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位置检测装置

阅读：858发布：2020-05-13

专利汇可以提供位置检测装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种位置检测装置。使用如TMR元件那样的磁阻效应元件进行精度高的位置检测。具备至少两个磁检测元件(21‑1、21‑2)，该磁检测元件检测来自磁记录了磁信号而得到的标尺(11)的漏磁，输出检测出漏磁的位置的记录信号。至少两个磁检测元件(21‑1、21‑2)沿与扫描标尺(11)的方向(x) 正交的方向(y)并列配置，并且配置在距标尺(11)的磁信号记录面的距离大致相等的位置。，下面是位置检测装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种位置检测装置，具备：
在磁性介质上磁记录了磁信号而得到的标尺；
至少一对磁检测元件，该至少一对磁检测元件以能够扫描上述标尺的磁信号记录面的方式配置，检测来自上述标尺的漏磁；以及
位置检测部，其根据从上述至少一对磁检测元件中的各对磁检测元件的连接点输出的信号，检测相对于上述标尺的位置；
其中，作为上述至少一对磁检测元件中的各对磁检测元件而使用磁阻效应元件，相对于施加于磁阻效应元件的磁，一方的磁阻效应元件的电阻值增加时，另一方的磁阻效应元件的电阻值减少，并且，该至少一对磁检测元件中的各对磁检测元件沿与扫描上述标尺的方向正交的方向并列配置，并配置于距上述标尺的磁信号记录面的距离大致相等的位置；
上述至少一对磁检测元件分别包括具有夹持着势垒层的第一磁性层和第二磁性层的元件，上述第一磁性层的磁化方向设为被固定为与进行位置检测的方向平行或反向平行的状态，上述第二磁性层的磁化方向将被来自上述标尺的漏磁决定为与所述进行位置检测的方向平行或反向平行，该至少一对磁检测元件中的各对磁检测元件中包括上述第一磁性层的磁化方向设定为平行或反向平行的第一方向的磁检测元件和上述第一磁性层的磁化方向设定为与上述第一方向相反的平行或反向平行的第二方向的磁检测元件；以及上述至少一对磁检测元件分别具有偏置磁场产生部，该偏置磁场产生部对上述第二磁性层施加具有与所述进行位置检测的方向正交的磁化方向的偏置磁场，在没有来自上述标尺的漏磁的状态下将上述第二磁性层的磁化方向设为与上述第一磁性层的上述磁化方向不同的方向，并且在没有来自上述标尺的漏磁的状态下使上述至少一对磁检测元件中的各磁检测元件的电阻值成为其最小电阻值与最大电阻值的中间附近的电阻值。
2.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，
作为上述磁检测元件，具备沿与扫描上述标尺的方向正交的方向并列配置的第一磁检测元件、第二磁检测元件、第三磁检测元件以及第四磁检测元件，
将上述第一磁检测元件和上述第二磁检测元件的上述第一磁性层的磁化方向分别设定为上述第一方向和上述第二方向，并且将上述第三磁检测元件和上述第四磁检测元件的上述第一磁性层的磁化方向分别设定为上述第一方向和上述第二方向，使将上述第一磁检测元件与上述第二磁检测元件连接而输出的信号与将上述第三磁检测元件与上述第四磁检测元件连接而输出的信号成为相互反转的信号。

说明书全文

位置检测装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种检测磁性标尺与磁检测元件的相对位置的位置检测装置。

背景技术

[0002] 以往，作为检测直线位移、旋转位移等精密的位移位置的位置检测装置，已知有具备磁性标尺和磁检测元件的位置检测装置。该位置检测装置例如被广泛地利用于需要对输送物进行高精度的定位控制的电子部件的安装装置、检测(测定)部件的尺寸的检测(测定)装置等。

[0003] 图15是表示以往的磁性式的位置检测装置的磁性标尺和磁检测元件的配置例的图。图15的例子是检测直线位移的情况，具备由磁性介质构成的磁性标尺1。磁性标尺1使S极和N极的磁化方向每隔固定的距离反转。该S极和N极重复的一个单位为磁性标尺1的记录信号的一个波长。

[0004] 位置检测装置在靠近磁性标尺1的位置具备配置有磁检测元件3a～3h的检测部2。使用例如利用了各向异性磁阻效应的AMR(Anisotropic Magneto-Resistance：各向异性磁致电阻)元件作为磁检测元件3a～3h。在该磁检测装置中，磁性标尺1被配置在固定侧，检测部2被配置在可动侧，位置检测装置检测磁性标尺1与检测部2的相对位置。

[0005] 图16是表示八个磁检测元件3a～3h的配置例的图。图16的A是从磁性标尺1的上表面看到的元件配置，图16的B是在磁性标尺1的截面方向上看到的元件配置。

[0006] 磁性标尺1沿长度方向以固定间隔被着磁为N极和S极。而且，作为由磁检测元件21检测的磁信号，N极和S极变化的一个周期为一个波长λ。作为由检测元件21输出的电信号，该一个波长λ的1/2为一个间距P。N极和S极以一个间距为间隔排列成直线状。

