特許 7310850 磁気センサ、磁気式エンコーダおよびレンズ位置検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-10

(45)【発行日】2023-07-19

(54)【発明の名称】磁気センサ、磁気式エンコーダおよびレンズ位置検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/09 20060101AFI20230711BHJP

   G01D 5/245 20060101ALI20230711BHJP

   G01R 33/02 20060101ALI20230711BHJP

   H01L 29/82 20060101ALI20230711BHJP

   G02B 7/04 20210101ALI20230711BHJP

【ＦＩ】

G01R33/09

G01D5/245 N

G01R33/02 Q

H01L29/82 Z

G02B7/04

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021069290

(22)【出願日】2021-04-15

(65)【公開番号】P2022164062

(43)【公開日】2022-10-27

【審査請求日】2022-05-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002907

【氏名又は名称】弁理士法人イトーシン国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】梅原 剛

(72)【発明者】

【氏名】平林 啓

(72)【発明者】

【氏名】蔡 永福

【審査官】島▲崎▼ 純一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１２６４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９０８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２３２４７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３２７６１８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００６－２４２７０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１３０３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００５－５１０８５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３３／０９

Ｇ０１Ｄ ５／２４５

Ｇ０１Ｒ ３３／０２

Ｈ０１Ｌ ２９／８２

Ｈ１０Ｎ ５０／１０

Ｇ０２Ｂ ７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

仮想の直線に平行な第１の方向の磁界成分を含む対象磁界を検出する磁気センサであって、
それぞれ前記磁界成分の強度に応じて抵抗値が変化するように構成された第１ないし第４の抵抗体と、
所定の大きさの電流が供給される電源ポートと、
グランドに接続されるグランドポートと、
第１の出力ポートと、
第２の出力ポートとを備え、
前記第１の抵抗体と前記第２の抵抗体は、矩形の第１の領域内に配置され、且つ前記第１の出力ポートに接続される第１の接続点を介して直列に接続され、
前記第３の抵抗体と前記第４の抵抗体は、前記第１の方向において一部が前記第１の領域とは異なる位置にあり且つ他の一部が前記第１の領域の一部に重なる矩形の第２の領域内に配置され、且つ前記第２の出力ポートに接続される第２の接続点を介して直列に接続され、
前記第１の抵抗体の前記第１の接続点とは反対側の端部と、前記第３の抵抗体の前記第２の接続点とは反対側の端部は、前記電源ポートに接続され、
前記第２の抵抗体の前記第１の接続点とは反対側の端部と、前記第４の抵抗体の前記第２の接続点とは反対側の端部は、前記グランドポートに接続され、
前記第１および第２の抵抗体は、前記第１の方向と直交する第２の方向において、前記第３の抵抗体と前記第４の抵抗体の間に配置されていることを特徴とする磁気センサ。

【請求項2】

前記第１および第２の方向に直交する第３の方向から見たときの前記第１の抵抗体の重心と、前記第３の方向から見たときの前記第２の抵抗体の重心は、前記仮想の直線を中心として対称な位置にあり、
前記第３の方向から見たときの前記第３の抵抗体の重心と、前記第３の方向から見たときの前記第４の抵抗体の重心は、前記仮想の直線を中心として対称な位置にあることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。

【請求項3】

前記第１および第２の方向に直交する第３の方向から見たときの前記第１および第３の抵抗体のグループの重心と、前記第３の方向から見たときの前記第２および第４の抵抗体のグループの重心は、前記仮想の直線を中心として対称な位置にあることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。

【請求項4】

前記第１ないし第４の抵抗体の各々は、複数の磁気抵抗効果素子を含み、
前記複数の磁気抵抗効果素子の各々は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、前記磁界成分の方向および強度に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層と、前記磁化固定層と前記自由層の間に配置されたギャップ層とを含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気センサ。

【請求項5】

前記第１および第３の抵抗体に含まれる前記複数の磁気抵抗効果素子の各々の前記磁化固定層の磁化の方向は、第１の磁化方向であり、
前記第２および第４の抵抗体に含まれる前記複数の磁気抵抗効果素子の各々の前記磁化固定層の磁化の方向は、前記第１の磁化方向とは反対の第２の磁化方向であることを特徴とする請求項４記載の磁気センサ。

【請求項6】

前記第１の抵抗体の前記複数の磁気抵抗効果素子と前記第２の抵抗体の前記複数の磁気抵抗効果素子は、前記仮想の直線を中心として対称な位置に配置され、
前記第３の抵抗体の前記複数の磁気抵抗効果素子と前記第４の抵抗体の前記複数の磁気抵抗効果素子は、前記仮想の直線を中心として対称な位置に配置されていることを特徴とする請求項４または５記載の磁気センサ。

【請求項7】

前記複数の磁気抵抗効果素子の各々は、更に、前記自由層に対して印加される、前記第１の方向と交差する方向のバイアス磁界を発生するバイアス磁界発生器を含むことを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の磁気センサ。

【請求項8】

前記自由層は、磁化容易軸方向が前記第１の方向と交差する方向に向いた形状磁気異方性を有することを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の磁気センサ。

【請求項9】

前記ギャップ層は、トンネルバリア層であることを特徴とする請求項４ないし８のいずれかに記載の磁気センサ。

【請求項10】

請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気センサと、
前記対象磁界を発生する磁界発生器とを備え、
前記磁気センサと前記磁界発生器は、前記磁気センサに対する前記磁界発生器の相対的な位置が変化すると、前記磁界成分の強度が変化するように構成されていることを特徴とする磁気式エンコーダ。

【請求項11】

更に、検出値生成回路を備え、
前記磁気センサは、前記第１の出力ポートの電位と対応関係を有する第１の検出信号を生成すると共に、前記第２の出力ポートの電位と対応関係を有する第２の検出信号を生成し、
前記検出値生成回路は、前記第１および第２の検出信号に基づいて、前記磁気センサに対する前記磁界発生器の相対的な位置と対応関係を有する検出値を生成することを特徴とする請求項１０記載の磁気式エンコーダ。

【請求項12】

前記磁界発生器は、複数組のＮ極とＳ極が所定の方向に交互に配列された磁気スケールであり、
前記第１および第２の検出信号の各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分と、前記理想成分の高調波に相当する誤差成分とを含み、
前記第１ないし第４の抵抗体は、前記第１の検出信号の前記理想成分の位相と前記第２の検出信号の前記理想成分の位相が互いに異なり、且つ前記誤差成分が低減されるように構成されていることを特徴とする請求項１１記載の磁気式エンコーダ。

【請求項13】

位置が変化可能なレンズの位置を検出するためのレンズ位置検出装置であって、
請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気センサと、
前記対象磁界を発生する磁界発生器とを備え、
前記レンズは、前記第１の方向に移動可能に構成され、
前記磁気センサと前記磁界発生器は、前記レンズの位置が変化すると、前記磁界成分の強度が変化するように構成されていることを特徴とするレンズ位置検出装置。

【請求項14】

更に、検出値生成回路を備え、
前記磁気センサは、前記第１の出力ポートの電位と対応関係を有する第１の検出信号を生成すると共に、前記第２の出力ポートの電位と対応関係を有する第２の検出信号を生成し、
前記検出値生成回路は、前記第１および第２の検出信号に基づいて、前記レンズの位置と対応関係を有する検出値を生成することを特徴とする請求項１３記載のレンズ位置検出装置。

【請求項15】

前記磁界発生器は、複数組のＮ極とＳ極が所定の方向に交互に配列された磁気スケールであり、
前記第１および第２の検出信号の各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分と、前記理想成分の高調波に相当する誤差成分とを含み、
前記第１ないし第４の抵抗体は、前記第１の検出信号の前記理想成分の位相と前記第２の検出信号の前記理想成分の位相が互いに異なり、且つ前記誤差成分が低減されるように構成されていることを特徴とする請求項１４記載のレンズ位置検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁気センサと、この磁気センサを用いた磁気式エンコーダおよびレンズ位置検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

磁気センサを用いた磁気式エンコーダは、所定の方向に位置が変化する可動物体の位置を検出するために用いられている。所定の方向は、直線的な方向または回転方向である。可動物体の位置を検出するために用いられる磁気式エンコーダは、可動物体の位置の変化に対応して、所定の範囲内で、磁気センサに対する磁気スケール等の磁界発生器の相対位置が変化するように構成されている。

【0003】

磁気センサに対する磁界発生器の相対位置が変化すると、磁界発生器によって発生されて磁気センサに印加される対象磁界の一方向の成分の強度が変化する。磁気センサは、例えば、対象磁界の一方向の成分の強度を検出して、この一方向の成分の強度に対応し且つ互いに位相の異なる２つの検出信号を生成する。磁気式エンコーダは、２つの検出信号に基づいて、磁気センサに対する磁界発生器の相対位置と対応関係を有する検出値を生成する。

【0004】

磁気式エンコーダ用の磁気センサとしては、複数の磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサが用いられている。例えば、特許文献１，２には、磁気抵抗効果素子として、磁石および磁気センサの相対移動方向とこの相対移動方向に直交する方向に、複数のＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子を配置した磁気センサが開示されている。

【0005】

特に、特許文献２に開示された磁気センサでは、複数のＧＭＲ素子によってＡ相のブリッジ回路とＢ相のブリッジ回路を構成している。また、この磁気センサでは、磁石のＮ極とＳ極との中心間距離（ピッチ）をλとしたときに、複数のＧＭＲ素子を、相対移動方向にλ、λ／２またはλ／４の中心間距離で配置している。Ａ相のブリッジ回路とＢ相のブリッジ回路からは、位相がλ／２分だけずれた出力波形が得られる。

