(57)【要約】【課題】２つの出力接点の電位が変化しない態様のブリッジ回路の故障も検出する。【解決手段】ブリッジ回路１４は、接点Ｊ１１，Ｊ１２，Ｊ１３，Ｊ１４と、抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４を備えている。抵抗体Ｒ１１の両端は接点Ｊ１１，Ｊ１２に接続され、抵抗体Ｒ１２の両端は接点Ｊ１２，Ｊ１３に接続され、抵抗体Ｒ１３の両端は接点Ｊ１３，Ｊ１４に接続され、抵抗体Ｒ１４の両端は接点Ｊ１４，Ｊ１１に接続されている。ブリッジ回路の故障検出方法は、接点Ｊ１１，Ｊ１３との間に電圧を印加して接点Ｊ１２の電位と接点Ｊ１４の電位を測定し、接点Ｊ１２，Ｊ１４との間に電圧を印加して接点Ｊ１１の電位と接点Ｊ１３の電位を測定し、接点Ｊ１１〜Ｊ１４の電位が全て正常範囲内である場合にはブリッジ回路１４は正常であると判定し、それ以外の場合にはブリッジ回路１４は故障していると判定する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ないし第４の接点と、第１ないし第４の抵抗体とを備え、第１の抵抗体の両端がそれぞれ第１の接点と第２の接点に接続され、第２の抵抗体の両端がそれぞれ第２の接点と第３の接点に接続され、第３の抵抗体の両端がそれぞれ第３の接点と第４の接点に接続され、第４の抵抗体の両端がそれぞれ第４の接点と第１の接点に接続されたブリッジ回路の故障検出方法であって、
前記第１の接点と第３の接点との間に電圧を印加して、前記第２の接点の電位と前記第４の接点の電位を測定する第１の測定手順と、
前記第２の接点と第４の接点との間に電圧を印加して、前記第１の接点の電位と前記第３の接点の電位を測定する第２の測定手順と、
前記第１および第２の測定手順によって測定された前記第１ないし第４の接点の電位が全て正常範囲内である場合には、前記ブリッジ回路は正常であると判定し、それ以外の場合には、前記ブリッジ回路は故障していると判定する判定手順と
を備えたことを特徴とするブリッジ回路の故障検出方法。
【請求項２】
前記第１ないし第４の抵抗体は、いずれも、外部磁界に応じて抵抗値が変化する磁気検出素子であることを特徴とする請求項１記載のブリッジ回路の故障検出方法。
【請求項３】
前記磁気検出素子は、直列に接続された複数の磁気抵抗効果素子を含むことを特徴とする請求項２記載のブリッジ回路の故障検出方法。
【請求項４】
前記複数の磁気抵抗効果素子の各々は、磁化方向が固定された磁化固定層と、前記外部磁界に応じて磁化が変化する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有することを特徴とする請求項３記載のブリッジ回路の故障検出方法。
【請求項５】
前記非磁性層は、トンネルバリア層であることを特徴とする請求項４記載のブリッジ回路の故障検出方法。
【請求項６】
第１ないし第４の接点と、第１ないし第４の抵抗体とを備え、第１の抵抗体の両端がそれぞれ第１の接点と第２の接点に接続され、第２の抵抗体の両端がそれぞれ第２の接点と第３の接点に接続され、第３の抵抗体の両端がそれぞれ第３の接点と第４の接点に接続され、第４の抵抗体の両端がそれぞれ第４の接点と第１の接点に接続されたブリッジ回路の故障検出装置であって、
電圧を発生する電圧源と、
電位を測定する電位測定装置と、
前記電圧源および電位測定装置と前記第１ないし第４の接点との接続関係を切り換える切り換え装置と、
前記切り換え装置を制御すると共に前記ブリッジ回路が故障しているか否かを判定する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記切り換え装置を制御して前記電圧源を前記第１および第３の接点に接続すると共に前記電位測定装置を前記第２および第４の接点に接続して、前記電圧源によって前記第１の接点と第３の接点との間に電圧を印加し、前記電位測定装置によって前記第２の接点の電位と前記第４の接点の電位を測定する第１の測定動作と、
前記切り換え装置を制御して前記電圧源を前記第２および第４の接点に接続すると共に前記電位測定装置を前記第１および第３の接点に接続して、前記電圧源によって前記第２の接点と第４の接点との間に電圧を印加し、前記電位測定装置によって前記第１の接点の電位と前記第３の接点の電位を測定する第２の測定動作と、
前記第１および第２の測定動作によって測定された前記第１ないし第４の接点の電位が全て正常範囲内である場合には、前記ブリッジ回路は正常であると判定し、それ以外の場合には、前記ブリッジ回路は故障していると判定する判定動作とを実行することを特徴とするブリッジ回路の故障検出装置。
【請求項７】
前記第１ないし第４の抵抗体は、いずれも、外部磁界に応じて抵抗値が変化する磁気検出素子であることを特徴とする請求項６記載のブリッジ回路の故障検出装置。
【請求項８】
前記磁気検出素子は、直列に接続された複数の磁気抵抗効果素子を含むことを特徴とする請求項７記載のブリッジ回路の故障検出装置。
【請求項９】
前記複数の磁気抵抗効果素子の各々は、磁化方向が固定された磁化固定層と、前記外部磁界に応じて磁化が変化する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有することを特徴とする請求項８記載のブリッジ回路の故障検出装置。
【請求項１０】
前記非磁性層は、トンネルバリア層であることを特徴とする請求項９記載のブリッジ回路の故障検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサ等に用いられるブリッジ回路の故障を検出する故障検出方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車のステアリングの回転位置の検出等の種々の用途で、対象物の回転位置を検出するために、磁気センサが広く利用されている。このような磁気センサが用いられるシステムでは、一般的に、対象物の回転に連動して方向が回転する外部磁界を発生する手段（例えば磁石）が設けられる。磁気センサは、例えば、外部磁界の方向が基準方向に対してなす角度を検出する。これにより、対象物の回転位置が検出される。
【０００３】
磁気センサとしては、特許文献１，２に記載されているように、２つのブリッジ回路（ホイートストンブリッジ回路）を有するものが知られている。１つのブリッジ回路は、第１ないし第４の接点と、第１ないし第４の磁気検出素子とを備えている。第１の磁気検出素子の両端は、それぞれ第１の接点と第２の接点に接続されている。第２の磁気検出素子の両端は、それぞれ第２の接点と第３の接点に接続されている。第３の磁気検出素子の両端は、それぞれ第３の接点と第４の接点に接続されている。第４の磁気検出素子の両端は、それぞれ第４の接点と第１の接点に接続されている。第１ないし第４の磁気検出素子は、外部磁界に応じて抵抗値が変化する素子である。外部磁界の一方向の成分の強度の変化に対して、第１および第３の磁気検出素子の抵抗値と、第２および第４の磁気検出素子の抵抗値は、互いに逆方向に変化する。このブリッジ回路では、第１の接点と第３の接点との間に所定の電圧が印加され、第２の接点の電位と第４の接点の電位の差が、外部磁界の一方向の成分の強度に対応する。
【０００４】
以下、第２の接点と第４の接点を出力接点とも言う。また、１つのブリッジ回路における第２の接点の電位と第４の接点の電位の差を、そのブリッジ回路の出力信号と言う。２つのブリッジ回路を有する磁気センサでは、外部磁界の方向が回転する場合、２つのブリッジ回路の出力信号は、同じ周期で周期的に変化する。ただし、２つのブリッジ回路の出力信号の位相は、各ブリッジ回路の出力信号の周期の１／４だけ異なっている。外部磁界の方向が基準方向に対してなす角度は、２つのブリッジ回路の出力信号に基づいて算出される。
【０００５】
磁気検出素子としては、例えば特許文献１に記載されているように、複数の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と記す。）を直列に接続して構成されたものが知られている。なお、特許文献１における複数のＭＲ膜は、ここで言う複数のＭＲ素子に相当し、特許文献１におけるＭＲ素子は、ここで言う磁気検出素子に相当する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５１１０１３４号公報
【特許文献２】特開２００３−１９４５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のような２つのブリッジ回路を有し、外部磁界の方向が基準方向に対してなす角度を検出する磁気センサでは、少なくとも一方のブリッジ回路が故障していると、算出される角度が正確ではなくなる。そのため、磁気センサの製造時には、故障しているブリッジ回路を磁気センサの製造に使用しないために、ブリッジ回路の故障を検出する必要がある。
