JPWO2009051069A1

JPWO2009051069A1 - Ｇｍｒセンサ

Info

Publication number: JPWO2009051069A1
Application number: JP2009538075A
Authority: JP
Inventors: 瀧川　眞喜人; 眞喜人瀧川; 川畑　賢; 賢川畑; 智樹小川
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2011-03-03
Anticipated expiration: 2028-10-10
Also published as: JP4861483B2; WO2009051069A1

Abstract

外部からのノイズの影響や電気信号の不足に起因する不具合を防止して適切に高分解能の検出精度を実現すること。第１から第４のＧＭＲ素子を有するブリッジ回路（２０）と、ブリッジ回路（２０）に対向配置される磁石の移動に伴って生じる第１、第２出力端子の出力信号の差動量を検出する差動増幅器（３０）と、検出された差動量を絶対値変換する絶対値変換器（４０）とを備え、第１のＧＭＲ素子を分割した素子部分と第３のＧＭＲ素子を分割した素子部分と交互に一列に配置して第１ＧＭＲユニットとする一方、第２のＧＭＲ素子を分割した素子部分と第４のＧＭＲ素子を分割した素子部分と交互に一列に配置して第２ＧＭＲユニットとし、第１及び第２ＧＭＲユニットを磁石の移動方向と直交する方向に並べて配置したことを特徴とする。

Description

本発明は、ＧＭＲセンサに関し、特に、高分解能が要求される磁気式エンコーダ等に好適なＧＭＲセンサに関する。

従来、小型ロボットやインクジェットプリンタなどで使用される磁気式エンコーダにおいては、磁気センサとして磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）を用いたＧＭＲセンサを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このＧＭＲセンサにおいては、ピッチｐのＧＭＲ素子で構成される第１ＧＭＲ素子群と第２ＧＭＲ素子群とをｐ／２ずらして配置し、第１ＧＭＲ素子群と第２ＧＭＲ素子群との接続点から中点電圧を得るものである。その上で磁気媒体における着磁を均等ピッチではなく、２λ＝λａ＋λｂ＝２ｐ、λａ＞λｂもしくはλａ＜λｂ等とすることで、高分解能の検出精度の実現を図っている。
特開２００７−１２１２５３号公報

しかしながら、上述した従来のＧＭＲセンサにおいては、第１ＧＭＲ素子群における第１ＧＭＲ素子と第２ＧＭＲ素子と直列に接続する一方、第２ＧＭＲ素子群における第３ＧＭＲ素子と第４ＧＭＲ素子とを直列に接続し、第２ＧＭＲ素子と第３ＧＭＲ素子との接続点から中点電圧を得ることから、外部からのノイズの影響を受けることや、電気信号の強度が不足することに起因して適切に高分解能の検出精度を実現することができない事態が発生し得る。

本発明はかかる問題点に鑑みて為されたものであり、外部からのノイズの影響や電気信号の不足に起因する不具合を防止して適切に高分解能の検出精度を実現することができるＧＭＲセンサを提供することを目的とする。

本発明のＧＭＲセンサは、第１から第４のそれぞれのＧＭＲ素子群を、複数に分割されたＧＭＲ素子における分割後の素子部分で構成し、第１のＧＭＲ素子群の一端と第２のＧＭＲ素子群の一端との接続点に電圧印加端子を接続し、第１のＧＭＲ素子群の他端と第３のＧＭＲ素子群の一端との接続点に第１出力端子を接続し、第２のＧＭＲ素子群の他端と第４のＧＭＲ素子群の一端との接続点に第２出力端子を接続し、第３のＧＭＲ素子群の他端と第４のＧＭＲ素子群の他端との接続点にグランド端子を接続して構成されるブリッジ回路と、前記ブリッジ回路に対向配置される磁石の移動に伴って生じる第１出力端子の出力信号と第２出力端子の出力信号との差動量を検出する差動量検出手段と、前記差動量を絶対値に変換する絶対値変換手段とを具備するＧＭＲセンサであって、前記ブリッジ回路は、第１のＧＭＲ素子群を構成する前記分割後の素子部分と、第３のＧＭＲ素子群を構成する前記分割後の素子部分と交互に一列に配置して第１ＧＭＲユニットとする一方、第２のＧＭＲ素子群を構成する前記分割後の素子部分と、第４のＧＭＲ素子群を構成する前記分割後の素子部分と交互に一列に配置して第２ＧＭＲユニットとし、第１ＧＭＲユニットの前記分割後の素子部分と、第２ＧＭＲユニットの前記分割後の素子部分とが前記磁石の移動方向と直交する方向に並ぶように第１ＧＭＲユニット及び第２ＧＭＲユニットを並べて配置したことを特徴とする。

