直交フラックスゲートセンサと、外部磁界の検出方法
【課題】帰還回路を用いることなく、良好な線形性が得られる直交フラックスゲートセンサを提供する。
【解決手段】外部磁界により磁気特性が変化する感磁体１にパルス電流を供給する波形発生回路を備えたパルス電源８は、矩形パルス電流を２つ以上連続して感磁体１に供給する。パルス電源（波形発生回路）８より供給されたパルス電流は、第一電極パッド３及び第一接続配線２を介して感磁体１に流れる。そして、感磁体１の周囲または近傍にあって感磁体１の磁気特性の変化を電圧の変化として誘起する検出コイル４から、第二接続配線５及び第二電極パッド６を介して出力された２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧を検出する。
【解決手段】外部磁界により磁気特性が変化する感磁体１にパルス電流を供給する波形発生回路を備えたパルス電源８は、矩形パルス電流を２つ以上連続して感磁体１に供給する。パルス電源（波形発生回路）８より供給されたパルス電流は、第一電極パッド３及び第一接続配線２を介して感磁体１に流れる。そして、感磁体１の周囲または近傍にあって感磁体１の磁気特性の変化を電圧の変化として誘起する検出コイル４から、第二接続配線５及び第二電極パッド６を介して出力された２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交フラックスゲートセンサと、これを用いた外部磁界の検出方法に係り、詳しくは、良好な線形性を有するように直交フラックスゲートセンサと外部磁界の検出方法を改善した技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微小な磁界を高精度に検出するセンサとして直交フラックスゲートセンサが知られている。近年は、モバイル機器に搭載するため、直交フラックスゲートセンサの小型化が進んでおり、例えば感磁体である磁性薄膜と平面コイルとからなる薄型で小型の直交フラックスゲートセンサが提案されている（たとえば、特許文献１，２参照）。また、ＭＩ素子を直交フラックスゲートセンサとして用いる手段も提案されている（たとえば、特許文献３参照）。
【０００３】
これらのセンサは、感磁部である磁性薄膜や磁性ワイヤにパルス電流を印加すると、パルスの立ち上がり部と立ち下がり部に伴って平面コイルに電圧が誘起される。この誘起電圧は外部磁界にほぼ比例して増減するので、誘起電圧をセンサ出力として利用し、外部磁界を検出できる。なお、これらのセンサでは、パルス形状や検出タイミングの指定はしていない。
【０００４】
図４に直交フラックスゲートセンサの一例を示し、その測定原理を説明する。図４に示す直交フラックスゲートセンサ２０は、感磁体１及び検出コイル４を備える。感磁体１には、第一電極パッド３ａ，３ｂ及び第一接続配線２ａ，２ｂを通じて接続されたパルス電源１８よりパルス電流が供給される。感磁体１にパルス電流が供給されると、検出コイル４に電圧が誘起され、この誘起電圧は第二電極パッド６ａ，６ｂ及び第二接続配線５ａ，５ｂを通じて接続されたオシロスコープ１９により電圧波形が測定される構成となっている。
【０００５】
図４において、感磁体１は、２つの軟磁性体１Ａ，１Ｂにより構成され、検出コイル４は、２つの平面型スパイラルコイル４ａ，４ｂにより構成されている。また、図５（ａ）は、パルス電源１８より供給されるパルス電流の波形を示し、図５（ｂ）は、検出コイル４に誘起される電圧の波形を示す。このような直交フラックスゲートセンサ２０においては、供給されるパルス電流の立ち上がり波形に対応する電圧波形ＷＰの波高値Ｖ０ を測定し、感磁体１に印加された磁界を波高値Ｖ０ に基づいて検出する。
【０００６】
ところが、従来の小型の直交フラックスゲートセンサは、センサとしての線形性が十分ではなく、帰還回路を用いる必要があった。しかしながら、帰還回路を用いると、回路構成が複雑になるだけでなく、センサ素子も負帰還磁界を印加するためのコイルを別途巻く必要もあり、センサが大型になってしまうという問題があった。
【特許文献１】特開２００６−２０１１２３号公報
【特許文献２】特開２００３−００４８３１号公報
【特許文献３】特許第３６４５１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、帰還回路を用いることなく、良好な線形性が得られる小型の直交フラックスゲートセンサを提供することを目的とする。
また、本発明は、直交フラックスゲートセンサによって検出される外部磁界の線形性を改善することが可能な外部磁界の検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、直交フラックスゲートセンサをパルス電流により駆動した場合の駆動電流形状と誘起電圧の外部磁界依存性を鋭意研究し、得られた知見から次の発明に至った。
【０００９】
すなわち、本発明の請求項１に係る直交フラックスゲートセンサは、外部磁界により磁気特性が変化する感磁体と、前記感磁体にパルス電流を供給する波形発生回路と、前記波形発生回路より供給されたパルス電流を前記感磁体に流すための第一電極パッドと、前記感磁体と前記第一電極パッドとの間を接続する第一接続配線と、前記感磁体の周囲または近傍にあって前記感磁体の磁気特性の変化を電圧の変化として誘起する検出コイルと、前記検出コイルから誘起電圧を取り出すための第二電極パッドと、前記検出コイルと前記第二電極パッドとの間を接続する第二接続配線と、を少なくとも備えた直交フラックスゲートセンサにおいて、前記波形発生回路は、矩形パルス電流を２つ以上連続して前記感磁体に供給し、前記第二電極パッドから出力された２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧を検出することを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２に係る直交フラックスゲートセンサは、請求項１に記載の直交フラックスゲートセンサにおいて、前記第二電極パッドが、前記２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる前記誘起電圧を検出する測定回路と接続されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３に係る直交フラックスゲートセンサは、請求項１又は２に記載の直交フラックスゲートセンサにおいて、前記波形発生回路が、連続した前のパルスの立ち下がりから後のパルスの立ち上がりまでの時間が５００ｎｓｅｃ以下の間隔で前記パルス電流を供給することを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