センサ及び同センサを用いた物理量の測定方法
【課題】 検出素子として磁気検出素子のみを用いて外部磁界及び加速度等を測定できるセンサを提供すること。
【解決手段】 センサ１０は、基板１０ａ上に固定された第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４と、基板１０ａ上に移動可能に支持された可動コイル３２とを備えている。可動コイル３２に電流が流されると、可動コイル３２の周りに磁界が発生し、第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子に磁界が加わる。可動コイル３２はセンサ１０に発生した加速度に応じて移動する。これにより、第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子に加えられる磁界が変化する。センサ１０は、可動コイル３２に電流を流していない状態において第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子の抵抗値に基づき外部磁界を測定し、可動コイル３２に一定の電流を流した状態において第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子の抵抗値に基づき加速度等を測定する。
【解決手段】 センサ１０は、基板１０ａ上に固定された第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４と、基板１０ａ上に移動可能に支持された可動コイル３２とを備えている。可動コイル３２に電流が流されると、可動コイル３２の周りに磁界が発生し、第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子に磁界が加わる。可動コイル３２はセンサ１０に発生した加速度に応じて移動する。これにより、第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子に加えられる磁界が変化する。センサ１０は、可動コイル３２に電流を流していない状態において第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子の抵抗値に基づき外部磁界を測定し、可動コイル３２に一定の電流を流した状態において第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子の抵抗値に基づき加速度等を測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気検出素子を利用して外部磁界のみならず加速度等の物理量を測定することができるセンサ及び同センサを利用した物理量の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、外部磁界と加速度とを測定することができる種々のセンサが知られている。これらのセンサの一つは、基板上に梁を介して重り部を支持し、センサに加速度が生じたときに梁に生じる応力を複数の応力測定素子により測定することによって加速度を測定するようになっている。更に、このセンサは、重り部の上に固定された複数のホール素子（磁気検出素子）を備え、このホール素子の出力に基づいてセンサ外部の磁界（外部磁界）を測定するようになっている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００３−１７２６３３号（段落番号００２１〜００３４、図１及び図２）
【０００３】
しかしながら、上記従来のセンサは、複数の応力測定素子と複数の磁気検出素子とを備えるので、高価であり、且つ、構造が複雑であるという問題を有している。
従って、本発明の目的の一つは、磁気検出素子を用いて地磁気等の外部磁界のみならず加速度或いは角加速度等の物理量（以下、「加速度等」という。）を測定することができる安価で構造が簡素なセンサを提供することにある。また、本発明の目的の他の一つは、このようなセンサを用いた加速度等の測定方法を提供することにある。
【発明の開示】
【０００４】
本発明によるセンサは、
基板と、
前記基板上に固定されるとともに加えられる磁界に応じた大きさの特性値を示す磁気検出素子と、
前記基板にバネ性を有する支持部材を介して移動可能に支持され且つ通電により発生した磁界を前記磁気検出素子に加える可動コイルと、
を備え、前記磁気検出素子が示した特性値に応じた値を出力するセンサである。
【０００５】
この場合、磁気検出素子は、例えば、巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ素子）、磁気トンネル効果素子（ＴＭＲ素子）、磁気インピーダンス素子（ＭＩ素子）、フラックスゲートセンサ及びホール素子等の何れであってもよい。即ち、磁気検出素子が示す特性値には抵抗値や電圧値が含まれる。この点は、以下に述べる本発明の他のセンサにも同様に適用される。
【０００６】
これによれば、可動コイルに電流が流されていないとき、磁気検出素子の特性値は磁気検出素子に加わるセンサ外部の磁界（例えば、地磁気等の外部磁界）に応じた値となる。従って、センサが出力する値（磁気検出素子が示す特性値に応じた値であって、例えば抵抗値や電圧値）も外部磁界に応じて変化する。
【０００７】
一方、可動コイルに電流が流されると（可動コイルが通電されると）、可動コイルの回りに磁界が発生する。基板に固定された磁気検出素子には、この可動コイルの通電により発生した磁界が加わる。更に、可動コイルは、基板に対してバネ性を有する支持部材により移動可能（基板に対して相対移動可能）に支持されている。従って、センサ（実際には、センサが固定された物体）に加速度等が発生すると、可動コイルは慣性力によって初期位置（加速度等が発生していない場合の位置）から移動する。
【０００８】
この結果、磁気検出素子と可動コイルとの相対位置関係が変化するから、可動コイルの通電により発生した「磁気検出素子に加わる磁界」が変化する。従って、磁気検出素子が示す特性値はセンサの加速度等に応じて変化し、センサが出力する値も加速度等に応じて変化する。このように、本発明のセンサは、可動コイルと磁気検出素子のみとを用いて、外部磁界及びセンサの加速度等を測定することができる。
【０００９】
また、本発明によるセンサは、
主面を有する基板と、
前記基板の主面上の第１方向の磁界成分に応じた大きさの特性値を示すように同基板の主面に固定された第１磁気検出素子と、
前記基板の主面上の前記第１方向と所定の角度をもって交差する第２方向の磁界成分に応じた大きさの特性値を示すように同基板の主面に固定された第２磁気検出素子と、
を備えている。
【００１０】
更に、このセンサは、
前記基板の主面と平行な面内において移動可能となるように同基板にバネ性を有する支持部材を介して支持され且つ通電により発生した磁界を前記第１磁気検出素子及び前記第２磁気検出素子に加える可動コイルと、
を備え、前記第１磁気検出素子が示した特性値に応じた値及び前記第２磁気検出素子が示した特性値に応じた値を出力するように構成されている。
【００１１】
これによれば、可動コイルに電流が流されていないとき、第１磁気検出素子が示す特性値はセンサに加わる外部磁界の第１方向（第１磁気検出素子の磁界検出方向）の成分に応じた値となり、第２磁気検出素子の特性値は同外部磁界の第２方向（第２磁気検出素子の磁界検出方向）の成分に応じた値となる。なお、前記第１方向及び前記第２方向は、基板主面上の座標軸を基準に定められる方向である。
【００１２】
更に、上記センサにおいては、第１方向と第２方向とが所定の角度をもって交差している。そして、上記センサは、第１磁気検出素子が示した特性値に応じた値及び第２磁気検出素子が示した特性値に応じた値を出力する。従って、上記センサは、基板の主面と平行な面内における外部磁界の向きと大きさを測定することができる。
【００１３】
一方、可動コイルに電流が流されると（可動コイルが通電されると）、可動コイルの回りに磁界が発生する。基板に固定された第１及び第２磁気検出素子には、この可動コイルの通電により発生した磁界が加わる。更に、可動コイルは、基板に対してバネ性を有する支持部材により前記基板の主面と平行な面内において移動可能に支持されている。従って、センサに前記基板の主面と平行な面内における加速度等が発生すると、可動コイルは慣性力によって初期位置から移動する。
【００１４】
この結果、第１磁気検出素子と可動コイルとの相対位置関係及び／又は第２磁気検出素子と可動コイルとの相対位置関係が変化するから、可動コイルの通電により発生した「第１磁気検出素子及び第２磁気検出素子のそれぞれに加わる磁界」が変化する。従って、第１磁気検出素子が示す特性値及び／又は第２磁気検出素子が示す特性値はセンサの加速度等に応じて変化し、センサが出力する値も加速度等に応じて変化する。このように、本発明のセンサは、可動コイルと磁気検出素子のみとを用いて、外部磁界及びセンサの加速度等を測定することができる。
【００１５】
この場合、前記所定の角度（第１方向と第２方向とのなす角度）は９０度であることが好適である。即ち、第１方向と第２方向は直交し、第１方向を基板のＸ軸方向とすれば、第２方向はＸ軸に直交する基板のＹ軸方向であることが好適である。
【００１６】
例えば、第１方向と第２方向とのなす角度が９０度に比較して微少な角度であるとすると、第２磁気検出素子は第１方向に直交する方向の磁界の成分を精度良く測定することができない。また、当然に、第１磁気検出素子は第１方向に直交する方向の磁界の成分を検出することができない。
【００１７】
これに対し、第１方向と第２方向とが互いに直交していれば、第２磁気検出素子は第１方向に直交する方向の磁界を精度良く測定することができる。従って、第１方向と第２方向とが互いに直交していれば、可動コイルに電流が流されていないときの第１磁気検出素子が示す特性値と第２磁気検出素子が示す特性値とに基づき、センサに加わる外部磁界の向きと大きさを精度良く測定することが可能となる。
【００１８】
更に、本発明のセンサは、
主面を有する基板と、
前記基板の主面に固定された第１磁気検出素子と、
前記基板の主面に固定された第２磁気検出素子と、
を備え、前記第１磁気検出素子が示した特性値に応じた値及び前記第２磁気検出素子が示した特性値に応じた値を出力するセンサであって、
前記第１磁気検出素子は、前記基板の主面に形成される仮想の多角形（好ましくは正多角形、更に好ましくは正方形）を構成する辺のうちの一つの辺である第１の辺の中央部近傍に配置されるとともに同第１の辺と直交する方向の磁界の成分に応じた大きさの特性値を示すように構成され、
前記第２磁気検出素子は、前記仮想の多角形を構成する辺のうちの前記第１の辺と交差する他の辺である第２の辺の中央部近傍に配置されるとともに同第２の辺と直交する方向の磁界の成分に応じた大きさの特性値を示すように構成され、
更に、
前記仮想の多角形と同一又は相似の多角形の可動コイルであり、前記基板にバネ性を有する支持部材を介して前記基板の主面と平行な面内において移動可能に支持され、前記センサが静止しているとき同可動コイルの重心が前記仮想の多角形の重心と一致するとともに同可動コイルの各辺が同仮想の多角形の各辺と平行となる初期位置に維持され、且つ、通電により発生した磁界を前記第１磁気検出素子及び前記第２磁気検出素子に加える可動コイルを備えたセンサである。
【００１９】
これによれば、上述したセンサと同様、可動コイルに電流が流されていないとき、第１磁気検出素子が示す特性値に応じた値と第２磁気検出素子の特性値に応じた値とに基づき、センサに加わる外部磁界を測定することができる。
【００２０】
また、この第１磁気検出素子には可動コイルの第１の辺を流れる電流により生じる磁界が主として加わる。この磁界の方向は第１の辺に直交する方向である。更に、第１磁気検出素子の磁界検出方向は可動コイルの第１の辺と直交する方向である。従って、第１磁気検出素子は可動コイルの通電によって第１の辺の回りに形成される磁界を精度良く検出することができる。同様に、第２磁気検出素子には可動コイルの第２の辺を流れる電流により生じる磁界が主として加わる。この磁界の方向は第２の辺に直交する方向である。更に、第２磁気検出素子の磁界検出方向は可動コイルの第２の辺と直交する方向である。従って、第２磁気検出素子は可動コイルの通電によって第２の辺の回りに形成される磁界を精度良く検出することができる。
【００２１】
一方、可動コイルは、前記基板にバネ性を有する支持部材を介して前記基板の主面と平行な面内にて移動可能に支持されている。従って、可動コイルは、センサの加速度等に応じて基板の主面内において移動する。これにより、第１磁気検出素子に加わる第１の辺の回りに形成される磁界が変化するとともに、第２磁気検出素子に加わる第２の辺の回りに形成される磁界が変化する。以上のことから、本発明のセンサは、可動コイルと第１及び第２磁気検出素子のみとを用いて、外部磁界及びセンサの加速度等を精度良く測定することができる。
【００２２】
上記いずれかのセンサは、前記可動コイルが通電状態及び非通電状態の何れかの状態となるように同可動コイルに流れる電流を制御する電流制御手段を備えることが好適である。これによれば、可動コイルを通電状態としたときに外部磁界を測定し、可動コイルを非通電状態としたときに加速度等を測定するセンサが提供される。
【００２３】
本発明の測定方法は、
基板と、前記基板上に固定されるとともに加えられた磁界に応じた大きさの特性値を示す磁気検出素子と、前記基板にバネ性を有する支持部材を介して移動可能に支持された可動コイルと、を備えたセンサを用いて同センサ又は同センサが固定された物体の加速度及び角加速度の少なくとも一方を測定する物理量の測定方法であって、
前記可動コイルに通電して同可動コイルにより磁界を発生させ、この状態にて前記磁気検出素子が示す特性値に応じた値を前記加速度及び前記角加速度の少なくとも一方として測定する測定方法である。
【００２４】
これによれば、可動コイルと磁気検出素子のみとを備えた前述した本発明のセンサを用いて加速度又は角加速度を測定することができる。
【００２５】
更に、本発明の他の測定方法は、
基板と、前記基板上に固定されるとともに加えられた磁界に応じた大きさの特性値を示す磁気検出素子と、前記基板にバネ性を有する支持部材を介して移動可能に支持された可動コイルと、を備えたセンサを用いて同センサ又は同センサが固定された物体の加速度及び角加速度の少なくとも一方と同センサに加わる外部磁界とを測定する測定方法であって、
前記可動コイルへの通電を停止して同可動コイルによる磁界を消滅させ、この状態にて前記磁気検出素子が示す特性値に応じた値を前記センサに加わる外部磁界として取得する外部磁界測定ステップと、
前記可動コイルに通電して同可動コイルにより磁界を発生させ、この状態にて前記磁気検出素子が示す特性値に応じた値を前記加速度及び前記角加速度の少なくとも一方として取得する物理量測定ステップと、
を含む測定方法である。
【００２６】
これによれば、上述した本発明のセンサを用いて、地磁気などの外部磁界と加速度等とを所定のタイミングにて測定することができる。
【００２７】
この場合、前記外部磁界測定ステップ及び前記物理量測定ステップは所定時間の経過毎に交互に繰り返し実行されるとともに、同物理量測定ステップの終了時において前記可動コイルへの通電を停止してから余裕時間が経過した後に同外部磁界測定ステップを開始することが好適である。
【００２８】
可動コイルの通電を停止した時点から暫くの間は、過渡的な電流が可動コイルに流れ、これにより可動コイルの回りに発生する磁界が完全には消滅しない。従って、可動コイルの通電停止直後から外部磁界の測定を開始すると、外部磁界を正しく測定できない恐れがある。従って、上記構成のように、可動コイルの通電を停止してから余裕時間が経過した後に外部磁界測定ステップを開始することにより、外部磁界を精度良く測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明によるセンサ及び同センサを用いた物理量の測定方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１はこのセンサ１０の平面図、図２は図１の１−１線に沿った平面にてセンサ１０を切断した断面図である。センサ１０は、図１及び図２に示したように、基板１０ａと、複数の（この例では合計で８個の）ＧＭＲ素子（磁気検出素子、磁気抵抗効果素子）１１〜１４，２１〜２４と、可動コイル部３０と、回路部４０とを備えている。
【００３０】
基板１０ａは、平面視において互いに直交するＸ軸及びＹ軸に沿った辺を有する略正方形状を有し、Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸方向に小さな厚みを有する薄板体である。なお、Ｘ軸及びＹ軸は、基板１０ａの主面（上面）上の座標軸であり、Ｘ軸方向は第１方向、Ｙ軸方向は第２方向とも称呼される。
【００３１】
ＧＭＲ素子１１〜１４，２１〜２４は、磁界に応じた大きさの特性値（後述する磁界検出方向の磁界成分の大きさに応じた値）を示す磁気検出素子である。ＧＭＲ素子１１〜１４，２１〜２４は、基板１０ａに対して配設された位置が異なる点を除き、互いに実質的に同一の構造を備えている。従って、以下、ＧＭＲ素子１１を代表例として、その構造について簡単に説明する。なお、ＧＭＲ素子１１は第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１、ＧＭＲ素子１２は第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２、ＧＭＲ素子１３は第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３、ＧＭＲ素子１４は第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４と称呼される。また、ＧＭＲ素子２１は第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１、ＧＭＲ素子２２は第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２、ＧＭＲ素子２３は第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３、ＧＭＲ素子２４は第４Ｘ軸ＧＭＲ素子２４と称呼される。
【００３２】
更に、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４は、基板１０ａの主面上の第１方向の磁界成分に応じた大きさの特性値を示すように同基板の主面に固定された第１磁気検出素子とも称呼され得る。第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１〜第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４は、基板１０ａの主面上の前記第１方向と所定の角度（この場合、９０度）をもって交差する第２方向の磁界成分に応じた大きさの特性値を示すように同基板１０ａの主面に固定された第２磁気検出素子とも称呼され得る。
【００３３】
第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１は、拡大平面図である図３及び図３の２−２線に沿った平面にて第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１を切断した概略断面図である図４に示したように、複数の（この例では合計で６個の）幅狭帯状部１１ａ１〜１１ａ６と、複数の（この例では７個の）バイアス磁石膜１１ｂ１〜１１ｂ７と、一対の端子部１１ｃ１，１１ｃ２と、を備えている。
【００３４】
幅狭帯状部１１ａ１〜１１ａ６の各々はＹ軸方向に長手方向を有している。最もＸ軸正方向側に位置する幅狭帯状部１１ａ１のＹ軸負方向側の端部は、バイアス磁石膜１１ｂ１の上に形成されている。バイアス磁石膜１１ｂ１は接続部１１ｃ１と接続されている。幅狭帯状部１１ａ１のＹ軸正方向側の端部は、バイアス磁石膜１１ｂ２の上に形成されている。
【００３５】
幅狭帯状部１１ａ２は、幅狭帯状部１１ａ１のＸ軸負側において幅狭帯状部１１ａ１に隣接配置されている。幅狭帯状部１１ａ２の一つの端部はバイアス磁石膜１１ｂ２の上に形成されるとともに、バイアス磁石膜１１ｂ２上において幅狭帯状部１１ｂ１と接続されている。幅狭帯状部１１ａ２の他の端部はバイアス磁石膜１１ｂ３の上に形成されている。
【００３６】
幅狭帯状部１１ａ３は、幅狭帯状部１１ａ２のＸ軸負側において幅狭帯状部１１ａ２に隣接配置されている。幅狭帯状部１１ａ３の一つの端部はバイアス磁石膜１１ｂ３の上に形成されるとともに、バイアス磁石膜１１ｂ３上において幅狭帯状部１１ａ２と接続されている。幅狭帯状部１１ａ３の他の端部はバイアス磁石膜１１ｂ４の上に形成されている。
