JP6423438B2 - Magnetic sensor - Google Patents
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Description
本発明は、磁気センサに関する。 The present invention relates to a magnetic sensor.
従来、予め定められた一方向の磁気の有無を検出する巨大磁気抵抗(GMR:Giant Magneto−Resistance)素子及びトンネル磁気抵抗(TMR:Tunnel Magneto−Resistance)素子が知られていた。また、これらの磁気抵抗素子と、磁気収束部とを組み合わせた磁気センサが知られていた。(例えば、特許文献1〜8参照)。
特許文献1 特開2006−3116号公報
特許文献2 特開2006−10461号公報
特許文献3 特開平7−169026号公報
特許文献4 特開2002−71381号公報
特許文献5 特開2004−6752号公報
特許文献6 特開2003−282996号公報
特許文献7 国際公開第2011/068146号
特許文献8 米国特許出願公開第2011/0309829号明細書Conventionally, a giant magneto-resistance (GMR) element and a tunnel magneto-resistance (TMR) element for detecting presence or absence of a predetermined one-way magnetism have been known. In addition, a magnetic sensor in which these magnetoresistive elements and a magnetic converging unit are combined is known. (For example, refer patent documents 1-8).
しかしながら、このような磁気センサを用いて例えばXYZ方向といった直交する3方向の磁場を検出する場合、複数の磁気センサを検出すべき方向に対応して一方向毎に配置していたので、実装面積等が増加していた。 However, when detecting magnetic fields in three orthogonal directions such as XYZ directions using such a magnetic sensor, a plurality of magnetic sensors are arranged in each direction corresponding to the direction to be detected. Etc. increased.
本発明の第1の態様においては、第1磁気検知ユニットを含む磁気センサであって、第1磁気検知ユニットは、第1方向に延伸する第1磁気収束部材と、第1磁気収束部材の第1方向の正側の端部に接続されて第1方向と異なる第2方向の負側に延伸する第2磁気収束部材とを有する第1磁気収束部と、第1磁気収束部材の第1方向の負側の端部よりも第1方向の正側に寄り、第2磁気収束部材よりも第1方向の負側に寄り、第1磁気収束部材よりも第2方向の負側に寄り、且つ第2磁気収束部材の第2方向の負側の端部よりも第2方向の負側へ延伸する第3磁気収束部材と、第3磁気収束部材の第2方向の負側の端部に接続されて第1磁気収束部材の第1方向の正側の端部よりも第1方向の正側に延伸する第4磁気収束部材とを有する第2磁気収束部と、第2磁気収束部材と第3磁気収束部材との間に配置され、第2方向に延伸する第1磁気検知部と、第2磁気収束部材よりも第1方向の正側に寄って配置され、第2方向に延伸する第2磁気検知部と、を備える磁気センサを提供する。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a magnetic sensor including a first magnetic detection unit, wherein the first magnetic detection unit includes a first magnetic focusing member extending in a first direction, and a first magnetic focusing member. A first magnetic flux concentrator having a second magnetic flux concentrator member connected to an end on the positive side in one direction and extending in a negative side in a second direction different from the first direction; and a first direction of the first magnetic flux concentrator member Closer to the positive side in the first direction than the negative side end, closer to the negative side in the first direction than the second magnetic focusing member, closer to the negative side in the second direction than the first magnetic focusing member, and Connected to the negative end of the second magnetic converging member in the second direction and the third magnetic converging member extending from the negative end of the second magnetic converging member to the negative side of the second direction. And a second magnetic focusing member that extends to the positive side in the first direction from the end on the positive side in the first direction of the first magnetic focusing member. An air converging unit, a first magnetic detecting unit disposed between the second magnetic converging member and the third magnetic converging member, and extending in the second direction; and on the positive side in the first direction from the second magnetic converging member Provided is a magnetic sensor including a second magnetic detection unit that is disposed close to and extends in a second direction.
本発明の第2の態様においては、第1磁気検知ユニットを含む磁気センサであって、第1方向に磁場成分が入力された場合に、当該磁場成分を第1方向の第1磁場成分と第1方向と逆方向の第2磁場成分とにそれぞれ変換し、第1方向と異なる第2方向に磁場成分が入力された場合に、当該磁場成分を第1方向の第3磁場成分と第1方向と逆方向の第4磁場成分とにそれぞれ変換する磁場方向変換部と、第1及び第2磁場成分のうちの一方と、第3及び第4磁場成分のうちの一方とを検知する第1磁気検知部と、第1及び第2磁場成分のうちの他方と、第3及び第4磁場成分のうちの他方とを検知する第2磁気検知部と、を備える磁気センサを提供する。 In the second aspect of the present invention, the magnetic sensor includes the first magnetic detection unit, and when the magnetic field component is input in the first direction, the magnetic field component is changed to the first magnetic field component in the first direction. When the magnetic field component is converted into the second magnetic field component in the first direction and in the opposite direction, and the magnetic field component is input in the second direction different from the first direction, the magnetic field component is converted into the third magnetic field component in the first direction and the first direction. And a first magnetic field for detecting one of the first and second magnetic field components and one of the third and fourth magnetic field components. A magnetic sensor is provided that includes a detection unit, and a second magnetic detection unit that detects the other of the first and second magnetic field components and the other of the third and fourth magnetic field components.
本発明の第3の態様においては、第1方向に延伸する第1磁気収束部材と、第1磁気収束部材の端部に接続されて第1方向と異なる第2方向に延伸する第2磁気収束部材と、第2磁気収束部材の第1方向の正側に寄って配置されている第1磁気検知部と、第2磁気収束部材の第1方向の負側に寄って配置されている第2磁気検知部と、を備える磁気センサを提供する。 In the third aspect of the present invention, the first magnetic focusing member extending in the first direction and the second magnetic focusing connected to the end of the first magnetic focusing member and extending in the second direction different from the first direction. A member, a first magnetic detector disposed near the positive side in the first direction of the second magnetic flux concentrator member, and a second arranged near the negative side in the first direction of the second magnetic flux concentrator member. And a magnetic sensor.
(一般的開示)
磁気センサは、第1磁気検知ユニットを含んでよい。
第1磁気検知ユニットは、第1磁気収束部を備えてよい。
第1磁気収束部は、第1方向に延伸する第1磁気収束部材を有してよい。
第1磁気収束部は、第1磁気収束部材の第1方向の正側の端部に接続されて第1方向と異なる第2方向の負側に延伸する第2磁気収束部材を有してよい。
第1磁気検知ユニットは、第2磁気収束部を備えてよい。
第2磁気収束部は、第1磁気収束部材の第1方向の負側の端部よりも第1方向の正側に寄り、第2磁気収束部材よりも第1方向の負側に寄り、第1磁気収束部材よりも第2方向の負側に寄り、且つ第2磁気収束部材の第2方向の負側の端部よりも第2方向の負側へ延伸する第3磁気収束部材を有してよい。
第2磁気収束部は、第3磁気収束部材の第2方向の負側の端部に接続されて第1磁気収束部材の第1方向の正側の端部よりも第1方向の正側に延伸する第4磁気収束部材を有してよい。
第1磁気検知ユニットは、第2磁気収束部材と第3磁気収束部材との間に配置され、第2方向に延伸する第1磁気検知部を備えてよい。
第1磁気検知ユニットは、第2磁気収束部材よりも第1方向の正側に寄って配置され、第2方向に延伸する第2磁気検知部を備えてよい。
第1磁気検知ユニットは、第2磁気収束部材と第3磁気収束部材との間に配置されている第3磁気検知部を備えてよい。
第1磁気検知部は、第2磁気収束部材よりも第3磁気収束部材までの距離が小さくてよい。
第3磁気検知部は、第3磁気収束部材よりも第2磁気収束部材までの距離が小さくてよい。
第1磁気検知ユニットは、第2磁気収束部材の第2方向の負側の端部に接続されて、第1方向に延伸する第1サブ磁気収束部材を備えてよい。
第1磁気検知ユニットは、第3磁気収束部材の第2方向の正側の端部に接続されて、第1方向に延伸する第2サブ磁気収束部材を備えてよい。
第2磁気収束部は、第4磁気収束部材の第1方向の正側の端部に接続されて第2方向の正側に延伸する第5磁気収束部材を備えてよい。
第2磁気検知部は、第2磁気収束部材と第5磁気収束部材との間に配置されてよい。
第1磁気検知ユニットは、第2磁気収束部材と第5磁気収束部材との間に配置されている第4磁気検知部を備えてよい。
第2磁気検知部は、第5磁気収束部材よりも第2磁気収束部材までの距離が小さくてよい。
第4磁気検知部は、第2磁気収束部材よりも第5磁気収束部材までの距離が小さくてよい。
第1磁気検知ユニットは、第5磁気収束部材の第2方向の正側の端部に接続されて、第1方向に延伸する第3サブ磁気収束部材を備えてよい。
磁気センサは、第1磁気収束部材の第1方向の負側の端部で第1方向と略直交する面に対して、第1磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置されている第2磁気検知ユニットを備えてよい。
磁気センサは、第1磁気収束部材または第1磁気収束部材よりも第2方向の正側で第2方向と略直交する面に対して、第1磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置されている第2磁気検知ユニットを備えてよい。
磁気センサは、第5磁気収束部材よりも第1方向の正側で第1方向と略直交する面に対して、第1磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置されている第2磁気検知ユニットを備えてよい。
磁気センサは、第4磁気収束部材または第4磁気収束部材よりも第2方向の負側で第2方向と略直交する面に対して、第1磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置されている第2磁気検知ユニットを備えてよい。
磁気センサは、第1磁気検知ユニットと第2磁気検知ユニットとが接続される各磁気収束部材において第2方向に略直交する面、またはこれら各磁気収束部材よりも第2方向の正側において第2方向に略直交する面に対して、第1磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置された第3磁気検知ユニットを備えてよい。
磁気センサは、第1磁気検知ユニットと第2磁気検知ユニットとが接続される各磁気収束部材において第2方向に略直交する面、またはこれら各磁気収束部材よりも第2方向の正側において第2方向に略直交する面に対して、第2磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置されている第4磁気検知ユニットを備えてよい。
磁気センサは、第1磁気検知ユニット及び第2磁気検知ユニットよりも第1方向の正側で第1方向に略直交する面に対して、第1磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置された第3磁気検知ユニットを備えてよい。
磁気センサは、第1磁気検知ユニット及び第2磁気検知ユニットよりも第1方向の正側で第1方向に略直交する面に対して、第2磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置された第4磁気検知ユニットを備えてよい。
磁気センサは、第1磁気検知ユニット及び第2磁気検知ユニットの第2方向の負側の磁気収束部材において、第2方向に略直交する面、または、第1磁気検知ユニット及び第2磁気検知ユニットよりも第2方向の負側において第2方向に略直交する面に対して、第1磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置された第3磁気検知ユニットを備えてよい。
磁気センサは、第1磁気検知ユニット及び第2磁気検知ユニットの第2方向の負側の磁気収束部材において、第2方向に略直交する面、または、第1磁気検知ユニット及び第2磁気検知ユニットよりも第2方向の負側において第2方向に略直交する面に対して、第2磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置された第4磁気検知ユニットを備えてよい。
第1から第4磁気検知ユニットにおける各磁気検知部は、それぞれホイーストン・ブリッジを形成してよい。
磁気センサは、第1から第4磁気検知ユニットを複数備えてよい。
磁気センサは、第1及び第2磁気検知ユニットよりも外側に配置された補助磁気収束部材をさらに備えてよい。
磁気センサは、第1及び第4磁気検知ユニットよりも外側に配置された補助磁気収束部材をさらに備えてよい。
補助磁気収束部材は、第1方向の外側に配置されてよい。
磁気センサは、第1及び第2磁気検知ユニットにおける各磁気検知部の出力に基づいて、第1方向の磁場成分と第2方向の磁場成分とを算出する算出部を備えてよい。
算出部は、第1及び第2磁気検知ユニットにおける各磁気検知部の出力に基づいて、第1及び第2方向と異なる第3方向の磁場成分を算出してよい。
磁気センサは、第1から第4磁気検知ユニットにおける各磁気検知部の出力に基づいて、第1方向の磁場成分と第2方向の磁場成分とを算出する算出部を備えてよい。
算出部は、第1から第4磁気検知ユニットにおける各磁気検知部の出力に基づいて、第1及び第2方向と異なる第3方向の磁場成分を算出してよい。
算出部は、各磁気検知部の出力を線形結合することで、各磁場成分を算出してよい。
磁気センサは、第1磁気検知ユニットを含んでよい。
第1磁気検知ユニットは、第1方向に磁場成分が入力された場合に、当該磁場成分を第1方向の第1磁場成分と第1方向と逆方向の第2磁場成分とにそれぞれ変換し、第1方向と異なる第2方向に磁場成分が入力された場合に、当該磁場成分を第1方向の第3磁場成分と第1方向と逆方向の第4磁場成分とにそれぞれ変換する磁場方向変換部を備えてよい。
第1磁気検知ユニットは、第1及び第2磁場成分のうちの一方と、第3及び第4磁場成分のうちの一方とを検知する第1磁気検知部を備えてよい。
第1磁気検知ユニットは、第1及び第2磁場成分のうちの他方と、第3及び第4磁場成分のうちの他方とを検知する第2磁気検知部を備えてよい。
磁気センサは、第2磁気検知ユニットを含んでよい。
第2磁気検知ユニットは、磁場方向変換部を備えてよい。
第2磁気検知ユニットは、第1及び第2磁場成分のうちの他方と、第3及び第4磁場成分のうちの一方とを検知する第3磁気検知部を備えてよい。
第2磁気検知ユニットは、第1及び第2磁場成分のうちの一方と、第3及び第4磁場成分のうちの他方とを検知する第4磁気検知部を備えてよい。
磁気センサは、第1及び第2磁気検知ユニットを複数備えてよい。
磁気センサは、複数の第1及び第2磁気検知ユニットにおける各磁気検知部の出力に基づいて、第1方向の磁場成分と第2方向の磁場成分とを算出する算出部を備えてよい。
磁場方向変換部は、第1及び第2方向と異なる第3方向に磁場成分が入力された場合に、当該磁場成分を第1方向の第5及び第6磁場成分と第1方向と逆方向の第7及び第8磁場成分とにそれぞれ変換してよい。
第1磁気検知部は、第5及び第7磁場成分のうちの一方を検知してよい。
第2磁気検知部は、第6及び第8磁場成分のうちの一方を検知してよい。
第1磁気検知ユニットは、第1及び第2磁場成分のうちの一方と第3及び第4磁場成分のうちの一方と第5及び第7磁場成分のうちの他方とを検知する第5磁気検知部を備えてよい。
第1磁気検知ユニットは、第1及び第2磁場成分のうちの他方と第3及び第4磁場成分のうちの他方と第6及び第8磁場成分のうちの他方とを検知する第6磁気検知部を備えてよい。
第3磁気検知部は、第5及び第7磁場成分のうちの一方を検知してよい。
第4磁気検知部は、第6及び第8磁場成分のうちの一方を検知してよい。
第2磁気検知ユニットは、第1及び第2磁場成分のうちの他方と、第3及び第4磁場成分のうちの一方と、第5及び第7磁場成分のうちの他方とを検知する第7磁気検知部を備えてよい。
第2磁気検知ユニットは、第1及び第2磁場成分のうちの一方と、第3及び第4磁場成分のうちの他方と第6及び第8磁場成分のうちの他方とを検知する第8磁気検知部を備えてよい。
算出部は、複数の第1及び第2磁気検知ユニットにおける各磁気検知部の出力に基づいて、第3方向の磁場成分を算出してよい。
算出部は、各磁気検知部の出力を線形結合することで、各磁場成分を算出してよい。
第1方向と第2方向は、互いに直交してよい。
第1から第3方向は、互いに直交してよい。
磁気センサは、第1方向に延伸する第1磁気収束部材を備えてよい。
磁気センサは、第1磁気収束部材の端部に接続されて第1方向と異なる第2方向に延伸する第2磁気収束部材を備えてよい。
磁気センサは、第2磁気収束部材の第1方向の負側に寄って配置されている第1磁気検知部を備えてよい。
磁気センサは、第2磁気収束部材の第1方向の正側に寄って配置されている第2磁気検知部を備えてよい。
磁気センサは、第2磁気収束部材の第2方向の負側の端部に接続されて、第1方向に延伸する第1サブ磁気収束部材を備えてよい。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。(General disclosure)
The magnetic sensor may include a first magnetic detection unit.
The first magnetic detection unit may include a first magnetic convergence unit.
The first magnetic flux concentrator may include a first magnetic flux concentrator member that extends in the first direction.
The first magnetic flux concentrator may include a second magnetic flux concentrator member that is connected to an end portion on the positive side in the first direction of the first magnetic flux concentrator member and extends to the negative side in the second direction different from the first direction. .
The first magnetic detection unit may include a second magnetic convergence unit.
The second magnetic flux concentrating portion is closer to the positive side in the first direction than the end portion on the negative side in the first direction of the first magnetic flux concentrating member, is closer to the negative side in the first direction than the second magnetic converging member, A third magnetic converging member that extends closer to the negative side in the second direction than the one magnetic converging member and extends to the negative side in the second direction from the negative end of the second magnetic converging member in the second direction It's okay.
The second magnetic flux concentrator is connected to the negative end portion of the third magnetic flux concentrator member in the second direction, and is more positive in the first direction than the positive end portion of the first magnetic converging member in the first direction. You may have the 4th magnetic focusing member extended.
The first magnetic detection unit may include a first magnetic detection unit that is disposed between the second magnetic focusing member and the third magnetic focusing member and extends in the second direction.
The first magnetic detection unit may include a second magnetic detection unit that is disposed closer to the positive side in the first direction than the second magnetic flux concentrating member and extends in the second direction.
The first magnetic detection unit may include a third magnetic detection unit disposed between the second magnetic focusing member and the third magnetic focusing member.
The first magnetic detection unit may have a smaller distance to the third magnetic focusing member than the second magnetic focusing member.
The third magnetic detection unit may have a smaller distance to the second magnetic focusing member than the third magnetic focusing member.
The first magnetic detection unit may include a first sub magnetic flux concentrator member that is connected to a negative end of the second magnetic flux concentrator member in the second direction and extends in the first direction.
The first magnetic detection unit may include a second sub magnetic flux concentrator member that is connected to the positive end of the third magnetic flux concentrator member in the second direction and extends in the first direction.
The second magnetic flux concentrator may include a fifth magnetic flux concentrator member that is connected to an end portion on the positive side in the first direction of the fourth magnetic flux concentrator member and extends to the positive side in the second direction.
The second magnetic detection unit may be disposed between the second magnetic focusing member and the fifth magnetic focusing member.
The first magnetic detection unit may include a fourth magnetic detection unit disposed between the second magnetic focusing member and the fifth magnetic focusing member.
The second magnetic detection unit may have a smaller distance to the second magnetic focusing member than the fifth magnetic focusing member.
The distance from the fourth magnetic detection unit to the fifth magnetic focusing member may be smaller than that of the second magnetic focusing member.
The first magnetic detection unit may include a third sub magnetic flux concentrator member that is connected to the positive end of the fifth magnetic flux concentrator member in the second direction and extends in the first direction.
The magnetic sensor is arranged to be substantially mirror image with the first magnetic detection unit with respect to a surface substantially orthogonal to the first direction at the negative end of the first magnetic converging member in the first direction. A magnetic detection unit may be provided.
The magnetic sensor is arranged so as to be a substantially mirror image with the first magnetic detection unit with respect to the first magnetic flux concentrator member or a surface substantially perpendicular to the second direction on the positive side in the second direction with respect to the first magnetic flux concentrator member. A second magnetic sensing unit may be provided.
The magnetic sensor is arranged so as to be a substantially mirror image with the first magnetic detection unit with respect to a surface substantially perpendicular to the first direction on the positive side in the first direction with respect to the fifth magnetic converging member. A unit may be provided.
The magnetic sensor is arranged so as to be a substantially mirror image of the first magnetic detection unit with respect to the fourth magnetic flux concentrator member or a surface substantially perpendicular to the second direction on the negative side in the second direction relative to the fourth magnetic flux concentrator member. A second magnetic sensing unit may be provided.
The magnetic sensor is configured such that each magnetic converging member to which the first magnetic detecting unit and the second magnetic detecting unit are connected has a surface substantially orthogonal to the second direction, or a positive side in the second direction from each magnetic converging member. You may provide the 3rd magnetic detection unit arrange | positioned so that it may become a 1st magnetic detection unit and a substantially mirror image with respect to the surface substantially orthogonal to two directions.
The magnetic sensor is configured such that each magnetic converging member to which the first magnetic detecting unit and the second magnetic detecting unit are connected has a surface substantially orthogonal to the second direction, or a positive side in the second direction from each magnetic converging member. You may provide the 4th magnetic detection unit arrange | positioned so that it may become a mirror image with a 2nd magnetic detection unit with respect to the surface substantially orthogonal to two directions.
The magnetic sensor is disposed so as to be a substantially mirror image with the first magnetic detection unit with respect to a plane substantially orthogonal to the first direction on the positive side in the first direction with respect to the first magnetic detection unit and the second magnetic detection unit. A third magnetic detection unit may be provided.
The magnetic sensor is disposed so as to be a substantially mirror image with the second magnetic detection unit with respect to a surface substantially perpendicular to the first direction on the positive side in the first direction with respect to the first magnetic detection unit and the second magnetic detection unit. A fourth magnetic detection unit may be provided.
The magnetic sensor includes a first magnetic detection unit and a second magnetic detection unit on the negative side magnetic convergence member in the second direction, a surface substantially orthogonal to the second direction, or the first magnetic detection unit and the second magnetic detection unit. In addition, a third magnetic detection unit may be provided which is arranged so as to be substantially a mirror image with the first magnetic detection unit with respect to a surface substantially orthogonal to the second direction on the negative side of the second direction.
The magnetic sensor includes a first magnetic detection unit and a second magnetic detection unit on the negative side magnetic convergence member in the second direction, a surface substantially orthogonal to the second direction, or the first magnetic detection unit and the second magnetic detection unit. In addition, a fourth magnetic detection unit may be provided which is arranged so as to be substantially a mirror image with the second magnetic detection unit with respect to a surface substantially orthogonal to the second direction on the negative side of the second direction.
Each magnetic detection unit in the first to fourth magnetic detection units may form a Wheatstone bridge.
The magnetic sensor may include a plurality of first to fourth magnetic detection units.
The magnetic sensor may further include an auxiliary magnetic converging member disposed outside the first and second magnetic detection units.
The magnetic sensor may further include an auxiliary magnetic converging member disposed outside the first and fourth magnetic detection units.
The auxiliary magnetic flux concentrator member may be disposed outside the first direction.
The magnetic sensor may include a calculation unit that calculates a magnetic field component in the first direction and a magnetic field component in the second direction based on outputs of the magnetic detection units in the first and second magnetic detection units.
The calculation unit may calculate a magnetic field component in a third direction different from the first and second directions based on outputs of the magnetic detection units in the first and second magnetic detection units.
The magnetic sensor may include a calculation unit that calculates a magnetic field component in the first direction and a magnetic field component in the second direction based on outputs of the magnetic detection units in the first to fourth magnetic detection units.
The calculation unit may calculate a magnetic field component in a third direction different from the first and second directions based on outputs of the magnetic detection units in the first to fourth magnetic detection units.
The calculation unit may calculate each magnetic field component by linearly combining the outputs of the magnetic detection units.
The magnetic sensor may include a first magnetic detection unit.
When a magnetic field component is input in the first direction, the first magnetic detection unit converts the magnetic field component into a first magnetic field component in the first direction and a second magnetic field component in the opposite direction to the first direction, When a magnetic field component is input in a second direction different from the first direction, the magnetic field direction conversion converts the magnetic field component into a third magnetic field component in the first direction and a fourth magnetic field component in the direction opposite to the first direction, respectively. May be provided.
The first magnetic detection unit may include a first magnetic detection unit that detects one of the first and second magnetic field components and one of the third and fourth magnetic field components.
The first magnetic detection unit may include a second magnetic detection unit that detects the other of the first and second magnetic field components and the other of the third and fourth magnetic field components.
The magnetic sensor may include a second magnetic detection unit.
The second magnetic detection unit may include a magnetic field direction conversion unit.
The second magnetic detection unit may include a third magnetic detection unit that detects the other of the first and second magnetic field components and one of the third and fourth magnetic field components.
The second magnetic detection unit may include a fourth magnetic detection unit that detects one of the first and second magnetic field components and the other of the third and fourth magnetic field components.
The magnetic sensor may include a plurality of first and second magnetic detection units.
The magnetic sensor may include a calculation unit that calculates a magnetic field component in the first direction and a magnetic field component in the second direction based on outputs of the magnetic detection units in the plurality of first and second magnetic detection units.
When a magnetic field component is input in a third direction different from the first and second directions, the magnetic field direction conversion unit converts the magnetic field component to the fifth and sixth magnetic field components in the first direction and the direction opposite to the first direction. You may convert into a 7th and 8th magnetic field component, respectively.
The first magnetic detection unit may detect one of the fifth and seventh magnetic field components.
The second magnetic detection unit may detect one of the sixth and eighth magnetic field components.
The first magnetic detection unit detects fifth magnetic detection for detecting one of the first and second magnetic field components, one of the third and fourth magnetic field components, and the other of the fifth and seventh magnetic field components. May be provided.
The first magnetic detection unit detects the other of the first and second magnetic field components, the other of the third and fourth magnetic field components, and the other of the sixth and eighth magnetic field components. May be provided.
The third magnetic detection unit may detect one of the fifth and seventh magnetic field components.
The fourth magnetic detection unit may detect one of the sixth and eighth magnetic field components.
The second magnetic detection unit detects the other of the first and second magnetic field components, one of the third and fourth magnetic field components, and the other of the fifth and seventh magnetic field components. A magnetic detection unit may be provided.
The second magnetic detection unit detects one of the first and second magnetic field components, the other of the third and fourth magnetic field components, and the other of the sixth and eighth magnetic field components. A detection unit may be provided.
The calculation unit may calculate a magnetic field component in the third direction based on outputs of the magnetic detection units in the plurality of first and second magnetic detection units.
The calculation unit may calculate each magnetic field component by linearly combining the outputs of the magnetic detection units.
The first direction and the second direction may be orthogonal to each other.
The first to third directions may be orthogonal to each other.
The magnetic sensor may include a first magnetic flux concentrating member that extends in the first direction.
The magnetic sensor may include a second magnetic focusing member connected to an end of the first magnetic focusing member and extending in a second direction different from the first direction.
A magnetic sensor may be provided with the 1st magnetic sensing part arranged near the negative side of the 1st direction of the 2nd magnetic converging member.
The magnetic sensor may include a second magnetic detection unit that is disposed closer to the positive side of the second magnetic flux concentrating member in the first direction.
The magnetic sensor may include a first sub magnetic flux concentrator member that is connected to the negative end of the second magnetic flux concentrator member in the second direction and extends in the first direction.
It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、本実施形態に係る磁気センサ100の第1の構成例を示す。磁気センサ100は、直交する3方向をそれぞれ向く磁場が混在した(合成された)磁気信号を検出する。図1は、直交する3方向をX、Y、Z軸で示し、磁気センサ100のXY平面の平面視(Y軸方向で見た平面視)を示す。即ち、図1は、基板等の一方の面に磁気センサ100が形成された場合の上面図の一例を示す。磁気センサ100は、第1磁気検知ユニット10を備える。図1は、磁気センサ100が1つの第1磁気検知ユニット10を備える例を示す。
FIG. 1 shows a first configuration example of a
第1磁気検知ユニット10は、第1磁気収束部110と、第2磁気収束部120と、第1磁気検知部210と、第2磁気検知部220と、第3磁気検知部230とを有する。図1は、第1磁気収束部110、第2磁気収束部120、第1磁気検知部210、第2磁気検知部220、第3磁気検知部230の配置パターンの一例を示すことになる。
The first
第1磁気収束部110及び第2磁気収束部120は、XY面に平行な同一の面に形成される。第1磁気収束部110及び第2磁気収束部120は、パーマロイ等の磁性材料で形成され、当該磁気収束部の近傍の磁力線の向きを変化させる。例えば、第1磁気収束部110及び第2磁気収束部120は、NiFe、NiFeB、NiFeCo、及びCoFe等の軟磁性材料で形成されることが望ましい。第1磁気収束部110は、第1磁気収束部材111と、第2磁気収束部材112とを含む。第1磁気収束部材111は、第1方向に延伸する。図1は、第1方向を+X軸方向とした例を示す。
The first magnetic focusing
第2磁気収束部材112は、第1磁気収束部材111の第1方向の正側の端部に接続され、第1方向と異なる第2方向の負側に延伸する。ここで、磁気収束部材の端部とは、磁気収束部材の一端の部分であり、磁気収束部材の一端に近接する側面も含む。図1は、第1方向と第2方向が互いに直交し、第2方向を+Y軸方向とした例を示す。即ち、図1は、Z軸方向から見た平面視で、第1磁気収束部材111の+X軸方向側の端と、第2磁気収束部材112の+Y軸方向側の端とが連結されて、第1磁気収束部110が形成される例を示す。
The second magnetic
第2磁気収束部120は、第3磁気収束部材113と、第4磁気収束部材114とを含む。第3磁気収束部材113は、第1磁気収束部材111の第1方向の負側の端部よりも第1方向の正側に寄り、第2磁気収束部材112よりも第1方向の負側に寄り、第1磁気収束部材111よりも第2方向の負側に寄り、且つ第2磁気収束部材112の第2方向の負側の端部よりも第2方向の負側へ延伸する。
The second
即ち、第3磁気収束部材113は、第2方向に延伸し、第1方向から見て、第2磁気収束部材112と一部が重なるように配置される。例えば、第3磁気収束部材113は、第2磁気収束部材112に対して、予め定められた距離だけ−Y軸方向にずらして形成される。また、第3磁気収束部材113は、第2方向から見て、第1磁気収束部材111と重なるように配置される。即ち、第3磁気収束部材113のX軸の配置は、第1磁気収束部材111がX軸に配置される範囲内となる。
That is, the third magnetic
第4磁気収束部材114は、第3磁気収束部材113と、第3磁気収束部材113の第2方向の負側の端部に接続され、第1磁気収束部材111の第1方向の正側の端部よりも第1方向の正側に延伸する。即ち、第4磁気収束部材114は、第1方向に延伸し、第2方向から見て、第1磁気収束部材111と一部が重なるように配置される。例えば、第4磁気収束部材114は、第1磁気収束部材111に対して、予め定められた距離だけ+X軸方向にずらして形成される。図1は、Z軸方向から見た平面視で、第3磁気収束部材113の−Y軸方向側の端と、第4磁気収束部材114の−X軸方向側の端とが連結されて、第2磁気収束部120が形成される例を示す。
The fourth magnetic
より具体的には、第2磁気収束部材112と、第3磁気収束部材113とは、互いにY軸方向に略平行となるように、第3磁気収束部材113、第2磁気収束部材112の順で−X軸方向側から+X軸方向側に並んで配置される。また、第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113は、Z軸方向から見た平面視で、隣り合う2つの一方に対して他方が長手方向(Y軸方向)にずれて配置される。即ち、Z軸方向から見た平面視で、第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113はY軸方向に延伸し、第3磁気収束部材113の−Y軸方向側の端が、第2磁気収束部材112の−Y軸方向側の端よりも−Y軸方向に突出し、且つ、第2磁気収束部材112の+Y軸方向側の端が、第3磁気収束部材113の+Y軸方向側の端よりも+Y軸方向側に突出するように配置される。
More specifically, the second magnetic focusing
図1において、第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113は、形状がY軸方向に長手方向をもった矩形であり、各々がY軸方向に平行な向きに、並列に配置される例を示す。これに代えて、第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113の形状は、矩形に限らず、Y軸方向に略平行な向きに長手方向をもつ四角形、平行四辺形、台形のいずれであってもよい。また、第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113は、各々がY軸方向に平行であり、尚且つ、Y軸方向に平行な各々の長辺が同一の長さを有する例を示したが、これに代えて、各々の長辺が異なる長さであってもよい。また、第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113は、X軸方向に平行な各々の短辺が同一の長さを有する例を示したが、これに代えて、各々の短辺が異なる長さであってもよい。
In FIG. 1, the second magnetic
磁気センサ100は、以上のような第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113を設けることにより、後に詳細に説明するが、+Y軸方向に磁場を与えた場合に、第3磁気収束部材113から第2磁気収束部材112に向かう磁路が形成される。即ち、+Y軸方向に入力した磁場は、第2磁気収束部材112と第3磁気収束部材113との間で、+X軸方向の磁場を生じさせる。
The
また、第1磁気収束部材111と、第4磁気収束部材114とは、互いにX軸方向に略平行となるように、第4磁気収束部材114、第1磁気収束部材111の順で−Y軸方向側から+Y軸方向側に並んで配置される。第1磁気収束部材111は、第2磁気収束部材112の+Y軸方向側の端に接続され、−X軸方向側(X軸方向の第3磁気収束部材側)に延伸する。第1磁気収束部材111は、Y軸方向から見て、第2磁気収束部120の第3磁気収束部材113及び/または第4磁気収束部材114の−X軸方向側の端よりも突出するように形成される。
In addition, the first magnetic
また、第4磁気収束部材114は、第3磁気収束部材113の−Y軸方向側の端に接続され、+X軸方向側(X軸方向の第2磁気収束部材112側)に延伸する。第4磁気収束部材114は、Y軸方向から見て、第1磁気収束部110の第1磁気収束部材111及び/または第2磁気収束部材112の+X軸方向側の端よりも突出するように形成される。
The fourth magnetic
図1において、第1磁気収束部材111及び第4磁気収束部材114は、形状がX軸方向に長手方向をもった矩形であり、各々がX軸方向に平行な向きに、並列に配置される例を示す。これに代えて、第1磁気収束部材111及び第4磁気収束部材114の形状は、矩形に限らず、X軸方向に略平行な向きに長手方向をもつ四角形、平行四辺形、台形のいずれであってもよい。また、第1磁気収束部材111及び第4磁気収束部材114は、各々がX軸方向に平行であり、尚且つ、X軸方向に平行な各々の長辺が同一の長さを有する例を示したが、これに代えて、各々の長辺が異なる長さであってもよい。また、第1磁気収束部材111及び第4磁気収束部材114は、Y軸方向に平行な各々の短辺が同一の長さを有する例を示したが、これに代えて、各々の短辺が異なる長さであってもよい。
In FIG. 1, the first magnetic converging
磁気センサ100は、以上のような第1磁気収束部材111から第4磁気収束部材114を設けることにより、後に詳細に説明するが、+X軸方向に磁場を与えた場合に、第2磁気収束部材112から第3磁気収束部材113へと向かう磁路が形成される。すなわち、+X軸方向に入力した磁場は、第2磁気収束部材112と第3磁気収束部材113との間で、−X軸方向の磁場を生じさせる。また、第1磁気収束部材111から第4磁気収束部材114で構成される第1磁気収束部110及び第2磁気収束部120は、基板平面(XY平面)に略平行となるように、点Qの位置で点対称に形成すると、+X軸方向あるいは+Y軸方向に磁場が入力した場合に、点Qを中心にして、XY平面で対称性のよい磁場を形成することができる。
The
第1磁気検知部210は、第2磁気収束部材112と第3磁気収束部材113との間に配置され、第2方向に延伸する。第1磁気検知部210は、第2磁気収束部材112よりも第3磁気収束部材113までの距離が小さくなるように配置される。
The first
第2磁気検知部220は、第2磁気収束部材112よりも第1方向の正側に寄って配置され、第2方向に延伸する。即ち、第1磁気検知部210及び第2磁気検知部220は、第2磁気収束部材112と並進し、第2磁気収束部材112を挟むように配置される。
The second
第3磁気検知部230は、第2磁気収束部材112と第3磁気収束部材113との間に配置され、第2方向に延伸する。第3磁気検知部230は、第3磁気収束部材113よりも第2磁気収束部材112までの距離が小さくなるように配置される。
The third
第1磁気検知部210から第3磁気検知部230は、第1方向と平行なX軸方向の磁場を検知する。即ち、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230は、XY平面において第1方向と平行な磁場を感知する感磁軸を有しており、XY平面に対して平行かつ第1方向に対して垂直な第2方向と、第1方向及び第2方向に垂直な第3方向(Z軸方向)の磁場を感知しない。別の言い方をすると、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230は、磁気収束部等の無い状態でX軸方向に感磁軸を有する。
The first
第1磁気検知部210から第3磁気検知部230は、1軸方向の磁場にのみ感知して抵抗値を変化させる素子であればよい。第1磁気検知部210から第3磁気検知部230は、例えば、巨大磁気抵抗(GMR)素子、トンネル磁気抵抗(TMR)素子、及び異方性磁気抵抗(AMR)素子等のいずれであってもよい。したがって、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230は、+X軸方向の磁場が入力すると、いずれの抵抗値がともに増加し、−X軸方向の磁場が入力すると、いずれの抵抗値がともに減少するように形成される。
The first
図1の例において、第1方向、第2方向、及び第3方向は、それぞれ互いに直交している例を示すが、これに代えて、互いの方向が異なっていればよい。つまり、それぞれが略直交となっていてもよいし、互いに屈曲していてもよい。 In the example of FIG. 1, although the 1st direction, the 2nd direction, and the 3rd direction show the example which is mutually orthogonally crossed, it replaces with this and should just mutually differ. That is, each may be substantially orthogonal or may be bent with respect to each other.