[0007] 靠近磁性标尺1地将四个磁检测元件3a～3d靠近配置。作为这四个磁检测元件3a～3d的配置间隔，如图16的A所示那样将两个磁检测元件3a、3b以一个间距P为间隔进行配置，将其它两个磁检测元件3c、3d以一个间距P为间隔进行配置。而且，将磁检测元件3a和磁检测元件3c分离(n+1/2)P地进行配置。n为整数。这四个磁检测元件3a～3d被串联连接。将这四个磁检测元件3a～3d串联连接而成的串联电路被连接在规定的电位V的地方与接地电位部GND之间，从该串联电路的中点(即，磁检测元件3b、3c的连接点)取出信号Ch+。

[0008] 并且，与这四个磁检测元件3a～3d分离固定的距离(m+1/2)P地配置其它的四个磁检测元件3e～3h。m为整数。这四个磁检测元件3e～3h以与磁检测元件3a～3d的配置间隔相同的配置间隔被串联连接。而且，将这四个磁检测元件3e～3h串联连接而成的串联电路被连接在规定的电位V的地方与接地电位部GND之间，从该串联电路的中点(即，磁检测元件3f、3g的连接点)取出信号Ch-。

[0009] 图17是表示从这八个磁检测元件3a～3h获得检测信号的连接结构的图。

[0010] 从四个磁检测元件3a～3d的中点获得的信号Ch+和从四个磁检测元件3e～3h的中点获得的信号Ch-被提供给运算放大器4。在该运算放大器4中，两个信号Ch+、Ch-被放大后作为检测信号被取出。

[0011] 通过该图16、图17所示的结构取出磁检测元件3a～3h所检测出的信号，由此能够获得用于检测与磁性标尺的相对位置的检测信号。即，通过将四个磁检测元件3a～3d中的元件3a、3b和元件3c、3d以记录信号的一个波长的1/4为间隔进行配置，由此通过各个组检测出的信号变化为反相。即，从四个磁检测元件3a～3d的串联电路的中点取出的信号Ch+与从四个磁检测元件3e～3h的串联电路的中点取出的信号Ch-相位相反。

[0012] 并且，这些信号Ch+、Ch-被提供至运算放大器4，从而能够从运算放大器4获得被放大后的检测信号。在此，通过如图17所示那样的桥结构，并且通过设为利用运算放大器4进行放大的结构，能够从运算放大器4获得稳定的检测信号，有助于提高位置检测精度。即，能够消除各个元件的电阻值针对温度变化所产生的变动，因此，应对施加于元件的温度变化的能力变强。另外，通过将差分放大器用作运算放大器4，能够使信号水平大致倍增并且去除同相的噪声，因此能够获得抗干扰噪声较强的良好的检测信号。

[0013] 在专利文献1中记载了上述磁性式的位置检测装置的例子。

[0014] 专利文献1：日本特开2009-36637号公报

发明内容

[0015] 发明要解决的问题

[0016] 另外，以往使用于位置检测装置中的AMR元件存在电阻变化率相对于磁场的变化较小这样的问题。因此，通过如图15所示那样将各个磁检测元件3a～3h配置成沿磁性标尺1的宽度方向较长，确保了进行位置检测所需要的灵敏度。

[0017] 因而，为了如上述那样配置很多磁检测元件3a～3h来获得稳定的检测信号，需要将各个磁检测元件3a～3h配置于至少错开一个间距P以上的不同的位置。

[0018] 被记录于磁性标尺1的信号每隔一个间距而N极与S极发生变化，因此，理论上，通过将从错开一个间距周期的位置检测出的多个元件的信号相加或相减，能够获得位置检测用的同相或反相的检测信号。

[0019] 然而，在磁性标尺上的各位置的记录信号中存在某种程度的强度的偏差，因此不会达到两个信号Ch+、Ch-的绝对值完全相等的水平。因此，存在以下问题：由运算放大器4放大后的信号中包含某种程度的噪声，从而磁头相对于磁性标尺1的相对位置的检测精度相应地下降。

[0020] 本发明的目的在于提供一种能够进行精度高的位置检测的位置检测装置。

[0021] 用于解决问题的方案

[0022] 本发明的位置检测装置具备：在磁性介质上磁记录了磁信号而得到的标尺；至少一对磁检测元件，该至少一对磁检测元件以能够扫描标尺的磁信号记录面的方式配置，检测来自标尺的漏磁；以及位置检测部，其根据从至少一对磁检测元件中的各对磁检测元件的连接点输出的信号，检测相对于标尺的位置。

[0023] 作为至少一对磁检测元件中的各对磁检测元件而使用磁阻效应元件，相对于施加于磁阻效应元件的磁，一方的磁阻效应元件的电阻值增加时，另一方的元磁阻效应件的电阻值减少。本发明的位置检测装置中使用的至少一对磁检测元件中的各对磁检测元件沿与扫描标尺的方向正交的方向并列配置，并配置于距标尺的磁信号记录面的距离大致相等的位置。

