本發(fā)明涉及一種檢測(cè)磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)元件的位移的位移檢測(cè)裝置、和用于該位移檢測(cè)裝置的磁體。

背景技術(shù)：

一般來(lái)說(shuō)，作為在編碼器、電位計(jì)等中檢測(cè)旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的裝置，例如使用具備與該旋轉(zhuǎn)體一起旋轉(zhuǎn)的磁體、和以與該磁體的附近離間的方式配置的磁場(chǎng)檢測(cè)元件的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置(位移檢測(cè)裝置)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2001-304805號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2011-145168號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

然而，在以往的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置(位移檢測(cè)裝置)中，存在可檢測(cè)的角度范圍被限定、有的檢測(cè)出的角度與實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角度之間的誤差大等問(wèn)題。

因此，期望提供一種不縮小可檢測(cè)的角度范圍而可以進(jìn)行更高精度的角度檢測(cè)的位移檢測(cè)裝置、和適合該位移檢測(cè)裝置的磁體。

本發(fā)明的一種實(shí)施方式的磁體具有在第一方向上延伸、且被磁化成s極的第一磁極區(qū)域和被磁化成n極的第二磁極區(qū)域，并且在自身的周?chē)纬纱艌?chǎng)。并且該磁體包含遷移部分，在遷移部分，第二方向上的第二磁極區(qū)域的磁容量對(duì)第一磁極區(qū)域的磁容量的比沿著第一方向逐漸變化，第二方向與第一方向正交。另外，本發(fā)明的一種實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置具備作為上述本發(fā)明的一種實(shí)施方式的磁體、和磁場(chǎng)檢測(cè)單元。該磁場(chǎng)檢測(cè)單元以可以沿著第一方向相對(duì)該磁體移動(dòng)的方式設(shè)置，并且通過(guò)檢測(cè)磁場(chǎng)的變化來(lái)檢測(cè)磁體在第一方向上的位移。

附圖說(shuō)明

圖1a是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的整體結(jié)構(gòu)的正面圖。

圖1b是表示圖1a所示的位移檢測(cè)裝置的整體結(jié)構(gòu)的頂視圖。

圖1c是表示圖1a所示的位移檢測(cè)裝置的整體結(jié)構(gòu)的立體圖。

圖2a是圖1a所示的磁體的境界的規(guī)定式的說(shuō)明圖。

圖2b是表示從圖1a所示的磁體的第一磁極區(qū)域與第二磁極區(qū)域的境界至磁體的旋轉(zhuǎn)軸的距離的圖表。

圖3a是表示圖1a所示的磁場(chǎng)檢測(cè)單元的結(jié)構(gòu)的立體圖。

圖3b是表示圖1a所示的磁場(chǎng)檢測(cè)單元的主要部分的結(jié)構(gòu)的放大分解立體圖。

圖3c是表示圖1a所示的磁場(chǎng)檢測(cè)單元的電路圖。

圖4a是表示圖1a所示的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例1-1)。

圖4b是表示圖1a所示的位移檢測(cè)裝置的、從由磁場(chǎng)檢測(cè)單元檢測(cè)出的磁通密度的值求得的旋轉(zhuǎn)角與磁體的實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例1-1)。

圖5是表示作為實(shí)驗(yàn)例1-2的磁體的頂視圖。

圖6是表示作為實(shí)驗(yàn)例1-3的磁體的頂視圖。

圖7是表示作為實(shí)驗(yàn)例1-4的磁體的頂視圖。

圖8a是表示具備圖5所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例1-2)。

圖8b是表示具備圖6所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例1-3)。

圖8c是表示具備圖7所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例1-4)。

圖9a是表示具備圖5所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例1-2)。

圖9b是表示具備圖6所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例1-3)。

圖9c是表示具備圖7所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例1-4)。

圖10a是表示作為實(shí)驗(yàn)例2-1的磁體的頂視圖。

圖10b是表示作為實(shí)驗(yàn)例2-2的磁體的頂視圖。

圖10c是表示作為實(shí)驗(yàn)例2-3的磁體的頂視圖。

圖10d是表示作為實(shí)驗(yàn)例2-4的磁體的頂視圖。

圖11a是表示具備圖10a所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例2-1)。

圖11b是表示具備圖10b所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例2-2)。

圖11c是表示具備圖10c所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例2-3)。

圖11d是表示具備圖10d所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例2-4)。

圖12a是表示具備圖10a所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例2-1)。

圖12b是表示具備圖10b所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例2-2)。

圖12c是表示具備圖10c所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例2-3)。

圖12d是表示具備圖10d所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例2-4)。

圖13a是表示實(shí)驗(yàn)例2-1～2-4的角度θ與誤差ae的最大值的關(guān)系的特性圖。

圖13b是表示實(shí)驗(yàn)例2-1～2-4的角度θ與磁通密度的大小babs的關(guān)系的特性圖。

圖14a是表示作為實(shí)驗(yàn)例3-1的磁體的頂視圖。

圖14b是表示作為實(shí)驗(yàn)例3-2的磁體的頂視圖。

圖14c是表示作為實(shí)驗(yàn)例3-3的磁體的頂視圖。

圖14d是表示作為實(shí)驗(yàn)例3-4的磁體的頂視圖。

圖15a是表示具備圖14a所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例3-1)。

圖15b是表示具備圖14b所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例3-2)。

圖15c是表示具備圖14c所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例3-3)。

圖15d是表示具備圖14d所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例3-4)。

圖16a是表示具備圖14a所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例3-1)。

圖16b是表示具備圖14b所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例3-2)。

圖16c是表示具備圖14c所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例3-3)。

圖16d是表示具備圖14d所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例3-4)。

圖17a是表示實(shí)驗(yàn)例3-1～3-4的角度θ與誤差ae的最大值的關(guān)系的特性圖。

圖17b是表示實(shí)驗(yàn)例3-1～3-4的角度θ與磁通密度的大小babs的關(guān)系的特性圖。

圖18是表示作為第一變形例的磁體的境界的形狀的說(shuō)明圖。

圖19a是表示具有圖1b所示的形狀的境界的磁體的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例4-1)。

圖19b是表示具有圖1b所示的形狀的境界的磁體的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例4-1)。

圖20a是表示具有圖18所示的形狀的境界的磁體的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例4-2)。

圖20b是表示具有圖18所示的形狀的境界的磁體的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例4-2)。

圖21a是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的整體結(jié)構(gòu)的正面圖。

圖21b是表示圖21a所示的位移檢測(cè)裝置的整體結(jié)構(gòu)的頂視圖。

圖22是表示圖21a所示的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例5)。

圖23a是表示圖21a所示的位移檢測(cè)裝置的、從由磁場(chǎng)檢測(cè)單元檢測(cè)出的磁通密度的值求得的旋轉(zhuǎn)角與磁體的實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例5-1)。

圖23b是表示圖21a所示的位移檢測(cè)裝置的、從由磁場(chǎng)檢測(cè)單元檢測(cè)出的磁通密度的值求得的旋轉(zhuǎn)角與磁體的實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例5-2)。

圖23c是表示圖21a所示的位移檢測(cè)裝置的、從由磁場(chǎng)檢測(cè)單元檢測(cè)出的磁通密度的值求得的旋轉(zhuǎn)角與磁體的實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例5-3)。

圖24是表示圖21a所示的位移檢測(cè)裝置的、磁場(chǎng)檢測(cè)單元的磁敏感面和磁體的境界之間的夾角與檢測(cè)誤差的關(guān)系的特性圖。

圖25a是表示圖21a所示的位移檢測(cè)裝置的、根據(jù)圖24的結(jié)果調(diào)整了境界的情況下的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例6)。

圖25b是表示圖25a的位移檢測(cè)裝置的、從由磁場(chǎng)檢測(cè)單元檢測(cè)出的磁通密度的值求得的旋轉(zhuǎn)角與磁體的實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例6)。

圖26a是表示具備圖21a所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例7-1)。

圖26b是表示具備圖21a所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例7-2)。

圖26c是表示具備圖21a所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例7-3)。

圖26d是表示具備圖21a所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例7-4)。

圖27a是表示具備圖21a所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例7-1)。

圖27b是表示具備圖21a所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例7-2)。

圖27c是表示具備圖21a所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例7-3)。

圖27d是表示具備圖21a所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例7-4)。

圖28a是表示實(shí)驗(yàn)例7-1～7-4的角度θ與誤差ae的最大值的關(guān)系的特性圖。

圖28b是表示實(shí)驗(yàn)例7-1～7-4的角度θ與磁通密度的大小babs的關(guān)系的特性圖。

圖29a是表示具備圖21a所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例8-1)。

圖29b是表示具備圖21a所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例8-2)。

圖29c是表示具備圖21a所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例8-3)。

圖29d是表示具備圖21a所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例8-4)。

圖30a是表示具備圖21a所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例8-1)。

圖30b是表示具備圖21a所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例8-2)。

圖30c是表示具備圖21a所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例8-3)。

圖30d是表示具備圖21a所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例8-4)。

圖31a是表示實(shí)驗(yàn)例8-1～8-4的角度θ與誤差ae的最大值的關(guān)系的特性圖。

圖31b是表示實(shí)驗(yàn)例8-1～8-4的角度θ與磁通密度的大小babs的關(guān)系的特性圖。

圖32a是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置的整體結(jié)構(gòu)的頂視圖。

圖32b是表示圖32a所示的位移檢測(cè)裝置的整體結(jié)構(gòu)的正面圖。

圖33是表示圖32a所示的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的位移量與磁通密度的關(guān)系的特性圖(實(shí)驗(yàn)例9)。

圖34a是表示圖32a所示的位移檢測(cè)裝置的、從由磁場(chǎng)檢測(cè)單元檢測(cè)出的磁通密度的值求得的位移量與磁體的實(shí)際的位移量的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例9-1)。

圖34b是表示圖32a所示的位移檢測(cè)裝置的、從由磁場(chǎng)檢測(cè)單元檢測(cè)出的磁通密度的值求得的位移量與磁體的實(shí)際的位移量的誤差的特性圖(實(shí)驗(yàn)例9-2)。

圖35是表示作為比較例1的磁體的結(jié)構(gòu)的概略圖。

圖36a是表示具備圖35所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(比較例1)。

圖36b是表示具備圖35所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、從由磁場(chǎng)檢測(cè)單元檢測(cè)出的磁通密度的值求得的旋轉(zhuǎn)角與磁體的實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(比較例1)。

