磁性传感器 技术领域 本发明涉及检测外部磁场的方向相对于基准方向所成的角度的磁性传感器 (magnetic sensor)。
背景技术 近年来， 在汽车的驾驶的旋转位置检测等各种用途中， 为了检测对象物的旋转位 置而广泛利用了磁性传感器。此外， 在检测对象物的线性位移的线性编码器中也利用了磁 性传感器。 在这种使用磁性传感器的系统中， 一般设有产生方向与对象物的旋转、 线性运动 连动地旋转的外部磁场的单元 ( 例如磁铁 )。磁性传感器检测外部磁场的方向相对于基准 方向所成的角度。由此， 检测对象物的旋转位置、 线性位移。
作为磁性传感器， 如美国专利第 6943544 号说明书、 美国专利第 6633462 号说明书 以及美国专利申请公开第 2009/0206827A1 号说明书所述， 公知有具有两个电桥电路 ( 惠斯 登电桥电路 (Wheatstone bridge circuit)) 的磁性传感器。在该磁性传感器中， 两个电桥 电路分别包含四个磁阻效应元件 ( 以下也记做 MR 元件 )， 检测外部磁场的一个方向的成分 ( 分量 (component)) 的强度， 并输出表示该强度的信号。两个电桥电路的输出信号的相位 之间的相位差为各电桥电路的输出信号的 1/4 周期。外部磁场的方向相对于基准方向所成 的角度基于两个电桥电路的输出信号而算出。
在使用 MR 元件的磁性传感器中， 在外部磁场的方向旋转的情况下， 与 MR 元件 的电阻值对应的输出信号的波形理想的是成为正弦曲线 ( 包含正弦 (Sine) 波形和余弦 (Cosine) 波形 )。但是， 如美国专利第 6633462 号说明书所述， 公知有时 MR 元件的输出信 号波形会从正弦曲线失真。有时当 MR 元件的输出信号波形失真时， 就会导致在磁性传感器 的检测角度中产生误差。 MR 元件的输出信号波形失真的原因大体分为 MR 元件引起的、 以及 外部磁场引起的。
这里， 以 MR 元件为 GMR( 巨磁阻效应 ) 元件或者 TMR( 隧道磁阻效应 ) 元件的情况 为例， 对于因 MR 元件导致 MR 元件的输出信号波形失真情况的例子进行说明。 GMR 元件、 TMR 元件具有磁化方向被固定的磁化固定层、 磁化方向与外部磁场方向对应地变化的自由层、 以及在磁化固定层与自由层之间配置的非磁性层。作为因 MR 元件导致 MR 元件的输出信号 波形失真情况的例子， 可举出磁化固定层的磁化方向因外部磁场等的影响而变动的情况。 这会在外部磁场强度较大的情况中容易发生。作为因 MR 元件导致 MR 元件的输出信号波形 失真的情况的另一例子， 可举出自由层的磁化方向因自由层的形状各向异性、 矫顽磁力等 的影响而与外界磁场方向不一致的情况。这会在外部磁场强度较小的情况中容易发生。
另一方面， 作为因外部磁场导致 MR 元件的输出信号波形从正弦曲线失真的情况 的例子， 可举出外部磁场方向、 外部磁场的一个方向的成分的强度不按照正弦函数变化的 情况。这会在检测从一组以上的 N 极与 S 极交替排列成环状的旋转体的外周部产生的外部 磁场的方向的情况、 检测从多组的 N 极与 S 极交替排列成直线状且在 N 极与 S 极并排的方 向移动的移动体的外周部产生的外部磁场的方向的情况中容易发生。
在美国专利第 6633462 号说明书中记载了如下的磁阻传感器 ： 对拥有主参照磁化 轴的主检测元件， 电连接分别具有相对于主参照磁化轴倾斜的参照磁化轴的两个校正检测 元件， 校正检测角度。 但是， 在该传感器中， 需要根据主检测元件和校正检测元件的电阻、 尺 寸、 材料、 外部磁场的强度等设计条件的不同， 使校正检测元件的设计最佳化， 存在传感器 的设计不容易的问题。
另外， 到此为止， 说明了在使用 MR 元件的磁性传感器中， 有时会在磁性传感器的 检测角度中产生误差的问题点。但是， 该问题点普遍适合于检测外部磁场的方向相对于基 准方向所成的角度的所有磁性传感器。 发明内容
本发明目的在于提供一种磁性传感器， 其是检测外部磁场的方向相对于基准方向 所成的角度的磁性传感器， 其能够降低检测角度的误差。
本发明第一或第二磁性传感器对方向会旋转的外部磁场在基准位置上的方向相 对于基准方向所成的角度进行检测。 第一或第二磁性传感器具备 ： 第一检测部， 用于检测第 一位置上的外部磁场的方向相对于第一方向所成的第一角度 ； 以及第二检测部， 用于检测 第二位置上的外部磁场的方向相对于第二方向所成的第二角度。 第一检测部具有 ： 分别检测外部磁场的一个方向的成分的强度并输出表示该强度 的信号的第一和第二检测电路、 以及基于第一和第二检测电路的输出信号算出作为第一角 度的检测值的第一检测角度的第一运算电路， 第一检测电路的输出信号的相位与第二检测 电路的输出信号的相位之间的相位差为第一和第二检测电路的输出信号的 1/4 周期的奇 数倍。
第二检测部具有 ： 分别检测外部磁场的一个方向的成分的强度并输出表示该强度 的信号的第三和第四检测电路、 以及基于第三和第四检测电路的输出信号算出作为第二角 度的检测值的第二检测角度的第二运算电路， 第三检测电路的输出信号的相位与第四检测 电路的输出信号的相位之间的相位差为第三和第四检测电路的输出信号的 1/4 周期的奇 数倍。
第一检测角度包含相对于在外部磁场的方向理想地旋转的情况下假想的第一角 度的理论值的第一角度误差。 第二检测角度包含相对于在外部磁场的方向理想地旋转的情 况下假想的第二角度的理论值的第二角度误差。
在第一磁性传感器中， 第一角度误差和第二角度误差伴随外部磁场的方向的变化 以彼此相等的误差周期呈周期性变化， 而且第一角度误差的变化依赖于第一检测角度的变 化， 第二角度误差的变化依赖于第二检测角度的变化。第一检测角度的相位和第二检测角 度的相位之间的相位差为误差周期的 1/2 的奇数倍。第一磁性传感器还具备 ： 第三运算电 路， 基于第一检测角度和第二检测角度， 算出外部磁场在基准位置上的方向相对于基准方 向所成的角度的检测值。
在第一磁性传感器中， 通过使第一检测角度的相位和第二检测角度的相位之间的 相位差为误差周期的 1/2 的奇数倍， 从而能够在基于第一检测角度和第二检测角度算出外 部磁场在基准位置上的方向相对于基准方向所成的角度的检测值时， 将第一检测角度所含 的第一角度误差和第二检测角度所含的第二角度误差抵消。由此， 能够降低磁性传感器的
检测角度的误差。
可以是， 在第一磁性传感器中， 第一位置和第二位置针对外部磁场的旋转方向是 相同的位置， 第一方向和第二方向针对外部磁场的旋转方向， 相差与误差周期的 1/2 的奇 数倍相当的空间上的角度。
此外也可以是， 在第一磁性传感器中， 第一位置和第二位置是相互不同的位置， 第 一位置与第二位置的偏移相当于误差周期的 1/2 的奇数倍。
此外也可以是， 在第一磁性传感器中， 第一至第四检测电路的输出信号的周期彼 此相等， 误差周期是各检测电路的输出信号的周期的 1/4。
此外也可以是， 在第一磁性传感器中， 第一至第四检测电路分别包含串联连接的 一对磁性检测元件。在这种情况下也可以是， 第一至第四检测电路分别具有惠斯登电桥电 路， 该惠斯登电桥电路包含串联连接的第一对磁性检测元件、 以及串联连接的第二对磁性 检测元件。也可以是， 磁性检测元件是磁阻效应元件。也可以是， 磁阻效应元件具有 ： 磁化 方向被固定的磁化固定层、 磁化的方向与外部磁场的方向对应地变化的自由层、 以及在磁 化固定层与自由层之间配置的非磁性层。此外也可以是， 第二检测电路中的磁阻效应元件 的磁化固定层的磁化方向与第一检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向正 交， 第四检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向与第三检测电路中的磁阻效 应元件的磁化固定层的磁化方向正交。 在第二磁性传感器中， 第一角度误差和第二角度误差伴随外部磁场的方向的变化 以彼此相等的误差周期呈周期性变化， 而且第一角度误差的变化和第二角度误差的变化依 赖于外部磁场的方向的变化。第一位置和第二位置是相互不同的位置， 第一位置和第二位 置的偏移相当于误差周期的 1/2 的奇数倍。 第二磁性传感器还具备 ： 第三运算电路， 基于第 一检测角度和第二检测角度， 算出外部磁场在基准位置上的方向相对于基准方向所成的角 度的检测值。
在第二磁性传感器中， 通过使第一检测部检测第一角度的第一位置与第二检测部 检测第二角度的第二位置以相当于误差周期的 1/2 的奇数倍的偏移量不同， 从而能够在基 于第一检测角度和第二检测角度算出外部磁场在基准位置上的方向相对于基准方向所成 的角度的检测值时， 将第一检测角度所含的第一角度误差和第二检测角度所含的第二角度 误差抵消。由此， 能够降低磁性传感器的检测角度的误差。
也可以是， 在第二磁性传感器中， 误差周期是外部磁场方向的旋转周期的 1/2。
此外也可以是， 在第二磁性传感器中， 第一至第四检测电路分别包含串联连接的 一对磁性检测元件。在这种情况下也可以是， 第一至第四检测电路分别具有惠斯登电桥电 路， 该惠斯登电桥电路包含串联连接的第一对磁性检测元件、 以及串联连接的第二对磁性 检测元件。也可以是， 磁性检测元件是磁阻效应元件。也可以是， 磁阻效应元件具有 ： 磁化 方向被固定的磁化固定层、 磁化的方向与外部磁场的方向对应地变化的自由层、 以及在磁 化固定层与自由层之间配置的非磁性层。此外也可以是， 第二检测电路中的磁阻效应元件 的磁化固定层的磁化方向与第一检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向正 交， 第四检测电路中的磁阻效应元件的磁化固定层的磁化方向与第三检测电路中的磁阻效 应元件的磁化固定层的磁化方向正交。
