磁気センサ
【課題】ＳＡＷ共振子を用いて確実に磁界検知ができる磁気センサを実現する。
【解決手段】ＳＡＷ共振子１０の水晶基板１１の表面１１１には、第１のくし形電極１２Ａ、第２のくし形電極１２Ｂが形成されている。第１のくし形電極１２Ａの電極指１２１Ａと第２のくし形電極１２Ｂの電極指１２１Ｂとは、配列方向に沿って交互に配置されており、全ての電極指１２１Ａ，１２１Ｂの長さおよび幅は同じである。電極指１２１Ａと電極指１２１Ｂの交叉幅も一定である。ＳＡＷ共振子１０を、磁界検出の一態様において、電極指１２１Ａ，１２１Ｂの配列方向すなわち共振信号の伝搬方向と磁石２０Ａ，２０Ｂで生じる磁界強度の中心軸とが平行になるように、設置する。より具体的には、交叉幅の中心を結んで得られるＳＡＷ共振子１０のＸ軸中心軸と、磁界強度の中心軸に対応する磁石２０Ａ，２０Ｂの中心軸とが略一致するように、ＳＡＷ共振子１０を設置する。
【解決手段】ＳＡＷ共振子１０の水晶基板１１の表面１１１には、第１のくし形電極１２Ａ、第２のくし形電極１２Ｂが形成されている。第１のくし形電極１２Ａの電極指１２１Ａと第２のくし形電極１２Ｂの電極指１２１Ｂとは、配列方向に沿って交互に配置されており、全ての電極指１２１Ａ，１２１Ｂの長さおよび幅は同じである。電極指１２１Ａと電極指１２１Ｂの交叉幅も一定である。ＳＡＷ共振子１０を、磁界検出の一態様において、電極指１２１Ａ，１２１Ｂの配列方向すなわち共振信号の伝搬方向と磁石２０Ａ，２０Ｂで生じる磁界強度の中心軸とが平行になるように、設置する。より具体的には、交叉幅の中心を結んで得られるＳＡＷ共振子１０のＸ軸中心軸と、磁界強度の中心軸に対応する磁石２０Ａ，２０Ｂの中心軸とが略一致するように、ＳＡＷ共振子１０を設置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波素子を用いて磁気検出を行う磁気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、弾性表面波素子を用いたセンサが各種考案されている。その一つとして、特許文献１に記載のセンサでは、圧電基板の表面にＩＤＴ電極を形成して、弾性表面波を励振させる。そして、このセンサでは、弾性表面波の伝搬経路上に磁性体を形成しており、弾性表面波の伝搬特性の変化から、磁界を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−４７２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のような従来のセンサでは、磁界を如何に効果的に検出するか、という概念はなく、単に磁界を検出できればよいものであった。
【０００５】
本発明の目的は、単に磁界検知できるだけでなく、より確実に磁界検知ができる磁気センサを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、磁気センサに関する。この磁気センサは、ＳＡＷ共振子と共振信号検知手段とを備える。ＳＡＷ共振子は、水晶基板、該水晶基板表面に形成されたＮｉを主成分とする金属からなるＩＤＴ電極、を備える。共振信号検知手段は、ＳＡＷ共振子で励振された弾性表面波に基づく共振信号を検知する。このような構成において、さらに、ＳＡＷ共振子は、弾性表面波の伝搬方向と検知対象の磁界の方向とが平行になるように配設されている。
【０００７】
この構成に示すように、検知対象の磁界に対してＳＡＷ共振子を配設することで、後述の図４に示すように、磁束密度の変化に応じたＳＡＷ共振子の共振周波数の変化を大きくすることができる。これにより、磁界の有無を含む磁束密度および磁界強度の変化を、検出しやすくなる。
【０００８】
また、この発明の磁気センサでは、ＩＤＴ電極は少なくとも第１のくし形電極と第２のくし形電極とからなり、第１のくし形電極の電極指と第２のくし形電極の電極指との交叉幅の中心を結び、水晶基板の表面で延びるＳＡＷ共振子側中心軸と、検知対象の磁界を発生する磁石の中心軸とが、一致するように、ＳＡＷ共振子が配設されている。
【０００９】
この構成では、検知対象の磁界に対するＳＡＷ共振子の具体的な配設構成を示している。このような構成とすることで、磁界の有無を含む磁束密度および磁界強度の変化を、さらに検出しやすくなる。
【００１０】
また、この発明の磁気センサでは、子機は、ＳＡＷ共振子、および該ＳＡＷ共振子に接続する第１のアンテナを備える。親機は、第１のアンテナに対して無線通信が可能な第２のアンテナ、該第２のアンテナ接続しＳＡＷ共振子を励振させる励振信号を生成する励振信号生成手段、および共振信号検知手段を備える。
【００１１】
この構成では、磁気センサを、子機と親機とを備える無線システムで実現することができる。
【００１２】
また、この発明の磁気センサでは、共振信号検知手段は、共振信号の検知の有無により、検知対象の磁界の有無を検知する。
【００１３】
この構成では、無線式の磁気センサを実現する場合の具体的な磁界検知方法を示している。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、従来よりも確実に磁界検知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態の磁気センサを構成するＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂとの位置関係を示す外観斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の磁気センサを構成するＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂとの位置関係を示す平面図および側面図である。
【図３】本発明の実施形態の磁気センサを構成するＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂの発生する磁界（磁力線）との関係を示す平面図および側面図である。
【図４】ＳＡＷ共振子１０の配置領域における磁束密度に対するＳＡＷ共振子１０の共振周波数ｆｐの変化特性を示した図、および、ＳＡＷ共振子１０に対して、磁石を近づけたり遠ざけたりした場合の共振周波数ｆｐの変化を示す図である。
【図５】Ｙ軸方向に沿ったＸ軸方向中心軸のズレ量とズレ量に応じた共振周波数ｆｐの変化量、Ｚ軸方向に沿ったＸ軸方向中心軸のズレ量とズレ量に応じた共振周波数ｆｐの変化量を示す図である。
