WO2024009984A1 - 位置検知システム、磁気センサ及びセンサブロック - Google Patents

位置検知システム、磁気センサ及びセンサブロック Download PDF

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WO2024009984A1
WO2024009984A1 PCT/JP2023/024720 JP2023024720W WO2024009984A1 WO 2024009984 A1 WO2024009984 A1 WO 2024009984A1 JP 2023024720 W JP2023024720 W JP 2023024720W WO 2024009984 A1 WO2024009984 A1 WO 2024009984A1
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WO
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magnetoresistive element
sensitive surface
magnetically sensitive
magnet
sensor block
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PCT/JP2023/024720
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English (en)
French (fr)
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和弘 尾中
琢也 米山
Original Assignee
パナソニックIpマネジメント株式会社
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train

Definitions

  • the present disclosure generally relates to a position sensing system, a magnetic sensor, and a sensor block, and more particularly to a position sensing system, a magnetic sensor, and a sensor block that detect the relative movement position of a coil and a magnet.
  • Patent Document 1 discloses a magnetic encoder that includes a magnetic scale and a magnetoresistive sensor having a sensor section in which two resistance sections are connected in series.
  • the magnetic encoder described in Patent Document 1 determines the amount of relative movement between the magnetic scale and the magnetoresistive sensor based on the change in the output voltage obtained from the intermediate connection point between the two resistance parts.
  • the present disclosure has been made in view of the above reasons, and aims to provide a position detection system, a magnetic sensor, and a sensor block that can improve the accuracy of position detection.
  • a position detection system includes a coil, a magnet, and a magnetic sensor.
  • the coil and the magnet move relative to each other in a first direction due to magnetic interaction.
  • the magnetic sensor detects relative movement positions of the coil and the magnet.
  • the magnetic sensor includes a first magnetoresistive element having a first magnetically sensitive surface and a second magnetoresistive element having a second magnetically sensitive surface.
  • the magnetic sensor is aligned with the magnet in a second direction orthogonal to the first direction.
  • the first magnetically sensitive surface of the first magnetoresistive element and the second magnetically sensitive surface of the second magnetoresistive element are aligned in the first direction.
  • a normal to the first magnetically sensitive surface of the first magnetoresistive element and a normal to the second magnetically sensitive surface of the second magnetoresistive element are along the second direction.
  • the distance between the center of the first magnetically sensitive surface of the first magnetoresistive element in the first direction and the center of the second magnetically sensitive surface of the second magnetoresistive element is equal to is equal to the width of the neutral zone.
  • At least one of the center of the first magnetically sensitive surface of the first magnetoresistive element and the center of the second magnetically sensitive surface of the second magnetoresistive element and the neutral zone of the magnet are They overlap in plan view from the second direction.
  • a magnetic sensor detects the relative movement position of a coil and a magnet that move relatively in a first direction due to magnetic interaction.
  • the magnetic sensor includes a first magnetoresistive element having a first magnetically sensitive surface and a second magnetoresistive element having a second magnetically sensitive surface.
  • the magnetic sensor is aligned with the magnet in a second direction perpendicular to the first direction.
  • the first magnetically sensitive surface of the first magnetoresistive element and the second magnetically sensitive surface of the second magnetoresistive element are aligned in the first direction.
  • a normal to the first magnetically sensitive surface of the first magnetoresistive element and a normal to the second magnetically sensitive surface of the second magnetoresistive element are along the second direction.
  • the distance between the center of the first magnetically sensitive surface of the first magnetoresistive element in the first direction and the center of the second magnetically sensitive surface of the second magnetoresistive element is equal to Equal to the width of the neutral zone.
  • At least one of the center of the first magnetically sensitive surface of the first magnetoresistive element and the center of the second magnetically sensitive surface of the second magnetoresistive element and the neutral zone of the magnet are They overlap in plan view from the second direction.
  • a sensor block according to one aspect of the present disclosure is used in the magnetic sensor.
  • the sensor block includes a base material having electrical insulation properties and a magnetoresistive element.
  • the magnetoresistive element is provided on the base material.
  • the magnetoresistive element has a magnetically sensitive surface as the first magnetically sensitive surface or the second magnetically sensitive surface.
  • a sensor block is used in a magnetic sensor for detecting the relative movement position of a coil and a magnet that move relatively in a first direction due to magnetic interaction.
  • the sensor block includes a base material having electrical insulation properties and a magnetoresistive element.
  • the magnetoresistive element is provided on the base material.
  • the magnetoresistive element has a magnetically sensitive surface.
  • the sensor block is aligned with the magnet in a second direction orthogonal to the first direction when the magnetic sensor detects a relative movement position.
  • the magnetically sensitive surface of the magnetically resistive element and the magnetically sensitive surface of the magnetically resistive element of another sensor block are aligned in the first direction.
  • a normal to the magnetically sensitive surface of the magnetoresistive element is along the second direction.
  • the distance between the center of the magnetically sensitive surface of the magnetoresistive element in the first direction and the center of the magnetically sensitive surface of the magnetoresistive element of the other sensor block is the neutral of the magnet in the first direction. Equal to the width of the zone.
  • the center of the magnetically sensitive surface of the magnetoresistive element, at least one of the center of the magnetically sensitive surface of the magnetoresistive element of the other sensor block, and the neutral zone of the magnet are the second They overlap in plan view from the direction.
  • FIG. 1A is a front view of the position detection system according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a side view of the above position detection system.
  • FIG. 2 is a perspective view of the magnetic sensor of the position detection system same as above.
  • FIG. 3 is an equivalent circuit diagram showing a connection mode of the above magnetic sensor.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between relative movement position and magnetic field strength in the position detection system as described above.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing another example of the relationship between the relative movement position and the magnetic field strength in the position detection system as described above.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing still another example of the relationship between the relative movement position and the magnetic field strength in the position detection system as described above.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between relative movement position and output in the position detection system as described above.
  • FIG. 8 is a graph showing the output characteristics of the same magnetic sensor as above and the output characteristics of a magnetic sensor using a GaAs-based Hall element.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the rate of change in resistance value and the magnetic field in a CIP type GMR element.
  • FIG. 10 is a perspective view of the magnetic sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is an equivalent circuit diagram showing a connection mode of the above magnetic sensor.
  • FIG. 12 is a perspective view of a magnetic sensor according to Embodiment 3.
  • FIG. 13 is a perspective view of a magnetic sensor according to Embodiment 4.
  • the X-axis, Y-axis, and Z-axis in the drawings are merely examples, and are not intended to define the directions in which the position detection system 1 is used. Further, the X-axis, Y-axis, and Z-axis in the drawings are only shown for explanation and have no substance.
  • orthogonal (perpendicular) refers not only to a state where the angle between the two is strictly 90 degrees, but also a state where the angle between the two is within a predetermined difference (for example, ⁇ 10 degrees). The meaning also includes a certain state.
  • parallel as used in the present disclosure includes not only a state in which the two do not strictly intersect, but also a state in which the angular difference between the two is within a predetermined range (for example, ⁇ 10 degrees). be.
  • the “center” in the present disclosure may include a point equidistant from the surroundings (center point) and the surrounding area. That is, the “center” in the present disclosure is not limited to the center in a strict sense.
  • the position detection system 1 of Embodiment 1 is used for, for example, a motor.
  • the motor is used, for example, to adjust the focus of a built-in camera (camera module) of a mobile terminal such as a smartphone.
  • the motor is, for example, a VCM (Voice Coil Motor).
  • the position detection system 1 of Embodiment 1 includes a magnet 2, a coil 3, and a magnetic sensor 4.
  • the direction along the X axis (X-axis direction) shown in FIGS. 1A and 1B will be referred to as the first direction
  • the direction along the Z-axis (Z-axis direction) will be referred to as the second direction.
  • the direction along the Y-axis (Y-axis direction) may be referred to as a third direction.
  • the coil 3 and the magnet 2 move relative to each other in the relative movement direction (first direction) due to the magnetic interaction between the coil 3 and the magnet 2.
  • Magnetic interaction in the present disclosure means interaction between the magnetic field generated from the magnet 2 and the magnetic field generated from the coil 3.
  • relative movement refers to the movement of one of two objects relative to the other, the movement of the other of two objects relative to one, and the movement of two objects relative to each other. may be included.
  • the relative movement direction in the first embodiment is along the X axis (straight line). In the first embodiment, a case is illustrated in which the position of the coil 3 is fixed and the magnet 2 moves relative to the coil 3.
  • the magnet 2 of Embodiment 1 has a relative movement that is the center between the first end A1 and the second end A2 in the relative movement direction in the relative movement area from the first end A1 to the second end A2 in the relative movement direction. Move based on the center A0 of the area.
  • the moving direction of the magnet 2 is shown by a white arrow.
  • the magnetic sensor 4 detects the relative movement position of the coil 3 and magnet 2.
  • the magnetic sensor 4 includes a first magnetoresistive element 51 and a second magnetoresistive element 61. “Detecting the relative movement position” in the present disclosure refers to detecting the magnitude (distance) of the relative movement of the coil 3 and the magnet 2, and detecting the relative movement position (position) of the coil 3 and the magnet 2. may include doing.
  • the magnetic sensor 4 is aligned with the magnet 2 in a second direction (Z-axis direction) orthogonal to the first direction.
  • the first magnetoresistive element 51 has a first magnetically sensitive surface 511. Further, the second magnetoresistive element 61 has a second magnetically sensitive surface 611.
  • the "first magnetically sensitive surface and the second magnetically sensitive surface” in the present disclosure are configured to change the electrical resistance value according to the strength of the magnetic field (change in magnetic field strength) at least along the X-axis direction (relative movement direction). It is a surface formed on the surface.
  • the first magnetically sensitive surface 511 and the second magnetically sensitive surface 611 of the first embodiment are surfaces parallel to the X axis and the Y axis. In other words, the first magnetically sensitive surface 511 and the second magnetically sensitive surface 611 are surfaces parallel to the XY plane.
  • the first magnetically sensitive surface 511 and the second magnetically sensitive surface 611 have isotropy with respect to the surface in detecting the strength of the magnetic field.
  • the first magnetically resistive element 51 and the second magnetically resistive element 61 can reduce the strength of the magnetic field along the X-axis direction. It can be detected efficiently.
  • the first magnetically sensitive surface 511 of the first magnetically resistive element 51 and the second magnetically sensitive surface 611 of the second magnetically resistive element 61 are in a relative movement direction (first direction) in which the coil 3 and the magnet 2 move relative to each other. (along the X axis).
  • the normal Ax1 to the first magnetically sensitive surface 511 of the first magnetoresistive element 51 and the normal Ax2 to the second magnetically sensitive surface 611 of the second magnetoresistive element 61 are parallel to the second direction.
  • the center C1 of the first magnetically sensitive surface 511 of the first magnetoresistive element 51 and the center C2 of the second magnetically sensitive surface 611 of the second magnetoresistive element 61 in the first direction is equal to the width of the neutral zone 23 of the magnet 2 in the first direction. Furthermore, at least one of the center C1 of the first magnetically sensitive surface 511 of the first magnetically resistive element 51 and the center C2 of the second magnetically sensitive surface 611 of the second magnetically resistive element 61 and the neutral zone 23 of the magnet 2 are , overlap in plan view from the second direction.
  • the "neutral zone” referred to in the present disclosure is a portion where the magnetic pole of the magnet 2 switches, and is a portion that is not magnetized.
  • the dotted hatched portion of the magnet 2 is the neutral zone 23.
  • FIG. 1A and 1B the dotted hatched portion of the magnet 2 is the neutral zone 23.
  • the position detection system 1 of the first embodiment even when the coil 3 and the magnet 2 move relative to each other so as to vibrate, for example, at least one of the two magnetically sensitive surfaces overlaps the neutral zone 23 of the magnet 2. Magnetic fields can be detected based on location. Therefore, based on the strength of the magnetic field in the neutral zone 23 of the magnet 2 detected by one of the two magnetically sensitive surfaces and the strength of the magnetic field detected by the other of the two magnetically sensitive surfaces, The positions of the coil 3 and magnet 2 can be detected even when they move relative to each other so as to vibrate.
  • the change in the strength of the magnetic field along the relative movement direction between the end of the neutral zone 23 in the relative movement direction and a position away from the neutral zone 23 by a predetermined distance from the end has high linearity. Therefore, the accuracy of position detection of the coil 3 and the magnet 2 can be improved based on the strength of the magnetic field along the relative movement direction detected by the two magnetically sensitive surfaces.
  • the position detection system 1 includes a magnet 2, a coil 3, a magnetic sensor 4, and a processing section 8 (see FIG. 3). Be prepared.
  • the position detection system 1 is used for VCM, and the VCM is used for focus adjustment of a camera module. More specifically, in the first embodiment, a case is illustrated in which the magnet 2 is fixed to the lens of a camera module, and the coil 3 is fixed to the main body of the camera module.
  • the coil 3 generates a magnetic field when, for example, power is supplied from a power supply circuit. Due to the interaction between the magnetic field generated from the coil 3 and the magnetic field generated from the magnet 2, the magnet 2 moves relative to the coil 3 along the X-axis direction (first direction). In other words, in the first embodiment, the coil 3 functions as a drive unit that drives (moves) the magnet 2.
  • the coil 3 of Embodiment 1 moves the magnet 2 in the positive direction of the X-axis and in the negative direction of the X-axis by switching the direction of the current flowing through the coil 3. Specifically, the coil 3 of Embodiment 1 moves the magnet 2 from the center A0 of the relative movement area to a predetermined position (second end A2) in the positive direction of the X axis, and The magnet 2 can be moved from A0 to a predetermined position (first end A1) in the negative direction of the X axis. In the first embodiment, the predetermined distance is 1.65 mm.
  • the relative movement range of the coil 3 and the magnet 2 in the first direction is a range from the center A0 of the relative movement area to -1.65 mm (first end A1 side), and a range from the center A0 of the relative movement area to +1.65 mm.
  • the range is up to 65 mm (second end A2 side).
  • the focus adjustment function is realized by moving the lens as the magnet 2 moves in the positive direction of the X-axis and in the negative direction of the X-axis.
  • the magnet 2 has a magnetized surface (opposing surface) 20.
  • the opposing surface 20 is a surface that faces the coil 3 and the magnetic sensor 4 in the Z-axis direction.
  • the normal to the opposing surface 20 is parallel to the Z axis.
  • the magnet 2 further has a first surface 21 and a second surface 22.
  • the first surface 21 and the second surface 22 are lined up in the direction of relative movement.
  • the first surface 21 and the second surface 22 are orthogonal to the opposing surface 20.
  • the normals of the first surface 21 and the second surface 22 are parallel to the direction of relative movement.
  • the direction from the first surface 21 to the second surface 22 is the positive direction of the X-axis.
  • the magnet 2 has a neutral zone 23.
  • the neutral zone 23 is formed at the center of the magnet 2 in the first direction.
  • the neutral zone 23 of the first embodiment is formed within a range of 0.825 mm in the X-axis positive direction and the X-axis negative direction from the center of the magnet 2 in the first direction (center A0 of the relative movement area). That is, the width of the neutral zone 23 in the first direction in the first embodiment is 1.65 mm. That is, in the first embodiment, the range of relative movement of the coil 3 and magnet 2 in the first direction from the center A0 is equal to the width of the neutral zone 23.
  • the difference between the relative movement range of the coil 3 and the magnet 2 in the first direction from the center A0 and the width of the neutral zone 23 is 5% or less.
  • the state in which the first surface 21 is located at the first end A1 of the relative movement area is defined as the state in which the magnet 2 is located at the first end A1 of the relative movement area.
  • the state in which the second surface 22 is located at the second end A2 of the relative movement area is defined as the state in which the magnet 2 is located at the second end A2 of the relative movement area.
  • a state in which the center of the first surface 21 and the second surface 22 in the relative movement direction is located at the center A0 of the relative movement area is defined as a state in which the magnet 2 is located at the center A0 of the relative movement area.
  • the magnetic sensor 4 detects the relative movement position of the coil 3 and the magnet 2 that move relatively in the first direction due to magnetic interaction.
  • the magnetic sensor 4 of the first embodiment detects the relative movement position of the coil 3 and the magnet 2 by detecting the amount of displacement of the magnet 2 along the X-axis from the center A0 of the relative movement area. More specifically, the magnetic sensor 4 of the first embodiment detects the magnetic field strength (change in magnetic field strength) along the X-axis direction (relative movement direction), thereby detecting the X-axis from the center A0 of the relative movement area. The amount of displacement of the magnet 2 along is detected.
  • the magnetic sensor 4 is fixed to the coil 3. More specifically, the magnetic sensor 4 and coil 3 of the first embodiment are mounted on a substrate (not shown). As shown in FIGS. 1A and 1B, the magnetic sensor 4 is arranged in line with the magnet 2 in a direction (second direction) orthogonal to the relative movement direction (first direction). In other words, the magnetic sensor 4 and the magnet 2 overlap in plan view from the Z-axis direction. The magnetic sensor 4 and the coil 3 overlap in plan view from the Y-axis direction (third direction).
  • the overall shape of the magnetic sensor 4 of the first embodiment is a flat plate (rectangular parallelepiped).
