２端は、基準端子Ｌ１０に電気的に接続されている。第３出力端３Ｔは、一対の第３磁気抵抗効果素子３Ｐ，３Ｑ間の接続点に電気的に接続されている。

第４磁気抵抗効果素子４Ｐの第１端は、基準端子Ｌ２０に電気的に接続されている。第４磁気抵抗効果素子４Ｐの第２端は、第４磁気抵抗効果素子４Ｑの第１端に電気的に接続されている。第４磁気抵抗効果素子４Ｑの第２端は、電源端子Ｈ２０に電気的に接続されている。第４出力端４Ｔは、一対の第４磁気抵抗効果素子４Ｐ，４Ｑ間の接続点に電気的に接続されている。

第１出力端１Ｔ、第２出力端２Ｔ、第３出力端３Ｔ、及び、第４出力端４Ｔは、処理回路２０１に電気的に接続されている。なお、図３、図４では、簡略化のため、第１出力端１Ｔのみが処理回路２０１に接続されたように図示している。

図３、図４、図６Ａ、図６Ｂでは、Ｚ軸の方向から見て、磁気抵抗効果素子Ｍｒ０の形状を長方形として図示している。ただし、この形状は、磁気抵抗効果素子Ｍｒ０の向きを示すために模式的に図示した形状であって、必ずしも実際の磁気抵抗効果素子Ｍｒ０の形状と一致しない。

磁気抵抗効果素子Ｍｒ０の電気抵抗値は、印加される磁界の大きさに応じて変化する。磁気センサ１００は、磁気抵抗効果素子Ｍｒ０の電気抵抗値の変化を、電圧信号として出力する。磁気抵抗効果素子Ｍｒ０は、第１方向（図３において長辺に沿った方向）の磁界に対して感度を有さず、第２方向（図３において短辺に沿った方向）の磁界に対して感度を有する。磁気抵抗効果素子Ｍｒ０の感度は、第２方向の磁界に対して最大となる。

一対の第１磁気抵抗効果素子１Ｐ，１Ｑ及び一対の第３磁気抵抗効果素子３Ｐ，３Ｑは、Ｘ軸に沿った方向の磁界に対して感度を有するように配置されている。一対の第１磁気抵抗効果素子１Ｐ，１Ｑ及び一対の第３磁気抵抗効果素子３Ｐ，３Ｑは、Ｘ軸の正の向きに沿った磁界と、Ｘ軸の負の向きに沿った磁界と、に対して、磁界の大きさが同じであれば同じ抵抗値変化をする。

一対の第２磁気抵抗効果素子２Ｐ，２Ｑ及び一対の第４磁気抵抗効果素子４Ｐ，４Ｑは、Ｙ軸に沿った方向の磁界に対して感度を有するように配置されている。一対の第２磁気抵抗効果素子２Ｐ，２Ｑ及び一対の第４磁気抵抗効果素子４Ｐ，４Ｑは、Ｙ軸の正の向きに沿った磁界と、Ｙ軸の負の向きに沿った磁界と、に対して、磁界の大きさが同じであれば同じ抵抗値変化をする。

Ｚ軸の方向から見て、磁気センサ１００の中心を基準として、各磁気抵抗効果素子Ｍｒ０は、次のように配置されている。すなわち、第１磁気抵抗効果素子１Ｐ及び第３磁気抵抗効果素子３Ｐは、上記中心よりＹ軸の正の側に配置されている。第１磁気抵抗効果素子１Ｑ及び第３磁気抵抗効果素子３Ｑは、上記中心よりＹ軸の負の側に配置されている。第
２磁気抵抗効果素子２Ｐ及び第４磁気抵抗効果素子４Ｐは、上記中心よりＸ軸の正の側に配置されている。第２磁気抵抗効果素子２Ｑ及び第４磁気抵抗効果素子４Ｑは、上記中心よりＸ軸の負の側に配置されている。

