(57)【要約】【課題】入力磁界のうちの入力磁界成分を出力磁界成分に変換して磁界検出部に与える磁界変換部を備えた磁気センサにおいて、入力磁界が、入力磁界成分の方向以外の方向の磁界成分を含む場合における問題の発生を抑制する。【解決手段】磁気センサ３０は、磁界変換部５０と、磁界検出部６０と、Ｙ方向に並ぶように配置された複数のシールドを備えている。磁界変換部５０は、複数のヨーク５１を含んでいる。ヨーク５１は、Ｙ方向に長い形状を有し、Ｚ方向に平行な方向の入力磁界成分を受けて、Ｘ方向に平行な方向の出力磁界成分を生成する。磁界検出部６０は、複数の素子列を含んでいる。各素子列は、ヨーク５１に沿ってＹ方向に並び直列に接続された複数のＭＲ素子９０を含んでいる。各シールドは、Ｙ方向における最大の寸法がＸ方向における最大の寸法よりも小さい形状を有している。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界変換部と、磁界検出部と、軟磁性体よりなり互いに分離された複数のシールドとを備えた磁気センサであって、
前記磁界変換部は、軟磁性体よりなる１つ以上のヨークを含み、
前記１つ以上のヨークの各々は、前記磁気センサに対する入力磁界を受けて、出力磁界を発生するように構成され、
前記入力磁界は、第１の方向に平行な方向の入力磁界成分を含み、
前記１つ以上のヨークの各々は、前記第１の方向に平行な方向に見たときに、前記第１の方向と交差する第２の方向に長い形状を有し、
前記出力磁界は、前記第１の方向および第２の方向と交差する第３の方向に平行な方向の出力磁界成分であって前記入力磁界成分に応じて変化する出力磁界成分を含み、
前記磁界検出部は、前記出力磁界成分に依存する検出信号を生成し、
前記磁界検出部は、１つ以上の磁気検出素子を含み、
前記１つ以上の磁気検出素子の各々は、前記出力磁界を受けて、前記出力磁界成分に応じて変化する検出値を生成し、
前記検出信号は、前記検出値に依存し、
前記複数のシールドは、前記第１の方向に平行な方向に見たときに、前記第２の方向に並び、且つ前記磁界変換部および前記磁界検出部と重なるように配置され、
前記複数のシールドの各々は、前記第１の方向に平行な方向に見たときに、前記第２の方向における最大の寸法が前記第３の方向における最大の寸法よりも小さい形状を有していることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記磁界検出部は、前記１つ以上の磁気検出素子として、複数の磁気検出素子を含み、
前記第１の方向に平行な方向に見たときに、前記複数の磁気検出素子の各々は、前記複数のシールドのうちのいずれか１つのシールドの外縁の内側に位置することを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記磁界変換部は、前記１つ以上のヨークとして、複数のヨークを含み、
前記第１の方向に平行な方向に見たときに、前記複数のヨークの各々は、前記複数のシールドのうちのいずれか１つのシールドの外縁の内側に位置することを特徴とする請求項２記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記複数の磁気検出素子は、１つ以上の素子列を構成し、
前記１つ以上の素子列の各々は、前記１つ以上のヨークに沿って前記第２の方向に並び直列に接続された、前記複数の磁気検出素子のうちの２つ以上を含むことを特徴とする請求項２または３記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記１つ以上の素子列は、複数の素子列であり、
前記磁界検出部は、所定の電圧が印加される電源ポートと、グランドに接続されるグランドポートと、出力ポートと、前記電源ポートと前記出力ポートの間に設けられた第１の抵抗部と、前記出力ポートと前記グランドポートの間に設けられた第２の抵抗部とを含み、
前記第１および第２の抵抗部の各々は、前記複数の素子列のうちの１つ以上を含み、
前記検出信号は、前記出力ポートの電位に依存することを特徴とする請求項４記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記１つ以上の素子列は、４つ以上の素子列であり、
前記磁界検出部は、所定の電圧が印加される電源ポートと、グランドに接続されるグランドポートと、第１の出力ポートと、第２の出力ポートと、前記電源ポートと前記第１の出力ポートの間に設けられた第１の抵抗部と、前記第１の出力ポートと前記グランドポートの間に設けられた第２の抵抗部と、前記電源ポートと前記第２の出力ポートの間に設けられた第３の抵抗部と、前記第２の出力ポートと前記グランドポートの間に設けられた第４の抵抗部とを含み、
前記第１ないし第４の抵抗部の各々は、前記４つ以上の素子列のうちの１つ以上を含み、
前記検出信号は、前記第１の出力ポートと前記第２の出力ポートの電位差に依存することを特徴とする請求項４記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記第１の方向、第２の方向および第３の方向は、互いに直交することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項８】
前記１つ以上の磁気検出素子の各々は、磁気抵抗効果素子であり、
前記磁気抵抗効果素子は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層とを含み、
前記検出値は、前記自由層の磁化の方向が前記磁化固定層の磁化の方向に対してなす角度に応じて変化することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項９】
前記磁化固定層の磁化の方向は、前記第３の方向に平行な方向であることを特徴とする請求項８記載の磁気センサ。
【請求項１０】
前記入力磁界は、前記入力磁界成分の他に、前記第２の方向に平行な方向の磁界成分を含むことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気センサと、
所定の磁界を発生する磁界発生部とを備えた磁気センサシステムであって、
前記磁気センサと前記磁界発生部は、前記所定の磁界の一部である部分磁界が前記磁気センサに印加されるように構成され、
前記部分磁界は、前記第１の方向に平行な方向の第１の磁界成分と、前記第２の方向に平行な方向の第２の磁界成分とを含み、
前記入力磁界は、前記部分磁界であり、
前記入力磁界成分は、前記第１の磁界成分であることを特徴とする磁気センサシステム。
【請求項１２】
前記磁気センサと前記磁界発生部は、前記磁気センサに対する前記磁界発生部の相対的な位置が変化すると、前記第１の磁界成分が変化するように構成されていることを特徴とする請求項１１記載の磁気センサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサおよびこれを含む磁気センサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の用途で、磁気センサが利用されている。磁気センサとしては、基板上に設けられたスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子を用いたものが知られている。スピンバルブ型の磁気抵抗効果素子は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、印加磁界の方向に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを有している。基板上に設けられたスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子は、基板の面に平行な方向の磁界に対して感度を有するように構成される場合が多い。
【０００３】
一方、磁気センサを含むシステムでは、基板上に設けられた磁気抵抗効果素子によって、基板の面に垂直な方向の磁界を検出したい場合がある。これを実現する磁気センサとしては、軟磁性体よりなる１つ以上の磁界変換素子を備えた磁気センサが知られている。磁界変換素子は、基板の面に垂直な方向の磁界を、基板の面に平行な方向の磁界に変換して、磁気抵抗効果素子に与える。このような磁気センサは、例えば特許文献１，２に記載されている。
【０００４】
特許文献１には、基板と、複数の磁気抵抗検出素子と、少なくとも１つの磁束ガイドとを備えた磁気抵抗センサが記載されている。磁束ガイドは、Ｚ軸方向の外部磁界をＸ軸方向の磁界成分に変換する。各磁気抵抗検出素子は、磁束ガイドからのＸ軸方向の磁界成分を検出する。磁束ガイドは、Ｙ軸に平行な長軸と、Ｘ軸に平行な短軸を有している。磁束ガイドは、前述の磁界変換素子に対応する。特許文献１には、磁束ガイドがＹ軸方向の外部磁界を遮蔽することが記載されている。
【０００５】
特許文献２には、Ｚ軸方向の異なる位置に配置された第１の軟磁性層および第２の軟磁性層と、第１の軟磁性層と第２の軟磁性層との間に設けられた磁気検出素子とを含む磁場検出装置が記載されている。第１の軟磁性層は、ＸＹ平面に平行な第１の平坦面を含み、第２の軟磁性層は、ＸＹ平面に平行な第２の平坦面を含み、第１の平坦面と第２の平坦面は互いに対向している。第１の平坦面と第２の平坦面の少なくとも一方には、１つ以上の凸部が形成されている。凸部は、Ｚ軸方向の外部磁場成分による磁束を、磁気検出素子の感磁方向であるＸＹ平面に沿うように曲げて、磁気検出素子に導く。凸部は、前述の磁界変換素子に対応する。第１および第２の軟磁性層は、ＸＹ平面に沿った方向の外部磁場成分に対してシールド効果を発揮する。
【０００６】
また、特許文献２には、第１および第２の軟磁性層の各々のＸ軸方向の寸法とＹ軸方向の寸法をそれぞれＬＸ，ＬＹとしたときに、ＬＸ／ＬＹを１以上４以下とすることにより、第１および第２の軟磁性層によって、Ｙ軸方向の外部磁場が磁気検出素子に及ぶのをより効果的に防止できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２０１６−５３１３００号公報
【特許文献２】特開２０１８−７２０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の磁界変換素子を備えた磁気センサでは、基板の面に平行な方向の磁界が印加されると、この磁界に起因して、磁気センサの検出信号に誤差が生じたり、磁気センサの感度が低下したりするという問題点がある。
【０００９】
特許文献１には、前述の通り、磁束ガイドがＹ軸方向の外部磁界を遮蔽することが記載されている。しかし、特にＹ軸方向の外部磁界の強度が大きい場合には、磁束ガイドだけでＹ軸方向の外部磁界を十分に遮蔽することは困難な場合がある。
【００１０】
そこで、磁界変換素子を備えた磁気センサに、特許文献２に記載された軟磁性層のようなシールドを追加することが考えられる。
【００１１】
しかし、複数の磁気抵抗効果素子と１つ以上の磁界変換素子を備えた磁気センサでは、全ての磁気抵抗効果素子および磁界変換素子を覆うようにシールドを設けても、このシールドが十分なシールド効果を発揮できない場合があることが分かった。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、磁界検出部と、入力磁界のうちの所定の方向の入力磁界成分を出力磁界成分に変換して磁界検出部に与える磁界変換部とを備えた磁気センサであって、入力磁界が、入力磁界成分の他に、入力磁界成分の方向以外の方向の磁界成分を含む場合における問題の発生を抑制できるようにした磁気センサ、ならびにこの磁気センサを含む磁気センサシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の磁気センサは、磁界変換部と、磁界検出部と、軟磁性体よりなり互いに分離された複数のシールドとを備えている。磁界変換部は、軟磁性体よりなる１つ以上のヨークを含んでいる。１つ以上のヨークの各々は、磁気センサに対する入力磁界を受けて、出力磁界を発生するように構成されている。入力磁界は、第１の方向に平行な方向の入力磁界成分を含んでいる。１つ以上のヨークの各々は、第１の方向に平行な方向に見たときに、第１の方向と交差する第２の方向に長い形状を有している。出力磁界は、第１の方向および第２の方向と交差する第３の方向に平行な方向の出力磁界成分であって入力磁界成分に応じて変化する出力磁界成分を含んでいる。
【００１４】
磁界検出部は、出力磁界成分に依存する検出信号を生成する。磁界検出部は、１つ以上の磁気検出素子を含んでいる。１つ以上の磁気検出素子の各々は、出力磁界を受けて、出力磁界成分に応じて変化する検出値を生成する。検出信号は、磁気検出素子の検出値に依存する。
【００１５】
複数のシールドは、第１の方向に平行な方向に見たときに、第２の方向に並び、且つ磁界変換部および磁界検出部と重なるように配置されている。複数のシールドの各々は、第１の方向に平行な方向に見たときに、第２の方向における最大の寸法が第３の方向における最大の寸法よりも小さい形状を有している。
【００１６】
本発明の磁気センサにおいて、磁界検出部は、１つ以上の磁気検出素子として、複数の磁気検出素子を含んでいてもよい。第１の方向に平行な方向に見たときに、複数の磁気検出素子の各々は、複数のシールドのうちのいずれか１つのシールドの外縁の内側に位置していてもよい。
【００１７】