項４に係る直交フラックスゲートセンサは、請求項３に記載の直交フラックスゲートセンサにおいて、前記波形発生回路が、連続した前のパルスの立ち下がりから後のパルスの立ち上がりまでの時間が１００ｎｓｅｃ以下の間隔で前記パルス電流を供給することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項５に係る直交フラックスゲートセンサを用いた外部磁界の検出方法は、外部磁界により磁気特性が変化する感磁体と、前記感磁体にパルス電流を供給する波形発生回路と、前記波形発生回路より供給されたパルス電流を前記感磁体に流すための第一電極パッドと、前記感磁体と前記第一電極パッドとの間を接続する第一接続配線と、前記感磁体の周囲または近傍にあって前記感磁体の磁気特性の変化を電圧の変化として誘起する検出コイルと、前記検出コイルから誘起電圧を取り出すための第二電極パッドと、前記検出コイルと前記第二電極パッドとの間を接続する第二接続配線と、少なくとも備えた直交フラックスゲートセンサを用いた外部磁界の検出方法において、前記直交フラックスゲートセンサとして、矩形パルス電流を２つ以上連続して前記波形発生回路より前記感磁体に供給するものを用い、前記検出コイルが出力した２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧を前記第二電極パッドより出力し、この誘起電圧に基づいて外部磁界を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る直交フラックスゲートセンサは、矩形パルス電流を２つ以上連続して感磁体に供給し、第二電極パッドより出力された２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧を検出する。この第二電極パッドは、この感磁体の磁気特性の変化を電圧の変化として誘起する検出コイルから誘起電圧を取り出すためのものである。ゆえに、２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧を用いることにより、出力にバラつきがなく安定した誘起電圧に対応する電圧波形の波高値を測定できると共に、この波高値に基づいて感磁体に印加された磁界を検出することができる。
したがって、帰還回路を用いることなく、良好な線形性が得られる小型の直交フラックスゲートセンサを提供することができる。
【００１５】
本発明に係る外部磁界の検出方法は、上述した本発明の直交フラックスゲートセンサを用い、矩形パルス電流を２つ以上連続して波形発生回路より感磁体に供給すると共に、検出コイルが出力した２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧を第二電極パッドより出力し、この誘起電圧に基づいて外部磁界を検出する。ゆえに、本発明に係る直交フラックスゲートセンサを用いることにより、出力が安定した２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧に対応する電圧波形の波高値を測定し、この波高値に基づいて外部磁界を検出することが出来る。
したがって、直交フラックスゲートセンサによって検出される外部磁界の線形性を改善することが可能な外部磁界の検出方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について、図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明に係る直交フラックスゲートセンサの一例を説明する概略図である。図１（ａ）は直交フラックスゲートセンサの平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ部分の断面図である。
図１に示すように、本実施の形態に係る直交フラックスゲートセンサ１０は、感磁体１及び検出コイル４を備える。
【００１７】
感磁体１は、外部磁界により磁気特性が変化する材質からなる。このような感磁体１としては、たとえば、導電性を有する線状、帯状あるいは棒状の軟磁性体素子を用いることができる。本実施の形態において、感磁体１は、２つの軟磁性体１Ａ，１Ｂにより構成されている。また、感磁体１は、２つの軟磁性体１Ａ，１Ｂの一端１Ａａ，１Ｂａ同士が、連結導体７によって電気的に接続されたメアンダ形状の薄膜磁性体としている。
この感磁体１には、第一電極パッド３及び第一接続配線２を通じて接続されたパルス電源８よりパルス電流が供給される。
【００１８】
パルス電源８は、波形発生回路を備える。この波形発生回路は、感磁体１にパルス電流を供給するパルス発生回路であり、矩形パルス電流を２つ以上連続して感磁体１に供給する。
【００１９】
第一電極パッド３は、パルス電源（波形発生回路）８より供給されたパルス電流を感磁体１に流すための部位であり、ＧＮＤ端子３ａとシグナル端子３ｂとにより構成されている。この第一電極パッド３は、銅(Ｃｕ)やアルミニウム(Ａｌ)等の非磁性金属からなることが好ましい。
【００２０】
第一接続配線２は、感磁体１と第一電極パッド３との間を電気的に接続する非磁性の導電体であり、軟磁性体１Ａの他端１ＡｂとＧＮＤ端子３ａとを接続する接続配線２ａと、軟磁性体１Ｂの他端１Ｂｂとシグナル端子３ｂとを接続する接続配線２ｂとからなる。この第一接続配線２（２ａ，２ｂ）は、銅(Ｃｕ)やアルミニウム(Ａｌ)等の非磁性金属からなることが好ましい。
【００２１】
また、検出コイル４は、感磁体１の周囲または近傍にあって感磁体１の磁気特性の変化を電圧の変化として誘起する。この検出コイル４は、二つの平面型スパイラルコイル４ａ，４ｂにより構成されている。検出コイル４（４ａ，４ｂ）は、特に限定されるものではなく、従来のフラックスゲートセンサに用いられるものと同様のものを用いることができる。図１に示す検出コイル４は、矩形状に巻かれた２個の平面型スパイラルコイル４ａ，４ｂを直列に接続したものであり、感磁体１の上側または下側の層に（近傍に）配するほか、感磁体１の周囲に巻回されたコイルも使用可能である。センサの薄型化の観点からは、平面型スパイラルコイルが望ましい。なお、矩形状に巻かれた２個の平面型スパイラルコイル４ａ，４ｂを直列に接続した際の巻き方向は、「電流の方向が逆向きとなる巻き方向」または「コイルの一方から見てその内周端から外周端に向けての方向が逆向きとなる巻き方向」とすればよい。
【００２２】
なお、図１（ａ）に示すように、本実施の形態において２つの軟磁性体１Ａ，１Ｂは、一端１Ａａ，１Ｂａがそれぞれ一方のスパイラルコイル４ａの中心部に位置し、他端１Ａｂ，１Ｂｂがそれぞれ他方のスパイラルコイル４ｂの中心部に位置している。