上述の通り、図３に示す４つの磁極５０のＺ座標は、残りの４つの磁極５０のＺ座標よりも大きい。つまり、バイアス磁石５の複数の磁極５０のうち、図３に示す４つの磁極５０が、複数の磁気抵抗効果素子Ｍｒ０に対向しており、複数の磁気抵抗効果素子Ｍｒ０にバイアス磁界を印加する。図３には、バイアス磁界の向きを矢印で示している。

第１磁気抵抗効果素子１Ｐ及び第３磁気抵抗効果素子３Ｐには、Ｘ軸の正の向きに沿ったバイアス磁界が印加される。第１磁気抵抗効果素子１Ｑ及び第３磁気抵抗効果素子３Ｑには、Ｘ軸の負の向きに沿ったバイアス磁界が印加される。

第２磁気抵抗効果素子２Ｐ及び第４磁気抵抗効果素子４Ｐには、Ｙ軸の正の向きに沿ったバイアス磁界が印加される。第２磁気抵抗効果素子２Ｑ及び第４磁気抵抗効果素子４Ｑには、Ｙ軸の負の向きに沿ったバイアス磁界が印加される。

このように、単一のバイアス磁石５が、Ｘ軸の正の向きに沿ったバイアス磁界と、Ｘ軸の負の向きに沿ったバイアス磁界と、を発生させる。さらに、上記単一のバイアス磁石５が、Ｙ軸の正の向きに沿ったバイアス磁界と、Ｙ軸の負の向きに沿ったバイアス磁界と、をも発生させる。

本実施形態における磁気抵抗効果素子Ｍｒ０は、ＧＭＲ素子である。より詳細には、磁気抵抗効果素子Ｍｒ０は、ＣＩＰ（current in plane）型ＧＭＲ素子である。ただし、磁気抵抗効果素子Ｍｒ０は、ＴＭＲ素子でもよい。

なお、磁気抵抗効果素子Ｍｒ０は、ＡＭＲ素子でもよいが、ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子の方が、ＡＭＲ素子と比べて高感度であるため、磁気抵抗効果素子Ｍｒ０としてＧＭＲ素子又はＴＭＲ素子を用いることで、モータ用位置検知システム２００の検知精度の向上を図ることができる。

磁気抵抗効果素子Ｍｒ０は、所定方向に感度を有さず、所定方向と交差する方向に等方的に感度を有する。

バイアス磁石５は、一対の第１磁気抵抗効果素子１Ｐ，１Ｑ及び一対の第２磁気抵抗効果素子２Ｐ，２Ｑを含む複数（８つ）の磁気抵抗効果素子Ｍｒ０の各々に、複数の磁気抵抗効果素子Ｍｒ０の各々の異方性磁界の１／２以下の強度の磁界（バイアス磁界）を印加する。これにより、複数の磁気抵抗効果素子Ｍｒ０の各々の出力波形の歪みを抑えることができる。

（３－５）保護膜
図５に示すように、第１保護膜７１は、配線層Ｗ１を覆っている。バイアス磁石５は、第１保護膜７１の表面に実装されている。第２保護膜７２は、バイアス磁石５を覆っている。

（４）処理回路の詳細
処理回路２０１（図３参照）は、１以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムを、コンピュータシステムのプロセッサが実行することにより、処理回路２０１の機能が実現される。プログラムは、メモリに記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよく、メモリカード等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。

処理回路２０１は、磁気センサ１００に印加される磁界（駆動磁界とバイアス磁界とを重ね合わせた磁界）の向きを、第１出力信号、第２出力信号、第３出力信号及び第４出力信号に基づいて求める。第１出力信号、第２出力信号、第３出力信号、及び、第４出力信号はそれぞれ、第１出力端１Ｔ、第２出力端２Ｔ、第３出力端３Ｔ、及び、第４出力端４Ｔから出力される信号である。言い換えると、第１出力信号、第２出力信号、第３出力信号、及び、第４出力信号はそれぞれ、第１ハーフブリッジ回路１、第２ハーフブリッジ回路２、第３ハーフブリッジ回路３、及び、第４ハーフブリッジ回路４から出力される信号である。