また、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230は、平板状であることが好ましい。第1磁気検知部210から第3磁気検知部230のそれぞれの形状は、Z軸方向から見た平面視で、矩形がより好ましい形状であるが、これに代えて、四角形、正方形、平行四辺形、台形、三角形、多角形、円形、及び楕円形等のいずれであってもよい。また、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230のうちの少なくとも1つは、Y軸方向に小分けに分割区分された複数の磁気検知部を有してよい。この場合、分割区分された複数の磁気検知部は、1かたまりの磁気検知部として機能するようにメタル配線等で接続される。言い換えると、例えば、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230のうちの少なくとも1つは、単一の磁気検知部に限らず、2つ以上の磁気検知部をメタル配線で直列に接続して形成されてもよい。
Moreover, it is preferable that the 1st
第1磁気検知部210は、Z軸方向から見た平面視で、第1磁気収束部110の第2磁気収束部材112と、第2磁気収束部120の第3磁気収束部材113との間に配置され、第3磁気収束部材113に近接するように配置される。第3磁気検知部230は、Z軸方向から見た平面視で、第2磁気収束部材112と、第3磁気収束部材113との間に配置され、第2磁気収束部材112に近接するように配置される。別の言い方をすると、Z軸方向から見た平面視で、第2磁気収束部材112の形状及び第3磁気収束部材113の形状が、互いに最も近くなる辺の中間となる線を仮想中線C−Cとすると、第1磁気検知部210の形状は、仮想中線C−Cよりも、第3磁気収束部材113寄りに在るように配置される。
The first
また、Z軸方向から見た平面視で、第3磁気検知部230の形状は、仮想中線C−Cよりも、第2磁気収束部材112寄りに在るように配置される。また、第2磁気検知部220は、第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113の間よりも+X軸方向に配置され、第2磁気収束部材112に近接するように配置される。また、第2磁気検知部220は、第2磁気収束部材112のY軸方向に平行な中線に対して、第3磁気検知部230と線対称な位置に配置されることが好ましい。
In addition, the shape of the third
第1磁気検知部210は、Z軸方向から見た平面視で、第3磁気収束部材113の長手方向に沿った端辺に近接して配置される。より好ましくは、第1磁気検知部210の長辺方向に沿った一部分が、第3磁気収束部材113に覆われる。つまり、第1磁気検知部210と第3磁気収束部材113とが、Z軸方向から見た平面視で、少なくとも一部が重なり合ってよい。これは、第2磁気検知部220と第2磁気収束部材112との位置関係、及び第3磁気検知部230と第2磁気収束部材112との位置関係においても同様である。
The first
ここで、第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113の間において、Y軸方向に直交する平面が、第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113のいずれにも交差するY軸方向に沿った範囲を、範囲R1とする。即ち、第1方向から見て、第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113が重なるY軸方向の範囲を範囲R1とする。
Here, a plane perpendicular to the Y-axis direction between the second magnetic focusing
第1磁気検知部210から第3磁気検知部230のそれぞれは、第1方向から見て、当該範囲R1内に少なくとも一部が配置され、当該範囲R1にある磁気検知部でX軸方向の磁場を感知することが好ましい。より好ましくは、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230の全てが、Y軸方向に沿った範囲R1内に配置される。図1は、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230が範囲R1内に配列され、同一形状で形成される例を示す。
Each of the first
図2は、図1に示す磁気センサ100のA−A線の断面図の一例を示す。即ち、Y軸方向から見た平面視を示す。また、図3は、図1に示す磁気センサ100のB−B線の断面図の一例を示す。即ち、X軸方向から見た平面視である。図2及び図3は、基板20の一方の面である基板平面22に形成された磁気センサ100の一例を示す。ここで、基板平面22は、XY平面に略平行な面として形成される。
FIG. 2 shows an example of a sectional view taken along line AA of the
基板20は、シリコン基板、化合物半導体基板、及びセラミック基板等のいずれであってもよい。また、基板20は、IC等の電子回路を搭載した基板であってもよい。基板20の基板平面22には、絶縁層30等が形成される。絶縁層30の上面は、XY平面に略平行な面として形成され、本例において第1平面32とする。
The
第1磁気収束部材111から第4磁気収束部材114は、第1平面32に形成される。図2及び図3において、第1磁気収束部材111から第4磁気収束部材114は、Z軸方向に厚さをもち、第1平面32に重なる(交差する、または、接する)。また、第1磁気収束部材111から第4磁気収束部材114のそれぞれは、底面が第1平面32に接するように配置されてよく、また、それぞれの一部が第1平面32に交差するように配置されてもよい。また、第1磁気収束部材111から第4磁気収束部材114は、Z軸方向の厚さが略同一の厚さに形成される例を示すが、これに代えて、各々の厚さが不揃いであってもよい。
The first magnetic focusing
第1磁気検知部210から第3磁気検知部230は、例えば、基板平面22に形成された絶縁層30の内部に形成される。即ち、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230は、第1磁気収束部材111から第4磁気収束部材114及び基板20とはそれぞれ電気的に絶縁されて形成される。第1磁気検知部210から第3磁気検知部230は、絶縁層30のXY平面に略平行な第2平面34上に配置され、X軸方向の磁場にのみ感知するように形成される。
The first
第1磁気検知部210から第3磁気検知部230は、各々の底面が第2平面34に接するように配置されてよく、また、各々の一部が第2平面34に交差するように配置されてもよい。また、図2及び図3において、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230は、Z軸方向の厚さが略同一の厚さに形成される例を示すが、これに代えて、各々の厚さが不揃いであってもよい。
The first
第1平面32及び第2平面34は、+Z軸方向において、基板平面22、第2平面34、及び第1平面32の順に配置されている。この場合、基板20の上に、X軸方向の磁場にのみ感知する磁気検知部を形成した後、次に、磁気収束部を形成する、というシンプルな手法を適用することができる。製造と性能の観点からこのような簡素な方法が好ましいが、これに限定されるものではない。以上の本実施形態の磁気センサ100は、第1磁気収束部110及び第2磁気収束部120と、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230と、を備えることより、当該磁気センサ100に入力する磁場に対する各々の磁気検知部の感度を大きくする。
The
図4は、本実施形態に係る磁気センサ100の+X軸方向に磁場BXを与えた場合の磁路の一例を示す。図4は、磁気センサ100の上面図(Z軸方向で見た平面視)を示す。また、図5は、図4に示す磁気センサ100のA−A線断面図(Y軸方向で見た平面視)の一例を示す。図4及び図5に示す磁気センサ100において、図1及び図2に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。Figure 4 shows an example of a magnetic path in the case where the + X-axis direction of the
磁気センサ100の+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、図4に示すように、−X軸方向に突出した第1磁気収束部110の第1磁気収束部材111は、その近傍の空間に在る磁場を収束する。つまり、第1磁気収束部材111に近いXY平面の磁場だけでなく、第1磁気収束部材111に近いXZ平面の磁場も、第1磁気収束部材111に収束される。第1磁気収束部材111に収束された磁場は、第1磁気収束部材111に連結した第2磁気収束部材112を通って、第2磁気収束部材112から−X軸方向と+X軸方向とに放出される。このように、磁場BXのうち、第1磁気収束部材111に収束される磁場は、第2磁気収束部材112から−X軸方向と+X軸方向とに放出される。When the magnetic field BX is applied in the + X-axis direction of the
この場合、第2磁気収束部材112から−X軸方向に放出される磁場は、透磁率の高い第3磁気収束部材113が−X軸方向側にあるので、第2磁気収束部材112から+X軸方向に放出される磁場よりも大きくなる。第2磁気収束部材112から−X軸方向に放出される磁場は、第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113の間にある第3磁気検知部230と第1磁気検知部210とを通って、第3磁気収束部材113に捕獲される。さらに、第3磁気収束部材113に捕獲される磁場は、第3磁気収束部材113に連結した第4磁気収束部材114を通って+X軸方向に放出される。また、第2磁気収束部材112から+X軸方向に放出される磁場は、第2磁気検知部220を通り抜ける。
In this case, the magnetic field emitted in the −X axis direction from the second magnetic focusing
また、磁場BXのうち、第2磁気収束部120の第3磁気収束部材113に入力する磁場は、第3磁気収束部材113から+X軸方向に放出されるものと、第3磁気収束部材113に連結した第4磁気収束部材114を通って+X軸方向に放出されるものとに分けられる。この場合、入力した磁場は、透磁率の高い第4磁気収束部材114に収束されるので、第3磁気収束部材113から+X軸方向に放出される磁場は、第4磁気収束部材114を通って放出される磁場よりも小さくなる。Of the magnetic field B X , the magnetic field input to the third magnetic focusing
第3磁気収束部材113から+X軸方向に放出される磁場は、第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113の間にある第1磁気検知部210と第3磁気検知部230とを通って、第2磁気収束部材112に捕獲される。そして、第2磁気収束部材112に捕獲された磁場は、+X軸方向に放出され、第2磁気検知部220を通り抜ける。
The magnetic field emitted from the third magnetic focusing
ここで、第1磁気収束部材111が−X軸方向に突出しているので、磁場BXのうち第1磁気収束部材111に入力する磁場は、磁場BXのうち第3磁気収束部材113に入力する磁場よりも大きい。したがって、第2磁気収束部材112から−X軸方向に放出される磁場は、第3磁気収束部材113に入力する磁場と比較して、より多くの磁場を収束する第1磁気収束部材111が源であるので、第3磁気収束部材113から+X軸方向に放出される磁場よりも大きい。即ち、第2磁気収束部材112から−X軸方向に放出される磁場と、第3磁気収束部材113から+X軸方向に放出される磁場との和として、第1磁気検知部210及び第3磁気検知部230は全体的に−X軸方向の磁場を感知する。Here, since the first magnetic
また、第1磁気収束部材111に収束された後に第2磁気収束部材112から+X軸方向に放出される磁場と、第3磁気収束部材113から+X軸方向に放出される磁場との和として、第2磁気検知部220は全体的に+X軸方向の磁場を感知する。以上より、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230は、+X軸方向に入力する磁場BXに応じて方向変換された第1方向と平行な磁場を感知する。そして、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230は、+X軸方向に入力する磁場BXの強度に比例する磁場強度をそれぞれ感知する。In addition, as the sum of the magnetic field released from the second magnetic focusing
図6は、本実施形態に係る磁気センサ100の+Y軸方向に磁場BYを与えた場合の磁路の一例を示す。図6は、磁気センサ100の上面図(Z軸方向で見た平面視)を示す。また、図7は、図6に示す磁気センサ100のA−A線断面図(Y軸方向で見た平面視)の一例を示す。図6及び図7に示す磁気センサ100において、図1及び図2に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。FIG. 6 shows an example of a magnetic path when the magnetic field BY is applied in the + Y-axis direction of the
磁気センサ100の+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、図6に示すように、−Y軸方向に突出した第3磁気収束部材113は、その近傍の空間に在る磁場を収束する。また、第4磁気収束部材114に収束された磁場は、第3磁気収束部材113へと収束される。第3磁気収束部材113に収束された磁場は、第3磁気収束部材113から−X軸方向と+X軸方向とに放出される。この場合、第3磁気収束部材113から+X軸方向に放出される磁場は、透磁率の高い第2磁気収束部材112が+X軸方向側にあるので、第3磁気収束部材113から−X軸方向に放出される磁場よりも大きくなる。When the magnetic field BY is applied in the + Y-axis direction of the
第3磁気収束部材113から+X軸方向に放出される磁場は、第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113の間にある第1磁気検知部210と第3磁気検知部230とを通って、第2磁気収束部材112に捕獲される。さらに、第2磁気収束部材112に捕獲された磁場は、−X軸方向に第2磁気検知部220を通って第2磁気収束部材112に収束される磁場とともに、第2磁気収束部材112に連結した第1磁気収束部材111を通って放出される。
The magnetic field emitted from the third magnetic focusing
したがって、第1磁気検知部210及び第3磁気検知部230は、第3磁気収束部材113から+X軸方向に放出される磁場に応じて、+X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220は、−X軸方向に第2磁気収束部材112に収束される磁場に応じて、−X軸方向の磁場を感知する。以上より、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230は、+Y軸方向に入力する磁場BYに応じて方向変換された第1方向と平行な磁場を感知する。そして、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230は、+Y軸方向に入力する磁場BYの強度に比例する磁場強度をそれぞれ感知する。Therefore, the first
図8は、本実施形態に係る磁気センサ100の+Z軸方向に磁場BZを与えた場合の磁路の一例を示す。図8は、磁気センサ100の上面図(Z軸方向で見た平面視)を示す。また、図9は、図8に示す磁気センサ100のA−A線断面図(Y軸方向で見た平面視)の一例を示す。図8及び図9に示す磁気センサ100において、図1及び図2に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。FIG. 8 shows an example of a magnetic path when the magnetic field BZ is applied in the + Z-axis direction of the
磁気センサ100の+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合、図8及び図9に示すように、磁場BZの一部は、−X軸方向に曲げられ、第1磁気検知部210を通って第3磁気収束部材113に収束され、そして放出される。また、磁場BZの一部は、+X軸方向に曲げられ、第3磁気検知部230を通って第2磁気収束部材112に収束され、そして放出される。また、磁場BZの一部は、−X軸方向に曲げられ、第2磁気検知部220を通って第2磁気収束部材112に収束され、そして放出される。また、磁場BZの一部は、+X軸方向に曲げられ、第3磁気収束部材113に収束され、そして放出される。If the magnetic field B Z is given in the + Z-axis direction of the
このように、第1磁気検知部210は、第3磁気収束部材113が収束する磁場のうち、−X軸方向の磁場を感知する。また、第3磁気検知部230は、第2磁気収束部材112が収束する磁場のうち、+X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220は、第2磁気収束部材112が収束する磁場のうち、−X軸方向の磁場を感知する。
As described above, the first
したがって、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230は、+Z軸方向に入力する磁場BZに応じて方向変換された第1方向と平行な磁場を感知する。そして、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230は、+Z軸方向に入力する磁場BZの強度に比例する磁場強度をそれぞれ感知する。Accordingly, the first
以上の本実施形態の磁気センサ100において、第1磁気収束部110は、Z軸方向から見た平面視で、第1磁気収束部材111及び第2磁気収束部材112によるL字型の形状を有する。また同様に、第2磁気収束部120は、第3磁気収束部材113及び第4磁気収束部材114によるL字型の形状を有している。ここで、本実施形態において、L字型とは、L字形状の転置または鏡像も含む総称として用いている。
In the
ここで、例えば、第1磁気収束部材111が、Y軸方向から見て、第2磁気収束部材112の+X軸方向側の端よりも+X軸方向側に突出してもよい。即ち、第1磁気収束部110は、T字型の形状を有してもよい。この場合、第1磁気収束部材111が、第4磁気収束部材114の+X軸方向側の端よりも突出していなければ、図4から図9に示す磁場の流れ方(磁路)と大きな差異は生じない。また、例えば、第1磁気収束部材111の+Y軸方向側の端に他の磁気収束部材が接続したとしても、図4から図9に示す磁場の流れ方と大きな差異は生じない。
Here, for example, the first magnetic
図10は、本実施形態に係る磁気センサ100に磁場BX、BY、及びBZをそれぞれ与えた場合の、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230が感知するX軸方向の磁場の一例を示す。図10に示す磁気センサ100において、図1に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。FIG. 10 illustrates the X-axis direction sensed by the first
磁気センサ100の+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、第1磁気検知部210及び第3磁気検知部230は、−X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220は、+X軸方向の磁場を感知する。磁気センサ100の+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、第1磁気検知部210及び第3磁気検知部230は、+X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220は、−X軸方向の磁場を感知する。磁気センサ100の+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合、第1磁気検知部210及び第2磁気検知部220は、−X軸方向の磁場を感知する。また、第3磁気検知部230は、+X軸方向の磁場を感知する。When the magnetic field BX is applied in the + X axis direction of the
このような磁気センサ100は、第1磁気収束部110及び第2磁気収束部120を用いて、入力される磁場の方向を磁気検知部の感磁軸方向に変換する。即ち、磁気センサ100は、磁場方向変換部として機能する第1磁気収束部110及び第2磁気収束部120を備える。言い換えると、磁気センサ100は、第1方向(+X軸方向)に磁場成分が入力された場合に、当該磁場成分を第1方向の第1磁場成分と第1方向と逆方向の第2磁場成分とにそれぞれ変換し、第1方向と異なる第2方向(+Y軸方向)に磁場成分が入力された場合に、当該磁場成分を第1方向の第3磁場成分と第1方向と逆方向の第4磁場成分とにそれぞれ変換する磁場方向変換部を備える。また、当該磁場方向変換部は、第1方向及び第2方向と異なる第3方向(+Z軸方向)に磁場成分が入力された場合に、当該磁場成分を第1方向の磁場成分と第1方向と逆方向の磁場成分とにそれぞれ変換する。
Such a
この場合、第1磁気検知部210は、第1磁場成分及び第2磁場成分のうちの一方と、第3磁場成分及び第4磁場成分のうちの一方とを検知し、第2磁気検知部220は、第1磁場成分及び第2磁場成分のうちの他方と、第3磁場成分及び第4磁場成分のうちの他方とを検知してよい。この場合、第3磁気検知部230は、第1磁場成分及び第2磁場成分のうちの他方と、第3磁場成分及び第4磁場成分のうちの一方とを検知する。また、磁気センサ100は、さらに、第1磁場成分及び第2磁場成分のうちの一方と、第3磁場成分及び第4磁場成分のうちの他方とを検知する第4磁気検知部を備えてもよい。なお、第4磁気検知部については後に説明する。
In this case, the first
図11は、本実施形態に係る磁気センサ100に配線部130が接続された一例を示す。配線部130は、メタル配線でよい。配線部130は、一例として、絶縁層30内部に形成され、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230に接続される。配線部130は、第2平面34上に形成されてよく、これに代えて、絶縁層30内の異なる平面に形成されてよい。配線部130は、異なる平面間を電気的に接続するように形成されてよい。配線部130は、第2平面34上に形成されてよく、これに代えて、絶縁層30内の異なる平面に形成されてよい。配線部130は、異なる平面間を電気的に接続するように形成されてよい。
FIG. 11 shows an example in which the
配線部130は、図11において矩形で示される端子に接続され、当該端子と磁気検知部とを電気的に接続する。より具体的には、配線部130は、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230と端子Sとをそれぞれ接続する。また、配線部130は、第1磁気検知部210と端子A、第2磁気検知部220と端子B、及び第3磁気検知部230と端子Cを、それぞれ接続する。
The
端子A、B、C、及び端子Sは、金属で形成され、外部と電気的に接続され、外部と電気信号、電源電圧、及び/または基準電位等を授受する。端子A、B、C、及び端子Sは、第1平面32に形成されてよく、これに代えて、絶縁層30の内部に形成され、当該絶縁層30の一部がエッチング等によって加工され、外部に露出するように形成されてもよい。端子A、B、C、及び端子Sは、配線部130の一部であってもよい。
The terminals A, B, C, and the terminal S are formed of metal and are electrically connected to the outside, and exchange electric signals, power supply voltages, and / or reference potentials with the outside. The terminals A, B, C, and the terminal S may be formed on the
端子A−S間、B−S間、及びC−S間の磁気抵抗をRA、RB、及びRCとすると、それぞれの磁気抵抗は次式のように算出できる。
(数1)
RA=R0−ΔRX+ΔRY−ΔRZ
(数2)
RB=R0+ΔRX−ΔRY−ΔRZ
(数3)
RC=R0−ΔRX+ΔRY+ΔRZ Assuming that the magnetic resistances between the terminals A-S, B-S, and C-S are R A , R B , and R C , the respective magnetic resistances can be calculated as follows.
(Equation 1)
R A = R 0 −ΔR X + ΔR Y −ΔR Z
(Equation 2)
R B = R 0 + ΔR X −ΔR Y −ΔR Z
(Equation 3)
R C = R 0 −ΔR X + ΔR Y + ΔR Z
ここで、R0は磁場のない場合の磁気抵抗素子の抵抗値、ΔRXは+X軸方向の磁場BXに応じた抵抗変化量、ΔRYは+Y軸方向の磁場BYに応じた抵抗変化量、ΔRZは+Z軸方向の磁場BZに応じた抵抗変化量である。(数1)から(数3)式の磁気抵抗は、いずれも3軸成分の磁場に応じた抵抗変化量ΔRX、ΔRY、及びΔRZが含まれる。ΔRX、ΔRY、及びΔRZの符号は、図10に示したように、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230を横切るX軸方向の磁場の向きに対応する。Here, R 0 is the resistance value of the magnetoresistive element in the absence of magnetic field, [Delta] R X is the resistance change amount corresponding to the magnetic field B X of + X-axis direction, [Delta] R Y resistance change corresponding to the magnetic field B Y of the + Y-axis direction The amount ΔR Z is a resistance change amount according to the magnetic field B Z in the + Z-axis direction. Each of the magnetic resistances of the equations (Equation 1) to (Equation 3) includes resistance change amounts ΔR X , ΔR Y , and ΔR Z corresponding to the magnetic field of the triaxial component. The symbols ΔR X , ΔR Y , and ΔR Z correspond to the direction of the magnetic field in the X-axis direction across the first
(数3)−(数2)式、(数1)−(数2)式より、次式を得る。
(数4)
SCB=RC−RB=2(−ΔRX+ΔRY+ΔRZ)
(数5)
SAB=RA−RB=2(−ΔRX+ΔRY)From the following (Expression 3)-(Expression 2) and (Expression 1)-(Expression 2), the following expression is obtained.
(Equation 4)
S CB = R C -R B = 2 (-ΔR X + ΔR Y + ΔR Z)
(Equation 5)
S AB = R A −R B = 2 (−ΔR X + ΔR Y )
このようにして、磁気センサ100は、直交する3軸成分の磁気信号を分離することなく、混在したままの出力信号として取り出せることが理解できる。つまり、本実施形態の磁気センサ100は、少なくとも基板に垂直な磁場と平行な磁場とを混合した磁場を検知する。ここで、磁気センサ100は、検知した結果から各磁場成分を分離することもできる。
In this way, it can be understood that the
例えば、(数5)式を算出することで、混合した各磁場成分から基板に平行な磁場成分を分離することができる。また、(数4)式から(数5)式を減算すれば、混合した各磁場成分から基板に垂直な磁場成分を分離することができる。また、(数3)式から(数1)式を減算しても、基板に垂直な磁場成分を分離することができる。 For example, by calculating Equation (5), the magnetic field component parallel to the substrate can be separated from the mixed magnetic field components. Further, by subtracting (Equation 5) from (Equation 4), the magnetic field component perpendicular to the substrate can be separated from the mixed magnetic field components. Also, the magnetic field component perpendicular to the substrate can be separated by subtracting (Equation 1) from (Equation 3).
ここで、磁気センサ100は、第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113の間に、磁気検知部が少なくとも1つ配置されていれば、基板に平行な磁場成分を取得することができる。磁気センサ100は、例えば、第3磁気検知部230を省略して、第1磁気検知部210及び第2磁気検知部220を備えることで、(数1)及び(数2)式の出力信号を取得し、(数5)式に相当する出力信号を得ることができる。
Here, the
また、磁気センサ100は、第1磁気検知部210を省略して、第2磁気検知部220及び第3磁気検知部230を備えることで、(数2)及び(数3)式の出力信号を取得し、(数4)式に相当する出力信号を得ることができる。また、磁気センサ100は、第2磁気検知部220を省略して、第1磁気検知部210及び第3磁気検知部230を備えることで、(数1)及び(数3)式の出力信号を取得し、減算することで基板に垂直な成分を取得することができる。
Further, the
図11において、配線部130は、メタル配線であることを説明したが、これに代えて、磁気検知部と同一材料の配線でもよく、また、両者の配線が混在してもよい。また、図11に示すように、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230の一方の端子を電気的に1点に結合して端子Sに接続することは、出力端子数を減らすことができるので、より好ましい形態であるが、これに代えて、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230の一方の端子を各々出力端子に接続してもよい。
In FIG. 11, it has been described that the
図12は、本実施形態に係る磁気センサ100に接続される回路構成の一例を示す。図12において、磁気収束部の記載は省略する。
FIG. 12 shows an example of a circuit configuration connected to the
端子Sは、第1電位が与えられる。第1電位は、グラウンド電位でよい。また、端子Aには第1定電流源310の一方の端子、端子Bには第2定電流源312の一方の端子、端子Cには第3定電流源314の一方の端子がそれぞれ電気的に接続される。また、第1定電流源310から第3定電流源314の他方の端子は、電気的に1点に結合されて、第2電位が与えられる。第2電位は、予め定められた電源電位でよい。
A first potential is applied to the terminal S. The first potential may be a ground potential. In addition, one terminal of the first constant
第1磁気検知部210から第3磁気検知部230は、一例として、各々に接続された端子A、B、及びCを通して、第1定電流源310から第3定電流源314で生成される予め定められた大きさISの定電流がそれぞれ供給される。これにより、端子A−S間に生じる電圧VASは、VAS=ISRA=IS(R0−ΔRX+ΔRY−ΔRZ)となり、(数1)式にISを掛けた信号が得られる。同様に、端子B−S間、C−S間の各々に生じる電圧VBS及びVCSは、各々(数2)、(数3)式にISを掛けた信号が得られる。As an example, the first
そして、電圧VCSと電圧VBSとで得られる差分電圧VCBは、VCB=VCS−VBS=ISSCB=2IS(−ΔRX+ΔRY+ΔRZ)となり、(数4)式にISを掛けた信号が得られる。同様に、電圧VASと電圧VBSとで得られる差分電圧VABは、(数5)式にISを掛けた信号が得られる。Then, the differential voltage V CB obtained by the voltage V CS and the voltage V BS becomes V CB = V CS −V BS = I S S CB = 2I S (−ΔR X + ΔR Y + ΔR Z ), (Equation 4) signal multiplied by I S is obtained in the equation. Similarly, as the differential voltage V AB obtained by the voltage V AS and the voltage V BS , a signal obtained by multiplying the expression (5) by I S is obtained.