この構成によれば、複数個に分割したＧＭＲ素子でブリッジ回路を構成し、その中点電圧を得る第１出力端子及び第２出力端子からの出力電圧を差動増幅した後、それらの信号の絶対値を求めることから、ＧＭＲ素子の素子部分の配置ピッチに対応して変化する出力信号が得られるので、高分解能の検出精度を実現することが可能となる。特に、第１出力端子及び第２出力端子からの出力電圧の差動量を検出し、当該差動量を絶対値に変換するようにしたことから、外部からのノイズの影響を低減すると共に、信号強度を向上することができるので、外部からのノイズの影響や電気信号の不足に起因する不具合を防止して適切に高分解能の検出精度を実現することが可能となる。

上記ＧＭＲセンサにおいては、前記ブリッジ回路を前記磁石の移動方向と直交する方向に２つ並べて配置すると共に、当該２つのブリッジ回路が有する前記分割後の素子部分が前記磁石の移動方向にずれるように当該２つのブリッジ回路を配置することが好ましい。この場合には、２つのブリッジ回路を磁石の移動方向と直交する方向に並べて配置すると共に、それぞれのＧＭＲ素子の素子部分が磁石の移動方向にずれるように配置したことから、磁石の移動方向に応じて２つのブリッジ回路からの出力波形に位相のずれを発生させることができるので、当該位相のずれから磁石の移動方向を検出することが可能となる。

特に、上記ＧＭＲセンサにおいては、前記２つのブリッジ回路が有する前記分割後の素子部分が、当該分割後の素子部分の配置ピッチの１／４又は３／４の距離だけずれるように配置することが好ましい。この場合には、磁石の移動方向に応じて２つのブリッジ回路からの出力波形に９０度の位相のずれを発生させることができるので、当該位相のずれから確実に磁石の移動方向を検出することが可能となる。

本発明によれば、複数個に分割したＧＭＲ素子でブリッジ回路を構成し、その中点電圧を得る第１出力端子及び第２出力端子からの出力電圧の差動量を検出し、当該差動量を絶対値に変換するようにしたことから、外部からのノイズの影響を低減すると共に、信号強度を向上することができるので、外部からのノイズの影響や電気信号の不足に起因する不具合を防止して適切に高分解能の検出精度を実現することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係るＧＭＲセンサの要部の構成を説明するための図である。実施の形態１に係るＧＭＲセンサが有するＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４の位置関係を説明するための図である。実施の形態１に係るＧＭＲセンサが有するブリッジ回路からの出力電圧を説明するための図である。実施の形態１に係るＧＭＲセンサの構成を説明するための図である。本発明の実施の形態２に係るＧＭＲセンサが有するＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４、Ｒ１´〜Ｒ４´の位置関係を説明するための図である。実施の形態２に係るＧＭＲセンサの構成を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るＧＭＲセンサ１０の要部の構成を説明するための図である。図１に示すように、実施の形態１に係るＧＭＲセンサ１０は、４個のＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗効果素子）Ｒ１〜Ｒ４を備えている。これらの４個のＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４は、複数個に分割されている。ここでは、各ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４が、それぞれ３つに分割された場合について示しているが、これに限定されるものではない。