【０００８】
特許文献１，２には、磁気センサに組み込まれた状態のブリッジ回路の２つの出力接点（第２および第４の接点）の電位を監視することによって、ブリッジ回路の故障を検出する方法が記載されている。しかし、この方法では検出することができない故障の態様が存在する。以下、この態様について説明する。なお、以下の説明では、故障によらない磁気検出素子の抵抗値のばらつきは無視している。
【０００９】
それぞれ複数のＭＲ素子を直列に接続して構成された４つの磁気検出素子を備えたブリッジ回路では、故障の態様として、４つの磁気検出素子のうちの１つの磁気検出素子において、複数のＭＲ素子のうちの少なくとも１つが短絡して、磁気検出素子の抵抗値が、所望の値からずれる態様がある。以下、この態様を第１の態様と言う。故障の態様としては、更に、４つの磁気検出素子のうちの２つの磁気検出素子において、それぞれ、複数のＭＲ素子のうちの少なくとも１つが短絡して、磁気検出素子の抵抗値が、所望の値からずれる態様がある。以下、この態様を第２の態様と言う。故障の態様としては、更に、４つの磁気検出素子のうちの３つの磁気検出素子において、それぞれ、複数のＭＲ素子のうちの少なくとも１つが短絡して、磁気検出素子の抵抗値が、所望の値からずれる態様がある。以下、この態様を第３の態様と言う。故障の態様としては、更に、４つの磁気検出素子の全てにおいて、磁気検出素子に含まれる複数のＭＲ素子のうちの少なくとも１つが短絡する態様も考えられるが、実際には、このような態様の故障はほとんど発生しない。
【００１０】
ここで、上記の第２の態様のうち、第１および第２の磁気検出素子において、それぞれ、複数のＭＲ素子のうちの１つが短絡して、第１および第２の磁気検出素子の抵抗値が、それぞれ所望の値から同じ値だけずれた場合について考える。この場合、第２の接点の電位は、第１および第２の磁気検出素子の抵抗値がいずれも所望の値である場合と変わらない。同様に、第３および第４の磁気検出素子において、それぞれ、複数のＭＲ素子のうちの１つが短絡して、第３および第４の磁気検出素子の抵抗値が、それぞれ所望の値から同じ値だけずれた場合も、第４の接点の電位は、第３および第４の磁気検出素子の抵抗値がいずれも所望の値である場合と変わらない。従って、これらの２つの態様では、ブリッジ回路の２つの出力接点（第２および第４の接点）の電位を監視することによっては、ブリッジ回路の故障を検出することができない。
【００１１】
このように、ブリッジ回路の２つの出力接点の電位を監視してブリッジ回路の故障を検出する方法では、２つの出力接点の電位が変化しない態様の故障を検出することができないという問題点があった。
【００１２】
ここまでは、４つの磁気検出素子を備えたブリッジ回路の故障を検出する場合における問題点について説明してきた。しかし、上記の問題点は、第１ないし第４の磁気検出素子に限らない第１ないし第４の抵抗体を備えたブリッジ回路全般に当てはまる。
【００１３】
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、２つの出力接点の電位が変化しない態様のブリッジ回路の故障も検出できるようにしたブリッジ回路の故障検出方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のブリッジ回路の故障検出方法および装置は、第１ないし第４の接点と、第１ないし第４の抵抗体とを備えたブリッジ回路の故障を検出する方法および装置である。ブリッジ回路において、第１の抵抗体の両端はそれぞれ第１の接点と第２の接点に接続され、第２の抵抗体の両端はそれぞれ第２の接点と第３の接点に接続され、第３の抵抗体の両端はそれぞれ第３の接点と第４の接点に接続され、第４の抵抗体の両端はそれぞれ第４の接点と第１の接点に接続されている。
【００１５】
本発明のブリッジ回路の故障検出方法は、
第１の接点と第３の接点との間に電圧を印加して、第２の接点の電位と第４の接点の電位を測定する第１の測定手順と、
第２の接点と第４の接点との間に電圧を印加して、第１の接点の電位と第３の接点の電位を測定する第２の測定手順と、
第１および第２の測定手順によって測定された第１ないし第４の接点の電位が全て正常範囲内である場合には、ブリッジ回路は正常であると判定し、それ以外の場合には、ブリッジ回路は故障していると判定する判定手順とを備えている。
【００１６】
本発明のブリッジ回路の故障検出装置は、
電圧を発生する電圧源と、
電位を測定する電位測定装置と、
電圧源および電位測定装置と第１ないし第４の接点との接続関係を切り換える切り換え装置と、
切り換え装置を制御すると共にブリッジ回路が故障しているか否かを判定する制御装置とを備えている。
【００１７】
制御装置は、
切り換え装置を制御して電圧源を第１および第３の接点に接続すると共に電位測定装置を第２および第４の接点に接続して、電圧源によって第１の接点と第３の接点との間に電圧を印加し、電位測定装置によって第２の接点の電位と第４の接点の電位を測定する第１の測定動作と、
切り換え装置を制御して電圧源を第２および第４の接点に接続すると共に電位測定装置を第１および第３の接点に接続して、電圧源によって第２の接点と第４の接点との間に電圧を印加し、電位測定装置によって第１の接点の電位と第３の接点の電位を測定する第２の測定動作と、
第１および第２の測定動作によって測定された第１ないし第４の接点の電位が全て正常範囲内である場合には、ブリッジ回路は正常であると判定し、それ以外の場合には、ブリッジ回路は故障していると判定する判定動作とを実行する。
【００１８】
本発明のブリッジ回路の故障検出方法および装置において、第１ないし第４の抵抗体は、いずれも、外部磁界に応じて抵抗値が変化する磁気検出素子であってもよい。磁気検出素子は、直列に接続された複数の磁気抵抗効果素子を含んでいてもよい。複数の磁気抵抗効果素子の各々は、磁化方向が固定された磁化固定層と、外部磁界に応じて磁化が変化する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有していてもよい。非磁性層は、トンネルバリア層であってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のブリッジ回路の故障検出方法および装置では、２つの出力接点に相当する第２および第４の接点の電位を測定するだけではなく、第２の接点と第４の接点との間に電圧を印加して、第１および第３の接点の電位も測定する。そして、本発明では、測定された第１ないし第４の接点の電位が全て正常範囲内である場合には、ブリッジ回路は正常であると判定し、それ以外の場合には、ブリッジ回路は故障していると判定する。これにより、本発明によれば、２つの出力接点の電位が変化しない態様のブリッジ回路の故障も検出することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る故障検出方法および装置が適用されるブリッジ回路を含む磁気センサシステムを示す斜視図である。
【図２】図１に示した磁気センサにおける方向と角度の定義を示す説明図である。
【図３】図１に示した磁気センサの構成を示す回路図である。
【図４】図３における１つの抵抗体の一部を示す斜視図である。
【図５】複数のブリッジ回路を含む基礎構造物を示す平面図である。
【図６】図５に示した基礎構造物において２つのブリッジ回路が形成された領域を示す平面図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係るブリッジ回路の故障検出装置を示す説明図である。
【図８】図７に示した故障検出装置の他の状態を示す説明図である。
【図９】図７に示した故障検出装置の制御装置の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図１０】図７に示した故障検出装置の制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係るブリッジ回路の故障検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】図１１に示したフローチャート中の第１の測定動作を説明するための説明図である。
【図１３】図１１に示したフローチャート中の第２の測定動作を説明するための説明図である。