圖37是表示作為比較例2的磁體的結(jié)構(gòu)的概略圖。

圖38a是表示具備圖37所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(比較例2)。

圖38b是表示具備圖37所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、從由磁場(chǎng)檢測(cè)單元檢測(cè)出的磁通密度的值求得的旋轉(zhuǎn)角與磁體的實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(比較例2)。

圖39是表示作為比較例3的磁體的結(jié)構(gòu)的概略圖。

圖40a是表示具備圖39所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的旋轉(zhuǎn)角與磁通密度的關(guān)系的特性圖(比較例3)。

圖40b是表示具備圖39所示的磁體的位移檢測(cè)裝置的、從由磁場(chǎng)檢測(cè)單元檢測(cè)出的磁通密度的值求得的旋轉(zhuǎn)角與磁體的實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角的誤差的特性圖(比較例3)。

圖41是表示本發(fā)明的其他變形例的位移檢測(cè)裝置的整體結(jié)構(gòu)的正面圖。

圖42是表示本發(fā)明的多極磁體的結(jié)構(gòu)例子的平面圖。

符號(hào)的說(shuō)明

11,12,13,14位移檢測(cè)裝置

1軸

2,2a,2b,2c,7磁體

2k開(kāi)口

3傳感器單元

31磁化固定層

32中層間

33磁化自由層

4磁場(chǎng)檢測(cè)元件

40橋接電路

41磁阻效應(yīng)(mr)元件

42差分檢測(cè)器

6運(yùn)算電路

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。再有，說(shuō)明按以下的順序進(jìn)行。

1.第一實(shí)施方式

檢測(cè)與環(huán)狀磁體的旋轉(zhuǎn)面平行的面內(nèi)的磁場(chǎng)分量的位移檢測(cè)裝置。

2.第二實(shí)施方式

檢測(cè)環(huán)狀磁體的旋轉(zhuǎn)方向上的磁場(chǎng)分量、和與環(huán)狀磁體的旋轉(zhuǎn)面垂直的磁場(chǎng)分量的位移檢測(cè)裝置。

3.第三實(shí)施方式

檢測(cè)長(zhǎng)方體磁體的移動(dòng)方向上的磁場(chǎng)分量、和與長(zhǎng)方體磁體的移動(dòng)方向垂直的磁場(chǎng)分量的位移檢測(cè)裝置。

4.其他變形例

<1.第一實(shí)施方式>

(1-1)境界為線性的例子

[位移檢測(cè)裝置11的結(jié)構(gòu)]

最初，參照?qǐng)D1a～圖1c、圖2a,圖2b、圖3a～圖3c，對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置11的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖1a～圖1c是分別表示位移檢測(cè)裝置11的整體結(jié)構(gòu)例子的正面圖、頂視圖和立體圖。圖2a是表示位移檢測(cè)裝置11的磁體2(后面詳述)的結(jié)構(gòu)的頂視圖，圖2b是表示磁體2的境界21、22的形狀的特性圖。并且，圖3a是表示后面出現(xiàn)的傳感器單元3的整體結(jié)構(gòu)例子的立體圖，圖3b是表示傳感器單元3的后面出現(xiàn)的磁阻效應(yīng)(mr)元件41、51的結(jié)構(gòu)的分解立體圖，圖3c是傳感器單元3的電路圖。

位移檢測(cè)裝置11是進(jìn)行作為例如呈棒狀、圓盤(pán)狀的被測(cè)定物的旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度的檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置。位移檢測(cè)裝置11例如具備軸1、磁體2和傳感器單元3。再有，在本實(shí)施方式中，將沿著軸1(或磁體2)的旋轉(zhuǎn)軸1j(后面出現(xiàn))的方向記載為旋轉(zhuǎn)軸方向z(或z方向)，將軸1(或磁體2)的旋轉(zhuǎn)方向記載為旋轉(zhuǎn)方向θ(或θ方向)，將與軸1(或磁體2)的旋轉(zhuǎn)軸1j和旋轉(zhuǎn)方向θ的雙方正交的方向記載為徑向r(或r方向)。

軸1是直接或間接地安裝在作為被測(cè)定物的旋轉(zhuǎn)體上、且設(shè)置為可以與該旋轉(zhuǎn)體一起以旋轉(zhuǎn)軸1j為中心旋轉(zhuǎn)的柱狀或筒狀的部件。

磁體2對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的“磁體”的一個(gè)具體例子，設(shè)置為相對(duì)于外部的系統(tǒng)與軸1一起以旋轉(zhuǎn)軸1j為中心旋轉(zhuǎn)。磁體2是在該旋轉(zhuǎn)軸1j的附近設(shè)置有開(kāi)口2k、且包含以旋轉(zhuǎn)方向θ為環(huán)繞方向的外周緣和內(nèi)周緣的環(huán)狀部件。磁體2是例如在z方向上具有實(shí)質(zhì)上均勻的尺寸(厚度)的強(qiáng)磁性體。軸1以貫穿開(kāi)口2k的方式配置，并且以軸1的外面與開(kāi)口2k的內(nèi)面抵接的方式固定。

磁體2具有：被磁化成s極的s極區(qū)域2s和被磁化成n極的n極區(qū)域2n。s極區(qū)域2s與n極區(qū)域2n由2個(gè)境界21、22隔開(kāi)。這里在磁體2中，在與磁體2的旋轉(zhuǎn)方向θ正交的徑向r上，設(shè)置有s極區(qū)域2s與n極區(qū)域2n混在一起的遷移部分。遷移部分是指：徑向r上的n極區(qū)域2n的磁容量(以下稱(chēng)為磁容量vn)對(duì)s極區(qū)域2s的磁容量(以下稱(chēng)為磁容量vs)的比沿著旋轉(zhuǎn)方向θ逐漸變化的部分。在本實(shí)施方式中，表示了磁容量vn與磁容量vs的雙方變化的例子。也就是說(shuō)，在遷移部分中，存在包含對(duì)徑向r和旋轉(zhuǎn)方向θ都傾斜的部分的境界21、22。但是，在圖1a～1c所示的例子中，除了由通過(guò)境界21的內(nèi)周端21s、境界22的外周端22e和旋轉(zhuǎn)軸1j的直線規(guī)定的始端位置(角度θ＝0°)和由通過(guò)境界21的外周端21e、境界22的內(nèi)周端22s和旋轉(zhuǎn)軸1j的直線規(guī)定的終端位置(角度θ＝180°)之外，其他全部為遷移部分(參照?qǐng)D1b)。磁體2在本實(shí)施方式中具有實(shí)質(zhì)上均勻的厚度，并且與磁體2的旋轉(zhuǎn)方向θ正交的z-r截面形成為在旋轉(zhuǎn)方向θ上維持實(shí)質(zhì)上同一的形狀和面積。因此，磁容量vs與磁容量vn的比可以由r方向上的s極區(qū)域的尺寸與n極區(qū)域的尺寸的比求得。在本實(shí)施方式中，磁體2的遷移部分例如隨著朝著+θ方向從始端位置(角度θ＝0°)至終端位置(角度θ＝180°)，s極區(qū)域2s的磁容量vs逐漸減少，另一方面，n極區(qū)域2n的磁容量vn逐漸增大。如上所述，在本實(shí)施方式中，因?yàn)榇朋w2具有實(shí)質(zhì)上均勻的厚度，所以在磁體2的遷移部分，在平行于與z方向正交的面(θ-r面)的截面和表面的至少一方，n極區(qū)域的沿著r方向的線段的長(zhǎng)度對(duì)s極區(qū)域的沿著r方向的線段的長(zhǎng)度的比沿著旋轉(zhuǎn)方向θ逐漸變化。也就是說(shuō)，在磁體2的遷移部分，s極區(qū)域的與旋轉(zhuǎn)方向θ正交的截面(z-r截面)的面積、與n極區(qū)域的與旋轉(zhuǎn)方向θ正交的截面(z-r截面)的面積的比沿著旋轉(zhuǎn)方向θ逐漸變化。另外，磁體2可以構(gòu)成為：在境界21的外周端21e與境界22的外周端22e之間存在旋轉(zhuǎn)軸1j，并且在內(nèi)周端21s與內(nèi)周端22s之間存在旋轉(zhuǎn)軸1j。在圖1a～1c的例子中，外周端21e、外周端22e、內(nèi)周端21s、內(nèi)周端22s和旋轉(zhuǎn)軸1j全部在同一條直線上。

再有，在s極區(qū)域2s和n極區(qū)域2n附加符號(hào)y2s、y2n，所記載的箭頭分別表示磁體2形成的主要磁通量的方向。在這里，表示s極區(qū)域2s的磁通量y2s朝向+z方向、n極區(qū)域2n的磁通量y2n朝向-z方向的例子。

如上所述，遷移部分構(gòu)成為：徑向r上的n極區(qū)域的磁容量vn對(duì)s極區(qū)域的磁容量vs的比沿著旋轉(zhuǎn)方向θ單調(diào)增加或單調(diào)減少。也就是說(shuō)，境界21、22如圖2a和圖2b所示，以對(duì)應(yīng)后述的境界線角度θ(以下僅稱(chēng)為角度θ。)的增減、與旋轉(zhuǎn)軸1j的距離r(θ)例如單調(diào)增加(減少)的方式彎曲。更具體地說(shuō)，境界21、22例如按照下列式(1)對(duì)角度θ呈線形變化。再有，圖2a是表示用于說(shuō)明式(1)的磁體2的結(jié)構(gòu)的頂視圖，圖2b是表示角度θ與距離r(θ)的關(guān)系的特性圖。

r(θ)＝(θ/180)×(φ0-φi)/2+(φi/2)……(1)

在式(1)中，r(θ)是境界21、22上的任意點(diǎn)與磁體2的中心即旋轉(zhuǎn)軸1j的距離；角度θ是在將境界21、22的內(nèi)周端21s、22s與旋轉(zhuǎn)軸1j的連接線作為基準(zhǔn)線(θ＝0°)時(shí)，境界21、22上的任意點(diǎn)與旋轉(zhuǎn)軸1j的連接線對(duì)該基準(zhǔn)線形成的圓心角(°)；φi是磁體2的內(nèi)徑(直徑)；φ0是磁體2的外徑(直徑)。