  • the width X2 of the magnetic sensor 4 in the X-axis direction (first direction) is 1.85 mm.
  • the width X3 of the magnetic sensor 4 in the Y-axis direction (third direction) is 0.35 mm.
  • the width X4 of the magnetic sensor 4 in the Z-axis direction (second direction) is 0.20 mm.
  • the magnetic sensor 4 includes a first sensor block 5, a second sensor block 6, and a connecting portion 7.
  • the first sensor block 5 is provided at one end of the magnetic sensor 4 in the first direction.
  • the first sensor block 5 is used for the magnetic sensor 4 that detects the relative movement position of the coil 3 and the magnet 2.
  • the first sensor block 5 of the first embodiment has a flat plate shape. As shown in FIG. 2, the first sensor block 5 includes a base material 50, a first magnetoresistive element 51, and two first electrodes 52 and 53.
  • the shape of the base material 50 in Embodiment 1 is a flat plate.
  • the base material 50 has electrical insulation properties.
  • the base material 50 is formed of, for example, an alumina substrate.
  • the normal to the main surface of the base material 50 is parallel to the second direction.
  • the first magnetoresistive element 51 is provided on the base material 50.
  • the first magnetoresistive element 51 is a magnetoresistive sensor (MRS).
  • the first magnetoresistive element 51 of the first embodiment is a giant magnetoresistive (GMR) element. More specifically, the first magnetoresistive element 51 of the first embodiment is a current in plane (CIP) type GMR element.
  • the first magnetoresistive element 51 has a first magnetically sensitive surface 511.
  • the shape of the first magnetically sensitive surface 511 is rectangular.
  • the normal line Ax1 (see FIG. 1B) of the first magnetically sensitive surface 511 is along (parallel to) the second direction. Further, the first magnetically sensitive surface 511 is parallel to the facing surface 20 of the magnet 2. Note that the first magnetically sensitive surface 511 of the first embodiment faces the opposing surface 20 of the magnet 2.
  • the electrical resistance value of the first magnetoresistive element 51 changes depending on the strength of the magnetic field (magnetic field strength) applied to the first magnetically sensitive surface 511.
  • the electrical resistance value of the first magnetoresistive element 51 of the first embodiment changes depending on the magnetic field strength of at least a component along the X-axis direction (first direction) of the magnetic field applied to the first magnetically sensitive surface 511. . That is, the first magnetoresistive element 51 of the first embodiment detects the magnetic field strength of at least the component along the X-axis direction of the magnetic field applied to the first magnetically sensitive surface 511.
  • the first magnetically sensitive surface 511 does not detect the magnetic field strength of the component perpendicular to the first magnetically sensitive surface 511 of the magnetic field applied to the first magnetically sensitive surface 511. That is, the first magnetically sensitive surface 511 of the first embodiment does not detect the magnetic field strength of the component along the Z-axis direction (second direction) of the magnetic field applied to the first magnetically sensitive surface 511.
  • the normal Ax1 of the first magnetically sensitive surface 511 in the first embodiment is parallel to the winding axis of the coil 3.
  • the first magnetically sensitive surface 511 of the first embodiment does not detect the magnetic field strength of the component along the second direction of the magnetic field generated from the coil 3. Therefore, according to the position detection system 1 of the first embodiment, the magnetic field generated from the magnet 2 can be detected with higher accuracy, and the accuracy of position detection of the coil 3 and the magnet 2 can be further improved.
  • the two first electrodes 52 and 53 are provided on the base material 50.
  • the two first electrodes 52 and 53 are made of copper or the like, for example.
  • the first electrode 53 of the first embodiment is an electrode (terminal) for electrically connecting the high potential side circuit of the power source (power supply unit) and the first sensor block 5 (first magnetoresistive element 51). (See Figure 3).
  • the first electrode 52 of the first embodiment is an electrode for electrically connecting the first sensor block 5 (first magnetoresistive element 51) and the processing section 8 (see FIG. 3) (see FIG. 3).
  • electrically connected in the present disclosure means a connection in an electrically conductive state, and includes not only a direct connection but also an indirect connection via a conductor such as an electric wire or an electrode. include.
  • the first electrode 53 is connected to a high-potential side circuit of the power source via an electrode 72 of the connecting portion 7, which will be described later.
  • the first electrode 52 is connected to the processing section 8 via an electrode 71, which will be described later, of the connection section 7.
  • the second sensor block 6 is provided at the other end of the magnetic sensor 4 in the first direction.
  • the second sensor block 6 is used for the magnetic sensor 4 that detects the relative movement position of the coil 3 and the magnet 2.
  • the shape of the second sensor block 6 in the first embodiment is a flat plate.
  • the second sensor block 6 includes a base material 60, a second magnetoresistive element 61, and two second electrodes 62 and 63.
  • the shape of the base material 60 in Embodiment 1 is a flat plate.
  • the base material 60 has electrical insulation properties.
  • the base material 60 is formed of, for example, an alumina substrate.
  • the normal to the main surface of the base material 60 is parallel to the second direction.
  • the second magnetoresistive element 61 is provided on the base material 60.
  • the second magnetoresistive element 61 is a magnetoresistive element.
  • the second magnetoresistive element 61 of the first embodiment is a giant magnetoresistive element. More specifically, the second magnetoresistive element 61 of the first embodiment is a CIP type GMR element.
  • the second magnetoresistive element 61 has a second magnetically sensitive surface 611.
  • the shape of the second magnetically sensitive surface 611 is rectangular.
  • the normal line Ax2 (see FIG. 1B) of the second magnetically sensitive surface 611 is along (parallel to) the second direction. Further, the second magnetically sensitive surface 611 is parallel to the facing surface 20 of the magnet 2. Note that the second magnetically sensitive surface 611 of the first embodiment faces the opposing surface 20 of the magnet 2. Furthermore, the second magnetically sensitive surface 611 of the first embodiment and the first magnetically sensitive surface 511 of the first magnetoresistive element 51 are included in the same virtual plane.
  • the second magnetically sensitive surface 611 of the first embodiment has the same shape and the same size as the first magnetically sensitive surface 511 of the first magnetoresistive element 51. In other words, the first magnetically sensitive surface 511 and the second magnetically sensitive surface 611 are congruent in plan view.
  • the second magnetically sensitive surface 611 of the second magnetoresistive element 61 is connected to the first magnetoresistance of the first sensor block 5 (another sensor block) in the relative movement direction (first direction). It is aligned with the first magnetically sensitive surface 511 of the element 51. More specifically, the second magnetically sensitive surface 611 is symmetrical with the first magnetically sensitive surface 511 of the first magnetoresistive element 51 with respect to the center A0 of the relative movement area of the coil 3 and the magnet 2 in the relative movement direction. It is arranged so that.
  • the first distance The second distance X12 between the center A0 of the relative movement area and the center C2 of the second magnetically sensitive surface 611 of the second magnetoresistive element 61 is equal.
  • the first distance X11 and the second distance X12 in Embodiment 1 are 0.825 mm.
  • the distance X1 (see FIG. 2) between the center C1 of the first magnetically sensitive surface 511 of the first magnetically resistive element 51 and the center C2 of the second magnetically sensitive surface 611 of the second magnetically resistive element 61 is 1 .65mm.
  • the distance X1 between the center C1 of the first magnetically sensitive surface 511 of the first magnetically resistive element 51 and the center C2 of the second magnetically sensitive surface 611 of the second magnetically resistive element 61 is equal to equal to the width of Note that the distance X1 between the center C1 of the first magnetically sensitive surface 511 of the first magnetically resistive element 51 and the center C2 of the second magnetically sensitive surface 611 of the second magnetically resistive element 61 and the neutral zone 23 of the magnet 2 may have a difference of 10% or less.
  • the distance X1 between the center C1 of the first magnetically sensitive surface 511 of the first magnetically resistive element 51 and the center C2 of the second magnetically sensitive surface 611 of the second magnetically resistive element 61, and the width of the neutral zone 23 of the magnet 2 More preferably, the difference is 5% or less.
  • the electrical resistance value of the second magnetoresistive element 61 changes depending on the strength of the magnetic field (magnetic field strength) applied to the second magnetically sensitive surface 611.
  • the electrical resistance value of the second magnetoresistive element 61 of the first embodiment changes depending on the magnetic field strength of at least a component along the X-axis direction (first direction) of the magnetic field applied to the second magnetically sensitive surface 611. . That is, the second magnetoresistive element 61 of the first embodiment detects the magnetic field strength of at least the component along the X-axis direction of the magnetic field applied to the second magnetically sensitive surface 611.
  • the second magnetically sensitive surface 611 does not detect the magnetic field strength of the component perpendicular to the second magnetically sensitive surface 611 of the magnetic field applied to the second magnetically sensitive surface 611. That is, the second magnetically sensitive surface 611 of the first embodiment does not detect the magnetic field strength of the component along the Z-axis direction (second direction) of the magnetic field applied to the second magnetically sensitive surface 611.
  • the normal line Ax1 of the second magnetically sensitive surface 611 in the first embodiment is parallel to the winding axis of the coil 3.
  • the second magnetically sensitive surface 611 of the first embodiment does not detect the magnetic field strength of the component along the second direction of the magnetic field generated from the coil 3. Therefore, according to the position detection system 1 of the first embodiment, the magnetic field generated from the magnet 2 can be detected with higher accuracy, and the accuracy of position detection of the coil 3 and the magnet 2 can be further improved.
  • the neutral zone 23 overlaps with the neutral zone 23 in plan view from the second direction.
  • the two second electrodes 62 and 63 are provided on the base material 60.
  • the two second electrodes 62 and 63 are made of copper, for example.
  • the second electrode 62 of the first embodiment is an electrode (terminal) for electrically connecting the second sensor block 6 (second magnetoresistive element 61) and the processing section 8 (see FIG. 3).
  • the second electrode 63 of Embodiment 1 is an electrode for electrically connecting the second sensor block 6 (second magnetoresistive element 61) and the low potential side electrical path (reference potential electrical path) of the power source (power supply unit). It is.
  • the reference potential is the ground (GND) potential.
  • the second electrode 63 is connected to the low-potential side circuit of the power source via an electrode 73 of the connecting portion 7, which will be described later. Further, the second electrode 62 is connected to the processing section 8 via the electrode 71 of the connection section 7 .
  • the first magnetoresistive element 51 of the first sensor block 5 and the second magnetoresistive element 61 of the second sensor block 6 of the first embodiment are half-bridge connected.
  • the first electrode 52 of the first sensor block 5 and the second electrode 62 of the second sensor block 6 of the first embodiment are wired and electrically connected. That is, the high-potential side circuit of the power supply, the first magnetoresistive element 51, the second magnetoresistive element 61, and the low-potential side circuit of the power supply are connected in series.
  • a signal indicating the potential (midpoint potential) of the first electrode 52 of the first sensor block 5 (second electrode 62 of the second sensor block 6) becomes the output signal Vout1 output by the magnetic sensor 4.
  • the connecting portion 7 connects the first sensor block 5 and the second sensor block 6. More specifically, in the magnetic sensor 4 of the first embodiment, the first sensor block 5, the second sensor block 6, and the connecting portion 7 are integrally formed.
  • the connecting portion 7 includes a base material 70 and three electrodes 71, 72, and 73.
  • the base material 70 is made of, for example, epoxy resin or polyimide.
  • the base material 70 has electrical insulation properties.
  • the shape of description 70 is a flat plate.
  • the base material 70 of the first embodiment is integrally formed with the base material 50 of the first sensor block 5 and the base material 60 of the second sensor block 6.
  • the three electrodes 71, 72, 73 are provided on the base material 70.
  • the three electrodes 71, 72, 73 are made of copper or the like, for example.
  • the electrode 71 is an electrode for electrically connecting the first sensor block 5 and the second sensor block 6. Further, the electrode 71 is an electrode for electrically connecting the first sensor block 5 and the second sensor block 6 to the processing section 8 .
  • the electrode 72 is an electrode for electrically connecting the high potential side circuit of the power source and the first sensor block 5.
  • the electrode 73 is an electrode for electrically connecting the low potential side circuit of the power source and the second sensor block 6.
  • the electrode 71 of the connecting portion 7 is integrally formed with the first electrode 52 of the first sensor block 5 and the second electrode 62 of the second sensor block 6. Further, the electrode 72 of the connecting portion 7 is integrally formed with the first electrode 53 of the first sensor block 5. Further, the electrode 73 of the connecting portion 7 is integrally formed with the second electrode 63 of the second sensor block 6.
  • the first sensor block 5 includes the base material 50, the first magnetoresistive element 51, and the first electrodes 52, 53, and the first sensor block 5 includes the base material 60, the second magnetoresistive element 61, and the first sensor block 5. It is integrated with a second sensor block including two electrodes 62 and 63. According to the position detection system 1 of the first embodiment, since the first sensor block 5 and the second sensor block 6 are integrated, the possibility of mounting misalignment is reduced, and the position detection of the coil 3 and magnet 2 is improved. Accuracy can be further improved.
  • the processing unit 8 shown in FIG. 3 detects the relative movement position of the coil 3 and the magnet 2 by processing the output signal Vout1 of the magnetic sensor 4.
  • the processing unit 8 processes the output signal Vout1 of the magnetic sensor 4, so that the position detection system 1 of the first embodiment can detect the relative movement position of the coil 3 and the magnet 2.
  • the processing unit 8 of Embodiment 1 generates a potential at a connection point between the first magnetoresistive element 51 of the first sensor block 5 and the second magnetoresistive element 61 of the second sensor block 6 (midpoint potential ) is processed as the output signal Vout1 from the magnetic sensor 4.
  • the processing unit 8 of the first embodiment includes, for example, an amplifier and a microcomputer.
  • the amplifier is electrically connected to the magnetic sensor 4, amplifies the output signal Vout1 output from the magnetic sensor 4, and outputs the amplified signal to the microcomputer.
  • the microcomputer detects the relative movement position of the coil 3 and the magnet 2 by processing the output signal Vout1 amplified by the amplifier.
  • each of the first magnetoresistive element 51 and the second magnetoresistive element 61 will be simply referred to as a "magnetoresistive element”.
  • the first magnetically sensitive surface 511 and the second magnetically sensitive surface 611 are not distinguished from each other, each of the first magnetically sensitive surface 511 and the second magnetically sensitive surface 611 may be simply referred to as a "magnetic sensitive surface”.
  • the graph G1 shown in FIGS. 4 to 6 shows the relative movement position of the coil 3 and the magnet 2 with respect to the center A0 of the relative movement area in the relative movement direction, and the relative movement position of the first magnetically sensitive surface 511 or the second magnetically sensitive surface 611. It is a graph showing the relationship with the intensity of the applied magnetic field along the X-axis direction (first direction).
  • the coil 3 and the magnetic sensor 4 are fixed, and the magnet 2 moves relative to the coil 3 and the magnetic sensor 4.
  • the position detection system 1 cannot detect the relative movement position of the magnet 2 and the coil 3. can.
  • the effects of the position detection system 1 will be explained assuming that the magnet 2 is fixed and the coil 3 and the magnetic sensor 4 move relative to the magnet 2.
  • the center C1 of the first magnetically sensitive surface 511 in the first direction is at a position of -0.825 mm with respect to the center A0 (0 mm) of the relative movement area
  • the second magnetically sensitive surface in the first direction 611 is located at +0.825 mm with respect to the center of the relative movement area (a state in which the magnet 2 is located at the center A0 of the relative movement area).
  • the position -0.825 mm in FIGS. 4 to 6 is a position 0.825 mm away from the center A0 of the relative movement area on the positive side of the X axis.
  • the +0.825 mm position in FIGS. 4 to 6 is a position 0.825 mm away from the center A0 of the relative movement area on the negative side of the X axis.
  • the center C1 of the first magnetically sensitive surface 511 is at a position of -2.475 mm with respect to the center A0 of the relative movement area
  • the center C2 of the second magnetically sensitive surface 611 is located in the relative movement area.
  • the case where the magnet 2 is located at the center A0 of (the state where the magnet 2 is located at the first end A1 of the relative movement area) is illustrated.
  • the first magnetically sensitive surface 511 is located at the center A0 of the relative movement area and the second magnetically sensitive surface 611 is located at a position of +2.475 mm with respect to the center A0 of the relative movement area (the magnet 2 is located at the second end A2 of the relative movement area).
  • the strength of the magnetic field along the X-axis direction (first direction) applied to the first magnetically sensitive surface 511 or the second magnetically sensitive surface 611 reaches the neutral zone 23 of the magnet 2.
  • the corresponding range range from the center A0 of the relative movement area to ⁇ 0.825 mm
  • the strength of the magnetic field along the first direction becomes weaker as the distance from the range corresponding to the neutral zone 23 increases (as the absolute value of the position on the graph G1 increases).
  • the sensor block (magnetoresistive element) cannot detect a difference in the direction of the magnetic field in the X-axis direction (first direction). Therefore, as shown in FIGS. 4 to 6, the graph G1 is symmetrical with respect to the center A0 of the relative movement area. Therefore, when the magnetic sensor 4 has only one sensor block having a magnetoresistive element, the magnetic sensor 4 is located on the positive side of the X axis or on the negative side with respect to the center A0 of the relative movement area. It is not possible to distinguish between the two locations.
