(57)【要約】【課題】  特に、倍周波タイプの磁気エンコーダにおいて、磁気抵抗効果素子が磁石（磁界発生部材）の幅中心から幅方向にずれて配置されても、出力波形を自己補正でき、検知精度を向上させることが可能な磁気エンコーダを提供することを目的としている。【解決手段】  第１磁気抵抗効果素子Ａ１〜第８磁気抵抗効果素子Ａ８の８個の磁気抵抗効果素子にてＡ相のブリッジ回路が構成される。本発明の磁気抵抗効果素子の配置及び回路構成によれば、磁気抵抗効果素子が磁石の幅中心から幅方向にずれて配置されても出力波形が左右対称で、しかも等周期で出力波形が得られるように出力波形を自己補正でき、倍周波タイプの磁気エンコーダにおいて、従来に比べて、検知精度を向上させることが可能である。【選択図】図４
2009054391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対移動方向に交互にＮ極とＳ極が着磁された着磁面を有する磁界発生部材と、前記着磁面から高さ方向に離れた位置に、基板表面に外部磁界に対して電気抵抗値が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子を有する磁気センサと、を備えて成り、
前記Ｎ極とＳ極は等間隔で着磁され、前記Ｎ極とＳ極の中心間距離はλであり、
前記磁気センサには、第１磁気抵抗効果素子、第２磁気抵抗効果素子、第３磁気抵抗効果素子及び第４磁気抵抗効果素子が、相対移動方向に、あるいは、相対回転するときには、前記磁気センサの中心を相対回転方向上の接点としたときの接線方向に、一列に並設されており、
前記第１磁気抵抗効果素子、前記第２磁気抵抗効果素子、前記第３磁気抵抗効果素子及び前記第４磁気抵抗効果素子の順に直列接続されて第１直列回路を構成するとともに、前記第２磁気抵抗効果素子と前記第３磁気抵抗効果素子の間に、第１出力取出し部が設けられており、
各磁気抵抗効果素子を構成する固定磁性層は全て同じ方向に、且つ前記磁界発生部材の幅方向と平行な方向に磁化固定されており、
各磁気抵抗効果素子を構成するフリー磁性層と前記固定磁性層との間に作用する層間バイアス磁界Ｈｉｎは全て同じ方向に、且つ前記前記磁界発生部材の幅方向と平行な方向に生じており、
前記第１磁気抵抗効果素子と前記第３磁気抵抗効果素子、及び前記第２磁気抵抗効果素子と前記第４磁気抵抗効果素子は、夫々、ｎλ／２（ただしｎは奇数）の間隔を空けて配置され、
前記第１磁気抵抗効果素子と前記第２磁気抵抗効果素子、及び第３磁気抵抗効果素子と第４磁気抵抗効果素子は、夫々、ｎλ（ただしｎは奇数）の間隔を空けて配置されていることを特徴とする磁気エンコーダ。
【請求項２】
前記第３磁気抵抗効果素子及び前記第４磁気抵抗効果素子に対して、前記磁界発生部材の幅方向に離れて第５磁気抵抗効果素子及び第６磁気抵抗効果素子が夫々、配置され、前記第１磁気抵抗効果素子及び第２磁気抵抗効果素子に対して、前記磁界発生部材の幅方向に離れて第７磁気抵抗効果素子及び第８磁気抵抗効果素子が夫々、配置され、
前記第５磁気抵抗効果素子、前記第６磁気抵抗効果素子、前記第７磁気抵抗効果素子及び前記第８磁気抵抗効果素子は、相対移動方向に、あるいは、相対回転するときには、前記磁気センサの中心を相対回転方向上の接点としたときの接線方向に、一列に並設されており、
前記第５磁気抵抗効果素子、前記第６磁気抵抗効果素子、前記第７磁気抵抗効果素子及び前記第８磁気抵抗効果素子の順に直列接続されて第２直列回路を構成するとともに、前記第６磁気抵抗効果素子と前記第７磁気抵抗効果素子との間に、第２出力取出し部が設けられており、前記第１出力取出し部及び前記第２出力取出し部は、差動増幅器を介して外部出力端子に接続されており、
前記第１磁気抵抗効果素子及び前記第５磁気抵抗効果素子は入力端子を介して接続され、前記第４磁気抵抗効果素子及び前記第８磁気抵抗効果素子はグランド端子を介して接続され、前記第１磁気抵抗効果素子から前記第８磁気抵抗効果素子までの各磁気抵抗効果素子によりＡ相のブリッジ回路が構成されており、
各磁気抵抗効果素子を構成する固定磁性層は全て同じ方向に、且つ前記磁界発生部材の幅方向と平行な方向に磁化固定されており、
各磁気抵抗効果素子を構成するフリー磁性層と前記固定磁性層との間に作用する層間バイアス磁界は全て同じ方向に、且つ前記前記磁界発生部材の幅方向と平行な方向に生じている請求項１記載の磁気エンコーダ。
【請求項３】
前記Ａ相のブリッジ回路を構成する８個の磁気抵抗効果素子と同一の回路構成であるＢ相のブリッジ回路を構成する８個の磁気抵抗効果素子が、前記Ａ相のブリッジ回路を構成する各磁気抵抗効果素子に対して、前記相対移動方向に、あるいは、前記接線方向に、ｎλ／４（ｎは奇数）ずれて配置されている請求項２記載の磁気エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、倍周波タイプの磁気エンコーダにおいて、磁気抵抗効果素子が磁界発生部材の幅方向へ位置ずれしたときでも波形歪みを自己補正可能とした磁気エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、ＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗効果素子）を用いた磁気エンコーダの発明が開示されている。【０００３】
特許文献１では、ブリッジ回路を構成する４個のＧＭＲ素子を移動方向に向けて一列に配置し、各磁気抵抗効果素子間のピッチ間隔をλ／２（λは磁石のＮ極とＳ極の中心間距離である）に設定している（特許文献１の図５〜図７等）。【０００４】
そして特許文献１の構成によれば、倍周波（λ／２の周期）で出力を得ることができるとしている（特許文献１の［００１６］欄等）。【０００５】
以下では、各ＧＭＲ素子が磁石の着磁面の幅中心上方を幅方向に位置ずれなく相対移動した場合の、各ＧＭＲ素子の抵抗変化やブリッジ回路の出力変化について説明する。【０００６】
図１０（ａ）は、特許文献１における第１磁気抵抗効果素子（特許文献１のＡ１、以下、ＧＭＲ素子１と称する）及び第４磁気抵抗効果素子（特許文献１のＡ４、以下、ＧＭＲ素子４と称する）が磁石２の着磁面２ａにおける幅中心ＣＬの上方に位置した状態の平面図である。【０００７】
ＧＭＲ素子１及びＧＭＲ素子４を構成する固定磁性層の磁化方向（ＰＩＮ方向）はいずれもＸ方向である。また、ＧＭＲ素子１及びＧＭＲ素子４を構成する固定磁性層とフリー磁性層との間に生じる層間バイアス磁界Ｈｉｎは、いずれも図示Ｘ方向に生じている。【０００８】
図１０（ａ）に示すように、ＧＭＲ素子１とＧＭＲ素子４は出力取出し部ＯＰを介して直列接続されている。特許文献１ではＧＭＲ素子１とＧＭＲ素子４は３λ／２離れているが、ここではλ／２だけ離れているとして説明する。【０００９】