[0024] 发明的效果

[0025] 根据本发明，由于多个磁检测元件沿与扫描标尺的方向正交的方向并列配置，因此能够根据标尺上的相同位置的记录信号获得多个检测信号。因而，能够将由各个磁检测元件检测出的信号设为完全反相的信号，从而能够提高干扰噪声的去除性能。另外，即使在被记录于标尺的信号在强度上有所偏差的情况下，该偏差也不会对检测信号产生不良影响，从这一点来看也能够获得良好的检测信号，提高位置检测精度。附图说明

[0026] 图1是表示包括本发明的第一实施方式的位置检测装置的机构整体结构的例子的结构图。

[0027] 图2是表示本发明的第一实施方式的位置检测装置的元件排列例的立体图。

[0028] 图3是表示本发明的第一实施方式的位置检测装置的元件排列例的截面图。

[0029] 图4是表示本发明的第一实施方式的磁检测元件的结构例的立体图。

[0030] 图5是表示本发明的第一实施方式的磁检测元件的电阻值的变化例的说明图。

[0031] 图6是表示本发明的第一实施方式的磁检测元件的连接例的结构图。

[0032] 图7是表示本发明的第一实施方式的偏置磁场所产生的影响的说明图。

[0033] 图8是表示本发明的第一实施方式的磁检测元件的检测状态的特性图。

[0034] 图9是表示本发明的第二实施方式的位置检测装置的元件排列例的结构图。

[0035] 图10是表示与本发明的第二实施方式的磁检测元件连接的电路例的结构图。

[0036] 图11是表示本发明的第二实施方式的磁检测元件的检测状态的特性图。

[0037] 图12是表示本发明的第二实施方式的位置检测装置的元件排列例的变形例的结构图。

[0038] 图13是表示将本发明的实施方式应用于原点轨道(日文：原点トラック)的例子的立体图。

[0039] 图14是表示将本发明的实施方式应用于绝对轨道(日文：アブソリュートトラック)的例子的立体图。

[0040] 图15是表示以往的位置检测装置的磁性标尺和磁检测元件的配置例的说明图。

[0041] 图16是表示图15所示的磁检测元件的详细的配置状态的俯视图A和截面图B。

[0042] 图17是表示以往的磁检测元件的连接例的结构图。

[0043] 附图标记说明

[0044] 1：磁性标尺；2：检测部；3a～3h：磁检测元件；4：运算放大器；11：磁性标尺；11N：N极着磁部；11S：S极着磁部；20：检测部；21、21-1～21-2、21-11～21-14：磁检测元件；21a：钉扎层(日文：固定層)；21b：势垒层(日文：バリア層)；21c：自由层(日文：フリー層)；33：运算放大器；41、42、41-1、41-2、42-1、42-2、41-11～41-14、42-1、42-2、42-11～42-14：偏置磁场产生部；50：磁性标尺；51：递增轨道(日文：インクリメントトラック)；52：原点轨道；52a：原点信号；60：检测部；61-11～61-14：磁检测元件；70：磁性标尺；71：递增轨道；72：绝对轨道；80：检测部；81-11～81-14、82-11～82-14、83-11～83-14、84-11～84-14：磁检测元件；100：装置；101：固定部；102：移动台；103：被加工物；104：位置检测部；105：加工工具；106：驱动部；
107：控制部；108：目标位置输入部。

具体实施方式

[0045] <1.第一实施方式例>

[0046] 下面，参照图1～图8说明本发明的第一实施方式例。

[0047] [1-1.位置检测装置的结构例]

[0048] 图1是表示将本例的位置检测装置嵌入于驱动机构时的包括位置检测装置的机构整体结构的例子的图。

[0049] 图1所示的装置100是应用于机床的例子。即，装置100用于检测在具备移动自如地配置在固定部101之上的移动台102的机床中、移动台102在固定部101上的移动距离。

[0050] 被加工物103被固定在移动台102上，通过加工工具105对被加工物103进行加工。移动台102通过驱动部106的驱动而改变位置。

[0051] 在移动台102上配置有磁性标尺11。磁性标尺11是将记录有每隔固定的距离交替地着磁为N极和S极的信号的磁性介质形成在金属板的表面而得到的结构。该磁性标尺11被形成为通过装置100检测移动的最大距离以上的长度。

[0052] 另外，在固定部101侧配置检测部20，该检测部20与磁性标尺11相靠近。而且，检测部20内的检测元件(图2所示的磁检测元件21)检测被记录于磁性标尺11的信号。在此，检测部20具备多个磁检测元件，通过各个磁检测元件将磁性标尺11的记录信号检测为正弦波形的信号(SIN信号)和余弦波形的信号(COS信号)。此外，检测部20构成为配置有多个磁检测元件21，该磁检测元件21包括TMR元件(磁性隧道接合元件)。

[0053] 检测部20所检测出的这些SIN信号和COS信号被提供给位置检测部104，通过位置检测部104，根据这些信号计算磁性标尺11与检测部20的相对位置。位置检测部104所计算出的位置信息被提供给控制部107。控制部107计算从目标位置输入部108输入的目标位置信息与从位置检测部104提供的位置信息的差分，生成使移动台102移动该差分的量的驱动信号。然后，将控制部107所生成的驱动信号提供给驱动部106。驱动部106使移动台102移动被提供的驱动信号中所示的移动量。

