(57)【要約】【課題】複雑な演算処理をすることなく、センサ系に電源を投入した瞬間から絶対角度や絶対位置を検出する。【解決手段】角度検出装置１０は、角度情報が磁気的に記録されたディスク基板１１と、ディスク基板１１上の磁気情報を読み取る磁気センサ１２とを備えている。ディスク基板１１は、自動車のステアリングホイール等の回転体の回転軸に取り付けられ、その回転に連動して回転する。ディスク基板１１上にはその絶対角度をデジタル値で示す固有の磁気パターン１３が形成されている。磁気センサ１２は複数の磁気抵抗素子を備えており、磁気パターン１３を構成する複数のビットに一対一で対応するように配列されている。ディスク基板が回転した場合には、磁気センサがディスク基板上をその周方向に移動するため、磁気センサ１２と対向するディスク基板上の磁気パターン１３を個々の磁気抵抗素子１４で読み取る。【選択図】図１
2007121117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置情報を示す固有の磁気パターンが複数形成された基板と、
前記基板と対向して配置され、前記基板上を所定の方向に移動可能に構成された磁気センサとを備え、
前記磁気センサは、前記磁気パターンを構成する複数のビットに対応して配列され、前記複数のビットを読み取る複数のセンサ素子を備えることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記基板は、ディスク状であり、前記磁気パターンは、前記基板の絶対角度を示すものであることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記磁気パターンは、前記基板上において放射状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記複数のセンサ素子は、前記基板の径方向に配列されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記基板は、複数のトラックを有し、前記トラック上に前記ビットが設けられていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記磁気パターンは、磁化領域と非磁化領域との組み合わせによって構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記磁気パターンは、第１の磁化領域と、前記第１の磁化領域とは磁化方向が異なる第２の磁化領域との組み合わせによって構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記磁気パターンは、第１の磁化領域と、前記第１の磁界領域とは磁界強度が異なる第２の磁化領域との組み合わせによって構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項９】
前記トラック間に非磁化領域からなるスペースが設けられていることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置に関し、特に、自動車のステアリングホイール（ハンドル）等の回転角度を検出するのに好適な角度検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイール等の回転角度を検出するための角度検出装置としては種々のものが存在している。例えば、特許文献１に記載の角度検出装置は、ハンドルの回転に連動して回転するカム部材と、このカム部材に取り付けられた着磁リングと、着磁リングの同一円周上にＮ極とＳ極を交互に着磁した多極着磁部と、他の円周上にＮ極とＳ極のいずれか一方を一箇所に着磁した単極着磁部と、これら多極着磁部と単極着磁部との対向位置に設けられた磁気センサとを備えており、磁気センサによりハンドルの回転角度及び回転方向を検出している。
【０００３】
また、特許文献２に記載の角度検出装置は、磁気ドラムの外周側面上にＮ極とＳ極とが等ピッチで着磁された第１トラックに対向固定配置された磁気センサと、回転角度を求める演算処理回路とを備えており、二つのトラックの磁界信号の位相差に基づいて絶対角度を検出すると共に、相対回転角度を検出している。