【図１４】図１１に示したフローチャート中の第１または第２の測定動作によって測定された電位の分布の一例を示すヒストグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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、本発明の一実施の形態に係るブリッジ回路の故障検出方法および装置が適用されるブリッジ回路を含む装置の一例について説明する。ここでは、上記ブリッジ回路を含む装置の一例として、磁気センサ１について説明する。図１は、磁気センサ１を含む磁気センサシステムを示す斜視図である。図２は、磁気センサ１における方向と角度の定義を示す説明図である。
【００２２】
図１に示したように、磁気センサ１は、基準位置における外部磁界ＭＦの方向が基準方向に対してなす角度を検出するものである。基準位置における外部磁界ＭＦの方向は、磁気センサ１から見て回転する。図１には、外部磁界ＭＦを発生する手段の例として、円柱状の磁石２を示している。この磁石２は、円柱の中心軸を含む仮想の平面を中心として対称に配置されたＮ極とＳ極とを有している。この磁石２は、円柱の中心軸を中心として回転する。これにより、磁石２が発生する外部磁界ＭＦの方向は、円柱の中心軸を含む回転中心Ｃを中心として回転する。
【００２３】
基準位置は、磁石２の一方の端面に平行な仮想の平面（以下、基準平面と言う。）内に位置する。この基準平面内において、磁石２が発生する外部磁界ＭＦの方向は、基準位置を中心として回転する。基準方向は、基準平面内に位置して、基準位置と交差する。以下の説明において、基準位置における外部磁界ＭＦの方向とは、基準平面内に位置する方向を指す。磁気センサ１は、磁石２の上記一方の端面に対向するように配置される。
【００２４】
なお、外部磁界ＭＦを発生する手段と磁気センサ１の構成は、図１に示した例に限られない。外部磁界ＭＦを発生する手段と磁気センサ１は、基準位置における外部磁界ＭＦの方向が磁気センサ１から見て回転するように、外部磁界ＭＦを発生する手段と磁気センサ１の相対的位置関係が変化するものであればよい。例えば、図１に示したように配置された磁石２と磁気センサ１において、磁石２が固定されて磁気センサ１が回転してもよいし、磁石２と磁気センサ１が互いに反対方向に回転してもよいし、磁石２と磁気センサ１が同じ方向に互いに異なる角速度で回転してもよい。
【００２５】
また、磁石２の代わりに、１組以上のＮ極とＳ極が交互にリング状に配列された磁石を用い、この磁石の外周の近傍に磁気センサ１が配置されていてもよい。この場合には、磁石と磁気センサ１の少なくとも一方が回転すればよい。
【００２６】
上述の種々の外部磁界ＭＦを発生する手段と磁気センサ１の構成においても、磁気センサ１と所定の位置関係を有する基準平面が存在し、この基準平面内において、外部磁界ＭＦの方向は、磁気センサ１から見て、基準位置を中心として回転する。
【００２７】
ここで、図１および図２を参照して、図１に示した磁気センサシステムにおける方向と角度の定義について説明する。まず、図１に示した回転中心Ｃに平行で、図１における下から上に向かう方向をＺ方向と定義する。図２では、Ｚ方向を図２における奥から手前に向かう方向として表している。次に、Ｚ方向に垂直な２方向であって、互いに直交する２つの方向をＸ方向とＹ方向と定義する。図２では、Ｘ方向を右側に向かう方向として表し、Ｙ方向を上側に向かう方向として表している。また、Ｘ方向とは反対の方向を−Ｘ方向と定義し、Ｙ方向とは反対の方向を−Ｙ方向と定義する。
【００２８】
基準位置ＰＲは、磁気センサ１が外部磁界ＭＦを検出する位置である。基準方向ＤＲはＸ方向とする。基準位置ＰＲにおける外部磁界ＭＦの方向ＤＭが基準方向ＤＲに対してなす角度を記号θで表す。外部磁界ＭＦの方向ＤＭは、図２において反時計回り方向に回転するものとする。角度θは、基準方向ＤＲから反時計回り方向に見たときに正の値で表し、基準方向ＤＲから時計回り方向に見たときに負の値で表す。
【００２９】
磁気センサ１は、第１の検出部１０と第２の検出部２０とを備えている。第１および第２の検出部１０，２０は、それぞれ、本実施の形態に係るブリッジ回路の故障検出方法および装置が適用されるブリッジ回路を含んでいる。第１の検出部１０は、基準位置ＰＲにおける外部磁界ＭＦのＸ方向の成分を検出し、その成分の強度に対応した第１の信号を生成する。第２の検出部２０は、基準位置ＰＲにおける外部磁界ＭＦのＹ方向の成分を検出し、その成分の強度に対応した第２の信号を生成する。
【００３０】
第１および第２の信号は、互いに等しい信号周期Ｔで周期的に変化する。第２の信号の位相は、第１の信号の位相と異なっている。第２の信号の位相は、第１の信号の位相に対して、信号周期Ｔの１／４の奇数倍だけ異なっていることが好ましい。ただし、磁気検出素子の作製の精度等の観点から、第１の信号と第２の信号の位相差は、信号周期Ｔの１／４の奇数倍から、わずかにずれていてもよい。ここでは、第２の信号の位相は、第１の信号の位相に対して、信号周期Ｔの１／４だけ異なっているものとする。第１および第２の信号の波形は、理想的には、正弦曲線（サイン（Sine）波形とコサイン（Cosine）波形を含む）となる。
【００３１】
次に、図３を参照して、磁気センサ１の構成について詳しく説明する。図３は、磁気センサ１の構成を示す回路図である。第１の検出部１０は、ブリッジ回路１４と、差分検出器１５と、電圧源Ｖ１と、２つの出力ポートＥ１１，Ｅ１２とを有している。ブリッジ回路１４は、具体的には、ホイートストンブリッジ回路である。ブリッジ回路１４は、第１ないし第４の接点Ｊ１１，Ｊ１２，Ｊ１３，Ｊ１４と、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４とを備えている。第１の抵抗体Ｒ１１の両端はそれぞれ第１の接点Ｊ１１と第２の接点Ｊ１２に接続されている。第２の抵抗体Ｒ１２の両端はそれぞれ第２の接点Ｊ１２と第３の接点Ｊ１３に接続されている。第３の抵抗体Ｒ１３の両端はそれぞれ第３の接点Ｊ１３と第４の接点Ｊ１４に接続されている。第４の抵抗体Ｒ１４の両端はそれぞれ第４の接点Ｊ１４と第１の接点Ｊ１１に接続されている。
【００３２】
第１および第３の接点Ｊ１１，Ｊ１３は、電圧源Ｖ１に接続されている。第２の接点Ｊ１２は、出力ポートＥ１１に接続されている。第４の接点Ｊ１４は、出力ポートＥ１２に接続されている。電圧源Ｖ１は、所定の大きさの電圧を接点Ｊ１１，Ｊ１３間に印加する。差分検出器１５は、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差に対応する信号を出力する。
【００３３】
第２の検出部２０の回路構成は、第１の検出部１０と同様である。すなわち、第２の検出部２０は、ブリッジ回路２４と、差分検出器２５と、電圧源Ｖ２と、２つの出力ポートＥ２１，Ｅ２２とを有している。ブリッジ回路２４は、第１ないし第４の接点Ｊ２１，Ｊ２２，Ｊ２３，Ｊ２４と、第１ないし第４の抵抗体Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ２４とを備えている。第１の抵抗体Ｒ２１の両端はそれぞれ第１の接点Ｊ２１と第２の接点Ｊ２２に接続されている。第２の抵抗体Ｒ２２の両端はそれぞれ第２の接点Ｊ２２と第３の接点Ｊ２３に接続されている。第３の抵抗体Ｒ２３の両端はそれぞれ第３の接点Ｊ２３と第４の接点Ｊ２４に接続されている。第４の抵抗体Ｒ２４の両端はそれぞれ第４の接点Ｊ２４と第１の接点Ｊ２１に接続されている。
【００３４】
第１および第３の接点Ｊ２１，Ｊ２３は、電圧源Ｖ２に接続されている。第２の接点Ｊ２２は、出力ポートＥ２１に接続されている。第４の接点Ｊ２４は、出力ポートＥ２２に接続されている。電圧源Ｖ２は、所定の大きさの電圧を接点Ｊ２１，Ｊ２３間に印加する。差分検出器２５は、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差に対応する信号を出力する。
【００３５】
抵抗体Ｒ１１〜Ｒ１４，Ｒ２１〜Ｒ２４は、いずれも外部磁界ＭＦに応じて抵抗値が変化する磁気検出素子である。磁気検出素子は、直列に接続された複数のＭＲ素子を含んでいる。本実施の形態では、ＭＲ素子として、スピンバルブ型のＭＲ素子、特にＴＭＲ素子を用いている。なお、ＴＭＲ素子の代わりにＧＭＲ素子を用いてもよい。ＴＭＲ素子またはＧＭＲ素子は、磁化方向が固定された磁化固定層と、外部磁界ＭＦの方向ＤＭに応じて磁化の方向が変化する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有している。
【００３６】
ＴＭＲ素子では、非磁性層はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、非磁性層は非磁性導電層である。ＴＭＲ素子またはＧＭＲ素子では、自由層の磁化の方向が磁化固定層の磁化の方向に対してなす角度に応じて抵抗値が変化し、この角度が０°のときに抵抗値は最小値となり、角度が１８０°のときに抵抗値は最大値となる。図３において、塗りつぶした矢印は、ＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向を表し、白抜きの矢印は、ＭＲ素子における自由層の磁化の方向を表している。