また、磁界変換部は、１つ以上のヨークとして、複数のヨークを含んでいてもよい。第１の方向に平行な方向に見たときに、複数のヨークの各々は、複数のシールドのうちのいずれか１つのシールドの外縁の内側に位置していてもよい。
【００１８】
また、複数の磁気検出素子は、１つ以上の素子列を構成していてもよい。１つ以上の素子列の各々は、１つ以上のヨークに沿って第２の方向に並び直列に接続された、複数の磁気検出素子のうちの２つ以上を含んでいてもよい。
【００１９】
また、１つ以上の素子列は、複数の素子列であってもよい。また、磁界検出部は、所定の電圧が印加される電源ポートと、グランドに接続されるグランドポートと、出力ポートと、電源ポートと出力ポートの間に設けられた第１の抵抗部と、出力ポートとグランドポートの間に設けられた第２の抵抗部とを含んでいてもよい。この場合、第１および第２の抵抗部の各々は、複数の素子列のうちの１つ以上を含んでいてもよい。また、検出信号は、出力ポートの電位に依存してもよい。
【００２０】
また、１つ以上の素子列は、４つ以上の素子列であってもよい。また、磁界検出部は、所定の電圧が印加される電源ポートと、グランドに接続されるグランドポートと、第１の出力ポートと、第２の出力ポートと、電源ポートと第１の出力ポートの間に設けられた第１の抵抗部と、第１の出力ポートとグランドポートの間に設けられた第２の抵抗部と、電源ポートと第２の出力ポートの間に設けられた第３の抵抗部と、第２の出力ポートとグランドポートの間に設けられた第４の抵抗部とを含んでいてもよい。この場合、第１ないし第４の抵抗部の各々は、４つ以上の素子列のうちの１つ以上を含んでいてもよい。また、検出信号は、第１の出力ポートと第２の出力ポートの電位差に依存してもよい。
【００２１】
また、本発明の磁気センサにおいて、第１の方向、第２の方向および第３の方向は、互いに直交していてもよい。
【００２２】
また、本発明の磁気センサにおいて、１つ以上の磁気検出素子の各々は、磁気抵抗効果素子であってもよい。磁気抵抗効果素子は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層とを含んでいる。磁気検出素子の検出値は、自由層の磁化の方向が磁化固定層の磁化の方向に対してなす角度に応じて変化する。磁化固定層の磁化の方向は、第３の方向に平行な方向であってもよい。
【００２３】
また、本発明の磁気センサにおいて、入力磁界は、入力磁界成分の他に、第２の方向に平行な方向の磁界成分を含んでいてもよい。
【００２４】
本発明の磁気センサシステムは、本発明の磁気センサと、所定の磁界を発生する磁界発生部とを備えている。磁気センサと磁界発生部は、所定の磁界の一部である部分磁界が磁気センサに印加されるように構成されている。部分磁界は、第１の方向に平行な方向の第１の磁界成分と、第２の方向に平行な方向の第２の磁界成分とを含んでいる。入力磁界は、部分磁界である。入力磁界成分は、第１の磁界成分である。
【００２５】
本発明の磁気センサシステムにおいて、磁気センサと磁界発生部は、磁気センサに対する磁界発生部の相対的な位置が変化すると、第１の磁界成分が変化するように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の磁気センサおよび磁気センサシステムによれば、複数のシールドを備えたことにより、入力磁界が、入力磁界成分の他に、入力磁界成分の方向以外の方向の磁界成分を含む場合における問題の発生を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサシステムを含むカメラモジュールを示す斜視図である。
【図２】図１に示したカメラモジュールの内部を模式的に示す説明図である。
【図３】図１に示したカメラモジュールの駆動装置を示す斜視図である。
【図４】図１における駆動装置の複数のコイルを示す斜視図である。
【図５】図１における駆動装置の要部を示す側面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサシステムの要部を示す斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。
【図８】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９】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサにおける複数の素子列の接続関係を示す平面図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における磁界検出部の回路構成を示す回路図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態における配線部の一部と磁気抵抗効果素子を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態における磁気抵抗効果素子を示す斜視図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの一部を示す側面図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態における検出対象位置と入力磁界との関係を説明するための説明図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態における検出対象位置と入力磁界との関係を説明するための説明図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態における検出対象位置と入力磁界との関係を説明するための説明図である。
【図１７】比較例の磁気センサを示す斜視図である。
【図１８】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサにおける第２の効果を示す説明図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。
【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３の実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。
【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】シミュレーションにおける第１のモデルを示す斜視図である。
【図２４】第１のモデルに関するシミュレーションの結果の一部を示す特性図である。
【図２５】シミュレーションにおける第２のモデルを示す斜視図である。
【図２６】第２のモデルに関するシミュレーションの結果の一部を示す特性図である。
【図２７】シミュレーションにおける第３のモデルを示す斜視図である。
【図２８】第３のモデルに関するシミュレーションの結果の一部を示す特性図である。
【図２９】シミュレーションの結果を示す特性図である。
【図３０】本発明の第１ないし第３の実施の形態に係る磁気センサについて行った実験の内容を示す説明図である。
【図３１】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサについての実験結果を示す特性図である。
【図３２】本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサについての実験結果を示す特性図である。
【図３３】本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサについての実験結果を示す特性図である。
【図３４】本発明の第１ないし第３の実施の形態に係る磁気センサの第１のヒステリシスパラメータの値の分布を示す特性図である。
【図３５】本発明の第１ないし第３の実施の形態に係る磁気センサの第２のヒステリシスパラメータの値の分布を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサシステムを含むカメラモジュールの構成について説明する。図１は、カメラモジュール１００を示す斜視図である。図２は、カメラモジュール１００の内部を模式的に示す説明図である。なお、図２では、理解を容易にするために、カメラモジュール１００の各部を、図１における対応する各部とは異なる寸法および配置で描いている。カメラモジュール１００は、例えば、光学式手振れ補正機構とオートフォーカス機構とを備えたスマートフォン用のカメラの一部を構成するものであり、ＣＭＯＳ等を用いたイメージセンサ２００と組み合わせて用いられる。
【００２９】
カメラモジュール１００は、駆動装置３と、レンズ５と、筐体６と、基板７とを備えている。駆動装置３は、レンズ５を移動させるものである。駆動装置３は、本実施の形態に係る磁気センサシステムを含んでいる。磁気センサシステムについては、後で説明する。筐体６は、駆動装置３を保護するものである。基板７は、上面７ａを有している。なお、図１では基板７を省略し、図２では筐体６を省略している。
【００３０】
ここで、図１および図２に示したように、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を定義する。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、互いに直交する。本実施の形態では、基板７の上面７ａに垂直な一方向（図２では上側に向かう方向）をＺ方向とする。Ｘ方向とＹ方向は、いずれも、基板７の上面７ａに対して平行な方向である。また、Ｘ方向とは反対の方向を−Ｘ方向とし、Ｙ方向とは反対の方向を−Ｙ方向とし、Ｚ方向とは反対の方向を−Ｚ方向とする。また、以下、基準の位置に対してＺ方向の先にある位置を「上方」と言い、基準の位置に対して「上方」とは反対側にある位置を「下方」と言う。
【００３１】
レンズ５は、その光軸方向がＺ方向に平行な方向に一致するような姿勢で、基板７の上面７ａの上方に配置されている。また、基板７は、レンズ５を通過した光を通過させる図示しない開口部を有している。図２に示したように、カメラモジュール１００は、レンズ５および図示しない開口部を通過した光がイメージセンサ２００に入射されるように、イメージセンサ２００に対して位置合わせされている。
【００３２】
次に、図２ないし図５を参照して、駆動装置３について詳しく説明する。図３は、駆動装置３を示す斜視図である。図４は、駆動装置３の複数のコイルを示す斜視図である。図５は、駆動装置３の要部を示す側面図である。
【００３３】
駆動装置３は、第１の保持部材１４と、第２の保持部材１５と、複数の第１のワイヤ１６と、複数の第２のワイヤ１７とを備えている。第２の保持部材１５は、レンズ５を保持するものである。図示しないが、第２の保持部材１５は、例えば、その内部にレンズ５を装着できるように構成された筒状の形状を有している。
【００３４】
第２の保持部材１５は、第１の保持部材１４に対して一方向、具体的にはレンズ５の光軸方向すなわちＺ方向に平行な方向に位置変更可能に設けられている。本実施の形態では、第１の保持部材１４は、その内部にレンズ５と第２の保持部材１５を収容できるように構成された箱状の形状を有している。複数の第２のワイヤ１７は、第１の保持部材１４と第２の保持部材１５とを接続し、第２の保持部材１５が第１の保持部材１４に対してＺ方向に平行な方向に移動できるように、第２の保持部材１５を支持している。
【００３５】
第１の保持部材１４は、基板７の上面７ａの上方において、基板７に対してＸ方向に平行な方向とＹ方向に平行な方向に位置変更可能に設けられている。複数の第１のワイヤ１６は、基板７と第１の保持部材１４とを接続し、第１の保持部材１４が基板７に対してＸ方向に平行な方向とＹ方向に平行な方向に移動できるように、第１の保持部材１４を支持している。基板７に対する第１の保持部材１４の相対的な位置が変化すると、基板７に対する第２の保持部材１５の相対的な位置も変化する。
【００３６】
駆動装置３は、更に、磁石３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ，３４Ａ，３４Ｂと、コイル４１，４２，４３，４４，４５，４６を備えている。磁石３１Ａは、レンズ５の−Ｙ方向の先に配置されている。磁石３２Ａは、レンズ５のＹ方向の先に配置されている。磁石３３Ａは、レンズ５の−Ｘ方向の先に配置されている。磁石３４Ａは、レンズ５のＸ方向の先に配置されている。磁石３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂ，３４Ｂは、それぞれ、磁石３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａの上方に配置されている。また、磁石３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ，３４Ａ，３４Ｂは、第１の保持部材１４に固定されている。
【００３７】
図３に示したように、磁石３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは、それぞれＸ方向に長い直方体形状を有している。磁石３３Ａ，３３Ｂ，３４Ａ，３４Ｂは、それぞれＹ方向に長い直方体形状を有している。磁石３１Ａ，３２Ｂの磁化の方向は、Ｙ方向である。磁石３１Ｂ，３２Ａの磁化の方向は、−Ｙ方向である。磁石３３Ａ，３４Ｂの磁化の方向は、Ｘ方向である。磁石３３Ｂ，３４Ａの磁化の方向は、−Ｘ方向である。図１および図３では、磁石３１Ａ，３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂ，３４Ａ，３４Ｂの磁化の方向を、各磁石に重なるように描かれた矢印で示している。また、図５では、磁石３１Ａ，３１Ｂの磁化の方向を、磁石３１Ａ，３１Ｂ内に描かれた矢印によって示している。