【特許文献１】特開２０００−１８０１１３号公報
【特許文献２】特開２００２−２０６９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された従来の角度検出装置は、磁気センサが少なくとも一度は基準位置を通過しなければ絶対角度を読み取ることができず、装置の立ち上げ時には絶対角度を知ることができないという問題がある。また、特許文献２に記載された角度検出装置は、磁界信号の位相差に基づいて回転角度を検出するため、演算処理が複雑になってしまうという問題がある。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、複雑な演算処理をすることなく、センサ系に電源を投入した瞬間から絶対角度や絶対位置を検出することが可能な位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記目的は、位置情報を示す固有の磁気パターンが複数形成された基板と、前記基板と対向して配置され、前記基板上を所定の方向に移動可能に構成された磁気センサとを備え、前記磁気センサは、前記磁気パターンを構成する複数のビットに対応して配列され、前記複数のビットを読み取る複数のセンサ素子を備えることを特徴とする位置検出装置によって達成される。
【０００７】
本発明において、前記基板はディスク状であり、前記磁気パターンは、前記基板の絶対角度を示すものであることが好ましい。かかる構成により、本発明の位置検出装置は、角度検出装置として用いることができる。この場合、前記磁気パターンは、前記基板上において放射状に形成されていることが好ましく、前記複数のセンサ素子は、前記基板の径方向に配列されていることが好ましい。さらに、前記基板は、複数のトラックを有し、前記トラック上に前記ビットが設けられていることが好ましい。
【０００８】
前記磁気パターンは、磁化領域と非磁化領域との組み合わせによって構成されていてもよく、第１の磁化領域と、前記第１の磁化領域とは磁化方向が異なる第２の磁化領域との組み合わせによって構成されていてもよく、第１の磁化領域と、前記第１の磁界領域とは磁界強度が異なる第２の磁化領域との組み合わせによって構成されていてもよい。
【０００９】
本発明においては、前記トラック間に非磁化領域からなるスペースが設けられていることが好ましい。これによれば、隣接トラックからの干渉のない良好なセンサ出力を得ることができ、各トラックにおける「０」又は「１」のビットを正しく判別することができる。
【００１０】
本発明においては、前記磁気センサが固定され、前記基板が角度検出対象となる回転体に連動して回転してもよく、前記ディスク基板が固定され、前記磁気センサが角度検出対象となる回転体に連動して回転してもよい。いずれの場合も、磁気センサと基板との相対位置が変化し、基板の径方向に配列された複数のセンサ素子は基板上を周方向に移動するので、各センサ素子が対応するトラックの磁気信号を同時に読み取ることにより、基板上の磁気パターンを読み取ることができる。
【００１１】
本発明においては、前記センサ素子が磁気抵抗素子であることが好ましい。磁気抵抗素子を用いた場合には、非常に小型なセンサ素子を実現することができ、磁気パターンを構成する基板上の微少な磁気ビットを正確に読み取ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複雑な演算処理をすることなく、センサ系に電源を投入した瞬間から絶対角度や絶対位置を検出することが可能な位置検出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の好ましい実施形態に係る角度検出装置１０の構成を部分的に示す略斜視図である。
【００１５】
図１に示すように、角度検出装置１０は、角度情報が磁気的に記録されたディスク基板１１と、ディスク基板１１上の磁気情報を読み取る磁気センサ１２とを備えて構成されている。
【００１６】
ディスク基板１１は、例えば自動車のステアリングホイール等の回転体の回転軸に取り付けられ、その回転に連動して回転するように構成されている。ディスク基板の材料としては、その機械的強度を確保できる限りにおいて特に限定されず、例えばポリカーボネートを用いることができる。ディスク基板１１上にはその絶対角度（絶対アドレス）をデジタル値で示す固有の磁気パターン１３が形成されている。磁気パターン１３は、ディスク基板１１上において等間隔に形成された放射状のパターンである。