[0054] [1-2.磁检测元件的配置例]

[0055] 图2和图3是表示检测部20(参照图1)所具备的磁检测元件相对于磁性标尺11的配置例的图。在图2和图3中示出用于获得SIN信号的磁检测元件的配置例。获得COS信号的磁检测元件也以同样的排列配置于与获得SIN信号的磁检测元件群分离的位置。

[0056] 在磁性标尺11中，N极着磁部11N和S极着磁部11S以固定间隔连续。如图2所示，N极和S极变化的一个周期为一个波长λ。该一个波长λ的1/2为一个间距P。在此，将一个波长λ设为400μm。

[0057] 构成磁检测元件的TMR元件利用了隧道磁阻效应(TMR效应：Tunnel Magneto-Resistance Effect)。TMR元件具有电阻值相对于磁场变化而变化大这样的优点，在将TMR元件应用于检测从磁性标尺11泄漏的磁场的磁检测元件21的情况下，能够使各个磁检测元件21的尺寸非常小。在该例中，使用两个磁检测元件21。在下面的说明中，在需要区别说明两个磁检测元件的情况下，将一方设为磁检测元件21-1，将另一方设为磁检测元件21-2。

[0058] 在图2的例子中，沿将磁性标尺11的长度方向设为x方向时与该x方向正交的宽度方向即y方向将两个磁检测元件21-1、21-2并列配置成直线状。另外，图3示出了图2的在y方向上的截面图，如图3所示，两个磁检测元件21-1、21-2配置于距磁性标尺11的表面的高度相同的位置处。即，设为从磁性标尺11的表面起到一方的磁检测元件21-1的高度z1与从磁性标尺11的表面起到另一方的磁检测元件21-2的高度z2相等。

[0059] 例如能够通过在相同的基板上制成、配置这两个磁检测元件21-1、21-2，来像这样将这两个磁检测元件21-1、21-2设为相同的高度。

[0060] 在与磁检测元件21-1邻接的位置配置偏置磁场产生部41-1、42-1，在与磁检测元件21-2邻接的位置配置偏置磁场产生部41-2、42-2。这些偏置磁场产生部41-1、41-2、42-1、42-2形成为厚度比磁检测元件21-1、21-2的厚度薄，例如图3所示那样配置于与各磁检测元件21-1、21-2的上侧的层(后述的固定层21a)邻接的位置。因而，从磁性标尺11的表面起到各偏置磁场产生部41-1、41-2、42-1、42-2的距离比图3所示的距离z1、z2稍大。稍后记述偏置磁场产生部41-1、41-2、42-1、42-2所产生的偏置磁场对各磁检测元件21-1、21-2产生的影响。

[0061] [1-3.磁检测元件的结构]

[0062] 接着，参照图4说明检测部20所具备的磁检测元件21的结构。

[0063] 图4是表示作为TMR元件的磁检测元件21的结构例的图。

[0064] 如图4所示，磁检测元件21形成为具有钉扎层21a、势垒层21b以及自由层21c这三层的构造。此外，磁检测元件21是除了具有这些层以外还具有用于提取信号的配线层、保护层等各种层的构造，在此省略说明。

[0065] 对磁检测元件21配置两个偏置磁场产生部41、42。这两个偏置磁场产生部41、42用于对TMR元件施加偏置磁场，以夹持磁检测元件21的方式配置。偏置磁场产生部41、42例如构成为与磁检测元件21为一体的元件。在图4的例子中，各个偏置磁场产生部41、42的厚度例如与磁检测元件21的钉扎层21a的厚度大致相同，在与钉扎层21a邻接的位置配置偏置磁场产生部41、42。其中，将偏置磁场产生部41、42设为厚度与钉扎层21a的厚度大致相同是一个例子，也可以形成为其它厚度。

[0066] 钉扎层21a是磁化方向被固定的层。钉扎层21a的磁化方向例如是与从磁性标尺11的N极着磁部泄漏的磁场方向相同的方向。

[0067] 自由层21c是根据从磁性标尺11泄漏的磁而磁化方向变化的层。这些钉扎层21a和自由层21c是强磁性层，势垒层21b是绝缘层。关于磁检测元件21，在钉扎层21a和自由层21c的磁化方向相同时，磁检测元件21整体的电阻值变小，在钉扎层21a和自由层21c的磁化方向相反时，磁检测元件21整体的电阻值变大。这样，与磁化方向的变化相应地磁检测元件21的电阻值变化很大。并且，TMR元件能够将一个磁检测元件21的一边的长度设为2μm～10μm的非常小的尺寸。

[0068] 图5是表示磁检测元件21内的各层的磁化方向与电阻值的关系的图。

[0069] 图5的A表示钉扎层21a的磁化方向和自由层21c的磁化方向为相同的方向时(例如检测出来自N极着磁部11N的磁场时)，图5的B表示钉扎层21a的磁化方向和自由层21c的磁化方向为相反的方向时(例如检测出来自S极着磁部11S的磁场时)。