【００３７】
幅狭帯状部１１ａ４は、幅狭帯状部１１ａ３のＸ軸負側において同幅狭帯状部１１ａ３に隣接配置されている。幅狭帯状部１１ａ４の一つの端部はバイアス磁石膜１１ｂ４の上に形成されるとともに、バイアス磁石膜１１ｂ４上において幅狭帯状部１１ａ３と接続されている。幅狭帯状部１１ａ４の他の端部はバイアス磁石膜１１ｂ５の上に形成されている。
【００３８】
幅狭帯状部１１ａ５は、幅狭帯状部１１ａ４のＸ軸負側において同幅狭帯状部１１ａ４に隣接配置されている。幅狭帯状部１１ａ５の一つの端部はバイアス磁石膜１１ｂ５の上に形成されるとともに、バイアス磁石膜１１ｂ５上において幅狭帯状部１１ａ４と接続されている。幅狭帯状部１１ａ５の他の端部はバイアス磁石膜１１ｂ６の上に形成されている。
【００３９】
幅狭帯状部１１ａ６は、幅狭帯状部１１ａ５のＸ軸負側において同幅狭帯状部１１ａ５に隣接配置されている。幅狭帯状部１１ａ６の一つの端部はバイアス磁石膜１１ｂ６の上に形成されるとともに、バイアス磁石膜１１ｂ６上において幅狭帯状部１１ａ５と接続されている。幅狭帯状部１１ａ６の他の端部はバイアス磁石膜１１ｂ７の上に形成されている。バイアス磁石膜１１ｂ７は接続部１１ｃ２と接続されている。
【００４０】
幅狭帯状部１１ａ１〜１１ａ６の各々は、図５に膜構成を示したスピンバルブ膜からなっている。このスピンバルブ膜は、基板１０ａの上に形成されたフリー層Ｆ、フリー層Ｆの上に形成されたスペーサ層Ｓ、スペーサ層Ｓの上に形成された固定層Ｐ及び固定層Ｐの上に形成されたキャッピング層Ｃからなっている。基板１０ａは、Ｐ型のＳｉ層１０ａ１とその上に積層されたＳｉＯ２（又はＳｉＮ）の絶縁層（絶縁・配線層）１０ａ２とからなっている。
【００４１】
フリー層Ｆは、外部磁界の向きに応じて磁化の向きが変化する層である。フリー層Ｆは、基板１０ａの直上に形成された膜厚が８ｎｍ（８０Å）のＣｏＺｒＮｂアモルファス磁性層１１−１と、ＣｏＺｒＮｂアモルファス磁性層１１−１の上に形成された膜厚が３．３ｎｍ（３３Å）のＮｉＦｅ磁性層１１−２と、ＮｉＦｅ磁性層１１−２の上に形成された膜厚が１〜３ｎｍ（１０〜３０Å）程度のＣｏＦｅ層１１−３とからなっている。ＣｏＺｒＮｂアモルファス磁性層１１−１とＮｉＦｅ磁性層１１−２は軟質の強磁性体膜を構成している。
【００４２】
スペーサ層Ｓは、膜厚が２．４ｎｍ（２４Å）のＣｕからなる導電性膜である。なお、前記ＣｏＦｅ層１１−３はＮｉＦｅ層１１−２のＮｉ及びスペーサ層ＳのＣｕ１１−４の拡散を防止するものである。
【００４３】
固定層（固着層、磁化固定層）Ｐは、膜厚が２．２ｎｍ（２２Å）のＣｏＦｅ磁性層１１−５と、Ｐｔを４５〜５５ｍｏｌ％含むＰｔＭｎ合金から形成した膜厚が２４ｎｍ（２４０Å）の反強磁性膜１１−６とを重ね合わせたものである。ＣｏＦｅ磁性層１１−５は、ピニング層を構成する反強磁性膜１１−６に交換結合的に裏打されることにより磁化（磁化ベクトル）の向きがＸ軸負方向にピン（固着）されるピンド層を構成している。ＣｏＦｅ磁性層１１−５の磁化の向きが、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子のピンド層の固定された磁化の向きである。
【００４４】
キャッピング層Ｃは、膜厚が１．５ｎｍ（１５Å）のチタン（Ｔｉ）又はタンタル（Ｔａ）からなっている。
【００４５】
再び、図３を参照すると、バイアス磁石膜１１ｂ１〜１１ｂ７は、ＣｏＣｒＰｔ等の硬質強磁性体であって高保磁力及び高角型比を有する材質からなり、着磁されて永久磁石膜となっている。バイアス磁石膜１１ｂ１〜１１ｂ７は、フリー層Ｆの一軸異方性を維持するため、同フリー層Ｆに対して同フリー層Ｆの長手方向にバイアス磁界を与えるようになっている。第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１において、バイアス磁石膜１１ｂ１〜１１ｂ７によるバイアス磁界の向きはＹ軸負方向である。
【００４６】
以上の構成により、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の抵抗値は、幅狭帯状部１１ａ１〜１１ａ６の各抵抗値の和として、接続部１１ｃ１及び接続部１１ｃ２から取得される。この結果、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１は、図６に示したように、Ｘ軸に沿って変化する外部磁界に対し、−Ｈｃ〜＋Ｈｃの範囲において、略比例して変化する特性値である抵抗値（一つの向きであるＸ軸正方向の外部磁界の大きさが大きくなるほど増大する抵抗値）を示すようになっている。また、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１は、Ｙ軸に沿って変化する外部磁界に対しては略一定の抵抗値を示すようになっている。即ち、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の磁界検出方向は、ピンド層の固定された磁化の向きに沿った（ピンド層の固定された磁化の向きと平行又は反平行、ここでは反平行）方向である。
【００４７】
再び、図１を参照すると、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１は、基板１０ａのＹ軸方向略中央部上方でＸ軸負方向端部近傍に形成されている。上述したように、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１のピンド層の固定された磁化の向きはＸ軸負方向となっている。第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２は、基板１０ａのＹ軸方向略中央部下方でＸ軸負方向端部近傍に形成されていて、ピンド層の固定された磁化の向きはＸ軸負方向となっている。従って、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の磁界検出方向及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の磁界検出方向は、共にＸ軸の正方向である。
【００４８】
第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３は、基板１０ａのＹ軸方向略中央部上方でＸ軸正方向端部近傍に形成されていて、ピンド層の固定された磁化の向きはＸ軸正方向となっている。第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４は、基板１０ａのＹ軸方向略中央部下方でＸ軸正方向端部近傍に形成されていて、ピンド層の固定された磁化の向きはＸ軸正方向となっている。従って、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３の磁界検出方向及び第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４の磁界検出方向は、共にＸ軸の負方向である。
【００４９】
第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１は、基板１０ａのＸ軸方向略中央部左方でＹ軸正方向端部近傍に形成されていて、ピンド層の固定された磁化の向きはＹ軸正方向となっている。第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２は、基板１０ａのＸ軸方向略中央部右方でＹ軸正方向端部近傍に形成されていて、ピンド層の固定された磁化の向きはＹ軸正方向となっている。従って、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１の磁界検出方向及び第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２の磁界検出方向は、共にＹ軸負方向である。
【００５０】
第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３は、基板１０ａのＸ軸方向略中央部左方でＹ軸負方向端部近傍に形成されていて、ピンド層の固定された磁化の向きはＹ軸負方向となっている。第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４は、基板１０ａのＸ軸方向略中央部右方でＹ軸負方向端部近傍に形成されていて、ピンド層の固定された磁化の向きはＹ軸負方向となっている。従って、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３の磁界検出方向及び第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４の磁界検出方向は、共にＹ軸の正方向である。
【００５１】
以上のように、ＧＭＲ素子１１〜１４，２１〜２４は、仮想の正多角形である正方形（基板１０ａと相似形の正方形であって、図１中に二点鎖線にて示す正方形ＶＳ）の各辺の中央部近傍の位置に、同各辺と直交する方向が磁界検出方向となるように基板１０ａ上に固定されている。
【００５２】
なお、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の磁界検出方向及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の磁界検出方向は共にＸ軸の負方向、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３の磁界検出方向及び第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４の磁界検出方向は共にＸ軸の正方向であると言うこともできる。同様に、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１の磁界検出方向及び第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２の磁界検出方向は共にＹ軸正方向、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３の磁界検出方向及び第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４の磁界検出方向は共にＹ軸の負方向であると言うこともできる。
【００５３】
可動コイル部３０は、図１及び図２に示したように、重り部３１、可動コイル３２、第１〜第８支持部材３３ａ〜３３ｈ及びコイル接続用パッド３４ａ，３４ｂから構成されている。
【００５４】
重り部３１はＳｉＯ２からなっている。重り部３１は、平面視において基板１０ａ及び前述した仮想の正方形ＶＳよりも小さい正方形状（即ち、仮想の多角形と相似形の多角形形状）を有し、Ｚ軸方向に小さな厚みを有する薄板体である。可動コイル３２は、ポリシリコン（又はタングステン）からなっている。可動コイル３２は、重り部３１の上面に形成されている。可動コイル３２の形状は、平面視において重り部３１の各辺に沿った辺を有する正方形状である。可動コイル３２の各辺は、重り部３１の各辺の近傍に形成されている。即ち、可動コイル３２の形状は、前述した仮想の正方形ＶＳよりも僅かに小さい同仮想の正方形ＶＳと相似の正方形である。
【００５５】
第１〜第８支持部材３３ａ〜３３ｈのそれぞれは、一端が重り部３１の角部に固定・接続されるとともに、他端が基板１０ａの上面に固定・接続され、重り部３１（従って、可動コイル３２）を基板１０ａに対して基板１０ａの主面と略平行な面内（Ｘ−Ｙ平面と平行な面内）において移動可能に支持している。
【００５６】
より具体的に述べると、第１支持部材３３ａは、センサ１０の部分斜視図である図７に示したように、バネ状部３３ａ１と支柱部３３ａ２とを備えている。バネ状部３３ａ１の下部はＳｉＯ２からなっている。バネ状部３３ａ１の下部の一端は、重り部３１のＸ軸正方向端部且つＹ軸負方向端部にて重り部３１のＹ−Ｚ平面を構成する壁に繋がっている。バネ状部３３ａ１の上部は可動コイル３２と同一のポリシリコンからなっている。バネ状部３３ａ１の上部の一端は、重り部３１のＸ軸正方向端部の上方にてＹ軸方向に沿って延びる可動コイル３２の一辺のＹ軸負方向端部に繋がっている。
【００５７】
バネ状部３３ａ１は、平面視においてジグザグ状となっていて、バネ性（弾性）を発揮するようになっている。バネ状部３３ａ１は、Ｘ−Ｙ平面に平行に配設されていてＸ軸正方向に延びている。バネ状部３３ａ１の上部及び下部の他端は、支柱部３３ａ２の一端に繋がっている。支柱部３３ａ２はポリシリコンからなっている。支柱部３３ａ２は、四角柱形状を有していて、その他端が基板１０ａに固定されることにより基板１０ａに立設されている。
【００５８】
第２支持部材３３ｂは、バネ状部３３ｂ１と支柱部３３ｂ２とからなり、第１支持部材３３ａと同一構造を備えている。バネ状部３３ｂ１の下部の一端は、重り部３１のＸ軸正方向端部且つＹ軸負方向端部にて重り部３１のＸ−Ｚ平面を構成する壁に繋がっている。バネ状部３３ｂ１の上部の一端は、重り部３１のＹ軸負方向端部の上方にてＸ軸方向に沿って延びる可動コイル３２の一辺のＸ軸正方向端部に繋がっている。
【００５９】
バネ状部３３ｂ１は、バネ状部３３ａ１と同様、平面視においてジグザグ状となっていて、バネ性を発揮するようになっている。バネ状部３３ｂ１は、Ｘ−Ｙ平面に平行に配設されていてＹ軸負方向に延びている。バネ状部３３ｂ１の上部及び下部の他端は、支柱部３３ｂ２の一端に繋がっている。支柱部３３ｂ２はポリシリコンからなっている。支柱部３３ｂ２は、四角柱形状を有していて、その他端が基板１０ａに固定されることにより基板１０ａに立設されている。
【００６０】
第３支持部材３３ｃ〜第８支持部材３３ｈのそれぞれは、第１支持部材３３ａと同様な構造を備えている。ただし、第３支持部材３３ｃ〜第８支持部材３３ｈのバネ状部の上部であるポリシリコンは可動コイル３２と接続されていない。第３支持部材３３ｃ〜第８支持部材３３ｈの配設位置は、図１に示したとおり、重り部３１の角部である。
【００６１】
以上の構成により、重り部３１及び可動コイル３２は、センサ１０が静止しているとき（センサ１０に加速度が発生していないとき）、図１に示した初期位置に維持されるようになっている。重り部３１及び可動コイル３２が初期位置にあるとき、平面視において、重り部３１及び可動コイル３２の重心ＱはＧＭＲ素子１１〜１４，２１〜２４の重心（前記仮想の正方形ＶＳの重心）Ｇに一致し、且つ、可動コイル３２の各辺は前記仮想の正方形ＶＳの各辺と平行となる。一方、重り部３１及び可動コイル３２は、センサ１０に基板１０ａの主面内における加速度が生じたとき、慣性力によって加速度と反対方向に初期位置から平行移動するようになっている。また、重り部３１及び可動コイル３２は、基板１０ａの主面内においてセンサ１０を回転させる力がセンサ１０に加わったとき、平面視において重心Ｇ（Ｑ）の周りに回転移動するようになっている。
【００６２】
コイル接続用パッド３４ａ，３４ｂは、図１及び図７に示したように、基板１０ａのＸ軸正方向端部且つＹ軸負方向端部の角部に配設されている。コイル接続用パッド３４ａ，３４ｂは、基板１０ａに立設されていて、それらの上面が可動コイル３２の上面と一致している。コイル接続用パッド３４ａは、支柱部３３ａ２と基板１０ａの内部において電気的に接続されている。コイル接続用パッド３４ｂは、支柱部３３ｂ２と基板１０ａの内部において電気的に接続されている。コイル接続用パッド３４ａ，３４ｂは、図示しない接続ワイヤーを介してセンサ１０外部の図示しない定電流源と接続されている。なお、センサ１０は、定電流源を内蔵していてもよく、その場合、可動コイル３２は支柱部３３ａ２及び支柱部３３ｂ２を介して定電流源と接続される。
【００６３】
回路部４０は、図１に示したように、可動コイル部３０の下方の基板１０ａ内に形成されている。回路部４０は、以下に述べるように、測定対象である外部磁界（例えば、地磁気）、センサ１０の加速度及び角加速度の何れを測定するかに応じてＧＭＲ素子１１〜１４間の接続関係及びＧＭＲ素子２１〜２４間の接続関係を切り換える切換え部と、電位ＶＢを維持する定電圧源と、を内蔵している。これにより、センサ１０は、測定対象に応じた値をセンサ１０の外部に取り出すこと（測定すること）ができるように構成されている。また、回路部４０は、前述した定電流源に指示信号を送出することにより、加速度及び角加速度を測定する場合には可動コイル３２を通電状態として可動コイル３２に一定の電流Ｉを流し、外部磁界を測定する場合には可動コイル３２への通電を行わない（非通電状態とする）電流制御手段を含んでいる。
【００６４】
次に、センサ１０が外部磁界、センサ１０の加速度及び角加速度をどのように測定するかについて説明する。
【００６５】
（外部磁界の測定：Ｘ軸方向に沿う外部磁界の成分の測定）
先ず、センサ１０がＸ軸方向に沿う外部磁界の成分を測定する場合について説明する。この場合、センサ１０の回路部４０は、図８に示したように、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４をフルブリッヂ接続する。なお、図８において、第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜１４の各々に隣接した位置に示されたグラフは、各グラフに隣接したＧＭＲ素子の特性値の変化（Ｘ軸に沿って変化する外部磁界Ｈｘに対するＧＭＲ素子の抵抗値Ｒの変化）を示している。
【００６６】
より具体的に述べると、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の一端及び第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４の一端は、共に電位ＶＢを維持する定電圧源に接続される。第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の一端及び第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３の一端は、共に接地される。第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の他端と第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３の他端とは接続点Ｐ１にて電気的に接続され、第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４の他端と第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の他端とは接続点Ｐ２にて電気的に接続される。そして、接続点Ｐ２と接続点Ｐ１との間の電位差がセンサ１０の出力Ｖoxとして取り出される。従って、出力Ｖoxは、第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子のそれぞれが示す特性値（抵抗値）に応じた値となる。
【００６７】
一方、前述したように、外部磁界を測定するとき、回路部４０は可動コイル３２への通電を行わない。この結果、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４が示す各抵抗値（特性値）は、外部磁界に応じた値となる。以上により、センサ１０は、図８の（Ｂ）に示したように、Ｘ軸に沿って変化する外部磁界Ｈｘに略比例するとともに、外部磁界Ｈｘが大きいほど大きくなる電圧Ｖoxを出力する。
【００６８】
（センサ１０のＸ軸方向の加速度の測定）
次に、センサ１０がセンサ１０のＸ軸方向の加速度（センサ１０が固定されている物体の加速度）を測定する場合について説明する。この場合、センサ１０の回路部４０は、図８の（Ａ）に示した外部磁界を測定する場合と同様に、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４をフルブリッヂ接続し、点Ｐ２と点Ｐ１の間の電位差Ｖoxを出力する（図９の（Ｃ）を参照。）。更に、回路部４０は、可動コイル３２に一定の電流Ｉを流す。これにより、可動コイル３２の周りに磁界が発生する。
【００６９】