以下においては、分割されたＧＭＲ素子Ｒ１の素子部分を、素子部分Ｒ１−１〜Ｒ１−３と呼ぶものとする。また、他のＧＭＲ素子Ｒ２〜Ｒ４の素子部分についても同様とする。なお、ＧＭＲ素子Ｒ１の素子部分Ｒ１−１〜３は、第１のＧＭＲ素子群を構成するものであり、ＧＭＲ素子Ｒ２の素子部分Ｒ２−１〜３は、第２のＧＭＲ素子群を構成するものである。同様に、ＧＭＲ素子Ｒ３の素子部分Ｒ３−１〜３は、第３のＧＭＲ素子群を構成するものであり、ＧＭＲ素子Ｒ４の素子部分Ｒ４−１〜３は、第４のＧＭＲ素子群を構成するものである。

これらのＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４は、図１に示すように、ブリッジ接続されてブリッジ回路２０を構成している。すなわち、直列接続されたＧＭＲ素子Ｒ１及びＲ３と、直列接続されたＧＭＲ素子Ｒ２及びＲ４とが並列接続され、電源電圧ＶｄｄとアースＧｎｄとの間に接続されている。そして、ＧＭＲ素子Ｒ１とＧＭＲ素子Ｒ３との間の接続点から出力端子Ｏｕｔ１が引き出され、ＧＭＲ素子Ｒ２とＧＭＲ素子Ｒ４との間の接続点から出力端子Ｏｕｔ２が引き出されている。

より具体的には、ＧＭＲ素子Ｒ１の素子部分Ｒ１−１とＧＭＲ素子Ｒ２の素子部分Ｒ２−１との接続点に電源電圧Ｖｄｄを接続し、ＧＭＲ素子Ｒ１の素子部分Ｒ１−３とＧＭＲ素子Ｒ３の素子部分Ｒ３−１との接続点に第１出力端子Ｏｕｔ１を接続し、ＧＭＲ素子Ｒ２の素子部分Ｒ２−３とＧＭＲ素子Ｒ４の素子部分Ｒ４−１との接続点に第２出力端子Ｏｕｔ２を接続し、ＧＭＲ素子Ｒ３の素子部分Ｒ３−３とＧＭＲ素子Ｒ４の素子部分Ｒ４−３との接続点にアースＧｎｄを接続してブリッジ回路２０が構成されている。

図２は、実施の形態１に係るＧＭＲセンサ１０が有するＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４の素子部分の位置関係を説明するための図である。図２に示すように、ブリッジ回路２０においては、図２に示す磁石の移動方向に沿って素子部分Ｒ１−１〜３、素子部分Ｒ２−１〜３、素子部分Ｒ３−１〜３、並びに、素子部分Ｒ４−１〜３が並べて配置されている。

特に、ブリッジ回路２０においては、ＧＭＲ素子Ｒ１を構成する素子部分Ｒ１−１〜３と、ＧＭＲ素子Ｒ３を構成する素子部分Ｒ３−１〜３と交互に図２に示す左右方向に一列に配置して第１ＧＭＲユニットＲ１３を構成する一方、ＧＭＲ素子Ｒ２を構成する素子部分Ｒ２−１〜３と、ＧＭＲ素子Ｒ４を構成する素子部分Ｒ４−１〜３と交互に図２に示す左右方向に一列に配置して第２ＧＭＲユニットＲ２４を構成している。