【００１７】
このような磁気パターン１３を読み取るため、磁気センサ１２は、ディスク基板１１の周方向と直交する方向、つまりディスク基板１１の径方向に配置されている。詳細は後述するが、磁気センサ１２は複数の磁気抵抗素子を備えており、磁気パターン１３を構成する複数のビットに一対一で対応するように配列されている。ディスク基板が回転した場合には、磁気センサがディスク基板上をその周方向に移動するため、磁気センサ１２と対向するディスク基板上の磁気パターン１３を個々の磁気抵抗素子１４で読み取るので、読み取ったデジタル値を変換すれば、回転体に連動するディスク基板の絶対角度を検出することができる。
【００１８】
図２は、角度検出装置１０の構成を示す上面図である。
【００１９】
図２に示すように、ディスク基板１１は、破線で示す同心円状のトラックを有しており、磁気センサ１２を構成する複数の磁気抵抗素子１４はこのトラック上を周方向に移動する。磁気パターン１３を構成する個々のビットはこのトラック上に設けられている。そのため、トラックの総数は磁気パターン１３のビット数に等しく、角度検出装置１０の分解能はこのトラック数に依存している。すなわち、トラック数が多ければ多いほど磁気パターン１３間の角度θ０を細かく設定することができる。例えば、磁気パターン１３をディスク基板１１上に０．１度刻みで形成する場合（θ０＝０．１）、すべての磁気パターン１３を固有のパターンとするためには３６００通りのパターンが必要となるので、必要なビット数は１２ビットとなり、トラック数は１２となる。
【００２０】
図３は、磁気センサ１２の裏面の構成を示す略平面図である。
【００２１】
図３に示すように、磁気センサ１２は、複数の磁気抵抗素子１４と、これらの磁気抵抗素子１４が実装された支持基板１５とで構成されている。複数の磁気抵抗素子１４は支持基板１５の裏面に直線状に配列されており、磁気抵抗素子１４の間隔Ｐはディスク基板１１のトラックピッチに等しい。支持基板１５は略帯状のプリント配線基板であり、磁気抵抗素子１４は支持基板１５上の配線パターン１６に接続されている。配線パターン１６は支持基板１５の後端部まで延びており、図示しない信号処理回路に接続される。なお、信号処理回路を磁気抵抗素子１４と共に支持基板１５上に実装してもかまわない。
【００２２】
図４は、図２のＡ−Ａ線に沿った角度検出装置１０の略側面断面図である。
【００２３】
図４に示すように、磁気センサ１２を構成する各磁気抵抗素子１４はディスク基板１１と対向している。磁気抵抗素子１４の数はトラック数、すなわち磁気パターン１３のビット数に等しく、個々の磁気抵抗素子１４は対応するトラックの上方に配置される。ディスク基板１１上の磁気パターン１３は、例えば、磁化された磁性体１８が設けられた磁化領域と、そのような磁性体１８が設けられていない非磁化領域との組み合わせによって構成されている。磁化領域の形成方法としては、ディスク基板１１上に形成された磁性体１８を着磁してもよく、すでに着磁された磁性体１８をディスク基板１１上に貼り付けてもよい。
【００２４】
支持基板１５の後端部はディスク基板１１の中心軸１７に固定されているため、磁気センサ１２はディスク基板１１の回転によらず常に一定の位置にある。そのため、ディスク基板１１が回転した場合には磁気センサ１２とディスク基板１１との相対位置が変化し、ディスク基板１１の径方向に配列された複数の磁気抵抗素子１４はディスク基板１１上を周方向に移動する。こうして、磁気抵抗素子１４がディスク基板１１上を周方向に移動するとき、各磁気抵抗素子１４が対応するトラックの磁気信号を同時に読み取ることにより、ディスク基板１１上の磁気パターン１３を読み取ることができる。なお、上記実施形態においては、角度情報として用いる磁気パターン１３以外の目的で使用するトラックを構成しても構わない。
【００２５】
図５は、磁気抵抗素子１４について説明するための模式図である。
【００２６】
