JP7463593B2 - 磁気センサシステムおよびレンズ位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気センサシステムと、この磁気センサシステムを用いたレンズ位置検出装置に関する。

磁気センサを用いた磁気センサシステムとして、所定の範囲内で、磁気センサに対する磁気スケール等の磁界発生器の相対位置が変化するように構成された磁気センサシステムが知られている。磁気センサに対する磁界発生器の相対位置が変化すると、磁界発生器によって発生されて磁気センサに印加される対象磁界の一方向の成分の強度が変化する。磁気センサは、例えば、対象磁界の一方向の成分の強度を検出して、この一方向の成分の強度に対応し且つ互いに位相の異なる２つの検出信号を生成する。磁気センサシステムは、２つの検出信号に基づいて、磁気センサに対する磁界発生器の相対位置と対応関係を有する検出値を生成する。

磁気センサシステムは、検出値を生成する検出値生成回路を備えている。一般的に、検出値生成回路の要部は、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはマイクロコンピュータによって構成されている。検出値生成回路は、アナログ－デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器とも記す。）によってデジタル信号に変換された磁気センサの検出信号に基づいて、検出値を生成する。

磁気センサシステムは、例えば、所定の方向に位置が変化する可動物体の位置を検出する位置検出装置に用いられる。以下、磁気センサシステムを用いた位置検出装置を、磁気式の位置検出装置と言う。磁気式の位置検出装置では、可動物体の位置の変化に対応して、磁気センサに対する磁界発生器の相対位置が変化するように構成されている。所定の方向は、直線的な方向または回転方向である。

磁気式の位置検出装置は、例えば特許文献１ないし３に記載されている。特許文献１ないし３に記載された位置検出装置では、磁気検出素子として磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子とも記す。）が用いられている。ＭＲ素子は、磁気記録媒体または磁気スケールに対して所定の間隔を開けて配置されている。

ところで、磁気センサシステムおよび磁気式の位置検出装置では、高調波に起因して、磁気センサの検出信号の波形が歪むことが知られている。磁気センサの検出信号の出力波形が歪むと、磁気センサに対する磁界発生器の相対位置を精度よく検出することができなくなってしまう。これに対し、特許文献１に記載された位置検出装置では、ＭＲ素子に対してバイアス磁界を印加するバイアスマグネットを設けることによって、検出信号の高調波による歪み成分を除去している。

また、特許文献３に記載された位置検出装置では、複数のＭＲ素子（ＴＭＲ素子）を、磁気スケールの長手方向に沿って、磁気スケールの記録信号の波長λまたはλの１／２のピッチＰに基づいて配置することによって、検出信号の奇数次の高調波歪みをキャンセルしている。

また、特許文献４には、磁気センサと棒形状の磁石とを備えた磁気エンコーダが記載されている。この磁気エンコーダでは、ＭＲ素子の近傍に軟磁性層を設け、これによりＭＲ素子に印加される外部磁界を増幅して、ＭＲ素子の磁気検出感度を向上させている。

特開平６－２０７８３４号公報 特開２０１５－２３２４７３号公報 特開２０１５－１９０８８１号公報 国際公開第２００８／０７２６１０号

特許文献１ないし３の記載された位置検出装置および特許文献４に記載された磁気エンコーダのように、磁気センサが磁界発生器に対して所定の間隔を開けて配置された磁気センサシステムでは、磁気センサの設置の精度によって、磁気センサと磁界発生器との間隔がずれる場合がある。この間隔がずれると、検出値生成回路に入力される磁気センサの検出信号の大きさがずれてしまう。そのため、従来は、ロット毎または製品毎に検出信号の較正が必要であり、手間がかかるという問題があった。

また、磁気センサと磁界発生器との間隔が小さくなるに従って、磁気センサに印加される対象磁界の強度が大きくなる。その結果、検出値生成回路に入力される磁気センサの検出信号の最大値が大きくなる。これにより、検出信号の大きさがＡ／Ｄ変換器の入力範囲を超えてしまい、検出値生成回路に入力される検出信号が飽和してしまう場合がある。検出信号が飽和すると、磁気センサシステムの検出精度が悪化するという問題が発生する。

一般的に、検出信号は、増幅器によって所定のゲインを乗じた上で、Ａ／Ｄ変換器に入力される。検出信号の飽和を防止するために、磁気センサと磁界発生器との最小の間隔を想定して、ゲインを設定することが考えられる。しかし、そうすると、Ａ／Ｄ変換器の入力範囲の全体を用いることができなくなり、分解能が低下して検出精度が悪化するという問題が発生する。

また、磁気センサと磁界発生器との間隔は、使用時の物理的な衝撃によってずれる場合もある。これによっても、検出信号が飽和して、磁気センサシステムの検出精度が悪化するという問題が発生する。

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、磁気センサと磁界発生器との間隔のずれによる検出信号の変動を抑制できるようにした磁気センサシステム、およびこの磁気センサシステムを用いたレンズ位置検出装置を提供することにある。

本発明の磁気センサシステムは、対象磁界を発生する磁界発生器と、対象磁界を検出する磁気センサとを備えている。磁気センサと磁界発生器は、磁気センサに対する磁界発生器の相対的な位置が変化すると、磁気センサが検出する対象磁界の、第１の方向の磁界成分の強度が変化するように構成されている。

磁気センサは、複数の磁気抵抗効果素子を含んでいる。複数の磁気抵抗効果素子の各々は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、磁界成分の方向および強度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含み、第１の方向に直交する第２の方向のバイアス磁界が自由層に印加されるように構成されると共に磁界成分の強度に応じて抵抗値が変化するように構成されている。複数の磁気抵抗効果素子の各々に印加される磁界成分の最大の強度は、バイアス磁界の強度の１．２倍以上である。

本発明の磁気センサシステムにおいて、複数の磁気抵抗効果素子の各々に印加される磁界成分の最大の強度は、バイアス磁界の強度の１５．６倍以下であってもよい。

また、本発明の磁気センサシステムにおいて、バイアス磁界は、外部から自由層に印加される外部磁界と、自由層が有する異方性に起因する異方性磁界の、一方または両方によるものであってもよい。

また、本発明の磁気センサシステムにおいて、磁気センサは、更に、自由層に印加される外部磁界を発生するバイアス磁界発生器を含んでいてもよい。この場合、バイアス磁界は、少なくとも、外部磁界によるものであってもよい。また、バイアス磁界発生器は、それぞれ第１の磁石と第２の磁石よりなる複数の磁石対を含んでいてもよい。この場合、複数の磁石対の各々において、第１の磁石と第２の磁石は、複数の磁気抵抗効果素子のうちの少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の自由層の全体に外部磁界が印加されるように、第２の方向について所定の間隔を開けて配置されていてもよい。また、この場合、磁化固定層、自由層およびギャップ層は、積層膜を構成してもよい。積層膜は、第１の方向に平行な方向の寸法である幅を有している。積層膜の幅は、複数の磁石対の各々における第１の磁石と第２の磁石の間隔以下であってもよい。

また、本発明の磁気センサシステムにおいて、自由層は、形状磁気異方性を有していてもよい。この場合、バイアス磁界は、少なくとも、形状磁気異方性によるものであってもよい。

また、本発明の磁気センサシステムにおいて、磁気センサは、更に、複数の磁気抵抗効果素子の各々に印加される磁界成分を増幅する磁界増幅器を含んでいてもよい。この場合、磁界増幅器は、複数の軟磁性層を含んでいてもよい。複数の軟磁性層の各々は、第１および第２の方向と直交する第３の方向から見て、複数の磁気抵抗効果素子のうちの少なくとも１つの磁気抵抗効果素子と重なる位置に配置されていてもよい。

また、本発明の磁気センサシステムにおいて、ギャップ層は、トンネルバリア層であってもよい。

また、本発明の磁気センサシステムにおいて、磁界発生器は、複数組のＮ極とＳ極が所定の方向に所定のピッチで交互に配列された磁気スケールであってもよい。この場合、磁気センサは、複数の磁気抵抗効果素子の各々の抵抗値と対応関係を有する検出信号を生成してもよい。検出信号は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分と、理想成分の複数の高調波よりなる誤差成分とを含んでいる。複数の磁気抵抗効果素子は、誤差成分が低減されるように、所定のピッチに基づいた所定のパターンで配置されていてもよい。この場合、複数の磁気抵抗効果素子は、誤差成分に含まれる、少なくとも７次以下の奇数次の高調波に相当する成分が低減されるように配置されていてもよい。

また、本発明の磁気センサシステムは、更に、複数の磁気抵抗効果素子の各々の抵抗値に基づいて、磁気センサに対する磁界発生器の相対的な位置と対応関係を有する検出値を生成する検出値生成回路を備えていてもよい。

本発明のレンズ位置検出装置は、位置が変化可能なレンズの位置を検出するためのものである。レンズ位置検出装置は、本発明の磁気センサシステムを備えている。レンズは、第１の方向に移動可能に構成されている。磁気センサと磁界発生器は、レンズの位置が変化すると、磁界成分の強度が変化するように構成されている。

本発明のレンズ位置検出装置は、更に、複数の磁気抵抗効果素子の各々の抵抗値に基づいて、レンズの位置と対応関係を有する検出値を生成する検出値生成回路を備えていてもよい。

本発明の磁気センサシステムおよびレンズ位置検出装置では、複数の磁気抵抗効果素子の各々は、第１の方向に直交する第２の方向のバイアス磁界が自由層に印加されるように構成されると共に磁界成分の強度に応じて抵抗値が変化するように構成されている。複数の磁気抵抗効果素子の各々に印加される磁界成分の最大の強度は、バイアス磁界の強度の１．２倍以上である。これにより、本発明によれば、磁気センサと磁界発生器との間隔のずれによる検出信号の変動を抑制することができるという効果を奏する。