此外， 在第二磁性传感器中， 第一角度误差包含 ： 依赖于外部磁场的方向的变化而
以误差周期变化的成分 ； 以及依赖于第一检测角度的变化而以第二误差周期变化的成分， 第二角度误差包含 ： 依赖于外部磁场的方向的变化而以误差周期变化的成分 ； 以及依赖于 第二检测角度的变化而以第二误差周期变化的成分， 第一检测角度的相位和第二检测角度 的相位之间的相位差为第二误差周期的 1/2 的奇数倍。
根据本发明第一或者第二磁性传感器， 能够在基于第一检测角度和第二检测角度 算出外部磁场在基准位置上的方向相对于基准方向所成的角度的检测值时， 将第一检测角 度所含的第一角度误差和第二检测角度所含的第二角度误差抵消， 由此能够降低磁性传感 器的检测角度的误差。
本发明的其它目的、 特征和优点， 根据以下说明就可以充分明白了。 附图说明
图 1 是表示本发明第一实施方式的磁性传感器的概略结构的立体图。 图 2 是表示本发明第一实施方式中的方向与角度的定义的说明图。 图 3 是表示本发明第一实施方式的磁性传感器结构的电路图。 图 4 是将图 3 所示磁性传感器中的四个电桥电路一体化后的组件的平面图。 图 5 是表示在图 4 中的一个分割区域设置的多个下部电极的平面图。 图 6 是表示图 4 中的一个 MR 元件的一部分的立体图。 图 7 是表示图 3 中的检测电路的输出信号的波形失真方式的波形图。 图 8 是表示本发明第一实施方式中的第一检测角度与第一角度误差的关系的波形图。 图 9 是表示本发明第一实施方式中的角度误差降低的作用的说明图。
图 10 是表示本发明第一实施方式中的角度检测值与角度误差的关系的波形图。
图 11 是表示本发明第一实施方式的磁性传感器的使用方法例的说明图。
图 12 是表示本发明第一实施方式的磁性传感器的使用方法的另一例的说明图。
图 13 是表示本发明第一实施方式的磁性传感器的使用方法的又一例的说明图。
图 14 是表示本发明第一实施方式的磁性传感器的使用方法的又一例的说明图。
图 15 是表示本发明第二实施方式的磁性传感器的使用方法例的说明图。
图 16 是表示本发明第二实施方式的磁性传感器的使用方法的另一例的说明图。
图 17 是表示将本发明第二实施方式的磁性传感器的第一检测部中的两个电桥电 路一体化后的组件的平面图。
图 18 是表示本发明第三实施方式的磁性传感器结构的电路图。
图 19 是表示本发明第四实施方式的磁性传感器结构的电路图。
图 20 是表示本发明第五实施方式的磁性传感器的使用方法例的说明图。
图 21 是表示本发明第五实施方式的磁性传感器的使用方法的另一例的说明图。
图 22 是表示本发明第五实施方式中的外部磁场、 第一检测角度和第一角度误差 的关系的波形图。
图 23 是表示本发明第五实施方式中的角度误差降低的作用的说明图。
图 24 是表示本发明第五实施方式中的角度检测值与角度误差的关系的波形图。
图 25 是表示本发明第六实施方式的磁性传感器的使用方法例的说明图。
图 26 是表示本发明第六实施方式的磁性传感器的使用方法的另一例的说明图。 图 27 是表示本发明第七实施方式的磁性传感器结构的框图。 图 28 是表示本发明第七实施方式的磁性传感器的使用方法例的说明图。 图 29 是表示本发明第七实施方式的磁性传感器的使用方法的另一例的说明图。 图 30 是表示本发明第七实施方式中的角度误差降低的作用的说明图。 图 31 是表示本发明第七实施方式中的角度检测值与角度误差的关系的波形图。 图 32 是表示本发明第八实施方式的磁性传感器的使用方法例的说明图。 图 33 是表示本发明第八实施方式的磁性传感器的使用方法的另一例的说明图。 图 34 是表示本发明第八实施方式中的角度误差降低的作用的说明图。 图 35 是表示本发明第八实施方式中的角度检测值与角度误差的关系的波形图。具体实施方式
( 第一实施方式 )
下面， 参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。 首先， 参照图 1 和图 2， 对本发 明第一实施方式的磁性传感器的概略结构进行说明。图 1 是表示本实施方式的磁性传感器 的概略结构的立体图。图 2 是表示本实施方式中的方向与角度的定义的说明图。
如图 1 所示， 本实施方式的磁性传感器 1 检测方向会旋转的外部磁场 MF 在基准位 置上的方向相对于基准方向所成的角度。在图 1 中， 作为产生方向会旋转的外部磁场 MF 的 单元的例子， 示出了圆柱状的磁铁 2。该磁铁 2 具有以包含圆柱的中心轴的假想平面为中 心对称配置的 N 极和 S 极。该磁铁 2 以圆柱的中心轴为中心旋转。由此， 磁铁 2 所产生的 外部磁场 MF 的方向以包含圆柱的中心轴的旋转中心 C 为中心旋转。磁性传感器 1 以与磁 铁 2 的一方的端面相向的方式配置。另外， 在后面示出了磁性传感器 1 的使用方法的其他 例子， 产生方向会旋转的外部磁场 MF 的单元不限于图 1 所示的磁铁 2。
磁性传感器 1 具备 ： 用于检测第一位置上的外部磁场 MF 的方向相对于第一方向所 成的第一角度的第一检测部 10、 以及用于检测第二位置上的外部磁场的方向相对于第二方 向所成的第二角度的第二检测部 20。在图 1 中， 为了容易理解， 将第一检测部 10 和第二检 测部 20 作为分开的部件进行描述， 但是第一检测部 10 和第二检测部 20 也可以一体化。
这里， 参照图 2， 对本实施方式中的方向与角度的定义进行说明。 首先， 将与图 1 所 示的旋转中心 C 平行且从磁铁 2 的一方的端面朝向磁性传感器 1 的方向定义为 Z 方向。接 着， 在与 Z 方向垂直的假想平面上， 将相互正交的两个方向定义为 X 方向和 Y 方向。在图 2 中， 将 X 方向表示为朝向右侧的方向， 将 Y 方向表示为朝向上侧的方向。此外， 将与 X 方向 相反的方向定义为 -X 方向， 将与 Y 方向相反的方向定义为 -Y 方向。
基准位置 PR 是磁性传感器 1 检测外部磁场 MF 的位置。基准位置 PR 例如设为配 置有第一检测部 10 的位置。基准方向 DR 设为 Y 方向。基准位置 PR 上的外部磁场 MF 的方 向 DM 相对于基准方向 DR 所成的角度用符号 θ 表示。外部磁场 MF 的方向 DM 在图 2 中按 顺时针方向旋转。角度 θ 在从基准方向 DR 按顺时针方向看时以正值表示， 在从基准方向 DR 按逆时针方向看时以负值表示。
第一位置 P1 是第一检测部 10 检测外部磁场 MF 的位置。在本实施方式中， 第一位 置 P1 与基准位置 PR 一致。第一方向 D1 是第一检测部 10 表示外部磁场 MF 的方向 DM 时的基准方向。在本实施方式中， 第一方向 D1 与基准方向 DR 一致。将外部磁场 MF 的方向 DM 相 对于第一方向 D1 所成的第一角度用符号 θ1 表示。角度 θ1 的正负定义与角度 θ 相同。 在本实施方式中， 角度 θ1 与角度 θ 一致。
第二位置 P2 是第二检测部 20 检测外部磁场 MF 的位置。在本实施方式中， 第二位 置 P2 针对外部磁场 MF 的旋转方向， 是与第一位置 P1 相同的位置。在本实施方式中， 特别 地， 第二位置 P2 与基准位置 PR 以及第一位置 P1 一致。第二方向 D2 是第二检测部 20 表示 外部磁场 MF 的方向 DM 时的基准方向。在本实施方式中， 第二方向 D2 与 XY 平面平行， 相对 于第一方向 D1， 针对外部磁场 MF 的旋转方向倾斜 45°。对于其理由， 将在后面详细说明。 将外部磁场 MF 的方向 DM 相对于第二方向 D2 所成的第二角度用符号 θ2 表示。角度 θ2 的正负定义与角度 θ 相同。在本实施方式中， 角度 θ2 比角度 θ 小 45°。此外， 将从第二 方向 D2 旋转 90°后的方向用符号 D3 表示。
接着， 参照图 3， 对磁性传感器 1 的结构进行详细说明。图 3 是表示磁性传感器 1 的结构的电路图。磁性传感器 1 如上所述具备第一检测部 10 和第二检测部 20。第一检测 部 10 具有第一和第二检测电路 11、 12 以及第一运算电路 13。第一和第二检测电路 11、 12 分别检测外部磁场 MF 的一个方向的成分的强度， 并输出表示该强度的信号。第一运算电路 13 基于第一和第二检测电路 11、 12 的输出信号算出作为第一角度 θ1 的检测值的第一检测 角度 θ1s。 第一检测电路 11 的输出信号的相位与第二检测电路 12 的输出信号的相位之间 的相位差为各检测电路 11、 12 的输出信号的 1/4 周期的奇数倍。 第二检测部 20 的结构基本上与第一检测部相同。即， 第二检测部 20 具有第三和 第四检测电路 21、 22 以及第二运算电路 23。第三和第四检测电路 21、 22 分别检测外部磁 场 MF 的一个方向的成分的强度， 并输出表示该强度的信号。第二运算电路 23 基于第三和 第四检测电路 21、 22 的输出信号算出作为第二角度 θ2 的检测值的第二检测角度 θ2s。 第 三检测电路 21 的输出信号的相位与第四检测电路 22 的输出信号的相位之间的相位差为各 检测电路 21、 22 的输出信号的 1/4 周期的奇数倍。检测电路 11、 12、 21、 22 的输出信号的周 期彼此相等。
磁性传感器 1 还具备 ： 第三运算电路 30， 其基于由第一检测部 10 得到的第一检测 角度 θ1s 和由第二检测部 20 得到的第二检测角度 θ2s， 算出外部磁场 MF 在基准位置 PR 上的方向 DM 相对于基准方向 DR 所成的角度 θ 的检测值 θs。在本实施方式中， 第三运算 电路 30 利用下式 (1) 算出 θs。