図１０（ａ）に示すＧＭＲ素子１及びＧＭＲ素子４の位置を、初期位置（０）とする。前記ＧＭＲ素子１及びＧＭＲ素子４は、図示Ｙ方向に相対移動する。図（ａ）の図示下側にはＧＭＲ素子1及びＧＭＲ素子４の前記初期位置（０）からの相対移動位置をλ／２、λ、３λ／２・・で表記している。【００１０】
ＧＭＲ素子１及びＧＭＲ素子４を構成するフリー磁性層の磁化方向は、前記磁石２からの外部磁界が作用しない状態（無磁場状態）のとき層間バイアス磁界Ｈｉｎにより図示Ｘ方向を向いており、固定磁性層の磁化方向ＰＩＮと同一方向となり、ＧＭＲ素子１，４の抵抗値は最小値となる。ＧＭＲ素子１及びＧＭＲ素子４がちょうどＮ極及びＳ極の磁極中心付近の上方に位置すると無磁場状態となり、ＧＭＲ素子１、４の抵抗値は最小値となる。一方、ＧＭＲ素子１，４が相対移動してＳ極上方からＮ極上方へ、あるいはＮ極上方からＳ極上方へ移行する間、図１０（ａ）に示すＹ方向と平行な水平磁場成分Ｈ３，Ｈ４がＧＭＲ素子１，４に作用する。「水平磁場成分」とは、ＧＭＲ素子の積層構造の界面と平行な面内方向に作用する外部磁界を指す。図１０（ｂ）は、ＧＭＲ素子１の初期位置（０）からの相対移動方向における抵抗変化を示し、図１０（ｃ）は、ＧＭＲ素子４の初期位置（０）からの相対移動方向における抵抗変化を示す。水平磁場成分Ｈ３，Ｈ４の磁界強度がＧＭＲ素子１，４の相対移動に伴って変化することで、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、例えばＧＭＲ素子１，４の抵抗波形は、極性の境界付近で抵抗が最大のピーク値となりピーク値の左右に幅を持つ山型波形となる。【００１１】
図１０（ｂ）、図１０（ｃ）に示すようにＧＭＲ素子１，４の抵抗波形はピーク値を基準位置として左右対称の波形であり、かつ各抵抗波形は同形状で現れる。図１０（ｄ）は、出力取出し部ＯＰにて得られた相対移動方向における抵抗変化を示し、図１０（ｅ）は、ブリッジ回路からの相対移動方向における出力変化（差動電位の変化）を示す。【００１２】
そして図１０（ｅ）に示すように、基準電位ラインの上側に出力ピークを基準位置として左右対称の上側出力波形が現れ、基準電位ラインの下側に出力ボトムを基準位置として左右対称の下側出力波形が現れる。隣り合う上側出力波形の出力ピークと下側出力波形の出力ボトム間はλ／２ずつ位相がずれており、出力を倍周波で得ることができる。【００１３】
上記したように、上側出力波形及び下側出力波形の各出力波形は、左右対称な波形であり、しかも波形の出力幅も全て同じ大きさとなっている。
【特許文献１】特開２００７−２１８６１０号公報
【特許文献２】特開２００３−１０６８６６号公報
【特許文献３】特開２００５−１３４２９２号公報
【特許文献４】特開２００７−１２１２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、ＧＭＲ素子が磁石の着磁面の幅中心から幅方向にずれて配置されてしまった場合、出力波形に歪みが生じることがわかった。【００１５】
図１１（ａ）に示すように、磁石２の着磁面２ａの幅方向（図示Ｘ方向）の中心線ＣＬからＧＭＲ素子１及びＧＭＲ素子４が幅方向（図示Ｘ方向）にずれて配置されている。また、特許文献１ではＧＭＲ素子１とＧＭＲ素子４は３λ／２離れているが、ここではλ／２だけ離れているとして説明する。ただし３λ／２離れていても同様の問題が生じる。【００１６】
図１１（ａ）には、前記着磁面２ａのＮ極−Ｓ極間に生じる外部磁界Ｈのうち、前記ＧＭＲ素子１及びＧＭＲ素子４の層間バイアス磁界Ｈｉｎに影響を及ぼす代表的な水平磁場成分（磁力線）Ｈ１，Ｈ２を記載した。なおＧＭＲ素子１及びＧＭＲ素子４が図示Ｙ方向に相対移動したときに各ＧＭＲ素子がＳ極、Ｎ極の順で対向する領域で生じる水平磁場成分をＨ１、Ｎ極、Ｓ極の順で対向する領域で生じる水平磁場成分をＨ２とした。【００１７】
図１１（ｂ）は、ＧＭＲ素子１の初期位置（０）からの相対移動方向における抵抗変化を示し、図１１（ｃ）は、ＧＭＲ素子４の初期位置（０）からの相対移動方向における抵抗変化を示す。図１１（ｂ）、（ｃ）に示すようにＧＭＲ素子１，４の抵抗波形は、ピーク値を基準位置として左右対称の波形とならず、歪むことがわかった。【００１８】
例えば、ＧＭＲ素子１が初期位置（０）から図示Ｙ方向へ相対移動すると、ＧＭＲ素子１には水平磁場成分Ｈ１のうち、図示Ｘ方向に近い水平磁場成分Ｈ１ａが進入する。このためＧＭＲ素子１に生じている図示Ｘ方向への層間バイアス磁界Ｈｉｎは見かけ以上大きくなり、フリー磁性層はより図示Ｘ方向に向きやすい状態になっている。このため、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、極性の境界上方からＮ極の上方へＧＭＲ素子１が移行したときの抵抗変化部分Ｒ１は、相対移動方向に対して急峻な傾きで変化する。一方、ＧＭＲ素子１が初期位置（０）からλだけ相対移動し、その位置からさらに図示Ｙ方向に相対移動したとき、ＧＭＲ素子１には水平磁場成分Ｈ２のうち、図示Ｘ方向とは逆方向に近い水平磁場成分Ｈ２ａが進入する。このためＧＭＲ素子１に生じている図示Ｘ方向への層間バイアス磁界Ｈｉｎは見かけ以上小さくなり、フリー磁性層は図示Ｘ方向に向きにくい状態になる。このため、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、極性の境界上方からＳ極の上方へＧＭＲ素子１が移行したときの抵抗変化部分Ｒ２は、抵抗変化部分Ｒ１に比べて相対移動方向に対してなだらかな傾きで変化する。Ｓ極上方から極性の境界上方へＧＭＲ素子１が移行したとき、及び、Ｎ極上方から極性の境界上方へＧＭＲ素子１が移行したときも異なる抵抗変化となる。そして、ＧＭＲ素子４の抵抗変化にもＧＭＲ素子１と同様の現象が生じる。【００１９】
図１１（ｄ）は、出力取出し部ＯＰからの相対移動方向における抵抗変化を示し、図１１（ｅ）は、ブリッジ回路からの相対移動方向における出力変化（差動電位の変化）を示す。【００２０】
図１１（ｅ）に示すように、基準電位ラインよりも上側に現れる上側出力波形は出力ピークから左右非対称の歪な波形として現れ、同様に、基準電位ラインよりも下側に現れる下側出力波形は出力ボトムから左右非対称の歪な波形として現れる。また、上側出力波形の出力ピークと、下側出力波形の出力ボトムとの間隔がλ／２の間隔からずれやすい。この結果、ＧＭＲ素子が、磁石２の幅中心ＣＬから幅方向（図示Ｘ方向）にずれて配置されたとき、移動速度や移動距離等を高精度に検知することができず、検知精度の低下が問題となった。【００２１】
特許文献１ないし４には上記した従来課題の認識はなく、当然、その解決手段も示されていない。【００２２】