[0070] 图5的C所示的曲线图表示自由层21c的磁化方向的变化所引起的电阻值的变化。在自由层21c的磁化方向为0°时，是图5的A所示的状态，在自由层21c的磁化方向为180°时，是图5的B所示的状态。

[0071] 如从图5的C可知，在自由层21c的磁化方向为0°时，磁检测元件21的电阻值最小，在自由层21c的磁化方向为180°时，磁检测元件21的电阻值最大。而且，如从图5的C所示的特性曲线可知，在自由层21c的磁化方向为0°至180°之间时，能够获得与各个角度相应的电阻值。

[0072] [1-4.磁检测元件的连接状态]

[0073] 图6是表示图1所示的检测部20内的两个磁检测元件21-1、21-2的连接例的图。

[0074] 沿磁性标尺11的宽度方向(y方向)排列成直线状的两个磁检测元件21-1、21-2串联连接在能够获得规定电压V的地方与接地电位部GND之间，从两个磁检测元件21-1、21-2的连接点处将检测信号取出到端子30中。该端子30中所获得的信号为从磁性标尺11检测出的SIN信号。

[0075] 两个磁检测元件21-1、21-2将钉扎层21a的磁化方向设定为相反的方向。具体地说，如图6中各个磁检测元件21-1、21-2上的箭头所示那样将钉扎层21a的磁化方向决定为与磁性标尺11的长度方向即x方向平行的方向。而且，在将一方的磁检测元件21-1的钉扎层21a的磁化方向设为与x方向平行的方向时，将另一方的磁检测元件21-2的钉扎层21a的磁化方向设定为与一方的磁检测元件21-1的钉扎层21a的磁化方向相反的方向(在此为反向平行的方向)。

[0076] 在磁检测元件21-1的两侧配置偏置磁场产生部41-1、42-1，在磁检测元件21-2的两侧配置偏置磁场产生部41-2、42-2。由磁检测元件21-1的两个偏置磁场产生部41-1、42-1和磁检测元件21-2的两个偏置磁场产生部41-2、42-2施加的偏置磁场如图6中箭头所示那样设定为与正交于各磁检测元件21-1、21-2的钉扎层21a的磁化方向的方向即y方向平行的方向。

[0077] [1-5.偏置磁场和标尺磁场所产生的影响的例子]

[0078] 图7是说明由于偏置磁场和标尺磁场的影响而各个磁检测元件21-1、21-2的电阻值发生变化的情形的图。图7的A表示仅来自偏置磁场产生部41、42的偏置磁场施加于自由层21c的状态。该图7的A时的偏置磁场的方向设为例如成为最大的电阻值与最小的电阻值的近似中间值的方向。

[0079] 图7的B和图7的C表示在施加了该偏置磁场的状态下检测出来自磁性标尺11的一个方向或另一个方向的磁场的状态。在图7的B所示的状态下，磁检测元件21的钉扎层21a的磁化方向与自由层21c的磁化方向相同，在图7的C所示的状态下，磁检测元件21的钉扎层21a的磁化方向与自由层21c的磁化方向是相差180°的方向。

[0080] 磁检测元件21在图7的B所示的状态时为最小的电阻值Ra，在图7的C所示的状态时为最大的电阻值Rb。

[0081] 图7的D是表示磁检测元件21的最小的电阻值Ra与最大的电阻值Rb的关系的图。在没有来自磁性标尺11的泄漏磁场的影响的情况下，成为该最小的电阻值Ra与最大的电阻值Rb的中间附近的电阻值。

[0082] [1-6.磁检测元件的检测信号的例子]

[0083] 图8是表示从两个磁检测元件21-1、21-2的连接点引出的端子30(图6)中所获得的信号的例子的图。

[0084] 图8的A用虚线表示从磁性标尺11对磁检测元件21-1、21-2产生影响的泄漏磁场的方向。在图8的A中，两个磁检测元件21-1、21-2位于重叠的位置。图8的B表示由于来自该磁性标尺11的泄漏磁场的影响而两个磁检测元件21-1、21-2的电阻值发生变化的状态。电阻值变化特性R1表示磁检测元件21-1的特性，电阻值变化特性R2表示磁检测元件21-2的特性。在此，如图8的B所示，磁检测元件21-1的电阻值变化特性R1变化的方向与磁检测元件21-2的电阻值变化特性R2变化的方向相反。

[0085] 图8的C表示端子30(参照图6)中所获得的电压信号的变化特性V1。该电压的变化特性V1为在磁性标尺11的一个极的泄漏磁场最大时成为最高的电压。而且，电压与磁性标尺11的泄漏磁场的减少相应地下降。在磁检测元件21-1、21-2与磁性标尺11的相对位置发生变化时，该电压的变化特性被检测为正弦波。

[0086] 该端子30中所获得的作为正弦波的SIN信号被提供给图1所示的位置检测部104。另外，从未图示的检测部向位置检测部104提供COS信号。通过位置检测部104进行使用了这些SIN信号和COS信号的运算处理，计算磁性标尺11与检测部20的相对位置。

