JP7028234B2 - 磁気センサ - Google Patents

Description

本発明は、磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子に印加するためのコイル磁界を発生するコイルとを備えた磁気センサに関する。

近年、種々の用途で、磁気センサが利用されている。磁気センサとしては、基板上に設けられたスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子を用いたものが知られている。スピンバルブ型の磁気抵抗効果素子は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、印加磁界の方向に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを有している。

磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサでは、磁気抵抗効果素子が、その線形領域で動作することが望ましい。磁気抵抗効果素子の線形領域とは、磁気抵抗効果素子に対する印加磁界と磁気抵抗効果素子の抵抗値の関係を表す特性図において、印加磁界の変化に対して磁気抵抗効果素子の抵抗値が直線的またはほぼ直線的に変化する領域である。線形領域で動作するように磁気抵抗効果素子の動作領域を調整する方法としては、例えば、磁気抵抗効果素子の自由層に、形状磁気異方性等の一軸磁気異方性を持たせる方法が知られている。

形状磁気異方性を有する自由層を含む磁気抵抗効果素子では、印加磁界が無いときの自由層の磁化の方向は、自由層の磁化容易軸に平行で互いに反対方向である２方向のうちの一方に設定されている。しかし、この磁気抵抗効果素子では、外乱磁界の印加等によって、自由層の磁化が反転することがあった。例えば、この磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサでは、自由層の磁化が反転すると、その後の磁気センサの検出値が、本来の値とは異なる値になるおそれがある。印加磁界が無いときの自由層の磁化の方向を、本来の設定方向に揃える方法としては、例えば、磁気抵抗効果素子に対して外部から磁界を印加する方法がある。

特許文献１には、磁気抵抗効果素子とコイルが一体化された磁気センサが記載されている。この磁気センサでは、コイルは、磁気抵抗効果素子の自由層に印加されるバイアス磁界を発生する。このバイアス磁界により、印加磁界が無いときの自由層の磁化の方向を、バイアス磁界の方向に揃えることができる。また、この磁気センサでは、印加磁界が無いときの自由層の磁化の方向が、本来の設定方向からずれた場合に、バイアス磁界を発生させて、自由層の磁化の方向をリセットすることも可能である。

特開２０１７－７２３７５号公報

コイルが発生する磁界によって、印加磁界が無いときの自由層の磁化の方向を揃えたり、自由層の磁化の方向をリセットしたりするためには、コイルに十分な大きさの電流を流す必要がある。しかし、特に、特許文献１に記載された磁気センサのように、磁気抵抗効果素子とコイルが一体化された磁気センサでは、コイルに十分な大きさの電流を流すことができない場合がある。その結果、自由層に十分な強度の磁界を印加することができない場合があった。

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、コイルによって、磁気抵抗効果素子に十分な強度の磁界を印加することができる磁気センサを提供することにある。

本発明の磁気センサは、外部磁界に応じて抵抗値が変化する少なくとも１つの磁気抵抗効果素子と、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子に印加するための磁界であるコイル磁界を発生するコイルとを備えている。コイルは、少なくとも１つの導体部分を含んでいる。コイル磁界は、少なくとも１つの導体部分の各々から発生される部分磁界を含んでいる。少なくとも１つの導体部分の各々は、その導体部分から発生される部分磁界が、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子のうち、その導体部分に対応する磁気抵抗効果素子に印加される位置にあると共に、対応する磁気抵抗効果素子から遠ざかる方向に凸となるように湾曲した仮想の曲線に沿って延在している。

本発明の磁気センサは、更に、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を支持する支持部材を備えていてもよい。支持部材は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子に対向する上面と、上面とは反対側に位置する下面とを有している。支持部材の上面は、支持部材の下面から遠ざかる方向に凸となるように湾曲した曲面部分を含んでいてもよい。少なくとも１つの磁気抵抗効果素子は、曲面部分の上に配置されていてもよい。また、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の各々は、支持部材に対向する下面を有している。少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の各々の下面は、曲面部分に沿って湾曲した曲面であってもよい。

支持部材の上面が曲面部分を含んでいる場合、この曲面部分は、第１の方向に沿って延在すると共に、第１の方向に直交する第２の方向における曲面部分の中央に位置する中央部分と、第２の方向における中央部分の両側に位置する第１の側方部分および第２の側方部分とを含んでいてもよい。この場合、第１の側方部分と第２の側方部分は、中央部分よりも支持部材の下面により近い位置にあると共に、支持部材の下面に近づくに従って互いの距離が大きくなる２つの湾曲した斜面であってもよい。少なくとも１つの磁気抵抗効果素子は、第１の側方部分の上に配置されていてもよい。あるいは、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子は、第１の側方部分の上に配置された少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子と、第２の側方部分の上に配置された少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子とを含んでいてもよい。

本発明の磁気センサが支持部材を備えている場合、少なくとも１つの導体部分は、支持部材との間に少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を挟む位置に配置されていてもよい。この場合、磁気センサは、更に、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子および支持部材の上面を覆う絶縁層を備えていてもよい。少なくとも１つの導体部分は、絶縁層の上に配置されていてもよい。また、この場合、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の各々は、積層された複数の層からなっていてもよい。少なくとも１つの導体部分の各々は、その一部が、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子のうち、その導体部分に対応する磁気抵抗効果素子を構成する各層の面に平行になるように延在していてもよい。あるいは、少なくとも１つの導体部分の各々は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子のうち、その導体部分に対応する磁気抵抗効果素子を構成する各層の面に非平行になるように延在していてもよい。

少なくとも１つの導体部分が、支持部材との間に少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を挟む位置に配置されている場合、コイルは、更に、少なくとも１つの第２の導体部分を含んでいてもよい。少なくとも１つの第２の導体部分は、少なくとも１つの導体部分とは異なるコイルの一部である。この場合、コイル磁界は、更に、少なくとも１つの第２の導体部分の各々から発生される第２の部分磁界を含んでいてもよい。また、少なくとも１つの第２の導体部分は、支持部材の下面側に配置されていてもよい。少なくとも１つの第２の導体部分の各々は、その第２の導体部分から発生される第２の部分磁界が、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子のうち、その第２の導体部分に対応する磁気抵抗効果素子に印加される位置にあってもよい。

コイルが少なくとも１つの第２の導体部分を含んでいる場合、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の各々は、積層された複数の層からなっていてもよい。少なくとも１つの導体部分の各々は、その一部が、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子のうち、その導体部分に対応する磁気抵抗効果素子を構成する各層の面に平行になるように延在し、少なくとも１つの第２の導体部分の各々は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子のうち、その第２の導体部分に対応する磁気抵抗効果素子を構成する各層の面に非平行になるように延在していてもよい。あるいは、少なくとも１つの導体部分の各々は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子のうち、その導体部分に対応する磁気抵抗効果素子を構成する各層の面に非平行になるように延在し、少なくとも１つの第２の導体部分の各々は、その一部が、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子のうち、その第２の導体部分に対応する磁気抵抗効果素子を構成する各層の面に平行になるように延在していてもよい。

また、本発明の磁気センサにおいて、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の各々は、方向が固定された第１の磁化を有する磁化固定層と、外部磁界に応じて方向が変化可能な第２の磁化を有する自由層とを含んでいてもよい。コイル磁界は、自由層の第２の磁化の方向を所定の方向に向かせるためのものであってもよい。

本発明の磁気センサでは、コイルの一部である少なくとも１つの導体部分の各々は、その導体部分から発生される部分磁界が、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子のうち、その導体部分に対応する磁気抵抗効果素子に印加される位置にあると共に、対応する磁気抵抗効果素子から遠ざかる方向に凸となるように湾曲した仮想の曲線に沿って延在している。これにより、本発明によれば、コイルによって、磁気抵抗効果素子に十分な強度の磁界を印加することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施の形態における磁気センサシステムの概略の構成を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの磁気抵抗効果素子およびコイルを示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの磁気抵抗効果素子およびコイルを示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサを示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの一断面を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの回路構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施の形態における磁気抵抗効果素子、下部電極および上部電極を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態における磁気抵抗効果素子を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態における対象磁界について説明するための説明図である。 本発明の第１の実施の形態における対象磁界の方向が基準方向に対してなす角度の定義を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態における上側導体部分および下側導体部分の形状を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの第１の変形例の一断面を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの第２の変形例の一断面を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサの磁気抵抗効果素子およびコイルを示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサの磁気抵抗効果素子およびコイルを示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサを示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサの一断面を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサの回路構成を示す回路図である。 本発明の第２の実施の形態における上側導体部分および下側導体部分の形状を説明するための説明図である。 本発明の第２の実施の形態における第１の磁気抵抗効果素子が検出する対象磁界について説明するための説明図である。 本発明の第２の実施の形態における第２の磁気抵抗効果素子が検出する対象磁界について説明するための説明図である。

［第１の実施の形態］
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、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサを含む磁気センサシステムの概略について説明する。本実施の形態における磁気センサシステム１００は、本実施の形態に係る磁気センサ１と、磁気センサ１が検出すべき磁界（検出対象磁界）である対象磁界ＭＦを発生する磁界発生器５とを備えている。

磁界発生器５は、回転軸Ｃを中心として回転可能である。磁界発生器５は、一対の磁石６Ａ，６Ｂを含んでいる。磁石６Ａ，６Ｂは、回転軸Ｃを含む仮想の平面を中心として対称な位置に配置されている。磁石６Ａ，６Ｂの各々は、Ｎ極とＳ極を有している。磁石６Ａ，６Ｂは、磁石６ＡのＮ極と磁石６ＢのＳ極が対向するような姿勢で配置されている。磁界発生器５は、磁石６ＡのＮ極から磁石６ＢのＳ極に向かう方向の対象磁界ＭＦを発生する。

磁気センサ１は、所定の基準位置における対象磁界ＭＦを検出することができる位置に配置されている。基準位置は、回転軸Ｃ上にあってもよい。以下の説明では、基準位置は、回転軸Ｃ上にあるものとする。磁気センサ１は、磁界発生器５が発生する対象磁界ＭＦを検出して、検出値Ｖｓを生成する。検出値Ｖｓは、磁気センサ１に対する磁界発生器５の相対的な位置、特に回転位置と対応関係を有している。