【００３８】
磁石３１Ａは、磁石３１ＡのＸ方向の端に位置する端面３１Ａ１を有している。磁石３４Ａは、磁石３４Ａの−Ｙ方向の端に位置する端面３４Ａ１を有している。
【００３９】
コイル４１は、磁石３１Ａと基板７の間に配置されている。コイル４２は、磁石３２Ａと基板７との間に配置されている。コイル４３は、磁石３３Ａと基板７との間に配置されている。コイル４４は、磁石３４Ａと基板７との間に配置されている。コイル４５は、磁石３１Ａ，３１Ｂとレンズ５との間に配置されている。コイル４６は、磁石３２Ａ，３２Ｂとレンズ５との間に配置されている。また、コイル４１，４２，４３，４４は、基板７に固定されている。コイル４５，４６は、第２の保持部材１５に固定されている。
【００４０】
コイル４１には、主に、磁石３１Ａから発生される磁界が印加される。コイル４２には、主に、磁石３２Ａから発生される磁界が印加される。コイル４３には、主に、磁石３３Ａから発生される磁界が印加される。コイル４４には、主に、磁石３４Ａから発生される磁界が印加される。
【００４１】
また、図２、図４および図５に示したように、コイル４５は、磁石３１Ａに沿ってＸ方向に延びる第１の導体部４５Ａと、磁石３１Ｂに沿ってＸ方向に延びる第２の導体部４５Ｂと、第１および第２の導体部４５Ａ，４５Ｂを接続する２つの第３の導体部とを含んでいる。また、図２および図４に示したように、コイル４６は、磁石３２Ａに沿ってＸ方向に延びる第１の導体部４６Ａと、磁石３２Ｂに沿ってＸ方向に延びる第２の導体部４６Ｂと、第１および第２の導体部４６Ａ，４６Ｂを接続する２つの第３の導体部とを含んでいる。
【００４２】
コイル４５の第１の導体部４５Ａには、主に、磁石３１Ａから発生される磁界のＹ方向の成分が印加される。コイル４５の第２の導体部４５Ｂには、主に、磁石３１Ｂから発生される磁界の−Ｙ方向の成分が印加される。コイル４６の第１の導体部４６Ａには、主に、磁石３２Ａから発生される磁界の−Ｙ方向の成分が印加される。コイル４６の第２の導体部４６Ｂには、主に、磁石３２Ｂから発生される磁界のＹ方向の成分が印加される。
【００４３】
駆動装置３は、更に、コイル４１，４２の一方の内側において基板７に固定された磁気センサ３０と、コイル４３，４４の一方の内側において基板７に固定された磁気センサ３０を備えている。ここでは、２つの磁気センサ３０は、それぞれコイル４１の内側とコイル４４の内側に配置されているものとする。後で説明するように、この２つの磁気センサ３０は、手振れの影響を低減するためにレンズ５の位置を変化させる際に用いられる。
【００４４】
コイル４１の内側に配置された磁気センサ３０は、磁石３１Ａから発生される磁界を検出し、磁石３１Ａの位置に対応した検出信号を出力する。コイル４４の内側に配置された磁気センサ３０は、磁石３４Ａから発生される磁界を検出し、磁石３４Ａの位置に対応した検出信号を出力する。磁気センサ３０の構成については、後で説明する。
【００４５】
駆動装置３は、更に、磁石１３と、磁気センサ２０とを備えている。磁気センサ２０は、自動的に焦点合わせを行う際にレンズ５の位置を検出するために用いられる。磁気センサ２０は、磁石３１Ａの端面３１Ａ１と磁石３４Ａの端面３４Ａ１の近傍において基板７に固定されている。磁気センサ２０は、例えば、磁気抵抗効果素子等の磁界を検出する素子によって構成されている。
【００４６】
磁石１３は、磁気センサ２０の上方において、第２の保持部材１５に固定されている。磁石１３は、直方体形状を有している。第１の保持部材１４に対する第２の保持部材１５の相対的な位置がＺ方向に平行な方向に変化すると、第１の保持部材１４に対する磁石１３の相対的な位置もＺ方向に平行な方向に変化する。
【００４７】
ここで、図２ないし図５を参照して、駆動装置３の動作について説明する。始めに、光学式手振れ補正機構とオートフォーカス機構について簡単に説明する。駆動装置３は、光学式手振れ補正機構およびオートフォーカス機構の一部を構成する。駆動装置３、光学式手振れ補正機構およびオートフォーカス機構は、カメラモジュール１００の外部の図示しない制御部によって制御される。
【００４８】
光学式手振れ補正機構は、例えば、カメラモジュール１００の外部のジャイロセンサ等によって、手振れを検出できるように構成されている。光学式手振れ補正機構が手振れを検出すると、図示しない制御部は、手振れの態様に応じて基板７に対するレンズ５の相対的な位置が変化するように、駆動装置３を制御する。これにより、レンズ５の絶対的な位置を安定化させて、手振れの影響を低減することができる。なお、基板７に対するレンズ５の相対的な位置は、手振れの態様に応じて、Ｘ方向に平行な方向またはＹ方向に平行な方向に変化する。
【００４９】
オートフォーカス機構は、例えば、イメージセンサ２００またはオートフォーカスセンサ等によって、被写体に焦点が合った状態を検出できるように構成されている。図示しない制御部は、被写体に焦点が合った状態になるように、駆動装置３によって、基板７に対するレンズ５の相対的な位置をＺ方向に平行な方向に変化させる。これにより、自動的に被写体に対する焦点合わせを行うことができる。
【００５０】
次に、光学式手振れ補正機構に関連する駆動装置３の動作について説明する。図示しない制御部によってコイル４１，４２に電流が流されると、磁石３１Ａ，３２Ａから発生される磁界とコイル４１，４２から発生される磁界との相互作用によって、磁石３１Ａ，３２Ａが固定された第１の保持部材１４は、Ｙ方向に平行な方向に移動する。その結果、レンズ５も、Ｙ方向に平行な方向に移動する。また、図示しない制御部によってコイル４３，４４に電流が流されると、磁石３３Ａ，３４Ａから発生される磁界とコイル４３，４４から発生される磁界との相互作用によって、磁石３３Ａ，３４Ａが固定された第１の保持部材１４は、Ｘ方向に平行な方向に移動する。その結果、レンズ５も、Ｘ方向に平行な方向に移動する。図示しない制御部は、２つの磁気センサ３０によって生成される磁石３１Ａ，３４Ａの位置に対応した信号を測定することによって、レンズ５の位置を検出する。
【００５１】
次に、オートフォーカス機構に関連する駆動装置３の動作について説明する。基板７に対するレンズ５の相対的な位置をＺ方向に移動させる場合、図示しない制御部は、第１の導体部４５ＡではＸ方向に電流が流れ、第２の導体部４５Ｂでは−Ｘ方向に電流が流れるように、コイル４５に電流を流し、第１の導体部４６Ａでは−Ｘ方向に電流が流れ、第２の導体部４６ＢではＸ方向に電流が流れるように、コイル４６に電流を流す。これらの電流と磁石３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂから発生される磁界によって、コイル４５の第１および第２の導体部４５Ａ，４５Ｂとコイル４６の第１および第２の導体部４６Ａ，４６Ｂに、Ｚ方向のローレンツ力が作用する。これにより、コイル４５，４６が固定された第２の保持部材１５は、Ｚ方向に移動する。その結果、レンズ５も、Ｚ方向に移動する。
【００５２】
基板７に対するレンズ５の相対的な位置を−Ｚ方向に移動させる場合には、図示しない制御部は、コイル４５，４６に、Ｚ方向に移動させる場合とは逆方向に電流を流す。
【００５３】
基板７に対するレンズ５の相対的な位置がＺ方向に平行な方向に変化すると、磁気センサ２０に対する磁石１３の相対的な位置もＺ方向に平行な方向に変化する。磁気センサ２０は、少なくとも磁石１３が発生する磁界を検出し、磁石１３の位置に対応した信号を生成する。図示しない制御部は、磁気センサ２０によって生成される信号を測定することによって、レンズ５の位置を検出する。
【００５４】
次に、図１および図５を参照して、本実施の形態に係る磁気センサシステムの概略の構成について説明する。本実施の形態に係る磁気センサシステムは、本実施の形態に係る磁気センサと、所定の磁界を発生する磁界発生部とを備えている。本実施の形態では、コイル４１の内側に配置された磁気センサ３０、または、コイル４４の内側に配置された磁気センサ３０が、本実施の形態に係る磁気センサに対応する。コイル４１の内側に配置された磁気センサ３０を備えた磁気センサシステムでは、磁石３１Ａが、磁界発生部に対応する。コイル４４の内側に配置された磁気センサ３０を備えた磁気センサシステムでは、磁石３４Ａが、磁界発生部に対応する。
【００５５】
以下、図６を参照して、コイル４１の内側に配置された磁気センサ３０を備えた磁気センサシステム１０１について説明する。図６は、磁気センサシステム１０１の要部を示す斜視図である。なお、図６では、理解を容易にするために、コイル４１を省略し、磁石３１Ａを図１ないし図３、図５とは異なる寸法および配置で描いている。以下の説明では、コイル４１の内側に配置された磁気センサ３０を、本実施の形態に係る磁気センサ３０とも言う。
【００５６】
磁気センサ３０と、磁界発生部である磁石３１Ａは、磁石３１Ａが発生する磁界の一部である部分磁界が磁気センサ３０に印加されるように構成されている。この部分磁界は、Ｚ方向に平行な第１の磁界成分Ｈｚと、Ｙ方向に平行な第２の磁界成分Ｈｙとを含んでいる。Ｚ方向は、本発明における第１の方向に対応する。Ｙ方向は、本発明における第２の方向に対応する。
【００５７】
図６に示したように、本実施の形態では、磁石３１Ａの磁化の方向はＹ方向であり、第２の磁界成分Ｈｙの方向は−Ｙ方向である。なお、図６では、磁石３１Ａが図５に示した位置からＹ方向に移動したときの第１の磁界成分Ｈｚを示している。
【００５８】
前述のように、磁気センサ３０は、基板７に固定され、磁石３１Ａは、第１の保持部材１４に固定されている（図２参照）。基板７に対する第１の保持部材１４の位置が、Ｙ方向に平行な方向に変化すると、磁気センサ３０に対する磁石３１Ａの相対的な位置も、Ｙ方向に平行な方向に変化する。磁気センサ３０の検出信号は、Ｙ方向に平行な方向についての、磁気センサ３０に対する磁石３１Ａの相対的な位置に対応する。以下、Ｙ方向に平行な方向についての、磁気センサ３０に対する磁石３１Ａの相対的な位置を、検出対象位置とも言う。磁気センサシステム１０１は、この検出対象位置を検出するための位置検出装置である。
【００５９】
また、磁気センサ３０と磁石３１Ａは、検出対象位置が変化すると、第１の磁界成分Ｈｚが変化するように構成されている。本実施の形態では、第１の保持部材１４がＹ方向に平行な方向に移動して、検出対象位置が変化すると、第１の磁界成分Ｈｚが変化する。第１の磁界成分Ｈｚの変化の態様については、後で説明する。
【００６０】
次に、本実施の形態に係る磁気センサ３０について説明する。図７は、磁気センサ３０を示す斜視図である。図８は、磁気センサ３０を示す平面図である。磁気センサ３０は、磁界変換部５０と、磁界検出部６０と、複数のシールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄを備えている。なお、図８では、シールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄを省略している。
【００６１】
磁界変換部５０は、軟磁性体よりなる１つ以上のヨーク５１を含んでいる。１つ以上のヨーク５１の各々は、Ｚ方向に平行な方向に見たとき、例えば上方から見たときに、Ｙ方向に長い形状を有している。また、１つ以上のヨーク５１の各々は、Ｚ方向に平行な方向の入力磁界成分を含む入力磁界を受けて、出力磁界を発生するように構成されている。
【００６２】
本実施の形態では、入力磁界は、前述の部分磁界である。また、入力磁界成分は、前述の第１の磁界成分Ｈｚ（図６参照）である。出力磁界は、Ｘ方向に平行な方向の出力磁界成分であって入力磁界成分（第１の磁界成分Ｈｚ）に応じて変化する出力磁界成分を含んでいる。Ｘ方向は、本発明における第３の方向に対応する。また、本実施の形態では、第１の方向（Ｚ方向）、第２の方向（Ｙ方向）および第３の方向（Ｘ方向）は、互いに直交する。また、入力磁界は、入力磁界成分（第１の磁界成分Ｈｚ）の他に、Ｙ方向に平行な方向の磁界成分である第２の磁界成分Ｈｙを含んでいる。
【００６３】
図７および図８に示したように、本実施の形態では、磁界変換部５０は、１つ以上のヨーク５１として、複数のヨーク５１を含んでいる。複数のヨーク５１の各々は、例えば、Ｙ方向に長い直方体形状を有している。複数のヨーク５１の形状は同じである。
【００６４】
本実施の形態では特に、ヨーク５１の数は８である。以下、８個のヨーク５１を、符号５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｅ，５１Ｆ，５１Ｇ，５１Ｈを用いて区別する。８個のヨーク５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｅ，５１Ｆ，５１Ｇ，５１Ｈは、Ｘ方向にこの順に並ぶように配置されている。
【００６５】
磁界検出部６０は、出力磁界を受けて、出力磁界成分に依存する検出信号を生成する。この検出信号は、前述の磁気センサ３０が出力する検出信号と同じである。また、前述のように、出力磁界成分は入力磁界成分（第１の磁界成分Ｈｚ）に応じて変化する。従って、検出信号は、入力磁界成分（第１の磁界成分Ｈｚ）に依存する。
【００６６】