[0087] 如以上说明的那样，根据本实施方式例的位置检测装置，由于检测来自磁性标尺11的泄漏磁场的两个磁检测元件21-1、21-2沿与扫描标尺的方向正交的方向并列配置，因此两个磁检测元件21-1、21-2根据磁性标尺11上的相同位置的记录信号进行信号检测。因此，能够将由两个磁检测元件21-1、21-2检测出的信号设为基于相同位置的记录信号的完全反相的信号，能够提高干扰噪声的去除性能。

[0088] 另外，即使在被记录于磁性标尺11的信号在强度上存在偏差的情况下，针对两个磁检测元件21-1、21-2的信号强度的变动也出现在相同的时刻，从而能够消除变动成分。因此，信号强度的偏差不会对检测信号产生不良影响，从这一点来看也能够获得良好的检测信号，从而提高位置检测精度。

[0089] <2.第二实施方式例>

[0090] 下面，参照图9～图12说明本发明的第二实施方式例。在该图9～图12中，对与第一实施方式例中所说明的图1～图8对应的部分附加相同的附图标记，省略其详细说明。

[0091] 在本发明的第二实施方式例中，关于位置检测装置的整体结构应用例如图1所示的结构。而且，检测部20内的磁检测元件21的配置状态与第一实施方式例不同。

[0092] [2-1.磁检测元件的配置状态和连接状态]

[0093] 在该例中，如图9所示，检测部20具备四个磁检测元件21-11、21-12、21-13、21-14。四个磁检测元件21-11、21-12、21-13、21-14沿磁性标尺11的宽度方向(y方向)配置成直线状。这四个磁检测元件21-11、21-12、21-13、21-14串联连接，对中央的两个磁检测元件21-
12、21-13的连接点施加规定电压V。另外，包括四个磁检测元件21-11、21-12、21-13、21-14的串联电路的一端和另一端与接地电位部GND连接。而且，从磁检测元件21-11、21-12的连接点向端子31取出SIN信号。另外，从磁检测元件21-13、21-14的连接点向端子32取出-SIN信号。

[0094] 将四个磁检测元件21-11、21-12、21-13、21-14各自的钉扎层21a的磁化方向逐个地依次设定为相反的方向。具体地说，如图9中各个磁检测元件21-11、21-12、21-13、21-14上的箭头所示，将钉扎层21a的磁化方向决定为与磁性标尺11的长度方向即x方向平行的方向。而且，在将磁检测元件21-11、21-13的钉扎层21a的磁化方向设为与x方向平行的方向时，将磁检测元件21-12、21-14的钉扎层21a的磁化方向设定为与磁检测元件21-11、21-13的钉扎层21a的磁化方向反向的方向(在此为反向平行的方向)。

[0095] 在磁检测元件21-11的两侧配置偏置磁场产生部41-11、42-11，在磁检测元件21-12的两侧配置偏置磁场产生部41-12、42-12。另外，在磁检测元件21-13的两侧配置偏置磁场产生部41-13、42-13，在磁检测元件21-14的两侧配置偏置磁场产生部41-14、42-14。由这些偏置磁场产生部41-11～41-14、42-11～42-14施加的偏置磁场如图9中箭头所示那样设定为与正交于各磁检测元件21-11、21-12、21-13、21-14的钉扎层21a的磁化方向的方向即y方向平行的方向。

[0096] 此外，四个磁检测元件21-11、21-12、21-13、21-14配置于距磁性标尺11(在图9中未图示)的表面的距离相等的位置。

[0097] [2-2.处理检测信号的电路的例子]

[0098] 图10是表示提供端子31、32(图9)中所获得的SIN信号和-SIN信号的电路结构例的图。

[0099] 如图10所示，端子31中所获得的SIN信号经由电阻器R11被提供给运算放大器33的-侧的输入端。另外，端子32中所获得的-SIN信号经由电阻器R12被提供给运算放大器33的+侧的输入端。该运算放大器33的-侧的输入端与输出端通过电阻器R13进行连接。另外，运算放大器33的+侧的输入端经由电阻器R14而与接地电位部GND连接。

[0100] 该图10所示的运算放大器33作为将端子31中所获得的SIN信号与端子32中所获得的-SIN信号的差分放大的差分放大电路而发挥功能，在输出端能够获得被放大后的SIN信号。在该运算放大器33的输出端获得的SIN信号从输出端子34被提供给位置检测部104(图1)。

[0101] [2-3.磁检测元件的检测信号的例子]

[0102] 图11是表示从四个磁检测元件21-11、21-12、21-13、21-14获得到端子31、32中的信号的例子的图。

[0103] 图11的A用虚线表示从磁性标尺11对磁检测元件21-11、21-12、21-13、21-14产生影响的泄漏磁场的方向。在图11的A中，四个磁检测元件21-11、21-12、21-13、21-14位于重叠的位置。图11的B表示由于来自该磁性标尺11的泄漏磁场的影响而各磁检测元件21-11、21-12、21-13、21-14的电阻值发生变化的状态。电阻值变化特性R1′表示磁检测元件21-11、
21-13的特性，电阻值变化特性R2′表示磁检测元件21-12、21-14的特性。在此，如图11的B所示，磁检测元件21-11、21-13的电阻值变化特性R1′变化的方向与磁检测元件21-12、21-14的电阻值变化特性R2′变化的方向相反。