【0006】

ところで、磁気式エンコーダでは、高調波に起因して、磁気センサの検出信号の波形が歪むことが知られている。磁気センサの検出信号の出力波形が歪むと、磁気センサに対する磁界発生器の相対位置を精度よく検出することができなくなってしまう。これに対し、特許文献３には、複数の磁気抵抗効果素子を、磁気媒体の信号磁界のＮＳのピッチと高調波の次数に基づいて、所定の間隔で配置することにより、高調波を打ち消す磁気センサが開示されている。

【0007】

また、特許文献４には、複数のＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子を、磁気スケールの記録信号の波長λまたはλの１／２のピッチＰに基づいて、磁気スケールの長手方向に沿って、奇数次の高調波歪みがキャンセルできる位置に配置した磁気センサが開示されている。この磁気センサでは、それぞれ複数のＴＭＲ素子が集密に配置された－ＣＯＳ検出部、ＣＯＳ検出部、－ＳＩＮ検出部およびＳＩＮ検出部が磁気スケールの幅の方向に配置されている。－ＣＯＳ検出部とＣＯＳ検出部は、磁気スケールの長手方向に１ピッチＰの間隔で配置されている。－ＳＩＮ検出部とＳＩＮ検出部は、磁気スケールの長手方向に１ピッチＰの間隔で配置されている。－ＣＯＳ検出部と－ＳＩＮ検出部が磁気スケールの長手方向に１ピッチＰの半分の間隔（すなわちλ／４）で配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】国際公開第２００９／０３１５５８号

【文献】国際公開第２００９／１１９４７１号

【文献】特開昭６３－２２５１２４号公報

【文献】特開２０１５－１９０８８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

磁気センサを用いた磁気式エンコーダでは、磁気センサは、磁界発生器に対して、所定の姿勢で対向するように設置される。しかし、実際には、磁気センサの設置の精度上、磁気センサが傾く場合がある。磁気センサが傾くと、磁気センサに対する磁界発生器の相対位置の検出精度が低下するという問題が発生する。特に、特許文献４に開示された磁気センサのように、磁気スケールの長手方向に沿って複数の磁気抵抗効果素子を配置した場合には、磁気センサが傾くことによる問題が顕著に発生する。

【0010】

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、磁気センサが傾くことによる問題の発生を抑制できるようにした磁気センサ、ならびにこの磁気センサを用いた磁気式エンコーダおよびレンズ位置検出装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の磁気センサは、仮想の直線に平行な第１の方向の磁界成分を含む対象磁界を検出するものである。本発明の磁気センサは、それぞれ磁界成分の強度に応じて抵抗値が変化するように構成された第１ないし第４の抵抗体と、所定の大きさの電流が供給される電源ポートと、グランドに接続されるグランドポートと、第１の出力ポートと、第２の出力ポートとを備えている。

【0012】

第１の抵抗体と第２の抵抗体は、第１の領域内に配置され、且つ第１の出力ポートに接続される第１の接続点を介して直列に接続されている。第３の抵抗体と第４の抵抗体は、第１の方向において少なくとも一部が第１の領域とは異なる位置にある第２の領域内に配置され、且つ第２の出力ポートに接続される第２の接続点を介して直列に接続されている。第１の抵抗体の第１の接続点とは反対側の端部と、第３の抵抗体の第２の接続点とは反対側の端部は、電源ポートに接続されている。第２の抵抗体の第１の接続点とは反対側の端部と、第４の抵抗体の第２の接続点とは反対側の端部は、グランドポートに接続されている。

【0013】

第１および第２の抵抗体は、第１の方向と直交する第２の方向において、第３の抵抗体と第４の抵抗体の間に配置されている。

【0014】

本発明の磁気センサにおいて、第１および第２の方向に直交する第３の方向から見たときの第１の抵抗体の重心と、第３の方向から見たときの第２の抵抗体の重心は、仮想の直線を中心として対称な位置にあってもよい。また、第３の方向から見たときの第３の抵抗体の重心と、第３の方向から見たときの第４の抵抗体の重心は、仮想の直線を中心として対称な位置にあってもよい。

【0015】

また、本発明の磁気センサにおいて、第１および第２の方向に直交する第３の方向から見たときの第１および第３の抵抗体のグループの重心と、第３の方向から見たときの第２および第４の抵抗体のグループの重心は、仮想の直線を中心として対称な位置にあってもよい。

【0016】

また、本発明の磁気センサにおいて、第１ないし第４の抵抗体の各々は、複数の磁気抵抗効果素子を含んでいてもよい。複数の磁気抵抗効果素子の各々は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、磁界成分の方向および強度に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを含んでいる。

【0017】

第１ないし第４の抵抗体の各々が複数の磁気抵抗効果素子を含んでいる場合、第１および第３の抵抗体に含まれる複数の磁気抵抗効果素子の各々の磁化固定層の磁化の方向は、第１の磁化方向であってもよい。また、第２および第４の抵抗体に含まれる複数の磁気抵抗効果素子の各々の磁化固定層の磁化の方向は、第１の磁化方向とは反対の第２の磁化方向であってもよい。

【0018】

また、第１ないし第４の抵抗体の各々が複数の磁気抵抗効果素子を含んでいる場合、第１の抵抗体の複数の磁気抵抗効果素子と第２の抵抗体の複数の磁気抵抗効果素子は、仮想の直線を中心として対称な位置に配置されていてもよい。また、第３の抵抗体の複数の磁気抵抗効果素子と第４の抵抗体の複数の磁気抵抗効果素子は、仮想の直線を中心として対称な位置に配置されていてもよい。

【0019】

また、第１ないし第４の抵抗体の各々が複数の磁気抵抗効果素子を含んでいる場合、複数の磁気抵抗効果素子の各々は、更に、自由層に対して印加される、第１の方向と交差する方向のバイアス磁界を発生するバイアス磁界発生器を含んでいてもよい。あるいは、自由層は、磁化容易軸方向が第１の方向と交差する方向に向いた形状磁気異方性を有していてもよい。

【0020】

また、第１ないし第４の抵抗体の各々が複数の磁気抵抗効果素子を含んでいる場合、ギャップ層は、トンネルバリア層であってもよい。

【0021】

本発明の磁気式エンコーダは、本発明の磁気センサと、対象磁界を発生する磁界発生器とを備えている。磁気センサと磁界発生器は、磁気センサに対する磁界発生器の相対的な位置が変化すると、磁界成分の強度が変化するように構成されている。

【0022】

本発明の磁気式エンコーダは、更に、検出値生成回路を備えていてもよい。この場合、磁気センサは、第１の出力ポートの電位と対応関係を有する第１の検出信号を生成すると共に、第２の出力ポートの電位と対応関係を有する第２の検出信号を生成してもよい。また、検出値生成回路は、第１および第２の検出信号に基づいて、磁気センサに対する磁界発生器の相対的な位置と対応関係を有する検出値を生成してもよい。

【0023】

また、本発明の磁気式エンコーダにおいて、磁界発生器は、複数組のＮ極とＳ極が所定の方向に交互に配列された磁気スケールであってもよい。この場合、第１および第２の検出信号の各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分と、理想成分の高調波に相当する誤差成分とを含んでいてもよい。第１ないし第４の抵抗体は、第１の検出信号の理想成分の位相と第２の検出信号の理想成分の位相が互いに異なり、且つ誤差成分が低減されるように構成されていてもよい。

【0024】

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

【0025】

本発明のレンズ位置検出装置は、更に、検出値生成回路を備えていてもよい。この場合、磁気センサは、第１の出力ポートの電位と対応関係を有する第１の検出信号を生成すると共に、第２の出力ポートの電位と対応関係を有する第２の検出信号を生成してもよい。また、検出値生成回路は、第１および第２の検出信号に基づいて、レンズの位置と対応関係を有する検出値を生成してもよい。

【0026】

また、本発明のレンズ位置検出装置において、磁界発生器は、複数組のＮ極とＳ極が所定の方向に交互に配列された磁気スケールであってもよい。この場合、第１および第２の検出信号の各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分と、理想成分の高調波に相当する誤差成分とを含んでいてもよい。第１ないし第４の抵抗体は、第１の検出信号の理想成分の位相と第２の検出信号の理想成分の位相が互いに異なり、且つ誤差成分が低減されるように構成されていてもよい。

【発明の効果】

【0027】

本発明の磁気センサ、磁気式エンコーダおよびレンズ位置検出装置では、第１および第２の抵抗体は、第２の方向において、第３の抵抗体と第４の抵抗体の間に配置されている。これにより、本発明によれば、磁気センサが傾くことによる問題の発生を抑制することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係る磁気式エンコーダを示す斜視図である。

【図2】本発明の第１の実施の形態に係る磁気式エンコーダを示す正面図である。

【図3】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサを示す平面図である。

【図4】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの構成を示す回路図である。

【図5】本発明の第１の実施の形態における第１ないし第４の抵抗体の配置を説明するための説明図である。

【図6】本発明の第１の実施の形態における第１の抵抗体を示す平面図である。

【図7】本発明の第１の実施の形態における磁気抵抗効果素子の第１の例を示す斜視図である。

【図8】本発明の第１の実施の形態における磁気抵抗効果素子の第２の例を示す斜視図である。

【図9】第１の実施例のモデルにおける第１ないし第４の抵抗体の配置を模式的に示す説明図である。

【図10】第１の比較例のモデルにおける第１ないし第４の抵抗体の配置を模式的に示す説明図である。

【図11】第２の比較例のモデルにおける第１ないし第４の抵抗体の配置を模式的に示す説明図である。

【図12】シミュレーションによって求めた磁気センサの回転角度と誤差の関係を示す特性図である。

【図13】本発明の第１の実施の形態に係る位置検出装置を含むレンズモジュールを示す斜視図である。

【図14】本発明の第１の実施の形態に係る位置検出装置を示す斜視図である。

【図15】本発明の第１の実施の形態における磁気抵抗効果素子の第１の変形例を示す斜視図である。

【図16】本発明の第１の実施の形態における磁気抵抗効果素子の第２の変形例を示す平面図である。

【図17】本発明の第１の実施の形態における磁気抵抗効果素子の第３の変形例を示す平面図である。

【図18】本発明の第１の実施の形態における磁気抵抗効果素子の第４の変形例を示す平面図である。

【図19】本発明の第１の実施の形態における磁気抵抗効果素子の第５の変形例を示す平面図である。

【図20】本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサを示す平面図である。

【図21】本発明の第２の実施の形態における第２の抵抗体を示す平面図である。

【図22】本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサを示す平面図である。

【図23】本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサの構成を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る磁気式エンコーダの概略の構成について説明する。図１は、磁気式エンコーダ１を示す斜視図である。図２は、磁気式エンコーダ１を示す正面図である。本実施の形態に係る磁気式エンコーダ１は、本実施の形態に係る磁気センサ２と、磁界発生器３とを含んでいる。