いま、センサ１０に加速度が生じていないとして説明を続けると、可動コイル３２は、図９の（Ａ）に示した初期位置に存在する。従って、図９の（Ａ）及び図９の（Ａ）の３−３線に沿った平面にてセンサ１０を切断した断面図（但し、重り部３１は省略）である図９の（Ｂ）に示したように、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２には、Ｘ軸負方向で第１の大きさＨＮ（ＨＮ＞０）の磁界が加わり、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３及び第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４には、Ｘ軸正方向で第１の大きさＨＮの磁界が加わる。なお、センサ１０にＸ軸方向以外の加速度が生じている場合であっても、第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜１４のそれぞれには、上記と同じ磁界が加わる。また、可動コイル３２の通電により第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４及び第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１〜第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４に加わる磁界の大きさは地磁気に対して十分に大きい（以下、同じ。）。
【００７０】
このとき、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の抵抗値及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の抵抗値は、図１０の（Ａ）に示したように、共に値Ｒ１となる。値Ｒ１は、外部磁界が「０」である場合のＧＭＲ素子１１〜１４，２１〜２４の抵抗値である基準抵抗値Ｒ０よりも小さい値である。同様に、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３の抵抗値及び第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４の抵抗値は、図１０の（Ｂ）に示したように、共に値Ｒ１となる。この結果、センサ１０に加速度が生じていない場合、センサ１０の出力Ｖoxは図９の（Ｃ）に示したように「０」となる。
【００７１】
次に、センサ１０にＸ軸正方向の力が加わり、センサ１０にＸ軸正方向の加速度が発生したとする。このとき、可動コイル３２（及び重り部３１）は、図１１（Ａ）に示したように、慣性力によって同慣性力に応じた変位量だけ初期位置からＸ軸負方向に平行移動する。
【００７２】
これにより、図１１の（Ａ）及び図１１の（Ａ）の４−４線に沿った平面にてセンサ１０を切断した断面図（但し、重り部３１は省略）である図１１の（Ｂ）に示したように、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２には、Ｘ軸負方向で第１の大きさＨＮよりも大きい第２の大きさＨＬ（０＜ＨＮ＜ＨＬ）の磁界が加わる。一方、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３及び第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４には、Ｘ軸正方向で第１の大きさＨＮよりも小さい第３の大きさＨＬ’（０＜ＨＬ’＜ＨＮ）の磁界が加わる。
【００７３】
従って、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の抵抗値及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の抵抗値は、図１０の（Ａ）に示したように、共に値Ｒ１−ｄ１（ｄ１＞０）となる。一方、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３の抵抗値及び第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４の抵抗値は、図１０の（Ｂ）に示したように、共に値Ｒ１＋ｄ２（ｄ２＞０）となる。この結果、センサ１０にＸ軸正方向の加速度が発生している場合、センサ１０の出力Ｖoxは、図１１の（Ｃ）及び下記（１）式に示した値Ｖox１となる。
Ｖox＝Ｖox１＝−ＶＢ・（ｄ１＋ｄ２）／（２Ｒ１＋ｄ２−ｄ１）…（１）
【００７４】
この場合、ｄ１及びｄ２はＲ１に対して十分に小さいから、（１）式は下記（２）式のように書き直される。
Ｖox＝Ｖox１＝−ＶＢ・（ｄ１＋ｄ２）／２Ｒ１…（２）
この（２）式から明らかなように、センサ１０にＸ軸正方向の加速度が発生している場合、センサ１０の出力値Ｖoxは負の値となる。
【００７５】
次に、センサ１０にＸ軸負方向の力が加わり、センサ１０にＸ軸負方向の加速度が発生したと仮定する。このとき、可動コイル３２は、図１２の（Ａ）に示したように、慣性力によって同慣性力に応じた変位量だけ初期位置からＸ軸正方向に平行移動する。
【００７６】
これにより、図１２の（Ａ）及び図１２の（Ａ）の５−５線に沿った平面にてセンサ１０を切断した断面図（但し、重り部３１は省略）である図１２の（Ｂ）に示したように、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２には、Ｘ軸負方向で第１の大きさＨＮよりも小さい第４の大きさＨＲ（０＜ＨＲ＜ＨＮ）の磁界が加わる。一方、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３及び第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４には、Ｘ軸正方向で第１の大きさＨＮよりも大きい第５の大きさＨＲ’（０＜ＨＮ＜ＨＲ’）の磁界が加わる。
【００７７】
従って、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の抵抗値及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の抵抗値は、図１０の（Ａ）に示したように、共に値Ｒ１＋ｄ３（ｄ３＞０）となる。一方、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３の抵抗値及び第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４の抵抗値は、図１０の（Ｂ）に示したように、共に値Ｒ１−ｄ４（ｄ４＞０）となる。この結果、センサ１０にＸ軸負方向の加速度が発生している場合、センサ１０の出力Ｖoxは、図１２の（Ｃ）及び下記（３）式に示した値Ｖox２となる。
Ｖox＝Ｖox２＝ＶＢ・（ｄ３＋ｄ４）／（２Ｒ１＋ｄ３−ｄ４）…（３）
【００７８】
この場合、ｄ３及びｄ４はＲ１に対して十分に小さいから、（３）式は下記（４）式のように書き直される。
Ｖox＝Ｖox２＝ＶＢ・（ｄ３＋ｄ４）／２Ｒ１…（４）
この（４）式から明らかなように、センサ１０にＸ軸負方向の加速度が発生している場合、センサ１０の出力値Ｖoxは正の値となる。
【００７９】
上記（２）式の値ｄ１及び値ｄ２は、何れもセンサ１０に発生しているＸ軸正方向の加速度の大きさが大きくなるほど大きくなる。また、上記（４）式の値ｄ３及び値ｄ４は、何れもセンサ１０に発生しているＸ軸負方向の加速度の大きさが大きくなるほど大きくなる。更に、前述したように、センサ１０にＸ軸方向の加速度が発生していない場合、センサの出力値Ｖoxは「０」となる。以上から、センサ１０の出力値ＶoxはＸ軸正方向の加速度に対して単調減少するので、この出力値Ｖoxに基づいてＸ軸方向の加速度を測定することができる。
【００８０】
（外部磁界の測定：Ｙ軸方向に沿う外部磁界の成分の測定）
センサ１０は、Ｙ軸方向に沿う外部磁界及び加速度の成分についても、Ｘ軸方向のそれらと同様に測定する。より具体的に述べると、センサ１０の回路部４０は、Ｙ軸方向の外部磁界を測定する場合、図１３に示したように、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１〜第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４をフルブリッヂ接続する。なお、図１３において、第１〜第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２１〜２４の各々に隣接した位置に示されたグラフは、各グラフに隣接したＧＭＲ素子の特性値の変化（Ｙ軸に沿って変化する外部磁界Ｈｙに対するＧＭＲ素子の抵抗値Ｒの変化）を示している。
【００８１】
第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２の一端及び第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３の一端は、共に電位ＶＢを維持する定電圧源に接続される。第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１の一端及び第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４の一端は、共に接地される。第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３の他端と第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１の他端とは接続点Ｐ３にて電気的に接続され、第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２の他端と第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４の他端とは接続点Ｐ４にて電気的に接続される。そして、接続点Ｐ４と接続点Ｐ３との間の電位差がセンサ１０の出力Ｖoyとして取り出される。
【００８２】
一方、前述したように、外部磁界を測定するとき、回路部４０は可動コイル３２への通電を行わない。この結果、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１〜第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４が示す各抵抗値（特性値）は、外部磁界に応じた値となる。以上により、センサ１０は、図１３の（Ｂ）に示したように、Ｙ軸に沿って変化する外部磁界Ｈｙに略比例するとともに、外部磁界Ｈｙが大きいほど大きくなる電圧Ｖoyを出力する。
【００８３】
（センサ１０のＹ軸方向の加速度の測定）
次に、センサ１０がセンサ１０のＹ軸方向の加速度を測定する場合について説明する。この場合、センサ１０の回路部４０は、図１３の（Ａ）に示した外部磁界を測定する場合と同様に、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１〜第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４をフルブリッヂ接続し、点Ｐ４と点Ｐ３の間の電位差Ｖoyを出力する。更に、回路部４０は、可動コイル３２に一定の電流Ｉを流す。これにより、可動コイル３２の周りに磁界が発生する。
【００８４】
いま、センサ１０に加速度が生じていないとして説明を続けると、可動コイル３２は、図９の（Ａ）に示した初期位置に存在する。従って、図９の（Ａ）に示したように、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１及び第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２には、Ｙ軸正方向に第１の大きさＨＮの磁界が加わる。一方、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３及び第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４には、Ｙ軸負方向に第１の大きさＨＮの磁界が加わる。なお、センサ１０にＹ軸方向以外の加速度が生じている場合であっても、第１〜第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２１〜２４のそれぞれには、上記と同じ磁界が加わる。
【００８５】
このとき、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子２４の抵抗値は、図１４に示したように、総て値Ｒ１となる。この結果、センサ１０にＹ軸方向の加速度が生じていない場合、センサ１０の出力Ｖoyは「０」となる。
【００８６】
次に、センサ１０にＹ軸正方向の力が加わり、センサ１０にＹ軸正方向の加速度が発生したとする。このとき、可動コイル３２（重り部３１）は、図１５の（Ａ）に示したように、慣性力によって同慣性力に応じた変位量だけ初期位置からＹ軸負方向に平行移動する。
【００８７】
これにより、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１及び第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２には、Ｙ軸正方向で第１の大きさＨＮよりも小さい第６の大きさＨＤ（０＜ＨＤ＜ＨＮ）の磁界が加わる。一方、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３及び第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４には、Ｙ軸負方向で第１の大きさＨＮよりも大きい第７の大きさＨＤ’（０＜ＨＮ＜ＨＤ’）の磁界が加わる。
【００８８】
従って、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１の抵抗値及び第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２の抵抗値は、図１４の（Ａ）に示したように、共に値Ｒ１＋ｄ５（ｄ５＞０）となる。一方、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３の抵抗値及び第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４の抵抗値は、図１４の（Ａ）に示したように、共に値Ｒ１−ｄ６（ｄ６＞０）となる。この結果、センサ１０にＹ軸正方向の加速度が発生している場合、センサ１０の出力Ｖoyは、下記（５）式に示した値Ｖoy１となる。なお、（５）式においては、ｄ５及びｄ６はＲ１に対して十分に小さい点を考慮している。
Ｖoy＝Ｖoy１＝−ＶＢ・（ｄ５＋ｄ６）／２Ｒ１…（５）
【００８９】
次に、センサ１０にＹ軸負方向の力が加わり、センサ１０にＹ軸負方向の加速度が発生したとする。このとき、重り部３１及び可動コイル３２は、図１５の（Ｂ）に示したように、慣性力によって同慣性力に応じた変位量だけ初期位置からＹ軸正方向に平行移動する。
【００９０】
これにより、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１及び第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２には、Ｙ軸正方向で第１の大きさＨＮよりも大きい第８の大きさＨＵ（０＜ＨＮ＜ＨＵ）の磁界が加わる。一方、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３及び第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４には、Ｙ軸負方向で第１の大きさＨＮよりも小さい第９の大きさＨＵ’（０＜ＨＵ’＜ＨＮ）の磁界が加わる。
【００９１】
従って、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１の抵抗値及び第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２の抵抗値は、図１５の（Ａ）に示したように、共に値Ｒ１−ｄ７（ｄ７＞０）となる。一方、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３の抵抗値及び第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４の抵抗値は、図１５の（Ｂ）に示したように、共に値Ｒ１＋ｄ８（ｄ８＞０）となる。この結果、センサ１０にＹ軸負方向の加速度が発生している場合、センサ１０の出力Ｖoyは、下記（６）式に示した値Ｖoy２となる。なお、（６）式においては、ｄ７及びｄ８はＲ１に対して十分に小さい点を考慮している。
Ｖoy＝Ｖoy２＝ＶＢ・（ｄ７＋ｄ８）／２Ｒ１…（６）
【００９２】
上記（５）式の値ｄ５及び値ｄ６は、何れもセンサ１０に発生しているＹ軸正方向の加速度の大きさが大きくなるほど大きくなる。また、上記（６）式の値ｄ７及び値ｄ８は、何れもセンサ１０に発生しているＹ軸負方向の加速度の大きさが大きくなるほど大きくなる。更に、前述したように、センサ１０にＹ軸方向の加速度が発生していない場合、センサの出力値Ｖoyは「０」となる。以上から、センサ１０の出力値ＶoyはＹ軸正方向の加速度に対して単調減少するので、この出力値Ｖoyに基づいてＹ軸方向の加速度を測定することができる。
【００９３】
（センサ１０の角加速度の測定）
次に、センサ１０が角加速度を測定する場合について説明する。この場合、センサ１０の回路部４０は、図１６の（Ｂ）に示したように、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１と第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２をハーフブリッヂ接続する。即ち、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の一端は電位ＶＢを維持する定電圧源に接続される。第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の他端は第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の一端に接続される。第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の他端は接地される。そして、回路部４０は、第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の両端の電位差Ｖｒを出力する。更に、回路部４０は、可動コイル３２に一定の電流Ｉを流す。
【００９４】
いま、センサ１０に加速度及び角加速度が生じていないとして説明を続けると、可動コイル３２は、図１６の（Ａ）に示した初期位置に存在する。従って、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２には、Ｘ軸負方向に第１の大きさＨＮ（ＨＮ＞０）の磁界が加わる。この結果、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の抵抗値及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の抵抗値は共に値Ｒ１となる。従って、図１６の（Ｂ）に示したように、センサ１０の出力値ＶｒはＶＢ／２となる。
【００９５】
次に、センサ１０にＸ−Ｙ平面内において重心Ｇ（Ｑ）を中心として左回りの角加速度が発生したとする。このとき、可動コイル３２（及び重り部３１）は、図１７の（Ａ）に示したように、慣性力によって角加速度に応じた角度だけ初期位置からＸ−Ｙ平面内において重心Ｇを中心として右回りに回転する。
【００９６】
これにより、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１にはＸ軸負方向で第１の大きさＨＮよりも小さい第１０の大きさＨａ（０＜Ｈａ＜ＨＮ）の磁界が加わる。一方、第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２には、Ｘ軸負方向で第１の大きさＨＮよりも大きい第１１の大きさＨｂ（０＜ＨＮ＜Ｈｂ）の磁界が加わる。この結果、図１７の（Ｂ）に示したように、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の抵抗値はＲ１＋ｒａ（ｒａ＞０）となり、第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の抵抗値はＲ１−ｒｂ（ｒｂ＞０）となる。従って、センサ１０の出力値Ｖｒは、下記（７）式に示した値となる。
Ｖｒ＝ＶＢ・（Ｒ１−ｒｂ）／（２Ｒ１＋ｒａ−ｒｂ）…（７）
【００９７】
この場合、ｒａ及びｒｂはＲ１に対して十分に小さいから、（７）式は下記（８）式のように書き直される。
Ｖｒ＝ＶＢ・（Ｒ１−ｒｂ）／（２Ｒ１）…（８）
【００９８】
次に、センサ１０にＸ−Ｙ平面内において重心Ｇ（Ｑ）を中心として右回りの角加速度が発生したとする。このとき、可動コイル３２は、図１８の（Ａ）に示したように、慣性力によって角加速度に応じた角度だけ初期位置からＸ−Ｙ平面内において重心Ｇを中心として左回りに回転する。