磁気センサシステム１００は、回転可能な可動部を含む機器における可動部の回転位置を検出する装置として利用することができる。このような機器としては、例えば産業用ロボットの関節がある。図１は、産業用ロボット２００に磁気センサシステム１００を適用した例を示している。

図１に示した産業用ロボット２００は、可動部２０１と、可動部２０１を回転可能に支持する支持部２０２とを含んでいる。可動部２０１と支持部２０２の連結部分は関節である。可動部２０１は、回転軸Ｃを中心として回転する。磁気センサシステム１００を産業用ロボット２００の関節に適用する場合には、例えば、支持部２０２に磁気センサ１を固定し、可動部２０１に磁石６Ａ，６Ｂを固定すればよい。

ここで、図１に示したように、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を定義する。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、互いに直交する。本実施の形態では、回転軸Ｃに平行な一方向（図１では奥から手前に向かう方向）をＸ方向とする。図１では、Ｙ方向を右側に向かう方向として表し、Ｚ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方向とし、Ｙ方向とは反対の方向を－Ｙ方向とし、Ｚ方向とは反対の方向を－Ｚ方向とする。対象磁界ＭＦの方向は、ＹＺ平面内において、回転軸Ｃ上の基準位置を中心として回転する。

次に、図２ないし図６を参照して、本実施の形態に係る磁気センサ１の構成について説明する。図２および図３は、磁気センサ１の磁気抵抗効果素子およびコイルを示す斜視図である。図４は、磁気センサ１を示す平面図である。図５は、磁気センサ１の一断面を示す断面図である。図６は、磁気センサ１の回路構成を示す回路図である。

磁気センサ１は、外部磁界に応じて抵抗値が変化する少なくとも１つの磁気抵抗効果素子と、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を支持する支持部材４０とを備えている。以下、磁気抵抗効果素子を、ＭＲ素子と記す。少なくとも１つのＭＲ素子の各々は、対象磁界ＭＦを検出することができるように構成されている。本実施の形態では、磁気センサ１は、少なくとも１つのＭＲ素子として、４つのＭＲ素子１１，１２，１３，１４を含んでいる。図５は、ＭＲ素子１１と交差する磁気センサ１の断面を示している。

支持部材４０は、例えば、ＳｉＯ_２等の絶縁材料よりなる絶縁層によって構成されている。また、図５に示したように、支持部材４０は、ＭＲ素子１１～１４に対向する上面４０ａと、上面４０ａとは反対側に位置する下面４０ｂとを有している。上面４０ａは、支持部材４０におけるＺ方向の端に位置する。下面４０ｂは、支持部材４０における－Ｚ方向の端に位置する。下面４０ｂは、ＸＹ平面に平行である。

支持部材４０の上面４０ａは、支持部材４０の下面４０ｂから遠ざかる方向（Ｚ方向）に凸となるように湾曲した曲面部分４０ａ１と、曲面部分４０ａ１よりも下面４０ｂにより近い位置にある平面部分４０ａ２とを含んでいる。平面部分４０ａ２は、ＸＹ平面に平行であってもよい。

ここで、Ｘ方向に平行な方向を第１の方向と言い、Ｙ方向に平行な方向を第２の方向と言う。第１の方向と第２の方向は、いずれも、特定の一方向とその反対方向とを含むものとして定義される。曲面部分４０ａ１は、第１の方向に沿って延在すると共に、第２の方向おける曲面部分４０ａ１の中央に位置する中央部分Ｃ１と、第２の方向における中央部分Ｃ１の両側に位置する第１の側方部分ＳＤ１および第２の側方部分ＳＤ２とを含んでいる。第１の側方部分ＳＤ１と第２の側方部分ＳＤ２は、中央部分Ｃ１よりも支持部材４０の下面４０ｂにより近い位置にある。また、第１の側方部分ＳＤ１と第２の側方部分ＳＤ２は、支持部材４０の下面４０ｂに近づくに従って互いの距離が大きくなる２つの湾曲した斜面である。第１の側方部分ＳＤ１と第２の側方部分ＳＤ２は、第２の方向おける曲面部分４０ａ１の中央と交差するＸＺ平面に対して対称またはほぼ対称な形状を有している。

支持部材４０は、上面４０ａに曲面部分４０ａ１が形成されるような断面形状を有している。具体的には、支持部材４０は、ＹＺ平面に平行な任意の断面において、Ｚ方向に張り出すような断面形状を有している。

ＭＲ素子１１～１４は、曲面部分４０ａ１の上に配置されている。本実施の形態では特に、ＭＲ素子１１～１４は、いずれも、曲面部分４０ａ１の第１の側方部分ＳＤ１の上に配置されている。なお、ＭＲ素子１１～１４と支持部材４０との間には、後述する下部電極が介在している。また、図２ないし図４に示したように、ＭＲ素子１１～１４は、－Ｘ方向に沿ってこの順に一列に並んでいる。

ＭＲ素子１１～１４の各々は、支持部材４０に対向する下面を有している。ＭＲ素子１１～１４の各々の下面は、曲面部分４０ａ１に沿って湾曲した曲面である。

後述するように、ＭＲ素子１１～１４の各々は、積層された複数の層からなる。各層の面を平面と見なすと、ＭＲ素子１１～１４の各々は、各層の面がＸＹ平面に対して傾くような姿勢で、第１の側方部分ＳＤ１の上に配置されている。

磁気センサ１は、更に、少なくとも１つのＭＲ素子すなわちＭＲ素子１１～１４に印加するための磁界であるコイル磁界を発生するコイル３０を備えている。ＭＲ素子１１～１４とコイル３０は、一体化されている。

コイル３０は、コイル３０を構成する導体の長手方向の両端の位置する第１の端部３０ａおよび第２の端部３０ｂを有している。第１および第２の端部３０ａ，３０ｂは、図示しない電源に接続されている。また、コイル３０は、ＭＲ素子１１～１４の周りに巻回されている。本実施の形態では特に、コイル３０は、ＭＲ素子１１～１４の各々に、Ｘ方向または－Ｘ方向のコイル磁界が印加されるように巻回されている。例えば、第１の端部３０ａから第２の端部３０ｂに向かう方向に電流を流すと、ＭＲ素子１１，１３の各々には－Ｘ方向のコイル磁界が印加され、ＭＲ素子１２，１４の各々にはＸ方向のコイル磁界が印加される。第２の端部３０ｂから第１の端部３０ａに向かう方向に電流を流すと、ＭＲ素子１１，１３の各々にはＸ方向のコイル磁界が印加され、ＭＲ素子１２，１４の各々には－Ｘ方向のコイル磁界が印加される。

コイル３０は、支持部材４０の下面４０ｂよりもＺ方向側に位置する上側コイル部分３０Ｕと、支持部材４０の下面４０ｂよりも－Ｚ方向側に位置する下側コイル部分３０Ｌとを含んでいる。図３および図４では、上側コイル部分３０Ｕを二点鎖線で示している。図４では、下側コイル部分３０Ｌを破線で示している。

磁気センサ１は、更に、ＭＲ素子１１～１４を電気的に接続する複数の下部電極４１および複数の上部電極４２と、基板６１と、絶縁層６２，６３，６４，６５，６６，６７とを備えている。絶縁層６２は、基板６１の上に配置されている。下側コイル部分３０Ｌは、絶縁層６２の上に配置された複数の第１層３０Ｌ１と、複数の第１層３０Ｌ１の上に配置された複数の第２層３０Ｌ２とを含んでいる。絶縁層６３は、絶縁層６２の上において複数の第１層３０Ｌ１の周囲に配置されている。絶縁層６４は、第１層３０Ｌ１および絶縁層６３の上において第２層３０Ｌ２の周囲に配置されている。支持部材４０は、第２層３０Ｌ２および絶縁層６４の上に配置されている。

複数の下部電極４１は、支持部材４０の上面４０ａの上に配置されている。なお、複数の下部電極４１は、主に、支持部材４０の上面４０ａのうち、曲面部分４０ａ１の第１の側方部分ＳＤ１の上に配置されている。絶縁層６５は、支持部材４０の上面４０ａの上において複数の下部電極４１の周囲に配置されている。ＭＲ素子１１～１４は、複数の下部電極４１の上に配置されている。絶縁層６６は、複数の下部電極４１および絶縁層６５の上においてＭＲ素子１１～１４の周囲に配置されている。複数の上部電極４２は、ＭＲ素子１１～１４および絶縁層６６の上に配置されている。絶縁層６７は、複数の上部電極４２および絶縁層６６の上に配置されている。なお、図４では、複数の下部電極４１、複数の上部電極４２および絶縁層６５～６７を省略している。

上側コイル部分３０Ｕは、主に、絶縁層６７の上に配置されている。磁気センサ１には、絶縁層６７の上面から支持部材４０の下面４０ｂにかけて貫通する複数の貫通孔が形成されている。上側コイル部分３０Ｕと下側コイル部分３０Ｌは、複数の貫通孔を通して互いに接続されている。

複数の下部電極４１および複数の上部電極４２は、例えば、Ｃｕ等の導電材料よりなる。基板６１は、例えば、Ｓｉ等の半導体よりなる半導体基板である。絶縁層６２～６７は、例えば、ＳｉＯ_２等の絶縁材料よりなる。

磁気センサ１は、更に、上側コイル部分３０Ｕと絶縁層６７を覆う図示しない絶縁層を備えている。図示しない絶縁層は、例えば、ＳｉＯ_２等の絶縁材料よりなる。

なお、下側コイル部分３０Ｌの第２層３０Ｌ２と絶縁層６４は、設けられていなくてもよい。この場合、支持部材４０は、下側コイル部分３０Ｌの第１層３０Ｌ１および絶縁層６３の上に配置される。