【0030】

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

【0031】

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

【0032】

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

【0033】

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

【0034】

磁気センサ２は、磁界発生器３に対してＺ方向に離れた位置に配置されている。磁気センサ２は、対象磁界ＭＦのＸ方向に平行な方向の磁界成分ＭＦｘの強度を検出することができるように構成されている。磁界成分ＭＦｘの強度は、例えば、磁界成分ＭＦｘの方向がＸ方向のときに正の値で表され、磁界成分ＭＦｘの方向が－Ｘ方向のときに負の値で表される。磁気センサ２または磁界発生器３がＸ方向に平行な方向に沿って移動すると、磁界成分ＭＦｘの強度は、周期的に変化する。Ｘ方向に平行な方向は、本発明の第１の方向に対応する。

【0035】

次に、図３および図４を参照して、磁気センサ２について詳しく説明する。図３は、磁気センサ２を示す平面図である。図４は、磁気センサ２の構成を示す回路図である。図４に示したように、磁気式エンコーダ１は、更に、検出値生成回路４を備えている。検出値生成回路４は、磁気センサ２が生成する、磁界成分ＭＦｘの強度に対応する少なくとも１つの検出信号に基づいて、磁気センサ２に対する磁界発生器３の相対的な位置と対応関係を有する検出値Ｖｓを生成する。検出値生成回路４は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはマイクロコンピュータによって実現することができる。

【0036】

磁気センサ２は、それぞれ磁界成分ＭＦｘの強度に応じて抵抗値が変化するように構成された第１の抵抗体Ｒ１１、第２の抵抗体Ｒ１２、第３の抵抗体Ｒ２１および第４の抵抗体Ｒ２２を備えている。第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の各々は、複数の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と記す。）５０を含んでいる。

【0037】

磁気センサ２は、更に、電源ポートＶ１と、グランドポートＧ１と、第１の出力ポートＥ１と、第２の出力ポートＥ２とを備えている。グランドポートＧ１はグランドに接続される。第１および第２の出力ポートＥ１，Ｅ２は、検出値生成回路４に接続されている。磁気センサ２は、定電圧駆動であってもよいし、定電流駆動であってもよい。磁気センサ２が定電圧駆動である場合、電源ポートＶ１には、所定の大きさの電圧が印加される。磁気センサ２が定電流駆動である場合、電源ポートＶ１には、所定の大きさの電流が供給される。

【0038】

磁気センサ２は、第１の出力ポートＥ１の電位と対応関係を有する信号を、第１の検出信号Ｓ１として生成し、第２の出力ポートＥ２の電位と対応関係を有する信号を、第２の検出信号Ｓ２として生成する。検出値生成回路４は、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、検出値Ｖｓを生成する。なお、磁気センサ２および検出値生成回路４の少なくとも一方は、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の各々の振幅、位相およびオフセットを補正することができるように構成されていてもよい。

【0039】

図４に示したように、第１の抵抗体Ｒ１１と第２の抵抗体Ｒ１２は、第１の出力ポートＥ１に接続される第１の接続点Ｐ１を介して直列に接続されている。第３の抵抗体Ｒ２１と第４の抵抗体Ｒ２２は、第２の出力ポートＥ２に接続される第２の接続点Ｐ２を介して直列に接続されている。

【0040】

また、第１の抵抗体Ｒ１１は、回路構成上、電源ポートＶ１と第１の接続点Ｐ１の間に設けられている。第１の抵抗体Ｒ１１の第１の接続点Ｐ１とは反対側の端部は、電源ポートＶ１に接続されている。なお、本出願において、「回路構成上」という表現は、物理的な構成における配置ではなく、回路図上での配置を指すために用いている。第１の抵抗体Ｒ１１の上記の端部は、回路図上での端部である。

【0041】

第２の抵抗体Ｒ１２は、回路構成上、グランドポートＧ１と第１の接続点Ｐ１の間に設けられている。第２の抵抗体Ｒ１２の第１の接続点Ｐ１とは反対側の端部（回路図上での端部）は、グランドポートＧ１に接続されている。

【0042】

第３の抵抗体Ｒ２１は、回路構成上、電源ポートＶ１と第２の接続点Ｐ２の間に設けられている。第３の抵抗体Ｒ２１の第２の接続点Ｐ２とは反対側の端部（回路図上での端部）は、電源ポートＶ１に接続されている。

【0043】

第４の抵抗体Ｒ２２は、回路構成上、グランドポートＧ１と第２の接続点Ｐ２の間に設けられている。第４の抵抗体Ｒ２２の第２の接続点Ｐ２とは反対側の端部（回路図上での端部）は、グランドポートＧ１に接続されている。

【0044】

図３に示したように、磁気センサ２は、更に、基板１０と、この基板１０の上に配置された電源端子１１、グランド端子１２、第１の出力端子１３および第２の出力端子１４とを備えている。電源端子１１は、電源ポートＶ１を構成する。グランド端子１２は、グランドポートＧ１を構成する。第１および第２の出力端子１３，１４は、それぞれ第１および第２の出力ポートＥ１，Ｅ２を構成する。

【0045】

図３に示したように、第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２は、基板１０上の第１の領域Ｒ１内に配置されている。第３および第４の抵抗体Ｒ２１，Ｒ２２は、基板１０上の第２の領域Ｒ２内に配置されている。第２の領域Ｒ２少なくとも一部は、Ｘ方向に平行な方向において、第１の領域Ｒ１とは異なる位置にある。図３に示した例では、第２の領域Ｒ２の一部は、第１の領域Ｒ１の一部に重なっている。

【0046】

第２の領域Ｒ２は、第１の領域Ｒ１に対してＸ方向の先にあってもよいし、－Ｘ方向の先にあってもよい。図３には、第２の領域Ｒ２が、第１の領域Ｒ１に対してＸ方向の先にある例を示している。なお、第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２は、Ｚ方向について同じ位置にあってもよいし、互いに異なる位置にあってもよい。

【0047】

また、図３に示したように、第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２は、Ｙ方向に平行な方向において、第３の抵抗体Ｒ２１と第４の抵抗体Ｒ２２の間に配置されている。Ｙ方向に平行な方向は、本発明の第２の方向に対応する。

【0048】

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

【0049】

また、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の各々は、理想成分の他に、理想成分の高調波に相当する誤差成分を含んでいる。本実施の形態では、誤差成分が低減されるように、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２が構成されている。

【0050】

以下、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の構成について具体的に説明する。始めに、ＭＲ素子５０の構成について説明する。本実施の形態では、ＭＲ素子５０は、スピンバルブ型のＭＲ素子である。このスピンバルブ型のＭＲ素子は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、磁界成分ＭＦｘに応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを含んでいる。スピンバルブ型のＭＲ素子は、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子でもよいし、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子でもよい。本実施の形態では特に、磁気センサ２の寸法を小さくするために、ＭＲ素子５０は、ＴＭＲ素子であることが好ましい。ＴＭＲ素子では、ギャップ層はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、ギャップ層は非磁性導電層である。スピンバルブ型のＭＲ素子では、自由層の磁化の方向が磁化固定層の磁化の方向に対してなす角度に応じて抵抗値が変化し、この角度が０°のときに抵抗値は最小値となり、角度が１８０°のときに抵抗値は最大値となる。

【0051】

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

【0052】

本実施の形態では特に、第１の磁化方向は－Ｘ方向であり、第２の磁化方向はＸ方向である。この場合、複数のＭＲ素子５０の各々の自由層の磁化の方向は、磁界成分ＭＦｘの強度に応じて、ＸＹ平面内で変化する。これにより、第１および第２の出力ポートＥ１，Ｅ２の各々の電位は、磁界成分ＭＦｘの強度に応じて変化する。

【0053】

次に、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の配置について説明する。なお、以下の説明において、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の配置について説明する場合、Ｚ方向から見たときの抵抗体の重心を基準にして説明するものとする。Ｚ方向は、本発明の第３の方向に対応する。

【0054】

図５は、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の配置を説明するための説明図である。第２の抵抗体Ｒ１２は、Ｘ方向について第１の抵抗体Ｒ１１と同じ位置に配置されている。また、第２の抵抗体Ｒ１２は、第１の抵抗体Ｒ１１に対して、－Ｙ方向の先に配置されている。

【0055】

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

【0056】

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

【0057】

また、図５において、記号Ｌは、Ｘ方向に平行な仮想の直線を示している。仮想の直線Ｌは、本発明における仮想の直線に対応する。本実施の形態では特に、Ｚ方向から見たときの第１の抵抗体Ｒ１１の重心Ｃ１１と、Ｚ方向から見たときの第２の抵抗体Ｒ１２の重心Ｃ１２は、仮想の直線Ｌを中心として対称な位置にある。また、Ｚ方向から見たときの第３の抵抗体Ｒ２１の重心Ｃ２１と、Ｚ方向から見たときの第４の抵抗体Ｒ２２の重心Ｃ２２は、仮想の直線Ｌを中心として対称な位置にある。