本発明の一実施の形態に係る磁気センサシステムを示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る磁気センサシステムを示す正面図である。 本発明の一実施の形態における磁気センサの構成を示す回路図である。 図３に示した検出値生成回路の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態における磁気センサを示す平面図である。 本発明の一実施の形態における第１の抵抗体を示す平面図である。 本発明の一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。 本発明の一実施の形態における磁気抵抗効果素子を示す平面図である。 本発明の一実施の形態における自由層に印加されるバイアス磁界を説明するための説明図である。 本発明の一実施の形態におけるギャップと磁界成分との関係の例を示す特性図である。 本発明の一実施の形態におけるギャップと検出信号との関係の例を示す特性図である。 本発明の一実施の形態における磁界成分と検出信号との関係の例を示す特性図である。 第１のシミュレーションによって求めたギャップと第１の検出信号のピークピーク値との関係を示す特性図である。 第１のシミュレーションによって求めた磁界成分の強度と出力変動率との関係を示す特性図である。 第２のシミュレーションによって求めた磁界成分の強度と第１３高調波との関係を示す特性図である。 第２のシミュレーションによって求めた磁界倍率と角度誤差との関係を示す特性図である。 第３のシミュレーションによって求めた磁界成分と第１の検出信号との関係を示す特性図である。 第３のシミュレーションによって求めたバイアス磁界とヒステリシスとの関係を示す特性図である。 本発明の一実施の形態に係る位置検出装置を含むレンズモジュールを示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る位置検出装置を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態における磁気抵抗効果素子の第１の変形例を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態における磁気抵抗効果素子の第２の変形例を示す平面図である。

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、本発明の一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。図１は、磁気センサシステム１を示す斜視図である。図２は、磁気センサシステム１を示す正面図である。本実施の形態に係る磁気センサシステム１は、本実施の形態に係る磁気センサ２と、磁界発生器３とを含んでいる。

磁界発生器３は、磁気センサ２が検出すべき磁界（検出対象磁界）である対象磁界ＭＦを発生する。対象磁界ＭＦは、仮想の直線に平行な方向の磁界成分を含んでいる。磁気センサ２と磁界発生器３は、磁気センサ２に対する磁界発生器３の相対的な位置が変化すると、磁気センサ２が検出する対象磁界ＭＦの磁界成分の強度が変化するように構成されている。磁気センサ２は、磁界成分を含む対象磁界ＭＦを検出して、磁界成分の強度に対応する少なくとも１つの検出信号を生成する。

磁界発生器３は、複数組のＮ極とＳ極が所定の方向に交互に配列された磁気スケールであってもよい。磁気スケールは、磁気テープ等の磁気媒体に対して複数組のＮ極とＳ極を交互に着磁したものであってもよいし、複数の磁石を上記の所定の方向に沿って配置したものであってもよい。また、磁気センサ２または磁界発生器３は、所定の方向に沿った所定の範囲内において移動可能である。磁気センサ２または磁界発生器３が移動することにより、磁気センサ２に対する磁界発生器３の相対的な位置が変化する。所定の方向は、直線的な方向であってもよいし、回転方向であってもよい。

本実施の形態では、磁界発生器３は、直線的な方向に複数組のＮ極とＳ極を着磁したリニアスケールである。磁気センサ２または磁界発生器３は、磁界発生器３の長手方向に沿って移動可能である。磁界発生器３において、複数組のＮ極とＳ極は、所定のピッチで交互に配列されている。図２に示したように、磁界発生器３の長手方向に隣接する２つのＮ極の間隔（磁界発生器３の長手方向に隣接する２つのＳ極の間隔と同じ）を、１ピッチと言い、１ピッチの大きさを記号Ｌｐで表す。

ここで、図１および図２に示したように、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向を定義する。本実施の形態では、磁界発生器３の長手方向に平行な一方向をＸ方向とする。また、Ｘ方向に垂直な２方向であって、互いに直交する２つの方向をＹ方向とＺ方向とする。図２では、Ｙ方向を図２における手前から奥に向かう方向として表している。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。

Ｘ方向に平行な方向は、本発明の第１の方向に対応する。Ｙ方向または－Ｙ方向は、本発明の第２の方向に対応する。Ｚ方向または－Ｚ方向は、本発明の第３の方向に対応する。

磁気センサ２は、磁界発生器３に対してＺ方向に離れた位置に配置されている。磁気センサ２は、対象磁界ＭＦのＸ方向に平行な方向の磁界成分ＭＦｘの強度を検出することができるように構成されている。磁気センサ２または磁界発生器３がＸ方向に平行な方向に沿って移動すると、磁界成分ＭＦｘの強度は、周期的に変化する。

磁界成分ＭＦｘの強度は、例えば、磁界成分ＭＦｘの方向がＸ方向のときに正の値で表され、磁界成分ＭＦｘの方向が－Ｘ方向のときに負の値で表される。磁気センサ２は、磁界成分ＭＦｘの強度が正の値であるか負の値であるかを検出することができる。従って、磁気センサ２は、実質的に、磁界成分ＭＦｘの方向（Ｘ方向または－Ｘ方向）を検出することができる。以下の説明において、特に断りのない限り、磁界成分ＭＦｘの強度は、正の値と負の値を含む。

次に、図３を参照して、磁気センサ２の構成について説明する。図３は、磁気センサ２の構成を示す回路図である。磁気センサ２は、それぞれ磁界成分ＭＦｘの強度に応じて抵抗値が変化するように構成された第１の抵抗体Ｒ１１、第２の抵抗体Ｒ１２、第３の抵抗体Ｒ２１および第４の抵抗体Ｒ２２を備えている。第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の各々は、複数の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と記す。）５０を含んでいる。

磁気センサ２は、更に、電源ポートＶ１と、グランドポートＧ１と、第１の出力ポートＥ１と、第２の出力ポートＥ２とを備えている。第１の抵抗体Ｒ１１は、電源ポートＶ１と第１の出力ポートＥ１との間に設けられている。第２の抵抗体Ｒ１２は、グランドポートＧ１と第１の出力ポートＥ１との間に設けられている。第３の抵抗体Ｒ２１は、電源ポートＶ１と第２の出力ポートＥ２との間に設けられている。第４の抵抗体Ｒ２２は、グランドポートＧ１と第２の出力ポートＥ２との間に設けられている。電源ポートＶ１には、所定の大きさの電圧が印加される。グランドポートＧ１はグランドに接続される。磁気センサ２は、定電圧駆動であることが好ましい。

磁気センサ２は、第１の出力ポートＥ１の電位と対応関係を有する信号を、第１の検出信号Ｓ１として生成し、第２の出力ポートＥ２の電位と対応関係を有する信号を、第２の検出信号Ｓ２として生成する。

図３に示したように、磁気センサシステム１は、更に、検出値生成回路４を備えている。検出値生成回路４は、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、磁気センサ２に対する磁界発生器３の相対的な位置と対応関係を有する検出値Ｖｓを生成する。

ここで、図４を参照して、検出値生成回路４の構成の一例について説明する。図４は、図３に示した検出値生成回路４の構成の一例を示すブロック図である。図４に示した例では、検出値生成回路４は、高周波成分を除去する２つのローパスフィルタ４１，４２と、信号を増幅する２つの増幅器４３，４４と、アナログ信号をデジタル信号に変換する２つのアナログ－デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と記す。）４５，４６と、演算回路４７とを含んでいる。

演算回路４７は、Ａ／Ｄ変換器４５，４６によってデジタル信号に変換された第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、検出値Ｖｓを生成する。演算回路４７は、例えば、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはマイクロコンピュータによって実現することができる。

なお、検出値生成回路４は、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２のオフセットを補正することができるように構成されていてもよい。具体的には、例えば、検出値生成回路４は、第１の検出信号Ｓ１にオフセット補正用信号Ｓｃ１を加算し、第２の検出信号Ｓ２にオフセット補正用信号Ｓｃ２を加算することができるように構成されていてもよい。オフセット補正用信号Ｓｃ１，Ｓｃ２は、例えば、図示しないデジタル－アナログ変換器によってアナログ信号に変換された信号であってもよい。

次に、図５を参照して、磁気センサ２の構成について更に詳しく説明する。図５に示したように、磁気センサ２は、更に、基板１０と、この基板１０の上に配置された電源端子１１、グランド端子１２、第１の出力端子１３および第２の出力端子１４とを備えている。電源端子１１は、電源ポートＶ１を構成する。グランド端子１２は、グランドポートＧ１を構成する。第１および第２の出力端子１３，１４は、それぞれ第１および第２の出力ポートＥ１，Ｅ２を構成する。

第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２は、基板１０の上において、以下のように配置されている。なお、以下の説明において、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の配置について説明する場合、Ｚ方向から見たときの抵抗体の重心（以下、単に重心と記す。）を基準にして説明するものとする。第２の抵抗体Ｒ１２は、Ｘ方向について第１の抵抗体Ｒ１１と同じ位置に配置されている。また、第２の抵抗体Ｒ１２は、第１の抵抗体Ｒ１１に対して、－Ｙ方向の先に配置されている。

第３の抵抗体Ｒ２１は、第１の抵抗体Ｒ１１に対して、Ｘ方向にＬｐ／４（図２参照）だけ離れた位置に配置されている。また、第３の抵抗体Ｒ２１は、第１の抵抗体Ｒ１１に対して、Ｙ方向の先に配置されている。

第４の抵抗体Ｒ２２は、第２の抵抗体Ｒ１２に対して、Ｘ方向にＬｐ／４（図２参照）だけ離れた位置に配置されている。また、第４の抵抗体Ｒ２２は、Ｘ方向について第３の抵抗体Ｒ２１と同じ位置に配置されている。また、第４の抵抗体Ｒ２２は、第２の抵抗体Ｒ１２に対して、－Ｙ方向の先に配置されている。

また、図５において、記号Ｌは、Ｘ方向に平行な仮想の直線を示している。本実施の形態では特に、第１の抵抗体Ｒ１１の重心と第２の抵抗体Ｒ１２の重心は、仮想の直線Ｌを中心として対称な位置にある。また、第３の抵抗体Ｒ２１の重心と第４の抵抗体Ｒ２２の重心は、仮想の直線Ｌを中心として対称な位置にある。

次に、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の構成について説明する。第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の各々は、理想的な正弦曲線（サイン（Sine）波形とコサイン（Cosine）波形を含む）を描くように所定の信号周期で周期的に変化する理想成分を含んでいる。図２に示した１ピッチの大きさＬｐは、理想成分における１周期すなわち電気角の３６０°に相当する。また、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の各々は、理想成分の他に、理想成分の高調波よりなる誤差成分を含んでいる。本実施の形態では、誤差成分が低減されるように、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２が構成されている。