第１ハーフブリッジ回路１と第３ハーフブリッジ回路３とを比較すると、図３、図６Ａに示すように、磁気抵抗効果素子Ｍｒ０の感度方向、及び、印加されるバイアス磁界の向きは同じであって、高電位側と低電位側との関係が互いに反対である。そのため、第３出力信号は、第１出力信号とは逆相の信号となる。

第２ハーフブリッジ回路２と第４ハーフブリッジ回路４とを比較すると、図３、図６Ｂに示すように、磁気抵抗効果素子Ｍｒ０の感度方向、及び、印加されるバイアス磁界の向きは同じであって、高電位側と低電位側との関係が互いに反対である。そのため、第４出力信号は、第２出力信号とは逆相の信号となる。

（５）磁界の向きの検知
磁気センサ１００は、駆動磁石３０２の近傍に設置される。駆動磁石３０２のＮ極及びＳ極は、磁場を形成する。駆動磁石３０２の磁化方向に沿う直線移動に伴い、磁気センサ１００に印加される磁界の向きが変化する。処理回路２０１は、磁気センサ１００の出力に基づいて、磁気センサ１００に印加される磁界の向きを求める。

コイル３０１に対する駆動磁石３０２の位置が磁化方向と平行に変化することに伴い、第１出力信号、第２出力信号、第３出力信号及び第４出力信号はそれぞれ、正弦波状又は余弦波状に変化する。

第１出力信号及び第２出力信号の位相は、磁気センサ１００に印加される磁界の向きに相当する。つまり、処理回路２０１は、第１出力信号及び第２出力信号に基づいて、磁気センサ１００に印加される磁界の向きを求めることができる。より詳細には、処理回路２０１は、駆動磁石３０２の長さＬ（例えば、５ｍｍ）に対して“－Ｌ／２”～“＋Ｌ／２”の範囲で、磁気センサ１００に印加される磁界の向きを求めることができる。

また、別の一例として、処理回路２０１は、第１出力信号及び第２出力信号に加えて、第３出力信号及び第４出力信号に更に基づいて、位置検知を行ってもよい。

具体的には、処理回路２０１は、第１出力信号と第３出力信号との差動信号である第１差動信号を生成する。第１差動信号の波形は、第１出力信号において振幅を２倍にした波形となる。また、処理回路２０１は、第２出力信号と第４出力信号との差動信号である第２差動信号を生成する。第２差動信号の波形は、第２出力信号において振幅を２倍にした波形となる。

処理回路２０１は、第１差動信号及び第２差動信号に基づいて、正弦波としての第１差動信号、及び、余弦波としての第２差動信号に共通の位相を求め、求めた位相を基に、コイル３０１に対する駆動磁石３０２の位置（すなわち、カメラ本体に対するレンズの位置）を検知することができる。第１差動信号及び第２差動信号は、第１出力信号及び第２出力信号と比較して振幅が２倍なので、位置検知をより精度良く行うことができる。

（６）変形例１
前述したように、実施形態のモータ用位置検知システム２００において、磁気センサ１００の位置が、磁化方向と垂直な方向に関してコイル面３０１ａの中央からずれても、検知精度（検知エリアの広さ）に対する影響は少ない。

そこで、変形例１のモータ用位置検知システム２００では、図１１Ａに示すように、磁気センサ１００は、着磁面３０２ａを正面から見て、磁化方向と垂直な方向に関してコイル面３０１ａの外部に配置される。

磁気センサ１００は、コイル３０１から、磁化方向と垂直な方向に、例えば、駆動磁石３０２の磁化方向の長さＬ（例えば５ｍｍ）と同程度の距離まで離れてもよい。

なお、磁化方向と垂直な方向に関する磁気センサ１００の位置は、実施形態におけるものと同様、コイル面３０１ａの中央である。その他の事項も、実施形態におけるものと同様でよい。

