(57)【要約】【課題】  磁石とこの磁石に対向して移動する検知器を用いて、位置検知を正確にできるようにした磁気抵抗効果素子を用いた位置検知装置を提供する。【解決手段】  磁石２の円形の表面２ａがＮ極に着磁され、背面２ｂがＳ極に着磁されている。検知器１０は、磁石２の表面２ａから離れた位置でＸ−Ｙ平面内で移動する。検知器１０内には一対のＸ方向検知素子２０Ｘ１，２０Ｘ２と、一対のＹ方向検知素子２０Ｙ１，２０Ｙ２が設けられている。Ｘ方向検知素子２０Ｘ１，２０Ｘ２では、自由磁性層に与えられているバイアス磁界の方向Ｂが互いに逆向きであり、Ｙ方向へ移動したときに、Ｘ方向検知素子２０Ｘ１，２０Ｘ２の一方の感度の低下を他方の感度の向上で補う。これはＹ方向検知素子２０Ｙ１，２０Ｙ２においても同じである。そのため、検知器１０から、Ｘ方向の位置検知出力とＹ方向の位置検知出力を正確に得ることができる。【選択図】図７
2008114615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、この固定部に対向して平面内で移動する可動部とを有し、前記固定部と前記可動部の一方に磁石が他方に前記磁石から発せられた磁界を検知する検知器が設けられた位置検知装置において、
前記磁石は、前記検知器が対向する表面を有し、前記表面と裏側部分とが互いに異なる磁極に着磁されており、
前記検知器は、前記可動部が移動する平面内で直交するＸ方向とＹ方向のうちのＸ方向の磁界の向きおよび強度を検知する第１のＸ方向検知素子と第２のＸ方向検知素子、およびＹ方向の磁界の向きおよび強度を検知する第１のＹ方向検知素子と第２のＹ方向検知素子とを有しており、
第１のＸ方向検知素子と第２のＸ方向検知素子および第１のＹ方向検知素子と第２のＹ方向検知素子は、それぞれ固定磁性層の磁化の向きと自由磁性層の磁化の向きとの関係で電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子であり、
第１のＸ方向検知素子と第２のＸ方向検知素子は、自由磁性層に与えられているバイアス磁界がＹ方向に向けて互いに逆向きに作用し、第１のＹ方向検知素子と第２のＹ方向検知素子は、自由磁性層に与えられているバイアス磁界がＸ方向に向けて互いに逆向きに作用しており、
第１のＸ方向検知素子の抵抗値の変化から得られる出力と第２のＸ方向検知素子の抵抗値の変化から得られる出力とから、前記可動部のＸ方向への移動位置を知ることができ、第１のＹ方向検知素子の抵抗値の変化から得られる出力と第２のＹ方向検知素子の抵抗値の変化から得られる出力とから、前記可動部のＹ方向への移動位置を知ることができることを特徴とする位置検知装置。
【請求項２】
第１のＸ方向検知素子と第２のＸ方向検知素子は、Ｘ座標上の同じ位置に配置され、第１のＹ方向検知素子と第２のＹ方向検知素子は、Ｙ座標上の同じ位置に配置されている請求項１記載の位置検知装置。
【請求項３】
第１のＸ方向検知素子と第２のＸ方向検知素子は、Ｙ方向に間隔を空けて配置され、第１のＹ方向検知素子と第２のＹ方向検知素子は、Ｘ方向へ間隔を空けて配置されている請求項２記載の位置検知装置。
【請求項４】
第１のＸ方向検知素子と第２のＸ方向検知素子は、それぞれ固定磁性層の磁化がＸ方向へ向けられ、第１のＹ方向検知素子と第２のＹ方向検知素子は、それぞれ固定磁性層の磁化がＹ方向へ向けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の位置検知装置。
【請求項５】
第１のＸ方向検知素子の抵抗変化に基づく電圧変化の絶対値と第２のＸ方向検知素子の抵抗変化に基づく電圧変化の絶対値とを加算することで、前記可動部のＸ方向への移動位置を知ることができ、第１のＹ方向検知素子の抵抗変化に基づく電圧変化の絶対値と第２のＹ方向検知素子の抵抗変化に基づく電圧変化の絶対値とを加算することで、前記可動部のＹ方向への移動位置を知ることができる請求項１ないし４のいずれかに記載の位置検知装置。
【請求項６】
前記磁石の前記表面は円形である請求項１ないし５のいずれかに記載の位置検知装置。
【請求項７】
前記磁石の前記表面の中心を挟んで、Ｘ軸の正方向と負方向での前記可動部の座標位置と、Ｙ軸の正方向と負方向での前記可動部の座標位置とを知ることができる請求項１ないし６のいずれかに記載の位置検知装置。
【請求項８】
支持ベースと、前記支持ベース上でＸ方向およびＹ方向へ移動可能に支持されたステージと、前記ステージに対してＸ方向とＹ方向へのそれぞれの移動力を与えるアクチュエータとを有し、前記支持ベースと前記ステージの一方に前記磁石が、他方に前記検知器が設けられている請求項１ないし７のいずれかに記載の位置検知装置。
【請求項９】
前記ステージにカメラレンズが搭載され、前記支持ベースの移動を検知するセンサと、前記センサの出力および前記検知器の検知出力が入力される制御部とが設けられており、
前記制御部では、前記センサからの出力に基づいて前記ステージの補正移動量を算出し、前記補正移動量と前記検知器で得られた前記ステージの移動情報とに基づいて前記アクチュエータに駆動信号を与え、前記ステージを前記移送速度を相殺する向きに移動させる制御を行なう請求項８記載の位置検知装置。
【請求項１０】
支持ベースと、この支持ベース上で少なくともＸ方向とＹ方向とへ移動する操作体とが設けられ、前記支持ベースと前記操作体の一方に前記磁石が、他方に前記検知器が設けられており、前記検知器の検知出力から、前記操作部の操作方向および操作量を検知できる請求項１ないし７のいずれかに記載の位置検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界の向きと強度を検知できる磁気抵抗効果素子と磁石とを使用して、平面内での可動部の位置を知ることができる位置検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の特許文献１ないし３には、磁石と、この磁石から発せられた磁界を検知する検知器を使用した位置検知装置が開示されている。【０００３】
これら文献に記載の位置検知装置は、いずれも、検知器にホール素子などの磁界の強度を検知できる素子が設けられており、磁石の表面から発せられる磁界のうちの前記表面に直交する向きの磁界の強度を前記検知器で検知することにより、磁石と検知器との対向位置を知ろうとしている。【０００４】
しかし、前記文献に記載のものは、検知器が、ホール素子などのように、磁石の表面に垂直な磁界強度のみを検知できるものであるため、検知器で位置を識別できる領域が限定される。例えば、磁石の表面がＮ極で裏側がＳ極に着磁され、前記表面に検知器が対向しているものでは、磁石の表面の中心から一方の側へ離れていくときと、前記中心から他方の側へ離れていくときとで、前記表面に垂直な磁界の強度の変化が同じである。そのため、検知器が前記中心を跨いで移動すると、検知器で磁界の強度を検知したとしても、その位置が中心を跨いで一方の領域であるのか他方の領域であるのかを識別できない。【０００５】
そのため、検知器で位置を検知できる領域が極めて狭くなり、Ｘ−Ｙ座標上での検知器の位置を広い領域で正確に検知するためには、磁石を大型化することが必要である。また、検知器にホール素子を使用した場合には、検知器を構成する回路も複雑になる。【０００６】
以下の特許文献４には、円形の磁石が移動するときに、この磁石から発せられる磁界を検知する磁気センサが開示されている。この磁気センサには、４個の巨大磁気抵抗効果素子が設けられ、そのうちの２個の巨大磁気抵抗効果素子で磁石から出る磁束のＸ方向の成分が検知され、他の２個の巨大磁気抵抗効果素子で磁石から出る磁束のＹ方向の成分が検知される。そして、磁束のＸ方向の成分を検知する２個の巨大磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化の差などを求め、磁束のＹ方向の成分を検知する２個の巨大抵抗磁気効果素子の抵抗値の変化の差などを求めることで、磁石の位置を認識しようとしている。【０００７】