磁界検出部６０は、１つ以上の磁気検出素子９０を含んでいる。１つ以上の磁気検出素子９０の各々は、出力磁界を受けて、出力磁界成分に応じて変化する検出値を生成する。磁界検出部６０の検出信号は、この検出値に依存する。
【００６７】
本実施の形態では特に、磁界検出部６０は、１つ以上の磁気検出素子９０として、複数の磁気検出素子９０を含んでいる。また、複数の磁気検出素子９０は、１つ以上の素子列を構成している。１つ以上の素子列の各々は、１つ以上のヨーク５１に沿ってＹ方向に並び直列に接続された、複数の磁気検出素子９０のうちの２つ以上を含んでいる。
【００６８】
本実施の形態では特に、複数の磁気検出素子９０の各々は磁気抵抗効果素子である。以下、磁気抵抗効果素子をＭＲ素子と記す。また、以下、磁気検出素子９０をＭＲ素子９０とも記す。本実施の形態では、磁気検出素子９０の検出値は、ＭＲ素子９０の抵抗値である。
【００６９】
本実施の形態では、１つ以上の素子列は、複数の素子列、特に４つ以上の素子列である。図７および図８に示した例では、素子列の数は１６である。また、１つの素子列を構成するＭＲ素子９０の数は４である。１つのヨーク５１に対して２つの素子列が対応している。１つのヨーク５１に対応する２つの素子列は、１つのヨーク５１の−Ｚ方向の端部の近傍において、Ｘ方向における１つのヨーク５１の両側に配置されている。
【００７０】
図９は、複数の素子列の接続関係を示している。図９では、磁界変換部５０の構成要素を破線で示している。図８および図９において、符号Ｔ1〜Ｔ16が１６個の素子列を示している。素子列Ｔ1，Ｔ2は、ヨーク５１Ａに対応している。素子列Ｔ3，Ｔ4はヨーク５１Ｂに対応している。素子列Ｔ5，Ｔ6は、ヨーク５１Ｃに対応している。素子列Ｔ7，Ｔ8はヨーク５１Ｄに対応している。素子列Ｔ9，Ｔ10は、ヨーク５１Ｅに対応している。素子列Ｔ11，Ｔ12はヨーク５１Ｆに対応している。素子列Ｔ13，Ｔ14は、ヨーク５１Ｇに対応している。素子列Ｔ15，Ｔ16はヨーク５１Ｈに対応している。１つの素子列を構成する４つのＭＲ素子９０は、直列に接続されている。
【００７１】
素子列Ｔ1，Ｔ3，Ｔ5，Ｔ7，Ｔ9，Ｔ11，Ｔ13，Ｔ15は、それぞれヨーク５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｅ，５１Ｆ，５１Ｇ，５１Ｈの−Ｘ側に配置されている。素子列Ｔ2，Ｔ4，Ｔ6，Ｔ8，Ｔ10，Ｔ12，Ｔ14，Ｔ16は、それぞれヨーク５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｅ，５１Ｆ，５１Ｇ，５１ＨのＸ側に配置されている。
【００７２】
次に、図９および図１０を参照して、磁界検出部６０の回路構成について説明する。図１０は、磁界検出部６０の回路構成を示す回路図である。図１０に示したように、磁界検出部６０は、所定の電圧が印加される電源ポートＶと、グランドに接続されるグランドポートＧと、第１の出力ポートＥ１と、第２の出力ポートＥ２と、第１の抵抗部６１と、第２の抵抗部６２と、第３の抵抗部６３と、第４の抵抗部６４を含んでいる。
【００７３】
第１の抵抗部６１は、電源ポートＶと第１の出力ポートＥ１との間に設けられている。第２の抵抗部６２は、第１の出力ポートＥ１とグランドポートＧとの間に設けられている。第３の抵抗部６３は、電源ポートＶと第２の出力ポートＥ２との間に設けられている。第４の抵抗部６４は、第２の出力ポートＥ２とグランドポートＧとの間に設けられている。磁界検出部６０の検出信号は、第１の出力ポートＥ１と第２の出力ポートＥ２との間の電位差に依存する。
【００７４】
第１ないし第４の抵抗部６１〜６４の各々は、１つ以上の素子列を含んでいる。本実施の形態では特に、第１ないし第４の抵抗部６１〜６４の各々は、直列に接続された４つの素子列を含んでいる。より具体的に説明すると、第１の抵抗部６１は、直列に接続された素子列Ｔ1，Ｔ3，Ｔ5，Ｔ7を含んでいる。第２の抵抗部６２は、直列に接続された素子列Ｔ9，Ｔ11，Ｔ13，Ｔ15を含んでいる。第３の抵抗部６３は、直列に接続された素子列Ｔ2，Ｔ4，Ｔ6，Ｔ8を含んでいる。第４の抵抗部６４は、直列に接続された素子列Ｔ10，Ｔ12，Ｔ14，Ｔ16を含んでいる。
【００７５】
磁界検出部６０は、複数のＭＲ素子９０を電気的に接続する配線部８０を含んでいる。ここで、図１１を参照して、配線部８０について説明する。図１１は、配線部８０の一部とＭＲ素子９０を示す斜視図である。配線部８０は、各素子列を構成する４つのＭＲ素子９０を電気的に接続するための複数の下部電極８１と複数の上部電極８２とを含んでいる。複数のＭＲ素子９０は、複数の下部電極８１の上に配置されている。複数の上部電極８２は、複数のＭＲ素子９０の上に配置されている。
【００７６】
複数のＭＲ素子９０と下部電極８１および上部電極８２との接続関係は、以下の通りである。複数の下部電極８１の各々は、Ｙ方向に細長い形状を有している。Ｙ方向に隣接する２つの下部電極８１の間には、間隙が形成されている。下部電極８１の上面上において、Ｙ方向の両端の近傍に、ＭＲ素子９０が配置されている。複数の上部電極８２の各々は、Ｙ方向に隣接する２つの下部電極８１上に配置されて隣接する２つのＭＲ素子９０を電気的に接続する。これにより、各素子列を構成する４つのＭＲ素子９０が直列に接続される。
【００７７】
配線部８０は、更に、複数の接続電極を含んでいる。第１ないし第４の抵抗部６１〜６４の各々において、複数の接続電極は、複数の素子列が直列に接続されるように複数の下部電極８１を電気的に接続する。
【００７８】
次に、図１２を参照して、ＭＲ素子９０の構成の一例について説明する。図１２は、ＭＲ素子９０を示す斜視図である。この例では、ＭＲ素子９０は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層９２と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層９４と、磁化固定層９２と自由層９４の間に配置されたギャップ層９３と、反強磁性層９１とを含んでいる。反強磁性層９１、磁化固定層９２、ギャップ層９３および自由層９４は、下部電極８１側からこの順に積層されている。反強磁性層９１は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層９２との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層９２の磁化の方向を固定する。
【００７９】
ＭＲ素子９０は、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子でもよいし、磁気的信号検出用のセンス電流を、ＭＲ素子９０を構成する各層の面に対してほぼ垂直な方向に流すＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）タイプのＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子でもよい。ＴＭＲ素子では、ギャップ層９３はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、ギャップ層９３は非磁性導電層である。
【００８０】
ＭＲ素子９０の抵抗値は、自由層９４の磁化の方向が磁化固定層９２の磁化の方向に対してなす角度に応じて変化し、この角度が０°のときに抵抗値は最小値になり、角度が１８０°のときに抵抗値は最大値になる。
【００８１】
本実施の形態では、磁化固定層９２の磁化の方向は、Ｘ方向に平行な方向である。また、本実施の形態では、第１の抵抗部６１における複数のＭＲ素子９０の磁化固定層９２の磁化の方向と、第２の抵抗部６２における複数のＭＲ素子９０の磁化固定層９２の磁化の方向は、互いに反対方向である。第３の抵抗部６３における複数のＭＲ素子９０の磁化固定層９２の磁化の方向は、第１の抵抗部６１における複数のＭＲ素子９０の磁化固定層９２の磁化の方向と同じである。第４の抵抗部６４における複数のＭＲ素子９０の磁化固定層９２の磁化の方向は、第２の抵抗部６２における複数のＭＲ素子９０の磁化固定層９２の磁化の方向と同じである。
【００８２】
本実施の形態では特に、第１の抵抗部６１と第３の抵抗部６３の各々における複数のＭＲ素子９０の磁化固定層９２の磁化の方向は、Ｘ方向である。第２の抵抗部６２と第４の抵抗部６４の各々における複数のＭＲ素子９０の磁化固定層９２の磁化の方向は、−Ｘ方向である。
【００８３】
本実施の形態では、複数のＭＲ素子９０の各々は、Ｙ方向に平行な方向に長い形状を有している。これにより、複数のＭＲ素子９０の各々の自由層９４は、磁化容易軸方向がＹ方向に平行な方向となる形状異方性を有している。そのため、印加される磁界が存在しない状態では、自由層９４の磁化の方向は、Ｙ方向に平行な方向になっている。出力磁界成分が存在する場合には、出力磁界成分の方向および強度に応じて、自由層９４の磁化の方向が変化する。従って、自由層９４の磁化の方向が磁化固定層９２の磁化の方向に対してなす角度は、複数のＭＲ素子９０の各々が受けた出力磁界成分の方向および強度によって変化する。そのため、複数のＭＲ素子９０の各々の抵抗値は、出力磁界成分に対応したものとなる。
【００８４】
本実施の形態では、第２の抵抗部６２における複数のＭＲ素子９０が受ける出力磁界成分の方向は、第１の抵抗部６１における複数のＭＲ素子９０が受ける出力磁界成分の方向と同じである。一方、第３の抵抗部６３における複数のＭＲ素子９０が受ける出力磁界成分の方向と、第４の抵抗部６４における複数のＭＲ素子９０が受ける出力磁界成分の方向は、第１の抵抗部６１における複数のＭＲ素子９０が受ける出力磁界成分の方向とは反対である。
【００８５】
なお、ＭＲ素子９０の構成は、図１２を参照して説明した例に限られない。例えば、ＭＲ素子９０は、反強磁性層９１を含まない構成であってもよい。この構成は、例えば、反強磁性層９１および磁化固定層９２の代わりに、２つの強磁性層とこの２つの強磁性層の間に配置された非磁性金属層とを含む人工反強磁性構造の磁化固定層を含む構成であってもよい。
【００８６】
次に、シールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄについて説明する。シールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄは、いずれも軟磁性体によって構成されている。
【００８７】
シールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄは、互いに分離されて、磁界変換部５０および磁界検出部６０の上方に配置されている。Ｚ方向に平行な方向に見たとき、例えば上方から見たときに、シールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄは、Ｙ方向にこの順に並び、且つ磁界変換部５０および磁界検出部６０と重なるように配置されている。
【００８８】
シールド７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄは、互いに分離されて、磁界変換部５０および磁界検出部６０の下方に配置されている。Ｚ方向に平行な方向に見たときに、シールド７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄは、Ｙ方向にこの順に並び、且つ磁界変換部５０および磁界検出部６０と重なるように配置されている。
【００８９】
シールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの各々は、Ｚ方向に平行な方向に見たときに、Ｙ方向における最大の寸法がＸ方向における最大の寸法よりも小さい形状を有している。以下、シールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄのうちの任意の１つを個別シールド７０と言う。個別シールド７０は、板状の形状を有していてもよい。Ｚ方向に平行な方向に見たときの個別シールド７０の形状は、Ｘ方向に長い矩形であってもよい。
【００９０】
Ｚ方向に平行な方向に見たときに、シールド７１Ａはシールド７２Ａと重なり、シールド７１Ｂはシールド７２Ｂと重なり、シールド７１Ｃはシールド７２Ｃと重なり、シールド７１Ｄはシールド７２Ｄと重なる。
【００９１】
図７ないし図９に示したように、Ｚ方向に平行な方向に見たときに、複数のＭＲ素子９０の各々は、シールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄのうちのいずれか１つのシールドの外縁の内側に位置し、且つシールド７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄのうちのいずれか１つのシールドの外縁の内側に位置している。
【００９２】
Ｚ方向に平行な方向に見たときに、１つの素子列を構成する４つのＭＲ素子９０のうち、−Ｙ方向の端に位置するＭＲ素子９０は、シールド７１Ａ，７２Ａの各々の外縁の内側に位置している。Ｚ方向に平行な方向に見たときに、１つの素子列を構成する４つのＭＲ素子９０のうち、−Ｙ方向の端から２番目に位置するＭＲ素子９０は、シールド７１Ｂ，７２Ｂの各々の外縁の内側に位置している。Ｚ方向に平行な方向に見たときに、１つの素子列を構成する４つのＭＲ素子９０のうち、Ｙ方向の端から２番目に位置するＭＲ素子９０は、シールド７１Ｃ，７２Ｃの各々の外縁の内側に位置している。Ｚ方向に平行な方向に見たときに、１つの素子列を構成する４つのＭＲ素子９０のうち、Ｙ方向の端に位置するＭＲ素子９０は、シールド７１Ｄ，７２Ｄの各々の外縁の内側に位置している。