図６に示したように、磁気センサ１は、更に、電源端Ｖ１と、グランド端Ｇ１と、２つの信号出力端Ｅ１１，Ｅ１２と、差分検出器２１とを備えている。ＭＲ素子１１は、電源端Ｖ１と信号出力端Ｅ１１との間に設けられている。ＭＲ素子１２は、信号出力端Ｅ１１とグランド端Ｇ１との間に設けられている。ＭＲ素子１３は、信号出力端Ｅ１２とグランド端Ｇ１との間に設けられている。ＭＲ素子１４は、電源端Ｖ１と信号出力端Ｅ１２との間に設けられている。電源端Ｖ１には、所定の大きさの電源電圧が印加される。グランド端Ｇ１はグランドに接続される。差分検出器２１は、信号出力端Ｅ１１，Ｅ１２の電位差に対応する信号を検出信号Ｓ１として出力する。

磁気センサ１は、更に、検出信号Ｓ１に基づいて検出値Ｖｓを生成する検出値生成回路２２を備えている。検出値Ｖｓは、検出信号Ｓ１に依存する。検出値生成回路２２は、例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）あるいはマイクロコンピュータによって構成されている。検出値Ｖｓの生成方法については、後で説明する。

次に、ＭＲ素子１１～１４の構成について詳しく説明する。以下、ＭＲ素子１１～１４のうちの任意のＭＲ素子について説明する際には、そのＭＲ素子を符号１０で表す。図７は、ＭＲ素子１０、下部電極４１および上部電極４２を示す斜視図である。図８は、ＭＲ素子１０を示す斜視図である。

本実施の形態では特に、ＭＲ素子１０は、スピンバルブ型のＭＲ素子である。図８に示したように、ＭＲ素子１０は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層５２と、外部磁界の方向に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層５４と、磁化固定層５２と自由層５４の間に配置されたギャップ層５３とを含んでいる。ＭＲ素子１０は、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子でもよいし、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子でもよい。ＴＭＲ素子では、ギャップ層５３はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、ギャップ層５３は非磁性導電層である。ＭＲ素子１０では、自由層５４の磁化の方向が磁化固定層５２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。ＭＲ素子１０において、自由層５４は、磁化容易軸方向が、磁化固定層５２の磁化の方向に直交する方向となる形状異方性を有している。

個々の下部電極４１は細長い形状を有している。下部電極４１の長手方向に隣接する２つの下部電極４１の間には、間隙が形成されている。図７に示したように、下部電極４１の上面上において、長手方向の一端の近傍に、ＭＲ素子１０が配置されている。図８に示したように、ＭＲ素子１０は、更に、反強磁性層５１を含んでいる。反強磁性層５１、磁化固定層５２、ギャップ層５３および自由層５４は、下部電極４１側からこの順に積層されている。反強磁性層５１は、下部電極４１に電気的に接続されている。反強磁性層５１は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層５２との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層５２の磁化の方向を固定する。

個々の上部電極４２は細長い形状を有し、下部電極４１の長手方向に隣接する２つの下部電極４１上に配置されて隣接する２つのＭＲ素子１０の自由層５４同士を電気的に接続する。なお、ＭＲ素子１０における層５１～５４の配置は、図８に示した配置とは上下が反対でもよい。

次に、検出値Ｖｓの生成方法について説明する。ここで、ＭＲ素子１０を構成する各層の面を平面と見なしたときに、各層の面に平行な一方向であって、Ｘ方向と直交する一方向をＵ方向とする。また、Ｕ方向とは反対の方向を、－Ｕ方向とする。前述のように、各層の面を平面と見なすと、ＭＲ素子１０は、各層の面がＸＹ平面に対して傾くような姿勢で、第１の側方部分ＳＤ１の上に配置されている。そのため、Ｕ方向は、Ｙ方向または－Ｙ方向とは異なる方向になる。本実施の形態では、Ｕ方向を、－Ｙ方向からＺ方向に向かってαだけ回転した方向とする。なお、αは、０°よりも大きく９０°よりも小さい角度である。

図９は、対象磁界ＭＦについて説明するための説明図である。図９では、ＭＲ素子１０が対象磁界ＭＦを検出する位置を、記号Ｐ１で示している。本実施の形態では、位置Ｐ１における対象磁界ＭＦの方向と強度は、回転軸Ｃ（図１参照）上の基準位置における対象磁界ＭＦの方向と強度と一致するものとする。位置Ｐ１における対象磁界ＭＦの方向は、位置Ｐ１を中心として回転する。

また、図９では、位置Ｐ１を通りＹ方向に平行な仮想の直線を記号ＬＹで示し、位置Ｐ１を通りＺ方向に平行な仮想の直線を記号ＬＺで示し、位置Ｐ１を通りＵ方向に平行な仮想の直線を記号ＬＵで示している。位置Ｐ１における対象磁界ＭＦは、Ｕ方向に平行な方向の成分ＭＦ１と、Ｕ方向に直交する方向に平行な方向の成分ＭＦ２に分けることができる。

図１０は、対象磁界ＭＦの方向が基準方向に対してなす角度の定義を示す説明図である。本実施の形態では、基準方向をＵ方向とする。ここで、位置Ｐ１における対象磁界ＭＦの方向が基準方向すなわちＵ方向に対してなす角度を、記号θで表す。角度θは、Ｕ方向から図１０における時計回り方向に見たときに正の値で表し、Ｕ方向から図１０における反時計回り方向に見たときに負の値で表す。

成分ＭＦ１の方向は、角度θが０°以上９０°未満、および２７０°より大きく３６０°以下の範囲内でＵ方向となり、角度θが９０°より大きく２７０°未満の範囲内で－Ｕ方向となる。以下、成分ＭＦ１の方向がＵ方向となるときの成分ＭＦ１の強度を正の値で表し、成分ＭＦ１の方向が－Ｕ方向となるときの成分ＭＦ１の強度を負の値で表す。

磁気センサ１は、位置Ｐ１における対象磁界ＭＦの成分ＭＦ１の強度を検出することができるように、ＭＲ素子１１～１４の各々の磁化固定層５２の磁化の方向と、ＭＲ素子１１～１４の各々の自由層５４の形状異方性が設定されている。図６において、塗りつぶした矢印は、磁化固定層５２の磁化の方向を表している。また、図６には、Ｘ方向とＵ方向を示している。図６に示したように、ＭＲ素子１１，１３の各々の磁化固定層５２の磁化の方向は、Ｕ方向であり、ＭＲ素子１２，１４の各々の磁化固定層５２の磁化の方向は、－Ｕ方向である。また、自由層５４は、磁化容易軸方向がＸ方向に平行な方向となる形状異方性を有している。

成分ＭＦ１の強度が０の場合、すなわち対象磁界ＭＦの方向がＵ方向に直交する場合における、自由層５４の磁化の方向は、Ｘ方向または－Ｘ方向である。成分ＭＦ１の強度が正の値の場合、自由層５４の磁化の方向は、Ｘ方向または－Ｘ方向からＵ方向に向かって傾く。その結果、成分ＭＦ１の強度が０の場合に比べて、ＭＲ素子１１，１３の抵抗値は減少し、ＭＲ素子１２，１４の抵抗値は増加する。成分ＭＦ１の強度が負の値の場合には、上述の場合とは逆に、成分ＭＦ１の強度が０の場合に比べて、ＭＲ素子１１，１３の抵抗値は増加し、ＭＲ素子１２，１４の抵抗値は減少する。ＭＲ素子１１～１４の各々の抵抗値の変化量は、成分ＭＦ１の強度に依存する。

成分ＭＦ１の強度が変化すると、ＭＲ素子１１～１４の各々の抵抗値は、ＭＲ素子１１，１３の抵抗値が増加すると共にＭＲ素子１２，１４の抵抗値が減少するか、ＭＲ素子１１，１３の抵抗値が減少すると共にＭＲ素子１２，１４の抵抗値が増加するように変化する。これにより、信号出力端Ｅ１１，Ｅ１２の電位差が変化する。差分検出器２１は、信号出力端Ｅ１１，Ｅ１２の電位差に対応する信号を検出信号Ｓ１として出力する。検出信号Ｓ１は、成分ＭＦ１の強度と対応関係を有している。また、成分ＭＦ１の強度は、対象磁界ＭＦの方向と対応関係を有し、対象磁界ＭＦの方向は、磁気センサ１に対する磁界発生器５の相対的な位置、特に回転位置と対応関係を有している。従って、検出信号Ｓ１は、回転位置と対応関係を有している。

検出値生成回路２２は、検出信号Ｓ１に基づいて検出値Ｖｓを生成する。検出値生成回路２２は、検出値Ｖｓとして、成分ＭＦ１の強度を生成してもよい。成分ＭＦ１の強度は、例えば、検出信号Ｓ１の値を、成分ＭＦ１の強度の変化に対する検出信号Ｓ１の変化の割合で割ることによって生成することができる。

あるいは、検出値生成回路２２は、検出値Ｖｓとして、位置Ｐ１における対象磁界ＭＦの方向がＵ方向に対してなす角度θを表す値を、０°以上１８０°未満の範囲内で生成してもよい。この場合、検出値生成回路２２は、まず、規格化信号Ｓ１ｃを生成する。規格化信号Ｓ１ｃは、角度θが０°のときにその値が１になり、角度θが１８０°のときにその値が－１になるように、検出信号Ｓ１を規格化した信号である。そして、検出値生成回路２２は、規格化信号Ｓ１ｃを用いて、下記の式（１）によって、検出値Ｖｓを生成する。なお、“ａｃｏｓ”は、アークコサインを表す。

Ｖｓ＝ａｃｏｓ（Ｓ１ｃ） …（１）

前述のように、本実施の形態では、位置Ｐ１における対象磁界ＭＦの方向と強度は、基準位置における対象磁界ＭＦの方向と強度と一致する。従って、成分ＭＦ１の強度は、基準位置における対象磁界ＭＦのＵ方向に平行な方向の成分の強度と見なすことができる。また、位置Ｐ１における対象磁界ＭＦの方向がＵ方向に対してなす角度θは、基準位置における対象磁界ＭＦの方向がＵ方向に対してなす角度と見なすことができる。