そして、第１ＧＭＲユニットＲ１３の素子部分Ｒ１−１〜３及び素子部分Ｒ３−１〜３と、第２ＧＭＲユニットＲ２４の素子部分Ｒ２−１〜３及び素子部分Ｒ４−１〜３とが後述する磁石Ｍの移動方向と直交する方向に並ぶように第１ＧＭＲユニットＲ１３及び第２ＧＭＲユニットＲ２４を並べて配置している。具体的には、図２に示すように、ＧＭＲ素子Ｒ１を構成する素子部分Ｒ１−１〜３が、ＧＭＲ素子Ｒ４を構成する素子部分Ｒ４−１〜３の図２に示す下方側に並べて配置され、ＧＭＲ素子Ｒ３を構成する素子部分Ｒ３−１〜Ｒ３−３が、ＧＭＲ素子Ｒ２を構成する素子部分Ｒ２−１〜３の同図に示す下方側に並べて配置されている。

実施の形態１に係るＧＭＲセンサ１０には、図２に示すように、上述したＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４が形成される基板に磁石Ｍが対向配置される。この磁石Ｍは、基板から一定距離だけ離間した状態で移動可能に構成されている。なお、図２においては、説明の便宜上、ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４から上方側にずらした磁石Ｍの一部を示している。磁石Ｍは、等間隔に着磁された多極着磁磁石で構成されており、図２に示す矢印方向に移動可能（回転移動を含む）に構成されている。例えば、磁石Ｍは、外周面に多極着磁層を有する、回転可能な円盤状の磁石等で構成される。

ここで、実施の形態１に係るＧＭＲセンサ１０における磁石Ｍの着磁ピッチと、ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４の素子部分（Ｒ１−１〜３、Ｒ２−１〜３、Ｒ３−１〜３及びＲ４−１〜３）との関係について説明する。図２に示すように、第１ＧＭＲユニットＲ１３において、素子部分Ｒ１−１〜３及び素子部分Ｒ３−１〜３は、等間隔に配置されている。そして、その両端に位置する素子部分Ｒ１−１及びＲ３−１が磁石Ｍにおける一方の極の幅に収まる位置に配置されている。なお、第２ＧＭＲユニットＲ２４についても同様である。

このような構成を有し、実施の形態１に係るＧＭＲセンサ１０においては、磁石Ｍによる外部磁界、すなわち、磁石Ｍから発生する磁束をＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４に作用させる。そして、ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４の電気抵抗値の変化を、当該磁束の向きにより生じさせ、これらを有するブリッジ回路２０の出力電圧を変化させるものである。

なお、磁石Ｍからの磁束に感応して出力信号を出力するＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４は、基本的な構成として、反強磁性層、ピン層、中間層及びフリー層を基板上に積層して形成され、巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭＲ(Giant Magnet Resistance)素子として構成されている。

ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４が巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を発揮するためには、例えば、反強磁性層がα−Ｆｅ_２Ｏ_３層、ピン層がＮｉＦｅ層、中間層がＣｕ層、フリー層がＮｉＦｅ層から形成されることが好ましいが、これらのものに限定されるものではなく、磁気抵抗効果を発揮するものであれば、いずれのものであってもよい。また、ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４は、磁気抵抗効果を発揮するものであれば、上記の積層構造のものに限定されるものではない。

実施の形態１に係るＧＭＲセンサ１０において、例えば、磁石Ｍが図２に示す移動方向の左方側に移動すると、ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４の電気抵抗値が変化し、その出力電圧（ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４を有するブリッジ回路２０の出力電圧）は、図３に示すように変化する。すなわち、第１出力端子Ｏｕｔ１と第２出力端子Ｏｕｔ２とは、電源電圧Ｖｄｄのおよそ半分の電圧（以下、「基準電圧」という）を基準として対称な出力波形を示している。第１出力端子Ｏｕｔ１及び第２出力端子Ｏｕｔ２は、基準電圧よりも高い電圧と、基準電圧とを交互に３回出力した後、基準電圧よりも低い電圧と、基準電圧とを交互に３回出力する。そして、このような電圧を繰り返し出力する。なお、基準電圧は、ＧＭＲ素子Ｒ１の抵抗値とＧＭＲ素子Ｒ３の抵抗値とが釣り合っている場合、並びに、ＧＭＲ素子Ｒ２の抵抗値とＧＭＲ素子Ｒ４の抵抗値とが釣り合っている場合に出力される。