[0104] 图11的C表示端子31中所获得的电压信号的变化特性V1′。该电压的变化特性V1′为在磁性标尺11的一个极的泄漏磁场最大时成为最高的电压。而且，电压与磁性标尺11的泄漏磁场的减少相应地下降。在各磁检测元件21-11、21-12、21-13、21-14与磁性标尺11的相对位置发生变化时，该电压的变化特性被检测为正弦波。

[0105] 图11的D表示端子32中所获得的电压信号的变化特性V2′。该电压的变化特性V2′为电压变化的方向与图11的C所示的变化特性V1′的电压变化的方向相反。即，在变化特性V1′所示的电压值为正方向最大时，变化特性V2′所示的电压值为负方向最大。

[0106] 而且，端子31中所获得的正弦波SIN信号和端子32中所获得的-SIN信号由图10所示的运算放大器33进行放大，从而能够获得放大后的SIN信号。另外，由未图示的检测部获得的COS信号和-COS信号也由运算放大器进行差分放大，从而能够获得放大后的COS信号。对于用于获得COS信号和-COS信号的磁检测元件也使用元件配置与图9所示的元件配置相同的四个磁检测元件。通过位置检测部104(图1)进行使用了这些被放大后的SIN信号和COS信号的运算处理，来计算磁性标尺11与检测部20的相对位置。

[0107] 如以上说明的那样，根据本实施方式例，形成为通过四个磁检测元件21-11～21-14获得SIN信号和-SIN信号，并且通过另外四个磁检测元件获得COS信号和-COS信号，通过所谓的全桥结构获得检测信号。因而，不容易受到噪声等的影响，能够进行良好的位置检测。

[0108] 并且，由于检测来自磁性标尺11的泄漏磁场的各磁检测元件21-11～21-14沿与扫描标尺的方向正交的方向配置成直线状，因此各磁检测元件21-11～21-14根据磁性标尺11上的相同位置的记录信号进行信号检测。因此，能够提高干扰噪声的去除性能，并且信号强度的偏差也不会对检测信号产生不良影响，从而位置检测精度提高。

[0109] [2-4.分开配置成两个组的例子]

[0110] 在图9的例子中，将四个磁检测元件21-11～21-14排列成直线状。对于此，在由于磁性标尺11的宽度等的限制而难以将四个磁检测元件21-11～21-14配置成直线状的情况下，也可以将获得SIN信号的两个磁检测元件21-11、21-12与获得-SIN信号的两个磁检测元件21-13、21-14配置在相距磁性标尺11的一个波长λ的1/2(或者一个波长λ的1/2的整数倍：其中，偶数倍时反向施加电压)的地方。

[0111] 图12是表示该情况的结构例的图。磁检测元件21-11、21-12沿与磁性标尺11的长度方向正交的方向的线y2配置成直线状。另外，磁检测元件21-13、21-14沿与磁性标尺11的长度方向正交的方向的线y1配置成直线状。在此，线y1和线y2之间具有一个波长λ(或者一个波长λ的整数倍)的间隔。

[0112] 而且，向磁检测元件21-11、21-12的串联电路提供规定电压V。另外，也向磁检测元件21-13、21-14的串联电路提供规定电压V。但是，使向这两组串联电路施加电压V的方向相反。

[0113] 并且，在磁检测元件21-11、21-12的连接点获得的信号(SIN信号)被提供给端子31。另外，在磁检测元件21-13、21-14的连接点获得的信号(-SIN信号)被提供给端子32。

[0114] 端子31、32中所获得的信号被提供给图10所示的运算放大器33。

[0115] 在该图12所示的结构的情况下，端子31、32中所获得的各个信号中的每一个信号也是根据相同位置的记录信号检测出的信号，能够对该每一个信号去除噪声的影响、排除因信号强度的偏差造成的不良影响。此外对四个磁检测元件21-11～21-14如图12所示那样分别单独地配置偏置磁场产生部41-11和42-11、41-12和42-12、41-13和42-13、41-14和42-14来施加偏置磁场。

[0116] <3.应用于其它磁性标尺的例子>

[0117] 在第一实施方式例和第二实施方式例中，作为磁性标尺11，应用为N极着磁部11N和S极着磁部11S以固定间隔连续的所谓的递增轨道。对于此，本发明也可以应用于其它轨道结构的磁性标尺。

[0118] 图13是将递增轨道51与原点轨道52平行地配置作为磁性标尺50的例子。

[0119] 关于递增轨道51，N极着磁部(例如表示为“0”的地方)和S极着磁部(例如表示为“1”的地方)以固定间隔交替连续。而且，在检测该递增轨道51的检测部20中，例如与图9所示的例子同样地沿与磁性标尺50的长度方向正交的宽度方向配置四个磁检测元件21-11、21-12、21-13、21-14。该四个磁检测元件21-11、21-12、21-13、21-14的连接状态与图9的例子相同。另外，虽然在图13中省略，但是与图9的例子同样地与四个磁检测元件21-11～21-
14邻接地配置偏置磁场产生部。