図５に示すように、本実施形態の磁気抵抗素子１４は、ピン層１４ａとフリー層１４ｂの積層構造を有している。ピン層１４ａの磁化方向は一定であるが、フリー層１４ｂの磁化方向は外部磁界Ｈによって変化する。図５（ａ）に示すように、フリー層１４ｂの磁化方向がピン層１４ａと異なる場合には、磁気抵抗素子１４は高抵抗状態となり、図５（ｂ）に示すように、フリー層１４ｂの磁化方向がピン層１４ａと同じである場合には、磁気抵抗素子１４は低抵抗状態となる。したがって、例えば低抵抗状態を「０」とし、高抵抗状態を「１」とすれば、外部磁界Ｈによって変化する磁気抵抗素子１４の抵抗値からディスク基板１１上の磁気パターン１３を読み取ることができる。
【００２７】
図６は、磁性体１８からの距離による磁気抵抗素子１４の出力レベルの変化を示すグラフである。同図において、横軸は磁気抵抗素子１４と磁性体１８との間のギャップ（μｍ）、縦軸は磁気抵抗素子１４の出力レベル（規格値）をそれぞれ示している。
【００２８】
図６に示すように、磁性体１８との距離が１０μｍの場合における磁気抵抗素子１４の出力レベルを１．０とする。磁気抵抗素子１４が磁性体１８から徐々に離されるにつれて出力レベルは徐々に低下し、さらに両者の間のギャップが２０μｍを超えたあたりから急激に低下し、両者の間のギャップが３０μｍになると、出力レベルは約０．２となる。ここで、磁気抵抗素子１４と磁性体１８との間のギャップが小さすぎる場合には、振動や衝撃によって磁気抵抗素子１４と磁性体１８とが接触するおそれがあるのに対し、大きすぎる場合には、磁気抵抗素子１４の出力レベルが小さすぎてしまい、高精度なビット判定が困難となる。このように、図６のグラフから、磁気抵抗素子１４と磁性体１８との間のギャップは２０μｍ程度が好ましいことが分かる。
【００２９】
図７は、磁気抵抗素子１４と磁性体１８との位置関係を具体的に説明するための模式図である。
【００３０】
図７に示すように、磁気抵抗素子１４と磁性体１８との間のギャップＷｇを２０μｍに設定し、隣接トラック間のスペースＷｐを２ｍｍに設定したとき、磁性体１８が存在するトラック上の磁気抵抗素子１４より得られるセンサ出力は０．８（規格化値）となり、磁性体１８が存在しないトラック上の磁気抵抗素子１４より得られるセンサ出力は０．０となる。すなわち、磁気抵抗素子１４と磁性体１８との間のギャップを２０μｍ程度の微少なギャップに設定し且つ２ｍｍ程度の十分なトラックピッチを確保すれば、隣接トラックからの干渉のない良好なセンサ出力を得ることができ、各トラックにおける「０」又は「１」のビットを正しく判別することができる。
【００３１】
次に、図８乃至図１３を参照しながら、磁気パターン１３の種類並びにその読み取り方式について詳細に説明する。
【００３２】
磁気パターンの読み取り方式としては、ディスク基板１１に略平行な磁場（横磁場）を読み取る方式と、ディスク基板１１に略垂直な磁場（縦磁場）を読み取る方式がある。図８乃至図１０に示す磁気パターンは、前者の方式で読み取るように構成されたものであり、図１１乃至図１３に示す磁気パターンは、後者の方式で読み取るように構成されてものである。通常、磁束は磁極に集中するので、磁極付近の縦磁場を検出したほうが読み取り効率がよい。ただし、弱い磁場を検出可能な場合には、平行方向の漏洩磁束を検出することも可能である。
【００３３】
まず、図８（ａ）乃至（ｃ）に示す磁気パターンは、磁化領域２１と非磁化領域２２の組み合わせによって構成されている。磁化領域２１は、磁化された磁性体が設けられた領域であり、非磁化領域２２は、非磁性体又は磁化されていない磁性体が設けられた領域である。磁化領域２１は、ディスク基板に略平行な磁界をより多く発生するように着磁されている。一方、個々の磁気抵抗素子１４は、このディスク基板に略平行な磁界の有無を検出することにより、磁気パターンを読み取ることができる。磁化領域２１が発生する磁界の向きは、磁気抵抗素子１４のピン層１４ａの向きと逆向きであるため、磁気抵抗素子１４のフリー層１４ｂはピン層１４ａと逆向きになり、磁気抵抗素子１４は高抵抗状態となる。また、非磁化領域２２は磁界を発生しないため、磁気抵抗素子１４のフリー層１４ｂはピン層１４ａと逆向きにならず、磁気抵抗素子１４は低抵抗状態となる。したがって、図示のようにビットパターン「０１１０１００１」を読み取ることができる。
【００３４】