このようにして、磁気センサ100は、直交する3軸成分の磁気信号を分離することなく、混在したままの出力信号を取り出すことができる。ここで、第3磁気検知部230を省略しても、図11の説明と同様に、磁気センサ100は、(数5)式にISを掛けた信号を得ることができる。In this way, the
図12において、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230は、第1定電流源310から第3定電流源314が接続され、電流が供給される例を説明した。これに代えて、例えば、端子A、B、及びCの各々にスイッチを設け、共通の定電流源からスイッチを切替えて各々の磁気検知部に電流を供給してもよい。これにより、定電流源の個数を低減させることができる。
In FIG. 12, the first
以上より、本実施形態の磁気センサ100は、任意の方向の磁場(即ち、磁場のX、Y、及びZ軸成分の合成で表される入力磁場)に反応することが可能である。即ち、磁気センサ100は、検出すべき磁場の方向に対応して配置することなく、任意の方向の磁場を検出することができるので、機器の設計の自由度を向上させ、機器のさらなる小型化や省スペース化を実現することができる。さらには、小型、低消費電力、高感度及び高精度で、直交する3軸成分の磁気信号を分離することなく混在したまま出力するようにした磁気センサを実現することができる。
As described above, the
図13は、本実施形態に係る磁気センサ100の第2の構成例(Z軸方向で見た平面視)を示す。また、図14は、図13に示す磁気センサ100のA−A線の断面図(Y軸方向で見た平面視)の一例を示す。図13及び図14に示す磁気センサ100において、図1及び図2に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 13 shows a second configuration example (plan view seen in the Z-axis direction) of the
図13に示す第2の構成例の磁気センサ100は、第1の構成例の磁気センサ100と同様に、1つの第1磁気検知ユニット10を備える。第1磁気検知ユニット10は、基板平面22に対して略平行な第2平面34上に形成された第1磁気検知部210から第4磁気検知部240と、基板平面22に対して略平行な第1平面32上に形成された第1磁気収束部材111及び第2磁気収束部材112を有する第1磁気収束部110と、第3磁気収束部材113から第5磁気収束部材115を有する第2磁気収束部120と、を有する。つまり、第2の構成例の磁気センサ100は、図1に示した第1の構成例の磁気センサ100に、第5磁気収束部材115と、第4磁気検知部240とをさらに備える。
The
第2磁気収束部120は、第4磁気収束部材114の第1方向の正側の端部に接続されて第2方向の正側に延伸する第5磁気収束部材115をさらに備える。第5磁気収束部材115は、第3磁気収束部材113と第5磁気収束部材115とで第2磁気収束部材112を挟むように配置される。即ち、第2磁気検知部220は、第2磁気収束部材112と第5磁気収束部材との間に配置されることになる。第5磁気収束部材115は、第1磁気収束部材111から第4磁気収束部材114と同様の材料で形成されてよい。
The second
第2磁気収束部材112、第3磁気収束部材113、及び第5磁気収束部材115は、互いにY軸方向に略平行となるように、第3磁気収束部材113、第2磁気収束部材112、第5磁気収束部材115の順で−X軸方向側から+X軸方向側に並び、Z軸方向から見た平面視で、隣り合う2つの一方に対して他方が長手方向(Y軸方向)にずれて配置される。別の言い方をすれば、第2磁気収束部材112、第3磁気収束部材113、及び第5磁気収束部材115は、Y軸方向に延伸し、第3磁気収束部材113及び第5磁気収束部材115の−Y軸方向側の端が、第2磁気収束部材112の−Y軸方向側の端よりも−Y軸方向に突出するように配置される。また、第2磁気収束部材112の+Y軸方向側の端が、第3磁気収束部材113及び第5磁気収束部材115の+Y軸方向側の端よりも+Y軸方向側に突出するように配置される。
The second magnetic focusing
第5磁気収束部材115は、第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113と同様に、Z軸方向に厚さをもち、第1平面32に重なる(交差する、或いは、接する)。また、第5磁気収束部材115は、磁気収束部材の形状がY軸方向に長手方向をもった矩形であり、Y軸方向に平行な向きに配置される。第5磁気収束部材115の形状は、矩形に限らず、Y軸方向に略平行な向きに長手方向をもつ四角形、平行四辺形、台形のいずれであってもよい。また、図13において、第5磁気収束部材115は、Y軸方向に平行な長辺が第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113と略同一の長さを有する例を示すが、これに代えて、各々の長辺が異なる長さであってもよい。
The fifth magnetic
また、第5磁気収束部材115は、X軸方向に平行な各々の短辺が第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113と同一の長さを有する例を示すが、各々の短辺が異なる長さであってもよい。また、第5磁気収束部材115は、底面が第1平面32に接するように配置される例を示すが、底面の一部が第1平面32に交差するように配置されてもよい。また、第2磁気収束部材112、第3磁気収束部材113、及び第5磁気収束部材115のZ軸方向の厚さを略同一にした例を示すが、これに代えて、各々の厚さが不揃いであってもよい。
The fifth magnetic focusing
第4磁気検知部240は、第2磁気収束部材112と第5磁気収束部材115との間に配置される。ここで、第2磁気検知部220は、第5磁気収束部材115よりも第2磁気収束部材112までの距離が小さく、第4磁気検知部240は、第2磁気収束部材112よりも第5磁気収束部材115までの距離が小さく配置される。
The fourth
第4磁気検知部240は、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230と同様に、基板平面22に対して平行なX軸方向の磁場を感知する感磁軸を有しており、Y軸方向及びZ軸方向の磁場には感知しない。第4磁気検知部240は、第2平面34上に配置され、X軸方向の磁場にのみ感知するように形成される。別の言い方をすると、第4磁気検知部240は、磁気収束部等の無い状態でX軸方向に感磁軸を有する。第4磁気検知部240は、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230と同様の材料で形成されてよい。また、第4磁気検知部240は、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230と同様に、+X軸方向の磁場が入力すると、抵抗値が増加し、−X軸方向の磁場が入力すると、抵抗値が減少するように形成される。
The fourth
また、第4磁気検知部240は、平板状であることが好ましい。第2平面34に重なる第4磁気検知部240の形状は、Z軸方向から見た平面視で、矩形がより好ましい形状であるが、これに代えて、例えば、四角形、正方形、平行四辺形、台形、三角形、多角形、円形、楕円形のいずれであってもよい。第4磁気検知部240は、Y軸方向に小分けに分割区分された複数の磁気検知部を有してよい。この場合、分割区分された複数の磁気検知部は、1かたまりの磁気検知部として機能するようにメタル配線等で接続される。言い換えると、例えば、第4磁気検知部240は、単一の磁気検知部に限らず、2つ以上の磁気検知部をメタル配線で直列に接続して形成されてもよい。
Moreover, it is preferable that the 4th
また、第4磁気検知部240は、底面が第2平面34に接するように配置されているが、底面の一部が第2平面34に交差するように配置されてもよい。また、図14において、第1磁気検知部210から第4磁気検知部240のZ軸方向の厚さを略同一に示しているが、これに代えて、各々の厚さが不揃いであってもよい。
The fourth
Z軸方向から見た平面視で、第2磁気収束部材112の形状及び第5磁気収束部材115の形状が、互いに最も近くなる辺の中間となる線を仮想中線D−Dとすると、第2磁気検知部220は、仮想中線D−Dよりも、第2磁気収束部材112寄りに在るように配置される。また、第4磁気検知部240は、仮想中線D−Dよりも、第5磁気収束部材115寄りに在るように配置される。また、第2磁気検知部220及び第4磁気検知部240は、第2磁気収束部材112のY軸方向に平行な中線に対して、第3磁気検知部230及び第1磁気検知部210と線対称な位置に配置されることが好ましい。
Assuming that a line between the shapes of the second magnetic
第4磁気検知部240は、Z軸方向から見た平面視で、第5磁気収束部材115の長手方向に沿った端辺に近接して配置される。より好ましくは、第4磁気検知部240の長辺方向に沿った一部分が、第5磁気収束部材115に覆われる。つまり、第4磁気検知部240と第5磁気収束部材115とが、Z軸方向から見た平面視で、少なくとも一部が重なり合ってよい。
The fourth
ここで、第2磁気収束部材112及び第5磁気収束部材115の間において、Y軸方向に直交する平面が、第2磁気収束部材112及び第5磁気収束部材115のいずれにも交差するY軸方向に沿った範囲を、範囲R2とする。即ち、第1方向から見て、第2磁気収束部材112及び第5磁気収束部材115が重なるY軸方向の範囲を範囲R2とする。
Here, a plane perpendicular to the Y-axis direction between the second magnetic focusing
第2磁気検知部220及び第4磁気検知部240のそれぞれは、第1方向から見て、当該範囲R2内に少なくとも一部が配置され、当該範囲R2にある磁気検知部でX軸方向の磁場を感知することが好ましい。より好ましくは、第2磁気検知部220及び第4磁気検知部240の全てが、Y軸方向に沿った範囲R2内に配置される。図13は、第2磁気検知部220及び第4磁気検知部240が範囲R2内に配列され、同一形状で形成される例を示す。
Each of the second
また、図13は、第1磁気検知部210及び第3磁気検知部230が範囲R1内に配列され、同一形状で形成される例を示す。より好ましくは、範囲R1及び範囲R2が略同一の範囲であり、第1磁気検知部210から第4磁気検知部240が範囲R1及びR2内に配列され、同一形状で形成される。
FIG. 13 shows an example in which the first
図15は、本実施形態に係る磁気センサ100に磁場BX、BY、及びBZをそれぞれ与えた場合の、第1磁気検知部210から第4磁気検知部240が感知するX軸方向の磁場の一例を示す。図15に示す磁気センサ100において、図13に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。また、第2の構成例の磁気センサ100は、第1の構成例の磁気センサ100が第5磁気収束部材115及び第4磁気検知部240を備えた構成なので、磁場BX、BY、及びBZが入力された場合の磁路は、図4から図9とほぼ同じであり、略同一の動作については説明を省略する。FIG. 15 illustrates the X-axis direction sensed by the first
磁気センサ100の+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、磁場BXは、−X軸方向に突出した第1磁気収束部材111に収束される。第1磁気収束部材111に収束された磁場は、第1磁気収束部材111に連結した第2磁気収束部材112を通って、第2磁気収束部材112から−X軸方向と+X軸方向とに放出される。第2磁気収束部材112から−X軸方向に放出される磁場は、第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113の間にある第3磁気検知部230と第1磁気検知部210とを通って、第3磁気収束部材113に捕獲される。さらに、第3磁気収束部材113に捕獲される磁場は、第3磁気収束部材113に連結した第4磁気収束部材114を通って放出される。If the magnetic field B X is given in the + X-axis direction of the
また、第2磁気収束部材112から+X軸方向に放出される磁場は、第2磁気収束部材112及び第5磁気収束部材115の間にある第2磁気検知部220と第4磁気検知部240とを通って、第5磁気収束部材115に捕獲され、そして放出される。このように、第1磁気検知部210から第4磁気検知部240は、+X軸方向に入力する磁場BXに応じて方向変換された第1方向と平行な磁場を感知する。以上より、+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、第1磁気検知部210及び第3磁気検知部230は、−X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220及び第4磁気検知部240は、+X軸方向の磁場を感知する。In addition, the magnetic field emitted from the second magnetic
磁気センサ100の+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、磁場BYは、−Y軸方向に突出した第2磁気収束部120の第3磁気収束部材113及び第5磁気収束部材115にそれぞれ収束される。第3磁気収束部材113に収束された磁場は、第3磁気収束部材113から+X軸方向に放出される。第3磁気収束部材113から+X軸方向に放出される磁場は、第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113の間にある第1磁気検知部210と第3磁気検知部230とを通って、第2磁気収束部材112に捕獲される。When the magnetic field BY is applied in the + Y-axis direction of the
また、第5磁気収束部材115に収束された磁場は、第5磁気収束部材115から−X軸方向に放出される。第5磁気収束部材115から−X軸方向に放出される磁場は、第2磁気収束部材112及び第5磁気収束部材115の間にある第4磁気検知部240と第2磁気検知部220とを通って、第2磁気収束部材112に捕獲される。第2磁気収束部材112に捕獲される磁場は、第2磁気収束部材112に連結した第1磁気収束部材111を通って放出される。
Further, the magnetic field focused on the fifth magnetic
このように、第1磁気検知部210から第4磁気検知部240は、+Y軸方向に入力する磁場BYに応じて方向変換された第1方向と平行な磁場を感知する。以上より、+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、第1磁気検知部210及び第3磁気検知部230は、+X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220及び第4磁気検知部240は、−X軸方向の磁場を感知する。As described above, the first
磁気センサ100の+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合、磁場BZの一部は、−X軸方向に第1磁気検知部210を通って第3磁気収束部材113に収束され、そして放出される。また、磁場BZの一部は、+X軸方向に第3磁気検知部230を通って第2磁気収束部材112に収束され、そして放出される。また、磁場BZの一部は、−X軸方向に第2磁気検知部220を通って第2磁気収束部材112に収束され、そして放出される。また、磁場BZの一部は、+X軸方向に第4磁気検知部240を通って第5磁気収束部材115に収束され、そして放出される。If the magnetic field B Z is given in the + Z-axis direction of the
このように、第1磁気検知部210から第4磁気検知部240は、+Z軸方向に入力する磁場BZに応じて方向変換された第1方向に平行な磁場を感知する。以上より、+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合、第1磁気検知部210及び第2磁気検知部220は、−X軸方向の磁場を感知する。また、第3磁気検知部230及び第4磁気検知部240は、+X軸方向の磁場を感知する。Thus, the first
図16は、本実施形態に係る磁気センサ100に配線部130が接続された一例を示す。図16に示す磁気センサ100において、図11、図13、及び図15に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 16 shows an example in which the
配線部130は、第1磁気検知部210から第3磁気検知部230と同様に、第4磁気検知部240と端子Sとを電気的に接続する。また、配線部130は、第4磁気検知部240と端子Dとを電気的に接続する。端子Dは、端子A、B、C、及び端子Sと同様に、略同一の平面に略同一の材料で形成されてよい。
The
端子A−S間、B−S間、C−S間、及びD−S間の磁気抵抗をRA、RB、RC、及びRDとすると、それぞれの磁気抵抗は次式のように算出できる。
(数6)
RA=R0−ΔRX+ΔRY−ΔRZ
(数7)
RB=R0+ΔRX−ΔRY−ΔRZ
(数8)
RC=R0−ΔRX+ΔRY+ΔRZ
(数9)
RD=R0+ΔRX−ΔRY+ΔRZ When the magnetoresistances between terminals A-S, B-S, C-S, and D-S are R A , R B , R C , and R D , the respective magnetic resistances are as follows: It can be calculated.
(Equation 6)
R A = R 0 −ΔR X + ΔR Y −ΔR Z
(Equation 7)
R B = R 0 + ΔR X −ΔR Y −ΔR Z
(Equation 8)
R C = R 0 −ΔR X + ΔR Y + ΔR Z
(Equation 9)
R D = R 0 + ΔR X −ΔR Y + ΔR Z
(数6)から(数9)式の磁気抵抗は、いずれも3軸成分の磁場に応じた抵抗変化量ΔRX、ΔRY、及びΔRZが含まれる。ΔRX、ΔRY、及びΔRZの符号は、図15に示したように、第1磁気検知部210から第4磁気検知部240を横切るX軸方向の磁場の向きに対応する。Each of the magnetic resistances of the equations (Equation 6) to (Equation 9) includes resistance change amounts ΔR X , ΔR Y , and ΔR Z corresponding to the magnetic field of the triaxial component. The signs of ΔR X , ΔR Y , and ΔR Z correspond to the direction of the magnetic field in the X-axis direction across the first
(数8)−(数7)式、及び(数6)−(数9)式より、次式を得る。
(数10)
SCB=RC−RB=2(−ΔRX+ΔRY+ΔRZ)
(数11)
SAD=RA−RD=2(−ΔRX+ΔRY−ΔRZ)From the following (Expression 8)-(Expression 7) and (Expression 6)-(Expression 9), the following expression is obtained.
(Equation 10)
S CB = R C -R B = 2 (-ΔR X + ΔR Y + ΔR Z)
(Equation 11)
S AD = R A −R D = 2 (−ΔR X + ΔR Y −ΔR Z )
このようにして、磁気センサ100は、直交する3軸成分の磁気信号を分離することなく混在したままの出力信号が取り出せることが理解できる。つまり、第2の構成例の磁気センサ100は、少なくとも基板に垂直な磁場と平行な磁場とを混合して各磁場成分を分離可能な状態で検知できる。そして、(数10)と(数11)式を加算すれば、混合した各磁場成分から基板に平行な磁場成分を分離でき、(数10)から(数11)式を減算すれば、混合した各磁場成分から基板に垂直な磁場成分を分離できる。
In this way, it can be understood that the
また、磁気センサ100は、第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113の間と、第2磁気収束部材112及び第5磁気収束部材115の間に、それぞれ磁気検知部が少なくとも1つ配置した構成にしてもよい。例えば、第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113の間に、第1磁気検知部210を設ければ、(数6)式の出力信号が得られ、さらに第2磁気収束部材112及び第5磁気収束部材115の間に、第4磁気検知部240を設ければ、(数9)式の出力信号が得られ、(数11)式に相当する出力信号を得ることができる。同様に、磁気センサ100は、第2磁気検知部220及び第3磁気検知部230を設けることで、(数7)及び(数8)式の出力信号を取得し、(数10)式に相当する出力信号を得ることができる。
Further, in the
磁気センサ100は、図12の説明と同様に、端子A、B、C、D、及び端子Sに回路が接続される。より具体的には、端子Sは、第1電位が与えられる。また、出力端子A、B、C、Dは、それぞれ対応する定電流源の一方の端子に各々に接続される。また、対応するそれぞれの定電流源の他方の端子は、電気的に1点に結合されて、第2電位が与えられる。この場合において、定電流源とスイッチを組み合わせて、定電流源の数を低減させてもよい。
In the
第1磁気検知部210から第4磁気検知部240は、一例として、各々に接続された端子A、B、C、及びDを通して、対応する定電流源で生成される予め定められた大きさISの定電流がそれぞれ供給される。これにより、例えば、出力端子A−S間に生じる電圧VASは、VAS=ISRA=IS(R0−ΔRX+ΔRY−ΔRZ)となり、(数6)式にISを掛けた信号が得られる。同様に、出力端子B−S間、C−S間、及びD−S間の各々に生じる電圧VBS、VCS、及びVDSは、各々(数7)、(数8)、及び(数9)式にISを掛けた信号として得られる。For example, the first
そして、電圧VCSと電圧VBSとで得られる差分電圧VCBは、VCB=VCS−VBS=ISSCB=2IS(−ΔRX+ΔRY+ΔRZ)となり、(数10)式にISを掛けた信号として得られる。同様に、電圧VASと電圧VDSとで得られる差分電圧VADは、(数11)式にISを掛けた信号として得られる。Then, the differential voltage V CB obtained by the voltage V CS and the voltage V BS becomes V CB = V CS −V BS = I S S CB = 2I S (−ΔR X + ΔR Y + ΔR Z ), (Equation 10) obtained as a signal multiplied by I S in formula. Similarly, the differential voltage V AD obtained by the voltage V AS and the voltage V DS is obtained as a signal obtained by multiplying the equation (11) by I S.
このようにして、磁気センサ100は、直交する3軸成分の磁気信号を分離することなく混在したままの出力信号を取り出すことができる。ここで、第2磁気検知部220及び第3磁気検知部230を省略しても、磁気センサ100は、(数11)式にISを掛けた信号を得ることができる。また、第1磁気検知部210及び第4磁気検知部240を省略しても、磁気センサ100は、(数10)式にISを掛けた信号を得ることができる。In this way, the
図17は、本実施形態に係る磁気センサ100の第3の構成例(Z軸方向で見た平面視)を示す。図18は、図17に示す磁気センサ100のA−A線の断面図(Y軸方向で見た平面視)の一例を示す。図17及び図18に示す磁気センサ100において、図1及び図2に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 17 shows a third configuration example (plan view as viewed in the Z-axis direction) of the
第3の構成例の磁気センサ100は、第1磁気収束部材111の第1方向の負側の端部で第1方向と略直交する面に対して、第1磁気検知ユニット10aと略鏡像となるように配置されている第2磁気検知ユニット10bをさらに備える。即ち、図1及び図2で説明した第1磁気検知ユニット10を、図17において、第1磁気検知ユニット10aとして示し、当該第1磁気検知ユニット10aの鏡像となるように、第2磁気検知ユニット10bを示す。
The
第3の構成例の磁気センサ100は、第2平面34上に形成された第1磁気検知ユニット10aの3つの磁気検知部と、当該3つの磁気検知部に対応する第2磁気検知ユニット10bの3つの磁気検知部と、第1平面32上に形成された第1磁気検知ユニット10aの磁気収束部材と、当該磁気収束部材に対応する第2磁気検知ユニット10bの磁気収束部材と、を備える。
The
なお、図17において、第1磁気収束部材111は、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bにおいて境界がなく、共通の磁気収束部材として形成される例を示す。即ち、第1磁気収束部110は、共通の第1磁気収束部材111と、第1磁気検知ユニット10a側に配置される第2磁気収束部材112aと、第2磁気検知ユニット10b側に配置される第7磁気収束部材112bと、を有する。
In addition, in FIG. 17, the 1st magnetic
また、第1磁気検知ユニット10aの第2磁気収束部120aは、第3磁気収束部材113a及び第4磁気収束部材114aを有し、当該第2磁気収束部120aに対応する第2磁気検知ユニット10bの第4磁気収束部120bは、第8磁気収束部材113b及び第9磁気収束部材114bを有する。また、第1磁気検知ユニット10aは、第1磁気検知部210aから第3磁気検知部230aを有し、第1磁気検知ユニット10aに対応する第2磁気検知ユニット10bは、第5磁気検知部210bから第7磁気検知部230bを備える。第3の構成例の磁気センサ100は、磁気検知ユニットを複数有するセンサの一例である。
The second
第1磁気検知ユニット10aは、図1で説明した第1磁気検知ユニット10と略同一の配置パターンであるので、説明は省略する。第2磁気検知ユニット10bの配置パターンは、第1磁気検知ユニット10aと等距離に位置する点Qを含む基板平面に垂直なYZ平面に、面対称な位置関係となるように配置される。ここで、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bは、予め定められた距離だけ離間され、第1平面32及び第2平面34に配置される。第2磁気検知ユニット10bが有する磁気収束部材及び磁気検知部は、第1磁気検知ユニット10aが有する磁気収束部材及び磁気検知部にそれぞれ対応し、形状及び材質も略同一に形成されてよい。
The first
図19は、本実施形態に係る磁気センサ100に磁場BX、BY、及びBZをそれぞれ与えた場合の、磁気検知部のそれぞれが感知するX軸方向の磁場の一例を示す。図19に示す磁気センサ100において、図17に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。FIG. 19 shows an example of the magnetic field in the X-axis direction sensed by each of the magnetic sensing units when the magnetic sensors B X , B Y , and B Z are given to the
また、第3の構成例の磁気センサ100のうち、第1磁気検知ユニット10aは、第1の構成例の磁気センサ100の第1磁気検知ユニット10と略同一の構成なので、磁場BX、BY、及びBZが入力された場合の磁路も、図4から図9と同様となる。第2磁気検知ユニット10bに磁場BX、BY、及びBZが入力された場合の磁路は、次に説明する。In addition, in the
磁気センサ100の+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、磁場BXの一部は、−X軸方向に突出した第4磁気収束部120bの第9磁気収束部材114bに収束される。第9磁気収束部材114bに収束された磁場は、第9磁気収束部材114bに連結した第8磁気収束部材113bを通って、第8磁気収束部材113bから−X軸方向に放出される。第8磁気収束部材113bから−X軸方向に放出される磁場は、第7磁気収束部材112b及び第8磁気収束部材113bの間にある第5磁気検知部210bと第7磁気検知部230bとを通って、第7磁気収束部材112bに捕獲される。If the + X-axis direction to the magnetic field B X of the
また、磁場BXの一部は、+X軸方向に進んで第6磁気検知部220bを通り、第7磁気検知部112bに捕獲される。第7磁気収束部材112bに捕獲される磁場は、第7磁気収束部材112bに連結した第1磁気収束部材111と、第1磁気収束部材111に連結した第2磁気収束部材112aとを通って、第2磁気収束部材112aから−X軸方向と+X軸方向とに放出される。第2磁気収束部材112aから−X軸方向に放出される磁場は、第2磁気収束部材112a及び第3磁気収束部材113aの間にある第3磁気検知部230aと第1磁気検知部210aとを通って、第3磁気収束部材113aに捕獲される。Part of the magnetic field B X, through the sixth
第3磁気収束部材113aに捕獲される磁場は、第3磁気収束部材113aに連結した第4磁気収束部材114aを通って放出される。また、第2磁気収束部材112aから+X軸方向に放出される磁場は、第2磁気検知部220aを通り抜ける。このように、第1磁気検知部210aから第3磁気検知部230a及び第5磁気検知部210bから第7磁気検知部230bは、+X軸方向に入力する磁場BXに応じて方向変換された第1方向に平行な磁場を感知する。The magnetic field captured by the third magnetic focusing
以上より、+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第3磁気検知部230a、第5磁気検知部210b、及び第7磁気検知部230bは、−X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220a及び第6磁気検知部220bは、+X軸方向の磁場を感知する。As described above, when the magnetic field BX is applied in the + X-axis direction, the first
磁気センサ100の+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、磁場BYの一部は、−Y軸方向に突出した第2磁気収束部120aの第3磁気収束部材113aに収束される。第3磁気収束部材113aに収束された磁場は、第3磁気収束部材113aから+X軸方向に放出される。第3磁気収束部材113aから+X軸方向に放出される磁場は、第2磁気収束部材112a及び第3磁気収束部材113aの間にある第1磁気検知部210aと第3磁気検知部230aとを通って、第2磁気収束部材112aに捕獲される。また、磁場BYの一部は、−X軸方向に第2磁気検知部220aを通って第2磁気収束部材112aに捕獲される。第2磁気収束部材112aに捕獲される磁場は、第2磁気収束部材112aに連結した第1磁気収束部材111を通って放出される。When the magnetic field BY is applied in the + Y-axis direction of the
同様に、磁場BYの一部は、−Y軸方向に突出した第4磁気収束部120bの第8磁気収束部材113bに収束される。第8磁気収束部材113bに収束された磁場は、第8磁気収束部材113bから−X軸方向に放出される。第8磁気収束部材113bから−X軸方向に放出される磁場は、第7磁気収束部材112b及び第8磁気収束部材113bの間にある第5磁気検知部210bと第7磁気検知部230bとを通って、第7磁気収束部材112bに捕獲される。Similarly, part of the magnetic field BY is converged on the eighth magnetic converging
また、磁場BYの一部は、+X軸方向に第6磁気検知部220bを通って、第7磁気収束部材112bに捕獲される。第7磁気収束部材112bに捕獲される磁場は、第7磁気収束部材112bに連結した第1磁気収束部材111を通って放出される。このように、第1磁気検知部210aから第3磁気検知部230a及び第5磁気検知部210bから第7磁気検知部230bは、+Y軸方向に入力する磁場BYに応じて方向変換された第1方向に平行な磁場を感知する。Further, a part of the magnetic field BY passes through the sixth
以上より、+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第3磁気検知部230a、及び第6磁気検知部220bは、+X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220a、第5磁気検知部210b、及び第7磁気検知部230bは、−X軸方向の磁場を感知する。As described above, when the magnetic field BY is applied in the + Y-axis direction, the first
磁気センサ100の+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合、磁場BZの一部は、−X軸方向に第1磁気検知部210aを通って第3磁気収束部材113aに収束され、そして放出される。また、磁場BZの一部は、−X軸方向に第2磁気検知部220aを通って第2磁気収束部材112aに収束され、そして放出される。また、磁場BZの一部は、+X軸方向に第3磁気検知部230aを通って第2磁気収束部材112aに収束され、そして放出される。If the
また、磁場BZの一部は、+X軸方向に第5磁気検知部210bを通って第8磁気収束部材113bに収束され、そして放出される。また、磁場BZの一部は、+X軸方向に第6磁気検知部220bを通って第7磁気収束部材112bに収束され、そして放出される。また、磁場BZの一部は、−X軸方向に第7磁気検知部230bを通って第7磁気収束部材112bに収束され、そして放出される。このように、第1磁気検知部210aから第3磁気検知部230a及び第5磁気検知部210bから第7磁気検知部230bは、+Z軸方向に入力する磁場BZに応じて方向変換された第1方向に平行な磁場を感知する。Part of the magnetic field B Z, is converged to the eighth magnetic converging
以上より、+Z軸方向に磁場BYが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第2磁気検知部220a、及び第7磁気検知部230bは、−X軸方向の磁場を感知する。また、第3磁気検知部230a、第5磁気検知部210b、及び第6磁気検知部220bは、+X軸方向の磁場を感知する。As described above, when the magnetic field BY is applied in the + Z-axis direction, the first
図20は、本実施形態に係る磁気センサ100に配線部130が接続された一例を示す。図20に示す磁気センサ100において、図11、図17、及び図19に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 20 shows an example in which the
配線部130は、第1磁気検知部210aから第3磁気検知部230aと同様に、第5磁気検知部210bから第7磁気検知部230bを端子Sにそれぞれ接続する。また、配線部130は、第5磁気検知部210bから第7磁気検知部230bと、端子E、F、及びGとを1対1に対応させてそれぞれ電気的に接続する。端子E、F、及びGは、端子A、B、C、及び端子Sと同様に、略同一の平面に略同一の材料で形成されてよい。
The
端子A−S間、B−S間、C−S間、E−S間、F−S間、及びG−S間の磁気抵抗をRA、RB、RC、RE、RF、RGとすると、それぞれの磁気抵抗は次式のように算出できる。
(数12)
RA=R0−ΔRX+ΔRY−ΔRZ
(数13)
RB=R0+ΔRX−ΔRY−ΔRZ
(数14)
RC=R0−ΔRX+ΔRY+ΔRZ
(数15)
RE=R0−ΔRX−ΔRY+ΔRZ
(数16)
RF=R0+ΔRX+ΔRY+ΔRZ
(数17)
RG=R0−ΔRX−ΔRY−ΔRZ Terminals A-S, B-S, C-S, E-S, F-S, and G-S have magnetoresistances R A , R B , R C , R E , R F , If RG , each magnetic resistance can be calculated as follows.
(Equation 12)
R A = R 0 −ΔR X + ΔR Y −ΔR Z
(Equation 13)
R B = R 0 + ΔR X −ΔR Y −ΔR Z
(Equation 14)
R C = R 0 −ΔR X + ΔR Y + ΔR Z
(Equation 15)
R E = R 0 −ΔR X −ΔR Y + ΔR Z
(Equation 16)
R F = R 0 + ΔR X + ΔR Y + ΔR Z
(Equation 17)
R G = R 0 −ΔR X −ΔR Y −ΔR Z
(数12)から(数17)式の磁気抵抗は、いずれも3軸成分の磁場に応じた抵抗変化量ΔRX、ΔRY、及びΔRZが含まれる。ΔRX、ΔRY、及びΔRZの符号は、図19に示したように、第1磁気検知部210aから第3磁気検知部230a及び第5磁気検知部210bから第7磁気検知部230bを横切るX軸方向の磁場の向きに対応する。Each of the magnetic resistances of the equations (12) to (17) includes resistance change amounts ΔR X , ΔR Y , and ΔR Z corresponding to the magnetic field of the three-axis component. The signs of ΔR X , ΔR Y , and ΔR Z cross the first
(数14)−(数13)式、(数12)−(数13)式、(数17)−(数16)式、及び(数15)−(数16)式より、次式を得る。
(数18)
SCB=RC−RB=2(−ΔRX+ΔRY+ΔRZ)
(数19)
SAB=RA−RB=2(−ΔRX+ΔRY)
(数20)
SGF=RG−RF=2(−ΔRX−ΔRY−ΔRZ)
(数21)
SEF=RE−RF=2(−ΔRX−ΔRY)From the formulas (14)-(13), (12)-(13), (17)-(16), and (15)-(16), the following formula is obtained. .
(Equation 18)
S CB = R C -R B = 2 (-ΔR X + ΔR Y + ΔR Z)
(Equation 19)
S AB = R A −R B = 2 (−ΔR X + ΔR Y )
(Equation 20)
S GF = R G -R F = 2 (-ΔR X -ΔR Y -ΔR Z)
(Equation 21)
S EF = R E -R F = 2 (-ΔR X -ΔR Y )
このようにして、磁気センサ100は、直交する3軸成分の磁気信号を分離することなく混在したままの出力信号が取り出せることが理解できる。つまり、第3の構成例の磁気センサ100は、少なくとも基板に垂直な磁場と平行な磁場とを混合して各磁場成分を分離可能な状態で検知できる。そして、(数19)または(数21)式より、混合した各磁場成分から基板に平行な磁場成分を分離でき、(数18)から(数19)式を減算、または、(数20)から(数21)式を減算することで、混合した各磁場成分から基板に垂直な磁場成分を分離できる。
In this way, it can be understood that the
また、磁気センサ100は、第2磁気収束部材112a及び第3磁気収束部材113aの間と、第7磁気収束部材112b及び第8磁気収束部材113bの間の少なくとも一方において、磁気検知部を1つに配置した構成にしてもよい。例えば、第2磁気収束部材112a及び第3磁気収束部材113aの間に、第3磁気検知部230aを設ければ、(数14)式の出力信号が得られ、さらに第2磁気検知部220aを設ければ、(数18)式の出力信号が得られる。
In addition, the
なお、さらに、(数18)−(数19)式、−(数20)+(数21)式、−(数19)−(数21)式、及び(数19)−(数21)式を計算することにより、次式を得る。
(数22)
2ΔRZ=SCB−SAB
(数23)
2ΔRZ=−SGF+SEF
(数24)
4ΔRX=−SAB−SEF
(数25)
4ΔRY=SAB−SEF Furthermore, (Expression 18) − (Expression 19), − (Expression 20) + (Expression 21), − (Expression 19) − (Expression 21), and (Expression 19) − (Expression 21) Is obtained as follows.
(Equation 22)
2ΔR Z = S CB -S AB
(Equation 23)
2ΔR Z = −S GF + S EF
(Equation 24)
4ΔR X = −S AB −S EF
(Equation 25)
4ΔR Y = S AB -S EF
このように、各軸の磁場に応じた抵抗変化量に相当する出力信号が取り出せることが理解できる。この場合、第2磁気収束部材112a及び第3磁気収束部材113aの間と、第7磁気収束部材112b及び第8磁気収束部材113bの間と、のいずれか一方に、磁気検知部を2つ以上配置することによって、(数22)と(数24)と(数25)式、または(数23)と(数24)と(数25)式のいずれか一方を取得することができる。なお、ここで得た各軸の磁場に応じた抵抗変化量に相当する出力信号を取得する式の展開は、一例であって、この限りではない。
Thus, it can be understood that an output signal corresponding to the resistance change amount corresponding to the magnetic field of each axis can be extracted. In this case, two or more magnetic detection units are provided between the second magnetic focusing
磁気センサ100は、図12の説明と同様に、端子A、B、C、E、F、G、及び端子Sに回路が接続される。より具体的には、端子Sは、第1電位が与えられる。また、端子A、B、C、E、F、及びGは、それぞれ対応する定電流源の一方の端子に各々に接続される。また、対応するそれぞれの定電流源の他方の端子は、電気的に1点に結合されて、第2電位が与えられる。この場合において、定電流源とスイッチを組み合わせることで、定電流源の数を低減させてもよい。
In the
第1磁気検知部210aから第3磁気検知部230a及び第5磁気検知部210bから第7磁気検知部230bは、一例として、各々に接続された端子A、B、C、E、F、及びGを通して、対応する定電流源で生成される予め定められた大きさISの定電流がそれぞれ供給される。これにより、例えば、端子A−S間に生じる電圧VASは、VAS=ISRA=IS(R0−ΔRX+ΔRY−ΔRZ)となり、(数12)式にISを掛けた信号が得られる。同様に、端子B−S間、C−S間、E−S間、F−S間、及びG−S間の各々に生じる電圧VBS、VCS、VES、VFS、及びVGSは、各々(数13)から(数17)式にISを掛けた信号が得られる。As an example, the first
また、電圧VCSと電圧VBSとで得られる差分電圧VCBは、VCB=VCS−VBS=ISSCB=2IS(−ΔRX+ΔRY+ΔRZ)となり、(数18)式にISを掛けた信号が得られる。同様に、電圧VASと電圧VBSとで得られる差分電圧VABと、電圧VGSと電圧VFSとで得られる差分電圧VGFと、電圧VESと電圧VFSとで得られる差分電圧VEFと、は、各々(数19)、(数20)、及び(数21)式にISを掛けた信号として得られる。Further, the differential voltage V CB obtained by the voltage V CS and the voltage V BS is V CB = V CS −V BS = I S S CB = 2I S (−ΔR X + ΔR Y + ΔR Z ), (Equation 18) signal multiplied by I S is obtained in the equation. Similarly, a differential voltage V AB obtained by the voltage V AS and the voltage V BS , a differential voltage V GF obtained by the voltage V GS and the voltage V FS, and a differential voltage obtained by the voltage V ES and the voltage V FS and V EF, each (number 19) is obtained as a signal multiplied by I S (the number 20), and (expression 21) below.