しかし、個々の巨大磁気抵抗効果素子は、正方向と負方向の互いに逆向きの磁束の識別ができない構造であるため、磁石の移動位置を正確に知ることは困難である。【０００８】
また、例えばＸ方向の磁束の成分を検知する２個の巨大抵抗効果素子が、磁石の中心からＹ方向へ離れた位置へ移動すると、巨大抵抗効果素子の自由磁性層にＸ方向の磁界の成分のみならずＹ方向の磁界の成分が作用する。そのため、自由磁性層の磁化が不安定になり、磁石のＸ方向への移動位置に対応した抵抗変化を正確に知ることができなくなる。
【特許文献１】特開２００５−３３１４０１号公報
【特許文献２】特開２００５−６９７４４号公報
【特許文献３】特開２００４−６９６９５号公報
【特許文献４】特開２００６−２７６９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、比較的小さな磁石と検知器とを使用して、磁石の表面の中心を含む広い領域内で位置を知ることができる磁気抵抗効果素子を使用した位置検知装置を提供することを目的としている。【００１０】
また、本発明は、検知素子が磁石の中心から離れたときでも、検知素子の移動位置に対応した抵抗値変化を正確に検知できる磁気抵抗効果素子を使用した位置検知装置を提供することを目的としている。【００１１】
さらに本発明は、１つの磁石を使用して、Ｘ−Ｙ方向へ移動力が与えられているステージの移動位置を検知したり、または１つの磁石を使用して、手で操作される操作部の複数の方向への移動情報を得ることが可能な位置検知装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、固定部と、この固定部に対向して平面内で移動する可動部とを有し、前記固定部と前記可動部の一方に磁石が他方に前記磁石から発せられた磁界を検知する検知器が設けられた位置検知装置において、
前記磁石は、前記検知器が対向する表面を有し、前記表面と裏側部分とが互いに異なる磁極に着磁されており、
前記検知器は、前記可動部が移動する平面内で直交するＸ方向とＹ方向のうちのＸ方向の磁界の向きおよび強度を検知する第１のＸ方向検知素子と第２のＸ方向検知素子、およびＹ方向の磁界の向きおよび強度を検知する第１のＹ方向検知素子と第２のＹ方向検知素子とを有しており、
第１のＸ方向検知素子と第２のＸ方向検知素子および第１のＹ方向検知素子と第２のＹ方向検知素子は、それぞれ固定磁性層の磁化の向きと自由磁性層の磁化の向きとの関係で電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子であり、
第１のＸ方向検知素子と第２のＸ方向検知素子は、自由磁性層に与えられているバイアス磁界がＹ方向に向けて互いに逆向きに作用し、第１のＹ方向検知素子と第２のＹ方向検知素子は、自由磁性層に与えられているバイアス磁界がＸ方向に向けて互いに逆向きに作用しており、
第１のＸ方向検知素子の抵抗値の変化から得られる出力と第２のＸ方向検知素子の抵抗値の変化から得られる出力とから、前記可動部のＸ方向への移動位置を知ることができ、第１のＹ方向検知素子の抵抗値の変化から得られる出力と第２のＹ方向検知素子の抵抗値の変化から得られる出力とから、前記可動部のＹ方向への移動位置を知ることができることを特徴とするものである。【００１３】
本発明の位置検知装置に使用されている検知素子は、固定磁性層を有し自由磁性層にバイアス磁界が与えられた巨大磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子である。固定磁性層の磁化の方向とバイアス磁界の方向とを交叉させておくことにより、Ｘ方向の正方向と負方向の位置、およびＹ方向の正方向と負方向の位置を識別して検知できるようになる。【００１４】
また、第１のＸ方向検知素子と第２のＸ方向検知素子とでは、バイアス磁界がＹ方向に向けて互いに逆向きに作用している。そのため、両Ｘ方向検知素子が、Ｙ方向へ向けて移動したときに、磁石から発生する磁束のＹ方向の成分がバイアス磁界に与える影響を、２つのＸ方向検知素子の間で相殺することができる。よって、両Ｘ方向検知素子が、Ｙ方向に移動したときにおける、磁束のＸ方向成分の検知精度が低下するのを抑制できる。これは、２つのＹ方向検知素子においても同じである。【００１５】
また、本発明は、第１のＸ方向検知素子と第２のＸ方向検知素子は、Ｘ座標上の同じ位置に配置され、第１のＹ方向検知素子と第２のＹ方向検知素子は、Ｙ座標上の同じ位置に配置されていることが好ましい。【００１６】
２つのＸ方向検知素子がＸ座標上で同じ位置にあると、２つのＸ方向検知素子の間で、磁束のＹ方向の成分がバイアス磁界に与える影響を相殺する精度を高くできる。これは２つのＹ方向検知素子においても同じである。【００１７】
さらに、本発明は、第１のＸ方向検知素子と第２のＸ方向検知素子は、Ｙ方向に間隔を空けて配置され、第１のＹ方向検知素子と第２のＹ方向検知素子は、Ｘ方向へ間隔を空けて配置されているものである。【００１８】
ただし、第１のＸ方向検知素子と第２のＸ方向検知素子とが、磁石の厚み方向へ重ねられていてもよい。これは第１のＹ方向検知素子と第２のＹ方向検知素子においても同じである。【００１９】
なお、本発明は、第１のＸ方向検知素子と第２のＸ方向検知素子は、それぞれ固定磁性層の磁化がＸ方向へ向けられ、第１のＹ方向検知素子と第２のＹ方向検知素子は、それぞれ固定磁性層の磁化がＹ方向へ向けられているものが好ましい。【００２０】
上記構成では、全ての検知素子において、固定磁性層の磁化の方向と自由磁性層に作用するバイアス磁界の向きとを直交させることができる。【００２１】
また、本発明は、第１のＸ方向検知素子の抵抗変化に基づく電圧変化の絶対値と第２のＸ方向検知素子の抵抗変化に基づく電圧変化の絶対値とを加算することで、前記可動部のＸ方向への移動位置を知ることができ、第１のＹ方向検知素子の抵抗変化に基づく電圧変化の絶対値と第２のＹ方向検知素子の抵抗変化に基づく電圧変化の絶対値とを加算することで、前記可動部のＹ方向への移動位置を知ることができるものである。【００２２】
なお、前記磁石の前記表面は、基本的には平坦面であるが、前記表面に凹凸が規則的に形成されているものであってもよい。【００２３】
本発明では、前記磁石の前記表面は円形であることが好ましい。
前記表面が円形であると、表面の中心から放射方向に延びる各向きにおいて、中心から離れるにしたがって変化する移動平面に平行な磁界の強度の変化が均一になる。そのため、検知器が磁石の表面に対向する位置を精度よく検知しやすい。ただし、前記磁石の表面は、楕円形や、角を丸くした四角形などであってもよい。【００２４】
すなわち、本発明は、前記磁石の前記表面の中心を挟んで、Ｘ軸の正方向と負方向での前記可動部の座標位置と、Ｙ軸の正方向と負方向での前記可動部の座標位置とを知ることができる。【００２５】
さらに本発明は、支持ベースと、前記支持ベース上でＸ方向およびＹ方向へ移動可能に支持されたステージと、前記ステージに対してＸ方向とＹ方向へのそれぞれの移動力を与えるアクチュエータとを有し、前記支持ベースと前記ステージの一方に前記磁石が他方に前記検知器が設けられているものとして構成できる。【００２６】
例えば、本発明は、前記ステージにカメラレンズが搭載され、前記支持ベースの移動を検知するセンサと、前記センサの出力および前記検知器の検知出力が入力される制御部とが設けられており、前記制御部では、前記センサからの出力に基づいて前記ステージの補正移動量を算出し、前記補正移動量と前記検知器で得られた前記ステージの移動情報とに基づいて前記アクチュエータに駆動信号を与え、前記ステージを前記移送速度を相殺する向きに移動させる制御を行なうものである。【００２７】
上記発明では、支持ベースとステージの一方に１つの磁石を設け、他方に前記磁石に対向する検知器を設ける構成によって、検知器からステージのＸ方向とＹ方向の双方の移動に対する情報を得ることができる。Ｘ方向の移動量とＹ方向の移動量を検知する磁石を別々に設ける必要がないため、装置全体を小型にでき、また前記アクチュエータで駆動されるステージの軽量化も可能である。【００２８】