検出値Ｖｓとして成分ＭＦ１の強度を生成する場合と検出値Ｖｓとして角度θを表す値を生成する場合のいずれの場合においても、検出値Ｖｓは、磁気センサ１に対する磁界発生器５の相対的な位置、特に回転位置と対応関係を有している。

次に、コイル３０の構成について更に詳しく説明する。コイル３０は、少なくとも１つの導体部分を含んでいる。コイル磁界は、少なくとも１つの導体部分の各々から発生される部分磁界を含んでいる。

少なくとも１つの導体部分の各々は、その導体部分から発生される部分磁界が、少なくとも１つのＭＲ素子のうち、その導体部分に対応するＭＲ素子に印加される位置にある。本実施の形態では、コイル３０は、少なくとも１つの導体部分として、４つの導体部分３１，３２，３３，３４を含んでいる。導体部分３１は、ＭＲ素子１１に対応し、導体部分３１から発生される部分磁界がＭＲ素子１１に印加される位置にある。導体部分３２は、ＭＲ素子１２に対応し、導体部分３２から発生される部分磁界がＭＲ素子１２に印加される位置にある。導体部分３３は、ＭＲ素子１３に対応し、導体部分３３から発生される部分磁界がＭＲ素子１３に印加される位置にある。導体部分３４は、ＭＲ素子１４に対応し、導体部分３４から発生される部分磁界がＭＲ素子１４に印加される位置にある。

本実施の形態では特に、導体部分３１～３４は、いずれも、上側コイル部分３０Ｕの一部である。以下、導体部分３１～３４を、上側導体部分３１～３４と記す。図２では、理解を容易にするために、上側導体部分３１～３４にハッチングを付している。上側導体部分３１～３４は、いずれも、絶縁層６７（図５参照）の上に配置されている。絶縁層６７は、ＭＲ素子１１～１４および支持部材４０の上面４０ａを覆っている。

上側導体部分３１は、支持部材４０との間に、ＭＲ素子１１を挟む位置に配置されている。上側導体部分３２は、支持部材４０との間に、ＭＲ素子１２を挟む位置に配置されている。上側導体部分３３は、支持部材４０との間に、ＭＲ素子１３を挟む位置に配置されている。上側導体部分３４は、支持部材４０との間に、ＭＲ素子１４を挟む位置に配置されている。

コイル３０は、更に、下側導体部分３５，３６，３７，３８を含んでいる。下側導体部分３５～３８は、上側導体部分３１～３４とは異なるコイル３０の一部である。本実施の形態では特に、下側導体部分３５～３８は、いずれも、下側コイル部分３０Ｌのうちの支持部材４０の下面４０ｂ側に配置された一部である。図３では、理解を容易にするために、下側導体部分３５～３８にハッチングを付している。下側導体部分３５～３８は、本発明における「少なくとも１つの第２の導体部分」に対応する。

コイル磁界は、更に、下側導体部分３５～３８の各々から発生される部分磁界を含んでいる。下側導体部分３５～３８の各々から発生される部分磁界は、本発明における「第２の部分磁界」に対応する。

下側導体部分３５は、ＭＲ素子１１に対応し、下側導体部分３５から発生される部分磁界がＭＲ素子１１に印加される位置にある。下側導体部分３６は、ＭＲ素子１２に対応し、下側導体部分３６から発生される部分磁界がＭＲ素子１２に印加される位置にある。下側導体部分３７は、ＭＲ素子１３に対応し、下側導体部分３７から発生される部分磁界がＭＲ素子１３に印加される位置にある。下側導体部分３８は、ＭＲ素子１４に対応し、下側導体部分３８から発生される部分磁界がＭＲ素子１４に印加される位置にある。

また、下側導体部分３５は、ＭＲ素子１１との間に支持部材４０を挟む位置に配置されている。下側導体部分３６は、ＭＲ素子１２との間に支持部材４０を挟む位置に配置されている。下側導体部分３７は、ＭＲ素子１３との間に支持部材４０を挟む位置に配置されている。下側導体部分３８は、ＭＲ素子１４との間に支持部材４０を挟む位置に配置されている。

ここで、図１１を参照して、上側導体部分３１～３４および下側導体部分３５～３８の形状について説明する。図１１は、上側導体部分３１および下側導体部分３５の形状を説明するための説明図である。図１１では、上側コイル部分３０Ｕのうち、上側導体部分３１とそれ以外の部分との境界を点線で示している。また、下側コイル部分３０Ｌのうち、下側導体部分３５とそれ以外の部分との境界を点線で示している。

上側導体部分３１は、ＭＲ素子１１から遠ざかる方向に凸となるように湾曲した仮想の曲線Ｌに沿って延在している。図１１では、仮想の曲線Ｌを、符号Ｌを付した二点鎖線の曲線で示している。仮想の曲線Ｌは、ＹＺ平面に平行な曲線である。図１１に示した例では、ＭＲ素子１１から遠ざかる方向は、具体的には、Ｚ方向からＹ方向に向かって０°より大きく９０°より小さい所定の角度だけ傾いた方向である。仮想の曲線Ｌは、ＭＲ素子１１から見て、この方向に凸となるように湾曲している。また、上側導体部分３１は、その一部が、ＭＲ素子１１を構成する各層の面に平行になるように延在している。

下側導体部分３５は、Ｙ方向に沿って延在している。また、下側導体部分３５は、ＭＲ素子１１を構成する各層の面に非平行になるように延在している。

同様に、上側導体部分３２は、ＭＲ素子１２から遠ざかる方向に凸となるように湾曲した仮想の曲線に沿って延在している。また、上側導体部分３２は、その一部が、ＭＲ素子１２を構成する各層の面に平行になるように延在している。同様に、上側導体部分３３は、ＭＲ素子１３から遠ざかる方向に凸となるように湾曲した仮想の曲線に沿って延在している。また、上側導体部分３３は、その一部が、ＭＲ素子１３を構成する各層の面に平行になるように延在している。同様に、上側導体部分３４は、ＭＲ素子１４から遠ざかる方向に凸となるように湾曲した仮想の曲線に沿って延在している。また、上側導体部分３４は、その一部が、ＭＲ素子１４を構成する各層の面に平行になるように延在している。これらの仮想の曲線は、いずれも、ＹＺ平面に平行な曲線である。

同様に、下側導体部分３６～３８は、いずれも、Ｙ方向に沿って延在している。また、下側導体部分３６は、ＭＲ素子１２を構成する各層の面に非平行になるように延在している。下側導体部分３７は、ＭＲ素子１３を構成する各層の面に非平行になるように延在している。下側導体部分３８は、ＭＲ素子１４を構成する各層の面に非平行になるように延在している。

次に、本実施の形態に係る磁気センサ１の作用および効果について説明する。本実施の形態では、コイル３０の上側導体部分３１～３４の各々は、その導体部分から発生される部分磁界が、その導体部分に対応するＭＲ素子１０に印加される位置にあると共に、対応するＭＲ素子１０から遠ざかる方向に凸となるように湾曲した仮想の曲線に沿って延在している。これにより、本実施の形態によれば、コイル３０によって、ＭＲ素子１０に十分な強度の磁界を印加することができる。以下、この効果について、上側導体部分３１およびＭＲ素子１１の組を例にとって説明する。

図１１において、ＭＲ素子１１と上側コイル部分３０Ｕに重なる複数の破線の曲線は、上側導体部分３１から発生される部分磁界に対応する磁力線を表している。部分磁界は、上側導体部分３１の延在方向に延びる上側導体部分３１の中心線の軸周り方向に発生する。上側導体部分３１の中心線は、仮想の曲線Ｌと同様に、ＭＲ素子１１から遠ざかる方向に凸となるように湾曲した曲線である。上側導体部分３１の中心線がこのような曲線である場合、上側導体部分３１の長手方向の両端の近傍から発生される部分磁界は、ＭＲ素子１１に向かって傾く。これにより、図１１に示したように、上側導体部分３１から発生される複数の部分磁界を、ＭＲ素子１１に集中させることができる。上側導体部分３１の延在方向における中央の位置を同じにして比較すると、ＭＲ素子１１に印加される部分磁界の強度は、上側導体部分３１の中心線が直線またはＭＲ素子１１に近づく方向に凸となるように湾曲した曲線である場合に比べて大きくなる。

上記の上側導体部分３１およびＭＲ素子１１の組についての説明は、上側導体部分３２およびＭＲ素子１２の組、上側導体部分３３およびＭＲ素子１３の組ならびに上側導体部分３４およびＭＲ素子１４の組にも当てはまる。以上のことから、本実施の形態によれば、コイル３０によって、ＭＲ素子１０に十分な強度の磁界を印加することができる。

また、本実施の形態によれば、上述のように、ＭＲ素子１０に印加される部分磁界の強度を大きくすることができることから、例えば検出値生成回路２２とコイル３０に共通の電源が用いられる場合等、磁気センサシステム１００の制限によって、コイル３０に流す電流の大きさが制限される場合であっても、コイル３０によって、ＭＲ素子１０に十分な強度の磁界を印加することができる。

また、本実施の形態では、ＭＲ素子１０を支持する支持部材４０の上面４０ａは、曲面部分４０ａ１を含んでいる。曲面部分４０ａ１は、支持部材４０の下面４０ｂから遠ざかる方向に凸となるように湾曲している。このような形状の曲面部分４０ａ１は、例えば、第２の方向において互いに異なる複数の位置において、支持部材４０を構成する絶縁層の膜厚が異なるように、絶縁層を堆積することによって形成することができる。また、磁気センサ１は、ＭＲ素子１０および支持部材４０の上面４０ａを覆う絶縁層６５～６７を備えている。上側導体部分３１～３４は、絶縁層６７の上に配置されている。本実施の形態によれば、絶縁層６５～６７の各々を、曲面部分４０ａ１に沿って形成することにより、上側導体部分３１～３４の形状を、曲面部分４０ａ１に沿って延在する形状にすることができる。なお、上側導体部分３１～３４の各々が沿う仮想の曲線は、曲面部分４０ａ１に沿って湾曲した曲線になる。