【図６】ＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂとの位置関係の許容角度範囲を示す図である。
【図７】ＳＡＷ共振子１０を用いた磁気センサ１の構成を示す回路ブロック図である。
【図８】ＳＡＷ共振子１０を用いた無線式の磁気センサ１Ａの構成を示す回路ブロック図である。
【図９】ＳＡＷ共振子１０の配置領域における磁束密度に対するＳＡＷ共振子１０の共振周波数ｆｐおよびＳＡＷ共振子１０の共振に対するＱ値の変化特性を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態に係る磁気センサについて、図を参照して説明する。図１は本実施形態の磁気センサを構成するＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂとの位置関係を示す外観斜視図である。図２（Ａ）は本実施形態の磁気センサを構成するＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂとの位置関係を示す平面図である。図２（Ｂ）は本実施形態の磁気センサを構成するＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂとの位置関係を示す側面図である。図３（Ａ）は本実施形態の磁気センサを構成するＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂの発生する磁界（磁力線）との関係を示す平面図である。図３（Ｂ）は本実施形態の磁気センサを構成するＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂの発生する磁界（磁力線）との関係を示す側面図である。
【００１７】
まず、本実施形態の磁気センサの検出原理について説明する。本実施形態の磁気センサではＳＡＷ共振子１０を用い、磁界強度に応じたＳＡＷ共振子１０の特性変化を利用している。
【００１８】
ＳＡＷ共振子１０は、水晶基板１１、第１のくし形電極１２Ａ、第２のくし形電極１２Ｂ、反射器電極１３を備える。第１のくし形電極１２Ａと第２のくし形電極１２Ｂとが互いに間挿し合うことにより、ＩＤＴ電極１２が形成される。水晶基板１１は、水晶の結晶体を所謂３７°回転Ｙカットすることにより、基板形状に形成されている。
【００１９】
水晶基板１１の表面１１１には、第１のくし形電極１２Ａ、第２のくし形電極１２Ｂ、反射器電極１３が形成されている。第１のくし形電極１２Ａ、第２のくし形電極１２Ｂ、反射器電極１３は、感磁性を有する金属からなり、具体的には、ニッケルＮｉからなる。なお、ニッケルＮｉのみでなく、ニッケルＮｉを主成分とする金属であってもよい。これら第１のくし形電極１２Ａ、第２のくし形電極１２Ｂ、反射器電極１３は、水晶基板１１の表面に、密着層であるチタンＴｉを介して形成されている。
【００２０】
第１のくし形電極１２Ａは、複数の電極指１２１Ａとバスバー１２０Ａとから形成されている。複数の電極指１２１Ａは、全て同じ長さおよび同じ幅で形成されている。複数の電極指１２１Ａは、水晶基板１１の結晶方位に対して所定角（９０°Ｘ方向）に平行になるように、所定間隔で配列形成されている。この際、複数の電極指１２１Ａは、長さ方向が配列方向に直交し、幅方向が配列方向に平行になるように、形成されている。複数の電極指１２１Ａの長さ方向の一方端は、バスバー１２０Ａに接続している。バスバー１２０Ａは、長さ方向が上記配列方向に平行であり、幅方向が配列方向に対して直交するように、形成されている。このバスバー１２０Ａには、外部入出力用電極（図示せず）が接続されている。
【００２１】
第２のくし形電極１２Ｂは、複数の電極指１２１Ｂとバスバー１２０Ｂとから形成されている。複数の電極指１２１Ｂは、全て同じ長さおよび同じ幅で形成されている。複数の電極指１２１Ｂは、水晶基板１１の結晶方位に対して所定角（９０°Ｘ方向）に平行になるように、所定間隔で配列形成されている。この際、複数の電極指１２１Ｂは、長さ方向が配列方向に直交し、幅方向が配列方向に平行になるように、形成されている。複数の電極指１２１Ｂの長さ方向の一方端は、バスバー１２０Ｂに接続している。バスバー１２０Ｂは、長さ方向が上記配列方向に平行であり、幅方向が配列方向に対して直交するように、形成されている。このバスバー１２０Ｂには、外部入出力用電極（図示せず）が接続されている。
【００２２】
そして、第１のくし形電極１２Ａと第２のくし形電極１２Ｂとは、それぞれの電極指１２１Ａ，１２１Ｂが配列方向にそって、交互に繰り返されるように、配設されている。この際、電極指１２１Ａと電極指１２１Ｂとの間隔は、一定に設定されている。また、電極指１２１Ａと電極指１２１Ｂとの交叉幅も一定に設定されている。この構成により、ＳＡＷ共振子１０は、所謂正規型１ポート共振子となる。
【００２３】
反射器電極１３は、第１のくし形電極１２Ａおよび第２のくし形電極１２Ｂに対して電極指１２１Ａ、１２１Ｂの配列方向の両端から外方側へ所定の距離の位置に、それぞれ形成されている。
【００２４】
ここで、具体的な形成寸法例を示すと、第１のくし形電極１２Ａ、第２のくし形電極１２Ｂは２００μｍ、密着層は５μｍとする。第１のくし形電極１２Ａ、第２のくし形電極１２Ｂの幅および配列方向への形成間隔であるラインアンドスペース（Ｌｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅ）は５．８４μｍ＆１．４６μｍであり、Ｌｉｎｅ／（Ｌｉｎｅ＋Ｓｐａｃｅ）は０．８としている。これにより、磁界無印加時の共振周波数が３１５ＭＨｚとなるＳＡＷ共振子１０を形成することができる。
【００２５】
このようなＳＡＷ共振子１０を、磁界強度が変化する環境に設置する。例えば、ＳＡＷ共振子１０を、シャーシの扉が当接する箇所に設置する。そして、磁石２０Ａ，２０Ｂを扉のシャーシへ当接する箇所に設置する。これにより、扉が開いている時には、磁石２０Ａ，２０Ｂで生じる磁界はＳＡＷ共振子１０へ殆ど到達せず。扉が閉まっている時には、磁石２０Ａ，２０Ｂで生じる強い磁界内にＳＡＷ共振子１０が配置されることになる。
【００２６】
本実施形態の磁気センサでは、この際に、磁石２０Ａ，２０Ｂが生じる磁界強度の中心軸と、ＳＡＷ共振子１０の複数の電極指１２１Ａ，１２１Ｂの配列方向とが一致するように、ＳＡＷ共振子１０を配置している。言い換えれば、磁石２０Ａ，２０Ｂが生じる磁界強度の中心軸と、ＳＡＷ共振子１０の信号伝搬方向とが平行になるように、ＳＡＷ共振子１０を配置している。
【００２７】
