(57)【要約】  磁気式位置検出装置（１０）は、磁石（４）と、基板（３）に沿った仮想平面上に形成された第１〜第４の磁電変換素子（１Ａ〜１Ｄ）と、磁性体からなる磁束ガイド（５）とを備える。磁束ガイド（５）は、仮想平面と平行なＸ軸方向に間隔をあけて設けられた第１および第２の突出部（９Ｂ，９Ａ）を含む。仮想平面に垂直なＺ軸方向から見て、第１および第２の突出部間の中央付近の磁束ガイド（５）には、凹状に窪んだ中央部（ＭＰ）が設けられる。第１および第４の磁電変換素子（１Ａ，１Ｄ）は、Ｚ軸方向から見て、第１および第２の突出部間のほぼ中央に、中央部（ＭＰ）の一部を覆うように設けられる。第２の磁電変換素子（１Ｂ）は、Ｚ軸方向から見て、第１の突出部（９Ｂ）と中央部（ＭＰ）との間に設けられる。第２の磁電変換素子（１Ｂ）は、Ｚ軸方向から見て、第２の突出部（９Ａ）と中央部（ＭＰ）との間に設けられる。
2011102050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界を発生する磁石（４）と、
各々が、第１の仮想平面上に設けられ、磁性移動体（２０）の移動に伴なう前記磁界の変化によって抵抗値が変化する第１および第２の磁電変換素子（１Ａ，１Ｂ）と、
前記第１および第２の磁電変換素子（１Ａ，１Ｂ）の抵抗値の変化に基づいて前記磁性移動体（２０）の移動を検出する検出回路（３０）と、
前記第１および第２の磁電変換素子（１Ａ，１Ｂ）と前記磁石（４）との間に設けられた磁性体からなる磁束ガイド（５，１０５，１０６，１０７，１０８）とを備え、
前記磁束ガイドは、
前記第１の仮想平面（７２）に平行な第１の方向に間隔をあけて設けられ、各々が、前記磁束ガイド（５，１０５，１０６，１０７，１０８）の他の部分よりも、前記第１の仮想平面（７２）に近接する方向に突出する第１および第２の突出部（９Ｂ，９Ａ）と、
前記第１の仮想平面（７２）に垂直な第２の方向から見て、前記第１および第２の突出部間の中央付近に設けられた中央部（ＭＰ）とを含み、
前記第１の磁電変換素子（１Ａ）は、前記第２の方向から見て、前記第１および第２の突出部間のほぼ中央に、前記中央部（ＭＰ）の一部を覆うように設けられ、
前記第２の磁電変換素子（２Ａ）は、前記第２の方向から見て、前記第１の磁電変換素子（１Ａ）と前記第１の突出部（９Ｂ）との間で、前記中央部（ＭＰ）を除く前記磁束ガイドの一部を覆うように設けられ、
前記中央部（ＭＰ）は、前記磁性移動体（２０）が移動したときに前記第１の磁電変換素子（１Ａ）の位置での前記第１の仮想平面（７２）に平行な磁界成分の変化が、前記第２の磁電変換素子（１Ｂ）の位置での前記第１の仮想平面（７２）に平行な磁界成分の変化よりも大きくなるように、前記第１および第２の突出部間で前記中央部（ＭＰ）を除く前記磁束ガイド（５）の部分に対して形状または材質を異ならせた部分である、磁気式位置検出装置。
【請求項２】
前記磁気式位置検出装置は、各々が、前記第１の仮想平面上に設けられ、前記磁性移動体（２０）の移動に伴なう前記磁界の変化によって抵抗値が変化する第３および第４の磁電変換素子（１Ｃ，１Ｄ）をさらに備え、
前記検出回路（３０）は、前記第１〜第４の磁電変換素子（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）の抵抗値の変化に基づいて前記磁性移動体（２０）の移動を検出し、
前記第４の磁電変換素子（１Ｄ）は、前記第２の方向から見て、前記第１および第２の突出部間のほぼ中央に、前記中央部（ＭＰ）の一部を覆うように設けられ、
前記第３の磁電変換素子（１Ｃ）は、前記第２の方向から見て、前記第１の磁電変換素子（１Ａ）と前記第２の突出部（９Ａ）との間で、前記中央部（ＭＰ）を除く前記磁束ガイド（５）の一部を覆うように設けられる、請求項１に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項３】
前記中央部（ＭＰ）は、前記第１および第２の突出部間の前記中央部を除く前記磁束ガイド（５）の部分よりも前記第１の仮想平面（７２）から離反するように凹状に窪んだ部分である、請求項１に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項４】
前記磁束ガイド（５）は、
前記第１の仮想平面（７２）と平行な第１の板状部（６）と、
前記第１の板状部（６）の前記第１の方向の両端部とそれぞれ接続され、各々が、前記第１の板状部（６）と直角に前記第１の仮想平面（７２）に向かって延びる第２および第３の板状部（７Ｂ，７Ａ）と、
前記第１の仮想平面に近接する側の前記第２の板状部（７Ｂ）の端部と直角に接続され、前記第１の仮想平面（７２）と平行に前記第１の板状部（６）から離反する方向に延びる第４の板状部（８Ｂ）と、
前記第１の仮想平面（７２）に近接する側の前記第３の板状部（７Ａ）の端部と直角に接続され、前記第１の仮想平面（７２）と平行に前記第１の板状部（６）から離反する方向に延びる第５の板状部（８Ａ）と、
前記第１の板状部（６）から離反する側の前記第４の板状部（８Ｂ）の端部と直角に接続され、前記第１の仮想平面（７２）に向かって延び、前記第１の突出部に相当する第６の板状部（９Ｂ）と、
前記第１の板状部（６）から離反する側の前記第５の板状部（８Ａ）の端部と直角に接続され、前記第１の仮想平面（７２）に向かって延び、前記第２の突出部に相当する第７の板状部（９Ａ）とを含み、
前記第１〜第３の板状部（６，７Ｂ，７Ａ）は、前記中央部（ＭＰ）に相当し、
前記第１の板状部（６）は、前記第１の方向と垂直な第２の仮想平面（７１）に関して鏡映対称であり、
前記第２および第３の板状部（７Ｂ，７Ａ）は、前記第２の仮想平面（７１）に関して互いに鏡映対称であり、
前記第４および第５の板状部（８Ｂ，８Ａ）は、前記第２の仮想平面（７１）に関して互いに鏡映対称であり、
前記第６および第７の板状部（９Ｂ，９Ａ）は、前記第２の仮想平面（７１）に関して互いに鏡映対称である、請求項１に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項５】
前記中央部（ＭＰ）は、前記第１および第２の方向に垂直な第３の方向の一方の端面に開口するように前記第１および第２の突出部間の前記磁束ガイド（１０５）に形成された切欠部（１８）であり、
前記磁性移動体（２０）は、前記第２の方向から見たとき前記一方の端面と所定の間隔をあけた領域を移動する、請求項１に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項６】
前記中央部（ＭＰ）は、前記磁束ガイドを前記第１の突出部側と前記第２の突出部側とに分断するように前記第１および第２の突出部間の前記磁束ガイド（１０６）に形成された開口部（１９）である、請求項１に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項７】
前記中央部（ＭＰ）は、前記第１および第２の突出部間の前記磁束ガイド（１０７）のうち、前記第１および第２の方向に垂直な第３の方向の一方の端面の一部が前記第３の方向に突出することによって、前記第１および第２の突出部間の他の部分よりも前記第３の方向の長さが増加している部分（２５）であり、
前記磁性移動体（２０）は、前記第２の方向から見たとき前記一方の端面と所定の間隔をあけた領域を移動する、請求項１に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項８】
前記第２の方向から見て、前記第１の磁電変換素子（１Ａ）は前記第２の磁電変換素子（１Ｂ）よりも前記磁性移動体（２０）の移動する領域に近接して設けられ、
前記第２の方向から見て、前記一方の端面から前記第１の磁電変換素子（１Ａ）までの前記第３の方向に沿った間隔（Ｌ３）は、前記一方の端面から前記第２の磁電変換素子（１Ｂ）までの前記第３の方向に沿った間隔（Ｌ５）よりも長い、請求項７に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項９】
前記中央部（ＭＰ）は、前記第１および第２の突出部間の前記磁束ガイド（１０７）のうち、前記第１および第２の方向に垂直な第３の方向の一方の端面の一部が前記第３の方向に突出することによって、前記第１および第２の突出部間の他の部分よりも前記第３の方向の長さが増加している部分（２５）であり、
前記磁性移動体（２０）は、前記第２の方向から見たとき前記一方の端面と所定の間隔をあけた領域を移動し、
前記第２の方向から見て、前記第１および第４の磁電変換素子（１Ａ，１Ｄ）の各々は前記第２および第３の磁電変換素子（１Ｂ，１Ｃ）の各々よりも前記磁性移動体の移動する領域に近接して設けられ、
前記第２の方向から見て、前記一方の端面から前記第１および第４の磁電変換素子（１Ａ，１Ｂ）の各々までの前記第３の方向に沿った間隔（Ｌ３）は、前記一方の端面から前記第２および第３の磁電変換素子の各々までの前記第３の方向に沿った間隔（Ｌ５）よりも長い、請求項２に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項１０】
前記中央部（ＭＰ，２６Ｃ）の透磁率は、前記第１および第２の突出部間の前記磁束ガイド（１０８）のうち前記中央部を除く部分の透磁率よりも小さい、請求項１に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項１１】
前記磁気式位置検出装置は、第１および第２の電源ノード（ＶＣＣ，ＧＮＤ）をさらに備え、
前記第１および第２の磁電変換素子（１Ａ，１Ｂ）は、この順で前記第１および第２の電源ノード間に互いに直列に接続され、
前記第３および第４の磁電変換素子（１Ｃ，１Ｄ）は、この順で前記第１および第２の電源ノード間に互いに直列に接続されるとともに前記第１および第２の磁電変換素子（１Ａ，１Ｂ）の直列接続体と並列に接続され、
前記検出回路（３０）は、前記第１および第２の磁電変換素子（１Ａ，１Ｂ）の接続ノード（ＮＤ１）の電圧と前記第３および第４の磁電変換素子（１Ｃ，１Ｄ）の接続ノード（ＮＤ２）の電圧との差電圧の変化に基づいて前記磁性移動体（２０）の移動を検出する、請求項２に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項１２】
前記磁気式位置検出装置は、
第１および第２の電源ノード（ＶＣＣ，ＧＮＤ）と、
第１および第２の抵抗素子（１０１Ａ，１０１Ｂ）とをさらに備え、
前記第１および第２の磁電変換素子（１Ａ，１Ｂ）は、この順で前記第１および第２の電源ノード間に互いに直列に接続され、
前記第１および第２の抵抗素子（１０１Ａ，１０１Ｂ）は、この順で前記第１および第２の電源ノード間に互いに直列に接続されるとともに前記第１および第２の磁電変換素子（１Ａ，１Ｂ）の直列接続体と並列に接続され、
