(57)【要約】【課題】磁気センサの近傍に配置された軟磁性構造体の磁気ヒステリシス特性に起因した磁気センサの検出精度の低下を抑制する。【解決手段】磁気センサ装置１は、磁気センサ１０と、その近傍に配置された軟磁性構造体４０を備えている。磁気センサ１０と軟磁性構造体４０は、磁気センサ１０に検出対象磁界を含む外部磁界が印加されるときには軟磁性構造体４０にも外部磁界が印加され、軟磁性構造体４０が磁化を有するときには軟磁性構造体４０の磁化に基づく磁界が磁気センサ１０に印加されるように構成されている。軟磁性構造体４０は、縞状磁区構造を有している。【選択図】図１
2020106505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の検出対象磁界に対応した第１の検出値を生成する第１の磁気センサと、
軟磁性材料よりなる軟磁性構造体とを備えた磁気センサ装置であって、
前記第１の磁気センサと前記軟磁性構造体は、前記軟磁性構造体が磁化を有するときには前記軟磁性構造体の磁化に基づく磁界が前記第１の磁気センサに印加されるように構成され、
前記軟磁性構造体の少なくとも一部は、縞状磁区構造を有することを特徴とする磁気センサ装置。
【請求項２】
更に、第２の検出対象磁界に対応した第２の検出値を生成する第２の磁気センサを備え、
前記第１の検出対象磁界は、外部磁界の第１の方向に平行な方向の成分であり、
前記第２の検出対象磁界は、前記外部磁界の第２の方向に平行な方向の成分であり、
前記第２の方向に平行な方向に見たときに、前記軟磁性構造体は、前記第１の磁気センサとは重ならずに、前記第２の磁気センサと重なるように配置されていることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
【請求項３】
前記軟磁性構造体は、前記第２の検出対象磁界を受けて前記第２の方向と交差する方向の出力磁界成分を出力する磁界変換部を含み、
前記出力磁界成分の強度は、前記第２の検出対象磁界の強度と対応関係を有し、
前記第２の磁気センサは、前記出力磁界成分の強度を検出することを特徴とする請求項２記載の磁気センサ装置。
【請求項４】
前記軟磁性構造体は、更に、少なくとも１つの軟磁性層を含むことを特徴とする請求項３記載の磁気センサ装置。
【請求項５】
前記第１および第２の方向は、互いに直交することを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の磁気センサ装置。
【請求項６】
更に、第３の検出対象磁界に対応した第３の検出値を生成する第３の磁気センサを備え、
前記第３の検出対象磁界は、前記外部磁界の第３の方向に平行な方向の成分であり、
前記第３の磁気センサと前記軟磁性構造体は、前記軟磁性構造体が磁化を有するときには前記軟磁性構造体の磁化に基づく磁界が前記第３の磁気センサに印加されるように構成されていることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の磁気センサ装置。
【請求項７】
前記第１ないし第３の方向は、互いに直交することを特徴とする請求項６記載の磁気センサ装置。
【請求項８】
前記第１の磁気センサと前記軟磁性構造体は、前記第１の磁気センサに前記第１の検出対象磁界を含む外部磁界が印加されるときには前記軟磁性構造体にも前記外部磁界が印加されるように構成され、
前記外部磁界の強度は、所定の可変範囲内で変化し、
前記軟磁性構造体に印加される所定の方向に平行な方向の磁界の強度を印加磁界強度とし、前記軟磁性構造体の磁化の前記所定の方向に平行な方向の成分に対応する値を磁化対応値とし、前記印加磁界強度と前記磁化対応値を直交する２軸で表した直交座標系において、前記印加磁界強度を変化させたときに前記印加磁界強度と前記磁化対応値を表す座標の軌跡が描くループのうち、そのループで囲まれた領域の面積が最も大きいループをメジャーループとしたときに、前記外部磁界の強度が前記可変範囲内で変化すると、前記直交座標系において、前記印加磁界強度と前記磁化対応値を表す座標は、前記メジャーループで囲まれた領域内で移動することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気センサ装置。
【請求項９】
前記可変範囲は、絶対値が２１．６Ｏｅ以下の範囲であることを特徴とする請求項８記載の磁気センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサと軟磁性構造体とを含む磁気センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の用途で、磁気センサが利用されている。磁気センサとしては、基板上に設けられた複数の磁気検出素子を用いたものが知られている。磁気検出素子としては、例えば磁気抵抗効果素子が用いられる。
【０００３】
特許文献１には、支持体上にＸ軸磁気センサ、Ｙ軸磁気センサおよびＺ軸磁気センサが設けられた地磁気センサが記載されている。この地磁気センサにおいて、Ｚ軸磁気センサは、磁気抵抗効果素子と軟磁性体を含んでいる。軟磁性体は、Ｚ軸に平行な方向の垂直磁界成分を、Ｚ軸に垂直な方向の水平磁界成分に変換して、この水平磁界成分を磁気抵抗効果素子に与える。
【０００４】
特許文献２には、縞状磁区構造の軟磁性薄膜を含む磁気ヘッドが記載されている。特許文献２には、縞状磁区構造の軟磁性薄膜を用いることにより、膜面内に一軸異方性がつきやすい軟磁性薄膜を備えた磁気ヘッドであっても、あらゆる方向で高い高周波透磁率を示す磁気ヘッドを実現できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０６８１４６号