より具体的には、ＳＡＷ共振子１０を挟んで磁石２０Ａ，２０Ｂが配置されるようにする。この際、磁石２０Ａ，２０Ｂは、異なる極となる主面同士が対向するように配置される。そして、これら主面に直交し、磁石２０Ａ，２０Ｂの中心を通る直線を、それぞれ中心軸ＣＬＭＡ，ＣＬＭＢとし、これら中心軸ＣＬＭＡ，ＣＬＭＢが略一致するように、磁石２０Ａ，２０Ｂが配設される。
【００２８】
このように配設された磁石２０Ａ，２０Ｂに対して、扉が閉まった時に、電極指１２１Ａ，１２１Ｂの交叉幅の中心を結ぶ配列方向に沿った中心軸（以下、当該中心軸をＸ軸方向中心軸ＣＬｓ（ｐｘ）と称する。）と中心軸ＣＬＭＡ，ＣＬＭＢとが一致するように、ＳＡＷ共振子１０は配設されている。
【００２９】
検知対象である磁石２０Ａ，２０Ｂの発生する磁界に対して、上述のように、ＳＡＷ共振子１０を配設することで、以下のような特性が得られる。
【００３０】
図４（Ａ）はＳＡＷ共振子１０の配置領域における磁束密度に対するＳＡＷ共振子１０の共振周波数ｆｐの変化特性を示した図である。なお、図４（Ａ）において、実線は本実施形態の配置構成の場合を示し、破線は水晶基板１１の表面１１１に対して、磁石２０Ａ，２０Ｂが生じる磁界強度の中心軸が直交する場合を示す。図４（Ｂ）は、ＳＡＷ共振子１０に対して、磁石を近づけたり遠ざけたりした場合の共振周波数ｆｐの変化を示す図である。なお、図４では、磁界無印加の共振周波数に対する変化量を示している。
【００３１】
図４（Ａ）に示すように、本実施形態のＳＡＷ共振子１０の配置を用いることで、磁束密度（磁界強度）の変化に応じて、ＳＡＷ共振子１０の共振周波数ｆｐが大きく変化する。一方、水晶基板１１の表面１１１に対して磁石２０Ａ，２０Ｂが生じる磁界強度の中心軸が直交する場合には、磁束密度（磁界強度）が変化しても、ＳＡＷ共振子１０の共振周波数ｆｐは殆ど変化しない。
【００３２】
したがって、この共振周波数の変化を検知することで、磁界強度の変化を高精度且つ確実に検知することが可能になる。
【００３３】
ここで、扉を閉めた時にＳＡＷ共振子１０の感じる磁束密度が、最も共振周波数ｆｐの変化した磁束密度（本実施形態の場合であれば略２５ｍＴ）となるように、ＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂの位置関係、および、磁石２０Ａ，２０Ｂの材質形状を設定する。これにより、扉が開いている時すなわち磁石２０Ａ，２０Ｂが遠方にあり磁界強度が略０の時に対して、扉が閉まっている時すなわち磁石２０Ａ，２０Ｂが近傍にあり磁界強度が所定値の時に、共振周波数ｆｐが大きく変化する。したがって、この共振周波数ｆｐの変化を検知することで、扉の開閉を高精度且つ確実に検知することができる。
【００３４】
なお、上述の図４（Ａ）に示す特性結果は、Ｘ軸方向中心軸ＣＬｓ（ｐｘ）と磁石２０Ａ，２０Ｂの中心軸ＣＬＭＡ，ＣＬＭＢとが一致する場合を示している。Ｘ軸方向中心軸ＣＬｓ（ｐｘ）と磁石２０Ａ，２０Ｂの中心軸ＣＬＭＡ，ＣＬＭＢとが平行であれば、Ｘ軸に直交する各方向へ所定の角度範囲でずれていても、本実施形態の作用効果を得ることができる。
【００３５】
なお、以下では、各図に示したように、配列方向に平行な方向をＹ軸方向とし、水晶基板１１の表面１１１に対して直交する方向をＺ軸方向とする。また、Ｙ軸中心軸ＣＬｓ（ｐｙ）は、第１のくし形電極１２Ａの配列方向（Ｘ軸方向）の両端位置に対して中点となる位置を通り、Ｘ軸中心軸ＣＬｓ（ｐｘ）に直交し、水晶基板１１の表面１１１に平行な軸である。また、Ｚ軸中心軸ＣＬｓ（ｐｚ）は、第１のくし形電極１２Ａの配列方向（Ｘ軸方向）の両端位置に対して中点となる位置を通り、Ｘ軸中心軸ＣＬｓ（ｐｘ）およびＹ軸中心軸ＣＬｓ（ｐｙ）に直交し、水晶基板１１の表面１１１に直交する軸である。
【００３６】
図５（Ａ）は、Ｙ軸方向に沿ったＸ軸方向中心軸ＣＬｓ（ｐｘ）のズレ量と、ズレ量に応じた共振周波数ｆｐの変化量を示している。図５（Ｂ）は、Ｚ軸方向に沿ったＸ軸方向中心軸ＣＬｓ（ｐｘ）のズレ量と、ズレ量に応じた共振周波数ｆｐの変化量を示している。なお、図５（Ａ），（Ｂ）の特性は、上述の図４（Ａ）の特性が得られた磁石をＳＡＷ共振子１０の中心位置（Ｘ軸中心軸、Ｙ軸中心軸、Ｚ軸中心軸の交点）から４ｍｍ離間した状態で、Ｙ軸方向もしくはＺ軸方向へシフトさせることで得たものである。
【００３７】
ここで、例えば、磁界検知のための共振周波数ｆｐの変化量の加減を５０ｐｐｍとすると、Ｙ軸方向に対しては図５（Ａ）から分かるように、±１ｍｍ程度のシフト量までが磁界検知可能範囲となる。これは、角度に換算すると、図６（Ａ）に示すように、ＳＡＷ共振子１０の中心位置からＹ軸方向に開く角度で、±１４°程度となる。
【００３８】
同様に、磁界検知のための共振周波数ｆｐの変化量の加減を５０ｐｐｍとすると、Ｚ軸方向に対しては図５（Ｂ）から分かるように、±４ｍｍ程度のシフト量までが磁界検知可能範囲となる。これは、角度に換算すると、図６（Ｂ）に示すように、ＳＡＷ共振子１０の中心位置からＺ軸方向に開く角度で、±４５°程度となる。
【００３９】
このような角度範囲内であれば、ＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂとの位置が、Ｙ−Ｚ平面上でずれても、確実に磁界強度を検出することができる。
【００４０】
このようなＳＡＷ共振子１０を用いて、次に示すような構成から磁気センサを形成する。
【００４１】
＜第１実施例＞
図７は、本実施形態のＳＡＷ共振子１０を用いた磁気センサ１の構成を示す回路ブロック図である。図７に示すように、磁気センサ１は、コルピッツ発振回路５０と周波数検出部６０とを備える。
【００４２】
コルピッツ発振回路５０は、上述のＳＡＷ共振子１０、反転増幅器３０、コンデンサ４０Ａ，４０Ｂを備える。ＳＡＷ共振子１０の一方の外部入出力電極端子は、反転増幅器３０の入力端に接続されている。ＳＡＷ共振子１０の他方の外部入出力電極端子は、反転増幅器３０の出力端に接続されている。
【００４３】
ＳＡＷ共振子１０の一方の外部入出力電極端子と反転増幅器３０の入力端との接続点は、コンデンサ４０Ａを介して設置されている。ＳＡＷ共振子１０の他方の外部入出力電極端子と反転増幅器３０の出力端との接続点は、コンデンサ４０Ｂを介して設置されている。
【００４４】
このように、ＳＡＷ共振子１０を含むコルピッツ発振回路５０を形成することで、磁界強度に応じた周波数で発振信号を出力することができる。なお、発振回路はコルピッツ発振回路に限定されるものではなく、ハートレー発振回路等、その他の発振回路を用いてもよい。