そこで本発明は上記従来課題を解決するためのものであり、特に、倍周波タイプの磁気エンコーダにおいて、磁気抵抗効果素子が磁石（磁界発生部材）の幅中心から幅方向にずれて配置されても、出力波形を自己補正でき、検知精度を向上させることが可能な磁気エンコーダ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】
【００２３】
本発明における磁気エンコーダは、
相対移動方向に交互にＮ極とＳ極が着磁された着磁面を有する磁界発生部材と、前記着磁面から高さ方向に離れた位置に、基板表面に外部磁界に対して電気抵抗値が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子を有する磁気センサと、を備えて成り、
前記Ｎ極とＳ極は等間隔で着磁され、前記Ｎ極とＳ極の中心間距離はλであり、
前記磁気センサには、第１磁気抵抗効果素子、第２磁気抵抗効果素子、第３磁気抵抗効果素子及び第４磁気抵抗効果素子が、相対移動方向に、あるいは、相対回転するときには、前記磁気センサの中心を相対回転方向上の接点としたときの接線方向に、一列に並設されており、
前記第１磁気抵抗効果素子、前記第２磁気抵抗効果素子、前記第３磁気抵抗効果素子及び前記第４磁気抵抗効果素子の順に直列接続されて第１直列回路を構成するとともに、前記第２磁気抵抗効果素子と前記第３磁気抵抗効果素子の間に、第１出力取出し部が設けられており、
各磁気抵抗効果素子を構成する固定磁性層は全て同じ方向に、且つ前記磁界発生部材の幅方向と平行な方向に磁化固定されており、
各磁気抵抗効果素子を構成するフリー磁性層と前記固定磁性層との間に作用する層間バイアス磁界Ｈｉｎは全て同じ方向に、且つ前記前記磁界発生部材の幅方向と平行な方向に生じており、
前記第１磁気抵抗効果素子と前記第３磁気抵抗効果素子、及び前記第２磁気抵抗効果素子と前記第４磁気抵抗効果素子は、夫々、ｎλ／２（ただしｎは奇数）の間隔を空けて配置され、
前記第１磁気抵抗効果素子と前記第２磁気抵抗効果素子、及び第３磁気抵抗効果素子と第４磁気抵抗効果素子は、夫々、ｎλ（ただしｎは奇数）の間隔を空けて配置されていることを特徴とするものである。【００２４】
上記の構成により、磁気抵抗効果素子が磁界発生部材の幅中心から幅方向にずれて配置されても、出力波形が左右対称の波形となるように、しかも等周期となるように出力波形を自己補正でき、倍周波タイプの磁気エンコーダにおいて、従来に比べて、検出精度を向上させることが可能である。【００２５】
また本発明では、前記第３磁気抵抗効果素子及び前記第４磁気抵抗効果素子に対して、前記磁界発生部材の幅方向に離れて第５磁気抵抗効果素子及び第６磁気抵抗効果素子が夫々、配置され、前記第１磁気抵抗効果素子及び第２磁気抵抗効果素子に対して、前記磁界発生部材の幅方向に離れて第７磁気抵抗効果素子及び第８磁気抵抗効果素子が夫々、配置され、
前記第５磁気抵抗効果素子、前記第６磁気抵抗効果素子、前記第７磁気抵抗効果素子及び前記第８磁気抵抗効果素子は、相対移動方向に、あるいは、相対回転するときには、前記磁気センサの中心を相対回転方向上の接点としたときの接線方向に、一列に並設されており、
前記第５磁気抵抗効果素子、前記第６磁気抵抗効果素子、前記第７磁気抵抗効果素子及び前記第８磁気抵抗効果素子の順に直列接続されて第２直列回路を構成するとともに、前記第６磁気抵抗効果素子と前記第７磁気抵抗効果素子との間に、第２出力取出し部が設けられており、前記第１出力取出し部及び前記第２出力取出し部は、差動増幅器を介して外部出力端子に接続されており、
前記第１磁気抵抗効果素子及び前記第５磁気抵抗効果素子は入力端子を介して接続され、前記第４磁気抵抗効果素子及び前記第８磁気抵抗効果素子はグランド端子を介して接続され、前記第１磁気抵抗効果素子から前記第８磁気抵抗効果素子までの各磁気抵抗効果素子によりＡ相のブリッジ回路が構成されており、
各磁気抵抗効果素子を構成する固定磁性層は全て同じ方向に、且つ前記磁界発生部材の幅方向と平行な方向に磁化固定されており、
各磁気抵抗効果素子を構成するフリー磁性層と前記固定磁性層との間に作用する層間バイアス磁界は全て同じ方向に、且つ前記前記磁界発生部材の幅方向と平行な方向に生じていることが好ましい。【００２６】
これにより出力値を大きくできる。また、磁気センサをコンパクトに形成できる。そして本発明のように磁気抵抗効果素子を幅方向にも並設した場合、そもそも、各磁気抵抗効果素子を磁界発生部材の着磁面の幅中心に位置するように位置決めすることができないが、本発明のような素子構成とすることで、磁気センサをコンパクトな大きさで、且つ出力波形を自己補正可能な磁気エンコーダにできる。【００２７】
また本発明では、前記Ａ相のブリッジ回路を構成する８個の磁気抵抗効果素子と同一の接続構成であるＢ相のブリッジ回路としての８個の磁気抵抗効果素子が、前記Ａ相のブリッジ回路を構成する各磁気抵抗効果素子に対して、前記相対移動方向に、あるいは、前記接線方向に、ｎλ／４（ｎは奇数）ずれて配置されている構成にもできる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の磁気エンコーダによれば、磁気抵抗効果素子が磁界発生部材の幅中心から幅方向にずれて配置されても、出力波形がピーク値から左右対称の波形となるように、しかも等周期となるように出力波形を自己補正でき、倍周波タイプの磁気エンコーダにおいて、従来に比べて、検出精度を向上させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は、本実施形態の磁気エンコーダの部分斜視図、図２は、図１の磁気エンコーダの部分平面図、図３は、磁気センサの回路構成図、図４は、磁気抵抗効果素子の抵抗変化やブリッジ回路からの出力変化を示すグラフ、図５は、磁気抵抗効果素子の積層構造を示す断面図、である。【００３０】
各図におけるＸ１−Ｘ２方向、Ｙ１−Ｙ２方向、及びＺ１−Ｚ２方向の各方向は残り２つの方向に対して直交した関係となっている。Ｙ１−Ｙ２方向は、磁石及び磁気センサの相対移動方向である。Ｚ１−Ｚ２方向は前記磁石と磁気センサとが所定の間隔を空けて対向する高さ方向である。【００３１】
図１に示すように磁気エンコーダ２０は、磁石２１と磁気センサ２２を有して構成される。【００３２】
前記磁石２１は図示Ｙ１−Ｙ２方向に延びる棒形状であり、その上面２１ａが図示Ｘ１−Ｘ２方向に所定幅にてＮ極とＳ極とが交互に着磁された着磁面である。前記Ｎ極とＳ極は等間隔で着磁され、前記Ｎ極とＳ極との中心間距離（ピッチ）はλである。前記磁石２１の下面２１ｂは、前記上面２１ａに対して異極に着磁されている（図示しない）。【００３３】
前記磁気センサ２２は、前記磁石２１の上面２１ａの上方に所定の間隔を空けて配置されている。【００３４】