【００２３】
第二電極パッド６は、検出コイル４から誘起電圧を取り出すための部位であり、ＧＮＤ端子６ａとシグナル端子６ｂとにより構成されている。第二電極パッド６（６ａ，６ｂ）は、電流パルスの全ての立ち上がり、立ち下がり時に、検出コイル４によって誘起された電圧（誘起電圧）を出力する。この第二電極パッド６は、銅(Ｃｕ)やアルミニウム(Ａｌ)等の非磁性金属からなることが好ましい。
【００２４】
第二接続配線５は、検出コイル４（４ａ，４ｂ）と第二電極パッド６（６ａ，６ｂ）との間を接続する非磁性の導電体であり、平面型スパイラルコイル４ａとＧＮＤ端子６ａとを接続する接続配線５ａと、平面型スパイラルコイル４ｂとシグナル端子６ｂとを接続する接続配線５ｂとからなるこの第二接続配線５は、銅(Ｃｕ)やアルミニウム(Ａｌ)等の非磁性金属からなることが好ましい。
【００２５】
また、本発明に係る直交フラックスゲートセンサ１０は、第二電極パッド６（６ａ，６ｂ）が、測定回路を備えるオシロスコープ９と接続されている。この測定回路は、第二電極パッド６（６ａ，６ｂ）より出力された誘起電圧の内の２番目以降の立ち上がりのみを検出する。なお、２番目以降の立ち上がりのみを検出するとは、２番目の立ち上がりを検出するものであっても良いし、３番目の立ち上がりを検出するものであっても良く、それ以降の立ち上がりを検出するものであっても良い。
【００２６】
したがって、パルス電源８より感磁体１（１Ａ，１Ｂ）にパルス電流が供給されると、検出コイル４（４ａ，４ｂ）に電圧が誘起され、この誘起電圧は第二電極パッド６（６ａ，６ｂ）及び第二接続配線５（５ａ，５ｂ）を通じて接続されたオシロスコープ９により電圧波形が測定される構成となっている。
【００２７】
本実施の形態の直交フラックスゲートセンサ１０は、図１（ｂ）に示すように、基板１１上に形成された薄型のセンサとして構成されている。
基板１１としては、たとえば、下地絶縁層１２として酸化膜付きのシリコン（Ｓｉ）基板のほか、ガラス基板、セラミック基板等の非磁性基板を用いることができる。
【００２８】
また、本実施の形態の直交フラックスゲートセンサ１０は、感磁体１（１Ａ，１Ｂ）と検出コイル４（４ａ，４ｂ）との間、あるいは他の導体（２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ）との間を絶縁する層間絶縁層１３を備える。この層間絶縁層１３としては、１種または２種以上の材質を適宜選択して用いることが可能であるが、たとえば、プラズマＣＶＤ法によるシリコン酸化膜等の酸化膜や樹脂等の有機絶縁膜などにより構成することができる。
【００２９】
また、検出コイル４（４ａ，４ｂ）の上に、封止絶縁層１４を設けても良い。封止絶縁層１４は、層間絶縁層１３と同様の、あるいは異なる絶縁膜から構成することができる。
本実施の形態において、層間絶縁層１３は、第一電極パッド３（３ａ，３ｂ）および第二電極パッド６（６ａ，６ｂ）を露出する開口部１５を有し、封止絶縁層１４は、第一電極パッド３（３ａ，３ｂ）および第二電極パッド６（６ａ，６ｂ）を露出する開口部１６を有する。
【００３０】
上記のように構成された直交フラックスゲートセンサ１０を用いて外部磁界を検出する場合、矩形パルス電流を２つ以上連続して感磁体１（１Ａ，１Ｂ）に供給する。そして、検出コイル４（４ａ，４ｂ）が出力した２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧に基づいて、感磁体１（１Ａ，１Ｂ）に印加された磁界を検出する。すなわち、パルス電源８より感磁体１（１Ａ，１Ｂ）にパルス電流が２つ以上連続して供給されると、検出コイル４（４ａ，４ｂ）に電圧が誘起され、オシロスコープ９によりこの誘起電圧の電圧波形が測定される。
【００３１】
本実施の形態の直交フラックスゲートセンサ１０での外部磁界の検出は、図２に示すように、矩形パルス電流を２つ以上連続して感磁体１に供給し、２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧に対応する電圧波形の波高値を測定し、この波高値に基づいて感磁体に印加された磁界を検出する。図２（ａ）は、パルス電源８より供給されるパルス電流の波形を示し、図２（ｂ）は、検出コイル４（４ａ，４ｂ）に誘起される電圧の波形を示す。図２（ｂ）において、２番目の立ち上がり波形に対応する電圧波形ＷＰの波高値Ｖ０を測定し、感磁体１（１Ａ，１Ｂ）に印加された磁界を波高値Ｖ０に基づいて検出するものとなっている。
【００３２】
本実施の形態の直交フラックスゲートセンサ１０においては、矩形パルス電流を２つ以上連続して感磁体１に供給する際、連続した前のパルスの立ち下がりから後のパルスの立ち上がりまでの時間が所定の時間ｔ以下の間隔となるようにパルス電流を供給する。この所定の時間ｔとしては、５００ｎｓｅｃ以下の間隔が好ましく、１００ｎｓｅｃ以下の間隔が望ましい。
【００３３】
なお、本発明の機能を直交フラックスゲートセンサ１０は、感磁体１へパルス電流を供給したとき、パルス電流の立ち上がり波形に同期して、検出コイル４に誘起された誘起電圧の波高値を検出すると共に、それぞれの波高値を保持する機能を有する。パルス電流の立ち上がり波形及び立ち下がり波形に同期した制御を行う方法としては、パルス電流の電流値を時間微分してその微分値を所定の閾値と比較し、微分値が正の所定値以上になったときをパルスの立ち上がりとして検出する。一方、微分値が負の所定値以上になったときをパルスの立ち下がりとして検出する方法が挙げられる。パルス電流は、立ち上がり及び立ち下がりが急峻であるため、この集積回路（ＩＣ）における検出が容易になるという利点がある。
【実施例】
【００３４】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
まず、図１に示す構造の直交フラックスゲートセンサ１０を製造した。感磁体１は、スパッタ法とエッチングを組み合わせて、ライン／スペース（Ｌ／Ｓ）が３０μｍ／２０μｍ、磁性体膜の厚さが１μｍ、長さが３００μｍの感磁体素子２個１Ａ，１ＢをＣｏＮｂＺｒ（アモルファス）で作製した。また、検出コイル４は、銅(Ｃｕ)のメッキ法によってスパイラル型に形成された導体層４ａ，４ｂからなり、ライン／スペース（Ｌ／Ｓ）は８μｍ／８μｍで、コイルを構成する導体層の厚さは５μｍである。第一電極パッド３は、一方の電極パッド３ａをパルス用ＧＮＤ端子とし、他方の電極パッド３ｂをパルス用シグナル端子として、パルス発生回路である波形発生回路を備えるパルス電源８に接続した。また、第二電極パッド６は、一方の電極パッド６ａを出力用ＧＮＤ端子とし、他方の電極パッド６ｂを出力用シグナル端子として、測定回路を備えるオシロスコープ９に接続した。基板１１はガラス基板、下地絶縁層１２はＳｉＯ膜であり、層間絶縁層１３及び封止絶縁層１４は、ポリイミド（ＰＩ）からなる樹脂膜とした。