【特許文献２】特開平７−２４９５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、水平方向の磁界成分を検出する第１の磁気センサと、この第１の磁気センサの水平方向の近傍に配置された軟磁性構造体とを含む磁気センサ装置を考える。軟磁性構造体は、軟磁性材料によって構成されている。また、軟磁性構造体は、第１の磁気センサの構成要素ではない。このような磁気センサ装置の例としては、特許文献１に記載された地磁気センサがある。この地磁気センサでは、Ｘ軸磁気センサとＹ軸磁気センサが第１の磁気センサに対応し、Ｚ軸磁気センサの軟磁性体が軟磁性構造体に対応する。
【０００７】
上記の磁気センサ装置では、軟磁性構造体が磁気ヒステリシス特性を有していると、この磁気ヒステリシス特性に起因して、第１の磁気センサの検出値がヒステリシス特性を有し、その結果、第１の磁気センサの検出精度が低下するという問題点があった。以下、これについて詳しく説明する。軟磁性構造体が磁気ヒステリシス特性を有している場合、外部磁界によって、軟磁性構造体が一旦、磁化を有した後には、外部磁界がゼロになっても、軟磁性構造体には、ある大きさの磁化が残る。この磁化に基づく磁界は、第１の磁気センサに印加される。その結果、外部磁界がゼロのときの第１の磁気センサの検出値が、理想値とは異なってしまう。また、外部磁界がゼロになる前の外部磁界の方向や大きさによって、外部磁界がゼロになったときに軟磁性構造体に残る磁化の方向や大きさが異なる。そのため、外部磁界がゼロになる前の外部磁界の方向や大きさによって、外部磁界がゼロになったときの第１の磁気センサの検出値が異なってしまう。このようにして、第１の磁気センサの検出値がヒステリシス特性を有することになる。
【０００８】
従来は、上記の磁気センサ装置において、第１の磁気センサの検出精度を改善するために、第１の磁気センサの構成要素ではない軟磁性構造体の磁気特性を最適化することは考えられていなかった。
【０００９】
なお、特許文献２には、前述のとおり、縞状磁区構造の軟磁性薄膜を含む磁気ヘッドが記載されている。軟磁性薄膜は、磁気ヘッドの構成要素である。そのため、特許文献２における磁気ヘッドと軟磁性薄膜との関係は、上記の磁気センサ装置における第１の磁気センサと軟磁性構造体との関係とは異なる。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、磁気センサの近傍に配置された軟磁性構造体の磁気ヒステリシス特性に起因した磁気センサの検出精度の低下を抑制できるようにした磁気センサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の磁気センサ装置は、第１の検出対象磁界に対応した第１の検出値を生成する第１の磁気センサと、軟磁性材料よりなる軟磁性構造体とを備えている。第１の磁気センサと軟磁性構造体は、軟磁性構造体が磁化を有するときには軟磁性構造体の磁化に基づく磁界が第１の磁気センサに印加されるように構成されている。軟磁性構造体の少なくとも一部は、縞状磁区構造を有している。
【００１２】
本発明の磁気センサ装置は、更に、第２の検出対象磁界に対応した第２の検出値を生成する第２の磁気センサを備えていてもよい。この場合、第１の検出対象磁界は、外部磁界の第１の方向に平行な方向の成分であってもよく、第２の検出対象磁界は、外部磁界の第２の方向に平行な方向の成分であってもよい。また、第２の方向に平行な方向に見たときに、軟磁性構造体は、第１の磁気センサとは重ならずに、第２の磁気センサと重なるように配置されていてもよい。
【００１３】
また、軟磁性構造体は、第２の検出対象磁界を受けて第２の方向と交差する方向の出力磁界成分を出力する磁界変換部を含んでいてもよい。出力磁界成分の強度は、第２の検出対象磁界の強度と対応関係を有している。第２の磁気センサは、出力磁界成分の強度を検出してもよい。軟磁性構造体は、更に、少なくとも１つの軟磁性層を含んでいてもよい。また、第１および第２の方向は、互いに直交していてもよい。
【００１４】
本発明の磁気センサ装置が第２の磁気センサを備えている場合、磁気センサ装置は、更に、第３の検出対象磁界に対応した第３の検出値を生成する第３の磁気センサを備えていてもよい。第３の検出対象磁界は、外部磁界の第３の方向に平行な方向の成分であってもよい。第３の磁気センサと軟磁性構造体は、軟磁性構造体が磁化を有するときには軟磁性構造体の磁化に基づく磁界が第３の磁気センサに印加されるように構成されていてもよい。この場合、第１ないし第３の方向は、互いに直交していてもよい。
【００１５】
また、本発明の磁気センサ装置において、第１の磁気センサと軟磁性構造体は、第１の磁気センサに第１の検出対象磁界を含む外部磁界が印加されるときには軟磁性構造体にも外部磁界が印加されるように構成されていてもよい。外部磁界の強度は、所定の可変範囲内で変化してもよい。
【００１６】