【００９９】
これにより、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１にはＸ軸負方向に第１の大きさＨＮよりも大きい第１２の大きさＨｃ（０＜ＨＮ＜Ｈｃ）の磁界が加わる。一方、第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２には、Ｘ軸負方向で第１の大きさＨＮよりも小さい第１３の大きさＨｄ（０＜Ｈｄ＜ＨＮ）の磁界が加わる。この結果、図１８の（Ｂ）に示したように、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の抵抗値はＲ１−ｒｃ（ｒｃ＞０）となり、第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の抵抗値はＲ１＋ｒｄ（ｒｄ＞０）となる。従って、センサ１０の出力値Ｖｒは、下記（９）式に示した値となる。
Ｖｒ＝ＶＢ・（Ｒ１＋ｒｄ）／（２Ｒ１＋ｒｄ−ｒｃ）…（９）
【０１００】
この場合、ｒｃ及びｒｄはＲ１に対して十分に小さいから、（９）式は下記（１０）式のように書き直される。
Ｖｒ＝ＶＢ・（Ｒ１＋ｒｄ）／（２Ｒ１）…（１０）
【０１０１】
上記（８）式の値ｒｂは、左回りの角加速度の大きさが大きくなるほど大きくなる。また、上記（１０）式の値ｒｄは、右回りの角加速度の大きさが大きくなるほど大きくなる。更に、値ｒｂ及び値ｒｄは、角加速度が発生していない場合に「０」である。以上から、センサ１０の出力値Ｖｒは重心Ｇ周りの右回りの角加速度に対して単調増加するから、この出力値Ｖｒに基づいて角加速度を測定することができる。
【０１０２】
なお、以上から明らかなように、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１と第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２との組み合わせ以外であっても、角加速度の発生に伴って可動コイル３２によって加えられる磁界検出方向の磁界の大きさが増大する素子と減少する素子とを組み合わせることにより、同様に角加速度を測定することができる。即ち、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１、第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２、第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４及び第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３の何れか一つと、第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３及び第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４の何れか一つとを組み合わせることにより、角加速度を測定するこができる。
【０１０３】
更に、例えば、図１９の（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、右回りの角加速度の発生に伴って抵抗値が減少するＧＭＲ素子同士を第１群として直列接続するとともに、抵抗値が増大するＧＭＲ素子同士を第２群として直列接続し、第１群及び第２群を直列接続する。そして、この両端に電位差ＶＢを与え且つ第１群又は第２群の電位差をセンサ１０の出力Ｖｒとして取り出すことによっても、角加速度を測定することができる。
【０１０４】
（測定方法例）
次に、実際に加速度及び外部磁界を測定する際のセンサ１０の作動について、図２０に示したタイムチャートを参照しながら説明する。いま、時刻ｔ０にて測定を開始したと仮定すると、回路部４０は時刻ｔ０から可動コイル３２への通電を開始する。同時に回路部４０は、上述した出力値Ｖox及び出力値Ｖoyに基づいてそれぞれＸ軸方向の加速度及びＹ軸方向の加速度を測定する。即ち、加速度を取得する物理量測定ステップを実行する。
【０１０５】
次いで、回路部４０は時刻ｔ１０にて可動コイル３２への通電を停止する。その後、例えば１ｍｓの余裕時間が経過して時刻ｔ１（物理量測定ステップの終了時）になると、回路部４０は出力値Ｖox及び出力値Ｖoyに基づいてぞれぞれＸ軸方向の外部磁界（の成分）及びＹ軸方向の外部磁界（の成分）の測定を開始する。即ち、外部磁界測定ステップを実行する。なお、時刻ｔ０〜時刻ｔ１は、ここでは一定時間である２０ｍｓである。また、余裕時間は、可動コイル３２への通電の停止後、可動コイル３２により発生される磁界が完全に消滅するために必要な時間である。
【０１０６】
そして、回路部４０は時刻ｔ１から２０ｍｓ後の時刻ｔ２までに外部磁界の測定を終了し、時刻ｔ２となったときに再び可動コイル３２への通電を開始するとともに、出力値Ｖox及び出力値Ｖoyに基づくＸ軸方向の加速度及びＹ軸方向の加速度の測定を開始する。回路部４０は、その後も同様にして、一定時間（２０ｍｓ）毎に加速度の測定と外部磁界の測定を繰り返し行う。なお、上記物理量測定ステップにおいて角加速度を測定してもよい。
【０１０７】
（可動部の製造方法）
次に、センサ１０の可動コイル部３０の製造方法について図２１乃至図２８を参照しながら説明する。なお、図２１乃至図２８は、図１の６−６線に沿った平面にてセンサ１０を切断した部分に相当している。また、本例のセンサ１０は、ＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical System）であって、シリコンを用いた半導体プロセスを基本として製造される。
【０１０８】
（１）先ず、図２１に示したように、Ｐ型シリコンの基板５０の上に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）又はシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を絶縁膜５１として形成する。基板５０及びシリコン酸化膜５１は、前述した基板１０ａに相当する。このとき、基板５０の適宜箇所に、イオン注入によりＮ型シリコンからなる高濃度層５０ａを形成しておく。次いで、絶縁膜５１の上にＳＯＧ膜（Spin On Glass膜、塗布シリコン酸化膜）を犠牲層５２として形成し、犠牲層５２の上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）又はシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を構造層５３として形成する。
【０１０９】
（２）次いで、図２２に示したように、絶縁膜５１、犠牲層５２及び構造層５３の適当な箇所にエッチングにより接続孔ＴＨを形成し、図２３に示したように、ポリシリコン（リン又はボロン等の不純物を含むドープドポリシリコン）又はタングステンからなる導電層５４を形成する。そして、図２４に示したように、導電層５４の形状が前述した可動コイル３２の形状となるように導電層５４をパターニングする。図２４において、Ｙ軸正方向端部にパターニングによって形成された導電層５４ａは、前述したコイル接続用パッド３４ａを構成する部分である。パターニングによって形成された導電層５４ｂは、前述した支柱部３３ａ２を構成する部分である。この導電層５４ａと導電層５４ｂは、高濃度層５０ａにより電気的に接続される。導電層５４ｃは、前述したバネ状部３３ａ１の上部を構成する部分である。
【０１１０】
（３）次に、図２５に示したように、前述した重り部３１を構成することになる部分の上部にレジスト膜５５を形成し、ＣＨＦ３又はＣＦ４を用いたドライエッチング（異方性ドライエッチング）により導電層５４の直下部の構造層５３を残したまま、構造層５３の不要部分を除去する。
【０１１１】
（４）次に、図２６に示したように、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）又は希フッ酸（ＨＦ）を用いたウエットエッチングにより犠牲層５２を除去する。犠牲層５２のエッチングレイトは極めて高いので、係るウエットエッチングにより絶縁膜５１は殆ど除去されることなく、図２７に示したように、犠牲層５２全体が除去される。
（５）最後に、レジスト膜５５を除去する。この結果、図２８に示したように、可動コイル部３０が完成する。
【０１１２】
以上、説明したように、本発明の実施形態に係るセンサ１０及びセンサ１０を利用した物理量の測定方法によれば、外部磁界及び加速度等を磁気検出素子と可動コイルのみを用いて測定・検出することができる。
【０１１３】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記センサ１０は、Ｘ軸方向を磁界検出方向とする第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜１４とＹ軸方向を磁界検出方向とする第１〜第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２１〜２４とを備え、直交する２軸方向の外部磁界及び加速度を検出可能に構成されていたが、図２９に概略平面図を示したように、磁気検出素子として第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜１４のみを備えてＸ軸方向の外部磁界及び加速度を検出するように構成されてもよい。
【０１１４】
また、上記センサ１０は、仮想の正多角形である正方形ＶＳの第１の辺（Ｙ軸方向に沿った辺）と第１の辺と直交する方向の第２の辺（Ｘ軸方向に沿った辺）の各辺の中央部近傍の位置に、同各辺と直交する方向が磁界検出方向となる（即ち、各辺と直交する方向の磁界の成分に応じた大きさの特性値を示す）ように各ＧＭＲ素子が配置されたセンサであったが、仮想の正多角形は正方形に限らず、例えば、図３０に概略平面図を示したように正八角形等の多角形であってもよい。この場合、ＧＭＲ素子などの磁気検出素子６０を仮想の正八角形Ｖ８の各辺の中央部近傍の位置に同各辺と直交する方向が磁界検出方向となるように配置し、可動コイル３２−１の形状を仮想の正八角形Ｖ８と相似又は同一の正八角形としておくことが好適である。
【０１１５】
また、センサ１０は、各ＧＭＲ素子の接続関係を測定対象に応じて切換えていたが、各ＧＭＲ素子の抵抗値を個別に測定し、それらのデータに基づく演算を行うことにより、測定対象である外部磁界や加速度等を求めてもよい。
【０１１６】
更に、センサ１０は、加えられた磁界に応じた大きさの特性値を示す磁気検出素子としてＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗効果素子）を採用していたが、これに代えて、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ素子）、磁気トンネル効果素子（ＴＭＲ素子）、磁気インピーダンス素子（ＭＩ素子）、フラックスゲートセンサ及びホール素子等の磁気検出素子を採用してもよい。
【０１１７】
また、センサ１０においては、第１磁気検出素子としての第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜１４はＸ軸方向（第１方向）の磁界成分に応じた大きさの特性値を示し、第２磁気検出素子としての第１〜第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２１〜２４はＸ軸方向（第１方向）と９０度の角度をもって交差するＹ軸方向（第２方向）の磁界成分に応じた大きさの特性値を示すように基板１０ａ上に固定されていたが、第２磁気検出素子は第１方向と９０度以外の所定の角度をもって交差する第２方向の磁界成分に応じた大きさの特性値を示すように基板１０ａ上に固定されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明によるセンサの実施形態の平面図である。
【図２】図１の１−１線に沿った平面にてセンサを切断した断面図である。
【図３】図１に示した第１Ｘ軸ＧＭＲ素子の部分拡大平面図である。
【図４】図３に示した２−２線に沿った平面にて第１Ｘ軸ＧＭＲ素子を切断した概略断面図である。
【図５】図３に示した第１Ｘ軸ＧＭＲ素子の膜構成を示した図である。
【図６】図３に示した第１Ｘ軸ＧＭＲ素子の抵抗値の変化を示したグラフである。
【図７】図１に示したセンサの部分斜視図である。
【図８】図８の（Ａ）はＸ軸方向の外部磁界の成分を測定する場合の図１に示したセンサの等価回路図、図８の（Ｂ）はそのセンサの出力特性を示したグラフである。
【図９】図９の（Ａ）は加速度が発生していない場合における図１に示したセンサの概略平面図、図９の（Ｂ）は図９の（Ａ）の３−３線に沿った平面にてセンサを切断した概略断面図、図９の（Ｃ）は加速度を測定する場合のセンサの等価回路図である。
【図１０】図１０の（Ａ）は図１に示した第１及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子の抵抗値の変化を示したグラフ、図１０の（Ｂ）は図１に示した第３及び第４Ｘ軸ＧＭＲ素子の抵抗値の変化を示したグラフである。
【図１１】図１１の（Ａ）はＸ軸正方向の加速度が発生した場合における図１に示したセンサの概略平面図、図１１の（Ｂ）は図１１の（Ａ）の４−４線に沿った平面にてセンサを切断した概略断面図、図１１の（Ｃ）は加速度を測定する場合のセンサの等価回路図である。
【図１２】図１２の（Ａ）はＸ軸負方向の加速度が発生した場合における図１に示したセンサの概略平面図、図１２の（Ｂ）は図１２の（Ａ）の５−５線に沿った平面にてセンサを切断した概略断面図、図１２の（Ｃ）は加速度を測定する場合のセンサの等価回路図である。
【図１３】図１３の（Ａ）はＹ軸方向の外部磁界の成分を測定する場合の図１に示したセンサの等価回路図、図１３の（Ｂ）はそのセンサの出力特性を示したグラフである。
【図１４】図１４の（Ａ）は図１に示した第１及び第２Ｙ軸ＧＭＲ素子の抵抗値の変化を示したグラフ、図１４の（Ｂ）は図１に示した第３及び第４Ｙ軸ＧＭＲ素子の抵抗値の変化を示したグラフである。
【図１５】図１５の（Ａ）はＹ軸正方向の加速度が発生した場合における図１に示したセンサの概略平面図、図１５の（Ｂ）はＹ軸負方向の加速度が発生した場合における図１に示したセンサの概略平面図である。
【図１６】図１６の（Ａ）は角加速度が発生していない場合における図１に示したセンサの概略平面図、図１６の（Ｂ）は角加速度を測定する場合のセンサの等価回路図である。
【図１７】図１７の（Ａ）は左回りの角加速度が発生している場合における図１に示したセンサの概略平面図、図１７の（Ｂ）は角加速度を測定する場合のセンサの等価回路図である。
【図１８】図１８の（Ａ）は右回りの角加速度が発生している場合における図１に示したセンサの概略平面図、図１８の（Ｂ）は角加速度を測定する場合のセンサの等価回路図である。
【図１９】図１９の（Ａ）及び（Ｂ）は角加速度を測定するための他の等価回路図である。
【図２０】図１に示したセンサが実際に加速度及び外部磁界を測定する際の作動を示したタイムチャートである。
【図２１】図１に示したセンサの可動部を製造する方法を説明するための製造途中にあるセンサの部分断面図である。
【図２２】図１に示したセンサの可動部を製造する方法を説明するための製造途中にあるセンサの部分断面図である。
【図２３】図１に示したセンサの可動部を製造する方法を説明するための製造途中にあるセンサの部分断面図である。
【図２４】図１に示したセンサの可動部を製造する方法を説明するための製造途中にあるセンサの部分断面図である。
【図２５】図１に示したセンサの可動部を製造する方法を説明するための製造途中にあるセンサの部分断面図である。
【図２６】図１に示したセンサの可動部を製造する方法を説明するための製造途中にあるセンサの部分断面図である。
【図２７】図１に示したセンサの可動部を製造する方法を説明するための製造途中にあるセンサの部分断面図である。
【図２８】図１に示したセンサの可動部を製造する方法を説明するための製造途中にあるセンサの部分断面図である。
【図２９】本発明の他の実施形態に係るセンサの概略平面図である。
【図３０】本発明の他の実施形態に係るセンサの概略平面図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１０…センサ、１０ａ…基板、１１…第１Ｘ軸ＧＭＲ素子、１２…第２Ｘ軸ＧＭＲ素子、１３…第３Ｘ軸ＧＭＲ素子、１４…第４Ｘ軸ＧＭＲ素子、２１…第１Ｙ軸ＧＭＲ素子、２２…第２Ｙ軸ＧＭＲ素子、２３…第３Ｙ軸ＧＭＲ素子、２４…第４Ｘ軸ＧＭＲ素子、３０…可動コイル部、３１…重り部、３２…可動コイル、３３ａ１，３３ｂ１…バネ状部、３３ａ〜３３ｈ…支持部材、４０…回路部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気検出素子を利用して外部磁界のみならず加速度等の物理量を測定することができるセンサ及び同センサを利用した物理量の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、外部磁界と加速度とを測定することができる種々のセンサが知られている。これらのセンサの一つは、基板上に梁を介して重り部を支持し、センサに加速度が生じたときに梁に生じる応力を複数の応力測定素子により測定することによって加速度を測定するようになっている。更に、このセンサは、重り部の上に固定された複数のホール素子（磁気検出素子）を備え、このホール素子の出力に基づいてセンサ外部の磁界（外部磁界）を測定するようになっている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００３−１７２６３３号（段落番号００２１〜００３４、図１及び図２）
【０００３】
しかしながら、上記従来のセンサは、複数の応力測定素子と複数の磁気検出素子とを備えるので、高価であり、且つ、構造が複雑であるという問題を有している。
従って、本発明の目的の一つは、磁気検出素子を用いて地磁気等の外部磁界のみならず加速度或いは角加速度等の物理量（以下、「加速度等」という。）を測定することができる安価で構造が簡素なセンサを提供することにある。また、本発明の目的の他の一つは、このようなセンサを用いた加速度等の測定方法を提供することにある。
【発明の開示】
【０００４】
本発明によるセンサは、
基板と、
前記基板上に固定されるとともに加えられる磁界に応じた大きさの特性値を示す磁気検出素子と、
前記基板にバネ性を有する支持部材を介して移動可能に支持され且つ通電により発生した磁界を前記磁気検出素子に加える可動コイルと、
を備え、前記磁気検出素子が示した特性値に応じた値を出力するセンサである。
【０００５】
この場合、磁気検出素子は、例えば、巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ素子）、磁気トンネル効果素子（ＴＭＲ素子）、磁気インピーダンス素子（ＭＩ素子）、フラックスゲートセンサ及びホール素子等の何れであってもよい。即ち、磁気検出素子が示す特性値には抵抗値や電圧値が含まれる。この点は、以下に述べる本発明の他のセンサにも同様に適用される。
【０００６】
これによれば、可動コイルに電流が流されていないとき、磁気検出素子の特性値は磁気検出素子に加わるセンサ外部の磁界（例えば、地磁気等の外部磁界）に応じた値となる。従って、センサが出力する値（磁気検出素子が示す特性値に応じた値であって、例えば抵抗値や電圧値）も外部磁界に応じて変化する。
【０００７】
一方、可動コイルに電流が流されると（可動コイルが通電されると）、可動コイルの回りに磁界が発生する。基板に固定された磁気検出素子には、この可動コイルの通電により発生した磁界が加わる。更に、可動コイルは、基板に対してバネ性を有する支持部材により移動可能（基板に対して相対移動可能）に支持されている。従って、センサ（実際には、センサが固定された物体）に加速度等が発生すると、可動コイルは慣性力によって初期位置（加速度等が発生していない場合の位置）から移動する。
【０００８】
この結果、磁気検出素子と可動コイルとの相対位置関係が変化するから、可動コイルの通電により発生した「磁気検出素子に加わる磁界」が変化する。従って、磁気検出素子が示す特性値はセンサの加速度等に応じて変化し、センサが出力する値も加速度等に応じて変化する。このように、本発明のセンサは、可動コイルと磁気検出素子のみとを用いて、外部磁界及びセンサの加速度等を測定することができる。
【０００９】
また、本発明によるセンサは、
主面を有する基板と、
前記基板の主面上の第１方向の磁界成分に応じた大きさの特性値を示すように同基板の主面に固定された第１磁気検出素子と、