磁體2具有以包含例如釹(nd)、釤(sm)、鐵(fe)、鉻(cr)、鈷(co)、鎳(ni)和錳(mn)中的至少1種的強(qiáng)磁性材料為主的構(gòu)成材料。但是，并不限定于這些元素。

傳感器單元3檢測(cè)由在θ-r面旋轉(zhuǎn)的磁體2形成的磁通密度的變化，從而檢測(cè)磁體2在θ方向上的位移。傳感器單元3對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的“磁場(chǎng)檢測(cè)單元”的一個(gè)具體例子，以相對(duì)于外部的系統(tǒng)靜止的方式設(shè)置。因此，磁體2以沿著旋轉(zhuǎn)方向θ相對(duì)傳感器單元3移動(dòng)的方式構(gòu)成。傳感器單元3優(yōu)選地，設(shè)置于在旋轉(zhuǎn)軸方向z上與磁體2重復(fù)的位置。

傳感器單元3如圖3a所示，例如在磁體2的旋轉(zhuǎn)面(θ-r面)擴(kuò)展的基板30上設(shè)置有：2個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)元件4、5和運(yùn)算電路6。

磁場(chǎng)檢測(cè)元件4如圖3c所示，包含：橋接有4個(gè)磁阻效應(yīng)(mr：magneto-resistiveeffect)元件41(41a～41d)的橋接電路40、和差分檢測(cè)器42。同樣，磁場(chǎng)檢測(cè)元件5包含：橋接有4個(gè)磁阻效應(yīng)(mr：magneto-resistiveeffect)元件51(51a～51d)的橋接電路50、和差分檢測(cè)器52。在橋接電路40中，mr元件41a和mr元件41b的一端彼此在連接點(diǎn)p1連接，mr元件41c和mr元件41d的一端彼此在連接點(diǎn)p2連接，mr元件41a的另一端與mr元件41d的另一端在連接點(diǎn)p3連接，mr元件41b的另一端與mr元件41c的另一端在連接點(diǎn)p4連接。在這里，連接點(diǎn)p3與電源vcc連接，連接點(diǎn)p4接地。連接點(diǎn)p1、p2分別與差分檢測(cè)器42的輸入側(cè)端子連接。在連接點(diǎn)p3與連接點(diǎn)p4之間被施加電壓時(shí)，該差分檢測(cè)器42檢測(cè)連接點(diǎn)p1與連接點(diǎn)p2之間的電位差(mr元件41a、41d各自產(chǎn)生的電壓下降差分)，并且將其作為差分信號(hào)s1向運(yùn)算電路6輸出。同樣，在橋接電路50中，mr元件51a和mr元件51b的一端彼此在連接點(diǎn)p5連接，mr元件51c和mr元件51d的一端彼此在連接點(diǎn)p6連接，mr元件51a的另一端與mr元件51d的另一端在連接點(diǎn)p7連接，mr元件51b的另一端與mr元件51c的另一端在連接點(diǎn)p8連接。在這里，連接點(diǎn)p7與電源vcc連接，連接點(diǎn)p8接地。連接點(diǎn)p5、p6分別與差分檢測(cè)器52的輸入側(cè)端子連接。在連接點(diǎn)p7與連接點(diǎn)p8之間被施加電壓時(shí)，該差分檢測(cè)器52檢測(cè)連接點(diǎn)p5與連接點(diǎn)p6之間的電位差(mr元件51a、51d各自產(chǎn)生的電壓下降差分)，并且將其作為差分信號(hào)s2向運(yùn)算電路6輸出。再有，在圖3b中，附加有符號(hào)j31的箭頭示意性地表示mr元件41a～41d、51a～51d各自的磁化固定層31(后面出現(xiàn))的磁化方向。也就是說(shuō)，表示：mr元件41a、41c的各個(gè)電阻值對(duì)應(yīng)來(lái)自外部的信號(hào)磁場(chǎng)的變化在彼此相同的方向上變化(增加或減少)，mr元件41b、41d的各個(gè)電阻值全都對(duì)應(yīng)信號(hào)磁場(chǎng)的變化在與mr元件41a、41c相反的方向上變化(減少或增加)。另外，mr元件51a、51c的各個(gè)電阻值的變化是：對(duì)應(yīng)來(lái)自外部的信號(hào)磁場(chǎng)的變化，相對(duì)于mr元件41a～41d的各個(gè)電阻值的變化相位偏離90°。mr元件51b、51d的各個(gè)電阻值全都對(duì)應(yīng)信號(hào)磁場(chǎng)的變化，在與mr元件51a、51c相反的方向上變化。因此例如存在下列關(guān)系：如果磁體2旋轉(zhuǎn)，那么在某個(gè)角度范圍內(nèi)，mr元件41a、41c的電阻值增大，mr元件41b、41d的電阻值減少。這時(shí)，mr元件51a、51c的電阻值以比mr元件41a、41c的電阻值的變化例如相位僅慢90°(或快)的方式變化，mr元件51b、51d的電阻值以比mr元件41b、41d的電阻值的變化相位僅慢90°(或快)的方式變化。

4個(gè)mr元件41如圖3b所示，是層疊有包含磁性層的多個(gè)功能膜的自旋閥構(gòu)造。具體地說(shuō)，4個(gè)mr元件41是在z軸方向上依次層疊：具有固定在一定方向上的磁化j31的磁化固定層31、沒(méi)有顯出特定的磁化方向的中層間32、和具有對(duì)應(yīng)信號(hào)磁場(chǎng)hm的磁通密度而變化的磁化j33的磁化自由層33的構(gòu)造。磁化固定層31、中間層32和磁化自由層33全都是在θ-r面內(nèi)擴(kuò)展的薄膜。因此，磁化自由層33的磁化j33的方向可以在θ-r面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。再有，圖3b表示信號(hào)磁場(chǎng)hm被賦予在磁化j33的方向上的負(fù)載狀態(tài)。另外，mr元件41a、41c的磁化固定層31例如具有固定在+θ方向上的磁化j31，mr元件41b、41d的磁化固定層31具有固定在-θ方向上的磁化j31。再有，磁化固定層31、中間層32和磁化自由層33可以是單層構(gòu)造，也可以是由多層構(gòu)成的多層構(gòu)造。

磁化固定層31例如包含鈷(co)、鈷鐵合金(cofe)、鈷鐵硼合金(cofeb)等強(qiáng)磁性材料。再有，也可以以與磁化固定層31鄰接的方式，在中間層32的反對(duì)側(cè)設(shè)置反強(qiáng)磁性層(未圖示)。這樣的反強(qiáng)磁性層由鉑錳合金(ptmn)、銥錳合金(irmn)等反強(qiáng)磁性材料構(gòu)成。關(guān)于反強(qiáng)磁性層，例如在磁場(chǎng)檢測(cè)元件4中，+θ方向的自旋磁矩與-θ方向的自旋磁矩完全處于相互抵消的狀態(tài)，從而使鄰接的磁化固定層31的磁化j31的方向固定在+θ方向上。

在自旋閥構(gòu)造發(fā)揮作為磁性隧道結(jié)(mtj：magnetictunneljunction)膜的功能的情況下，中間層32是例如由氧化鎂(mgo)構(gòu)成的非磁性的隧道阻擋層(tunnelbarrierlayer)，是具有根據(jù)量子力學(xué)可以通過(guò)隧道電流的厚度的薄層。由mgo構(gòu)成的隧道阻擋層例如能夠通過(guò)下列處理來(lái)獲得：使用由mgo構(gòu)成的靶子(target)的濺射處理，鎂(mg)薄膜的氧化處理、或在氧氣氣氛中進(jìn)行鎂濺射的反應(yīng)濺射處理。另外，除了mgo之外，也可以使用鋁(al)、鉭(ta)、鉿(hf)的各種氧化物或氮化物來(lái)構(gòu)成中間層32。再有，中層間32也可以由例如釕(ru)等鉑族元素、金(au)、銅(cu)等非磁性金屬構(gòu)成。在這種情況下，自旋閥構(gòu)造發(fā)揮作為巨大磁阻效應(yīng)(gmr：giantmagnetoresistiveeffect)膜的功能。

磁化自由層33是軟性強(qiáng)磁性層，例如包含鈷鐵合金(cofe)、鎳鐵合金(nife)或鈷鐵硼合金(cofeb)等。

在構(gòu)成橋接電路40的mr元件41a～41d中，分別供給電流i1或電流i2，該電流i1或電流i2是來(lái)自電源vcc的電流i10在連接點(diǎn)p3分流后的電流。分別從橋接電路40的連接點(diǎn)p1、p2取出的信號(hào)e1、e2流入差分檢測(cè)器42。在這里，信號(hào)e1表示例如在將磁化j31與磁化j33之間的夾角作為γ時(shí)、按照“acos(+γ)+b”(a、b全都為定數(shù))變化的輸出變化，信號(hào)e2表示按照“acos(γ-180°)+b”變化的輸出變化。另一方面，在構(gòu)成橋接電路50的mr元件51a～51d中，分別供給電流i3或電流i4，該電流i3或電流i4是來(lái)自電源vcc的電流i10在連接點(diǎn)p7分流后的電流。分別從橋接電路50的連接點(diǎn)p5、p6取出的信號(hào)e3、e4流入差分檢測(cè)器52。在這里，信號(hào)e3表示按照“asin(+γ)+b”變化的輸出變化，信號(hào)e4表示按照“asin(γ-180°)+b”變化的輸出變化。并且，來(lái)自差分檢測(cè)器42的差分信號(hào)s1和來(lái)自差分檢測(cè)器52的差分信號(hào)s2流入運(yùn)算電路6。在運(yùn)算電路6中，算出對(duì)應(yīng)于tanγ的角度。在這里，因?yàn)棣孟喈?dāng)于對(duì)傳感器單元3的磁體2的旋轉(zhuǎn)角θs，所以能夠求得旋轉(zhuǎn)角θs。

[位移檢測(cè)裝置11的動(dòng)作和作用]

在本實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置11中，能夠通過(guò)傳感器單元3檢測(cè)θ方向上的磁體2的旋轉(zhuǎn)角θs的大小。