このようにして、磁気センサ100は、直交する3軸成分の磁気信号を分離することなく混在したままの出力信号を取り出すことができる。ここで、磁気センサ100は、第2磁気収束部材112a及び第3磁気収束部材113aの間と、第7磁気収束部材112b及び第8磁気収束部材113bの間の少なくとも一方において、磁気検知部を1つに配置した構成にしてもよい。例えば、第2磁気収束部材112a及び第3磁気収束部材113aの間に、第3磁気検知部230aを設ければ、(数14)式にISを掛けた出力信号が得られ、さらに第2磁気検知部220aを設ければ、(数18)式にISを掛けた出力信号が得られる。In this way, the
図21は、本実施形態に係る磁気センサ100の第4の構成例(Z軸方向で見た平面視)を示す。図21に示す磁気センサ100において、図1及び図13に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 21 shows a fourth configuration example (plan view seen in the Z-axis direction) of the
第4の構成例の磁気センサ100は、図13に示した第2の構成例の磁気センサ100において、第1磁気収束部材111の第1方向の負側の端部で第1方向と略直交する面に対して、第1磁気検知ユニット10aと略鏡像となるように配置されている第2磁気検知ユニット10bをさらに備える。即ち、図13で説明した第1磁気検知ユニット10を、図21において、第1磁気検知ユニット10aとして示し、当該第1磁気検知ユニット10aの鏡像となるように、第2磁気検知ユニット10bを示す。
The
第4の構成例の磁気センサ100は、第2平面34上に形成された第1磁気検知ユニット10aの4つの磁気検知部と、当該4つの磁気検知部に対応する第2磁気検知ユニット10bの4つの磁気検知部と、第1平面32上に形成された第1磁気検知ユニット10aの磁気収束部材と、当該磁気収束部材に対応する第2磁気検知ユニット10bの磁気収束部材と、を備える。
The
なお、図21において、第1磁気収束部材111は、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bにおいて境界がなく、共通の磁気収束部材として形成される例を示す。即ち、第1磁気収束部110は、共通の第1磁気収束部材111と、第1磁気検知ユニット10a側に配置される第2磁気収束部材112aと、第2磁気検知ユニット10b側に配置される第7磁気収束部材112bと、を有する。
FIG. 21 shows an example in which the first magnetic
また、第1磁気検知ユニット10aの第2磁気収束部120aは、第3磁気収束部材113aから第5磁気収束部材115aを有し、当該第2磁気収束部120aに対応する第2磁気検知ユニット10bの第4磁気収束部120bは、第8磁気収束部材113bから第10磁気収束部材115bを有する。また、第1磁気検知ユニット10aは、第1磁気検知部210aから第4磁気検知部240aを有し、第1磁気検知ユニット10aに対応する第2磁気検知ユニット10bは、第5磁気検知部210bから第8磁気検知部240bを備える。第4の構成例の磁気センサ100は、磁気検知ユニットを複数有するセンサの一例である。
In addition, the second magnetic focusing
第1磁気検知ユニット10aは、図13で説明した第1磁気検知ユニット10と略同一の配置パターンであるので、説明は省略する。第2磁気検知ユニット10bの配置パターンは、第1磁気検知ユニット10aと等距離に位置する点Qを含む基板平面に垂直なYZ平面に、面対称な位置関係となるように配置される。ここで、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bは、予め定められた距離だけ離間され、第1平面32及び第2平面34に配置される。第2磁気検知ユニット10bが有する磁気収束部材及び磁気検知部は、第1磁気検知ユニット10aが有する磁気収束部材及び磁気検知部にそれぞれ対応し、形状及び材質も略同一に形成されてよい。
The first
図22は、本実施形態に係る磁気センサ100に磁場BX、BY、及びBZをそれぞれ与えた場合の、磁気検知部のそれぞれが感知するX軸方向の磁場の一例を示す。図22に示す磁気センサ100において、図21に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。FIG. 22 shows an example of the magnetic field in the X-axis direction sensed by each of the magnetic sensing units when the magnetic sensors B X , B Y , and B Z are given to the
また、第4の構成例の磁気センサ100のうち、第1磁気検知ユニット10aは、第2の構成例の磁気センサ100の第1磁気検知ユニット10と略同一の構成なので、磁場BX、BY、及びBZが入力された場合の各磁気検知部が感知するX軸方向の磁場も、図15と同様となる。第2磁気検知ユニット10bにおける磁場BX、BY、及びBZが入力された場合の各磁気検知部が感知するX軸方向の磁場を、次に説明する。In addition, in the
磁気センサ100の+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、磁場BXは、−X軸方向の端にある第4磁気収束部120bの第10磁気収束部材115bに収束される。第10磁気収束部材115bに収束された磁場の一部は、第10磁気収束部材115bに連結した第9磁気収束部材114bと、第9磁気収束部材114bに連結した第8磁気収束部材113bとを通って、第8磁気収束部材113bから−X軸方向に放出される。If the + X-axis direction to the magnetic field B X of the
第8磁気収束部材113bから−X軸方向に放出される磁場は、第7磁気収束部材112b及び第8磁気収束部材113bの間にある第5磁気検知部210bと第7磁気検知部230bとを通って、第7磁気収束部材112bに捕獲される。また、第10磁気収束部材115bに収束された磁場の一部は、第10磁気収束部材115bから+X軸方向にも放出される。第10磁気収束部材115bから+X軸方向に放出される磁場は、第7磁気収束部材112b及び第10磁気収束部材115bの間にある第8磁気検知部240bと第6磁気検知部220bとを通って、第7磁気収束部材112bに捕獲される。
The magnetic field emitted from the eighth magnetic focusing
また、第7磁気収束部材112bに捕獲される磁場は、第7磁気収束部材112bに連結した第1磁気収束部材111と、第1磁気収束部材111に連結した第2磁気収束部材112aとを通って、第2磁気収束部材112aから−X軸方向と+X軸方向とに放出される。第2磁気収束部材112aから−X軸方向に放出される磁場は、第2磁気収束部材112a及び第3磁気収束部材113aの間にある第3磁気検知部230aと第1磁気検知部210aとを通って、第3磁気収束部材113aに捕獲される。さらに、第3磁気収束部材113aに捕獲される磁場は、第3磁気収束部材113aに連結した第4磁気収束部材114aを通って放出される。
Further, the magnetic field captured by the seventh magnetic focusing
また、第2磁気収束部材112aから+X軸方向に放出される磁場は、第2磁気収束部材112a及び第5磁気収束部材115aの間にある第2磁気検知部220aと第4磁気検知部240aとを通って、第5磁気収束部材115aに捕獲され、そして放出される。このように、第1磁気検知部210aから第8磁気検知部240bは、+X軸方向に入力する磁場BXに応じて方向変換された第1方向に平行な磁場を感知する。In addition, the magnetic field emitted from the second magnetic
以上より、+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第3磁気検知部230a、第5磁気検知部210b、及び第7磁気検知部230bは、−X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220a、第4磁気検知部240a、第6磁気検知部220b、及び第8磁気検知部240bは、+X軸方向の磁場を感知する。As described above, when the magnetic field BX is applied in the + X-axis direction, the first
磁気センサ100の+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、磁場BYの一部は、−Y軸方向に突出した第2磁気収束部120aの第3磁気収束部材113a及び第5磁気収束部材115aにそれぞれ収束される。第3磁気収束部材113a及び第5磁気収束部材115aにそれぞれ収束された後の磁場については、図15で説明したのでここでは省略する。When the magnetic field BY is applied in the + Y-axis direction of the
また、磁場BYの一部は、−Y軸方向に突出した第4磁気収束部120bの第8磁気収束部材113b及び第10磁気収束部材115bにそれぞれ収束される。第8磁気収束部材113bに収束された磁場は、第8磁気収束部材113bから−X軸方向に放出される。第8磁気収束部材113bから−X軸方向に放出される磁場は、第7磁気収束部材112b及び第8磁気収束部材113bの間にある第5磁気検知部210bと第7磁気検知部230bとを通って、第7磁気収束部材112bに捕獲される。Further, part of the magnetic field BY is converged on the eighth magnetic converging
また、第10磁気収束部材115bに収束された磁場は、第10磁気収束部材115bから+X軸方向に放出される。第10磁気収束部材115bから+X軸方向に放出される磁場は、第7磁気収束部材112b及び第10磁気収束部材115bとの間にある第8磁気検知部240bと第6磁気検知部220bとを通って、第7磁気収束部材112bに捕獲される。さらに、第7磁気収束部材112bに捕獲される磁場は、第7磁気収束部材112bに連結した第1磁気収束部材111を通って放出される。このように、第1磁気検知部210aから第8磁気検知部240bは、+Y軸方向に入力する磁場BYに応じて方向変換された第1方向と平行な磁場を感知する。Further, the magnetic field focused on the tenth magnetic
以上より、+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第3磁気検知部230a、第6磁気検知部220b、及び第8磁気検知部240bは、+X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220a、第4磁気検知部240a、第5磁気検知部210b、及び第7磁気検知部230bは、−X軸方向の磁場を感知する。As described above, when the magnetic field BY is applied in the + Y-axis direction, the first
磁気センサ100の+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合、磁場BZの一部は、−X軸方向に第1磁気検知部210aを通って第3磁気収束部材113aに収束され、そして放出される。このように、第2から第4磁気検知部240aを通る磁場BZについては、図15で説明したのでここでは省略する。If the
また、磁場BZの一部は、+X軸方向に第5磁気検知部210bを通って第8磁気収束部材113bに収束され、そして放出される。また、磁場BZの一部は、+X軸方向に第6磁気検知部220bを通って第7磁気収束部材112bに収束され、そして放出される。また、磁場BZの一部は、−X軸方向に第7磁気検知部230bを通って第7磁気収束部材112bに収束され、そして放出される。また、磁場BZの一部は、−X軸方向に第8磁気検知部240bを通って第10磁気収束部材115bに収束され、そして放出される。このように、第1磁気検知部210aから第8磁気検知部240bは、+Z軸方向に入力する磁場BZに応じて方向変換された第1方向に平行な磁場を感知する。Part of the magnetic field B Z, is converged to the eighth magnetic converging
以上より、+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第2磁気検知部220a、第7磁気検知部230b、及び第8磁気検知部240bは、−X軸方向の磁場を感知する。また、第3磁気検知部230a、第4磁気検知部240a、第5磁気検知部210b、及び第6磁気検知部220bは、+X軸方向の磁場を感知する。From the above, when the magnetic field BZ is applied in the + Z-axis direction, the first
図23は、本実施形態に係る磁気センサ100に配線部130が接続された一例を示す。図23に示す磁気センサ100において、図16、図21、及び図22に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 23 shows an example in which the
配線部130は、第1磁気検知部210aから第4磁気検知部240aと同様に、第5磁気検知部210bから第8磁気検知部240bを端子Sにそれぞれ接続する。また、配線部130は、第5磁気検知部210bから第8磁気検知部240bと、端子Eから端子Hとを1対1に対応させてそれぞれ電気的に接続する。端子Eから端子Hは、端子Aから端子D、及び端子Sと同様に、略同一の平面に略同一の材料で形成されてよい。
The
端子A−S間からH−S間の磁気抵抗をRAからRHとすると、それぞれの磁気抵抗は次式のように算出できる。
(数26)
RA=R0−ΔRX+ΔRY−ΔRZ
(数27)
RB=R0+ΔRX−ΔRY−ΔRZ
(数28)
RC=R0−ΔRX+ΔRY+ΔRZ
(数29)
RD=R0+ΔRX−ΔRY+ΔRZ
(数30)
RE=R0−ΔRX−ΔRY+ΔRZ
(数31)
RF=R0+ΔRX+ΔRY+ΔRZ
(数32)
RG=R0−ΔRX−ΔRY−ΔRZ
(数33)
RH=R0+ΔRX+ΔRY−ΔRZ If the magnetoresistance between the terminals A-S and H-S is R A to R H , each magnetoresistance can be calculated as follows:
(Equation 26)
R A = R 0 −ΔR X + ΔR Y −ΔR Z
(Equation 27)
R B = R 0 + ΔR X −ΔR Y −ΔR Z
(Equation 28)
R C = R 0 −ΔR X + ΔR Y + ΔR Z
(Equation 29)
R D = R 0 + ΔR X −ΔR Y + ΔR Z
(Equation 30)
R E = R 0 −ΔR X −ΔR Y + ΔR Z
(Equation 31)
R F = R 0 + ΔR X + ΔR Y + ΔR Z
(Expression 32)
R G = R 0 −ΔR X −ΔR Y −ΔR Z
(Expression 33)
R H = R 0 + ΔR X + ΔR Y −ΔR Z
(数26)から(数33)式の磁気抵抗は、いずれも3軸成分の磁場に応じた抵抗変化量ΔRX、ΔRY、及びΔRZが含まれる。ΔRX、ΔRY、及びΔRZの符号は、図22に示したように、第1磁気検知部210aから第8磁気検知部240bを横切るX軸方向の磁場の向きに対応する。Each of the magnetic resistances of the equations (26) to (33) includes resistance change amounts ΔR X , ΔR Y , and ΔR Z corresponding to the magnetic field of the triaxial component. The signs of ΔR X , ΔR Y , and ΔR Z correspond to the direction of the magnetic field in the X-axis direction across the first
(数28)−(数27)式、(数26)−(数29)式、(数32)−(数31)式、及び(数30)−(数33)式より、次式を得る。
(数34)
SCB=RC−RB=2(−ΔRX+ΔRY+ΔRZ)
(数35)
SAD=RA−RD=2(−ΔRX+ΔRY−ΔRZ)
(数36)
SGF=RG−RF=2(−ΔRX−ΔRY−ΔRZ)
(数37)
SEH=RE−RH=2(−ΔRX−ΔRY+ΔRZ)From the formulas (28)-(27), (26)-(29), (32)-(31), and (30)-(33), the following formula is obtained. .
(Equation 34)
S CB = R C -R B = 2 (-ΔR X + ΔR Y + ΔR Z)
(Equation 35)
S AD = R A −R D = 2 (−ΔR X + ΔR Y −ΔR Z )
(Equation 36)
S GF = R G -R F = 2 (-ΔR X -ΔR Y -ΔR Z)
(Equation 37)
S EH = R E -R H = 2 (-ΔR X -ΔR Y + ΔR Z )
さらに、−(数34)−(数35)−(数36)−(数37)式、(数34)+(数35)−(数36)−(数37)式、及び(数34)−(数35)−(数36)+(数37)式より、次式を得る。
(数38)
8ΔRX=−SCB−SAD−SGF−SEH
(数39)
8ΔRY=SCB+SAD−SGF−SEH
(数40)
8ΔRZ=SCB−SAD−SGF+SEH Furthermore, − (Equation 34) − (Equation 35) − (Equation 36) − (Equation 37), (Equation 34) + (Equation 35) − (Equation 36) − (Equation 37), and (Equation 34). The following equation is obtained from the equation (35)-(math 36) + (math 37).
(Equation 38)
8ΔR X = -S CB -S AD -S GF -S EH
(Equation 39)
8ΔR Y = S CB + S AD −S GF −S EH
(Equation 40)
8ΔR Z = S CB -S AD -S GF + S EH
このようにして、磁気センサ100は、直交する3軸成分の磁気信号をそれぞれ取得することができる。即ち、各磁気抵抗に関する連立方程式を解くことで、3軸成分の磁場に応じた抵抗変化量の各々が求まる。ここに記した連立方程式の展開は、一例であり、この限りではない。
In this way, the
磁気センサ100は、図12の説明と同様に、端子Aから端子H、及び端子Sに回路が接続される。より具体的には、端子Sは、第1電位が与えられる。また、端子Aから端子Hは、それぞれ対応する定電流源の一方の端子に各々に接続される。また、対応するそれぞれの定電流源の他方の端子は、電気的に1点に結合されて、第2電位が与えられる。この場合において、定電流源とスイッチを組み合わせることで、定電流源の数を低減させてもよい。
In the
第1磁気検知部210aから第8磁気検知部240bは、一例として、各々に接続された端子Aから端子Hを通して、対応する定電流源で生成される予め定められた大きさISの定電流がそれぞれ供給される。これにより、例えば、端子A−S間に生じる電圧VASは、VAS=ISRA=IS(R0−ΔRX+ΔRY−ΔRZ)となり、(数26)式にISを掛けた信号が得られる。同様に、端子B−S間からH−S間の各々に生じる電圧VBSからVHSは、各々(数27)から(数33)式にISを掛けた信号が得られる。Eighth
また、電圧VCSと電圧VBSとで得られる差分電圧VCBは、VCB=VCS−VBS=ISSCB=2IS(−ΔRX+ΔRY+ΔRZ)となり、(数34)式にISを掛けた信号が得られる。同様に、(数35)から(数37)式にISを掛けた信号も得ることができる。また、(数38)から(数40)式にISを掛けた信号も得ることができるので、X軸方向の出力信号ΔRXは、8ΔRX=(−VCB−VAD−VGF−VEH)/ISとして得ることができる。同様に、Y軸方向の出力信号ΔRYは、8ΔRY=(VCB+VAD−VGF−VEH)/ISとして、Z軸方向の出力信号ΔRZは、8ΔRZ=(VCB−VAD−VGF+VEH)/ISとして、得ることができる。Further, the differential voltage V CB obtained by the voltage V CS and the voltage V BS is V CB = V CS −V BS = I S S CB = 2I S (−ΔR X + ΔR Y + ΔR Z ), (Equation 34) signal multiplied by I S is obtained in the equation. Similarly, it is possible to obtain also the signal multiplied by I S (the number 37) expression (Expression 35). Further, it is possible to obtain also the signal multiplied by I S (the number 40) expression (Expression 38), the output signal [Delta] R X in the X-axis direction, 8ΔR X = (- V CB -V AD -V GF - can be obtained as V EH) / I S. Similarly, the output signal [Delta] R Y in the Y-axis direction, as 8ΔR Y = (V CB + V AD -V GF -V EH) / I S, the output signal [Delta] R Z in the Z-axis direction, 8ΔR Z = (V CB - as V AD -V GF + V EH) / I S, can be obtained.
ここで、差分電圧VCB、VAD、VGF、及びVEHは、言い換えると、各々、端子C−B間、A−D間、G−F間、E−H間に生じる電圧である。つまり、端子C−B間、A−D間、G−F間、E−H間に生じる電圧を直接測定することで、(数34)から(数37)式にISを掛けた信号を取り出して、各軸の出力信号を得ることができる。以上のΔRX、ΔRY、ΔRZの求め方は一例であり、磁気検知部の抵抗値に関する連立方程式の立て方や解き方を限定するものではない。Here, the differential voltages V CB , V AD , V GF , and V EH are, in other words, voltages generated between the terminals C-B, A-D, GF , and E-H, respectively. That is, between terminals C-B, between A-D, between G-F, by measuring the voltage generated between E-H directly, the signal multiplied by I S (the number 37) expression (Expression 34) The output signal of each axis can be obtained by taking out. The above-described method for obtaining ΔR X , ΔR Y , and ΔR Z is an example, and does not limit how to establish or solve simultaneous equations related to the resistance value of the magnetic detection unit.
図24は、本実施形態に係る磁気センサ100に算出部300が接続された一例を示す。図24に示す磁気センサ100において、図23に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 24 shows an example in which the
算出部300は、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bにおける各磁気検知部の出力に基づいて、第1方向の磁場成分と第2方向の磁場成分とを算出する。また、算出部300は、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bにおける各磁気検知部の出力に基づいて、第1方向及び第2方向と異なる第3方向の磁場成分をさらに算出する。算出部300は、信号取得部320と、演算部330と、加減算部340とを備える。
The
信号取得部320は、第1磁気検知部210aから第8磁気検知部240bの信号出力を取得する。信号取得部320は、一例として、磁気センサ100が有する磁気検知部の数に対応して複数設けられ、第1磁気検知部210aから第8磁気検知部240bにそれぞれ接続される。信号取得部320は、外部の定電流源から各磁気検知部に供給される定電流ISに応じて、対応する磁気検知部が出力する信号出力を取得する。これに代えて、信号取得部320は、定電流源を有し、当該定電流源から供給する定電流ISに応じて、対応する磁気検知部が出力する信号出力を取得してもよい。信号取得部320は、取得した信号出力を演算部330に供給する。The signal acquisition unit 320 acquires the signal output of the eighth
演算部330は、信号取得部320から受け取った信号出力を演算する。図24において、演算部330は、2つの信号取得部320に接続され、受け取った2つの信号出力を減算する。より具体的には、演算部330CBは、信号取得部320C及び信号取得部320Bに接続され、受け取った信号出力(VCS及びVBS)を減算して信号VCB(=VCS−VBS)を算出する。演算部330CBは、算出した信号VCBを電流値ISで除算して、(数34)式に相当する信号SCBを算出してよい。演算部330CBは、算出した信号SCB(または信号VCB)を加減算部340に供給する。The calculation unit 330 calculates the signal output received from the signal acquisition unit 320. In FIG. 24, the calculation unit 330 is connected to two signal acquisition units 320 and subtracts two received signal outputs. More specifically, the calculation unit 330CB is connected to the signal acquisition unit 320C and the
同様に、演算部330AD、演算部330GF、及び演算部330EHは、対応する2つの信号取得部320に接続され、受け取った2つの信号出力に基づき、算出した信号SAD、SGF、及びSEHを加減算部340に供給する。即ち、演算部330は、(数34)から(数37)式に相当する信号を演算する。Similarly, the calculation unit 330AD, the calculation unit 330GF, and the calculation unit 330EH are connected to the corresponding two signal acquisition units 320, and based on the received two signal outputs, the calculated signals S AD , S GF , and S EH. Is supplied to the adder /
加減算部340は、演算部330に接続され、受け取った信号を加減算して第1方向から第3方向の磁場成分を算出して出力する。加減算部340は、信号SCB、SAD、SGF、及びSEHを用いて、(数38)から(数40)式に相当する演算を実行して、X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向の磁場成分を出力する。The adder /
以上の本実施形態の磁気センサ100は、直交する3軸成分の磁気信号を同一基板上で検知し、センサ全体の消費電流を低減することができる。また、磁気センサ100は、一方向に感磁軸を有する磁気検知部を用いて、小型で高分解能な3次元磁気センサを実現することができる。
The
図25は、本実施形態に係る磁気センサ100の第5の構成例(Z軸方向で見た平面視)を示す。図21に示す磁気センサ100において、図1及び図13に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 25 shows a fifth configuration example (plan view seen in the Z-axis direction) of the
第5の構成例の磁気センサ100は、図13に示した第2の構成例の磁気センサ100において、第1磁気収束部材111または第1磁気収束部材111よりも第2方向の正側で第2方向と略直交する面に対して、第1磁気検知ユニット10aと略鏡像となるように配置されている第2磁気検知ユニット10cをさらに備える。即ち、図13で説明した第1磁気検知ユニット10を、図25において、第1磁気検知ユニット10aとして示し、当該第1磁気検知ユニット10aの鏡像となるように、第2磁気検知ユニット10cを示す。
The
第5の構成例の磁気センサ100は、第2平面34上に形成された第1磁気検知ユニット10aの4つの磁気検知部と、当該4つの磁気検知部に対応する第2磁気検知ユニット10cの4つの磁気検知部と、第1平面32上に形成された第1磁気検知ユニット10aの磁気収束部材と、当該磁気収束部材に対応する第2磁気検知ユニット10cの磁気収束部材と、を備える。
The
第1磁気検知ユニット10aの第1磁気収束部110aは、第1磁気収束部材111a及び第2磁気収束部材112aを有し、当該第1磁気収束部110aに対応する第2磁気検知ユニット10cの第5磁気収束部110cは、第11磁気収束部材111c及び第12磁気収束部材112cを有する。また、第1磁気検知ユニット10aの第2磁気収束部120aは、第3磁気収束部材113aから第5磁気収束部材115aを有し、当該第2磁気収束部120aに対応する第2磁気検知ユニット10cの第6磁気収束部120cは、第13磁気収束部材113cから第15磁気収束部材115cを有する。
The first magnetic focusing
また、第1磁気検知ユニット10aは、第1磁気検知部210aから第4磁気検知部240aを有し、第1磁気検知ユニット10aに対応する第2磁気検知ユニット10cは、第9磁気検知部210cから第12磁気検知部240cを備える。第5の構成例の磁気センサ100は、磁気検知ユニットを複数有するセンサの一例である。
The first
第1磁気検知ユニット10aは、図13で説明した第1磁気検知ユニット10と略同一の配置パターンであるので、説明は省略する。第2磁気検知ユニット10cの配置パターンは、第1磁気検知ユニット10aと等距離に位置する点Qを含む基板平面に垂直なXZ平面に、面対称な位置関係となるように配置される。ここで、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10cは、予め定められた距離だけ離間され、第1平面32及び第2平面34に配置される。
The first
これに代えて、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10cは、第1磁気収束部材111a及び第11磁気収束部材111cが接するように配置されてもよい。また、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10cは、第1磁気収束部材111a及び第11磁気収束部材111cが重なるように配置されてもよい。
Instead, the first
また、第2磁気検知ユニット10cは、第11磁気収束部材111cを有さず、第12磁気収束部材112cの−Y軸方向側の端が、第1磁気収束部材111aの+X軸方向側の端に接続されてもよい。この場合、第1磁気収束部材111aは、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10cに共有される。第2磁気検知ユニット10cが有する磁気収束部材及び磁気検知部は、第1磁気検知ユニット10aが有する磁気収束部材及び磁気検知部にそれぞれ対応し、形状及び材質も略同一に形成されてよい。
The second
図26は、本実施形態に係る磁気センサ100に磁場BX、BY、及びBZをそれぞれ与えた場合の、磁気検知部のそれぞれが感知するX軸方向の磁場の一例を示す。図26に示す磁気センサ100において、図25に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。FIG. 26 shows an example of the magnetic field in the X-axis direction sensed by each of the magnetic detectors when the magnetic fields B X , B Y , and B Z are respectively given to the
また、第5の構成例の磁気センサ100のうち、第1磁気検知ユニット10aは、第2の構成例の磁気センサ100の第1磁気検知ユニット10と略同一の構成である。したがって、磁場BX、BY、及びBZが入力された場合の各磁気検知部が感知するX軸方向の磁場も、図15と同様となるので、ここでは説明を省略する。第2磁気検知ユニット10cにおいて磁場BX、BY、及びBZが入力された場合の各磁気検知部が感知するX軸方向の磁場を、次に説明する。Further, in the
磁気センサ100の+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、磁場BXの一部は、−X軸方向に突出した第5磁気収束部110cの第11磁気収束部材111cに収束される。第11磁気収束部材111cに収束された磁場は、第11磁気収束部材111cに連結した第12磁気収束部材112cを通って、第12磁気収束部材112cから−X軸方向と+X軸方向とに放出される。If the magnetic field B X is given in the + X-axis direction of the
第12磁気収束部材112cから−X軸方向に放出される磁場は、第12磁気収束部材112c及び第13磁気収束部材113cの間にある第11磁気検知部230cと第9磁気検知部210cとを通って、第13磁気収束部材113cに捕獲される。さらに、第13磁気収束部材113cに捕獲される磁場は、第13磁気収束部材113cに連結した第14磁気収束部材114cを通って放出される。
The magnetic field emitted from the twelfth magnetic
また、第12磁気収束部材112cから+X軸方向に放出される磁場は、第12磁気収束部材112c及び第15磁気収束部材115cの間にある第10磁気検知部220cと第12磁気検知部240cとを通って、第15磁気収束部材115cに捕獲され、そして放出される。このように、第1磁気検知部210aから第4磁気検知部240a及び第9磁気検知部210cから第12磁気検知部240cは、+X軸方向に入力する磁場BXに応じて方向変換された第1方向に平行な磁場を感知する。The magnetic field emitted from the twelfth magnetic
以上より、+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第3磁気検知部230a、第9磁気検知部210c、及び第11磁気検知部230cは、−X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220a、第4磁気検知部240a、第10磁気検知部220c、及び第12磁気検知部240cは、+X軸方向の磁場を感知する。From the above, when the magnetic field BX is applied in the + X-axis direction, the first
磁気センサ100の+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、磁場BYは、第1磁気検知ユニット10aの第2磁気収束部120aに収束された後、第1磁気収束部110aの第1磁気収束部材111aから+Y軸方向に放出される(詳細は図15で説明したのでここでは省略する)。When the magnetic field BY is applied in the + Y-axis direction of the
そして、第1磁気収束部材111aから放出される磁場は、−Y軸方向に突出した第5磁気収束部110cの第12磁気収束部材112cに収束される。第12磁気収束部材112cに収束された磁場は、第12磁気収束部材112cから−X軸方向と+X軸方向とに放出される。
The magnetic field emitted from the first magnetic
第12磁気収束部材112cから−X軸方向に放出される磁場は、第12磁気収束部材112c及び第13磁気収束部材113cの間にある第11磁気検知部230cと第9磁気検知部210cとを通って、第13磁気収束部材113cに捕獲される。さらに、第13磁気収束部材113cに捕獲される磁場は、第13磁気収束部材113cに連結した第14磁気収束部材114cを通って放出される。
The magnetic field emitted from the twelfth magnetic
また、第12磁気収束部材112cから+X軸方向に放出される磁場は、第12磁気収束部材112c及び第15磁気収束部材115cの間にある第10磁気検知部220cと第12磁気検知部240cとを通って、第15磁気収束部材115cに捕獲される。さらに、第15磁気収束部材115cに捕獲される磁場は、第15磁気収束部材115cに連結した第14磁気収束部材114cを通って放出される。このように、第1磁気検知部210aから第4磁気検知部240a及び第9磁気検知部210cから第12磁気検知部240cは、+Y軸方向に入力する磁場BYに応じて方向変換された第1方向に平行な磁場を感知する。The magnetic field emitted from the twelfth magnetic
以上より、+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第3磁気検知部230a、第10磁気検知部220c、及び第12磁気検知部240cは、+X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220a、第4磁気検知部240a、第9磁気検知部210c、及び第11磁気検知部230cは、−X軸方向の磁場を感知する。As described above, when the magnetic field BY is applied in the + Y-axis direction, the first
磁気センサ100の+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合(第1磁気検知ユニット10aについては図15で説明したのでここでは省略する)、磁場BZの一部は、−X軸方向に第9磁気検知部210cを通って第13磁気収束部材113cに収束され、そして放出される。また、磁場BZの一部は、−X軸方向に第10磁気検知部220cを通って第12磁気収束部材112cに収束され、そして放出される。また、磁場BZの一部は、+X軸方向に第11磁気検知部230cを通って第12磁気収束部材112cに収束され、そして放出される。また、磁場BZの一部は、+X軸方向に第12磁気検知部240cを通って第15磁気収束部材115cに収束され、そして放出される。このように、第1磁気検知部210aから第4磁気検知部240a及び第9磁気検知部210cから第12磁気検知部240cは、+Z軸方向に入力する磁場BZに応じて方向変換された第1方向に平行な磁場を感知する。If the
以上より、+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第2磁気検知部220a、第9磁気検知部210c、及び第10磁気検知部220cは、−X軸方向の磁場を感知する。また、第3磁気検知部230a、第4磁気検知部240a、第11磁気検知部230c、及び第12磁気検知部240cは、+X軸方向の磁場を感知する。As described above, when the magnetic field BZ is applied in the + Z-axis direction, the first
図27は、本実施形態に係る磁気センサ100に配線部130が接続された一例を示す。図23に示す磁気センサ100において、図16、図25、及び図26に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 27 shows an example in which the
配線部130は、第1磁気検知部210aから第4磁気検知部240aと同様に、第9磁気検知部210cから第12磁気検知部240cを端子Sにそれぞれ接続する。また、配線部130は、第9磁気検知部210cから第12磁気検知部240cと、端子Iから端子Lとを1対1に対応させてそれぞれ電気的に接続する。端子Iから端子Lは、端子Aから端子D、及び端子Sと同様に、略同一の平面に略同一の材料で形成されてよい。
The
端子A−S間からD−S間の磁気抵抗をRAからRDとし、端子I−S間からL−S間の磁気抵抗をRIからRLとすると、それぞれの磁気抵抗は次式のように算出できる。
(数41)
RA=R0−ΔRX+ΔRY−ΔRZ
(数42)
RB=R0+ΔRX−ΔRY−ΔRZ
(数43)
RC=R0−ΔRX+ΔRY+ΔRZ
(数44)
RD=R0+ΔRX−ΔRY+ΔRZ
(数45)
RI=R0−ΔRX−ΔRY−ΔRZ
(数46)
RJ=R0+ΔRX+ΔRY−ΔRZ
(数47)
RK=R0−ΔRX−ΔRY+ΔRZ
(数48)
RL=R0+ΔRX+ΔRY+ΔRZ When the magnetic resistance between the terminals A and S to D-S is R A to R D and the magnetic resistance between the terminals I and S to L-S is R I to R L , each magnetic resistance is expressed by the following equation: It can be calculated as follows.
(Equation 41)
R A = R 0 −ΔR X + ΔR Y −ΔR Z
(Equation 42)
R B = R 0 + ΔR X −ΔR Y −ΔR Z
(Equation 43)
R C = R 0 −ΔR X + ΔR Y + ΔR Z
(Equation 44)
R D = R 0 + ΔR X −ΔR Y + ΔR Z
(Equation 45)
R I = R 0 −ΔR X −ΔR Y −ΔR Z
(Equation 46)
R J = R 0 + ΔR X + ΔR Y −ΔR Z
(Equation 47)
R K = R 0 −ΔR X −ΔR Y + ΔR Z
(Formula 48)
R L = R 0 + ΔR X + ΔR Y + ΔR Z
(数41)から(数48)式の磁気抵抗は、いずれも3軸成分の磁場に応じた抵抗変化量ΔRX、ΔRY、及びΔRZが含まれる。ΔRX、ΔRY、及びΔRZの符号は、図26に示したように、第1磁気検知部210aから第4磁気検知部240a、及び第9磁気検知部210cから第12磁気検知部240cを横切るX軸方向の磁場の向きに対応する。Each of the magnetoresistances of the equations (41) to (48) includes resistance change amounts ΔR X , ΔR Y , and ΔR Z corresponding to the magnetic field of the three-axis component. As shown in FIG. 26, the symbols ΔR X , ΔR Y , and ΔR Z indicate the first
(数43)−(数42)式、(数41)−(数44)式、(数45)−(数48)式、及び(数47)−(数46)式より、次式を得る。
(数49)
SCB=RC−RB=2(−ΔRX+ΔRY+ΔRZ)
(数50)
SAD=RA−RD=2(−ΔRX+ΔRY−ΔRZ)
(数51)
SIL=RI−RL=2(−ΔRX−ΔRY−ΔRZ)
(数52)
SKJ=RK−RJ=2(−ΔRX−ΔRY+ΔRZ)From the (Expression 43)-(Expression 42), (Expression 41)-(Expression 44), (Expression 45)-(Expression 48), and (Expression 47)-(Expression 46), the following expression is obtained. .
(Equation 49)
S CB = R C -R B = 2 (-ΔR X + ΔR Y + ΔR Z)
(Equation 50)
S AD = R A −R D = 2 (−ΔR X + ΔR Y −ΔR Z )
(Equation 51)
S IL = R I −R L = 2 (−ΔR X −ΔR Y −ΔR Z )
(Formula 52)
S KJ = R K −R J = 2 (−ΔR X −ΔR Y + ΔR Z )
さらに、−(数49)−(数50)−(数51)−(数52)式、(数49)+(数50)−(数51)−(数52)式、及び(数49)−(数50)−(数51)+(数52)式より、次式を得る。
(数53)
8ΔRX=−SCB−SAD−SIL−SKJ
(数54)
8ΔRY=SCB+SAD−SIL−SKJ
(数55)
8ΔRZ=SCB−SAD−SIL+SKJ Furthermore, − (Equation 49) − (Equation 50) − (Equation 51) − (Equation 52), (Equation 49) + (Equation 50) − (Equation 51) − (Equation 52), and (Equation 49). The following formula is obtained from the formula-(Formula 50)-(Formula 51) + (Formula 52).
(Formula 53)
8ΔR X = −S CB −S AD −S IL −S KJ
(Equation 54)
8ΔR Y = S CB + S AD −S IL −S KJ
(Equation 55)
8ΔR Z = S CB -S AD -S IL + S KJ
このようにして、磁気センサ100は、直交する3軸成分の磁気信号をそれぞれ取得することができる。即ち、各磁気抵抗に関する連立方程式を解くことで、3軸成分の磁場に応じた抵抗変化量の各々が求まる。ここに記した連立方程式の展開は、一例であり、この限りではない。
In this way, the
ここで、(数26)から(数33)式と、(数41)から(数48)式とを比較すると、第5の構成例の磁気センサ100の磁気抵抗RA,RB,RC,RD,RI,RJ,RK,RLは、第4の構成例の磁気センサ100の磁気抵抗を並べ替えたRA,RB,RC,RD,RG,RH,RE,RFにそれぞれ相当する出力が得られる。このように、第5の構成例の磁気センサ100は、第4の構成例の磁気センサ100と同様に、3軸成分の磁場に応じた抵抗変化量に各々の出力信号が取り出すことができる。Here, when the equations (26) to (33) and (41) to (48) are compared, the magnetic resistances R A , R B , R C of the
磁気センサ100は、図12及び図23の説明と同様に、端子Aから端子D、端子Iから端子L、及び端子Sに回路が接続される。より具体的には、端子Sは、第1電位が与えられる。また、端子Aから端子D、及び端子Iから端子Lは、それぞれ対応する定電流源の一方の端子に各々に接続される。また、対応するそれぞれの定電流源の他方の端子は、電気的に1点に結合されて、第2電位が与えられる。この場合において、定電流源とスイッチを組み合わせることで、定電流源の数を低減させてもよい。
In the
第1磁気検知部210aから第4磁気検知部240a、及び第9磁気検知部210cから第12磁気検知部240cは、一例として、各々に接続された端子Aから端子D、及び端子Iから端子Lを通して、対応する定電流源で生成される予め定められた大きさISの定電流がそれぞれ供給される。これにより、図23の説明と同様に、端子A−S間からD−S間、及び端子I−S間からL−S間の各々に生じる電圧VASからVDS、及びVISからVLSは、各々(数41)から(数48)式にISを掛けた信号が得られる。For example, the first
同様に、差分電圧も、(数49)から(数52)式にISを掛けた信号が得られる。したがって、X軸方向の出力信号ΔRXは、8ΔRX=(−VCB−VAD−VIL−VKJ)/ISとして、Y軸方向の出力信号ΔRYは、8ΔRY=(VCB+VAD−VIL−VKJ)/ISとして、Z軸方向の出力信号ΔRZは、8ΔRZ=(VCB−VAD−VIL+VKJ)/ISとして、得ることができる。Similarly, the differential voltage, the signal multiplied by the I S is obtained (number 52) expression (Expression 49). Therefore, the output signal [Delta] R X in the X-axis direction, 8ΔR X = - a (V CB -V AD -V IL -V KJ) / I S, the output signal [Delta] R Y in the Y-axis direction, 8ΔR Y = (V CB as + V AD -V IL -V KJ) / I S, the output signal [Delta] R Z in the Z-axis direction, as 8ΔR Z = (V CB -V AD -V IL + V KJ) / I S, can be obtained.