【００９３】
図８に示したように、本実施の形態では、ヨーク５１は、４つの被シールド部分５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄと、３つの露出部分５１ｅ，５１ｆ，５１ｇを含んでいる。
【００９４】
被シールド部分５１ａは、Ｚ方向に平行な方向に見たときに、シールド７１Ａ，７２Ａの各々の外縁の内側に位置している。被シールド部分５１ｂは、Ｚ方向に平行な方向に見たときに、シールド７１Ｂ，７２Ｂの各々の外縁の内側に位置している。被シールド部分５１ｃは、Ｚ方向に平行な方向に見たときに、シールド７１Ｃ，７２Ｃの各々の外縁の内側に位置している。被シールド部分５１ｄは、Ｚ方向に平行な方向に見たときに、シールド７１Ｄ，７２Ｄの各々の外縁の内側に位置している。
【００９５】
露出部分５１ｅ，５１ｆ，５１ｇは、いずれも、Ｚ方向に平行な方向に見たときに、どの個別シールド７０とも重なっていない。露出部分５１ｅは、Ｚ方向に平行な方向に見たときに、シールド７１Ａとシールド７１Ｂの間およびシールド７２Ａとシールド７２Ｂの間に位置している。露出部分５１ｆは、Ｚ方向に平行な方向に見たときに、シールド７１Ｂとシールド７１Ｃの間およびシールド７２Ｂとシールド７２Ｃの間に位置している。露出部分５１ｇは、Ｚ方向に平行な方向に見たときに、シールド７１Ｃとシールド７１Ｄの間およびシールド７２Ｃとシールド７２Ｄの間に位置している。
【００９６】
図１３は、磁気センサ３０の一部を示す側面図である。図１３は、Ｙ方向に平行な方向に見たときの、シールド７１Ａ，７２Ａと、ヨーク５１Ａ，５１Ｂと、ヨーク５１Ａの近傍に位置する２つのＭＲ素子９０と、ヨーク５１Ｂの近傍に位置する２つのＭＲ素子９０とを示している。
【００９７】
本実施の形態では、入力磁界は、入力磁界成分（第１の磁界成分Ｈｚ）の他に、入力磁界成分の方向以外の方向の磁界成分である第２の磁界成分Ｈｙを含んでいる。シールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの主な役割は、第２の磁界成分Ｈｙに対応する磁束を吸収して、第２の磁界成分Ｈｙに起因して磁界検出部６０に印加される、Ｙ方向に平行な方向の磁界の強度を小さくすることである。
【００９８】
個別シールド７０は、軟磁性材料によって構成されている。この軟磁性材料としては、例えばＮｉＦｅを用いることができる。ＮｉＦｅを用いて個別シールド７０を構成する場合には、個別シールド７０の熱応力を低減するため、熱膨張係数が小さくなる組成である、Ｎｉの割合が３５〜６０重量％である組成のＮｉＦｅを用いることが好ましい。更に個別シールド７０の磁気特性も考慮すると、Ｎｉの割合が４０〜６０重量％である組成のＮｉＦｅを用いることがより好ましい。
【００９９】
個別シールド７０に求められる性能の１つは、最大磁束吸収量が大きいことである。個別シールド７０の最大磁束吸収量は、個別シールド７０における飽和磁化と厚み（Ｚ方向の寸法）の積にほぼ比例する。個別シールド７０の性能を確保するために、個別シールド７０における飽和磁化と厚みの積、すなわち単位面積当たりの磁気モーメントは、０．６ｅｍｕ／ｃｍ2以上であることが好ましい。
【０１００】
図示しないが、磁気センサ３０は、更に、センサ基板と絶縁部とを備えている。シールド７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄは、センサ基板の上に配置されている。絶縁部は、絶縁材料よりなり、磁界変換部５０と、磁界検出部６０と、シールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄを覆っている。
【０１０１】
以下、本実施の形態に係る磁気センサ３０および磁気センサシステム１０１の作用および効果について説明する。始めに、磁界検出部６０の作用について説明する。ここでは、入力磁界が入力磁界成分のみからなると仮定して説明する。入力磁界成分が存在せず、その結果、出力磁界成分も存在しない状態では、ＭＲ素子９０の自由層９４の磁化の方向は、Ｙ方向に平行な方向になっている。入力磁界成分の方向がＺ方向の場合、第１および第２の抵抗部６１，６２内のＭＲ素子９０が受ける出力磁界成分の方向はＸ方向になり、第３および第４の抵抗部６３，６４内のＭＲ素子９０が受ける出力磁界成分の方向は−Ｘ方向になる。この場合、第１および第２の抵抗部６１，６２内のＭＲ素子９０の自由層９４の磁化の方向は、Ｙ方向に平行な方向からＸ方向に向かって傾き、第３および第４の抵抗部６３，６４内のＭＲ素子９０の自由層９４の磁化の方向は、Ｙ方向に平行な方向から−Ｘ方向に向かって傾く。その結果、出力磁界成分が存在しない状態と比べて、第１および第４の抵抗部６１，６４内のＭＲ素子９０の抵抗値は減少し、第１および第４の抵抗部６１，６４の抵抗値も減少する。また、出力磁界成分が存在しない状態と比べて、第２および第３の抵抗部６２，６３内のＭＲ素子９０の抵抗値は増加し、第２および第３の抵抗部６２，６３の抵抗値も増加する。
【０１０２】
入力磁界成分の方向が−Ｚ方向の場合は、出力磁界成分の方向と、第１ないし第４の抵抗部６１〜６４の抵抗値の変化は、上述の入力磁界成分の方向がＺ方向の場合とは逆になる。
【０１０３】
ＭＲ素子９０の抵抗値の変化量は、ＭＲ素子９０が受ける出力磁界成分の強度に依存する。出力磁界成分の強度が大きくなると、ＭＲ素子９０の抵抗値は、その増加量またはその減少量がそれぞれ大きくなる方向に変化する。出力磁界成分の強度が小さくなると、ＭＲ素子９０の抵抗値は、その増加量またはその減少量がそれぞれ小さくなる方向に変化する。出力磁界成分の強度は、入力磁界成分の強度に依存する。
【０１０４】
このように、入力磁界成分の方向と強度が変化すると、第１ないし第４の抵抗部６１〜６４のそれぞれの抵抗値は、第１および第４の抵抗部６１，６４の抵抗値が増加すると共に第２および第３の抵抗部６２，６３の抵抗値が減少するか、第１および第４の抵抗部６１，６４の抵抗値が減少すると共に第２および第３の抵抗部６２，６３の抵抗値が増加するように変化する。これにより、図９および図１０に示した第１の出力ポートＥ１と第２の出力ポートＥ２との間の電位差が変化する。磁界検出部６０は、第１の出力ポートＥ１と第２の出力ポートＥ２との間の電位差に依存する検出信号を生成する。検出信号は、ＭＲ素子９０の抵抗値に依存する。ＭＲ素子９０の抵抗値は、本発明における検出値に対応する。
【０１０５】
次に、図１４ないし図１６を参照して、検出対象位置と入力磁界との関係について説明する。図１４ないし図１６は、検出対象位置と入力磁界との関係を示している。図１４ないし図１６において、記号Ｈを付した矢印は、磁気センサ３０に印加される部分磁界すなわち入力磁界を表している。また、記号Ｈｚを付した矢印は、第１の磁界成分Ｈｚすなわち入力磁界成分を表し、記号Ｈｙを付した矢印は、第２の磁界成分Ｈｙを表している。
【０１０６】
図１４は、磁石３１ＡのＹ方向の位置が、磁気センサ３０のＹ方向の位置に一致した状態を示している。図１５は、磁石３１Ａが、図１４に示した位置からＹ方向に移動した状態を示している。図１６は、磁石３１Ａが、図１４に示した位置から−Ｙ方向に移動した状態を示している。図１４ないし図１６に示したように、Ｙ方向に平行な方向についての、磁気センサ３０に対する磁石３１Ａの相対的な位置すなわち検出対象位置が変化すると、第１の磁界成分Ｈｚすなわち入力磁界成分が変化する。
【０１０７】
前述の磁界検出部６０の作用の説明では、入力磁界が入力磁界成分すなわち第１の磁界成分Ｈｚのみからなると仮定した。しかし、本実施の形態に係る磁気センサシステム１０１では、図１４ないし図１６から理解されるように、入力磁界は、入力磁界成分の他に第２の磁界成分Ｈｙを含んでいる。
【０１０８】
第２の磁界成分Ｈｙが磁界検出部６０に印加されると、ＭＲ素子９０の自由層９４に、Ｘ方向に平行な方向の出力磁界成分の他に、Ｙ方向に平行な方向の第２の磁界成分Ｈｙが印加される。この場合、入力磁界が入力磁界成分のみからなる場合に比べて、自由層９４の磁化の方向が磁化固定層９２の磁化の方向に対してなす角度が異なってしまい、その結果、ＭＲ素子９０の抵抗値および磁界検出部６０の検出信号が異なってしまう。そのため、第２の磁界成分Ｈｙは、磁界検出部６０の検出信号に誤差が生じたり、磁界検出部６０の感度が低下したりする原因となる。
【０１０９】
本実施の形態では、シールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄによって、第２の磁界成分Ｈｙに対応する磁束を吸収して、第２の磁界成分Ｈｙに起因して磁界検出部６０に印加される、Ｙ方向に平行な方向の磁界の強度を小さくすることができる。
【０１１０】
このように、本実施の形態によれば、磁気センサ３０に印加される入力磁界が、入力磁界成分の他に、入力磁界成分の方向以外の方向の磁界成分である第２の磁界成分Ｈｙを含む場合における問題の発生を抑制することができる。
【０１１１】
次に、本実施の形態における第１の特徴と、それによる第１の効果について説明する。第１の特徴は、複数のヨーク５１およびシールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの形状および配置に関する特徴である。
【０１１２】
第１の効果について説明する前に、比較例の磁気センサ１３０について説明する。図１７は、比較例の磁気センサ１３０を示す斜視図である。比較例の磁気センサ１３０は、本実施の形態におけるシールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄの代わりに１つのシールド１７１を備え、本実施の形態におけるシールド７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの代わりに１つのシールド１７２を備えている。シールド１７１は、磁界変換部５０および磁界検出部６０の上方に配置されている。シールド１７２は、磁界変換部５０および磁界検出部６０の下方に配置されている。Ｚ方向に平行な方向に見たとき、シールド１７１，１７２の各々は、磁界変換部５０および磁界検出部６０と重なるように配置されている。シールド１７１，１７２の各々は、Ｚ方向に平行な方向に見たときに、Ｙ方向における最大の寸法がＸ方向における最大の寸法よりも大きい形状を有している。すなわち、シールド１７１，１７２の各々の長手方向は、Ｙ方向に平行な方向に向いている。比較例の磁気センサ１３０のその他の構成は、本実施の形態に係る磁気センサ３０と同じである。
【０１１３】
次に、比較例の磁気センサ１３０の問題点について説明する。ここで、仮に、比較例の磁気センサ１３０を、シールド１７１，１７２と複数のヨーク５１の各々の長手方向がＸ方向に平行な方向に向く姿勢で配置した場合について考える。この場合、第２の磁界成分Ｈｙの方向は、複数のヨーク５１の長手方向および複数の素子列の長手方向に直交する。この場合、シールド１７１，１７２における第２の磁界成分Ｈｙに対応する磁束の流入端の近傍と、シールド１７１，１７２における第２の磁界成分Ｈｙに対応する磁束の流出端の近傍では、第２の磁界成分Ｈｙに対応する磁束が大きく曲がる。しかも、磁束の流入端の近傍と磁束の流出端の近傍では、第２の磁界成分Ｈｙに対応する磁束の方向が大きく異なる。そのため、素子列の位置によって、第２の磁界成分Ｈｙから素子列が受ける影響が異なる。その結果、磁界検出部６０の検出信号に誤差が生じる。
【０１１４】
次に、図１７に示した通りに、磁気センサ１３０を、シールド１７１，１７２と複数のヨーク５１の各々の長手方向がＹ方向に平行な方向に向く姿勢で配置した場合について考える。この場合、１つの素子列内の複数のＭＲ素子９０において、ＭＲ素子９０の位置によって、第２の磁界成分ＨｙからＭＲ素子９０が受ける影響が異なることが起こり得る。しかし、その場合でも、１つの素子列内において、第２の磁界成分Ｈｙから複数のＭＲ素子９０が受けた影響を相殺することができる。そのため、磁界検出部６０の検出信号に生じる誤差を低減することができる。
【０１１５】
しかし、比較例の磁気センサ１３０を、図１７に示した通りに配置した場合には、以下のような問題が生じる。この場合、長手方向がＸ方向に平行な方向に向く姿勢でシールド１７１，１７２が配置された場合と比べて、第２の磁界成分Ｈｙの方向についてのシールド１７１，１７２の寸法が大きくなる。これにより、シールド１７１，１７２の各々において、第２の磁界成分Ｈｙに対する反磁界が小さくなる。その結果、シールド１７１，１７２による第２の磁界成分Ｈｙの吸収能力が低下する。
【０１１６】
次に、本実施の形態における第１の特徴について説明する。第１の特徴の内容は、以下の通りである。本実施の形態では、Ｚ方向に平行な方向に見たときに、互いに分離されたシールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１ＤがＹ方向に並ぶように配置され、互いに分離されたシールド７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２ＤがＹ方向に並ぶように配置されている。シールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの各々は、Ｚ方向に平行な方向に見たときに、Ｙ方向における最大の寸法がＸ方向における最大の寸法よりも小さい形状を有している。