【0058】

また、図５において、記号ＲＡを付した破線の領域は、第１および第３の抵抗体Ｒ１１，Ｒ２１のグループを示し、記号ＲＢを付した破線の領域は、第２および第４の抵抗体Ｒ１２，Ｒ２２のグループを示している。Ｚ方向から見たときのグループＲＡの重心Ｃ１と、Ｚ方向から見たときのグループＲＢの重心Ｃ２は、仮想の直線Ｌを中心として対称な位置にある。

【0059】

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

【0060】

図６は、第１の抵抗体Ｒ１１を示す平面図である。図６に示したように、第１の抵抗体Ｒ１１は、８つの素子群３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８を含んでいる。素子群３１～３８の各々は、４つの区画に区分けされている。各区画には、１つ以上のＭＲ素子５０が配置される。従って、各素子群は、４つ以上のＭＲ素子５０を含んでいる。複数のＭＲ素子５０は、素子群内において直列に接続されていてもよい。この場合、複数の素子群は、直列に接続されていてもよい。あるいは、複数のＭＲ素子５０は、素子群に関わらずに直列に接続されていてもよい。

【0061】

図６では、理想成分の第３高調波（３次の高調波）に相当する誤差成分と、理想成分の第５高調波（５次の高調波）に相当する誤差成分と、理想成分の第７高調波（７次の高調波）に相当する誤差成分が低減されるように、素子群３１～３８が配置されている。図６に示したように、素子群３１～３４は、Ｘ方向に沿って配置されている。素子群３２は、素子群３１に対して、Ｘ方向にＬｐ／１０だけ離れた位置に配置されている。素子群３３は、素子群３１に対して、Ｘ方向にＬｐ／６だけ離れた位置に配置されている。素子群３４は、素子群３１に対して、Ｘ方向にＬｐ／１０＋Ｌｐ／６だけ離れた位置（素子群３２に対して、Ｘ方向にＬｐ／６だけ離れた位置）に配置されている。

【0062】

また、図６に示したように、素子群３５～３８は、素子群３１～３４の－Ｙ方向の先において、Ｘ方向に沿って配置されている。素子群３５は、素子群３１に対して、Ｘ方向にＬｐ／１４だけ離れた位置に配置されている。素子群３６は、素子群３１に対して、Ｘ方向にＬｐ／１４＋Ｌｐ／１０だけ離れた位置（素子群３２に対して、Ｘ方向にＬｐ／１４だけ離れた位置）に配置されている。素子群３７は、素子群３１に対して、Ｘ方向にＬｐ／１４＋Ｌｐ／６だけ離れた位置（素子群３３に対して、Ｘ方向にＬｐ／１４だけ離れた位置）に配置されている。素子群３８は、素子群３１に対して、Ｘ方向にＬｐ／１４＋Ｌｐ／１０＋Ｌｐ／６だけ離れた位置（素子群３４に対して、Ｘ方向にＬｐ／１４だけ離れた位置）に配置されている。

【0063】

複数の誤差成分を低減するための複数の素子群の配置は、図６に示した例に限られない。ここで、ｎ，ｍをそれぞれ１以上且つ互いに異なる整数とする。例えば、２ｎ＋１次の高調波に相当する誤差成分を低減する場合、第１の素子群を第２の素子群に対してＸ方向にＬｐ／（４ｎ＋２）だけ離れた位置に配置する。更に、２ｍ＋１次の高調波に相当する誤差成分を低減する場合、第３の素子群を第１の素子群に対してＸ方向にＬｐ／（４ｍ＋２）だけ離れた位置に配置し、第４の素子群を第２の素子群に対してＸ方向にＬｐ／（４ｍ＋２）だけ離れた位置に配置する。このように、複数の高調波に相当する誤差成分を低減する場合、ある１つの高調波に相当する誤差成分を低減するための複数の素子群の各々は、他の高調波に相当する誤差成分を低減するための複数の素子群の各々に対して、Ｘ方向に、１ピッチの大きさＬｐに基づく所定の間隔だけ離れた位置に配置される。

【0064】

本実施の形態では、第２ないし第４の抵抗体Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の各々における複数の素子群の構成および配置は、第１の抵抗体Ｒ１１における複数の素子群の構成および配置と同じである。すなわち、第２ないし第４の抵抗体Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の各々も、図６に示した構成および位置関係の８つの素子群３１～３８を含んでいる。なお、第２の抵抗体Ｒ１２の素子群３１は、Ｘ方向について第１の抵抗体Ｒ１１の素子群３１と同じ位置に配置されている。第３の抵抗体Ｒ２１の素子群３１は、第１の抵抗体Ｒ１１の素子群３１に対して、Ｘ方向にＬｐ／４だけ離れた位置に配置されている。第４の抵抗体Ｒ２２の素子群３１は、第２の抵抗体Ｒ１２の素子群３１に対して、Ｘ方向にＬｐ／４だけ離れた位置に配置されている。

【0065】

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

【0066】

なお、磁化固定層の磁化の方向、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の位置、ならびに素子群３１～３８の位置は、ＭＲ素子５０の作製の精度等の観点から、上述の方向および位置からわずかにずれていてもよい。

【0067】

次に、図７および図８を参照して、ＭＲ素子５０の第１および第２の例について説明する。図７は、ＭＲ素子５０の第１の例を示す斜視図である。第１の例では、ＭＲ素子５０は、Ｚ方向にこの順に積層された磁化固定層５１、ギャップ層５２および自由層５３を含む積層膜５０Ａを含んでいる。Ｚ方向から見た積層膜５０Ａの平面形状は、正方形またはほぼ正方形である。

【0068】

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

【0069】

ＭＲ素子５０は、更に、自由層５３に対して印加されるバイアス磁界を発生するバイアス磁界発生器５０Ｂを含んでいる。バイアス磁界の方向は、Ｘ方向に平行な方向と交差する方向である。第１の例では、バイアス磁界発生器５０Ｂは、２つの磁石５４，５５を含んでいる。磁石５４は、積層膜５０Ａに対して、－Ｙ方向の先に配置されている。磁石５５は、積層膜５０Ａに対して、Ｙ方向の先に配置されている。第１の例では特に、積層膜５０Ａと磁石５４，５５は、ＸＹ平面に平行な１つの仮想の平面と交差する位置に配置されている。また、図７において、磁石５４，５５内の矢印は、磁石５４，５５の磁化の方向を表している。第１の例では、バイアス磁界の方向は、Ｙ方向である。

【0070】

図８は、ＭＲ素子５０の第２の例を示す斜視図である。ＭＲ素子５０の第２の例の構成は、積層膜５０Ａの平面形状および磁石５４，５５の位置を除いて、ＭＲ素子５０の第１の例の構成と同じである。第２の例では、磁石５４，５５は、Ｚ方向について積層膜５０Ａとは異なる位置に配置されている。図８に示した例では特に、磁石５４，５５は、積層膜５０Ａに対して、Ｚ方向の先に配置されている。また、Ｚ方向から見た積層膜５０Ａの平面形状は、Ｙ方向に長い長方形である。Ｚ方向から見たときに、磁石５４，５５は、積層膜５０Ａと重なる位置に配置されている。

【0071】

なお、バイアス磁界の方向および磁石５４，５５の配置は、図７および図８に示した例に限られない。例えば、バイアス磁界の方向は、Ｙ方向に対して傾いた方向であってもよい。また、磁石５４，５５は、Ｘ方向に平行な方向において互いにずれていてもよい。ＭＲ素子５０のその他の例については、後で変形例として説明する。

【0072】

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

【0073】

上記のアークタンジェントの値が０°のときには、Ｘ方向について、磁界発生器３のＳ極の位置と、第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２の各々の素子群３１の位置が一致する。また、上記のアークタンジェントの値が１８０°のときには、Ｘ方向について、磁界発生器３のＮ極の位置と、第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２の各々の素子群３１の位置が一致する。従って、初期検出値は、１ピッチ内での磁気センサ２に対する磁界発生器３の相対的な位置（以下、相対位置とも言う。）と対応関係を有している。

【0074】

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

【0075】

次に、本実施の形態に係る磁気式エンコーダ１および磁気センサ２の作用および効果について説明する。本実施の形態では、第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２は、Ｙ方向に平行な方向において、第３の抵抗体Ｒ２１と第４の抵抗体Ｒ２２の間に配置されている。これにより、本実施の形態によれば、磁気センサ２が傾くことによって磁気センサ２に対する磁界発生器３の相対的な位置の検出精度が低下するという問題が発生することを抑制することができる。以下、この効果について、シミュレーションの結果を参照して説明する。

【0076】

始めに、シミュレーションで使用した第１の実施例のモデルと、第１および第２の比較例のモデルについて説明する。第１の実施例のモデルは、本実施の形態に係る磁気式エンコーダ１のモデルである。図９は、第１の実施例のモデルにおける第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の配置を模式的に示している。第１の実施例のモデルにおける第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の配置は、図５および図６を参照して説明した通りの配置である。

【0077】

第１および第２の比較例のモデルの構成は、基本的には、第１の実施例のモデルの構成と同じである。ただし、第１および第２の比較例では、Ｙ方向に平行な方向における第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の配置を、第１の実施例と異ならせている。

【0078】

図１０は、第１の比較例のモデルにおける第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の配置を模式的に示している。第１の比較例では、第１の抵抗体Ｒ１１の－Ｙ方向の先に第３の抵抗体Ｒ２１を配置し、第３の抵抗体Ｒ２１の－Ｙ方向の先に第２の抵抗体Ｒ１２を配置し、第２の抵抗体Ｒ１２の－Ｙ方向の先に第４の抵抗体Ｒ２２を配置している。