具体的には、第１ＧＭＲユニットＲ１３において、ＧＭＲ素子Ｒ１の素子部分Ｒ１−１の上方に磁石Ｍの一方の極（例えば、Ｓ極）が移動すると、ＧＭＲ素子Ｒ１の抵抗値がＧＭＲ素子Ｒ３の抵抗値よりも大きくなるので、第１出力端子Ｏｕｔ１から基準電圧よりも低い電圧が出力される。続いて、ＧＭＲ素子Ｒ３の素子部分Ｒ３−３の上方に磁石Ｍが移動すると、ＧＭＲ素子Ｒ１の抵抗値とＧＭＲ素子Ｒ３の抵抗値とが同一となるので、第１出力端子Ｏｕｔ１から基準電圧が出力される。同様に、ＧＭＲ素子Ｒ１の素子部分Ｒ１−２、ＧＭＲ素子Ｒ３の素子部分Ｒ３−２、ＧＭＲ素子Ｒ１の素子部分Ｒ１−２、並びに、ＧＭＲ素子Ｒ３の素子部分Ｒ３−２の上方に磁石Ｍが移動していくと、第１出力端子Ｏｕｔ１からは、基準電圧よりも低い電圧と基準電圧とが交互に出力される。

そして、ＧＭＲ素子Ｒ１の素子部分Ｒ１−１の上方に磁石Ｍの他方の極（例えば、Ｎ極）が移動すると、ＧＭＲ素子Ｒ１の抵抗値がＧＭＲ素子Ｒ３の抵抗値よりも小さくなるので、第１出力端子Ｏｕｔ１からは基準電圧よりも高い電圧が出力される。続いて、ＧＭＲ素子Ｒ３の素子部分Ｒ３−３の上方に磁石Ｍが移動すると、ＧＭＲ素子Ｒ１の抵抗値とＧＭＲ素子Ｒ３の抵抗値とが同一となるので、第１出力端子Ｏｕｔ１から基準電圧が出力される。同様に、ＧＭＲ素子Ｒ１の素子部分Ｒ１−２、ＧＭＲ素子Ｒ３の素子部分Ｒ３−２、ＧＭＲ素子Ｒ１の素子部分Ｒ１−２、並びに、ＧＭＲ素子Ｒ３の素子部分Ｒ３−２の上方に磁石Ｍが移動していくと、第１出力端子Ｏｕｔ１からは、基準電圧よりも高い電圧と基準電圧とが交互に出力される。

一方、第２ＧＭＲユニットＲ２４において、ＧＭＲ素子Ｒ４の素子部分Ｒ４−３の上方に磁石Ｍの一方の極（例えば、Ｓ極）が移動すると、ＧＭＲ素子Ｒ４の抵抗値がＧＭＲ素子Ｒ２の抵抗値よりも大きくなるので、第２出力端子Ｏｕｔ２から基準電圧よりも高い電圧が出力される。続いて、ＧＭＲ素子Ｒ２の素子部分Ｒ２−１の上方に磁石Ｍが移動すると、ＧＭＲ素子Ｒ４の抵抗値とＧＭＲ素子Ｒ２の抵抗値とが同一となるので、第２出力端子Ｏｕｔ２から基準電圧が出力される。同様に、ＧＭＲ素子Ｒ４の素子部分Ｒ４−２、ＧＭＲ素子Ｒ２の素子部分Ｒ２−２、ＧＭＲ素子Ｒ４の素子部分Ｒ４−１、並びに、ＧＭＲ素子Ｒ２の素子部分Ｒ２−３の上方に磁石Ｍが移動していくと、第２出力端子Ｏｕｔ２からは、基準電圧よりも高い電圧と基準電圧とが交互に出力される。