前記検出回路（３０）は、前記第１および第２の磁電変換素子（１Ａ，１Ｂ）の接続ノード（ＮＤ１）の電圧と前記第１および第２の抵抗素子（１０１Ａ，１０１Ｂ）の接続ノード（ＮＤ２）の電圧との差電圧の変化に基づいて前記磁性移動体（２０）の移動を検出する、請求項１に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項１３】
前記磁気式位置検出装置は、
第１および第２の電源ノード（ＶＣＣ，ＧＮＤ）と、
第１および第２の抵抗素子（１０１Ｂ，１０１Ａ）とをさらに備え、
前記第１の磁電変換素子（１Ａ）および前記第１の抵抗素子（１０１Ｂ）は、この順で前記第１および第２の電源ノード間に互いに直列に接続され、
前記第２の抵抗素子（１０１Ａ）および前記第２の磁電変換素子（１Ｂ）は、この順で前記第１および第２の電源ノード間に互いに直列に接続されるとともに前記第１の磁電変換素子（１Ａ）および前記第１の抵抗素子（１０１Ｂ）の直列接続体と並列に接続され、
前記検出回路（３０）は、前記第１の磁電変換素子（１Ａ）と前記第１の抵抗素子（１０１Ｂ）との接続ノード（ＮＤ１）の電圧と前記第２の抵抗素子（１０１Ａ）と前記第２の磁電変換素子（１Ｂ）との接続ノード（ＮＤ１）の電圧との差電圧の変化に基づいて前記磁性移動体の移動を検出する、請求項１に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項１４】
前記磁性移動体（２０）は、前記第２の方向と平行な中心軸の回りに回転する円盤状の形状であり、
前記磁性移動体（２０）の周縁部には、前記円盤の径方向に突出する凸部（２１）が１または複数個形成され、
前記磁気式位置検出装置は、前記中心軸の方向から見て、前記磁性移動体（２０）と所定の間隔をあけて設けられ、
前記磁石（４）の磁化方向は、前記中心軸と平行であり、
前記第１の方向は、前記磁性移動体（２０）の前記円盤の周方向に沿った方向である、請求項１に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項１５】
前記第２の方向から見て、前記磁石（４）の磁極の中心は、前記第１および第２の突出部間のほぼ中央に位置する、請求項１４に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項１６】
前記第１および第２の磁電変換素子（１Ａ，１Ｂ）の各々は、巨大磁気抵抗効果素子である、請求項１に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項１７】
前記第１〜第４の磁電変換素子（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）の各々は、巨大磁気抵抗効果素子である、請求項２に記載の磁気式位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は磁性移動体の移動を磁気的に検出する磁気式位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁石と磁電変換素子とを用いて磁性移動体の回転位置を検出する検出装置が知られている。ここで、磁電変換素子とは、ＭＲ（磁気抵抗：Magneto-Resistance）素子、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗：Giant  Magneto-Resistance）素子、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗：Tunnel  Magneto-Resistance）素子など、印加される磁界に応じて抵抗値が変化する素子をいう。【０００３】
たとえば、特開２００４−１０９１１３号公報（特許文献１）に記載される磁気式位置検出装置は、処理回路部と磁石とを備える。処理回路部は、周縁部に径方向に突出する凸部が複数個形成され、周方向に回転する磁性移動体の平面上に磁性移動体から離れて配設される。処理回路部は、第１の磁気抵抗セグメントおよび第２の磁気抵抗セグメントを含むブリッジ回路を有する。磁石は、第１および第２の磁気抵抗セグメントに磁界を印加させるとともに磁性移動体に対して磁性移動体の回転軸線方向に磁界を印加させる。第２の磁気抵抗セグメントは、回転軸線方向に沿って見たときに磁石の周方向の幅寸法のほぼ中心線上に配置される。第１の磁気抵抗セグメントは、第２の磁電変換素子に対して磁性移動体の変位側に配置される。処理回路部は、第１の磁気抵抗セグメントおよび第２の磁気抵抗セグメントの出力から差動出力を得る。【０００４】
上記の文献の磁気式位置検出装置では、さらに、処理回路部と磁石との間に磁性体からなる磁束ガイドが設けられる。磁束ガイドは、磁性移動体の周方向に間隔をおいて互いに対向した一対の突出部を有する。第２の磁電変換素子は一対の突出部間のほぼ中心線上に配置される。第１の磁電変換素子は、一方の突出部側に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１０９１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特開２００４−１０９１１３号公報（特許文献１）に記載される従来の磁気式位置検出装置において、ブリッジ回路を構成する２個の磁電変換素子の各々は、印加される磁界に応じて抵抗値が変化する。したがって、各磁電変換素子が磁性移動体の凸部に対向したときと凹部に対抗したときで、磁電変換素子の抵抗値に差が生じることを利用して磁性移動体の回転位置を検出することができる。【０００７】
磁性移動体と磁気式位置検出装置の間の距離が大きくてもブリッジ回路から所望の信号の出力を得るためには、磁電変換素子が磁性移動体の凸部に対向したときと凹部に対向したときとで、磁電変換素子に印加される磁界の差を大きくする必要がある。さらに、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子などの磁電変換素子は特定の磁界領域で感度が高くなるので、各磁電変換素子が最適な磁界領域で動作するようにする必要がある。【０００８】
ところが、従来の磁気式位置検出装置においては、磁電変換素子、磁石、および磁束ガイドの配置を調整したとしても、磁気式位置検出装置の検出感度の改善には限界がある。たとえば、同一基板上の全ての磁電変換素子が磁性移動体の凹部に対向しているときは、ある望ましい磁界がこれらの全ての磁電変換素子に等しく印加されることが望ましいが、そのような最適な磁界となる配置は非常に狭い範囲に限られる。仮に磁性移動体の凹部に対向したときにそのような最適な磁界分布が得られたとしても、さらに、各磁電変換素子が磁性移動体の凸部に対向したときと凹部に対向したときとで各磁電変換素子に印加される磁界の差を大きくするのは非常に困難である。【０００９】
上記の特開２００４−１０９１１３号公報（特許文献１）の磁気式位置検出装置においては、磁石および磁束ガイドの配置を固定して磁電変換素子の位置を調節することで、全ての磁性移動体の凹部に対向したときに各磁電変換素子に印加される磁界と、一方の磁電変換素子が磁性移動体の凸部に対向したときに２つの磁電変換素子に印加される磁界の差とを最適化している。しかしながら、磁性移動体の凹部に対向したときに各磁電変換素子に印加される磁界と、凸部に対向したときに各磁電変換素子に印加される磁界とを独立に調節することが難しいため、従来技術では、磁気式位置検出装置の検出感度の改善には限界がある。【００１０】
この発明の目的は、磁気式位置検出装置の検出感度を従来よりも高めることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は要約すれば磁気式位置検出装置であって、磁界を発生する磁石と、第１および第２の磁電変換素子と、検出回路と、磁束ガイドとを備える。第１および第２の磁電変換素子の各々は、第１の仮想平面上に設けられ、磁性移動体の移動に伴なう磁界の変化によって抵抗値が変化する。検出回路は、第１および第２の磁電変換素子の抵抗値の変化に基づいて磁性移動体の移動を検出する。磁束ガイドは、第１および第２の磁電変換素子と磁石との間に設けられ、磁性体からなる。磁束ガイドは、第１の仮想平面に平行な第１の方向に間隔をあけて設けられた第１および第２の突出部と、中央部とを含む。第１および第２の突出部の各々は、磁束ガイドの他の部分よりも、第１の仮想平面に近接する方向に突出する。上記の中央部は、第１の仮想平面に垂直な第２の方向から見て、第１および第２の突出部間の中央付近に設けられる。第１の磁電変換素子は、第２の方向から見て、第１および第２の突出部間のほぼ中央に、上記の中央部の一部を覆うように設けられる。第２の磁電変換素子は、第２の方向から見て、第１の磁電変換素子と第１の突出部との間で、上記の中央部を除く磁束ガイドの一部を覆うように設けられる。上記の中央部は、磁性移動体が移動したときに第１の磁電変換素子の位置での第１の仮想平面に平行な磁界成分の変化が、第２の磁電変換素子の位置での第１の仮想平面に平行な磁界成分の変化よりも大きくなるように、第１および第２の突出部間で上記の中央部を除く磁束ガイドの部分に対して形状または材質を異ならせた部分である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、磁性移動体が移動したときに第１の磁電変換素子の位置での第１の仮想平面に平行な磁界成分の変化が、第２の磁電変換素子の位置での第１の仮想平面に平行な磁界成分の変化よりも大きくなるように、第１および第２の突出部間の磁束ガイドの他の部分に対して形状または材質を異ならせた中央部が設けられる。この結果、従来よりも磁気式位置検出装置の検出感度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１による磁気式位置検出装置１０を示す斜視図である。
【図２】図１の磁気式位置検出装置１０の側面図である。
【図３】図１の第１〜第４の磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの配置の一例を示す平面図である。
【図４】図１のブリッジ回路２および検出回路３０の回路図である。
【図５】磁気式位置検出装置１０の基本原理を説明するための図である。
【図６】磁束ガイド５の突出部９Ａ，９Ｂの効果について説明するための図である。
【図７】磁束ガイド５と基板３との距離の変化による磁界の方向の変化について説明するための図である。
【図８】実施の形態１の磁束ガイド５の中央部ＭＰ（６，７Ａ，７Ｂ）の効果について説明するための図である。
【図９】磁性移動体２０の回転による磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの抵抗値の変化と差動増幅回路３２の出力電圧の変化とを示す図である。
【図１０】磁気式位置検出装置１０の周りの磁界強度の分布を示す図である。