前記基板の主面上の前記第１方向と所定の角度をもって交差する第２方向の磁界成分に応じた大きさの特性値を示すように同基板の主面に固定された第２磁気検出素子と、
を備えている。
【００１０】
更に、このセンサは、
前記基板の主面と平行な面内において移動可能となるように同基板にバネ性を有する支持部材を介して支持され且つ通電により発生した磁界を前記第１磁気検出素子及び前記第２磁気検出素子に加える可動コイルと、
を備え、前記第１磁気検出素子が示した特性値に応じた値及び前記第２磁気検出素子が示した特性値に応じた値を出力するように構成されている。
【００１１】
これによれば、可動コイルに電流が流されていないとき、第１磁気検出素子が示す特性値はセンサに加わる外部磁界の第１方向（第１磁気検出素子の磁界検出方向）の成分に応じた値となり、第２磁気検出素子の特性値は同外部磁界の第２方向（第２磁気検出素子の磁界検出方向）の成分に応じた値となる。なお、前記第１方向及び前記第２方向は、基板主面上の座標軸を基準に定められる方向である。
【００１２】
更に、上記センサにおいては、第１方向と第２方向とが所定の角度をもって交差している。そして、上記センサは、第１磁気検出素子が示した特性値に応じた値及び第２磁気検出素子が示した特性値に応じた値を出力する。従って、上記センサは、基板の主面と平行な面内における外部磁界の向きと大きさを測定することができる。
【００１３】
一方、可動コイルに電流が流されると（可動コイルが通電されると）、可動コイルの回りに磁界が発生する。基板に固定された第１及び第２磁気検出素子には、この可動コイルの通電により発生した磁界が加わる。更に、可動コイルは、基板に対してバネ性を有する支持部材により前記基板の主面と平行な面内において移動可能に支持されている。従って、センサに前記基板の主面と平行な面内における加速度等が発生すると、可動コイルは慣性力によって初期位置から移動する。
【００１４】
この結果、第１磁気検出素子と可動コイルとの相対位置関係及び／又は第２磁気検出素子と可動コイルとの相対位置関係が変化するから、可動コイルの通電により発生した「第１磁気検出素子及び第２磁気検出素子のそれぞれに加わる磁界」が変化する。従って、第１磁気検出素子が示す特性値及び／又は第２磁気検出素子が示す特性値はセンサの加速度等に応じて変化し、センサが出力する値も加速度等に応じて変化する。このように、本発明のセンサは、可動コイルと磁気検出素子のみとを用いて、外部磁界及びセンサの加速度等を測定することができる。
【００１５】
この場合、前記所定の角度（第１方向と第２方向とのなす角度）は９０度であることが好適である。即ち、第１方向と第２方向は直交し、第１方向を基板のＸ軸方向とすれば、第２方向はＸ軸に直交する基板のＹ軸方向であることが好適である。
【００１６】
例えば、第１方向と第２方向とのなす角度が９０度に比較して微少な角度であるとすると、第２磁気検出素子は第１方向に直交する方向の磁界の成分を精度良く測定することができない。また、当然に、第１磁気検出素子は第１方向に直交する方向の磁界の成分を検出することができない。
【００１７】
これに対し、第１方向と第２方向とが互いに直交していれば、第２磁気検出素子は第１方向に直交する方向の磁界を精度良く測定することができる。従って、第１方向と第２方向とが互いに直交していれば、可動コイルに電流が流されていないときの第１磁気検出素子が示す特性値と第２磁気検出素子が示す特性値とに基づき、センサに加わる外部磁界の向きと大きさを精度良く測定することが可能となる。
【００１８】
更に、本発明のセンサは、
主面を有する基板と、
前記基板の主面に固定された第１磁気検出素子と、
前記基板の主面に固定された第２磁気検出素子と、
を備え、前記第１磁気検出素子が示した特性値に応じた値及び前記第２磁気検出素子が示した特性値に応じた値を出力するセンサであって、
前記第１磁気検出素子は、前記基板の主面に形成される仮想の多角形（好ましくは正多角形、更に好ましくは正方形）を構成する辺のうちの一つの辺である第１の辺の中央部近傍に配置されるとともに同第１の辺と直交する方向の磁界の成分に応じた大きさの特性値を示すように構成され、
前記第２磁気検出素子は、前記仮想の多角形を構成する辺のうちの前記第１の辺と交差する他の辺である第２の辺の中央部近傍に配置されるとともに同第２の辺と直交する方向の磁界の成分に応じた大きさの特性値を示すように構成され、
更に、
前記仮想の多角形と同一又は相似の多角形の可動コイルであり、前記基板にバネ性を有する支持部材を介して前記基板の主面と平行な面内において移動可能に支持され、前記センサが静止しているとき同可動コイルの重心が前記仮想の多角形の重心と一致するとともに同可動コイルの各辺が同仮想の多角形の各辺と平行となる初期位置に維持され、且つ、通電により発生した磁界を前記第１磁気検出素子及び前記第２磁気検出素子に加える可動コイルを備えたセンサである。
【００１９】
これによれば、上述したセンサと同様、可動コイルに電流が流されていないとき、第１磁気検出素子が示す特性値に応じた値と第２磁気検出素子の特性値に応じた値とに基づき、センサに加わる外部磁界を測定することができる。
【００２０】
また、この第１磁気検出素子には可動コイルの第１の辺を流れる電流により生じる磁界が主として加わる。この磁界の方向は第１の辺に直交する方向である。更に、第１磁気検出素子の磁界検出方向は可動コイルの第１の辺と直交する方向である。従って、第１磁気検出素子は可動コイルの通電によって第１の辺の回りに形成される磁界を精度良く検出することができる。同様に、第２磁気検出素子には可動コイルの第２の辺を流れる電流により生じる磁界が主として加わる。この磁界の方向は第２の辺に直交する方向である。更に、第２磁気検出素子の磁界検出方向は可動コイルの第２の辺と直交する方向である。従って、第２磁気検出素子は可動コイルの通電によって第２の辺の回りに形成される磁界を精度良く検出することができる。
【００２１】
一方、可動コイルは、前記基板にバネ性を有する支持部材を介して前記基板の主面と平行な面内にて移動可能に支持されている。従って、可動コイルは、センサの加速度等に応じて基板の主面内において移動する。これにより、第１磁気検出素子に加わる第１の辺の回りに形成される磁界が変化するとともに、第２磁気検出素子に加わる第２の辺の回りに形成される磁界が変化する。以上のことから、本発明のセンサは、可動コイルと第１及び第２磁気検出素子のみとを用いて、外部磁界及びセンサの加速度等を精度良く測定することができる。
【００２２】
上記いずれかのセンサは、前記可動コイルが通電状態及び非通電状態の何れかの状態となるように同可動コイルに流れる電流を制御する電流制御手段を備えることが好適である。これによれば、可動コイルを通電状態としたときに外部磁界を測定し、可動コイルを非通電状態としたときに加速度等を測定するセンサが提供される。
【００２３】
本発明の測定方法は、
基板と、前記基板上に固定されるとともに加えられた磁界に応じた大きさの特性値を示す磁気検出素子と、前記基板にバネ性を有する支持部材を介して移動可能に支持された可動コイルと、を備えたセンサを用いて同センサ又は同センサが固定された物体の加速度及び角加速度の少なくとも一方を測定する物理量の測定方法であって、
前記可動コイルに通電して同可動コイルにより磁界を発生させ、この状態にて前記磁気検出素子が示す特性値に応じた値を前記加速度及び前記角加速度の少なくとも一方として測定する測定方法である。
【００２４】
これによれば、可動コイルと磁気検出素子のみとを備えた前述した本発明のセンサを用いて加速度又は角加速度を測定することができる。
【００２５】
更に、本発明の他の測定方法は、
基板と、前記基板上に固定されるとともに加えられた磁界に応じた大きさの特性値を示す磁気検出素子と、前記基板にバネ性を有する支持部材を介して移動可能に支持された可動コイルと、を備えたセンサを用いて同センサ又は同センサが固定された物体の加速度及び角加速度の少なくとも一方と同センサに加わる外部磁界とを測定する測定方法であって、
前記可動コイルへの通電を停止して同可動コイルによる磁界を消滅させ、この状態にて前記磁気検出素子が示す特性値に応じた値を前記センサに加わる外部磁界として取得する外部磁界測定ステップと、
前記可動コイルに通電して同可動コイルにより磁界を発生させ、この状態にて前記磁気検出素子が示す特性値に応じた値を前記加速度及び前記角加速度の少なくとも一方として取得する物理量測定ステップと、
を含む測定方法である。
【００２６】
これによれば、上述した本発明のセンサを用いて、地磁気などの外部磁界と加速度等とを所定のタイミングにて測定することができる。
【００２７】
この場合、前記外部磁界測定ステップ及び前記物理量測定ステップは所定時間の経過毎に交互に繰り返し実行されるとともに、同物理量測定ステップの終了時において前記可動コイルへの通電を停止してから余裕時間が経過した後に同外部磁界測定ステップを開始することが好適である。
【００２８】
可動コイルの通電を停止した時点から暫くの間は、過渡的な電流が可動コイルに流れ、これにより可動コイルの回りに発生する磁界が完全には消滅しない。従って、可動コイルの通電停止直後から外部磁界の測定を開始すると、外部磁界を正しく測定できない恐れがある。従って、上記構成のように、可動コイルの通電を停止してから余裕時間が経過した後に外部磁界測定ステップを開始することにより、外部磁界を精度良く測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明によるセンサ及び同センサを用いた物理量の測定方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１はこのセンサ１０の平面図、図２は図１の１−１線に沿った平面にてセンサ１０を切断した断面図である。センサ１０は、図１及び図２に示したように、基板１０ａと、複数の（この例では合計で８個の）ＧＭＲ素子（磁気検出素子、磁気抵抗効果素子）１１〜１４，２１〜２４と、可動コイル部３０と、回路部４０とを備えている。
【００３０】
基板１０ａは、平面視において互いに直交するＸ軸及びＹ軸に沿った辺を有する略正方形状を有し、Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸方向に小さな厚みを有する薄板体である。なお、Ｘ軸及びＹ軸は、基板１０ａの主面（上面）上の座標軸であり、Ｘ軸方向は第１方向、Ｙ軸方向は第２方向とも称呼される。
【００３１】
ＧＭＲ素子１１〜１４，２１〜２４は、磁界に応じた大きさの特性値（後述する磁界検出方向の磁界成分の大きさに応じた値）を示す磁気検出素子である。ＧＭＲ素子１１〜１４，２１〜２４は、基板１０ａに対して配設された位置が異なる点を除き、互いに実質的に同一の構造を備えている。従って、以下、ＧＭＲ素子１１を代表例として、その構造について簡単に説明する。なお、ＧＭＲ素子１１は第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１、ＧＭＲ素子１２は第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２、ＧＭＲ素子１３は第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３、ＧＭＲ素子１４は第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４と称呼される。また、ＧＭＲ素子２１は第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１、ＧＭＲ素子２２は第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２、ＧＭＲ素子２３は第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３、ＧＭＲ素子２４は第４Ｘ軸ＧＭＲ素子２４と称呼される。
【００３２】
更に、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４は、基板１０ａの主面上の第１方向の磁界成分に応じた大きさの特性値を示すように同基板の主面に固定された第１磁気検出素子とも称呼され得る。第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１〜第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４は、基板１０ａの主面上の前記第１方向と所定の角度（この場合、９０度）をもって交差する第２方向の磁界成分に応じた大きさの特性値を示すように同基板１０ａの主面に固定された第２磁気検出素子とも称呼され得る。
【００３３】
第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１は、拡大平面図である図３及び図３の２−２線に沿った平面にて第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１を切断した概略断面図である図４に示したように、複数の（この例では合計で６個の）幅狭帯状部１１ａ１〜１１ａ６と、複数の（この例では７個の）バイアス磁石膜１１ｂ１〜１１ｂ７と、一対の端子部１１ｃ１，１１ｃ２と、を備えている。
【００３４】
幅狭帯状部１１ａ１〜１１ａ６の各々はＹ軸方向に長手方向を有している。最もＸ軸正方向側に位置する幅狭帯状部１１ａ１のＹ軸負方向側の端部は、バイアス磁石膜１１ｂ１の上に形成されている。バイアス磁石膜１１ｂ１は接続部１１ｃ１と接続されている。幅狭帯状部１１ａ１のＹ軸正方向側の端部は、バイアス磁石膜１１ｂ２の上に形成されている。
【００３５】
幅狭帯状部１１ａ２は、幅狭帯状部１１ａ１のＸ軸負側において幅狭帯状部１１ａ１に隣接配置されている。幅狭帯状部１１ａ２の一つの端部はバイアス磁石膜１１ｂ２の上に形成されるとともに、バイアス磁石膜１１ｂ２上において幅狭帯状部１１ｂ１と接続されている。幅狭帯状部１１ａ２の他の端部はバイアス磁石膜１１ｂ３の上に形成されている。
【００３６】
幅狭帯状部１１ａ３は、幅狭帯状部１１ａ２のＸ軸負側において幅狭帯状部１１ａ２に隣接配置されている。幅狭帯状部１１ａ３の一つの端部はバイアス磁石膜１１ｂ３の上に形成されるとともに、バイアス磁石膜１１ｂ３上において幅狭帯状部１１ａ２と接続されている。幅狭帯状部１１ａ３の他の端部はバイアス磁石膜１１ｂ４の上に形成されている。
【００３７】
幅狭帯状部１１ａ４は、幅狭帯状部１１ａ３のＸ軸負側において同幅狭帯状部１１ａ３に隣接配置されている。幅狭帯状部１１ａ４の一つの端部はバイアス磁石膜１１ｂ４の上に形成されるとともに、バイアス磁石膜１１ｂ４上において幅狭帯状部１１ａ３と接続されている。幅狭帯状部１１ａ４の他の端部はバイアス磁石膜１１ｂ５の上に形成されている。
【００３８】
幅狭帯状部１１ａ５は、幅狭帯状部１１ａ４のＸ軸負側において同幅狭帯状部１１ａ４に隣接配置されている。幅狭帯状部１１ａ５の一つの端部はバイアス磁石膜１１ｂ５の上に形成されるとともに、バイアス磁石膜１１ｂ５上において幅狭帯状部１１ａ４と接続されている。幅狭帯状部１１ａ５の他の端部はバイアス磁石膜１１ｂ６の上に形成されている。
【００３９】
幅狭帯状部１１ａ６は、幅狭帯状部１１ａ５のＸ軸負側において同幅狭帯状部１１ａ５に隣接配置されている。幅狭帯状部１１ａ６の一つの端部はバイアス磁石膜１１ｂ６の上に形成されるとともに、バイアス磁石膜１１ｂ６上において幅狭帯状部１１ａ５と接続されている。幅狭帯状部１１ａ６の他の端部はバイアス磁石膜１１ｂ７の上に形成されている。バイアス磁石膜１１ｂ７は接続部１１ｃ２と接続されている。
【００４０】
幅狭帯状部１１ａ１〜１１ａ６の各々は、図５に膜構成を示したスピンバルブ膜からなっている。このスピンバルブ膜は、基板１０ａの上に形成されたフリー層Ｆ、フリー層Ｆの上に形成されたスペーサ層Ｓ、スペーサ層Ｓの上に形成された固定層Ｐ及び固定層Ｐの上に形成されたキャッピング層Ｃからなっている。基板１０ａは、Ｐ型のＳｉ層１０ａ１とその上に積層されたＳｉＯ２（又はＳｉＮ）の絶縁層（絶縁・配線層）１０ａ２とからなっている。
【００４１】
フリー層Ｆは、外部磁界の向きに応じて磁化の向きが変化する層である。フリー層Ｆは、基板１０ａの直上に形成された膜厚が８ｎｍ（８０Å）のＣｏＺｒＮｂアモルファス磁性層１１−１と、ＣｏＺｒＮｂアモルファス磁性層１１−１の上に形成された膜厚が３．３ｎｍ（３３Å）のＮｉＦｅ磁性層１１−２と、ＮｉＦｅ磁性層１１−２の上に形成された膜厚が１〜３ｎｍ（１０〜３０Å）程度のＣｏＦｅ層１１−３とからなっている。ＣｏＺｒＮｂアモルファス磁性層１１−１とＮｉＦｅ磁性層１１−２は軟質の強磁性体膜を構成している。
【００４２】
スペーサ層Ｓは、膜厚が２．４ｎｍ（２４Å）のＣｕからなる導電性膜である。なお、前記ＣｏＦｅ層１１−３はＮｉＦｅ層１１−２のＮｉ及びスペーサ層ＳのＣｕ１１−４の拡散を防止するものである。
【００４３】
固定層（固着層、磁化固定層）Ｐは、膜厚が２．２ｎｍ（２２Å）のＣｏＦｅ磁性層１１−５と、Ｐｔを４５〜５５ｍｏｌ％含むＰｔＭｎ合金から形成した膜厚が２４ｎｍ（２４０Å）の反強磁性膜１１−６とを重ね合わせたものである。ＣｏＦｅ磁性層１１−５は、ピニング層を構成する反強磁性膜１１−６に交換結合的に裏打されることにより磁化（磁化ベクトル）の向きがＸ軸負方向にピン（固着）されるピンド層を構成している。ＣｏＦｅ磁性層１１−５の磁化の向きが、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子のピンド層の固定された磁化の向きである。
【００４４】
キャッピング層Ｃは、膜厚が１．５ｎｍ（１５Å）のチタン（Ｔｉ）又はタンタル（Ｔａ）からなっている。
【００４５】
再び、図３を参照すると、バイアス磁石膜１１ｂ１〜１１ｂ７は、ＣｏＣｒＰｔ等の硬質強磁性体であって高保磁力及び高角型比を有する材質からなり、着磁されて永久磁石膜となっている。バイアス磁石膜１１ｂ１〜１１ｂ７は、フリー層Ｆの一軸異方性を維持するため、同フリー層Ｆに対して同フリー層Ｆの長手方向にバイアス磁界を与えるようになっている。第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１において、バイアス磁石膜１１ｂ１〜１１ｂ７によるバイアス磁界の向きはＹ軸負方向である。
【００４６】
以上の構成により、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の抵抗値は、幅狭帯状部１１ａ１〜１１ａ６の各抵抗値の和として、接続部１１ｃ１及び接続部１１ｃ２から取得される。この結果、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１は、図６に示したように、Ｘ軸に沿って変化する外部磁界に対し、−Ｈｃ〜＋Ｈｃの範囲において、略比例して変化する特性値である抵抗値（一つの向きであるＸ軸正方向の外部磁界の大きさが大きくなるほど増大する抵抗値）を示すようになっている。また、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１は、Ｙ軸に沿って変化する外部磁界に対しては略一定の抵抗値を示すようになっている。即ち、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の磁界検出方向は、ピンド層の固定された磁化の向きに沿った（ピンド層の固定された磁化の向きと平行又は反平行、ここでは反平行）方向である。
【００４７】
再び、図１を参照すると、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１は、基板１０ａのＹ軸方向略中央部上方でＸ軸負方向端部近傍に形成されている。上述したように、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１のピンド層の固定された磁化の向きはＸ軸負方向となっている。第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２は、基板１０ａのＹ軸方向略中央部下方でＸ軸負方向端部近傍に形成されていて、ピンド層の固定された磁化の向きはＸ軸負方向となっている。従って、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の磁界検出方向及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の磁界検出方向は、共にＸ軸の正方向である。
【００４８】