図28は、本実施形態に係る磁気センサ100に算出部300が接続された一例を示す。図24に示す磁気センサ100において、図23に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 28 shows an example in which the
ここで、(数26)から(数33)式と、(数41)から(数48)式の比較結果より、第5の構成例の磁気センサ100の磁気抵抗の出力は、第4の構成例の磁気センサ100の磁気抵抗の順番を入れ替えた出力と略同一である。したがって、第5の構成例の磁気センサ100の信号検出のための回路構成は、図24に示された第4の構成例の磁気センサ100の算出部300と類似する。そこで、図28に示す算出部300において、図24に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
Here, from the comparison results of Equations (26) to (33) and Equations (41) to (48), the output of the magnetic resistance of the
信号取得部320は、第1磁気検知部210aから第4磁気検知部240a、及び第9磁気検知部210cから第12磁気検知部240cの信号出力を取得する。信号取得部320は、取得した信号出力を演算部330に供給する。演算部330は、信号取得部320から受け取った信号出力を減算した後に電流値ISで除算して、(数49)から(数52)式に相当する信号をそれぞれ算出して、加減算部340に供給する。加減算部340は、演算部330から受け取った信号を用いて、(数53)から(数55)式に相当する演算を実行して、X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向の磁場成分を出力する。The signal acquisition unit 320 acquires signal outputs of the first
以上のように、本実施形態の磁気センサ100は、直交する3軸成分の磁気信号を同一基板上で検知することができる。
As described above, the
図29は、本実施形態に係る磁気センサ100の第6の構成例(Z軸方向で見た平面視)を示す。図29に示す磁気センサ100において、図1及び図13に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 29 shows a sixth configuration example (plan view seen in the Z-axis direction) of the
第6の構成例の磁気センサ100は、図13に示した第2の構成例の磁気センサ100において、第5磁気収束部材115よりも第1方向の正側で第1方向と略直交する面に対して、第1磁気検知ユニット10aと略鏡像となるように配置されている第2磁気検知ユニット10bをさらに備える。即ち、図13で説明した第1磁気検知ユニット10を、図29において、第1磁気検知ユニット10aとして示し、当該第1磁気検知ユニット10aの鏡像となるように、第2磁気検知ユニット10bを示す。
The
第6の構成例の磁気センサ100は、第2平面34上に形成された第1磁気検知ユニット10aの4つの磁気検知部と、当該4つの磁気検知部に対応する第2磁気検知ユニット10bの4つの磁気検知部と、第1平面32上に形成された第1磁気検知ユニット10aの磁気収束部材と、当該磁気収束部材に対応する第2磁気検知ユニット10bの磁気収束部材と、を備える。
The
第1磁気検知ユニット10aの第1磁気収束部110aに対応する第2磁気検知ユニット10bの第3磁気収束部110bは、第6磁気収束部材111b及び第7磁気収束部材112bを有する。また、第1磁気検知ユニット10aの第2磁気収束部120aに対応する第2磁気検知ユニット10bの第4磁気収束部120bは、第8磁気収束部材113bから第10磁気収束部材115bを有する。また、第1磁気検知ユニット10aに対応する第2磁気検知ユニット10bは、第5磁気検知部210bから第8磁気検知部240bを備える。第6の構成例の磁気センサ100は、磁気検知ユニットを複数有するセンサの一例である。
The third magnetic focusing
第1磁気検知ユニット10aは、図13で説明した第1磁気検知ユニット10と略同一の配置パターンであるので、説明は省略する。第2磁気検知ユニット10bの配置パターンは、第1磁気検知ユニット10aと等距離に位置する点Qを含む基板平面に垂直なYZ平面に、面対称な位置関係となるように配置される。ここで、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bは、予め定められた距離だけ離間され、第1平面32及び第2平面34に配置される。第2磁気検知ユニット10bが有する磁気収束部材及び磁気検知部は、第1磁気検知ユニット10aが有する磁気収束部材及び磁気検知部にそれぞれ対応し、形状及び材質も略同一に形成されてよい。
The first
図30は、本実施形態に係る磁気センサ100に磁場BX、BY、及びBZをそれぞれ与えた場合の、磁気検知部のそれぞれが感知するX軸方向の磁場の一例を示す。図30に示す磁気センサ100において、図29に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。FIG. 30 shows an example of the magnetic field in the X-axis direction sensed by each of the magnetic detectors when the magnetic fields B X , B Y , and B Z are respectively given to the
また、第6の構成例の磁気センサ100のうち、第1磁気検知ユニット10aは、第2の構成例の磁気センサ100の第1磁気検知ユニット10と略同一の構成である。したがって、磁気センサ100の+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、磁場BXは、第1磁気検知ユニット10aの第1磁気収束部材111a及び第3磁気収束部材113aに収束された後、第5磁気収束部材115aから+X軸方向に放出される(詳細は図15で説明したのでここでは省略する)。即ち、磁場BXは、第1磁気検知ユニット10aから第2磁気検知ユニット10bへ放出される。Further, in the
そして、磁場BXは、第2磁気検知ユニット10bの−X軸方向の端にある第4磁気収束部120bの第10磁気収束部材115bに収束される。第10磁気収束部材115bに収束された磁場の一部は、第10磁気収束部材115bに連結した第9磁気収束部材114bと、第9磁気収束部材114bに連結した第8磁気収束部材113bとを通って、第8磁気収束部材113bから−X軸方向に放出される。第8磁気収束部材113bから−X軸方向に放出される磁場は、第7磁気収束部材112b及び第8磁気収束部材113bの間にある第5磁気検知部210bと第7磁気検知部230bとを通って、第7磁気収束部材112bに捕獲される。Then, the magnetic field B X is converged to a tenth
また、第10磁気収束部材115bに収束された磁場の一部は、第10磁気収束部材115bから+X軸方向に放出される。第10磁気収束部材115bから+X軸方向に放出される磁場は、第7磁気収束部材112b及び第10磁気収束部材115bの間にある第8磁気検知部240bと第6磁気検知部220bとを通って、第7磁気収束部材112bに捕獲される。第7磁気収束部材112bに捕獲される磁場は、第7磁気収束部材112bに連結した第6磁気収束部材111bを通って放出される。このように、第1磁気検知部210aから第8磁気検知部240bは、+X軸方向に入力する磁場BXに応じて方向変換された第1方向と平行な磁場を感知する。In addition, a part of the magnetic field converged on the tenth magnetic
以上より、+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第3磁気検知部230a、第5磁気検知部210b、及び第7磁気検知部230bは、−X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220a、第4磁気検知部240a、第6磁気検知部220b、及び第8磁気検知部240bは、+X軸方向の磁場を感知する。As described above, when the magnetic field BX is applied in the + X-axis direction, the first
磁気センサ100の+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、磁場BYの一部は、第1磁気検知ユニット10aの第2磁気収束部120aに収束された後、第1磁気収束部110aの第1磁気収束部材111aから+Y軸方向に放出される(詳細は図15で説明したのでここでは省略する)。When the magnetic field BY is applied in the + Y-axis direction of the
また、磁場BYの一部は、第2磁気検知ユニット10bの−Y軸方向に突出した第4磁気収束部120bの第8磁気収束部材113b及び第10磁気収束部材115bにそれぞれ収束される。第8磁気収束部材113bに収束された磁場は、第8磁気収束部材113bから−X軸方向に放出される。第8磁気収束部材113bから−X軸方向に放出される磁場は、第7磁気収束部材112b及び第8磁気収束部材113bの間にある第5磁気検知部210bと第7磁気検知部230bとを通って、第7磁気収束部材112bに捕獲される。A part of the magnetic field BY is converged on the eighth magnetic converging
また、第10磁気収束部材115bに収束された磁場は、第10磁気収束部材115bから+X軸方向に放出される。第10磁気収束部材115bから+X軸方向に放出される磁場は、第7磁気収束部材112b及び第10磁気検知部115bの間にある第8磁気検知部240bと第6磁気検知部220bとを通って、第7磁気収束部材112bに捕獲される。さらに、第7磁気収束部材112bに捕獲される磁場は、第7磁気収束部材112bに連結した第6磁気収束部材111bを通って放出される。このように、第1磁気検知部240aから第8磁気検知部240bは、+Y軸方向に入力する磁場BYに応じて方向変換された第1方向と平行な磁場を感知する。Further, the magnetic field focused on the tenth magnetic
以上より、+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第3磁気検知部230a、第6磁気検知部220b、及び第8磁気検知部240bは、+X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220a、第4磁気検知部240a、第5磁気検知部210b、及び第7磁気検知部230bは、−X軸方向の磁場を感知する。As described above, when the magnetic field BY is applied in the + Y-axis direction, the first
磁気センサ100の+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合(第1磁気検知ユニット10aについては図15で説明したのでここでは省略する)、磁場BZの一部は、+X軸方向に第5磁気検知部210bを通って第8磁気収束部材113bに収束され、そして放出される。また、磁場BZの一部は、+X軸方向に第6磁気検知部220bを通って第7磁気収束部材112bに収束され、そして放出される。また、磁場BZの一部は、−X軸方向に第7磁気検知部230bを通って第7磁気収束部材112bに収束され、そして放出される。また、磁場BZの一部は、−X軸方向に第8磁気検知部240bを通って第10磁気収束部材115bに収束され、そして放出される。このように、第1磁気検知部210aから第8磁気検知部240bは、+Z軸方向に入力する磁場BZに応じて方向変換された第1方向に平行な磁場を感知する。If the
以上より、+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第2磁気検知部220a、第7磁気検知部230b、及び第8磁気検知部240bは、−X軸方向の磁場を感知する。また、第3磁気検知部230a、第4磁気検知部240a、第5磁気検知部210b、及び第6磁気検知部220bは、+X軸方向の磁場を感知する。From the above, when the magnetic field BZ is applied in the + Z-axis direction, the first
以上の第6の構成例の磁気センサ100は、第1磁気検知部210aから第8磁気検知部240bに配線部130が接続され、磁気抵抗の値を外部に出力する。例えば、磁気センサ100は、配線部130によって算出部300等に接続され、X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向の磁場成分を出力する。ここで、配線部130及び算出部300については、図23及び図24の構成例と同様に構成して動作させることができるので、ここでは説明を省略する。以上のように、本実施形態の磁気センサ100は、直交する3軸成分の磁気信号を同一基板上で検知することができる。
In the
図31は、本実施形態に係る磁気センサ100の第7の構成例(Z軸方向で見た平面視)を示す。図31に示す磁気センサ100において、図1及び図13に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 31 shows a seventh configuration example (plan view seen in the Z-axis direction) of the
第7の構成例の磁気センサ100は、図13に示した第2の構成例の磁気センサ100において、第4磁気収束部材114aまたは第4磁気収束部材114aよりも第2の方向の負側で第2方向と略直交する面に対して、第1磁気検知ユニット10aと略鏡像となるように配置されている第2磁気検知ユニット10cをさらに備える。即ち、図13で説明した第1磁気検知ユニット10を、図31において、第1磁気検知ユニット10aとして示し、当該第1磁気検知ユニット10aの鏡像となるように、第2磁気検知ユニット10cを示す。
The
第7の構成例の磁気センサ100は、第2平面34上に形成された第1磁気検知ユニット10aの4つの磁気検知部と、当該4つの磁気検知部に対応する第2磁気検知ユニット10cの4つの磁気検知部と、第1平面32上に形成された第1磁気検知ユニット10aの磁気収束部材と、当該磁気収束部材に対応する第2磁気検知ユニット10cの磁気収束部材と、を備える。
The
第1磁気検知ユニット10aの第1磁気収束部110aに対応する第2磁気検知ユニット10cの第5磁気収束部110cは、第11磁気収束部材111c及び第12磁気収束部材112cを有する。また、第1磁気検知ユニット10aの第2磁気収束部120aに対応する第2磁気検知ユニット10cの第6磁気収束部120cは、第13磁気収束部材113cから第15磁気収束部材115cを有する。また、第1磁気検知ユニット10aに対応する第2磁気検知ユニット10bは、第9磁気検知部210cから第12磁気検知部240cを備える。第7の構成例の磁気センサ100は、磁気検知ユニットを複数有するセンサの一例である。
The fifth magnetic focusing
第1磁気検知ユニット10aは、図13で説明した第1磁気検知ユニット10と略同一の配置パターンなので、説明は省略する。第2磁気検知ユニット10cの配置パターンは、第1磁気検知ユニット10aと等距離に位置する点Qを含む基板平面に垂直なXZ平面に、面対称な位置関係となるように配置される。ここで、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10cは、予め定められた距離だけ離間され、第1平面32及び第2平面34に配置される。
The first
これに代えて、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10cは、第4磁気収束部材114a及び第14磁気収束部材114cが接するように配置されてよい。また、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10cは、第4磁気収束部材114a及び第14磁気収束部材114cが重なるように配置されてもよい。これに代えて、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10cは、第14磁気収束部材114cを有さず、第4磁気収束部材114aを共有するように配置されてよい。この場合、第4磁気収束部材114aは、第13磁気収束部材113c及び第15磁気収束部材115cの+Y軸方向側の端に接続される。
Instead, the first
第2磁気検知ユニット10cが有する磁気収束部材及び磁気検知部は、第1磁気検知ユニット10aが有する磁気収束部材及び磁気検知部にそれぞれ対応し、形状及び材質も略同一に形成されてよい。ここで、図31に示した第2磁気検知ユニット10cは、図25で説明した第2磁気検知ユニット10cと、第1磁気検知ユニット10aに対する配置は異なるが、形状は略同一に形成されてよい。
The magnetic convergence member and the magnetic detection unit included in the second
図32は、本実施形態に係る磁気センサ100に磁場BX、BY、及びBZをそれぞれ与えた場合の、磁気検知部のそれぞれが感知するX軸方向の磁場の一例を示す。図32に示す磁気センサ100において、図31に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。また、第7の構成例の磁気センサ100のうち、第1磁気検知ユニット10aは、第2の構成例の磁気センサ100の第1磁気検知ユニット10と略同一の構成なので、説明は省略する。FIG. 32 shows an example of the magnetic field in the X-axis direction sensed by each of the magnetic detection units when the magnetic sensors B X , B Y , and B Z are respectively given to the
磁気センサ100の+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、磁場BXの一部は、−X軸方向に突出した第5磁気収束部110cの第11磁気収束部材111cに収束される。第11磁気収束部材111cに収束された磁場は、図26で説明した第2磁気検知ユニット10cの第11磁気収束部材111cに収束された磁場と同様に説明されるので、ここでは省略する。If the magnetic field B X is given in the + X-axis direction of the
即ち、+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第3磁気検知部230a、第9磁気検知部210c、及び第11磁気検知部230cは、−X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220a、第4磁気検知部240a、第10磁気検知部220c、及び第12磁気検知部240cは、+X軸方向の磁場を感知する。That is, + if the magnetic field B X is given in the X-axis direction, the first
磁気センサ100の+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、磁場BYは、−Y軸方向に突出した第5磁気収束部110cの第12磁気収束部材112cに収束される。第12磁気収束部材112cに収束された磁場は、図26で説明した第2磁気検知ユニット10cの第12磁気収束部材112cに収束された磁場と同様に説明され、第14磁気収束部材114cを通って放出される(詳細な説明は省略する)。第14磁気収束部材114cから放出される磁場は、第1磁気検知ユニット10aに入力され、図13に示した第2の構成例の磁気センサ100と同様となるので、ここでは説明を省略する。When the magnetic field BY is applied in the + Y-axis direction of the
即ち、+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第3磁気検知部230a、第10磁気検知部220c、及び第12磁気検知部240cは、+X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220a、第4磁気検知部240a、第9磁気検知部210c、及び第11磁気検知部230cは、−X軸方向の磁場を感知する。That, + Y-axis direction when the magnetic field B Y is given, the first
磁気センサ100の+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合の説明は、図26で説明した磁気センサ100の+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合と同様であり、ここでは説明を省略する。即ち、+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第2磁気検知部220a、第9磁気検知部210c、及び第10磁気検知部220cは、−X軸方向の磁場を感知する。また、第3磁気検知部230a、第4磁気検知部240a、第11磁気検知部230c、及び第12磁気検知部240cは、+X軸方向の磁場を感知する。Description of the case where the magnetic field B Z is given in the + Z-axis direction of the
以上の第7の構成例の磁気センサ100は、第1磁気検知部210aから第4磁気検知部240a、及び第9から第12磁気検知部240cに配線部130が接続され、磁気抵抗の値を外部に出力する。例えば、磁気センサ100は、配線部130によって算出部300等に接続され、X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向の磁場成分を出力する。ここで、配線部130及び算出部300については、図27及び図28の構成例と同様に構成して動作させることができるので、ここでは説明を省略する。以上のように、本実施形態の磁気センサ100は、直交する3軸成分の磁気信号を同一基板上で検知することができる。
In the
図33は、本実施形態に係る磁気センサ100の第8の構成例を示す。図33に示す磁気センサ100において、図13及び図21に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 33 shows an eighth configuration example of the
第8の構成例の磁気センサ100は、第1磁気収束部材111の第1方向の負側の端部で第1方向と略直交する面に対して、第1磁気検知ユニット10aと略鏡像となるように配置されている第2磁気検知ユニット10bを備える。また、磁気センサ100は、第1磁気検知ユニット10aと第2磁気検知ユニット10bとが接続される各磁気収束部材において第2方向に略直交する面、またはこれら各磁気収束部材よりも第2方向の正側において第2方向に略直交する面に対して、第1磁気検知ユニット10aと略鏡像となるように配置された第3磁気検知ユニット10cと、第2磁気検知ユニット10bと略鏡像となるように配置されている第4磁気検知ユニット10dと、をさらに備える。
The
即ち、第8の構成例の磁気センサ100は、図21に示された第4の構成例の磁気センサ100において、第1磁気収束部材111または第1磁気収束部材111よりも第2方向の正側で第2方向と略直交する面に対して、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bと略鏡像となるように配置されている第3磁気検知ユニット10c及び第4磁気検知ユニット10dを備える。即ち、図33において、図21で説明した第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bに加え、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bの鏡像となるように、第3磁気検知ユニット10c及び第4磁気検知ユニット10dを示す。なお、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bの配置については、説明を省略する。
That is, the
第8の構成例の磁気センサ100は、第2平面34上に形成された第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bの8つの磁気検知部と、当該8つの磁気検知部に対応する第3磁気検知ユニット10c及び第4磁気検知ユニット10dの8つの磁気検知部と、第1平面32上に形成された第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bの磁気収束部材と、当該磁気収束部材に対応する第3磁気検知ユニット10c及び第4磁気検知ユニット10dの磁気収束部材と、を備える。
The
なお、図33において、第5磁気収束部110cは、第1磁気収束部110aと同様に、第3磁気検知ユニット10c及び第4磁気検知ユニット10dにおいて境界がなく、共通の磁気収束部として形成される例を示す。即ち、第5磁気収束部110cは、共通の第11磁気収束部材111cと、第3磁気検知ユニット10c側に配置される第12磁気収束部材112cと、第4磁気検知ユニット10d側に配置される第17磁気収束部材112dと、を有する。
In FIG. 33, the fifth
また、第1磁気検知ユニット10aの第2磁気収束部120aに対応する第3磁気検知ユニット10cの第6磁気収束部120cは、第13磁気収束部材113cから第15磁気収束部材115cを有する。また、第2磁気検知ユニット10bの第4磁気収束部120bに対応する第4磁気検知ユニット10dの第8磁気収束部120dは、第18磁気収束部材113dから第20磁気収束部材115dを有する。また、第3磁気検知ユニット10cは、第9磁気検知部210cから第12磁気検知部240cを有し、第4磁気検知ユニット10dは、第13磁気検知部210dから第16磁気検知部240dを備える。第8の構成例の磁気センサ100は、磁気検知ユニットを複数有するセンサの一例である。
Further, the sixth magnetic converging
第3磁気検知ユニット10c及び第4磁気検知ユニット10dの配置パターンは、点Qを含む基板平面に垂直なXZ平面に、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bと面対称な位置関係となるように配置される。ここで、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bで形成される磁気検知ユニットと、第3磁気検知ユニット10c及び第4磁気検知ユニット10dで形成される磁気検知ユニットとは、予め定められた距離だけ離間されて配置される。
The arrangement pattern of the third
これに代えて、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bで形成される磁気検知ユニットと、第3磁気検知ユニット10c及び第4磁気検知ユニット10dで形成される磁気検知ユニットとは、接続されるように配置されてもよい。即ち、第1磁気収束部材111aの+Y軸方向側の端が、第11磁気収束部材111cの−Y軸方向側の端に接するように配置されてよい。また、第1磁気検知ユニット10aから第4磁気検知ユニット10dは、第11磁気収束部材111cを有さず、第1磁気収束部材111aを共有してもよい。この場合、第1磁気収束部材111aは、第12磁気収束部材112c及び第17磁気収束部材112dの−Y軸方向側の端に接続される。
Instead, the magnetic detection unit formed by the first
第3磁気検知ユニット10c及び第4磁気検知ユニット10dが有する磁気収束部材及び磁気検知部は、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bが有する磁気収束部材及び磁気検知部にそれぞれ対応し、形状及び材質も略同一に形成されてよい。
The magnetic convergence member and the magnetic detection unit included in the third
図34は、本実施形態に係る磁気センサ100に磁場BX、BY、及びBZをそれぞれ与えた場合の、磁気検知部のそれぞれが感知するX軸方向の磁場の一例を示す。図34に示す磁気センサ100において、図33に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。FIG. 34 shows an example of a magnetic field in the X-axis direction sensed by each of the magnetic detection units when the magnetic sensors B X , B Y , and B Z are respectively given to the
磁気センサ100の+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、磁場BXの一部は、第2磁気検知ユニット10bに収束され、第1磁気検知ユニット10aから放出される。第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bに与えられる磁場BXについては、図22で説明したので、ここでは省略する。If the magnetic field B X is given in the + X-axis direction of the
また、磁場BXの一部は、第4磁気検知ユニット10dに収束され、第3磁気検知ユニット10cから放出される。より具体的には、磁場BXは、−X軸方向の端にある第8磁気収束部120dの第20磁気収束部材115dに収束される。Part of the magnetic field B X, is converged to the fourth
第20磁気収束部材115dに収束される磁場の一部は、第20磁気収束部材115dに連結した第19磁気収束部材114dと、第19磁気収束部材114dに連結した第18磁気収束部材113dとを通って、第18磁気収束部材113dから−X軸方向に放出される。第18磁気収束部材113dから−X軸方向に放出される磁場は、第17磁気収束部材112d及び第18磁気収束部材113dの間にある第13磁気検知部210dと第15磁気検知部230dとを通って、第17磁気収束部材112dに捕獲される。
A part of the magnetic field converged on the twentieth magnetic
また、第20磁気収束部材115dに収束される磁場の一部は、第20磁気収束部材115dから+X軸方向に放出される。第20磁気収束部材115dから+X軸方向に放出される磁場は、第17磁気収束部材112d及び第20磁気収束部材115dの間にある第16磁気検知部240dと第14磁気検知部220dとを通って、第17磁気収束部材112dに捕獲される。
In addition, a part of the magnetic field converged on the twentieth magnetic
第17磁気収束部材112dに捕獲される磁場は、第17磁気収束部材112dに連結した第11磁気収束部材111cと、第11磁気収束部材111cに連結した第12磁気収束部材112cとを通って、第12磁気収束部材112cから−X軸方向と+X軸方向とに放出される。第12磁気収束部材112cから−X軸方向に放出される磁場は、第12磁気収束部材112c及び第13磁気収束部材113cの間にある第11磁気検知部230cと第9磁気検知部210cとを通って、第13磁気収束部材113cに捕獲される。さらに、第13磁気収束部材113cに捕獲される磁場は、第13磁気収束部材113cに連結した第14磁気収束部材114cを通って放出される。
The magnetic field captured by the seventeenth magnetic focusing
また、第12磁気収束部材112cから+X軸方向に放出される磁場は、第12磁気収束部材112c及び第15磁気収束部材115cの間にある第10磁気検知部220cと第12磁気検知部240cとを通って、第15磁気収束部材115cに捕獲され、そして放出される。このように、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dは、+X軸方向に入力する磁場BXに応じて方向変換された第1方向と平行な磁場を感知する。The magnetic field emitted from the twelfth magnetic
以上より、+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第3磁気検知部230a、第5磁気検知部210b、第7磁気検知部230b、第9磁気検知部210c、第11磁気検知部230c、第13磁気検知部210d、及び第15磁気検知部230dは、−X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220a、第4磁気検知部240a、第6磁気検知部220b、第8磁気検知部240b、第10磁気検知部220c、第12磁気検知部240c、第14磁気検知部220d、及び第16磁気検知部240dは、+X軸方向の磁場を感知する。As described above, when the magnetic field BX is applied in the + X axis direction, the first
磁気センサ100の+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、磁場BYは、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bに収束され、第1磁気収束部材111aから放出される。第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bに与えられる磁場BYについては、図22で説明したので、ここでは省略する。When the magnetic field BY is applied in the + Y-axis direction of the
そして、第1磁気収束部材111aから放出される磁場BYの一部は、−Y軸方向に突出した第5磁気収束部120cの第12磁気収束部材112cに収束される。第12磁気収束部材112cに収束された磁場は、第12磁気収束部材112cから−X軸方向と+X軸方向とに放出される。A part of the magnetic field BY emitted from the first
第12磁気収束部材112cから−X軸方向に放出される磁場は、第12磁気収束部材112c及び第13磁気収束部材113cの間にある第11磁気検知部230cと第9磁気検知部210cとを通って、第13磁気収束部材113cに捕獲される。さらに、第13磁気収束部材113cに捕獲される磁場は、第13磁気収束部材113cに連結した第14磁気収束部材114cを通って放出される。
The magnetic field emitted from the twelfth magnetic
また、第12磁気収束部材112cから+X軸方向に放出される磁場は、第12磁気収束部材112c及び第15磁気収束部材115cの間にある第10磁気検知部220cと第12磁気検知部240cとを通って、第15磁気収束部材115cに捕獲される。さらに、第15磁気収束部材115cに捕獲される磁場は、第15磁気収束部材115cに連結した第14磁気収束部材114cを通って放出される。
The magnetic field emitted from the twelfth magnetic
同様に、第1磁気収束部材111aから放出される磁場BYの一部は、−Y軸方向に突出した第17磁気収束部材112dに収束される。第17磁気収束部材112dに収束される磁場は、第17磁気収束部材112dから−X軸方向と+X軸方向とに放出される。Similarly, a part of the magnetic field BY emitted from the first magnetic
第17磁気収束部材112dから−X軸方向に放出される磁場は、第17磁気収束部材112d及び第20磁気収束部材115dの間にある第14磁気検知部220dと第16磁気検知部240dとを通って、第20磁気収束部材115dに捕獲される。さらに、第20磁気収束部材115dに捕獲される磁場は、第20磁気収束部材115dに連結した第19磁気収束部材114dを通って放出される。
The magnetic field emitted from the seventeenth magnetic
また、第17磁気収束部材112dから+X軸方向に放出される磁場は、第17磁気収束部材112d及び第18磁気収束部材113dの間にある第15磁気検知部230dと第13磁気検知部210dとを通って、第18磁気収束部材113dに捕獲される。さらに、第18磁気収束部材113dに捕獲される磁場は、第18磁気収束部材113dに連結した第19磁気収束部材114dを通って放出される。このように、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dは、+Y軸方向に入力する磁場BYに応じて方向変換された第1方向と平行な磁場を感知する。Further, the magnetic field emitted from the seventeenth magnetic
以上より、+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第3磁気検知部230a、第6磁気検知部220b、第8磁気検知部240b、第10磁気検知部220c、第12磁気検知部240c、第13磁気検知部210d、及び第15磁気検知部230dは、+X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220a、第4磁気検知部240a、第5磁気検知部210b、第7磁気検知部230b、第9磁気検知部210c、第11磁気検知部230c、第14磁気検知部220d、及び第16磁気検知部240dは、−X軸方向の磁場を感知する。As described above, when the magnetic field BY is applied in the + Y-axis direction, the first
磁気センサ100の+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合において、磁場BZの一部が、第1及び第2磁気検知ユニット10bに与えられる例は、図22で説明したので、ここでは省略する。Since the example in which a part of the magnetic field BZ is applied to the first and second
磁場BZの一部は、−X軸方向に第9磁気検知部210cを通って第13磁気収束部材113cに収束され、そして放出される。磁場BZの一部は、−X軸方向に第10磁気検知部220cを通って第12磁気収束部材112cに収束され、そして放出される。磁場BZの一部は、+X軸方向に第11磁気検知部230cを通って第12磁気収束部材112cに収束され、そして放出される。磁場BZの一部は、+X軸方向に第12磁気検知部240cを通って第15磁気収束部材115cに収束され、そして放出される。Some of the magnetic field B Z is 13 is converged to the magnetic
また、磁場BZの一部は、+X軸方向に第13磁気検知部210dを通って第18磁気収束部材113dに収束され、そして放出される。磁場BZの一部は、+X軸方向に第14磁気検知部220dを通って第17磁気収束部材112dに収束され、そして放出される。磁場BZの一部は、−X軸方向に第15磁気検知部230dを通って第17磁気収束部材112dに収束され、そして放出される。磁場BZの一部は、−X軸方向に第16磁気検知部240dを通って第20磁気収束部材115dに収束され、そして放出される。このように、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dは、+Z軸方向に入力する磁場BZに応じて方向変換された第1方向に平行な磁場を感知する。Part of the magnetic field B Z, is converged to the 18
以上より、+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第2磁気検知部220a、第7磁気検知部230b、第8磁気検知部240b、第9磁気検知部210c、第10磁気検知部220c、第15磁気検知部230d、及び第16磁気検知部240dは、−X軸方向の磁場を感知する。また、第3磁気検知部230a、第4磁気検知部240a、第5磁気検知部210b、第6磁気検知部220b、第11磁気検知部230c、第12磁気検知部240c、第13磁気検知部210d、及び第14磁気検知部220dは、+X軸方向の磁場を感知する。As described above, when the magnetic field BZ is applied in the + Z-axis direction, the first
以上より、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dは、3軸成分を感知する磁場の向きが略同一となる磁気検知部が2つずつあり、3軸成分の磁場の向きが異なる磁気検知部のグループが8つあることがわかる。例えば、第1磁気検知部210a及び第15磁気検知部230dは、3軸成分の磁場BX、BY、BZに対して、それぞれ−X軸方向、+X軸方向、−X軸方向の磁場を感知する。As described above, the first
同様に、第2磁気検知部220a及び第16磁気検知部240d、第3磁気検知部230a及び第13磁気検知部210d、第4磁気検知部240a及び第14磁気検知部220dは、それぞれ3軸成分の磁場の入力に対して、感知する磁場の向きが略同一となる。また、第5磁気検知部210b及び第11磁気検知部230c、第6磁気検知部220b及び第12磁気検知部240c、第7磁気検知部230b及び第9磁気検知部210c、第8磁気検知部240b及び第10磁気検知部220cは、それぞれ3軸成分の磁場の入力に対して、感知する磁場の向きが略同一となる。
Similarly, the second
図35は、本実施形態に係る磁気センサ100に配線部130が接続された一例を示す。図35に示す磁気センサ100において、図23、図33、及び図34に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 35 shows an example in which the
配線部130は、3軸成分の磁場の入力に対して、感知する磁場の向きが略同一となる2つの磁気検知部を、直列に接続する。即ち、例えば、第1磁気検知部210aの一方の端は、第15磁気検知部230dの他方の端に接続される。このように、配線部130は、第1磁気検知部210aから第8磁気検知部240bの一方の端を、第9磁気検知部210cから第16磁気検知部240dのうちの対応する磁気検知部の他方の端に、それぞれ接続する。
The
また、配線部130は、第9磁気検知部210cから第16磁気検知部240dの一方の端を、端子Sにそれぞれ接続する。また、配線部130は、第1磁気検知部210aから第8磁気検知部240bの他方の端と、端子Aから端子Hとを、図35に示すように1対1に対応させてそれぞれ電気的に接続する。端子Aから端子H、及び端子Sは、略同一の平面に略同一の材料で形成されてよい。
Further, the
ここで、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dの磁気抵抗をR1からR16とすると、それぞれの磁気抵抗は以下のようになる。
(数56)
R1=R15=R0−ΔRX+ΔRY−ΔRZ
(数57)
R2=R16=R0+ΔRX−ΔRY−ΔRZ
(数58)
R3=R13=R0−ΔRX+ΔRY+ΔRZ
(数59)
R4=R14=R0+ΔRX−ΔRY+ΔRZ
(数60)
R5=R11=R0−ΔRX−ΔRY+ΔRZ
(数61)
R6=R12=R0+ΔRX+ΔRY+ΔRZ
(数62)
R7=R9=R0−ΔRX−ΔRY−ΔRZ
(数63)
R8=R10=R0+ΔRX+ΔRY−ΔRZ Here, if the magnetic resistance of the first
(Formula 56)
R 1 = R 15 = R 0 −ΔR X + ΔR Y −ΔR Z
(Equation 57)
R 2 = R 16 = R 0 + ΔR X −ΔR Y −ΔR Z
(Formula 58)
R 3 = R 13 = R 0 −ΔR X + ΔR Y + ΔR Z
(Equation 59)
R 4 = R 14 = R 0 + ΔR X −ΔR Y + ΔR Z
(Equation 60)
R 5 = R 11 = R 0 −ΔR X −ΔR Y + ΔR Z
(Equation 61)
R 6 = R 12 = R 0 + ΔR X + ΔR Y + ΔR Z
(Equation 62)
R 7 = R 9 = R 0 −ΔR X −ΔR Y −ΔR Z
(Equation 63)
R 8 = R 10 = R 0 + ΔR X + ΔR Y −ΔR Z
端子A−S間からH−S間の磁気抵抗をRAからRHとすると、それぞれの磁気抵抗は次式のように算出できる。
(数64)
RA=R1+R15=2(R0−ΔRX+ΔRY−ΔRZ)
(数65)
RB=R2+R16=2(R0+ΔRX−ΔRY−ΔRZ)
(数66)
RC=R3+R13=2(R0−ΔRX+ΔRY+ΔRZ)
(数67)
RD=R4+R14=2(R0+ΔRX−ΔRY+ΔRZ)
(数68)
RE=R5+R11=2(R0−ΔRX−ΔRY+ΔRZ)
(数69)
RF=R6+R12=2(R0+ΔRX+ΔRY+ΔRZ)
(数70)
RG=R7+R9=2(R0−ΔRX−ΔRY−ΔRZ)
(数71)
RH=R8+R10=2(R0+ΔRX+ΔRY−ΔRZ)If the magnetoresistance between the terminals A-S and H-S is R A to R H , each magnetoresistance can be calculated as follows:
(Equation 64)
R A = R 1 + R 15 = 2 (R 0 −ΔR X + ΔR Y −ΔR Z )
(Equation 65)
R B = R 2 + R 16 = 2 (R 0 + ΔR X −ΔR Y −ΔR Z )
(Equation 66)
R C = R 3 + R 13 = 2 (R 0 −ΔR X + ΔR Y + ΔR Z )
(Equation 67)
R D = R 4 + R 14 = 2 (R 0 + ΔR X −ΔR Y + ΔR Z )
(Equation 68)
R E = R 5 + R 11 = 2 (R 0 −ΔR X −ΔR Y + ΔR Z )
(Equation 69)
R F = R 6 + R 12 = 2 (R 0 + ΔR X + ΔR Y + ΔR Z )
(Equation 70)
R G = R 7 + R 9 = 2 (R 0 −ΔR X −ΔR Y −ΔR Z )
(Equation 71)
R H = R 8 + R 10 = 2 (R 0 + ΔR X + ΔR Y −ΔR Z )
(数64)から(数71)式の磁気抵抗は、いずれも3軸成分の磁場に応じた抵抗変化量ΔRX、ΔRY、及びΔRZが含まれる。ΔRX、ΔRY、及びΔRZの符号は、図34に示したように、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dを横切るX軸方向の磁場の向きに対応する。Each of the magnetic resistances of the equations (64) to (71) includes resistance change amounts ΔR X , ΔR Y , and ΔR Z corresponding to the magnetic field of the three-axis component. The signs of ΔR X , ΔR Y , and ΔR Z correspond to the direction of the magnetic field in the X-axis direction across the first
(数66)−(数65)式、(数64)−(数67)式、(数70)−(数69)式、及び(数68)−(数71)式より、次式を得る。
(数72)
SCB=RC−RB=4(−ΔRX+ΔRY+ΔRZ)
(数73)
SAD=RA−RD=4(−ΔRX+ΔRY−ΔRZ)
(数74)
SGF=RG−RF=4(−ΔRX−ΔRY−ΔRZ)
(数75)
SEH=RE−RH=4(−ΔRX−ΔRY+ΔRZ)From the formulas (66)-(65), (64)-(67), (70)-(69), and (68)-(71), the following formula is obtained. .