以下、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の構成について具体的に説明する。始めに、ＭＲ素子５０の構成について説明する。複数のＭＲ素子５０の各々は、磁界成分ＭＦｘの強度に応じて抵抗値が変化するように構成されている。本実施の形態では、ＭＲ素子５０は、スピンバルブ型のＭＲ素子である。このスピンバルブ型のＭＲ素子は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、磁界成分ＭＦｘ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含んでいる。スピンバルブ型のＭＲ素子は、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子でもよいし、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子でもよい。本実施の形態では特に、磁気センサ２の寸法を小さくするために、ＭＲ素子５０は、ＴＭＲ素子であることが好ましい。ＴＭＲ素子では、ギャップ層はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、ギャップ層は非磁性導電層である。スピンバルブ型のＭＲ素子では、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抵抗値が変化し、この角度が０°のときに抵抗値は最小値となり、角度が１８０°のときに抵抗値は最大値となる。

図３において、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２内に描かれた矢印は、その抵抗体に含まれる複数のＭＲ素子５０の各々の磁化固定層の磁化の方向を表している。第１および第３の抵抗体Ｒ１１，Ｒ２１に含まれる複数のＭＲ素子５０の各々の磁化固定層の磁化の方向は、第１の磁化方向である。第２および第４の抵抗体Ｒ１２，Ｒ２２に含まれる複数のＭＲ素子５０の各々の磁化固定層の磁化の方向は、第１の磁化方向とは反対の第２の磁化方向である。

本実施の形態では特に、第１の磁化方向は－Ｘ方向であり、第２の磁化方向はＸ方向である。この場合、複数のＭＲ素子５０の各々の自由層の磁化の方向は、磁界成分ＭＦｘの強度に応じて、ＸＹ平面内で変化する。これにより、複数のＭＲ素子５０の各々の抵抗値は、磁界成分ＭＦｘの強度に応じて変化する。その結果、第１および第２の出力ポートＥ１，Ｅ２の各々の電位は、磁界成分ＭＦｘの強度に応じて変化する。前述のように、第１の検出信号Ｓ１は第１の出力ポートＥ１の電位と対応関係を有し、第２の検出信号Ｓ２は第２の出力ポートＥ２の電位と対応関係を有する。従って、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２は、磁界成分ＭＦｘの強度に応じて変化する。

また、第１の出力ポートＥ１の電位は、第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２の各々の抵抗値に依存し、第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２の各々の抵抗値は、第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２の複数のＭＲ素子５０の各々の抵抗値に依存する。従って、第１の検出信号Ｓ１は、第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２の複数のＭＲ素子５０の各々の抵抗値と対応関係を有している。

同様に、第２の出力ポートＥ２の電位は、第３および第４の抵抗体Ｒ２１，Ｒ２２の各々の抵抗値に依存し、第３および第４の抵抗体Ｒ２１，Ｒ２２の各々の抵抗値は、第３および第４の抵抗体Ｒ２１，Ｒ２２の複数のＭＲ素子５０の各々の抵抗値に依存する。従って、第２の検出信号Ｓ２は、第３および第４の抵抗体Ｒ２１，Ｒ２２の複数のＭＲ素子５０の各々の抵抗値と対応関係を有している。

次に、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の各々における複数のＭＲ素子５０の配置について説明する。複数のＭＲ素子５０は、誤差成分が低減されるように、１ピッチの大きさＬｐに基づいた所定のパターンで配置されている。ここで、１つ以上のＭＲ素子５０の集合を、素子群という。第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の各々は、複数の素子群を含んでいる。本実施の形態では、複数のＭＲ素子５０は、素子群単位で位置が規定されている。複数の素子群は、誤差成分が低減されるように、１ピッチの大きさＬｐに基づいて、所定の間隔を開けて配置されている。なお、以下の説明において、複数の素子群の配置について説明する場合、素子群の所定の位置を基準にして説明するものとする。所定の位置は、例えば、Ｚ方向から見たときの素子群の重心である。

ここで、ｎ，ｍをそれぞれ１以上且つ互いに異なる整数とする。例えば、誤差成分のうちの２ｎ＋１次の高調波に相当する成分を低減する場合、第１の素子群を第２の素子群に対してＸ方向にＬｐ／（４ｎ＋２）だけ離れた位置に配置する。更に、誤差成分のうちの２ｍ＋１次の高調波に相当する成分を低減する場合、第３の素子群を第１の素子群に対してＸ方向にＬｐ／（４ｍ＋２）だけ離れた位置に配置し、第４の素子群を第２の素子群に対してＸ方向にＬｐ／（４ｍ＋２）だけ離れた位置に配置する。このように、誤差成分に含まれる複数の高調波に相当する成分を低減する場合、ある１つの高調波に相当する成分を低減するための複数の素子群の各々は、他の高調波に相当する成分を低減するための複数の素子群の各々に対して、Ｘ方向に、１ピッチの大きさＬｐに基づく所定の間隔だけ離れた位置に配置される。

複数の素子群（複数のＭＲ素子５０）は、誤差成分に含まれる、少なくとも７次以下の奇数次の高調波に相当する成分が低減されるように配置される。なお、素子群の数を増やすことによって、より高次の高調波に相当する成分を低減することができる。低減する成分は、１１次以下の奇数次の高調波に相当する成分であることが好ましく、１３次以下の奇数次の高調波に相当する成分であることがより好ましい。

本実施の形態では、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の各々の複数の素子群（複数のＭＲ素子５０）は、誤差成分に含まれる、１１次以下の奇数次の高調波に相当する成分が低減されるように配置されている。図６は、第１の抵抗体Ｒ１１を示す平面図である。第１の抵抗体Ｒ１１は、１６個の素子群５０１，５０２，５０３，５０４，５０５，５０６，５０７，５０８，５０９，５１０，５１１，５１２，５１３，５１４，５１５，５１６を含んでいる。素子群５０１～５１６の各々は、４つの区画に区分けされている。各区画には、１つ以上のＭＲ素子５０が配置される。従って、各素子群は、４つ以上のＭＲ素子５０を含んでいる。複数のＭＲ素子５０は、素子群内において直列に接続されていてもよい。この場合、複数の素子群は、直列に接続されていてもよい。あるいは、複数のＭＲ素子５０は、素子群に関わらずに直列に接続されていてもよい。

第１の抵抗体Ｒ１１では、誤差成分に含まれる、理想成分の第３高調波（３次の高調波）に相当する成分と、理想成分の第５高調波（５次の高調波）に相当する成分と、理想成分の第７高調波（７次の高調波）に相当する成分と、理想成分の第１１高調波（１１次の高調波）に相当する成分とが低減されるように、素子群５０１～５１６が配置されている。図６に示したように、素子群５０１～５０４は、Ｘ方向に沿って配置されている。素子群５０２は、素子群５０１に対して、Ｘ方向にＬｐ／１０だけ離れた位置に配置されている。素子群５０３は、素子群５０１に対して、Ｘ方向にＬｐ／６だけ離れた位置に配置されている。素子群５０４は、素子群５０１に対して、Ｘ方向にＬｐ／１０＋Ｌｐ／６だけ離れた位置（素子群５０２に対して、Ｘ方向にＬｐ／６だけ離れた位置）に配置されている。

また、図６に示したように、素子群５０５～５０８は、素子群５０１～５０４の－Ｙ方向の先において、Ｘ方向に沿って配置されている。素子群５０５は、素子群５０１に対して、Ｘ方向にＬｐ／２２だけ離れた位置に配置されている。素子群５０６は、素子群５０１に対して、Ｘ方向にＬｐ／２２＋Ｌｐ／１０だけ離れた位置に配置されている。素子群５０７は、素子群５０１に対して、Ｘ方向にＬｐ／２２＋Ｌｐ／６だけ離れた位置に配置されている。素子群５０８は、素子群５０１に対して、Ｘ方向にＬｐ／２２＋Ｌｐ／１０＋Ｌｐ／６だけ離れた位置に配置されている。また、素子群５０５～５０８は、それぞれ、素子群５０１～５０４に対して、Ｘ方向にＬｐ／２２だけ離れた位置に配置されている。

また、図６に示したように、素子群５０９～５１２は、素子群５０５～５０８の－Ｙ方向の先において、Ｘ方向に沿って配置されている。素子群５０９は、素子群５０１に対して、Ｘ方向にＬｐ／１４だけ離れた位置に配置されている。素子群５１０は、素子群５０１に対して、Ｘ方向にＬｐ／１４＋Ｌｐ／１０だけ離れた位置に配置されている。素子群５１１は、素子群５０１に対して、Ｘ方向にＬｐ／１４＋Ｌｐ／６だけ離れた位置に配置されている。素子群５１２は、素子群５０１に対して、Ｘ方向にＬｐ／１４＋Ｌｐ／１０＋Ｌｐ／６だけ離れた位置に配置されている。また、素子群５０９～５１２は、それぞれ、素子群５０１～５０４に対して、Ｘ方向にＬｐ／１４だけ離れた位置に配置されている。

また、図６に示したように、素子群５１３～５１６は、素子群５０９～５１２の－Ｙ方向の先において、Ｘ方向に沿って配置されている。素子群５１３は、素子群５０１に対して、Ｘ方向にＬｐ／１４＋Ｌｐ／２２だけ離れた位置に配置されている。素子群５１４は、素子群５０１に対して、Ｘ方向にＬｐ／１４＋Ｌｐ／２２＋Ｌｐ／１０だけ離れた位置に配置されている。素子群５１５は、素子群５０１に対して、Ｘ方向にＬｐ／１４＋Ｌｐ／２２＋Ｌｐ／６だけ離れた位置に配置されている。素子群５１６は、素子群５０１に対して、Ｘ方向にＬｐ／１４＋Ｌｐ／２２＋Ｌｐ／１０＋Ｌｐ／６だけ離れた位置に配置されている。また、素子群５１３～５１６は、それぞれ、素子群５０５～５０８に対して、Ｘ方向にＬｐ／１４だけ離れた位置に配置されている。