【図１１】実施の形態１の変形例１による磁気式位置検出装置１１０の側面図である。
【図１２】実施の形態１の変形例２による第１〜第４の磁電変換素子４１Ａ〜４１Ｄの具体的な配置を示す平面図である。
【図１３】図１２の切断線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿った断面図である。
【図１４】実施の形態２の変形例３による第１〜第４の磁電変換素子４１Ａ〜４１Ｄの具体的な配置を示す平面図である。
【図１５】図１４の切断線ＸＶ−ＸＶに沿った断面図である。
【図１６】図１４の切断線ＸＶＩ−ＸＶＩに沿った断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態２による磁気式位置検出装置１１１を示す斜視図である。
【図１８】図１７の磁気式位置検出装置１１１の平面図である。
【図１９】実施の形態２の変形例による磁気式位置検出装置１１２の平面図である。
【図２０】この発明の実施の形態３による磁気式位置検出装置１１３を示す斜視図である。
【図２１】図２０の磁気式位置検出装置１１３の平面図である。
【図２２】図２０、図２１に示す磁束ガイド１０７の効果について説明するための図である。
【図２３】この発明の実施の形態４による磁気式位置検出装置１１４を示す斜視図である。
【図２４】図２３の磁気式位置検出装置１１４の平面図である。
【図２５】この発明の実施の形態５による磁気式位置検出装置１１５を示す斜視図である。
【図２６】図２５の磁気式位置検出装置１１５の側面図である。
【図２７】図２５の磁電変換素子１Ａ，１Ｂの具体的な配置を示す平面図である。
【図２８】図２５のブリッジ回路１０３および検出回路３０の回路図である。
【図２９】磁性移動体２０の回転による磁電変換素子１Ａ，１Ｂの抵抗値の変化と差動増幅回路３２の出力電圧の変化を示す図である。
【図３０】図２５のブリッジ回路１０３の変形例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。
【００１５】
＜実施の形態１＞
［磁気式位置検出装置の構成］
図１は、この発明の実施の形態１による磁気式位置検出装置１０を示す斜視図である。
【００１６】
図２は、図１の磁気式位置検出装置１０の側面図である。図１、図２を参照して、磁性移動体２０は、回転軸（中心軸）２３の回りに回転する略円盤状の磁性体である。磁性移動体２０の周縁部には、径方向に突出する凸部２１が複数個（図では２個）形成されている。磁性移動体２０の周縁部において凸部２１と凸部２１との間の部分を凹部２２と称する。
【００１７】
磁気式位置検出装置１０は、磁性移動体２０の凸部２１の位置を検出するために、回転軸２３の方向から見て磁性移動体２０と所定の間隔をあけて配置される。以下、磁性移動体２０の回転軸２３の方向をＺ軸方向とする。磁気式位置検出装置１０の位置を基準として、磁性移動体２０の回転方向（周方向）に沿う方向をＸ軸方向とし、磁性移動体２０の径方向をＹ軸方向とする。Ｚ軸方向に沿った向きを区別する場合には、＋Ｚ方向、−Ｚ方向にように正負の符号を付す。Ｘ軸方向およびＹ軸方向についても同様である。
【００１８】
磁気式位置検出装置１０は、基板３と、ブリッジ回路２と、検出回路３０と、磁石４と、磁束ガイド５とを含む。ブリッジ回路２は、基板３上に形成された第１〜第４の磁電変換素子１Ａ〜１Ｄを有する。検出回路３０の少なくとも一部が基板３上に形成される。図１、図２では、第１〜第４の磁電変換素子１Ａ〜１Ｄおよび検出回路３０の概略的な位置が示される。以下、磁気式位置検出装置１０の各構成要素を順に説明する。
【００１９】
（１．基板）
基板３は、ＸＹ平面と平行に設けられ、磁性移動体２０の回転軸２３の方向（Ｚ軸方向）と直交する。基板３は、電気回路を集積化して形成できる基板であれば何でもよく、たとえば、ＭＯＳ（Metal-Oxide  Semiconductor）トランジスタやバイポーラトランジスタを集積するのに通常用いられるＳｉ（シリコン）基板でよい。あるいは、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）や耐熱性の高いＳｉＣ（炭化珪素）基板でもよい。
【００２０】
（２．磁石）
磁石４は、第１〜第４の磁電変換素子１Ａ〜１Ｄに磁界を印加するとともに磁性移動体２０に磁界を印加する。実施の形態１の場合、磁石４は、ほぼ直方体形状であり、概略、磁性移動体２０の回転軸２３の方向（Ｚ軸方向）に着磁されており、Ｚ軸方向から見てＸ軸方向およびＹ軸方向と磁石４の２辺とがそれぞれ概略平行になるように配置されている。磁石４は、磁電変換素子１Ａ〜１Ｄに最適な動作磁界範囲と磁束密度とが発生できるものであれば、どのような種類、形状、およびサイズの磁石であってもよい。磁石４の種類として、ボンド磁石、鉄系の磁石、フェライト磁石、希土類磁石、およびアモルファス金属磁石のいずれを用いることもできる。より具体的には、ＣｏＦｅ（コバルト・鉄）、ＳｍＣｏ（サマリウムコバルト）、ＮｄＦｅＢ（ネオジウム・鉄・ホウ素）、およびＣｏＦｅＢ（コバルト・鉄・ホウ素）などのいずれであってもよい。
【００２１】
（３．磁束ガイド）
磁束ガイド５は、磁石４からの磁束を調節するために基板３と磁石４との間に設けられる。磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの各々に印加される磁界は、磁石の種類、形状、およびサイズのほかに磁束ガイド５の形状およびサイズにも依存する。磁束ガイドの材料は、飽和透磁率の高い軟磁性材料、たとえば、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）もしくはこれらの合金であれば何でもよいが、Ｆｅが好適である。
【００２２】
磁気式位置検出装置１０では、磁束ガイド５の形状を工夫することによって磁電変換素子１Ａ〜１Ｄ近傍での磁束の分布が最適になるように調整される。以下、実施の形態１における磁束ガイド５の形状の特徴を説明する。
【００２３】
まず第１に、Ｘ軸方向に垂直な仮想平面７１を想定したとき、磁束ガイド５には、この仮想平面７１に関して対称な位置に突出部９Ａ，９Ｂが形成される。突出部９Ａ，９Ｂは、基板３の一表面を延在した仮想平面７２を想定したとき、この仮想平面７２に対して磁束ガイド５の他の部分よりも近接する方向に突出している。
【００２４】
第２に、突出部９Ａ，９Ｂ間の中央付近には凹状に窪んだ部分（６，７Ａ，７Ｂ）が設けられる。この凹状に窪んだ部分（中央部ＭＰとも称する）の底面と基板３との間のＺ軸方向に沿った間隔（図２のＬ１）は、磁束ガイド５の突出部９Ａ，９Ｂ寄りの部分と基板３との間のＺ軸方向に沿った間隔（図２のＬ２）よりも長くなっている。
【００２５】
上記の形状の磁束ガイド５に対して、磁電変換素子１Ａ，１Ｄの各々は、Ｚ軸方向から見て凹状に窪んだ中央部ＭＰ（６，７Ａ，７Ｂ）の一部を覆う。好ましくは、磁電変換素子１Ａ，１Ｄの各々は仮想平面７１に近接した位置（Ｚ軸方向から見て、突出部９Ａ，９Ｂ間の中央）に設けられる。磁電変換素子１Ｂは、Ｚ軸方向から見て、突出部９Ｂと凹状に窪んだ中央部ＭＰ（６，７Ａ，７Ｂ）との間の磁束ガイド５の一部を覆うように設けられる。磁電変換素子１Ｃは、Ｚ軸方向から見て、突出部９Ａと凹状に窪んだ中央部ＭＰ（６，７Ａ，７Ｂ）との間の磁束ガイド５の一部を覆うように設けられる。
【００２６】
さらに好ましくは、磁束ガイド５は仮想平面７１に関して対称な形状を有し、磁電変換素子１Ｂ，１Ｃは仮想平面７１に関して対称な位置に設けられる。好ましくは、磁石４の磁極の中心は仮想平面７１上に位置する。
【００２７】
図１および図２の磁束ガイド５の形状は、上記の特徴を満足する一例として示されている。具体的に説明すると、磁束ガイド５は、長方形状の板状部６，７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂ，９Ａ，９Ｂによって構成される。
【００２８】
板状部６は基板３と平行であり、仮想平面７１に関して鏡映対称である。Ｚ軸方向から見たとき板状部６の各辺はＸ軸方向またはＹ軸方向に沿って設けられる。図２に示すように、板状部６と基板３との間のＺ軸方向に沿った間隔はＬ１である。
【００２９】
板状部７Ａ，７Ｂは、板状部６のＸ軸方向の両端部とそれぞれ接続される。板状部７Ａ，７Ｂの各々は、板状部６と直角に仮想平面７２に向かって延びる。板状部７Ａ，７Ｂは仮想平面７１に関して互いに鏡映対称である。
【００３０】
板状部８Ａは、仮想平面７２に近接する側の板状部７Ａの端部と直角に接続され、基板３と平行に板状部６から離反する方向に延びる。板状部８Ｂは、仮想平面７２に近接する側の板状部７Ｂの端部と直角に接続され、基板３と平行に板状部６から離反する方向に延びる。板状部８Ａ，８Ｂは仮想平面７１に関して鏡映対称である。板状部８Ａ、８Ｂの各々と基板３との間のＺ軸方向に沿った間隔はＬ２（Ｌ２＜Ｌ１）である。
【００３１】
突出部９Ａに相当する板状部９Ａは、板状部６から離反する側の板状部８Ａの端部と直角に接続され、仮想平面７２に向かって延びる。突出部９Ｂに相当する板状部９Ｂは、板状部６から離反する側の板状部８Ｂの端部と直角に接続され、仮想平面７２に向かって延びる。板状部９Ａ，９Ｂは仮想平面７１に関して鏡映対称である。
【００３２】
磁電変換素子１Ａ，１Ｄの各々は、Ｚ軸方向から見て板状部６の一部を覆いかつ仮想平面７１と交差するように（すなわち、Ｚ軸方向から見て板状部７Ａ，７Ｂ間のほぼ中央に）設けられる。磁電変換素子１Ｂ，１Ｃは、Ｚ軸方向から見て板状部８Ｂ，８Ａの一部をそれぞれ覆う（すなわち、磁電変換素子１Ｂは板状部７Ｂ，９Ｂ間に設けられ、磁電変換素子１Ｃは板状部７Ａ，９Ａ間に設けられる）。好ましくは、磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの各中心はＸ軸方向に沿って並び、磁電変換素子１Ａ，１Ｄと磁電変換素子１ＢとのＸ軸方向に沿った間隔と、磁電変換素子１Ａ，１Ｄと磁電変換素子１Ｃとの間隔は等しい。すなわち、磁電変換素子１Ｂ，１Ｃは、仮想平面７１に対して互いに対称な位置に設けられる。
【００３３】
図２に示すように、磁石４の磁極の中心は、Ｚ軸方向から見て、板状部６のＸ軸方向の中央（仮想平面７１上）に位置する。磁石４の磁極の中心は、Ｚ軸方向から見て、板状部６のＹ軸方向のちょうど中央から所定の距離だけずらして配置される。
【００３４】
図１、図２の磁束ガイド５の形状は、長方形状の板状部材を長手方向の複数箇所で幅方向に沿って折り曲げたものと見ることもできる。具体的には、まず、矩形状の板状部材の長手方向をＸ軸方向に合わせ、幅方向をＹ軸方向に合わせる。そして、長手方向の中央から両側に所定の距離の位置で板状部材が＋Ｚ方向に９０°折り曲げられる。次に、各折り曲げ位置から長手方向の端部に向かう所定の位置で、長手方向の中央から離反する方向に板状部材が再び９０°折り曲げられる。さらに、２回目の各折り曲げ位置から長手方向の端部に向かう所定の位置で、＋Ｚ方向に板状部材が再び９０°折り曲げられる。これによって、板状部６，７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂ，９Ａ，９Ｂが順次形成される。