【００３７】
第１の検出部１０のブリッジ回路１４では、抵抗体Ｒ１１，Ｒ１３に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向はＸ方向であり、抵抗体Ｒ１２，Ｒ１４に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は−Ｘ方向である。図２において、符号ＤＰ１を付した矢印は、抵抗体Ｒ１１，Ｒ１３に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向を表している。この場合、外部磁界ＭＦのＸ方向の成分の強度の変化に対して、抵抗体Ｒ１１，Ｒ１３の抵抗値と、抵抗体Ｒ１２，Ｒ１４の抵抗値は、互いに逆方向に変化する。このブリッジ回路１４では、第１の接点Ｊ１１と第３の接点Ｊ１３との間に所定の電圧が印加され、第２の接点Ｊ１２と第４の接点Ｊ１４の電位の差が、外部磁界ＭＦのＸ方向の成分の強度に対応する。第１の検出部１０は、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差すなわち第２および第４の接点Ｊ１２，Ｊ１４の電位差に対応する信号を第１の信号Ｓ１として出力する。第２および第４の接点Ｊ１２，Ｊ１４は、ブリッジ回路１４の２つの出力接点である。
【００３８】
第２の検出部２０のブリッジ回路２４では、抵抗体Ｒ２１，Ｒ２３に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向はＹ方向であり、抵抗体Ｒ２２，Ｒ２４に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は−Ｙ方向である。図２において、符号ＤＰ２を付した矢印は、抵抗体Ｒ２１，Ｒ２３に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向を表している。この場合、外部磁界ＭＦのＹ方向の成分の強度の変化に対して、抵抗体Ｒ２１，Ｒ２３の抵抗値と、抵抗体Ｒ２２，Ｒ２４の抵抗値は、互いに逆方向に変化する。このブリッジ回路２４では、第１の接点Ｊ２１と第３の接点Ｊ２３との間に所定の電圧が印加され、第２の接点Ｊ２２と第４の接点Ｊ２４の電位の差が、外部磁界ＭＦのＹ方向の成分の強度に対応する。第２の検出部２０は、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差すなわち第２および第４の接点Ｊ２２，Ｊ２４の電位差に対応する信号を第２の信号Ｓ２として出力する。第２および第４の接点Ｊ２２，Ｊ２４は、ブリッジ回路１４の２つの出力接点である。
【００３９】
なお、検出部１０，２０内の複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子の作製の精度等の観点から、上述の方向からわずかにずれていてもよい。
【００４０】
ここで、図４を参照して、抵抗体Ｒ１１〜Ｒ１４，Ｒ２１〜Ｒ２４としての磁気検出素子の構成の一例について説明する。図４は、図３に示した磁気センサ１における１つの磁気検出素子（抵抗体）の一部を示す斜視図である。この例では、１つの磁気検出素子は、複数の下部電極４２と、複数のＭＲ素子５０と、複数の上部電極４３とを含んでいる。複数の下部電極４２は図示しない基板上に配置されている。個々の下部電極４２は細長い形状を有している。下部電極４２の長手方向に隣接する２つの下部電極４２の間には、間隙が形成されている。図４に示したように、下部電極４２の上面上において、長手方向の両端の近傍に、それぞれＭＲ素子５０が配置されている。ＭＲ素子５０は、下部電極４２側から順に積層された自由層５１、非磁性層５２、磁化固定層５３および反強磁性層５４を含んでいる。自由層５１は、下部電極４２に電気的に接続されている。反強磁性層５４は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層５３との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層５３の磁化の方向を固定する。複数の上部電極４３は、複数のＭＲ素子５０の上に配置されている。個々の上部電極４３は細長い形状を有し、下部電極４２の長手方向に隣接する２つの下部電極４２上に配置されて隣接する２つのＭＲ素子５０の反強磁性層５４同士を電気的に接続する。このような構成により、図４に示した磁気検出素子は、複数の下部電極４２と複数の上部電極４３とによって直列に接続された複数のＭＲ素子５０を含んでいる。なお、ＭＲ素子５０における層５１〜５４の配置は、図４に示した配置とは上下が反対でもよい。
【００４１】
図３に示したように、磁気センサ１は、更に、演算部３０を備えている。演算部３０は、磁気センサ１によって検出された角度θの値である検出値θｓを算出する。演算部３０は、例えばマイクロコンピュータによって実現することができる。
【００４２】
以下、検出値θｓの算出方法について説明する。図３に示した例では、理想的には、ブリッジ回路２４におけるＭＲ素子５０の磁化固定層５３の磁化方向は、ブリッジ回路１４におけるＭＲ素子５０の磁化固定層５３の磁化方向に直交している。この場合、理想的には、第１の信号Ｓ１の波形は、角度θに依存したコサイン（Cosine）波形になり、第２の信号Ｓ２の波形は、角度θに依存したサイン（Sine）波形になる。この場合、第２の信号Ｓ２の位相は、第１の信号Ｓ１の位相に対して、信号周期Ｔの１／４すなわちπ／２（９０°）だけ異なっている。
【００４３】
角度θが０°以上９０°未満のとき、および２７０°より大きく３６０°以下のときは、第１の信号Ｓ１は正の値であり、角度θが９０°よりも大きく２７０°よりも小さいときは、第１の信号Ｓ１は負の値である。また、角度θが０°よりも大きく１８０°よりも小さいときは、第２の信号Ｓ２は正の値であり、角度θが１８０°よりも大きく３６０°よりも小さいときは、第２の信号Ｓ２は負の値である。
【００４４】
演算部３０は、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、角度θと対応関係を有する検出値θｓを算出する。具体的には、例えば、演算部３０は、下記の式（１）によって、θｓを算出する。なお、“ａｔａｎ”は、アークタンジェントを表す。
【００４５】
θｓ＝ａｔａｎ（Ｓ２／Ｓ１）    …（１）
【００４６】
式（１）におけるａｔａｎ（Ｓ２／Ｓ１）は、θｓを求めるアークタンジェント計算を表している。なお、θｓが０°以上３６０°未満の範囲内では、式（１）におけるθｓの解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、Ｓ１，Ｓ２の正負の組み合わせにより、θｓの真の値が、式（１）におけるθｓの２つの解のいずれであるかを判別することができる。すなわち、Ｓ１が正の値のときは、θｓは、０°以上９０゜未満、および２７０°より大きく３６０°以下の範囲内である。Ｓ１が負の値のときは、θｓは９０°よりも大きく２７０°よりも小さい。Ｓ２が正の値のときは、θｓは０°よりも大きく１８０°よりも小さい。Ｓ２が負の値のときは、θｓは１８０°よりも大きく３６０°よりも小さい。演算部３０は、式（１）と、上記のＳ１，Ｓ２の正負の組み合わせの判定により、０°以上３６０°未満の範囲内でθｓを求める。
【００４７】
次に、本実施の形態に係るブリッジ回路の故障検出方法について説明する。本実施の形態に係る故障検出方法は、磁気センサ１の製造時に、ブリッジ回路１４，２４の故障を検出する方法である。
【００４８】
始めに、図５および図６を参照して、ブリッジ回路１４，２４の形成方法について簡単に説明する。図５は、磁気センサ１の製造過程において作製される基礎構造物６０を示す平面図である。基礎構造物６０は、ブリッジ回路１４，２４を複数組含んでいる。図６は、図５に示した基礎構造物６０中の１組のブリッジ回路１４，２４を示している。ブリッジ回路１４，２４の形成方法では、例えば、半導体基板と絶縁層とを有する基板上に、複数組のブリッジ回路１４，２４を一括して形成して、基礎構造物６０を作製する。図５および図６において、符号６１は、一組のブリッジ回路１４，２４が形成された領域を示している。なお、図５は、理解を容易にするために、基礎構造物６０に比べて領域６１を大きく描いている。基礎構造物６０において、領域６１は複数列に配列されている。
【００４９】