本実施の形態では、第２ないし第４の抵抗体Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の各々における複数の素子群の構成は、第１の抵抗体Ｒ１１における複数の素子群の構成と同じである。すなわち、第２ないし第４の抵抗体Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の各々も、図６に示した構成の１６個の素子群５０１～５１６を含んでいる。第１の抵抗体Ｒ１１の素子群５０１～５１６と第２の抵抗体Ｒ１２の素子群５０１～５１６は、仮想の直線Ｌを中心として対称な位置に配置されている。第２の抵抗体Ｒ１２の素子群５０１～５１６は、それぞれ、Ｘ方向について第１の抵抗体Ｒ１１の素子群５０１～５１６と同じ位置に配置されている。

第３の抵抗体Ｒ２１の素子群５０１は、第１の抵抗体Ｒ１１の素子群５０１に対して、Ｘ方向にＬｐ／４だけ離れた位置に配置されている。第３の抵抗体Ｒ２１内の素子群５０１～５１６の配置は、第１の抵抗体Ｒ１１内の素子群５０１～５１６の配置と同じである。

第３の抵抗体Ｒ２１の素子群５０１～５１６と第４の抵抗体Ｒ２２の素子群５０１～５１６は、仮想の直線Ｌを中心として対称な位置に配置されている。第４の抵抗体Ｒ２２の素子群５０１～５１６は、それぞれ、Ｘ方向について第３の抵抗体Ｒ２１の素子群５０１～５１６と同じ位置に配置されている。

以上説明した第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の構成により、第１の検出信号Ｓ１の理想成分に対する第２の検出信号Ｓ２の理想成分の位相差が、所定の信号周期（理想成分の信号周期）の１／４の奇数倍になると共に、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の各々の誤差成分が低減される。

なお、磁化固定層の磁化の方向、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の位置、ならびに素子群５０１～５１６の位置は、ＭＲ素子５０の作製の精度等の観点から、上述の方向および位置からわずかにずれていてもよい。

次に、図７および図８を参照して、ＭＲ素子５０の構成について説明する。図７は、ＭＲ素子５０を示す斜視図である。図８は、ＭＲ素子５０を示す平面図である。ＭＲ素子５０は、Ｚ方向にこの順に積層された磁化固定層５１、ギャップ層５２および自由層５３を含む積層膜５０Ａを含んでいる。Ｚ方向から見た積層膜５０Ａの平面形状は矩形またはほぼ矩形である。

ＭＲ素子５０の積層膜５０Ａの下面は、図示しない下部電極によって、他のＭＲ素子５０の積層膜５０Ａの下面に電気的に接続され、ＭＲ素子５０の積層膜５０Ａの上面は、図示しない上部電極によって、更に他のＭＲ素子５０の積層膜５０Ａの上面に電気的に接続されている。これにより、複数のＭＲ素子５０は、直列に接続されている。なお、積層膜５０Ａにおける層５１～５３の配置は、図７に示した配置とは上下が反対でもよい。

磁気センサ２は、複数のＭＲ素子５０の各々の自由層５３に対して印加される外部磁界を発生するバイアス磁界発生器５０Ｂと、複数のＭＲ素子５０の各々に印加される磁界成分ＭＦｘを増幅する磁界増幅器５０Ｄとを含んでいる。本実施の形態では特に、バイアス磁界発生器５０Ｂは、複数の磁石対５０Ｃを含み、磁界増幅器５０Ｄは、複数の軟磁性層５０Ｅを含んでいる。

複数の磁石対５０Ｃの各々は、第１の磁石５４と第２の磁石５５よりなる。複数の磁石対５０Ｃの各々において、第１の磁石５４と第２の磁石５５は、複数のＭＲ素子５０のうちの少なくとも１つのＭＲ素子５０の自由層５３の全体に外部磁界が印加されるように、Ｙ方向について所定の間隔を開けて配置されている。図７に示したように、第１の磁石５４と第２の磁石５５は、積層膜５０Ａに対してＺ方向の先に配置されている。図７および図８に示したように、第１の磁石５４は、積層膜５０Ａの－Ｙ方向の端の近傍に位置し、第２の磁石５５は、積層膜５０ＡのＹ方向の端の近傍に位置する。第１および第２の磁石５４，５５の各々は、Ｘ方向に長い平面形状（Ｚ方向から見た形状）を有している。図７において、第１および第２の磁石５４，５５内の矢印は、第１および第２の磁石５４，５５の磁化の方向を表している。第１および第２の磁石５４，５５によって自由層５３に印加される外部磁界の方向は、Ｙ方向である。

なお、図８では、第１の磁石５４は、Ｚ方向から見て、積層膜５０Ａの－Ｙ方向の端を含む部分と重なっている。しかし、第１の磁石５４は、積層膜５０Ａに対して－Ｙ方向の先に配置されていてもよい。同様に、第２の磁石５５は、Ｚ方向から見て、積層膜５０ＡのＹ方向の端を含む部分と重なっている。しかし、第２の磁石５５は、積層膜５０Ａに対してＹ方向の先に配置されていてもよい。

複数の軟磁性層５０Ｅの各々は、Ｚ方向から見て、複数のＭＲ素子５０のうちの少なくとも１つのＭＲ素子５０と重なる位置に配置されている。図７に示した例では、軟磁性層５０Ｅは、１つのＭＲ素子５０と重なる位置に配置されている。また、軟磁性層５０Ｅは、積層膜５０Ａと磁石対５０Ｃ（第１および第２の磁石５４，５５）との間に配置されている。軟磁性層５０Ｅは、Ｙ方向に長い平面形状を有している。軟磁性層５０Ｅは、Ｚ方向から見て第１および第２の磁石５４，５５の各々と重なっていてもよい。

次に、図９を参照して、複数のＭＲ素子５０の各々の自由層５３に印加されるバイアス磁界について説明する。図９は、自由層５３に印加されるバイアス磁界ＭＦｂを説明する説明図である。本実施の形態では、バイアス磁界ＭＦｂに関し、以下の第１および第２の要件を定めている。第１の要件は、複数のＭＲ素子５０の各々は、Ｙ方向または－Ｙ方向のバイアス磁界ＭＦｂが自由層５３に印加されるように構成されると共に磁界成分ＭＦｘの強度に応じて抵抗値が変化するように構成されるというものである。第２の要件は、ＭＲ素子５０の各々に印加される磁界成分ＭＦｘの最大の強度は、バイアス磁界ＭＦｂの強度の１．２倍以上であるというものである。

第１の要件は、バイアス磁界ＭＦｂの方向を規定すると共に、バイアス磁界ＭＦｂの強度を規定している。すなわち、バイアス磁界ＭＦｂが大きすぎると、ＭＲ素子５０の抵抗値は、磁界成分ＭＦｘの強度に応じて変化しない。一方、バイアス磁界ＭＦｂが小さすぎると、ＭＲ素子５０の抵抗値は、磁界成分ＭＦｘの強度の範囲内で飽和する。ＭＲ素子５０の抵抗値が飽和すると、ＭＲ素子５０の抵抗値は、磁界成分ＭＦｘの強度に応じて変化しない。従って、第１の要件は、バイアス磁界ＭＦｂの強度が、磁界成分ＭＦｘの強度に応じて抵抗値が変化する強度の範囲内であることを規定している。

第２の要件は、言い換えると、バイアス磁界ＭＦｂの強度が、ＭＲ素子５０に印加される磁界成分ＭＦｘの最大の強度の０．８３倍以下であることを規定している。従って、第１および第２の要件は、まとめると、バイアス磁界ＭＦｂの強度が、磁界成分ＭＦｘの強度に応じて抵抗値が変化する強度の範囲内であり、且つこの強度の範囲内においてＭＲ素子５０に印加される磁界成分ＭＦｘの最大の強度の０．８３倍以下であることを規定している。

バイアス磁界ＭＦｂは、外部から自由層５３に印加される外部磁界と、自由層５３が有する異方性に起因する異方性磁界の、一方または両方によるものである。本実施の形態では特に、上記の外部磁界として、バイアス磁界発生器５０Ｂ（磁石対５０Ｃ）により発生される外部磁界が自由層５３に印加されている。すなわち、バイアス磁界ＭＦｂとして、外部磁界が作用している。前述のように、外部磁界の方向は、Ｙ方向である。従って、バイアス磁界ＭＦｂが外部磁界によるものである場合、バイアス磁界ＭＦｂの方向も、Ｙ方向になる。

自由層５３に印加されるバイアス磁界ＭＦｂは、外部磁界と共に、あるいは外部磁界の代わりに、異方性磁界によるものであってもよい。例えば、自由層５３は、磁化容易軸方向がＹ方向に平行な方向に向いた形状磁気異方性を有していてもよい。この場合、バイアス磁界ＭＦｂとして、形状磁気異方性による異方性磁界が作用する。

ここで、図８に示したように、第１の磁石５４と第２の磁石５５の間隔を記号Ｄで表し、積層膜５０ＡのＸ方向に平行な方向の寸法である幅を記号Ｗで表す。幅Ｗは、積層膜５０ＡのＹ方向の寸法以下である。また、幅Ｗは、間隔Ｄ以下であることが好ましい。これにより、外部磁界と異方性磁界の両方がバイアス磁界ＭＦｂとして作用する。

なお、Ｙ方向または－Ｙ方向のバイアス磁界ＭＦｂが自由層５３に加わる限り、外部磁界の方向が、Ｙ方向または－Ｙ方向に対して傾き、磁化容易軸方向が、Ｙ方向に平行な方向に対して傾いていてもよい。また、異方性磁界は、結晶磁気異方性等の、形状磁気異方性以外の一軸磁気異方性によるものであってもよい。

次に、本実施の形態における検出値Ｖｓの生成方法について説明する。検出値生成回路４は、例えば、以下のようにして検出値Ｖｓを生成する。検出値生成回路４の演算回路４７は、第１の検出信号Ｓ１に対する第２の検出信号Ｓ２の比のアークタンジェントすなわちａｔａｎ（Ｓ２／Ｓ１）を計算することによって、０°以上３６０°未満の範囲内で初期検出値を求める。初期検出値は、上記のアークタンジェントの値そのものであってもよいし、アークタンジェントの値に所定の角度を加えたものであってもよい。