【００３５】
（４．磁電変換素子）
図３は、図１の第１〜第４の磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの配置の一例を示す平面図である。
【００３６】
磁電変換素子１Ａ〜１Ｄとして、各素子が形成されている基板面内の方向（図１、図２のＸＹ平面内の方向）の磁界に感度を持つようなデバイスを適用することができる。図３には、磁電変換素子１Ａ〜１Ｄとして、ＭＲ素子、人工格子構造のＧＭＲ素子、またはスピンバルブ型ＧＭＲ素子が適用される例が示される。これらの素子以外にＴＭＲ素子を適用することもできる。ＴＭＲ素子を用いた例は、図１２〜図１５を参照して後述する。上記の磁電変換素子のうち、ＧＭＲ素子は、素子が形成されている基板に垂直な方向の磁界成分の影響が小さく、主として素子が形成されている基板面内の磁界成分の大きさおよび方向によって素子の抵抗が変化するので、磁気式位置検出装置１０用の磁電変換素子として好適である。
【００３７】
ＭＲ素子は、数オングストロームから数百オングストロームの磁性体薄膜を、たとえば図３のような線状に加工したものである。ＭＲ素子では、線状のパターンの各点に流れる電流の向きと各点に印加される磁界の基板面内方向の成分の向きとがなす角度θに対して、おおよそｓｉｎ２θに比例した抵抗変化が生じる。
【００３８】
図３において、磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの各々は、ミアンダ配線によって形成される。磁電変換素子１Ａを構成するミアンダ配線と磁電変換素子１Ｄを構成するミアンダ配線とは、互いに並行するように配設される。磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの−Ｙ方向の端部は、基板３上に形成されたパッド１６Ａ〜１６Ｄとそれぞれ接続される。磁電変換素子１Ａ，１Ｂの＋Ｙ方向の端部は配線１２を介して互いに接続されるともに、配線１４を介してパッド１６Ｅと接続される。磁電変換素子１Ｃ，１Ｄの＋Ｙ方向の端部は配線１３を介して互いに接続されるともに、配線１５を介してパッド１６Ｆと接続される。
【００３９】
人工格子構造のＧＭＲ素子は、数オングストロームから数十オングストロームの磁性体薄膜と非磁性体薄膜を交互に積層させた積層体、いわゆる人工格子膜をたとえば図３のような線状に加工したものである。人工格子膜としては（Ｆｅ／Ｃｒ）ｎ、（パーマロイ／Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃｕ）ｎ、および（Ｃｏ／Ｃｕ）ｎなどが知られている（ｎは積層数、Ｃｕは銅、Ｃｒはクロムを表わす）。ＧＭＲ素子では、印加されている磁界のうち素子の形成される基板面内成分に応答して素子抵抗が変化する。ＧＭＲ素子は、ＭＲ素子に比べて格段に大きなＭＲ効果を有することが知られている。したがって、同じ磁界の変化量に対して大きな抵抗変化が得られるので、磁気式位置検出装置のＳＮ比が向上し、ノイズ耐量を上昇させることができる。
【００４０】
スピンバルブ型ＧＭＲ素子は、反強磁性薄膜／強磁性薄膜（１）／非磁性薄膜／強磁性薄膜（２）のような構造を有する積層体である。強磁性薄膜（１）は、その磁化の方向が隣接する反強磁性薄膜により所望の方向に固定されているので固定層と呼ばれる。強磁性薄膜（２）は、その磁化の方向が外部磁界の方向に応じて変化するので自由層と呼ばれる。具体的に図３の構造を形成するためには、まず、基板上にＴａ（タンタル）／ＮｉＦｅ（ニッケル・鉄）／ＩｒＭｎ（イリジウム・マンガン）／ＣｏＦｅ／Ｃｕ／ＣｏＦｅ／Ｔａのような積層膜が形成される。形成された積層膜は、一般的なフォトリソグラフィーとイオンビームエッチングとにより、図３のような線状に加工される。
【００４１】
スピンバルブ型ＧＭＲ素子の抵抗Ｒは、固定層と自由層のなす角をθとして、
Ｒ＝Ｒｏ＋ΔＲ・ｃｏｓθ      …(1)
のようにｃｏｓθに比例して変化する。ただし、ＲｏおよびΔＲは定数である。
【００４２】
磁性移動体２０の凸部２１と対向したときと凹部２２と対向したときで、固定層の磁化の方向と各磁電変換素子（スピンバルブＧＭＲ素子）に印加される磁界の方向とのなす角度が大きく異なることが好ましい。たとえば、各磁電変換素子の固定層の磁化の向きはＸ軸方向とし、磁性移動体２０の凹部２２と対向したときに各磁電変換素子（スピンバルブＧＭＲ素子）に印加される磁界のＹ軸方向成分ができるだけ小さくなるようにし、凸部２１と対向したときにＹ軸方向成分が最大となるように設定すればよい。
【００４３】
（５．検出回路）
図４は、図１のブリッジ回路２および検出回路３０の回路図である。
【００４４】
図４を参照して、磁電変換素子１Ａ，１Ｂは、この順で電源ノードＶＣＣ（第１の電源ノード）と接地ノードＧＮＤ（第２の電源ノード）との間に互いに直列に接続される。磁電変換素子１Ｃ，１Ｄは、この順で電源ノードＶＣＣと接地ノードＧＮＤとの間に互いに直列に接続されるとともに、磁電変換素子１Ａ，１Ｂの直列接続体と並列に接続される。図３の平面図の場合には、パッド１６Ａ，１６Ｃが電源ノードＶＣＣに接続され、パッド１６Ｂ，１６Ｄが接地ノードＧＮＤに接続される。
【００４５】
検出回路３０は、ブリッジ回路２の出力に基づいて磁性移動体２０の移動を検出するための回路である。検出回路３０は、定電圧回路３１と、差動増幅回路３２と、信号変換回路３３とを含む。定電圧回路３１は、ブリッジ回路２の電源ノードＶＣＣに一定電圧を印加する。差動増幅回路３２は、磁電変換素子１Ａ，１Ｂの接続ノードＮＤ１の電圧と、磁電変換素子１Ｃ，１Ｄの接続ノードＮＤ２の電圧との差電圧を増幅する。接続ノードＮＤ１は図３のパッド１６Ｅに対応し、接続ノードＮＤ２は図３のパッド１６Ｆに対応する。磁性移動体２０の回転に伴なって各磁電変換素子の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化が接続ノードＮＤ１，ＮＤ２間の電圧の変化として検出される。
【００４６】
信号変換回路３３は、差動増幅回路３２の出力電圧を所望の出力信号に変換する。たとえば適切に定められた参照電位に対する比較器を用いることで、磁性移動体２０の凸部２１、凹部２２にそれぞれ対応したハイレベル（“１”）およびローレベル（“０”）の信号を発生することができる。
【００４７】
検出回路３０を構成する定電圧回路３１、差動増幅回路３２、信号変換回路３３のうち少なくとも一部、たとえば差動増幅回路３２は、磁電変換素子１Ａ〜１Ｄと同じ基板３上に設けられていることが好ましい。より好ましくは、図１に示すように、すべての検出回路３０を基板３上に設ける。ブリッジ回路２と検出回路３０とを同一の基板３上に設けることにより、ＳＮ（Signal-to-Noise）比が大きくノイズ耐性の大きな磁気式位置検出装置１０を得ることができる。
【００４８】
［磁気式位置検出装置の動作］
（１．基本原理−磁束ガイドが設けられていない場合）
図５は、磁気式位置検出装置１０の基本原理を説明するための図である。図５（Ａ）は磁気式位置検出装置１０が磁性移動体２０の凹部２２に対向しているときに磁石４によって生じる磁力線２９の分布を示す。図５（Ｂ）は磁気式位置検出装置１０が磁性移動体２０の凸部２１に対向しているときに磁石４によって生じる磁力線２９の分布を示す。以下、図５（Ａ），（Ｂ）を参照して、磁気式位置検出装置１０に磁束ガイド５が設けられていない最も基本的な場合における、磁気式位置検出装置１０による磁性移動体２０の位置の検出原理を説明する。
【００４９】
磁石４は基板３に概略垂直（Ｚ軸方向）に磁化されているので、図５（Ａ）のように磁気式位置検出装置１０が磁性移動体２０の凸部２１に対向していないときは、磁石４から出射された磁界は、基板３に対して直交する成分のほうが基板３に平行な成分よりも大きい。言替えると、磁力線２９は、基板３に対して垂直に近い角度で交差する。
【００５０】
一方、図５（Ｂ）のように磁気式位置検出装置１０が磁性移動体２０の凸部２１に対向すると、磁性移動体２０に引き込まれる磁力線２９が増加するので、磁界と基板３とのなす角が小さくなる。この場合、磁界の大きさ｜Ｂ｜としてはあまり変わらないが、基板３に平行な成分の大きさ｜Ｂｘｙ｜が増加する。すなわち、基板３に形成された磁電変換素子に印加される磁界の基板３に平行な成分の大きさ｜Ｂｘｙ｜は、磁性移動体２０の凸部２１に対向しているときに大きくなり、凹部２２に対向しているときに小さくなる。
【００５１】
ＧＭＲ素子などの磁電変換素子は、磁電変換素子が形成された基板３に平行な成分の磁界が増加するにつれて電気抵抗がなだらかに減少する特性を有する。この結果、磁性移動体２０の凸部２１に対向しているとき、磁電変換素子の抵抗値が減少する。磁気式位置検出装置１０は、この抵抗値の変化をブリッジ回路２の出力の変化として検出する。
【００５２】
（２．磁束ガイドの突出部９Ａ，９Ｂの効果）
図６は、磁束ガイド５の突出部９Ａ，９Ｂの効果について説明するための図である。図６は、磁束ガイド５は突出部９Ａ，９Ｂを有するが、突出部９Ａ，９Ｂ間の磁束ガイド５の形状が平坦な場合（凹状に窪んだ部分がない場合）を示す。
【００５３】
磁気式位置検出装置１０に用いられる磁束ガイド５は、磁石４のサイズに比べてそれほど大きくなく、磁石４に非常に近接して配置される。この場合、磁石４のＮ極（図６の−Ｚ方向側）から出た磁束は、ほぼ全て磁束ガイド５に入射し、磁束ガイド５を介して磁石のＳ極に入るような磁束分布が形成される。このとき、磁束ガイドは空気に比べて比透磁率が１０００倍以上あるので、磁束はできるだけ磁束ガイドの中を流れるように分布する。この結果、図６に示すように突出部９Ａ，９Ｂに磁束が集中するので、磁束ガイド５がない場合に比べて、磁電変換素子付近の磁束の方向が揃うようになる。このように、磁束ガイド５の突出部９Ａ，９Ｂは、磁石のＳ極に入射する磁束分布をあたかも磁石のＳ極が形状を変化させたように調節している。
【００５４】
（３．磁束ガイドの突出部９Ａ，９Ｂ間の形状による効果）
図７は、磁束ガイド５と基板３との距離の変化による磁界の方向の変化について説明するための図である。図７には、磁電変換素子が形成された基板３が、磁石４および磁束ガイド５からのＺ軸方向に沿った距離を変えて配置される場合（図７の３Ａ、３Ｂ，３Ｃ）が示される。ただし、図７の場合には、磁束ガイド５の形状を簡単化して平坦な板状の形状としている。
【００５５】
基板３に形成された磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの位置と印加される磁界の大きさとの関係には次の特徴がある。