さらに本発明は、支持ベースと、この支持ベース上で少なくともＸ方向とＹ方向とへ移動する操作体とが設けられ、前記支持ベースと前記操作体の一方に前記磁石が、他方に前記検知器が設けられており、前記検知器の検知出力から、前記操作部の操作方向および操作量を検知できるものとして構成できる。【００２９】
上記位置検知装置では、１つの磁石を設けた構成で、操作体のＸ方向とＹ方向へ移動方向および移動量を検知でき、他方向の入力操作を行なうことが可能である。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は、磁石と検知器とが移動平面に沿って相対的に動いたときに、検知器によって、磁石との対向位置を比較的広い領域で知ることができる。そのため、小型の精密機器などにおいて、高精度な位置検知を実現できる。また、検知器が磁石の中心からＸ方向とＹ方向へ離れたときに、磁束のＸ方向成分とＹ方向成分を高精度に検知できるようになる。【００３１】
また、本発明の検知装置は、１つの磁石とこの磁石に対向する検知器とで構成できるため、Ｘ方向検知用とＹ方向検知用の磁石を個別に設ける必要がなく、部品点数を少なくでき、機器を小型に構成できる。また可動側に磁石を搭載したものであっても、可動部に多数の磁石を搭載する必要がないため、可動側を軽量にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１は本発明の実施の形態の位置検知装置１を示す斜視図である。
位置検知装置１は、磁石２とこの磁石２に対向する検知器１０を有している。磁石２は、表面２ａと背面２ｂが互いに平行となるように均一な厚さ寸法を有している。図１および図３などに示すＸ軸とＹ軸は直交座標である。Ｘ軸とＹ軸を含む面が移動平面であり、この移動平面は前記表面２ａと平行である。検知器１０が固定されて、磁石２が前記移動平面内においてＸ−Ｙ座標内の任意の位置へ移動する。あるいは、磁石２が固定されて、前記移動平面内においてＸ−Ｙ座標内の任意の位置へ移動する。【００３３】
磁石２の表面２ａと背面２ｂは円形であり、図１の斜視図と図３，図４，図７および図８に示す平面図では、円の中心すなわち磁石２の中心を「Ｏ」で示している。中心ＯはＸ軸とＹ軸の交点である。図１に示すように、磁石２は表面２ａがＮ極に着磁され、背面２ｂがＳ極に着磁されており、磁力線は、表面２ａの全域から出て背面２ｂの全域に向かう。前記検知器１０は、前記表面２ａから所定の高さＺｈだけ離れた位置で、Ｘ軸とＹ軸を含む移動平面内を移動する。ただし、検知器１０がＳ極に着磁された背面２ｂに対向し、この背面２ｂから離れた位置で、Ｘ軸とＹ軸を含む移動平面内を移動するものであってもよい。【００３４】
図１には、磁石２のＮ極の表面２ａから出る磁力線のうちのＸ軸上に位置する磁力線のみを破線で示している。図２は、Ｘ軸上での磁石２の中心Ｏからの距離と、その位置でのＸ方向の磁界の強度Ｈｘとの関係を示している。図２では、磁石２が直径５ｍｍの円形で、厚さが１ｍｍであり、磁石２の表面２ａからの高さＺｈが、１．５ｍｍ、１．０ｍｍ、０．５ｍｍの位置での、Ｘ方向の磁界の強度Ｈｘをそれぞれ示している。Ｚｈ＝１．５ｍｍでのＸ方向の磁界の強度Ｈｘの変化が曲線（ｉ）であり、Ｚｈ＝１．０ｍｍのときの強度Ｈｘの変化が曲線（ｉｉ）であり、Ｚｈ＝０．５ｍｍのときの強度Ｈｘの変化が曲線（ｉｉｉ）である。また、図２では、Ｘ（＋）方向に向く磁界の強度Ｈｘを正の符号で示し、Ｘ（−）方向に向く磁界の強度Ｈｘを負の符号で示している。【００３５】
磁石２の表面２ａにおいて、中心Ｏを挟んでＸ方向での＋Ｈｒと−Ｈｒの範囲では、Ｘ方向に向く磁界の強度Ｈｘがほぼ一次関数で変化する。＋Ｈｒと−Ｈｒの範囲は、磁石の直径や磁界の強度などによって相違するが、直径が５ｍｍであれば、＋Ｈｒが＋２ｍｍで、−Ｈｒが−２ｍｍの範囲で、磁界の強度がほぼ一次関数で変化する。これは、Ｙ軸上におけるＹ方向の向く磁界の強度Ｈｙの変化においても同じである。また、図３に示すように、Ｘ軸とＹ軸以外の任意の軸で且つ中心Ｏを通過する放射軸αを想定したときに、この放射軸αに沿う向きの磁界の強度Ｈαの変化は、Ｘ軸上での磁界の強度Ｈｘの変化、およびＹ軸上での磁界の強度Ｈｙの変化と同じ比率で、ほぼ一次関数で変化する。【００３６】
図３では、磁石２の表面２ａにおいて、Ｘ軸と平行で、Ｙ軸上の位置Ｙ１を通過する線をＬで示している。Ｙ軸上において中心Ｏから位置Ｙ１までの距離は半径ｒｙであり、放射軸αと線Ｌとの交点をＹαとしたときに、中心Ｏから交点Ｙαまでの距離は半径ｒαである。【００３７】
位置Ｙ１における磁界のＹ方向の強度をＨｙ０とし、交点Ｙαにおける磁界の放射軸αに沿う方向の強度をＨαとする。強度Ｈｙ０は半径ｒｙに比例し、強度Ｈαも半径ｒαに比例する。また、Ｙ軸に沿う向きの磁界強度の変化率と、放射軸αに沿う向きの磁界強度の変化率は同じであり、磁界強度は一次関数で変化する。この一次関数の変化率の比例定数をａとすると、強度Ｈｙ０＝ａ・ｒｙであり、強度Ｈα＝ａ・ｒαである。【００３８】
Ｙ軸と放射軸αとの角度をθとすると、交点Ｙαでの磁界のＹ方向への成分の強度Ｈｙは、Ｈｙ＝Ｈα・ｃｏｓθ＝ａ・ｒα・ｃｏｓθである。ここで、ｒα・ｃｏｓθ＝ｒｙであるから、Ｈｙ＝ａ・ｒｙ＝Ｈｙ０である。【００３９】
つまり、図２に示すように、中心Ｏを通過するそれぞれの放射軸上において、磁界の放射軸に沿う向きの強度が、中心Ｏから離れるにしたがって一次関数で変化する領域であれば、Ｘ軸と平行な線上のどの位置であっても、磁界のＹ方向の成分の強度Ｈｙが同じであり、Ｙ軸と平行な線上のどの位置であっても、磁界のＸ方向の成分の強度Ｈｘが同じである。【００４０】
したがって、検知器１０に磁界のＸ方向の成分の強度を検知するＸ方向検知素子と、磁界のＹ方向の成分の強度を検知するＹ方向検知素子を搭載することにより、検知器１０の中心が、磁石２の表面２ａのどの位置に対向しているかを知ることができる。さらに、Ｘ方向検知素子が、磁界のＸ方向の成分の正負の方向を検知でき、Ｙ方向検知素子が、磁界のＹ方向の成分の正負の方向を検知できるものであれば、検知器１０の中心が磁石２の表面２ａに対向している位置が、中心Ｏに対して（＋）Ｘ側のどの位置であるか、（−）Ｘ側のどの位置であるかを検知でき、また前記対向位置が、中心Ｏに対して（＋）Ｙ側のどの位置であるか、（−）Ｙ側のどの位置であるかも検知できる。【００４１】
図５（Ａ）は、磁界のＸ方向の成分の正負の向きと磁界強度を検知できる前記Ｘ方向検知素子、および磁界のＹ方向の成分の正負の向きと磁界強度を検知できる前記Ｙ方向検知素子として使用される磁気抵抗効果素子２０を示している。【００４２】
この磁気抵抗効果素子２０は、複数の素子部２１が互いに平行に形成され、個々の素子部２１の前後端部は、接続電極２８，２９によって２つずつ接続され、さらに、図示上下両端部に位置する素子部２１には引き出し電極３１，３２が接続されている。よって、各素子部２１は直列に接続され、ミアンダ型パターンが構成されている。図５（Ａ）では、素子部２１の幾何学的な中心をＯａで示している。【００４３】
図６の断面図に示すように、個々の素子部２１は、基板２２の上に、反強磁性層２３、固定磁性層２４、非磁性導電層２５、および自由磁性層２６の順に積層されて成膜され、自由磁性層２６の表面が保護層２７で覆われている。【００４４】
反強磁性層２３は、Ｉｒ−Ｍｎ合金（イリジウム−マンガン合金）などの反強磁性材料で形成されている。固定磁性層２４はＣｏ−Ｆｅ合金（コバルト−鉄合金）などの軟磁性材料で形成されている。非磁性導電層２５はＣｕ（銅）などである。自由磁性層２６は、Ｎｉ−Ｆｅ合金（ニッケル−鉄合金）などの軟磁性材料で形成されている。保護層２７はＴａ（タンタル）の層である。【００４５】