【0079】

図１１は、第２の比較例のモデルにおける第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の配置を模式的に示している。第２の比較例では、第１の抵抗体Ｒ１１の－Ｙ方向の先に第２の抵抗体Ｒ１２を配置し、第２の抵抗体Ｒ１２の－Ｙ方向の先に第３の抵抗体Ｒ２１を配置し、第３の抵抗体Ｒ２１の－Ｙ方向の先に第４の抵抗体Ｒ２２を配置している。

【0080】

図１０および図１１に示したように、第１および第２の比較例は、いずれも、第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２が、Ｙ方向に平行な方向において、第３の抵抗体Ｒ２１と第４の抵抗体Ｒ２２の間に配置されているという要件を満たしていない。

【0081】

シミュレーションでは、各モデルにおける磁気センサ２を、Ｚ方向に平行な回転軸を中心として、任意の角度だけ回転させて傾けた。そして、この状態において、各モデルにおける磁気センサ２に対する磁界発生器３の相対的な位置（相対位置）を変化させたときの誤差を求めた。なお、シミュレーションでは、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の各々の長手方向がＸ方向に平行な方向に一致するときの磁気センサ２の回転角度を０°とした。

【0082】

シミュレーションでは、以下のようにして誤差を求めた。まず、相対位置を変化させたときの第１の検出信号Ｓ１と第２の検出信号Ｓ２との比のアークタンジェントすなわちａｔａｎ（Ｓ２／Ｓ１）の値を、０°以上３６０°未満の範囲内で求めた。ａｔａｎ（Ｓ２／Ｓ１）の値は、０°以上３６０°未満の範囲内の電気角で表した相対位置と紐付けながら求めた。そして、ａｔａｎ（Ｓ２／Ｓ１）の値とこの値に紐付けられた相対位置（電気角）との差を、誤差として求めた。

【0083】

図１２は、シミュレーションによって求めた磁気センサ２の回転角度と誤差の関係を示している。図１２において、横軸は磁気センサ２の回転角度を示し、縦軸は誤差である。また、図１２において、符号７１は、第１の実施例の誤差を示している。符号７２は、第１の比較例の誤差を示している。符号７３は、第２の比較例の誤差を示している。なお、相対位置を変化させると、誤差は周期的に変化する。図１２では、誤差として、周期的に変化する誤差の最大値と最小値の差を示している。

【0084】

誤差が大きくなると、相対位置の検出精度が低下する。シミュレーションの結果から、第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２を、Ｙ方向に平行な方向において、第３の抵抗体Ｒ２１と第４の抵抗体Ｒ２２の間に配置することにより、磁気センサ２が傾いたときの誤差を小さくすることができることが分かる。従って、本実施の形態によれば、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２を上述のように配置することにより、磁気センサ２が傾くことによって相対位置の検出精度が低下するという問題が発生することを抑制することができる。

【0085】

また、本実施の形態によれば、上述のように第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２を配置することにより、Ｙ方向に平行な方向に磁気センサ２がずれることによる影響を低減することができる。例えば、磁気センサ２は、理想的には、Ｚ方向から見て、磁気センサ２のＹ方向に平行な方向の中心が、磁界発生器３のＹ方向に平行な方向の中心に一致するように設置される。磁界成分ＭＦｘの強度は、磁界発生器３のＹ方向に平行な方向の中心において最も大きくなる。そのため、磁気センサ２が上記の理想的な位置にある場合、磁界成分ＭＦｘの強度は、磁気センサ２のＹ方向に平行な方向の中心（第１の抵抗体Ｒ１１と第２の抵抗体Ｒ１２の間）において最も大きくなる。もし、磁気センサ２が上記の理想的な位置からＹ方向に平行な方向にずれると、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の各々が検出する磁界成分ＭＦｘの強度も変化する。

【0086】

ここで、図１１に示した第２の比較例のモデルにおける第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２に着目する。第２の比較例のモデルでは、磁気センサ２が理想的な位置からＹ方向にずれると、第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２の各々が検出する磁界成分ＭＦｘの強度は、いずれも小さくなる。その結果、第１の抵抗体Ｒ１１の抵抗値と第２の抵抗体Ｒ１２の抵抗値は、一方が大きくなり、他方が小さくなる。

【0087】

ここで、第１の抵抗体Ｒ１１の抵抗値を記号ｒ１１で表し、第２の抵抗体Ｒ１２の抵抗値を記号ｒ１２で表す。磁気センサ２が定電圧駆動の場合、第１の出力ポートＥ１の電位は、ｒ１２／（ｒ１１＋ｒ１２）に比例する。上述のようにｒ１１，ｒ１２の一方が大きくなり他方が小さくなると、ｒ１１＋ｒ１２の変化に比べて、ｒ１２の変化が大きくなる。そのため、第１の出力ポートＥ１の電位は、磁気センサ２が理想的な位置にある場合における電位からずれてしまう。

【0088】

これに対し、本実施の形態では、磁気センサ２が上記の理想的な位置からＹ方向にずれると、第１の抵抗体Ｒ１１が検出する磁界成分ＭＦｘの強度は小さくなり、第２の抵抗体Ｒ１２が検出する磁界成分ＭＦｘの強度は大きくなる。その結果、第１の抵抗体Ｒ１１の抵抗値ｒ１１と第２の抵抗体Ｒ１２の抵抗値ｒ１２は、いずれも大きくなるか、いずれも小さくなる。これにより、本実施の形態によれば、第２の比較例のモデルに比べて、ｒ１２／（ｒ１１＋ｒ１２）の変化を抑制することができる。従って、本実施の形態によれば、磁気センサ２が理想的な位置からＹ方向に平行な方向にずれたときの第１の検出信号Ｓ１の変化を抑制することができる。

【0089】

上記の第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２についての説明は、第３および第４の抵抗体Ｒ２１，Ｒ２２にも当てはまる。従って、本実施の形態によれば、磁気センサ２が理想的な位置からＹ方向に平行な方向にずれたときの第２の検出信号Ｓ２の変化を抑制することができる。以上のことから、本実施の形態によれば、磁気センサ２がＹ方向に平行な方向にずれることによる影響を低減することができる。なお、この効果は、磁気センサ２が定電圧駆動の場合に得られる。

【0090】

次に、図９ないし図１１を参照して、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の配置に基づく特徴について更に説明する。図９ないし図１１において、記号Ｄ１を付した矢印は、各モデルにおける磁界発生器３を、Ｚ方向に平行な回転軸を中心として、図９ないし図１１における時計回り方向に所定の角度だけ回転させて傾けたときの、磁界発生器３の長手方向に平行な方向おける第１の抵抗体Ｒ１１と第３の抵抗体Ｒ２１のずれ量を示している。また、記号Ｄ２を付した矢印は、各モデルにおける磁界発生器３を、上記のように傾けたときの、磁界発生器３の長手方向に平行な方向おける第２の抵抗体Ｒ１２と第４の抵抗体Ｒ２２のずれ量を示している。ずれ量は、例えば、２つの抵抗体の対応する端部同士の間隔である。なお、磁界発生器３を上記のように傾けることは、磁気センサ２を、Ｚ方向に平行な回転軸を中心として、所定の角度だけ回転させて傾けることに相当する。

【0091】

ずれ量Ｄ１，Ｄ２は、磁界発生器３の長手方向がＸ方向に平行な方向に一致するときには、１ピッチの大きさＬｐの１／４すなわちＬｐ／４となる。しかし、磁界発生器３を上記のように傾けると、ずれ量Ｄ１，Ｄ２は、Ｌｐ／４とは異なる値になる。図９に示した第１の実施例では、ずれ量Ｄ１はＬｐ／４よりも小さくなり、ずれ量Ｄ２はＬｐ／４よりも大きくなる。図１０に示した第１の比較例と図１１に示した第２の比較例では、ずれ量Ｄ１，Ｄ２は、いずれもＬｐ／４よりも大きくなる。

【0092】

図示しないが、各モデルにおける磁界発生器３を、Ｚ方向に平行な回転軸を中心として、図９ないし図１１における反時計回り方向に所定の角度だけ回転させて傾けた場合、ずれ量Ｄ１，Ｄ２とＬｐ／４との大小関係は、上述の関係とは反対になる。このように、第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２を、Ｙ方向に平行な方向において、第３の抵抗体Ｒ２１と第４の抵抗体Ｒ２２の間に配置することは、磁気センサ２または磁界発生器３を傾けたときのずれ量Ｄ１，Ｄ２の一方が大きくなり他方が大きくなることに相当する。

【0093】

ここで、第１の抵抗体Ｒ１１の両端の電位差に相当する信号を第１の信号と言い、第２の抵抗体Ｒ１２の両端の電位差に相当する信号を第２の信号と言い、第３の抵抗体Ｒ２１の両端の電位差に相当する信号を第３の信号と言い、第４の抵抗体Ｒ２２の両端の電位差に相当する信号を第４の信号と言う。また、第１の信号と第３の信号の位相差を第１の位相差と言い、第２の信号と第４の信号の位相差を第２の位相差と言う。

【0094】

ずれ量Ｄ１がＬｐ／４となる場合には、第１の位相差は９０°となり、ずれ量Ｄ１がＬｐ／４よりも小さくなる場合には、第１の位相差は９０°よりも小さくなり、ずれ量Ｄ１がＬｐ／４よりも大きくなる場合には、第１の位相差は９０°よりも大きくなる。上記のずれ量Ｄ１と第１の位相差との関係は、ずれ量Ｄ２と第２の位相差との関係にも当てはまる。従って、各モデルにおける磁界発生器３を、Ｚ方向に平行な回転軸を中心として、図９ないし図１１における時計回り方向に所定の角度だけ回転させて傾けた場合、図９に示した第１の実施例では、第１の位相差は９０°よりも小さくなり、第２の位相差は９０°よりも大きくなる。図１０に示した第１の比較例と図１１に示した第２の比較例では、第１および第２の位相差は、いずれも９０°よりも大きくなる。