変形例１によれば、検知精度を維持しつつ、磁気センサ１００の配置の自由度の向上を図ることができる。

（７）変形例２
変形例２のモータ用位置検知システム２００では、磁気センサ１００は、図１１Ｂに示すように、着磁面３０２ａを正面から見て、磁化方向と垂直な方向に関して、コイル面３０１ａの外部であり、かつ着磁面（３０２ａ）の内部、に設けられる。

従って、変形例２の駆動磁石３０２は、実施形態における駆動磁石３０２（図１Ａ参照）又は変形例１における駆動磁石３０２（図１１Ａ参照）のものと比べて、磁化方向と垂直な方向のサイズ（幅）が大きい。

つまり、変形例２では、磁化方向と垂直な方向に関して、磁気センサ１００が着磁面３０２ａの内部に位置する程度に、着磁面３０２ａのサイズ（幅）がコイル面３０１ａのサイズ（短径）より大きい。

なお、変形例２では、図１１Ｂに示すように、磁化方向と平行な方向に関して、着磁面３０２ａの中心線が、コイル面３０１ａの中心線から磁気センサ１００側にずれている。これによって、両中心線が重なる場合と比べて、着磁面３０２ａのサイズ（幅）が小さくなる。ただし、着磁面３０２ａの中心線は、コイル面３０１ａの中心線と一致していてもよい。

変形例２によれば、検知精度の更なる向上を図ることができる。

（８）その他の変形例
なお、駆動磁石３０２は、図１Ａ等に示されるような単極着磁のものに限らず、Ｎ極及びＳ極が交互に配列された多極着磁の磁石でもよい。

また、モータ用位置検知システムの用途は、検知対象の位置（本実施形態並びに変形例１及び２では、コイル３０１に対する駆動磁石３０２の位置）を検知する用途に限定されない。磁気センサ１００は、例えば、検知対象の移動距離を検知する用途に用いられてもよい。

さらに、磁気センサ１００は、例えば、コイル及びロータを有する回転式モータ（図示しない）に用いられ、コイル及びロータの一方に対する他方の回転角や回転数等を検知してもよい。なお、ロータは、リング形状を有し、周方向に沿ってＮ極及びＳ極が交互に配列された多極着磁の磁石である。ロータの場合は、磁極の配列に沿う方向（周方向）が、磁化方向（駆動方向）となる。

（９）まとめ
第１の態様に係るモータ用位置検知システム（２００）は、モータ（３００）に用いられる。モータ（３００）は、電力が供給されるコイル（３０１）と、コイル（３０１）に駆動磁界を印加する駆動磁石（３０２）とを備える。モータ（３００）では、駆動磁石（３０２）の磁化方向に沿う面である着磁面（３０２ａ）が、コイル（３０１）のコイル面（３０１ａ）に対向し、駆動方向が、前記磁化方向に沿っている。前記駆動方向は、コイル（３０１）及び駆動磁石（３０２）のうち一方に対する他方の変位の方向である。モータ用位置検知システム（２００）は、コイル（３０１）及び駆動磁石（３０２）のうち一方に対する他方の位置を検知する。

モータ用位置検知システム（２００）は、磁気センサ（１００）と、磁気センサ（１００）の出力信号を処理する処理回路（２０１）とを備える。磁気センサ（１００）は、コイル（３０１）に対して固定的に、かつコイル面（３０１ａ）及び着磁面（３０２ａ）の近傍に配置され、少なくとも駆動磁石（３０２）からの前記駆動磁界による磁気抵抗効果に応じた信号を出力する。

磁気センサ（１００）は、基材（７３）と、配線層（Ｗ１）と、バイアス磁石（５）とを備える。基材（７３）は、基材面（７３ａ）を有する。基材面（７３ａ）は、Ｘ軸及び前記Ｘ軸と直交するＹ軸が定義された面である。配線層（Ｗ１）は、基材面（７３ａ）に沿って配置され、第１ハーフブリッジ回路（１）及び第２ハーフブリッジ回路（２）を含む。バイアス磁石（５）は、配線層（Ｗ１）にバイアス磁界を印加する。