【００４５】
周波数検出部６０は、反転増幅器３０の出力端に接続されている。周波数検出部６０は、コルピッツ発振回路５０から出力されたＳＡＷ共振子１０の共振周波数ｆｐからなる発振信号を周波数解析する。
【００４６】
周波数検出部６０は、周波数と磁界強度（磁束密度）との関係を予め記憶しており、解析結果で得られた周波数から磁界強度（磁束密度）を検出する。
【００４７】
このように、上述のＳＡＷ共振子１０を用いて磁気センサ１を形成することで、確実且つ高精度に磁界検出を行うことができる。なお、上述の説明では、磁気センサ１は磁界強度（磁束密度）を検出しているが、検出した磁界強度（磁束密度）に閾値を設定しておき、磁界の有無のみを検出するようにすることもできる。
【００４８】
＜第２実施例＞
図８は、本実施形態のＳＡＷ共振子１０を用いた無線式の磁気センサ１Ａの構成を示す回路ブロック図である。図８に示すように、磁気センサ１Ａは、子機７０と親機８０とを備える。
【００４９】
子機７０は、上述のＳＡＷ共振子１０とアンテナ７１とを備える。アンテナ７１で受信した励振信号はＳＡＷ共振子１０へ出力される。ＳＡＷ共振子１０は、励振信号により励起して、感じた磁界強度に応じた共振周波数ｆｐで共振し、共振信号Ｓｆｐを出力する。ここで、上述のＳＡＷ共振子１０を用いていることで、磁石２０が近接しているときには共振周波数ｆｐｎの共振信号Ｓｆｐｎが出力され、磁石２０が遠方にあるときには共振周波数ｆｐｆの共振信号Ｓｆｐｆが出力され、アンテナ７１は、共振信号Ｓｆｐ（Ｓｆｐｎ，Ｓｆｐｆ）を送信する。
【００５０】
親機８０は、制御部８１、励振信号生成部８２、送受信部８３、アンテナ８４、周波数検出部８５を備える。
【００５１】
制御部８１は、親機８０の全体制御を行う。また、制御部８１は、励振信号生成部８２へ励振信号ＳｐＬの生成制御を行う。
【００５２】
励振信号生成部８２は、励振信号ＳｐＬの生成制御を受けると、励振信号ＳｐＬを生成し、送受信部８３へ与える。具体的には、励振信号ＳｐＬの周波数成分がＳＡＷ共振子１０が取り得る周波数帯域と略同じになるように、搬送波周波数はＳＡＷ共振子１０の共振周波数に近い周波数に設定され、かつ帯域幅を決定するパルス幅（バースト時間）は適当な値に設定されている。
【００５３】
送受信部８３は、励振信号ＳｐＬをアンテナ８４に出力する。アンテナ８４は、子機７０のアンテナ部７１と同様の構造からなり、励振信号ＳｐＬを送信(放射）する。
【００５４】
アンテナ８４は、子機７０のアンテナ７１からの共振信号Ｓｆｐ（Ｓｆｐｎ，Ｓｆｐｆ）を受信し、送受信部８３へ出力する。送受信部８３は、共振信号Ｓｆｐ（Ｓｆｐｎ，Ｓｆｐｆ）を周波数検出部８５へ出力する。
【００５５】
周波数検出部８５は、共振信号Ｓｆｐ（Ｓｆｐｎ，Ｓｆｐｆ）を周波数解析する。周波数検出部８５は、周波数と磁界強度（磁束密度）との関係を予め記憶しており、解析結果で得られた周波数から磁界強度（磁束密度）を検出する。
【００５６】
このように実施例２の構成を用いれば、遠隔式で且つ確実に磁界検出を行うことができる。
【００５７】
なお、実施例２の構成では、次の特性を利用して、磁界の有無のみを検出することもできる。図９はＳＡＷ共振子１０の配置領域における磁束密度に対するＳＡＷ共振子１０の共振周波数ｆｐおよびＳＡＷ共振子１０の共振に対するＱ値の変化特性を示した図である。なお、Ｑ値は、次式から得られる。
【００５８】
Ｑ＝ｆｐ／（ｆｐＨ−ｆｐＬ）
ここで、周波数ｆｐＨは、共振周波数ｆｐのインピーダンスＺを√２で割ったインピーダンス（Ｚ／（√２））となる、共振周波数ｆｐよりも高周波数側の周波数を示す。周波数ｆｐＬは、共振周波数ｆｐのインピーダンスＺを√２で割ったインピーダンス（Ｚ／（√２））となる、共振周波数ｆｐよりも低周波数側の周波数を示す。
【００５９】
図９に示すように、本実施形態のＳＡＷ共振子１０と磁界方向との関係を用いた場合、周波数変化量が大きくなるほど、共振のＱ値が低下する。このため、磁石２０が所定距離まで近づき、ＳＡＷ共振子１０の共振周波数がｆｐ近傍になると、Ｑ値が低下し、共振期間が短くなる。一方、磁石２０が遠方にあれば、Ｑ値は高く、共振期間が長くなる。
【００６０】
したがって、親機８０の周波数検出部８５は、子機７０のＳＡＷ共振子１０と磁石２０との距離が離れている期間では共振信号Ｓｆｐ（Ｓｆｐｆ）を取得でき、子機７０のＳＡＷ共振子１０と磁石２０とが所定距離で近接する期間では共振信号Ｓｆｐ（Ｓｆｐｎ）を取得できなくなる。これを利用し、共振信号Ｓｆｐの取得の有無により、磁界の有無を検出することができる。
【００６１】
なお、上述の原理説明では、二個の磁石２０Ａ，２０ＢでＳＡＷ共振子１０を挟み込む構成を例に説明したが、一個の磁石であってもよい。また、上述の実施例１、実施例２の説明では、一個の磁石を用いる例を示したが、原理説明のように二個の磁石を用いてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１，１Ａ−磁気センサ、１０−ＳＡＷ共振子、１１−水晶基板、１１１−水晶基板１１の表面、１２−ＩＤＴ電極、１２Ａ−第１のくし形電極、１２Ｂ−第２のくし形電極、１３−反射器電極、２０，２０Ａ，２０Ｂ−磁石、３０−反転増幅器、４０Ａ，４０Ｂ−コンデンサ、５０−コルピッツ発振回路、６０−周波数検出部、７０−子機、７１−アンテナ、８０−親機、８１−制御部、８２−励振信号生成部、８３−送受信部、８４−アンテナ、８５−周波数検出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波素子を用いて磁気検出を行う磁気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、弾性表面波素子を用いたセンサが各種考案されている。その一つとして、特許文献１に記載のセンサでは、圧電基板の表面にＩＤＴ電極を形成して、弾性表面波を励振させる。そして、このセンサでは、弾性表面波の伝搬経路上に磁性体を形成しており、弾性表面波の伝搬特性の変化から、磁界を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−４７２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のような従来のセンサでは、磁界を如何に効果的に検出するか、という概念はなく、単に磁界を検出できればよいものであった。
【０００５】