（１）  磁界の大きさ（｜Ｂ｜）は、基板３が磁石４および磁束ガイド５から遠ざかるにつれて減少する。
（２）  磁性移動体２０の凸部２１に対向したときと対向しないときの、基板３に平行な磁界成分（基板面内方向成分Ｂｘｙ）の変化率は、磁電変換素子および磁性移動体２０間の距離Ｄ１と、磁電変換素子および磁石４（磁束ガイド５）間の距離Ｄ２との相対的関係によって決まる。距離Ｄ１が距離Ｄ２に比べて小さくなるにつれて、磁性移動体２０の移動に伴なう磁界成分Ｂｘｙの変化率が大きくなる。
（３）  基板３が磁石４および磁束ガイド５からＺ軸方向に沿って遠ざかるほど、基板３に垂直な磁界成分に対する基板３に平行な磁界成分Ｂｘｙの割合が大きくなる（言替えると、磁界の方向と基板面内方向とのなす角度が小さくなる）。
（４）  磁束ガイド５の近傍の磁界分布は、平坦な部分では磁束ガイド５の面に対してほぼ垂直方向の磁界となるが、周縁部では磁界の方向が急変する。この結果、基板３における磁界の方向は、Ｚ軸方向から見たときの磁束ガイド５の周縁部に近いほど、磁界の方向と基板面とのなす角度が小さくなる。
【００５６】
図７の場合には、上記の特徴（２）における距離Ｄ１は距離Ｄ２に比べてあまり変化しないと考えられるので、磁電変換素子と磁石４（磁束ガイド５）との間の距離Ｄ２が大きくなるほど磁界成分Ｂｘｙの変化率は大きくなると考えられる。ただし、上記の特徴（１）によれば距離Ｄ２が大きくなるほど磁界の大きさ（｜Ｂ｜）が減少するので、磁界成分Ｂｘｙの大きさの変化量は、距離Ｄ２が所定の距離になったとき（図７の３Ｂの場合）に極大になると考えられる。
【００５７】
図８は、実施の形態１の磁束ガイド５の中央部ＭＰ（６，７Ａ，７Ｂ）の効果について説明するための図である。図８（Ａ）は図１、図２の板状部６と基板３上に形成された磁電変換素子１Ａ，１Ｄとの関係を示す。図８（Ｂ）は図１、図２の板状部８Ａ，８Ｂと基板３上に形成された磁電変換素子１Ｂ，１Ｃとの関係を示す。
【００５８】
図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、磁電変換素子１Ａ，１Ｄと、それに最も近接する磁束ガイド５の面（板状部６）との距離Ｌ１は、磁電変換素子１Ｂ，１Ｃと、それにもっとも近接する磁束ガイドの面（板状部８Ｂ，８Ａ）の距離Ｌ２よりも大きくなる。図７で説明したとおり、基板３に平行な磁界成分Ｂｘｙの大きさは、磁束ガイド５からＺ軸方向に沿ったある距離のところで最大となるので、距離Ｌ１，Ｌ２を適切に選ぶことで、磁電変換素子１Ａ，１Ｄの位置における磁界成分Ｂｘｙの変動量を磁電変換素子１Ｂ，１Ｃの位置における磁界成分Ｂｘｙの変動量に比べて大きくできる。
【００５９】
検出回路３０の出力は、磁性移動体２０の凸部２１に対向しているときと対向していないときの磁界成分Ｂｘｙの変化量で決定される。上記の調整だけでは、磁性移動体２０の凸部２１に対向していないときにも、磁電変換素子１Ａ，１Ｄの位置における磁界成分Ｂｘｙの大きさと磁電変換素子１Ｂ，１Ｃの位置における磁界成分Ｂｘｙの大きさに差が生じるので、センサの構成としては好ましくない。そこで、板状部７Ａ，７ＢのＺ軸方向の長さや板状部６，８Ａ，８ＢのＸ軸方向の長さを調整することによって、磁性移動体２０の凸部２１に対向していないときに各磁電変換素子に印加される磁界成分Ｂｘｙがほぼ等しくなるように調節するのがよい。
【００６０】
図９は、磁性移動体２０の回転による磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの抵抗値の変化と、差動増幅回路３２の出力電圧の変化とを示す図である。図９（Ａ）は磁束ガイド５に凹上に窪んだ部分が設けられていない場合（突出部９Ａ，９Ｂ間が平坦な場合）を示す比較例である。図９（Ｂ）は実施の形態１の磁束ガイド５の場合を示す。符号１Ａ〜１Ｄのグラフが磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの抵抗値をそれぞれ示し、符号ＯＵＴのグラフが図４の差動増幅回路３２の出力電圧を示す。
【００６１】
磁性移動体２０の回転角がθ１のとき、磁電変換素子１Ｂが磁性移動体２０の凹部２２に対向する状態から凸部２１に対向する状態に変化する。これによって、磁電変換素子１Ｂの抵抗値が急激に減少する。
【００６２】
次に回転角θ２のとき、磁電変換素子１Ａ，１Ｄが磁性移動体２０の凹部２２に対向する状態から凸部２１に対向する状態に変化する。これによって、磁電変換素子１Ａ，１Ｄの抵抗値が急激に減少する。
【００６３】
次に回転角θ３のとき、磁電変換素子１Ｃが磁性移動体２０の凹部２２に対向する状態から凸部２１に対向する状態に変化する。これによって、磁電変換素子１Ｃの抵抗値が急激に減少する。
【００６４】
次に回転角θ４のとき、磁電変換素子１Ｂが磁性移動体２０の凸部２１に対向する状態から凹部２２に対向する状態に変化する。これによって、磁電変換素子１Ｂの抵抗値が急激に増加する。
【００６５】
次に回転角θ５のとき、磁電変換素子１Ａ，１Ｄが磁性移動体２０の凸部２１に対向する状態から凹部２２に対向する状態に変化する。これによって、磁電変換素子１Ａ，１Ｄの抵抗値が急激に増加する。
【００６６】
次に回転角θ６のとき、磁電変換素子１Ｃが磁性移動体２０の凸部２１に対向する状態から凹部２２に対向する状態に変化する。これによって、磁電変換素子１Ｃの抵抗値が急激に増加する。
【００６７】
比較例の場合（Ａ）と実施の形態１の場合（Ｂ）とを比較すると、磁電変換素子１Ａ〜１Ｄが磁性移動体２０の凹部２２に対向しているときの差動増幅回路３２の出力電圧Ｖ１はほぼ同じである。これに対して、磁電変換素子１Ａ〜１Ｄが磁性移動体２０の凸部２１に対向しているときには、実施の形態１の場合（Ｂ）における磁電変換素子１Ａ，１Ｄの抵抗値のほうが、比較例の場合（Ａ）の磁電変換素子１Ａ，１Ｄの抵抗値に比べて小さくなる。この結果、実施の形態１の場合（Ｂ）の差動増幅回路３２の出力電圧Ｖ３も、比較例の場合（Ａ）の差動増幅回路３２の出力電圧Ｖ２に比べて小さくなる。すなわち、実施の形態１の場合（Ｂ）のほうが、磁性移動体２０の移動に伴なうブリッジ回路２の出力の変化が大きくなることがわかる。
【００６８】
さらに、磁束ガイド５の突出部９Ａ，９Ｂ間に凹状に窪んだ部分を設けることで、出力の変化を大きく保ったままで、磁電変換素子に適した磁界領域で動作させることができる。たとえば、磁性移動体２０の凸部２１に対向していない状態で磁電変換素子１Ａ〜１Ｄに印加される磁界の大きさと方向を概略同一とすることができる。
【００６９】
図１０は、磁気式位置検出装置１０の周囲の磁界強度の分布を示す図である。図１０（Ａ）は、磁気式位置検出装置１０のＸ軸方向の磁界Ｂｘの分布を等高線図で示したものである。図１０（Ａ）において、磁界Ｂｘは、＋符号の付された位置付近において正の値で絶対値が極大となり、−符号の付された位置付近において負の値で絶対値が極大となる。図１０（Ｂ）は磁気式位置検出装置１０のＹ軸方向の磁界Ｂｙの分布を等高線図で示したものである。図１０（Ｂ）において、磁界Ｂｙは、＋符号の付された位置付近において正の値で絶対値が極大となり、−符号の付された位置付近において負の値で絶対値が極大となる。いずれの図も磁性移動体２０の凸部２１に対向していない状態での磁界分布を示す。
【００７０】
図１０（Ａ）から明らかなように、図１の板状部７Ａ，７Ｂの付近でＸ軸方向の磁界成分Ｂｘに変化が生じているが、Ｙ軸方向の磁界成分Ｂｙへの影響は小さい。したがって、たとえば、図中に丸で示した位置に磁電変換素子１Ａ〜１Ｄを配置することで、磁界のＸＹ面内方向成分をほぼ等しくし、さらに、Ｘ軸方向の磁界成分Ｂｘをほぼ零となるようにすることができる。
【００７１】
このように、磁束ガイド５の突出部９Ａ，９Ｂ間に凹状に窪んだ部分を設けたので、出力の変化を大きく保ったままで、磁性移動体２０の凸部２１に対向していない状態では、磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの位置での磁界成分Ｂｘ，Ｂｙを磁電変換素子の動作に最適な磁界領域にすることができる。
【００７２】
［磁束ガイド５の効果のまとめ］
以下、実施の形態１の磁束ガイド構造の効果について総括する。磁束ガイド５の構造の第１の特徴は、一対の突出部９Ａ，９Ｂ（板状部９Ａ，９Ｂ）が設けられている点にある。磁石４から発生した磁束は突出部９Ａ，９Ｂに集中するので、磁束ガイド５がない場合に比べて、磁電変換素子付近の磁束の方向を揃えることができる。
【００７３】
磁束ガイド５の構造の第２の特徴は、突出部９Ａ，９Ｂ間の中央付近に凹状に窪んだ部分（中央部ＭＰとも称する）が設けられている点である。これによって、磁電変換素子１Ａ〜１Ｄが磁性移動体２０の凹部２２に対向した状態での磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの位置での磁界分布を所望の分布としつつ、凸部２１に対向した状態で磁電変換素子１Ａ，１Ｄの位置での基板３に平行方向の磁界成分の変化量を増加させることができる。
【００７４】
磁束ガイド５に突出部９Ａ，９Ｂのみが設けられて、凹状に窪んだ中央部ＭＰが設けられていない場合には、ブリッジ回路２の出力を最大にするために磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの位置を調整する必要がある。しかし、そうすると、磁電変換素子１Ａ〜１Ｄと突出部９Ａ，９Ｂとの距離も変化するために、磁電変換素子１Ａ〜１Ｄに印加される磁界が最適な動作範囲からずれてしまう。
【００７５】
一方、実施の形態１の磁気式位置検出装置１０の場合には、磁電変換素子１Ａ〜１Ｄが磁性移動体２０の凹部２２に対向したときに磁電変換素子１Ａ〜１Ｄに印加される磁界が磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの最適動作範囲となるように磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの位置を調整する。この調整後の状態で、図２の距離Ｌ１，Ｌ２を最適化すれば、磁電変換素子１Ａ〜１Ｄが磁性移動体２０の移動に伴なうブリッジ回路２の出力変化が最大になるように調整することができる。
【００７６】
このように、実施の形態１の磁気式位置検出装置１０では、磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの動作磁界領域を最適な範囲としたままで、磁性移動体２０の凸部２１に対向した状態から凹部２２に対向した状態に変化したときのブリッジ回路２の出力電圧の変化を大きくすることができる。この結果、磁気式位置検出装置１０と磁性移動体２０との間の距離が従来の磁気式位置検出装置では検出できないほど離れていても、凸部２１に対向したときと凹部２２に対向したときとを判別することができる。