第１ハーフブリッジ回路（１）は、一対の第１磁気抵抗効果素子（１Ｐ，１Ｑ）と、第１出力端（１Ｔ）とを有する。一対の第１磁気抵抗効果素子（１Ｐ，１Ｑ）は、ハーフブリッジ接続され、前記Ｘ軸に沿った磁界を検知する。第１出力端（１Ｔ）は、一対の第１磁気抵抗効果素子（１Ｐ，１Ｑ）間の接続点から第１出力信号を出力する。第２ハーフブリッジ回路（２）は、一対の第２磁気抵抗効果素子（２Ｐ，２Ｑ）と、第２出力端（２Ｔ）とを有する。一対の第２磁気抵抗効果素子（２Ｐ，２Ｑ）は、ハーフブリッジ接続され、前記Ｙ軸に沿った磁界を検知する。第２出力端（２Ｔ）は、一対の第２磁気抵抗効果素子（２Ｐ，２Ｑ）間の接続点から第２出力信号を出力する。

バイアス磁石（５）は、一対の第１磁気抵抗効果素子（１Ｐ，１Ｑ）のうち一方には、前記Ｘ軸の正の向きに沿ったバイアス磁界を印加し、他方には、前記Ｘ軸の負の向きに沿ったバイアス磁界を印加する。また、バイアス磁石（５）は、一対の第２磁気抵抗効果素子（２Ｐ，２Ｑ）のうち一方には、前記Ｙ軸の正の向きに沿ったバイアス磁界を印加し、他方には、前記Ｙ軸の負の向きに沿ったバイアス磁界を印加する。

磁気センサ（１００）は、基材面（７３ａ）が前記磁化方向に対して平行かつ着磁面（３０２ａ）に対して垂直となるように配置される。処理回路（２０１）は、磁気センサ（１００）に印加される前記駆動磁界と、磁気センサ（１００）を構成する配線層（Ｗ１）に印加される前記バイアス磁界と、を重ね合わせた磁界の向きを、前記第１出力信号及び前記第２出力信号の少なくとも一方に基づいて求めることにより、コイル（３０１）及び駆動磁石（３０２）のうち一方に対する他方の位置を検知する。

この態様によれば、検知エリアの拡大を図ることができるモータ用位置検知システムを提供できる。

なお、特許文献１に記載のものでは、２個のホール素子を用いるので、各ホール素子をプリント基板上に実装する際の実装位置の誤差や、ホール素子間の個体差などに起因して、出力信号間の位相ずれが生じ易く、それによって位置検知の精度が低下する場合がある。

第２の態様に係るモータ用位置検知システム（２００）では、第１の態様において、コイル（３０１）に対して磁気センサ（１００）が１つだけ、着磁面（３０２ａ）を正面から見て、前記磁化方向と平行な方向に関してコイル面（３０１ａ）の中央に配置される。

この態様によれば、検知精度の向上を図りつつ、検知エリアの更なる拡大を図ることができる。

詳しくは、磁気センサ（１００）の数を１個のみとしたことで、特許文献１のもののように２個以上用いる場合に生じやすい位相ずれ（実装時の誤差や個体差に起因する出力信号の位相ずれ）が生じない。従って、検知精度の向上が図られる。

また、磁気センサ（１００）の位置が、前記磁化方向と平行な方向に関してコイル面（３０１ａ）の中央からずれると、前記検知エリアのドリフトが生じ、前記検知エリアの一方の端部が出力波形の非直線領域に入り込む結果、当該一方の端部での検知精度が低下する（言い換えると、検知エリアが狭くなる）。これに対して、磁気センサ（１００）の位置が、磁化方向と垂直な方向に関してコイル面（３０１ａ）の中央からずれても、検知精度（検知エリアの広さ）に対する影響は少ない。

つまり、磁気センサ（１００）の、コイル面（３０１ａ）の中央からの位置ずれによる検知精度の低下（検知エリアの縮小）は、磁化方向と平行な方向に関して顕著であり、磁化方向と垂直な方向に関しては軽微である。