本発明の目的は、単に磁界検知できるだけでなく、より確実に磁界検知ができる磁気センサを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、磁気センサに関する。この磁気センサは、ＳＡＷ共振子と共振信号検知手段とを備える。ＳＡＷ共振子は、水晶基板、該水晶基板表面に形成されたＮｉを主成分とする金属からなるＩＤＴ電極、を備える。共振信号検知手段は、ＳＡＷ共振子で励振された弾性表面波に基づく共振信号を検知する。このような構成において、さらに、ＳＡＷ共振子は、弾性表面波の伝搬方向と検知対象の磁界の方向とが平行になるように配設されている。
【０００７】
この構成に示すように、検知対象の磁界に対してＳＡＷ共振子を配設することで、後述の図４に示すように、磁束密度の変化に応じたＳＡＷ共振子の共振周波数の変化を大きくすることができる。これにより、磁界の有無を含む磁束密度および磁界強度の変化を、検出しやすくなる。
【０００８】
また、この発明の磁気センサでは、ＩＤＴ電極は少なくとも第１のくし形電極と第２のくし形電極とからなり、第１のくし形電極の電極指と第２のくし形電極の電極指との交叉幅の中心を結び、水晶基板の表面で延びるＳＡＷ共振子側中心軸と、検知対象の磁界を発生する磁石の中心軸とが、一致するように、ＳＡＷ共振子が配設されている。
【０００９】
この構成では、検知対象の磁界に対するＳＡＷ共振子の具体的な配設構成を示している。このような構成とすることで、磁界の有無を含む磁束密度および磁界強度の変化を、さらに検出しやすくなる。
【００１０】
また、この発明の磁気センサでは、子機は、ＳＡＷ共振子、および該ＳＡＷ共振子に接続する第１のアンテナを備える。親機は、第１のアンテナに対して無線通信が可能な第２のアンテナ、該第２のアンテナ接続しＳＡＷ共振子を励振させる励振信号を生成する励振信号生成手段、および共振信号検知手段を備える。
【００１１】
この構成では、磁気センサを、子機と親機とを備える無線システムで実現することができる。
【００１２】
また、この発明の磁気センサでは、共振信号検知手段は、共振信号の検知の有無により、検知対象の磁界の有無を検知する。
【００１３】
この構成では、無線式の磁気センサを実現する場合の具体的な磁界検知方法を示している。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、従来よりも確実に磁界検知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態の磁気センサを構成するＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂとの位置関係を示す外観斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の磁気センサを構成するＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂとの位置関係を示す平面図および側面図である。
【図３】本発明の実施形態の磁気センサを構成するＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂの発生する磁界（磁力線）との関係を示す平面図および側面図である。
【図４】ＳＡＷ共振子１０の配置領域における磁束密度に対するＳＡＷ共振子１０の共振周波数ｆｐの変化特性を示した図、および、ＳＡＷ共振子１０に対して、磁石を近づけたり遠ざけたりした場合の共振周波数ｆｐの変化を示す図である。
【図５】Ｙ軸方向に沿ったＸ軸方向中心軸のズレ量とズレ量に応じた共振周波数ｆｐの変化量、Ｚ軸方向に沿ったＸ軸方向中心軸のズレ量とズレ量に応じた共振周波数ｆｐの変化量を示す図である。
【図６】ＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂとの位置関係の許容角度範囲を示す図である。
【図７】ＳＡＷ共振子１０を用いた磁気センサ１の構成を示す回路ブロック図である。
【図８】ＳＡＷ共振子１０を用いた無線式の磁気センサ１Ａの構成を示す回路ブロック図である。
【図９】ＳＡＷ共振子１０の配置領域における磁束密度に対するＳＡＷ共振子１０の共振周波数ｆｐおよびＳＡＷ共振子１０の共振に対するＱ値の変化特性を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態に係る磁気センサについて、図を参照して説明する。図１は本実施形態の磁気センサを構成するＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂとの位置関係を示す外観斜視図である。図２（Ａ）は本実施形態の磁気センサを構成するＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂとの位置関係を示す平面図である。図２（Ｂ）は本実施形態の磁気センサを構成するＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂとの位置関係を示す側面図である。図３（Ａ）は本実施形態の磁気センサを構成するＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂの発生する磁界（磁力線）との関係を示す平面図である。図３（Ｂ）は本実施形態の磁気センサを構成するＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂの発生する磁界（磁力線）との関係を示す側面図である。
【００１７】
まず、本実施形態の磁気センサの検出原理について説明する。本実施形態の磁気センサではＳＡＷ共振子１０を用い、磁界強度に応じたＳＡＷ共振子１０の特性変化を利用している。
【００１８】
ＳＡＷ共振子１０は、水晶基板１１、第１のくし形電極１２Ａ、第２のくし形電極１２Ｂ、反射器電極１３を備える。第１のくし形電極１２Ａと第２のくし形電極１２Ｂとが互いに間挿し合うことにより、ＩＤＴ電極１２が形成される。水晶基板１１は、水晶の結晶体を所謂３７°回転Ｙカットすることにより、基板形状に形成されている。
【００１９】
水晶基板１１の表面１１１には、第１のくし形電極１２Ａ、第２のくし形電極１２Ｂ、反射器電極１３が形成されている。第１のくし形電極１２Ａ、第２のくし形電極１２Ｂ、反射器電極１３は、感磁性を有する金属からなり、具体的には、ニッケルＮｉからなる。なお、ニッケルＮｉのみでなく、ニッケルＮｉを主成分とする金属であってもよい。これら第１のくし形電極１２Ａ、第２のくし形電極１２Ｂ、反射器電極１３は、水晶基板１１の表面に、密着層であるチタンＴｉを介して形成されている。