素子部２１では、反強磁性層２３と固定磁性層２４との反強磁性結合により、固定磁性層２４の磁化の方向が固定されている。図５（Ｂ）に示すように、個々の素子部２１では、固定磁性層２４の磁化の固定方向（Ｐ方向）が、素子部２１の長手方向と直交している。【００４６】
図５（Ａ）に示すように、磁気抵抗効果素子２０は、右側にマグネット３３が左側にマグネット３４が設けられて、各素子部２１に対し長手方向と平行な向きにバイアス磁界が与えられており、このバイアス磁界により自由磁性層２６の磁化がＢ方向に向けられて短磁区化されている。図５（Ｂ）に実線で示すように、固定磁性層２４の磁化の固定方向（Ｐ方向）と平行な向きに作用する外部磁界の強度Ｈがゼロのとき、自由磁性層２６内の磁化方向はバイアス磁界が作用しているＢ方向に向けられている。このとき、自由磁性層２６の磁化方向と固定磁性層２４の磁化の固定方向（Ｐ方向）とが直交している。【００４７】
磁気抵抗効果素子２０は、固定磁性層２４の磁化の固定方向（Ｐ方向）と、自由磁性層２６の磁化の方向との関係で電気抵抗が変化する。磁気抵抗効果素子２０の素子部２１に対して、図５（Ｂ）の図示上方（固定方向Ｐと平行な（＋）方向）へ外部磁界が与えられると、バイアス磁界が作用している自由磁性層２６内の磁化の向きが（＋）方向へ傾く。このとき、自由磁性層２６内の磁化の向きと固定磁性層２４の磁化の固定方向（Ｐ方向）との角度が小さくなるにしたがって、電気抵抗が小さくなる。図５（Ｂ）の図示下方（固定方向Ｐと平行な（−）方向）へ外部磁界が与えられると、バイアス磁界が作用している自由磁性層２６内の磁化の向きが（−）方向へ傾く。このとき、自由磁性層２６内の磁化の向きの反時計方向への傾きが大きくなるにしたがって、電気抵抗が大きくなる。【００４８】
よって、図４に示すように、前記磁気抵抗効果素子２０と同じ構造のＹ方向検知素子２０ｙを、磁石２の表面２ａからの高さＺｈ＝０．５〜１．５ｍｍに対向させ、Ｙ方向検知素子２０ｙの素子部２１の固定磁性層２４の磁化の固定方向（Ｐ方向）を（＋）Ｙ方向へ向け、バイアス方向（Ｂ方向）を（−）Ｘ方向に向けて配置すると、このＹ方向検知素子２０ｙの抵抗変化を検出することで、このＹ方向検知素子２０ｙが対向する位置のＹ座標を知ることができる。【００４９】
すなわち、Ｙ方向検知素子２０ｙが（＋）Ｙ方向へ移動するにしたがって、自由磁性層２６の磁化の向きが（＋）Ｙ方向へ向けて傾くために、Ｙ方向検知素子２０ｙの電気抵抗が徐々に小さくなる。逆に、Ｙ方向検知素子２０ｙが（−）Ｙ方向へ移動するにしたがって、自由磁性層２６の磁化の向きが（−）Ｙ方向へ向けて傾くために、Ｙ方向検知素子２０ｙの電気抵抗が大きくなる。【００５０】
しかし、図４に示すように、Ｙ方向の移動位置を１個のＹ方向検知素子２０ｙで検知しようとすると次のような問題が生じる。【００５１】
図４では、素子部２１の中心ＯａがＹ軸上に位置するときのＹ方向検知素子２０ｙを符号２０ｙ（ｉ）で示し、素子部２１の中心ＯａがＹ軸から（＋）方向へ距離Ｘ１だけ移動したときのＹ方向検知素子２０ｙを符号２０ｙ（ｉｉ）で示している。図４では、Ｙ方向検知素子２０ｙ（ｉ）とＹ方向検知素子２０ｙ（ｉｉ）が、共にＹ軸上の位置Ｙ１を通ってＸ軸と平行な線Ｌ上に有るため、両Ｙ方向検知素子２０ｙ（ｉ）と２０ｙ（ｉｉ）に作用する磁界の（＋）Ｙ方向の成分の強度が同じである。したがって、図４に示すＹ方向検知素子２０ｙ（ｉ）とＹ方向検知素子２０ｙ（ｉｉ）とで、電気抵抗値が同じになるはずである。【００５２】
ここで、素子部２１の中心ＯａがＹ軸上に位置するＹ方向検知素子２０ｙ（ｉ）に対しては、磁石２の表面２ａから発せられる磁界のＸ方向の成分が理論上は作用しない。そのため、Ｙ方向検知素子２０ｙ（ｉ）では、素子部２１に対してＢ方向に作用しているバイアス磁界が、磁石２からの磁界のＸ方向の成分の影響を受けない。これに対し、素子部２１の中心Ｏａが（＋）Ｘ方向へ移動しているときのＹ方向検知素子２０ｙ（ｉｉ）では、自由磁性層２６に対して、バイアス磁界の他に、磁石２から発せられる磁界の（＋）Ｘ方向の成分が作用する。図３に示すように、Ｙ方向検知素子２０ｙ（ｉｉ）に作用する放射軸α方向の磁界の強度がＨαであると、Ｙ方向検知素子２０ｙ（ｉｉ）に作用する磁石２の磁界のＸ方向の成分の強度はＨα・ｓｉｎθである。よって、Ｙ方向検知素子２０ｙ（ｉｉ）では、自由磁性層２６に対してバイアス磁界の方向Ｂと逆向きである（＋）Ｘ方向の磁界が作用している。【００５３】
このように、Ｙ軸上に位置しているＹ方向検知素子２０ｙ（ｉ）と、線Ｌ上で（＋）Ｘ方向へ移動したときのＹ方向検知素子２０ｙ（ｉｉ）とでは、作用する磁界のＹ方向の成分が互いに同じであるのにもかかわらず、自由磁性層２６に作用する磁界のＸ方向の成分が互いに相違する。そのために、Ｙ方向検知素子２０ｙ（ｉ）とＹ方向検知素子２０ｙ（ｉｉ）とでは、自由磁性層２６に作用するバイアス磁界の強度が実質的に変化していることになる。すなわち、Ｙ方向検知素子２０ｙ（ｉ）では、磁界のＸ方向の成分がほぼゼロであるため、自由磁性層２６に作用するバイアス磁界は、図５（Ａ）のマグネット３３，３４で設定される強度であるが、Ｙ方向検知素子２０ｙ（ｉｉ）では、バイアス磁界の向きＢが（−）Ｘ方向で、Ｘ方向の磁界の成分が（＋）Ｘ方向であるので、バイアス磁界が実質的に低下している。【００５４】
そのため、Ｙ方向検知素子２０ｙ（ｉ）における自由磁性層２６の磁化方向Ｆ（ｉ）よりも、Ｙ方向検知素子２０ｙ（ｉｉ）における自由磁性層２６の磁化方向Ｆ（ｉｉ）の方が時計方向へ大きく回転することになり、Ｙ方向検知素子２０ｙ（ｉ）の電気抵抗よりも、Ｙ方向検知素子２０ｙ（ｉｉ）の電気抵抗の方が低くなる。【００５５】
逆に、Ｙ方向検知素子２０ｙがＹ軸よりも（−）Ｘ側へ移動すると、自由磁性層２６に作用するバイアス磁界と、磁界の（−）Ｘ方向の成分とが同じ向きになるため、バイアス磁界が（−）Ｘ方向へ増強されて自由磁性層２６の磁化方向が回転しにくくなる。よって、このときのＹ方向検知素子２０ｙの電気抵抗は、Ｙ方向検知素子２０ｙ（ｉ）の電気抵抗よりも高くなる。【００５６】
上記のように、Ｙ方向検知素子２０ｙが磁石２の中心Ｏから±Ｘ方向へ離れていくにしたがって、Ｙ座標上の位置の検出値に誤差が重畳するようになる。そのため、１個のＹ方向検知素子２０ｙと、これと同じ磁気抵抗効果素子を９０度回転させた１個のＸ方向検知素子２０ｘを検知器１０に搭載して、検知器１０のＸ−Ｙ座標上の位置を検知しようとすると、Ｘ方向とＹ方向へ測定位置の直線性が損なわれる。【００５７】
図１１の線αは、１つのＹ方向検知素子２０ｙと、１つのＸ方向検知素子２０ｘを搭載した検知器１０から得られたＸ方向の位置の検出値およびＹ方向の位置の検出値をプロットしたものである。図１１の線αは、検知器１０を、磁石の中心Ｏからの半径が一定となるようにして円を描くように移動させたときの、Ｘ方向検知素子２０ｙからの検知出力とＹ方向検知素子２０ｘからの検知出力をプロットしたものである。このように、検知器１０にＸ方向検知素子２０ｘを１個と、Ｙ方向検知素子２０ｙを１個搭載したものでは、Ｘ−Ｙ座標上での移動位置の検知精度が悪くなる。【００５８】
そこで、本発明の実施の形態では、図７（Ａ）に示すように、検知器１０に、第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１と第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２、および第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１と第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２の合計４個の検知素子が、検知器１０の移動平面と平行な平面上に配列して搭載されている。第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１と第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２、および第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１と第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２は、いずれも図５（Ａ）（Ｂ）および図６に示したのと実質的に同じ構造の巨大磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子２０である。【００５９】