【００７７】
［実施の形態１の変形例１］
図１１は、実施の形態１の変形例１による磁気式位置検出装置１１０の側面図である。図１１の磁気式位置検出装置１１０は、磁束ガイド５の板状部６と磁石４とが密着している点で図２の磁気式位置検出装置１０と異なる。図１１のその他の点は、図２の場合と同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。図１１のように磁束ガイド５と磁石４とが密着した配置であっても、図２の配置の場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００７８】
［実施の形態１の変形例２］
図１２は、実施の形態１の変形例２による第１〜第４の磁電変換素子４１Ａ〜４１Ｄの具体的な配置を示す平面図である。
【００７９】
図１３は、図１２の切断線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿った断面図である。図１２、図１３には、磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの各々がＴＭＲ素子によって構成される場合が示される。
【００８０】
ＴＭＲ素子は、反強磁性薄膜／強磁性薄膜（１）／絶縁膜／強磁性薄膜（２）のような積層体である。強磁性薄膜（１）の磁化の方向は接している反強磁性薄膜により所望の方向に固定されており、固定層と呼ばれる。強磁性薄膜（２）の磁化の方向は外部磁界の方向に従って回転し、自由層と呼ばれる。ＴＭＲ素子は、上下の電極間に電流を流すと、固定層の磁化方向と自由層の磁化方向とのなす角をθとして、前述の式（１）と同様のｃｏｓθに比例した抵抗変化を示す。
【００８１】
図１２、図１３において、磁電変換素子１ＡとしてのＴＭＲ素子４１Ａは、下部電極４２Ａ上に形成され、コンタクトホール４３Ａを介して上部電極４５Ｅと接続される。磁電変換素子１ＢとしてのＴＭＲ素子４１Ｂは、下部電極４２Ｂ上に形成され、コンタクトホール４３Ｂを介して上部電極４５Ｅと接続される。磁電変換素子１ＣとしてのＴＭＲ素子４１Ｃは、下部電極４２Ｃ上に形成され、コンタクトホール４３Ｃを介して上部電極４５Ｆと接続される。磁電変換素子１ＤとしてのＴＭＲ素子４１Ｄは、下部電極４２Ｄ上に形成され、コンタクトホール４３Ｄを介して上部電極４５Ｆと接続される。
【００８２】
下部電極４２Ａはコンタクトホール４４Ａを介して上部配線４５Ａと接続され、下部電極４２Ｂはコンタクトホール４４Ｂを介して上部配線４５Ｂと接続される。下部電極４２Ｃはコンタクトホール４４Ｃを介して上部配線４５Ｃと接続され、下部電極４２Ｄはコンタクトホール４４Ｄを介して上部配線４５Ｄと接続される。上部配線４５Ａ〜４５Ｄはパッド４６Ａ〜４６Ｄとそれぞれ接続され、上部電極４５Ｅ，４５Ｆはパッド４６Ｅ，４６Ｆとそれぞれ接続される。
【００８３】
図１２のパッド４６Ａ，４６Ｃが電源ノードＶＣＣに接続され、パッド４６Ｂ，４６Ｄがは接地ノードＧＮＤに接続されることによってブリッジ回路１０２Ａが構成される。パッド４６Ｅは図４のブリッジ回路２の接続ノードＮＤ１に対応し、パッド４６Ｆは接続ノードＮＤ２に対応する。
【００８４】
具体的に図１２、図１３の構造を形成するためには、たとえばＴａ／ＮｉＦｅ／ＩｒＭｎ／ＣｏＦｅ／ＡｌＯｘ（アルミニウム酸化物）／ＣｏＦｅ／Ｔａのような積層体を形成する。次に、公知のフォトリソグラフィーとイオンビームエッチングにより、この積層体を、図１２、図１３に示す下部電極４２Ａ〜４２Ｄの構造とＴＭＲ素子４１Ａ〜４１Ｄの構造とに加工する。その後、層間絶縁膜を製膜してからコンタクトホールを形成し、さらにその上層に、上部電極４５Ｅ，４５Ｆおよび上部配線４５Ａ〜４５Ｄを形成する。
【００８５】
磁性移動体２０の凹部２２と対向したときと凸部２１と対向したときで、固定層の磁化の方向と、各磁電変換素子（ＴＭＲ素子）に印加される磁界の方向とのなす角度が大きく異なることが好ましい。たとえば、固定層の磁化の向きはＸ軸方向とし、磁性移動体２０の凹部２２と対向したときに各磁電変換素子（ＴＭＲ素子）には所望の角度で磁界が印加され、凸部２１と対向したときには、各磁電変換素子（ＴＭＲ素子）には概略Ｙ軸方向に磁界が印加されるように設定すればよい。
【００８６】
［実施の形態１の変形例３］
図１４は、実施の形態２の変形例３による第１〜第４の磁電変換素子４１Ａ〜４１Ｄの具体的な配置を示す平面図である。
【００８７】
図１５は、図１４の切断線ＸＶ−ＸＶに沿った断面図である。図１６は、図１４の切断線ＸＶＩ−ＸＶＩに沿った断面図である。図１４〜図１６では、従属接続された８個のＴＭＲ素子によって磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの各々が構成される例が示される。たとえば、各ＴＭＲ素子４１Ｃは、基板３上に形成された下部電極５２Ｃ上に形成される。ＴＭＲ素子４１Ｃは、さらに、コンタクトホール５３を介して上部配線５５Ｃまたは５５Ｆに接続される。
【００８８】
［その他の変形例］
図４の信号変換回路３３は、前述の特開２００４−１０９１１３号公報（特許文献１）に記載されるように、フリップフロップ回路との組み合わせで回転方向を示すものでもよい。また、ほかの信号との組み合わせで回転方向、回転速度などを信号として出力してもよい。
【００８９】
上記では、磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの中心位置はＸ軸方向に沿って並んだ配置となっていた。これに対して、磁電変換素子１Ａ，１Ｄを、磁電変換素子１Ｂ，１ＣとＹ軸方向にずらすことで、磁性移動体２０の凹部２２に対向した状態から凸部２１が対向した状態に変化したときのブリッジ回路２の出力電圧の変化量をさらに大きくすることができる。
【００９０】
上記では、磁性移動体２０は中心軸２３回りに回転する円盤の形状としたが、直線状に移動するようにしてもよい。磁気式位置検出装置１０は、磁性移動体２０の移動経路と所定の間隔をあけて配置される。この場合、磁性移動体２０の移動方向が図１のＸ軸方向と平行になる。
【００９１】
図１、図２の磁束ガイド５は、板状の部材によって構成されたが、これに代えて表面形状が丸みを帯びた曲面状のものであってもよい。磁性移動体２０の凸部２１に対向したときに、磁電変換素子１Ａ，１Ｄの位置での基板に平行な磁界成分と磁電変換素子１Ｂ，１Ｃの位置での磁界成分とに差が生じるように、磁束ガイド５と各磁電変換素子との距離に差をつけるような形状であれば、どのような形状であってもよい。
【００９２】
＜実施の形態２＞
図１７は、この発明の実施の形態２による磁気式位置検出装置１１１を示す斜視図である。
【００９３】
図１８は、図１７の磁気式位置検出装置１１１の平面図である。図１７、図１８に示す磁気式位置検出装置１１１は、磁束ガイド５に形成された凹状に窪んだ部分（６，７Ａ，７Ｂ）に代えて、切欠部１８が磁束ガイド１０５に形成されている点で、図１、図２に示す磁気式位置検出装置１０と異なる。切欠部１８が図１、図２に示した中央部ＭＰに対応する。切欠部１８は、突出部９Ａ，９Ｂ間の中央付近に＋Ｙ方向（磁性移動体２０に近接する方向）に開口するように形成される。
【００９４】
図１７、図１８には上記の磁束ガイド１０５の構造の具体的な一例が示される。図１７、図１８では、磁束ガイド１０５は、板状部１７，９Ａ，９Ｂによって構成される。板状部１７は基板３と平行であり、Ｘ軸方向の中央に＋Ｙ方向に開口する切欠部１８が形成される。板状部９Ａ，９Ｂは、板状部１７のＸ軸方向の両端部とそれぞれ接続される。板状部９Ａ，９Ｂの各々は、板状部６と直角の方向に、基板３の一表面を延在した仮想平面に向かって延びる。板状部９Ａ，９Ｂが突出部９Ａ，９Ｂに相当する。磁束ガイド１０５の形状は、Ｚ軸方向から見て板状部９Ａ，９Ｂのちょうど中間の対称線に関して対称となっている。
【００９５】
磁電変換素子１Ａ，１Ｄは、Ｚ軸方向から見て、切欠部１８と重なるように上記の対称線に近接して配置される。したがって、磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの位置からは、磁束ガイド５の磁性体部分によって遮られずに磁石４を直視することができる。磁電変換素子１Ｂは、Ｚ軸方向から見て、切欠部１８と板状部９Ｂとの間に設けられ、磁電変換素子１Ｃは、Ｚ軸方向から見て、切欠部１８と板状部９Ｃとの間に設けられる。好ましくは上記の対称線と磁電変換素子１Ｂとの間隔は、上記の対称線と磁電変換素子１Ｃとの間隔と等しい。好ましくは、磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの各中心はＸ軸方向に沿うように配置される。
【００９６】
上記の磁気式位置検出装置１１１の構成によれば、磁電変換素子１Ａ，１Ｄの各々と磁石４との間の距離は、磁電変換素子１Ｂ，１Ｃの各々と磁束ガイド５との間の距離よりも長くなる。したがって、実施の形態１の磁気式位置検出装置１０の場合と同様の原理で、磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの動作磁界領域を最適な範囲としたままで、磁性移動体２０の凸部２１に対向した状態から凹部２２に対向した状態に変化したときのブリッジ回路２の出力電圧の変化を大きくすることができる。この結果、磁気式位置検出装置１０と磁性移動体２０との間の距離が従来の磁気式位置検出装置では検出できないほど離れていても、凸部２１に対向したときと凹部２２に対向したときとを判別することができる。
【００９７】
図１７、図１８のその他の点は、実施の形態１の磁気式位置検出装置１０と同一であるので、同一または相当する部分には同一参照符号を付して説明を繰返さない。
【００９８】
図１９は、実施の形態２の変形例による磁気式位置検出装置１１２の平面図である。図１９は、図１８の切欠部１８がＹ軸方向に延伸されて、磁束ガイドのＹ軸方向の長さと同一の長さを有する開口部１９が形成された場合である。開口部１９によって板状部１７は、板状部９Ａに接続される板状部１７Ａと、板状部９Ｂに接続される板状部１７Ｂとに分割される。開口部１９が図１、図２の中央部ＭＰに対応する。磁気的に分割された磁束ガイド１０６は、非磁性材料、たとえば、樹脂、セラミック、アルミニウムや銅のような非磁性金属を接着剤などを用いて接着することによって固定されるのが好ましい。
【００９９】
図１９に示す磁気式位置検出装置１１２の構成であっても、図１７、図１８の磁気式位置検出装置１１１の場合と全く同様に、磁性移動体２０の凸部２１に対向した状態から凹部２２に対向した状態に変化したときのブリッジ回路２の出力電圧の変化を大きくすることができる。
【０１００】
＜実施の形態３＞
図２０は、この発明の実施の形態３による磁気式位置検出装置１１３を示す斜視図である。
【０１０１】