ここで、図８（ａ）に示す磁気パターンでは、隣接トラック間のビットが同じである場合でも、磁化領域２１がトラック単位で独立して形成されている場合を示しており、図８（ｂ）及び（ｃ）に示す磁気パターンは、隣接トラック間のビットが同じである場合に、これらの磁化領域２１が複数のトラックにわたって一体に形成されている場合を示している。また、図８（ａ）及び（ｂ）は、トラック間にスペース２３が設けられており、磁化領域２１又は非磁化領域２２がトラック毎に分離して形成されている場合を示しており、図８（ｃ）は、トラック間にスペース２３がない場合を示している。
【００３５】
次に、図９（ａ）乃至（ｃ）に示す磁気パターンは、強磁化領域２４と弱磁化領域２５の組み合わせによって構成されている。強磁化領域２４は、相対的に強く磁化された磁性体が設けられた領域であり、弱磁化領域２５は、相対的に弱く磁化された磁性体が設けられた領域である。強磁化領域２４及び弱磁化領域２５は共に、ディスク基板に略平行な磁界をより多く発生するように着磁されている。一方、個々の磁気抵抗素子１４は、このディスク基板に略平行な磁界の強さを検出することにより、磁気パターンを読み取る。強磁化領域２４が発生する強い磁界を検出した場合には、磁気抵抗素子１４は高抵抗状態となり、弱磁化領域２５が発生する弱い磁界を検出した場合には、磁気抵抗素子１４は低抵抗状態となる。したがって、図示のようにビットパターン「０１１０１００１」を読み取ることができる。
【００３６】
ここで、図９（ａ）に示す磁気パターンは、隣接トラック間のビットが同じである場合でも、強磁化領域２４又は弱磁化領域２５がトラック単位で独立して形成されている場合を示しており、図９（ｂ）及び（ｃ）に示す磁気パターンは、隣接トラック間のビットが同じである場合には、これらの強磁化領域２４又は弱磁化領域２５が複数のトラックにわたって一体に形成されている場合を示している。また、図９（ａ）及び（ｂ）は、トラック間にスペース２３が設けられており、強磁化領域２４又は弱磁化領域２５がトラック毎に分離して形成されている場合を示しており、図９（ｃ）は、トラック間にスペース２３がない場合を示している。ただし、図９（ｂ）に示すように、ビットの連続性により一体化された強磁化領域２４又は弱磁化領域２５おいては、隣接ビット間を区切るスペース２３は不要である。
【００３７】
次に、図１０（ａ）乃至（ｃ）に示す磁気パターンは、正磁化領域２６と反磁化領域２７の組み合わせによって構成されている。正磁化領域２６及び反磁化領域２７は共に、磁化された磁性体が設けられた領域であり、ディスク基板と略平行な磁界をより多く発生するように着磁されているが、両者の磁化方向は互いに逆向きである。一方、個々の磁気抵抗素子１４は、このディスク基板に略平行な磁界の向きを検出することにより、磁気パターンを読み取ることができる。正磁化領域２６が発生する磁界の向きは、磁気抵抗素子１４のピン層１４ａの向きと逆向きであるため、磁気抵抗素子１４のフリー層１４ｂはピン層１４ａと逆向きになり、磁気抵抗素子１４は高抵抗状態となる。また、反磁化領域２７が発生する磁界の向きは、磁気抵抗素子１４のピン層１４ａの向きと同じ向きであるため、磁気抵抗素子１４のフリー層１４ｂはピン層１４ａと同じ向きになり、磁気抵抗素子１４は低抵抗状態となる。したがって、図示のようにビットパターン「０１１０１００１」を読み取ることができる。
【００３８】
ここで、図１０（ａ）に示す磁気パターンは、隣接トラック間のビットが同じである場合でも、正磁化領域２６又は反磁化領域２７がトラック単位で独立して形成されている場合を示しており、図１０（ｂ）及び（ｃ）に示す磁気パターンは、隣接トラック間のビットが同じである場合には、これらの正磁化領域２６又は反磁化領域２７が複数のトラックにわたって一体に形成されている場合を示している。また、図１０（ａ）及び（ｂ）は、トラック間にスペース２３が設けられ、正磁化領域２６又は反磁化領域２７がトラック毎に分離して形成されている場合を示しており、図１０（ｃ）は、トラック間にスペース２３がない場合を示している。ただし、図１０（ｂ）に示すように、ビットの連続性により一体化された正磁化領域２６又は反磁化領域２７おいては、隣接ビット間を区切るスペース２３は不要である。
【００３９】