そして、ＧＭＲ素子Ｒ４の素子部分Ｒ４−３の上方に磁石Ｍの他方の極（例えば、Ｎ極）が移動すると、ＧＭＲ素子Ｒ４の抵抗値がＧＭＲ素子Ｒ２の抵抗値よりも小さくなるので、第２出力端子Ｏｕｔ２からは基準電圧よりも低い電圧が出力される。続いて、ＧＭＲ素子Ｒ２の素子部分Ｒ２−１の上方に磁石Ｍが移動すると、ＧＭＲ素子Ｒ４の抵抗値とＧＭＲ素子Ｒ２の抵抗値とが同一となるので、第２出力端子Ｏｕｔ２から基準電圧が出力される。同様に、ＧＭＲ素子Ｒ４の素子部分Ｒ４−２、ＧＭＲ素子Ｒ２の素子部分Ｒ２−２、ＧＭＲ素子Ｒ４の素子部分Ｒ４−１、並びに、ＧＭＲ素子Ｒ２の素子部分Ｒ２−３の上方に磁石Ｍが移動していくと、第２出力端子Ｏｕｔ２からは、基準電圧よりも低い電圧と基準電圧とが交互に出力される。

実施の形態１に係るＧＭＲセンサ１０は、図４に示すように、このようなブリッジ回路２０に接続された差動増幅器３０、絶対値変換器４０及び比較器５０を備えている。差動増幅器３０は、差動量検出手段として機能し、第１出力端子Ｏｕｔ１及び第２出力端子Ｏｕｔ２からの出力電圧の差を求めて増幅した信号を得る。絶対値変換器４０は、絶対値変換手段として機能し、増幅器３０で増幅された信号の絶対値を計算する。比較器５０は、絶対値変換器４０で計算された絶対値を予め定められた閾値と比較し、波形整形された信号を得る。なお、図４においては、ＧＭＲセンサ１０における各構成要素からの出力信号の波形例を示している。

このような構成を有するＧＭＲセンサ１０において、磁石Ｍが移動すると、ブリッジ回路２０からの出力電圧が差動増幅器３０で差動増幅されて絶対値変換器４０に出力される。そして、絶対値変換器４０で絶対値に変換された後、比較器５０で波形整形された信号が得られる。この場合、波形整形された信号は、ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４の素子部分の配置ピッチに対応して変化することとなる。

このように実施の形態１に係るＧＭＲセンサ１０においては、第１出力端子Ｏｕｔ１及び第２出力端子Ｏｕｔ２からの出力電圧を差動増幅した後、それらの信号の絶対値を求めることから、ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４の素子部分の配置ピッチに対応して変化する出力信号が得られるので、例えば、ＧＭＲセンサ１０を搭載する装置の制御部において、高分解能の検出精度で磁石Ｍの位置を検出することが可能となる。

特に、実施の形態１に係るＧＭＲセンサ１０においては、複数個に分割したＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４でブリッジ回路２０を構成し、その中点電圧を得る第１出力端子Ｏｕｔ１及び第２出力端子Ｏｕｔ２からの出力電圧の差動量を検出し、その差動量を絶対値に変換するようにしたことから、外部からのノイズをキャンセルさせると共に、信号強度を向上することができるので、外部からのノイズの影響や電気信号の不足に起因する不具合を防止して適切に高分解能の検出精度を実現することが可能となる。

（実施の形態２）
実施の形態２に係るＧＭＲセンサ６０は、上述した構成を有するブリッジ回路２０を２つ備えるものである。なお、実施の形態２に係るＧＭＲセンサ６０がブリッジ回路２０を２つ備えるのは、磁石Ｍの移動方向を検出可能とするためである。以下、実施の形態２に係るＧＭＲセンサ６０の構成について説明する。