θs ＝ (θ1s+θ2s+π/4)/2...(1)
第一检测电路 11 具有惠斯登电桥电路 14 和差分检测器 15。惠斯登电桥电路 14 包含电源端口 V1、 接地端口 G1、 两个输出端口 E11、 E12、 串联连接的第一对磁性检测元件 R11、 R12、 以及串联连接的第二对磁性检测元件 R13、 R14。磁性检测元件 R11、 R13 的各一端 连接于电源端口 V1。 磁性检测元件 R11 的另一端连接于磁性检测元件 R12 的一端和输出端 口 E11。磁性检测元件 R13 的另一端连接于磁性检测元件 R14 的一端和输出端口 E12。磁 性检测元件 R12、 R14 的各另一端连接于接地端口 G1。对电源端口 V1 施加规定大小的电源 电压。接地端口 G1 接地。差分检测器 15 将与输出端口 E11、 E12 的电位差对应的信号输出 到第一运算电路 13。
第二检测电路 12 具有惠斯登电桥电路 16 和差分检测器 17。惠斯登电桥电路 16
包含电源端口 V2、 接地端口 G2、 两个输出端口 E21、 E22、 串联连接的第一对磁性检测元件 R21、 R22、 以及串联连接的第二对磁性检测元件 R23、 R24。磁性检测元件 R21、 R23 的各一端 连接于电源端口 V2。 磁性检测元件 R21 的另一端连接于磁性检测元件 R22 的一端和输出端 口 E21。磁性检测元件 R23 的另一端连接于磁性检测元件 R24 的一端和输出端口 E22。磁 性检测元件 R22、 R24 的各另一端连接于接地端口 G2。对电源端口 V2 施加规定大小的电源 电压。接地端口 G2 接地。差分检测器 17 将与输出端口 E21、 E22 的电位差对应的信号输出 到第一运算电路 13。
第三检测电路 21 具有惠斯登电桥电路 24 和差分检测器 25。惠斯登电桥电路 24 包含电源端口 V3、 接地端口 G3、 两个输出端口 E31、 E32、 串联连接的第一对磁性检测元件 R31、 R32、 以及串联连接的第二对磁性检测元件 R33、 R34。磁性检测元件 R31、 R33 的各一端 连接于电源端口 V3。 磁性检测元件 R31 的另一端连接于磁性检测元件 R32 的一端和输出端 口 E31。磁性检测元件 R33 的另一端连接于磁性检测元件 R34 的一端和输出端口 E32。磁 性检测元件 R32、 R34 的各另一端连接于接地端口 G3。对电源端口 V3 施加规定大小的电源 电压。接地端口 G3 接地。差分检测器 25 将与输出端口 E31、 E32 的电位差对应的信号输出 到第二运算电路 23。 第四检测电路 22 具有惠斯登电桥电路 26 和差分检测器 27。惠斯登电桥电路 26 包含电源端口 V4、 接地端口 G4、 两个输出端口 E41、 E42、 串联连接的第一对磁性检测元件 R41、 R42、 以及串联连接的第二对磁性检测元件 R43、 R44。磁性检测元件 R41、 R43 的各一端 连接于电源端口 V4。 磁性检测元件 R41 的另一端连接于磁性检测元件 R42 的一端和输出端 口 E41。磁性检测元件 R43 的另一端连接于磁性检测元件 R44 的一端和输出端口 E42。磁 性检测元件 R42、 R44 的各另一端连接于接地端口 G4。对电源端口 V4 施加规定大小的电源 电压。接地端口 G4 接地。差分检测器 27 将与输出端口 E41、 E42 的电位差对应的信号输出 到第二运算电路 23。
在本实施方式中， 作为惠斯登电桥电路 ( 以下记为电桥电路 )14、 16、 24、 26 所含的 全部磁性检测元件， 使用 MR 元件、 特别是 TMR 元件。另外， 也可以替代 TMR 元件而使用 GMR 元件。TMR 元件或者 GMR 元件具有磁化方向被固定的磁化固定层、 磁化的方向与外部磁场 MF 的方向对应地变化的自由层、 以及在磁化固定层和自由层之间配置的非磁性层。在 TMR 元件中， 非磁性层是隧道阻挡层。在 GMR 元件中， 非磁性层是非磁性导电层。在 TMR 元件或 者 GMR 元件中， 电阻值与自由层的磁化方向相对于磁化固定层的磁化方向所成的角度对应 地变化， 在该角度为 0°时电阻值为最小值， 在角度为 180°时电阻值为最大值。在以下的 说明中， 将电桥电路 14、 16、 24、 26 所含的磁性检测元件记为 MR 元件。在图 3 中， 实心箭头 表示 MR 元件中的磁化固定层的磁化方向， 空心箭头表示 MR 元件中的自由层的磁化方向。
在第一检测电路 11 中， MR 元件 R11、 R14 中的磁化固定层的磁化方向为 X 方向， MR 元件 R12、 R13 中的磁化固定层的磁化方向为 -X 方向。在这种情况下， 输出端口 E11、 E12 的 电位差与外部磁场 MF 的 X 方向成分的强度对应地变化。因此， 第一检测电路 11 检测外部 磁场 MF 的 X 方向成分的强度， 并输出表示该强度的信号。图 2 所示的第一角度 θ1 为 0° 时和 180°时， 外部磁场 MF 的 X 方向成分的强度为 0。第一角度 θ1 大于 0°且小于 180° 时， 外部磁场 MF 的 X 方向成分的强度为正值。第一角度 θ1 大于 180°且小于 360°时， 外 部磁场 MF 的 X 方向成分的强度为负值。
在第二检测电路 12 中， MR 元件 R21、 R24 中的磁化固定层的磁化方向为 Y 方向， MR 元件 R22、 R23 中的磁化固定层的磁化方向为 -Y 方向。在这种情况下， 输出端口 E21、 E22 的 电位差与外部磁场 MF 的 Y 方向成分的强度对应地变化。 因此， 第二检测电路 12 检测外部磁 场 MF 的 Y 方向成分的强度， 并输出表示该强度的信号。图 2 所示的第一角度 θ1 为 90°时 和 270°时， 外部磁场 MF 的 Y 方向成分的强度为 0。第一角度 θ1 为 0°以上且不到 90° 时、 以及大于 270°且为 360°以下时， 外部磁场 MF 的 Y 方向成分的强度为正值。第一角度 θ1 大于 90°且小于 270°时， 外部磁场 MF 的 Y 方向成分的强度为负值。
在图 3 所示的例子中， 第二检测电路 12 中的 MR 的磁化固定层的磁化方向与第一 检测电路 11 中的 MR 元件的磁化固定层的磁化方向正交。理想地是， 第一检测电路 11 的输 出信号的波形为正弦 (Sine) 波形， 第二检测电路 12 的输出信号的波形为余弦 (Cosine) 波 形。在这种情况下， 检测电路 11、 12 的输出信号的相位差为检测电路 11、 12 的输出信号的 周期的 1/4。这里， 当将第一检测电路 11 的输出信号表示为 sinθ1s、 第二检测电路 12 的 输出信号表示为 cosθ1s 时， 第一检测角度 θ1s 能够通过下式 (2) 算出。另外， “atan” 表 示反正切。
θ1s ＝ atan(sinθ1s/cosθ1s)...(2) 另外， 在 360°的范围内， 式 (2) 中的 θ1s 的解有相差 180°的两个值。但是， 通 过 sinθ1s 与 cosθ1s 的正负组合， 能够判别 θ1s 的真值为式 (2) 中的 θ1s 的两个解中 的哪一个。即， sinθ1s 为正值时， θ1s 大于 0°且小于 180°。sinθ1s 为负值时， θ1s 大 于 180°且小于 360°。cosθ1s 为正值时， θ1s 在 0°以上且不到 90°、 以及大于 270°且 为 360°以下的范围内。cosθ1s 为负值时， θ1s 大于 90°且小于 270°。第一运算电路 13 通过式 (2) 和上述 sinθ1s 与 cosθ1s 的正负组合的判定， 在 360°的范围内求出 θ1s。 另外， 检测电路 11、 12 的输出信号的相位差不限于检测电路 11、 12 的输出信号的周期的 1/4 的情况， 只要检测电路 11、 12 的输出信号的相位差为检测电路 11、 12 的输出信号的周期的 1/4 的奇数倍， 就能够求出 θ1s。
在第三检测电路 21 中， MR 元件 R31、 R34 中的磁化固定层的磁化方向为图 2 所示 的方向 D3， MR 元件 R32、 R33 中的磁化固定层的磁化方向与方向 D3 为相反方向。在这种情 况下， 输出端口 E31、 E32 的电位差与外部磁场 MF 的方向 D3 的成分的强度对应地变化。因 此， 第三检测电路 21 检测外部磁场 MF 的方向 D3 的成分的强度， 并输出表示该强度的信号。 图 2 所示的第二角度 θ2 为 0°时和 180°时， 外部磁场 MF 的方向 D3 的成分的强度为 0。 第二角度 θ2 大于 0°且小于 180°时， 外部磁场 MF 的方向 D3 的成分的强度为正值。第二 角度 θ2 大于 180°且小于 360°时， 外部磁场 MF 的方向 D3 的成分的强度为负值。
在第四检测电路 22 中， MR 元件 R41、 R44 中的磁化固定层的磁化方向为图 2 所示 的方向 D2， MR 元件 R42、 R43 中的磁化固定层的磁化方向与方向 D2 为相反方向。在这种情 况下， 输出端口 E41、 E42 的电位差与外部磁场 MF 的方向 D2 的成分的强度对应地变化。因 此， 第四检测电路 22 检测外部磁场 MF 的方向 D2 的成分的强度， 并输出表示该强度的信号。 图 2 所示的第二角度 θ2 为 90°时和 270°时， 外部磁场 MF 的方向 D2 的成分的强度为 0。 第二角度 θ2 为 0°以上且不到 90°时、 以及大于 270°且为 360°以下时， 外部磁场 MF 的 方向 D2 的成分的强度为正值。第二角度 θ2 大于 90°且小于 270°时， 外部磁场 MF 的方 向 D2 的成分的强度为负值。