在該位移檢測(cè)裝置11中，如果磁體2旋轉(zhuǎn)1周，那么通過(guò)mr元件41檢測(cè)出全都波及到傳感器單元3的r方向上的磁場(chǎng)分量的變化和θ方向上的磁場(chǎng)分量的變化，并且作為來(lái)自橋接電路40的輸出的信號(hào)e1、e2流入運(yùn)算電路6。具體地說(shuō)，通過(guò)磁場(chǎng)檢測(cè)元件4檢測(cè)出例如在圖4a中用曲線c2r和曲線c2θ表示的由磁體2產(chǎn)生的磁通密度br(例如αsinθs)和磁通密度bθ(例如βcosθs)的變化，該信號(hào)e1、e2被輸入運(yùn)算電路6。之后，在運(yùn)算電路6中，能夠根據(jù)公式“arctan(αsinθs/βcosθs)”求得磁體2的旋轉(zhuǎn)角θs。再有，圖4a是表示位移檢測(cè)裝置11的、磁體2對(duì)傳感器單元3的旋轉(zhuǎn)角θs與磁通密度br,bθ,bz的關(guān)系的特性圖。圖4a是在下列條件下的模擬數(shù)據(jù)(以下作為實(shí)驗(yàn)例1-1)，該條件是：磁體2的厚度(z方向的尺寸)為10mm、磁體2的外徑φ0為100mm、磁體2的內(nèi)徑φi為40mm、磁場(chǎng)檢測(cè)元件4與旋轉(zhuǎn)軸1j的距離rs為23mm、z方向上的磁體2的表面與磁場(chǎng)檢測(cè)元件4的距離zs為1mm、角度θ為180°、和境界21,22滿(mǎn)足上述式(1)。

圖4b是表示如上所述從由磁場(chǎng)檢測(cè)元件4檢測(cè)出的磁通密度br、bθ的值求得的旋轉(zhuǎn)角θs(為了方便稱(chēng)為θss)與磁體2的實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角θs的誤差ae的特性圖(實(shí)驗(yàn)例1-1)。如圖4b所示，誤差ae對(duì)實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角θs周期性增減。像這樣，之所以在實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角θs與根據(jù)磁通密度的變化算出的旋轉(zhuǎn)角θss之間產(chǎn)生誤差ae，是因?yàn)槿鐖D4a所示，在磁通密度br、bθ、bz對(duì)旋轉(zhuǎn)角θs的變化曲線中，存在磁通密度br、bθ、bz的變化非常平緩的角度范圍和磁通密度br、bθ、bz的變化非常陡峭的角度范圍。

但是，根據(jù)本實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置11，與使用作為如圖35所示的比較例1的以往的磁體102的情況(圖36a、36b)相比，傳感器單元3的誤差ae大幅度降低。這被認(rèn)為如下所述。也就是說(shuō)，在使用以往的磁體102的情況下，如圖36a所示，存在磁通密度br、bθ、bz的變化幾乎沒(méi)有產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)角θs的范圍。對(duì)此，在使用本實(shí)施方式的磁體2的情況下，磁通密度br、bθ、bz的變化幾乎沒(méi)有產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)角θs的范圍極其有限，對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)角θs的變化，產(chǎn)生比較大的磁通密度br、bθ、bz的變化。再有，圖35是以不按照式(1)(將這種情況表示為角度θ＝0)、境界121,122沿著r方向的方式設(shè)置有s極區(qū)域102s和n極區(qū)域102n的磁體102的例子。圖36a是表示磁體102對(duì)傳感器單元3的旋轉(zhuǎn)角θs與磁通密度br、bθ、bz的關(guān)系的特性圖，圖36b是表示從由磁場(chǎng)檢測(cè)元件4檢測(cè)出的磁通密度br、bθ的值求得的旋轉(zhuǎn)角θss與磁體102的實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角θs的誤差ae的特性圖。

[位移檢測(cè)裝置11的效果]

像這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，磁體2以包含遷移部分的方式構(gòu)成，并且在該遷移部分，r方向上的s極區(qū)域2s的磁容量vs與n極區(qū)域2n的磁容量vn沿著θ方向逐漸變化。因此，與磁體2不包含這樣的遷移部分的情況相比，可以從傳感器單元3獲得：對(duì)應(yīng)于傳感器單元3與磁體2的相對(duì)位置的變化的高精度輸出。其結(jié)果是：能夠高精度地檢測(cè)磁體2對(duì)傳感器單元3的相對(duì)移動(dòng)、即位移(旋轉(zhuǎn)角θs)。進(jìn)一步說(shuō)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)傳感器單元3檢測(cè)出磁體2的旋轉(zhuǎn)面(θ-r面)的磁通密度的變化，來(lái)算出旋轉(zhuǎn)角θs，所以有利于縮小位移檢測(cè)裝置11整體的尺寸。

[實(shí)驗(yàn)例1-2～1-4]

再有，如圖5～圖7和圖8a～圖8c所示的實(shí)驗(yàn)例1-2～1-4那樣，磁體2對(duì)傳感器單元3的旋轉(zhuǎn)角θs與磁通密度br、bθ、bz的關(guān)系根據(jù)角度θ變化。因此，如圖9a～圖9c所示，誤差ae也根據(jù)角度θ變化。具體地說(shuō)，在式(1)中，有角度θ越大誤差ae越小的傾向。再有，圖5～圖7表示除了角度θ分別為90°、45°、25°之外，其他與圖1a～圖1c所示的磁體2的結(jié)構(gòu)相同的磁體2；圖8a～圖8c分別是表示使用圖5～圖7所示的磁體2的位移檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)角θs與磁通密度br、bθ、bz的關(guān)系的特性圖。并且，圖9a～圖9c分別是表示使用圖5～圖7所示的磁體2的位移檢測(cè)裝置的誤差ae的特性圖。

[實(shí)驗(yàn)例2-1～2-4]

作為在圖10a～圖10d中分別表示的實(shí)驗(yàn)例2-1～2-4的磁體2a具有除了其內(nèi)徑φi為60mm、磁場(chǎng)檢測(cè)元件4與旋轉(zhuǎn)軸1j的距離rs為32mm之外，其他與圖1b所示的磁體2實(shí)質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)。但是，在圖10a(實(shí)驗(yàn)例2-1)中，角度θ為225°；在圖10b(實(shí)驗(yàn)例2-2)中，角度θ為180°；在圖10c(實(shí)驗(yàn)例2-3)中，角度θ為45°；在圖10d(實(shí)驗(yàn)例2-4)中，角度θ為25°。另外，作為圖37所示的比較例2的磁體102a具有除了其內(nèi)徑φi為60mm、其他與圖35所示的磁體102實(shí)質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)。另外，圖11a～圖11d和圖38a是表示磁體2a(或磁體102a)對(duì)傳感器單元3的旋轉(zhuǎn)角θs與磁通密度br、bθ、bz的關(guān)系的特性圖。并且圖12a～圖12d和圖38b是表示從如上所述由磁場(chǎng)檢測(cè)元件4檢測(cè)出的磁通密度br、bθ的值求得的旋轉(zhuǎn)角θs與磁體2a(或磁體102a)的實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角θs的誤差ae的特性圖。

進(jìn)一步說(shuō)，圖13a是表示實(shí)驗(yàn)例2-1～2-4的角度θ與誤差ae的最大值的關(guān)系的特性圖。另外，圖13b是表示實(shí)驗(yàn)例2-1～2-4的角度θ與磁通密度的大小babs的關(guān)系的特性圖。但是，在圖13a和圖13b中，對(duì)25°、45°、180°和225°以外的角度θ，也繪制了在各個(gè)角度θ顯示的誤差ae的最大值aemax。再有，磁通密度的大小babs是指：由使用磁通密度br和磁通密度bθ的算式“(br²+bθ²)^0.5”算出的值的最小值。如圖13a所示，只要角度θ在90°～315°的范圍內(nèi)，那么就能夠?qū)⒄`差ae的最大值aemax抑制得比較小。

[實(shí)驗(yàn)例3-1～3-4]

作為在圖14a～圖14d中分別表示的實(shí)驗(yàn)例3-1～3-4的磁體2b具有除了其內(nèi)徑φi為80mm、磁場(chǎng)檢測(cè)元件4與旋轉(zhuǎn)軸1j的距離rs為41mm之外，其他與圖1b所示的磁體2實(shí)質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)。但是，在圖14a(實(shí)驗(yàn)例3-1)中，角度θ為180°；在圖14b(實(shí)驗(yàn)例3-2)中，角度θ為90°；在圖14c(實(shí)驗(yàn)例3-3)中，角度θ為45°；在圖14d(實(shí)驗(yàn)例3-4)中，角度θ為25°。另外，作為圖39所示的比較例3的磁體102b具有除了其內(nèi)徑φi為80mm、其他與圖35所示的磁體102實(shí)質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)。另外，圖15a～圖15d和圖40a是表示磁體2b(或磁體102b)對(duì)傳感器單元3的旋轉(zhuǎn)角θs與磁通密度br、bθ、bz的關(guān)系的特性圖。并且圖16a～圖16d和圖40b是表示從如上所述由磁場(chǎng)檢測(cè)元件4檢測(cè)出的磁通密度br、bθ的值求得的旋轉(zhuǎn)角θs與磁體2b(或磁體102b)的實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角θs的誤差ae的特性圖。

進(jìn)一步說(shuō)，圖17a是表示實(shí)驗(yàn)例3-1～3-4的角度θ與誤差ae的最大值的關(guān)系的特性圖。另外，圖17b是表示實(shí)驗(yàn)例3-1～3-4的角度θ與磁通密度的大小babs的關(guān)系的特性圖。但是，在圖17a和圖17b中，對(duì)25°、45°、90°和180°以外的角度θ，也繪制了在各個(gè)角度θ顯示的誤差ae的最大值aemax。如圖17a所示，只要角度θ在90°～315°的范圍內(nèi)，那么就能夠?qū)⒄`差ae的最大值aemax抑制得比較小。

另外，從實(shí)驗(yàn)例1-1～1-4與實(shí)驗(yàn)例2-1～2-4與實(shí)驗(yàn)例3-1～3-4的比較，可以認(rèn)為：外徑φ0與內(nèi)徑φi之差越小，對(duì)于旋轉(zhuǎn)角θs的誤差ae的變化越敏感。

(1-2)境界為非線性的例子

[作為第一變形例的磁體的結(jié)構(gòu)]