【００２０】
第１のくし形電極１２Ａは、複数の電極指１２１Ａとバスバー１２０Ａとから形成されている。複数の電極指１２１Ａは、全て同じ長さおよび同じ幅で形成されている。複数の電極指１２１Ａは、水晶基板１１の結晶方位に対して所定角（９０°Ｘ方向）に平行になるように、所定間隔で配列形成されている。この際、複数の電極指１２１Ａは、長さ方向が配列方向に直交し、幅方向が配列方向に平行になるように、形成されている。複数の電極指１２１Ａの長さ方向の一方端は、バスバー１２０Ａに接続している。バスバー１２０Ａは、長さ方向が上記配列方向に平行であり、幅方向が配列方向に対して直交するように、形成されている。このバスバー１２０Ａには、外部入出力用電極（図示せず）が接続されている。
【００２１】
第２のくし形電極１２Ｂは、複数の電極指１２１Ｂとバスバー１２０Ｂとから形成されている。複数の電極指１２１Ｂは、全て同じ長さおよび同じ幅で形成されている。複数の電極指１２１Ｂは、水晶基板１１の結晶方位に対して所定角（９０°Ｘ方向）に平行になるように、所定間隔で配列形成されている。この際、複数の電極指１２１Ｂは、長さ方向が配列方向に直交し、幅方向が配列方向に平行になるように、形成されている。複数の電極指１２１Ｂの長さ方向の一方端は、バスバー１２０Ｂに接続している。バスバー１２０Ｂは、長さ方向が上記配列方向に平行であり、幅方向が配列方向に対して直交するように、形成されている。このバスバー１２０Ｂには、外部入出力用電極（図示せず）が接続されている。
【００２２】
そして、第１のくし形電極１２Ａと第２のくし形電極１２Ｂとは、それぞれの電極指１２１Ａ，１２１Ｂが配列方向にそって、交互に繰り返されるように、配設されている。この際、電極指１２１Ａと電極指１２１Ｂとの間隔は、一定に設定されている。また、電極指１２１Ａと電極指１２１Ｂとの交叉幅も一定に設定されている。この構成により、ＳＡＷ共振子１０は、所謂正規型１ポート共振子となる。
【００２３】
反射器電極１３は、第１のくし形電極１２Ａおよび第２のくし形電極１２Ｂに対して電極指１２１Ａ、１２１Ｂの配列方向の両端から外方側へ所定の距離の位置に、それぞれ形成されている。
【００２４】
ここで、具体的な形成寸法例を示すと、第１のくし形電極１２Ａ、第２のくし形電極１２Ｂは２００μｍ、密着層は５μｍとする。第１のくし形電極１２Ａ、第２のくし形電極１２Ｂの幅および配列方向への形成間隔であるラインアンドスペース（Ｌｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅ）は５．８４μｍ＆１．４６μｍであり、Ｌｉｎｅ／（Ｌｉｎｅ＋Ｓｐａｃｅ）は０．８としている。これにより、磁界無印加時の共振周波数が３１５ＭＨｚとなるＳＡＷ共振子１０を形成することができる。
【００２５】
このようなＳＡＷ共振子１０を、磁界強度が変化する環境に設置する。例えば、ＳＡＷ共振子１０を、シャーシの扉が当接する箇所に設置する。そして、磁石２０Ａ，２０Ｂを扉のシャーシへ当接する箇所に設置する。これにより、扉が開いている時には、磁石２０Ａ，２０Ｂで生じる磁界はＳＡＷ共振子１０へ殆ど到達せず。扉が閉まっている時には、磁石２０Ａ，２０Ｂで生じる強い磁界内にＳＡＷ共振子１０が配置されることになる。
【００２６】
本実施形態の磁気センサでは、この際に、磁石２０Ａ，２０Ｂが生じる磁界強度の中心軸と、ＳＡＷ共振子１０の複数の電極指１２１Ａ，１２１Ｂの配列方向とが一致するように、ＳＡＷ共振子１０を配置している。言い換えれば、磁石２０Ａ，２０Ｂが生じる磁界強度の中心軸と、ＳＡＷ共振子１０の信号伝搬方向とが平行になるように、ＳＡＷ共振子１０を配置している。
【００２７】
より具体的には、ＳＡＷ共振子１０を挟んで磁石２０Ａ，２０Ｂが配置されるようにする。この際、磁石２０Ａ，２０Ｂは、異なる極となる主面同士が対向するように配置される。そして、これら主面に直交し、磁石２０Ａ，２０Ｂの中心を通る直線を、それぞれ中心軸ＣＬＭＡ，ＣＬＭＢとし、これら中心軸ＣＬＭＡ，ＣＬＭＢが略一致するように、磁石２０Ａ，２０Ｂが配設される。
【００２８】
このように配設された磁石２０Ａ，２０Ｂに対して、扉が閉まった時に、電極指１２１Ａ，１２１Ｂの交叉幅の中心を結ぶ配列方向に沿った中心軸（以下、当該中心軸をＸ軸方向中心軸ＣＬｓ（ｐｘ）と称する。）と中心軸ＣＬＭＡ，ＣＬＭＢとが一致するように、ＳＡＷ共振子１０は配設されている。
【００２９】
検知対象である磁石２０Ａ，２０Ｂの発生する磁界に対して、上述のように、ＳＡＷ共振子１０を配設することで、以下のような特性が得られる。
【００３０】
図４（Ａ）はＳＡＷ共振子１０の配置領域における磁束密度に対するＳＡＷ共振子１０の共振周波数ｆｐの変化特性を示した図である。なお、図４（Ａ）において、実線は本実施形態の配置構成の場合を示し、破線は水晶基板１１の表面１１１に対して、磁石２０Ａ，２０Ｂが生じる磁界強度の中心軸が直交する場合を示す。図４（Ｂ）は、ＳＡＷ共振子１０に対して、磁石を近づけたり遠ざけたりした場合の共振周波数ｆｐの変化を示す図である。なお、図４では、磁界無印加の共振周波数に対する変化量を示している。
【００３１】
図４（Ａ）に示すように、本実施形態のＳＡＷ共振子１０の配置を用いることで、磁束密度（磁界強度）の変化に応じて、ＳＡＷ共振子１０の共振周波数ｆｐが大きく変化する。一方、水晶基板１１の表面１１１に対して磁石２０Ａ，２０Ｂが生じる磁界強度の中心軸が直交する場合には、磁束密度（磁界強度）が変化しても、ＳＡＷ共振子１０の共振周波数ｆｐは殆ど変化しない。
【００３２】
したがって、この共振周波数の変化を検知することで、磁界強度の変化を高精度且つ確実に検知することが可能になる。
【００３３】
ここで、扉を閉めた時にＳＡＷ共振子１０の感じる磁束密度が、最も共振周波数ｆｐの変化した磁束密度（本実施形態の場合であれば略２５ｍＴ）となるように、ＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂの位置関係、および、磁石２０Ａ，２０Ｂの材質形状を設定する。これにより、扉が開いている時すなわち磁石２０Ａ，２０Ｂが遠方にあり磁界強度が略０の時に対して、扉が閉まっている時すなわち磁石２０Ａ，２０Ｂが近傍にあり磁界強度が所定値の時に、共振周波数ｆｐが大きく変化する。したがって、この共振周波数ｆｐの変化を検知することで、扉の開閉を高精度且つ確実に検知することができる。
【００３４】