  • the intensity of the magnetic field detected by the first magnetically sensitive surface 511 of the first magnetically resistive element 51 and the magnetic field detected by the second magnetically sensitive surface 611 of the second magnetically resistive element 61 Since the strength is used, the relative movement position of the coil 3 and the magnet 2 can be detected.
  • the (maximum) relative movement range of the relative movement area of the coil 3 and the magnet 2 in the first direction from the center A0 is equal to the width of the neutral zone 23 of the magnet 2 in the first direction. That is, the position detection system 1 of the first embodiment has the advantage that the coil 3 and the magnet 2 can be relatively moved within the maximum range in which the relative movement position of the coil 3 and the magnet 2 can be detected with high accuracy.
  • the first magnetoresistive element 51 of the first sensor block 5 and the second magnetoresistive element 61 of the second sensor block 6 are half-bridge connected as described above, and the The unit 8 processes the potential at the connection point between the first magnetoresistive element 51 and the second magnetoresistive element 61 as an output signal. Therefore, in the position detection system 1 of the first embodiment, the relative movement position of the coil 3 and the magnet 2 can be detected with a simple circuit configuration. In addition, since the processing section 8 processes the potential at the connection point between the first magnetoresistive element 51 and the second magnetoresistive element 61 as an output signal, noise components can be canceled and the S/N ratio can be improved.
  • the first position in the range from +0.825 mm to +2.475 mm and from -0.825 mm to -2.475 mm based on the center A0 of the relative movement area is highly linear. Therefore, according to the position detection system 1 according to the first embodiment, the accuracy of position detection of the coil 3 and the magnet 2 can be improved.
  • FIG. 7 shows the relationship between the voltage value of the output signal Vout1 of the magnetic sensor 4 and the relative movement position of the coil 3 and magnet 2 in the position detection system 1 of the first embodiment.
  • Vcc high potential side circuit of the power supply
  • Point P1 in FIG. 7 indicates the voltage value of the output signal Vout1 of the magnetic sensor 4 when the magnetic sensor 4 is in the position shown in FIG. 4 (the magnet 2 is located at the center A0 of the relative movement area). It is a point.
  • point P2 indicates the voltage value of the output signal Vout1 of the magnetic sensor 4 when the magnetic sensor 4 is in the position shown in FIG. 5 (the state where the magnet 2 is located at the first end A1 of the relative movement area). It is a point.
  • point P3 indicates the voltage value of the output signal Vout1 of the magnetic sensor 4 when the magnetic sensor 4 is in the position shown in FIG. 6 (the state where the magnet 2 is located at the second end A2 of the relative movement area). It is a point. As shown in FIG. 7, the linearity of the change in the voltage value of the output signal Vout1 of the magnetic sensor 4 with respect to the change in the relative movement position of the coil 3 and the magnet 2 is good.
  • FIG. 8 is a graph showing the output characteristics of the magnetic sensor 4 of Embodiment 1 and the output characteristics of the magnetic sensor using a GaAs-based Hall element.
  • Graph G2 shows the output characteristics of the magnetic sensor 4 of the first embodiment
  • graph G3 shows the output characteristics of the magnetic sensor using a GaAs-based Hall element.
  • the center A0 of the relative movement area between the coil 3 and the magnet 2 is 1.5 mm.
  • the center of the relative movement area between the coil and the magnet is 1.0 mm.
  • the first magnetoresistive element 51 and the second magnetoresistive element 61 of the first embodiment are CIP type GMR elements. By using the first peak output of the CIP type GMR film (see the area surrounded by the broken line in FIG.
  • the output signal Vo1 of the magnetic sensor 4 of the first embodiment has a lower output voltage than that of the GaAs-based Hall element. is approximately doubled, and the accuracy is improved by more than 10 times.
  • the magnetically sensitive region when using the first peak output of the CIP type GMR film is centered at 100 mT. Since the magnetic field strength of the magnet used in the VCM used for focus adjustment of the built-in camera of a mobile terminal such as a smartphone is often about 80 mT to 120 mT, the position detection system 1 of Embodiment 1 and the VCM used in the smartphone are There is a high affinity.
  • the magnet 2 is not limited to a single-pole magnet, but may be a multi-pole magnet in which north poles and south poles are alternately arranged.
  • the first magnetoresistive element 51 and the second magnetoresistive element 61 are not limited to GMR elements, but may be tunnel magnetoresistive (TMR) elements or anisotropic magnetoresistive (AMR) elements. You can.
  • TMR tunnel magnetoresistive
  • AMR anisotropic magnetoresistive
  • the position detection system 1 is used for a VCM is illustrated, but the position detection system 1 may be used for a linear motor other than a VCM.
  • linear motor as used in the present disclosure means a motor whose relative movement direction is along a straight line.
  • the magnet 2 may be fixed to the main body of the camera module, and the coil 3 may be fixed to the lens of the camera module. If the magnet 2 is fixed to the main body of the camera module and the coil 3 is fixed to the lens of the camera module, for example, the magnet 2 does not move and the coil 3 moves relative to the magnet 2.
  • the relative movement range from the center A0 of the relative movement area of the coil 3 and the magnet 2 is 1.65 mm, but the relative movement range of the relative movement area of the coil 3 and the magnet 2 from the center A0 is 1.65 mm.
  • the range may be less than 1.65 mm or greater than 1.65 mm.
  • the relative movement range of the relative movement area of the coil 3 and the magnet 2 from the center A0 may be 2.0 mm.
  • the distance X1 between the center C2 and the center C2 is preferably 2.0 mm.
  • the width of the neutral zone 23 in the relative movement direction is preferably 2.0 mm.
  • the processing unit 8 may perform correction so that the magnetic field strength detected by the magnetically sensitive surface is constant in the range corresponding to the neutral zone 23 of the magnet 2.
  • the position detection system 1 according to the second embodiment differs from the first embodiment in that the magnetic sensor 4 further includes a first sensor block 5a and a second sensor block 6a connected in series. This is different from the position detection system 1 according to the above.
  • the overall shape of the magnetic sensor 4 of the second embodiment is a flat plate (cuboid shape).
  • the width X5 of the magnetic sensor 4 in the Y-axis direction (third direction) is 0.55 mm.
  • the magnetic sensor 4 according to the second embodiment includes first sensor blocks 5, 5a, second sensor blocks 6, 6a, and connection parts 7, 7a. Note that the configurations of the first sensor block 5, the second sensor block 6, and the connecting portion 7 are as described in the first embodiment, so the description thereof will be omitted.
  • the first sensor block 5a, second sensor block 6a, and connection portion 7a of the second embodiment are integrated. Furthermore, the first sensor blocks 5, 5a, the second sensor blocks 6, 6a, and the connecting portions 7, 7a of the second embodiment are integrated.
  • the first sensor block 5a is provided at the other end (the right end in the example of FIG. 10) of the magnetic sensor 4 in the first direction.
  • the configuration of the first sensor block 5a is the same as the configuration of the first sensor block 5.
  • the first sensor block 5a corresponds to the first sensor block 5.
  • the first sensor block 5a of the second embodiment is aligned with the second sensor block 6 in the Y-axis direction (third direction).
  • the first sensor block 5a includes a base material 50a, a first magnetoresistive element 51a, and two first electrodes 52a and 53a.
  • the base material 50a of the first sensor block 5a corresponds to the base material 50 of the first sensor block 5.
  • the first magnetoresistive element 51a of the first sensor block 5a corresponds to the first magnetoresistive element 51 of the first sensor block 5. Further, the first magnetoresistive element 51a has a first magnetically sensitive surface 511a.
  • the first magnetically sensitive surface 511a of the first sensor block 5a corresponds to the first magnetically sensitive surface 511 of the first sensor block 5. Note that the center C3 of the first magnetically sensitive surface 511a of the first sensor block 5a is aligned with the center C2 of the second magnetically sensitive surface 611 of the second sensor block 6 in the Y-axis direction.
  • the two first electrodes 52a and 53a of the first sensor block 5a correspond to the two first electrodes 52 and 53 of the first sensor block 5.
  • the first electrode 53a is connected to a high-potential side circuit of the power source via an electrode 72a, which will be described later, of the connecting portion 7a. Further, the first electrode 52a is connected to the processing section 8 via an electrode 71a, which will be described later, of the connection section 7a.
  • the second sensor block 6a is provided at one end (the left end in the example of FIG. 10) of the magnetic sensor 4 in the first direction.
  • the configuration of the second sensor block 6a is the same as the configuration of the second sensor block 6. In other words, the second sensor block 6a corresponds to the second sensor block 6.
  • the second sensor block 6a of the second embodiment is aligned with the first sensor block 5 in the Y-axis direction (third direction).
  • the second sensor block 6a includes a base material 60a, a second magnetoresistive element 61a, and two second electrodes 62a and 63a.
  • the base material 60a of the second sensor block 6a corresponds to the base material 60 of the second sensor block 6.
  • the second magnetoresistive element 61a of the second sensor block 6a corresponds to the second magnetoresistive element 61 of the second sensor block 6. Further, the second magnetoresistive element 61a has a second magnetically sensitive surface 611a.
  • the second magnetically sensitive surface 611a of the second sensor block 6a corresponds to the second magnetically sensitive surface 611 of the second sensor block 6. Note that the center C4 of the second magnetically sensitive surface 611a of the second sensor block 6a is aligned with the center C1 of the first magnetically sensitive surface 511 of the first sensor block 5 in the Y-axis direction.
  • the two second electrodes 62a and 63a of the second sensor block 6a correspond to the two second electrodes 62 and 63 of the second sensor block 6.
  • the second electrode 63a is connected to the low-potential side circuit of the power source via an electrode 73a, which will be described later, of the connecting portion 7a. Further, the second electrode 62a is connected to the processing section 8 via the electrode 71a of the connection section 7a.
  • the first magnetoresistive element 51a of the first sensor block 5a and the second magnetoresistive element 61a of the second sensor block 6a of the second embodiment are half-bridge connected.
  • the first electrode 52a of the first sensor block 5a and the second electrode 62a of the second sensor block 6a of the second embodiment are wired and electrically connected. That is, the high-potential side circuit of the power supply, the first magnetoresistive element 51a, the second magnetoresistive element 61a, and the low-potential side circuit of the power supply are connected in series.
  • a signal indicating the potential (midpoint potential) of the first electrode 52a of the first sensor block 5a (the second electrode 62a of the second sensor block 6a) becomes the output signal Vout2 output by the magnetic sensor 4.
  • the first magnetoresistive element 51 of the first sensor block 5 of the second embodiment, the first magnetoresistive element 51a of the first sensor block 5a, and the second magnetoresistive element 51 of the second sensor block 6 The resistance element 61 and the second magnetoresistive element 61a of the second sensor block 6a are connected in a full bridge manner. Since the magnetic sensor 4 of the second embodiment includes four sensor blocks connected in a full-bridge manner, it is possible to increase the output voltage and improve accuracy compared to a case in which two sensor blocks are connected in a half-bridge manner. can be improved.
  • a connecting portion 7a shown in FIG. 10 connects the first sensor block 5a and the second sensor block 6a.
  • the connecting portion 7a includes a base material 70a and three electrodes 71a, 72a, and 73a.
  • the base material 70a of the connecting portion 7a corresponds to the base material 70 of the connecting portion 7.
  • the three electrodes 71a, 72a, 73a of the connection part 7a correspond to the three electrodes 71, 72, 73 of the connection part 7.
  • the electrode 71a is an electrode for electrically connecting the first sensor block 5a and the second sensor block 6a. Further, the electrode 71a is an electrode for electrically connecting the first sensor block 5a and the second sensor block 6a to the processing section 8.
  • the electrode 72a is an electrode for electrically connecting the high potential side circuit of the power source and the first sensor block 5a.
  • the electrode 73a is an electrode for electrically connecting the low potential side circuit of the power source and the second sensor block 6a.
  • the electrode 71a of the connecting portion 7a is integrally formed with the first electrode 52a of the first sensor block 5a and the second electrode 62a of the second sensor block 6a. Further, the electrode 72a of the connecting portion 7a is integrally formed with the first electrode 53a of the first sensor block 5a. Further, the electrode 73a of the connecting portion 7a is integrally formed with the second electrode 63a of the second sensor block 6a.
  • the first sensor blocks 5, 5a, the second sensor blocks 6, 6a, and the connecting portions 7, 7a are integrated. According to the position detection system 1 of the second embodiment, since the first sensor blocks 5, 5a, the second sensor blocks 6, 6a, and the connecting parts 7, 7a are integrated, there is a possibility that mounting misalignment will occur. As a result, the accuracy of position detection of the coil 3 and magnet 2 can be further improved.
  • the processing unit 8 of the second embodiment is configured to perform processing in each of two combinations: a combination of the first magnetoresistive element 51 and the second magnetoresistive element 61, and a combination of the first magnetoresistive element 51a and the second magnetoresistive element 61a.
  • the relative movement position of the coil 3 and magnet 2 is detected by processing a signal representing the potential of the connection point.
  • the processing unit 8 of the second embodiment detects the relative movement position of the coil 3 and the magnet 2 by processing the output signal Vout1 and the output signal Vout2 of the magnetic sensor 4.
  • Embodiment 2 is only one example of various embodiments of the present disclosure. Embodiment 2 can be modified in various ways depending on the design, etc., as long as the objective of the present disclosure can be achieved.
  • Embodiment 2 can be employed in appropriate combination with the various configurations (including modified examples) described in Embodiment 1.
  • the position detection system 1 according to the third embodiment differs from the position detection system 1 according to the first embodiment in that the first sensor block 5 and the second sensor block 6 are separate bodies.
  • the magnetic sensor 4 according to the third embodiment includes a first sensor block 5 including a first magnetoresistive element 51 and two first electrodes 52, 53, a second magnetoresistive element 61 and two first electrodes 52, 53, and a second magnetoresistive element 61 and two first electrodes 52, 53. It has a second sensor block 6 including second electrodes 62 and 63.
  • the magnetic sensor 4 according to the third embodiment does not have the connecting portion 7 described in the first embodiment.
  • the magnetic sensor 4 according to the third embodiment is the same as the magnetic sensor 4 according to the first embodiment, except that it does not have the connection part 7 and the first sensor block 5 and the second sensor block 6 are separate bodies. It has the same configuration as .
  • the first magnetoresistive element 51 of the first sensor block 5 and the second magnetoresistive element 61 of the second sensor block 6 are connected in a half-bridge manner.
  • the first magnetoresistive element 51 of the first sensor block 5 and the second magnetoresistive element 61 of the second sensor block 6 are half-bridge connected by an electric wire or the like.
  • the first electrode 52 of the first sensor block 5 and the second electrode 62 of the second sensor block 6 of the third embodiment are wired and electrically connected. That is, the high-potential side circuit of the power supply, the first magnetoresistive element 51, the second magnetoresistive element 61, and the low-potential side circuit of the power supply are connected in series.
  • a signal indicating the potential (midpoint potential) of the first electrode 52 of the first sensor block 5 (second electrode 62 of the second sensor block 6) becomes the output signal Vout1 output by the magnetic sensor 4.
  • first sensor block 5 and the second sensor block 6 of Embodiment 3 have the same configuration. That is, one (one type) sensor block can be used as either the first sensor block 5 or the second sensor block 6.
  • the magnetic sensor 4 since the magnetic sensor 4 does not have the connection part 7 and the first sensor block 5 and the second sensor block 6 are separate bodies, the magnetic sensor 4 It is possible to achieve downsizing and cost reduction.
  • Embodiment 3 is only one example of various embodiments of the present disclosure. Embodiment 3 can be modified in various ways depending on the design, etc., as long as the objective of the present disclosure can be achieved.
  • Embodiment 3 can be employed in appropriate combination with the various configurations (including modified examples) described in Embodiment 1 and Embodiment 2.
  • the position detection system 1 according to the fourth embodiment will be explained. As shown in FIG. 13, the first sensor block 5 and second sensor block 6a (first sensor unit 9) are separate from the first sensor block 5a and second sensor block 6 (second sensor unit 9a). The position detection system 1 according to the fourth embodiment differs from the position detection system 1 according to the second embodiment in a certain point.
  • the magnetic sensor 4 according to the fourth embodiment includes a first sensor unit 9 and a second sensor unit 9a. Note that the magnetic sensor 4 according to the fourth embodiment does not have the connecting portions 7 and 7a described in the second embodiment. The magnetic sensor 4 according to the fourth embodiment does not have the connecting parts 7 and 7a, and the first sensor block 5 and the second sensor block 6a are separate bodies. The magnetic sensor 4 has the same configuration as the magnetic sensor 4 according to the second embodiment except for this point.
  • the first sensor unit 9 includes a first sensor block 5 and a second sensor block 6a.
  • the second sensor unit 9a includes a first sensor block 5a and a second sensor block 6.
  • the magnetic sensor 4 of the fourth embodiment includes the first magnetoresistive element 5 of the first sensor block 5, the first magnetoresistive element 51a of the first sensor block 5a, and the first magnetoresistive element 51a of the second sensor block 6.