【００３５】
＜実施例１＞
上述のように構成した直交フラックスゲートセンサの感磁体に対し、電流値０−１００ｍＡ、立ち上がり時間３ｎｓｅｃ、パルス幅５０ｎｓｅｃ、立ち下がり時間３ｎｓｅｃのパルス電流を、連続した前のパルスの立ち下がりから後のパルスの立ち上がりまでの時間が２００ｎｓｅｃの間隔で連続して２個供給し、出力電圧をオシロスコープで測定した。また、パルス周期は５μｓｅｃである。オシロスコープでは、２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧に基づいて外部磁界を検出し、その線形性を求めたところ、１．２％ｆｓであった。ここで、ｆｓは「フルスケール」を意味する。
【００３６】
＜比較例＞
また、対照として、上述のように構成した直交フラックスゲートセンサの感磁体に対し、電流値０−１００ｍＡ、立ち上がり時間３ｎｓｅｃ、パルス幅５０ｎｓｅｃ、立ち下がり時間３ｎｓｅｃのパルス電流を１個供給し、出力電圧をオシロスコープで測定した。また、パルス周期は５μｓｅｃである。オシロスコープでは、パルス電流の立ち上がりによる誘起電圧に基づいて外部磁界を検出し、その線形性を求めたところ、６．５％ｆｓであった。
【００３７】
以上の測定結果より、１個のパルス電流による誘起電圧に基づいて検出した外部磁界の線形性は６．５％ｆｓであったが、本発明に係る直交フラックスゲートセンサでは、線形性は１．２％ｆｓとなり、検出される外部磁界の線形性が向上することが分かる。したがって、直線性の良い、ヒステリシスが低下したセンサ特性を得ることができた。
【００３８】
＜実施例２＞
また、同様に構成した直交フラックスゲートセンサの感磁体に対し、電流値０−１００ｍＡ、パルス幅５０ｎｓｅｃのパルス電流を、連続した前のパルスの立ち下がりから後のパルスの立ち上がりまでの時間が、５０ｎｓｅｃ、２５０ｎｓｅｃ、４００ｎｓｅｃ、１０００ｎｓｅｃ、５０００ｎｓｅｃの間隔で２個連続して供給し、出力電圧をオシロスコープで測定した。オシロスコープでは、２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧に基づいて外部磁界を検出し、その線形性をそれぞれ求めた。その結果を、図３のグラフに示す。
【００３９】
以上の測定結果より、本発明に係る直交フラックスゲートセンサでは、連続した前のパルスの立ち下がりから後のパルスの立ち上がりまでの時間が、５００ｎｓｅｃ以下の間隔でパルス電流を供給すると、線形性が向上し好ましく、同１００ｎｓｅｃ以下の間隔でパルス電流を供給すると、線形性が著しく向上し望ましくなることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、直交フラックスゲート方式の磁気センサとして、高感度で小型の各種磁気センサに好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る直交フラックスゲートセンサの一例を示す概略図である。
【図２】本発明に係る直交フラックスゲートセンサによって感磁体へ印加される矩形パルス電流と出力される誘起電圧波形との関係を示す図である。
【図３】本発明に係る直交フラックスゲートセンサで供給する矩形パルス電流の間隔と線形性の関係を示す図である。
【図４】従来の直交フラックスゲートセンサの一例を示す概略図である。
【図５】従来の直交フラックスゲートセンサによって感磁体へ印加される矩形パルス電流と出力される誘起電圧波形との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 感磁体、２ 第一接続配線、３ 第一電極パッド、４ 検出コイル、５ 第二接続配線、６ 第二電極パッド、７ 連結導体、８ パルス電源（波形発生回路）、９ オシロスコープ（測定回路）、１０ 直交フラックスゲートセンサ、１１ 基板、１２ 下地絶縁層、１３ 層間絶縁層、１４ 封止絶縁層、１５，１６ 開口部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交フラックスゲートセンサと、これを用いた外部磁界の検出方法に係り、詳しくは、良好な線形性を有するように直交フラックスゲートセンサと外部磁界の検出方法を改善した技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微小な磁界を高精度に検出するセンサとして直交フラックスゲートセンサが知られている。近年は、モバイル機器に搭載するため、直交フラックスゲートセンサの小型化が進んでおり、例えば感磁体である磁性薄膜と平面コイルとからなる薄型で小型の直交フラックスゲートセンサが提案されている（たとえば、特許文献１，２参照）。また、ＭＩ素子を直交フラックスゲートセンサとして用いる手段も提案されている（たとえば、特許文献３参照）。
【０００３】
これらのセンサは、感磁部である磁性薄膜や磁性ワイヤにパルス電流を印加すると、パルスの立ち上がり部と立ち下がり部に伴って平面コイルに電圧が誘起される。この誘起電圧は外部磁界にほぼ比例して増減するので、誘起電圧をセンサ出力として利用し、外部磁界を検出できる。なお、これらのセンサでは、パルス形状や検出タイミングの指定はしていない。
【０００４】
図４に直交フラックスゲートセンサの一例を示し、その測定原理を説明する。図４に示す直交フラックスゲートセンサ２０は、感磁体１及び検出コイル４を備える。感磁体１には、第一電極パッド３ａ，３ｂ及び第一接続配線２ａ，２ｂを通じて接続されたパルス電源１８よりパルス電流が供給される。感磁体１にパルス電流が供給されると、検出コイル４に電圧が誘起され、この誘起電圧は第二電極パッド６ａ，６ｂ及び第二接続配線５ａ，５ｂを通じて接続されたオシロスコープ１９により電圧波形が測定される構成となっている。
【０００５】
図４において、感磁体１は、２つの軟磁性体１Ａ，１Ｂにより構成され、検出コイル４は、２つの平面型スパイラルコイル４ａ，４ｂにより構成されている。また、図５（ａ）は、パルス電源１８より供給されるパルス電流の波形を示し、図５（ｂ）は、検出コイル４に誘起される電圧の波形を示す。このような直交フラックスゲートセンサ２０においては、供給されるパルス電流の立ち上がり波形に対応する電圧波形ＷＰの波高値Ｖ０ を測定し、感磁体１に印加された磁界を波高値Ｖ０ に基づいて検出する。
【０００６】
ところが、従来の小型の直交フラックスゲートセンサは、センサとしての線形性が十分ではなく、帰還回路を用いる必要があった。しかしながら、帰還回路を用いると、回路構成が複雑になるだけでなく、センサ素子も負帰還磁界を印加するためのコイルを別途巻く必要もあり、センサが大型になってしまうという問題があった。