在上述第一實(shí)施方式中，磁體2具有滿(mǎn)足式(1)的境界21、22。也就是說(shuō)，說(shuō)明了境界21、22上的任意點(diǎn)與旋轉(zhuǎn)軸1j的距離r(θ)對(duì)角度θ呈線形變化的情況。但是，本發(fā)明不限定于該情況。如圖18所示的本變形例那樣，境界21、22也可以滿(mǎn)足下列式(2)。也就是說(shuō)，本變形例表示境界21、22上的任意點(diǎn)與旋轉(zhuǎn)軸1j的距離r(θ)對(duì)角度θ呈非線性變化。本變形例在其他方面實(shí)質(zhì)上具有與上述第一實(shí)施方式同樣的結(jié)構(gòu)。

r(θ)＝-α·cos(2θ)-(θ/180)×(φ0-φi)/2+(φ0/2)……(2)

在式(2)中，α是定數(shù)。

在本變形例中，通過(guò)使境界21、22滿(mǎn)足上述式(2)，有可能能夠更加減少誤差ae。

圖19a是表示在磁體2具有滿(mǎn)足式(1)的境界21、22的情況(參照?qǐng)D2b)下的、磁體2的旋轉(zhuǎn)角θs與磁通密度br、bθ、bz的關(guān)系的特性圖。圖19a是在下列條件下的模擬數(shù)據(jù)(以下作為實(shí)驗(yàn)例4-1)，該條件是：磁體2的厚度(z方向的尺寸)為10mm、磁體2的外徑φ0為100mm、磁體2的內(nèi)徑φi為60mm、磁場(chǎng)檢測(cè)元件4與旋轉(zhuǎn)軸1j的距離rs為32mm、z方向上的磁體2的表面與磁場(chǎng)檢測(cè)元件4的距離zs為10mm、和角度θ為180°。另外，圖19b是表示如上所述從由磁場(chǎng)檢測(cè)元件4檢測(cè)出的磁通密度br、bθ的值求得的旋轉(zhuǎn)角θs(為了方便稱(chēng)為θss)與磁體2的實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角θs的誤差ae的特性圖(實(shí)驗(yàn)例4-1)。

對(duì)此，圖20a是表示在磁體2具有滿(mǎn)足式(2)的境界21、22的情況(參照?qǐng)D18)下的、磁體2的旋轉(zhuǎn)角θs與磁通密度br、bθ、bz的關(guān)系的特性圖(以下作為實(shí)驗(yàn)例4-2)。另外，圖20b是表示實(shí)驗(yàn)例4-2的誤差ae的特性圖。再有，實(shí)驗(yàn)例4-2具有除了境界21、22的形狀不同之外，其他與實(shí)驗(yàn)例4-1實(shí)質(zhì)上相同的條件。

通過(guò)圖19b與圖20b的比較，可知：在實(shí)驗(yàn)例4-2中，相比實(shí)驗(yàn)例4-1，總體上誤差ae降低(誤差ae顯示更加靠近0的值)。具體地說(shuō)，在實(shí)驗(yàn)例4-1中，旋轉(zhuǎn)角θs在0°附近和180°附近的情況下，誤差ae在正方向增加；旋轉(zhuǎn)角θs在90°附近和270°附近的情況下，誤差ae在負(fù)方向增加。這里在實(shí)驗(yàn)例4-2中，與實(shí)驗(yàn)例4-1相比，調(diào)整境界21、22的形狀，以使：在旋轉(zhuǎn)角θs為0°附近和180°附近的情況下，使從s極區(qū)域2s向n極區(qū)域2n的過(guò)渡(磁容量vs與磁容量vn的比的變化)或者從n極區(qū)域2n向s極區(qū)域2s的過(guò)渡延遲；并且在旋轉(zhuǎn)角θs為90°附近和270°附近的情況下，使從s極區(qū)域2s向n極區(qū)域2n的過(guò)渡或者從n極區(qū)域2n向s極區(qū)域2s的過(guò)渡提前。通過(guò)這樣的調(diào)整，能夠抑制：旋轉(zhuǎn)角θs為0°附近和180°附近的情況的誤差ae向正方向增加、以及旋轉(zhuǎn)角θs為90°附近和270°附近的情況的誤差ae向負(fù)方向增加。

<2.第二實(shí)施方式>

[位移檢測(cè)裝置12的結(jié)構(gòu)]

其次，對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置12的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。在上述第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置11中，通過(guò)傳感器單元3檢測(cè)與旋轉(zhuǎn)軸1j正交的磁體2的旋轉(zhuǎn)面(θ-r面)的磁通密度的變化。對(duì)此，在本實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置12中，通過(guò)傳感器單元3檢測(cè)θ-r面內(nèi)的所望方向的磁通密度bip的變化和z方向上的磁通密度bz的變化，并且在運(yùn)算電路6中求得磁體2的旋轉(zhuǎn)角θs。

具體地說(shuō)，在位移檢測(cè)裝置12中，如圖21a和圖21b所示，將傳感器單元3的基板30以與磁體2的旋轉(zhuǎn)面(θ-r面)正交的方式配置。因此，磁場(chǎng)檢測(cè)元件4的構(gòu)成mr元件41的磁化固定層31、中間層32和磁化自由層33全都在與θ-r面正交的面內(nèi)擴(kuò)展。因此，磁化自由層33的磁化j33的方向可以在與θ-r面正交的面內(nèi)(即與z方向平行的面內(nèi))旋轉(zhuǎn)。

[位移檢測(cè)裝置12的動(dòng)作和作用]

(實(shí)驗(yàn)例5-1～5-3)

在本實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置12中，也與上述第一實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置11同樣，能夠通過(guò)傳感器單元3檢測(cè)θ方向上的磁體2的旋轉(zhuǎn)角θs的大小。在位移檢測(cè)裝置12中，如果磁體2旋轉(zhuǎn)1周，那么通過(guò)mr元件41檢測(cè)出全都波及到傳感器單元3的r方向上的磁場(chǎng)分量的變化、θ方向上的磁場(chǎng)分量的變化和z方向上的磁場(chǎng)分量的變化，并且作為來(lái)自橋接電路40的輸出的信號(hào)e1、e2流入運(yùn)算電路6。具體地說(shuō)，通過(guò)磁場(chǎng)檢測(cè)元件4、5檢測(cè)出例如在圖22中用曲線c2r、曲線c2θ和曲線c2z表示的由磁體2產(chǎn)生的磁通密度br、bθ、bz的變化，該信號(hào)e1～e4被輸入運(yùn)算電路6(參照?qǐng)D3c)。之后，在運(yùn)算電路6中，能夠求得磁體2的旋轉(zhuǎn)角θs。再有，圖22是表示位移檢測(cè)裝置12的、磁體2對(duì)傳感器單元3的旋轉(zhuǎn)角θs與磁通密度br、bθ、bz的關(guān)系的特性圖。圖22是在下列條件下的模擬數(shù)據(jù)(實(shí)驗(yàn)例5)，該條件是：磁體2的厚度(z方向的尺寸)為10mm、磁體2的外徑φ0為100mm、磁體2的內(nèi)徑φi為60mm、磁場(chǎng)檢測(cè)元件4,5與旋轉(zhuǎn)軸1j的距離rs為40mm、z方向上的磁體2的表面與磁場(chǎng)檢測(cè)元件4,5的距離zs為10mm、角度θ為180°、和境界21,22滿(mǎn)足上述式(1)(參照?qǐng)D2b)。

圖23a～圖23c是表示如上所述從由磁場(chǎng)檢測(cè)元件4,5檢測(cè)出的磁通密度br、bθ、bz的值求得的旋轉(zhuǎn)角θss與磁體2的實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角θs的誤差ae的特性圖(實(shí)驗(yàn)例5-1～5-3)。更具體地說(shuō)，圖23a表示使用磁通密度bθ的值和磁通密度br的值算出的情況(實(shí)驗(yàn)例5-1)的誤差ae，圖23b表示使用磁通密度bz的值和磁通密度br的值算出的情況(實(shí)驗(yàn)例5-2)的誤差ae，圖23c表示使用磁通密度bz的值和磁通密度bθ的值算出的情況(實(shí)驗(yàn)例5-3)的誤差ae。如圖23a～圖23c所示，在任何一個(gè)圖中，誤差ae對(duì)實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角θs周期性增減。但是，使用磁通密度bz的值算出旋轉(zhuǎn)角θs的情況的誤差ae(實(shí)驗(yàn)例5-2、5-3)的絕對(duì)值比沒(méi)有使用磁通密度bz的值的情況的誤差ae(實(shí)驗(yàn)例5-1)的絕對(duì)值小。

在這里，磁化j33的旋轉(zhuǎn)面(與磁化自由層33的膜面實(shí)質(zhì)上同義，也稱(chēng)磁敏感面。)優(yōu)選地，在z方向上與境界21、22互相重疊的位置，朝著與境界21、22正交的方向。這是因?yàn)槿鐖D24所示，磁化j33的旋轉(zhuǎn)面(磁敏感面)越是接近與境界21、22正交的方向，就越是能夠減少誤差ae。具體地說(shuō)，如圖24所示，只要使磁化j33的旋轉(zhuǎn)面(磁敏感面)對(duì)境界21、22的夾角在90°±60°的范圍(30°～150°的范圍)內(nèi)，就能夠充分減少誤差ae；如果使該夾角在90°±30°的范圍(60°～120°的范圍)內(nèi)，就能夠進(jìn)一步減少誤差ae。

(實(shí)驗(yàn)例6)

進(jìn)一步說(shuō)，通過(guò)根據(jù)例如圖24的結(jié)果調(diào)整境界21、22的形狀，能夠適宜地變更在磁場(chǎng)檢測(cè)元件4,5中檢測(cè)出的由磁體2產(chǎn)生的磁通密度br、bθ、bz的變化。具體地說(shuō)，如果使境界21、22的形狀扭曲成與圖24的誤差ae的波形一致，并且使磁通密度br、bθ、bz顯示例如在圖25a中用曲線c2r、曲線c2θ和曲線c2z表示的變化，那么如圖25b所示，能夠使誤差ae變得極小(實(shí)驗(yàn)例6)。

(實(shí)驗(yàn)例7-1～7-4)