[0120] 关于原点轨道52，在特定的一个地方对原点信号52a进行磁记录。作为一例，该原点信号52a的记录状态可以是如图8的A所示那样记录于一个磁铁的状态。而且，关于检测该原点信号52a的检测部60，也沿与磁性标尺50的长度方向正交的宽度方向配置四个磁检测元件61-11、61-12、61-13、61-14。检测部60与检测部20一体地移动。

[0121] 这四个磁检测元件61-11、61-12、61-13、61-14的连接状态是与检测部20的四个磁检测元件21-11～21-14的连接状态相同的状态(图9所示的状态)。另外，关于偏置磁场产生部，也与各个磁检测元件61-11～61-14邻接地配置在图13中省略。

[0122] 通过设为该图13所示的结构，检测部60检测被记录于原点轨道52的原点信号52a的检测精度提高。

[0123] 图14是将递增轨道71与绝对轨道72平行地配置作为磁性标尺70的例子。

[0124] 递增轨道71的结构是与图13所示的递增轨道51的结构相同的结构，检测该递增轨道71的检测部20的结构也与图13的例子中的结构相同。

[0125] 关于绝对轨道72，在各个记录位置72a、72b、72c、72d……记录有预先决定的信号，并由检测部80检测该预先决定的信号。检测部80与检测部20一体地移动。

[0126] 在图14的例子中，绝对轨道72从左端开始依次将信号记录为000100110……。而且，检测部80例如同时检测连续的四个记录位置。因此，在例如图14的例子中，检测部80通过检测例如左端的四个记录位置而检测出4比特数据“0001”。另外，通过使记录位置向右移动一个，检测部80检测出4比特数据“0010”。这样，检测部80检测出根据每个位置而不同的数据，能够根据该检测数据来判断绝对轨道72与检测部80的相对位置。

[0127] 进行这样的4比特检测的检测部80在4比特的各个比特的检测位置具备沿与磁性标尺70的长度方向正交的方向排列的四个磁检测元件。即，检测部80具备沿与磁性标尺70的长度方向正交的方向排列的四个磁检测元件81-11、81-12、81-13、81-14。并且，在检测部80中，与该四个磁检测元件81-11～81-14每隔开1比特间隔依次具备各四个磁检测元件82-
11～82-14、83-11～83-14、84-11～84-14。

[0128] 这些各四个磁检测元件81-11～81-14、82-11～82-14、83-11～83-14、84-11～84-14各自的连接状态是与检测部20的四个磁检测元件21-11～21-14的连接状态相同的状态(图9所示的状态)。另外，关于偏置磁场产生部，也与各个磁检测元件81-11～81-14、82-11～82-14、83-11～83-14、84-11～84-14邻接地配置，在图14中省略。

[0129] 通过设为该图14所示的结构，检测部80检测被记录于绝对轨道72的信号的检测精度提高。

[0130] 此外，在图13、图14的例子中，检测部60、80设为将与图9的例子相同的四个磁检测元件串联配置的例子。对于此，作为检测部60或80，也可以设为如图2的例子那样的将两个磁检测元件沿与标尺的长度方向正交的方向配置的例子。另外，图13的例子和图14的例子均设为递增轨道与原点轨道或递增轨道与绝对轨道并列配置的例子，但是也可以应用于仅配置原点轨道、仅配置绝对轨道的磁性标尺。

[0131] <4.其它变形例>

[0132] 此外，在上述实施方式例中，示出了400μm作为磁性标尺的记录信号的一个波长，但是一个波长的值只要与作为位置检测装置所需要的测位分辨率相应地在数十μm到数百μm的范围内选定适当的值即可。

[0133] 关于各个磁检测元件的尺寸，一个边的长度设为2μm～10μm也是一个例子，也可以使用比其大的尺寸、比其小的尺寸的磁检测元件。

[0134] 另外，在上述实施方式例中，设为在各个磁检测元件21的两侧配置了偏置磁场产生部41、42的例子。对于此，也可以配置对多个磁检测元件(例如图2所示的磁检测元件21-1、21-2)施加偏置磁场的偏置磁场产生部，从而削减偏置磁场产生部的数量。

[0135] 另外，在上述实施方式例中，作为磁检测元件，使用利用了隧道磁阻效应的TMR元件，但是只要是同样的电阻等的特性相对于对元件施加的磁发生变化的元件即可，也可以使用其它结构的元件。

[0136] 另外，在上述实施方式例中，说明了将标尺应用于直线状的位置检测装置的例子。对于此，通过将磁性标尺配置为圆形，也可以将本发明应用于检测标尺与头的相对旋转角度的位置检测装置。将标尺作为直线状的位置检测装置的例子示出的图1的结构也只是一例，本发明还能够应用于其它各种设备用的位置检测装置。

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