次に、図１１（ａ）及び（ｂ）に示す磁気パターンは、図８と同様、磁化領域２１と非磁化領域２２の組み合わせによって構成されている。磁化領域２１は、ディスク基板と略垂直な磁界をより多く発生するように着磁されている。一方、個々の磁気抵抗素子１４は、このディスク基板に略垂直な磁界の有無を検出することにより、磁気パターンを読み取る。そのため、磁気抵抗素子１４のフリー層１４ｂの位置は、磁場が最も強くなる磁化領域２１の端部の直上であることが好ましい。磁化領域２１が発生する磁界の向きは、磁気抵抗素子１４のピン層１４ａの向きと逆向きであるため、磁気抵抗素子１４のフリー層１４ｂはピン層１４ａと逆向きになり、磁気抵抗素子１４は高抵抗状態となる。また、非磁化領域２２は磁界を発生しないため、磁気抵抗素子１４のフリー層１４ｂはピン層１４ａと逆向きにならず、磁気抵抗素子１４は低抵抗状態となる。したがって、図示のようにビットパターン「０１１０１００１」を読み取ることができる。
【００４０】
なお、図１１（ａ）は、トラック間にスペース２３が設けられ、磁化領域２１又は非磁化領域２２がトラック毎に分離して形成されている場合を示しており、図１１（ｂ）は、トラック間にスペース２３がない場合を示している。
【００４１】
次に、図１２（ａ）及び（ｂ）に示す磁気パターンは、図９と同様、強磁化領域２４と弱磁化領域２５の組み合わせによって構成されている。強磁化領域２４は、相対的に強く磁化された磁性体が設けられた領域であり、弱磁化領域２５は、相対的に弱く磁化された磁性体が設けられた領域である。強磁化領域２４及び弱磁化領域２５は共に、ディスク基板に略垂直な磁界をより多く発生するように着磁されている。一方、個々の磁気抵抗素子１４は、このディスク基板に略垂直な磁界の強さを検出することにより、磁気パターンを読み取る。そのため、磁気抵抗素子１４のフリー層１４ｂの位置は、磁場が最も強くなる磁化領域２４，２５の端部の直上であることが好ましい。強磁化領域２４が発生する強い磁界を検出した場合には、磁気抵抗素子１４は高抵抗状態となり、弱磁化領域２５が発生する弱い磁界を検出した場合には、磁気抵抗素子１４は低抵抗状態となる。したがって、図示のようにビットパターン「０１１０１００１」を読み取ることができる。
【００４２】
なお、図１２（ａ）は、トラック間にスペース２３が設けられ、磁化領域２１又は非磁化領域２２がトラック毎に分離して形成されている場合を示しており、図１２（ｂ）は、トラック間にスペース２３がない場合を示している。
【００４３】
次に、図１３（ａ）及び（ｂ）に示す磁気パターンは、反転磁化領域２８と非反転磁化領域２９の組み合わせによって構成されている。反転磁化領域２８は、磁界の向きが反転する領域であり、非反転磁化領域は、磁界の向きが反転しない領域である。反転磁化領域２８及び非反転磁化領域２９は共に、磁化された磁性体が設けられた領域であるが、特に反転領域においてディスク基板と略垂直な磁界をより多く発生するように着磁されている。個々の磁気抵抗素子１４は、このディスク基板に略垂直な磁界の向きを検出することにより、磁気パターンを読み取る。そのため、磁気抵抗素子１４のフリー層１４ｂの位置は、磁場が最も強くなる磁化領域２８，２９の端部の直上であることが好ましい。
【００４４】
反転か非反転かの判断は、対象となるトラックよりも１本内側のトラックを基準とし、磁界が反転する場合には「１」、反転しない場合には「０」とする。ただし、最も内側のトラックでは、磁気抵抗素子１４のフリー層１４ｂがピン層１４ａと逆向き、つまり磁気抵抗素子１４が高抵抗状態のときを「１」とし、磁気抵抗素子１４のフリー層１４ｂがピン層１４ａと同じ向き、つまり磁気抵抗素子１４が低抵抗状態のときを「０」としている。隣接トラック間で「１」が連続する場合、反転磁化領域２８による磁界の向きは反転するため、磁気抵抗素子１４は高抵抗状態から低抵抗状態にしたり、低抵抗状態から高抵抗状態に変化したりする。一方、非反転磁化領域２９では磁界の向きが変わらないため、磁気抵抗素子１４は高抵抗状態のままであるか、低抵抗状態のままである。したがって、図示のようにビットパターン「０１１０１００１」を読み取ることができる。
【００４５】