作為實(shí)驗(yàn)例7-1～7-4，對(duì)具有除了距離rs為32mm、且距離zs為1mm之外，其他與實(shí)驗(yàn)例5相同的結(jié)構(gòu)的位移檢測(cè)裝置12進(jìn)行了評(píng)價(jià)(模擬)。并且在圖26a～圖28b中表示該結(jié)果。但是，在圖26a、27a(實(shí)驗(yàn)例7-1)中，角度θ為30°；在圖26b、27b(實(shí)驗(yàn)例7-2)中，角度θ為90°；在圖26c、27c(實(shí)驗(yàn)例7-3)中，角度θ為180°；在圖26d、27d(實(shí)驗(yàn)例7-4)中，角度θ為315°。在這里，圖26a～圖26d是表示磁體2對(duì)傳感器單元3的旋轉(zhuǎn)角θs與由傳感器單元3檢測(cè)出的磁通密度br、bθ、bz的關(guān)系的特性圖。另外，圖27a～圖27d是表示從磁通密度br、bz的值求得的旋轉(zhuǎn)角θs與磁體2的實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角θs的誤差ae的特性圖。另外，圖28a是表示實(shí)驗(yàn)例7-1～7-4的角度θ與誤差ae的最大值的關(guān)系的特性圖，圖28b是表示實(shí)驗(yàn)例7-1～7-4的角度θ與磁通密度的大小babs的關(guān)系的特性圖。如圖28a所示，根據(jù)本實(shí)驗(yàn)例，角度θ越大，就越能夠減少誤差ae。但是，鑒于實(shí)際的制造性，角度θ優(yōu)選小于等于360°。另外，如圖28b所示，只要使角度θ大于等于30°，就能夠充分提高磁通密度的大小babs。再有，在本實(shí)驗(yàn)例中，也與實(shí)驗(yàn)例5同樣，確認(rèn)到：只要使磁化j33的旋轉(zhuǎn)面(磁敏感面)對(duì)境界21、22的夾角在90°±60°的范圍(30°～150°的范圍)內(nèi)，就能夠充分減少誤差ae；如果使該夾角在90°±30°的范圍(60°～120°的范圍)內(nèi)，就能夠進(jìn)一步減少誤差ae。

(實(shí)驗(yàn)例8-1～8-4)

作為實(shí)驗(yàn)例8-1～8-4，對(duì)具有除了磁體2的內(nèi)徑φi為80mm、距離rs為32mm、距離zs為1mm之外，其他與實(shí)驗(yàn)例5相同的結(jié)構(gòu)的位移檢測(cè)裝置12進(jìn)行了評(píng)價(jià)(模擬)。并且在圖29a～圖31b中表示該結(jié)果。但是，在圖29a、30a(實(shí)驗(yàn)例8-1)中，角度θ為30°；在圖29b、30b(實(shí)驗(yàn)例8-2)中，角度θ為90°；在圖29c、30c(實(shí)驗(yàn)例8-3)中，角度θ為180°；在圖29d、30d(實(shí)驗(yàn)例8-4)中，角度θ為315°。在這里，圖29a～圖29d是表示磁體2對(duì)傳感器單元3的旋轉(zhuǎn)角θs與由傳感器單元3檢測(cè)出的磁通密度br、bθ、bz的關(guān)系的特性圖。另外，圖30a～圖30d是表示從磁通密度br、bz的值求得的旋轉(zhuǎn)角θs與磁體2的實(shí)際的旋轉(zhuǎn)角θs的誤差ae的特性圖。另外，圖31a是表示實(shí)驗(yàn)例8-1～8-4的角度θ與誤差ae的最大值的關(guān)系的特性圖，圖31b是表示實(shí)驗(yàn)例8-1～8-4的角度θ與磁通密度的大小babs的關(guān)系的特性圖。如圖31a所示，在本實(shí)驗(yàn)例中，角度θ越大，就越能夠減少誤差ae。特別是如果角度θ大于等于180°，就能夠充分減少誤差ae。但是，鑒于實(shí)際的制造性，角度θ優(yōu)選小于等于360°。另外，如圖31b所示，只要使角度θ大于等于30°，就能夠充分提高磁通密度的大小babs。再有，在本實(shí)驗(yàn)例中，也與實(shí)驗(yàn)例5同樣，確認(rèn)到：只要使磁化j33的旋轉(zhuǎn)面(磁敏感面)對(duì)境界21、22的夾角在90°±60°的范圍(30°～150°的范圍)內(nèi)，就能夠充分減少誤差ae；如果使該夾角在90°±30°的范圍(60°～120°的范圍)內(nèi)，就能夠進(jìn)一步減少誤差ae。

[位移檢測(cè)裝置12的效果]

根據(jù)本實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置12，磁體2以包含遷移部分的方式構(gòu)成，并且在該遷移部分，r方向上的s極區(qū)域2s的磁容量vs與n極區(qū)域2n的磁容量vn沿著θ方向逐漸變化。因此，與磁體2不包含這樣的遷移部分的情況相比，可以從傳感器單元3獲得：對(duì)應(yīng)于傳感器單元3與磁體2的相對(duì)位置的變化的高精度輸出。進(jìn)一步說(shuō)，因?yàn)槭褂糜纱艌?chǎng)檢測(cè)元件4、5檢測(cè)出的z方向的磁通密度bz的值來(lái)算出了旋轉(zhuǎn)角θs，所以能夠更加提高檢測(cè)精度。

<3.第三實(shí)施方式>

[位移檢測(cè)裝置13的結(jié)構(gòu)]

其次，參照?qǐng)D32a和圖32b，對(duì)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置13的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖32a和圖32b是表示位移檢測(cè)裝置13的整體結(jié)構(gòu)例子的正面圖和頂視圖。

在上述第一和第二實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置11、12中，具備以旋轉(zhuǎn)軸1j為中心旋轉(zhuǎn)的磁體2。對(duì)此，本實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置13具備在長(zhǎng)方向(作為y方向)延伸的棒狀(例如長(zhǎng)方體)的磁體7，算出該磁體7與傳感器單元3在y方向上的相對(duì)位移量。位移檢測(cè)裝置13除了具備磁體7來(lái)代替磁體2之外，其他結(jié)構(gòu)與位移檢測(cè)裝置11、12實(shí)質(zhì)上相同。因此，省略其他構(gòu)成要素的說(shuō)明。再有，磁體7對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的“磁體”的一個(gè)具體例子。

磁體7具有被磁化成s極的s極區(qū)域7s與被磁化成n極的n極區(qū)域7n。s極區(qū)域7s與n極區(qū)域7n由2個(gè)境界71、72隔開(kāi)，并且在y方向上交替配置。再有，在s極區(qū)域7s和n極區(qū)域7n附加符號(hào)y7s、y7n，所記載的箭頭分別表示磁體7形成的主要磁通量的方向。在磁體7中，在與磁體7的長(zhǎng)方向即y方向正交的寬度方向(以下稱(chēng)為x方向)上，設(shè)置有s極區(qū)域7s與n極區(qū)域7n混在一起的遷移部分。遷移部分是指：x方向上的s極區(qū)域7s的磁容量vs與n極區(qū)域7n的磁容量vn沿著y方向逐漸變化的部分。也就是說(shuō)，在遷移部分中，存在對(duì)y方向和x方向都傾斜的境界71、72。

在位移檢測(cè)裝置13中，傳感器單元3的基板30以對(duì)x-y面正交的方式配置。也就是說(shuō)，磁場(chǎng)檢測(cè)元件4的構(gòu)成mr元件41的磁化固定層31、中間層32和磁化自由層33全都在與x-y面正交的面內(nèi)擴(kuò)展。因此，磁化自由層33的磁化j33的方向可以在與x-y面正交的面內(nèi)(即與z方向平行的面內(nèi))旋轉(zhuǎn)。但是，磁化自由層33的磁化j33也對(duì)x-y面內(nèi)的磁場(chǎng)變化作出反應(yīng)而發(fā)生變化。

[位移檢測(cè)裝置13的動(dòng)作和作用]

在位移檢測(cè)裝置13中，能夠通過(guò)傳感器單元3檢測(cè)x-y面內(nèi)的所望方向的磁通密度bip的變化和z方向上的磁通密度bz的變化，并且在運(yùn)算電路6中求得磁體7的位移量。在位移檢測(cè)裝置13中，如果例如磁體7向+y方向移動(dòng)，那么通過(guò)mr元件41檢測(cè)出波及到傳感器單元3的x方向上的磁場(chǎng)分量的變化和z方向上的磁場(chǎng)分量的變化，并且作為來(lái)自橋接電路40的輸出的信號(hào)e1、e2流入運(yùn)算電路6。具體地說(shuō)，通過(guò)磁場(chǎng)檢測(cè)元件4檢測(cè)出例如在圖33中用曲線c7x、曲線c7y和曲線c7z表示的由磁體7產(chǎn)生的磁通密度bx、by、bz的變化中的磁通密度bx、bz的變化，來(lái)自磁場(chǎng)檢測(cè)元件4的信號(hào)e1、e2被輸入運(yùn)算電路6(參照?qǐng)D3c)。之后，在運(yùn)算電路6中，能夠求得磁體7的位移量。再有，圖33是表示位移檢測(cè)裝置13的、磁體7對(duì)傳感器單元3的位移量ty與磁通密度bx、by、bz的關(guān)系的特性圖。圖33是在下列條件下的模擬數(shù)據(jù)，該條件是：磁體7的厚度(z方向的尺寸)為2mm、磁體7的寬度(x方向的尺寸)為10mm、磁體7的長(zhǎng)度(y方向的尺寸)為比厚度和寬度充分大的值(即是指對(duì)傳感器單元3的作用大致不帶來(lái)變動(dòng)的值，具體地例如為大于等于100mm)、z方向上的磁體7的表面與磁場(chǎng)檢測(cè)元件4的距離zs為0.2mm、和境界71,72對(duì)y方向的傾斜角為30°。

圖34a、圖34b是表示在上述位移檢測(cè)裝置13中從由磁場(chǎng)檢測(cè)元件4檢測(cè)出的磁通密度bx、by、bz的值求得的位移量ty[mm]與磁體7的實(shí)際的位移量ty[mm]的誤差e[mm]的特性圖(實(shí)驗(yàn)例9-1～9-2)。更具體地說(shuō)，圖34a表示使用磁通密度bz的值和磁通密度bx的值算出的情況(實(shí)驗(yàn)例9-1)的誤差e[mm]，圖34b表示使用磁通密度bz的值和磁通密度by的值算出的情況(實(shí)驗(yàn)例9-2)的誤差e[mm]。如圖34a、圖34b所示，在任何一個(gè)圖中，誤差e對(duì)實(shí)際的位移量ty周期性增減。再有，使用磁通密度by的值和磁通密度bx的值算出的情況也顯示同樣的傾向。但是，使用磁通密度bz的值算出的情況(實(shí)驗(yàn)例9-1、9-2)顯示更加能夠減少誤差e的傾向。