なお、上述の図４（Ａ）に示す特性結果は、Ｘ軸方向中心軸ＣＬｓ（ｐｘ）と磁石２０Ａ，２０Ｂの中心軸ＣＬＭＡ，ＣＬＭＢとが一致する場合を示している。Ｘ軸方向中心軸ＣＬｓ（ｐｘ）と磁石２０Ａ，２０Ｂの中心軸ＣＬＭＡ，ＣＬＭＢとが平行であれば、Ｘ軸に直交する各方向へ所定の角度範囲でずれていても、本実施形態の作用効果を得ることができる。
【００３５】
なお、以下では、各図に示したように、配列方向に平行な方向をＹ軸方向とし、水晶基板１１の表面１１１に対して直交する方向をＺ軸方向とする。また、Ｙ軸中心軸ＣＬｓ（ｐｙ）は、第１のくし形電極１２Ａの配列方向（Ｘ軸方向）の両端位置に対して中点となる位置を通り、Ｘ軸中心軸ＣＬｓ（ｐｘ）に直交し、水晶基板１１の表面１１１に平行な軸である。また、Ｚ軸中心軸ＣＬｓ（ｐｚ）は、第１のくし形電極１２Ａの配列方向（Ｘ軸方向）の両端位置に対して中点となる位置を通り、Ｘ軸中心軸ＣＬｓ（ｐｘ）およびＹ軸中心軸ＣＬｓ（ｐｙ）に直交し、水晶基板１１の表面１１１に直交する軸である。
【００３６】
図５（Ａ）は、Ｙ軸方向に沿ったＸ軸方向中心軸ＣＬｓ（ｐｘ）のズレ量と、ズレ量に応じた共振周波数ｆｐの変化量を示している。図５（Ｂ）は、Ｚ軸方向に沿ったＸ軸方向中心軸ＣＬｓ（ｐｘ）のズレ量と、ズレ量に応じた共振周波数ｆｐの変化量を示している。なお、図５（Ａ），（Ｂ）の特性は、上述の図４（Ａ）の特性が得られた磁石をＳＡＷ共振子１０の中心位置（Ｘ軸中心軸、Ｙ軸中心軸、Ｚ軸中心軸の交点）から４ｍｍ離間した状態で、Ｙ軸方向もしくはＺ軸方向へシフトさせることで得たものである。
【００３７】
ここで、例えば、磁界検知のための共振周波数ｆｐの変化量の加減を５０ｐｐｍとすると、Ｙ軸方向に対しては図５（Ａ）から分かるように、±１ｍｍ程度のシフト量までが磁界検知可能範囲となる。これは、角度に換算すると、図６（Ａ）に示すように、ＳＡＷ共振子１０の中心位置からＹ軸方向に開く角度で、±１４°程度となる。
【００３８】
同様に、磁界検知のための共振周波数ｆｐの変化量の加減を５０ｐｐｍとすると、Ｚ軸方向に対しては図５（Ｂ）から分かるように、±４ｍｍ程度のシフト量までが磁界検知可能範囲となる。これは、角度に換算すると、図６（Ｂ）に示すように、ＳＡＷ共振子１０の中心位置からＺ軸方向に開く角度で、±４５°程度となる。
【００３９】
このような角度範囲内であれば、ＳＡＷ共振子１０と磁石２０Ａ，２０Ｂとの位置が、Ｙ−Ｚ平面上でずれても、確実に磁界強度を検出することができる。
【００４０】
このようなＳＡＷ共振子１０を用いて、次に示すような構成から磁気センサを形成する。
【００４１】
＜第１実施例＞
図７は、本実施形態のＳＡＷ共振子１０を用いた磁気センサ１の構成を示す回路ブロック図である。図７に示すように、磁気センサ１は、コルピッツ発振回路５０と周波数検出部６０とを備える。
【００４２】
コルピッツ発振回路５０は、上述のＳＡＷ共振子１０、反転増幅器３０、コンデンサ４０Ａ，４０Ｂを備える。ＳＡＷ共振子１０の一方の外部入出力電極端子は、反転増幅器３０の入力端に接続されている。ＳＡＷ共振子１０の他方の外部入出力電極端子は、反転増幅器３０の出力端に接続されている。
【００４３】
ＳＡＷ共振子１０の一方の外部入出力電極端子と反転増幅器３０の入力端との接続点は、コンデンサ４０Ａを介して設置されている。ＳＡＷ共振子１０の他方の外部入出力電極端子と反転増幅器３０の出力端との接続点は、コンデンサ４０Ｂを介して設置されている。
【００４４】
このように、ＳＡＷ共振子１０を含むコルピッツ発振回路５０を形成することで、磁界強度に応じた周波数で発振信号を出力することができる。なお、発振回路はコルピッツ発振回路に限定されるものではなく、ハートレー発振回路等、その他の発振回路を用いてもよい。
【００４５】
周波数検出部６０は、反転増幅器３０の出力端に接続されている。周波数検出部６０は、コルピッツ発振回路５０から出力されたＳＡＷ共振子１０の共振周波数ｆｐからなる発振信号を周波数解析する。
【００４６】
周波数検出部６０は、周波数と磁界強度（磁束密度）との関係を予め記憶しており、解析結果で得られた周波数から磁界強度（磁束密度）を検出する。
【００４７】
このように、上述のＳＡＷ共振子１０を用いて磁気センサ１を形成することで、確実且つ高精度に磁界検出を行うことができる。なお、上述の説明では、磁気センサ１は磁界強度（磁束密度）を検出しているが、検出した磁界強度（磁束密度）に閾値を設定しておき、磁界の有無のみを検出するようにすることもできる。
【００４８】
＜第２実施例＞
図８は、本実施形態のＳＡＷ共振子１０を用いた無線式の磁気センサ１Ａの構成を示す回路ブロック図である。図８に示すように、磁気センサ１Ａは、子機７０と親機８０とを備える。
【００４９】
子機７０は、上述のＳＡＷ共振子１０とアンテナ７１とを備える。アンテナ７１で受信した励振信号はＳＡＷ共振子１０へ出力される。ＳＡＷ共振子１０は、励振信号により励起して、感じた磁界強度に応じた共振周波数ｆｐで共振し、共振信号Ｓｆｐを出力する。ここで、上述のＳＡＷ共振子１０を用いていることで、磁石２０が近接しているときには共振周波数ｆｐｎの共振信号Ｓｆｐｎが出力され、磁石２０が遠方にあるときには共振周波数ｆｐｆの共振信号Ｓｆｐｆが出力され、アンテナ７１は、共振信号Ｓｆｐ（Ｓｆｐｎ，Ｓｆｐｆ）を送信する。
【００５０】
親機８０は、制御部８１、励振信号生成部８２、送受信部８３、アンテナ８４、周波数検出部８５を備える。
【００５１】
制御部８１は、親機８０の全体制御を行う。また、制御部８１は、励振信号生成部８２へ励振信号ＳｐＬの生成制御を行う。
【００５２】
励振信号生成部８２は、励振信号ＳｐＬの生成制御を受けると、励振信号ＳｐＬを生成し、送受信部８３へ与える。具体的には、励振信号ＳｐＬの周波数成分がＳＡＷ共振子１０が取り得る周波数帯域と略同じになるように、搬送波周波数はＳＡＷ共振子１０の共振周波数に近い周波数に設定され、かつ帯域幅を決定するパルス幅（バースト時間）は適当な値に設定されている。
【００５３】
送受信部８３は、励振信号ＳｐＬをアンテナ８４に出力する。アンテナ８４は、子機７０のアンテナ部７１と同様の構造からなり、励振信号ＳｐＬを送信(放射）する。
【００５４】
アンテナ８４は、子機７０のアンテナ７１からの共振信号Ｓｆｐ（Ｓｆｐｎ，Ｓｆｐｆ）を受信し、送受信部８３へ出力する。送受信部８３は、共振信号Ｓｆｐ（Ｓｆｐｎ，Ｓｆｐｆ）を周波数検出部８５へ出力する。
【００５５】
周波数検出部８５は、共振信号Ｓｆｐ（Ｓｆｐｎ，Ｓｆｐｆ）を周波数解析する。周波数検出部８５は、周波数と磁界強度（磁束密度）との関係を予め記憶しており、解析結果で得られた周波数から磁界強度（磁束密度）を検出する。