実施の形態２に係るＧＭＲセンサ６０は、Ａ相、Ｂ相の２相のＧＭＲ素子（以下、「Ａ相用ＧＭＲ素子」、「Ｂ相用ＧＭＲ素子」という）を有し、これらのＧＭＲ素子がそれぞれブリッジ回路２０Ａ、２０Ｂを構成している。以下においては、Ａ相用ＧＭＲ素子を実施の形態１に係るＧＭＲセンサ１０におけるＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４で示し、Ｂ相用ＧＭＲ素子をＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４と同様に分割及び配置されるＧＭＲ素子Ｒ１´〜Ｒ４´で示すものとする。図５は、実施の形態２に係るＧＭＲセンサ６０が有するＡ相用ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４及びＢ相用ＧＭＲ素子Ｒ１´〜Ｒ４´の位置関係を説明するための図である。

図５に示すように、Ａ相用ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４においては、ＧＭＲ素子Ｒ１とＧＭＲ素子Ｒ３との接続点にＡ相用第１出力端子ＯｕｔＡ１が接続され、ＧＭＲ素子Ｒ２とＧＭＲ素子Ｒ４との接続点にＡ相用第２出力端子ＯｕｔＡ２が接続されている。また、Ｂ相用ＧＭＲ素子Ｒ１´〜Ｒ４´は、Ａ相用ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４と同様の配列でＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４の素子部分が配置されている。そして、ＧＭＲ素子Ｒ１´とＧＭＲ素子Ｒ３´との接続点にＢ相用第１出力端子ＯｕｔＢ１が接続され、ＧＭＲ素子Ｒ２´とＧＭＲ素子Ｒ４´との接続点にＢ相用第２出力端子ＯｕｔＢ２が接続されている。なお、電源電圧Ｖｄｄは、それぞれのブリッジ回路２０Ａ、２０Ｂに接続されている。

図６は、実施の形態２に係るＧＭＲセンサ６０の構成を説明するための図である。図６に示すように、ブリッジ回路２０Ａには、差動増幅器３０Ａ、絶対値変換器４０Ａ及び比較器５０Ａが接続され、ブリッジ回路２０Ｂには、差動増幅器３０Ｂ、絶対値変換器４０Ｂ及び比較器５０Ｂが接続されている。なお、これらの差動増幅器３０Ａ、３０Ｂ、絶対値変換器４０Ａ、４０Ｂ及び比較器５０Ａ、５０Ｂの構成は、それぞれ実施の形態１における差動増幅器３０、絶対値変換器４０及び比較器５０と同様であるため、その説明を省略する。

Ａ相用第１出力端子ＯｕｔＡ１及びＡ相用第２出力端子ＯｕｔＡ２からの出力電圧は差動増幅器３０Ａに入力され、Ｂ相用第１出力端子ＯｕｔＢ１及びＢ相用第２出力端子ＯｕｔＢ２からの出力電圧は差動増幅器３０Ｂに入力される。差動増幅器３０Ａ、３０Ｂに入力された出力電圧は、実施の形態１と同様に、出力電圧の差が求められて増幅された後、絶対値変換器４０Ａ、４０Ｂで絶対値が計算され、比較器５０Ａ、５０Ｂで比較処理が行われる。これにより、ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４の素子部分の配置ピッチに対応して変化する出力信号と、ＧＭＲ素子Ｒ１´〜Ｒ４´の素子部分の配置ピッチに対応して変化する出力信号とが得られる。

特に、実施の形態２に係るＧＭＲセンサ６０においては、図５に示すように、Ａ相用ＧＭＲ素子の素子部分とＢ相用ＧＭＲ素子の素子部分とを磁石Ｍの移動方向に、各ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４の素子部分の配置ピッチ（例えば、素子部分Ｒ１−１と素子部分Ｒ１−２とのピッチ）の１／４だけずらして配置している。このように、Ａ相用ＧＭＲ素子の素子部分とＢ相用ＧＭＲ素子の素子部分とをずらして配置することにより、比較器５０Ｂからの出力波形は、比較器５０Ａからの出力波形に対して位相が９０度ずれることとなる。実施の形態２に係るＧＭＲセンサ６０を搭載する装置の制御部は、この出力波形における位相のずれを判定することで、磁石Ｍの移動方向を検出することが可能となる。