  • the second magnetoresistive element 61 and the second magnetoresistive element 61a of the second sensor block 6a are connected in a full bridge manner. Note that the first magnetoresistive element 5 of the first sensor block 5, the first magnetoresistive element 51a of the first sensor block 5a, the second magnetoresistive element 61 of the second sensor block 6, and the first magnetoresistive element 51a of the first sensor block 5a, A full bridge connection is made to the second magnetoresistive element 61a by an electric wire or the like.
  • the magnetic sensor 4 of the fourth embodiment includes four sensor blocks connected in a full-bridge manner, it is possible to increase the output voltage and improve accuracy compared to a case in which two sensor blocks are connected in a half-bridge manner. can be improved.
  • the magnetic sensor 4 does not have the connecting parts 7 and 7a, and the first sensor block 5 and the second sensor block 6a (first sensor unit 9) Since the first sensor block 5a and the second sensor block 6 (second sensor unit 9a) are separate bodies, the magnetic sensor 4 can be made smaller and lower in cost.
  • first sensor unit 9 and the second sensor unit 9a of Embodiment 4 have the same configuration. That is, the first sensor unit 9 can be used as the second sensor unit 9a, and the second sensor unit 9a can be used as the first sensor unit 9.
  • Embodiment 4 is only an example of various embodiments of the present disclosure. Embodiment 4 can be modified in various ways depending on the design, etc., as long as the objective of the present disclosure can be achieved.
  • Embodiment 4 can be employed in appropriate combination with the various configurations (including modified examples) described in Embodiments 1 to 3.
  • the position detection system (1) includes a coil (3), a magnet (2), and a magnetic sensor (4).
  • the coil (3) and the magnet (2) move relative to each other in the first direction due to magnetic interaction.
  • the magnetic sensor (4) detects the relative movement position of the coil (3) and the magnet (2).
  • the magnetic sensor (4) includes a first magnetoresistive element (51; 51a) having a first magnetically sensitive surface (511; 511a) and a second magnetoresistive element (61; 51a) having a second magnetically sensitive surface (611; 611a). ;61a).
  • the magnetic sensor (4) is aligned with the magnet (2) in a second direction orthogonal to the first direction.
  • the first magnetically sensitive surface (511; 511a) of the first magnetoresistive element (51; 51a) and the second magnetically sensitive surface (611; 611a) of the second magnetoresistive element (61; 61a) are arranged in the first direction. They are lined up.
  • the normal (Ax1) of the first magnetically sensitive surface (511; 511a) of the first magnetically resistive element (51; 51a) and the second magnetically sensitive surface (611; 611a) of the second magnetically resistive element (61; 61a) The normal line (Ax2) is along the second direction.
  • the center (C1; C3) of the first magnetically sensitive surface (511; 511a) of the first magnetoresistive element (51; 51a) in the first direction and the second magnetically sensitive surface ( 611; 611a) and the center (C2; C4) is equal to the width of the neutral zone (23) of the magnet (2) in the first direction.
  • the coil (3) and the magnet (2) move relative to each other so as to vibrate, for example, at least one of the two magnetically sensitive surfaces is located in the neutral zone (23) of the magnet (2).
  • the magnetic field can be detected at the position where it overlaps with the magnetic field. Therefore, based on the intensity of the magnetic field in the neutral zone (23) of the magnet (2) detected by one of the two magnetically sensitive surfaces and the intensity of the magnetic field detected by the other of the two magnetically sensitive surfaces, for example, the coil ( Even when the coil (3) and the magnet (2) move relative to each other so as to vibrate, the positions of the coil (3) and the magnet (2) can be detected.
  • the change in the strength of the magnetic field along the relative movement direction between the end of the neutral zone (23) in the relative movement direction and a position away from the neutral zone (23) by a predetermined distance from the end is linear. is high. Therefore, the accuracy of position detection of the coil (3) and magnet (2) can be improved based on the strength of the magnetic field along the relative movement direction detected by the two magnetically sensitive surfaces.
  • the first magnetoresistive element (51; 51a) and the second magnetoresistive element (61; 61a) are in-plane current type giant magnetoresistive It is an effect element.
  • the output voltage of the output signal (Vout1; Vout2) of the magnetic sensor (4) is can be increased approximately twice, and the accuracy of the output signals (Vout1; Vout2) can be improved by more than 10 times.
  • the relative movement range from the center (A0) of the relative movement area of the coil (3) and the magnet (2) in the first direction. is equal to the width of the neutral zone (23) of the magnet (2) in the first direction.
  • the coil (3) and the magnet (2) can be relatively moved within the maximum range in which the relative movement position of the coil (3) and the magnet (2) can be detected with high accuracy.
  • the normal (Ax1) of the first magnetically sensitive surface (511; 511a) and the second magnetically sensitive surface (611 ;611a) is parallel to the winding axis of the coil (3).
  • the first magnetically sensitive surface (511; 511a) does not detect the magnetic field strength of the component along the second direction of the magnetic field generated from the coil (3), the magnetic field generated from the magnet (2) can be detected with higher accuracy, and the accuracy of position detection of the coil (3) and magnet (2) can be further improved.
  • the position detection system (1) further includes a processing section (8) in any one of the first to fourth aspects.
  • the processing unit (8) detects the relative movement position by processing the output signals (Vout1; Vout2) of the magnetic sensor (4).
  • the processing unit (8) processes the output signal (Vout1; Vout2) output by the magnetic sensor (4), so that the position detection system (1) The relative movement position of can be detected.
  • the first magnetoresistive element (51; 51a) and the second magnetoresistive element (61; 61a) are connected in series.
  • the processing unit (8) outputs a signal representing the potential at the connection point between the first magnetoresistive element (51; 51a) and the second magnetoresistive element (61; 61a) as an output signal (Vout1; Vout2).
  • the relative movement position of the coil (3) and the magnet (2) can be detected with a simple circuit configuration such as a half-bridge connection.
  • the magnetic sensor (4) includes a first magnetoresistive element (51; 51a) and a second magnetoresistive element (61; It has two combinations of 61a).
  • the processing unit (8) outputs a signal representing the potential of the connection point in each of the two combinations as an output signal (Vout1; Vout2).
  • the output voltage of the magnetic sensor (4) is increased by, for example, full-bridge connecting the two sets of the first magnetoresistive element (51; 51a) and the second magnetoresistive element (61; 61a). It is possible to improve accuracy.
  • the magnetic sensor (4) includes the first sensor block (5; 5a) and the second sensor block (6). ;6a).
  • the first sensor block (5; 5a) includes a first magnetoresistive element (51; 51a) and a first electrode (52; 52a; 53; 53a).
  • the second sensor block (6; 6a) includes a second magnetoresistive element (61; 61a) and a second electrode (62; 62a; 63; 63a).
  • the first sensor block (5; 5a) and the second sensor block (6; 6a) are integrated.
  • the possibility of mounting misalignment is reduced, and the coil (3) and the magnet ( 2) The accuracy of position detection can be further improved.
  • the magnetic sensor (4) includes a first sensor block (5; 5a) and a second sensor block (6). ;6a).
  • the first sensor block (5; 5a) includes a first magnetoresistive element (51; 51a) and a first electrode (52; 52a; 53; 53a).
  • the second sensor block (6; 6a) includes a second magnetoresistive element (61; 61a) and a second electrode (62; 62a; 63; 63a).
  • the first sensor block (5; 5a) and the second sensor block (6; 6a) are separate bodies.
  • the first sensor block (5; 5a) and the second sensor block (6; 6a) are separate bodies, it is possible to reduce the size and cost of the magnetic sensor (4). .
  • the configurations other than the first aspect are not essential to the position detection system (1) and can be omitted as appropriate.
  • the magnetic sensor (4) detects the relative movement position of the coil (3) and the magnet (2) that move relatively in the first direction due to magnetic interaction.
  • the magnetic sensor (4) includes a first magnetoresistive element (51; 51a) having a first magnetically sensitive surface (511; 511a) and a second magnetoresistive element (61; 51a) having a second magnetically sensitive surface (611; 611a). ;61a).
  • the magnetic sensor (4) is aligned with the magnet (2) in a second direction orthogonal to the first direction.
  • the first magnetically sensitive surface (511; 511a) of the first magnetoresistive element (51; 51a) and the second magnetically sensitive surface (611; 611a) of the second magnetoresistive element (61; 61a) are arranged in the first direction. They are lined up.
  • the normal (Ax1) of the first magnetically sensitive surface (511; 511a) of the first magnetically resistive element (51; 51a) and the second magnetically sensitive surface (611; 611a) of the second magnetically resistive element (61; 61a) The normal line (Ax2) is along the second direction.
  • the center (C1; C3) of the first magnetically sensitive surface (511; 511a) of the first magnetoresistive element (51; 51a) in the first direction and the second magnetically sensitive surface ( 611; 611a) and the center (C2; C4) is equal to the width of the neutral zone (23) of the magnet (2) in the first direction.
  • the coil (3) and the magnet (2) move relative to each other so as to vibrate, for example, at least one of the two magnetically sensitive surfaces is located in the neutral zone (23) of the magnet (2).
  • the magnetic field can be detected at the position where it overlaps with the magnetic field. Therefore, based on the intensity of the magnetic field in the neutral zone (23) of the magnet (2) detected by one of the two magnetically sensitive surfaces and the intensity of the magnetic field detected by the other of the two magnetically sensitive surfaces, for example, the coil ( Even when the coil (3) and the magnet (2) move relative to each other so as to vibrate, the positions of the coil (3) and the magnet (2) can be detected.
  • the change in the strength of the magnetic field along the relative movement direction between the end of the neutral zone (23) in the relative movement direction and a position away from the neutral zone (23) by a predetermined distance from the end is linear. is high. Therefore, the accuracy of position detection of the coil (3) and magnet (2) can be improved based on the strength of the magnetic field along the relative movement direction detected by the two magnetically sensitive surfaces.
  • the sensor block according to the eleventh aspect is used in the magnetic sensor (4) according to the tenth aspect.
  • the sensor block includes a base material having electrical insulation properties and a magnetoresistive element.
  • the magnetoresistive element is provided on the base material.
  • the magnetoresistive element has a magnetically sensitive surface as a first magnetically sensitive surface (511; 511a) or a second magnetically sensitive surface (611; 611a).
  • the sensor block can be used, for example, as the first sensor block (5; 5a) or the second sensor block (6; 6a) of the magnetic sensor (4).
  • the sensor block according to the twelfth aspect is used as a magnetic sensor (4) for detecting the relative movement position of a coil (3) and a magnet (2) that move relatively in the first direction due to magnetic interaction.
  • the sensor block includes a base material having electrical insulation properties and a magnetoresistive element.
  • the magnetoresistive element is provided on the base material.
  • the magnetoresistive element has a magnetically sensitive surface.
  • the sensor block is aligned with the magnet (2) in a second direction orthogonal to the first direction when the magnetic sensor (4) detects the relative movement position.
  • the magnetically sensitive surface of the magnetoresistive element and the magnetically sensitive surface of the magnetoresistive element of the other sensor block are aligned in the first direction.
  • a normal line to the magnetically sensitive surface of the magnetoresistive element is along the second direction.
  • the distance (X1) between the center of the magnetically sensitive surface of the magnetoresistive element in the first direction and the center of the magnetically sensitive surface of the magnetically sensitive element of the other sensor block is the neutral zone (X1) of the magnet (2) in the first direction.
  • At least one of the center of the magnetically sensitive surface of the magnetoresistive element, the center of the magnetically sensitive surface of the magnetoresistive element of another sensor block, and the neutral zone (23) of the magnet (2) are a plane viewed from the second direction. They overlap visually.
  • the coil (3) and the magnet (2) move relative to each other so as to vibrate, for example, at least one of the two magnetically sensitive surfaces is located in the neutral zone (23) of the magnet (2).
  • the magnetic field can be detected at the position where it overlaps with the magnetic field. Therefore, based on the intensity of the magnetic field in the neutral zone (23) of the magnet (2) detected by one of the two magnetically sensitive surfaces and the intensity of the magnetic field detected by the other of the two magnetically sensitive surfaces, for example, the coil ( Even when the coil (3) and the magnet (2) move relative to each other so as to vibrate, the positions of the coil (3) and the magnet (2) can be detected.
  • the change in the strength of the magnetic field along the relative movement direction between the end of the neutral zone (23) in the relative movement direction and a position away from the neutral zone (23) by a predetermined distance from the end is linear. is high. Therefore, the accuracy of position detection of the coil (3) and magnet (2) can be improved based on the strength of the magnetic field along the relative movement direction detected by the two magnetically sensitive surfaces.