【特許文献１】特開２００６−２０１１２３号公報
【特許文献２】特開２００３−００４８３１号公報
【特許文献３】特許第３６４５１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、帰還回路を用いることなく、良好な線形性が得られる小型の直交フラックスゲートセンサを提供することを目的とする。
また、本発明は、直交フラックスゲートセンサによって検出される外部磁界の線形性を改善することが可能な外部磁界の検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、直交フラックスゲートセンサをパルス電流により駆動した場合の駆動電流形状と誘起電圧の外部磁界依存性を鋭意研究し、得られた知見から次の発明に至った。
【０００９】
すなわち、本発明の請求項１に係る直交フラックスゲートセンサは、外部磁界により磁気特性が変化する感磁体と、前記感磁体にパルス電流を供給する波形発生回路と、前記波形発生回路より供給されたパルス電流を前記感磁体に流すための第一電極パッドと、前記感磁体と前記第一電極パッドとの間を接続する第一接続配線と、前記感磁体の周囲または近傍にあって前記感磁体の磁気特性の変化を電圧の変化として誘起する検出コイルと、前記検出コイルから誘起電圧を取り出すための第二電極パッドと、前記検出コイルと前記第二電極パッドとの間を接続する第二接続配線と、を少なくとも備えた直交フラックスゲートセンサにおいて、前記波形発生回路は、矩形パルス電流を２つ以上連続して前記感磁体に供給し、前記第二電極パッドから出力された２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧を検出することを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２に係る直交フラックスゲートセンサは、請求項１に記載の直交フラックスゲートセンサにおいて、前記第二電極パッドが、前記２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる前記誘起電圧を検出する測定回路と接続されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３に係る直交フラックスゲートセンサは、請求項１又は２に記載の直交フラックスゲートセンサにおいて、前記波形発生回路が、連続した前のパルスの立ち下がりから後のパルスの立ち上がりまでの時間が５００ｎｓｅｃ以下の間隔で前記パルス電流を供給することを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項４に係る直交フラックスゲートセンサは、請求項３に記載の直交フラックスゲートセンサにおいて、前記波形発生回路が、連続した前のパルスの立ち下がりから後のパルスの立ち上がりまでの時間が１００ｎｓｅｃ以下の間隔で前記パルス電流を供給することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項５に係る直交フラックスゲートセンサを用いた外部磁界の検出方法は、外部磁界により磁気特性が変化する感磁体と、前記感磁体にパルス電流を供給する波形発生回路と、前記波形発生回路より供給されたパルス電流を前記感磁体に流すための第一電極パッドと、前記感磁体と前記第一電極パッドとの間を接続する第一接続配線と、前記感磁体の周囲または近傍にあって前記感磁体の磁気特性の変化を電圧の変化として誘起する検出コイルと、前記検出コイルから誘起電圧を取り出すための第二電極パッドと、前記検出コイルと前記第二電極パッドとの間を接続する第二接続配線と、少なくとも備えた直交フラックスゲートセンサを用いた外部磁界の検出方法において、前記直交フラックスゲートセンサとして、矩形パルス電流を２つ以上連続して前記波形発生回路より前記感磁体に供給するものを用い、前記検出コイルが出力した２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧を前記第二電極パッドより出力し、この誘起電圧に基づいて外部磁界を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る直交フラックスゲートセンサは、矩形パルス電流を２つ以上連続して感磁体に供給し、第二電極パッドより出力された２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧を検出する。この第二電極パッドは、この感磁体の磁気特性の変化を電圧の変化として誘起する検出コイルから誘起電圧を取り出すためのものである。ゆえに、２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧を用いることにより、出力にバラつきがなく安定した誘起電圧に対応する電圧波形の波高値を測定できると共に、この波高値に基づいて感磁体に印加された磁界を検出することができる。
したがって、帰還回路を用いることなく、良好な線形性が得られる小型の直交フラックスゲートセンサを提供することができる。
【００１５】
本発明に係る外部磁界の検出方法は、上述した本発明の直交フラックスゲートセンサを用い、矩形パルス電流を２つ以上連続して波形発生回路より感磁体に供給すると共に、検出コイルが出力した２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧を第二電極パッドより出力し、この誘起電圧に基づいて外部磁界を検出する。ゆえに、本発明に係る直交フラックスゲートセンサを用いることにより、出力が安定した２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧に対応する電圧波形の波高値を測定し、この波高値に基づいて外部磁界を検出することが出来る。
したがって、直交フラックスゲートセンサによって検出される外部磁界の線形性を改善することが可能な外部磁界の検出方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について、図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明に係る直交フラックスゲートセンサの一例を説明する概略図である。図１（ａ）は直交フラックスゲートセンサの平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ部分の断面図である。
図１に示すように、本実施の形態に係る直交フラックスゲートセンサ１０は、感磁体１及び検出コイル４を備える。