各領域６１には、ブリッジ回路１４，２４の他に、パッド状の端子Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，Ｔ２４が形成されている。ブリッジ回路１４の第１ないし第４の接点Ｊ１１，Ｊ１２，Ｊ１３，Ｊ１４は、それぞれ、端子Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４に接続されている。ブリッジ回路２４の第１ないし第４の接点Ｊ２１，Ｊ２２，Ｊ２３，Ｊ２４は、それぞれ、端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，Ｔ２４に接続されている。
【００５０】
基礎構造物６０に含まれる複数のブリッジ回路１４，２４に対しては、後で説明する本実施の形態に係る故障検出方法による検査が実施され、ブリッジ回路毎に、故障しているか否かが判定される。その後、複数組のブリッジ回路１４，２４が、１組毎に互いに分離されるように、基礎構造物６０が切断される。そして、ブリッジ回路１４，２４の両方が故障していないブリッジ回路１４，２４の組のみが、磁気センサ１の製造のために使用される。
【００５１】
次に、図６ないし図８を参照して、本実施の形態に係る故障検出方法の実施に用いられる故障検出装置について説明する。図７は、本実施の形態に係る故障検出装置を示す説明図である。図８は、図７に示した故障検出装置の他の状態を示す説明図である。
【００５２】
図７および図８に示したように、故障検出装置７０は、電圧を発生する電圧源７１と、電位を測定する電位測定装置７２と、切り換え装置７３と、制御装置７４とを備えている。切り換え装置７３は、４つの第１のポートＰ１１〜Ｐ１４と、４つの第２のポートＰ２１〜Ｐ２４と、マトリクス状に配置された１６個のスイッチＳ１１〜Ｓ１４，Ｓ２１〜Ｓ２４，Ｓ３１〜Ｓ３４，Ｓ４１〜Ｓ４４とを有している。
【００５３】
１６個のスイッチは、それぞれ４つの第１のポートＰ１１〜Ｐ１４のうちの１つと、４つの第２のポートＰ２１〜Ｐ２４のうちの１つとに接続され、接続された第１のポートと第２のポートの間における導通状態と非導通状態が選択されるようになっている。具体的には、スイッチＳ１１〜Ｓ１４は第１のポートＰ１１に接続され、スイッチＳ２１〜Ｓ２４は第１のポートＰ１２に接続され、スイッチＳ３１〜Ｓ３４は第１のポートＰ１３に接続され、スイッチＳ４１〜Ｓ４４は第１のポートＰ１４に接続されている。また、スイッチＳ１１，Ｓ２１，Ｓ３１，Ｓ４１は第２のポートＰ２１に接続され、スイッチＳ１２，Ｓ２２，Ｓ３２，Ｓ４２は第２のポートＰ２２に接続され、スイッチＳ１３，Ｓ２３，Ｓ３３，Ｓ４３は第２のポートＰ２３に接続され、スイッチＳ１４，Ｓ２４，Ｓ３４，Ｓ４４は第２のポートＰ２４に接続されている。
【００５４】
電圧源７１は、ポートＰ２１，Ｐ２２に接続されている。電位測定装置７２は、ポートＰ２３，Ｐ２４に接続されている。故障検出装置７０は、それぞれポートＰ１１〜Ｐ１４に接続された４つのプローブ７５（図６参照）を備えている。４つのプローブ７５を端子Ｔ１１〜Ｔ１４に接触させることにより、ポートＰ１１〜Ｐ１４は、それぞれ端子Ｔ１１，Ｔ１４，Ｔ１３，Ｔ１２に接続される。また、４つのプローブ７５を端子Ｔ２１〜Ｔ２４に接触させることにより、ポートＰ１１〜Ｐ１４は、それぞれ端子Ｔ２１，Ｔ２４，Ｔ２３，Ｔ２２に接続される。
【００５５】
ポートＰ１１〜Ｐ１４が、それぞれ端子Ｔ１１，Ｔ１４，Ｔ１３，Ｔ１２に接続された場合には、ポートＰ１１〜Ｐ１４は、それぞれ、Ｔ１１，Ｔ１４，Ｔ１３，Ｔ１２を介して接点Ｊ１１，Ｊ１４，Ｊ１３，Ｊ１２に接続される。ポートＰ１１〜Ｐ１４が、それぞれ端子Ｔ２１，Ｔ２４，Ｔ２３，Ｔ２２に接続された場合には、ポートＰ１１〜Ｐ１４は、それぞれ、端子Ｔ２１，Ｔ２４，Ｔ２３，Ｔ２２を介して接点Ｊ２１，Ｊ２４，Ｊ２３，Ｊ２２に接続される。図７および図８には、ポートＰ１１〜Ｐ１４が、それぞれ、Ｔ１１，Ｔ１４，Ｔ１３，Ｔ１２を介して接点Ｊ１１，Ｊ１４，Ｊ１３，Ｊ１２に接続された例を示している。
【００５６】
切り換え装置７３は、１６個のスイッチの導通状態と非導通状態が制御されることにより、電圧源７１および電位測定装置７２と、接点Ｊ１１〜Ｊ１４または接点Ｊ２１〜Ｊ２４との接続関係を切り換える。図７および図８に示した例では、塗りつぶした円は導通状態のスイッチを表し、白抜きの円は非導通状態のスイッチを表している。制御装置７４は、上述のように切り換え装置７３を制御すると共に、電位測定装置７２の測定結果に基づいてブリッジ回路１４またはブリッジ回路２４が故障しているか否かを判定する。
【００５７】
故障検出装置７０は、２組の電圧源７１、電位測定装置７２および切り換え装置７３を備えていてもよい。この場合、故障検出装置７０は、図６に示したように、端子Ｔ１１〜Ｔ１４，Ｔ２１〜Ｔ２４に接触する８つのプローブ７５を備える。この場合には、１組の電圧源７１、電位測定装置７２および切り換え装置７３を用いてブリッジ回路１４の検査を行い、他の１組の電圧源７１、電位測定装置７２および切り換え装置７３を用いてブリッジ回路２４の検査を行うことができる。この場合、制御装置７４は、２つの切り換え装置７３を制御すると共に、２つの電位測定装置７２の測定結果に基づいてブリッジ回路１４，２４が故障しているか否かを判定する。
【００５８】
あるいは、１つの切り換え装置７３が、８つの第１のポートと、４つの第２のポートＰ２１〜Ｐ２４と、マトリクス状に配置された３２個のスイッチとを有していてもよい。３２個のスイッチは、それぞれ８つの第１のポートのうちの１つと、４つの第２のポートＰ２１〜Ｐ２４のうちの１つとに接続され、接続された第１のポートと第２のポートの間における導通状態と非導通状態が選択されるようになっている。この場合、故障検出装置７０は、８つの第１のポートに接続された８つのプローブ７５を備える。この場合には、図６に示したように、８つのプローブ７５を端子Ｔ１１〜Ｔ１４，Ｔ２１〜Ｔ２４に接触させることにより、８つの第１のポートは、端子Ｔ１１〜Ｔ１４，Ｔ２１〜Ｔ２４に接続される。切り換え装置７３は、３２個のスイッチの導通状態と非導通状態が制御されることにより、電圧源７１および電位測定装置７２と、接点Ｊ１１〜Ｊ１４，Ｊ２１〜Ｊ２４との接続関係を切り換える。制御装置７４は、上述のように切り換え装置７３を制御すると共に、電位測定装置７２の測定結果に基づいてブリッジ回路１４，２４が故障しているか否かを判定する。
【００５９】
故障検出装置７０は、更に、基礎構造物６０と複数のプローブ７５との相対的位置関係を変化させる図示しない駆動装置を備えている。図示しない駆動装置は、基礎構造物６０と複数のプローブ７５のうちの少なくとも一方を移動させて、複数のプローブ７５を、基礎構造物６０の任意の領域６１における端子Ｔ１１〜Ｔ１４と端子Ｔ２１〜２４の少なくとも一方に接触させる。制御装置７４は、図示しない駆動装置を制御してもよい。
【００６０】
次に、図９および図１０を参照して、制御装置７４の機能構成およびハードウェア構成について詳しく説明する。図９は、制御装置７４の機能構成を示す機能ブロック図である。図１０は、制御装置７４のハードウェア構成を示すブロック図である。
【００６１】
図９に示したように、制御装置７４は、シーケンス制御部８１と、電圧源７１および電位測定装置７２を制御する計測制御部８２と、切り換え装置７３を制御する切り換え制御部８３と、電位測定装置７２の測定結果を保存する記憶部８４と、記憶部８４に保存された電位測定装置７２の測定結果に基づいてブリッジ回路１４，２４が故障しているか否かを判定する判定部８５とを有している。シーケンス制御部８１は、計測制御部８２、切り換え制御部８３、記憶部８４および判定部８５を制御して、ブリッジ回路１４，２４の故障を検出する際の故障検出装置７０の一連の動作を制御する。
【００６２】
制御装置７４は、例えば、図１０に示したようなハードウェア構成のコンピュータ９０によって実現される。このコンピュータ９０は、主制御部９１と、入力装置９２と、出力装置９３と、記憶装置９４と、これらを互いに接続するバス９５とを備えている。主制御部９１は、ＣＰＵ（中央処理装置）およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）を有している。入力装置９２は、本実施の形態に係る故障検出方法による検査を行う際の各種のパラメータの入力や故障検出装置７０の各種の動作の指示を行うために用いられる。出力装置９３は、検査に関連する各種の情報を出力（表示を含む）するために用いられる。
【００６３】
記憶装置９４は、情報を記憶できるものであれば、その形態は問わないが、例えばハードディスク装置または光ディスク装置である。また、記憶装置９４は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体９６に対して情報を記録し、また記録媒体９６より情報を再生するようになっている。記録媒体９６は、例えばハードディスクまたは光ディスクである。記録媒体９６は、故障検出装置７０の制御プログラムを記録した記録媒体であってもよい。