また、本実施の形態では、コイル３０は、更に、下側導体部分３５～３８を含んでいる。図１１において、ＭＲ素子１１と下側コイル部分３０Ｌに重なる破線の曲線は、下側導体部分３５から発生される部分磁界に対応する磁力線を表している。図１１に示したように、下側導体部分３５から発生される部分磁界は、ＭＲ素子１１に印加される。これにより、本実施の形態によれば、ＭＲ素子１１に印加される部分磁界の強度をより大きくすることができる。上記の下側導体部分３５およびＭＲ素子１１の組についての説明は、下側導体部分３６およびＭＲ素子１２の組、下側導体部分３７およびＭＲ素子１３の組ならびに下側導体部分３８およびＭＲ素子１４の組にも当てはまる。従って、本実施の形態によれば、コイル３０によって、ＭＲ素子１０により大きな強度の磁界を印加することができる。

ところで、本実施の形態では、コイル３０が発生するコイル磁界は、ＭＲ素子１０の自由層５４の磁化の方向を所定の方向すなわちＸ方向または－Ｘ方向に向かせるために用いられる。コイル磁界は、ＭＲ素子１０に一時的に印加されるものであってもよい。これにより、本実施の形態によれば、磁気センサ１の使用開始時点における自由層５４の磁化の方向を、所定の方向に揃えることができる。

［変形例］
次に、本実施の形態に係る磁気センサ１の第１および第２の変形例について説明する。始めに、図１２を参照して、磁気センサ１の第１の変形例について説明する。図１２は、磁気センサ１の第１の変形例の一断面を示す断面図である。第１の変形例では、支持部材４０の上面４０ａは、曲面部分４０ａ１を含んでおらず、ＸＹ平面に平行な平面である。

また、第１の変形例では、ＭＲ素子１０は、支持部材４０の上面４０ａの上に配置されている。ＭＲ素子１０と支持部材４０との間には、下部電極４１が介在している。ＭＲ素子１０の下面ならびにＭＲ素子１０を構成する各層の面は、ＸＹ平面に平行な平面である。

また、第１の変形例では、絶縁層６７は、Ｚ方向の端に位置する上面を有し、この上面は、曲面部分を含んでいる。この曲面部分の形状は、図５に示した支持部材４０の上面４０ａの曲面部分４０ａ１の形状と同様である。絶縁層６７は、絶縁層６７の上面に曲面部分が形成されるような形状を有している。具体的には、絶縁層６７は、ＹＺ平面に平行な任意の断面において、Ｚ方向に張り出すような形状を有している。

第１の変形例では、コイル３０の上側導体部分３１～３４および下側導体部分３５～３８の形状は、図１ないし図５に示した例と同様である。そのため、コイル３０の上側導体部分３１～３４は、それぞれ、ＭＲ素子１１～１４を構成する各層の面に非平行になるように延在している。一方、コイル３０の下側導体部分３５～３８は、それぞれ、その一部が、ＭＲ素子１１～１４を構成する各層の面に平行になるように延在している。

次に、図１３を参照して、磁気センサ１の第２の変形例について説明する。図１３は、磁気センサ１の第２の変形例の一断面を示す断面図である。第２の変形例は、以下の点で第１の変形例と異なっている。第２の変形例では、絶縁層６７の上面は、周期的に湾曲する周期的曲面部分を含んでいる。コイル３０の上側コイル部分３０Ｕは、周期的曲面部分に沿ったミアンダ形状を有している。なお、上側コイル部分３０Ｕの一部である上側導体部分３１～３４は、それぞれ、対応するＭＲ素子１０から遠ざかる方向に凸となるように湾曲した仮想の曲線に沿って延在しているという要件を満たしている。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。始めに、図１４ないし図１８を参照して、本実施の形態に係る磁気センサの構成について説明する。図１４および図１５は、本実施の形態に係る磁気センサのＭＲ素子およびコイルを示す斜視図である。図１６は、本実施の形態に係る磁気センサを示す平面図である。図１７は、本実施の形態に係る磁気センサの一断面を示す断面図である。図１８は、本実施の形態に係る磁気センサの回路構成を示す回路図である。

本実施の形態に係る磁気センサ１０１は、以下の点で、第１の実施の形態に係る磁気センサ１と異なっている。磁気センサ１０１は、少なくとも１つのＭＲ素子として、第１の実施の形態におけるＭＲ素子１１～１４に加えて、４つのＭＲ素子１５，１６，１７，１８を備えている。ＭＲ素子１５～１８は、ＭＲ素子１１～１４と共に、支持部材４０の上面４０ａの曲面部分４０ａ１の上に配置されている。特に、ＭＲ素子１５～１８は、いずれも、曲面部分４０ａ１の第２の側方部分ＳＤ２の上に配置されている。なお、ＭＲ素子１５～１８と支持部材４０との間には、後述する下部電極が介在している。

また、図１６に示したように、ＭＲ素子１５～１８は、ＭＲ素子１１～１４の－Ｙ方向の先にある位置において、－Ｘ方向に沿ってこの順に一列に並んでいる。第１の実施の形態で説明したように、第２の方向は、Ｙ方向に平行な方向である。ＭＲ素子１１，１５は、第２の方向における曲面部分４０ａ１の中央と交差するＸＺ平面を中心として対称またはほぼ対称な位置に配置されている。同様に、ＭＲ素子１２，１６は、上記ＸＺ平面を中心として対称またはほぼ対称な位置に配置されている。同様に、ＭＲ素子１３，１７は、上記ＸＺ平面を中心として対称またはほぼ対称な位置に配置されている。同様に、ＭＲ素子１４，１８は、上記ＸＺ平面を中心として対称またはほぼ対称な位置に配置されている。

ＭＲ素子１５～１８の各々の構成は、ＭＲ素子１１～１４の各々の構成と同じである。すなわち、ＭＲ素子１５～１８の各々は、積層された複数の層からなる。各層の面を平面と見なすと、ＭＲ素子１５～１８の各々は、各層の面がＸＹ平面に対して傾くような姿勢で、第２の側方部分ＳＤ２の上に配置されている。また、ＭＲ素子１５～１８の各々は、支持部材４０に対向する下面を有している。ＭＲ素子１５～１８の各々の下面は、曲面部分４０ａ１に沿って湾曲した曲面である。

また、本実施の形態に係る磁気センサ１０１は、第１の実施の形態における複数の下部電極４１および複数の上部電極４２の代わりに、複数の下部電極４１Ａと、複数の下部電極４１Ｂと、複数の上部電極４２Ａと、複数の上部電極４２Ｂとを備えている。電極４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂは、例えば、第１の実施の形態における電極４１，４２と同じ材料によって形成されている。複数の下部電極４１Ａと複数の上部電極４２Ａは、ＭＲ素子１１～１４を電気的に接続している。複数の下部電極４１Ａと複数の上部電極４２Ａの形状および配置は、第１の実施の形態における複数の下部電極４１および複数の上部電極４２と同じである。

複数の下部電極４１Ｂと複数の上部電極４２Ｂは、ＭＲ素子１５～１８を電気的に接続している。複数の下部電極４１Ｂは、支持部材４０の上面４０ａの上に配置されている。なお、複数の下部電極４１Ｂは、主に、支持部材４０の上面４０ａのうち、曲面部分４０ａ１の第２の側方部分ＳＤ２の上に配置されている。ＭＲ素子１５～１８は、複数の下部電極４１Ｂの上に配置されている。

本実施の形態では、絶縁層６５は、支持部材４０の上面４０ａの上において複数の下部電極４１Ａ，４１Ｂの周囲に配置されている。絶縁層６６は、複数の下部電極４１Ａ，４１Ｂおよび絶縁層６５の上においてＭＲ素子１１～１８の周囲に配置されている。複数の上部電極４２Ａは、ＭＲ素子１１～１４および絶縁層６６の上に配置されている。複数の上部電極４２Ｂは、ＭＲ素子１５～１８および絶縁層６６の上に配置されている。絶縁層６７は、複数の上部電極４２Ａ，４２Ｂおよび絶縁層６６の上に配置されている。なお、図１６では、複数の下部電極４１Ａ，４１Ｂ、複数の上部電極４２Ａ，４２Ｂおよび絶縁層６５～６７を省略している。

また、本実施の形態では、ＭＲ素子１１～１８とコイル３０は、一体化されている。コイル３０は、ＭＲ素子１１～１８の周りに巻回されている。本実施の形態では特に、コイル３０は、ＭＲ素子１１～１８の各々に、Ｘ方向または－Ｘ方向のコイル磁界が印加されるように巻回されている。例えば、コイル３０の第１の端部３０ａからコイル３０の第２の端部３０ｂに向かう方向に電流を流すと、ＭＲ素子１１，１３，１５，１７の各々には－Ｘ方向のコイル磁界が印加され、ＭＲ素子１２，１４，１６，１８の各々にはＸ方向のコイル磁界が印加される。なお、図１５および図１６では、コイル３０の上側コイル部分３０Ｕを二点鎖線で示している。図１６では、コイル３０の下側コイル部分３０Ｌを破線で示している。

図１８に示したように、本実施の形態に係る磁気センサ１０１は、更に、電源端Ｖ２と、２つの信号出力端Ｅ２１，Ｅ２２と、差分検出器２３とを備えている。ＭＲ素子１５は、電源端Ｖ２と信号出力端Ｅ２１との間に設けられている。ＭＲ素子１６は、信号出力端Ｅ２１とグランド端Ｇ１との間に設けられている。ＭＲ素子１７は、信号出力端Ｅ２２とグランド端Ｇ１との間に設けられている。ＭＲ素子１８は、電源端Ｖ２と信号出力端Ｅ２２との間に設けられている。電源端Ｖ２には、電源端Ｖ１と同様に、所定の大きさの電源電圧が印加される。差分検出器２３は、信号出力端Ｅ２１，Ｅ２２の電位差に対応する信号を検出信号Ｓ２として出力する。

本実施の形態では、検出値生成回路２２は、差分検出器２１が出力する検出信号Ｓ１と、差分検出器２３が出力する検出信号Ｓ２に基づいて検出値Ｖｓを生成する。本実施の形態における検出値Ｖｓの生成方法については、後で説明する。