像這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，磁體7以包含遷移部分的方式構(gòu)成，并且在該遷移部分，磁體7的寬度方向(x方向)上的s極區(qū)域7s的磁容量vs與n極區(qū)域7n的磁容量vn沿著y方向逐漸變化。因此，與磁體7不包含這樣的遷移部分的情況相比，可以從傳感器單元3獲得：對(duì)應(yīng)于傳感器單元3與磁體7的相對(duì)位置的變化的高精度輸出。其結(jié)果是：能夠高精度地檢測(cè)磁體7對(duì)傳感器單元3在y方向上的相對(duì)位移量。再有，在磁體7中，也與磁體2同樣，境界71、72也可以為非線性。例如在圖34a所示的實(shí)驗(yàn)例9-1中，位移量ty在-9～-8[mm]附近和+1～+2[mm]附近，誤差e在正方向有較大的增加；位移量ty在-2～-1[mm]附近和+7～+9[mm]附近，誤差e在負(fù)方向增加。因此，例如位移量ty在-9～-8[mm]附近和+1～+2[mm]附近，可以扭曲境界71、72以使磁場(chǎng)的變化(從s極向n極的變化或從n極向s極的變化)延遲；位移量ty在-2～-1[mm]附近和+7～+9[mm]附近，可以扭曲境界71、72以使磁場(chǎng)的變化提前。通過(guò)這樣做，有可能能夠更加減少誤差e。

<4.其他變形例>

以上，雖然例舉幾個(gè)實(shí)施方式和變形例說(shuō)明了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限定于這些實(shí)施方式等，可以做出各種變化。例如在上述實(shí)施方式等中，雖然將磁體的形狀作為圓環(huán)狀或棒狀，但是本發(fā)明的磁體的形狀并不限定于此，可以采用其他形狀(圓盤(pán)狀等)。再有，也可以在磁體的一部分上設(shè)置沒(méi)有被磁化的部分，并且使整個(gè)磁體呈環(huán)狀、圓盤(pán)狀或棒狀以外的形狀。

另外，在上述第三實(shí)施方式中，雖然舉例說(shuō)明了s極區(qū)域與n極區(qū)域沿著第一方向(磁體的長(zhǎng)方向)無(wú)間隙地交替排列的情況，但是本發(fā)明并不限定于此。在本發(fā)明的磁體中，例如也可以在s極區(qū)域與n極區(qū)域之間存在沒(méi)有被磁化的區(qū)域、不包含磁性體的區(qū)域。另外，在s極區(qū)域與n極區(qū)域的境界附近，也可以包含s極區(qū)域與n極區(qū)域沿著磁體的厚度方向(第三方向)混在一起的部分?；蛘撸趕極區(qū)域與n極區(qū)域的境界附近，也可以是n極方向的磁化的大小逐漸增加(減少)的區(qū)域與s極方向的磁化的大小逐漸增加(減少)的區(qū)域連續(xù)。

另外，在上述實(shí)施方式等中，作為磁場(chǎng)檢測(cè)單元雖然僅具備1個(gè)傳感器單元3，但是在本發(fā)明中，磁場(chǎng)檢測(cè)單元的數(shù)目不限定于1，也可以大于等于2。在這種情況下，如圖41所示的位移檢測(cè)裝置14那樣，也可以將磁場(chǎng)檢測(cè)元件4a與磁場(chǎng)檢測(cè)元件5a配置在沿著磁體2的旋轉(zhuǎn)方向(θ方向)的互相不同的位置(例如磁場(chǎng)檢測(cè)元件4a對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)元件5a間隔電角度90°的位置)。再有，磁場(chǎng)檢測(cè)元件4a與磁場(chǎng)檢測(cè)元件5a的夾角并不限定于90°，可以隨意設(shè)定。在位移檢測(cè)裝置14中，磁場(chǎng)檢測(cè)元件4a例如檢測(cè)θ-r面內(nèi)的任意方向的磁場(chǎng)分量的變化，并且將檢測(cè)出的一個(gè)方向的分量的變化作為第一信號(hào)輸出。另一方面，雖然磁場(chǎng)檢測(cè)元件5a也檢測(cè)該一個(gè)方向的分量，但是因?yàn)樘幱谂c磁場(chǎng)檢測(cè)元件4a的位置不同的位置，所以將該一個(gè)方向的分量的變化作為與第一信號(hào)相位不同的第二信號(hào)輸出。運(yùn)算電路6(在圖41中未圖示)根據(jù)上述第一信號(hào)和第二信號(hào)算出磁體2在θ方向上的位移。

另外，在上述第一和第二實(shí)施方式中，雖然磁體分別包含1個(gè)s極區(qū)域與1個(gè)n極區(qū)域，但是也可以如圖42所示的磁體2c那樣，分別包含多個(gè)s極區(qū)域和多個(gè)n極區(qū)域。具體地說(shuō)，在磁體2c中，沿著旋轉(zhuǎn)方向θ依次配置有s極區(qū)域2s1、n極區(qū)域2n1，s極區(qū)域2s2和n極區(qū)域2n2。s極區(qū)域2s1與n極區(qū)域2n1由境界22隔開(kāi)，n極區(qū)域2n1與s極區(qū)域2s2由境界23隔開(kāi)，s極區(qū)域2s2與n極區(qū)域2n2由境界24隔開(kāi)，n極區(qū)域2n2與s極區(qū)域2s1由境界21隔開(kāi)。s極區(qū)域2s1、n極區(qū)域2n1、s極區(qū)域2s2和n極區(qū)域2n2的各個(gè)陣列間距優(yōu)選相等。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置中，具備以相對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元可以在第一方向上移動(dòng)的方式設(shè)置的磁體。該磁體的遷移部分構(gòu)成為：在對(duì)第一方向正交的第二方向上，第二磁極區(qū)域的磁容量對(duì)第一磁極區(qū)域的磁容量的比沿著第一方向逐漸變化。因此，與磁體不包含這樣的遷移部分的情況相比，可以從磁場(chǎng)檢測(cè)單元獲得：對(duì)應(yīng)于磁場(chǎng)檢測(cè)單元與磁體的相對(duì)位置的變化的高精度輸出。另外，作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式的磁體可以適用于上述位移檢測(cè)裝置。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式的磁體和位移檢測(cè)裝置中，磁體也可以在與第一方向和第二方向的雙方正交的第三方向上具有實(shí)質(zhì)上均勻的厚度。在這種情況下，在遷移部分，也可以在平行于與第三方向(厚度方向)正交的面的截面和表面的至少一方，第二磁極區(qū)域的沿著第二方向的線段的長(zhǎng)度對(duì)第一磁極區(qū)域的沿著第二方向的線段的長(zhǎng)度的比沿著第一方向逐漸變化。也就是說(shuō)，也可以在遷移部分，第一磁極區(qū)域的與第一方向正交的截面的面積、與第二磁極區(qū)域的與第一方向正交的截面的面積的比沿著第一方向逐漸變化。另外，第一磁極區(qū)域與第二磁極區(qū)域的境界也可以以對(duì)第一方向和第二方向的雙方傾斜的方式延伸。另外，遷移部分也可以構(gòu)成為：第二方向上的第二磁極區(qū)域的磁容量對(duì)第一磁極區(qū)域的磁容量的比沿著第一方向單調(diào)增加或單調(diào)減少。另外，磁體的與第一方向正交的截面也可以形成為：在第一方向上維持實(shí)質(zhì)上同一的形狀和面積。另外，磁場(chǎng)檢測(cè)單元也可以設(shè)置在對(duì)第一方向和第二方向的雙方正交的第三方向上的與磁體重復(fù)的位置。

本發(fā)明的一種實(shí)施方式的磁體例如可以是包含以第一方向?yàn)榄h(huán)繞方向的外周緣和內(nèi)周緣的環(huán)狀部件，并且設(shè)置為：可以以在與第一方向和第二方向的雙方正交的第三方向上延伸的第一軸為中心向第一方向旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，磁體也可以具有：第一磁極區(qū)域與第二磁極區(qū)域抵接的第一境界線和第二境界線，并且在第一境界線和外周緣交叉的第一點(diǎn)、與第二境界線和外周緣交叉的第二點(diǎn)之間存在第一軸，在第一境界線和內(nèi)周緣交叉的第三點(diǎn)、與第二境界線和內(nèi)周緣交叉的第四點(diǎn)之間存在第一軸。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置中，磁場(chǎng)檢測(cè)單元例如檢測(cè)磁場(chǎng)中的與第一軸正交的正交分量的變化、和磁場(chǎng)中的沿著第一軸的平行分量的變化的雙方。或者，磁場(chǎng)檢測(cè)單元也可以檢測(cè)作為正交分量的、沿著第一方向的第一方向分量的變化。另外，磁場(chǎng)檢測(cè)單元也可以檢測(cè)作為正交分量的、沿著第二方向的第二方向分量的變化。另外，磁場(chǎng)檢測(cè)單元也可以具有包含磁化的磁阻效應(yīng)元件，該磁化在與旋轉(zhuǎn)面正交的面內(nèi)以可以旋轉(zhuǎn)的方式構(gòu)成。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置中，優(yōu)選地，進(jìn)一步滿(mǎn)足下列條件式(1)。

r(θ)＝(θ/180)×(φ0-φi)/2+(φi/2)……(1)

其中，

r(θ)：第一磁極區(qū)域與第二磁極區(qū)域的境界上的任意點(diǎn)與第一軸的距離

θ：在將境界的內(nèi)周端與第一軸的連接線作為基準(zhǔn)線(0°)時(shí)，境界上的任意點(diǎn)與第一軸的連接線對(duì)該基準(zhǔn)線形成的圓心角(°)

φi：磁體的內(nèi)徑(直徑)

φ0：磁體的外徑(直徑)

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式的位移檢測(cè)裝置中，優(yōu)選地，進(jìn)一步滿(mǎn)足下列條件式(2)。

r(θ)＝-α·cos(2θ)-(θ/180)×(φ0-φi)/2+(φ0/2)……(2)

其中，

r(θ)：第一磁極區(qū)域與第二磁極區(qū)域的境界上的任意點(diǎn)與第一軸的距離

θ：在將境界的內(nèi)周端與第一軸的連接線作為基準(zhǔn)線(0°)時(shí)，境界上的任意點(diǎn)與第一軸的連接線對(duì)該基準(zhǔn)線形成的圓心角(°)