【００１７】
感磁体１は、外部磁界により磁気特性が変化する材質からなる。このような感磁体１としては、たとえば、導電性を有する線状、帯状あるいは棒状の軟磁性体素子を用いることができる。本実施の形態において、感磁体１は、２つの軟磁性体１Ａ，１Ｂにより構成されている。また、感磁体１は、２つの軟磁性体１Ａ，１Ｂの一端１Ａａ，１Ｂａ同士が、連結導体７によって電気的に接続されたメアンダ形状の薄膜磁性体としている。
この感磁体１には、第一電極パッド３及び第一接続配線２を通じて接続されたパルス電源８よりパルス電流が供給される。
【００１８】
パルス電源８は、波形発生回路を備える。この波形発生回路は、感磁体１にパルス電流を供給するパルス発生回路であり、矩形パルス電流を２つ以上連続して感磁体１に供給する。
【００１９】
第一電極パッド３は、パルス電源（波形発生回路）８より供給されたパルス電流を感磁体１に流すための部位であり、ＧＮＤ端子３ａとシグナル端子３ｂとにより構成されている。この第一電極パッド３は、銅(Ｃｕ)やアルミニウム(Ａｌ)等の非磁性金属からなることが好ましい。
【００２０】
第一接続配線２は、感磁体１と第一電極パッド３との間を電気的に接続する非磁性の導電体であり、軟磁性体１Ａの他端１ＡｂとＧＮＤ端子３ａとを接続する接続配線２ａと、軟磁性体１Ｂの他端１Ｂｂとシグナル端子３ｂとを接続する接続配線２ｂとからなる。この第一接続配線２（２ａ，２ｂ）は、銅(Ｃｕ)やアルミニウム(Ａｌ)等の非磁性金属からなることが好ましい。
【００２１】
また、検出コイル４は、感磁体１の周囲または近傍にあって感磁体１の磁気特性の変化を電圧の変化として誘起する。この検出コイル４は、二つの平面型スパイラルコイル４ａ，４ｂにより構成されている。検出コイル４（４ａ，４ｂ）は、特に限定されるものではなく、従来のフラックスゲートセンサに用いられるものと同様のものを用いることができる。図１に示す検出コイル４は、矩形状に巻かれた２個の平面型スパイラルコイル４ａ，４ｂを直列に接続したものであり、感磁体１の上側または下側の層に（近傍に）配するほか、感磁体１の周囲に巻回されたコイルも使用可能である。センサの薄型化の観点からは、平面型スパイラルコイルが望ましい。なお、矩形状に巻かれた２個の平面型スパイラルコイル４ａ，４ｂを直列に接続した際の巻き方向は、「電流の方向が逆向きとなる巻き方向」または「コイルの一方から見てその内周端から外周端に向けての方向が逆向きとなる巻き方向」とすればよい。
【００２２】
なお、図１（ａ）に示すように、本実施の形態において２つの軟磁性体１Ａ，１Ｂは、一端１Ａａ，１Ｂａがそれぞれ一方のスパイラルコイル４ａの中心部に位置し、他端１Ａｂ，１Ｂｂがそれぞれ他方のスパイラルコイル４ｂの中心部に位置している。
【００２３】
第二電極パッド６は、検出コイル４から誘起電圧を取り出すための部位であり、ＧＮＤ端子６ａとシグナル端子６ｂとにより構成されている。第二電極パッド６（６ａ，６ｂ）は、電流パルスの全ての立ち上がり、立ち下がり時に、検出コイル４によって誘起された電圧（誘起電圧）を出力する。この第二電極パッド６は、銅(Ｃｕ)やアルミニウム(Ａｌ)等の非磁性金属からなることが好ましい。
【００２４】
第二接続配線５は、検出コイル４（４ａ，４ｂ）と第二電極パッド６（６ａ，６ｂ）との間を接続する非磁性の導電体であり、平面型スパイラルコイル４ａとＧＮＤ端子６ａとを接続する接続配線５ａと、平面型スパイラルコイル４ｂとシグナル端子６ｂとを接続する接続配線５ｂとからなるこの第二接続配線５は、銅(Ｃｕ)やアルミニウム(Ａｌ)等の非磁性金属からなることが好ましい。
【００２５】
また、本発明に係る直交フラックスゲートセンサ１０は、第二電極パッド６（６ａ，６ｂ）が、測定回路を備えるオシロスコープ９と接続されている。この測定回路は、第二電極パッド６（６ａ，６ｂ）より出力された誘起電圧の内の２番目以降の立ち上がりのみを検出する。なお、２番目以降の立ち上がりのみを検出するとは、２番目の立ち上がりを検出するものであっても良いし、３番目の立ち上がりを検出するものであっても良く、それ以降の立ち上がりを検出するものであっても良い。
【００２６】
したがって、パルス電源８より感磁体１（１Ａ，１Ｂ）にパルス電流が供給されると、検出コイル４（４ａ，４ｂ）に電圧が誘起され、この誘起電圧は第二電極パッド６（６ａ，６ｂ）及び第二接続配線５（５ａ，５ｂ）を通じて接続されたオシロスコープ９により電圧波形が測定される構成となっている。
【００２７】
本実施の形態の直交フラックスゲートセンサ１０は、図１（ｂ）に示すように、基板１１上に形成された薄型のセンサとして構成されている。
基板１１としては、たとえば、下地絶縁層１２として酸化膜付きのシリコン（Ｓｉ）基板のほか、ガラス基板、セラミック基板等の非磁性基板を用いることができる。
【００２８】
また、本実施の形態の直交フラックスゲートセンサ１０は、感磁体１（１Ａ，１Ｂ）と検出コイル４（４ａ，４ｂ）との間、あるいは他の導体（２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ）との間を絶縁する層間絶縁層１３を備える。この層間絶縁層１３としては、１種または２種以上の材質を適宜選択して用いることが可能であるが、たとえば、プラズマＣＶＤ法によるシリコン酸化膜等の酸化膜や樹脂等の有機絶縁膜などにより構成することができる。
【００２９】
また、検出コイル４（４ａ，４ｂ）の上に、封止絶縁層１４を設けても良い。封止絶縁層１４は、層間絶縁層１３と同様の、あるいは異なる絶縁膜から構成することができる。
本実施の形態において、層間絶縁層１３は、第一電極パッド３（３ａ，３ｂ）および第二電極パッド６（６ａ，６ｂ）を露出する開口部１５を有し、封止絶縁層１４は、第一電極パッド３（３ａ，３ｂ）および第二電極パッド６（６ａ，６ｂ）を露出する開口部１６を有する。
【００３０】
上記のように構成された直交フラックスゲートセンサ１０を用いて外部磁界を検出する場合、矩形パルス電流を２つ以上連続して感磁体１（１Ａ，１Ｂ）に供給する。そして、検出コイル４（４ａ，４ｂ）が出力した２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧に基づいて、感磁体１（１Ａ，１Ｂ）に印加された磁界を検出する。すなわち、パルス電源８より感磁体１（１Ａ，１Ｂ）にパルス電流が２つ以上連続して供給されると、検出コイル４（４ａ，４ｂ）に電圧が誘起され、オシロスコープ９によりこの誘起電圧の電圧波形が測定される。
【００３１】