【００６４】
主制御部９１は、例えば記憶装置９４の記録媒体９６に記録されたプログラムを実行することにより、図９に示した種々の機能を発揮するようになっている。なお、図９に示したシーケンス制御部８１、計測制御部８２、切り換え制御部８３および判定部８５は、物理的に別個の要素ではなく、ソフトウェアによって実現される。記憶部８４は、主制御部９１のＲＡＭまたは記憶装置９４の記録媒体９６によって実現される。
【００６５】
次に、図７、図８および図１１を参照して、故障検出装置７０の動作について説明する。図１１は、故障検出装置７０の動作を示すフローチャートである。以下の説明は、本実施の形態に係る故障検出方法の説明を含んでいる。ここでは、ブリッジ回路１４に対して検査を実施する場合を例にとって説明する。
【００６６】
図１１に示したように、制御装置７４は、まず、ステップＳ１０１で、第１の測定動作を実行する。第１の測定動作は、本実施の形態に係る故障判定方法の第１の測定手順に対応する。図７は、第１の測定動作における故障検出装置７０の状態を示している。図７に示したように、第１の測定動作では、制御装置７４は、切り換え制御部８３によって切り換え装置７３を制御して、電圧源７１をブリッジ回路１４の第１および第３の接点Ｊ１１，Ｊ１３に接続すると共に、電位測定装置７２をブリッジ回路１４の第２および第４の接点Ｊ１２，Ｊ１４に接続する。この状態で、制御装置７４は、計測制御部８２によって電圧源７１および電位測定装置７２を制御して、電圧源７１によって第１の接点Ｊ１１と第３の接点Ｊ１３との間に所定の電圧を印加し、電位測定装置７２によって第２の接点Ｊ１２の電位と第４の接点Ｊ１４の電位を測定する。電位測定装置７２の測定結果は、記憶部８４に保存される。
【００６７】
制御装置７４は、次に、ステップＳ１０２で、第２の測定動作を実行する。第２の測定動作は、本実施の形態に係る故障判定方法の第２の測定手順に対応する。図８は、第２の測定動作における故障検出装置７０の状態を示している。図８に示したように、第２の測定動作では、制御装置７４は、切り換え制御部８３によって切り換え装置７３を制御して、電圧源７１をブリッジ回路１４の第２および第４の接点Ｊ１２，Ｊ１４に接続すると共に、電位測定装置７２をブリッジ回路１４の第１および第３の接点Ｊ１１，Ｊ１３に接続する。この状態で、制御装置７４は、計測制御部８２によって電圧源７１および電位測定装置７２を制御して、電圧源７１によって第２の接点Ｊ１２と第４の接点Ｊ１４との間に所定の電圧を印加し、電位測定装置７２によって第１の接点Ｊ１１の電位と第３の接点Ｊ１３の電位を測定する。電位測定装置７２の測定結果は、記憶部８４に保存される。
【００６８】
制御装置７４は、次に、ステップＳ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０５からなる判定動作を実行する。この判定動作は、本実施の形態に係る故障判定方法の判定手順に対応する。判定動作では、ステップＳ１０３で、第１および第２の測定動作（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）によって測定され、記憶部８４に保存された第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４の電位がそれぞれ正常範囲内か否かを判定する。そして、制御装置７４は、第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４の電位が全て正常範囲内である場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ１０４で、ブリッジ回路１４は正常であると判定し、それ以外の場合（Ｎｏ）には、ステップＳ１０５で、ブリッジ回路１４は故障していると判定して、ブリッジ回路１４に対する検査を終了する。
【００６９】
なお、ステップＳ１０３で、第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４の電位がそれぞれ正常範囲内か否かを判定する際には、第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４の電位の測定値をそのまま用いてもよいし、測定値から所定の値を引いた値を用いてもよい。この所定の値としては、例えば、第１および第４の抵抗体Ｒ１１〜Ｒ１４がいずれも所望の値であると想定したときの第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４の電位の値（以下、理想値と言う。）が用いられる。この場合、上記正常範囲は、電位の測定値の、理想値からのずれ量によって規定される。正常範囲を規定する方法については、後で詳しく説明する。
【００７０】
本実施の形態によれば、判定動作によって、ブリッジ回路１４の第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１〜Ｒ１４のうちの１つないし３つの抵抗体が故障した態様のブリッジ回路１４の故障を検出することができる。以下、これについて詳しく説明する。
【００７１】
第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１〜Ｒ１４のうちの第１の抵抗体Ｒ１１のみが故障した場合には、第１および第２の接点Ｊ１１，Ｊ１２の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第２の抵抗体Ｒ１２のみが故障した場合には、第２および第３の接点Ｊ１２，Ｊ１３の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第３の抵抗体Ｒ１３のみが故障した場合には、第３および第４の接点Ｊ１３，Ｊ１４の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第４の抵抗体Ｒ１４のみが故障した場合には、第４および第１の接点Ｊ１４，Ｊ１１の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。
【００７２】
また、第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２のみが故障した場合には、第１および第３の接点Ｊ１１，Ｊ１３の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第１および第３の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１３のみが故障した場合には、第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第１および第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１４のみが故障した場合には、第２および第４の接点Ｊ１２，Ｊ１４の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第２および第３の抵抗体Ｒ１２，Ｒ１３のみが故障した場合には、第２および第４の接点Ｊ１２，Ｊ１４の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第２および第４の抵抗体Ｒ１２，Ｒ１４のみが故障した場合には、第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第３および第４の抵抗体Ｒ１３，Ｒ１４のみが故障した場合には、第１および第３の接点Ｊ１１，Ｊ１３の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。
【００７３】
また、第１の抵抗体Ｒ１１以外の３つの抵抗体Ｒ１２〜Ｒ１４が故障した場合には、第１および第２の接点Ｊ１１，Ｊ１２の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第２の抵抗体Ｒ１２以外の３つの抵抗体Ｒ１１，Ｒ１３，Ｒ１４が故障した場合には、第２および第３の接点Ｊ１２，Ｊ１３の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第３の抵抗体Ｒ１３以外の３つの抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１４が故障した場合には、第３および第４の接点Ｊ１３，Ｊ１４の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第４の抵抗体Ｒ１４以外の３つの抵抗体Ｒ１１〜Ｒ１３が故障した場合には、第４および第１の接点Ｊ１４，Ｊ１１の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。