なお、図１３（ａ）は、トラック間にスペース２３が設けられ、磁化領域２１又は非磁化領域２２がトラック毎に分離して形成されている場合を示しており、図１３（ｂ）は、トラック間にスペース２３がない場合を示している。
【００４６】
図１４は、磁気パターン１３のレイアウトの一例を示す略平面図である。
【００４７】
図１４に示すように、この例では磁気パターン１３を例えば実線で示す磁化領域２１と破線で示す非磁化領域２２の組み合わせにより構成する。ディスク基板１１の最も内側のトラックから順に第１トラック、第２トラック、・・・、第ｎトラックとするとき、まず第１トラック１の最初の半周には磁化領域２１を形成し、残りの半周には非磁化領域２２を形成する。つまり、磁化領域２１及び非磁化領域２２をπ／２周期で交互に形成する。次の第２トラックでは、磁化領域２１及び非磁化領域２２をπ／４周期で交互に形成する。第３トラックではπ／８周期、第４トラックではπ／１６周期で交互に形成し、第ｎトラックではπ／２ｎ周期で交互に形成する。磁気パターンのレイアウトをこのようにした場合には、同一トラック内で磁化領域２１を連続的に形成することができるから、絶対角度の境界においてビットを読み取ることができないという事態を大幅に低減することができる。
【００４８】
この場合、外側に位置するトラックほど磁化領域２１及び非磁化領域２２の連続性が低下することから、磁化領域２１と非磁化領域２２の境界に磁気センサ１２が位置することによる読み取りエラーの可能性は、外側のトラックほど大きくなる。しかしながら、内側に位置するトラックほど、角度情報を示すデジタル値の中で重み付けの大きいビットを割り当てれば、少なくとも、大まかな角度情報については極めて高い確率で取得することが可能となる。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態によれば、ディスク基板の絶対角度を示す磁気パターンが等間隔で記録されたディスク基板を用い、このディスク基板上の磁気パターンの個々のビットを複数の磁気抵抗素子で同時に読み取るようにしたので、センサ系に電源を投入した瞬間から絶対角度を検出することができる。また、本実施形態によれば、ディスク基板上の磁気パターンが絶対角度を直接的に示すものであり、固有の磁気パターンは絶対角度と一対一で対応しているので、複雑な演算処理をすることなく直ちに絶対角度を求めることができる。
【００５０】
本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、本発明の好ましい実施形態に発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、これらも本発明の範囲に包含されるものであることは言うまでもない。
【００５１】
例えば、上記実施形態においては、複数の磁気抵抗素子１４で構成された磁気センサ１２を１つだけ用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の磁気センサ１２を用いてもよく、或いは１つの磁気センサ１２上に複数本の磁気抵抗素子１４の配列を設けてもよい。例えば、図１５のように、磁気センサ１２が第１の磁気抵抗素子の配列１４Ａと第２の磁気抵抗素子の配列１４Ｂを設け、隣接する磁気パターン間の角度θ０に対して、第１の磁気抵抗素子の配列１４Ａと第２の磁気抵抗素子の配列１４Ｂとの間の角度θ１を（ｍ＋１／２）θ０（ただし、ｍは正の整数）ほどずらして配置する。こうすることにより、第１の磁気センサが例えば磁化領域２１と非磁化領域２２の境界に位置するために所望の磁気パターンを正しく読み取ることができなかった場合でも、第２の磁気センサが他の磁気パターンを正しく読み取ることができる。つまり、いずれか一方の磁気センサが必ず磁気パターンを正しく読み取るので、角度検出精度を高めることができる。
【００５２】
また、上記実施形態においては、ディスク基板１１が回転する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ディスク基板１１が固定され、磁気センサ１２が回転体に連動して回転することにより、磁気センサ１２がディスク基板１１上をその周方向に移動するようにしてもよい。
【００５３】
また、上記実施形態においては、磁気センサ１２を構成するセンサ素子として磁気抵抗素子１４を用いたが、ホール素子など、磁場を検出可能な他のセンサ素子を用いてもよい。