従って、本実施形態では、磁気センサ（１００）の位置を、磁化方向と平行な方向に関してコイル面（３０１ａ）の中央としたことで、センサ位置がコイル面（３０１ａ）の中央からずれた場合と比べて、検知精度の向上が図られる。

第３の態様に係るモータ用位置検知システム（２００）では、第２の態様において、磁気センサ（１００）は、着磁面（３０２ａ）を正面から見て、前記磁化方向と垂直な方向に関してコイル面（３０１ａ）の中央に配置される。

この態様によれば、検知精度の更なる向上を図ることができる。

第４の態様に係るモータ用位置検知システム（２００）は、第２の態様において、磁気センサ（１００）は、着磁面（３０２ａ）を正面から見て、前記磁化方向と垂直な方向に関してコイル面（３０１ａ）の外部に配置される。

この態様によれば、検知精度を維持しつつ、配置の自由度の向上を図ることができる。

第５の態様に係るモータ用位置検知システム（２００）では、第４態様において、磁気センサ（１００）は、着磁面（３０２ａ）を正面から見て、前記磁化方向と垂直な方向に関して着磁面（３０２ａ）の内部に設けられる。

この態様によれば、磁気センサ（１００）の位置は、コイル面（３０１ａ）の外部かつ着磁面（３０２ａ）の内部なので、検知精度の更なる向上を図ることができる。

第６の態様に係るモータ用位置検知システム（２００）では、第１～第５のいずれかの態様において、処理回路（２０１）は、前記第１出力信号及び前記第２出力信号に対して逆正接演算を行い、前記逆正接演算の結果を基に前記磁界の向きを求める。

この態様によれば、検知エリアの更なる拡大を図ることができる。

第７の態様に係るモータ用位置検知システム（２００）では、第１～第６のいずれかの態様において、モータ（３００）は、実装基板（３０３）を更に備える。実装基板（３０３）は、コイル（３０１）が実装される基板であり、コイル（３０１）のコイル面（３０１ａ）と対面する実装面（３０３ａ）を有する。磁気センサ（１００）は、基材面（７３ａ）が実装面（３０３ａ）に対して垂直となるように、実装基板（３０３）に設けられる。

この態様によれば、磁気センサ（１００）をコイル（３０１）に対して的確な位置にかつ的確な姿勢で固定できる。

第８の態様に係るモータ用位置検知システム（２００）は、第１～第７のいずれかの態様において、前記磁気抵抗効果は、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果である。

この態様によれば、検知精度の向上を図ることができる。

第９の態様に係るモータ用位置検知システム（２００）では、第１～第７のいずれかの態様において、前記磁気抵抗効果は、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果である。

この態様によれば、検知精度の向上を図ることができる。

１ 第１ハーフブリッジ回路
１Ｐ，１Ｑ 第１磁気抵抗効果素子
１Ｔ 第１出力端
２ 第２ハーフブリッジ回路
２Ｐ，２Ｑ 第２磁気抵抗効果素子
２Ｔ 第２出力端
５ バイアス磁石
７３ 基材
７３ａ 基材面
１００ 磁気センサ
２００ モータ用位置検知システム
２０１ 処理回路
３００ モータ
３０１ コイル
３０１ａ コイル面
３０２ 駆動磁石
３０２ａ 着磁面
３０３ 実装基板
３０３ａ 実装面
Ｍｒ０ 磁気抵抗効果素子
Ｗ１ 配線層

Claims (9)