また、本実施の形態では、コイル３０は、第１の実施の形態における上側導体部分３１～３４および下側導体部分３５～３８の代わりに、８つの上側導体部分３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂ，３４Ｂと、８つの下側導体部分３５Ａ，３６Ａ，３７Ａ，３８Ａ，３５Ｂ，３６Ｂ，３７Ｂ，３８Ｂを含んでいる。

上側導体部分３１Ａ～３４Ａ，３１Ｂ～３４Ｂは、本発明における「少なくとも１つの導体部分」に対応する。上側導体部分３１Ａ～３４Ａ，３１Ｂ～３４Ｂは、いずれも、上側コイル部分３０Ｕの一部である。図１４では、理解を容易にするために、上側導体部分３１Ａ～３４Ａ，３１Ｂ～３４Ｂにハッチングを付している。上側導体部分３１Ａ～３４Ａ，３１Ｂ～３４Ｂは、いずれも、絶縁層６７の上に配置されている。

下側導体部分３５Ａ～３８Ａ，３５Ｂ～３８Ｂは、本発明における「少なくとも１つの第２の導体部分」に対応する。下側導体部分３５Ａ～３８Ａ，３５Ｂ～３８Ｂは、上側導体部分３１Ａ～３４Ａ，３１Ｂ～３４Ｂとは異なるコイル３０の一部である。本実施の形態では特に、下側導体部分３５Ａ～３８Ａ，３５Ｂ～３８Ｂは、いずれも、下側コイル部分３０Ｌのうちの支持部材４０の下面４０ｂ側に配置された一部である。図１５では、理解を容易にするために、下側導体部分３５Ａ～３８Ａ，３５Ｂ～３８Ｂにハッチングを付している。

上側導体部分３１Ａ～３４Ａおよび下側導体部分３５Ａ～３８Ａの形状および配置は、第１の実施の形態における上側導体部分３１～３４および下側導体部分３５～３８の形状および配置と同じである。

上側導体部分３１Ｂは、ＭＲ素子１５に対応し、上側導体部分３１Ｂから発生される部分磁界がＭＲ素子１５に印加される位置にある。上側導体部分３２Ｂは、ＭＲ素子１６に対応し、上側導体部分３２Ｂから発生される部分磁界がＭＲ素子１６に印加される位置にある。上側導体部分３３は、ＭＲ素子１７に対応し、上側導体部分３３Ｂから発生される部分磁界がＭＲ素子１７に印加される位置にある。上側導体部分３４Ｂは、ＭＲ素子１８に対応し、上側導体部分３４Ｂから発生される部分磁界がＭＲ素子１８に印加される位置にある。

また、上側導体部分３１Ｂは、支持部材４０との間に、ＭＲ素子１５を挟む位置に配置されている。上側導体部分３２Ｂは、支持部材４０との間に、ＭＲ素子１６を挟む位置に配置されている。上側導体部分３３Ｂは、支持部材４０との間に、ＭＲ素子１７を挟む位置に配置されている。上側導体部分３４Ｂは、支持部材４０との間に、ＭＲ素子１８を挟む位置に配置されている。

下側導体部分３５Ｂは、ＭＲ素子１５に対応し、下側導体部分３５Ｂから発生される部分磁界がＭＲ素子１５に印加される位置にある。下側導体部分３６Ｂは、ＭＲ素子１６に対応し、下側導体部分３６Ｂから発生される部分磁界がＭＲ素子１６に印加される位置にある。下側導体部分３７Ｂは、ＭＲ素子１７に対応し、下側導体部分３７Ｂから発生される部分磁界がＭＲ素子１７に印加される位置にある。下側導体部分３８Ｂは、ＭＲ素子１８に対応し、下側導体部分３８Ｂから発生される部分磁界がＭＲ素子１８に印加される位置にある。

また、下側導体部分３５Ｂは、ＭＲ素子１５との間に支持部材４０を挟む位置に配置されている。下側導体部分３６Ｂは、ＭＲ素子１６との間に支持部材４０を挟む位置に配置されている。下側導体部分３７Ｂは、ＭＲ素子１７との間に支持部材４０を挟む位置に配置されている。下側導体部分３８Ｂは、ＭＲ素子１８との間に支持部材４０を挟む位置に配置されている。

図１９は、上側導体部分３１Ｂおよび下側導体部分３５Ｂの形状を説明するための説明図である。図１９では、上側コイル部分３０Ｕのうち、上側導体部分３１Ｂとそれ以外の部分との境界を点線で示している。また、下側コイル部分３０Ｌのうち、下側導体部分３５Ｂとそれ以外の部分との境界を点線で示している。

上側導体部分３１Ｂは、ＭＲ素子１５から遠ざかる方向に凸となるように湾曲した仮想の曲線Ｌに沿って延在している。図１９では、仮想の曲線Ｌを、符号Ｌを付した二点鎖線の曲線で示している。仮想の曲線Ｌは、ＹＺ平面に平行な曲線である。図１９に示した例では、ＭＲ素子１５から遠ざかる方向は、具体的には、Ｚ方向から－Ｙ方向に向かって０°より大きく９０°より小さい所定の角度だけ傾いた方向である。仮想の曲線Ｌは、ＭＲ素子１５から見て、この方向に凸となるように湾曲している。また、上側導体部分３１Ｂは、その一部が、ＭＲ素子１５を構成する各層の面に平行になるように延在している。なお、図１９において、ＭＲ素子１５と上側コイル部分３０Ｕに重なる複数の破線の曲線は、上側導体部分３１Ｂから発生される部分磁界に対応する磁力線を表している。

下側導体部分３５Ｂは、Ｙ方向に沿って延在している。また、下側導体部分３５Ｂは、ＭＲ素子１５を構成する各層の面に非平行になるように延在している。なお、図１９において、ＭＲ素子１５と下側コイル部分３０Ｌに重なる破線の曲線は、下側導体部分３５Ｂから発生される部分磁界に対応する磁力線を表している。

同様に、上側導体部分３２Ｂは、ＭＲ素子１６から遠ざかる方向に凸となるように湾曲した仮想の曲線に沿って延在している。また、上側導体部分３２Ｂは、その一部が、ＭＲ素子１６を構成する各層の面に平行になるように延在している。同様に、上側導体部分３３Ｂは、ＭＲ素子１７から遠ざかる方向に凸となるように湾曲した仮想の曲線に沿って延在している。また、上側導体部分３３Ｂは、その一部が、ＭＲ素子１７を構成する各層の面に平行になるように延在している。同様に、上側導体部分３４Ｂは、ＭＲ素子１８から遠ざかる方向に凸となるように湾曲した仮想の曲線に沿って延在している。また、上側導体部分３４Ｂは、その一部が、ＭＲ素子１８を構成する各層の面に平行になるように延在している。これらの仮想の曲線は、いずれも、ＹＺ平面に平行な曲線である。

同様に、下側導体部分３６Ｂ～３８Ｂは、いずれも、Ｙ方向に沿って延在している。また、下側導体部分３６Ｂは、ＭＲ素子１６を構成する各層の面に非平行になるように延在している。下側導体部分３７Ｂは、ＭＲ素子１７を構成する各層の面に非平行になるように延在している。下側導体部分３８Ｂは、ＭＲ素子１８を構成する各層の面に非平行になるように延在している。

次に、本実施の形態における検出値Ｖｓの生成方法について説明する。以下、ＭＲ素子１１～１４のうちの任意のＭＲ素子について説明する際には、そのＭＲ素子を符号１０Ａで表し、ＭＲ素子１５～１８のうちの任意のＭＲ素子について説明する際には、そのＭＲ素子を符号１０Ｂで表す。また、ＭＲ素子１０Ａを第１のＭＲ素子１０Ａと言い、ＭＲ素子１０Ｂを第２のＭＲ素子１０Ｂと言う。第１のＭＲ素子１０Ａは、第１の実施の形態におけるＭＲ素子１０に対応する。

ここで、第１のＭＲ素子１０Ａを構成する各層の面を平面と見なしたときに、各層の面に平行な一方向であって、Ｘ方向と直交する一方向をＶ方向とする。また、Ｖ方向とは反対の方向を、－Ｖ方向とする。第１の実施の形態で説明したように、各層の面を平面と見なすと、第１のＭＲ素子１０Ａは、各層の面がＸＹ平面に対して傾くような姿勢で、第１の側方部分ＳＤ１の上に配置されている。そのため、Ｖ方向は、Ｙ方向または－Ｙ方向とは異なる方向になる。本実施の形態では、Ｖ方向を、Ｙ方向から－Ｚ方向に向かってαだけ回転した方向とする。なお、αは、０°よりも大きく９０°よりも小さい角度である。

図２０は、第１のＭＲ素子１０Ａが検出する対象磁界ＭＦについて説明するための説明図である。図２０では、第１のＭＲ素子１０Ａが対象磁界ＭＦを検出する位置を、記号Ｐａで示している。本実施の形態では、位置Ｐａにおける対象磁界ＭＦの方向と強度は、回転軸Ｃ（図１参照）上の基準位置における対象磁界ＭＦの方向と強度と一致するものとする。位置Ｐａにおける対象磁界ＭＦの方向は、位置Ｐａを中心として回転する。以下、位置Ｐａにおける対象磁界ＭＦを、符号ＭＦａで表す。

また、図２０では、位置Ｐａを通りＹ方向に平行な仮想の直線を記号ＬＹａで示し、位置Ｐａを通りＺ方向に平行な仮想の直線を記号ＬＺａで示し、位置Ｐａを通りＶ方向に平行な仮想の直線を記号ＬＶで示している。

磁気センサ１０１は、対象磁界ＭＦａのＶ方向に平行な方向の成分の強度を検出することができるように、ＭＲ素子１１～１４の各々の磁化固定層５２の磁化の方向と、ＭＲ素子１１～１４の各々の自由層５４の形状異方性が設定されている。図１８において、塗りつぶした矢印は、磁化固定層５２の磁化の方向を表している。また、図１８には、Ｘ方向とＶ方向を示している。図１８に示したように、本実施の形態では、ＭＲ素子１１，１３の各々の磁化固定層５２の磁化の方向は、Ｖ方向であり、ＭＲ素子１２，１４の各々の磁化固定層５２の磁化の方向は、－Ｖ方向である。また、自由層５４は、磁化容易軸方向がＸ方向に平行な方向となる形状異方性を有している。