【００７４】
なお、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１〜Ｒ１４の故障には、例えば、ＭＲ素子５０の短絡による故障と、下部電極４２および上部電極４３の断線による故障が含まれる。いずれの故障であっても、第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４の電位は、上述のように正常範囲から外れる。
【００７５】
ここまでは、ブリッジ回路１４に対して検査を実施する場合の例について説明してきた。ブリッジ回路２４に対して検査を実施する場合は、ブリッジ回路１４の第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４を、ブリッジ回路２４の第１ないし第４の接点Ｊ２１〜Ｊ２４に置き換えて、第１の測定動作、第２の測定動作および判定動作を実行する。本実施の形態によれば、ブリッジ回路１４の故障を検出する場合と同様に、判定動作によって、ブリッジ回路２４の第１ないし第４の抵抗体Ｒ２１〜Ｒ２４のうちの１つないし３つの抵抗体が故障した態様のブリッジ回路２４の故障を検出することができる。
【００７６】
以上説明したように、本実施の形態では、制御装置７４は、第１の測定動作（ステップＳ１０１）と、第２の測定動作（ステップＳ１０２）と、判定動作（ステップＳ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０５）とを実行する。本実施の形態に係る故障検出方法は、第１の測定動作に対応する第１の測定手順と、第２の測定動作に対応する第２の測定手順と、判定動作に対応する判定手順とを備えている。
【００７７】
本実施の形態に係る故障検出方法および故障検出装置７０によれば、２つの出力接点の電位が変化しない態様のブリッジ回路の故障も検出することができる。以下、これについて、ブリッジ回路１４の故障を検出する場合を例にとって説明する。前述のように、ブリッジ回路１４では、第２および第４の接点Ｊ１２，Ｊ１４が２つの出力接点である。
【００７８】
始めに、図１２および図１３を参照して、２つの出力接点（第２および第４の接点Ｊ１２，Ｊ１４）の電位が変化しない態様のブリッジ回路１４の故障について説明する。図１２は、図１１に示したフローチャート中の第１の測定動作および測定手順における電圧源７１および電位測定装置７２とブリッジ回路１４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４との接続関係を示す説明図である。図１３は、図１１に示したフローチャート中の第２の測定動作および測定手順における電圧源７１および電位測定装置７２とブリッジ回路１４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４との接続関係を示す説明図である。
【００７９】
２つの出力接点の電位が変化しない態様の１つとしては、図１２に示したように、第３の抵抗体Ｒ１３と第４の抵抗体Ｒ１４において、同じ数の１つまたは複数のＭＲ素子５０が短絡して、第３および第４の抵抗体Ｒ１３，Ｒ１４の抵抗値が、それぞれ所望の値から同じ値だけずれる態様がある。図１２および図１３では、上述のように故障した第３および第４の抵抗体Ｒ１３，Ｒ１４にハッチングを付している。この態様では、第４の接点Ｊ１４の電位は、第３および第４の抵抗体Ｒ１３，Ｒ１４の抵抗値がいずれも所望の値である場合と変わらない。従って、この態様では、図１２に示したように、２つの出力接点（第２および第４の接点Ｊ１２，Ｊ１４）の電位を監視することによっては、ブリッジ回路１４の故障を検出することができない。
【００８０】
これに対し、本実施の形態では、図１２に示した第１の測定動作および測定手順によって、２つの出力接点に相当する第２および第４の接点Ｊ１２，Ｊ１４の電位を測定するだけでなく、図１３に示した第２の測定動作および測定手順によって、第２の接点Ｊ１２と第４の接点Ｊ１４との間に電圧を印加して、第１および第３の接点Ｊ１１，Ｊ１３の電位も測定する。図１３に示したように第３および第４の抵抗体Ｒ１３，Ｒ１４の抵抗値が、それぞれ所望の値から同じ値だけずれている場合、第２の測定動作および測定手順で測定された第１および第３の接点Ｊ１１，Ｊ１３の電位は、それぞれ正常範囲から外れる。そのため、本実施の形態によれば、図１１に示したフローチャート中の判定動作（ステップＳ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０５）および判定手順によって、第３および第４の抵抗体Ｒ１３，Ｒ１４の抵抗値が、それぞれ所望の値から同じ値だけずれた態様のブリッジ回路１４の故障も検出することができる。
【００８１】
なお、２つの出力接点の電位が変化しない態様としては、上記の例の他に、第１の抵抗体Ｒ１１と第２の抵抗体Ｒ１２において、同じ数の１つまたは複数のＭＲ素子５０が短絡して、第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２の抵抗値が、それぞれ所望の値から同じ値だけずれる態様がある。この態様では、第２の接点Ｊ１２の電位は、第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２の抵抗値がいずれも所望の値である場合と変わらない。本実施の形態によれば、この態様のブリッジ回路１４の故障も検出することができる。
【００８２】
次に、ブリッジ回路１４を例にとって、本実施の形態における判定動作および判定手順で用いられる正常範囲を規定する方法について説明する。この例では、ブリッジ回路１４の第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１〜Ｒ１４は、それぞれ、直列に接続された５０個のＭＲ素子５０を含む。また、ブリッジ回路１４に含まれる全てのＭＲ素子５０において、故障によらない抵抗値のばらつきはなく、抵抗値は１００Ωであると仮定する。抵抗体Ｒ１１〜Ｒ１４の故障の態様としては、１つの抵抗体に含まれる５０個のＭＲ素子５０のうちの１つが短絡する態様を考える。第１の測定動作では、第１の接点Ｊ１１の電位が５Ｖ、第３の接点Ｊ１３の電位が０Ｖになるように、第１の接点Ｊ１１と第３の接点Ｊ１３との間に５Ｖの電圧を印加する。また、第２の測定動作および測定手順では、第２の接点Ｊ１２の電位が５Ｖ、第４の接点Ｊ１４の電位が０Ｖになるように、第２の接点Ｊ１２と第４の接点Ｊ１４との間に５Ｖの電圧を印加する。
【００８３】
抵抗体Ｒ１１〜Ｒ１４のいずれにおいても故障がない場合には、第１の測定動作および測定手順によって測定される第２の接点Ｊ１２の電位および第４の接点Ｊ１４の電位、ならびに第２の測定動作および測定手順によって測定される第１の接点Ｊ１１の電位および第３の接点Ｊ１３の電位は、いずれも理想値である２．５Ｖとなる。
【００８４】
第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１〜Ｒ１４のうちの第１の抵抗体Ｒ１１のみが故障した場合には、第１および第２の接点Ｊ１１，Ｊ１２の電位が、それぞれ理想値から２５．３ｍＶだけ増加する。第２の抵抗体Ｒ１２のみが故障した場合には、第２の接点Ｊ１２の電位は、理想値から２５．３ｍＶだけ低下し、第３の接点Ｊ１３の電位は理想値から２５．３ｍＶだけ増加する。第３の抵抗体Ｒ１３のみが故障した場合には、第３および第４の接点Ｊ１３，Ｊ１４の電位が、それぞれ理想値から２５．３ｍＶだけ低下する。第４の抵抗体Ｒ１４のみが故障した場合には、第４の接点Ｊ１４の電位は、理想値から２５．３ｍＶだけ増加し、第１の接点Ｊ１１の電位は理想値から２５．３ｍＶだけ低下する。
【００８５】
また、第１および第２の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２のみが故障した場合には、第１および第３の接点Ｊ１１，Ｊ１３の電位が、それぞれ理想値から２５．３ｍＶだけ増加する。第１および第３の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１３のみが故障した場合には、第１および第２の接点Ｊ１１，Ｊ１２の電位が、それぞれ理想値から２５．３ｍＶだけ増加し、第３および第４の接点Ｊ１３，Ｊ１４の電位が、それぞれ理想値から２５．３ｍＶだけ低下する。第１および第４の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１４のみが故障した場合には、第２および第４の接点Ｊ１２，Ｊ１４の電位が、それぞれ理想値から２５．３ｍＶだけ増加する。第２および第３の抵抗体Ｒ１２，Ｒ１３のみが故障した場合には、第２および第４の接点Ｊ１２，Ｊ１４の電位が、それぞれ理想値から２５．３ｍＶだけ低下する。第２および第４の抵抗体Ｒ１２，Ｒ１４のみが故障した場合には、第１および第２の接点Ｊ１１，Ｊ１２の電位が、それぞれ理想値から２５．３ｍＶだけ低下し、第３および第４の接点Ｊ１３，Ｊ１４の電位が、それぞれ理想値から２５．３ｍＶだけ増加する。第３および第４の抵抗体Ｒ１３，Ｒ１４のみが故障した場合には、第１および第３の接点Ｊ１１，Ｊ１３の電位が、それぞれ理想値から２５．３ｍＶだけ低下する。