在图 3 所示的例子中， 第四检测电路 22 中的 MR 的磁化固定层的磁化方向与第三 检测电路 21 中的 MR 元件的磁化固定层的磁化方向正交。理想地是， 第三检测电路 21 的输 出信号的波形为正弦 (Sine) 波形， 第四检测电路 22 的输出信号的波形为余弦 (Cosine) 波 形。在这种情况下， 检测电路 21、 22 的输出信号的相位差为检测电路 21、 22 的输出信号的 周期的 1/4。这里， 当将第三检测电路 21 的输出信号表示为 sinθ2s、 将第四检测电路 22 的输出信号表示为 cosθ2s 时， 第二检测角度 θ2s 能够通过下式 (3) 算出。
θ2s ＝ atan(sinθ2s/cosθ2s)...(3)
第二运算电路 23 与上述 θ1s 的求法同样地， 通过式 (3) 和 sinθ2s 与 cosθ2s 的正负组合的判定， 在 360°的范围内求出 θ2s。另外， 检测电路 21、 22 的输出信号的相位 差不限于检测电路 21、 22 的输出信号的周期的 1/4 的情况， 只要检测电路 21、 22 的输出信 号的相位差为检测电路 21、 22 的输出信号的周期的 1/4 的奇数倍， 就能够求出 θ2s。
另外， 也可以使图 2 所示的第二方向 D2 相对于第一方向 D1， 针对外部磁场 MF 的旋 转方向倾斜 -45°。在这种情况中， 第三和第四检测电路 21、 22 所含的全部 MR 元件的磁化 固定层的磁化方向设定为从图 3 所示的方向旋转 -90°的方向。 在这种情况中， 第三运算电 路 30 替代式 (1) 而使用下式 (4) 算出 θs。
θs ＝ (θ1s+θ2s-π/4)/2...(4)
第一至第三运算电路 13、 23、 30 例如可以利用一个微型计算机实现。
接着， 参照图 4， 对将磁性传感器 1 中的电桥电路 14、 16、 24、 26 一体化后的组件 40 的一例进行说明。图 4 是该组件 40 的平面图。该组件 40 具备基板 41 以及在该基板 41 上 设置的电桥电路 14、 16、 24、 26。 电桥电路 14、 16、 24、 26 的多个端口在基板 41 上配置于基板 41 的周缘附近。在基板 41 上， 设有圆形的 MR 元件配置区域。该 MR 元件配置区域在圆周 方向上分割为 16 个分割区域。在该 16 个分割区域， 分别配置有 MR 元件 R11 ～ R14、 R21 ～ R24、 R31 ～ R34、 R41 ～ R44。此外， 在基板 41， 为了将多个 MR 元件与多个端口电连接而形 成有布线。
接着， 参照图 5 和图 6， 对图 4 所示的组件 40 中的任意的 MR 元件的结构的一例进 行说明。图 5 是表示在图 4 中的一个分割区域设置的多个下部电极的平面图。图 6 是表示 图 4 中的一个 MR 元件的一部分的立体图。在该例子中， 一个 MR 元件具有多个下部电极、 多 个 MR 膜和多个上部电极。如图 5 所示， 在一个分割区域中， 多个下部电极 42 配置在基板 41 上。各个下部电极 42 细长， 多个下部电极 42 作为整体排列成曲折 (meander) 形状。在下 部电极 42 的长度方向邻接的两个下部电极 42 之间形成有间隙。如图 6 所示， 在下部电极 42 的上表面上， 在长度方向的两端附近， 分别配置有 MR 膜 50。MR 膜 50 包含从下部电极 42 侧依次层叠的自由层 51、 非磁性层 52、 磁化固定层 53 和反铁磁性层 54。自由层 51 电连接 于下部电极 42。反铁磁性层 54 由反铁磁性材料构成， 使其在与磁化固定层 53 之间产生交 换耦合， 将磁化固定层 53 的磁化方向固定。多个上部电极 43 配置在多个 MR 膜 50 上。各 个上部电极 43 细长， 将在下部电极 42 的长度方向邻接的两个下部电极 42 上配置并邻接的 两个 MR 膜 50 的反铁磁性层 54 彼此电连接。多个上部电极 43 与多个下部电极 42 同样地， 作为全体排列成曲折状。通过这种结构， 图 5 和图 6 所示的 MR 元件具有通过多个下部电极 42 和多个上部电极 43 串联连接的多个 MR 膜 50。另外， MR 膜 50 中的层 51 ～ 54 的配置可 以是与图 6 所示的配置上下相反。接着， 参照图 7 至图 10， 对磁性传感器 1 的作用和效果进行说明。在磁性传感器 1 中， 通过第一检测部 10， 基于第一和第二检测电路 11、 12 的输出信号求出作为第一角度 θ1 的检测值的第一检测角度 θ1s。 此外， 通过第二检测部 20， 基于第三和第四检测电路 21、 22 的输出信号求出作为第二角度 θ2 的检测值的第二检测角度 θ2s。而且， 基于第一检测角 度 θ1s 和第二检测角度 θ2s， 通过第三运算电路 30， 算出外部磁场 MF 在基准位置 PR 上的 方向 DM 相对于基准方向 DR 所成的角度 θ 的检测值 θs。
在本实施方式中， 检测电路 11、 12、 21、 22 的各输出信号的波形理想地是成为正弦 曲线。但是， 实际上， 通过因 MR 元件导致 MR 元件的输出信号波形失真， 从而检测电路 11、 12、 21、 22 的各输出信号的波形从正弦曲线失真。 作为因 MR 元件导致 MR 元件的输出信号波 形失真的情况， 例如有 MR 元件的磁化固定层的磁化方向因外部磁场 MF 等的影响而变动的 情况、 MR 元件的自由层的磁化方向因自由层的形状各向异性、 矫顽磁力等的影响而与外部 磁场 MF 的方向不一致的情况。图 7 示出了检测电路的输出信号的波形失真的方式。在图 7 中， 以检测电路 11、 12、 21、 22 为代表， 示出了检测电路 12 的输出信号的波形。在图 7 中， 横轴表示角度 θ， 纵轴表示检测电路 12 的输出信号 cosθ1s。附图标记 60 表示理想的正 弦曲线。附图标记 61、 62 所示的两个波形表示因 MR 元件而失真的波形。
如上所述由于因 MR 元件而导致检测电路 11、 12 的输出信号的波形失真， 所以第一 检测角度 θ1s 包含相对于在外部磁场 MF 的方向 DM 理想地旋转的情况下假想的第一角度 θ1 的理论值的第一角度误差 dθ1。同样地， 由于因 MR 元件而导致检测电路 21、 22 的输出 信号的波形失真， 所以第二检测角度 θ2s 包含相对于在外部磁场 MF 的方向 DM 理想地旋转 的情况下假想的第二角度 θ2 的理论值的第二角度误差 dθ2。第一角度误差 dθ1 和第二 角度误差 dθ2 伴随着外部磁场 MF 的方向 DM 的变化而以彼此相等的误差周期呈周期性地 变化， 而且第一角度误差 dθ1 的变化依赖于第一检测角度 θ1s 的变化， 第二角度误差 dθ2 的变化依赖于第二检测角度 θ2s 的变化。在检测电路的输出信号的波形如图 7 所示失真 的情况下， 误差周期为各检测电路 11、 12、 21、 22 的输出信号的周期的 1/4、 即 π/2(90° )。
图 8 示出了第一检测角度 θ1s 与第一角度误差 dθ1 的关系。在图 8 中， 横轴表 示角度 θ、 θ1， 纵轴表示角度 θ1、 第一检测角度 θ1s 以及第一角度误差 dθ1。另外， 在 图 8 中， 为了方便， 对于纵轴上的角度 θ 和第一检测角度 θ1s 的值， 实际的角度在 90°～ 270°的范围内以减去 180°的值表示， 实际的角度在 270°～ 360°的范围内以减去 360° 的值表示。在此后说明中使用的与图 8 同样的图中， 也使用与图 8 同样的表示方法。第二 检测角度 θ2s 与第二角度误差 dθ2 的关系和图 8 相同。
在本实施方式中， 第一检测角度 θ1s 的相位与第二检测角度 θ2s 的相位之间的 相位差为误差周期的 1/2 即 π/4(45° )。为了实现这一点， 在本实施方式中， 使第二方向 D2 相对于第一方向 D1， 针对外部磁场 MF 的旋转方向倾斜 45°。 根据本实施方式， 能够将第 一角度误差 dθ1 和第二角度误差 dθ2 抵消。参照图 9 和图 10 对该情况进行说明。在图 9 中， (a) 表示图 8 所示的第一检测角度 θ1s 与第一角度误差 dθ1 的关系。在图 9 中， (b) 表示第二检测角度 θ2s 与第二角度误差 dθ2 的关系。在图 9 所示的例子中， 第一角度误 差 dθ1 和第二角度误差 dθ2 的振幅为 ±6.7°。在本实施方式中， 使第一检测角度 θ1s 和第二检测角度 θ2s 的相位之间的相位差为误差周期的 1/2 即 π/4 的奇数倍。而且， 使 用第一检测角度 θ1s 和第二检测角度 θ2s， 算出角度 θ 的检测值 θs。因此， 在算出检测值 θs 时， 第一角度误差 dθ1 的相位和第二角度误差 dθ2 的相位相互反相。由此， 第一角 度误差 dθ1 和第二角度误差 dθ2 抵消。
图 10 表示如上所述算出的检测值 θs 与该检测值 θs 所含的角度误差 dθ 的关 系。如图 10 所示， 角度误差 dθ 与第一角度误差 dθ1 和第二角度误差 dθ2 相比， 大幅变 小。在图 10 所示的例子中， 角度误差 dθ 的振幅为 ±0.3°。