【００５４】
また、上記実施形態においては、回転体の絶対角度を検出するための角度検出装置について説明したが、本発明は横方向に移動する物体の絶対位置を検出するための位置検出装置にも適用可能である。例えば、図１６に示す位置検出装置３０は、絶対位置情報が磁気的に記録された略矩形上の基板３１と、基板上の磁気情報を読み取る磁気センサ３２とで構成されている。基板３１は、移動体に取り付けられ、移動体に連動して往復運動するように構成されている。基板３１上にはその絶対位置（絶対アドレス）をデジタル値で示す固有の磁気パターン３３が形成されている。磁気センサ３２の構成は図１等に示した角度検出装置１０の磁気センサ１２とほぼ同じであり、複数の磁気抵抗素子３４を備えている。つまり、この位置検出装置３０は、基板の形状及び動作が異なるだけで、その他の構成は角度検出装置１０と同じであり、角度検出装置１０と同様の作用効果を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の好ましい実施形態に係る角度検出装置１０の構成を部分的に示す略斜視図である。
【図２】角度検出装置１０の構成を示す略上面図である。
【図３】磁気センサ１２の裏面の構成を示す略平面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線に沿った角度検出装置１０の略側面断面図である。
【図５】磁気抵抗素子１４について説明するための模式図である。
【図６】磁性体１８からの距離による磁気抵抗素子１４の出力レベルの変化を示すグラフである。
【図７】磁気抵抗素子１４と磁性体１８との位置関係を具体的に説明するための模式図である。
【図８】磁気パターン１３の種類並びにその読み取り方式を説明するための模式図である。
【図９】磁気パターン１３の種類並びにその読み取り方式を説明するための模式図である。
【図１０】磁気パターン１３の種類並びにその読み取り方式を説明するための模式図である。
【図１１】磁気パターン１３の種類並びにその読み取り方式を説明するための模式図である。
【図１２】磁気パターン１３の種類並びにその読み取り方式を説明するための模式図である。
【図１３】磁気パターン１３の種類並びにその読み取り方式を説明するための模式図である。
【図１４】磁気パターン１３のレイアウトの一例を示す略上面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態を示す略上面図である。
【図１６】本発明の他の実施形態を示す略平面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０    角度検出装置
１１    ディスク基板
１２    磁気センサ
１３    磁気パターン
１４ａ    ピン層
１４ｂ    フリー層
１４    各磁気抵抗素子
１４    磁気抵抗素子
１４Ａ    第１の磁気抵抗素子の配列
１４Ｂ    第２の磁気抵抗素子の配列
１５    支持基板
１６    配線パターン
１７    中心軸
１８    磁性体
２１    磁化領域
２２    非磁化領域
２３    スペース
２４    強磁化領域
２５    弱磁化領域
２６    正磁化領域
２７    反磁化領域
２８    反転磁化領域
２９    非反転磁化領域
３０    位置検出装置
３１    矩形状の基板
３２    磁気センサ
３３    磁気パターン
３４    磁気抵抗素子
Ｐ    磁気抵抗素子１４間の間隔（トラックピッチ）
θ０    隣接する磁気パターン間の角度
θ１    第１及び第２の磁気抵抗素子の配列１４Ａ、１４Ｂ間の角度
【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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【図１５】
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【図１６】
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