(Formula 72)
S CB = R C -R B = 4 (-ΔR X + ΔR Y + ΔR Z)
(Equation 73)
S AD = R A −R D = 4 (−ΔR X + ΔR Y −ΔR Z )
(Equation 74)
S GF = R G -R F = 4 (-ΔR X -ΔR Y -ΔR Z)
(Equation 75)
S EH = R E -R H = 4 (-ΔR X -ΔR Y + ΔR Z )
さらに、−(数72)−(数73)−(数74)−(数75)式、(数72)+(数73)−(数74)−(数75)式、及び(数72)−(数73)−(数74)+(数75)式より、次式を得る。
(数76)
16ΔRX=−SCB−SAD−SGF−SEH
(数77)
16ΔRY=SCB+SAD−SGF−SEH
(数78)
16ΔRZ=SCB−SAD−SGF+SEH Furthermore, − (Equation 72) − (Equation 73) − (Equation 74) − (Equation 75), (Equation 72) + (Equation 73) − (Equation 74) − (Equation 75), and (Equation 72). The following formula is obtained from the formula-(Formula 73)-(Formula 74) + (Formula 75).
(Equation 76)
16ΔR X = -S CB -S AD -S GF -S EH
(Equation 77)
16ΔR Y = S CB + S AD −S GF −S EH
(Formula 78)
16ΔR Z = S CB −S AD −S GF + S EH
このようにして、磁気センサ100は、直交する3軸成分の磁気信号をそれぞれ取得することができる。即ち、各磁気抵抗に関する連立方程式を解くことで、3軸成分の磁場に応じた抵抗変化量の各々が求まる。ここに記した連立方程式の展開は、一例であり、この限りではない。
In this way, the
図35に示すように、本実施形態の磁気センサ100は、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dのうち、対応する2つの磁気検知部を直列接続する例を説明した。これに代えて、磁気センサ100は、対応する2つの磁気検知部を並列接続してもよい。これに代えて、磁気センサ100は、16の端子を備え、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dの磁気抵抗をそれぞれ出力してもよい。
As shown in FIG. 35, the
第8の構成例の磁気センサ100は、配線部130によって算出部300等に接続され、X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向の磁場成分を出力する。算出部300は、第1磁気検知ユニット10aから第4磁気検知ユニット10dにおける各磁気検知部の出力に基づいて、第1方向の磁場成分と第2方向の磁場成分とを算出する。また、算出部300は、第1磁気検知ユニット10aから第4磁気検知ユニット10dにおける各磁気検知部の出力に基づいて、第1方向及び第2方向と異なる第3方向の磁場成分をさらに算出する。
The
また、算出部300は、各磁気検知部の出力を線形結合することで、各磁場成分を算出してよい。ここで、配線部130及び算出部300については、図23及び図24の構成例と同様に構成して動作させることができるので、ここでは説明を省略する。以上のように、本実施形態の磁気センサ100は、直交する3軸成分の磁気信号を同一基板上で検知することができる。
The
図36は、本実施形態に係る磁気センサ100の第9の構成例を示す。図36に示す磁気センサ100において、図13及び図25に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 36 shows a ninth configuration example of the
第9の構成例の磁気センサ100は、第1磁気収束部材111または第1磁気収束部材111よりも第2方向の正側で第2方向と略直交する面に対して、第1磁気検知ユニット10aと略鏡像となるように配置されている第2磁気検知ユニット10cを備える。また、磁気センサ100は、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10cよりも第1方向の正側で第1方向に略直交する面に対して、第1磁気検知ユニット10aと略鏡像となるように配置された第3磁気検知ユニット10bと、第2磁気検知ユニット10cと略鏡像となるように配置された第4磁気検知ユニット10dと、をさらに備える。
The
即ち、第9の構成例の磁気センサ100は、図25に示された第5の構成例の磁気センサ100において、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10cよりも第1方向の正側で第1方向と略直交する面に対して、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10cと略鏡像となるように配置されている第3磁気検知ユニット10b及び第4磁気検知ユニット10dを備える。即ち、図36において、図25で説明した第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10cに加え、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10cの鏡像となるように、第3磁気検知ユニット10b及び第4磁気検知ユニット10dを示す。
That is, the
また、別の言い方をすると、第9の構成例の磁気センサ100は、図29に示された第6の構成例の磁気センサ100において、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bよりも第2方向の正側で第2方向と略直交する面に対して、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bと略鏡像となるように配置されている第3磁気検知ユニット10c及び第4磁気検知ユニット10dを備える。即ち、図36は、図29で説明した第2磁気検知ユニット10bを第3磁気検知ユニット10bとし、これに加え、第1磁気検知ユニット10a及び第3磁気検知ユニット10bの鏡像となるように、第2磁気検知ユニット10c及び第4磁気検知ユニット10dを示すことになる。
In other words, the
第9の構成例の磁気センサ100は、第2平面34上に形成された第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10cの8つの磁気検知部と、当該8つの磁気検知部に対応する第3磁気検知ユニット10b及び第4磁気検知ユニット10dの8つの磁気検知部と、第1平面32上に形成された第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10cの磁気収束部材と、当該磁気収束部材に対応する第3磁気検知ユニット10b及び第4磁気検知ユニット10dの磁気収束部材と、を備える。
The
また、第1磁気検知ユニット10aの第2磁気収束部120aに対応する第3磁気検知ユニット10bの第4磁気収束部120bは、第8磁気収束部材113bから第10磁気収束部材115bを有する。また、第2磁気検知ユニット10cの第6磁気収束部120cに対応する第4磁気検知ユニット10dの第8磁気収束部120dは、第18磁気収束部材113dから第20磁気収束部材115dを有する。また、第3磁気検知ユニット10bは、第5磁気検知部210bから第8磁気検知部240bを有し、第4磁気検知ユニット10dは、第13磁気検知部210dから第16磁気検知部240dを備える。第9の構成例の磁気センサ100は、磁気検知ユニットを複数有するセンサの一例である。
Further, the fourth magnetic converging
第3磁気検知ユニット10b及び第4磁気検知ユニット10dの配置パターンは、点Qを含む基板平面に垂直なYZ平面に、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10cと面対称な位置関係となるように配置される。ここで、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10cで形成される磁気検知ユニットと、第3磁気検知ユニット10b及び第4磁気検知ユニット10dで形成される磁気検知ユニットとは、予め定められた距離だけ離間されて配置される。
The arrangement pattern of the third
これに代えて、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10cは、接続されるように配置されてもよい。即ち、第1磁気収束部材111aの+Y軸方向側の端が、第11磁気収束部材111cの−Y軸方向側の端に接するように配置されてよい。この場合、第6磁気収束部材111bの+Y軸方向側の端が、第16磁気収束部材111dの−Y軸方向側の端に接するように配置され、第3磁気検知ユニット10b及び第4磁気検知ユニット10dも、接続されるように配置される。また、第1磁気検知ユニット10aから第4磁気検知ユニット10dは、第11磁気収束部材111c及び第16磁気収束部材111dを有さず、第1磁気収束部材111a及び第6磁気収束部材111bを共有してもよい。
Instead, the first
第3磁気検知ユニット10b及び第4磁気検知ユニット10dが有する磁気収束部材及び磁気検知部は、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10cが有する磁気収束部材及び磁気検知部にそれぞれ対応し、形状及び材質も略同一に形成されてよい。
The magnetic convergence member and the magnetic detection unit included in the third
図37は、本実施形態に係る磁気センサ100に磁場BX、BY、及びBZをそれぞれ与えた場合の、磁気検知部のそれぞれが感知するX軸方向の磁場の一例を示す。図37に示す磁気センサ100において、図26、図30、及び図36に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。FIG. 37 shows an example of the magnetic field in the X-axis direction sensed by each of the magnetic detectors when the magnetic fields B X , B Y , and B Z are respectively applied to the
図37に示した第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10cについては、図26で説明したのでここでは省略する。また、図37に示した第3磁気検知ユニット10bについても、図30で説明した第2磁気検知ユニット10bと同様なので、ここでは省略する。
The first
磁気センサ100の+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、磁場BXの一部は、第2磁気検知ユニット10cの第11磁気収束部材111cに収束され、第15磁気収束部材115cから放出される。そして、放出される磁場BXの一部は、第4磁気検知ユニット10dの−X軸方向の端にある第8磁気収束部120dの第20磁気収束部材115dに収束される。If the + X-axis direction to the magnetic field B X of the
第20磁気収束部材115dに収束された磁場の一部は、第20磁気収束部材115dに連結した第19磁気収束部材114dと、第19磁気収束部材114dに連結した第18磁気収束部材113dとを通って、第18磁気収束部材113dから−X軸方向に放出される。第18磁気収束部材113dから−X軸方向に放出される磁場は、第17磁気収束部材112d及び第18磁気収束部材113dの間にある第13磁気検知部210dと第15磁気検知部230dとを通って、第17磁気収束部材112dに捕獲される。
A part of the magnetic field converged on the twentieth magnetic
また、第20磁気収束部材115dに収束された磁場の一部は、第20磁気収束部材115dから+X軸方向に放出される。第20磁気収束部材115dから+X軸方向に放出される磁場は、第17磁気収束部材112d及び第20磁気収束部材115dの間にある第16磁気検知部240dと第14磁気検知部220dとを通って、第17磁気収束部材112dに捕獲される。第17磁気収束部材112dに捕獲される磁場は、第17磁気収束部材112dに連結した第16磁気収束部材111dを通って放出される。このように、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dは、+X軸方向に入力する磁場BXに応じて方向変換された第1方向に平行な磁場を感知する。A part of the magnetic field converged on the twentieth magnetic
以上より、+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第3磁気検知部230a、第5磁気検知部210b、第7磁気検知部230b、第9磁気検知部210c、第11磁気検知部230c、第13磁気検知部210d、及び第15磁気検知部230dは、−X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220a、第4磁気検知部240a、第6磁気検知部220b、第8磁気検知部240b、第10磁気検知部220c、第12磁気検知部240c、第14磁気検知部220d、及び第16磁気検知部240dは、+X軸方向の磁場を感知する。As described above, when the magnetic field BX is applied in the + X axis direction, the first
磁気センサ100の+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、磁場BYの一部は、第3磁気検知ユニット10bの第8磁気収束部材113b及び第10磁気収束部材115bに収束された後、第6磁気収束部材111bから+Y軸方向に放出される。そして、第6磁気収束部材111bから+Y軸方向に放出される磁場BYは、第4磁気検知ユニット10dの−Y軸方向に突出した第7磁気収束部110dの第17磁気収束部材112dに収束される。第17磁気収束部材112dに収束された磁場は、第17磁気収束部材112dから−X軸方向と+X軸方向とに放出される。When the magnetic field BY is applied in the + Y-axis direction of the
第17磁気収束部材112dから−X軸方向に放出される磁場は、第17磁気収束部材112d及び第20磁気収束部材115dの間にある第14磁気検知部220dと第16磁気検知部240dとを通って、第20磁気収束部材115dに捕獲される。さらに、第20磁気収束部材115dに捕獲される磁場は、第20磁気収束部材115dに連結した第19磁気収束部材114dを通って放出される。
The magnetic field emitted from the seventeenth magnetic
また、第17磁気収束部材112dから+X軸方向に放出される磁場は、第17磁気収束部材112d及び第18磁気収束部材113dの間にある第15磁気検知部230dと第13磁気検知部210dとを通って、第18磁気収束部材113dに捕獲される。さらに、第18磁気収束部材113dに捕獲される磁場は、第18磁気収束部材113dに連結した第19磁気収束部材114dを通って放出される。このように、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dは、+Y軸方向に入力する磁場BYに応じて方向変換された第1方向に平行な磁場を感知する。Further, the magnetic field emitted from the seventeenth magnetic
以上より、+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第3磁気検知部230a、第6磁気検知部220b、第8磁気検知部240b、第10磁気検知部220c、第12磁気検知部240c、第13磁気検知部210d、及び第15磁気検知部230dは、+X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220a、第4磁気検知部240a、第5磁気検知部210b、第7磁気検知部230b、第9磁気検知部210c、第11磁気検知部230c、第14磁気検知部220d、及び第16磁気検知部240dは、−X軸方向の磁場を感知する。As described above, when the magnetic field BY is applied in the + Y-axis direction, the first
磁気センサ100の+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合、磁場BZの一部は、+X軸方向に第13磁気検知部210dを通って第18磁気収束部材113dに収束され、そして放出される。磁場BZの一部は、+X軸方向に第14磁気検知部220dを通って第17磁気収束部材112dに収束され、そして放出される。磁場BZの一部は、−X軸方向に第15磁気検知部230dを通って第17磁気収束部材112dに収束され、そして放出される。磁場BZの一部は、−X軸方向に第16磁気検知部240dを通って第20磁気収束部材115dに収束され、そして放出される。このように、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dは、+Z軸方向に入力する磁場BZに応じて方向変換された第1方向に平行な磁場を感知する。If the magnetic field B Z is given in the + Z-axis direction of the
以上より、+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第2磁気検知部220a、第7磁気検知部230b、第8磁気検知部240b、第9磁気検知部210c、第10磁気検知部220c、第15磁気検知部230d、及び第16磁気検知部240dは、−X軸方向の磁場を感知する。また、第3磁気検知部230a、第4磁気検知部240a、第5磁気検知部210b、第6磁気検知部220b、第11磁気検知部230c、第12磁気検知部240c、第13磁気検知部210d、及び第14磁気検知部220dは、+X軸方向の磁場を感知する。As described above, when the magnetic field BZ is applied in the + Z-axis direction, the first
以上の第9の構成例の磁気センサ100は、図33に示す第8の構成例の磁気センサ100と同様な信号を得ることができる。したがって、磁気センサ100は、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dに配線部130が接続され、磁気抵抗の値を取得することで、3軸成分の磁場に応じた抵抗変化量の各々を算出することができる。
The
また、例えば、磁気センサ100は、配線部130によって算出部300等に接続され、X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向の磁場成分を出力する。ここで、配線部130及び算出部300については、図23及び図24の構成例と同様に構成して動作させることができるので、ここでは説明を省略する。以上のように、本実施形態の磁気センサ100は、直交する3軸成分の磁気信号を同一基板上で検知することができる。
For example, the
図38は、本実施形態に係る磁気センサ100の第10の構成例を示す。図38に示す磁気センサ100において、図21及び図33に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 38 shows a tenth configuration example of the
第10の構成例の磁気センサ100は、第1磁気収束部材111の第1方向の負側の端部で第1方向と略直交する面に対して、第1磁気検知ユニット10aと略鏡像となるように配置されている第2磁気検知ユニット10bを備える。また、磁気センサ100は、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bの第2方向の負側の磁気収束部材において、第2方向に略直交する面、または、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bよりも第2方向の負側において第2方向に略直交する面に対して、第1磁気検知ユニット10aと略鏡像となるように配置された第3磁気検知ユニット10cと、第2磁気検知ユニット10bと略鏡像となるように配置された第4磁気検知ユニット10dと、をさらに備える。
The
即ち、第10の構成例の磁気センサ100は、図21に示された第4の構成例の磁気センサ100において、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bよりも第2方向の負側で第2方向と略直交する面に対して、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bと略鏡像となるように配置されている第3磁気検知ユニット10c及び第4磁気検知ユニット10dを備える。即ち、図38において、図21で説明した第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bに加え、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bの鏡像となるように、第3磁気検知ユニット10c及び第4磁気検知ユニット10dを示す。
That is, the
また、別の言い方をすると、第10の構成例の磁気センサ100は、図33に示された第8の構成例の磁気センサ100において、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bの配置と、第3磁気検知ユニット10c及び第4磁気検知ユニット10dの配置と、を交換した配置を示す。即ち、第10の構成例の磁気センサ100が備える第1から第4磁気検知ユニット10dは、図33で説明したのでここでは省略する。
In other words, the
図39は、本実施形態に係る磁気センサ100に磁場BX、BY、及びBZをそれぞれ与えた場合の、磁気検知部のそれぞれが感知するX軸方向の磁場の一例を示す。図39に示す磁気センサ100において、図22、図34、及び図38に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。FIG. 39 shows an example of a magnetic field in the X-axis direction sensed by each of the magnetic detection units when the magnetic fields B X , B Y , and B Z are respectively given to the
磁気センサ100の+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、磁場BXの一部は第2磁気検知ユニット10bの第10磁気収束部材115bに収束され、第1磁気検知ユニット10aを経て放出される。また、磁場BXの一部は第4磁気検知ユニット10dの第20磁気収束部材115dに収束され、第3磁気検知ユニット10cを経て放出される。If the magnetic field B X is given in the + X-axis direction of the
ここで、磁場BXの一部が第2磁気検知ユニット10bに収束され、第1磁気検知ユニット10aから放出される過程は、図22において説明したので、ここでは省略する。また、磁場BXの一部が第4磁気検知ユニット10dに収束され、第3磁気検知ユニット10cから放出される過程は、図34において説明したので、ここでは省略する。Here, a part of the magnetic field B X is converged to the second
即ち、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dは、+X軸方向に入力する磁場BXに応じて方向変換された第1方向に平行な磁場を感知する。そして、+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第3磁気検知部230a、第5磁気検知部210b、第7磁気検知部230b、第9磁気検知部210c、第11磁気検知部230c、第13磁気検知部210d、及び第15磁気検知部230dは、−X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220a、第4磁気検知部240a、第6磁気検知部220b、第8磁気検知部240b、第10磁気検知部220c、第12磁気検知部240c、第14磁気検知部220d、及び第16磁気検知部240dは、+X軸方向の磁場を感知する。That is, the 16
磁気センサ100の+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、磁場BYは、−Y軸方向に突出した第12磁気収束部材112c及び第17磁気収束部材112dに収束される。ここで、磁場BYが第12磁気収束部材112c及び第17磁気収束部材112dに収束され、第3磁気検知ユニット10c及び第4磁気検知ユニット10dから放出される過程は、図34において説明したので、ここでは省略する。When the magnetic field BY is applied in the + Y-axis direction of the
第3磁気検知ユニット10c及び第4磁気検知ユニット10dから+Y軸方向に放出される磁場BYは、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bに収束され、第2磁気収束部材112a及び第7磁気収束部材112bからそれぞれ放出される。第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bに与えられる磁場BYについては、図22で説明したので、ここでは省略する。The magnetic field BY emitted in the + Y-axis direction from the third
即ち、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dは、+Y軸方向に入力する磁場BYに応じて方向変換された第1方向に平行な磁場を感知する。そして、+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第3磁気検知部230a、第6磁気検知部220b、第8磁気検知部240b、第10磁気検知部220c、第12磁気検知部240c、第13磁気検知部210d、及び第15磁気検知部230dは、+X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220a、第4磁気検知部240a、第5磁気検知部210b、第7磁気検知部230b、第9磁気検知部210c、第11磁気検知部230c、第14磁気検知部220d、及び第16磁気検知部240dは、−X軸方向の磁場を感知する。That is, the first
磁気センサ100の+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合において、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dに与えられる場合の例は、図33と同様であり、ここでは省略する。即ち、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dは、+Z軸方向に入力する磁場BZに応じて方向変換された第1方向に平行な磁場を感知する。そして、+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第2磁気検知部220a、第7磁気検知部230b、第8磁気検知部240b、第9磁気検知部210c、第10磁気検知部220c、第15磁気検知部230d、及び第16磁気検知部240dは、−X軸方向の磁場を感知する。また、第3磁気検知部230a、第4磁気検知部240a、第5磁気検知部210b、第6磁気検知部220b、第11磁気検知部230c、第12磁気検知部240c、第13磁気検知部210d、及び第14磁気検知部220dは、+X軸方向の磁場を感知する。In the case where the magnetic field B Z is applied in the + Z-axis direction of the
以上の第10の構成例の磁気センサ100は、図33に示す第8の構成例の磁気センサ100と同様な信号を得ることができる。したがって、磁気センサ100は、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dに配線部130が接続され、磁気抵抗の値を取得することで、3軸成分の磁場に応じた抵抗変化量の各々を算出することができる。
The
また、例えば、磁気センサ100は、配線部130によって算出部300等に接続され、X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向の磁場成分を出力する。ここで、配線部130及び算出部300については、図23及び図24の構成例と同様に構成して動作させることができるので、ここでは説明を省略する。以上のように、本実施形態の磁気センサ100は、直交する3軸成分の磁気信号を同一基板上で検知することができる。
For example, the
図40は、本実施形態に係る磁気センサ100の第11の構成例を示す。図40に示す磁気センサ100において、図29及び図36に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 40 shows an eleventh configuration example of the
第11の構成例の磁気センサ100は、第5磁気収束部材115よりも第1方向の正側で第1方向と略直交する面に対して、第1磁気検知ユニット10aと略鏡像となるように配置されている第2磁気検知ユニット10bを備える。また、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bの第2方向の負側の磁気収束部材において、第2方向に略直交する面、または、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bよりも第2方向の負側において第2方向に略直交する面に対して、第1磁気検知ユニット10aと略鏡像となるように配置された第3磁気検知ユニット10cと、第2磁気検知ユニット10bと略鏡像となるように配置された第4磁気検知ユニット10dと、をさらに備える。
The
即ち、第11の構成例の磁気センサ100は、図29に示された第6の構成例の磁気センサ100において、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bよりも第2方向の負側で第2方向と略直交する面に対して、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bと略鏡像となるように配置されている第3磁気検知ユニット10c及び第4磁気検知ユニット10dを備える。即ち、図40において、図29で説明した第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bに加え、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bの鏡像となるように、第3磁気検知ユニット10c及び第4磁気検知ユニット10dを示す。
That is, the
また、別の言い方をすると、第11の構成例の磁気センサ100は、図36に示された第9の構成例の磁気センサ100において、第1磁気検知ユニット10a及び第3磁気検知ユニット10bの配置と、第2磁気検知ユニット10c及び第4磁気検知ユニット10dの配置と、を交換した配置を示す。即ち、第11の構成例の磁気センサ100が備える第1磁気検知ユニット10aから第4磁気検知ユニット10dは、図36で説明したのでここでは省略する。なお、ここでは、図40に示す第2磁気検知ユニット10bは、図36に示された第3磁気検知ユニット10bに相当し、図40に示す第3磁気検知ユニット10cは、図36に示された第2磁気検知ユニット10cに相当するとして説明する。
In other words, the
図41は、本実施形態に係る磁気センサ100に磁場BX、BY、及びBZをそれぞれ与えた場合の、磁気検知部のそれぞれが感知するX軸方向の磁場の一例を示す。図39に示す磁気センサ100において、図30、図37、及び図40に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。FIG. 41 shows an example of the magnetic field in the X-axis direction sensed by each of the magnetic sensing units when the magnetic sensors B X , B Y , and B Z are given to the
磁気センサ100の+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、磁場BXの一部は第1磁気検知ユニット10aの第1磁気収束部材111aに収束され、第2磁気検知ユニット10bを経て放出される。また、磁場BXの一部は第3磁気検知ユニット10cの第11磁気収束部材111cに収束され、第4磁気検知ユニット10dを経て放出される。If the
ここで、磁場BXの一部が第1磁気検知ユニット10aに収束され、第2磁気検知ユニット10bから放出される過程は、図30において説明したので、ここでは省略する。また、磁場BXの一部が第3磁気検知ユニット10cに収束され、第4磁気検知ユニット10dから放出される過程は、図37において説明したので、ここでは省略する。Here, a part of the magnetic field B X is converged to the first
即ち、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dは、+X軸方向に入力する磁場BXに応じて方向変換された第1方向に平行な磁場を感知する。そして、+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第3磁気検知部230a、第5磁気検知部210b、第7磁気検知部230b、第9磁気検知部210c、第11磁気検知部230c、第13磁気検知部210d、及び第15磁気検知部230dは、−X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220a、第4磁気検知部240a、第6磁気検知部220b、第8磁気検知部240b、第10磁気検知部220c、第12磁気検知部240c、第14磁気検知部220d、及び第16磁気検知部240dは、+X軸方向の磁場を感知する。That is, the 16
磁気センサ100の+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、磁場BYは、−Y軸方向に突出した第12磁気収束部材112c及び第17磁気収束部材112dに収束される。ここで、磁場BYが第12磁気収束部材112c及び第17磁気収束部材112dに収束され、第3磁気検知ユニット10c及び第4磁気検知ユニット10dから放出される過程は、図37において説明したので、ここでは省略する。When the magnetic field BY is applied in the + Y-axis direction of the
第3磁気検知ユニット10c及び第4磁気検知ユニット10dから+Y軸方向に放出される磁場BYは、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bに収束され、第2磁気収束部材112a及び第7磁気収束部材112bからそれぞれ放出される。第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bに与えられる磁場BYについては、図30で説明したので、ここでは省略する。The magnetic field BY emitted in the + Y-axis direction from the third
即ち、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dは、+Y軸方向に入力する磁場BYに応じて方向変換された第1方向に平行な磁場を感知する。そして、+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第3磁気検知部230a、第6磁気検知部220b、第8磁気検知部240b、第10磁気検知部220c、第12磁気検知部240c、第13磁気検知部210d、及び第15磁気検知部230dは、+X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220a、第4磁気検知部240a、第5磁気検知部210b、第7磁気検知部230b、第9磁気検知部210c、第11磁気検知部230c、第14磁気検知部220d、及び第16磁気検知部240dは、−X軸方向の磁場を感知する。That is, the first
磁気センサ100の+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合において、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dに与えられる場合の例は、図37と同様であり、ここでは省略する。即ち、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dは、+Z軸方向に入力する磁場BZに応じて方向変換された第1方向に平行な磁場を感知する。そして、+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合、第1磁気検知部210a、第2磁気検知部220a、第7磁気検知部230b、第8磁気検知部240b、第9磁気検知部210c、第10磁気検知部220c、第15磁気検知部230d、及び第16磁気検知部240dは、−X軸方向の磁場を感知する。また、第3磁気検知部230a、第4磁気検知部240a、第5磁気検知部210b、第6磁気検知部220b、第11磁気検知部230c、第12磁気検知部240c、第13磁気検知部210d、及び第14磁気検知部220dは、+X軸方向の磁場を感知する。When the magnetic field B Z is applied in the + Z-axis direction of the
以上の第11の構成例の磁気センサ100は、図33に示す第8の構成例の磁気センサ100と同様な信号を得ることができる。したがって、磁気センサ100は、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dに配線部130が接続され、磁気抵抗の値を取得することで、3軸成分の磁場に応じた抵抗変化量の各々を算出することができる。
The
また、例えば、磁気センサ100は、配線部130によって算出部300等に接続され、X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向の磁場成分を出力する。ここで、配線部130及び算出部300については、図23及び図24の構成例と同様に構成して動作させることができるので、ここでは説明を省略する。以上のように、本実施形態の磁気センサ100は、直交する3軸成分の磁気信号を同一基板上で検知することができる。
For example, the
また、以上の第4から第11の構成例の磁気センサ100は、一の軸の成分の出力信号に、他の軸の成分の一部が出力されてしまう他軸感度を抑制する効果をもたらすため、高い精度で3軸成分の磁気信号を検知する磁気センサが実現できる。
In addition, the
図42は、本実施形態に係る磁気センサ100の第12の構成例を示す。図42に示す磁気センサ100において、図33及び図35に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 42 shows a twelfth configuration example of the
第12の構成例の磁気センサ100は、第1磁気検知ユニット10aから第4磁気検知ユニット10dを複数備える。図42は、磁気センサ100が、図33及び図35に示された第8の構成例の第1磁気検知ユニット10aから第4磁気検知ユニット10dをそれぞれ2つ備える例を示す。図42において、第1磁気検知ユニット10aから第4磁気検知ユニット10dを1つずつ有する配置パターンを、第1配置パターン40a及び第2配置パターン40bとする。
The
図42において、2つの配置パターンは、予め定められた間隔を有するように離間され、第1配置パターン40a、第2配置パターン40bの順で−X軸方向側から+X軸方向側に配列される例を示す。これに代えて、第1配置パターン40a及び第2配置パターン40bは、第2方向に(−Y軸方向側から+Y方向側に)配列されてもよい。
In FIG. 42, two arrangement patterns are separated so as to have a predetermined interval, and are arranged in the order of the
また、図42は、第1配置パターン40a及び第2配置パターン40bに配線部130が接続された一例を示す。第1配置パターン40a及び第2配置パターン40bが有する複数の磁気検知部は、図35に示されるように、対応する2つの磁気検知部が配線部130により直列に接続される。例えば、配線部130は、3軸成分の磁場の入力に対して、感知する磁場の向きが略同一となる2つの磁気検知部を、直列に接続する。例えば、第1磁気検知部210aの一方の端は、第15磁気検知部230dの他方の端に接続される。ここで、他の磁気検知部の対応する具体的な組み合わせについては、図35で説明したのでここでは省略する。
FIG. 42 shows an example in which the
そして、配線部130は、第1配置パターン40aにおいて直列に接続した2つの磁気検知部と、第2配置パターン40bにおいて直列に接続した対応する2つの磁気検知部とを、直列に接続する。例えば、第1配置パターン40aの第1磁気検知部210a及び第15磁気検知部230dと、第2配置パターン40aの第1磁気検知部210a及び第15磁気検知部230dとを、直列に接続する。この場合、配線部130は、第1配置パターン40a及び第2配置パターン40bにおける2つの第15磁気検知部230dの一方の端子同士を接続してよい。
The
このように、配線部130は、第1配置パターン40aにおいて直列に接続した2つの磁気検知部と、当該2つの磁気検知部の組み合わせと同一の第2配置パターン40bにおける2つの磁気検知部の組み合わせとを、直列に接続する。即ち、配線部130は、32の磁気検知部から、4つの磁気検知部を直列接続した8組の回路を構成するように配線する。そして、配線部130は、8組の回路の一方を端子Sに接続し、他方を端子Aから端子Hにそれぞれ接続する。
Thus, the
一例として、配線部130は、端子A−第1配置パターン40aの第1磁気検知部210d−第1配置パターン40aの第15磁気検知部230d−第2配置パターン40bの第15磁気検知部230d−第2配置パターン40bの第1磁気検知部210a−端子Sと、配線する。これにより、第12の構成例の磁気センサ100は、端子Aから端子Hの各端子と、端子Sとの端子間に、直列接続された4つの磁気検知部をそれぞれ有する。そして、直列接続された4つの磁気検知部は、図35に示された第8の構成例の端子Aから端子Hの各端子と端子Sとの端子間にそれぞれ有する2つの磁気検知部の組み合わせを、それぞれ2組有する。
As an example, the
このように、第12の構成例の磁気センサ100は、1つの配置パターンにおいて検出に用いる2つの磁気検知部の組み合わせと、他の配置パターンにおける同一の組み合わせとを、直列接続する。これによって、磁気センサ100は、1つの配置パターンによる検出よりも、直交する3軸成分の磁場を高い感度で検出することができる。また、当該磁気センサ100は、配置パターンを2つ備えるが、端子の数は増加させないので、例えば、図24に示された算出部300等に接続され、X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向の磁場成分を出力することができる。この場合、算出部300は、線形結合された各磁気検知部の出力に基づき、各磁場成分を算出する。
As described above, the
本実施形態において、磁気センサ100は、2つの配置パターンを備える例を説明した。これに変えて、磁気センサ100は、3つ以上の配置パターンを備えてもよい。この場合、磁気センサ100は、複数の配置パターンを互いに重なり合わないように、例えば、第1方向及び/または第2方向と平行に配列する。また、磁気センサ100がn個の配置パターンを備える場合、配線部130は、1つの配置パターン内の2つの磁気検知部の組み合わせと、当該組み合わせと同一の他の(n−1)個の配置パターンの(n−1)組の2つの磁気検知部の組み合わせとを、直列に接続してよい。
In the present embodiment, the example in which the
また、以上の磁気センサ100は、配線部130が1つの配置パターン内の対応する2つの磁気検知部を直列に接続することを説明した。これに代えて、配線部130は、1つの配置パターン内の対応する2つの磁気検知部を並列に接続してもよい。
Moreover, the above
また、第12の構成例の磁気センサ100は、2以上の配置パターンにおいて、配線部130が複数の磁気検知部を適切に接続することを説明した。ここで、配置パターンの例として、図33に示す第8の構成例の配置パターンを2つ設けた例を示した。これに代えて、磁気センサ100は、第1から第7、及び第9から第11の構成例の配置パターンを2つ設けてもよい。
In the
図43は、本実施形態に係る磁気センサ100の第13の構成例を示す。図43に示す磁気センサ100において、図33及び図35に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 43 shows a thirteenth configuration example of the
第13の構成例の磁気センサ100は、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bよりも外側に配置された補助磁気収束部材をさらに備える。図43は、一例として、第1磁気検知ユニット10a及び第4磁気検知ユニット10dよりも外側に配置された補助磁気収束部材をさらに備える。ここで、補助磁気収束部材は、第1方向の外側に配置される。
The
図43は、磁気センサ100が、図33及び図35に示す第8の構成例の磁気センサ100の配置パターン40を1つと、X軸方向の両側に、第8の構成例の磁気センサ100の磁気収束部だけで構成する補助配置パターン50を2つ備えている。ここで、補助配置パターン50は、補助磁気収束部材として機能してよく、これに代えて、補助配置パターン50の一部が補助磁気収束部材として機能してもよい。配置パターン40及び補助配置パターン50の具体的な構成は、図33及び図35で説明したのでここでは省略する。
43, the
図43において、2つの補助配置パターン50は、第1補助配置パターン50a、第2補助配置パターン50bの順で−X軸方向側から+X軸方向側に並び、配置パターン40を挟むように配置される。配置パターン40及び第1補助配置パターン50aは、予め定められた間隔を有するように離間される。例えば、配置パターン40の第10磁気収束部材115bと、第1補助配置パターン50aの第5磁気収束部材115aとの間が、予め定められた距離だけ離間するように配置される。
43, the two auxiliary arrangement patterns 50 are arranged so that the arrangement pattern 40 is sandwiched between the first auxiliary arrangement pattern 50a and the second auxiliary arrangement pattern 50b in the order from the −X axis direction side to the + X axis direction side. The The arrangement pattern 40 and the first auxiliary arrangement pattern 50a are separated so as to have a predetermined interval. For example, the tenth magnetic
同様に、配置パターン40及び第2補助配置パターン50bは、予め定められた間隔を有するように離間される。例えば、配置パターン40の第5磁気収束部材115aと、第2補助配置パターン50bの第10磁気収束部材115bとの間が、予め定められた距離だけ離間するように配置される。ここで、予め定められた距離は、例えば、第1磁気検知ユニット10a及び第2磁気検知ユニット10bの間の距離と同程度であることが好ましい。
Similarly, the arrangement pattern 40 and the second auxiliary arrangement pattern 50b are separated so as to have a predetermined interval. For example, the fifth magnetic
ここで、補助配置パターン50がない場合において、+Y軸方向の磁場が配置パターン40に供給される例を説明する。この場合、配置パターン40の−X軸方向側の端にある第2磁気検知ユニット10bの第10磁気収束部材115bが、当該第10磁気収束部材115bよりも−X軸方向側の空間にある磁場を収束する。すると、当該第10磁気収束部材115bに収束する磁場は、第2磁気検知ユニット10bの+X軸方向側の端にある第8磁気収束部材113bに収束する磁場に比べて大きくなってしまうことがある。同様に、第4磁気検知ユニット10dの第20磁気収束部材115dに収束する磁場は、第18磁気収束部材113dに収束する磁場に比べて大きくなってしまうことがある。
Here, an example in which a magnetic field in the + Y-axis direction is supplied to the arrangement pattern 40 when there is no auxiliary arrangement pattern 50 will be described. In this case, the tenth magnetic
また、配置パターン40の+X軸方向側の端にある第1磁気検知ユニット10aの第5磁気収束部材115aに収束する磁場は、第3磁気収束部材113aに収束する磁場に比べてやや大きくなってしまうことがある。また、第3磁気検知ユニット10cの第15磁気収束部材115cに収束する磁場は、第13磁気収束部材113cに収束する磁場に比べてやや大きくなってしまうことがある。
Further, the magnetic field that converges on the fifth magnetic converging
このようなアンバランスがあると、例えば、直交する3軸成分の磁気信号をそれぞれ算出する場合等に、雑音成分として影響を及ぼしてしまうことがある。そこで、本実施形態の磁気センサ100は、このような磁気収束部材に収束する磁場のアンバランスを解消すべく、配置パターン40の−X軸方向側の端にある第10磁気収束部材115bの近傍に、第1補助配置パターン50aの少なくとも一部が配置される。
When such an imbalance exists, for example, when magnetic signals of orthogonal three-axis components are respectively calculated, the noise component may be affected. Therefore, the
即ち、当該第1補助配置パターン50aの少なくとも一部は、第10磁気収束部材115bよりも−X軸方向側の空間にある磁場を収束させるので、第10磁気収束部材115bが収束する磁場を低減させて、第8磁気収束部材113bに収束する磁場と同程度にすることができる。これによって、第13の構成例の磁気センサ100は、配置パターン40に設けられた各々の磁気収束部材に、+Y軸方向の磁場を一様に入力させることができ、+Y軸方向の磁場を高い精度で検出することができる。
That is, at least a part of the first auxiliary arrangement pattern 50a converges the magnetic field in the space on the −X-axis direction side with respect to the tenth magnetic focusing
同様に、配置パターン40の+X軸方向側の端にある第5磁気収束部材115aの近傍に、第2補助配置パターン50bの少なくとも一部が配置される。当該第2補助配置パターン50bの少なくとも一部は、第5磁気収束部材115aよりも+X軸方向側の空間にある磁場を収束させるので、第5磁気収束部材115aが収束する磁場を低減させて、第3磁気収束部材113aに収束する磁場と同程度にすることができる。
Similarly, at least a part of the second auxiliary arrangement pattern 50b is arranged in the vicinity of the fifth magnetic
また、配置パターン40の+X軸方向側の端にある第15磁気収束部材115cの近傍には、第2補助配置パターン50bの少なくとも一部が配置され、配置パターン40の−X軸方向側の端にある第20磁気収束部材115dの近傍には、第1補助配置パターン50aの少なくとも一部が配置される。これによって、配置パターン40に設けられた各々の磁気収束部材に、+Y軸方向の磁場を一様に入力させることができる。
Further, at least a part of the second auxiliary arrangement pattern 50b is arranged in the vicinity of the fifteenth magnetic
以上の第13の構成例の磁気センサ100は、第8の構成例の磁気センサ100の配置パターン40を1つ備える例を説明したが、これに代えて、複数の配置パターン40を備えてもよい。また、これに代えて、磁気センサ100は、第1から第7、及び第9から第11の構成例の配置パターンを設けてもよい。
Although the
図44は、本実施形態に係る磁気センサ100の第14の構成例を示す。図44に示す磁気センサ100において、図33及び図35に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 44 shows a fourteenth configuration example of the
第14の構成例の磁気センサ100は、図33及び図35に示す第8の構成例の磁気センサ100の配置パターンを備えている例を説明する。図44は、第8の構成例の磁気センサ100が備える第1磁気検知部210aから16磁気検知部240dを示す。第1磁気検知部210a及び第3磁気検知部230a、第5磁気検知部210b及び第7磁気検知部230b、第10磁気検知部220c及び第12磁気検知部240c、及び第14磁気検知部220d及び16磁気検知部240dの一方の端子は、電気的に1点に結合されて、端子Sに接続される。
An example in which the
また、第2磁気検知部220a及び第13磁気検知部210dの一方の端子は、電気的に1点に結合されて、端子Mに接続される。第4磁気検知部240a及び第15磁気検知部230dの一方の端子は、電気的に1点に結合されて、端子Nに接続される。第6磁気検知部220b及び第9磁気検知部210cの一方の端子は、電気的に1点に結合されて、端子Oに接続される。第8磁気検知部240b及び第11磁気検知部230cの一方の端子は、電気的に1点に結合されて、端子Pに接続される。
In addition, one terminal of the second
また、第2磁気検知部220a及び第3磁気検知部230aの他方の端子は、電気的に1点に結合されて、端子Cに接続される。第1磁気検知部210a及び第4磁気検知部240aの他方の端子は、電気的に1点に結合されて、端子Aに接続される。第13磁気検知部210d及び第16磁気検知部240dの他方の端子は、電気的に1点に結合されて、端子Bに接続される。第14磁気検知部220d及び第15磁気検知部230dの他方の端子は、電気的に1点に結合されて、端子Dに接続される。第6磁気検知部220b及び第7磁気検知部230bの他方の端子は、電気的に1点に結合されて、端子Gに接続される。第5磁気検知部210b及び第8磁気検知部240bの他方の端子は、電気的に1点に結合されて、端子Eに接続される。第9磁気検知部210c及び第12磁気検知部240cの他方の端子は、電気的に1点に結合されて、端子Fに接続される。第10磁気検知部220c及び第11磁気検知部230cの他方の端子は、電気的に1点に結合されて、端子Hに接続される。
The other terminals of the second
さらに、端子Sは、予め定められた第1電位が与えられる。また、端子M、N、O、Pは、電気的に1点に結合されて、予め定められた第2電位が与えられる。 Furthermore, a predetermined first potential is applied to the terminal S. Further, the terminals M, N, O, and P are electrically coupled to one point and given a predetermined second potential.