另外， 第一检测角度 θ1s 与第二检测角度 θ2s 的相位差不限于误差周期的 1/2， 只要是误差周期的 1/2 的奇数倍即可。在这种情况下， 第一角度误差 dθ1 和第二角度误差 dθ2 抵消， 能够大幅降低检测值 θs 所含的角度误差 dθ。在本实施方式中， 第一位置 P1 和第二位置 P2 针对外部磁场 MF 的旋转方向是相同的位置。在这种情况下， 通过使第一方 向 D1 和第二方向 D2 针对外部磁场 MF 的旋转方向相差相当于误差周期的 1/2 的奇数倍的 空间上的角度， 从而能够使第一检测角度 θ1s 与第二检测角度 θ2s 的相位差为误差周期 的 1/2 的奇数倍。在图 2 所示的例子中， 使第一方向 D1 和第二方向 D2 针对外部磁场 MF 的 旋转方向相差相当于误差周期的 1/2 的空间上的角度即 45°。
此外， 在本实施方式中， 除了 MR 元件中的磁化固定层的磁化方向以外， 使用完全 相同结构的两个检测部 10、 20 校正检测角度。因此， 即使各检测部中的角度误差是温度的 函数， 也能够包含温度引起的角度误差的变动量而抵消各检测部中的角度误差， 校正检测 角度。因此， 根据本实施方式， 最终能够获得温度引起的误差变动较少的角度检测值。 接着， 参照图 11 至图 14， 对磁性传感器 1 的使用方法的另一例进行说明。图 11 和 图 12 分别示出通过磁性传感器 1 对从 1 组以上的 N 极和 S 极交替排列成环状的旋转体 71 的外周部产生的外部磁场的方向进行检测的例子。在这些例子中， 图 11、 图 12 中的纸面成 为 XY 平面， 垂直于纸面的方向为 Z 方向。外部磁场以 Z 方向为中心旋转。另外， 在图 11、 图 12 所示的例子中， 旋转体 71 包含两组的 N 极和 S 极。在这种情况下， 在旋转体 71 进行 一个旋转的期间， 外部磁场进行两个旋转。
在图 11 所示的例子中， 将第一检测部 10 表示外部磁场方向时的基准方向即第一 方向 D1 设定为旋转体 71 的半径方向。第二检测部 20 表示外界磁场方向时的基准方向即 第二方向 D2 在 XY 平面内， 相对于第一方向 D1， 针对外部磁场的旋转方向倾斜 45°
在图 12 所示的例子中， 使第一方向 D1 与第二方向 D2 所成的角度为 45°， 同时， 使 第一方向 D1 和第二方向 D2 都在 XY 平面内， 相对于旋转体 71 的半径方向倾斜。方向 D1、 D2 各自相对于旋转体 71 的半径方向所成的角度优选为绝对值相等的值即 22.5°和 -22.5°。 这是因为， 在该情况中， 检测部 10 和外部磁场的位置关系与检测部 20 和外部磁场的位置关 系相同， 不需要进行这些位置关系不同所引起的校正。
图 13 和图 14 分别表示通过磁性传感器 1 对从多组的 N 极和 S 极交替排列成直线 状且在 N 极和 S 极并排的方向移动的移动体 72 的外周部产生的外部磁场的方向进行检测 的例子。在这些例子中， 图 13、 图 14 中的纸面成为 XY 平面， 垂直于纸面的方向为 Z 方向。 外部磁场以 Z 方向为中心旋转。
在图 13 所示的例子中， 将第一方向 D1 在 XY 平面内设定为与移动体 72 的移动方 向正交的方向。第二方向 D2 在 XY 平面内相对于第一方向 D1， 针对外部磁场的旋转方向倾 斜 45°。
在图 14 所示的例子中， 使第一方向 D1 与第二方向 D2 所成的角度为 45°， 同时，
使第一方向 D1 和第二方向 D2 都在 XY 平面内相对于与移动体 72 的移动方向正交的方向倾 斜。与图 12 所示的例子同样地， 方向 D1、 D2 各自相对于与移动体 72 的移动方向正交的方 向所成的角度优选为绝对值相等的值即 22.5°和 -22.5°。
( 第二实施方式 )
接着， 参照图 15 至图 17， 对本发明第二实施方式的磁性传感器进行说明。在本实 施方式的磁性传感器 1 中， 使第一检测部 10 检测外部磁场 MF 的位置即第一位置 P1 与第二 检测部 20 检测外部磁场 MF 的位置即第二位置 P2 为相互不同的位置。 即， 在本实施方式中， 第一检测部 10 和第二检测部 20 配置在不同的位置。第一位置 P1 与第二位置 P2 的偏移相 当于误差周期的 1/2 的奇数倍。
图 15 表示与第一实施方式中的图 11 和图 12 所示的例子同样地通过磁性传感器 1 对从旋转体 71 的外周部产生的外部磁场的方向进行检测的例子。在该例子中， 旋转体 71 包含 2 组的 N 极和 S 极， 在旋转体 71 进行一个旋转的期间， 外部磁场进行两个旋转。 在这种 情况下， 检测电路 11、 12、 21、 22 的输出信号中的 1 周期即电气角 360°相当于旋转体 71 的 1/2 旋转即旋转体 71 的旋转角 180°。 误差周期为检测电路的输出信号的周期的 1/4， 这相 当于电气角 90°、 旋转体 71 的旋转角 45°。在本实施方式中， 第一位置 P1 与第二位置 P2 的偏移为误差周期的 1/2 的奇数倍、 即电气角 45°的奇数倍、 旋转体 71 的旋转角 22.5°的 奇数倍。 在图 15 中， 示出使第一位置 P1 与第二位置 P2 的偏移为旋转体 71 的旋转角 22.5° 的例子。 此外， 在图 15 所示的例子中， 将第一检测部 10 表示外部磁场方向时的基准方向即 第一方向 D1 和第二检测部 20 表示外部磁场方向时的基准方向即第二方向 D2 都设定为旋 转体 71 的半径方向。由此， 第一检测角度 θ1s 与第二检测角度 θ2s 的相位差成为误差周 期的 1/2 的奇数倍、 即电气角 45°的奇数倍、 旋转体 71 的旋转角 22.5°的奇数倍。
图 16 示出与第一实施方式中的图 13 和图 14 所示的例子同样地通过磁性传感器 1 对从移动体 72 的外周部产生的外部磁场的方向进行检测的例子。在该例子中， 当移动体 72 以 1 节距量即 N 极和 S 极的 1 组量移动时， 外部磁场进行 1 个旋转。在这种情况下， 检测 电路 11、 12、 21、 22 的输出信号中的 1 周期即电气角 360°相当于移动体 72 的 1 节距。误差 周期为检测电路的输出信号的周期的 1/4， 这相当于 1/4 节距。在本实施方式中， 第一位置 P1 与第二位置 P2 的偏移为误差周期的 1/2 的奇数倍、 即 1/8 节距的奇数倍。在图 16 中， 示 出使第一位置 P1 与第二位置 P2 的偏移为 1/8 节距的例子。
此外， 在图 16 所示的例子中， 将第一方向 D1 和第二方向 D2 都在 XY 平面内设定为 与移动体 72 的移动方向正交的方向。由此， 第一检测角度 θ1s 与第二检测角度 θ2s 的相 位差成为误差周期的 1/2 的奇数倍、 即电气角 45°的奇数倍、 1/8 节距的奇数倍。
根据本实施方式， 由于与第一实施方式同样地， 第一检测角度 θ1s 与第二检测角 度 θ2s 的相位差是误差周期的 1/2 的奇数倍， 所以第一角度误差 dθ1 与第二角度误差 dθ2 抵消， 能够大幅降低检测值 θs 所含的角度误差 dθ。
图 17 是表示将第一检测部 10 中的电桥电路 14、 16 一体化后的组件 140 的一例的 平面图。该组件 140 具备基板 141、 在该基板 141 上设置的电桥电路 14、 16。电桥电路 14、 16 的多个端口在基板 141 上， 配置在基板 141 的周缘附近。在基板 141 上设有圆形的 MR 元 件配置区域。该 MR 元件配置区域在圆周方向上分割为 8 个分割区域。在该 8 个分割区域，
分别配置有 MR 元件 R11 ～ R14、 R21 ～ R24。此外， 在基板 141， 为了将多个 MR 元件与多个 端口电连接而形成有布线。将第二检测部 20 中的电桥电路 24、 26 一体化后的组件也可以 与组件 140 同样地构成。
另外， 在本实施方式中， 由于将第一检测部 10 和第二检测部 20 配置在相互不同的 位置， 所以可能由于检测部 10、 20 的安装精度的问题， 引起第一位置 P1 和第二位置 P2 的偏 移量从所希望的值偏移， 第一检测角度 θ1s 和第二检测角度 θ2s 的相位差从所希望的即 电气角 45°的奇数倍偏移。这里， 将该第一检测角度 θ1s 和第二检测角度 θ2s 的相位差 从所希望的值的偏移量表示为 ±α。在本实施方式中， 能够从第一检测角度 θ1s 和第二 检测角度 θ2s 的峰值相位差等， 估计 ±α 的值。而且， 通过替代式 (1) 使用下式 (5) 算出 θs， 从而校正偏移量 ±α 的量， 能够检测出更加正确的角度 θ。
θs ＝ (θ1s+θ2s+π/4±α)/2...(5)
本实施方式中的其它结构、 作用和效果与第一实施方式相同。
( 第三实施方式 )
接着， 参照图 18， 对本发明第三实施方式的磁性传感器进行说明。图 18 是表示本 实施方式的磁性传感器 1 的结构的电路图。 在本实施方式的磁性传感器 1 中， 检测电路 11、 12、 21、 22 都替代惠斯登电桥电路而具有半桥电路， 不具有差分检测器。
检测电路 11 具有串联连接并在电源端口 V1 和接地端口 G1 之间设置的一对磁性 检测元件 (MR 元件 )R11、 R12。从磁性检测元件 R11、 R12 的连接点取得检测电路 11 的输出 信号。检测电路 12 具有串联连接并在电源端口 V2 和接地端口 G2 之间设置的一对磁性检 测元件 (MR 元件 )R21、 R22。从磁性检测元件 R21、 R22 的连接点取得检测电路 12 的输出信 号。