図１に示すように前記磁気センサ２２は、基板２３と、共通の前記基板２３の表面（磁石２１との対向面）２３ａに設けられた複数の磁気抵抗効果素子Ａ１〜Ａ８、Ｂ１〜Ｂ８とを有して構成される。【００３５】
図１及び図２に示すように、各磁気抵抗効果素子Ａ１〜Ａ８，Ｂ１〜Ｂ８は、Ｙ１−Ｙ２方向に８個ずつ、Ｘ１−Ｘ２方向に２個ずつマトリクス状に配列している。図１に示すようにＹ１−Ｙ２方向にて隣り合う各磁気抵抗効果素子Ａ１〜Ａ８，Ｂ１〜Ｂ８の幅方向の中心間の間隔はλ／４である。図２では、各磁気抵抗効果素子が矩形状に図示されているが、実際には例えばミアンダ形状で形成されるほうが望ましい。【００３６】
各磁気抵抗効果素子Ａ１〜Ａ８，Ｂ１〜Ｂ８は、図５に示すように基板２３の表面２３ａ側から反強磁性層１１、固定磁性層１２、非磁性層１３、フリー磁性層１４及び保護層１５の順に積層されている。固定磁性層１２は第１固定磁性層１２ａと第２固定磁性層１２ｃが非磁性中間層１２ｂを介して積層された積層フェリ構造を有している。反強磁性層１１はその結晶配向性を向上させるため、下地層１１ａの上に積層されている。前記反強磁性層１１は例えばＩｒＭｎで形成され、下地層１１ａはシード層として機能するＮｉＦｅＣｒで形成され、前記第１固定磁性層１２ａおよび第２固定磁性層１２ｃはＣｏＦｅで、非磁性中間層１２ｂはＲｕで形成され、前記非磁性層１３はＣｕで形成され、前記フリー磁性層１４はＣｏＦｅとＮｉＦｅの積層で形成され、前記保護層１５はＴａで形成される。上記した磁気抵抗効果素子は、巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）と呼ばれる。磁気抵抗効果素子の層構成は、上記以外の構成であってもよいが、固定磁性層１２、非磁性層１３及びフリー磁性層１４を必須層としている。この場合、固定磁性層１２は積層フェリ構造でなくてもよい。また前記非磁性層１３がＡｌ２Ｏ３等の絶縁材料で形成されるとき、前記磁気抵抗効果素子はトンネル型磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）として構成される。磁気抵抗効果素子がＴＭＲ素子の場合は、電流を積層膜に対して垂直方向に流すように電極を形成する必要があるが、磁気抵抗効果素子としては巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）と基本的に同じである。【００３７】
前記反強磁性層１１と前記第１固定磁性層１２ａとの間には磁場中熱処理により交換結合磁界が生じており、非磁性中間層１２ｂを介した層間の交換バイアス磁界により前記第２固定磁性層１２ｃの磁化方向ｍ１２は所定方向に固定されている。この実施形態では、前記固定磁性層１２の磁化方向ｍ１２は図示Ｘ１方向に固定されている。固定磁性層１２の磁化方向は第２固定磁性層１２ｃの磁化方向ｍ１２に代表される。【００３８】
前記固定磁性層１２と前記フリー磁性層１４の間には図示Ｘ１方向に層間バイアス磁界Ｈｉｎが生じている。よってフリー磁性層１４の磁化方向ｍ１４は、無磁場状態（水平磁場成分が作用していない状態）では、図示Ｘ１方向を向いている。前記フリー磁性層１４の磁化方向ｍ１４は、前記固定磁性層１２の磁化方向ｍ１２ように固定されておらず、外部磁界Ｈにより変動可能であり、前記フリー磁性層１４の磁化方向ｍ１４が外部磁界Ｈに対して磁化変動することで、前記固定磁性層１２の磁化方向ｍ１２との関係で電気抵抗値が変動する。【００３９】
前記層間バイアス磁界Ｈｉｎの大きさや向きは、例えば非磁性層１３の膜厚調整や非磁性層下層の成膜条件等にて制御可能である。層間バイアス磁界Ｈｉｎは正の方向、すなわちフリー磁性層磁化方向ｍ１４と第２固定磁性層磁化方向ｍ１２が同じ方向となる場合でも制御できるが、負の値とすることも可能である。例えば上記の構成においては、０ｍＴ〜１０ｍＴ、０ｍＴ〜−５ｍＴの範囲で制御が可能である。【００４０】
全ての磁気抵抗効果素子Ａ１〜Ａ８，Ｂ１〜Ｂ８の固定磁性層１２が同じ方向に磁化固定され、全ての磁気抵抗効果素子Ａ１〜Ａ８，Ｂ１〜Ｂ８の層間バイアス磁界Ｈｉｎが同じ方向に生じている。よって、共通の基板２３に各磁気抵抗効果素子Ａ１〜Ａ８，Ｂ１〜Ｂ８を簡単且つ適切に形成することが可能である。【００４１】
磁気センサ２２と磁石２１の着磁面２１ａ間の高さ寸法ｈ１は、０．５〜１０ｍｍである（図１参照）。また、前記Ｎ極とＳ極の中心間距離（ピッチ）λは、１〜５ｍｍ、磁石２１の幅寸法ｗ１（Ｘ１−Ｘ２方向への寸法）は、１〜１０ｍｍ、前記磁気センサ２２の幅寸法ｗ２（Ｘ１−Ｘ２方向への寸法）は、１〜１０ｍｍ、前記磁気センサ２２の長さ寸法ｌ１は、２〜１０ｍｍ、幅方向にて隣り合う磁気抵抗効果素子間の間隔ｔ１は、０．１〜５ｍｍ程度である（いずれも図２参照）。【００４２】
以下では本実施形態の特徴的な構成をＡ相のブリッジ回路を用いて説明する。図３に示すように、第１磁気抵抗効果素子Ａ１、第２磁気抵抗効果素子Ａ２、第３磁気抵抗効果素子Ａ３、第４磁気抵抗効果素子Ａ４、第５磁気検出素子Ａ５、第６磁気抵抗効果素子Ａ６、第７磁気抵抗効果素子Ａ７及び第８磁気抵抗効果素子Ａ８にてＡ相のブリッジ回路が構成される。図３に示すように、Ａ相のブリッジ回路は、第１磁気抵抗効果素子Ａ１、第２磁気抵抗効果素子Ａ２、第３磁気抵抗効果素子Ａ３、及び第４磁気抵抗効果素子Ａ４の順に直列接続された第１直列回路と、第５磁気検出素子Ａ５、第６磁気抵抗効果素子Ａ６、第７磁気抵抗効果素子Ａ７及び第８磁気抵抗効果素子Ａ８の順に直列接続された第２直列回路とで構成され、前記第２磁気抵抗効果素子Ａ２と第３磁気抵抗効果素子Ａ３の間に第１出力取出し部Ｖａ１が設けられており、前記第６磁気抵抗効果素子Ａ６と第７磁気抵抗効果素子Ａ７の間に第２出力取出し部Ｖａ２が設けられている。図３に示すように第１磁気抵抗効果素子Ａ１と第５磁気検出素子Ａ５は入力端子ｖｄｄを介して接続され、第４磁気抵抗効果素子Ａ４と第８磁気抵抗効果素子Ａ８はグランド端子ＧＮＤを介して接続されている。また第１出力取出し部Ｖａ１と第２出力取出し部Ｖａ２とは差動増幅器を介して外部出力端子に接続され、前記外部出力端子から出力Ａを得ることができる。【００４３】
図２に示すように第１磁気抵抗効果素子Ａ１、第２磁気抵抗効果素子Ａ２、第３磁気抵抗効果素子Ａ３、及び第４磁気抵抗効果素子Ａ４は相対移動方向（ここでは磁気センサ２２の相対移動方向をＹ１方向とする）に一列に並設されている。同様に、第５磁気検出素子Ａ５、第６磁気抵抗効果素子Ａ６、第７磁気抵抗効果素子Ａ７及び第８磁気抵抗効果素子Ａ８も、相対移動方向に一列に並設されている。【００４４】
図２に示すように、第１磁気抵抗効果素子Ａ１と第２磁気抵抗効果素子Ａ２、及び、第３磁気抵抗効果素子Ａ３と第４磁気抵抗効果素子Ａ４は、λの間隔（中心間距離の間隔）を空けて配置されている。【００４５】