このように、第14の構成例の磁気センサ100は、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dを用いて、4つのホイーストン・ブリッジを形成する。第1ブリッジは、第2磁気検知部220a、第3磁気検知部230a、第13磁気検知部210d、及び第16磁気検知部240dと、端子B、C、M、及びSとを有する。第2ブリッジは、第1磁気検知部210a、第4磁気検知部240a、第14磁気検知部220d、及び第15磁気検知部230dと、端子A、D、N、及びSとを有する。第3ブリッジは、第6磁気検知部220b、第7磁気検知部230b、第9磁気検知部210c、及び第12磁気検知部240cと、端子F、G、O、及びSとを有する。第4ブリッジは、第5磁気検知部210b、第8磁気検知部240b、第10磁気検知部220c、及び第11磁気検知部230cと、端子E、H、P、及びSとを有する。
Thus, the
第1ブリッジから第4ブリッジは、第1電位及び第2電位の間に、電圧源等によって予め定められた電圧VSが供給される。即ち、端子M−S間、N−S間、O−S間、及びP−S間に、電圧VSが供給される。The first bridge to the fourth bridge are supplied with a voltage V S predetermined by a voltage source or the like between the first potential and the second potential. That is, the voltage V S is supplied between the terminals MS, NS, OS, and PS.
端子A−S間、B−S間、C−S間、D−S間、E−S間、F−S間、G−S間、及びH−S間の電圧を、VAS、VBS、VCS、VDS、VES、VFS、VGS、及びVHSとすると、それぞれの電圧は次式で示される。
(数79)
VAS=VSR1/(R1+R4)=(R0−ΔRX+ΔRY−ΔRZ)VS/2R0
(数80)
VBS=VSR16/(R13+R16)=(R0+ΔRX−ΔRY−ΔRZ)VS/2R0
(数81)
VCS=VSR3/(R2+R3)=(R0−ΔRX+ΔRY+ΔRZ)VS/2R0
(数82)
VDS=VSR14/(R14+R15)=(R0+ΔRX−ΔRY+ΔRZ)VS/2R0
(数83)
VES=VSR5/(R5+R8)=(R0−ΔRX−ΔRY+ΔRZ)VS/2R0
(数84)
VFS=VSR12/(R9+R12)=(R0+ΔRX+ΔRY+ΔRZ)VS/2R0
(数85)
VGS=VSR7/(R6+R7)=(R0−ΔRX−ΔRY−ΔRZ)VS/2R0
(数86)
VHS=VSR10/(R10+R11)=(R0+ΔRX+ΔRY−ΔRZ)VS/2R0 The voltages between terminals A-S, B-S, C-S, D-S, E-S, F-S, G-S, and H-S are expressed as V AS and V BS. , V CS , V DS , V ES , V FS , V GS , and V HS , the respective voltages are expressed by the following equations.
(Equation 79)
V AS = V S R 1 / (R 1 + R 4 ) = (R 0 −ΔR X + ΔR Y −ΔR Z ) V S / 2R 0
(Equation 80)
V BS = V S R 16 / (R 13 + R 16 ) = (R 0 + ΔR X -ΔR Y -ΔR Z ) V S / 2R 0
(Formula 81)
V CS = V S R 3 / (R 2 + R 3 ) = (R 0 −ΔR X + ΔR Y + ΔR Z ) V S / 2R 0
(Equation 82)
V DS = V S R 14 / (R 14 + R 15 ) = (R 0 + ΔR X −ΔR Y + ΔR Z ) V S / 2R 0
(Formula 83)
V ES = V S R 5 / (R 5 + R 8 ) = (R 0 −ΔR X −ΔR Y + ΔR Z ) V S / 2R 0
(Equation 84)
V FS = V S R 12 / (R 9 + R 12 ) = (R 0 + ΔR X + ΔR Y + ΔR Z ) V S / 2R 0
(Equation 85)
V GS = V S R 7 / (R 6 + R 7 ) = (R 0 −ΔR X −ΔR Y −ΔR Z ) V S / 2R 0
(Equation 86)
V HS = V S R 10 / (R 10 + R 11 ) = (R 0 + ΔR X + ΔR Y −ΔR Z ) V S / 2R 0
(数79)から(数86)式の電圧は、いずれも3軸成分の磁場に応じた抵抗変化量ΔRX、ΔRY、及びΔRZが含まれる。ΔRX、ΔRY、及びΔRZの符号は、第1磁気検知部210aから第16磁気検知部240dを横切るX軸方向の磁場の向きに対応する。Each of the voltages in the equations (79) to (86) includes resistance change amounts ΔR X , ΔR Y , and ΔR Z corresponding to the magnetic field of the three-axis component. The signs of ΔR X , ΔR Y , and ΔR Z correspond to the direction of the magnetic field in the X-axis direction across the first
(数81)−(数80)式、(数79)−(数82)式、(数85)−(数84)式、及び(数83)−(数86)式より、次式を得る。
(数87)
VCB=VCS−VBS=(−ΔRX+ΔRY+ΔRZ)VS/R0
(数88)
VAD=VAS−VDS=(−ΔRX+ΔRY−ΔRZ)VS/R0
(数89)
VGF=VGS−VFS=(−ΔRX−ΔRY−ΔRZ)VS/R0
(数90)
VEH=VES−VHS=(−ΔRX−ΔRY+ΔRZ)VS/R0 From the formulas (81)-(80), (79)-(82), (85)-(84), and (83)-(86), the following formula is obtained. .
(Equation 87)
V CB = V CS −V BS = (− ΔR X + ΔR Y + ΔR Z ) V S / R 0
(Equation 88)
V AD = V AS −V DS = (− ΔR X + ΔR Y −ΔR Z ) V S / R 0
(Equation 89)
V GF = V GS −V FS = (− ΔR X −ΔR Y −ΔR Z ) V S / R 0
(Equation 90)
V EH = V ES −V HS = (− ΔR X −ΔR Y + ΔR Z ) V S / R 0
さらに、−(数87)−(数88)−(数89)−(数90)式、(数87)+(数88)−(数89)−(数90)式、及び(数87)−(数88)−(数89)+(数90)式より、次式を得る。
(数91)
4ΔRX=(−VCB−VAD−VGF−VEH)R0/VS
(数92)
4ΔRY=(VCB+VAD−VGF−VEH)R0/VS
(数93)
4ΔRZ=(VCB−VAD−VGF+VEH)R0/VS Furthermore, − (Equation 87) − (Equation 88) − (Equation 89) − (Equation 90), (Equation 87) + (Equation 88) − (Equation 89) − (Equation 90), and (Equation 87). The following formula is obtained from the formula-(Formula 88)-(Formula 89) + (Formula 90).
(Equation 91)
4ΔR X = (− V CB −V AD −V GF −V EH ) R 0 / V S
(Equation 92)
4ΔR Y = (V CB + V AD −V GF −V EH ) R 0 / V S
(Equation 93)
4ΔR Z = (V CB −V AD −V GF + V EH ) R 0 / V S
このようにして、磁気センサ100は、直交する3軸成分の磁気信号をそれぞれ取得することができる。即ち、各電圧に関する連立方程式を解くことで、3軸成分の磁場に応じた抵抗変化量の各々が求まる。ここに記した連立方程式の展開は、一例であり、この限りではない。
In this way, the
ここで、差分電圧VCB、VAD、VGF、及びVEHは、言い換えると、各々、端子C−B間、A−D間、G−F間、及びE−H間に生じる電圧である。つまり、端子C−B間、A−D間、G−F間、及びE−H間に生じる電圧を直接測定することで、(数87)から(数90)式の信号を取得することができ、各軸の出力信号を得ることができる。Here, the differential voltages V CB , V AD , V GF , and V EH are, in other words, voltages generated between the terminals C-B, A-D, GF, and E-H, respectively. . That is, by directly measuring the voltage generated between the terminals C-B, A-D, GF, and E-H, the signal of the formula (90) can be obtained from the formula (90). The output signal of each axis can be obtained.
図44において、第1ブリッジから第4ブリッジは、各々に第2電位が供給されているが、例えば、端子M、N、O、及びPの各々にスイッチを設けて、スイッチを切替えながら各々のブリッジに電圧を供給してもよい。また、複数の磁気検知部が、端子Sに接続することは、端子数を減らすことができるので、好ましい形態ではあるが、これに代えて、複数の端子Sを備え、各磁気検知部、または2つの磁気検知部の一方を複数の端子Sのいずれかにそれぞれ接続してもよい。 In FIG. 44, the first bridge to the fourth bridge are each supplied with the second potential. For example, each of the terminals M, N, O, and P is provided with a switch, and each switch is switched while the switch is switched. A voltage may be supplied to the bridge. In addition, it is preferable that a plurality of magnetic detection units be connected to the terminals S because the number of terminals can be reduced. However, instead of this, a plurality of terminals S are provided, and each magnetic detection unit or One of the two magnetic detection units may be connected to one of the plurality of terminals S, respectively.
以上の第14の構成例の磁気センサ100は、第8の構成例の磁気センサ100の配置パターンを用いる例を説明した。これに代えて、磁気センサ100は、第1から第7、及び第9から第11の構成例の配置パターンを用いてよい。
The
図45は、本実施形態に係る磁気センサ100の第15の構成例を示す。図45に示す磁気センサ100において、図1に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 45 shows a fifteenth configuration example of the
第15の構成例の磁気センサ100は、第1方向に延伸する第1磁気収束部材111と、第1磁気収束部材111の端部に接続されて第1方向と異なる第2方向に延伸する第2磁気収束部材112と、第2磁気収束部材112の第1方向の負側に寄って配置されている第1磁気検知部210と、第2磁気収束部材112の第1方向の正側に寄って配置されている第2磁気検知部220と、を備える。図45は、第15の構成例の磁気センサ100として、図1に示された第1の構成例の磁気センサ100から、第2磁気収束部120及び第3磁気検知部230を除いた配置パターンを示す。
The
なお、第1磁気検知部210及び第2磁気検知部220は、第2磁気収束部材112から予め定められた距離だけ離間されて配置され、第2磁気収束部材112を挟むように配置されてよい。好ましくは、第1磁気検知部210は、Z軸方向から見た平面視で、第2磁気収束部材112の−X軸方向側に、第2磁気収束部材112に近接するように配置される。また、第2磁気検知部220は、Z軸方向から見た平面視で、第2磁気収束部材112の+X軸方向側に、第2磁気収束部材112に近接するように配置される。
The first
磁気センサ100の+X軸方向に磁場BXが与えられた場合、−X軸方向に突出した第1磁気収束部材111は、その近傍の空間に在る磁場を収束する。つまり、第1磁気収束部材111に近いXY平面の磁場だけでなく、第1磁気収束部材111に近いXZ平面の磁場が、第1磁気収束部材111に収束される。第1磁気収束部材111に収束された磁場は、第1磁気収束部材111に連結した第2磁気収束部材112を通って、第2磁気収束部材112から−X軸方向と+X軸方向とに放出される。When the magnetic field BX is applied in the + X-axis direction of the
第2磁気収束部材112から−X軸方向に放出される磁場は、第1磁気検知部210を通り抜け、第2磁気収束部材112から+X軸方向に放出される磁場は、第2磁気検知部220を通り抜ける。このように、第1磁気検知部210及び第2磁気検知部220は、+X軸方向に入力する磁場BXに応じて方向変換された第1方向に平行な磁場を感知する。即ち、第1磁気検知部210は、−X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220は、+X軸方向の磁場を感知する。The magnetic field emitted from the second magnetic focusing
磁気センサ100の+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、第1磁気検知部210及び第2磁気検知部220は、当該+Y軸方向の磁場を感知しない。即ち、供給される+Y軸方向の磁場BYをX軸方向に曲げる磁気収束部材が無いので、磁気センサ100は、磁場を感知しない。When the magnetic field BY is applied in the + Y-axis direction of the
磁気センサ100の+Z軸方向に磁場BZが与えられた場合、磁場BZは、+X軸方向に第1磁気検知部210を通って第2磁気収束部材112に収束され、そして放出される。また、磁場BZは、−X軸方向に第2磁気検知部220を通って第2磁気収束部材112に収束され、そして放出される。このように、第1磁気検知部210及び第2磁気検知部220は、+Z軸方向に入力する磁場BZに応じて方向変換された第1方向と平行な磁場を感知する。即ち、第1磁気検知部210は、+X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220は、−X軸方向の磁場を感知する。If the magnetic field B Z is given in the + Z-axis direction of the
このように、磁気センサ100は、L字状の磁気収束部を備え、+X軸方向に磁場BXが供給された場合に、+X軸方向の磁場と共に、−X軸方向の磁場を作り出し、当該+X軸方向及び−X軸方向の磁場を磁気検知部に感知させることができる。これにより、第1〜15の構成例の磁気センサ100で説明したように、3軸成分の磁場に応じた符号の異なる抵抗変化量を作り出すことができ、さらに、演算によって3軸成分の磁気信号をそれぞれ取得することができる。As described above, the
図46は、本実施形態に係る磁気センサ100の第16の構成例を示す。図46に示す磁気センサ100において、図1に示された本実施形態に係る磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 46 shows a sixteenth configuration example of the
第16の構成例の磁気センサ100は、第1の構成例の磁気センサ100と同様に、1つの第1磁気検知ユニット10を備える。第16の構成例の磁気センサ100は、図1に示した第1の構成例の磁気センサ100に、第1サブ磁気収束部材116と、第2サブ磁気検知部117とをさらに備える。
The
第1サブ磁気収束部材116は、第2磁気収束部材112の第2方向の負側の端部に接続されて、第1方向に延伸する。第1サブ磁気収束部材116は、第2方向から見て、第2磁気検知部220及び第3磁気検知部230と重なる程度に、第1方向に延伸してよい。第1サブ磁気収束部材116は、第2方向から見て、第1磁気検知部210には達しない程度に、第1方向の負側において延伸してよい。即ち、第1サブ磁気収束部材116は、第2方向から見て、第2磁気収束部材112よりも第1方向の負側に突出する。
The first sub magnetic
また、第1サブ磁気収束部材116は、第4磁気収束部材114を超えない程度に、第1方向の正側において延伸してよい。第1サブ磁気収束部材116は、第2磁気収束部材112とZ軸方向の厚さが略同一の厚さに形成されてよい。また、第1サブ磁気収束部材116は、第2磁気収束部材112と略同一の材料で形成されてよい。
The first sub magnetic
第2サブ磁気収束部材117は、第3磁気収束部材113の第2方向の正側の端部に接続されて、第1方向に延伸する。第2サブ磁気収束部材117は、第2方向から見て、第1磁気検知部210と重なる程度に、第1方向に延伸してよい。第2サブ磁気収束部材117は、第2方向から見て、第3磁気検知部230には達しない程度に、第1方向の正側において延伸してよい。
The second sub magnetic
また、第2サブ磁気収束部材117は、第1磁気収束部材111を超えない程度に、第1方向の負側において延伸してよい。即ち、第2サブ磁気収束部材117は、第2方向から見て、第3磁気収束部材113よりも第1方向の負側に突出する。第2サブ磁気収束部材117は、第3磁気収束部材113とZ軸方向の厚さが略同一の厚さに形成されてよい。また、第2サブ磁気収束部材117は、第3磁気収束部材113と略同一の材料で形成されてよい。なお、第1サブ磁気収束部材116及び第2サブ磁気収束部材117は、略同一の形状に形成されてよい。
The second sub magnetic
このような磁気センサ100の+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、図6でも説明したように、−Y軸方向に突出した第3磁気収束部材113は、当該第3磁気収束部材113の近傍の空間の磁場を収束する。また、第4磁気収束部材114は、当該第4磁気収束部材114の近傍の磁場を収束し、第3磁気収束部材113へと収束させる。そして、第3磁気収束部材113に収束された磁場は、第3磁気収束部材113から−X軸方向と+X軸方向とに放出される。When the magnetic field BY is applied in the + Y-axis direction of the
ここで、第1サブ磁気収束部材116は、第3磁気検知部230の−Y軸方向側の端部へと収束する磁場の一部を引き寄せて収束する。また、第2サブ磁気収束部材117は、第1磁気検知部210の+Y軸方向側の端部へと収束する磁場の一部を第1磁気収束部材111及び第2磁気収束部材112へと収束させる。このように、第16の構成例の磁気センサ100は、第1サブ磁気収束部材116及び第2サブ磁気収束部材117を有するので、第3磁気収束部材113から+X軸方向へと放出される磁場が第1磁気検知部210の+Y軸方向側の端部と第3磁気検知部230の−Y軸方向側の端部に集中することを防止する。
Here, the first sub magnetic
図47は、本実施形態に係る第1磁気検知部210のY方向の位置に対する磁気増幅率の変化の概略構成例を示す。図47の横軸は、図46に示す第1磁気検知部210のY方向の位置に対応する。より具体的には、第1磁気検知部210の長さをR1とすると、当該Y方向の位置を0からR1の範囲で示す。図47は、一例として、図46の横軸において、第1磁気検知部210の+Y方向側の端の位置を原点側とし、第1磁気検知部210の−Y方向側の端の位置を+Y方向側の端の位置から+側にR1離間した位置とする。
FIG. 47 shows a schematic configuration example of a change in magnetic amplification factor with respect to the position in the Y direction of the first
また、図47の縦軸は、磁気増幅率を示す。磁気増幅率は、磁場数値解析等にて求めた値の例である。そして、図47は、図1で示した第1の構成例の磁気センサ100が有する第1磁気検知部210の磁気増幅率を実線で示す。また、図47は、図46で説明した第16の構成例の磁気センサ100が有する第1磁気検知部210の磁気増幅率を点線で示す。即ち、図47は、図1で説明した第1の構成例の磁気センサ100と、図46で説明した第16の構成例の磁気センサ100との、比較結果の一例を示す。
In addition, the vertical axis in FIG. 47 indicates the magnetic gain. The magnetic amplification factor is an example of a value obtained by magnetic field numerical analysis or the like. 47 shows the magnetic amplification factor of the first
図47より、例えば、第16の構成例の磁気センサ100は、第1磁気検知部210の+Y方向側の磁気増幅率を、第1の構成例の磁気センサ100と比較して低減させる。また、第16の構成例の磁気センサ100は、第1磁気検知部210の−Y方向側の端部近辺の磁気増幅率を、第1の構成例の磁気センサ100と比較して増加させる。即ち、第16の構成例の磁気センサ100は、第1磁気検知部210の磁気増幅率が局所的に増加することを防止することができる。なお、図47は、第1磁気検知部210の磁気増幅率の変化を一例として示したが、第16の構成例の磁気センサ100は、第2磁気検知部220及び第3磁気検知部230についても同様に、磁気増幅率が局所的に増加することを防止できる。
47, for example, the
図48は、本実施形態に係る磁気センサ100の第17の構成例を示す。図48に示す磁気センサ100において、図13に示された第2の構成例の磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 48 shows a seventeenth configuration example of the
第17の構成例の磁気センサ100は、第2の構成例の磁気センサ100と同様に、1つの第1磁気検知ユニット10を備える。第17の構成例の磁気センサ100は、図13に示した第2の構成例の磁気センサ100に、第1サブ磁気収束部材116と、第2サブ磁気検知部117と、第3サブ磁気収束部材118と、をさらに備える。ここで、第1サブ磁気収束部材116及び第2サブ磁気検知部117の動作については、図46及び図47で説明したサブ磁気収束部材の動作と略同一の動作でよく、ここでは説明を省略する。
The
第3サブ磁気収束部材118は、第5磁気収束部材115の第2方向の正側の端部に接続されて、第1方向に延伸する。第3サブ磁気収束部材118は、第2方向から見て、第4磁気検知部240と重なる程度に、第1方向に延伸してよい。第3サブ磁気収束部材118は、第2方向から見て、第2磁気検知部220には達しない程度に、第1方向の負側において延伸してよい。即ち、第3サブ磁気収束部材118は、第2方向から見て、第5磁気収束部材115よりも第1方向の負側に突出する。
The third sub magnetic
また、第3サブ磁気収束部材118は、第5磁気収束部材115から突出するように、第1方向の正側において延伸してよい。第3サブ磁気収束部材118は、第5磁気収束部材115とZ軸方向の厚さが略同一の厚さに形成されてよい。また、第3サブ磁気収束部材118は、第5磁気収束部材115と略同一の材料で形成されてよい。また、第1サブ磁気収束部材116、第2サブ磁気収束部材117、及び第3サブ磁気収束部材118は、略同一の形状に形成されてよい。この場合、第1サブ磁気収束部材116、第2サブ磁気収束部材117、及び第3サブ磁気収束部材118は、第2磁気収束部材112のY軸方向に平行な中線に対して、線対称に配置されることが好ましい。
The third sub magnetic
このような磁気センサ100の+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、第2の構成例の磁気センサ100と同様に、磁場BYは、−Y軸方向に突出した第2磁気収束部120の第3磁気収束部材113及び第5磁気収束部材115にそれぞれ収束される。第3磁気収束部材113に収束された磁場は、第3磁気収束部材113から+X軸方向に放出される。第3磁気収束部材113から+X軸方向に放出される磁場は、第2磁気収束部材112及び第3磁気収束部材113の間にある第1磁気検知部210と第3磁気検知部230とを通って、第2磁気収束部材112に捕獲される。When the magnetic field BY is applied in the + Y-axis direction of such a
ここで、第17の構成例の磁気センサ100は、第16の構成例の磁気センサ100と同様に、第1サブ磁気収束部材116及び第2サブ磁気収束部材117を有するので、第3磁気収束部材113から+X軸方向へと放出される磁場が第1磁気検知部210の+Y軸方向側の端部と第3磁気検知部230の−Y軸方向側の端部に集中することを防止する。
Here, the
また、第5磁気収束部材115に収束された磁場は、第5磁気収束部材115から−X軸方向に放出される。第5磁気収束部材115から−X軸方向に放出される磁場は、第2磁気収束部材112及び第5磁気収束部材115の間にある第4磁気検知部240と第2磁気検知部220とを通って、第2磁気収束部材112に捕獲される。第2磁気収束部材112に捕獲される磁場は、第2磁気収束部材112に連結した第1磁気収束部材111を通って放出される。
Further, the magnetic field focused on the fifth magnetic
ここで、第1サブ磁気収束部材116及び第3サブ磁気収束部材118は、第1サブ磁気収束部材116及び第2サブ磁気収束部材117の動作と同様に、磁気検知部のY軸方向の端部へと収束する磁場の一部を引き寄せて収束する。即ち、第17の構成例の磁気センサ100は、第1サブ磁気収束部材116及び第3サブ磁気収束部材118を有するので、第5磁気収束部材115から−X軸方向へと放出される磁場が第4磁気検知部240の+Y軸方向側の端部と第2磁気検知部220の−Y軸方向側の端部に集中することを防止する。したがって、第17の構成例の磁気センサ100は、磁気検知部の磁気増幅率が局所的に増加することを防止できる。
Here, the first sub magnetic
図49は、本実施形態に係る磁気センサ100の第18の構成例を示す。図49に示す磁気センサ100において、図45に示された第15の構成例の磁気センサ100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 49 shows an eighteenth configuration example of the
第18の構成例の磁気センサ100は、第15の構成例の磁気センサ100と同様に、図1に示された第1の構成例の磁気センサ100から、第2磁気収束部120及び第3磁気検知部230を除いた配置パターンを示す。そして、第18の構成例の磁気センサ100は、図45に示した第15の構成例の磁気センサ100に、第1サブ磁気収束部材116をさらに備える。なお、第1サブ磁気収束部材116の動作は、図46及び図47で説明した動作と略同一の動作をしてよく、ここでは説明を省略する。
Similarly to the
第18の構成例の磁気センサ100は、第15の構成例の磁気センサ100と同様に、X軸方向の磁場を感知する。即ち、+Y軸方向に磁場BYが与えられた場合、第1磁気検知部210は、+X軸方向の磁場を感知する。また、第2磁気検知部220は、−X軸方向の磁場を感知する。そして、第1サブ磁気収束部材116は、X軸方向へ進む磁場が第1磁気検知部210及び第2磁気検知部220の−Y軸方向側の端部に集中することを防止する。The
以上、本実施形態に係る第15から第18の構成例の磁気センサ100が、1つの第1磁気検知ユニット10を備える例を説明した。磁気センサ100は、これに限定されず、2つ以上の磁気検知ユニット10を備えてよく、また、このばあい、複数種類の磁気検知ユニット10を備えてもよい。
The example in which the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。本明細書によれば、以下の各項目に記載の事項もまた開示される。
[項目1]
第1磁気検知ユニットを含む磁気センサであって、
前記第1磁気検知ユニットは、
第1方向に延伸する第1磁気収束部材と、前記第1磁気収束部材の前記第1方向の正側の端部に接続されて前記第1方向と異なる第2方向の負側に延伸する第2磁気収束部材とを有する第1磁気収束部と、
前記第1磁気収束部材の前記第1方向の負側の端部よりも前記第1方向の正側に寄り、前記第2磁気収束部材よりも前記第1方向の負側に寄り、前記第1磁気収束部材よりも前記第2方向の負側に寄り、且つ前記第2磁気収束部材の前記第2方向の負側の端部よりも前記第2方向の負側へ延伸する第3磁気収束部材と、前記第3磁気収束部材の前記第2方向の負側の端部に接続されて前記第1磁気収束部材の前記第1方向の正側の端部よりも前記第1方向の正側に延伸する第4磁気収束部材とを有する第2磁気収束部と、
前記第2磁気収束部材と前記第3磁気収束部材との間に配置され、第2方向に延伸する第1磁気検知部と、
前記第2磁気収束部材よりも前記第1方向の正側に寄って配置され、第2方向に延伸する第2磁気検知部と、
を備える磁気センサ。
[項目2]
前記第1磁気検知ユニットは、
前記第2磁気収束部材と前記第3磁気収束部材との間に配置されている第3磁気検知部をさらに備え、
前記第1磁気検知部は、前記第2磁気収束部材よりも前記第3磁気収束部材までの距離が小さく、
前記第3磁気検知部は、前記第3磁気収束部材よりも前記第2磁気収束部材までの距離が小さい項目1に記載の磁気センサ。
[項目3]
前記第1磁気検知ユニットは、
前記第2磁気収束部材の前記第2方向の負側の端部に接続されて、前記第1方向に延伸する第1サブ磁気収束部材と、
前記第3磁気収束部材の前記第2方向の正側の端部に接続されて、前記第1方向に延伸する第2サブ磁気収束部材と、を更に備える項目1または2に記載の磁気センサ。
[項目4]
前記第2磁気収束部は、
前記第4磁気収束部材の前記第1方向の正側の端部に接続されて前記第2方向の正側に延伸する第5磁気収束部材をさらに備え、
前記第2磁気検知部は、前記第2磁気収束部材と前記第5磁気収束部材との間に配置されている項目2または3に記載の磁気センサ。
[項目5]
前記第1磁気検知ユニットは、
前記第2磁気収束部材と前記第5磁気収束部材との間に配置されている第4磁気検知部をさらに備え、
前記第2磁気検知部は、前記第5磁気収束部材よりも前記第2磁気収束部材までの距離が小さく、
前記第4磁気検知部は、前記第2磁気収束部材よりも前記第5磁気収束部材までの距離が小さい項目4に記載の磁気センサ。
[項目6]
前記第1磁気検知ユニットは、前記第5磁気収束部材の前記第2方向の正側の端部に接続されて、前記第1方向に延伸する第3サブ磁気収束部材をさらに備える項目5に記載の磁気センサ。
[項目7]
前記第1磁気収束部材の前記第1方向の負側の端部で前記第1方向と略直交する面に対して、前記第1磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置されている第2磁気検知ユニットをさらに備える項目1から4のいずれか一項に記載の磁気センサ。
[項目8]
前記第1磁気収束部材の前記第1方向の負側の端部で前記第1方向と略直交する面に対して、前記第1磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置されている第2磁気検知ユニットをさらに備える項目5または6に記載の磁気センサ。
[項目9]
前記第1磁気収束部材または前記第1磁気収束部材よりも前記第2方向の正側で前記第2方向と略直交する面に対して、前記第1磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置されている第2磁気検知ユニットをさらに備える項目5または6に記載の磁気センサ。
[項目10]
前記第5磁気収束部材よりも前記第1方向の正側で前記第1方向と略直交する面に対して、前記第1磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置されている第2磁気検知ユニットをさらに備える項目5または6に記載の磁気センサ。
[項目11]
前記第4磁気収束部材または前記第4磁気収束部材よりも前記第2方向の負側で前記第2方向と略直交する面に対して、前記第1磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置されている第2磁気検知ユニットをさらに備える項目5または6に記載の磁気センサ。
[項目12]
前記第1磁気検知ユニットと前記第2磁気検知ユニットとが接続される各磁気収束部材において前記第2方向に略直交する面、またはこれら各磁気収束部材よりも前記第2方向の正側において前記第2方向に略直交する面に対して、前記第1磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置された第3磁気検知ユニットと、前記第2磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置されている第4磁気検知ユニットと、をさらに備える項目8に記載の磁気センサ。
[項目13]
前記第1磁気検知ユニット及び前記第2磁気検知ユニットよりも前記第1方向の正側で前記第1方向に略直交する面に対して、前記第1磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置された第3磁気検知ユニットと、前記第2磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置された第4磁気検知ユニットと、をさらに備える項目9に記載の磁気センサ。
[項目14]
前記第1磁気検知ユニット及び前記第2磁気検知ユニットの前記第2方向の負側の磁気収束部材において、前記第2方向に略直交する面、または、前記第1磁気検知ユニット及び前記第2磁気検知ユニットよりも前記第2方向の負側において前記第2方向に略直交する面に対して、前記第1磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置された第3磁気検知ユニットと、前記第2磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置された第4磁気検知ユニットと、をさらに備える項目8に記載の磁気センサ。
[項目15]
前記第1磁気検知ユニット及び前記第2磁気検知ユニットの前記第2方向の負側の磁気収束部材において、前記第2方向に略直交する面、または、前記第1磁気検知ユニット及び前記第2磁気検知ユニットよりも前記第2方向の負側において前記第2方向に略直交する面に対して、前記第1磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置された第3磁気検知ユニットと、前記第2磁気検知ユニットと略鏡像となるように配置された第4磁気検知ユニットと、をさらに備える項目10に記載の磁気センサ。
[項目16]
前記第1から第4磁気検知ユニットにおける各磁気検知部は、それぞれホイーストン・ブリッジを形成している項目12から15のいずれか一項に記載の磁気センサ。
[項目17]
前記第1から第4磁気検知ユニットを複数備える項目12から16のいずれか一項に記載の磁気センサ。
[項目18]
前記第1及び第2磁気検知ユニットよりも外側に配置された補助磁気収束部材をさらに備える項目8から11のいずれか一項に記載の磁気センサ。
[項目19]
前記第1及び第4磁気検知ユニットよりも外側に配置された補助磁気収束部材をさらに備える項目12から17のいずれか一項に記載の磁気センサ。
[項目20]
前記補助磁気収束部材は、前記第1方向の外側に配置されている項目18または19に記載の磁気センサ。
[項目21]
前記第1及び第2磁気検知ユニットにおける各磁気検知部の出力に基づいて、前記第1方向の磁場成分と前記第2方向の磁場成分とを算出する算出部をさらに備える項目8から11のいずれか一項に記載の磁気センサ。
[項目22]
前記算出部は、
前記第1及び第2磁気検知ユニットにおける各磁気検知部の出力に基づいて、前記第1及び第2方向と異なる第3方向の磁場成分をさらに算出する項目21に記載の磁気センサ。
[項目23]
前記第1から第4磁気検知ユニットにおける各磁気検知部の出力に基づいて、前記第1方向の磁場成分と前記第2方向の磁場成分とを算出する算出部をさらに備える項目12から17、19のいずれか一項に記載の磁気センサ。
[項目24]
前記算出部は、
前記第1から第4磁気検知ユニットにおける各磁気検知部の出力に基づいて、前記第1及び第2方向と異なる第3方向の磁場成分をさらに算出する項目23に記載の磁気センサ。
[項目25]
前記算出部は、
前記各磁気検知部の出力を線形結合することで、各磁場成分を算出する項目21から24のいずれか一項に記載の磁気センサ。
[項目26]
第1磁気検知ユニットを含む磁気センサであって、
前記第1磁気検知ユニットは、
第1方向に磁場成分が入力された場合に、当該磁場成分を前記第1方向の第1磁場成分と前記第1方向と逆方向の第2磁場成分とにそれぞれ変換し、前記第1方向と異なる第2方向に磁場成分が入力された場合に、当該磁場成分を前記第1方向の第3磁場成分と前記第1方向と逆方向の第4磁場成分とにそれぞれ変換する磁場方向変換部と、
前記第1及び第2磁場成分のうちの一方と、前記第3及び第4磁場成分のうちの一方とを検知する第1磁気検知部と、
前記第1及び第2磁場成分のうちの他方と、前記第3及び第4磁場成分のうちの他方とを検知する第2磁気検知部と、
を備える磁気センサ。
[項目27]
前記磁場方向変換部と、
前記第1及び第2磁場成分のうちの前記他方と、前記第3及び第4磁場成分のうちの前記一方とを検知する第3磁気検知部と、
前記第1及び第2磁場成分のうちの前記一方と、前記第3及び第4磁場成分のうちの前記他方とを検知する第4磁気検知部と、
を備える第2磁気検知ユニットをさらに含む項目26に記載の磁気センサ。
[項目28]
前記第1及び第2磁気検知ユニットを複数備える項目27に記載の磁気センサ。
[項目29]
前記複数の前記第1及び第2磁気検知ユニットにおける各磁気検知部の出力に基づいて、前記第1方向の磁場成分と前記第2方向の磁場成分とを算出する算出部をさらに備える項目27または28に記載の磁気センサ。
[項目30]
前記磁場方向変換部は、
前記第1及び第2方向と異なる第3方向に磁場成分が入力された場合に、当該磁場成分を前記第1方向の第5及び第6磁場成分と前記第1方向と逆方向の第7及び第8磁場成分とにそれぞれ変換し、
前記第1磁気検知部は、前記第5及び第7磁場成分のうちの一方をさらに検知し、
前記第2磁気検知部は、前記第6及び第8磁場成分のうちの一方をさらに検知し、
前記第1磁気検知ユニットは、
前記第1及び第2磁場成分のうちの前記一方と前記第3及び第4磁場成分のうちの前記一方と前記第5及び第7磁場成分のうちの他方とを検知する第5磁気検知部と、
前記第1及び前記第2磁場成分のうちの前記他方と前記第3及び第4磁場成分のうちの前記他方と前記第6及び第8磁場成分のうちの他方とを検知する第6磁気検知部と、
をさらに備える項目29に記載の磁気センサ。
[項目31]
前記第3磁気検知部は、前記第5及び第7磁場成分のうちの前記一方をさらに検知し、
前記第4磁気検知部は、前記第6及び第8磁場成分のうちの前記一方をさらに検知し、
前記第2磁気検知ユニットは、
前記第1及び第2磁場成分のうちの前記他方と、前記第3及び第4磁場成分のうちの前記一方と、前記第5及び第7磁場成分のうちの前記他方とを検知する第7磁気検知部と、
前記第1及び第2磁場成分のうちの前記一方と、前記第3及び第4磁場成分のうちの前記他方と前記第6及び第8磁場成分のうちの前記他方とを検知する第8磁気検知部と、
をさらに備える項目30に記載の磁気センサ。
[項目32]
前記算出部は、
前記複数の前記第1及び第2磁気検知ユニットにおける各磁気検知部の出力に基づいて、前記第3方向の磁場成分をさらに算出する項目31に記載の磁気センサ。
[項目33]
前記算出部は、
前記各磁気検知部の出力を線形結合することで、各磁場成分を算出する項目29から32のいずれか一項に記載の磁気センサ。
[項目34]
前記第1方向と前記第2方向は、互いに直交している項目1から33のいずれか一項に記載の磁気センサ。
[項目35]
前記第1から第3方向は、互いに直交している項目22、24、30から32のいずれか一項に記載の磁気センサ。
[項目36]
第1方向に延伸する第1磁気収束部材と、
前記第1磁気収束部材の端部に接続されて前記第1方向と異なる第2方向に延伸する第2磁気収束部材と、
前記第2磁気収束部材の前記第1方向の負側に寄って配置されている第1磁気検知部と、
前記第2磁気収束部材の前記第1方向の正側に寄って配置されている第2磁気検知部と、
を備える磁気センサ。
[項目37]
前記第2磁気収束部材の前記第2方向の負側の端部に接続されて、前記第1方向に延伸する第1サブ磁気収束部材をさらに備える項目36に記載の磁気センサ。
The claims, the description, and an apparatus, operation of the system, programs, and methods, procedures, steps, and the execution order of the processes in the steps or the like, particular "earlier", "prior to It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. The claims, the description, and the process flow in the drawing, for convenience "first" or "next", etc. even when described using means it is essential to implement in this order It is not a thing. According to the present specification, matters described in the following items are also disclosed.
[Item 1]
A magnetic sensor including a first magnetic detection unit,
The first magnetic detection unit includes:
A first magnetic flux concentrating member extending in a first direction and a first magnetic converging member connected to an end of the first magnetic converging member on the positive side in the first direction and extending in a negative direction in a second direction different from the first direction. A first magnetic converging unit having two magnetic converging members;
The first magnetic focusing member is closer to the positive side in the first direction than the negative side end in the first direction, the first magnetic focusing member is closer to the negative side in the first direction than the second magnetic focusing member, and the first A third magnetic converging member that is closer to the negative side in the second direction than the magnetic converging member and extends to the negative side in the second direction from the negative end of the second magnetic converging member in the second direction. And connected to the negative side end of the third magnetic flux concentrator member in the second direction, and more positive in the first direction than the positive side end of the first magnetic flux concentrator member in the first direction. A second magnetic converging part having a fourth magnetic converging member that extends,
A first magnetic detection unit disposed between the second magnetic focusing member and the third magnetic focusing member and extending in a second direction;
A second magnetic detector disposed closer to the positive side of the first direction than the second magnetic flux concentrating member and extending in the second direction;
A magnetic sensor comprising:
[Item 2]
The first magnetic detection unit includes:
A third magnetic detection unit disposed between the second magnetic focusing member and the third magnetic focusing member;
The first magnetic detection unit has a smaller distance to the third magnetic focusing member than the second magnetic focusing member,
The magnetic sensor according to
[Item 3]
The first magnetic detection unit includes:
A first sub magnetic flux concentrator member connected to a negative end of the second magnetic flux concentrator member in the second direction and extending in the first direction;
The magnetic sensor according to
[Item 4]
The second magnetic convergence part is
A fifth magnetic flux concentrator member connected to an end of the fourth magnetic flux concentrator member on the positive side in the first direction and extending to the positive side in the second direction;
The magnetic sensor according to
[Item 5]
The first magnetic detection unit includes:
A fourth magnetic detector disposed between the second magnetic flux concentrator member and the fifth magnetic flux concentrator member;
The second magnetic detection unit has a smaller distance to the second magnetic focusing member than the fifth magnetic focusing member,
The magnetic sensor according to item 4, wherein the fourth magnetic detection unit has a smaller distance to the fifth magnetic focusing member than the second magnetic focusing member.
[Item 6]
Item 6. The item 5, wherein the first magnetic detection unit further includes a third sub magnetic flux concentrator member that is connected to an end portion on the positive side in the second direction of the fifth magnetic flux concentrator member and extends in the first direction. Magnetic sensor.
[Item 7]
The second magnetic end member is arranged so as to be substantially mirror image with the first magnetic detection unit with respect to a surface substantially perpendicular to the first direction at the negative end of the first direction of the first magnetic flux concentrating member. Item 5. The magnetic sensor according to any one of
[Item 8]
The second magnetic end member is arranged so as to be substantially mirror image with the first magnetic detection unit with respect to a surface substantially perpendicular to the first direction at the negative end of the first direction of the first magnetic flux concentrating member. Item 7. The magnetic sensor according to item 5 or 6, further comprising a magnetic detection unit.
[Item 9]
Arranged to be a substantially mirror image of the first magnetic sensing unit with respect to the first magnetic flux concentrating member or a surface substantially perpendicular to the second direction on the positive side of the second direction with respect to the first magnetic flux concentrating member. Item 7. The magnetic sensor according to item 5 or 6, further comprising a second magnetic detection unit.
[Item 10]
Second magnetic detection arranged so as to be a substantially mirror image with the first magnetic detection unit with respect to a surface substantially perpendicular to the first direction on the positive side of the first direction with respect to the fifth magnetic convergence member. Item 7. The magnetic sensor according to item 5 or 6, further comprising a unit.
[Item 11]
Arranged to be a substantially mirror image of the first magnetic detection unit with respect to the fourth magnetic flux concentrator member or a surface that is on the negative side of the second direction relative to the fourth magnetic flux concentrator member and substantially perpendicular to the second direction. Item 7. The magnetic sensor according to item 5 or 6, further comprising a second magnetic detection unit.
[Item 12]
In each magnetic converging member to which the first magnetic detection unit and the second magnetic detection unit are connected, the surface substantially perpendicular to the second direction, or on the positive side in the second direction from each magnetic converging member A third magnetic detection unit arranged to be substantially mirror image with the first magnetic detection unit, and a substantially mirror image to the second magnetic detection unit with respect to a surface substantially orthogonal to the second direction. The magnetic sensor according to item 8, further comprising a fourth magnetic detection unit.
[Item 13]
The first magnetic detection unit and the second magnetic detection unit are arranged so as to be substantially mirror images of the first magnetic detection unit with respect to a plane substantially perpendicular to the first direction on the positive side of the first direction. The magnetic sensor according to item 9, further comprising: a third magnetic detection unit that is arranged, and a fourth magnetic detection unit that is arranged to be substantially mirror image of the second magnetic detection unit.
[Item 14]
In the negative magnetic flux concentrating member in the second direction of the first magnetic detection unit and the second magnetic detection unit, a surface substantially orthogonal to the second direction, or the first magnetic detection unit and the second magnetic detection member. A third magnetic detection unit disposed so as to be substantially a mirror image of the first magnetic detection unit with respect to a surface substantially orthogonal to the second direction on the negative side of the second direction from the detection unit; The magnetic sensor according to item 8, further comprising a second magnetic detection unit and a fourth magnetic detection unit arranged to be substantially mirror images.
[Item 15]
In the negative magnetic flux concentrating member in the second direction of the first magnetic detection unit and the second magnetic detection unit, a surface substantially orthogonal to the second direction, or the first magnetic detection unit and the second magnetic detection member. A third magnetic detection unit disposed so as to be substantially a mirror image of the first magnetic detection unit with respect to a surface substantially orthogonal to the second direction on the negative side of the second direction from the detection unit; The magnetic sensor according to
[Item 16]
The magnetic sensor according to any one of
[Item 17]
The magnetic sensor according to any one of
[Item 18]
The magnetic sensor according to any one of items 8 to 11, further comprising an auxiliary magnetic flux concentrating member disposed outside the first and second magnetic detection units.
[Item 19]
Item 18. The magnetic sensor according to any one of
[Item 20]
20. The magnetic sensor according to
[Item 21]
Any of items 8 to 11, further comprising a calculation unit that calculates the magnetic field component in the first direction and the magnetic field component in the second direction based on the output of each magnetic detection unit in the first and second magnetic detection units. A magnetic sensor according to
[Item 22]
The calculation unit includes:
The magnetic sensor according to item 21, wherein a magnetic field component in a third direction different from the first and second directions is further calculated based on outputs of the magnetic detection units in the first and second magnetic detection units.
[Item 23]
[Item 24]
The calculation unit includes:
24. The magnetic sensor according to
[Item 25]
The calculation unit includes:
The magnetic sensor according to any one of items 21 to 24, wherein each magnetic field component is calculated by linearly combining outputs of the magnetic detection units.
[Item 26]
A magnetic sensor including a first magnetic detection unit,
The first magnetic detection unit includes:
When a magnetic field component is input in the first direction, the magnetic field component is converted into a first magnetic field component in the first direction and a second magnetic field component in a direction opposite to the first direction, and the first direction and A magnetic field direction conversion unit that converts a magnetic field component into a third magnetic field component in the first direction and a fourth magnetic field component in a direction opposite to the first direction when magnetic field components are input in different second directions; ,
A first magnetic detection unit that detects one of the first and second magnetic field components and one of the third and fourth magnetic field components;
A second magnetic detector for detecting the other of the first and second magnetic field components and the other of the third and fourth magnetic field components;
A magnetic sensor comprising:
[Item 27]
The magnetic field direction changing unit;
A third magnetic detector for detecting the other of the first and second magnetic field components and the one of the third and fourth magnetic field components;
A fourth magnetic detector for detecting the one of the first and second magnetic field components and the other of the third and fourth magnetic field components;
27. The magnetic sensor according to
[Item 28]
28. The magnetic sensor according to
[Item 29]
[Item 30]
The magnetic field direction conversion unit
When a magnetic field component is input in a third direction different from the first and second directions, the magnetic field component is converted into fifth and sixth magnetic field components in the first direction and seventh and reverse directions in the first direction. Respectively converted into the eighth magnetic field component,
The first magnetic detection unit further detects one of the fifth and seventh magnetic field components,
The second magnetic detection unit further detects one of the sixth and eighth magnetic field components,
The first magnetic detection unit includes:
A fifth magnetic detector for detecting the one of the first and second magnetic field components, the one of the third and fourth magnetic field components, and the other of the fifth and seventh magnetic field components; ,
A sixth magnetic detector for detecting the other of the first and second magnetic field components, the other of the third and fourth magnetic field components, and the other of the sixth and eighth magnetic field components. When,
[Item 31]
The third magnetic detection unit further detects the one of the fifth and seventh magnetic field components,
The fourth magnetic detection unit further detects the one of the sixth and eighth magnetic field components,
The second magnetic detection unit includes:
Seventh magnetism for detecting the other of the first and second magnetic field components, the one of the third and fourth magnetic field components, and the other of the fifth and seventh magnetic field components. A detection unit;
Eighth magnetic detection for detecting the one of the first and second magnetic field components, the other of the third and fourth magnetic field components, and the other of the sixth and eighth magnetic field components. And
Item 31. The magnetic sensor according to
[Item 32]
The calculation unit includes:
32. The magnetic sensor according to item 31, further calculating a magnetic field component in the third direction based on outputs of the magnetic detection units in the plurality of first and second magnetic detection units.
[Item 33]
The calculation unit includes:
The magnetic sensor according to any one of items 29 to 32, wherein each magnetic field component is calculated by linearly combining outputs of the magnetic detection units.
[Item 34]
34. The magnetic sensor according to any one of
[Item 35]
The magnetic sensor according to any one of
[Item 36]
A first magnetic flux concentrator member extending in a first direction;
A second magnetic focusing member connected to an end of the first magnetic focusing member and extending in a second direction different from the first direction;
A first magnetic detector disposed near the negative side of the first direction of the second magnetic flux concentrator member;
A second magnetic detector disposed near the positive side of the first direction of the second magnetic flux concentrator member;
A magnetic sensor comprising:
[Item 37]
37. The magnetic sensor according to item 36, further comprising a first sub magnetic flux concentrator member that is connected to the negative end of the second magnetic flux concentrator member in the second direction and extends in the first direction.
10 磁気検知ユニット、20 基板、22 基板平面、30 絶縁層、32 第1平面、34 第2平面、40 配置パターン、50 補助配置パターン、100 磁気センサ、110 磁気収束部、111〜115 磁気収束部材、116〜118 サブ磁気収束部材、120 磁気収束部、130 配線部、210〜240 磁気検知部、300 算出部、310、312、314 定電流源、320 信号取得部、330 演算部、340 加減算部
DESCRIPTION OF
Claims (35)
前記第1磁気検知ユニットは、
第1方向に延伸する第1磁気収束部材と、前記第1磁気収束部材の前記第1方向の正側の端部に接続されて前記第1方向と異なる第2方向の負側に延伸する第2磁気収束部材とを有する第1磁気収束部と、
前記第1磁気収束部材の前記第1方向の負側の端部よりも前記第1方向の正側に寄り、前記第2磁気収束部材よりも前記第1方向の負側に寄り、前記第1磁気収束部材よりも前記第2方向の負側に寄り、且つ前記第2磁気収束部材の前記第2方向の負側の端部よりも前記第2方向の負側へ延伸する第3磁気収束部材と、前記第3磁気収束部材の前記第2方向の負側の端部に接続されて前記第1磁気収束部材の前記第1方向の正側の端部よりも前記第1方向の正側に延伸する第4磁気収束部材とを有する第2磁気収束部と、
前記第2磁気収束部材と前記第3磁気収束部材との間に配置され、第2方向に延伸する第1磁気検知部と、
前記第2磁気収束部材よりも前記第1方向の正側に寄って配置され、第2方向に延伸する第2磁気検知部と、
を備える磁気センサ。 A magnetic sensor including a first magnetic detection unit,
The first magnetic detection unit includes:
A first magnetic flux concentrating member extending in a first direction and a first magnetic converging member connected to an end of the first magnetic converging member on the positive side in the first direction and extending in a negative direction in a second direction different from the first direction. A first magnetic converging unit having two magnetic converging members;
The first magnetic focusing member is closer to the positive side in the first direction than the negative side end in the first direction, the first magnetic focusing member is closer to the negative side in the first direction than the second magnetic focusing member, and the first A third magnetic converging member that is closer to the negative side in the second direction than the magnetic converging member and extends to the negative side in the second direction from the negative end of the second magnetic converging member in the second direction. And connected to the negative side end of the third magnetic flux concentrator member in the second direction, and more positive in the first direction than the positive side end of the first magnetic flux concentrator member in the first direction. A second magnetic converging part having a fourth magnetic converging member that extends,
A first magnetic detection unit disposed between the second magnetic focusing member and the third magnetic focusing member and extending in a second direction;
A second magnetic detector disposed closer to the positive side of the first direction than the second magnetic flux concentrating member and extending in the second direction;
A magnetic sensor comprising:
前記第2磁気収束部材と前記第3磁気収束部材との間に配置されている第3磁気検知部をさらに備え、
前記第1磁気検知部は、前記第2磁気収束部材よりも前記第3磁気収束部材までの距離が小さく、
前記第3磁気検知部は、前記第3磁気収束部材よりも前記第2磁気収束部材までの距離が小さい請求項1に記載の磁気センサ。 The first magnetic detection unit includes:
A third magnetic detection unit disposed between the second magnetic focusing member and the third magnetic focusing member;
The first magnetic detection unit has a smaller distance to the third magnetic focusing member than the second magnetic focusing member,
The magnetic sensor according to claim 1, wherein the third magnetic detection unit has a smaller distance to the second magnetic focusing member than the third magnetic focusing member.
前記第2磁気収束部材の前記第2方向の負側の端部に接続されて、前記第1方向に延伸する第1サブ磁気収束部材と、
前記第3磁気収束部材の前記第2方向の正側の端部に接続されて、前記第1方向に延伸する第2サブ磁気収束部材と、を更に備える請求項1または2に記載の磁気センサ。 The first magnetic detection unit includes:
A first sub magnetic flux concentrator member connected to a negative end of the second magnetic flux concentrator member in the second direction and extending in the first direction;
3. The magnetic sensor according to claim 1, further comprising: a second sub magnetic flux concentrating member that is connected to an end portion on the positive side in the second direction of the third magnetic flux concentrating member and extends in the first direction. .
前記第4磁気収束部材の前記第1方向の正側の端部に接続されて前記第2方向の正側に延伸する第5磁気収束部材をさらに備え、
前記第2磁気検知部は、前記第2磁気収束部材と前記第5磁気収束部材との間に配置されている請求項2または3に記載の磁気センサ。 The second magnetic convergence part is
A fifth magnetic flux concentrator member connected to an end of the fourth magnetic flux concentrator member on the positive side in the first direction and extending to the positive side in the second direction;
4. The magnetic sensor according to claim 2, wherein the second magnetic detection unit is disposed between the second magnetic focusing member and the fifth magnetic focusing member.
前記第2磁気収束部材と前記第5磁気収束部材との間に配置されている第4磁気検知部をさらに備え、
前記第2磁気検知部は、前記第5磁気収束部材よりも前記第2磁気収束部材までの距離が小さく、
前記第4磁気検知部は、前記第2磁気収束部材よりも前記第5磁気収束部材までの距離が小さい請求項4に記載の磁気センサ。 The first magnetic detection unit includes:
A fourth magnetic detector disposed between the second magnetic flux concentrator member and the fifth magnetic flux concentrator member;
The second magnetic detection unit has a smaller distance to the second magnetic focusing member than the fifth magnetic focusing member,
5. The magnetic sensor according to claim 4, wherein the fourth magnetic detection unit has a distance to the fifth magnetic focusing member smaller than that of the second magnetic focusing member.
前記第1及び第2磁気検知ユニットにおける各磁気検知部の出力に基づいて、前記第1及び第2方向と異なる第3方向の磁場成分をさらに算出する請求項21に記載の磁気センサ。 The calculation unit includes:
The magnetic sensor according to claim 21, wherein a magnetic field component in a third direction different from the first and second directions is further calculated based on an output of each magnetic detection unit in the first and second magnetic detection units.
前記第1から第4磁気検知ユニットにおける各磁気検知部の出力に基づいて、前記第1及び第2方向と異なる第3方向の磁場成分をさらに算出する請求項23に記載の磁気センサ。 The calculation unit includes:
24. The magnetic sensor according to claim 23, further calculating a magnetic field component in a third direction different from the first and second directions based on an output of each magnetic detection unit in the first to fourth magnetic detection units.
前記各磁気検知部の出力を線形結合することで、各磁場成分を算出する請求項21から24のいずれか一項に記載の磁気センサ。 The calculation unit includes:
The magnetic sensor according to any one of claims 21 to 24, wherein each magnetic field component is calculated by linearly combining outputs of the magnetic detection units.
前記第1磁気検知ユニットは、
第1方向に磁場成分が入力された場合に、当該磁場成分を前記第1方向の第1磁場成分と前記第1方向と逆方向の第2磁場成分とにそれぞれ変換し、前記第1方向と異なる第2方向に磁場成分が入力された場合に、当該磁場成分を前記第1方向の第3磁場成分と前記第1方向と逆方向の第4磁場成分とにそれぞれ変換する磁場方向変換部と、
前記第1及び第2磁場成分のうちの一方と、前記第3及び第4磁場成分のうちの一方とを検知する第1磁気検知部と、
前記第1及び第2磁場成分のうちの他方と、前記第3及び第4磁場成分のうちの他方とを検知する第2磁気検知部と、
を備える磁気センサ。 A magnetic sensor including a first magnetic detection unit,
The first magnetic detection unit includes:
When a magnetic field component is input in the first direction, the magnetic field component is converted into a first magnetic field component in the first direction and a second magnetic field component in a direction opposite to the first direction, and the first direction and A magnetic field direction conversion unit that converts a magnetic field component into a third magnetic field component in the first direction and a fourth magnetic field component in a direction opposite to the first direction when magnetic field components are input in different second directions; ,
A first magnetic detection unit that detects one of the first and second magnetic field components and one of the third and fourth magnetic field components;
A second magnetic detector for detecting the other of the first and second magnetic field components and the other of the third and fourth magnetic field components;
A magnetic sensor comprising:
前記第1及び第2磁場成分のうちの前記他方と、前記第3及び第4磁場成分のうちの前記一方とを検知する第3磁気検知部と、
前記第1及び第2磁場成分のうちの前記一方と、前記第3及び第4磁場成分のうちの前記他方とを検知する第4磁気検知部と、
を備える第2磁気検知ユニットをさらに含む請求項26に記載の磁気センサ。 The magnetic field direction changing unit;
A third magnetic detector for detecting the other of the first and second magnetic field components and the one of the third and fourth magnetic field components;
A fourth magnetic detector for detecting the one of the first and second magnetic field components and the other of the third and fourth magnetic field components;
The magnetic sensor according to claim 26, further comprising a second magnetic detection unit comprising:
前記第1及び第2方向と異なる第3方向に磁場成分が入力された場合に、当該磁場成分を前記第1方向の第5及び第6磁場成分と前記第1方向と逆方向の第7及び第8磁場成分とにそれぞれ変換し、
前記第1磁気検知部は、前記第5及び第7磁場成分のうちの一方をさらに検知し、
前記第2磁気検知部は、前記第6及び第8磁場成分のうちの一方をさらに検知し、
前記第1磁気検知ユニットは、
前記第1及び第2磁場成分のうちの前記一方と前記第3及び第4磁場成分のうちの前記一方と前記第5及び第7磁場成分のうちの他方とを検知する第5磁気検知部と、
前記第1及び前記第2磁場成分のうちの前記他方と前記第3及び第4磁場成分のうちの前記他方と前記第6及び第8磁場成分のうちの他方とを検知する第6磁気検知部と、
をさらに備える請求項29に記載の磁気センサ。 The magnetic field direction conversion unit
When a magnetic field component is input in a third direction different from the first and second directions, the magnetic field component is converted into fifth and sixth magnetic field components in the first direction and seventh and reverse directions in the first direction. Respectively converted into the eighth magnetic field component,
The first magnetic detection unit further detects one of the fifth and seventh magnetic field components,
The second magnetic detection unit further detects one of the sixth and eighth magnetic field components,
The first magnetic detection unit includes:
A fifth magnetic detector for detecting the one of the first and second magnetic field components, the one of the third and fourth magnetic field components, and the other of the fifth and seventh magnetic field components; ,
A sixth magnetic detector for detecting the other of the first and second magnetic field components, the other of the third and fourth magnetic field components, and the other of the sixth and eighth magnetic field components. When,
The magnetic sensor according to claim 29, further comprising:
前記第4磁気検知部は、前記第6及び第8磁場成分のうちの前記一方をさらに検知し、
前記第2磁気検知ユニットは、
前記第1及び第2磁場成分のうちの前記他方と、前記第3及び第4磁場成分のうちの前記一方と、前記第5及び第7磁場成分のうちの前記他方とを検知する第7磁気検知部と、
前記第1及び第2磁場成分のうちの前記一方と、前記第3及び第4磁場成分のうちの前記他方と前記第6及び第8磁場成分のうちの前記他方とを検知する第8磁気検知部と、
をさらに備える請求項30に記載の磁気センサ。 The third magnetic detection unit further detects the one of the fifth and seventh magnetic field components,
The fourth magnetic detection unit further detects the one of the sixth and eighth magnetic field components,
The second magnetic detection unit includes:
Seventh magnetism for detecting the other of the first and second magnetic field components, the one of the third and fourth magnetic field components, and the other of the fifth and seventh magnetic field components. A detection unit;
Eighth magnetic detection for detecting the one of the first and second magnetic field components, the other of the third and fourth magnetic field components, and the other of the sixth and eighth magnetic field components. And
The magnetic sensor according to claim 30, further comprising:
前記複数の前記第1及び第2磁気検知ユニットにおける各磁気検知部の出力に基づいて、前記第3方向の磁場成分をさらに算出する請求項31に記載の磁気センサ。 The calculation unit includes:
32. The magnetic sensor according to claim 31, further calculating a magnetic field component in the third direction based on outputs of the magnetic detection units in the plurality of first and second magnetic detection units.
前記各磁気検知部の出力を線形結合することで、各磁場成分を算出する請求項29から32のいずれか一項に記載の磁気センサ。 The calculation unit includes:
The magnetic sensor according to any one of claims 29 to 32, wherein each magnetic field component is calculated by linearly combining outputs of the magnetic detection units.
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