  • Position detection system 2 Magnet 23 Neutral zone 3 Coil 4 Magnetic sensor 5, 5a First sensor block (sensor block) 51, 51a First magnetoresistive element (magnetoresistive element) 52, 52a, 53, 53a First electrode 511, 511a First magnetically sensitive surface (magnetic sensitive surface) 6, 6a 2nd sensor block (sensor block) 61, 61a Second magnetoresistive element (magnetoresistive element) 611, 611a Second magnetically sensitive surface (magnetically sensitive surface) 62, 62a, 63, 63a Second electrode 8 Processing section A0 Center of relative movement area Ax1 Normal to first magnetically sensitive surface Ax2 Normal to second magnetically sensitive surface C1, C3 Center of first magnetically sensitive surface C2, C4 Center of second magnetically sensitive surface Vout1 Output signal Vout2 Output signal X1 Distance

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Abstract

本開示の課題は、位置検知の精度を向上させることである。位置検知システム(1)は、磁石(2)と、磁気センサ(4)と、を備える。磁気センサ(4)は、磁石(2)の第1方向に沿った相対移動位置を検知する。磁気センサ(4)の第1感磁面(511)と第2感磁面(611)とは、第1方向において並んでいる。第1感磁面(511)の法線(Ax1)と第2感磁面(611)の法線(Ax2)とは、第1方向と直交する第2方向に沿っている。第1感磁面(511)の中心(C1)と第2感磁面(611)の中心(C2)との間の距離(X1)は、ニュートラルゾーン(23)の幅と等しい。第1感磁面(511)の中心(C1)、及び、第2感磁面(611)の中心(C2)の少なくとも一方と、ニュートラルゾーン(23)とは、第2方向からの平面視において重なっている。

Description

位置検知システム、磁気センサ及びセンサブロック
 本開示は、一般に位置検知システム、磁気センサ及びセンサブロックに関し、より詳細には、コイル及び磁石の相対移動位置を検知する位置検知システム、磁気センサ及びセンサブロックに関する。
 特許文献1には、磁気スケールと、2個の抵抗部が直列に接続されたセンサ部を有する磁気抵抗センサとからなる磁気エンコーダが開示されている。特許文献1に記載されている磁気エンコーダは、2個の抵抗部間の中間接続点から得られる出力電圧の変化に基づいて、磁気スケールと磁気抵抗センサとの相対移動量を求める。
特開2001-174286号公報
 ところで、特許文献1に記載されているような磁気エンコーダ(位置検知システム)において、位置検知の精度を向上させることが望まれている。
 本開示は上記事由に鑑みてなされており、位置検知の精度を向上させることができる位置検知システム、磁気センサ及びセンサブロックを提供することを目的とする。
 本開示の一態様に係る位置検知システムは、コイル及び磁石と、磁気センサと、を備える。前記コイル及び前記磁石は、磁気的相互作用により第1方向において相対移動する。前記磁気センサは、前記コイル及び前記磁石の相対移動位置を検知する。前記磁気センサは、第1感磁面を有する第1磁気抵抗素子と、第2感磁面を有する第2磁気抵抗素子と、を有する。前記磁気センサは、前記第1方向と直交する第2方向において前記磁石と並んでいる。前記第1磁気抵抗素子の前記第1感磁面と前記第2磁気抵抗素子の前記第2感磁面とは、前記第1方向において並んでいる。前記第1磁気抵抗素子の前記第1感磁面の法線と前記第2磁気抵抗素子の前記第2感磁面の法線とは、前記第2方向に沿っている。前記第1方向における前記第1磁気抵抗素子の前記第1感磁面の中心と前記第2磁気抵抗素子の前記第2感磁面の中心との間の距離は、前記第1方向における前記磁石のニュートラルゾーンの幅と等しい。前記第1磁気抵抗素子の前記第1感磁面の前記中心、及び、前記第2磁気抵抗素子の前記第2感磁面の前記中心の少なくとも一方と、前記磁石の前記ニュートラルゾーンとは、前記第2方向からの平面視において重なっている。
 本開示の一態様に係る磁気センサは、磁気的相互作用により第1方向において相対移動するコイル及び磁石の相対移動位置を検知する。前記磁気センサは、第1感磁面を有する第1磁気抵抗素子と、第2感磁面を有する第2磁気抵抗素子と、を備える。前記磁気センサは、前記第1方向と直交する第2方向において、前記磁石と並んでいる。前記第1磁気抵抗素子の前記第1感磁面と前記第2磁気抵抗素子の前記第2感磁面とは、前記第1方向において並んでいる。前記第1磁気抵抗素子の前記第1感磁面の法線と前記第2磁気抵抗素子の前記第2感磁面の法線とは、前記第2方向に沿っている。前記第1方向における前記第1磁気抵抗素子の前記第1感磁面の中心と前記第2磁気抵抗素子の第2感磁面の中心との間の距離は、前記第1方向における前記磁石のニュートラルゾーンの幅と等しい。前記第1磁気抵抗素子の前記第1感磁面の前記中心、及び、前記第2磁気抵抗素子の前記第2感磁面の前記中心の少なくとも一方と、前記磁石の前記ニュートラルゾーンとは、前記第2方向からの平面視において重なっている。
 本開示の一態様に係るセンサブロックは、前記磁気センサに用いられる。前記センサブロックは、電気絶縁性を有する基材と、磁気抵抗素子と、を備える。前記磁気抵抗素子は、前記基材に設けられている。前記磁気抵抗素子は、前記第1感磁面又は前記第2感磁面としての感磁面を有する。
 本開示の一態様に係るセンサブロックは、磁気的相互作用により第1方向において相対移動するコイル及び磁石の相対移動位置を検知するための磁気センサに用いられる。前記センサブロックは、電気絶縁性を有する基材と、磁気抵抗素子と、を備える。前記磁気抵抗素子は、前記基材に設けられている。前記磁気抵抗素子は、感磁面を有する。前記センサブロックは、前記磁気センサが相対移動位置を検知する際に、前記第1方向と直交する第2方向において、前記磁石と並んでいる。前記磁気抵抗素子の前記感磁面と他のセンサブロックの磁気抵抗素子の感磁面とは、前記第1方向において並んでいる。前記磁気抵抗素子の前記感磁面の法線は、前記第2方向に沿っている。前記第1方向における前記磁気抵抗素子の前記感磁面の中心と前記他のセンサブロックの前記磁気抵抗素子の前記感磁面の中心との間の距離は、前記第1方向における前記磁石のニュートラルゾーンの幅と等しい。前記磁気抵抗素子の前記感磁面の前記中心、及び、前記他のセンサブロックの前記磁気抵抗素子の前記感磁面の前記中心の少なくとも一方と、前記磁石の前記ニュートラルゾーンとは、前記第2方向からの平面視において重なっている。
図1Aは、実施形態1に係る位置検知システムの正面図である。図1Bは、同上の位置検知システムの側面図である。 図2は、同上の位置検知システムの磁気センサの斜視図である。 図3は、同上の磁気センサの接続態様を示す等価回路図である。 図4は、同上の位置検知システムに係る相対移動位置と磁界強度との関係の一例を示す説明図である。 図5は、同上の位置検知システムに係る相対移動位置と磁界強度との関係の別の例を示す説明図である。 図6は、同上の位置検知システムに係る相対移動位置と磁界強度との関係の更に別の例を示す説明図である。 図7は、同上の位置検知システムに係る相対移動位置と出力との関係を示すグラフである。 図8は、同上の磁気センサの出力特性とGaAs系ホール素子を用いた磁気センサの出力特性とを示すグラフである。 図9は、CIP型GMR素子における抵抗値変化率と磁界との関係を示すグラフである。 図10は、実施形態2に係る磁気センサの斜視図である。 図11は、同上の磁気センサの接続態様を示す等価回路図である。 図12は、実施形態3に係る磁気センサの斜視図である。 図13は、実施形態4に係る磁気センサの斜視図である。
 以下、本開示に関する好ましい実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態において互いに共通する要素には同一符号を付しており、共通する要素についての重複する説明は省略する場合がある。以下の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。本開示において説明する各図は、模式的な図であり、各図中の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、図面中のX軸、Y軸、及びZ軸は互いに直交している。図面中のX軸、Y軸、及びZ軸は一例であり、位置検知システム1の使用時の方向を規定する趣旨ではない。また、図面中のX軸、Y軸、及びZ軸は説明のために表記しているに過ぎず、実体を伴わない。
 また、本開示でいう「直交(垂直)」は、二者間の角度が厳密に90度である状態だけでなく、二者間の角度が所定差(例えば、±10度)の範囲内である状態も含む意味である。本開示でいう「平行」についても同様に、厳密に二者が交わらない状態だけでなく、二者間の角度差が所定差(例えば、±10度)の範囲内である状態も含む意味である。
 本開示でいう「等しい」とは、複数の値が厳密に等しい場合に限定されず、許容される差の範囲内で複数の値が異なっている場合を含む。
 本開示でいう「中心」は、周囲から等距離にあるような点(中心点)とその周りの部分を含み得る。つまり、本開示でいう「中心」は厳密な意味での中心に限定されない。
 (実施形態1)
 (1)概要
 まず、実施形態1に係る位置検知システム1の概要について、図1A及び図1Bを参照して説明する。
 実施形態1の位置検知システム1は、例えばモータに用いられる。モータは、例えば、スマートフォン等の携帯端末の内蔵カメラ(カメラモジュール)のフォーカス調整に用いられる。モータは、例えば、VCM(Voice Coil Motor)である。
 図1A、図1Bに示すように、実施形態1の位置検知システム1は、磁石2と、コイル3と、磁気センサ4と、を備える。なお、以下の説明では、図1A、図1Bに示すX軸に沿った方向(X軸方向)を第1方向と呼び、Z軸に沿った方向(Z軸方向)を第2方向と呼ぶことがある。また、Y軸に沿った方向(Y軸方向)を第3方向と呼ぶことがある。
 コイル3及び磁石2は、コイル3及び磁石2の磁気的相互作用により相対移動方向(第1方向)において相対移動する。本開示でいう「磁気的相互作用」とは、磁石2から発生する磁界とコイル3から発生する磁界との相互作用を意味する。また、「相対移動」は、2つの物体のうちの一方が他方に対して移動すること、2つの物体のうちの他方が一方に対して移動すること、2つの物体が互いに移動すること、を含み得る。実施形態1の相対移動方向は、X軸(直線)に沿っている。実施形態1では、コイル3の位置は固定されており、磁石2がコイル3に対して移動する場合を例示する。なお、実施形態1の磁石2は、相対移動方向における第1端A1から第2端A2までの相対移動エリアにおいて、相対移動方向における第1端A1と第2端A2との中心である相対移動エリアの中心A0を基準として移動する。図1Bの例では、磁石2の移動方向を白抜き矢印で示している。
 磁気センサ4は、コイル3及び磁石2の相対移動位置を検知する。磁気センサ4は、第1磁気抵抗素子51と、第2磁気抵抗素子61と、を有する。本開示でいう「相対移動位置を検知する」とは、コイル3及び磁石2の相対移動の大きさ(距離)を検知すること、及び、コイル3及び磁石2の相対移動位置(位置)を検知することを含み得る。磁気センサ4は、第1方向と直交する第2方向(Z軸方向)において、磁石2と並んでいる。
 第1磁気抵抗素子51は、第1感磁面511を有する。また、第2磁気抵抗素子61は、第2感磁面611を有する。
 本開示でいう「第1感磁面及び第2感磁面」は、少なくともX軸方向(相対移動方向)に沿った磁界の強度(磁界強度の変化)に応じて電気抵抗値を変化させるように形成された面である。実施形態1の第1感磁面511及び第2感磁面611は、X軸及びY軸と平行な面である。言い換えると第1感磁面511及び第2感磁面611はXY平面と平行な面である。第1感磁面511及び第2感磁面611は、磁界の強度の検知において、面に対して等方性を有する。第1感磁面511及び第2感磁面611をXY平面と平行な面とすることで、第1磁気抵抗素子51及び第2磁気抵抗素子61は、X軸方向に沿った磁界の強度を効率よく検知することができる。
 第1磁気抵抗素子51の第1感磁面511と第2磁気抵抗素子61の第2感磁面611とは、コイル3及び磁石2が相対移動する方向である相対移動方向(第1方向)において(X軸に沿って)並んでいる。そして、第1磁気抵抗素子51の第1感磁面511の法線Ax1と第2磁気抵抗素子61の第2感磁面611の法線Ax2とは、第2方向と平行である。
 実施形態1の位置検知システム1では、第1方向における第1磁気抵抗素子51の第1感磁面511の中心C1と第2磁気抵抗素子61の第2感磁面611の中心C2との間の距離は、第1方向における磁石2のニュートラルゾーン23の幅と等しい。さらに、第1磁気抵抗素子51の第1感磁面511の中心C1、及び、第2磁気抵抗素子61の第2感磁面611の中心C2の少なくとも一方と、磁石2のニュートラルゾーン23とは、第2方向からの平面視において重なっている。
 本開示でいう「ニュートラルゾーン」とは、磁石2の磁極が切り替わる部分であり、着磁されていない部分である。図1A及び図1Bでは、磁石2のうちのドットハッチングを付した部分がニュートラルゾーン23である。
 実施形態1の位置検知システム1によれば、例えばコイル3及び磁石2が振動するように相対移動する場合であっても、2つの感磁面の少なくとも一方は、磁石2のニュートラルゾーン23と重なる位置で磁界を検知することができる。したがって、2つの感磁面の一方が検知する磁石2のニュートラルゾーン23の磁界の強度と、2つの感磁面の他方が検知する磁界の強度とに基づくことで、例えばコイル3及び磁石2が振動するように相対移動する場合であってもコイル3及び磁石2の位置検知を行うことができる。また、相対移動方向におけるニュートラルゾーン23の端部と、端部から所定距離だけニュートラルゾーン23から離れた位置との間における、相対移動方向に沿った磁界の強度の変化は直線性が高い。したがって、2つの感磁面が検知する相対移動方向に沿った磁界の強度に基づいて、コイル3及び磁石2の位置検知の精度を向上させることができる。
 (2)詳細
 以下、実施形態1に係る位置検知システム1の詳細な構成について、図1~図3を参照して説明する。
 (2.1)位置検知システムの構成
 図1A、図1Bに示すように、位置検知システム1は、磁石2と、コイル3と、磁気センサ4と、処理部8(図3参照)と、を備える。実施形態1では、位置検知システム1がVCMに用いられ、VCMがカメラモジュールのフォーカス調整に用いられる場合を例示する。より具体的には、実施形態1では、磁石2がカメラモジュールのレンズに固定され、コイル3がカメラモジュールの本体部に固定されている場合を例示する。
 (2.2)コイルの構成
 図1A、図1Bに示すように、コイル3は、Z軸に沿った巻回軸を中心として例えば銅等の導線が巻回されている。コイル3は、Z軸方向(第2方向)において、磁石2と並ぶように配置されている。言い換えると、Z軸方向からの平面視においてコイル3と磁石2とは重なっている。なお、Z軸方向において、磁石2からコイル3に向かう向きがZ軸の正の向きである。
 コイル3は、例えば電源回路から電力が供給されることで、磁界を発生する。コイル3から発生する磁界と、磁石2から発生する磁界との相互作用により、X軸方向(第1方向)に沿って磁石2がコイル3に対して相対移動する。言い換えると、実施形態1では、コイル3は、磁石2を駆動(移動)させる駆動部として機能する。
 また、実施形態1のコイル3は、コイル3に流れる電流の向きが切り替えられることにより、X軸の正の向き及びX軸の負の向きに磁石2を移動させる。具体的には、実施形態1のコイル3は、相対移動エリアの中心A0からX軸の正の向きに所定位置(第2端A2)まで磁石2を移動させること、及び、相対移動エリアの中心A0からX軸の負の向きに所定位置(第1端A1)まで磁石2を移動させることができる。実施形態1では、所定距離は1.65mmである。すなわち、第1方向におけるコイル3及び磁石2の相対移動範囲は、相対移動エリアの中心A0から-1.65mm(第1端A1側)までの範囲、及び、相対移動エリアの中心A0から+1.65mm(第2端A2側)までの範囲である。
 なお、磁石2がコイル3に対して移動していないデフォルトの状態(コイル3に電力が供給されていない状態)である場合、Z軸方向からの平面視において、相対移動エリアの中心A0と、コイル3の巻回軸の位置(コイル3の中心)と、磁石2(ニュートラルゾーン23)の中心と、磁気センサ4の中心とが一致している。
 実施形態1では、磁石2がX軸の正の向き及びX軸の負の向きに移動することに伴いレンズが移動することで、フォーカス調整の機能が実現される。
 (2.3)磁石の構成
 図1A、図1Bに示すように、磁石2は、X軸方向における一端がN極であり他端がS極である単極着磁の磁石である。磁石2は、例えばネオジム磁石である。
 磁石2は、矩形平板状に形成されている。磁石2の厚さ方向はZ軸方向に沿っている。また、磁石2の長手方向は、磁石2の磁化方向に沿っている。本開示でいう「磁化方向」は、N極とS極とを結ぶ直線に沿う方向である。磁石2の長手方向(磁化方向)は、相対移動方向(X軸)に沿っている。
 また、磁石2は着磁面(対向面)20を有している。対向面20は、Z軸方向においてコイル3及び磁気センサ4と対向する面である。対向面20の法線は、Z軸と平行である。また、磁石2は、第1面21と第2面22とを更に有する。第1面21と第2面22とは、相対移動方向において並んでいる。第1面21及び第2面22は対向面20と直交する。第1面21及び第2面22の法線は、相対移動方向と平行である。第1面21から第2面22に向かう向きがX軸の正の向きである。