【０１１７】
上記の第１の特徴により、本実施の形態によれば、以下の内容の第１の効果を奏する。本実施の形態によれば、個別シールド７０において、第２の磁界成分Ｈｙに対する反磁界が大きくなる。これにより、本実施の形態によれば、個別シールド７０による第２の磁界成分Ｈｙの吸収能力を向上させることができる。その結果、本実施の形態によれば、第２の磁界成分Ｈｙに起因して磁気センサ３０の検出信号に誤差が生じたり磁気センサ３０の感度が低下したりすることを防止することができる。
【０１１８】
磁界検出部６０が複数のＭＲ素子９０を含む場合、複数のＭＲ素子９０のレイアウト上、比較例の磁気センサ１３０のようにシールド１７１，１７２を設けるようとすると、Ｚ方向に平行な方向に見たときのシールド１７１，１７２の各々の形状が、Ｙ方向における最大の寸法がＸ方向における最大の寸法よりも大きい形状にならざるを得ない場合がある。そのような場合でも、本実施の形態によれば、Ｚ方向に平行な方向に見たときの個別シールド７０の形状を、Ｙ方向における最大の寸法がＸ方向における最大の寸法よりも小さい形状にすることができる。
【０１１９】
第１の効果については、第３の実施の形態の説明の後で、シミュレーションの結果を参照して、更に説明する。
【０１２０】
次に、本実施の形態における第２の特徴と、それによる第２の効果について説明する。第２の特徴は、Ｚ方向に平行な方向に見たときに、複数のＭＲ素子９０の各々は、シールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄのうちのいずれか１つのシールドの外縁の内側に位置し、且つシールド７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄのうちのいずれか１つのシールドの外縁の内側に位置していることである。
【０１２１】
第２の効果について説明する前に、磁気センサ３０に対するＺ方向に平行な方向の印加磁界に関するヨーク５１の磁気ヒステリシスと、それに起因した磁界検出部６０の検出信号のヒステリシスについて説明する。以下、磁気センサ３０に対するＺ方向に平行な方向の印加磁界に関するヨーク５１の磁気ヒステリシスを、単に、ヨーク５１の磁気ヒステリシスと言う。また、−Ｚ方向の印加磁界の強度は負の値で表し、Ｚ方向の印加磁界の強度は正の値で表す。ヨーク５１の磁気ヒステリシスとは、印加磁界の強度が所定の値のときのヨーク５１の磁化が、印加磁界の履歴によって、すなわち印加磁界の強度が増加して所定の値になったか、印加磁界の強度が減少して所定の値になったかによって異なる現象である。
【０１２２】
検出信号のヒステリシスとは、印加磁界の強度が所定の値のときの検出信号の値が、印加磁界の履歴によって、すなわち印加磁界の強度が増加して所定の値になったか、印加磁界の強度が減少して所定の値になったかによって異なる現象である。
【０１２３】
本実施の形態では、ヨーク５１は、被シールド部分５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄと、露出部分５１ｅ，５１ｆ，５１ｇを含んでいる。以下、これらの部分毎の磁気ヒステリシスについて考える。
【０１２４】
図１８は、シールド７１Ａ，７１Ｂ，７２Ａ，７２Ｂと、ヨーク５１Ａの被シールド部分５１ａ，５１ｂおよび露出部分５１ｅを示している。図１８において、符号７５Ａは、印加磁界がＺ方向であるときにシールド７２Ａおよびシールド７１Ａを通過する磁束の一部を示している。また、符号７５Ｂは、印加磁界がＺ方向であるときにシールド７２Ｂおよびシールド７１Ｂを通過する磁束の一部を示している。また、ヨーク５１Ａの内部に描かれた複数の矢印は、それらの位置における磁化の方向と大きさを表している。
【０１２５】
図１８に示したように、シールド７２Ａおよびシールド７１Ａを通過する磁束の一部は、湾曲して露出部分５１ｅを通過する。シールド７２Ｂおよびシールド７１Ｂを通過する磁束の一部も、湾曲して露出部分５１ｅを通過する。そのため、印加磁界の強度が０以外のある値のとき、露出部分５１ｅにおける磁化は、被シールド部分５１ａ，５１ｂの各々における磁化よりも大きくなる。１つのヨーク５１の全体について言うと、印加磁界の強度が０以外のある値のとき、露出部分５１ｅ，５１ｆ，５１ｇの各々における磁化は、被シールド部分５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄの各々における磁化よりも大きくなる。その結果、露出部分５１ｅ，５１ｆ，５１ｇの各々では、被シールド部分５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄの各々に比べて、磁気ヒステリシスが顕著になる。
【０１２６】
磁気センサ３０が第２の特徴を有していないと仮定すると、複数のＭＲ素子９０のうちの少なくとも１つは、露出部分５１ｅ，５１ｆ，５１ｇのいずれかの近くに位置することになる。この場合には、検出信号のヒステリシスが顕著に現れて、検出信号の誤差が大きくなるおそれがある。
【０１２７】
これに対し、本実施の形態に係る磁気センサ３０は、第２の特徴により、複数のＭＲ素子９０の全てが、露出部分５１ｅ，５１ｆ，５１ｇのいずれかの近くではなく、被シールド部分５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄのいずれかの近くに位置している。そのため、本実施の形態によれば、検出信号のヒステリシスによる検出信号の誤差を低減することができる。これが、本実施の形態における第２の効果である。
【０１２８】
なお、ここまでは、コイル４１（図１参照）の内側に配置された磁気センサ３０と、コイル４１の内側に配置された磁気センサ３０を備えた磁気センサシステム１０１について説明してきた。以下、ここまで説明してきた磁気センサ３０および磁気センサシステム１０１を第１の実施例の磁気センサおよび磁気センサシステムと言う。
【０１２９】
図１ないし図３に示したカメラモジュール１００では、第１の実施例の磁気センサおよび磁気センサシステムだけではなく、コイル４４（図１参照）の内側に配置された磁気センサ３０と、この磁気センサ３０を備えた磁気センサシステムも、本実施の形態に係る磁気センサおよび磁気センサシステムと言える。以下、コイル４４の内側に配置された磁気センサ３０と、この磁気センサ３０を備えた磁気センサシステムを、第２の実施例の磁気センサおよび磁気センサシステムと言う。
【０１３０】
第２の実施例の磁気センサおよび磁気センサシステムの構成は、基本的には、第１の実施例の磁気センサおよび磁気センサシステムと同じである。ただし、第２の実施例では、Ｘ方向が本発明における第２の方向に対応し、Ｙ方向が本発明における第３の方向に対応する。従って、第１の実施例の説明中の磁石３１Ａ、Ｘ方向およびＹ方向を、それぞれ磁石３４Ａ、Ｙ方向およびＸ方向に置き換えれば、第２の実施例の説明になる。第２の実施例の磁気センサシステムは、Ｘ方向に平行な方向についての、磁気センサ３０に対する磁石３４Ａの相対的な位置を検出するための位置検出装置である。
【０１３１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図１９は、本実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。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。なお、図２０では、シールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄを省略している。
【０１３２】
以下、本実施の形態に係る磁気センサ３０が第１の実施の形態に係る磁気センサ３０と異なる点について説明する。本実施の形態では、磁界変換部５０は、第１の実施の形態における８個のヨーク５１の代わりに、１６個のヨーク５１を含んでいる。以下、１６個のヨーク５１を、符号５１Ａ１，５１Ａ２，５１Ｂ１，５１Ｂ２，５１Ｃ１，５１Ｃ２，５１Ｄ１，５１Ｄ２，５１Ｅ１，５１Ｅ２，５１Ｆ１，５１Ｆ２，５１Ｇ１，５１Ｇ２，５１Ｈ１，５１Ｈ２を用いて区別する。
【０１３３】
第１の実施の形態におけるヨーク５１Ａは、ヨーク５１Ａ１，５１Ａ２に替えられている。第１の実施の形態におけるヨーク５１Ｂは、ヨーク５１Ｂ１，５１Ｂ２に替えられている。第１の実施の形態におけるヨーク５１Ｃは、ヨーク５１Ｃ１，５１Ｃ２に替えられている。第１の実施の形態におけるヨーク５１Ｄは、ヨーク５１Ｄ１，５１Ｄ２に替えられている。第１の実施の形態におけるヨーク５１Ｅは、ヨーク５１Ｅ１，５１Ｅ２に替えられている。第１の実施の形態におけるヨーク５１Ｆは、ヨーク５１Ｆ１，５１Ｆ２に替えられている。第１の実施の形態におけるヨーク５１Ｇは、ヨーク５１Ｇ１，５１Ｇ２に替えられている。第１の実施の形態におけるヨーク５１Ｈは、ヨーク５１Ｈ１，５１Ｈ２に替えられている。
【０１３４】
ここで、第１の実施の形態における１つのヨーク５１の代わりとなる２つのヨークの組をヨーク列と言う。１つのヨーク列を構成する２つのヨークは、互いに分離されてＹ方向に並ぶように配置されている。１つのヨーク列を構成する２つのヨークは、第１の実施の形態における１つのヨーク５１から露出部分５１ｆを切り取ることによってできる２つの部分に相当する。本実施の形態では、１つのヨーク列に対して、２つの素子列が対応する。
【０１３５】
ヨーク５１Ａ１，５１Ｂ１，５１Ｃ１，５１Ｄ１，５１Ｅ１，５１Ｆ１，５１Ｇ１，５１Ｈ１の各々は、第１の実施の形態において説明した２つの被シールド部分５１ａ，５１ｂと露出部分５１ｅを含んでいる。ヨーク５１Ａ２，５１Ｂ２，５１Ｃ２，５１Ｄ２，５１Ｅ２，５１Ｆ２，５１Ｇ２，５１Ｈ２の各々は、第１の実施の形態において説明した２つの被シールド部分５１ｃ，５１ｄと露出部分５１ｇを含んでいる。
【０１３６】
本実施の形態において、１６個のヨーク５１の各々は、例えば、Ｙ方向に長い直方体形状を有している。また、１６個のヨーク５１の形状は同じである。
【０１３７】
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。
【０１３８】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図２１は、本実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。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。なお、図２２では、シールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄを省略している。
【０１３９】
以下、本実施の形態に係る磁気センサ３０が第１の実施の形態に係る磁気センサ３０と異なる点について説明する。本実施の形態では、磁界変換部５０は、第１の実施の形態における８個のヨーク５１の代わりに、３２個のヨーク５１を含んでいる。以下、３２個のヨーク５１を、符号５１Ａａ，５１Ａｂ，５１Ａｃ，５１Ａｄ，５１Ｂａ，５１Ｂｂ，５１Ｂｃ，５１Ｂｄ，５１Ｃａ，５１Ｃｂ，５１Ｃｃ，５１Ｃｄ，５１Ｄａ，５１Ｄｂ，５１Ｄｃ，５１Ｄｄ，５１Ｅａ，５１Ｅｂ，５１Ｅｃ，５１Ｅｄ，５１Ｆａ，５１Ｆｂ，５１Ｆｃ，５１Ｆｄ，５１Ｇａ，５１Ｇｂ，５１Ｇｃ，５１Ｇｄ，５１Ｈａ，５１Ｈｂ，５１Ｈｃ，５１Ｈｄを用いて区別する。
【０１４０】
第１の実施の形態におけるヨーク５１Ａは、ヨーク５１Ａａ，５１Ａｂ，５１Ａｃ，５１Ａｄに替えられている。第１の実施の形態におけるヨーク５１Ｂは、ヨーク５１Ｂａ，５１Ｂｂ，５１Ｂｃ，５１Ｂｄに替えられている。第１の実施の形態におけるヨーク５１Ｃは、ヨーク５１Ｃａ，５１Ｃｂ，５１Ｃｃ，５１Ｃｄに替えられている。第１の実施の形態におけるヨーク５１Ｄは、ヨーク５１Ｄａ，５１Ｄｂ，５１Ｄｃ，５１Ｄｄに替えられている。第１の実施の形態におけるヨーク５１Ｅは、ヨーク５１Ｅａ，５１Ｅｂ，５１Ｅｃ，５１Ｅｄに替えられている。第１の実施の形態におけるヨーク５１Ｆは、ヨーク５１Ｆａ，５１Ｆｂ，５１Ｆｃ，５１Ｆｄに替えられている。第１の実施の形態におけるヨーク５１Ｇは、ヨーク５１Ｇａ，５１Ｇｂ，５１Ｇｃ，５１Ｇｄに替えられている。第１の実施の形態におけるヨーク５１Ｈは、ヨーク５１Ｈａ，５１Ｈｂ，５１Ｈｃ，５１Ｈｄに替えられている。
【０１４１】
ここで、第１の実施の形態における１つのヨーク５１の代わりとなる４つのヨークの組をヨーク列と言う。１つのヨーク列を構成する４つのヨークは、互いに分離されてＹ方向に並ぶように配置されている。１つのヨーク列を構成する４つのヨークは、第１の実施の形態における１つのヨーク５１から３つの露出部分５１ｅ，５１ｆ，５１ｇを切り取ることによってできる４つの部分に相当する。本実施の形態では、１つのヨーク列に対して、２つの素子列が対応する。
【０１４２】
ヨーク５１Ａａ，５１Ｂａ，５１Ｃａ，５１Ｄａ，５１Ｅａ，５１Ｆａ，５１Ｇａ，５１Ｈａは、Ｚ方向に平行な方向に見たときに、シールド７１Ａ，７２Ａの各々の外縁の内側に位置している。ヨーク５１Ａｂ，５１Ｂｂ，５１Ｃｂ，５１Ｄｂ，５１Ｅｂ，５１Ｆｂ，５１Ｇｂ，５１Ｈｂは、Ｚ方向に平行な方向に見たときに、シールド７１Ｂ，７２Ｂの各々の外縁の内側に位置している。ヨーク５１Ａｃ，５１Ｂｃ，５１Ｃｃ，５１Ｄｃ，５１Ｅｃ，５１Ｆｃ，５１Ｇｃ，５１Ｈｃは、Ｚ方向に平行な方向に見たときに、シールド７１Ｃ，７２Ｃの各々の外縁の内側に位置している。ヨーク５１Ａｄ，５１Ｂｄ，５１Ｃｄ，５１Ｄｄ，５１Ｅｄ，５１Ｆｄ，５１Ｇｄ，５１Ｈｄは、Ｚ方向に平行な方向に見たときに、シールド７１Ｄ，７２Ｄの各々の外縁の内側に位置している。