上記のアークタンジェントの値が０°のときには、Ｘ方向について、磁界発生器３のＳ極の位置と、第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２の各々の素子群５０１の位置が一致する。また、上記のアークタンジェントの値が１８０°のときには、Ｘ方向について、磁界発生器３のＮ極の位置と、第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２の各々の素子群５０１の位置が一致する。従って、初期検出値は、１ピッチ内での磁気センサ２に対する磁界発生器３の相対的な位置（以下、相対位置とも言う。）と対応関係を有している。

また、検出値生成回路４の演算回路４７は、初期検出値の１周期分を電気角の３６０°とし、基準位置からの電気角の回転数をカウントする。電気角の１回転は、相対位置の１ピッチ分の移動量に相当する。検出値生成回路４の演算回路４７は、初期検出値と、電気角の回転数に基づいて、相対位置と対応関係を有する検出値Ｖｓを生成する。

なお、前述のように、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２は、複数のＭＲ素子５０の各々の抵抗値と対応関係を有している。従って、検出値生成回路４の演算回路４７は、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の複数のＭＲ素子５０の各々の抵抗値に基づいて検出値Ｖｓを生成する、とも言える。

次に、本実施の形態に係る磁気センサシステム１および磁気センサ２の作用および効果について説明する。本実施の形態では、自由層５３にバイアス磁界ＭＦｂが印加されるように、ＭＲ素子５０が構成されている。前述のように、本実施の形態では、バイアス磁界ＭＦｂに関し、第１および第２の要件を定めている。本実施の形態によれば、第１および第２の要件を満足することにより、磁気センサ２と磁界発生器３との間隔のずれによる第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の変動を抑制することができる。以下、これについて詳しく説明する。

始めに、磁気センサ２と磁界発生器３との間隔が、磁界成分ＭＦｘならびに第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２に対して与える影響の関係について説明する。図１および図２に示したように、磁気センサ２は、磁界発生器３に対して所定の間隔を開けて配置されている。以下、磁気センサ２と磁界発生器３との間隔をギャップと言い、記号ＡＧで表す。

図１０は、ギャップＡＧと磁界成分ＭＦｘとの関係の例を示す特性図である。図１１は、ギャップＡＧと検出信号との関係の例を示す特性図である。図１０および図１１において、横軸はギャップＡＧを示している。図１０において、縦軸は、磁気センサ２が検出し得る磁界成分ＭＦｘの最大の強度に対応する磁束密度Ｂｘの大きさを示している。図１１において、縦軸は、磁気センサ２に対する磁界発生器３の相対的な位置を変化させたときの第１の検出信号Ｓ１のピークピーク値Ｖｐｐを示している。また、図１０において、符号７１を付した曲線は、１ピッチの大きさＬｐを１０００μｍとした磁界発生器３を用いたときの磁束密度Ｂｘを示している。また、符号７２を付した曲線は、１ピッチの大きさＬｐを７５０μｍとした磁界発生器３を用いたときの磁束密度Ｂｘを示している。

図１０から理解されるように、磁束密度Ｂｘすなわち磁界成分ＭＦｘの強度は、ギャップＡＧが大きくなるに従って小さくなる。また、図１１から理解されるように、ピークピーク値Ｖｐｐすなわち第１の検出信号Ｓ１の大きさは、ギャップＡＧが大きくなるに従って小さくなる。なお、図示しないが、ギャップＡＧと第１の検出信号Ｓ１との関係は、ギャップＡＧと第２の検出信号Ｓ２との関係にも当てはまる。従って、第２の検出信号Ｓ２も、ギャップＡＧが大きくなるに従って小さくなる。

図１２は、磁界成分ＭＦｘと検出信号との関係の例を示す特性図である。図１２において、横軸は磁界成分ＭＦｘに対応する磁束密度Ｂｘの大きさを示し、縦軸は第１の検出信号Ｓ１の大きさを示している。なお、図１２では、磁界成分ＭＦｘの方向がＸ方向のときの磁束密度Ｂｘを正の値で表し、磁界成分ＭＦｘの方向が－Ｘ方向のときの磁束密度Ｂｘを負の値で表している。また、図１２では、第１の検出信号Ｓ１の最大値が１になり、第１の検出信号Ｓ１の最小値が－１になるように、第１の検出信号Ｓ１を規格化している。

図１２から理解されるように、磁界成分ＭＦｘの強度（磁束密度Ｂｘ）の変化の範囲が０を含み且つ比較的狭い場合（例えば、±７ｍＴ）には、第１の検出信号Ｓ１は、磁界成分ＭＦｘの強度の変化に対して大きく変化する。そのため、第１の検出信号Ｓ１の最大値も、磁界成分ＭＦｘの最大の強度の変化に対して大きく変化する。この場合、ギャップＡＧがずれて磁界成分ＭＦｘの最大の強度がずれると、第１の検出信号Ｓ１の最大値が大きく変動してしまう。

これに対し、本実施の形態では、第２の要件によって、ＭＲ素子５０の各々に印加される磁界成分ＭＦｘの最大の強度を、バイアス磁界ＭＦｂの強度の１．２倍以上としている。これにより、本実施の形態では、第１の検出信号Ｓ１の変化の範囲を大きくして、第１の検出信号Ｓ１の最大値が、磁界成分ＭＦｘの最大の強度の変化に対して大きく変化しないようにしている。これにより、本実施の形態によれば、ギャップＡＧがずれて磁界成分ＭＦｘの最大の強度がずれたときの、第１の検出信号Ｓ１の最大値の変動を抑制することができる。

上記の第１の検出信号Ｓ１についての説明は、第２の検出信号Ｓ２にも当てはまる。本実施の形態によれば、第１の検出信号Ｓ１と同様に、ギャップＡＧがずれて磁界成分ＭＦｘの最大の強度がずれたときの、第２の検出信号Ｓ２の最大値の変動を抑制することができる。

次に、第１および第２のシミュレーションの結果を参照して、磁界成分ＭＦｘの最大の強度とバイアス磁界ＭＦｂの強度との関係について詳しく説明する。なお、以下の説明において、磁界成分ＭＦｘの強度は、特に断りのない限り、磁界成分ＭＦｘの最大の強度である。

始めに、第１のシミュレーションについて説明する。第１のシミュレーションでは、磁気センサシステム１のモデルを用いた。磁界発生器３の１ピッチの大きさＬｐは、１０００μｍとした。

第１のシミュレーションでは、ギャップＡＧを変化させることによって、ギャップＡＧと第１の検出信号Ｓ１のピークピーク値Ｖｐｐとの関係を求めた。また、第１のシミュレーションでは、バイアス磁界ＭＦｂの強度に対応する磁束密度Ｂｂを、０．１ｍＴ、２ｍＴ、５ｍＴ、１０ｍＴ、１５ｍＴと変化させた。ギャップＡＧと第１の検出信号Ｓ１のピークピーク値Ｖｐｐとの関係は、バイアス磁界ＭＦｂの強度毎（磁束密度Ｂｂ毎）に求めた。

また、第１のシミュレーションでは、ギャップＡＧが変化したときの第１の検出信号Ｓ１の変動率（以下、出力変動率と言う。）を求めた。ここで、ギャップＡＧが第１の値のときのピークピーク値Ｖｐｐを第１のピークピーク値と言い、ギャップＡＧが第１の値よりも５０μｍ大きい第２の値のときのピークピーク値Ｖｐｐを第２のピークピーク値と言う。第１のシミュレーションでは、第１のピークピーク値と第２のピークピーク値との差を、第１のピークピーク値で割った値を、ギャップＡＧが第１の値のときの出力変動率とした。そして、ギャップＡＧと磁界成分ＭＦｘの強度との関係から、磁界成分ＭＦｘの強度と出力変動率との関係を求めた。この関係は、バイアス磁界ＭＦｂの強度毎（磁束密度Ｂｂ毎）に求めた。

図１３は、ギャップＡＧと第１の検出信号Ｓ１のピークピーク値Ｖｐｐとの関係を示す特性図である。図１３において、横軸はギャップＡＧを示し、縦軸はピークピーク値Ｖｐｐを示している。また、図１３において、符号７３で示す曲線は磁束密度Ｂｂが０．１ｍＴのときのピークピーク値Ｖｐｐを示し、符号７４で示す曲線は磁束密度Ｂｂが２ｍＴのときのピークピーク値Ｖｐｐを示し、符号７５で示す曲線は磁束密度Ｂｂが５ｍＴのときのピークピーク値Ｖｐｐを示し、符号７６で示す曲線は磁束密度Ｂｂが１０ｍＴのときのピークピーク値Ｖｐｐを示し、符号７７で示す曲線は磁束密度Ｂｂが１５ｍＴのときのピークピーク値Ｖｐｐを示している。

図１３から、磁束密度Ｂｂが０．１ｍＴの場合以外の場合には、ピークピーク値Ｖｐｐすなわち第１の検出信号Ｓ１の大きさは、ギャップＡＧが大きくなるに従って小さくなることが分かる。また、図１３から、ギャップＡＧが変化したときの第１の検出信号Ｓ１の変化量は、バイアス磁界ＭＦｂの強度（磁束密度Ｂｂ）が小さくなるに従って小さくなることが分かる。

図１４は、磁界成分ＭＦｘの強度と出力変動率との関係を示す特性図である。図１４において、横軸は磁界成分ＭＦｘの強度に対応する磁束密度Ｂｘの大きさを示し、縦軸は出力変動率を示している。また、図１４において、符号７８で示す曲線は磁束密度Ｂｂが２ｍＴのときの出力変動率を示し、符号７９で示す曲線は磁束密度Ｂｂが５ｍＴのときの出力変動率を示し、符号８０で示す曲線は磁束密度Ｂｂが１０ｍＴのときの出力変動率を示し、符号８１で示す曲線は磁束密度Ｂｂが１５ｍＴのときの出力変動率を示している。

図１４から、出力変動率は、磁界成分ＭＦｘの強度（磁束密度Ｂｘ）が大きくなるに従って小さくなることが分かる。また、図１４から、出力変動率は、バイアス磁界ＭＦｂの強度（磁束密度Ｂｂ）が小さくなるに従って小さくなることが分かる。