第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３は、基板１０ａのＹ軸方向略中央部上方でＸ軸正方向端部近傍に形成されていて、ピンド層の固定された磁化の向きはＸ軸正方向となっている。第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４は、基板１０ａのＹ軸方向略中央部下方でＸ軸正方向端部近傍に形成されていて、ピンド層の固定された磁化の向きはＸ軸正方向となっている。従って、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３の磁界検出方向及び第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４の磁界検出方向は、共にＸ軸の負方向である。
【００４９】
第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１は、基板１０ａのＸ軸方向略中央部左方でＹ軸正方向端部近傍に形成されていて、ピンド層の固定された磁化の向きはＹ軸正方向となっている。第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２は、基板１０ａのＸ軸方向略中央部右方でＹ軸正方向端部近傍に形成されていて、ピンド層の固定された磁化の向きはＹ軸正方向となっている。従って、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１の磁界検出方向及び第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２の磁界検出方向は、共にＹ軸負方向である。
【００５０】
第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３は、基板１０ａのＸ軸方向略中央部左方でＹ軸負方向端部近傍に形成されていて、ピンド層の固定された磁化の向きはＹ軸負方向となっている。第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４は、基板１０ａのＸ軸方向略中央部右方でＹ軸負方向端部近傍に形成されていて、ピンド層の固定された磁化の向きはＹ軸負方向となっている。従って、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３の磁界検出方向及び第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４の磁界検出方向は、共にＹ軸の正方向である。
【００５１】
以上のように、ＧＭＲ素子１１〜１４，２１〜２４は、仮想の正多角形である正方形（基板１０ａと相似形の正方形であって、図１中に二点鎖線にて示す正方形ＶＳ）の各辺の中央部近傍の位置に、同各辺と直交する方向が磁界検出方向となるように基板１０ａ上に固定されている。
【００５２】
なお、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の磁界検出方向及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の磁界検出方向は共にＸ軸の負方向、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３の磁界検出方向及び第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４の磁界検出方向は共にＸ軸の正方向であると言うこともできる。同様に、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１の磁界検出方向及び第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２の磁界検出方向は共にＹ軸正方向、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３の磁界検出方向及び第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４の磁界検出方向は共にＹ軸の負方向であると言うこともできる。
【００５３】
可動コイル部３０は、図１及び図２に示したように、重り部３１、可動コイル３２、第１〜第８支持部材３３ａ〜３３ｈ及びコイル接続用パッド３４ａ，３４ｂから構成されている。
【００５４】
重り部３１はＳｉＯ２からなっている。重り部３１は、平面視において基板１０ａ及び前述した仮想の正方形ＶＳよりも小さい正方形状（即ち、仮想の多角形と相似形の多角形形状）を有し、Ｚ軸方向に小さな厚みを有する薄板体である。可動コイル３２は、ポリシリコン（又はタングステン）からなっている。可動コイル３２は、重り部３１の上面に形成されている。可動コイル３２の形状は、平面視において重り部３１の各辺に沿った辺を有する正方形状である。可動コイル３２の各辺は、重り部３１の各辺の近傍に形成されている。即ち、可動コイル３２の形状は、前述した仮想の正方形ＶＳよりも僅かに小さい同仮想の正方形ＶＳと相似の正方形である。
【００５５】
第１〜第８支持部材３３ａ〜３３ｈのそれぞれは、一端が重り部３１の角部に固定・接続されるとともに、他端が基板１０ａの上面に固定・接続され、重り部３１（従って、可動コイル３２）を基板１０ａに対して基板１０ａの主面と略平行な面内（Ｘ−Ｙ平面と平行な面内）において移動可能に支持している。
【００５６】
より具体的に述べると、第１支持部材３３ａは、センサ１０の部分斜視図である図７に示したように、バネ状部３３ａ１と支柱部３３ａ２とを備えている。バネ状部３３ａ１の下部はＳｉＯ２からなっている。バネ状部３３ａ１の下部の一端は、重り部３１のＸ軸正方向端部且つＹ軸負方向端部にて重り部３１のＹ−Ｚ平面を構成する壁に繋がっている。バネ状部３３ａ１の上部は可動コイル３２と同一のポリシリコンからなっている。バネ状部３３ａ１の上部の一端は、重り部３１のＸ軸正方向端部の上方にてＹ軸方向に沿って延びる可動コイル３２の一辺のＹ軸負方向端部に繋がっている。
【００５７】
バネ状部３３ａ１は、平面視においてジグザグ状となっていて、バネ性（弾性）を発揮するようになっている。バネ状部３３ａ１は、Ｘ−Ｙ平面に平行に配設されていてＸ軸正方向に延びている。バネ状部３３ａ１の上部及び下部の他端は、支柱部３３ａ２の一端に繋がっている。支柱部３３ａ２はポリシリコンからなっている。支柱部３３ａ２は、四角柱形状を有していて、その他端が基板１０ａに固定されることにより基板１０ａに立設されている。
【００５８】
第２支持部材３３ｂは、バネ状部３３ｂ１と支柱部３３ｂ２とからなり、第１支持部材３３ａと同一構造を備えている。バネ状部３３ｂ１の下部の一端は、重り部３１のＸ軸正方向端部且つＹ軸負方向端部にて重り部３１のＸ−Ｚ平面を構成する壁に繋がっている。バネ状部３３ｂ１の上部の一端は、重り部３１のＹ軸負方向端部の上方にてＸ軸方向に沿って延びる可動コイル３２の一辺のＸ軸正方向端部に繋がっている。
【００５９】
バネ状部３３ｂ１は、バネ状部３３ａ１と同様、平面視においてジグザグ状となっていて、バネ性を発揮するようになっている。バネ状部３３ｂ１は、Ｘ−Ｙ平面に平行に配設されていてＹ軸負方向に延びている。バネ状部３３ｂ１の上部及び下部の他端は、支柱部３３ｂ２の一端に繋がっている。支柱部３３ｂ２はポリシリコンからなっている。支柱部３３ｂ２は、四角柱形状を有していて、その他端が基板１０ａに固定されることにより基板１０ａに立設されている。
【００６０】
第３支持部材３３ｃ〜第８支持部材３３ｈのそれぞれは、第１支持部材３３ａと同様な構造を備えている。ただし、第３支持部材３３ｃ〜第８支持部材３３ｈのバネ状部の上部であるポリシリコンは可動コイル３２と接続されていない。第３支持部材３３ｃ〜第８支持部材３３ｈの配設位置は、図１に示したとおり、重り部３１の角部である。
【００６１】
以上の構成により、重り部３１及び可動コイル３２は、センサ１０が静止しているとき（センサ１０に加速度が発生していないとき）、図１に示した初期位置に維持されるようになっている。重り部３１及び可動コイル３２が初期位置にあるとき、平面視において、重り部３１及び可動コイル３２の重心ＱはＧＭＲ素子１１〜１４，２１〜２４の重心（前記仮想の正方形ＶＳの重心）Ｇに一致し、且つ、可動コイル３２の各辺は前記仮想の正方形ＶＳの各辺と平行となる。一方、重り部３１及び可動コイル３２は、センサ１０に基板１０ａの主面内における加速度が生じたとき、慣性力によって加速度と反対方向に初期位置から平行移動するようになっている。また、重り部３１及び可動コイル３２は、基板１０ａの主面内においてセンサ１０を回転させる力がセンサ１０に加わったとき、平面視において重心Ｇ（Ｑ）の周りに回転移動するようになっている。
【００６２】
コイル接続用パッド３４ａ，３４ｂは、図１及び図７に示したように、基板１０ａのＸ軸正方向端部且つＹ軸負方向端部の角部に配設されている。コイル接続用パッド３４ａ，３４ｂは、基板１０ａに立設されていて、それらの上面が可動コイル３２の上面と一致している。コイル接続用パッド３４ａは、支柱部３３ａ２と基板１０ａの内部において電気的に接続されている。コイル接続用パッド３４ｂは、支柱部３３ｂ２と基板１０ａの内部において電気的に接続されている。コイル接続用パッド３４ａ，３４ｂは、図示しない接続ワイヤーを介してセンサ１０外部の図示しない定電流源と接続されている。なお、センサ１０は、定電流源を内蔵していてもよく、その場合、可動コイル３２は支柱部３３ａ２及び支柱部３３ｂ２を介して定電流源と接続される。
【００６３】
回路部４０は、図１に示したように、可動コイル部３０の下方の基板１０ａ内に形成されている。回路部４０は、以下に述べるように、測定対象である外部磁界（例えば、地磁気）、センサ１０の加速度及び角加速度の何れを測定するかに応じてＧＭＲ素子１１〜１４間の接続関係及びＧＭＲ素子２１〜２４間の接続関係を切り換える切換え部と、電位ＶＢを維持する定電圧源と、を内蔵している。これにより、センサ１０は、測定対象に応じた値をセンサ１０の外部に取り出すこと（測定すること）ができるように構成されている。また、回路部４０は、前述した定電流源に指示信号を送出することにより、加速度及び角加速度を測定する場合には可動コイル３２を通電状態として可動コイル３２に一定の電流Ｉを流し、外部磁界を測定する場合には可動コイル３２への通電を行わない（非通電状態とする）電流制御手段を含んでいる。
【００６４】
次に、センサ１０が外部磁界、センサ１０の加速度及び角加速度をどのように測定するかについて説明する。
【００６５】
（外部磁界の測定：Ｘ軸方向に沿う外部磁界の成分の測定）
先ず、センサ１０がＸ軸方向に沿う外部磁界の成分を測定する場合について説明する。この場合、センサ１０の回路部４０は、図８に示したように、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４をフルブリッヂ接続する。なお、図８において、第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜１４の各々に隣接した位置に示されたグラフは、各グラフに隣接したＧＭＲ素子の特性値の変化（Ｘ軸に沿って変化する外部磁界Ｈｘに対するＧＭＲ素子の抵抗値Ｒの変化）を示している。
【００６６】
より具体的に述べると、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の一端及び第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４の一端は、共に電位ＶＢを維持する定電圧源に接続される。第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の一端及び第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３の一端は、共に接地される。第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の他端と第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３の他端とは接続点Ｐ１にて電気的に接続され、第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４の他端と第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の他端とは接続点Ｐ２にて電気的に接続される。そして、接続点Ｐ２と接続点Ｐ１との間の電位差がセンサ１０の出力Ｖoxとして取り出される。従って、出力Ｖoxは、第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子のそれぞれが示す特性値（抵抗値）に応じた値となる。
【００６７】
一方、前述したように、外部磁界を測定するとき、回路部４０は可動コイル３２への通電を行わない。この結果、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４が示す各抵抗値（特性値）は、外部磁界に応じた値となる。以上により、センサ１０は、図８の（Ｂ）に示したように、Ｘ軸に沿って変化する外部磁界Ｈｘに略比例するとともに、外部磁界Ｈｘが大きいほど大きくなる電圧Ｖoxを出力する。
【００６８】
（センサ１０のＸ軸方向の加速度の測定）
次に、センサ１０がセンサ１０のＸ軸方向の加速度（センサ１０が固定されている物体の加速度）を測定する場合について説明する。この場合、センサ１０の回路部４０は、図８の（Ａ）に示した外部磁界を測定する場合と同様に、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４をフルブリッヂ接続し、点Ｐ２と点Ｐ１の間の電位差Ｖoxを出力する（図９の（Ｃ）を参照。）。更に、回路部４０は、可動コイル３２に一定の電流Ｉを流す。これにより、可動コイル３２の周りに磁界が発生する。
【００６９】
いま、センサ１０に加速度が生じていないとして説明を続けると、可動コイル３２は、図９の（Ａ）に示した初期位置に存在する。従って、図９の（Ａ）及び図９の（Ａ）の３−３線に沿った平面にてセンサ１０を切断した断面図（但し、重り部３１は省略）である図９の（Ｂ）に示したように、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２には、Ｘ軸負方向で第１の大きさＨＮ（ＨＮ＞０）の磁界が加わり、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３及び第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４には、Ｘ軸正方向で第１の大きさＨＮの磁界が加わる。なお、センサ１０にＸ軸方向以外の加速度が生じている場合であっても、第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜１４のそれぞれには、上記と同じ磁界が加わる。また、可動コイル３２の通電により第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４及び第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１〜第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４に加わる磁界の大きさは地磁気に対して十分に大きい（以下、同じ。）。
【００７０】
このとき、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の抵抗値及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の抵抗値は、図１０の（Ａ）に示したように、共に値Ｒ１となる。値Ｒ１は、外部磁界が「０」である場合のＧＭＲ素子１１〜１４，２１〜２４の抵抗値である基準抵抗値Ｒ０よりも小さい値である。同様に、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３の抵抗値及び第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４の抵抗値は、図１０の（Ｂ）に示したように、共に値Ｒ１となる。この結果、センサ１０に加速度が生じていない場合、センサ１０の出力Ｖoxは図９の（Ｃ）に示したように「０」となる。
【００７１】
次に、センサ１０にＸ軸正方向の力が加わり、センサ１０にＸ軸正方向の加速度が発生したとする。このとき、可動コイル３２（及び重り部３１）は、図１１（Ａ）に示したように、慣性力によって同慣性力に応じた変位量だけ初期位置からＸ軸負方向に平行移動する。
【００７２】
これにより、図１１の（Ａ）及び図１１の（Ａ）の４−４線に沿った平面にてセンサ１０を切断した断面図（但し、重り部３１は省略）である図１１の（Ｂ）に示したように、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２には、Ｘ軸負方向で第１の大きさＨＮよりも大きい第２の大きさＨＬ（０＜ＨＮ＜ＨＬ）の磁界が加わる。一方、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３及び第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４には、Ｘ軸正方向で第１の大きさＨＮよりも小さい第３の大きさＨＬ’（０＜ＨＬ’＜ＨＮ）の磁界が加わる。
【００７３】
従って、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の抵抗値及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の抵抗値は、図１０の（Ａ）に示したように、共に値Ｒ１−ｄ１（ｄ１＞０）となる。一方、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３の抵抗値及び第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４の抵抗値は、図１０の（Ｂ）に示したように、共に値Ｒ１＋ｄ２（ｄ２＞０）となる。この結果、センサ１０にＸ軸正方向の加速度が発生している場合、センサ１０の出力Ｖoxは、図１１の（Ｃ）及び下記（１）式に示した値Ｖox１となる。
Ｖox＝Ｖox１＝−ＶＢ・（ｄ１＋ｄ２）／（２Ｒ１＋ｄ２−ｄ１）…（１）
【００７４】
この場合、ｄ１及びｄ２はＲ１に対して十分に小さいから、（１）式は下記（２）式のように書き直される。
Ｖox＝Ｖox１＝−ＶＢ・（ｄ１＋ｄ２）／２Ｒ１…（２）
この（２）式から明らかなように、センサ１０にＸ軸正方向の加速度が発生している場合、センサ１０の出力値Ｖoxは負の値となる。
【００７５】
次に、センサ１０にＸ軸負方向の力が加わり、センサ１０にＸ軸負方向の加速度が発生したと仮定する。このとき、可動コイル３２は、図１２の（Ａ）に示したように、慣性力によって同慣性力に応じた変位量だけ初期位置からＸ軸正方向に平行移動する。
【００７６】
これにより、図１２の（Ａ）及び図１２の（Ａ）の５−５線に沿った平面にてセンサ１０を切断した断面図（但し、重り部３１は省略）である図１２の（Ｂ）に示したように、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２には、Ｘ軸負方向で第１の大きさＨＮよりも小さい第４の大きさＨＲ（０＜ＨＲ＜ＨＮ）の磁界が加わる。一方、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３及び第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４には、Ｘ軸正方向で第１の大きさＨＮよりも大きい第５の大きさＨＲ’（０＜ＨＮ＜ＨＲ’）の磁界が加わる。
【００７７】
従って、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の抵抗値及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の抵抗値は、図１０の（Ａ）に示したように、共に値Ｒ１＋ｄ３（ｄ３＞０）となる。一方、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３の抵抗値及び第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４の抵抗値は、図１０の（Ｂ）に示したように、共に値Ｒ１−ｄ４（ｄ４＞０）となる。この結果、センサ１０にＸ軸負方向の加速度が発生している場合、センサ１０の出力Ｖoxは、図１２の（Ｃ）及び下記（３）式に示した値Ｖox２となる。
Ｖox＝Ｖox２＝ＶＢ・（ｄ３＋ｄ４）／（２Ｒ１＋ｄ３−ｄ４）…（３）
【００７８】
この場合、ｄ３及びｄ４はＲ１に対して十分に小さいから、（３）式は下記（４）式のように書き直される。
Ｖox＝Ｖox２＝ＶＢ・（ｄ３＋ｄ４）／２Ｒ１…（４）