 また、磁石2は、ニュートラルゾーン23を有している。ニュートラルゾーン23は、第1方向における磁石2の中心部分に形成されている。実施形態1のニュートラルゾーン23は、第1方向における磁石2の中心(相対移動エリアの中心A0)から、X軸正方向及びX軸負方向に0.825mmまでの範囲に形成されている。すなわち、実施形態1のニュートラルゾーン23の第1方向における幅は、1.65mmである。つまり、実施形態1では、第1方向におけるコイル3及び磁石2の相対移動エリアの中心A0からの相対移動範囲と、ニュートラルゾーン23の幅とが等しい。なお、第1方向におけるコイル3及び磁石2の相対移動エリアの中心A0からの相対移動範囲と、ニュートラルゾーン23の幅とは、10%以下の差があってもよい。第1方向におけるコイル3及び磁石2の相対移動エリアの中心A0からの相対移動範囲と、ニュートラルゾーン23の幅とは、5%以下の差であることがより好ましい。
 なお、以下の説明において、第1面21が相対移動エリアの第1端A1に位置する状態を、磁石2が相対移動エリアの第1端A1に位置する状態とする。また、第2面22が相対移動エリアの第2端A2に位置する状態を、磁石2が相対移動エリアの第2端A2に位置する状態とする。また、相対移動方向における第1面21と第2面22との中心が、相対移動エリアの中心A0に位置する状態を、磁石2が相対移動エリアの中心A0に位置する状態とする。
 (2.4)磁気センサの構成
 上述のように、磁気センサ4は、磁気的相互作用により第1方向において相対移動するコイル3及び磁石2の相対移動位置を検知する。実施形態1の磁気センサ4は、相対移動エリアの中心A0からのX軸に沿った磁石2の変位量を検知することで、コイル3及び磁石2の相対移動位置を検知する。より具体的には、実施形態1の磁気センサ4は、X軸方向(相対移動方向)に沿った磁界強度(磁界強度の変化)を検知することで、相対移動エリアの中心A0からのX軸に沿った磁石2の変位量を検知する。
 磁気センサ4は、コイル3に対して固定されている。より具体的には、実施形態1の磁気センサ4とコイル3とは、図示を省略する基板に実装されている。図1A、図1Bに示すように、磁気センサ4は、相対移動方向(第1方向)と直交する方向(第2方向)において、磁石2と並ぶように配置されている。言い換えると、Z軸方向からの平面視において磁気センサ4と磁石2とは重なっている。Y軸方向(第3方向)からの平面視において磁気センサ4とコイル3とは重なっている。
 図2に示すように、実施形態1の磁気センサ4の全体形状は、平板状(直方体状)である。実施形態1では、X軸方向(第1方向)における磁気センサ4の幅X2は、1.85mmである。また、Y軸方向(第3方向)における磁気センサ4の幅X3は、0.35mmである。また、Z軸方向(第2方向)における磁気センサ4の幅X4は、0.20mmである。
 実施形態1に係る磁気センサ4は、第1センサブロック5と、第2センサブロック6と、接続部7と、を有する。
 第1センサブロック5は、第1方向における磁気センサ4の一端に設けられている。第1センサブロック5は、コイル3及び磁石2の相対移動位置を検知する磁気センサ4に用いられる。実施形態1の第1センサブロック5の形状は、平板状である。図2に示すように、第1センサブロック5は、基材50と、第1磁気抵抗素子51と、2つの第1電極52,53と、を備える。
 実施形態1の基材50の形状は、平板状である。基材50は電気絶縁性を有する。基材50は、例えばアルミナ基板等で形成されている。基材50の主面の法線は、第2方向と平行である。
 第1磁気抵抗素子51は、基材50に設けられている。第1磁気抵抗素子51は、磁気抵抗効果素子(MRS:Magneto Resistive Sensor)である。実施形態1の第1磁気抵抗素子51は、巨大磁気抵抗効果(GMR:Giant Magneto Resistance)素子である。より具体的には、実施形態1の第1磁気抵抗素子51は、面内電流(CIP:current in plane)型GMR素子である。
 第1磁気抵抗素子51は、第1感磁面511を有する。
 第1感磁面511の形状は、矩形状である。第1感磁面511の法線Ax1(図1B参照)は、第2方向に沿っている(と平行である)。また、第1感磁面511は、磁石2の対向面20と平行である。なお、実施形態1の第1感磁面511は、磁石2の対向面20と対向している。
 第1磁気抵抗素子51の電気抵抗値は、第1感磁面511に印加される磁界の強度(磁界強度)に応じて変化する。実施形態1の第1磁気抵抗素子51の電気抵抗値は、第1感磁面511に印加される磁界のうち少なくともX軸方向(第1方向)に沿った成分の磁界強度に応じて変化する。すなわち、実施形態1の第1磁気抵抗素子51は、第1感磁面511に印加される磁界のうち少なくともX軸方向に沿った成分の磁界強度を検知する。
 また、第1感磁面511は、第1感磁面511に印加される磁界のうち第1感磁面511に垂直な成分の磁界強度を検知しない。すなわち、実施形態1の第1感磁面511は、第1感磁面511に印加される磁界のうちZ軸方向(第2方向)に沿った成分の磁界強度を検知しない。
 ここで、実施形態1の第1感磁面511の法線Ax1は、コイル3の巻回軸と平行である。実施形態1の第1感磁面511は、コイル3から発生する磁界のうち第2方向に沿った成分の磁界強度を検知しない。したがって、実施形態1の位置検知システム1によれば、磁石2から発生する磁界をより精度よく検知することができ、コイル3及び磁石2の位置検知の精度をより向上させることができる。
 2つの第1電極52,53は、基材50に設けられている。2つの第1電極52,53は、例えば銅等で形成されている。実施形態1の第1電極53は、電源(電源部)の高電位側電路と第1センサブロック5(第1磁気抵抗素子51)とを電気的に接続するための電極(端子)である(図3参照)。実施形態1の第1電極52は、第1センサブロック5(第1磁気抵抗素子51)と処理部8(図3参照)とを電気的に接続するための電極である(図3参照)。
 なお、本開示でいう「電気的に接続」とは、電気的に導通した状態の接続を意味し、直接的な接続だけでなく、例えば電線、電極等の導体を介した間接的な接続も含む。実施形態1では、第1電極53は、接続部7の後述する電極72を介して、電源の高電位側電路と接続されている。また第1電極52は、接続部7の後述する電極71を介して、処理部8と接続されている。
 第2センサブロック6は、第1方向における磁気センサ4の他端に設けられている。第2センサブロック6は、コイル3及び磁石2の相対移動位置を検知する磁気センサ4に用いられる。実施形態1の第2センサブロック6の形状は、平板状である。図2に示すように、第2センサブロック6は、基材60と、第2磁気抵抗素子61と、2つの第2電極62,63と、を備える。
 実施形態1の基材60の形状は、平板状である。基材60は電気絶縁性を有する。基材60は、例えばアルミナ基板等で形成されている。基材60の主面の法線は、第2方向と平行である。
 第2磁気抵抗素子61は、基材60に設けられている。第2磁気抵抗素子61は、磁気抵抗効果素子である。実施形態1の第2磁気抵抗素子61は、巨大磁気抵抗効果素子である。より具体的には、実施形態1の第2磁気抵抗素子61は、CIP型GMR素子である。
 第2磁気抵抗素子61は、第2感磁面611を有する。
 第2感磁面611の形状は、矩形状である。第2感磁面611の法線Ax2(図1B参照)は、第2方向に沿っている(と平行である)。また、第2感磁面611は、磁石2の対向面20と平行である。なお、実施形態1の第2感磁面611は、磁石2の対向面20と対向している。さらに、実施形態1の第2感磁面611と、第1磁気抵抗素子51の第1感磁面511とは、同一の仮想平面に含まれる。
 実施形態1の第2感磁面611は、第1磁気抵抗素子51の第1感磁面511と同じ形状であり、同じ大きさである。言い換えると第1感磁面511と第2感磁面611とは、平面視において合同である。
 また、図1Aに示すように、第2磁気抵抗素子61の第2感磁面611は、相対移動方向(第1方向)において、第1センサブロック5(他のセンサブロック)の第1磁気抵抗素子51の第1感磁面511と並んでいる。より具体的には、第2感磁面611は、相対移動方向において、コイル3及び磁石2の相対移動エリアの中心A0を基準として、第1磁気抵抗素子51の第1感磁面511と対称となるように配置されている。言い換えると、相対移動方向におけるコイル3及び磁石2の相対移動エリアの中心A0と第1磁気抵抗素子51の第1感磁面511の中心C1との間の第1距離X11と、相対移動方向における相対移動エリアの中心A0と第2磁気抵抗素子61の第2感磁面611の中心C2との間の第2距離X12とが等しい。なお、実施形態1における第1距離X11及び第2距離X12は、0.825mmである。
 また、第1磁気抵抗素子51の第1感磁面511の中心C1と、第2磁気抵抗素子61の第2感磁面611の中心C2との間の距離X1(図2参照)は、1.65mmである。すなわち、第1磁気抵抗素子51の第1感磁面511の中心C1と、第2磁気抵抗素子61の第2感磁面611の中心C2との間の距離X1は、磁石2のニュートラルゾーン23の幅と等しい。なお、第1磁気抵抗素子51の第1感磁面511の中心C1と第2磁気抵抗素子61の第2感磁面611の中心C2との間の距離X1、及び、磁石2のニュートラルゾーン23の幅は、10%以下の差があってもよい。第1磁気抵抗素子51の第1感磁面511の中心C1と第2磁気抵抗素子61の第2感磁面611の中心C2との間の距離X1、及び、磁石2のニュートラルゾーン23の幅は、5%以下の差であることがより好ましい。
 第2磁気抵抗素子61の電気抵抗値は、第2感磁面611に印加される磁界の強度(磁界強度)に応じて変化する。実施形態1の第2磁気抵抗素子61の電気抵抗値は、第2感磁面611に印加される磁界のうち少なくともX軸方向(第1方向)に沿った成分の磁界強度に応じて変化する。すなわち、実施形態1の第2磁気抵抗素子61は、第2感磁面611に印加される磁界のうち少なくともX軸方向に沿った成分の磁界強度を検知する。
 また、第2感磁面611は、第2感磁面611に印加される磁界のうち第2感磁面611に垂直な成分の磁界強度を検知しない。すなわち、実施形態1の第2感磁面611は、第2感磁面611に印加される磁界のうちZ軸方向(第2方向)に沿った成分の磁界強度を検知しない。
 ここで、実施形態1の第2感磁面611の法線Ax1は、コイル3の巻回軸と平行である。実施形態1の第2感磁面611は、コイル3から発生する磁界のうち第2方向に沿った成分の磁界強度を検知しない。したがって、実施形態1の位置検知システム1によれば、磁石2から発生する磁界をより精度よく検知することができ、コイル3及び磁石2の位置検知の精度をより向上させることができる。
 なお、上述のように、第1磁気抵抗素子51の第1感磁面511の中心C1、及び、第2磁気抵抗素子61の第2感磁面611の中心C2の少なくとも一方と、磁石2のニュートラルゾーン23とは、第2方向からの平面視において重なっている。
 2つの第2電極62,63は、基材60に設けられている。2つの第2電極62,63は、例えば銅等で形成されている。実施形態1の第2電極62は、第2センサブロック6(第2磁気抵抗素子61)と処理部8(図3参照)とを電気的に接続するための電極(端子)である。実施形態1の第2電極63は、第2センサブロック6(第2磁気抵抗素子61)と電源(電源部)の低電位側電路(基準電位の電路)とを電気的に接続するための電極である。実施形態1では基準電位はグランド(GND)電位である。
 実施形態1では、第2電極63は、接続部7の後述する電極73を介して、電源の低電位側電路と接続されている。また第2電極62は、接続部7の電極71を介して、処理部8と接続されている。
 図3に示すように、実施形態1の第1センサブロック5の第1磁気抵抗素子51と第2センサブロック6の第2磁気抵抗素子61とはハーフブリッジ接続されている。実施形態1の第1センサブロック5の第1電極52と第2センサブロック6の第2電極62とは結線されて電気的に接続されている。つまり、電源の高電位側電路と、第1磁気抵抗素子51と、第2磁気抵抗素子61と、電源の低電位側電路と、が直列接続されている。第1センサブロック5の第1電極52(第2センサブロック6の第2電極62)の電位(中点電位)を示す信号が、磁気センサ4が出力する出力信号Vout1となる。
 図2に示すように、接続部7は、第1センサブロック5と第2センサブロック6とを接続している。より具体的には、実施形態1の磁気センサ4では、第1センサブロック5、第2センサブロック6、及び接続部7は、一体的に形成されている。接続部7は、基材70と、3つの電極71,72,73とを有する。
 基材70は、例えばエポキシ樹脂又はポリイミド等で形成されている。基材70は電気絶縁性を有する。記載70の形状は平板状である。実施形態1の基材70は、第1センサブロック5の基材50及び第2センサブロック6の基材60と一体的に形成されている。
 3つの電極71,72,73は、基材70に設けられている。3つの電極71,72,73は、例えば銅等で形成されている。電極71は、第1センサブロック5と第2センサブロック6とを電気的に接続するための電極である。また、電極71は、第1センサブロック5及び第2センサブロック6と処理部8とを電気的に接続するための電極である。電極72は、電源の高電位側電路と第1センサブロック5とを電気的に接続するための電極である。電極73は、電源の低電位側電路と第2センサブロック6とを電気的に接続するための電極である。
 実施形態1では、接続部7の電極71は、第1センサブロック5の第1電極52及び第2センサブロック6の第2電極62と一体的に形成されている。また、接続部7の電極72は、第1センサブロック5の第1電極53と一体的に形成されている。また、接続部7の電極73は、第2センサブロック6の第2電極63と一体的に形成されている。
 上述のように、実施形態1では、基材50、第1磁気抵抗素子51、及び第1電極52,53を含む第1センサブロック5と、基材60、第2磁気抵抗素子61、及び第2電極62,63を含む第2センサブロックとは一体である。実施形態1の位置検知システム1によれば、第1センサブロック5と第2センサブロック6とが一体であるため、実装ずれが発生する可能性が低減され、コイル3及び磁石2の位置検知の精度をより向上させることができる。
 (2.5)処理部の構成
 図3に示す処理部8は、磁気センサ4の出力信号Vout1を処理することでコイル3及び磁石2の相対移動位置を検知する。磁気センサ4の出力信号Vout1を処理部8が処理することで、実施形態1の位置検知システム1は、コイル3及び磁石2の相対移動位置を検知することができる。
 より具体的には、実施形態1の処理部8は、第1センサブロック5の第1磁気抵抗素子51と第2センサブロック6の第2磁気抵抗素子61との接続点の電位(中点電位)を示す出力信号Vout1を、磁気センサ4からの出力信号Vout1として処理する。
 実施形態1の処理部8は、例えばアンプと、マイコンとを有する。アンプは、磁気センサ4と電気的に接続されており、磁気センサ4が出力する出力信号Vout1を増幅してマイコンに出力する。マイコンは、アンプが増幅した出力信号Vout1を処理することで、コイル3及び磁石2の相対移動位置を検知する。
 (3)作用効果
 次に、図4~図9を参照して、実施形態1の位置検知システム1の作用効果について説明する。なお、以下の説明において、第1磁気抵抗素子51と第2磁気抵抗素子61とを区別しない場合、第1磁気抵抗素子51及び第2磁気抵抗素子61の各々を単に「磁気抵抗素子」と呼ぶことがある。また、第1感磁面511及び第2感磁面611の各々を区別しない場合、第1感磁面511及び第2感磁面611の各々を単に「感磁面」と呼ぶことがある。
 図4~図6に示すグラフG1は、相対移動方向における相対移動エリアの中心A0を基準としたコイル3及び磁石2の相対移動位置と、第1感磁面511又は第2感磁面611に印加されるX軸方向(第1方向)に沿った磁界の強度との関係を示すグラフである。
 実施形態1では、コイル3及び磁気センサ4が固定されており、磁石2がコイル3及び磁気センサ4に対して移動する。ただし、磁石2が固定されており、コイル3及び磁気センサ4が磁石2に対して移動する場合であっても、位置検知システム1は、磁石2及びコイル3の相対移動位置を検知することができる。ここで、以下の説明では、磁石2が固定されており、コイル3及び磁気センサ4が磁石2に対して移動するとして、位置検知システム1の作用効果を説明する。
 図4の例では、第1方向における第1感磁面511の中心C1が相対移動エリアの中心A0(0mm)を基準として-0.825mmの位置にあり、第1方向における第2感磁面611の中心C2が相対移動エリアの中心を基準として+0.825mmの位置にある場合(磁石2が相対移動エリアの中心A0に位置している状態)を例示している。なお、図4~図6中の-0.825mmの位置は、相対移動エリアの中心A0からX軸の正の側に0.825mm離れた位置である。図4~図6中の+0.825mmの位置は、相対移動エリアの中心A0からX軸の負の側に0.825mm離れた位置である。
 同様に、図5の例では、第1感磁面511の中心C1が相対移動エリアの中心A0を基準として-2.475mmの位置にあり、第2感磁面611の中心C2が相対移動エリアの中心A0にある場合(磁石2が相対移動エリアの第1端A1に位置している状態)を例示している。また、図6の例では、第1感磁面511が相対移動エリアの中心A0にあり、第2感磁面611が相対移動エリアの中心A0を基準として+2.475mmの位置にある場合(磁石2が相対移動エリアの第2端A2に位置している状態)を例示している。
 図4~図6に示すように、第1感磁面511又は第2感磁面611に印加されるX軸方向(第1方向)に沿った磁界の強度は、磁石2のニュートラルゾーン23に対応する範囲(相対移動エリアの中心A0から±0.825mmまでの範囲)においては、概ね一定である。そして、第1方向に沿った磁界の強度は、ニュートラルゾーン23に対応する範囲から離れるほど(グラフG1の位置の絶対値が大きくなるほど)弱くなる。
 センサブロック(磁気抵抗素子)は、X軸方向(第1方向)における磁界の向きの違いを検知できない。そのため、図4~図6に示すように、グラフG1は、相対移動エリアの中心A0を基準として左右対称である。したがって、磁気センサ4が磁気抵抗素子を有するセンサブロックを1つのみ有する場合、相対移動エリアの中心A0を基準として、磁気センサ4がX軸の正の側に位置しているのか又は負の側に位置しているのかの区別ができない。ここで、実施形態1の磁気センサ4では、第1磁気抵抗素子51の第1感磁面511が検知する磁界の強度と、第2磁気抵抗素子61の第2感磁面611が検知する磁界の強度とを用いるため、コイル3及び磁石2の相対移動位置を検知することができる。