第１のシミュレーションの結果から、磁界成分ＭＦｘの強度を大きくするか、バイアス磁界ＭＦｂの強度を小さくすることによって、出力変動率を小さくすることができることが分かる。検出信号の変動が小さいと判断できる出力変動率の上限値は、例えば１５％である。図１４から、出力変動率が１５％になる磁束密度Ｂｘは、磁束密度Ｂｂが５ｍＴの場合には６ｍＴであり、磁束密度Ｂｂが１０ｍＴの場合には１２ｍＴであり、磁束密度Ｂｂが１５ｍＴの場合には１８ｍＴである。従って、磁束密度Ｂｘが磁束密度Ｂｂの１．２倍の場合に、出力変動率が１５％になる。

磁束密度Ｂｘは、ＭＲ素子５０の各々に印加される磁界成分ＭＦｘの最大の強度に対応し、磁束密度Ｂｂは、バイアス磁界ＭＦｂの強度に対応する。本実施の形態では、ＭＲ素子５０の各々に印加される磁界成分ＭＦｘの最大の強度を、バイアス磁界ＭＦｂの強度の１．２倍以上にしている。これにより、本実施の形態によれば、出力変動率を１５％以下にすることができる。

なお、出力変動率は、１０％以下であることが好ましく、８％以下であることがより好ましい。図１４から、出力変動率が１０％になる磁束密度Ｂｘは、磁束密度Ｂｂが５ｍＴの場合には８．５ｍＴであり、磁束密度Ｂｂが１０ｍＴの場合には１７ｍＴであり、磁束密度Ｂｂが１５ｍＴの場合には２５．５ｍＴである。従って、磁束密度Ｂｘが磁束密度Ｂｂの１．７倍の場合に、出力変動率が１０％になる。

また、図１４から、出力変動率が８％になる磁束密度Ｂｘは、磁束密度Ｂｂが５ｍＴの場合には１０ｍＴであり、磁束密度Ｂｂが１０ｍＴの場合には２０ｍＴであり、磁束密度Ｂｂが１５ｍＴの場合には３０ｍＴである。従って、磁束密度Ｂｘが磁束密度Ｂｂの２倍の場合に、出力変動率が８％になる。

以上のことから、ＭＲ素子５０の各々に印加される磁界成分ＭＦｘの最大の強度は、バイアス磁界ＭＦｂの強度の１．７倍以上であることが好ましく、２倍以上であることがより好ましい。

次に、第２のシミュレーションについて説明する。第２のシミュレーションでは、第１のシミュレーションと同様に、磁気センサシステム１のモデルを用いた。なお、バイアス磁界ＭＦｂに対応する磁束密度Ｂｂは、５ｍＴとした。

ここで、ＭＲ素子５０の各々に印加される磁界成分ＭＦｘの最大の強度の、バイアス磁界ＭＦｂの強度に対する倍率を、磁界倍率と言う。第２のシミュレーションでは、磁界成分ＭＦｘの強度を変化させることによって、磁界倍率が、検出信号および検出値Ｖｓに与える影響について調べた。具体的には、第１の検出信号Ｓ１の誤差成分に含まれる、理想成分の第１３高調波（１３次の高調波）に相当する成分を求め、磁界成分ＭＦｘの強度と第１３高調波との関係を求めた。

また、第２のシミュレーションでは、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２から前述の初期検出値を求めた。また、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の各々の理想成分から初期検出値に相当する理想角度を求めると共に、初期検出値と理想角度との差（以下、角度誤差と言う。）を求めた。そして、磁界倍率と角度誤差との関係を求めた。

図１５は、磁界成分ＭＦｘの強度と第１３高調波との関係を示す特性図である。図１５において、横軸は、磁界成分ＭＦｘの強度に対応する磁束密度Ｂｘを示している。また、図１５において、縦軸は、第１３高調波の振幅の理想成分の振幅に対する比率Ｖ１３ｔｈ／Ｖ１ｓｔを示している。図１５から、比率Ｖ１３ｔｈ／Ｖ１ｓｔは、磁束密度Ｂｘが大きくなるに従って大きくなることが分かる。この結果から、磁界倍率が大きくなると、第１３高調波の振幅が大きくなることが分かる。

磁気センサシステム１の磁気センサ２では、誤差成分に含まれる、１１次以下の奇数次の高調波に相当する成分が低減されるように、複数のＭＲ素子５０が配置されている。言い換えると、磁気センサ２は、誤差成分に含まれる、１３次以上の高調波に相当する成分が低減されるようには構成されていない。そのため、図１５に示したように、磁束密度Ｂｘが大きくなると、第１３高調波の振幅が大きくなる。従って、磁界倍率が大きくなると、誤差成分に含まれる第１３高調波に相当する成分が大きくなる。

図１６は、磁界倍率と角度誤差との関係を示す特性図である。図１６において、横軸は磁界倍率を示し、縦軸は角度誤差を示している。図１６から、磁界倍率が大きくなると、角度誤差が大きくなることが分かる。これは、前述のように、磁界倍率が大きくなると、誤差成分のうちの第１３高調波に相当する成分が大きくなるからである。

角度誤差が大きくなると、検出値Ｖｓの誤差が大きくなる。従って、図１６から、磁界倍率が大きくなると、検出値Ｖｓの誤差が大きくなることが分かる。

検出値Ｖｓの誤差を許容できる角度誤差の上限値は、例えば３°である。図１６から、角度誤差が３°となる磁界倍率は１５．６である。磁界倍率は、ＭＲ素子５０の各々に印加される磁界成分ＭＦｘの最大の強度の、バイアス磁界ＭＦｂの強度に対する倍率に対応する。従って、ＭＲ素子５０の各々に印加される磁界成分ＭＦｘの最大の強度を、バイアス磁界ＭＦｂの強度の１５．６倍以下にすることにより、角度誤差を３°以下にすることができる。

なお、角度誤差は、２°以下であることが好ましく、１°以下であることがより好ましい。図１６から、角度誤差が２°になる磁界倍率は９．２であり、角度誤差が１°になる磁界倍率は５．６である。従って、ＭＲ素子５０の各々に印加される磁界成分ＭＦｘの最大の強度は、バイアス磁界ＭＦｂの強度の９．２倍以下であることが好ましく、５．６倍以下であることがより好ましい。

ところで、本実施の形態では、磁気センサシステム１には、検出値生成回路４が設けられている。本実施の形態における磁気センサ２を用いる場合、検出値生成回路４または演算回路４７において、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２または検出値Ｖｓを補正して、角度誤差に起因する誤差を低減することができる。上述のように、角度誤差がある程度小さくなるような磁界倍率にしておくことにより、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２または検出値Ｖｓの補正が容易になる。

次に、第３のシミュレーションの結果を参照して、バイアス磁界ＭＦｂの強度について説明する。第３のシミュレーションでは、第１および第２のシミュレーションと同様に、磁気センサシステム１のモデルを用いた。

第３のシミュレーションでは、バイアス磁界ＭＦｂの強度を変化させたときの、磁界成分ＭＦｘと検出信号との関係を求めた。第３のシミュレーションでは、検出信号として、第１の検出信号Ｓ１を用いた。また、第３のシミュレーションでは、バイアス磁界ＭＦｂの強度に対応する磁束密度Ｂｂを、０ｍＴ、２ｍＴ、５ｍＴ、８ｍＴ、１０ｍＴ、１５ｍＴ、２０ｍＴと変化させた。磁界成分ＭＦｘと第１の検出信号Ｓ１との関係は、バイアス磁界ＭＦｂの強度毎（磁束密度Ｂｂ毎）に求めた。

図１７は、磁界成分ＭＦｘと第１の検出信号Ｓ１との関係を示す特性図である。図１７において、横軸は磁界成分ＭＦｘの強度に対応する磁束密度Ｂｘを示し、縦軸は第１の検出信号Ｓ１を示している。また、図１７において、符号８２で示す曲線は磁束密度Ｂｂが０ｍＴのときの第１の検出信号Ｓ１を示し、符号８３で示す曲線は磁束密度Ｂｂが２ｍＴのときの第１の検出信号Ｓ１を示し、符号８４で示す曲線は磁束密度Ｂｂが５ｍＴのときの第１の検出信号Ｓ１を示し、符号８５で示す曲線は磁束密度Ｂｂが８ｍＴのときの第１の検出信号Ｓ１を示し、符号８６で示す曲線は磁束密度Ｂｂが１０ｍＴのときの第１の検出信号Ｓ１を示し、符号８７で示す曲線は磁束密度Ｂｂが１５ｍＴのときの第１の検出信号Ｓ１を示し、符号８８で示す曲線は磁束密度Ｂｂが２０ｍＴのときの第１の検出信号Ｓ１を示している。

図１７に示した例では、磁束密度Ｂｘが０のときの第１の検出信号Ｓ１（第１の検出信号Ｓ１のオフセット）は、理想的には、１．４Ｖである。ここで、磁束密度Ｂｘを負の値から大きくしたときに第１の検出信号Ｓ１が１．４Ｖとなる磁束密度Ｂｘの値を第１の値と言い、磁束密度Ｂｘを正の値から小さくしたときに第１の検出信号Ｓ１が１．４Ｖとなる磁束密度Ｂｘの値を第２の値と言う。また、第１の値と第２の値の差の絶対値を、ヒステリシスＨｙｓと言う。

図１８は、バイアス磁界ＭＦｂとヒステリシスＨｙｓとの関係を示す特性図である。図１８において、横軸はバイアス磁界ＭＦｂの強度に対応する磁束密度Ｂｂを示し、縦軸はヒステリシスＨｙｓを示している。図１８から、ヒステリシスＨｙｓは、バイアス磁界ＭＦｂの強度（磁束密度Ｂｂ）が小さくなるに従って小さくなることが分かる。

検出値Ｖｓの誤差は、前述の角度誤差の他、ヒステリシスＨｙｓに起因しても生じる。検出値Ｖｓの誤差を許容できるヒステリシスＨｙｓの上限値は、例えば１ｍＴである。図１８から、ヒステリシスＨｙｓが１ｍＴとなる磁束密度Ｂｂは３ｍＴである。従って、バイアス磁界ＭＦｂの強度に対応する磁束密度Ｂｂは、３ｍＴ以上であることが好ましい。