【0095】

また、各モデルにおける磁界発生器３を、Ｚ方向に平行な回転軸を中心として、図９ないし図１１における反時計回り方向に所定の角度だけ回転させて傾けた場合、第１および第２の位相差と９０°との大小関係は、上述の関係とは反対になる。このように、第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２を、Ｙ方向に平行な方向において、第３の抵抗体Ｒ２１と第４の抵抗体Ｒ２２の間に配置することは、磁気センサ２または磁界発生器３を傾けたときの第１および第２の位相差の一方が９０°よりも小さくなり他方が９０°よりも大きくなることに相当する。

【0096】

次に、第３の比較例の磁気式エンコーダと比較しながら、本実施の形態におけるその他の効果について説明する。始めに、第３の比較例の磁気式エンコーダの構成について説明する。第３の比較例の磁気式エンコーダの構成は、基本的には、本実施の形態に係る磁気式エンコーダ１の構成と同じである。ただし、第３の比較例では、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２に含まれる全てのＭＲ素子５０の各々の磁化固定層の磁化の方向は、同じ方向（例えば、－Ｘ方向）である。また、第３の比較例では、第２の抵抗体Ｒ１２は、第１の抵抗体Ｒ１１に対して、Ｘ方向にＬｐ／２だけ離れた位置に配置されている。第４の抵抗体Ｒ２２は、第３の抵抗体Ｒ２１に対して、Ｘ方向にＬｐ／２だけ離れた位置に配置されている。

【0097】

ここで、磁界発生器３の長手方向に平行な方向おける第１の抵抗体Ｒ１１と第２の抵抗体Ｒ１２のずれ量を第１のずれ量と言い、磁界発生器３の長手方向に平行な方向おける第３の抵抗体Ｒ２１と第４の抵抗体Ｒ２２のずれ量を第２のずれ量と言う。磁界発生器３の長手方向がＸ方向に平行な方向に一致するときには、第１および第２のずれ量の各々は、Ｌｐ／２となる。また、磁界発生器３を、Ｚ方向に平行な回転軸を中心として所定の角度だけ回転させて傾けたときの、第１および第２のずれ量の各々は、Ｌｐ／２よりも大きくなるか、Ｌｐ／２よりも小さくなる。この場合、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２にオフセットが生じる。

【0098】

これに対し、本実施の形態では、Ｚ方向から見たときの第１の抵抗体Ｒ１１の重心Ｃ１１と、Ｚ方向から見たときの第２の抵抗体Ｒ１２の重心Ｃ１２は、仮想の直線Ｌを中心として対称な位置にある。また、Ｚ方向から見たときの第３の抵抗体Ｒ２１の重心Ｃ２１と、Ｚ方向から見たときの第４の抵抗体Ｒ２２の重心Ｃ２２は、仮想の直線Ｌを中心として対称な位置にある。本実施の形態では、磁界発生器３の長手方向がＸ方向に平行な方向に一致するときには、第１および第２のずれ量の各々は０となる。また、磁界発生器３を、Ｚ方向に平行な回転軸を中心として所定の角度だけ回転させて傾けたときの、第１および第２のずれ量の各々の変化量は、第３の比較例よりも小さくなる。従って、本実施の形態によれば、第３の比較例に比べて、磁気センサ２または磁界発生器３を傾けたときの第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２のオフセットを小さくすることができる。

【0099】

また、本実施の形態では、第１および第３の抵抗体Ｒ１１，Ｒ２１に含まれる複数のＭＲ素子５０の各々の磁化固定層の磁化の方向は－Ｘ方向であり、第２および第４の抵抗体Ｒ１２，Ｒ２２に含まれる複数のＭＲ素子５０の各々の磁化固定層の磁化の方向はＸ方向である。これにより、本実施の形態によれば、上述の位置関係で第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２を配置することができる。なお、上述の重心Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２の位置関係は、磁化固定層の磁化の方向が互いに異なる２つの抵抗体が、仮想の直線Ｌを中心として対称な位置にあることに相当する。

【0100】

また、本実施の形態によれば、上述の位置関係で第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２を配置することにより、第３の比較例に比べて、Ｘ方向に平行な方向における磁気センサ２の寸法を小さくすることができる。

【0101】

また、本実施の形態では、Ｚ方向から見たときの第１および第３の抵抗体Ｒ１１，Ｒ２１のグループＲＡの重心Ｃ１と、Ｚ方向から見たときの第２および第４の抵抗体Ｒ１２，Ｒ２２のグループＲＢの重心Ｃ２は、仮想の直線Ｌを中心として対称な位置にある。これにより、本実施の形態によれば、グループＲＡ，ＲＢがＸ方向に平行な方向に沿って配置されている場合に比べて、Ｘ方向に平行な方向における磁気センサ２の寸法を小さくすることができる。なお、上述の重心Ｃ１，Ｃ２の位置関係は、電源ポートＶ１に接続された２つの抵抗体（第１および第３の抵抗体Ｒ１１，Ｒ２１）と、グランドポートＧ１に接続された２つの抵抗体（第２および第４の抵抗体Ｒ１２，Ｒ２２）が、仮想の直線Ｌを中心として対称な位置にあることに相当する。

【0102】

また、本実施の形態では、前述のように、理想成分の高調波に相当する誤差成分が低減されるように、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２が構成されている。これにより、本実施の形態によれば、相対位置の検出精度を向上させることができる。また、本実施の形態によれば、相対位置の検出精度を向上させながら、Ｘ方向に平行な方向における磁気センサ２の寸法を小さくすることができる。

【0103】

ここで、理想成分の高調波に相当する誤差成分について調べた実験の結果について説明する。実験では、第２の実施例の磁気式エンコーダと、第４の比較例の磁気式エンコーダを作製した。第２の実施例の磁気式エンコーダの構成は、本実施の形態に係る磁気式エンコーダ１の構成と同じである。

【0104】

第４の比較例の磁気式エンコーダの構成は、複数の素子群の構成を除いて、本実施の形態に係る磁気式エンコーダ１の構成と同じである。第４の比較例の磁気式エンコーダでは、磁気センサ２の第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の各々は、図６に示した素子群３１～３８のうち、素子群３１のみを含んでいる。第４の比較例の磁気式エンコーダは、第２の実施例の磁気式エンコーダ（本実施の形態に係る磁気式エンコーダ１）と異なり、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の各々に含まれる、第３高調波（３次の高調波）に相当する誤差成分と、第５高調波（５次の高調波）に相当する誤差成分と、第７高調波（７次の高調波）に相当する誤差成分を低減できるように構成されていないと言える。

【0105】

実験では、まず、第２の実施例の磁気式エンコーダと第４の比較例の磁気式エンコーダの各々について、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の各々が１周期以上変化するように、磁気センサ２に対する磁界発生器３の相対的な位置を変化させた。第２の実施例の磁気式エンコーダについては、磁気センサ２を定電流駆動とした場合の第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２と、磁気センサ２を定電圧駆動とした場合の第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２を取得した。第４の比較例の磁気式エンコーダについては、磁気センサ２を定電圧駆動とした場合の第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２を取得した。

【0106】

実験では、次に、取得した第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の各々から、信号周期が理想成分の信号周期と一致する成分（以下、１次成分と言う。）と、第３高調波に相当する誤差成分（以下、３次成分と言う。）と、第５高調波に相当する誤差成分（以下、５次成分と言う。）と、第７高調波に相当する誤差成分（以下、７次成分と言う。）を抽出した。次に、１次成分、３次成分、５次成分および７次成分の各々の振幅を求めた。次に、１次成分の振幅が１００％になるように、１次成分、３次成分、５次成分および７次成分の各々の振幅を規格化した。以下の説明において、単に振幅と言うときは、規格化した振幅を指すものとする。

【0107】

表１に、３次成分、５次成分および７次成分の各々の振幅を示す。なお、表１には、３次成分（５次成分、７次成分）の振幅として、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の各々から抽出した３次成分（５次成分、７次成分）の振幅の平均値を示している。表１から、第２の実施例の磁気式エンコーダの３次成分、５次成分および７次成分の各々の振幅は、定電流駆動および定電圧駆動のいずれの場合においても、第４の比較例の磁気式エンコーダの３次成分、５次成分および７次成分の各々の振幅よりも小さいことが分かる。この結果から理解されるように、本実施の形態によれば、定電流駆動および定電圧駆動のいずれの場合においても、理想成分の高調波に相当する誤差成分を低減することができる。

【0108】

【表1】

【0109】

なお、奇数次の高調波成分に相当する誤差成分を低減する観点からは、磁気センサ２は、定電圧駆動であってもよいし、定電流駆動であってもよい。

【0110】

次に、図１３および図１４を参照して、本実施の形態に係るレンズ位置検出装置（以下、単に位置検出装置と記す。）について説明する。図１３は、本実施の形態に係る位置検出装置を含むレンズモジュールを示す斜視図である。図１４は、本実施の形態に係る位置検出装置を示す斜視図である。

【0111】

図１３に示したレンズモジュール３００は、例えばスマートフォン用のカメラの一部を構成するものであり、ＣＭＯＳ等を用いたイメージセンサ３１０と組み合わせて用いられる。図１３に示した例では、レンズモジュール３００は、三角柱形状のプリズム３０２と、イメージセンサ３１０とプリズム３０２との間に設けられた３つのレンズ３０３Ａ，３０３Ｂ，３０３Ｃとを備えている。レンズ３０３Ａ，３０３Ｂ，３０３Ｃのうちの少なくとも１つは、焦点合わせとズームの少なくとも一方を行うことができるように、図示しない駆動装置によって移動可能に構成されている。