図２０に示したように、対象磁界ＭＦａは、Ｙ方向に平行な方向の磁界ＭＦａｙと、Ｚ方向に平行な方向の磁界ＭＦａｚとの合成磁界と見なすことができる。ＭＲ素子１１～１４の各々は、磁界ＭＦａｙのＶ方向に平行な方向の成分と、磁界ＭＦａｚのＶ方向に平行な方向の成分との合成磁界を検出する。以下、Ｖ方向に平行な方向の成分をＶ成分と言い、磁界ＭＦａｙのＶ成分と磁界ＭＦａｚのＶ成分の合成磁界を、第１の合成磁界と言う。差分検出器２１は、第１の合成磁界の強度と対応関係を有する信号を、検出信号Ｓ１として出力する。

また、第１の合成磁界の強度は、磁界ＭＦａｙのＶ成分の強度と、磁界ＭＦａｚのＶ成分の強度との和と等しい。ここで、磁界ＭＦａｙの強度を記号Ｂｙで表し、磁界ＭＦａｚの強度を記号Ｂｚで表す。強度Ｂｙは、磁界ＭＦａｙの方向がＹ方向のときに正の値で表し、磁界ＭＦａｙの方向が－Ｙ方向のときに負の値で表す。強度Ｂｚは、磁界ＭＦａｚの方向がＺ方向のときに正の値で表し、磁界ＭＦａｚの方向が－Ｚ方向のときに負の値で表す。また、第１の合成磁界の強度の変化に対する検出信号Ｓ１の変化の割合を、記号Ｓａで表す。検出信号Ｓ１は、下記の式（２）で表される。

Ｓ１＝Ｓａ＊（Ｂｙ＊ｃｏｓα－Ｂｚ＊ｓｉｎα） …（２）

なお、Ｖ成分の強度は、Ｖ成分の方向がＶ方向となるときに正の値で表し、Ｖ成分の方向が－Ｖ方向となるときに負の値で表すものとする。磁界ＭＦａｙのＶ成分の強度の正負は磁界ＭＦａｙの強度Ｂｙの正負と一致するが、磁界ＭＦａｚのＶ成分の強度の正負は磁界ＭＦａｚの強度Ｂｚの正負とは逆になる。そのため、式（２）では、磁界ＭＦａｙのＶ成分の強度を“Ｂｙ＊ｃｏｓα”とし、磁界ＭＦａｚのＶ成分の強度を“－Ｂｚ＊ｓｉｎα”としている。

また、第２のＭＲ素子１０Ｂを構成する各層の面を平面と見なしたときに、各層の面に平行な一方向であって、Ｘ方向と直交する一方向をＷ方向とする。また、Ｗ方向とは反対の方向を、－Ｗ方向とする。前述のように、各層の面を平面と見なすと、第２のＭＲ素子１０Ｂは、各層の面がＸＹ平面に対して傾くような姿勢で、第２の側方部分ＳＤ２の上に配置されている。そのため、Ｗ方向は、Ｙ方向または－Ｙ方向とは異なる方向になる。本実施の形態では、Ｗ方向を、Ｙ方向からＺ方向に向かってαだけ回転した方向とする。

図２１は、第２のＭＲ素子１０Ｂが検出する対象磁界ＭＦについて説明するための説明図である。図２１では、第２のＭＲ素子１０Ｂが対象磁界ＭＦを検出する位置を、記号Ｐｂで示している。本実施の形態では、位置Ｐｂにおける対象磁界ＭＦの方向と強度は、回転軸Ｃ上の基準位置における対象磁界ＭＦの方向と強度と一致するものとする。位置Ｐｂにおける対象磁界ＭＦの方向は、位置Ｐｂを中心として回転する。以下、位置Ｐｂにおける対象磁界ＭＦを、符号ＭＦｂで表す。

また、図２１では、位置Ｐｂを通りＹ方向に平行な仮想の直線を記号ＬＹｂで示し、位置Ｐｂを通りＺ方向に平行な仮想の直線を記号ＬＺｂで示し、位置Ｐｂを通りＷ方向に平行な仮想の直線を記号ＬＷで示している。

また、磁気センサ１０１は、対象磁界ＭＦｂのＷ方向に平行な方向の成分の強度を検出することができるように、ＭＲ素子１５～１８の各々の磁化固定層５２の磁化の方向と、ＭＲ素子１５～１８の各々の自由層５４の形状異方性が設定されている。図１８には、Ｘ方向とＷ方向を示している。なお、図１８では、便宜上、Ｗ方向をＶ方向と同じ矢印を用いて示している。図１８に示したように、本実施の形態では、ＭＲ素子１５，１７の各々の磁化固定層５２の磁化の方向は、Ｗ方向であり、ＭＲ素子１６，１８の各々の磁化固定層５２の磁化の方向は、－Ｗ方向である。また、自由層５４は、磁化容易軸方向がＸ方向に平行な方向となる形状異方性を有している。

図２１に示したように、対象磁界ＭＦｂは、Ｙ方向に平行な方向の磁界ＭＦｂｙと、Ｚ方向に平行な方向の磁界ＭＦｂｚとの合成磁界と見なすことができる。ＭＲ素子１５～１８の各々は、磁界ＭＦｂｙのＷ方向に平行な方向の成分と、磁界ＭＦｂｚのＷ方向に平行な方向の成分との合成磁界を検出する。以下、Ｗ方向に平行な方向の成分をＷ成分と言い、磁界ＭＦｂｙのＷ成分と磁界ＭＦｂｚのＷ成分の合成磁界を、第２の合成磁界と言う。差分検出器２３は、第２の合成磁界の強度と対応関係を有する信号を、検出信号Ｓ２として出力する。

また、第２の合成磁界の強度は、磁界ＭＦｂｙのＷ成分の強度と、磁界ＭＦｂｚのＷ成分の強度との和と等しい。ところで、対象磁界ＭＦｂの強度と対象磁界ＭＦａの強度は、いずれも、基準位置における対象磁界ＭＦの強度と等しい。そのため、磁界ＭＦｂｙの強度は磁界ＭＦａｙの強度と等しくなり、磁界ＭＦｂｚの強度は磁界ＭＦａｚの強度と等しくなる。そこで、磁界ＭＦｂｙの強度を磁界ＭＦａｙの強度と同様に記号Ｂｙで表し、磁界ＭＦｂｚの強度を磁界ＭＦａｚの強度と同様に記号Ｂｚで表す。また、第２の合成磁界の強度の変化に対する検出信号Ｓ２の変化の割合を、記号Ｓｂで表す。検出信号Ｓ２は、下記の式（３）で表される。

Ｓ２＝Ｓｂ＊（Ｂｙ＊ｃｏｓα＋Ｂｚ＊ｓｉｎα） …（３）

なお、Ｗ成分の強度は、Ｗ成分の方向がＷ方向となるときに正の値で表し、Ｗ成分の方向が－Ｗ方向となるときに負の値で表すものとする。磁界ＭＦｂｙのＷ成分の強度の正負は磁界ＭＦｂｙの強度Ｂｙの正負と一致し、磁界ＭＦｂｚのＷ成分の強度の正負も磁界ＭＦｂｚの強度Ｂｚの正負と一致する。そのため、式（３）では、磁界ＭＦｂｙのＷ成分の強度を“Ｂｙ＊ｃｏｓα”とし、磁界ＭＦｂｚのＷ成分の強度を“Ｂｚ＊ｓｉｎα”としている。

本実施の形態では、検出値生成回路２２は、検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて検出値Ｖｓを生成する。検出値生成回路２２は、検出値Ｖｓとして、基準位置における対象磁界ＭＦの方向がＺ方向に対してなす角度を求めてもよい。なお、この角度は、対象磁界ＭＦの方向がＺ方向からＹ方向に向かって傾いたときに正の値で表し、対象磁界ＭＦの方向がＺ方向から－Ｙ方向に向かって傾いたときに負の値で表す。この場合、検出値生成回路２２は、まず、検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、基準位置における対象磁界ＭＦのＹ方向に平行な方向の成分の強度を表す値Ｂｙｓと、基準位置における対象磁界ＭＦのＺ方向に平行な方向の成分の強度を表す値Ｂｚｓを算出する。

基準位置における対象磁界ＭＦのＹ方向の成分の強度は、磁界ＭＦａｙまたは磁界ＭＦｂｙの強度Ｂｙと等しい。また、第１の合成磁界の強度の変化に対する検出信号Ｓ１の変化の割合Ｓａと、第２の合成磁界の強度の変化に対する検出信号Ｓ２の変化の割合Ｓｂは、互いに等しいものとする。式（２）におけるＳａと式（３）におけるＳｂをいずれもＳｃに置き換えると、式（２）、（３）から、強度Ｂｙは、下記の式（４）で表される。

Ｂｙ＝（Ｓ２＋Ｓ１）／（２Ｓｃ＊ｃｏｓα） …（４）

検出値生成回路２２は、例えば、式（４）の右辺を用いて、値Ｂｙｓを算出する。なお、Ｓｃは、予め求められている。

また、基準位置における対象磁界ＭＦのＺ方向の成分の強度は、磁界ＭＦａｚまたは磁界ＭＦｂｚの強度Ｂｚと等しい。式（４）と同様に、式（２）におけるＳａと式（３）におけるＳｂをＳｃに置き換えると、式（２）、（３）から、強度Ｂｚは、下記の式（５）で表される。

Ｂｚ＝（Ｓ２－Ｓ１）／（２Ｓｃ＊ｓｉｎα） …（５）

検出値生成回路２２は、例えば、式（５）の右辺を用いて、値Ｂｚｓを算出する。

検出値生成回路２２は、次に、値Ｂｙｓ，Ｂｚｓを用いて、検出値Ｖｓとして、対象磁界ＭＦの方向がＺ方向に対してなす角度を求める。具体的には、検出値生成回路２２は、例えば、下記の式（６）によって、検出値Ｖｓを生成する。なお、“ａｔａｎ”は、アークタンジェントを表す。