なお、バイアス磁界ＭＦｂの強度を大きくすると、出力変動率を小さくするために、磁界成分ＭＦｘの強度を大きくする必要がある。磁界成分ＭＦｘの強度を大きくするためには、例えばギャップＡＧを小さくする必要がある。ギャップＡＧをある程度大きくする観点から、バイアス磁界ＭＦｂの強度に対応する磁束密度Ｂｂは、４０ｍＴ以下であることが好ましい。

ところで、バイアス磁界ＭＦｂは、バイアス磁界発生器５０Ｂが発生する外部磁界と、ＭＲ素子５０の自由層５３が有する異方性に起因する異方性磁界の、一方または両方によるものである。バイアス磁界発生器５０Ｂとして磁石対５０Ｃ（第１および第２の磁石５４，５５）を設けた場合、バイアス磁界ＭＦｂの方向を１つの方向（Ｙ方向または－Ｙ方向）にすることができる。磁界成分ＭＦｘの強度が０のときの第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の各々の大きさすなわちオフセットは、自由層５３の磁化の向きがＹ方向であるか－Ｙ方向であるかで異なり得る。これに対し、磁石対５０Ｃ（第１および第２の磁石５４，５５）を設けることによって、磁界成分ＭＦｘの強度が０のときの自由層５３の磁化の向きを１つの方向（Ｙ方向または－Ｙ方向）に固定することができる。これにより、オフセットの補正が容易になる。

また、バイアス磁界発生器５０Ｂによる外部磁界の強度をある程度大きくすることにより、外部磁界の方向とは反対方向の磁界がＭＲ素子５０に印加された場合に、磁界成分ＭＦｘの強度が０のときの自由層５３の磁化の向きが反転して、オフセットが変動することを防止することができる。このような観点からも、バイアス磁界ＭＦｂの強度に対応する磁束密度Ｂｂは、ある程度大きいこと、具体的には３ｍＴ以上であることが好ましい。

次に、本実施の形態におけるその他の効果について説明する。本実施の形態では、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の各々の誤差成分に含まれる、１１次以下の奇数次の高調波に相当する成分が低減されるように、複数のＭＲ素子５０が配置されている。第２のシミュレーションの結果から理解されるように、磁界倍率、具体的には磁界成分ＭＦｘの強度が大きくなるに従って、誤差成分に含まれる、１３次の高調波に相当する成分が大きくなる。もし、複数のＭＲ素子５０が上記のように配置されていないと、磁界成分ＭＦｘの強度が大きくなるに従って、１１次以下の奇数次の高調波に相当する成分も大きくなる。この場合、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の波形は、矩形波状に歪む。その結果、検出値Ｖｓの誤差は大きくなる。

これに対し、本実施の形態によれば、複数のＭＲ素子５０を上記のように配置することにより、磁界成分ＭＦｘの強度が大きくしながら、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の各々に含まれる誤差成分を低減して、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の各々の波形を理想的な正弦曲線に近づけることができる。その結果、本実施の形態によれば、出力変動率を小さくしながら、検出値Ｖｓの誤差を小さくすることができる。

次に、図１９および２０を参照して、本実施の形態に係るレンズ位置検出装置（以下、単に位置検出装置と記す。）について説明する。図１９は、本実施の形態に係る位置検出装置を含むレンズモジュールを示す斜視図である。図２０は、本実施の形態に係る位置検出装置を示す斜視図である。

図１９に示したレンズモジュール３００は、例えば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３１０と組み合わせて用いられる。図１９に示した例では、レンズモジュール３００は、三角柱形状のプリズム３０２と、イメージセンサ３１０とプリズム３０２との間に設けられた３つのレンズ３０３Ａ，３０３Ｂ，３０３Ｃとを備えている。レンズ３０３Ａ，３０３Ｂ，３０３Ｃのうちの少なくとも１つは、焦点合わせとズームの少なくとも一方を行うことができるように、図示しない駆動装置によって移動可能に構成されている。

図２０には、レンズ３０３Ａ，３０３Ｂ，３０３Ｃのうちの任意のレンズ３０３を示している。レンズモジュール３００は、更に、レンズ３０３を保持するレンズホルダ３０４と、シャフト３０５とを備えている。レンズモジュール３００では、レンズホルダ３０４と、シャフト３０５と、図示しない駆動装置によって、レンズ３０３の位置が、レンズ３０３の光軸方向に変化可能になっている。図２０において、記号Ｄを付した矢印は、レンズ３０３の移動方向を示している。

レンズモジュール３００は、更に、位置が変化可能なレンズ３０３の位置を検出するための位置検出装置３０１を備えている。位置検出装置３０１は、焦点合わせまたはズームを行う際に、レンズ３０３の位置を検出するために用いられる。

位置検出装置３０１は、磁気式の位置検出装置であり、本実施の形態に係る磁気センサシステム１を備えている。レンズモジュール３００では、磁気センサシステム１の磁気センサ２と磁界発生器３は、レンズ３０３の位置が移動方向Ｄに変化すると、磁界成分ＭＦｘ（図２参照）の強度が変化するように構成されている。具体的には、磁気センサ２が固定されて、磁界発生器３がレンズ３０３と共に移動方向Ｄに移動可能に構成されている。移動方向Ｄは、図１および図２に示したＸ方向に平行になる。これにより、レンズ３０３の位置が変化すると、磁気センサ２に対する磁界発生器３の相対的な位置が変化し、その結果、磁界成分ＭＦｘの強度が変化する。

位置検出装置３０１は、更に、本実施の形態における検出値生成回路４（図３参照）を備えている。位置検出装置３０１では、磁気センサ２が生成する第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、レンズ３０３の位置と対応関係を有する検出値Ｖｓを生成する。なお、レンズ３０３の位置は、磁気センサ２に対する磁界発生器３の相対的な位置と対応関係を有している。位置検出装置３０１における検出値Ｖｓの生成方法は、前述の検出値Ｖｓの生成方法と同様である。

［変形例］
次に、本実施の形態におけるＭＲ素子５０の変形例について説明する。始めに、図２１を参照して、ＭＲ素子５０の第１の変形例について説明する。第１の変形例では、複数の軟磁性層５０Ｅのうちの２つの軟磁性層５０Ｅが、Ｚ方向から見て同じＭＲ素子５０と重なる位置に配置されている。この２つの軟磁性層５０Ｅは、Ｘ方向に並ぶと共に、所定の間隔を開けて配置されている。２つの軟磁性層５０Ｅの一方は、積層膜５０Ａの－Ｘ方向の端の近傍に位置する。２つの軟磁性層５０Ｅの他方は、積層膜５０ＡのＹ方向の端の近傍に位置する。２つの軟磁性層５０Ｅは、積層膜５０Ａと磁石対５０Ｃ（第１および第２の磁石５４，５５）との間に配置されている。２つの軟磁性層５０Ｅの各々は、Ｙ方向に長い平面形状を有している。

次に、図２２を参照して、ＭＲ素子５０の第２の変形例について説明する。第２の変形例では、ＭＲ素子５０は、図７および図８に示した積層膜５０Ａの代わりに、２つの積層膜５０Ａ１，５０Ａ２を含んでいる。積層膜５０Ａ１，５０Ａ２の各々の構成は、積層膜５０Ａの構成と同じである。積層膜５０Ａ１，５０Ａ２は、電極によって並列に接続されて、積層膜対を構成する。積層膜対は、電極によって、他のＭＲ素子５０の積層膜対に対して直列に接続されている。例えば、積層膜５０Ａ１，５０Ａ２の各々の下面は、図示しない下部電極によって、他のＭＲ素子５０の積層膜５０Ａ１，５０Ａ２の各々の下面に電気的に接続され、積層膜５０Ａ１，５０Ａ２の各々の上面は、図示しない上部電極によって、更に他のＭＲ素子５０の積層膜５０Ａ１，５０Ａ２の各々の上面に電気的に接続される。

第２の変形例では、磁石対５０Ｃの第１の磁石５４は、積層膜５０Ａ１，５０Ａ２の各々の－Ｙ方向の端の近傍に位置する。第２の磁石５５は、積層膜５０Ａ１，５０Ａ２の各々のＹ方向の端の近傍に位置する。軟磁性層５０Ｅは、Ｚ方向から見て積層膜５０Ａ１と積層膜５０Ａ２の両方と重なる位置に配置されている。

ＭＲ素子５０、磁石対５０Ｃおよび軟磁性層５０Ｅの構成は、図７、図８、図２１および図２２に示した例に限られない。例えば、１つのＭＲ素子５０に含まれる積層膜の数は、図７、図８および図２１に示した例では１個であり、図２２に示した例では２個である。しかし、積層膜の数は３個以上であってもよい。また、１つのＭＲ素子５０に重なる軟磁性層５０Ｅの数は、図７、図８および図２２に示した例では１個であり、図２１に示した例では２個である。しかし、軟磁性層５０Ｅの数は、３個以上であってもよいし、０個であってもよい。

以下、複数の積層膜がＸ方向に沿って並び、複数の軟磁性層５０ＥがＸ方向に沿って並ぶ場合を例にとって説明する。例えば、積層膜の数が２個であり軟磁性層５０Ｅの数が２個の場合、１個目の軟磁性層５０Ｅは、Ｚ方向から見て１個目の積層膜と重なる位置に配置され、２個目の軟磁性層５０Ｅは、Ｚ方向から見て２個目の積層膜と重なる位置に配置されていてもよい。

また、積層膜の数が２個であり軟磁性層５０Ｅの数が３個の場合、１個目の軟磁性層５０Ｅは、Ｚ方向から見て１個目の積層膜のみと重なる位置に配置され、２個目の軟磁性層５０Ｅは、Ｚ方向から見て１個目の積層膜と２個目の積層膜の両方と重なる位置に配置され、３個目の軟磁性層５０Ｅは、Ｚ方向から見て３個目の積層膜のみと重なる位置に配置されていてもよい。

また、積層膜の数が３個であり軟磁性層５０Ｅの数が２個の場合、１個目の軟磁性層５０Ｅは、Ｚ方向から見て１個目の積層膜と２個目の積層膜の両方と重なる位置に配置され、２個目の軟磁性層５０Ｅは、Ｚ方向から見て２個目の積層膜と３個目の積層膜の両方と重なる位置に配置されていてもよい。