さらに、第１磁気抵抗効果素子Ａ１と第３磁気抵抗効果素子Ａ３、及び、第２磁気抵抗効果素子Ａ２と第４磁気抵抗効果素子Ａ４は、λ／２の間隔（中心間距離の間隔）を空けて配置されている。【００４６】
図２に示すように、第３磁気抵抗効果素子Ａ３及び第４磁気抵抗効果素子Ａ４に対して図示Ｘ２方向に所定間隔Ｔ１だけ離れて第５磁気抵抗効果素子Ａ５及び第６磁気抵抗効果素子Ａ６が配置され、第１磁気抵抗効果素子Ａ１及び第２磁気抵抗効果素子Ａ２に対して図示Ｘ２方向に所定間隔Ｔ１だけ離れて第７磁気抵抗効果素子Ａ７及び第８磁気抵抗効果素子Ａ８が配置されている。【００４７】
したがって、第５磁気抵抗効果素子Ａ５と第６磁気抵抗効果素子Ａ６、及び、第７磁気抵抗効果素子Ａ７と第８磁気抵抗効果素子Ａ８は、λの間隔（中心間距離の間隔）を空けて配置されている。【００４８】
さらに、第５磁気抵抗効果素子Ａ５と第７磁気抵抗効果素子Ａ５、及び、第６磁気抵抗効果素子Ａ６と第８磁気抵抗効果素子Ａ８は、λ／２の間隔（中心間距離の間隔）を空けて配置されている。【００４９】
従来ではＡ相のブリッジ回路を、第１直列回路のうち、λ／２の間隔を空けた第１磁気抵抗効果素子Ａ１と第３磁気抵抗効果素子Ａ４及び、第２直列回路のうち、λ／２の間隔を空けた第５磁気抵抗効果素子Ａ５と第７磁気抵抗効果素子Ａ７の４個の磁気抵抗効果素子で構成していた。【００５０】
これに対して、本実施形態では第１磁気抵抗効果素子Ａ１、第３磁気抵抗効果素子Ａ３、第５磁気抵抗効果素子Ａ５、及び、第７磁気抵抗効果素子Ａ７の夫々に直列接続する第２磁気抵抗効果素子Ａ２、第４磁気抵抗効果素子Ａ４、第６磁気抵抗効果素子Ａ６、及び、第８磁気抵抗効果素子Ａ８を設け、８個の磁気抵抗効果素子Ａ１〜Ａ８でＡ相のブリッジ回路を構成している。またこのとき、第２磁気抵抗効果素子Ａ２、第４磁気抵抗効果素子Ａ４、第６磁気抵抗効果素子Ａ６、及び、第８磁気抵抗効果素子Ａ８を、直列接続する夫々の第１磁気抵抗効果素子Ａ１、第３磁気抵抗効果素子Ａ３、第５磁気抵抗効果素子Ａ５、及び、第７磁気抵抗効果素子Ａ７に対して相対移動方向にλだけ離れた位置に配置している。【００５１】
図２に示すように、第１磁気抵抗効果素子Ａ１〜第８磁気抵抗効果素子Ａ８は、前記磁石２１の着磁面２１ａの幅中心ＣＬから幅方向（図示Ｘ１方向）にずれて配置されている。図２は、磁気センサ２２の初期位置（０）を示し、前記磁気センサ２２はＹ１方向に相対移動するとして以下、説明する。【００５２】
図２には、前記着磁面２１ａのＮ極−Ｓ極間に生じる外部磁界Ｈのうち、各磁気抵抗効果素子Ａ１〜Ａ８の層間バイアス磁界Ｈｉｎに影響を及ぼす代表的な水平磁場成分（磁力線）Ｈ１，Ｈ２を記載した。なお磁気センサ２２が、図示Ｙ１方向に相対移動したときに各磁気抵抗効果素子Ａ１〜Ａ８がＳ極、Ｎ極の順で対向する領域で生じる水平磁場成分をＨ１、Ｎ極、Ｓ極の順で対向する領域で生じる水平磁場成分をＨ２とした。図２の図示下側には、λ離れて直列接続される第１磁気抵抗効果素子Ａ１と第２磁気抵抗効果素子Ａの前記初期位置（０）からの相対移動位置をλ／２、λ、３λ／２・・で表記している。【００５３】
図４（ａ）は、第１磁気抵抗効果素子Ａ１の初期位置（０）からの相対移動方向における抵抗変化を示し、図４（ｂ）は、第２磁気抵抗効果素子Ａ２の初期位置（０）からの相対移動方向における抵抗変化を示す。【００５４】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように第１磁気抵抗効果素子Ａ１及び第２磁気抵抗効果素子Ａ２の抵抗波形は、ピーク値を基準位置として左右対称の波形とならず、歪んでしまう。【００５５】
例えば、第１磁気抵抗効果素子Ａ１が初期位置（０）から図示Ｙ１方向へ相対移動すると、第１磁気抵抗効果素子Ａ１には水平磁場成分Ｈ１のうち、図示Ｘ１方向に近い水平磁場成分Ｈ１ａが進入する。【００５６】
このため第１磁気抵抗効果素子Ａ１に生じている図示Ｘ１方向への層間バイアス磁界Ｈｉｎは見かけ以上大きくなり、フリー磁性層はより図示Ｘ１方向に向きやすい状態になっている。このため、第１磁気抵抗効果素子Ａ１が磁極の境界上方からＮ極上方に移行したとき、図４（ａ）に示すように、抵抗変化部分Ｒ１は、相対移動方向に対して急峻な傾きで変化する。一方、第１磁気抵抗効果素子Ａ１が初期位置（０）からλだけ相対移動し、その位置からさらに図示Ｙ１方向に相対移動するとき、第１磁気抵抗効果素子Ａ１には水平磁場成分Ｈ２のうち、図示Ｘ２方向に近い水平磁場成分Ｈ２ａが進入する。このため第１磁気抵抗効果素子Ａ１に生じている図示Ｘ１方向への層間バイアス磁界Ｈｉｎは見かけ以上小さくなり、フリー磁性層は図示Ｘ１方向に向きにくい状態になる。このため、第１磁気抵抗効果素子Ａ１が磁極の境界上方からＳ極上方に移行したとき、図４（ａ）に示すように抵抗変化部分Ｒ２は、抵抗変化部分Ｒ１に比べて相対移動方向に対してなだらかな傾きで変化する。【００５７】
一方、第１磁気抵抗効果素子Ａ１に対してλだけ離れた位置に配置された第２磁気抵抗効果素子Ａ２の抵抗波形は図４（ｂ）のようになり、図４（ｂ）の抵抗波形は、図４（ａ）の抵抗波形に対して位相がλずれた形となっている。【００５８】
なお、図４（ａ）（ｂ）では、抵抗値の最小値ラインを、後で説明するシミュレーション結果に比べて相対移動方向に長く図示して、最小値ラインから突出する山型の抵抗波形を誇張した図面としている。また抵抗波形のピーク位置は、図４（ａ）でいえば、初期位置（０）、λ、２λ・・の位置となっているが、現実的な寸法においては、後述のシミュレーション結果にもあるように、抵抗波形のピークはなだらかな山型となり抵抗値最小ラインの間隔がピークに対して短い形状となり、歪によりピーク位置は左右方向（相対移動方向）にずれる形状となる。【００５９】
ここで、図４（ａ）（ｂ）に示すように、第１磁気抵抗効果素子Ａ１の抵抗波形が急峻に変化する抵抗変化部分Ｒ１上にあるとき、第２磁気抵抗効果素子Ａ２の抵抗波形は、抵抗変化部分Ｒ２と同じようになだらかに変化する抵抗変化部分Ｒ３上にあり、第１磁気抵抗効果素子Ａ１の抵抗波形がなだらかに変化する抵抗変化部分Ｒ２上にあるとき、第２磁気抵抗効果素子Ａ２の抵抗波形は、抵抗変化部分Ｒ１と同じように急峻に変化する抵抗変化部分Ｒ４上にある。【００６０】
したがって、第１磁気抵抗効果素子Ａ１の抵抗値と第２磁気抵抗効果素子の抵抗値とを足し合わせた抵抗波形は、図４（ｃ）のように、ピーク値を基準位置として左右対称の波形となる。そして各抵抗波形のピーク値も等周期で現れる。【００６１】
また、第１出力取出し部Ｖａ１とグランド端子ＧＮＤとの間で直列接続され、λだけ間隔を空けて配置された第３磁気抵抗効果素子Ａ３と第４磁気抵抗効果素子Ａ４の抵抗値を足し合わせた抵抗波形も、図４（ｄ）のように、ピーク値を基準位置として左右対称の波形となる。【００６２】