【０１４３】
本実施の形態において、３２個のヨーク５１の各々は、例えば、Ｙ方向に長い直方体形状を有している。また、３２個のヨーク５１の形状は同じである。
【０１４４】
本実施の形態に係る磁気センサ３０は、第１の実施の形態と同様に、第１および第２の特徴を有している。本実施の形態に係る磁気センサ３０は、更に、第３の特徴を有している。第３の特徴は、Ｚ方向に平行な方向に見たときに、３２個のヨーク５１の各々は、シールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄのうちのいずれか１つのシールドの外縁の内側に位置し、且つシールド７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄのうちのいずれか１つのシールドの外縁の内側に位置していることである。
【０１４５】
本実施の形態によれば、第２の特徴に加えて第３の特徴を有することにより、第１の実施の形態において説明した第２の効果がより効果的に発揮される。以下、その理由について、図１８を参照して説明する。第１の実施の形態において説明したように、図１８に示したヨーク５１Ａにおいて、印加磁界の強度が０以外のある値のとき、露出部分５１ｅにおける磁化は、被シールド部分５１ａ，５１ｂの各々における磁化よりも大きくなる。被シールド部分５１ａ，５１ｂの各々の磁化は、露出部分５１ｅにおける磁化の影響を受けて、露出部分５１ｅが無い場合と比べると大きくなる。そのため、露出部分５１ｅが無い場合と比べると、印加磁界の変化に対する被シールド部分５１ａ，５１ｂの各々における磁化の変化がスムーズに行われない。その結果、被シールド部分５１ａ，５１ｂの各々においても磁気ヒステリシスが現れる。このようにして、第１の実施の形態におけるヨーク５１では、被シールド部分５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄの各々においても磁気ヒステリシスが現れる。
【０１４６】
本実施の形態では、第３の特徴により、ヨーク５１は、露出部分５１ｅ，５１ｆ，５１ｇに相当する部分を含んでいない。これにより、本実施の形態によれば、第２の効果がより効果的に発揮される。
【０１４７】
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。
【０１４８】
［シミュレーション結果］
次に、第１の実施の形態で説明した第１の効果について、以下のシミュレーションの結果を参照して、更に説明する。
【０１４９】
シミュレーションでは、第１ないし第３のモデルについて、複数のシールドによる第２の磁界成分Ｈｙの吸収能力を比較した。第１ないし第３のモデルにおける複数のシールドは、同じ組成のＮｉＦｅによって構成されている。
【０１５０】
図２３は、第１のモデルを示す斜視図である。図２３に示したように、第１のモデルは、シールド１７１，１７２を備えている。第１のモデルにおけるシールド１７１，１７２は、図１７に示した比較例の磁気センサ１３０におけるシールド１７１，１７２に対応する。第１のモデルにおけるシールド１７１，１７２は、同じ直方体形状を有している。シールド１７１，１７２の各々のＸ方向の寸法、Ｙ方向の寸法およびＺ方向の寸法は、それぞれ１３５μｍ、１２０μｍ、７μｍである。シールド１７２は、シールド１７１に対して５μｍの間隔を開けて、シールド１７１の下方に配置されている。
【０１５１】
ここで、図２３に示したように、Ｙ方向に延びる第１の直線Ｌ１を想定する。第１の直線Ｌ１は、シールド１７１，１７２の間の空間におけるＺ方向の中心且つＸ方向の中心に位置する線分を含んでいる。
【０１５２】
また、第１の直線Ｌ１上の任意の点の位置を、第１の測定位置と言い、上記線分の中心の点を第１の原点と言う。第１の測定位置は、第１の原点からの距離を絶対値とする値で表す。第１の測定位置は、第１の原点よりも−Ｙ方向の先にある場合は負の値で表し、第１の原点よりもＹ方向の先にある場合は正の値で表す。
【０１５３】
シミュレーションでは、第２の磁界成分Ｈｙの強度を変えて、第１のモデルに対して第２の磁界成分Ｈｙを印加したときの第１の測定位置と第１の磁束通過率との関係を求めた。第１の磁束通過率は、第２の磁界成分Ｈｙに対応する磁束密度Ｂｙの値に対する第１の測定位置における磁束密度の値の比である。
【０１５４】
図２４は、第１のモデルに関するシミュレーションの結果の一部を示している。図２４において、横軸は第１の測定位置を示し、縦軸は第１の磁束通過率を示している。図２４において、符号１８１，１８２，１８３で示した線は、それぞれ、磁束密度Ｂｙの値が１００ｍＴ、１２０ｍＴ、１４０ｍＴのときの第１の測定位置と第１の磁束通過率との関係を表している。
【０１５５】
図２５は、第２のモデルを示す斜視図である。図２５に示したように、第２のモデルは、第１のモデルにおけるシールド１７１の代わりにシールド２７１Ａ，２７１Ｂを備え、第１のモデルにおけるシールド１７２の代わりにシールド２７２Ａ，２７２Ｂを備えている。シールド２７１Ａ，２７１Ｂ，２７２Ａ，２７２Ｂは、同じ直方体形状を有している。シールド２７１Ａ，２７１Ｂ，２７２Ａ，２７２Ｂの各々のＸ方向の寸法、Ｙ方向の寸法およびＺ方向の寸法は、それぞれ１３５μｍ、６０μｍ、７μｍである。
【０１５６】
シールド２７１Ｂは、シールド２７１Ａに対して２７μｍの間隔を開けて、シールド２７１ＡのＹ方向の先に配置されている。シールド２７２Ｂは、シールド２７２Ａに対して２７μｍの間隔を開けて、シールド２７２ＡのＹ方向の先に配置されている。シールド２７２Ａは、シールド２７１Ａに対して５μｍの間隔を開けて、シールド２７１Ａの下方に配置されている。シールド２７２Ｂは、シールド２７１Ｂに対して５μｍの間隔を開けて、シールド２７１Ｂの下方に配置されている。
【０１５７】
ここで、図２５に示したように、Ｙ方向に延びる第２の直線Ｌ２を想定する。第２の直線Ｌ２は、シールド２７１Ａ，２７２Ａの間の空間におけるＺ方向の中心且つＸ方向の中心に位置する第１の線分と、シールド２７１Ｂ，２７２Ｂの間の空間におけるＺ方向の中心且つＸ方向の中心に位置する第２の線分とを含んでいる。
【０１５８】
また、第２の直線Ｌ２上の任意の点の位置を第２の測定位置と言う。また、第２の直線Ｌ２上の点であって、上記第１の線分と第２の線分との間における中心の点を第２の原点と言う。第２の測定位置は、第２の原点からの距離を絶対値とする値で表す。第２の測定位置は、第２の原点よりも−Ｙ方向の先にある場合は負の値で表し、第２の原点よりもＹ方向の先にある場合は正の値で表す。
【０１５９】
シミュレーションでは、第２の磁界成分Ｈｙの強度を変えて、第２のモデルに対して第２の磁界成分Ｈｙを印加したときの第２の測定位置と第２の磁束通過率との関係を求めた。第２の磁束通過率は、第２の磁界成分Ｈｙに対応する磁束密度Ｂｙの値に対する第２の測定位置における磁束密度の値の比である。
【０１６０】
図２６は、第２のモデルに関するシミュレーションの結果の一部を示している。図２６において、横軸は第２の測定位置を示し、縦軸は第２の磁束通過率を示している。図２６において、符号２８１，２８２，２８３で示した線は、それぞれ、磁束密度Ｂｙの値が１８０ｍＴ、２００ｍＴ、２２０ｍＴのときの第２の測定位置と第２の磁束通過率との関係を表している。
【０１６１】
図２７は、第３のモデルを示す斜視図である。図２７に示したように、第３のモデルは、第１のモデルにおけるシールド１７１の代わりにシールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄを備え、第１のモデルにおけるシールド１７２の代わりにシールド７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄを備えている。第３のモデルにおけるシールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄは、第１ないし第３の実施の形態におけるシールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄに対応する。第３のモデルにおけるシールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄは、同じ直方体形状を有している。シールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの各々のＸ方向の寸法、Ｙ方向の寸法およびＺ方向の寸法は、それぞれ１３５μｍ、２５μｍ、７μｍである。
【０１６２】
Ｚ方向に平行な方向に見たときに、シールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１ＤはＹ方向にこの順に並び、シールド７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２ＤはＹ方向にこの順に並んでいる。Ｙ方向に隣り合う２つのシールドの間隔は２７μｍである。シールド７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄは、それぞれ、シールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄに対して５μｍの間隔を開けて、シールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄの下方に配置されている。
【０１６３】
ここで、図２７に示したように、Ｙ方向に延びる第３の直線Ｌ３を想定する。第３の直線Ｌ３は、シールド７１Ａ，７２Ａの間の空間におけるＺ方向の中心且つＸ方向の中心に位置する第１の線分と、シールド７１Ｂ，７２Ｂの間の空間におけるＺ方向の中心且つＸ方向の中心に位置する第２の線分と、シールド７１Ｃ，７２Ｃの間の空間におけるＺ方向の中心且つＸ方向の中心に位置する第３の線分と、シールド７１Ｄ，７２Ｄの間の空間におけるＺ方向の中心且つＸ方向の中心に位置する第４の線分とを含んでいる。
【０１６４】
また、第３の直線Ｌ３上の任意の点の位置を第３の測定位置と言う。また、第３の直線Ｌ３上の点であって、上記第２の線分と第３の線分との間における中心の点を第３の原点と言う。第３の測定位置は、第３の原点からの距離を絶対値とする値で表す。第３の測定位置は、第３の原点よりも−Ｙ方向の先にある場合は負の値で表し、第３の原点よりもＹ方向の先にある場合は正の値で表す。
【０１６５】
シミュレーションでは、第２の磁界成分Ｈｙの強度を変えて、第３のモデルに対して第２の磁界成分Ｈｙを印加したときの第３の測定位置と第３の磁束通過率との関係を求めた。第３の磁束通過率は、第２の磁界成分Ｈｙに対応する磁束密度Ｂｙの値に対する第３の測定位置における磁束密度の値の比である。
【０１６６】
図２８は、第３のモデルに関するシミュレーションの結果の一部を示している。図２８において、横軸は第３の測定位置を示し、縦軸は第３の磁束通過率を示している。図２８において、符号３８１，３８２，３８３，３８４で示した線は、それぞれ、磁束密度Ｂｙの値が３６０ｍＴ、３８０ｍＴ、４００ｍＴ、４２０ｍＴのときの第３の測定位置と第３の磁束通過率との関係を表している。
【０１６７】
シミュレーションでは、第１ないし第３のモデル毎に、磁束密度Ｂｙと正規化磁束通過率との関係を求めた。第１のモデルに関する正規化磁束通過率は、以下のようにして求めた。まず、−６μｍから６μｍまでの第１の測定位置の範囲を第１の測定範囲とした。次に、磁束密度Ｂｙの値毎に、第１の測定範囲内における第１の磁束通過率の平均値を求めた。次に、磁束密度Ｂｙの値毎の上記平均値を、第１のモデルに関するシミュレーションにおける磁束密度Ｂｙの最小値に対応する上記平均値で割った値を、磁束密度Ｂｙの値毎の正規化磁束通過率とした。
【０１６８】
第２のモデルに関する正規化磁束通過率は、以下のようにして求めた。まず、−４９μｍから−３７μｍまでの第２の測定位置の範囲および３７μｍから４９μｍまでの第２の測定位置の範囲を第２の測定範囲とした。次に、磁束密度Ｂｙの値毎に、第２の測定範囲内における第２の磁束通過率の平均値を求めた。次に、磁束密度Ｂｙの値毎の上記平均値を、第２のモデルに関するシミュレーションにおける磁束密度Ｂｙの最小値に対応する上記平均値で割った値を、磁束密度Ｂｙの値毎の正規化磁束通過率とした。
【０１６９】
第３のモデルに関する正規化磁束通過率は、以下のようにして求めた。まず、−３１μｍから−１９μｍまでの第３の測定位置の範囲および１９μｍから３１μｍまでの第３の測定位置の範囲を第３の測定範囲とした。次に、磁束密度Ｂｙの値毎に、第３の測定範囲内における第３の磁束通過率の平均値を求めた。次に、磁束密度Ｂｙの値毎の上記平均値を、第３のモデルに関するシミュレーションにおける磁束密度Ｂｙの最小値に対応する上記平均値で割った値を、磁束密度Ｂｙの値毎の正規化磁束通過率とした。
【０１７０】
図２９に、第１ないし第３のモデル毎の、磁束密度Ｂｙと正規化磁束通過率との関係を示す。図２９において、横軸は磁束密度Ｂｙを示し、縦軸は正規化磁束通過率を示している。また、図２９において、符号４０１は第１のモデルにおける磁束密度Ｂｙと正規化磁束通過率との関係を示し、符号４０２は第２のモデルにおける磁束密度Ｂｙと正規化磁束通過率との関係を示し、符号４０３は第３のモデルにおける磁束密度Ｂｙと正規化磁束通過率との関係を示している。