また、積層膜の数が３個であり軟磁性層５０Ｅの数が４個の場合、１個目の軟磁性層５０Ｅは、Ｚ方向から見て１個目の積層膜のみと重なる位置に配置され、２個目の軟磁性層５０Ｅは、Ｚ方向から見て１個目の積層膜と２個目の積層膜の両方と重なる位置に配置され、３個目の軟磁性層５０Ｅは、Ｚ方向から見て２個目の積層膜と３個目の積層膜の両方と重なる位置に配置され、３個目の軟磁性層５０Ｅは、Ｚ方向から見て３個目の積層膜のみと重なる位置に配置されていてもよい。

なお、本発明は、上記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５０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。ＭＲ素子５０の平面形状は、矩形に限らず、円形、楕円形等であってもよい。

また、各抵抗体は、図６に示した素子群５０１～５１６のうち、素子群５０１～５０４，５０９～５１２のみを有していてもよい。これにより、誤差成分に含まれる、７次以下の奇数次の高調波に相当する成分を低減することができる。

また、磁界発生器３は、回転方向に複数組のＮ極とＳ極を着磁した回転スケールであってもよい。回転スケールは、リング状磁石であってもよいし、磁気テープ等の磁気媒体をリングまたは円板に固定したものであってもよい。

１…磁気センサシステム、２…磁気センサ、３…磁界発生器、４…検出値生成回路、１０…基板、１１～１４…端子、５０…ＭＲ素子、５０Ａ…積層膜、５０Ｂ…バイアス磁界発生器、５０Ｃ…磁石対、５０Ｄ…磁界増幅器、５０Ｅ…軟磁性層、５１…磁化固定層、５２…ギャップ層、５３…自由層、５４…第１の磁石、５５…第２の磁石、３００…レンズモジュール、３０１…位置検出装置、３０２…プリズム、３０３，３０３Ａ～３０３Ｃ…レンズ、３０４…レンズホルダ、３０５…シャフト、３１０…イメージセンサ、５０１～５１６…素子群、ＭＦ…対象磁界、ＭＦｂ…バイアス磁界、ＭＦｘ…磁界成分。

Claims (16)

1. 対象磁界を発生する磁界発生器と、
   前記対象磁界を検出する磁気センサとを備え、
   前記磁気センサと前記磁界発生器は、前記磁気センサに対する前記磁界発生器の相対的な位置が変化すると、前記磁気センサが検出する前記対象磁界の、第１の方向の磁界成分の強度が変化するように構成され、
   前記磁気センサは、複数の磁気抵抗効果素子を含み、
   前記複数の磁気抵抗効果素子の各々は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、前記磁界成分の方向および強度に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層と、前記磁化固定層と前記自由層の間に配置されたギャップ層とを含み、前記第１の方向に直交する第２の方向のバイアス磁界が前記自由層に印加されるように構成されると共に前記磁界成分の強度に応じて抵抗値が変化するように構成され、
   前記複数の磁気抵抗効果素子の各々に印加される前記磁界成分の最大の強度は、前記バイアス磁界の強度の１．２倍以上であり、
   前記磁気センサは、更に、前記自由層に印加される外部磁界を発生するバイアス磁界発生器を含み、
   前記バイアス磁界は、少なくとも、前記外部磁界によるものであり、
   前記バイアス磁界発生器は、それぞれ第１の磁石と第２の磁石よりなる複数の磁石対を含み、
   前記複数の磁石対の各々において、前記第１の磁石と前記第２の磁石は、前記複数の磁気抵抗効果素子のうちの少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の前記自由層の全体に前記外部磁界が印加されるように、前記第２の方向について所定の間隔を開けて配置され
   前記磁化固定層、前記自由層および前記ギャップ層は、積層膜を構成し、
   前記積層膜は、前記第１の方向に平行な方向の寸法である幅を有し、
   前記積層膜の前記幅は、前記複数の磁石対の各々における前記第１の磁石と前記第２の磁石の間隔以下であることを特徴とする磁気センサシステム。
2. 対象磁界を発生する磁界発生器と、
   前記対象磁界を検出する磁気センサとを備え、
   前記磁気センサと前記磁界発生器は、前記磁気センサに対する前記磁界発生器の相対的な位置が変化すると、前記磁気センサが検出する前記対象磁界の、第１の方向の磁界成分の強度が変化するように構成され、
   前記磁気センサは、複数の磁気抵抗効果素子と、前記複数の磁気抵抗効果素子の各々に印加される前記磁界成分を増幅する磁界増幅器とを含み、
   前記複数の磁気抵抗効果素子の各々は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、前記磁界成分の方向および強度に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層と、前記磁化固定層と前記自由層の間に配置されたギャップ層とを含み、前記第１の方向に直交する第２の方向のバイアス磁界が前記自由層に印加されるように構成されると共に前記磁界成分の強度に応じて抵抗値が変化するように構成され、
   前記複数の磁気抵抗効果素子の各々に印加される前記磁界成分の最大の強度は、前記バイアス磁界の強度の１．２倍以上であり、
   前記磁界増幅器は、複数の軟磁性層を含み、
   前記複数の軟磁性層の各々は、前記第１および第２の方向と直交する第３の方向から見て、前記複数の磁気抵抗効果素子のうちの少なくとも１つの磁気抵抗効果素子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システム。
3. 対象磁界を発生する磁界発生器と、
   前記対象磁界を検出する磁気センサとを備え、
   前記磁気センサと前記磁界発生器は、前記磁気センサに対する前記磁界発生器の相対的な位置が変化すると、前記磁気センサが検出する前記対象磁界の、第１の方向の磁界成分の強度が変化するように構成され、
   前記磁気センサは、複数の磁気抵抗効果素子を含み、
   前記複数の磁気抵抗効果素子の各々は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、前記磁界成分の方向および強度に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層と、前記磁化固定層と前記自由層の間に配置されたギャップ層とを含み、前記第１の方向に直交する第２の方向のバイアス磁界が前記自由層に印加されるように構成されると共に前記磁界成分の強度に応じて抵抗値が変化するように構成され、
   前記複数の磁気抵抗効果素子の各々に印加される前記磁界成分の最大の強度は、前記バイアス磁界の強度の１．２倍以上であり、
   前記磁界発生器は、複数組のＮ極とＳ極が所定の方向に所定のピッチで交互に配列された磁気スケールであり、
   前記磁気センサは、前記複数の磁気抵抗効果素子の各々の前記抵抗値と対応関係を有する検出信号を生成し、
   前記検出信号は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分と、前記理想成分の複数の高調波よりなる誤差成分とを含み、
   前記複数の磁気抵抗効果素子は、前記誤差成分が低減されるように、前記所定のピッチに基づいた所定のパターンで配置されていることを特徴とする磁気センサシステム。
4. 前記複数の磁気抵抗効果素子は、前記誤差成分に含まれる、少なくとも７次以下の奇数次の高調波に相当する成分が低減されるように配置されていることを特徴とする請求項３記載の磁気センサシステム。
5. 前記バイアス磁界は、外部から前記自由層に印加される外部磁界と、前記自由層が有する異方性に起因する異方性磁界の、一方または両方によるものであることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の磁気センサシステム。
6. 前記磁気センサは、更に、前記自由層に印加される外部磁界を発生するバイアス磁界発生器を含み、
   前記バイアス磁界は、少なくとも、前記外部磁界によるものであることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の磁気センサシステム。
7. 前記バイアス磁界発生器は、それぞれ第１の磁石と第２の磁石よりなる複数の磁石対を含み、
   前記複数の磁石対の各々において、前記第１の磁石と前記第２の磁石は、前記複数の磁気抵抗効果素子のうちの少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の前記自由層の全体に前記外部磁界が印加されるように、前記第２の方向について所定の間隔を開けて配置されていることを特徴とする請求項６記載の磁気センサシステム。
8. 前記磁化固定層、前記自由層および前記ギャップ層は、積層膜を構成し、
   前記積層膜は、前記第１の方向に平行な方向の寸法である幅を有し、
   前記積層膜の前記幅は、前記複数の磁石対の各々における前記第１の磁石と前記第２の磁石の間隔以下であることを特徴とする請求項７記載の磁気センサシステム。
9. 前記自由層は、形状磁気異方性を有し、
   前記バイアス磁界は、少なくとも、前記形状磁気異方性によるものであることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の磁気センサシステム。
10. 前記磁気センサは、更に、前記複数の磁気抵抗効果素子の各々に印加される前記磁界成分を増幅する磁界増幅器を含むことを特徴とする請求項１、３または４記載の磁気センサシステム。
11. 前記磁界増幅器は、複数の軟磁性層を含み、
    前記複数の軟磁性層の各々は、前記第１および第２の方向と直交する第３の方向から見て、前記複数の磁気抵抗効果素子のうちの少なくとも１つの磁気抵抗効果素子と重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１０記載の磁気センサシステム。
12. 前記複数の磁気抵抗効果素子の各々に印加される前記磁界成分の最大の強度は、前記バイアス磁界の強度の１５．６倍以下であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の磁気センサシステム。
13. 前記ギャップ層は、トンネルバリア層であることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の磁気センサシステム。
14. 更に、前記複数の磁気抵抗効果素子の各々の前記抵抗値に基づいて、前記磁気センサに対する前記磁界発生器の相対的な位置と対応関係を有する検出値を生成する検出値生成回路を備えたことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の磁気センサシステム。
15. 位置が変化可能なレンズの位置を検出するためのレンズ位置検出装置であって、
    請求項１ないし１３のいずれかに記載の磁気センサシステムを備え、
    前記レンズは、前記第１の方向に移動可能に構成され、
    前記磁気センサと前記磁界発生器は、前記レンズの位置が変化すると、前記磁界成分の強度が変化するように構成されていることを特徴とするレンズ位置検出装置。
16. 更に、前記複数の磁気抵抗効果素子の各々の前記抵抗値に基づいて、前記レンズの位置と対応関係を有する検出値を生成する検出値生成回路を備えたことを特徴とする請求項１５記載のレンズ位置検出装置。

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