【0112】

図１４には、レンズ３０３Ａ，３０３Ｂ，３０３Ｃのうちの任意のレンズ３０３を示している。レンズモジュール３００は、更に、レンズ３０３を保持するレンズホルダ３０４と、シャフト３０５とを備えている。レンズモジュール３００では、レンズホルダ３０４と、シャフト３０５と、図示しない駆動装置によって、レンズ３０３の位置が、レンズ３０３の光軸方向に変化可能になっている。図１４において、記号Ｄを付した矢印は、レンズ３０３の移動方向を示している。

【0113】

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

【0114】

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

【0115】

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

【0116】

［変形例］
次に、本実施の形態におけるＭＲ素子５０の第１ないし第５の変形例について説明する。始めに、図１５を参照して、ＭＲ素子５０の第１の変形例について説明する。ＭＲ素子５０の第１の変形例の構成は、基本的には、図７に示したＭＲ素子５０の第１の例と同じである。ただし、第１の変形例では、Ｚ方向から見た積層膜５０Ａの平面形状は、円形またはほぼ円形である。

【0117】

次に、図１６を参照して、ＭＲ素子５０の第２の変形例について説明する。第２の変形例は、以下の点で第１の変形例と異なっている。第２の変形例では、バイアス磁界発生器５０Ｂが設けられていない。また、第２の変形例では、Ｚ方向から見た積層膜５０Ａの平面形状は、長軸方向がＸ方向に平行な方向と交差する方向の楕円形である。ＭＲ素子５０の自由層５３は、磁化容易軸方向がＸ方向と交差する方向に向いた形状磁気異方性を有している。図１６に示した例では、磁化容易軸方向は、Ｙ方向に平行な方向である。なお、磁化容易軸方向は、Ｙ方向に対して傾いた方向であってもよい。

【0118】

次に、図１７を参照して、ＭＲ素子５０の第３の変形例について説明する。第３の変形例は、以下の点で第２の変形例と異なっている。第３の変形例では、ＭＲ素子５０は、第２の変形例における積層膜５０Ａの代わりに、２つの積層膜５０Ａ１，５０Ａ２を含んでいる。積層膜５０Ａ１，５０Ａ２の各々の構成および形状は、第２の変形例における積層膜５０Ａの構成および形状と同じである。積層膜５０Ａ１，５０Ａ２は、電極によって並列に接続されて、積層膜対を構成する。積層膜対は、電極によって、他のＭＲ素子５０の積層膜対に対して直列に接続されている。例えば、積層膜５０Ａ１，５０Ａ２の各々の下面は、図示しない下部電極によって、他のＭＲ素子５０の積層膜５０Ａ１，５０Ａ２の各々の下面に電気的に接続され、積層膜５０Ａ１，５０Ａ２の各々の上面は、図示しない上部電極によって、更に他のＭＲ素子５０の積層膜５０Ａ１，５０Ａ２の各々の上面に電気的に接続される。

【0119】

次に、図１８を参照して、ＭＲ素子５０の第４の変形例について説明する。第４の変形例は、以下の点で第２の変形例と異なっている。Ｚ方向から見た積層膜５０Ａの平面形状は、長手方向がＸ方向に平行な方向と交差する方向の長方形である。ＭＲ素子５０の自由層５３は、磁化容易軸方向がＸ方向と交差する方向に向いた形状磁気異方性を有している。図１８に示した例では、磁化容易軸方向は、Ｙ方向に平行な方向である。なお、磁化容易軸方向は、Ｙ方向に対して傾いた方向であってもよい。

【0120】

次に、図１９を参照して、ＭＲ素子５０の第５の変形例について説明する。第５の変形例は、第３の変形例における積層膜５０Ａ１，５０Ａ２を、第４の変形例における積層膜５０Ａの構成および形状と同じ２つの積層膜５０Ａ３，５０Ａ４で置き換えたものである。積層膜５０Ａ３，５０Ａ４は、電極によって並列に接続されて、積層膜対を構成する。積層膜対は、電極によって、他のＭＲ素子５０の積層膜対に対して直列に接続されている。

【0121】

［第２の実施の形態］
次に、図２０および図２１を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図２０は、本実施の形態に係る磁気センサを示す平面図である。図２１は、本実施の形態における第２の抵抗体を示す平面図である。

【0122】

本実施の形態に係る磁気センサ２は、以下の点で第１の実施の形態と異なっている。本実施の形態に係る磁気センサ２は、第１の実施の形態における第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の代わりに、それぞれ磁界成分ＭＦｘ（図２参照）の強度に応じて抵抗値が変化するように構成された第１の抵抗体Ｒ１１１、第２の抵抗体Ｒ１１２、第３の抵抗体Ｒ１２１および第４の抵抗体Ｒ１２２を含んでいる。第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１１，Ｒ１１２，Ｒ１２１，Ｒ１２２の回路図上での配置および物理的な構成における配置は、第１の実施の形態における第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２と同じである。

【0123】

第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１１，Ｒ１１２，Ｒ１２１，Ｒ１２２の各々は、複数のＭＲ素子５０を含んでいる。また、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１１，Ｒ１１２，Ｒ１２１，Ｒ１２２の各々は、複数の素子群を含んでいる。第１および第３の抵抗体Ｒ１１１，Ｒ１２１の各々は、複数の素子群として、第１の実施の形態における図６に示した構成および位置関係の８つの素子群３１～３８を含んでいる。

【0124】

図２１は、第２の抵抗体Ｒ１１２を示す平面図である。図２１に示したように、第２の抵抗体Ｒ１１２は、８つの素子群１３１，１３２，１３３，１３４，１３５，１３６，１３７，１３８を含んでいる。素子群１３１～１３８の各々の構成は、素子群３１～３８の各々の構成と同じである。また、素子群１３１～１３４の位置関係は、素子群３１～３４の位置関係と同じである。また、素子群１３５～１３８の位置関係は、素子群３５～３８の位置関係と同じである。第２の抵抗体Ｒ１１２では特に、素子群１３５～１３８は、素子群１３１～１３４のＹ方向の先において、Ｘ方向に沿って配置されている。

【0125】

第４の抵抗体Ｒ１２２における複数の素子群の構成および配置は、第２の抵抗体Ｒ１１２における複数の素子群の構成および配置と同じである。すなわち、第４の抵抗体Ｒ１２２は、図２１に示した構成および位置関係の８つの素子群１３１～１３８を含んでいる。

【0126】

図２０において、記号Ｌは、Ｘ方向に平行な仮想の直線を示している。また、図２０では、素子群３１～３８，１３１～１３８を、図６における素子群３１～３８および図２１における素子群１３１～１３８と同様に、４つの区画に区分けした矩形で示している。図２０に示したように、本実施の形態では特に、第１の抵抗体Ｒ１１１の素子群３１～３８と第２の抵抗体Ｒ１１２の素子群１３１～１３８は、仮想の直線Ｌを中心として対称な位置に配置されていると共に、第１の抵抗体Ｒ１１１の複数のＭＲ素子５０と第２の抵抗体Ｒ１１２の複数のＭＲ素子５０は、仮想の直線Ｌを中心として対称な位置に配置されている。また、第３の抵抗体Ｒ１２１の素子群３１～３８と第４の抵抗体Ｒ１２２の素子群１３１～１３８は、仮想の直線Ｌを中心として対称な位置に配置されていると共に、第３の抵抗体Ｒ１２１の複数のＭＲ素子５０と第４の抵抗体Ｒ１２２の複数のＭＲ素子５０は、仮想の直線Ｌを中心として対称な位置に配置されている。

【0127】

上述のように、本実施の形態では、直列に接続された２つの抵抗体に含まれる複数のＭＲ素子５０は、仮想の直線Ｌを中心として対称な位置になるように配置されている。これにより、本実施の形態によれば、第１の実施の形態で説明した第３の比較例の磁気式エンコーダに比べて、磁気センサ２または磁界発生器３を傾けたときの第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２のオフセットを小さくすることができる。

【0128】

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

【0129】

［第３の実施の形態］
次に、図２２および図２３を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。図２２は、本実施の形態に係る磁気センサを示す平面図である。図２３は、本実施の形態に係る磁気センサの構成を示す回路図である。

【0130】

本実施の形態に係る磁気センサ１０２は、それぞれ磁界成分ＭＦｘ（図２参照）の強度に応じて抵抗値が変化するように構成された第１の抵抗体Ｒ２１１、第２の抵抗体Ｒ２１２、第３の抵抗体Ｒ２２１、第４の抵抗体Ｒ２２２、第５の抵抗体Ｒ２３１、第６の抵抗体Ｒ２３２、第７の抵抗体Ｒ２４１、第８の抵抗体Ｒ２４２を備えている。第１ないし第８の抵抗体Ｒ２１１，Ｒ２１２，Ｒ２２１，Ｒ２２２，Ｒ２３１，Ｒ２３２，Ｒ２４１，Ｒ２４２の各々は、複数のＭＲ素子５０を含んでいる。また、第１ないし第８の抵抗体Ｒ２１１，Ｒ２１２，Ｒ２２１，Ｒ２２２，Ｒ２３１，Ｒ２３２，Ｒ２４１，Ｒ２４２の各々は、第１の実施の形態における図６に示した構成および位置関係の８つの素子群３１～３８を含んでいる。