なお特に図面を用いて説明しないが、第５磁気抵抗効果素子Ａ５と第６磁気抵抗効果素子Ａ６の抵抗値を足し合わせた抵抗波形は、図４（ｄ）と同様になり、
第７磁気抵抗効果素子Ａ７と第８磁気抵抗効果素子Ａ８の抵抗値を足し合わせた抵抗波形は、図４（ｃ）と同様になる。【００６３】
図４（ｅ）は、第１出力取出し部Ｖａ１での抵抗変化、及び第２出力取出し部Ｖａ２の抵抗変化を示し、図４（ｆ）は、第１のブリッジ回路からの出力Ａ（差動電位）を示す。【００６４】
図４（ｆ）に示すよう基準電位ラインの上側に現れる上側出力波形は、出力ピークを基準位置として左右対称の波形で現れ、基準電位ラインの下側に現れる下側出力波形は、出力ボトムを基準位置として左右対称の波形で現れる。また出力Ａにおける上側出力波形の出力ピークと、下側出力波形の出力ボトム間はちょうどλ／２位相がずれており、高精度に倍周波で出力を得ることが可能である。図４では層間バイアス磁界Ｈｉｎは正の値の場合の例として説明されているが、層間バイアス磁界Ｈｉｎが負の値でもよい。Ｈｉｎが負の場合は、抵抗値の大小が正の場合と逆になり、図４の最小ラインが最大ラインとなるような抵抗値の波形を示す。【００６５】
本実施形態の磁気エンコーダ２０の特徴的部分は以下の点にある。
（１）  磁石２１のＮ極及びＳ極が等間隔で着磁されている（特許請求の範囲の請求項１）。【００６６】
（２）  Ａ相のブリッジ回路が、第１磁気抵抗効果素子Ａ１〜第８磁気抵抗効果素子Ａ８の８個の巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）で構成されている（特許請求の範囲の請求項２）。【００６７】
（３）  全ての磁気抵抗効果素子の固定磁性層１２の磁化方向（ＰＩＮ方向）（図５のｍ１４）が同じ方向であり、且つ磁石２１の幅方向（Ｘ１−Ｘ２方向）と平行な方向（図２での実施形態ではＸ１方向）を向いている（特許請求の範囲の請求項１）。【００６８】
（４）  全ての磁気抵抗効果素子の層間バイアス磁界Ｈｉｎが同じ方向で、且つ磁石２１の幅方向（Ｘ１−Ｘ２方向）と平行な方向（図２ではＸ１方向）に生じている（特許請求の範囲の請求項１）。【００６９】
（５）  Ａ相のブリッジ回路を構成する第１直列回路は、入力端子Ｖｄｄとグランド端子ＧＮＤの間で、第１磁気抵抗効果素子Ａ１、第２磁気抵抗効果素子Ａ２、第３磁気抵抗効果素子Ａ３及び第４磁気抵抗効果素子Ａ４の順に直列接続されて、前記第２磁気抵抗効果素子Ａ２と第３磁気抵抗効果素子Ａ３との間に第１出力取出し部Ｖａ１が設けられる（特許請求の範囲の請求項１）。【００７０】
（６）  第１磁気抵抗効果素子Ａ１〜第４磁気抵抗効果素子Ａ４が、基板２３上に相対移動方向に一列に並設されている（特許請求の範囲の請求項１）。【００７１】
（７）  第１磁気抵抗効果素子Ａ１と第２磁気抵抗効果素子Ａ２、及び第３磁気抵抗効果素子Ａ３と第４磁気抵抗効果素子Ａ４は、夫々、ｎλ（ただしｎは奇数；実施形態ではｎ＝１）の間隔を空けて配置されている（特許請求の範囲の請求項１）。【００７２】
（８）  第１磁気抵抗効果素子Ａ１と第３磁気抵抗効果素子Ａ３、及び前記第２磁気抵抗効果素子Ａ２と前記第４磁気抵抗効果素子Ａ４は、夫々、ｎλ／２（ただしｎは奇数；実施形態ではｎ＝１）の間隔を空けて配置されている（特許請求の範囲の請求項１）。【００７３】
（９）  第３磁気抵抗効果素子Ａ３及び第４磁気抵抗効果素子Ａ４に対して、前記磁石２１の幅方向（実施形態では図示Ｘ２方向）に所定間隔Ｔ１だけ離れて第５磁気抵抗効果素子Ａ５及び第６磁気抵抗効果素子Ａ６が配置され、第１磁気抵抗効果素子Ａ１及び第２磁気抵抗効果素子Ａ２に対して、磁石２１の幅方向（実施形態では図示Ｘ２方向）に所定間隔Ｔ１だけ離れて第７磁気抵抗効果素子Ａ７及び第８磁気抵抗効果素子Ａ８が配置されている。【００７４】
前記第５磁気抵抗効果素子Ａ５、前記第６磁気抵抗効果素子Ａ６、前記第７磁気抵抗効果素子Ａ７及び前記第８磁気抵抗効果素子Ａ８は、基板２３上であって相対移動方向に一列に並設されている（特許請求の範囲の請求項２）。【００７５】
（１０）  Ａ相のブリッジ回路を構成する第２直列回路は、入力端子Ｖｄｄとグランド端子ＧＮＤの間で、前記第５磁気抵抗効果素子Ａ５、前記第６磁気抵抗効果素子Ａ６、前記第７磁気抵抗効果素子Ａ７及び前記第８磁気抵抗効果素子Ａ８の順に直列接続され、前記第６磁気抵抗効果素子Ａ６と前記第７磁気抵抗効果素子Ａ７との間に、第２出力取出し部Ｖａ２が設けられている（特許請求の範囲の請求項２）。【００７６】
本実施形態では上記した特徴的部分を備えることで、図２に示すように各磁気抵抗効果素子が磁石２１の幅中心ＣＬから幅方向（図２では図示Ｘ１方向）にずれて配置されても、出力波形が左右対称の波形となるように、しかも等周期で出力が得られるように出力波形を自己補正でき、倍周波タイプの磁気エンコーダにおいて、従来に比べて、検出精度を向上させることが可能である。【００７７】
図２，図３に示すように、Ａ相のブリッジ回路は８個の磁気抵抗効果素子Ａ１〜Ａ８で構成され、Ｙ１−Ｙ２方向に４個ずつ、Ｘ１−Ｘ２方向に２個ずつマトリクス状に配列している。例えば本実施形態では、８個の磁気抵抗効果素子Ａ１〜Ａ８をＹ１−Ｙ２方向に一列に並設する構成、あるいは、第１磁気抵抗効果素子Ａ１〜第４磁気抵抗効果素子Ａ４までの４個の磁気抵抗効果素子上に絶縁層を介して第５磁気抵抗効果素子Ａ５〜第８磁気抵抗効果素子Ａ８までの４個の磁気抵抗効果素子を積層する構成等を除外するものでないが、かかる場合、磁気センサ２２の長さ寸法ｌ１が非常に長くなってしまったり、磁気抵抗効果素子同士を積層する場合には、上下の磁気抵抗効果素子間の接続構造が複雑化したり、２段目に形成される磁気抵抗効果素子を平坦化面上に形成できず、磁気抵抗効果素子を所定の形状に適切且つ容易に形成することができない等の問題があった。【００７８】
一方、本実施形態の磁気抵抗効果素子の配置（並べ方）によれば、磁気センサ２２の長さ寸法ｌ１が非常に長くなってしまうのを避けることができ、磁気センサ２２をコンパクトな形状で形成でき、さらに、平坦面上に全ての磁気抵抗効果素子を形成できるので、磁気抵抗効果素子、及び各磁気抵抗効果素子間の接続パターンを所定の形状に適切且つ容易に形成できる。【００７９】
ところで、磁気抵抗効果素子をＸ１−Ｘ２方向にも並設した形態では、そもそも、全ての磁気抵抗効果素子を磁石２１の着磁面２１ａの幅中心ＣＬに位置するように位置決めすることができない。しかしながら、上記した本実施形態の特徴的部分を備えることで、磁気センサ２２をコンパクトな大きさで形成できるとともに各磁気抵抗効果素子を所定形状に適切且つ簡単に形成でき、且つ出力波形が左右対称な波形となるように、しかも等周期で出力が得られるように出力波形を自己補正可能な倍周波タイプの磁気エンコーダ２０にできる。【００８０】