Ｖｓ＝９０°－ａｔａｎ（Ｂｚｓ／Ｂｙｓ）
＝９０°－θｓ …（６）

θｓが０°以上３６０°未満の範囲内では、式（６）におけるθｓの解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、Ｂｙｓ，Ｂｚｓの正負の組み合わせにより、θｓの真の値が、式（６）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。検出値生成回路２２は、式（６）と、上記のＢｙｓ，Ｂｚｓ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。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。請求の範囲の要件を満たす限り、コイル３０の少なくとも１つの導体部分の形状および配置は、各実施の形態に示した例に限られず、任意である。例えば、支持部材４０の下面４０ｂ側に配置された導体部分が、対応するＭＲ素子から遠ざかる方向に凸となるように湾曲した仮想の曲線に沿って延在していてもよい。

また、支持部材４０の上面４０ａは、複数の曲面部分を含んでいてもよい。複数の曲面部分の各々の形状は、曲面部分４０ａ１の形状と同じである。複数の曲面部分は、Ｙ方向に並ぶように配置されていてもよい。この場合、複数の曲面部分毎に、ＭＲ素子が設けられていてもよい。

また、第１の実施の形態に係る磁気センサ１では、検出値生成回路２２は、検出値Ｖｓとして、対象磁界ＭＦのＺ方向に平行な方向の成分の強度を表す値を生成してもよい。また、第１の実施の形態に係る磁気センサ１では、検出値生成回路２２は、検出値Ｖｓとして、値Ｂｙｓ，Ｂｚｓの組を生成してもよい。

１…磁気センサ、５…磁界発生器、６Ａ，６Ｂ…磁石，１１～１４…ＭＲ素子、２１…差分検出器、２２…検出値生成回路、３０…コイル、３１～３４…上側導体部分、３５～３８…下側導体部分、４０…支持部材、４０ａ…上面、４０ａ１…曲面部分、４１…下部電極、４２…上部電極、５１…反強磁性層、５２…磁化固定層、５３…ギャップ層、５４…自由層、６１…基板、６２～６７…絶縁層、１００…磁気センサシステム、２００…産業用ロボット、２０１…可動部、２０２…支持部。

Claims (15)

1. 外部磁界に応じて抵抗値が変化する少なくとも１つの磁気抵抗効果素子と、
   前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子に印加するための磁界であるコイル磁界を発生するコイルと、
   前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を支持する支持部材とを備え、
   前記コイルは、少なくとも１つの導体部分を含み、
   前記コイル磁界は、前記少なくとも１つの導体部分の各々から発生される部分磁界を含み、
   前記少なくとも１つの導体部分の各々は、その導体部分から発生される前記部分磁界が、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子のうち、その導体部分に対応する磁気抵抗効果素子に印加される位置にあると共に、前記対応する磁気抵抗効果素子から遠ざかる方向に凸となるように湾曲した仮想の曲線に沿って延在し、
   前記支持部材は、湾曲した曲面部分を含み、
   前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子は、前記曲面部分の上に配置されていることを特徴とする磁気センサ。
2. 前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の各々は、前記支持部材に対向する下面を有し、
   前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の各々の前記下面は、前記曲面部分に沿って湾曲した曲面であることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
3. 前記支持部材は、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子に対向する上面と、前記上面とは反対側に位置する下面とを有し、
   前記支持部材の前記上面は、前記曲面部分を含み、
   前記曲面部分は、前記支持部材の前記下面から遠ざかる方向に凸となるように湾曲していることを特徴とする請求項１または２記載の磁気センサ。
4. 前記支持部材の前記上面の前記曲面部分は、第１の方向に沿って延在すると共に、前記第１の方向に直交する第２の方向における前記曲面部分の中央に位置する中央部分と、前記第２の方向における前記中央部分の両側に位置する第１の側方部分および第２の側方部分とを含み、
   前記第１の側方部分と前記第２の側方部分は、前記中央部分よりも前記支持部材の前記下面により近い位置にあると共に、前記支持部材の前記下面に近づくに従って互いの距離が大きくなる２つの湾曲した斜面であり、
   前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子は、前記第１の側方部分の上に配置されていることを特徴とする請求項３記載の磁気センサ。
5. 前記支持部材の前記上面の前記曲面部分は、第１の方向に沿って延在すると共に、前記第１の方向に直交する第２の方向における前記曲面部分の中央に位置する中央部分と、前記第２の方向における前記中央部分の両側に位置する第１の側方部分および第２の側方部分とを含み、
   前記第１の側方部分と前記第２の側方部分は、前記中央部分よりも前記支持部材の前記下面により近い位置にあると共に、前記支持部材の前記下面に近づくに従って互いの距離が大きくなる２つの湾曲した斜面であり、
   前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子は、前記第１の側方部分の上に配置された少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子と、前記第２の側方部分の上に配置された少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子とを含むことを特徴とする請求項３記載の磁気センサ。
6. 前記少なくとも１つの導体部分は、前記支持部材との間に前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を挟む位置に配置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気センサ。
7. 更に、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子および前記支持部材の前記曲面部分を覆う絶縁層を備え、
   前記少なくとも１つの導体部分は、前記絶縁層の上に配置されていることを特徴とする請求項６記載の磁気センサ。
8. 前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の各々は、積層された複数の層からなり、
   前記少なくとも１つの導体部分の各々は、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子のうち、その導体部分に対応する磁気抵抗効果素子を構成する各層の面に非平行になるように延在していることを特徴とする請求項６または７記載の磁気センサ。
9. 外部磁界に応じて抵抗値が変化する少なくとも１つの磁気抵抗効果素子と、
   前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子に印加するための磁界であるコイル磁界を発生するコイルと、
   前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を支持する支持部材とを備え、
   前記支持部材は、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子に対向する上面と、前記上面とは反対側に位置する下面とを有し、
   前記コイルは、少なくとも１つの導体部分を含み、
   前記少なくとも１つの導体部分は、前記支持部材との間に前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を挟む位置に配置され、
   前記コイル磁界は、前記少なくとも１つの導体部分の各々から発生される部分磁界を含み、
   前記少なくとも１つの導体部分の各々は、その導体部分から発生される前記部分磁界が、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子のうち、その導体部分に対応する磁気抵抗効果素子に印加される位置にあると共に、前記対応する磁気抵抗効果素子から遠ざかる方向に凸となるように湾曲した仮想の曲線に沿って延在し、
   前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の各々は、積層された複数の層からなり、
   前記少なくとも１つの導体部分の各々は、その一部が、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子のうち、その導体部分に対応する磁気抵抗効果素子を構成する各層の面に平行になるように延在していることを特徴とする磁気センサ。
10. 外部磁界に応じて抵抗値が変化する少なくとも１つの磁気抵抗効果素子と、
    前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子に印加するための磁界であるコイル磁界を発生するコイルと、
    前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を支持する支持部材とを備え、
    前記支持部材は、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子に対向する上面と、前記上面とは反対側に位置する下面とを有し、
    前記コイルは、少なくとも１つの導体部分を含み、
    前記少なくとも１つの導体部分は、前記支持部材との間に前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を挟む位置に配置され、
    前記コイル磁界は、前記少なくとも１つの導体部分の各々から発生される部分磁界を含み、
    前記少なくとも１つの導体部分の各々は、その導体部分から発生される前記部分磁界が、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子のうち、その導体部分に対応する磁気抵抗効果素子に印加される位置にあると共に、前記対応する磁気抵抗効果素子から遠ざかる方向に凸となるように湾曲した仮想の曲線に沿って延在し、
    前記コイルは、更に、少なくとも１つの第２の導体部分を含み、
    前記少なくとも１つの第２の導体部分は、前記少なくとも１つの導体部分とは異なる前記コイルの一部であり、
    前記コイル磁界は、更に、前記少なくとも１つの第２の導体部分の各々から発生される第２の部分磁界を含み、
    前記少なくとも１つの第２の導体部分は、前記支持部材の前記下面側に配置され、
    前記少なくとも１つの第２の導体部分の各々は、その第２の導体部分から発生される前記第２の部分磁界が、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子のうち、その第２の導体部分に対応する磁気抵抗効果素子に印加される位置にあることを特徴とする磁気センサ。
11. 前記少なくとも１つの第２の導体部分は、前記少なくとも１つの導体部分とは形状が対称ではないことを特徴とする請求項１０記載の磁気センサ。
12. 前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の各々は、積層された複数の層からなり、
    前記少なくとも１つの導体部分の各々は、その一部が、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子のうち、その導体部分に対応する磁気抵抗効果素子を構成する各層の面に平行になるように延在し、
    前記少なくとも１つの第２の導体部分の各々は、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子のうち、その第２の導体部分に対応する磁気抵抗効果素子を構成する各層の面に非平行になるように延在していることを特徴とする請求項１０または１１記載の磁気センサ。
13. 前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の各々は、積層された複数の層からなり、
    前記少なくとも１つの導体部分の各々は、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子のうち、その導体部分に対応する磁気抵抗効果素子を構成する各層の面に非平行になるように延在し、
    前記少なくとも１つの第２の導体部分の各々は、その一部が、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子のうち、その第２の導体部分に対応する磁気抵抗効果素子を構成する各層の面に平行になるように延在していることを特徴とする請求項１０または１１記載の磁気センサ。
14. 更に、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子および前記支持部材の前記上面を覆う絶縁層を備え、
    前記少なくとも１つの導体部分は、前記絶縁層の上に配置されていることを特徴とする請求項９ないし１３のいずれかに記載の磁気センサ。
15. 前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の各々は、方向が固定された第１の磁化を有する磁化固定層と、前記外部磁界に応じて方向が変化可能な第２の磁化を有する自由層とを含み、
    前記コイル磁界は、前記自由層の前記第２の磁化の方向を所定の方向に向かせるためのものであることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の磁気センサ。

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