 また、上述のように、第1方向におけるコイル3及び磁石2の相対移動エリアの中心A0からの(最大)相対移動範囲は、第1方向における磁石2のニュートラルゾーン23の幅と等しい。すなわち、実施形態1の位置検知システム1においては、コイル3及び磁石2の相対移動位置を精度よく検知できる最大の範囲で、コイル3及び磁石2が相対移動できるという利点がある。
 また、実施形態1の磁気センサ4では、第1センサブロック5の第1磁気抵抗素子51と第2センサブロック6の第2磁気抵抗素子61とは上述のようにハーフブリッジ接続されており、処理部8は第1磁気抵抗素子51と第2磁気抵抗素子61との接続点の電位を出力信号として処理する。そのため、実施形態1の位置検知システム1では、単純な回路構成でコイル3及び磁石2の相対移動位置を検知することができる。また、処理部8が第1磁気抵抗素子51と第2磁気抵抗素子61との接続点の電位を出力信号として処理するため、ノイズ成分をキャンセルでき、S/N比が良好となる。
 また、図4~図6に示すように、相対移動エリアの中心A0を基準とした+0.825mmから+2.475mmまでの範囲、及び、-0.825mmから-2.475mmまでの範囲における第1方向に沿った磁界の強度の変化は直線性が高い。したがって、実施形態1に係る位置検知システム1によれば、コイル3及び磁石2の位置検知の精度を向上させることができる。
 図7は、実施形態1の位置検知システム1における磁気センサ4の出力信号Vout1の電圧値と、コイル3及び磁石2の相対移動位置との関係を示している。なお、図7の例では、Vcc(電源の高電位側電路)は3.0Vである。図7中の点P1は、磁気センサ4が図4に示す位置にある場合(磁石2が相対移動エリアの中心A0に位置している状態)の磁気センサ4の出力信号Vout1の電圧値を示す点である。また、点P2は、磁気センサ4が図5に示す位置にある場合(磁石2が相対移動エリアの第1端A1に位置している状態)の磁気センサ4の出力信号Vout1の電圧値を示す点である。また、点P3は、磁気センサ4が図6に示す位置にある場合(磁石2が相対移動エリアの第2端A2に位置している状態)の磁気センサ4の出力信号Vout1の電圧値を示す点である。図7に示すように、コイル3及び磁石2の相対移動位置の変化に対する磁気センサ4の出力信号Vout1の電圧値の変化の直線性は良好である。
 図8は、実施形態1の磁気センサ4の出力特性と、GaAs系ホール素子を用いた磁気センサの出力特性とを示すグラフである。グラフG2は、実施形態1の磁気センサ4の出力特性を示し、グラフG3は、GaAs系ホール素子を用いた磁気センサの出力特性を示す。グラフG2では、コイル3及び磁石2の相対移動エリアの中心A0を1.5mmとしている。また、グラフG3では、コイル及び磁石の相対移動エリアの中心を1.0mmとしている。実施形態1の第1磁気抵抗素子51及び第2磁気抵抗素子61は、CIP型GMR素子である。CIP型GMR膜の第1ピーク出力を用いることで(図9の破線で囲んだ領域を参照)、実施形態1の磁気センサ4の出力信号Vo1は、GaAs系ホール素子と比較して、出力電圧が約2倍となり、精度が10倍以上向上する。なお、図9に示すように、CIP型GMR膜の第1ピーク出力を用いた場合の感磁領域は100mTを中心としている。スマートフォン等の携帯端末の内蔵カメラのフォーカス調整に用いられるVCMに用いられる磁石の磁界強度は80mT~120mT程度であることが多いため、実施形態1の位置検知システム1とスマートフォンで用いられるVCMとは高い親和性がある。
 (4)変形例
 以下、実施形態1の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
 磁石2は、単極着磁のものに限られず、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。
 第1磁気抵抗素子51及び第2磁気抵抗素子61は、GMR素子に限られず、トンネル磁気抵抗効果(TMR:Tunnel Magneto Resistance)素子又は異方性磁気抵抗効果(AMR:Anisotropic Magneto Resistive)素子であってもよい。
 実施形態1では、位置検知システム1がVCMに用いられる場合を例示したが、位置検知システム1は、VCM以外のリニアモータに用いられてもよい。なお、本開示でいう「リニアモータ」とは、相対移動方向が直線に沿うモータを意味する。
 磁石2がカメラモジュールの本体部に固定され、コイル3がカメラモジュールのレンズに固定されていてもよい。磁石2がカメラモジュールの本体部に固定され、コイル3がカメラモジュールのレンズに固定される場合、例えば、磁石2は移動せずに、コイル3が磁石2に対して移動する。
 実施形態1では、コイル3及び磁石2の相対移動エリアの中心A0からの相対移動範囲が1.65mmである場合を例示したが、コイル3及び磁石2の相対移動エリアの中心A0からの相対移動範囲は1.65mm未満であってもよいし、1.65mm以上であってもよい。例えば、コイル3及び磁石2の相対移動エリアの中心A0からの相対移動範囲は2.0mmであってもよい。コイル3及び磁石2の相対移動エリアの中心A0からの相対移動範囲が2.0mmである場合、相対移動方向(第1方向)における第1感磁面511の中心C1と第2感磁面611の中心C2との間の距離X1は2.0mmであることが好ましい。さらに、コイル3及び磁石2の相対移動エリアの中心A0からの相対移動範囲が2.0mmである場合、相対移動方向におけるニュートラルゾーン23の幅は2.0mmであることが好ましい。
 処理部8は、磁石2のニュートラルゾーン23に対応する範囲において感磁面が検知する磁界強度が一定になるように補正を行ってもよい。
 (実施形態2)
 次に、実施形態2に係る位置検知システム1について説明する。図10に示すように、磁気センサ4が、直列接続された第1センサブロック5a及び第2センサブロック6aを更に有している点で、実施形態2に係る位置検知システム1は、実施形態1に係る位置検知システム1と異なる。
 図10に示すように、実施形態2の磁気センサ4の全体形状は、平板状(直方体状)である。実施形態2では、Y軸方向(第3方向)における磁気センサ4の幅X5は、0.55mmである。
 実施形態2に係る磁気センサ4は、第1センサブロック5,5aと、第2センサブロック6,6aと、接続部7,7aと、を有する。なお、第1センサブロック5、第2センサブロック6、及び接続部7の構成は、実施形態1で説明した通りなので説明を省略する。
 実施形態2の第1センサブロック5a、第2センサブロック6a、及び接続部7aは、一体である。さらに、実施形態2の第1センサブロック5,5aと、第2センサブロック6,6aと、接続部7,7aと、は一体である。
 第1センサブロック5aは、第1方向における磁気センサ4の他端(図10の例では右端)に設けられている。第1センサブロック5aの構成は、第1センサブロック5の構成と同じである。言い換えると、第1センサブロック5aは、第1センサブロック5に相当する。実施形態2の第1センサブロック5aは、Y軸方向(第3方向)において、第2センサブロック6と並んでいる。
 第1センサブロック5aは、基材50aと、第1磁気抵抗素子51aと、2つの第1電極52a,53aと、を備える。
 第1センサブロック5aの基材50aは、第1センサブロック5の基材50に相当する。
 第1センサブロック5aの第1磁気抵抗素子51aは、第1センサブロック5の第1磁気抵抗素子51に相当する。また、第1磁気抵抗素子51aは、第1感磁面511aを有する。
 第1センサブロック5aの第1感磁面511aは、第1センサブロック5の第1感磁面511に相当する。なお、第1センサブロック5aの第1感磁面511aの中心C3は、Y軸方向において、第2センサブロック6の第2感磁面611の中心C2と並んでいる。
 第1センサブロック5aの2つの第1電極52a,53aは、第1センサブロック5の2つの第1電極52,53に相当する。
 第1電極53aは、接続部7aの後述する電極72aを介して、電源の高電位側電路と接続されている。また第1電極52aは、接続部7aの後述する電極71aを介して、処理部8と接続されている。
 第2センサブロック6aは、第1方向における磁気センサ4の一端(図10の例では左端)に設けられている。第2センサブロック6aの構成は、第2センサブロック6の構成と同じである。言い換えると、第2センサブロック6aは、第2センサブロック6に相当する。実施形態2の第2センサブロック6aは、Y軸方向(第3方向)において、第1センサブロック5と並んでいる。
 第2センサブロック6aは、基材60aと、第2磁気抵抗素子61aと、2つの第2電極62a,63aと、を備える。
 第2センサブロック6aの基材60aは、第2センサブロック6の基材60に相当する。
 第2センサブロック6aの第2磁気抵抗素子61aは、第2センサブロック6の第2磁気抵抗素子61に相当する。また、第2磁気抵抗素子61aは、第2感磁面611aを有する。
 第2センサブロック6aの第2感磁面611aは、第2センサブロック6の第2感磁面611に相当する。なお、第2センサブロック6aの第2感磁面611aの中心C4は、Y軸方向において、第1センサブロック5の第1感磁面511の中心C1と並んでいる。
 第2センサブロック6aの2つの第2電極62a,63aは、第2センサブロック6の2つの第2電極62,63に相当する。
 第2電極63aは、接続部7aの後述する電極73aを介して、電源の低電位側電路と接続されている。また第2電極62aは、接続部7aの電極71aを介して、処理部8と接続されている。
 図11に示すように、実施形態2の第1センサブロック5aの第1磁気抵抗素子51aと第2センサブロック6aの第2磁気抵抗素子61aとはハーフブリッジ接続されている。実施形態2の第1センサブロック5aの第1電極52aと第2センサブロック6aの第2電極62aとは結線されて電気的に接続されている。つまり、電源の高電位側電路と、第1磁気抵抗素子51aと、第2磁気抵抗素子61aと、電源の低電位側電路と、が直列接続されている。第1センサブロック5aの第1電極52a(第2センサブロック6aの第2電極62a)の電位(中点電位)を示す信号が、磁気センサ4が出力する出力信号Vout2となる。
 また、図11に示すように、実施形態2の第1センサブロック5の第1磁気抵抗素子51と、第1センサブロック5aの第1磁気抵抗素子51aと、第2センサブロック6の第2磁気抵抗素子61と、第2センサブロック6aの第2磁気抵抗素子61aとはフルブリッジ接続されている。実施形態2の磁気センサ4では、フルブリッジ接続された4つのセンサブロックを備えるため、ハーフブリッジ接続された2つのセンサブロックを備える場合と比べて、出力電圧を大きくすることができると共に、精度を向上させることができる。
 図10に示す接続部7aは、第1センサブロック5aと第2センサブロック6aとを接続している。接続部7aは、基材70aと、3つの電極71a,72a,73aとを有する。
 接続部7aの基材70aは、接続部7の基材70に相当する。
 接続部7aの3つの電極71a,72a,73aは、接続部7の3つの電極71,72,73に相当する。電極71aは、第1センサブロック5aと第2センサブロック6aとを電気的に接続するための電極である。また、電極71aは、第1センサブロック5a及び第2センサブロック6aと処理部8とを電気的に接続するための電極である。電極72aは、電源の高電位側電路と第1センサブロック5aとを電気的に接続するための電極である。電極73aは、電源の低電位側電路と第2センサブロック6aとを電気的に接続するための電極である。
 実施形態2では、接続部7aの電極71aは、第1センサブロック5aの第1電極52a及び第2センサブロック6aの第2電極62aと一体的に形成されている。また、接続部7aの電極72aは、第1センサブロック5aの第1電極53aと一体的に形成されている。また、接続部7aの電極73aは、第2センサブロック6aの第2電極63aと一体的に形成されている。
 上述のように、実施形態2では、第1センサブロック5,5aと、第2センサブロック6,6aと、接続部7,7aとは一体である。実施形態2の位置検知システム1によれば、第1センサブロック5,5aと、第2センサブロック6,6aと、接続部7,7aとが一体であるため、実装ずれが発生する可能性が低減され、コイル3及び磁石2の位置検知の精度をより向上させることができる。
 実施形態2の処理部8は、第1磁気抵抗素子51及び第2磁気抵抗素子61の組合せと、第1磁気抵抗素子51a及び第2磁気抵抗素子61aの組合せとの2組の組合せの各々における接続点の電位を表す信号を処理することでコイル3及び磁石2の相対移動位置を検知する。言い換えると、実施形態2の処理部8は、磁気センサ4の出力信号Vout1及び出力信号Vout2を処理することで、コイル3及び磁石2の相対移動位置を検知する。
 実施形態2は、本開示の様々な実施形態の一例に過ぎない。実施形態2は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
 実施形態2で説明した種々の構成は、実施形態1で説明した種々の構成(変形例を含む)と適宜組み合わせて採用可能である。
 (実施形態3)
 次に、実施形態3に係る位置検知システム1について説明する。図12に示すように、第1センサブロック5と第2センサブロック6とが別体である点で、実施形態3に係る位置検知システム1は、実施形態1に係る位置検知システム1と異なる。
 図12に示すように、実施形態3に係る磁気センサ4は、第1磁気抵抗素子51及び2つの第1電極52,53を含む第1センサブロック5と、第2磁気抵抗素子61及び2つの第2電極62,63を含む第2センサブロック6とを有する。実施形態3に係る磁気センサ4は、実施形態1で説明した接続部7を有していない。実施形態3に係る磁気センサ4は、接続部7を有しておらず、第1センサブロック5と第2センサブロック6とが別体である点を除けば、実施形態1に係る磁気センサ4と同じ構成である。
 図3に示すように、実施形態3の磁気センサ4は、第1センサブロック5の第1磁気抵抗素子51と第2センサブロック6の第2磁気抵抗素子61とがハーフブリッジ接続される。なお、第1センサブロック5の第1磁気抵抗素子51と第2センサブロック6の第2磁気抵抗素子61とは、電線等によってハーフブリッジ接続される。実施形態3の第1センサブロック5の第1電極52と第2センサブロック6の第2電極62とは結線されて電気的に接続されている。つまり、電源の高電位側電路と、第1磁気抵抗素子51と、第2磁気抵抗素子61と、電源の低電位側電路と、が直列接続されている。第1センサブロック5の第1電極52(第2センサブロック6の第2電極62)の電位(中点電位)を示す信号が、磁気センサ4が出力する出力信号Vout1となる。
 なお、実施形態3の第1センサブロック5と第2センサブロック6とは、同じ構成である。つまり、1つ(1種類)のセンサブロックを、第1センサブロック5及び第2センサブロック6のどちらとしても用いることができる。
 実施形態3に係る位置検知システム1によれば、磁気センサ4が接続部7を有しておらず、第1センサブロック5と第2センサブロック6とが別体であるため、磁気センサ4の小型化及び低コスト化を図ることができる。
 実施形態3は、本開示の様々な実施形態の一例に過ぎない。実施形態3は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
 実施形態3で説明した種々の構成は、実施形態1及び実施形態2で説明した種々の構成(変形例を含む)と適宜組み合わせて採用可能である。
 (実施形態4)
 次に、実施形態4に係る位置検知システム1について説明する。図13に示すように、第1センサブロック5及び第2センサブロック6a(第1センサユニット9)と、第1センサブロック5a及び第2センサブロック6(第2センサユニット9a)とが別体である点で、実施形態4に係る位置検知システム1は、実施形態2に係る位置検知システム1と異なる。
 図12に示すように、実施形態4に係る磁気センサ4は、第1センサユニット9と第2センサユニット9aと、を備える。なお、実施形態4に係る磁気センサ4は、実施形態2で説明した接続部7,7aを有していない。実施形態4に係る磁気センサ4は、接続部7,7aを有しておらず、第1センサブロック5及び第2センサブロック6aと、第1センサブロック5a及び第2センサブロック6とが別体である点を除けば、実施形態2に係る磁気センサ4と同じ構成である。
 第1センサユニット9は、第1センサブロック5と、第2センサブロック6aとを有する。
 第2センサユニット9aは、第1センサブロック5aと、第2センサブロック6とを有する。
 図11に示すように、実施形態4の磁気センサ4は、第1センサブロック5の第1磁気抵抗素子5と、第1センサブロック5aの第1磁気抵抗素子51aと、第2センサブロック6の第2磁気抵抗素子61と、第2センサブロック6aの第2磁気抵抗素子61aとがフルブリッジ接続される。なお、第1センサブロック5の第1磁気抵抗素子5と、第1センサブロック5aの第1磁気抵抗素子51aと、第2センサブロック6の第2磁気抵抗素子61と、第2センサブロック6aの第2磁気抵抗素子61aとは、電線等によってフルブリッジ接続される。
 実施形態4の磁気センサ4では、フルブリッジ接続された4つのセンサブロックを備えるため、ハーフブリッジ接続された2つのセンサブロックを備える場合と比べて、出力電圧を大きくすることができると共に、精度を向上させることができる。
 また、実施形態4に係る位置検知システム1によれば、磁気センサ4が接続部7,7aを有しておらず、第1センサブロック5及び第2センサブロック6a(第1センサユニット9)と、第1センサブロック5a及び第2センサブロック6(第2センサユニット9a)とが別体であるため、磁気センサ4の小型化及び低コスト化を図ることができる。
 なお、実施形態4の第1センサユニット9と第2センサユニット9aとは、同じ構成である。すなわち、第1センサユニット9は第2センサユニット9aとして用いることができ、第2センサユニット9aは第1センサユニット9として用いることができる。
 実施形態4は、本開示の様々な実施形態の一例に過ぎない。実施形態4は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
 実施形態4で説明した種々の構成は、実施形態1~実施形態3で説明した種々の構成(変形例を含む)と適宜組み合わせて採用可能である。
 (まとめ)