図７（Ａ）では、それぞれの検知素子の固定磁性層２４の磁化の固定方向を「Ｐ方向」で示し、前記マグネット３３，３４から自由磁性層２６に与えられているバイアス磁界の方向を「Ｂ方向」で示している。第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２は、磁気抵抗効果素子２０の向きが図５（Ａ）と同じである。第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１は、第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２とバイアス磁界の方向Ｂが１８０度逆向きである。第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１は、図５（Ａ）に示す磁気抵抗効果素子２０において、バイアス用のマグネット３３とマグネット３４を左右に入れ替えたものに相当している。【００６０】
第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１は、第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２を時計方向へ９０度回転させたものであり、第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２は、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１を時計方向へ９０度回転させたものである。【００６１】
第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１と第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２は、自由磁性層２６に作用しているバイアス磁界の方向Ｂが、共にＹ軸と平行な向きであり、第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１と第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２とでは、バイアス磁界の方向Ｂが互いに逆向きである。また、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１と第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２は、自由磁性層２６に作用しているバイアス磁界の方向Ｂが、共にＸ軸と平行な向きであり、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１と第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２とでは、バイアス磁界の方向Ｂが互いに逆向きである。【００６２】
第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１と第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２は、固定磁性層２４の磁化の固定方向（Ｐ方向）が、Ｘ軸と平行であり、共に同じ（＋）Ｘ方向である。ただし、第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１と第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２の、一方の固定方向（Ｐ方向）が（＋）Ｘ方向で、他方の固定方向（Ｐ方向）が（−）Ｘ方向であってもよい。また、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１と第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２は、固定磁性層２４の磁化の固定方向（Ｐ方向）が、Ｙ軸と平行であり、共に同じ（＋）Ｙ方向である。ただし、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１と第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２の、一方の固定方向（Ｐ方向）が（＋）Ｙ方向で、他方の固定方向（Ｐ方向）が（−）Ｙ方向であってもよい。【００６３】
図７（Ａ）（Ｂ）および図８に示すように、第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１の素子部２１の幾何学的な中心Ｏａと、第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２の前記中心Ｏａは、Ｘ座標上の同じ位置にあり、第１のＹ方向検知素子２０Ｘ１の素子部２１の前記中心Ｏａと、第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２の素子部２１の前記中心Ｏａは、Ｙ座標上の同じ位置にある。【００６４】
よって、図７（Ａ）に示すように、検知器１０の中心が、磁石２の中心Ｏに一致しているときには、第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１の中心Ｏａと第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２の中心Ｏａとが、磁石２の中心Ｏを挟んで共にＹ軸上に位置している。また、第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１の中心Ｏａが位置するＹ軸上の座標の絶対値と、第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２の中心Ｏａが位置するＹ軸上の座標の絶対値とが同じである。【００６５】
同様に、図７（Ａ）に示すように、検知器１０の中心が、磁石２の中心Ｏに一致しているときには、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１の中心Ｏａと第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２の中心Ｏａとが、磁石２の中心Ｏを挟んで共にＸ軸上に位置しており、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１の中心Ｏａが位置するＸ軸上の座標の絶対値と、第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２の中心Ｏａが位置するＸ軸上の座標の絶対値とが同じである。【００６６】
本発明では、検知器１０において、第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１の中心Ｏａと、第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２の中心Ｏａとが、Ｘ方向へ互いに逆方向へずれていてもよく、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１の中心Ｏａと、第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２の中心Ｏａとが、Ｙ方向へ互いに逆方向へずれしていてもよい。【００６７】