【００８６】
また、第１の抵抗体Ｒ１１以外の３つの抵抗体Ｒ１２〜Ｒ１４が故障した場合には、第１および第２の接点Ｊ１１，Ｊ１２の電位が、それぞれ理想値から２５．３ｍＶだけ低下する。第２の抵抗体Ｒ１２以外の３つの抵抗体Ｒ１１，Ｒ１３，Ｒ１４が故障した場合には、第２の接点Ｊ１２の電位は、理想値から２５．３ｍＶだけ増加し、第３の接点Ｊ１３の電位は理想値から２５．３ｍＶだけ低下する。第３の抵抗体Ｒ１３以外の３つの抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１４が故障した場合には、第３および第４の接点Ｊ１３，Ｊ１４の電位が、それぞれ理想値から２５．３ｍＶだけ増加する。第４の抵抗体Ｒ１４以外の３つの抵抗体Ｒ１１〜Ｒ１３が故障した場合には、第４の接点Ｊ１４の電位は、理想値から２５．３ｍＶだけ低下し、第１の接点Ｊ１１の電位は理想値から２５．３ｍＶだけ増加する。
【００８７】
このように、ブリッジ回路１４の第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１〜Ｒ１４のうちの１つないし３つの抵抗体が故障した場合には、第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４のうちの少なくとも１つの電位が、理想値から２５．３ｍＶだけ変動（増加または低下）する。
【００８８】
ここで、第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４の電位の理想値からの変動量を、それぞれの電位のオフセット量と定義する。第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４の電位が理想値から増加した場合にはオフセット量は正の値であり、第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４の電位が理想値から低下した場合にはオフセット量は負の値である。
【００８９】
第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４の電位の正常範囲は、第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４の電位のオフセット量の絶対値が、第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１〜Ｒ１４のうちの１つないし３つの抵抗体が故障した場合における第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４の電位のオフセット量の絶対値より小さい範囲と規定すればよい。
【００９０】
具体的には、上記の例では、０より大きく２５．３より小さい２つの数値ＴＨ１，ＴＨ２を決定し、第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４の電位の正常範囲は、理想値（２．５Ｖ）から−ＴＨ１（ｍＶ）だけ低い電位から、理想値（２．５Ｖ）からＴＨ２（ｍＶ）だけ高い電位までの範囲と規定すればよい。数値ＴＨ１，ＴＨ２は等しくてもよいし、異なっていてもよい。
【００９１】
ここまでは、ブリッジ回路１４に含まれる全てのＭＲ素子５０において、故障によらない抵抗値のばらつきがないと仮定して説明してきたが、実際には、ＭＲ素子５０において、故障によらない抵抗値のばらつきが発生し得る。そこで、以下、図１４を参照して、故障によらないＭＲ素子５０の抵抗値のばらつきを考慮して、第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４の電位の正常範囲を規定する方法について説明する。以下の説明において、ＭＲ素子５０の抵抗値のばらつき以外の前提条件は、上述の例と同じである。
【００９２】
図１４は、図１１に示したフローチャート中の第１または第２の測定動作によって測定された電位の分布の一例を示すヒストグラムである。図１４において、横軸は前述のように定義されたオフセット量を示し、縦軸は頻度を示す。故障によらないＭＲ素子５０の抵抗値のばらつきがある場合、故障していないブリッジ回路１４における第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４の電位のオフセット量は、０ｍＶを中心として分布する。以下、このような分布を正常時の分布と言う。図１４において、オフセット量が０ｍＶのときをピークとし、オフセット量が−１２ｍＶ〜９ｍＶの範囲に存在する分布は、正常時の分布を表している。
【００９３】
一方、ブリッジ回路１４の第１ないし第４の抵抗体Ｒ１１〜Ｒ１４のうちの１つないし３つの抵抗体が故障した場合には、第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４のうちの少なくとも１つの電位のオフセット量は、故障によらないＭＲ素子５０の抵抗値のばらつきを考慮しなければ、−２５．３ｍＶまたは２５．３ｍＶとなる。故障によらないＭＲ素子５０の抵抗値のばらつきがある場合には、上記の第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４のうちの少なくとも１つの電位のオフセット量は、−２５．３ｍＶ付近と、２５．３ｍＶ付近に分布する。以下、−２５．３ｍＶ付近のオフセット量の分布を故障時の第１の分布と言い、２５．３ｍＶ付近のオフセット量の分布を故障時の第２の分布と言う。図１４には、−２７ｍＶ〜−２１ｍＶの範囲に存在する故障時の第１の分布と、１８ｍＶ〜３０ｍＶの範囲に存在する故障時の第２の分布が示されている。なお、理解を容易にするために、図１４に示した故障時の第１および第２の分布における頻度は、実際のブリッジ回路１４の製造過程で発生する故障時の第１および第２の分布における頻度よりも多くしている。
【００９４】
通常、図１４に示したように、故障時の第１および第２の分布は、正常時の分布とは重ならない。そこで、故障によらないＭＲ素子５０の抵抗値のばらつきを考慮した場合には、−ＴＨ１（ｍＶ）の値を、故障時の第１の分布と正常時の分布との間の値に設定し、ＴＨ２（ｍＶ）の値を、正常時の分布と故障時の第２の分布との間の値に設定すればよい。第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４の電位の正常範囲は、オフセット量が−ＴＨ１（ｍＶ）〜ＴＨ２（ｍＶ）の範囲である。図１４に示した例では、−ＴＨ１（ｍＶ）の値を−１６．５ｍＶに設定し、ＴＨ２（ｍＶ）の値を１６．５ｍＶに設定し、第１ないし第４の接点Ｊ１１〜Ｊ１４の電位の正常範囲を、オフセット量が−１６．５ｍＶ〜１６．５ｍＶの範囲と規定している。
【００９５】
なお、本発明は、上記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、本発明の故障検出方法および装置は、第１ないし第４の磁気検出素子に限らない第１ないし第４の抵抗体を備えたブリッジ回路全般に適用することができる。また、本発明の故障検出方法および装置は、それぞれ抵抗の他にリアクタンスを有する第１ないし第４の抵抗体を備えたブリッジ回路の故障の検出にも適用することができる。この場合には、第１の接点と第３の接点との間に印加する電圧と、第２の接点と第４の接点との間に印加する電圧は、それぞれ交流電圧であってもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１…磁気センサ、２…磁石、１０…第１の検出部、２０…第２の検出部、１４，２４…ブリッジ回路、３０…演算部、５０…ＭＲ素子、７０…故障検出装置、７１…電圧源、７２…電位測定装置、７３…切り換え装置、７４…制御装置。
【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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