α:定數(shù)

φi：磁體的內(nèi)徑(直徑)

φ0：磁體的外徑(直徑)

根據(jù)本發(fā)明的磁體和位移檢測(cè)裝置，因?yàn)榘藰O性互相不同的磁極區(qū)域的磁容量的比沿著第一方向逐漸變化的遷移部分，所以能夠高精度地檢測(cè)磁體對(duì)磁場(chǎng)檢測(cè)單元的相對(duì)移動(dòng)、即位移。

再有，本技術(shù)也能夠采用以下結(jié)構(gòu)。

(1)

一種位移檢測(cè)裝置，其中，具備：

磁體，具有被磁化成s極的第一磁極區(qū)域和被磁化成n極的第二磁極區(qū)域，并且在自身的周?chē)纬纱艌?chǎng)；以及

磁場(chǎng)檢測(cè)單元，以可以沿著第一方向相對(duì)所述磁體移動(dòng)的方式設(shè)置，并且通過(guò)檢測(cè)所述磁場(chǎng)的變化來(lái)檢測(cè)所述磁體在所述第一方向上的位移，

所述磁體包含遷移部分，在所述遷移部分，第二方向上的所述第二磁極區(qū)域的磁容量對(duì)所述第一磁極區(qū)域的磁容量的比沿著所述第一方向逐漸變化，所述第二方向與所述第一方向正交。

(2)

所述(1)所述的位移檢測(cè)裝置，其中，

所述磁體在與所述第一方向和所述第二方向的雙方正交的第三方向上具有實(shí)質(zhì)上均勻的厚度，

在所述遷移部分，在平行于與所述第三方向正交的面的截面和表面的至少一方，所述第二磁極區(qū)域的沿著所述第二方向的線段的長(zhǎng)度對(duì)所述第一磁極區(qū)域的沿著所述第二方向的線段的長(zhǎng)度的比沿著所述第一方向逐漸變化。

(3)

所述(1)或所述(2)所述的位移檢測(cè)裝置，其中，所述第一磁極區(qū)域與所述第二磁極區(qū)域的境界以對(duì)所述第一方向和所述第二方向的雙方傾斜的方式延伸。

(4)

所述(1)至所述(3)中的任一項(xiàng)所述的位移檢測(cè)裝置，其中，所述遷移部分構(gòu)成為：所述第二方向上的所述第二磁極區(qū)域的磁容量對(duì)所述第一磁極區(qū)域的磁容量的比沿著所述第一方向單調(diào)增加或單調(diào)減少。

(5)

所述(1)至所述(4)中的任一項(xiàng)所述的位移檢測(cè)裝置，其中，所述磁體的與所述第一方向正交的截面形成為：在所述第一方向上維持實(shí)質(zhì)上同一的形狀和面積。

(6)

所述(1)至所述(5)中的任一項(xiàng)所述的位移檢測(cè)裝置，其中，所述磁場(chǎng)檢測(cè)單元設(shè)置在與所述第一方向和所述第二方向的雙方正交的第三方向上的與所述磁體重復(fù)的位置。

(7)

所述(1)至所述(6)中的任一項(xiàng)所述的位移檢測(cè)裝置，其中，所述磁場(chǎng)檢測(cè)單元具有包含磁化的磁阻效應(yīng)元件，所述磁化在包含與所述第一方向和所述第二方向的雙方正交的第三方向的面內(nèi)、以可以旋轉(zhuǎn)的方式構(gòu)成。

(8)

所述(1)至所述(7)中的任一項(xiàng)所述的位移檢測(cè)裝置，其中，

所述磁場(chǎng)檢測(cè)單元具有第一傳感器、第二傳感器和運(yùn)算電路，

所述第一傳感器檢測(cè)所述磁場(chǎng)的變化中的一個(gè)方向的分量的變化，并且將檢測(cè)出的所述一個(gè)方向的分量的變化作為第一信號(hào)輸出，

所述第二傳感器檢測(cè)所述一個(gè)方向的分量的變化，并且將檢測(cè)出的所述一個(gè)方向的分量的變化作為第二信號(hào)輸出，

所述運(yùn)算電路根據(jù)所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)算出所述磁體在所述第一方向上的位移。

(9)

所述(8)所述的位移檢測(cè)裝置，其中，所述第一傳感器與所述第二傳感器配置在沿著所述第一方向的互相不同的位置。

(10)

所述(8)或所述(9)所述的位移檢測(cè)裝置，其中，所述第一傳感器和所述第二傳感器是包含磁性隧道結(jié)(mtj：magnetictunneljunction)膜的mtj元件或包含巨大磁阻效應(yīng)(gmr：giantmagnetoresistiveeffect)膜的gmr元件。

(11)

所述(1)至所述(10)中的任一項(xiàng)所述的位移檢測(cè)裝置，其中，所述磁體是以所述第一方向?yàn)榄h(huán)繞方向的環(huán)狀部件或圓盤(pán)狀部件，并且設(shè)置為：可以以在與所述第一方向和所述第二方向的雙方正交的第三方向上延伸的第一軸為中心向所述第一方向旋轉(zhuǎn)。

(12)

所述(11)所述的位移檢測(cè)裝置，其中，

所述環(huán)狀部件具有：外周緣和內(nèi)周緣、以及所述第一磁極區(qū)域與所述第二磁極區(qū)域抵接的第一境界線和第二境界線，

在所述第一境界線和所述外周緣交叉的第一點(diǎn)、與所述第二境界線和所述外周緣交叉的第二點(diǎn)之間存在所述第一軸，

在所述第一境界線和所述內(nèi)周緣交叉的第三點(diǎn)、與所述第二境界線和所述內(nèi)周緣交叉的第四點(diǎn)之間存在所述第一軸。

(13)

所述(11)或所述(12)所述的位移檢測(cè)裝置，其中，所述磁場(chǎng)檢測(cè)單元檢測(cè)所述磁場(chǎng)中的與所述第一軸正交的正交分量的變化、和所述磁場(chǎng)中的沿著所述第一軸的平行分量的變化的雙方。

(14)

所述(13)所述的位移檢測(cè)裝置，其中，所述磁場(chǎng)檢測(cè)單元檢測(cè)作為所述正交分量的、沿著所述第一方向的第一方向分量的變化。

(15)

所述(13)所述的位移檢測(cè)裝置，其中，所述磁場(chǎng)檢測(cè)單元檢測(cè)作為所述正交分量的、沿著所述第二方向的第二方向分量的變化。

(16)

所述(11)至所述(15)中的任一項(xiàng)所述的位移檢測(cè)裝置，其中，滿(mǎn)足下列條件式(1)。

r(θ)＝(θ/180)×(φ0-φi)/2+(φi/2)……(1)

其中，

r(θ)：第一磁極區(qū)域與第二磁極區(qū)域的境界上的任意點(diǎn)與第一軸的距離

θ：在將境界的內(nèi)周端與第一軸的連接線作為基準(zhǔn)線(0°)時(shí)，境界上的任意點(diǎn)與第一軸的連接線對(duì)該基準(zhǔn)線形成的圓心角(°)

φi：磁體的內(nèi)徑(直徑)

φ0：磁體的外徑(直徑)

(17)

所述(11)至所述(15)中的任一項(xiàng)所述的位移檢測(cè)裝置，其中，滿(mǎn)足下列條件式(2)。

r(θ)＝-α·cos(2θ)-(θ/180)×(φ0-φi)/2+(φ0/2)……(2)

其中，

r(θ)：第一磁極區(qū)域與第二磁極區(qū)域的境界上的任意點(diǎn)與第一軸的距離

θ：在將境界的內(nèi)周端與第一軸的連接線作為基準(zhǔn)線(0°)時(shí)，境界上的任意點(diǎn)與第一軸的連接線對(duì)該基準(zhǔn)線形成的圓心角(°)

α:定數(shù)

φi：磁體的內(nèi)徑(直徑)

φ0：磁體的外徑(直徑)

(18)

所述(1)至所述(17)中的任一項(xiàng)所述的位移檢測(cè)裝置，其中，在所述磁體中，沿著所述第一方向交替地設(shè)置有多個(gè)所述第一磁極區(qū)域與多個(gè)所述第二磁極區(qū)域。

(19)

所述(1)至所述(10)中的任一項(xiàng)所述的位移檢測(cè)裝置，其中，所述磁體是沿著所述第一方向直線延伸的棒狀或板狀部件。

(20)

所述(19)所述的位移檢測(cè)裝置，其中，

在所述磁體中，沿著所述第一方向交替地配置有多個(gè)所述第一磁極區(qū)域與多個(gè)所述第二磁極區(qū)域，并且具有所述第一磁極區(qū)域與所述第二磁極區(qū)域抵接的多條境界線，

所述多條境界線在與所述第一方向和所述第二方向的雙方交叉的方向上延伸。

(21)

所述(19)或所述(20)所述的位移檢測(cè)裝置，其中，所述磁場(chǎng)檢測(cè)單元檢測(cè)所述磁場(chǎng)中的與所述第一方向和所述第二方向的雙方正交的正交分量的變化、和所述磁場(chǎng)中的包含所述第一方向和所述第二方向的面內(nèi)的面內(nèi)分量的變化。

(22)

一種磁體，其中，

具有在第一方向上延伸、且被磁化成s極的第一磁極區(qū)域和被磁化成n極的第二磁極區(qū)域，

包含遷移部分，在所述遷移部分，第二方向上的所述第二磁極區(qū)域的磁容量對(duì)所述第一磁極區(qū)域的磁容量的比沿著所述第一方向逐漸變化，所述第二方向與所述第一方向正交。

(23)

所述(22)所述的磁體，其中，所述第一磁極區(qū)域與所述第二磁極區(qū)域的境界以對(duì)所述第一方向和所述第二方向的雙方傾斜的方式延伸。

(24)

所述(22)或所述(23)所述的磁體，其中，所述磁體是以所述第一方向?yàn)榄h(huán)繞方向的環(huán)狀部件或圓盤(pán)狀部件。

(25)

所述(22)至所述(24)中的任一項(xiàng)所述的磁體，其中，沿著所述第一方向交替地設(shè)置有多個(gè)所述第一磁極區(qū)域與多個(gè)所述第二磁極區(qū)域。

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