この（４）式から明らかなように、センサ１０にＸ軸負方向の加速度が発生している場合、センサ１０の出力値Ｖoxは正の値となる。
【００７９】
上記（２）式の値ｄ１及び値ｄ２は、何れもセンサ１０に発生しているＸ軸正方向の加速度の大きさが大きくなるほど大きくなる。また、上記（４）式の値ｄ３及び値ｄ４は、何れもセンサ１０に発生しているＸ軸負方向の加速度の大きさが大きくなるほど大きくなる。更に、前述したように、センサ１０にＸ軸方向の加速度が発生していない場合、センサの出力値Ｖoxは「０」となる。以上から、センサ１０の出力値ＶoxはＸ軸正方向の加速度に対して単調減少するので、この出力値Ｖoxに基づいてＸ軸方向の加速度を測定することができる。
【００８０】
（外部磁界の測定：Ｙ軸方向に沿う外部磁界の成分の測定）
センサ１０は、Ｙ軸方向に沿う外部磁界及び加速度の成分についても、Ｘ軸方向のそれらと同様に測定する。より具体的に述べると、センサ１０の回路部４０は、Ｙ軸方向の外部磁界を測定する場合、図１３に示したように、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１〜第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４をフルブリッヂ接続する。なお、図１３において、第１〜第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２１〜２４の各々に隣接した位置に示されたグラフは、各グラフに隣接したＧＭＲ素子の特性値の変化（Ｙ軸に沿って変化する外部磁界Ｈｙに対するＧＭＲ素子の抵抗値Ｒの変化）を示している。
【００８１】
第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２の一端及び第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３の一端は、共に電位ＶＢを維持する定電圧源に接続される。第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１の一端及び第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４の一端は、共に接地される。第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３の他端と第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１の他端とは接続点Ｐ３にて電気的に接続され、第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２の他端と第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４の他端とは接続点Ｐ４にて電気的に接続される。そして、接続点Ｐ４と接続点Ｐ３との間の電位差がセンサ１０の出力Ｖoyとして取り出される。
【００８２】
一方、前述したように、外部磁界を測定するとき、回路部４０は可動コイル３２への通電を行わない。この結果、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１〜第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４が示す各抵抗値（特性値）は、外部磁界に応じた値となる。以上により、センサ１０は、図１３の（Ｂ）に示したように、Ｙ軸に沿って変化する外部磁界Ｈｙに略比例するとともに、外部磁界Ｈｙが大きいほど大きくなる電圧Ｖoyを出力する。
【００８３】
（センサ１０のＹ軸方向の加速度の測定）
次に、センサ１０がセンサ１０のＹ軸方向の加速度を測定する場合について説明する。この場合、センサ１０の回路部４０は、図１３の（Ａ）に示した外部磁界を測定する場合と同様に、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１〜第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４をフルブリッヂ接続し、点Ｐ４と点Ｐ３の間の電位差Ｖoyを出力する。更に、回路部４０は、可動コイル３２に一定の電流Ｉを流す。これにより、可動コイル３２の周りに磁界が発生する。
【００８４】
いま、センサ１０に加速度が生じていないとして説明を続けると、可動コイル３２は、図９の（Ａ）に示した初期位置に存在する。従って、図９の（Ａ）に示したように、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１及び第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２には、Ｙ軸正方向に第１の大きさＨＮの磁界が加わる。一方、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３及び第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４には、Ｙ軸負方向に第１の大きさＨＮの磁界が加わる。なお、センサ１０にＹ軸方向以外の加速度が生じている場合であっても、第１〜第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２１〜２４のそれぞれには、上記と同じ磁界が加わる。
【００８５】
このとき、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子２４の抵抗値は、図１４に示したように、総て値Ｒ１となる。この結果、センサ１０にＹ軸方向の加速度が生じていない場合、センサ１０の出力Ｖoyは「０」となる。
【００８６】
次に、センサ１０にＹ軸正方向の力が加わり、センサ１０にＹ軸正方向の加速度が発生したとする。このとき、可動コイル３２（重り部３１）は、図１５の（Ａ）に示したように、慣性力によって同慣性力に応じた変位量だけ初期位置からＹ軸負方向に平行移動する。
【００８７】
これにより、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１及び第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２には、Ｙ軸正方向で第１の大きさＨＮよりも小さい第６の大きさＨＤ（０＜ＨＤ＜ＨＮ）の磁界が加わる。一方、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３及び第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４には、Ｙ軸負方向で第１の大きさＨＮよりも大きい第７の大きさＨＤ’（０＜ＨＮ＜ＨＤ’）の磁界が加わる。
【００８８】
従って、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１の抵抗値及び第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２の抵抗値は、図１４の（Ａ）に示したように、共に値Ｒ１＋ｄ５（ｄ５＞０）となる。一方、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３の抵抗値及び第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４の抵抗値は、図１４の（Ａ）に示したように、共に値Ｒ１−ｄ６（ｄ６＞０）となる。この結果、センサ１０にＹ軸正方向の加速度が発生している場合、センサ１０の出力Ｖoyは、下記（５）式に示した値Ｖoy１となる。なお、（５）式においては、ｄ５及びｄ６はＲ１に対して十分に小さい点を考慮している。
Ｖoy＝Ｖoy１＝−ＶＢ・（ｄ５＋ｄ６）／２Ｒ１…（５）
【００８９】
次に、センサ１０にＹ軸負方向の力が加わり、センサ１０にＹ軸負方向の加速度が発生したとする。このとき、重り部３１及び可動コイル３２は、図１５の（Ｂ）に示したように、慣性力によって同慣性力に応じた変位量だけ初期位置からＹ軸正方向に平行移動する。
【００９０】
これにより、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１及び第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２には、Ｙ軸正方向で第１の大きさＨＮよりも大きい第８の大きさＨＵ（０＜ＨＮ＜ＨＵ）の磁界が加わる。一方、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３及び第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４には、Ｙ軸負方向で第１の大きさＨＮよりも小さい第９の大きさＨＵ’（０＜ＨＵ’＜ＨＮ）の磁界が加わる。
【００９１】
従って、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１の抵抗値及び第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２の抵抗値は、図１５の（Ａ）に示したように、共に値Ｒ１−ｄ７（ｄ７＞０）となる。一方、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３の抵抗値及び第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４の抵抗値は、図１５の（Ｂ）に示したように、共に値Ｒ１＋ｄ８（ｄ８＞０）となる。この結果、センサ１０にＹ軸負方向の加速度が発生している場合、センサ１０の出力Ｖoyは、下記（６）式に示した値Ｖoy２となる。なお、（６）式においては、ｄ７及びｄ８はＲ１に対して十分に小さい点を考慮している。
Ｖoy＝Ｖoy２＝ＶＢ・（ｄ７＋ｄ８）／２Ｒ１…（６）
【００９２】
上記（５）式の値ｄ５及び値ｄ６は、何れもセンサ１０に発生しているＹ軸正方向の加速度の大きさが大きくなるほど大きくなる。また、上記（６）式の値ｄ７及び値ｄ８は、何れもセンサ１０に発生しているＹ軸負方向の加速度の大きさが大きくなるほど大きくなる。更に、前述したように、センサ１０にＹ軸方向の加速度が発生していない場合、センサの出力値Ｖoyは「０」となる。以上から、センサ１０の出力値ＶoyはＹ軸正方向の加速度に対して単調減少するので、この出力値Ｖoyに基づいてＹ軸方向の加速度を測定することができる。
【００９３】
（センサ１０の角加速度の測定）
次に、センサ１０が角加速度を測定する場合について説明する。この場合、センサ１０の回路部４０は、図１６の（Ｂ）に示したように、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１と第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２をハーフブリッヂ接続する。即ち、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の一端は電位ＶＢを維持する定電圧源に接続される。第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の他端は第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の一端に接続される。第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の他端は接地される。そして、回路部４０は、第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の両端の電位差Ｖｒを出力する。更に、回路部４０は、可動コイル３２に一定の電流Ｉを流す。
【００９４】
いま、センサ１０に加速度及び角加速度が生じていないとして説明を続けると、可動コイル３２は、図１６の（Ａ）に示した初期位置に存在する。従って、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２には、Ｘ軸負方向に第１の大きさＨＮ（ＨＮ＞０）の磁界が加わる。この結果、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の抵抗値及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の抵抗値は共に値Ｒ１となる。従って、図１６の（Ｂ）に示したように、センサ１０の出力値ＶｒはＶＢ／２となる。
【００９５】
次に、センサ１０にＸ−Ｙ平面内において重心Ｇ（Ｑ）を中心として左回りの角加速度が発生したとする。このとき、可動コイル３２（及び重り部３１）は、図１７の（Ａ）に示したように、慣性力によって角加速度に応じた角度だけ初期位置からＸ−Ｙ平面内において重心Ｇを中心として右回りに回転する。
【００９６】
これにより、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１にはＸ軸負方向で第１の大きさＨＮよりも小さい第１０の大きさＨａ（０＜Ｈａ＜ＨＮ）の磁界が加わる。一方、第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２には、Ｘ軸負方向で第１の大きさＨＮよりも大きい第１１の大きさＨｂ（０＜ＨＮ＜Ｈｂ）の磁界が加わる。この結果、図１７の（Ｂ）に示したように、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の抵抗値はＲ１＋ｒａ（ｒａ＞０）となり、第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の抵抗値はＲ１−ｒｂ（ｒｂ＞０）となる。従って、センサ１０の出力値Ｖｒは、下記（７）式に示した値となる。
Ｖｒ＝ＶＢ・（Ｒ１−ｒｂ）／（２Ｒ１＋ｒａ−ｒｂ）…（７）
【００９７】
この場合、ｒａ及びｒｂはＲ１に対して十分に小さいから、（７）式は下記（８）式のように書き直される。
Ｖｒ＝ＶＢ・（Ｒ１−ｒｂ）／（２Ｒ１）…（８）
【００９８】
次に、センサ１０にＸ−Ｙ平面内において重心Ｇ（Ｑ）を中心として右回りの角加速度が発生したとする。このとき、可動コイル３２は、図１８の（Ａ）に示したように、慣性力によって角加速度に応じた角度だけ初期位置からＸ−Ｙ平面内において重心Ｇを中心として左回りに回転する。
【００９９】
これにより、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１にはＸ軸負方向に第１の大きさＨＮよりも大きい第１２の大きさＨｃ（０＜ＨＮ＜Ｈｃ）の磁界が加わる。一方、第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２には、Ｘ軸負方向で第１の大きさＨＮよりも小さい第１３の大きさＨｄ（０＜Ｈｄ＜ＨＮ）の磁界が加わる。この結果、図１８の（Ｂ）に示したように、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１の抵抗値はＲ１−ｒｃ（ｒｃ＞０）となり、第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２の抵抗値はＲ１＋ｒｄ（ｒｄ＞０）となる。従って、センサ１０の出力値Ｖｒは、下記（９）式に示した値となる。
Ｖｒ＝ＶＢ・（Ｒ１＋ｒｄ）／（２Ｒ１＋ｒｄ−ｒｃ）…（９）
【０１００】
この場合、ｒｃ及びｒｄはＲ１に対して十分に小さいから、（９）式は下記（１０）式のように書き直される。
Ｖｒ＝ＶＢ・（Ｒ１＋ｒｄ）／（２Ｒ１）…（１０）
【０１０１】
上記（８）式の値ｒｂは、左回りの角加速度の大きさが大きくなるほど大きくなる。また、上記（１０）式の値ｒｄは、右回りの角加速度の大きさが大きくなるほど大きくなる。更に、値ｒｂ及び値ｒｄは、角加速度が発生していない場合に「０」である。以上から、センサ１０の出力値Ｖｒは重心Ｇ周りの右回りの角加速度に対して単調増加するから、この出力値Ｖｒに基づいて角加速度を測定することができる。
【０１０２】
なお、以上から明らかなように、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１と第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２との組み合わせ以外であっても、角加速度の発生に伴って可動コイル３２によって加えられる磁界検出方向の磁界の大きさが増大する素子と減少する素子とを組み合わせることにより、同様に角加速度を測定することができる。即ち、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１１、第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２、第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１４及び第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２３の何れか一つと、第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２１、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１３及び第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２４の何れか一つとを組み合わせることにより、角加速度を測定するこができる。
【０１０３】
更に、例えば、図１９の（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、右回りの角加速度の発生に伴って抵抗値が減少するＧＭＲ素子同士を第１群として直列接続するとともに、抵抗値が増大するＧＭＲ素子同士を第２群として直列接続し、第１群及び第２群を直列接続する。そして、この両端に電位差ＶＢを与え且つ第１群又は第２群の電位差をセンサ１０の出力Ｖｒとして取り出すことによっても、角加速度を測定することができる。
【０１０４】
（測定方法例）
次に、実際に加速度及び外部磁界を測定する際のセンサ１０の作動について、図２０に示したタイムチャートを参照しながら説明する。いま、時刻ｔ０にて測定を開始したと仮定すると、回路部４０は時刻ｔ０から可動コイル３２への通電を開始する。同時に回路部４０は、上述した出力値Ｖox及び出力値Ｖoyに基づいてそれぞれＸ軸方向の加速度及びＹ軸方向の加速度を測定する。即ち、加速度を取得する物理量測定ステップを実行する。
【０１０５】
次いで、回路部４０は時刻ｔ１０にて可動コイル３２への通電を停止する。その後、例えば１ｍｓの余裕時間が経過して時刻ｔ１（物理量測定ステップの終了時）になると、回路部４０は出力値Ｖox及び出力値Ｖoyに基づいてぞれぞれＸ軸方向の外部磁界（の成分）及びＹ軸方向の外部磁界（の成分）の測定を開始する。即ち、外部磁界測定ステップを実行する。なお、時刻ｔ０〜時刻ｔ１は、ここでは一定時間である２０ｍｓである。また、余裕時間は、可動コイル３２への通電の停止後、可動コイル３２により発生される磁界が完全に消滅するために必要な時間である。
【０１０６】
そして、回路部４０は時刻ｔ１から２０ｍｓ後の時刻ｔ２までに外部磁界の測定を終了し、時刻ｔ２となったときに再び可動コイル３２への通電を開始するとともに、出力値Ｖox及び出力値Ｖoyに基づくＸ軸方向の加速度及びＹ軸方向の加速度の測定を開始する。回路部４０は、その後も同様にして、一定時間（２０ｍｓ）毎に加速度の測定と外部磁界の測定を繰り返し行う。なお、上記物理量測定ステップにおいて角加速度を測定してもよい。
【０１０７】
（可動部の製造方法）
次に、センサ１０の可動コイル部３０の製造方法について図２１乃至図２８を参照しながら説明する。なお、図２１乃至図２８は、図１の６−６線に沿った平面にてセンサ１０を切断した部分に相当している。また、本例のセンサ１０は、ＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical System）であって、シリコンを用いた半導体プロセスを基本として製造される。
【０１０８】
（１）先ず、図２１に示したように、Ｐ型シリコンの基板５０の上に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）又はシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を絶縁膜５１として形成する。基板５０及びシリコン酸化膜５１は、前述した基板１０ａに相当する。このとき、基板５０の適宜箇所に、イオン注入によりＮ型シリコンからなる高濃度層５０ａを形成しておく。次いで、絶縁膜５１の上にＳＯＧ膜（Spin On Glass膜、塗布シリコン酸化膜）を犠牲層５２として形成し、犠牲層５２の上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）又はシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を構造層５３として形成する。