図２、図３に示すように、本実施形態ではＢ相のブリッジ回路を構成する８個の磁気抵抗効果素子Ｂ１〜Ｂ８が、Ａ相のブリッジ回路を構成する８個の磁気抵抗効果素子Ａ１〜Ａ８と同一の接続構成で、且つ、Ａ相を構成する各磁気抵抗効果素子Ａ１〜Ａ８の対して、相対移動方向に、ｎλ／４（ｎは奇数；実施形態ではｎ＝１）だけずれて配置されている。【００８１】
Ｂ相からの出力Ｂは、Ａ相からの出力Ａと同様に、図４（ｆ）に示すように、左右対称な出力波形として得られる。出力Ｂの出力ピーク（出力ボトム）と出力Ａの出力ピーク（出力ボトム）間はλ／４だけ位相ずれが生じている。Ａ相とＢ相のブリッジ回路を設けて出力を２系統にすることで、移動速度や移動距離の検出のほかに、移動方向を知ることが可能である。【００８２】
上記に挙げた磁気エンコーダ２０は、図１に示すように磁気センサ２２あるいは磁石２１の一方、又は双方が直線移動するものであったが、図６に示すように、側面８０ａにＮ極とＳ極とが交互に着磁された回転ドラム型の磁石（磁界発生部材）８０と前記磁気センサ２２とを有し、前記磁石８０の回転によって得られた出力により、回転速度や回転数、回転方向を検知できる回転型の磁気エンコーダであってもよい。【００８３】
図６に示すように、前記磁石８０の中心には、貫通孔８０ｃが設けられている。また、図２に示す直線移動の磁気エンコーダと同様に、Ｎ極とＳ極の中心間距離（ピッチ）はλである。【００８４】
この図６の形態においても、上記した本実施形態の特徴を示した（１）〜（１０）の形態を備える。ただし、上記では、前記磁気センサ２２に設けられた各磁気抵抗効果素子の配置（並び方）を定義するために使用していた「相対移動方向」という表現（（６）や（９）に相対移動方向という表現がある）を、図６では、前記磁気センサ２２の中心を、前記磁気センサ２２の相対回転方向上の接点としたときの「接線方向」という表現に置き換える。【００８５】
また本実施形態の特徴的部分を示した（７）、（８）でのｎ（奇数）は１であることが好ましい。これにより磁気センサ２２の大きさをより小さく形成できる。【００８６】
Ａ相及びＢ相を構成する回路は、例えば第１磁気抵抗効果素子Ａ１（Ｂ１）〜第４磁気抵抗効果素子Ａ４（Ｂ４）の４個の磁気抵抗効果素子が直列接続された第１直列回路だけで構成されてもよいが、ブリッジ回路とすることで出力を大きくでき検出精度を向上させることが可能になる。【００８７】
また、図２では、各磁気抵抗効果素子Ａ１〜Ａ８，Ｂ１〜Ｂ８の固定磁性層の磁化方向がＸ１方向であったが、Ｘ２方向であってもよい。また、図２では、各磁気抵抗効果素子Ａ１〜Ａ８，Ｂ１〜Ｂ８の層間バイアス磁界ＨｉｎがＸ１方向に生じていたが、Ｘ２方向に生じていても良い。図４（ａ）（ｂ）の抵抗波形は、固定磁性層の磁化方向がＸ１方向、層間バイアス磁界ＨｉｎがＸ１方向の場合であり、固定磁性層の磁化方向が変更されたり、あるいは、磁気センサ２２が、幅中心ＣＬから図示Ｘ１方向でなくＸ２方向にずれて、抵抗波形が図４（ａ）（ｂ）と異なる場合でも、例えばＡ相を構成する第１磁気抵抗効果素子Ａ１の抵抗波形に対して、第２磁気抵抗効果素子Ａ２の抵抗波形は位相がλずれており、直列接続される第１磁気抵抗効果素子Ａ１と第２磁気抵抗効果素子Ａ２の抵抗値を足し合わせると、抵抗波形は左右対称でしかも等周期な波形となる。そして、Ａ相のブリッジ回路から得られる出力Ａ、Ｂ相のブリッジ回路から得られる出力Ｂは図４（ｆ）と同様に左右対称でしかも等周期な出力波形として得られる。
【実施例】
【００８８】
図２のように各磁気抵抗効果素子の中心が、磁石の幅中心ＣＬから幅方向（図２のＸ１方向）に１ｍｍずれた場合の各磁気抵抗効果素子の抵抗変化や出力変化等をシミュレーションした。【００８９】
シミュレーション試験では、磁石２１のピッチλを３．６ｍｍ、幅寸法ｗ１を６ｍｍとした。また、磁気センサ２２にはＡ相を構成する８個の磁気抵抗効果素子Ａ１〜Ａ８を用いた。第１磁気抵抗効果素子Ａ１〜第４磁気抵抗効果素子Ａ４、及び第５磁気抵抗効果素子Ａ５〜第８磁気抵抗効果素子Ａ８のＹ１−Ｙ２方向の並びは図２に示す通りであり、第１磁気抵抗効果素子Ａ１〜第４磁気抵抗効果素子Ａ４と、第５磁気抵抗効果素子Ａ５〜第８磁気抵抗効果素子Ａ８とが同位置に重ねられている（すなわちＸ１−Ｘ２方向にずれ無し）として実験した。また、各磁気抵抗効果素子と磁石２１間の高さ寸法ｈ１を２ｍｍとした。各磁気抵抗効果素子Ａ１〜Ａ８の固定磁性層の磁化方向（ＰＩＮ）は、図２と同様にＸ１方向であり、各磁気抵抗効果素子Ａ１〜Ａ８に作用する層間バイアス磁界Ｈｉｎは、図２と同様にＸ１方向に生じているものとした。また、各磁気抵抗効果素子Ａ１〜Ａ８に生じる層間バイアス磁界Ｈｉｎの強さを５ｍＴとした。【００９０】
図７（ａ）は、第１磁気抵抗効果素子Ａ１の抵抗変化、図７（ｂ）は、第２磁気抵抗効果素子Ａ２の抵抗変化、図７（ｃ）は、第１磁気抵抗効果素子Ａ１と第２磁気抵抗効果素子Ａ２の各抵抗値を足し合わせた抵抗変化、図７（ｄ）は、第３磁気抵抗効果素子Ａ３の抵抗変化、図７（ｅ）は、第４磁気抵抗効果素子Ａ４の抵抗変化、図７（ｆ）は、第３磁気抵抗効果素子Ａ３と第４磁気抵抗効果素子Ａ４の各抵抗値を足し合わせた抵抗変化、図７（ｇ）は、第７磁気抵抗効果素子Ａ７の抵抗変化、図７（ｈ）は、第８磁気抵抗効果素子Ａ８の抵抗変化、図７（ｉ）は、第７磁気抵抗効果素子Ａ７と第８磁気抵抗効果素子Ａ８の各抵抗値を足し合わせた抵抗変化、図７（ｊ）は、第５磁気抵抗効果素子Ａ５の抵抗変化、図７（ｋ）は、第６磁気抵抗効果素子Ａ６の抵抗変化、図７（ｌ）は、第５磁気抵抗効果素子Ａ５と第６磁気抵抗効果素子Ａ６の各抵抗値を足し合わせた抵抗変化、図７（ｍ）は、第１出力取出し部Ｖａ１からの電圧変化、図７（ｎ）は、第２出力取出し部Ｖａ２からの電圧変化、図７（ｏ）は、Ａ相のブリッジ回路から得られる出力Ａ（差動電位）の変化、を示すシミュレーション結果である。なお横軸は、図６に示す形態の場合も想定してλを１８０度の位相とした「回転角度deg.」として表記している。【００９１】
図７（ａ）（ｂ）（ｄ）（ｅ）（ｇ）（ｈ）（ｊ）（ｋ）に示すように各磁気抵抗効果素子の抵抗波形は左右対称な形でなく歪むことがわかった。しかも各抵抗波形のピーク値が等周期で現れないことがわかった。【００９２】
従来では、図７（ａ）（ｄ）（ｇ）（ｊ）に示す第１磁気抵抗効果素子Ａ１、第３磁気抵抗効果素子Ａ３、第５磁気抵抗効果素子Ａ５及び第７磁気抵抗効果素子Ａ７（第１磁気抵抗効果素子Ａ１と第３磁気抵抗効果素子Ａ３、及び第５磁気抵抗効果素子Ａ５と第７磁気抵抗効果素子Ａ７は夫々λ／２だけ離れて配置）にて倍周波の出力を得ることが可能なＡ相のブリッジ回路を構成していたが、本実施形態では、第１磁気抵抗効果素子Ａ１、第３磁気抵抗効果素子Ａ３、第５磁気抵抗効果素子Ａ５及び第７磁気抵抗効果素子Ａ７の夫々に直列接続される第２磁気抵抗効果素子Ａ２、第４磁気抵抗効果素子Ａ４、第６磁気抵抗効果素子Ａ６及び第８磁気抵抗効果素子Ａ８を、第１磁気抵抗効果素子Ａ１、第３磁気抵抗効果素子Ａ３、第５磁気抵抗効果素子Ａ５及び第７磁気抵抗効果素子Ａ７の夫々に対してλだけ離した位置に配置し、Ａ相のブリッジ回路を８個の磁気抵抗効果素子で構成している。【００９３】