図２１は、図２０の磁気式位置検出装置１１３の平面図である。図２０、図２１に示す磁束ガイド１０７は、板状部１７，９Ａ，９Ｂによって構成される。板状部１７は基板３と平行であり、＋Ｙ方向の端面が突出部９Ａ，９Ｂ間の中央付近で＋Ｙ方向（磁性移動体２０に近接する方向）に突出している。板状部９Ａ，９Ｂは、板状部１７のＸ軸方向の両端部とそれぞれ接続される。板状部９Ａ，９Ｂの各々は、板状部１７と直角の方向に、基板３の一表面を延在した仮想平面に向かって延びる。板状部９Ａ，９Ｂが突出部９Ａ，９Ｂに相当する。板状部１７のうち、端面が＋Ｙ方向に突出することによってＹ軸方向の長さが増加している部分である中央部２５が、図１、図２の中央部ＭＰ、図１７、図１８の切欠部１８もしくは図１９の開口部１９に相当する。磁束ガイド１０７の形状は、Ｚ軸方向から見て板状部９Ａ，９Ｂのちょうど中間の対称線に関して対称となっているのが好ましい。
【０１０２】
磁電変換素子１Ａ，１Ｄは、Ｚ軸方向から見て、中央部２５と重なるように上記の対称線に近接して配置される。磁電変換素子１Ｂは、Ｚ軸方向から見て、中央部２５と板状部９Ｂとの間に設けられ、磁電変換素子１Ｃは、Ｚ軸方向から見て、中央部２５と板状部９Ｃとの間に設けられる。上記の対称線と磁電変換素子１Ｂとの間隔と、上記の対称線と磁電変換素子１Ｃとの間隔とは等しい。
【０１０３】
Ｚ軸方向から見て、磁電変換素子１Ａ，１Ｄの各々は磁電変換素子１Ｂ，１Ｃのいずれよりも＋Ｙ方向に突出して（すなわち、磁性移動体２０に近接して）設けられる。さらに、Ｚ軸方向から見て、＋Ｙ方向の端面から磁電変換素子１Ａ，１Ｄの各々までのＹ軸方向に沿った間隔Ｌ３は、＋Ｙ方向の端面から磁電変換素子１Ｂ，１Ｃの各々までのＹ軸方向に沿った間隔Ｌ５よりも長い。
【０１０４】
図２２は、図２０、図２１に示す磁束ガイド１０７の効果について説明するための図である。
【０１０５】
図２２（Ａ）は磁電変換素子１Ａ，１Ｄの配置を模式的に示す図である。磁電変換素子１Ａ，１Ｄの各々は、Ｚ軸方向から見て、磁性移動体２０（凸部２１）と間隔Ｌ４をあけて配置されるとともに、磁束ガイド１０７の＋Ｙ方向側の端面と間隔Ｌ３をあけて配置される。図２２（Ｂ）は磁電変換素子１Ｂ，１Ｃの配置を模式的に示す図である。磁電変換素子１Ｂ，１Ｃの各々は、Ｚ軸方向から見て、磁性移動体２０（凸部２１）と間隔Ｌ６（Ｌ６＞Ｌ４）をあけて配置されるとともに、磁束ガイド１０７の＋Ｙ方向側の端面と間隔Ｌ５（Ｌ５＜Ｌ３）をあけて配置される。
【０１０６】
図７で説明したように、基板３に形成された磁電変換素子１Ａ〜１Ｄの位置と印加される磁界の大きさとの関係には次の特徴がある。
（１）  磁界の大きさ（｜Ｂ｜）は、基板３が磁石４および磁束ガイド１０７から遠ざかるにつれて減少する。
（２）  磁性移動体２０の凸部２１に対向したときと対向しないときの、基板３に平行な磁界成分（基板面内方向成分Ｂｘｙ）の変化率は、磁電変換素子および磁性移動体２０間の距離Ｄ１と、磁電変換素子および磁石４（磁束ガイド１０７）間の距離Ｄ２との相対的関係によって決まる。距離Ｄ１が距離Ｄ２に比べて小さくなるにつれて、磁性移動体２０の移動に伴なう磁界成分Ｂｘｙの変化率が大きくなる。
（３）  基板３が磁石４および磁束ガイド１０７からＺ軸方向に沿って遠ざかるほど、基板３に垂直な磁界成分に対する基板３に平行な磁界成分Ｂｘｙの割合が大きくなる（言替えると、磁界の方向と基板面内方向とのなす角度が小さくなる）。
（４）  磁束ガイド１０７の近傍の磁界分布は、平坦な部分では磁束ガイド１０７の面に対してほぼ垂直方向の磁界となるが、周縁部では磁界の方向が急変する。この結果、基板３における磁界の方向は、Ｚ軸方向から見たときの磁束ガイド１０７の周縁部に近いほど、磁界の方向と基板面とのなす角度が小さくなる。
【０１０７】
上記の（２）によれば、磁性移動体２０（凸部２１）と磁電変換素子１Ａ，１Ｄの各々との距離Ｌ４のほうが、磁性移動体２０（凸部２１）と磁電変換素子１Ｂ，１Ｃの各々との距離Ｌ６よりも短いので、磁電変換素子１Ａ，１Ｄのほうが印加される磁界成分Ｂｘｙの変化率が大きくなる。
【０１０８】
さらに、上記の（４）によれば、Ｚ軸方向から見たときに、磁電変換素子１Ｂ，１Ｃのほうが、磁電変換素子１Ａ，１Ｄよりも、磁束ガイド１０７の周縁部に近い位置に配置されるので、印加される磁界の方向と基板面となす角度が小さくなる。すなわち、磁電変換素子１Ｂ，１Ｃのほうが、磁性移動体２０の凹部２２に対向したときの磁界成分Ｂｘｙが大きくなるので、凸部２１に対向したときと凹部２２に対向したときでの磁界成分Ｂｘｙの変化率が小さくなる。
【０１０９】
以上の効果の組み合わせにより、磁電変換素子１Ａ，１Ｄのほうが磁電変換素子１Ｂ，１Ｄよりも、磁性移動体２０の移動に伴なう基板３と平行な磁界成分Ｂｘｙの変化量が大きくなる。この結果、磁性移動体２０の凸部２１に対向した状態から凹部２２に対向した状態に変化したときのブリッジ回路２の出力電圧の変化を大きくすることができる。
【０１１０】
＜実施の形態４＞
図２３は、この発明の実施の形態４による磁気式位置検出装置１１４を示す斜視図である。
【０１１１】
図２４は、図２３の磁気式位置検出装置１１４の平面図である。図２３、図２４に示す磁束ガイド１０８は、板状部２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，９Ａ，９Ｂによって構成される。
【０１１２】
板状部２６Ａ，２６Ｃ，２６Ｂは、この順で基板３と平行な面内にＸ軸方向に並ぶ。板状部２６Ａ，２６Ｂに挟まれた板状部２６Ｃの透磁率は、板状部２６Ａ，２６Ｂの透磁率よりも小さい。透磁率を変化させるためには、たとえば、磁気特性の異なる材料（たとえばＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏの組成の異なる合金など)を磁気的につなぎ合わせてもよいし、部分的に応力を印加することによって透磁率を変化させてもよい。もしくは、レーザーで表面の磁区構造を変更することで磁気特性を変更してもよいし、たとえばＳｉ（シリコン）などを部分的に拡散させてもよい。
【０１１３】
板状部９Ａは、板状部２６Ｃから離反する側の板状部２６Ａの端部と接続され、板状部２６Ａと直角の方向に、基板３の一表面を延在した仮想平面に向かって延びる。板状部９Ａが突出部９Ａに相当する。板状部９Ｂは、板状部２６Ｃから離反する側の板状部２６Ｂの端部と接続され、板状部２６Ｂと直角の方向に、基板３の一表面を延在した仮想平面に向かって延びる。板状部９Ｂが突出部９Ｂに相当する。磁束ガイド１０８は、Ｚ軸方向から見て板状部９Ａ，９Ｂのちょうど中間の対称線に関して対称となっている。
【０１１４】
磁電変換素子１Ａ，１Ｄは、Ｚ軸方向から見て、板状部２６Ｃと重なるように上記の対称線に近接して配置される。磁電変換素子１Ｂは、Ｚ軸方向から見て、板状部２６Ｃと板状部９Ｂとの間に設けられ、磁電変換素子１Ｃは、Ｚ軸方向から見て、板状部２６Ｃと板状部９Ｃとの間に設けられる。上記の対称線と磁電変換素子１Ｂとの間隔と、上記の対称線と磁電変換素子１Ｃとの間隔とは等しい。
【０１１５】
板状部２６Ｃが、図１、図２の中央部ＭＰ、図１７、図１８の切欠部１８、図１９の開口部１９、もしくは図２０、図２１の中央部２５に相当する。板状部２６Ｃを設けることによって、磁電変換素子１Ａ，１Ｄのほうが磁電変換素子１Ｂ，１Ｄよりも、磁性移動体２０の移動に伴なう基板３と平行な磁界成分Ｂｘｙの変化量が大きくなる。この結果、磁性移動体２０の凸部２１に対向した状態から凹部２２に対向した状態に変化したときのブリッジ回路２の出力電圧の変化を大きくすることができる。
【０１１６】
＜実施の形態５＞
実施の形態１〜４では、４個の磁電変換素子１Ａ〜１Ｄを用いたブリッジ回路の構成を示したが、磁電変換素子１Ａ，１Ｂのみ、または磁電変換素子１Ｃ，１Ｄのみを用いても、同様の原理で磁性移動体２０の位置を検出することができる。
【０１１７】
図２５は、この発明の実施の形態５による磁気式位置検出装置１１５を示す斜視図である。
【０１１８】
図２６は、図２５の磁気式位置検出装置１１５の側面図である。図２５、図２６に示す磁気式位置検出装置１１５を構成するブリッジ回路１０３は、磁電変換素子１Ａ，１Ｂのみを含み磁電変換素子１Ｃ，１Ｄを含まない点で図１、図２のブリッジ回路２と異なる。図２５、図２６のその他の点は、図１、図２と同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
【０１１９】
図２７は、図２５の磁電変換素子１Ａ，１Ｂの具体的な配置を示す平面図である。図３の場合と同様に、ＧＭＲ素子などを用いて磁電変換素子１Ａ，１Ｂを構成することができる。
【０１２０】
図２８は、図２５のブリッジ回路１０３および検出回路３０の回路図である。
図２８を参照して、ブリッジ回路１０３は、磁電変換素子１Ａ，１Ｂと、抵抗素子１０１Ａ，１０１Ｂを含む。磁電変換素子１Ａ，１Ｂは、この順で電源ノードＶＣＣ（第１の電源ノード）と接地ノードＧＮＤ（第２の電源ノード）との間に互いに直列に接続される。抵抗素子１０１Ａ，１０１Ｂは、この順で電源ノードＶＣＣと接地ノードＧＮＤとの間に互いに直列に接続されるとともに、磁電変換素子１Ａ，１Ｂの直列接続体と並列に接続される。差動増幅回路３２は、磁電変換素子１Ａ，１Ｂの接続ノードＮＤ１の電圧と、抵抗素子１０１Ａ，１０１Ｂの接続ノードＮＤ２の電圧との差電圧を増幅する。その他の点は、図４の場合と同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
【０１２１】
図２９は、磁性移動体２０の回転による磁電変換素子１Ａ，１Ｂの抵抗値の変化と差動増幅回路３２の出力電圧の変化を示す図である。図２９（Ａ）は磁束ガイド５に凹上に窪んだ部分が設けられていない場合（突出部９Ａ，９Ｂ間が平坦な場合）を示す比較例である。図２９（Ｂ）は実施の形態５の磁束ガイド５の場合を示す。符号１Ａ，１Ｂのグラフが磁電変換素子１Ａ，１Ｄの抵抗値をそれぞれ示し、符号ＯＵＴのグラフが図２８の差動増幅回路３２の出力電圧を示す。
【０１２２】
磁性移動体２０の回転角がθ１のとき、磁電変換素子１Ｂが磁性移動体２０の凹部２２に対向する状態から凸部２１に対向する状態に変化する。これによって、磁電変換素子１Ｂの抵抗値が急激に減少する。
【０１２３】
次に回転角θ２のとき、磁電変換素子１Ａが磁性移動体２０の凹部２２に対向する状態から凸部２１に対向する状態に変化する。これによって、磁電変換素子１Ａの抵抗値が急激に減少する。
【０１２４】
次に回転角θ３のとき、磁電変換素子１Ｂが磁性移動体２０の凸部２１に対向する状態から凹部２２に対向する状態に変化する。これによって、磁電変換素子１Ｂの抵抗値が急激に増加する。
【０１２５】
次に回転角θ４のとき、磁電変換素子１Ａが磁性移動体２０の凸部２１に対向する状態から凹部２２に対向する状態に変化する。これによって、磁電変換素子１Ａの抵抗値が急激に増加する。
【０１２６】