 以上説明したように、第1の態様に係る位置検知システム(1)は、コイル(3)及び磁石(2)と、磁気センサ(4)と、を備える。コイル(3)及び磁石(2)は、磁気的相互作用により第1方向において相対移動する。磁気センサ(4)は、コイル(3)及び磁石(2)の相対移動位置を検知する。磁気センサ(4)は、第1感磁面(511;511a)を有する第1磁気抵抗素子(51;51a)と、第2感磁面(611;611a)を有する第2磁気抵抗素子(61;61a)と、を有する。磁気センサ(4)は、第1方向と直交する第2方向において磁石(2)と並んでいる。第1磁気抵抗素子(51;51a)の第1感磁面(511;511a)と第2磁気抵抗素子(61;61a)の第2感磁面(611;611a)とは、第1方向において並んでいる。第1磁気抵抗素子(51;51a)の第1感磁面(511;511a)の法線(Ax1)と第2磁気抵抗素子(61;61a)の第2感磁面(611;611a)の法線(Ax2)とは、第2方向に沿っている。第1方向における第1磁気抵抗素子(51;51a)の第1感磁面(511;511a)の中心(C1;C3)と第2磁気抵抗素子(61;61a)の第2感磁面(611;611a)の中心(C2;C4)との間の距離(X1)は、第1方向における磁石(2)のニュートラルゾーン(23)の幅と等しい。第1磁気抵抗素子(51;51a)の第1感磁面(511;511a)の中心(C1;C3)、及び、第2磁気抵抗素子(61;61a)の第2感磁面(611;611a)の中心(C2;C4)の少なくとも一方と、磁石(2)のニュートラルゾーン(23)とは、第2方向からの平面視において重なっている。
 この態様によれば、例えばコイル(3)及び磁石(2)が振動するように相対移動する場合であっても、2つの感磁面の少なくとも一方は、磁石(2)のニュートラルゾーン(23)と重なる位置で磁界を検知することができる。したがって、2つの感磁面の一方が検知する磁石(2)のニュートラルゾーン(23)の磁界の強度と、2つの感磁面の他方が検知する磁界の強度とに基づくことで、例えばコイル(3)及び磁石(2)が振動するように相対移動する場合であってもコイル(3)及び磁石(2)の位置検知を行うことができる。また、相対移動方向におけるニュートラルゾーン(23)の端部と、端部から所定距離だけニュートラルゾーン(23)から離れた位置との間における、相対移動方向に沿った磁界の強度の変化は直線性が高い。したがって、2つの感磁面が検知する相対移動方向に沿った磁界の強度に基づいて、コイル(3)及び磁石(2)の位置検知の精度を向上させることができる。
 第2の態様に係る位置検知システム(1)では、第1の態様において、第1磁気抵抗素子(51;51a)及び第2磁気抵抗素子(61;61a)は、面内電流型巨大磁気抵抗効果素子である。
 この態様によれば、面内電流型巨大磁気抵抗効果素子の第1ピーク出力を用いることで、GaAs系ホール素子と比較して、磁気センサ(4)の出力信号(Vout1;Vout2)の出力電圧を約2倍大きくでき、出力信号(Vout1;Vout2)の精度を10倍以上向上させることができる。
 第3の態様に係る位置検知システム(1)では、第1又は第2の態様において、第1方向におけるコイル(3)及び磁石(2)の相対移動エリアの中心(A0)からの相対移動範囲は、第1方向における磁石(2)のニュートラルゾーン(23)の幅と等しい。
 この態様によれば、コイル(3)及び磁石(2)の相対移動位置を精度よく検知できる最大の範囲で、コイル(3)及び磁石(2)が相対移動できるという利点がある。
 第4の態様に係る位置検知システム(1)では、第1から第3のいずれかの態様において、第1感磁面(511;511a)の法線(Ax1)及び第2感磁面(611;611a)の法線(Ax2)は、コイル(3)の巻回軸と平行である。
 この態様によれば、第1感磁面(511;511a)はコイル(3)から発生する磁界のうち第2方向に沿った成分の磁界強度を検知しないため、磁石(2)から発生する磁界をより精度よく検知することができ、コイル(3)及び磁石(2)の位置検知の精度をより向上させることができる。
 第5の態様に係る位置検知システム(1)は、第1から第4のいずれかの態様において、処理部(8)を更に備える。処理部(8)は、磁気センサ(4)の出力信号(Vout1;Vout2)を処理することで相対移動位置を検知する。
 この態様によれば、磁気センサ(4)が出力する出力信号(Vout1;Vout2)を処理部(8)が処理することで、位置検知システム(1)は、コイル(3)及び磁石(2)の相対移動位置を検知することができる。
 第6の態様に係る位置検知システム(1)では、第5の態様において、第1磁気抵抗素子(51;51a)と第2磁気抵抗素子(61;61a)とは直列接続されている。処理部(8)は、第1磁気抵抗素子(51;51a)と第2磁気抵抗素子(61;61a)との接続点の電位を表す信号を出力信号(Vout1;Vout2)とする。
 この態様によれば、例えばハーフブリッジ接続等の単純な回路構成でコイル(3)及び磁石(2)の相対移動位置を検知することができる。
 第7の態様に係る位置検知システム(1)では、第6の態様において、磁気センサ(4)は、直列接続された第1磁気抵抗素子(51;51a)及び第2磁気抵抗素子(61;61a)の組合せを2組有している。処理部(8)は、2組の組合せの各々における接続点の電位を表す信号を出力信号(Vout1;Vout2)とする。
 この態様によれば、2組の第1磁気抵抗素子(51;51a)及び第2磁気抵抗素子(61;61a)を例えばフルブリッジ接続することで、磁気センサ(4)の出力電圧を大きくすることができると共に、精度を向上させることができる。
 第8の態様に係る位置検知システム(1)では、第1から第7のいずれかの態様において、磁気センサ(4)は、第1センサブロック(5;5a)と、第2センサブロック(6;6a)と、を有する。第1センサブロック(5;5a)は、第1磁気抵抗素子(51;51a)及び第1電極(52;52a;53;53a)を含む。第2センサブロック(6;6a)は、第2磁気抵抗素子(61;61a)及び第2電極(62;62a;63;63a)を含む。第1センサブロック(5;5a)と第2センサブロック(6;6a)とは一体である。
 この態様によれば、第1センサブロック(5;5a)と第2センサブロック(6;6a)とが一体であるため、実装ずれが発生する可能性が低減され、コイル(3)及び磁石(2)の位置検知の精度をより向上させることができる。
 第9の態様に係る位置検知システム(1)では、第1から第7のいずれかの態様において、磁気センサ(4)は、第1センサブロック(5;5a)と、第2センサブロック(6;6a)と、を有する。第1センサブロック(5;5a)は、第1磁気抵抗素子(51;51a)及び第1電極(52;52a;53;53a)を含む。第2センサブロック(6;6a)は、第2磁気抵抗素子(61;61a)及び第2電極(62;62a;63;63a)を含む。第1センサブロック(5;5a)と第2センサブロック(6;6a)とは別体である。
 この態様によれば、第1センサブロック(5;5a)と第2センサブロック(6;6a)とが別体であるため、磁気センサ(4)の小型化及び低コスト化を図ることができる。
 第1の態様以外の構成については、位置検知システム(1)に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
 第10の態様に係る磁気センサ(4)は、磁気的相互作用により第1方向において相対移動するコイル(3)及び磁石(2)の相対移動位置を検知する。磁気センサ(4)は、第1感磁面(511;511a)を有する第1磁気抵抗素子(51;51a)と、第2感磁面(611;611a)を有する第2磁気抵抗素子(61;61a)と、を備える。磁気センサ(4)は、第1方向と直交する第2方向において、磁石(2)と並んでいる。第1磁気抵抗素子(51;51a)の第1感磁面(511;511a)と第2磁気抵抗素子(61;61a)の第2感磁面(611;611a)とは、第1方向において並んでいる。第1磁気抵抗素子(51;51a)の第1感磁面(511;511a)の法線(Ax1)と第2磁気抵抗素子(61;61a)の第2感磁面(611;611a)の法線(Ax2)とは、第2方向に沿っている。第1方向における第1磁気抵抗素子(51;51a)の第1感磁面(511;511a)の中心(C1;C3)と第2磁気抵抗素子(61;61a)の第2感磁面(611;611a)の中心(C2;C4)との間の距離(X1)は、第1方向における磁石(2)のニュートラルゾーン(23)の幅と等しい。第1磁気抵抗素子(51;51a)の第1感磁面(511;511a)の中心(C1;C3)、及び、第2磁気抵抗素子(61;61a)の第2感磁面(611;611a)の中心(C2;C4)の少なくとも一方と、磁石(2)のニュートラルゾーン(23)とは、第2方向からの平面視において重なっている。
 この態様によれば、例えばコイル(3)及び磁石(2)が振動するように相対移動する場合であっても、2つの感磁面の少なくとも一方は、磁石(2)のニュートラルゾーン(23)と重なる位置で磁界を検知することができる。したがって、2つの感磁面の一方が検知する磁石(2)のニュートラルゾーン(23)の磁界の強度と、2つの感磁面の他方が検知する磁界の強度とに基づくことで、例えばコイル(3)及び磁石(2)が振動するように相対移動する場合であってもコイル(3)及び磁石(2)の位置検知を行うことができる。また、相対移動方向におけるニュートラルゾーン(23)の端部と、端部から所定距離だけニュートラルゾーン(23)から離れた位置との間における、相対移動方向に沿った磁界の強度の変化は直線性が高い。したがって、2つの感磁面が検知する相対移動方向に沿った磁界の強度に基づいて、コイル(3)及び磁石(2)の位置検知の精度を向上させることができる。
 第11の態様に係るセンサブロックは、第10の態様に係る磁気センサ(4)に用いられる。センサブロックは、電気絶縁性を有する基材と、磁気抵抗素子と、を備える。磁気抵抗素子は、基材に設けられている。磁気抵抗素子は、第1感磁面(511;511a)又は第2感磁面(611;611a)としての感磁面を有する。
 この態様によれば、例えばセンサブロックを磁気センサ(4)の第1センサブロック(5;5a)又は第2センサブロック(6;6a)として用いることができる。
 第12の態様に係るセンサブロックは、磁気的相互作用により第1方向において相対移動するコイル(3)及び磁石(2)の相対移動位置を検知するための磁気センサ(4)に用いられる。センサブロックは、電気絶縁性を有する基材と、磁気抵抗素子と、を備える。磁気抵抗素子は、基材に設けられている。磁気抵抗素子は、感磁面を有する。センサブロックは、磁気センサ(4)が相対移動位置を検知する際に、第1方向と直交する第2方向において、磁石(2)と並んでいる。磁気抵抗素子の感磁面と他のセンサブロックの磁気抵抗素子の感磁面とは、第1方向において並んでいる。磁気抵抗素子の感磁面の法線は、第2方向に沿っている。第1方向における磁気抵抗素子の感磁面の中心と他のセンサブロックの磁気抵抗素子の感磁面の中心との間の距離(X1)は、第1方向における磁石(2)のニュートラルゾーン(23)の幅と等しい。磁気抵抗素子の感磁面の中心、及び、他のセンサブロックの磁気抵抗素子の感磁面の中心の少なくとも一方と、磁石(2)のニュートラルゾーン(23)とは、第2方向からの平面視において重なっている。
 この態様によれば、例えばコイル(3)及び磁石(2)が振動するように相対移動する場合であっても、2つの感磁面の少なくとも一方は、磁石(2)のニュートラルゾーン(23)と重なる位置で磁界を検知することができる。したがって、2つの感磁面の一方が検知する磁石(2)のニュートラルゾーン(23)の磁界の強度と、2つの感磁面の他方が検知する磁界の強度とに基づくことで、例えばコイル(3)及び磁石(2)が振動するように相対移動する場合であってもコイル(3)及び磁石(2)の位置検知を行うことができる。また、相対移動方向におけるニュートラルゾーン(23)の端部と、端部から所定距離だけニュートラルゾーン(23)から離れた位置との間における、相対移動方向に沿った磁界の強度の変化は直線性が高い。したがって、2つの感磁面が検知する相対移動方向に沿った磁界の強度に基づいて、コイル(3)及び磁石(2)の位置検知の精度を向上させることができる。
1 位置検知システム
2 磁石
23 ニュートラルゾーン
3 コイル
4 磁気センサ
5、5a 第1センサブロック(センサブロック)
51、51a 第1磁気抵抗素子(磁気抵抗素子)
52、52a、53、53a 第1電極
511、511a 第1感磁面(感磁面)
6、6a 第2センサブロック(センサブロック)
61、61a 第2磁気抵抗素子(磁気抵抗素子)
611、611a 第2感磁面(感磁面)
62、62a、63、63a 第2電極
8 処理部
A0 相対移動エリアの中心
Ax1 第1感磁面の法線
Ax2 第2感磁面の法線
C1、C3 第1感磁面の中心
C2、C4 第2感磁面の中心
Vout1 出力信号
Vout2 出力信号
X1 距離

Claims (12)

  1.  磁気的相互作用により第1方向において相対移動するコイル及び磁石と、
     前記コイル及び前記磁石の相対移動位置を検知する磁気センサと、
    を備え、
     前記磁気センサは、
      第1感磁面を有する第1磁気抵抗素子と、
      第2感磁面を有する第2磁気抵抗素子と、
    を有し、
     前記磁気センサは、前記第1方向と直交する第2方向において前記磁石と並んでおり、
     前記第1磁気抵抗素子の前記第1感磁面と前記第2磁気抵抗素子の前記第2感磁面とは、前記第1方向において並んでおり、
     前記第1磁気抵抗素子の前記第1感磁面の法線と前記第2磁気抵抗素子の前記第2感磁面の法線とは、前記第2方向に沿っており、
     前記第1方向における前記第1磁気抵抗素子の前記第1感磁面の中心と前記第2磁気抵抗素子の前記第2感磁面の中心との間の距離は、前記第1方向における前記磁石のニュートラルゾーンの幅と等しく、
     前記第1磁気抵抗素子の前記第1感磁面の前記中心、及び、前記第2磁気抵抗素子の前記第2感磁面の前記中心の少なくとも一方と、前記磁石の前記ニュートラルゾーンとは、前記第2方向からの平面視において重なっている、
     位置検知システム。
  2.  前記第1磁気抵抗素子及び前記第2磁気抵抗素子は、面内電流型巨大磁気抵抗効果素子である、
     請求項1に記載の位置検知システム。
  3.  前記第1方向における前記コイル及び前記磁石の相対移動エリアの中心からの相対移動範囲は、前記第1方向における前記磁石の前記ニュートラルゾーンの幅と等しい、
     請求項1又は2に記載の位置検知システム。
  4.  前記第1感磁面の前記法線及び前記第2感磁面の前記法線は、前記コイルの巻回軸と平行である、
     請求項1~3のいずれか1項に記載の位置検知システム。
  5.  前記磁気センサの出力信号を処理することで前記相対移動位置を検知する処理部を、更に備える、
     請求項1~4のいずれか1項に記載の位置検知システム。
  6.  前記第1磁気抵抗素子と前記第2磁気抵抗素子とは直列接続されており、
     前記処理部は、前記第1磁気抵抗素子と前記第2磁気抵抗素子との接続点の電位を表す信号を前記出力信号とする、
     請求項5に記載の位置検知システム。
  7.  前記磁気センサは、直列接続された前記第1磁気抵抗素子及び前記第2磁気抵抗素子の組合せを2組有しており、
     前記処理部は、前記2組の組合せの各々における前記接続点の電位を表す信号を前記出力信号とする、
     請求項6に記載の位置検知システム。
  8.  前記磁気センサは、
      前記第1磁気抵抗素子及び第1電極を含む第1センサブロックと、
      前記第2磁気抵抗素子及び第2電極を含む第2センサブロックと、
    を有し、
     前記第1センサブロックと前記第2センサブロックとは一体である、
     請求項1~7のいずれか1項に記載の位置検知システム。
  9.  前記磁気センサは、
      前記第1磁気抵抗素子及び第1電極を含む第1センサブロックと、
      前記第2磁気抵抗素子及び第2電極を含む第2センサブロックと、
    を有し、
     前記第1センサブロックと前記第2センサブロックとは別体である、
     請求項1~7のいずれか1項に記載の位置検知システム。
  10.  磁気的相互作用により第1方向において相対移動するコイル及び磁石の相対移動位置を検知する磁気センサであって、
     第1感磁面を有する第1磁気抵抗素子と、
     第2感磁面を有する第2磁気抵抗素子と、
    を備え、
     前記第1方向と直交する第2方向において、前記磁石と並んでおり、
     前記第1磁気抵抗素子の前記第1感磁面と前記第2磁気抵抗素子の前記第2感磁面とは、前記第1方向において並んでおり、
     前記第1磁気抵抗素子の前記第1感磁面の法線と前記第2磁気抵抗素子の前記第2感磁面の法線とは、前記第2方向に沿っており、
     前記第1方向における前記第1磁気抵抗素子の前記第1感磁面の中心と前記第2磁気抵抗素子の前記第2感磁面の中心との間の距離は、前記第1方向における前記磁石のニュートラルゾーンの幅と等しく、
     前記第1磁気抵抗素子の前記第1感磁面の前記中心、及び、前記第2磁気抵抗素子の前記第2感磁面の前記中心の少なくとも一方と、前記磁石の前記ニュートラルゾーンとは、前記第2方向からの平面視において重なっている、
     磁気センサ。
  11.  請求項10に記載の磁気センサに用いられるセンサブロックであって、
     電気絶縁性を有する基材と、
     前記基材に設けられ、前記第1感磁面又は前記第2感磁面としての感磁面を有する磁気抵抗素子と、
    を備える、
     センサブロック。
  12.  磁気的相互作用により第1方向において相対移動するコイル及び磁石の相対移動位置を検知するための磁気センサに用いられるセンサブロックであって、
     電気絶縁性を有する基材と、
     前記基材に設けられ、感磁面を有する磁気抵抗素子と、
    を備え、
     前記磁気センサが前記相対移動位置を検知する際に、前記第1方向と直交する第2方向において、前記磁石と並び、
     前記磁気抵抗素子の前記感磁面と他のセンサブロックの磁気抵抗素子の感磁面とは、前記第1方向において並んでおり、
     前記磁気抵抗素子の前記感磁面の法線は、前記第2方向に沿っており、
     前記第1方向における前記磁気抵抗素子の前記感磁面の中心と前記他のセンサブロックの前記磁気抵抗素子の前記感磁面の中心との間の距離は、前記第1方向における前記磁石のニュートラルゾーンの幅と等しく、
     前記磁気抵抗素子の前記感磁面の中心、及び、前記他のセンサブロックの前記磁気抵抗素子の前記感磁面の中心の少なくとも一方と、前記磁石の前記ニュートラルゾーンとは、前記第2方向からの平面視において重なっている、
     センサブロック。
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