【００５６】
このように実施例２の構成を用いれば、遠隔式で且つ確実に磁界検出を行うことができる。
【００５７】
なお、実施例２の構成では、次の特性を利用して、磁界の有無のみを検出することもできる。図９はＳＡＷ共振子１０の配置領域における磁束密度に対するＳＡＷ共振子１０の共振周波数ｆｐおよびＳＡＷ共振子１０の共振に対するＱ値の変化特性を示した図である。なお、Ｑ値は、次式から得られる。
【００５８】
Ｑ＝ｆｐ／（ｆｐＨ−ｆｐＬ）
ここで、周波数ｆｐＨは、共振周波数ｆｐのインピーダンスＺを√２で割ったインピーダンス（Ｚ／（√２））となる、共振周波数ｆｐよりも高周波数側の周波数を示す。周波数ｆｐＬは、共振周波数ｆｐのインピーダンスＺを√２で割ったインピーダンス（Ｚ／（√２））となる、共振周波数ｆｐよりも低周波数側の周波数を示す。
【００５９】
図９に示すように、本実施形態のＳＡＷ共振子１０と磁界方向との関係を用いた場合、周波数変化量が大きくなるほど、共振のＱ値が低下する。このため、磁石２０が所定距離まで近づき、ＳＡＷ共振子１０の共振周波数がｆｐ近傍になると、Ｑ値が低下し、共振期間が短くなる。一方、磁石２０が遠方にあれば、Ｑ値は高く、共振期間が長くなる。
【００６０】
したがって、親機８０の周波数検出部８５は、子機７０のＳＡＷ共振子１０と磁石２０との距離が離れている期間では共振信号Ｓｆｐ（Ｓｆｐｆ）を取得でき、子機７０のＳＡＷ共振子１０と磁石２０とが所定距離で近接する期間では共振信号Ｓｆｐ（Ｓｆｐｎ）を取得できなくなる。これを利用し、共振信号Ｓｆｐの取得の有無により、磁界の有無を検出することができる。
【００６１】
なお、上述の原理説明では、二個の磁石２０Ａ，２０ＢでＳＡＷ共振子１０を挟み込む構成を例に説明したが、一個の磁石であってもよい。また、上述の実施例１、実施例２の説明では、一個の磁石を用いる例を示したが、原理説明のように二個の磁石を用いてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１，１Ａ−磁気センサ、１０−ＳＡＷ共振子、１１−水晶基板、１１１−水晶基板１１の表面、１２−ＩＤＴ電極、１２Ａ−第１のくし形電極、１２Ｂ−第２のくし形電極、１３−反射器電極、２０，２０Ａ，２０Ｂ−磁石、３０−反転増幅器、４０Ａ，４０Ｂ−コンデンサ、５０−コルピッツ発振回路、６０−周波数検出部、７０−子機、７１−アンテナ、８０−親機、８１−制御部、８２−励振信号生成部、８３−送受信部、８４−アンテナ、８５−周波数検出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶基板と、該水晶基板表面に形成されたＮｉを主成分とする金属からなるＩＤＴ電極と、を備えたＳＡＷ共振子と、
前記ＳＡＷ共振子で励振された弾性表面波に基づく共振信号を検知する共振信号検知手段と、を備え、
前記弾性表面波の伝搬方向と検知対象の磁界の方向とが平行になるように、前記ＳＡＷ共振子が配設されている、磁気センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気センサであって、
前記ＩＤＴ電極は少なくとも第１のくし形電極と第２のくし形電極とからなり、前記第１のくし形電極の電極指と前記第２のくし形電極の電極指との交叉幅の中心を結び、前記水晶基板の表面で延びるＳＡＷ共振子側中心軸と、前記検知対象の磁界を発生する磁石の中心軸とが、一致するように、前記ＳＡＷ共振子が配設されている、磁気センサ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の磁気センサであって、
前記ＳＡＷ共振子、および該ＳＡＷ共振子に接続する第１のアンテナを備える子機と、
該第１のアンテナに対して無線通信が可能な第２のアンテナ、該第２のアンテナ接続し前記ＳＡＷ共振子を励振させる励振信号を生成する励振信号生成手段、および前記共振信号検知手段を備える親機と、を有する磁気センサ。
【請求項４】
請求項３に記載の磁気センサであって、
前記共振信号検知手段は、前記共振信号の検知の有無により、前記検知対象の磁界の有無を検知する、磁気センサ。
【請求項１】
水晶基板と、該水晶基板表面に形成されたＮｉを主成分とする金属からなるＩＤＴ電極と、を備えたＳＡＷ共振子と、
前記ＳＡＷ共振子で励振された弾性表面波に基づく共振信号を検知する共振信号検知手段と、を備え、
前記弾性表面波の伝搬方向と検知対象の磁界の方向とが平行になるように、前記ＳＡＷ共振子が配設されている、磁気センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気センサであって、
前記ＩＤＴ電極は少なくとも第１のくし形電極と第２のくし形電極とからなり、前記第１のくし形電極の電極指と前記第２のくし形電極の電極指との交叉幅の中心を結び、前記水晶基板の表面で延びるＳＡＷ共振子側中心軸と、前記検知対象の磁界を発生する磁石の中心軸とが、一致するように、前記ＳＡＷ共振子が配設されている、磁気センサ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の磁気センサであって、
前記ＳＡＷ共振子、および該ＳＡＷ共振子に接続する第１のアンテナを備える子機と、
該第１のアンテナに対して無線通信が可能な第２のアンテナ、該第２のアンテナ接続し前記ＳＡＷ共振子を励振させる励振信号を生成する励振信号生成手段、および前記共振信号検知手段を備える親機と、を有する磁気センサ。
【請求項４】
請求項３に記載の磁気センサであって、
前記共振信号検知手段は、前記共振信号の検知の有無により、前記検知対象の磁界の有無を検知する、磁気センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
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【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−７３１１５（Ｐ２０１２−７３１１５Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１８１６０（Ｐ２０１０−２１８１６０）
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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