【０１０９】
（２）次いで、図２２に示したように、絶縁膜５１、犠牲層５２及び構造層５３の適当な箇所にエッチングにより接続孔ＴＨを形成し、図２３に示したように、ポリシリコン（リン又はボロン等の不純物を含むドープドポリシリコン）又はタングステンからなる導電層５４を形成する。そして、図２４に示したように、導電層５４の形状が前述した可動コイル３２の形状となるように導電層５４をパターニングする。図２４において、Ｙ軸正方向端部にパターニングによって形成された導電層５４ａは、前述したコイル接続用パッド３４ａを構成する部分である。パターニングによって形成された導電層５４ｂは、前述した支柱部３３ａ２を構成する部分である。この導電層５４ａと導電層５４ｂは、高濃度層５０ａにより電気的に接続される。導電層５４ｃは、前述したバネ状部３３ａ１の上部を構成する部分である。
【０１１０】
（３）次に、図２５に示したように、前述した重り部３１を構成することになる部分の上部にレジスト膜５５を形成し、ＣＨＦ３又はＣＦ４を用いたドライエッチング（異方性ドライエッチング）により導電層５４の直下部の構造層５３を残したまま、構造層５３の不要部分を除去する。
【０１１１】
（４）次に、図２６に示したように、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）又は希フッ酸（ＨＦ）を用いたウエットエッチングにより犠牲層５２を除去する。犠牲層５２のエッチングレイトは極めて高いので、係るウエットエッチングにより絶縁膜５１は殆ど除去されることなく、図２７に示したように、犠牲層５２全体が除去される。
（５）最後に、レジスト膜５５を除去する。この結果、図２８に示したように、可動コイル部３０が完成する。
【０１１２】
以上、説明したように、本発明の実施形態に係るセンサ１０及びセンサ１０を利用した物理量の測定方法によれば、外部磁界及び加速度等を磁気検出素子と可動コイルのみを用いて測定・検出することができる。
【０１１３】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記センサ１０は、Ｘ軸方向を磁界検出方向とする第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜１４とＹ軸方向を磁界検出方向とする第１〜第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２１〜２４とを備え、直交する２軸方向の外部磁界及び加速度を検出可能に構成されていたが、図２９に概略平面図を示したように、磁気検出素子として第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜１４のみを備えてＸ軸方向の外部磁界及び加速度を検出するように構成されてもよい。
【０１１４】
また、上記センサ１０は、仮想の正多角形である正方形ＶＳの第１の辺（Ｙ軸方向に沿った辺）と第１の辺と直交する方向の第２の辺（Ｘ軸方向に沿った辺）の各辺の中央部近傍の位置に、同各辺と直交する方向が磁界検出方向となる（即ち、各辺と直交する方向の磁界の成分に応じた大きさの特性値を示す）ように各ＧＭＲ素子が配置されたセンサであったが、仮想の正多角形は正方形に限らず、例えば、図３０に概略平面図を示したように正八角形等の多角形であってもよい。この場合、ＧＭＲ素子などの磁気検出素子６０を仮想の正八角形Ｖ８の各辺の中央部近傍の位置に同各辺と直交する方向が磁界検出方向となるように配置し、可動コイル３２−１の形状を仮想の正八角形Ｖ８と相似又は同一の正八角形としておくことが好適である。
【０１１５】
また、センサ１０は、各ＧＭＲ素子の接続関係を測定対象に応じて切換えていたが、各ＧＭＲ素子の抵抗値を個別に測定し、それらのデータに基づく演算を行うことにより、測定対象である外部磁界や加速度等を求めてもよい。
【０１１６】
更に、センサ１０は、加えられた磁界に応じた大きさの特性値を示す磁気検出素子としてＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗効果素子）を採用していたが、これに代えて、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ素子）、磁気トンネル効果素子（ＴＭＲ素子）、磁気インピーダンス素子（ＭＩ素子）、フラックスゲートセンサ及びホール素子等の磁気検出素子を採用してもよい。
【０１１７】
また、センサ１０においては、第１磁気検出素子としての第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１１〜１４はＸ軸方向（第１方向）の磁界成分に応じた大きさの特性値を示し、第２磁気検出素子としての第１〜第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２１〜２４はＸ軸方向（第１方向）と９０度の角度をもって交差するＹ軸方向（第２方向）の磁界成分に応じた大きさの特性値を示すように基板１０ａ上に固定されていたが、第２磁気検出素子は第１方向と９０度以外の所定の角度をもって交差する第２方向の磁界成分に応じた大きさの特性値を示すように基板１０ａ上に固定されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明によるセンサの実施形態の平面図である。
【図２】図１の１−１線に沿った平面にてセンサを切断した断面図である。
【図３】図１に示した第１Ｘ軸ＧＭＲ素子の部分拡大平面図である。
【図４】図３に示した２−２線に沿った平面にて第１Ｘ軸ＧＭＲ素子を切断した概略断面図である。
【図５】図３に示した第１Ｘ軸ＧＭＲ素子の膜構成を示した図である。
【図６】図３に示した第１Ｘ軸ＧＭＲ素子の抵抗値の変化を示したグラフである。
【図７】図１に示したセンサの部分斜視図である。
【図８】図８の（Ａ）はＸ軸方向の外部磁界の成分を測定する場合の図１に示したセンサの等価回路図、図８の（Ｂ）はそのセンサの出力特性を示したグラフである。
【図９】図９の（Ａ）は加速度が発生していない場合における図１に示したセンサの概略平面図、図９の（Ｂ）は図９の（Ａ）の３−３線に沿った平面にてセンサを切断した概略断面図、図９の（Ｃ）は加速度を測定する場合のセンサの等価回路図である。
【図１０】図１０の（Ａ）は図１に示した第１及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子の抵抗値の変化を示したグラフ、図１０の（Ｂ）は図１に示した第３及び第４Ｘ軸ＧＭＲ素子の抵抗値の変化を示したグラフである。
【図１１】図１１の（Ａ）はＸ軸正方向の加速度が発生した場合における図１に示したセンサの概略平面図、図１１の（Ｂ）は図１１の（Ａ）の４−４線に沿った平面にてセンサを切断した概略断面図、図１１の（Ｃ）は加速度を測定する場合のセンサの等価回路図である。
【図１２】図１２の（Ａ）はＸ軸負方向の加速度が発生した場合における図１に示したセンサの概略平面図、図１２の（Ｂ）は図１２の（Ａ）の５−５線に沿った平面にてセンサを切断した概略断面図、図１２の（Ｃ）は加速度を測定する場合のセンサの等価回路図である。
【図１３】図１３の（Ａ）はＹ軸方向の外部磁界の成分を測定する場合の図１に示したセンサの等価回路図、図１３の（Ｂ）はそのセンサの出力特性を示したグラフである。
【図１４】図１４の（Ａ）は図１に示した第１及び第２Ｙ軸ＧＭＲ素子の抵抗値の変化を示したグラフ、図１４の（Ｂ）は図１に示した第３及び第４Ｙ軸ＧＭＲ素子の抵抗値の変化を示したグラフである。
【図１５】図１５の（Ａ）はＹ軸正方向の加速度が発生した場合における図１に示したセンサの概略平面図、図１５の（Ｂ）はＹ軸負方向の加速度が発生した場合における図１に示したセンサの概略平面図である。
【図１６】図１６の（Ａ）は角加速度が発生していない場合における図１に示したセンサの概略平面図、図１６の（Ｂ）は角加速度を測定する場合のセンサの等価回路図である。
【図１７】図１７の（Ａ）は左回りの角加速度が発生している場合における図１に示したセンサの概略平面図、図１７の（Ｂ）は角加速度を測定する場合のセンサの等価回路図である。
【図１８】図１８の（Ａ）は右回りの角加速度が発生している場合における図１に示したセンサの概略平面図、図１８の（Ｂ）は角加速度を測定する場合のセンサの等価回路図である。
【図１９】図１９の（Ａ）及び（Ｂ）は角加速度を測定するための他の等価回路図である。
【図２０】図１に示したセンサが実際に加速度及び外部磁界を測定する際の作動を示したタイムチャートである。
【図２１】図１に示したセンサの可動部を製造する方法を説明するための製造途中にあるセンサの部分断面図である。
【図２２】図１に示したセンサの可動部を製造する方法を説明するための製造途中にあるセンサの部分断面図である。
【図２３】図１に示したセンサの可動部を製造する方法を説明するための製造途中にあるセンサの部分断面図である。
【図２４】図１に示したセンサの可動部を製造する方法を説明するための製造途中にあるセンサの部分断面図である。
【図２５】図１に示したセンサの可動部を製造する方法を説明するための製造途中にあるセンサの部分断面図である。
【図２６】図１に示したセンサの可動部を製造する方法を説明するための製造途中にあるセンサの部分断面図である。
【図２７】図１に示したセンサの可動部を製造する方法を説明するための製造途中にあるセンサの部分断面図である。
【図２８】図１に示したセンサの可動部を製造する方法を説明するための製造途中にあるセンサの部分断面図である。
【図２９】本発明の他の実施形態に係るセンサの概略平面図である。
【図３０】本発明の他の実施形態に係るセンサの概略平面図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１０…センサ、１０ａ…基板、１１…第１Ｘ軸ＧＭＲ素子、１２…第２Ｘ軸ＧＭＲ素子、１３…第３Ｘ軸ＧＭＲ素子、１４…第４Ｘ軸ＧＭＲ素子、２１…第１Ｙ軸ＧＭＲ素子、２２…第２Ｙ軸ＧＭＲ素子、２３…第３Ｙ軸ＧＭＲ素子、２４…第４Ｘ軸ＧＭＲ素子、３０…可動コイル部、３１…重り部、３２…可動コイル、３３ａ１，３３ｂ１…バネ状部、３３ａ〜３３ｈ…支持部材、４０…回路部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に固定されるとともに加えられる磁界に応じた大きさの特性値を示す磁気検出素子と、
前記基板にバネ性を有する支持部材を介して移動可能に支持され且つ通電により発生した磁界を前記磁気検出素子に加える可動コイルと、
を備え、前記磁気検出素子が示した特性値に応じた値を出力するセンサ。
【請求項２】
主面を有する基板と、
前記基板の主面上の第１方向の磁界成分に応じた大きさの特性値を示すように同基板の主面に固定された第１磁気検出素子と、
前記基板の主面上の前記第１方向と所定の角度をもって交差する第２方向の磁界成分に応じた大きさの特性値を示すように同基板の主面に固定された第２磁気検出素子と、
前記基板の主面と平行な面内において移動可能となるように同基板にバネ性を有する支持部材を介して支持され且つ通電により発生した磁界を前記第１磁気検出素子及び前記第２磁気検出素子に加える可動コイルと、
を備え、前記第１磁気検出素子が示した特性値に応じた値及び前記第２磁気検出素子が示した特性値に応じた値を出力するように構成されたセンサ。
【請求項３】
請求項２に記載のセンサにおいて、
前記所定の角度が９０度であるセンサ。
【請求項４】
主面を有する基板と、
前記基板の主面に固定された第１磁気検出素子と、
前記基板の主面に固定された第２磁気検出素子と、
を備え、前記第１磁気検出素子が示した特性値に応じた値及び前記第２磁気検出素子が示した特性値に応じた値を出力するセンサであって、
前記第１磁気検出素子は、前記基板の主面に形成される仮想の多角形を構成する辺のうちの一つの辺である第１の辺の中央部近傍に配置されるとともに同第１の辺と直交する方向の磁界の成分に応じた大きさの特性値を示すように構成され、
前記第２磁気検出素子は、前記仮想の多角形を構成する辺のうちの前記第１の辺と交差する他の辺である第２の辺の中央部近傍に配置されるとともに同第２の辺と直交する方向の磁界の成分に応じた大きさの特性値を示すように構成され、
更に、
前記仮想の多角形と同一又は相似の多角形の可動コイルであり、前記基板にバネ性を有する支持部材を介して前記基板の主面と平行な面内において移動可能に支持され、前記センサが静止しているとき同可動コイルの重心が前記仮想の多角形の重心と一致するとともに同可動コイルの各辺が同仮想の多角形の各辺と平行となる初期位置に維持され、且つ、通電により発生した磁界を前記第１磁気検出素子及び前記第２磁気検出素子に加える可動コイルを備えたセンサ。
【請求項５】
請求項４に記載のセンサにおいて、
前記仮想の多角形は正多角形であるセンサ。
【請求項６】
請求項５に記載のセンサにおいて、
前記仮想の多角形は正方形であるセンサ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のセンサであって、
前記可動コイルが通電状態及び非通電状態の何れかの状態となるように同可動コイルに流れる電流を制御する電流制御手段を備えたセンサ。
【請求項８】
基板と、前記基板上に固定されるとともに加えられた磁界に応じた大きさの特性値を示す磁気検出素子と、前記基板にバネ性を有する支持部材を介して移動可能に支持された可動コイルと、を備えたセンサを用いて同センサ又は同センサが固定された物体の加速度及び角加速度の少なくとも一方を測定する物理量の測定方法であって、
前記可動コイルに通電して同可動コイルにより磁界を発生させ、この状態にて前記磁気検出素子が示す特性値に応じた値を前記加速度及び前記角加速度の少なくとも一方として測定する測定方法。
【請求項９】
基板と、前記基板上に固定されるとともに加えられた磁界に応じた大きさの特性値を示す磁気検出素子と、前記基板にバネ性を有する支持部材を介して移動可能に支持された可動コイルと、を備えたセンサを用いて同センサ又は同センサが固定された物体の加速度及び角加速度の少なくとも一方と同センサに加わる外部磁界とを測定する測定方法であって、
前記可動コイルへの通電を停止して同可動コイルによる磁界を消滅させ、この状態にて前記磁気検出素子が示す特性値に応じた値を前記センサに加わる外部磁界として取得する外部磁界測定ステップと、
前記可動コイルに通電して同可動コイルにより磁界を発生させ、この状態にて前記磁気検出素子が示す特性値に応じた値を前記加速度及び前記角加速度の少なくとも一方として取得する物理量測定ステップと、
を含む測定方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の測定方法において、
前記外部磁界測定ステップ及び前記物理量測定ステップは所定時間の経過毎に交互に繰り返し実行されるとともに、同物理量測定ステップの終了時において前記可動コイルへの通電を停止してから余裕時間が経過した後に同外部磁界測定ステップを開始する測定方法。
【請求項１】
基板と、
前記基板上に固定されるとともに加えられる磁界に応じた大きさの特性値を示す磁気検出素子と、
前記基板にバネ性を有する支持部材を介して移動可能に支持され且つ通電により発生した磁界を前記磁気検出素子に加える可動コイルと、
を備え、前記磁気検出素子が示した特性値に応じた値を出力するセンサ。
【請求項２】
主面を有する基板と、
前記基板の主面上の第１方向の磁界成分に応じた大きさの特性値を示すように同基板の主面に固定された第１磁気検出素子と、
前記基板の主面上の前記第１方向と所定の角度をもって交差する第２方向の磁界成分に応じた大きさの特性値を示すように同基板の主面に固定された第２磁気検出素子と、
前記基板の主面と平行な面内において移動可能となるように同基板にバネ性を有する支持部材を介して支持され且つ通電により発生した磁界を前記第１磁気検出素子及び前記第２磁気検出素子に加える可動コイルと、
を備え、前記第１磁気検出素子が示した特性値に応じた値及び前記第２磁気検出素子が示した特性値に応じた値を出力するように構成されたセンサ。
【請求項３】
請求項２に記載のセンサにおいて、
前記所定の角度が９０度であるセンサ。
【請求項４】
主面を有する基板と、
前記基板の主面に固定された第１磁気検出素子と、
前記基板の主面に固定された第２磁気検出素子と、
を備え、前記第１磁気検出素子が示した特性値に応じた値及び前記第２磁気検出素子が示した特性値に応じた値を出力するセンサであって、
前記第１磁気検出素子は、前記基板の主面に形成される仮想の多角形を構成する辺のうちの一つの辺である第１の辺の中央部近傍に配置されるとともに同第１の辺と直交する方向の磁界の成分に応じた大きさの特性値を示すように構成され、
前記第２磁気検出素子は、前記仮想の多角形を構成する辺のうちの前記第１の辺と交差する他の辺である第２の辺の中央部近傍に配置されるとともに同第２の辺と直交する方向の磁界の成分に応じた大きさの特性値を示すように構成され、
更に、
前記仮想の多角形と同一又は相似の多角形の可動コイルであり、前記基板にバネ性を有する支持部材を介して前記基板の主面と平行な面内において移動可能に支持され、前記センサが静止しているとき同可動コイルの重心が前記仮想の多角形の重心と一致するとともに同可動コイルの各辺が同仮想の多角形の各辺と平行となる初期位置に維持され、且つ、通電により発生した磁界を前記第１磁気検出素子及び前記第２磁気検出素子に加える可動コイルを備えたセンサ。
【請求項５】
請求項４に記載のセンサにおいて、
前記仮想の多角形は正多角形であるセンサ。
【請求項６】
請求項５に記載のセンサにおいて、
前記仮想の多角形は正方形であるセンサ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のセンサであって、
前記可動コイルが通電状態及び非通電状態の何れかの状態となるように同可動コイルに流れる電流を制御する電流制御手段を備えたセンサ。
【請求項８】
基板と、前記基板上に固定されるとともに加えられた磁界に応じた大きさの特性値を示す磁気検出素子と、前記基板にバネ性を有する支持部材を介して移動可能に支持された可動コイルと、を備えたセンサを用いて同センサ又は同センサが固定された物体の加速度及び角加速度の少なくとも一方を測定する物理量の測定方法であって、
前記可動コイルに通電して同可動コイルにより磁界を発生させ、この状態にて前記磁気検出素子が示す特性値に応じた値を前記加速度及び前記角加速度の少なくとも一方として測定する測定方法。
【請求項９】
基板と、前記基板上に固定されるとともに加えられた磁界に応じた大きさの特性値を示す磁気検出素子と、前記基板にバネ性を有する支持部材を介して移動可能に支持された可動コイルと、を備えたセンサを用いて同センサ又は同センサが固定された物体の加速度及び角加速度の少なくとも一方と同センサに加わる外部磁界とを測定する測定方法であって、
前記可動コイルへの通電を停止して同可動コイルによる磁界を消滅させ、この状態にて前記磁気検出素子が示す特性値に応じた値を前記センサに加わる外部磁界として取得する外部磁界測定ステップと、
前記可動コイルに通電して同可動コイルにより磁界を発生させ、この状態にて前記磁気検出素子が示す特性値に応じた値を前記加速度及び前記角加速度の少なくとも一方として取得する物理量測定ステップと、
を含む測定方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の測定方法において、
前記外部磁界測定ステップ及び前記物理量測定ステップは所定時間の経過毎に交互に繰り返し実行されるとともに、同物理量測定ステップの終了時において前記可動コイルへの通電を停止してから余裕時間が経過した後に同外部磁界測定ステップを開始する測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２００６−９８０７８（Ｐ２００６−９８０７８Ａ）
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２８１１９４（Ｐ２００４−２８１１９４）
【出願日】平成１６年９月２８日（２００４．９．２８）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２８日（２００４．９．２８）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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