检测电路 21 具有串联连接并在电源端口 V3 和接地端口 G3 之间设置的一对磁性 检测元件 (MR 元件 )R31、 R32。从磁性检测元件 R31、 R32 的连接点取得检测电路 21 的输出 信号。检测电路 22 具有串联连接并在电源端口 V4 和接地端口 G4 之间设置的一对磁性检 测元件 (MR 元件 )R41、 R42。从磁性检测元件 R41、 R42 的连接点取得检测电路 22 的输出信 号。
各磁性检测元件 (MR 元件 )R11、 R12、 R21、 R22、 R31、 R32、 R41、 R42 的磁化固定层 的磁化方向与图 3 中相同附图标记的磁性检测元件 (MR 元件 ) 的磁化固定层的磁化方向相 同。
本实施方式的其它结构、 作用和效果与第一实施方式相同。
( 第四实施方式 )
接着， 参照图 19， 对本发明第四实施方式的磁性传感器进行说明。图 19 是表示本 实施方式的磁性传感器 1 的结构的电路图。在本实施方式的磁性传感器 1 中， 作为电桥电 路 14、 16、 24、 26 中全部的磁性检测元件， 使用 AMR( 各向异性磁阻效应 ) 元件。在这种情况 中， 在外部磁场进行一个旋转的期间， 检测电路 11、 12、 21、 22 的输出信号变化两个周期的 量。 因此， 本实施方式中的检测电路 11、 12、 21、 22 的输出信号的周期相当于外部磁场的 1/2 旋转， 成为第一实施方式中的检测电路 11、 12、 21、 22 的输出信号的周期的 1/2。此外， 在本 实施方式中， 误差周期也成为第一实施方式中的误差周期的 1/2。
在本实施方式中， 第二检测部 20 表示外部磁场方向时的基准方向即第二方向 D2在 XY 平面内， 相对于第一检测部 10 表示外部磁场方向时的基准方向即第一方向 D1， 针对外 部磁场的旋转方向倾斜 22.5°。
在本实施方式中， 第三运算电路 30 替代式 (1) 使用下式 (6) 算出 θs。
θs ＝ (θ1s+θ2s+π/8)/2...(6)
另外， 在本实施方式中， 也可以使第二方向 D2 在 XY 平面内， 相对于第一方向 D 1 针对外部磁场的旋转方向倾斜 -22.5°。在这种情况中， 第三运算电路 30 替代式 (6) 使用 下式 (7) 算出 θs。
θs ＝ (θ1s+θ2s-π/8)/2...(7)
与第一实施方式同样地， 在本实施方式中也是， 第一检测角度 θ1s 和第二检测角 度 θ2s 的相位差是误差周期的 1/2 的奇数倍， 由此， 第一角度误差 dθ1 与第二角度误差 dθ2 抵消， 能够大幅降低检测值 θs 所含的角度误差 dθ。
在本实施方式中， 在如图 11 至图 14 所示的例子那样使用磁性传感器 1 的情况下， 使第二方向 D2 在 XY 平面内， 相对于第一方向 D1， 针对外部磁场的旋转方向倾斜 22.5°。 在 如图 12 所示的例子那样使用磁性传感器 1 的情况下， 优选方向 D1、 D2 各自相对于旋转体 71 的半径方向所成的角度为绝对值相等的值即 11.25°和 -11.25°。同样地， 在如图 14 所示 的例子那样使用磁性传感器 1 的情况下， 优选方向 D1、 D2 各自相对于与移动体 72 的移动方 向正交的方向所成的角度为绝对值相等的值即 11.25°和 -11.25°。
此外， 在本实施方式中， 也可以与第二实施方式同样地， 将第一检测部 10 和第二 检测部 20 配置在不同的位置， 使第一位置 P1 和第二位置 P2 为相互不同的位置。在这种情 况中， 使第一位置 P1 和第二位置 P2 的偏移成为与误差周期的 1/2 的奇数倍相当的量。在 这种情况下， 在通过磁性传感器 1 对从图 15 所示的旋转体 71 的外周部产生的外部磁场的 方向进行检测时， 第一位置 P1 和第二位置 P2 的偏移为旋转体 71 的旋转角 11.25°的奇数 倍。此外， 在通过磁性传感器 1 对从图 16 所示的移动体 72 的外周部产生的外部磁场的方 向进行检测时， 使第一位置 P1 和第二位置 P2 的偏移为 1/16 节距的奇数倍。
本实施方式中的其它结构、 作用和效果与第一实施方式相同。 另外， 在本实施方式 中， 也可以替代 AMR 元件而使用霍尔元件。
( 第五实施方式 )
接着， 对本发明第五实施方式的磁性传感器进行说明。本实施方式的磁性传感器 1 适于降低因外部磁场而产生的角度误差。首先， 参照图 20 至图 22， 对因外部磁场而产生 角度误差的理由进行说明。图 20 表示通过磁性传感器 1 对从 1 组以上的 N 极和 S 极交替 排列成环状的旋转体 71 的外周部产生的外部磁场的方向进行检测的例子。在该例子中， 将 旋转体 71 的半径方向的外部磁场的成分作为 Hr， 在 XY 平面内， 将与 Hr 正交的外部磁场的 成分作为 Hθ。图 21 表示通过磁性传感器 1 对从多组的 N 极和 S 极交替排列成直线状且 在 N 极和 S 极并排的方向移动的移动体 72 的外周部产生的外部磁场的方向进行检测的例 子。在该例子中， 在 XY 平面内， 将与移动体 72 的移动方向正交的方向的外部磁场的成分作 为 Hr， 在 XY 平面内， 将与 Hr 正交的外部磁场的成分作为 Hθ。
这里， 在图 20 或图 21 所示的例子中， 考虑通过第一检测部 10 检测外部磁场方向 而获得第一检测角度 θ1s 的情况。图 22 示出该情况中的 Hr、 Hθ、 θ1s 以及第一角度误差 dθ1 的关系的一例。在图 22 中， 横轴表示外部磁场 MF 的方向 DM 相对于基准方向 DR 所成的角度 θ， 纵轴表示 Hr、 Hθ、 θ1s、 dθ1。在图 20 或图 21 所示的例子中， 存在外部磁场的 方向或外部磁场的一个方向的成分的强度不以正弦函数方式变化的情况。在这种情况下， 第一检测角度 θ1s 包含第一角度误差 dθ1。 该情况中的第一角度误差 dθ1 的变化依赖于 外部磁场方向的变化。第一角度误差 dθ1 的误差周期为外部磁场方向的旋转周期的 1/2。 同样地， 在通过第二检测部 20 检测外部磁场方向而获得第二检测角度 θ2s 的情况下也是， 第二检测角度 θ2s 包含依赖于外部磁场方向的变化而变化的第二角度误差 dθ2。
接着， 参照图 20 和图 21， 对本实施方式的磁性传感器 1 的结构进行说明。在本实 施方式的磁性传感器 1 中， 使第一检测部 10 检测外部磁场 MF 的位置即第一位置 P1 与第二 检测部 20 检测外部磁场 MF 的位置即第二位置 P2 为相互不同的位置。即， 在本实施方式 中， 第一检测部 10 和第二检测部 20 配置在不同的位置。第一位置 P1 和第二位置 P2 的偏 移相当于误差周期的 1/2 的奇数倍。这相当于外部磁场方向的旋转周期的 1/4 的奇数倍。 在图 20 和图 21 中， 示出使第一位置 P1 和第二位置 P2 的偏移相当于误差周期的 1/2 的量 的例子。
此外， 在图 20 所示的例子中， 将第一检测部 10 表示外部磁场方向时的基准方向即 第一方向 D1 和第二检测部 20 表示外部磁场方向时的基准方向即第二方向 D2， 都设定为旋 转体 71 的半径方向。在图 21 所示的例子中， 将第一方向 D1 和第二方向 D2 都在 XY 平面内 设定为与移动体 72 的移动方向正交的方向。 在这些例子中， 第一检测角度 θ1s 和第二检测 角度 θ2s 的相位差成为外部磁场方向的旋转周期的 1/4( 电气角 90° )。在这些例子中， 第三运算电路 30 利用下式 (8) 算出 θs。
θs ＝ (θ1s+θ2s+π/2)/2...(8)
接着， 参照图 23 和图 24， 对能通过本实施方式的磁性传感器 1 降低因外部磁场而 产生的角度误差的情况进行说明。 在图 23 中， (a) 表示第一检测角度 θ1s 与第一角度误差 dθ1 的关系。在图 23 中， (b) 表示第二检测角度 θ2s 与第二角度误差 dθ2 的关系。在图 23 所示的例子中， 第一角度误差 dθ1 和第二角度误差 dθ2 的振幅为 ±5.45°。在本实施 方式中， 使第一位置 P1 和第二位置 P2 错开相当于误差周期的 1/2( 电气角 90° ) 的奇数倍 的量。而且， 使用第一检测角度 θ1s 和第二检测角度 θ2s， 算出角度 θ 的检测值 θs。因 此， 在算出检测值 θs 时， 第一角度误差 dθ1 的相位和第二角度误差 dθ2 的相位成为相互 反相。由此， 第一角度误差 dθ1 和第二角度误差 dθ2 抵消。
图 24 表示如上所述算出的检测值 θs 与该检测值 θs 所含的角度误差 dθ 的关 系。如图 24 所示， 角度误差 dθ 与第一角度误差 dθ1 和第二角度误差 dθ2 相比， 大幅变 小。在图 24 所示的例子中， 角度误差 dθ 的振幅为 ±0.6°。
另外， 第一位置 P1 和第二位置 P2 的偏移量不限于与误差周期的 1/2 相当的量， 只 要为与误差周期的 1/2 的奇数倍相当的量即可。在这种情况中， 第一角度误差 dθ1 和第二 角度误差 dθ2 抵消， 能够大幅降低检测值 θs 所含的角度误差 dθ。
此外， 在本实施方式中， 第一检测角度 θ1s 和第二检测角度 θ2s 的相位差不限于 电气角 90°而可以为任意大小。 当设第一检测角度 θ1s 和第二检测角度 θ2s 的相位差为 β 时， 第三运算电路 30 利用下式 (9) 算出 θs。
θs ＝ (θ1s+θ2s+β)/2...(9)
本实施方式中的其它结构、 作用和效果与第一实施方式相同。 另外， 在本实施方式中， 也可以使检测电路 11、 12、 21、 22 为第三或第四实施方式中的结构。
( 第六实施方式 )