このように実施の形態２に係るＧＭＲセンサ６０においては、複数個に分割したＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４で構成され、その中点電圧を出力するブリッジ回路２０Ａ、２０Ｂを２つ備え、これらのブリッジ回路２０Ａ、２０Ｂを磁石Ｍの移動方向と直交する方向に２つ並べて配置すると共に、それぞれのＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４及びＲ１´〜Ｒ４´の素子部分が磁石Ｍの移動方向に当該素子部分の配置ピッチの１／４ずれるように配置している。これにより、ブリッジ回路２０Ａ、２０Ｂからの出力波形に位相のずれを発生させることができるので、例えば、ＧＭＲセンサ６０を搭載する装置の制御部において、当該位相のずれから磁石Ｍの移動方向を検出することが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、実施の形態２においては、ブリッジ回路２０Ａ、２０Ｂがそれぞれ有するＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４及びＲ１´〜Ｒ４´の素子部分が磁石Ｍの移動方向に当該素子部分の配置ピッチの１／４ずれるように配置する場合について説明しているが、素子部分をずらす量については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。すなわち、ブリッジ回路２０Ａ、２０Ｂからの出力波形に位相のずれを発生させることができれば、いかなる量だけ素子部分をずらしても構わない。例えば、素子部分の配置ピッチの３／４ずれるようにしても良い。このように変更した場合においても、実施の形態２と同様の効果を得ることが可能である。

Claims

第１から第４のそれぞれのＧＭＲ素子群を、複数に分割されたＧＭＲ素子における分割後の素子部分で構成し、第１のＧＭＲ素子群の一端と第２のＧＭＲ素子群の一端との接続点に電圧印加端子を接続し、第１のＧＭＲ素子群の他端と第３のＧＭＲ素子群の一端との接続点に第１出力端子を接続し、第２のＧＭＲ素子群の他端と第４のＧＭＲ素子群の一端との接続点に第２出力端子を接続し、第３のＧＭＲ素子群の他端と第４のＧＭＲ素子群の他端との接続点にグランド端子を接続して構成されるブリッジ回路と、前記ブリッジ回路に対向配置される磁石の移動に伴って生じる第１出力端子の出力信号と第２出力端子の出力信号との差動量を検出する差動量検出手段と、前記差動量を絶対値に変換する絶対値変換手段とを具備するＧＭＲセンサであって、
前記ブリッジ回路は、第１のＧＭＲ素子群を構成する前記分割後の素子部分と、第３のＧＭＲ素子群を構成する前記分割後の素子部分と交互に一列に配置して第１ＧＭＲユニットとする一方、第２のＧＭＲ素子群を構成する前記分割後の素子部分と、第４のＧＭＲ素子群を構成する前記分割後の素子部分と交互に一列に配置して第２ＧＭＲユニットとし、第１ＧＭＲユニットの前記分割後の素子部分と、第２ＧＭＲユニットの前記分割後の素子部分とが前記磁石の移動方向と直交する方向に並ぶように第１ＧＭＲユニット及び第２ＧＭＲユニットを並べて配置したことを特徴とするＧＭＲセンサ。
前記ブリッジ回路を前記磁石の移動方向と直交する方向に２つ並べて配置すると共に、当該２つのブリッジ回路が有する前記分割後の素子部分が前記磁石の移動方向にずれるように当該２つのブリッジ回路を配置したことを特徴とする請求項１記載のＧＭＲセンサ。
前記２つのブリッジ回路が有する前記分割後の素子部分が、当該分割後の素子部分の配置ピッチの１／４又は３／４の距離だけずれるように配置したことを特徴とする請求項２記載のＧＭＲセンサ。