本実施の形態の直交フラックスゲートセンサ１０での外部磁界の検出は、図２に示すように、矩形パルス電流を２つ以上連続して感磁体１に供給し、２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧に対応する電圧波形の波高値を測定し、この波高値に基づいて感磁体に印加された磁界を検出する。図２（ａ）は、パルス電源８より供給されるパルス電流の波形を示し、図２（ｂ）は、検出コイル４（４ａ，４ｂ）に誘起される電圧の波形を示す。図２（ｂ）において、２番目の立ち上がり波形に対応する電圧波形ＷＰの波高値Ｖ０を測定し、感磁体１（１Ａ，１Ｂ）に印加された磁界を波高値Ｖ０に基づいて検出するものとなっている。
【００３２】
本実施の形態の直交フラックスゲートセンサ１０においては、矩形パルス電流を２つ以上連続して感磁体１に供給する際、連続した前のパルスの立ち下がりから後のパルスの立ち上がりまでの時間が所定の時間ｔ以下の間隔となるようにパルス電流を供給する。この所定の時間ｔとしては、５００ｎｓｅｃ以下の間隔が好ましく、１００ｎｓｅｃ以下の間隔が望ましい。
【００３３】
なお、本発明の機能を直交フラックスゲートセンサ１０は、感磁体１へパルス電流を供給したとき、パルス電流の立ち上がり波形に同期して、検出コイル４に誘起された誘起電圧の波高値を検出すると共に、それぞれの波高値を保持する機能を有する。パルス電流の立ち上がり波形及び立ち下がり波形に同期した制御を行う方法としては、パルス電流の電流値を時間微分してその微分値を所定の閾値と比較し、微分値が正の所定値以上になったときをパルスの立ち上がりとして検出する。一方、微分値が負の所定値以上になったときをパルスの立ち下がりとして検出する方法が挙げられる。パルス電流は、立ち上がり及び立ち下がりが急峻であるため、この集積回路（ＩＣ）における検出が容易になるという利点がある。
【実施例】
【００３４】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
まず、図１に示す構造の直交フラックスゲートセンサ１０を製造した。感磁体１は、スパッタ法とエッチングを組み合わせて、ライン／スペース（Ｌ／Ｓ）が３０μｍ／２０μｍ、磁性体膜の厚さが１μｍ、長さが３００μｍの感磁体素子２個１Ａ，１ＢをＣｏＮｂＺｒ（アモルファス）で作製した。また、検出コイル４は、銅(Ｃｕ)のメッキ法によってスパイラル型に形成された導体層４ａ，４ｂからなり、ライン／スペース（Ｌ／Ｓ）は８μｍ／８μｍで、コイルを構成する導体層の厚さは５μｍである。第一電極パッド３は、一方の電極パッド３ａをパルス用ＧＮＤ端子とし、他方の電極パッド３ｂをパルス用シグナル端子として、パルス発生回路である波形発生回路を備えるパルス電源８に接続した。また、第二電極パッド６は、一方の電極パッド６ａを出力用ＧＮＤ端子とし、他方の電極パッド６ｂを出力用シグナル端子として、測定回路を備えるオシロスコープ９に接続した。基板１１はガラス基板、下地絶縁層１２はＳｉＯ膜であり、層間絶縁層１３及び封止絶縁層１４は、ポリイミド（ＰＩ）からなる樹脂膜とした。
【００３５】
＜実施例１＞
上述のように構成した直交フラックスゲートセンサの感磁体に対し、電流値０−１００ｍＡ、立ち上がり時間３ｎｓｅｃ、パルス幅５０ｎｓｅｃ、立ち下がり時間３ｎｓｅｃのパルス電流を、連続した前のパルスの立ち下がりから後のパルスの立ち上がりまでの時間が２００ｎｓｅｃの間隔で連続して２個供給し、出力電圧をオシロスコープで測定した。また、パルス周期は５μｓｅｃである。オシロスコープでは、２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧に基づいて外部磁界を検出し、その線形性を求めたところ、１．２％ｆｓであった。ここで、ｆｓは「フルスケール」を意味する。
【００３６】
＜比較例＞
また、対照として、上述のように構成した直交フラックスゲートセンサの感磁体に対し、電流値０−１００ｍＡ、立ち上がり時間３ｎｓｅｃ、パルス幅５０ｎｓｅｃ、立ち下がり時間３ｎｓｅｃのパルス電流を１個供給し、出力電圧をオシロスコープで測定した。また、パルス周期は５μｓｅｃである。オシロスコープでは、パルス電流の立ち上がりによる誘起電圧に基づいて外部磁界を検出し、その線形性を求めたところ、６．５％ｆｓであった。
【００３７】
以上の測定結果より、１個のパルス電流による誘起電圧に基づいて検出した外部磁界の線形性は６．５％ｆｓであったが、本発明に係る直交フラックスゲートセンサでは、線形性は１．２％ｆｓとなり、検出される外部磁界の線形性が向上することが分かる。したがって、直線性の良い、ヒステリシスが低下したセンサ特性を得ることができた。
【００３８】
＜実施例２＞
また、同様に構成した直交フラックスゲートセンサの感磁体に対し、電流値０−１００ｍＡ、パルス幅５０ｎｓｅｃのパルス電流を、連続した前のパルスの立ち下がりから後のパルスの立ち上がりまでの時間が、５０ｎｓｅｃ、２５０ｎｓｅｃ、４００ｎｓｅｃ、１０００ｎｓｅｃ、５０００ｎｓｅｃの間隔で２個連続して供給し、出力電圧をオシロスコープで測定した。オシロスコープでは、２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧に基づいて外部磁界を検出し、その線形性をそれぞれ求めた。その結果を、図３のグラフに示す。
【００３９】
以上の測定結果より、本発明に係る直交フラックスゲートセンサでは、連続した前のパルスの立ち下がりから後のパルスの立ち上がりまでの時間が、５００ｎｓｅｃ以下の間隔でパルス電流を供給すると、線形性が向上し好ましく、同１００ｎｓｅｃ以下の間隔でパルス電流を供給すると、線形性が著しく向上し望ましくなることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、直交フラックスゲート方式の磁気センサとして、高感度で小型の各種磁気センサに好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る直交フラックスゲートセンサの一例を示す概略図である。
【図２】本発明に係る直交フラックスゲートセンサによって感磁体へ印加される矩形パルス電流と出力される誘起電圧波形との関係を示す図である。
【図３】本発明に係る直交フラックスゲートセンサで供給する矩形パルス電流の間隔と線形性の関係を示す図である。
【図４】従来の直交フラックスゲートセンサの一例を示す概略図である。
【図５】従来の直交フラックスゲートセンサによって感磁体へ印加される矩形パルス電流と出力される誘起電圧波形との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 感磁体、２ 第一接続配線、３ 第一電極パッド、４ 検出コイル、５ 第二接続配線、６ 第二電極パッド、７ 連結導体、８ パルス電源（波形発生回路）、９ オシロスコープ（測定回路）、１０ 直交フラックスゲートセンサ、１１ 基板、１２ 下地絶縁層、１３ 層間絶縁層、１４ 封止絶縁層、１５，１６ 開口部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁界により磁気特性が変化する感磁体と、