接着， 对本发明第六实施方式的磁性传感器进行说明。本实施方式的磁性传感器 1 能够降低因 MR 元件而产生的角度误差的成分、 以及因外部磁场而产生的角度误差的成分 的两方。
首先， 参照图 25 和图 26， 对有时角度误差包含因 MR 元件而产生的角度误差的成 分、 以及因外部磁场而产生的角度误差的成分的情况进行说明。图 25 表示与图 20 所示的 例子同样地通过磁性传感器 1 对从旋转体 71 的外周部产生的外部磁场的方向进行检测的 例子。图 26 与图 21 所示的例子同样地， 表示通过磁性传感器 1 对从移动体 72 的外周部产 生的外部磁场的方向进行检测的例子。 在这些例子中， 如在第五实施方式中说明的那样， 存 在第一和第二检测角度 θ1s、 θ2s 分别包含因外部磁场而产生的角度误差的成分的情况。 此外， 如在第一实施方式中说明的那样， 存在第一和第二检测角度 θ1s、 θ2s 分别包含因 MR 元件而产生的角度误差的成分的情况。
因此， 存在第一检测角度 θ1s 中的第一角度误差 dθ1 和第二检测角度 θ2s 中的 第二角度误差 dθ2 分别包含因外部磁场而产生的第一误差成分和因 MR 元件而产生的第二 误差成分的情况。第一误差成分依赖于外部磁场方向的变化， 按照外部磁场方向的旋转周 期的 1/2 即电气角 180°的第一误差周期变化。第二误差成分按照检测电路 11、 12、 21、 22 的输出信号的周期的 1/4 即电气角 90°的第二误差周期变化。
接着， 对本实施方式的磁性传感器 1 的结构进行说明。在本实施方式的磁性传感 器 1 中， 与第五实施方式同样地， 将第一检测部 10 和第二检测部 20 配置在不同的位置， 使 第一位置 P1 和第二位置 P2 为相互不同的位置。第一位置 P1 和第二位置 P2 的偏移相当于 第一误差周期的 1/2( 电气角 90° ) 的奇数倍。这相当于外部磁场方向的旋转周期的 1/4 的奇数倍。在图 25 和图 26 中， 表示使第一位置 P1 和第二位置 P2 的偏移为相当于第一误 差周期的 1/2( 电气角 90° ) 的量的例子。
此外， 在本实施方式中， 使第一检测角度 θ1s 的相位和第二检测角度 θ2s 的相位 之间的相位差为第二误差周期的 1/2( 电气角 45° ) 的奇数倍。具体而言， 在图 25 所示的 例子中， 使第二方向 D2 在 XY 平面内， 从旋转体 71 的半径方向倾斜 45°。由此， 第一检测 角度 θ1s 和第二检测角度 θ2s 的相位差成为第二误差周期的 1/2( 电气角 45° ) 的 3 倍 即电气角 135°。此外， 在图 26 所示的例子中， 使第二方向 D2 在 XY 平面内， 从与移动体 72 的移动方向正交的方向倾斜 45°。 在这种情况下也是， 第一检测角度 θ1s 和第二检测角度 θ2s 的相位差成为第二误差周期的 1/2( 电气角 45° ) 的 3 倍即电气角 135°。
在图 25 和图 26 所示的例子中， 第三运算电路 30 利用下式 (10) 算出 θs。
θs ＝ (θ1s+θ2s+π/2+π/4)/2...(10)
如上所述， 在本实施方式中， 使第一位置 P1 和第二位置 P2 错开与第一误差周期的 1/2( 电气角 90° ) 的奇数倍相当的量。由此， 在算出检测值 θs 时， 第一角度误差 dθ1 中 的第一误差成分的相位与第二角度误差 dθ2 中的第一误差成分的相位成为相互反相。由 此， 第一角度误差 dθ1 中的第一误差成分与第二角度误差 dθ2 中的第一误差成分抵消。
进而， 在本实施方式中， 使第一检测角度 θ1s 的相位和第二检测角度 θ2s 的相位 之间的相位差为第二误差周期的 1/2( 电气角 45° ) 的奇数倍。 由此， 在算出检测值 θs 时，第一角度误差 dθ1 中的第二误差成分的相位和第二角度误差 dθ2 中的第二误差成分的相 位成为相互反相。由此， 第一角度误差 dθ1 中的第二误差成分和第二角度误差 dθ2 中的 第二误差成分抵消。
通过以上的作用， 根据本实施方式， 能够降低因 MR 元件而产生的角度误差的成 分、 以及因外部磁场而产生的角度误差的成分的两方。
本实施方式中的其它结构、 作用和效果与第一或第五实施方式相同。 此外， 在本实 施方式中， 也可以使检测电路 11、 12、 21、 22 为第三或第四实施方式中的结构。
( 第七实施方式 )
接着， 对本发明第七实施方式的磁性传感器进行说明。 本实施方式的磁性传感器 1 与第六实施方式同样地， 能够降低因 MR 元件而产生的角度误差的成分、 以及因外部磁场而 产生的角度误差的成分的两方。
图 27 是表示本实施方式的磁性传感器 1 的结构的框图。如图 27 所示， 本实施方 式的磁性传感器 1 具备第一和第二复合检测部 110A、 110B 以及第四运算电路 111。第四运 算电路 111 例如可以通过微型计算机实现。
复合检测部 110A、 110B 的结构分别与第五实施方式的磁性传感器 1 的结构相同。 具体而言， 复合检测部 110A 具备与第一检测部 10、 第二检测部 20 和第三运算电路 30 同样 结构的第一检测部 10A、 第二检测部 20A 和第三运算电路 30A。同样地， 复合检测部 110B 具 备与第一检测部 10、 第二检测部 20 和第三运算电路 30 同样结构的第一检测部 10B、 第二检 测部 20B 和第三运算电路 30B。
第一复合检测部 110A 求出第一基准位置 PRA 上的外部磁场的方向相对于第一基 准方向 DRA 所成的角度 θA 的检测值 θAs。同样地， 第二复合检测部 110B 求出第二基准位 置 PRB 上的外部磁场的方向相对于第二基准方向 DRB 所成的角度 θB 的检测值 θBs。第四 运算电路 111 基于通过复合检测部 110A、 110B 得到的检测值 θAs、 θBs， 算出基准位置 PR 上的外部磁场的方向相对于基准方向 DR 所成的角度 θ 的检测值 θs。
检测部 10A、 20A 的相对位置关系与第五实施方式中的检测部 10、 20 的相对位置关 系相同。检测部 10B、 20B 的相对位置关系也与第五实施方式中的检测部 10、 20 的相对位置 关系相同。在本实施方式中， 检测部 10B、 20B 相对于检测部 10A、 20A， 配置在以与外部磁场 方向的旋转周期的 1/8 即电气角 45°相当的量偏移的位置。
图 28 表示与图 20 所示的例子同样地通过磁性传感器 1 对从旋转体 71 的外周部 产生的外部磁场的方向进行检测的例子。在该例子中， 检测部 10A、 20A 配置在与图 20 所示 的检测部 10、 20 相同的位置。检测部 10B、 20B 相对于检测部 10A、 20A， 配置在以与外部磁 场方向的旋转周期的 1/8( 电气角 45° ) 相当的量、 即旋转体 71 的旋转角 22.5°偏移的位 置。此外， 在该例子中， 将检测部 10A、 20A、 10B、 20B 表示外部磁场方向时的基准方向均设定 为旋转体 71 的半径方向。
图 29 表示与图 21 所示的例子同样地通过磁性传感器 1 对从移动体 72 的外周部 产生的外部磁场的方向进行检测的例子。在该例子中， 检测部 10A、 20A 配置在与图 21 所示 的检测部 10、 20 相同的位置。 检测部 10B、 20B 相对于检测部 10A、 20A， 配置在以与外部磁场 方向的旋转周期的 1/8( 电气角 45° ) 相当的量、 即移动体 72 的 1/8 节距偏移的位置。此 外， 在该例子中， 将检测部 10A、 20A、 10B、 20B 表示外部磁场方向时的基准方向均在 XY 平面内设定为与移动体 72 的移动方向正交的方向。
在图 28 和图 29 所示的例子中， 检测值 θAs 的相位和检测值 θBs 的相位之间的 相位差为电气角 45°。
接着， 参照图 30 和图 31， 对本实施方式的磁性传感器 1 的作用和效果进行说明。 与第六实施方式同样地， 在本实施方式中也是， 检测部 10A、 20A、 10B、 20B 的检测角度中的 角度误差包含因外部磁场而产生的第一误差成分、 以及因 MR 元件而产生的第二误差成分。
第一复合检测部 110A 求出第一基准位置 PRA 上的外部磁场的方向相对于第一基 准方向 DRA 所成的角度 θA 的检测值 θAs。第二复合检测部 110B 求出第二基准位置 PRB 上的外部磁场的方向相对于第二基准方向 DRB 所成的角度 θB 的检测值 θBs。 按照在第五 实施方式中说明的原理， 在检测值 θAs、 θBs 中， 第一误差成分被降低了。但是， 在检测值 θAs、 θBs 中， 包含第二误差成分。
在本实施方式中， 基于通过复合检测部 110A、 110B 得到的检测值 θAs、 θBs， 通过 第四运算电路 111， 算出基准位置 PR 上的外部磁场的方向相对于基准方向 DR 所成的角度 θ 的检测值 θs。此时， 检测值 θAs 的相位和检测值 θBs 的相位之间的相位差为第二误 差周期的 1/2( 电气角 45° )。第四运算电路 111 利用下式 (11) 算出 θs。 θs ＝ (θAs+θBs+π/4)/2...(11)
在本实施方式中， 在算出检测值 θs 时， 检测值 θAs 中的第二误差成分的相位与 检测值 θBs 中的第二误差成分的相位成为相互反相。由此， 检测值 θAs 中的第二误差成 分和检测值 θBs 中的第二误差成分抵消。参照图 30 和图 31 对该情况进行说明。