ただし、図７（Ａ）に示すように、各検知素子２０Ｘ１，２０Ｘ２，２０Ｙ１，２０ｙ２が、磁石２の中心Ｏを挟んで均等に配置され、それぞれがＸ軸上およびＹ軸上に位置していると、検知器１０が磁石２の中心Ｏに位置している初期位置において、磁石２から自由磁性層２６のバイアス磁界に与えられる影響が、第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１と第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２とで同じとなり、同じく磁石２から自由磁性層２６のバイアス磁界に与えられる影響が、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１と第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２とで同じになる。そのため、初期状態での検知器１０からの出力が安定し、さらに、検知器１０がＸ方向およびＹ方向へ移動し始めたときの、Ｘ座標上の検知位置とＹ座標上の検知位置の変化の直線性を維持しやすくなる。【００６８】
また、図７（Ａ）（Ｂ）と図８では、磁石２に対して検知器１０および各検知素子２０Ｘ１，２０Ｘ２，２０Ｙ１，２０Ｙ２を大きめに図示しているが、実際は、磁石２に対して検知器１０および各検知素子２０Ｘ１，２０Ｘ２，２０Ｙ１，２０Ｙ２が十分に小さい寸法であり、各検知素子２０Ｘ１，２０Ｘ２，２０Ｙ１，２０Ｙ２が、図２に示すように、磁界の変化の直線性を維持できる＋Ｈｒと−Ｈｒの間の範囲内で移動できるようになっている。【００６９】
図９は、検知器１０に設けられる検出回路の概略を示している。
第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１には、固定抵抗器Ｒａが直列に接続され、第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２には、固定抵抗器Ｒｂが直列に接続され、第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１および固定抵抗器Ｒａに電源電圧Ｖｃｃが印加され、第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２および固定抵抗器Ｒｂに電源電圧Ｖｃｃが印加されている。固定抵抗器Ｒａの抵抗値と固定抵抗器Ｒｂの抵抗値とは同じである。そして、第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１と固定抵抗器Ｒａとの中間の電圧と、第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２と固定抵抗器Ｒｂとの中間の電圧とが、加算器４１で加算されて、Ｘ方向の位置検知出力が得られる。【００７０】
また、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１と固定抵抗器Ｒｃとが直列に接続され、第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２と固定抵抗器Ｒｄとが直列に接続されて、それぞれに電源電圧Ｖｃｃが印加されている。固定抵抗器Ｒｃの抵抗値と固定抵抗器Ｒｄの抵抗値は同じである。そして、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１と固定抵抗器Ｒｃとの中間の電圧と、第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２と固定抵抗器Ｒｄとの中間の電圧とが、加算器４２で加算されて、Ｙ方向の位置検知出力が得られる。【００７１】
図７（Ｂ）は、検知器１０が、図７（Ａ）の初期位置から（＋）Ｘ方向へ移動した状態を示している。図７（Ｂ）では、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１が磁石２の中心Ｏよりも（＋）Ｘ側に移動しているが、第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２は、磁石２の中心Ｏよりも（−）Ｘ側に位置している。【００７２】
図７（Ｂ）では、検知器１０が（＋）Ｘ方向へのみ移動し、Ｙ方向へ移動していない。そのために、第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１と第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２は、磁石２の中心Ｏを挟んで（＋）Ｙ方向と（−）Ｙ方向の均等な位置にあり、第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１と第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２のそれぞれの自由磁性層２６に作用する±Ｙ方向へのバイアス磁界の大きさの絶対値が同じである。よって、第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１において、磁石２からの磁界の（＋）Ｘ方向の成分によって自由磁性層２６の磁化の向きが時計方向へ回動させられる角度と、第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２において、磁石２からの磁界の（＋）Ｘ方向の成分によって、自由磁性層２６の磁化の向きが反時計方向へ回動させられる角度とが同等になる。したがって、第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１の電気抵抗と、第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２の電気抵抗とがほぼ同じ値で変化する。このとき、図９に示す加算器４１からは、検知器１０が（＋）Ｘ方向へ移動した距離に比例した検知出力が得られる。【００７３】
一方、図７（Ｂ）の状態では、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１の自由磁性層２６に、Ｂ方向のバイアス磁界に加えて磁石２からの磁界の（＋）Ｘ成分が作用しており、図７（Ａ）のときよりも、自由磁性層２６に作用する（＋）Ｘ方向の磁界が強くなっている。これに対し、第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２の自由磁性層２６では、Ｂ方向のバイアス磁界と逆向きの（−）Ｘ方向の磁界の影響が図７（Ａ）のときよりも弱まっている。つまり、図７（Ｂ）では、第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２の自由磁性層２６に対して、図７（Ａ）のときよりも、（−）Ｘ方向に作用する磁界の強度が弱くなっている。【００７４】
検知器１０が、図７（Ｂ）の位置から（＋）Ｙ方向へ移動すると、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１では、自由磁性層２６の磁化方向が反時計方向へ回転しようとし、第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２では、自由磁性層２６の磁化方向が時計方向へ回転しようとする。このとき、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１では、図７（Ａ）の位置から（＋）Ｙ方向へ移動するときと比べて、実質的なバイアス磁界が増強されているので、自由磁性層２６の磁化方向が回転しにくくなっている。逆に、第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２では、図７（Ａ）の位置から（＋）Ｙ方向へ移動するときと比べて、実質的なバイアス磁界が弱くなっているので、自由磁性層２６の磁化方向が回転しやすくなっている。【００７５】