前記感磁体にパルス電流を供給する波形発生回路と、
前記波形発生回路より供給されたパルス電流を前記感磁体に流すための第一電極パッドと、
前記感磁体と前記第一電極パッドとの間を接続する第一接続配線と、
前記感磁体の周囲または近傍にあって前記感磁体の磁気特性の変化を電圧の変化として誘起する検出コイルと、
前記検出コイルから誘起電圧を取り出すための第二電極パッドと、
前記検出コイルと前記第二電極パッドとの間を接続する第二接続配線と、
を少なくとも備えた直交フラックスゲートセンサにおいて、
前記波形発生回路は、矩形パルス電流を２つ以上連続して前記感磁体に供給し、
前記第二電極パッドから出力された２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧を検出する、
ことを特徴とする直交フラックスゲートセンサ。
【請求項２】
前記第二電極パッドは、前記２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる前記誘起電圧を検出する測定回路と接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の直交フラックスゲートセンサ。
【請求項３】
前記波形発生回路は、連続した前のパルスの立ち下がりから後のパルスの立ち上がりまでの時間が５００ｎｓｅｃ以下の間隔で前記パルス電流を供給する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の直交フラックスゲートセンサ。
【請求項４】
前記波形発生回路は、連続した前のパルスの立ち下がりから後のパルスの立ち上がりまでの時間が１００ｎｓｅｃ以下の間隔で前記パルス電流を供給する、
ことを特徴とする請求項３に記載の直交フラックスゲートセンサ。
【請求項５】
外部磁界により磁気特性が変化する感磁体と、前記感磁体にパルス電流を供給する波形発生回路と、前記波形発生回路より供給されたパルス電流を前記感磁体に流すための第一電極パッドと、前記感磁体と前記第一電極パッドとの間を接続する第一接続配線と、前記感磁体の周囲または近傍にあって前記感磁体の磁気特性の変化を電圧の変化として誘起する検出コイルと、前記検出コイルから誘起電圧を取り出すための第二電極パッドと、前記検出コイルと前記第二電極パッドとの間を接続する第二接続配線と、少なくとも備えた直交フラックスゲートセンサを用いた外部磁界の検出方法において、
前記直交フラックスゲートセンサとして、矩形パルス電流を２つ以上連続して前記波形発生回路より前記感磁体に供給するものを用い、
前記検出コイルが出力した２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧を前記第二電極パッドより出力し、この誘起電圧に基づいて外部磁界を検出する、
ことを特徴とする直交フラックスゲートセンサを用いた外部磁界の検出方法。
【請求項１】
外部磁界により磁気特性が変化する感磁体と、
前記感磁体にパルス電流を供給する波形発生回路と、
前記波形発生回路より供給されたパルス電流を前記感磁体に流すための第一電極パッドと、
前記感磁体と前記第一電極パッドとの間を接続する第一接続配線と、
前記感磁体の周囲または近傍にあって前記感磁体の磁気特性の変化を電圧の変化として誘起する検出コイルと、
前記検出コイルから誘起電圧を取り出すための第二電極パッドと、
前記検出コイルと前記第二電極パッドとの間を接続する第二接続配線と、
を少なくとも備えた直交フラックスゲートセンサにおいて、
前記波形発生回路は、矩形パルス電流を２つ以上連続して前記感磁体に供給し、
前記第二電極パッドから出力された２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧を検出する、
ことを特徴とする直交フラックスゲートセンサ。
【請求項２】
前記第二電極パッドは、前記２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる前記誘起電圧を検出する測定回路と接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の直交フラックスゲートセンサ。
【請求項３】
前記波形発生回路は、連続した前のパルスの立ち下がりから後のパルスの立ち上がりまでの時間が５００ｎｓｅｃ以下の間隔で前記パルス電流を供給する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の直交フラックスゲートセンサ。
【請求項４】
前記波形発生回路は、連続した前のパルスの立ち下がりから後のパルスの立ち上がりまでの時間が１００ｎｓｅｃ以下の間隔で前記パルス電流を供給する、
ことを特徴とする請求項３に記載の直交フラックスゲートセンサ。
【請求項５】
外部磁界により磁気特性が変化する感磁体と、前記感磁体にパルス電流を供給する波形発生回路と、前記波形発生回路より供給されたパルス電流を前記感磁体に流すための第一電極パッドと、前記感磁体と前記第一電極パッドとの間を接続する第一接続配線と、前記感磁体の周囲または近傍にあって前記感磁体の磁気特性の変化を電圧の変化として誘起する検出コイルと、前記検出コイルから誘起電圧を取り出すための第二電極パッドと、前記検出コイルと前記第二電極パッドとの間を接続する第二接続配線と、少なくとも備えた直交フラックスゲートセンサを用いた外部磁界の検出方法において、
前記直交フラックスゲートセンサとして、矩形パルス電流を２つ以上連続して前記波形発生回路より前記感磁体に供給するものを用い、
前記検出コイルが出力した２番目以降のパルス電流の立ち上がりによる誘起電圧を前記第二電極パッドより出力し、この誘起電圧に基づいて外部磁界を検出する、
ことを特徴とする直交フラックスゲートセンサを用いた外部磁界の検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１３９２５７（Ｐ２０１０−１３９２５７Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１３２９９（Ｐ２００８−３１３２９９）
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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