【0131】

磁気センサ１０２は、更に、２つの電源ポートＶ１１，Ｖ１２と、２つのグランドポートＧ１１，Ｇ１２と、第１の出力ポートＥ１１と、第２の出力ポートＥ１２と、第３の出力ポートＥ２１と、第４の出力ポートＥ２２と、２つの差分検出器２１，２２とを備えている。グランドポートＧ１１，Ｇ１２はグランドに接続される。磁気センサ１０２は、定電圧駆動であってもよいし、定電流駆動であってもよい。磁気センサ１０２が定電圧駆動である場合、電源ポートＶ１１，Ｖ１２の各々には、所定の大きさの電圧が印加される。磁気センサ１０２が定電流駆動である場合、電源ポートＶ１１，Ｖ１２の各々には、所定の大きさの電流が供給される。

【0132】

差分検出器２１は、第１および第３の出力ポートＥ１１，Ｅ２１の電位差に対応する信号を第１の検出信号Ｓ１１として出力する。差分検出器２２は、第２および第４の出力ポートＥ１２，Ｅ２２の電位差に対応する信号を第２の検出信号Ｓ１２として出力する。

【0133】

差分検出器２１，２２は、検出値生成回路４（図４参照）に接続されている。本実施の形態では、検出値生成回路４は、第１および第２の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２に基づいて、検出値Ｖｓを生成する。なお、磁気センサ１０２および検出値生成回路４の少なくとも一方は、第１および第２の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２の各々の振幅、位相およびオフセットを補正することができるように構成されていてもよい。検出値Ｖｓの生成方法は、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の代わりに第１および第２の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２を用いる点を除いて、第１の実施の形態と同じである。

【0134】

図２３に示したように、第１の抵抗体Ｒ２１１と第２の抵抗体Ｒ２１２は、第１の出力ポートＥ１１に接続される第１の接続点Ｐ１１を介して直列に接続されている。第３の抵抗体Ｒ２２１と第４の抵抗体Ｒ２２２は、第２の出力ポートＥ１２に接続される第２の接続点Ｐ１２を介して直列に接続されている。第５の抵抗体Ｒ２３１と第６の抵抗体Ｒ２３２は、第３の出力ポートＥ２１に接続される第３の接続点Ｐ２１を介して直列に接続されている。第７の抵抗体Ｒ２４１と第８の抵抗体Ｒ２４２は、第４の出力ポートＥ２２に接続される第４の接続点Ｐ２２を介して直列に接続されている。

【0135】

また、第１の抵抗体Ｒ２１１は、回路構成上、電源ポートＶ１１と第１の接続点Ｐ１１の間に設けられている。第１の抵抗体Ｒ２１１の第１の接続点Ｐ１１とは反対側の端部（回路図上での端部）は、電源ポートＶ１１に接続されている。

【0136】

第２の抵抗体Ｒ２１２は、回路構成上、グランドポートＧ１１と第１の接続点Ｐ１１の間に設けられている。第２の抵抗体Ｒ２１２の第１の接続点Ｐ１１とは反対側の端部（回路図上での端部）は、グランドポートＧ１１に接続されている。

【0137】

第３の抵抗体Ｒ２２１は、回路構成上、電源ポートＶ１１と第２の接続点Ｐ１２の間に設けられている。第３の抵抗体Ｒ２２１の第２の接続点Ｐ１２とは反対側の端部（回路図上での端部）は、電源ポートＶ１１に接続されている。

【0138】

第４の抵抗体Ｒ２２２は、回路構成上、グランドポートＧ１１と第２の接続点Ｐ１２の間に設けられている。第４の抵抗体Ｒ２２２の第２の接続点Ｐ１２とは反対側の端部（回路図上での端部）は、グランドポートＧ１１に接続されている。

【0139】

第５の抵抗体Ｒ２３１は、回路構成上、電源ポートＶ１２と第３の接続点Ｐ２１の間に設けられている。第５の抵抗体Ｒ２３１の第３の接続点Ｐ２１とは反対側の端部（回路図上での端部）は、電源ポートＶ１２に接続されている。

【0140】

第６の抵抗体Ｒ２３２は、回路構成上、グランドポートＧ１２と第３の接続点Ｐ２１の間に設けられている。第６の抵抗体Ｒ２３２の第３の接続点Ｐ２１とは反対側の端部（回路図上での端部）は、グランドポートＧ１２に接続されている。

【0141】

第７の抵抗体Ｒ２４１は、回路構成上、電源ポートＶ１２と第４の接続点Ｐ２２の間に設けられている。第７の抵抗体Ｒ２４１の第４の接続点Ｐ２２とは反対側の端部（回路図上での端部）は、電源ポートＶ１２に接続されている。

【0142】

第８の抵抗体Ｒ２４２は、回路構成上、グランドポートＧ１２と第４の接続点Ｐ２２の間に設けられている。第８の抵抗体Ｒ２４２の第４の接続点Ｐ２２とは反対側の端部（回路図上での端部）は、グランドポートＧ１２に接続されている。

【0143】

図２２に示したように、磁気センサ１０２は、更に、基板１１０と、この基板１１０の上に配置された２つの電源端子１１１，１１２、２つのグランド端子１１３，１１４、第１の出力端子１１５、第２の出力端子１１６、第３の出力端子１１７および第４の出力端子１１８とを備えている。電源端子１１１，１１２は、それぞれ電源ポートＶ１１，Ｖ１２を構成する。グランド端子１１３，１１４は、それぞれグランドポートＧ１１，Ｇ１２を構成する。第１ないし第４の出力端子１１５，１１６，１１７，１１８は、それぞれ第１ないし第４の出力ポートＥ１１，Ｅ１２，Ｅ２１，Ｅ２２を構成する。

【0144】

ここで、図２２に示したように、磁気センサ１０２を、第１の部分１０２Ａと第２の部分１０２Ｂとに分ける。図２２では、第１の部分１０２Ａと第２の部分１０２Ｂとの境界を点線で示している。第２の部分１０２Ｂは、第１の部分１０２Ａに対して、Ｙ方向の先にある。第１の部分１０２Ａは、第１ないし第４の抵抗体Ｒ２１１，Ｒ２１２，Ｒ２２１，Ｒ２２２、電源端子１１１、グランド端子１１３、ならびに第１および第２の出力端子１１５，１１６を含んでいる。第２の部分１０２Ｂは、第５ないし第８の抵抗体Ｒ２３１，Ｒ２３２，Ｒ２４１，Ｒ２４２、電源端子１１２、グランド端子１１４、ならびに第３および第４の出力端子１１７，１１８を含んでいる。

【0145】

第１の部分１０２Ａにおける第１ないし第４の抵抗体Ｒ２１１，Ｒ２１２，Ｒ２２１，Ｒ２２２の配置は、第１の実施の形態における第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の配置と同じである。また、第２の部分１０２Ｂにおける第５ないし第８の抵抗体Ｒ２３１，Ｒ２３２，Ｒ２４１，Ｒ２４２の配置も、第１の実施の形態における第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の配置と同じである。本実施の形態では特に、第５および第６の抵抗体Ｒ２３１，Ｒ２３２は、Ｘ方向について第１および第２の抵抗体Ｒ２１１，Ｒ２１２と同じ位置に配置されている。また、第７および第８の抵抗体Ｒ２４１，Ｒ２４２は、Ｘ方向について第３および第４の抵抗体Ｒ２２１，Ｒ２２２と同じ位置に配置されている。

【0146】

以上説明した第１ないし第８の抵抗体Ｒ２１１，Ｒ２１２，Ｒ２２１，Ｒ２２２，Ｒ２３１，Ｒ２３２，Ｒ２４１，Ｒ２４２の構成により、第１の検出信号Ｓ１１の理想成分に対する第２の検出信号Ｓ１２の理想成分の位相差は、所定の信号周期（理想成分の信号周期）の１／４の奇数倍になる。

【0147】

なお、第２、第４、第６および第８の抵抗体Ｒ２１２，Ｒ２２２，Ｒ２３２，Ｒ２４２の各々は、第１の実施の形態における図６に示した構成および位置関係の８つの素子群３１～３８の代わりに、図２１に示した構成および位置関係の８つの素子群１３１～１３８を含んでいてもよい。本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１または第２の実施の形態と同様である。

【0148】

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、請求の範囲の要件を満たす限り、ＭＲ素子５０の数および配置は、各実施の形態に示した例に限られず、任意である。

【0149】

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

【0150】

また、第３の実施の形態では、第１の部分１０２Ａと第２の部分１０２Ｂが分離していてもよい。また、第３の実施の形態では、抵抗体Ｒ２１１，Ｒ２１２，Ｒ２３１，Ｒ２３２が第１のホイートストンブリッジ回路を構成し、抵抗体Ｒ２２１，Ｒ２２２，Ｒ２４１，Ｒ２４２が第２のホイートストンブリッジ回路を構成してもよい。この場合、第１および第２のホイートストンブリッジ回路は、定電圧駆動であってもよいし、定電流駆動であってもよい。

【符号の説明】

【0151】

１…磁気式エンコーダ、２…磁気センサ、３…磁界発生器、４…検出値生成回路、１０…基板、１１～１４…端子、３１～３８…素子群、５０…ＭＲ素子、５０Ａ…積層膜、５０Ｂ…バイアス磁界発生器、５１…磁化固定層、５２…ギャップ層、５３…自由層、５４，５５…磁石、３００…レンズモジュール、３０１…位置検出装置、３０２…プリズム、３０３，３０３Ａ～３０３Ｃ…レンズ、３０４…レンズホルダ、３０５…シャフト、３１０…イメージセンサ、Ｅ１…第１の出力ポート、Ｅ２…第２の出力ポート、Ｇ１…グランドポート、Ｐ１…第１の接続点、Ｐ２…第２の接続点、Ｒ１…第１の領域、Ｒ１１…第１の抵抗体、Ｒ１２…第２の抵抗体、Ｒ２…第２の領域、Ｒ２１…第３の抵抗体、Ｒ２２…第４の抵抗体、Ｓ１…第１の検出信号、Ｓ２…第２の検出信号、Ｖ１…電源ポート、Ｖｓ…検出値。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】