図７（Ｂ）とは逆に、検知器１０が、図７（Ａ）の位置よりも（−）Ｘ側に移動していると、第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２では、自由磁性層２６のバイアス磁界に、磁石２からの磁界の（−）Ｘ方向の成分が加わり、逆に、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１では、自由磁性層２６に対する磁石２からの磁界の（＋）Ｘ方向の成分の影響が低下する。よって、その位置を起点として検知器１０がＹ方向へ移動したときに、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１では、自由磁性層２６の磁化方向が回転しやすくなり、第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２では、自由磁性層２６の磁化方向が回転しにくくなる。【００７６】
このように、検知器１０がＸ方向へ移動すると、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１と第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２のいずれか一方は、自由磁性層２６に与えられているバイアス磁界が増強されて感度が低下し、他方はバイアス磁界が低減させられて感度が向上する関係となる。よって、図９に示すように、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１の抵抗値の変化に基づく電圧の変動値と、第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２の抵抗値の変化に基づく電圧の変動値とを加算することにより、一方の感度の低下を他方の感度の向上で相殺できるようになる。よって、検知器１０がＸ方向のいずれの位置にあっても、（＋）Ｙ方向と（−）Ｙ方向への移動位置を比例的に一次関数で変化するように検知できるようになる。【００７７】
以上の関係は、検知器１０がＹ方向へ移動したときの、第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１と第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２のそれぞれの自由磁性層２６に作用する磁界の関係において同じである。【００７８】
その結果、検知器１０を、磁石２の中心Ｏからの半径を一定に保って円運動させて、図９に示す加算器４１から得られるＸ方向の位置検知出力と、加算器４２から得られるＹ方向の位置検知出力とをプロットすると、図１１において線βで示すような、ほぼ円形の検知軌跡を得ることができる。【００７９】
次に、図８は、前記検知器１０を、磁石２の表面２ａ上で、図７（Ｂ）よりもやや大きな距離だけ移動させた場合を示している。図８では、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１と第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２の双方が、磁石２の中心Ｏよりも（＋）Ｘ側に移動している。このとき、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１では、自由磁性層２６に作用するＢ方向のバイアス磁界が（＋）Ｘ方向の磁界の成分で増強されており、第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２では、自由磁性層２６に作用するＢ方向のバイアス磁界が、（＋）Ｘ方向の磁界の成分によって弱められている。【００８０】
逆に、検知器１０が（−）Ｘ方向へ移動して、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１と第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２の双方が、磁石２の中心Ｏよりも（−）Ｙ方向へ移動すると、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１の自由磁性層２６に作用するバイアス磁界が弱められ、第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２の自由磁性層２６に作用するバイアス磁界が増強される。【００８１】
このように、検知器１０が磁石２の中心Ｏから外れるまでＸ方向へ動いたときも、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１と第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２のいずれか一方の感度が増加すれば他方の感度が低下する関係となる。よって、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１と第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２が、Ｘ方向のどの位置にあっても、両検知素子２０Ｙ１，２０Ｙ２の抵抗変化に対応する出力を加算することにより、検知器１０のＹ方向への移動位置を一次関数的に正確に検知できる。これは、第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１と第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２とから得られるＸ方向の移動位置の検出においても同じである。【００８２】
なお、図８に示す動作においても、検知器１０に搭載された各検知素子２０Ｘ１と２０Ｘ２および２０Ｙ１と２０Ｙ２は、図２に示すように、磁石２の磁界の強度が一次関数で変化できる＋Ｈｒと−Ｈｒの範囲内で移動することが好ましい。【００８３】
次に、図７（Ａ）（Ｂ）および図８に示す各検知素子２０Ｘ１と２０Ｘ２および２０Ｙ１と２０Ｙ２とで、図１０に示す検出回路を構成してもよい。図１０では、第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２と固定抵抗器Ｒｂとの配列が、図９の回路とは逆であり、また、第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２と固定抵抗器Ｒｄとの配列が、図９の回路とは逆である。【００８４】
図１０に示す検出回路では、差動増幅器４３，４４によって、それぞれの中間の電圧の差が求められている。図１０に示す回路は、第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１の抵抗値の変化に基づく電圧値の絶対値と、第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２の抵抗値の変化に基づく電圧値の絶対値を加算している。これは、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１と第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２においても同じである。この検出回路を使用しても、対を成すＸ方向検知素子と、対を成すＹ方向検知素子のそれぞれにおいて、一方の感度の低下を他方の感度の向上が補うようになり、正確な位置検知が可能となる。【００８５】
また、図７（Ａ）において、第１のＸ方向検知素子２０Ｘ１と第２のＸ方向検知素子２０Ｘ２とで、固定磁性層２４の磁化の固定方向（Ｐ方向）を互いに逆向であり、第１のＹ方向検知素子２０Ｙ１と第２のＹ方向検知素子２０Ｙ２とで、固定磁性層２４の磁化の固定方向（Ｐ方向）を互いに逆向きであってもよい。この場合は、図９の回路において加算器４１，４２の代わりに一方の中間電圧から他方の中間電圧を減算する差動増幅器を設ければよい。または、図１０の回路において、差動増幅器４３，４４の代わりに加算器を設ければよい。【００８６】