比較例の場合（Ａ）と実施の形態５の場合（Ｂ）とを比較すると、磁電変換素子１Ａ，１Ｂが磁性移動体２０の凹部２２に対向しているときの差動増幅回路３２の出力電圧Ｖ１はほぼ同じである。これに対して、磁電変換素子１Ａ，１Ｂが磁性移動体２０の凸部２１に対向しているときには、実施の形態５の場合（Ｂ）における磁電変換素子１Ａの抵抗値のほうが、比較例の場合（Ａ）の磁電変換素子１Ａの抵抗値に比べて小さくなる。この結果、実施の形態５の場合（Ｂ）の差動増幅回路３２の出力電圧Ｖ３も、比較例の場合（Ａ）の差動増幅回路３２の出力電圧Ｖ２に比べて小さくなる。すなわち、実施の形態５の場合（Ｂ）のほうが、磁性移動体２０の移動に伴なうブリッジ回路２の出力の変化が大きくなることがわかる。
【０１２７】
図３０は、図２５のブリッジ回路１０３の変形例を示す回路図である。
図２８を参照して、ブリッジ回路１０３Ａは、磁電変換素子１Ａ，１Ｂと、抵抗素子１０１Ａ，１０１Ｂを含む。磁電変換素子１Ａおよび抵抗素子１０１Ｂは、この順で電源ノードＶＣＣ（第１の電源ノード）と接地ノードＧＮＤ（第２の電源ノード）との間に互いに直列に接続される。抵抗素子１０１Ａおよび磁電変換素子１Ｂは、この順で電源ノードＶＣＣと接地ノードＧＮＤとの間に互いに直列に接続されるとともに、磁電変換素子１Ａおよび抵抗素子１０１Ｂの直列接続体と並列に接続される。差動増幅回路３２は、磁電変換素子１Ａおよび抵抗素子１０１Ｂの接続ノードＮＤ１の電圧と、抵抗素子１０１Ａおよび磁電変換素子１Ｂの接続ノードＮＤ２の電圧との差電圧を増幅する。その他の点は、図２８の場合と同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
【０１２８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２９】
１Ａ〜１Ｄ  磁電変換素子、２  ブリッジ回路、３  基板、４  磁石、５  磁束ガイド、６，７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂ  板状部、９Ａ，９Ｂ  突出部（板状部）、１０  磁気式位置検出装置、１８  切欠部、１９  開口部、２０  磁性移動体、２１  凸部、２２  凹部、２３  中心軸（回転軸）、２５，２６Ｂ  中央部、２９  磁力線、３０  検出回路、３２  差動増幅回路、７１，７２  仮想平面、１０１Ａ，１０１Ｂ  抵抗素子、１０３，１０３Ａ  ブリッジ回路、１０５，１０７，１０８  磁束ガイド、１１０〜１１５  磁気式位置検出装置、ＮＤ１，ＮＤ２  接続ノード、ＶＣＣ  電源ノード、ＧＮＤ  接地ノード。
【図１】
2011102050.tif 000003
【図２】
2011102050.tif 000004
【図３】
2011102050.tif 000005
【図４】
2011102050.tif 000006
【図５】
2011102050.tif 000007
【図６】
2011102050.tif 000008
【図７】
2011102050.tif 000009
【図８】
2011102050.tif 000010
【図９】
2011102050.tif 000011
【図１０】
2011102050.tif 000012
【図１１】
2011102050.tif 000013
【図１２】
2011102050.tif 000014
【図１３】
2011102050.tif 000015
【図１４】
2011102050.tif 000016
【図１５】
2011102050.tif 000017
【図１６】
2011102050.tif 000018
【図１７】
2011102050.tif 000019
【図１８】
2011102050.tif 000020
【図１９】
2011102050.tif 000021
【図２０】
2011102050.tif 000022
【図２１】
2011102050.tif 000023
【図２２】
2011102050.tif 000024
【図２３】
2011102050.tif 000025
【図２４】
2011102050.tif 000026
【図２５】
2011102050.tif 000027
【図２６】
2011102050.tif 000028
【図２７】
2011102050.tif 000029
【図２８】
2011102050.tif 000030
【図２９】
2011102050.tif 000031
【図３０】
2011102050.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成24年6月20日(2012.6.20)
【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】
磁界を発生する磁石と、
各々が、第１の仮想平面上に設けられ、磁性移動体の移動に伴う前記磁界の変化によって抵抗値が変化する第１および第２の磁電変換素子と、
前記第１および第２の磁電変換素子の抵抗値の変化に基づいて前記磁性移動体の移動を検出する検出回路と、
前記第１および第２の磁電変換素子と前記磁石との間に設けられた磁性体からなる磁束ガイドとを備え、
前記磁束ガイドは、
前記第１の仮想平面に平行な第１の方向に間隔をあけて設けられ、各々が、前記第１の仮想平面に近接する方向に突出する第１および第２の突出部と、
前記第１および第２の突出部間にかつ前記第１および第２の突出部から離れて設けられた特定部分とを含み、
前記第１の磁電変換素子は、前記第２の磁電変換素子と比較して前記特定部分のより近くに設けられ、
前記第２の磁電変換素子は、前記第１の仮想平面に垂直な第２の方向から見て、前記第１の磁電変換素子と前記第１の突出部との間に設けられ、
前記特定部分は、前記磁性移動体が移動したときに前記第１の磁電変換素子の位置での前記第１の仮想平面に平行な磁界成分の変化と、前記第２の磁電変換素子の位置での前記第１の仮想平面に平行な磁界成分の変化との差が、前記特定部分が設けられていない場合と比較してより大きくなるように、前記第１および第２の突出部間で前記特定部分を除く前記磁束ガイドの他の部分に対して形状または材質を異ならせた部分である、磁気式位置検出装置。
【請求項２】
前記磁気式位置検出装置は、各々が、前記第１の仮想平面上に設けられ、前記磁性移動体の移動に伴なう前記磁界の変化によって抵抗値が変化する第３および第４の磁電変換素子をさらに備え、
前記検出回路は、前記第１〜第４の磁電変換素子の抵抗値の変化に基づいて前記磁性移動体の移動を検出し、
前記第４の磁電変換素子は、前記第３の磁電変換素子と比較して前記特定部分のより近くに設けられ、
前記第３の磁電変換素子は、前記第２の方向から見て、前記第４の磁電変換素子と前記第２の突出部との間に設けられる、請求項１に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項３】
前記特定部分は、前記第１の仮想平面から離反するように凹状に窪んだ部分である、請求項１に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項４】
前記磁束ガイドは、
前記第１の仮想平面に沿って延びる第１の板状部と、
前記第１の板状部の前記第１の方向の両端部とそれぞれ接続され、各々が、前記第１の仮想平面に向かって延びる第２および第３の板状部と、
前記第１の仮想平面に近接する側の前記第２の板状部の端部と接続され、前記第１の仮想平面に沿って前記第１の板状部から離反する方向に延びる第４の板状部と、
前記第１の仮想平面に近接する側の前記第３の板状部の端部と接続され、前記第１の仮想平面に沿って前記第１の板状部から離反する方向に延びる第５の板状部と、
前記第１の板状部から離反する側の前記第４の板状部の端部と接続され、前記第１の仮想平面に向かって延び、前記第１の突出部に相当する第６の板状部と、
前記第１の板状部から離反する側の前記第５の板状部の端部と接続され、前記第１の仮想平面に向かって延び、前記第２の突出部に相当する第７の板状部とを含み、
前記第１〜第３の板状部は、前記特定部分に相当する、請求項１に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項５】
前記特定部分は、前記磁束ガイドの前記第１および第２の方向に垂直な第３の方向の一方の端面に開口するように形成された切欠部であり、
前記磁性移動体は、前記第２の方向から見たとき前記一方の端面と所定の間隔をあけた領域を移動する、請求項１に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項６】
前記特定部分は、前記磁束ガイドを前記第１の突出部側と前記第２の突出部側とに分断するように形成された開口部である、請求項１に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項７】
前記特定部分は、前記第１および第２の突出部間の前記磁束ガイドのうち、前記第１および第２の方向に垂直な第３の方向の一方の端面の一部が前記第３の方向に突出することによって、前記第１および第２の突出部間の他の部分よりも前記第３の方向の長さが増加している部分であり、
前記磁性移動体は、前記第２の方向から見たとき前記一方の端面と所定の間隔をあけた領域を移動する、請求項１に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項８】
前記特定部分は、前記第１および第２の突出部間の前記磁束ガイドのうち、前記第１および第２の方向に垂直な第３の方向の一方の端面の一部が前記第３の方向に突出することによって、前記第１および第２の突出部間の他の部分よりも前記第３の方向の長さが増加している部分であり、
前記磁性移動体は、前記第２の方向から見たとき前記一方の端面と所定の間隔をあけた領域を移動する、請求項２に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項９】
前記特定部分の透磁率は、前記他の部分の透磁率よりも小さい、請求項１に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項１０】
前記磁性移動体は、前記第２の方向と平行な中心軸の回りに回転する円盤状の形状であり、
前記磁性移動体の周縁部には、前記円盤の径方向に突出する凸部が１または複数個形成され、
前記磁気式位置検出装置は、前記中心軸の方向から見て、前記磁性移動体と所定の間隔をあけて設けられ、
前記磁石の磁化方向は、前記中心軸と平行であり、
前記第１の方向は、前記磁性移動体の前記円盤の周方向に沿った方向である、請求項１に記載の磁気式位置検出装置。
【国際調査報告】
2011102050.tif 000033
2011102050.tif 000034
2011102050.tif 000035
2011102050.tif 000036