この結果、λだけ離れて配置され且つ直列接続される第１磁気抵抗効果素子Ａ１と第２磁気抵抗効果素子Ａの各抵抗値を足し合わせた抵抗波形は図７（ｃ）に示すように左右対称な波形で、しかも各抵抗波形のピークが等周期で現れることがわかった。図７（ｆ）（ｉ）（ｌ）についても同様である。【００９４】
したがって図７（ｏ）に示すように、Ａ相のブリッジ回路から得られる出力Ａは左右対称で且つ等周期な出力波形として得られることがわかった。【００９５】
図８は、第１磁気抵抗効果素子Ａ１、第３磁気抵抗効果素子Ａ３、第５磁気抵抗効果素子Ａ５及び第７磁気抵抗効果素子Ａ７の４個の磁気抵抗効果素子でＡ相のブリッジ回路を構成した従来例での出力Ａのシミュレーション結果と実測結果である。シミュレーション試験の試験条件は図７のシミュレーション試験での試験条件と同じにした。磁気抵抗効果素子はＧＭＲ素子を用い、下地層ＮｉＦｅＣｒ４ｎｍ；反強磁性層ＩｒＭｎ8ｎｍ；固定磁性層がＣｏＦｅ１．５ｎｍ、Ｒｕ０．９ｎｍ、ＣｏＦｅ１．５ｎｍの積層フェリ構造；非磁性層がＣｕ１．８ｎｍ；フリー磁性層がＣｏＦｅ１ｎｍ、ＮｉＦｅ３ｎｍ；保護層がＴａ５ｎｍの構成のものを用いた。ここでフリー磁性層と固定磁性層の層間の交換バイアス磁界（Ｈｉｎ）は５ｍＴとなるように制御したものを用いた。磁気センサの幅さ寸法ｗ２が１ｍｍ、幅方向にて隣り合う磁気抵抗効果素子間の間隔ｔ１が０．２ｍｍ、ＧＭＲ素子の幅方向の実効値が０．１ｍｍとなるのものを用いた。【００９６】
実測実験で用いた磁気センサでは、図２と同様に、λ／２の間隔を空けた第１磁気抵抗効果素子Ａ１、及び第３磁気抵抗効果素子Ａ３のＸ２側に、第７磁気抵抗効果素子Ａ７及び第５磁気抵抗効果素子Ａ５を配置し、第１磁気抵抗効果素子Ａ１及び第３磁気抵抗効果素子Ａ３を磁石２１の幅中心ＣＬからＸ１方向にずらして配置した。ずれ量を０ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍとした。そのほかの実験条件は、図７でのシミュレーション試験と同様に設定した。【００９７】
図８（ａ）は、ずれ量が０ｍｍのときのシミュレーション試験及び実測試験のでの出力Ａの結果、図８（ｂ）は、ずれ量が０．５ｍｍのときのシミュレーション試験及び実測試験での出力Ａの結果、図８（ｃ）は、ずれ量が１．０ｍｍのときのシミュレーション試験及び実測試験での出力Ａの結果、図８（ｄ）は、ずれ量が１．５ｍｍのときのシミュレーション試験及び実測試験での出力Ａの結果である。【００９８】
図８（ｂ）〜（ｄ）に示すように、磁気抵抗効果素子が磁石の中心から幅方向にずれると、出力Ａの出力波形は左右対称のきれいな波形にならず、歪な波形となってしまうことがわかった。特に、ずれ量が大きくなるほど出力波形は歪な形になることがわかった。すなわち従来例での出力波形の歪は、実測試験とシミュレーション結果とほぼ同じ傾向を示している。【００９９】
図９は、第１磁気抵抗効果素子Ａ１〜第８磁気抵抗効果素子Ａ８の８個の磁気抵抗効果素子でブリッジ回路を構成した実施例での出力Ａのシミュレーション結果である。シミュレーション試験の試験条件は図７のシミュレーション試験での試験条件と同じにした。合わせて、図８に示す従来例（４個の磁気抵抗効果素子でブリッジ回路を構成）でのシミュレーション結果も載せた。【０１００】
図９（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、実施例では従来例に比べて、磁気抵抗効果素子が磁石の幅方向にずれても出力Ａの出力波形は左右対称のきれいな形となり、ずれ量が大きくなっても適切に出力波形が左右対称の波形となるように出力波形を自己補正でき、従来に比べて、検出精度を向上させることが可能であることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本実施形態の磁気エンコーダの部分斜視図、
【図２】図１の磁気エンコーダの部分平面図、
【図３】磁気センサの回路構成図、
【図４】本実施形態における磁気抵抗効果素子が磁石の幅中心から幅方向に位置ずれした場合での、磁気抵抗効果素子の抵抗変化やブリッジ回路からの出力変化等を示すグラフ（説明図）、
【図５】磁気抵抗効果素子の積層構造を示す断面図、
【図６】図１とは別の構成を示す本実施形態の磁気エンコーダの部分平面図、
【図７】本実施形態における磁気抵抗効果素子が磁石の幅中心から幅方向に１．０ｍｍ位置ずれした場合での、各磁気抵抗効果素子の抵抗変化やブリッジ回路からの出力変化等のシミュレーション結果、
【図８】磁気抵抗効果素子が磁石の幅中心から幅方向に位置ずれなし、０．５ｍｍの位置ずれ、１．０ｍｍの位置ずれ、１．５ｍｍの位置ずれをした場合での、従来に例における出力変化を示すシミュレーション結果と実測結果、
【図９】磁気抵抗効果素子が磁石の幅中心から幅方向に位置ずれなし、０．５ｍｍの位置ずれ、１．０ｍｍの位置ずれ、１．５ｍｍの位置ずれをした場合での、本実施例と従来例における出力変化を示すシミュレーション結果と実測結果、
【図１０】従来例における磁気抵抗効果素子が磁石の幅中心から幅方向に位置ずれしていない場合での、磁気抵抗効果素子の抵抗変化やブリッジ回路からの出力変化等を示すグラフ（説明図）、
【図１１】従来例における磁気抵抗効果素子が磁石の幅中心から幅方向に位置ずれした場合での、磁気抵抗効果素子の抵抗変化やブリッジ回路からの出力変化等を示すグラフ（説明図）、
【符号の説明】
【０１０２】
１１  反強磁性層
１２  固定磁性層
１３  非磁性層
１４  フリー磁性層
１５  保護層
２０  磁気エンコーダ
２１、８０  磁石
２１ａ  （磁石の）上面（着磁面）
２２  磁気センサ
２３  基板
８０ａ  （磁石の）側面（着磁面）
Ａ１〜Ａ８，Ｂ１〜Ｂ８  磁気抵抗効果素子
ＣＬ  磁石の幅中心
ＰＩＮ、ｍ１４  固定磁性層の磁化方向
Ｈｉｎ  層間バイアス磁界の方向
Ｖａ１、Ｖａ２、Ｖｂ１、Ｖｂ２  出力取出し部
【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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【国際調査報告】
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