上記のように構成された位置検知装置１は、例えば小型精密機器の内部に実装される。小型精密機器には、固定部と、可動ステージとが設けられている。可動ステージは、Ｘ方向への駆動力を発揮する磁気駆動アクチュエータと、Ｙ方向への駆動力を発揮する磁気駆動アクチュエータとで、Ｘ−Ｙ座標内で移動させられる。固定部と可動ステージの一方に磁石２が他方に検知器１０が設けられ、前記各磁気駆動アクチュエータによって移動させられる可動ステージの位置を検知し、この位置検知出力を制御部で監視することで、可動ステージの移動位置を高精度に認識しながら駆動できるようになる。この場合に、磁石２が固定部に設けられ、検知器１０が可動ステージに搭載されているものであってもよいし、磁石２が可動ステージに搭載され、検知器１０が固定部に設置されてもよい。【００８７】
図１２は、前記位置検知装置１をビデオカメラやディジタルカメラの手振れ補正のために使用した実施の形態を示しており、図１３はその回路図の概略を示している。【００８８】
図１２に示すように、図示しないカメラの支持ベースには、Ｘ方向に平行に延びる一対のＸガイド軸５１が固定されて設けられ、Ｘステージ５２が軸受５３を介して前記Ｘガイド軸５１に沿ってＸ方向へ往復移動自在に支持されている。なお、軸受５３は略図で示している。Ｘステージ５２には、Ｙ方向に平行に延びる一対のＹガイド軸５４が固定されており、可動ステージ５５が軸受５６を介して前記Ｙガイド軸５４に沿ってＹ方向へ往復移動自在に支持されている。なお、軸受５６も略図で示している。Ｘステージ５２と可動ステージ５５との移動を組み合わせることで、可動ステージ５５はＸ−Ｙ平面内で自由にその位置を変えることができる。【００８９】
可動ステージ５５には鏡筒５７が固定されており、この鏡筒５７にはカメラレンズ５７ａが搭載されている。カメラレンズ５７ａの光軸は、Ｘ方向とＹ方向の双方に直交している。【００９０】
Ｘステージ５２とカメラの支持ベースとの間にはＸ軸アクチュエータ５８が設けられ、可動ステージ５５とＸステージ５２との間にはＹ軸アクチュエータ５９が設けられている。Ｘ軸アクチュエータ５８とＹ軸アクチュエータ５９は、詳しい構造の図示を省略している。Ｘ軸アクチュエータ５８は、支持ベースとＸステージ５２の一方に磁石が設けられ、他方に前記磁石との間でＸ方向への電磁力を発揮するコイルが設けられている。Ｙ軸アクチュエータ５９は、Ｘステージ５２と可動ステージ５５の一方に磁石が設けられ、他方に前記磁石との間でＹ方向への電磁力を発揮するコイルが設けられている。【００９１】
Ｘ−Ｙ方向へ移動する前記可動ステージ５５には、図７および図８に示す位置検知装置１を構成する前記磁石２が搭載されている。可動ステージ５５の上には、固定パネルなどのような支持ベースの一部が対向しており、この固定パネルなどに前記検知器１０が搭載されて、可動側の磁石２と固定側の検知器１０とが、高さＺｈ＝０．５〜１．５ｍｍの距離で対向している。なお、磁石２が可動ステージ５５の下面に設けられ、この下面に対向する支持ベースに検知器１０が設置されていてもよい。あるいは、可動ステージ５５に検知器１０が搭載され、支持ベースに磁石２が設置されていてもよい。【００９２】
図１３に示すように、支持ベースまたはカメラ本体には、Ｘステージ５２や可動ステージ５５以外の非可動領域に速度センサ６１が搭載されている。この速度センサ６１からの出力は積分回路６２で積分されて手振れの距離情報として制御部６３に与えられる。前記積分回路６２から手振れ量の情報が得られると、制御部６３では、振れを相殺するための可動ステージ５５の補正移動方向および補正移動量が算出される。この補正移動量のデータに基づいて、Ｘ軸アクチュエータ５８およびＹ軸アクチュエータ５９が駆動されて、カメラレンズ５７ａがＸ−Ｙ平面内で動かされる。【００９３】
このとき、磁石２と検知器１０とで構成されている位置検知装置１からの検知出力、すなわち図７と図８に示す検知器１０からの検知出力によって、可動ステージ５５およびカメラレンズ５７ａの移動情報が得られる。制御部６３では、検知器１０から得られた移動量の情報に基づいて、アクチュエータ５８，５９に与えられる駆動信号が制御され、カメラレンズ５７ａが、手振れを相殺できる目的の移動量だけ移動できるように制御される。【００９４】
図１４（Ａ）（Ｂ）は、前記位置検知装置１を使用した入力操作装置の一例を示している。【００９５】
可動部である操作体６１は、固定部である支持ベース６５と隙間を空けて、支持ベース６５の表面と平行な平面であるＸ−Ｙ平面内で移動自在である。なお、支持ベース６５上には、操作体６１をＸ−Ｙ平面内で移動できるように支持する支持構造が設けられているが、図１４ではその図示を省略している。なお、操作体６１は、Ｘ方向とＹ方向の直交する２方向へのみ移動できるものであってもよいし、Ｘ−Ｙ面内で各方向へ自由に動けるように支持されていてもよい。そして、操作体６１は中立ばね６３によって、外力が作用しないときには中立位置に設置される。【００９６】
図１４（Ｂ）に示すように、操作体６１には上方へ突出する操作ノブ６２が一体に形成されている。また、操作体６１の下面には、位置検知装置１を構成する磁石２が設けられ、支持ベース６５には検知器１０が設けられている。磁石２と検知器１０は、Ｚｈ＝０．５〜１．５ｍｍの距離で対向している。【００９７】
操作ノブ６２を操作して操作体６１をＸ−Ｙ平面に沿って移動させると、検知器１０からＸ方向の移動情報とＹ方向の移動情報を得ることができ、これによりＸ−Ｙ方向への操作入力信号を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の実施の形態の位置検知装置を示す斜視図、
【図２】磁石の表面と平行に延びるＸ軸上の磁界の強度Ｈｘの変化を示す線図、
【図３】磁石の平面図、
【図４】磁気抵抗効果素子による位置検出の原理を説明するとともに、Ｘ方向検知素子とＹ方向検知素子を１個用いた場合の問題点を説明する平面図、
【図５】（Ａ）は磁気抵抗効果素子の構造を示す平面図、（Ｂ）は磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁化方向と、バイアス磁界の方向を示す説明図、
【図６】磁気抵抗効果素子の素子部の断面図、
【図７】（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施の形態の検知器の内部構造を動作別に示す平面図、
【図８】検知器が図７（Ａ）の位置から大きく移動した状態を示す平面図、
【図９】検知器の回路図、
【図１０】他の実施の形態の回路図、
【図１１】実施の形態の位置検知装置の効果を説明する線図、
【図１２】前記位置検知装置を手振れ補正装置として実施した例を示す斜視図、
【図１３】手振れ補正装置の回路図、
【図１４】（Ａ）（Ｂ）は、前記位置検知装置を入力装置として実施した例を示す説明図、
【符号の説明】
【００９９】
１  位置検知装置
２  磁石
２ａ  表面
１０  検知器
２０  磁気抵抗効果素子
２０ｘ  Ｘ方向検知素子
２０ｙ  Ｙ方向検知素子
２０Ｘ１  第１のＸ方向検知素子
２０Ｘ２  第２のＸ方向検知素子
２０Ｙ１  第１のＹ方向検知素子
２０Ｙ２  第２のＹ方向検知素子
２１  素子部
２２  基板
２３  反強磁性層
２４  固定磁性層
２５  非磁性導電層
２６  自由磁性層
５２  Ｘステージ
５５  可動ステージ
５７  カメラレンズ
５８  Ｘ軸アクチュエータ
５９  Ｙ軸アクチュエータ
６１  速度センサ
６３  制御部
Ｂ  バイアス磁界の方向
Ｐ  固定磁性層の磁化の固定方向
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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