在图 30 中， (a) 表示检测值 θAs 与其所含的角度误差 dθA 的关系。在图 30 中， (b) 表示检测值 θBs 与其所含的角度误差 dθB 的关系。角度误差 dθA、 dθB 的主要成分 为第二误差成分。因此， 角度误差 dθA、 dθB 的周期成为第二误差周期 ( 电气角 90° )。 在图 30 所示的例子中， 角度误差 dθA、 dθB 的振幅为 ±0.6°。在本实施方式中， 如上所 述， 检测值 θAs 的相位与检测值 θBs 的相位之间的相位差为第二误差周期的 1/2( 电气角 45° )。因此， 在算出检测值 θs 时， 角度误差 dθA 的相位与角度误差 dθB 的相位成为相 互反相。由此， 角度误差 dθA 和角度误差 dθB 抵消。
图 31 表示如上所述算出的检测值 θs 与该检测值 θs 所含的角度误差 dθ 的关 系。如图 31 所示， 角度误差 dθ 与角度误差 dθA、 dθB 相比， 大幅变小。在图 31 所示的例 子中， 角度误差 dθ 的振幅为 ±0.09°。另外， 检测值 θAs 与检测值 θBs 的相位差不限于 第二误差周期的 1/2， 只要为第二误差周期的 1/2 的奇数倍即可。
按照以上的作用， 根据本实施方式， 能够降低因 MR 元件而产生的角度误差的成 分、 以及因外部磁场而产生的角度误差的成分的两方。
本实施方式中的其它结构、 作用和效果与第一或第五实施方式相同。 另外， 在本实 施方式中， 也可以使检测电路为第三或第四实施方式中的结构。
( 第八实施方式 )
接着， 对本发明第八实施方式的磁性传感器进行说明。 本实施方式的磁性传感器 1 与第六和第七实施方式同样地， 能够降低因 MR 元件而产生的角度误差的成分、 以及因外部 磁场而产生的角度误差的成分的两方。
本实施方式的磁性传感器 1 与第七实施方式同样地， 具备第一和第二复合检测部
110A、 110B、 以及第四运算电路 111。本实施方式的磁性传感器 1 的基本结构如图 27 所示。 但是， 如下所述， 本实施方式中的复合检测部 110A、 110B 也有与第七实施方式中的复合检 测部 110A、 110B 不同的方面。
本实施方式中的复合检测部 110A、 110B 的结构分别与第一实施方式的磁性传感 器 1 的结构相同。具体而言， 复合检测部 110A 具备与第一检测部 10、 第二检测部 20 和第三 运算电路 30 同样结构的第一检测部 10A、 第二检测部 20A 和第三运算电路 30A。同样地， 复 合检测部 110B 具备与第一检测部 10、 第二检测部 20 和第三运算电路 30 同样结构的第一检 测部 10B、 第二检测部 20B 和第三运算电路 30B。
第一复合检测部 110A 求出第一基准位置 PRA 上的外部磁场的方向相对于第一基 准方向 DRA 所成的角度 θA 的检测值 θAs。同样地， 第二复合检测部 110B 求出第二基准位 置 PRB 上的外部磁场的方向相对于第二基准方向 DRB 所成的角度 θB 的检测值 θBs。第四 运算电路 111 基于通过复合检测部 110A、 110B 得到的检测值 θAs、 θBs， 算出基准位置 PR 上的外部磁场的方向相对于基准方向 DR 所成的角度 θ 的检测值 θs。
检测部 10A、 20A 的相对位置关系与第一实施方式中的检测部 10、 20 的相对位置关 系相同。检测部 10B、 20B 的相对位置关系也与第一实施方式中的检测部 10、 20 的相对位置 关系相同。在本实施方式中， 检测部 10B、 20B 相对于检测部 10A、 20A， 配置在以与外部磁场 方向的旋转周期的 1/4 即电气角 90°相当的量偏移的位置。
图 32 表示与图 11 所示的例子同样地通过磁性传感器 1 对从旋转体 71 的外周部 产生的外部磁场的方向进行检测的例子。在该例子中， 检测部 10A、 20A 配置在与图 11 所示 的检测部 10、 20 相同的位置。 检测部 10B、 20B 相对于检测部 10A、 20A， 配置在以与外部磁场 方向的旋转周期的 1/4( 电气角 90° ) 相当的量、 即旋转体 71 的旋转角 45°偏移的位置。
此外， 在图 32 所示的例子中， 将检测部 10A、 10B 各自中的第一方向设定为旋转体 71 的半径方向。检测部 20A 中的第二方向在 XY 平面内， 相对于检测部 10A 中的第一方向， 针对外部磁场的旋转方向倾斜 45°。同样地， 检测部 20B 中的第二方向在 XY 平面内， 相对 于检测部 10B 中的第一方向， 针对外部磁场的旋转方向倾斜 45°。另外， 也可以将检测部 10A、 20A 配置在与图 12 所示的检测部 10、 20 相同的位置， 相对于该检测部 10A、 20A， 将检测 部 10B、 20B 配置在以与外部磁场方向的旋转周期的 1/4( 电气角 90° ) 相当的量、 即旋转体 71 的旋转角 45°偏移的位置。
图 33 表示与图 13 所示的例子同样地通过磁性传感器 1 对从移动体 72 的外周部 产生的外部磁场的方向进行检测的例子。在该例子中， 检测部 10A、 20A 配置在与图 13 所示 的检测部 10、 20 相同的位置。 检测部 10B、 20B 相对于检测部 10A、 20A， 配置在以与外部磁场 方向的旋转周期的 1/4( 电气角 90° ) 相当的量、 即移动体 72 的 1/4 节距偏移的位置。此 外， 在该例子中， 将检测部 10A、 10B 各自中的第一方向在 XY 平面内设定为与移动体 72 的移 动方向正交的方向。检测部 20A 中的第二方向在 XY 平面内， 相对于检测部 10A 中的第一方 向， 针对外部磁场的旋转方向倾斜 45°。 同样地， 检测部 20B 中的第二方向在 XY 平面内， 相 对于检测部 10B 中的第一方向， 针对外部磁场的旋转方向倾斜 45°。 另外， 也可以将检测部 10A、 20A 配置在与图 14 所示的检测部 10、 20 相同的位置， 相对于该检测部 10A、 20A， 将检测 部 10B、 20B 配置在以与外部磁场方向的旋转周期的 1/4( 电气角 90° ) 相当的量、 即移动体 72 的 1/4 节距偏移的位置。在图 32 和图 33 所示的例子中， 检测值 θAs 的相位与检测值 θBs 的相位之间的 相位差为电气角 90°。
接着， 参照图 34 和图 35， 对本实施方式的磁性传感器 1 的作用和效果进行说明。 与第六和第七实施方式同样地， 在本实施方式中也是， 检测部 10A、 20A、 10B、 20B 的检测角 度中的角度误差包含因外部磁场而产生的第一误差成分、 以及因 MR 元件而产生的第二误 差成分。
第一复合检测部 110A 求出第一基准位置 PRA 上的外部磁场的方向相对于第一基 准方向 DRA 所成的角度 θA 的检测值 θAs。第二复合检测部 110B 求出第二基准位置 PRB 上的外部磁场的方向相对于第二基准方向 DRB 所成的角度 θB 的检测值 θBs。 按照在第一 实施方式中说明的原理， 在检测值 θAs、 θBs 中， 第二误差成分被降低了。但是， 在检测值 θAs、 θBs 中， 包含第一误差成分。
在本实施方式中， 基于通过复合检测部 110A、 110B 得到的检测值 θAs、 θBs， 通过 第四运算电路 111， 算出基准位置 PR 上的外部磁场的方向相对于基准方向 DR 所成的角度 θ 的检测值 θs。此时， 检测值 θAs 的相位和检测值 θBs 的相位之间的相位差为第一误 差周期的 1/2( 电气角 90° )。第四运算电路 111 利用下式 (12) 算出 θs。
θs ＝ (θAs+θBs+π/2)/2...(12)
在本实施方式中， 在算出检测值 θs 时， 检测值 θAs 中的第一误差成分的相位与 检测值 θBs 中的第一误差成分的相位成为相互反相。由此， 检测值 θAs 中的第一误差成 分和检测值 θBs 中的第一误差成分抵消。参照图 34 和图 35 对该情况进行说明。
在图 34 中， (a) 表示检测值 θAs 与其所含的角度误差 dθA 的关系。在图 34 中， (b) 表示检测值 θBs 与其所含的角度误差 dθB 的关系。角度误差 dθA、 dθB 的主要成分 为第一误差成分。因此， 角度误差 dθA、 dθB 的周期成为第一误差周期 ( 电气角 180° )。 在本实施方式中， 如上所述， 检测值 θAs 的相位与检测值 θBs 的相位之间的相位差为第一 误差周期的 1/2( 电气角 90° )。因此， 在算出检测值 θs 时， 角度误差 dθA 的相位与角度 误差 dθB 的相位成为相互反相。由此， 角度误差 dθA 和角度误差 dθB 抵消。
图 35 表示如上所述算出的检测值 θs 与该检测值 θs 所含的角度误差 dθ 的关 系。如图 35 所示， 角度误差 dθ 与角度误差 dθA、 dθB 相比大幅变小。另外， 检测值 θAs 与检测值 θBs 的相位差不限于第一误差周期的 1/2， 只要为第一误差周期的 1/2 的奇数倍 即可。
按照以上的作用， 根据本实施方式， 能够降低因 MR 元件而产生的角度误差的成 分、 以及因外部磁场而产生的角度误差的成分的两方。
本实施方式中的其它结构、 作用和效果与第一或第五实施方式相同。 另外， 在本实 施方式中， 也可以使检测电路为第三或第四实施方式中的结构。
此外， 各实施方式中的多个检测部的配置为一个例子， 多个检测部的配置可以在 满足权利要求书记载要件的范围内进行各种变更。
基于以上说明可知能够实施本发明的各种方式或变形例。因此， 在与权利要求书 均等的范围内， 即使为上述优选方式以外的方式也可以实施本发明。