1. 電力が供給されるコイルと、前記コイルに駆動磁界を印加する駆動磁石とを備え、前記駆動磁石の磁化方向に沿う面である着磁面が前記コイルのコイル面に対向し、前記コイル及び前記駆動磁石のうち一方に対する他方の変位の方向である駆動方向が前記磁化方向に沿うモータ、に用いられ、前記コイル及び前記駆動磁石のうち一方に対する他方の位置を検知するモータ用位置検知システムであって、
   前記コイルに対して固定的に、かつ前記コイル面及び前記着磁面の近傍に配置され、少なくとも前記駆動磁石からの前記駆動磁界による磁気抵抗効果に応じた信号を出力する磁気センサと、
   前記磁気センサの出力信号を処理する処理回路と、を備え、
   前記磁気センサは、
   Ｘ軸及び前記Ｘ軸と直交するＹ軸が定義された面である基材面を有する基材と、
   前記基材面に沿って配置され、第１ハーフブリッジ回路及び第２ハーフブリッジ回路を含む配線層と、
   前記配線層にバイアス磁界を印加するバイアス磁石と、を備え、
   前記第１ハーフブリッジ回路は、
   ハーフブリッジ接続され、前記Ｘ軸に沿った磁界を検知する一対の第１磁気抵抗効果素子と、
   前記一対の第１磁気抵抗効果素子間の接続点から第１出力信号を出力する第１出力端と、を有し、
   前記第２ハーフブリッジ回路は、
   ハーフブリッジ接続され、前記Ｙ軸に沿った磁界を検知する一対の第２磁気抵抗効果素子と、
   前記一対の第２磁気抵抗効果素子間の接続点から第２出力信号を出力する第２出力端と、を有し、
   前記バイアス磁石は、
   前記一対の第１磁気抵抗効果素子のうち一方には、前記Ｘ軸の正の向きに沿ったバイアス磁界を印加し、他方には、前記Ｘ軸の負の向きに沿ったバイアス磁界を印加し、
   前記一対の第２磁気抵抗効果素子のうち一方には、前記Ｙ軸の正の向きに沿ったバイアス磁界を印加し、他方には、前記Ｙ軸の負の向きに沿ったバイアス磁界を印加し、
   前記磁気センサは、前記基材面が前記磁化方向に対して平行かつ前記着磁面に対して垂直となるように配置され、
   前記処理回路は、前記磁気センサに印加される前記駆動磁界と、前記磁気センサを構成する配線層に印加される前記バイアス磁界と、を重ね合わせた磁界の向きを、前記第１出力信号及び前記第２出力信号の少なくとも一方に基づいて求めることにより、前記コイル及び前記駆動磁石のうち一方に対する他方の位置を検知する、
   モータ用位置検知システム。
2. 前記コイルに対して前記磁気センサが１つだけ、前記着磁面を正面から見て、前記磁化方向と平行な方向に関して前記コイル面の中央に配置される、
   請求項１に記載のモータ用位置検知システム。
3. 前記磁気センサは、前記着磁面を正面から見て、前記磁化方向と垂直な方向に関して前記コイル面の中央に配置される、
   請求項２に記載のモータ用位置検知システム。
4. 前記磁気センサは、前記着磁面を正面から見て、前記磁化方向と垂直な方向に関して前記コイル面の外部に配置される、
   請求項２に記載のモータ用位置検知システム。
5. 前記磁気センサは、前記着磁面を正面から見て、前記磁化方向と垂直な方向に関して前記着磁面の内部に設けられる、
   請求項４に記載のモータ用位置検知システム。
6. 前記処理回路は、前記第１出力信号及び前記第２出力信号に対して逆正接演算を行い、前記逆正接演算の結果を基に前記磁界の向きを求める、
   請求項１～５のいずれか一項に記載のモータ用位置検知システム。
7. 前記モータは、前記コイルが実装される基板であり、前記コイルの前記コイル面と対面する実装面を有する実装基板、を更に備え、
   前記磁気センサは、前記基材面が前記実装面に対して垂直となるように、前記実装基板に設けられる、
   請求項１～６のいずれか一項に記載のモータ用位置検知システム。
8. 前記磁気抵抗効果は、巨大磁気抵抗効果である、
   請求項１～７のいずれか一項に記載のモータ用位置検知システム。
9. 前記磁気抵抗効果は、トンネル磁気抵抗効果である、
   請求項１～７のいずれか一項に記載のモータ用位置検知システム。

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