【０１７１】
図２９に示したように、第１ないし第３のモデルのいずれにおいても、磁束密度Ｂｙの値がある値以下では正規化磁束通過率は１であるが、磁束密度Ｂｙの値がある値を超えると、正規化磁束通過率は１よりも大きくなり、且つ磁束密度Ｂｙの値が大きくなるほど正規化磁束通過率が大きくなっている。正規化磁束通過率が大きいほど、シールドによる第２の磁界成分Ｈｙの吸収能力が低いと言える。正規化磁束通過率が１よりも大きくなり始める磁束密度Ｂｙの値は、第３のモデルにおいて最も大きく、次に第２のモデルにおいて大きく、第１のモデルにおいて最も小さくなっている。このことから、第１の実施の形態において説明した第１の特徴により、シールドによる第２の磁界成分Ｈｙの吸収能力を向上させることができるという第１の効果が得られることが分かる。
【０１７２】
［実験結果］
次に、第１ないし第３の実施の形態に係る磁気センサ３０について、検出信号のヒステリシスを比較した実験の結果について説明する。
【０１７３】
始めに、実験の内容について説明する。以下、磁気センサ３０に対するＺ方向に平行な方向の印加磁界の強度を印加磁界強度と言い、符号Ｂｚで表す。また、磁界検出部６０の検出信号の値を検出信号値と言い、符号ＤＳで表す。印加磁界強度Ｂｚは、−Ｚ方向の印加磁界については負の値で表し、Ｚ方向の印加磁界については正の値で表す。印加磁界強度Ｂｚは、印加磁界が無いときを０とし、最大値を１００とし、最小値を−１００とした任意単位で表す。また、検出信号値ＤＳも任意単位で表す。検出信号のヒステリシスが無い場合には、印加磁界強度Ｂｚが０のとき、検出信号値ＤＳは０である。また、強度Ｂｚが１００のときの検出信号値をＤＳＨとし、強度Ｂｚが−１００のときの検出信号値をＤＳＬとし、ＤＳＨ−ＤＳＬの値をＤＤＳとする。
【０１７４】
図３０は、実験の内容を示す説明図である。図３０に示したように、実験では、第１ないし第３の実施の形態に係る磁気センサ３０を用いて、印加磁界強度Ｂｚを、−１００から１００まで徐々に増加させ、その後１００から０まで徐々に減少させ、その間における検出信号値ＤＳを測定した。
【０１７５】
実験では、検出信号のヒステリシスを、第１のヒステリシスパラメータＨＰ１と第２のヒステリシスパラメータＨＰ２を用いて評価した。以下、第１および第２のヒステリシスパラメータＨＰ１，ＨＰ２の定義について説明する。
【０１７６】
図３０に示したように、印加磁界強度Ｂｚを−１００から徐々に増加させて、印加磁界強度Ｂｚが０になったときの検出信号値ＤＳをＤＳ１とする。また、印加磁界強度Ｂｚを１００から徐々に減少させて、印加磁界強度Ｂｚが０になったときの検出信号値ＤＳをＤＳ２とする。第１のヒステリシスパラメータＨＰ１は、（ＤＳ２−ＤＳ１）／ＤＤＳを百分率で表した値である。
【０１７７】
また、図３０に示したように、印加磁界強度Ｂｚを−１００から徐々に増加させて、印加磁界強度Ｂｚが５０になったときの検出信号値ＤＳをＤＳ３とする。また、印加磁界強度Ｂｚを１００から徐々に減少させて、印加磁界強度Ｂｚが５０になったときの検出信号値ＤＳをＤＳ４とする。第２のヒステリシスパラメータＨＰ２は、（ＤＳ４−ＤＳ３）／ＤＤＳを百分率で表した値である。
【０１７８】
図３１は、第１の実施の形態に係る１つの磁気センサ３０についての実験結果を示している。図３２は、第２の実施の形態に係る１つの磁気センサ３０についての実験結果を示している。図３３は、第３の実施の形態に係る１つの磁気センサ３０についての実験結果を示している。図３１ないし図３３において、横軸は印加磁界強度Ｂｚを示し、縦軸は検出信号値ＤＳを示している。
【０１７９】
実験では、第１ないし第３の実施の形態の各々に関して、複数の磁気センサ３０について第１および第２のヒステリシスパラメータＨＰ１，ＨＰ２の値を求めた。図３４は、第１のヒステリシスパラメータＨＰ１の値の分布を示している。図３５は、第２のヒステリシスパラメータＨＰ２の値の分布を示している。図３４および図３５において、横軸は、ヨーク５１の長さを表している。ＥＢ１は第１の実施の形態におけるヨーク５１の長さを表し、ＥＢ２は第２の実施の形態におけるヨーク５１の長さを表し、ＥＢ３は第３の実施の形態におけるヨーク５１の長さを表している。従って、ＥＢ１，ＥＢ２，ＥＢ３は、それぞれ第１ないし第３の実施の形態に対応する。図３４における縦軸は、第１のヒステリシスパラメータＨＰ１の値を対数目盛で表している。図３５における縦軸は、第２のヒステリシスパラメータＨＰ２の値を対数目盛で表している。
【０１８０】
図３４に示したように、第３の実施の形態における第１のヒステリシスパラメータＨＰ１の値の分布は、第１および第２の実施の形態における第１のヒステリシスパラメータＨＰ１の値の分布に比べて、０に近づいている。
【０１８１】
図３５に示したように、第３の実施の形態における第２のヒステリシスパラメータＨＰ２の値の分布も、第１および第２の実施の形態における第２のヒステリシスパラメータＨＰ２の値の分布に比べて、０に近づいている。
【０１８２】
図３４および図３５に示した実験結果から、第３の実施の形態によれば、第２の効果がより効果的に発揮されることが分かる。
【０１８３】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、請求の範囲の要件を満たす限り、ＭＲ素子、ヨークおよび複数のシールドの形状、数および配置は、各実施の形態に示した例に限られず、任意である。例えば、本発明の磁気センサは、シールド７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄの組と、シールド７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄの組の一方のみを備えていてもよい。
【０１８４】
また、本発明の磁気センサでは、Ｘ方向における１つのヨーク５１の片側にのみ、１つ以上のＭＲ素子９０が配置されていてもよい。
【０１８５】
また、磁界検出部６０は、電源ポートＶ、グランドポートＧ、第１の出力ポートＥ１、第１の抵抗部６１および第２の抵抗部６２を含むが、第２の出力ポートＥ２、第３の抵抗部６３、第４の抵抗部６４を含まない構成であってもよい。この場合、磁界検出部６０の検出信号は、第１の出力ポートＥ１の電位に依存する。
【符号の説明】
【０１８６】
３…駆動装置、５…レンズ、６…筐体、７…基板、１４…第１の保持部材、１５…第２の保持部材、３０…磁気センサ、３１Ａ…磁石、５０…磁界変換部、５１…ヨーク、６０…磁界検出部、６１…第１の抵抗部、６２…第２の抵抗部、６３…第３の抵抗部、６４…第４の抵抗部、７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄ…シールド、８０…配線部、８１…下部電極、８２…上部電極、９０…ＭＲ素子、１００…カメラモジュール、１０１…磁気センサシステム。
【図１】
2020030155.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年8月13日(2019.8.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2020030155.tif 000038
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月8日(2019.11.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界変換部と、磁界検出部と、軟磁性体よりなり互いに分離された複数のシールドとを備えた磁気センサであって、
前記磁界変換部は、軟磁性体よりなる１つ以上のヨークを含み、
前記１つ以上のヨークの各々は、前記磁気センサに対する入力磁界を受けて、出力磁界を発生するように構成され、
前記入力磁界は、第１の方向に平行な方向の入力磁界成分を含み、
前記１つ以上のヨークの各々は、前記第１の方向に平行な方向に見たときに、前記第１の方向と交差する第２の方向に長い形状を有し、
前記出力磁界は、前記第１の方向および第２の方向と交差する第３の方向に平行な方向の出力磁界成分であって前記入力磁界成分に応じて変化する出力磁界成分を含み、
前記磁界検出部は、前記出力磁界成分に依存する検出信号を生成し、
前記磁界検出部は、１つ以上の磁気検出素子を含み、
前記１つ以上の磁気検出素子の各々は、前記出力磁界を受ける位置に配置され、前記出力磁界を受けて、前記出力磁界成分に応じて変化する検出値を生成し、
前記検出信号は、前記検出値に依存し、
前記複数のシールドは、前記第１の方向に平行な方向に見たときに、前記第２の方向に並び、
前記複数のシールドの各々は、前記第１の方向に平行な方向に見たときに、前記磁界変換部の一部および前記磁界検出部の一部と重なるように配置され、且つ前記第２の方向における最大の寸法が前記第３の方向における最大の寸法よりも小さい形状を有していることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記磁界検出部は、前記１つ以上の磁気検出素子として、複数の磁気検出素子を含み、
前記第１の方向に平行な方向に見たときに、前記複数の磁気検出素子の各々は、その全体が、前記複数のシールドのうちのいずれか１つのシールドの外縁の内側に位置することを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記磁界変換部は、前記１つ以上のヨークとして、複数のヨークを含み、
前記第１の方向に平行な方向に見たときに、前記複数のヨークの各々は、その全体が、前記複数のシールドのうちのいずれか１つのシールドの外縁の内側に位置することを特徴とする請求項２記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記複数の磁気検出素子は、１つ以上の素子列を構成し、
前記１つ以上の素子列の各々は、前記１つ以上のヨークに沿って前記第２の方向に並び直列に接続された、前記複数の磁気検出素子のうちの２つ以上を含むことを特徴とする請求項２または３記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記１つ以上の素子列は、複数の素子列であり、
前記磁界検出部は、所定の電圧が印加される電源ポートと、グランドに接続されるグランドポートと、出力ポートと、前記電源ポートと前記出力ポートの間に設けられた第１の抵抗部と、前記出力ポートと前記グランドポートの間に設けられた第２の抵抗部とを含み、
前記第１および第２の抵抗部の各々は、前記複数の素子列のうちの１つ以上を含み、
前記検出信号は、前記出力ポートの電位に依存することを特徴とする請求項４記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記１つ以上の素子列は、４つ以上の素子列であり、
前記磁界検出部は、所定の電圧が印加される電源ポートと、グランドに接続されるグランドポートと、第１の出力ポートと、第２の出力ポートと、前記電源ポートと前記第１の出力ポートの間に設けられた第１の抵抗部と、前記第１の出力ポートと前記グランドポートの間に設けられた第２の抵抗部と、前記電源ポートと前記第２の出力ポートの間に設けられた第３の抵抗部と、前記第２の出力ポートと前記グランドポートの間に設けられた第４の抵抗部とを含み、
前記第１ないし第４の抵抗部の各々は、前記４つ以上の素子列のうちの１つ以上を含み、
前記検出信号は、前記第１の出力ポートと前記第２の出力ポートの電位差に依存することを特徴とする請求項４記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記第１の方向、第２の方向および第３の方向は、互いに直交することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項８】
前記１つ以上の磁気検出素子の各々は、磁気抵抗効果素子であり、
前記磁気抵抗効果素子は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層とを含み、
前記検出値は、前記自由層の磁化の方向が前記磁化固定層の磁化の方向に対してなす角度に応じて変化することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項９】
前記磁化固定層の磁化の方向は、前記第３の方向に平行な方向であることを特徴とする請求項８記載の磁気センサ。
【請求項１０】
前記入力磁界は、前記入力磁界成分の他に、前記第２の方向に平行な方向の磁界成分を含むことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気センサと、
所定の磁界を発生する磁界発生部とを備えた磁気センサシステムであって、
前記磁気センサと前記磁界発生部は、前記所定の磁界の一部である部分磁界が前記磁気センサに印加されるように構成され、
前記部分磁界は、前記第１の方向に平行な方向の第１の磁界成分と、前記第２の方向に平行な方向の第２の磁界成分とを含み、
前記入力磁界は、前記部分磁界であり、
前記入力磁界成分は、前記第１の磁界成分であることを特徴とする磁気センサシステム。
【請求項１２】
前記磁気センサと前記磁界発生部は、前記磁気センサに対する前記磁界発生部の相対的な位置が変化すると、前記第１の磁界成分が変化するように構成されていることを特徴とする請求項１１記載の磁気センサシステム。