ここで、軟磁性構造体に印加される所定の方向に平行な方向の磁界の強度を印加磁界強度とし、軟磁性構造体の磁化の上記所定の方向に平行な方向の成分に対応する値を磁化対応値とし、印加磁界強度と磁化対応値を直交する２軸で表した直交座標系において、印加磁界強度を変化させたときに印加磁界強度と磁化対応値を表す座標の軌跡が描くループのうち、そのループで囲まれた領域の面積が最も大きいループをメジャーループとする。この場合、外部磁界の強度が上記可変範囲内で変化すると、上記直交座標系において、印加磁界強度と磁化対応値を表す座標は、メジャーループで囲まれた領域内で移動してもよい。また、上記可変範囲は、絶対値が２１．６Ｏｅ以下の範囲であってもよい。なお、強度が１Ｏｅの磁界に対応する磁束密度の大きさは、０．１ｍＴである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の磁気センサ装置によれば、軟磁性構造体の少なくとも一部が縞状磁区構造を有することにより、軟磁性構造体の磁気ヒステリシス特性に起因した第１の磁気センサの検出精度の低下を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る磁気センサ装置の概略の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る磁気センサ装置の回路構成の一例を示す回路図である。
【図３】本発明の一実施の形態における磁気抵抗効果素子を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態における１つの抵抗部の一部を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態における磁界変換部の構成の一例を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施の形態における３つの磁気センサと軟磁性構造体のそれぞれの一部を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態における軟磁性構造体の履歴曲線の特徴と縞状磁区構造の挙動を定性的に説明するための説明図である。
【図８】第１のケースにおけるメジャーループとマイナーループの一例を示す特性図である。
【図９】図８の一部を拡大して示す特性図である。
【図１０】第２のケースにおけるメジャーループとマイナーループの一例を示す特性図である。
【図１１】図１０の一部を拡大して示す特性図である。
【図１２】第３のケースにおけるメジャーループとマイナーループの一例を示す特性図である。
【図１３】図１２の一部を拡大して示す特性図である。
【図１４】第３のケースにおける初期縞状磁区構造を示す説明図である。
【図１５】第３のケースにおいて印加磁界強度が０のときの縞状磁区構造を示す説明図である。
【図１６】第３のケースにおいて印加磁界強度が０より大きく臨界強度未満のときの縞状磁区構造を示す説明図である。
【図１７】第３のケースにおいて印加磁界強度が臨界強度以上のときの縞状磁区構造を示す説明図である。
【図１８】第３のケースにおけるメジャーループと初磁化曲線を示す特性図である。
【図１９】第１のケースにおいて印加磁界強度の絶対値の最大値が１０．２Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を示す特性図である。
【図２０】第１のケースにおいて印加磁界強度の絶対値の最大値が１７．４Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を示す特性図である。
【図２１】第１のケースにおいて印加磁界強度の絶対値の最大値が２１．６Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を示す特性図である。
【図２２】第１のケースにおいて印加磁界強度の絶対値の最大値が２３．６Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を示す特性図である。
【図２３】第１のケースにおいて印加磁界強度の絶対値の最大値が３１．６Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を示す特性図である。
【図２４】第１のケースにおいて印加磁界強度の絶対値の最大値が４２．３Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を示す特性図である。
【図２５】第２のケースにおいて印加磁界強度の絶対値の最大値が１０．２Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を示す特性図である。
【図２６】第２のケースにおいて印加磁界強度の絶対値の最大値が１７．４Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を示す特性図である。
【図２７】第２のケースにおいて印加磁界強度の絶対値の最大値が２１．６Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を示す特性図である。
【図２８】第２のケースにおいて印加磁界強度の絶対値の最大値が２３．６Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を示す特性図である。
【図２９】第２のケースにおいて印加磁界強度の絶対値の最大値が３１．６Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を示す特性図である。
【図３０】第２のケースにおいて印加磁界強度の絶対値の最大値が４２．１Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を示す特性図である。
【図３１】第３のケースにおいて印加磁界強度の絶対値の最大値が１０．３Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を示す特性図である。
【図３２】第３のケースにおいて印加磁界強度の絶対値の最大値が１７．５Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を示す特性図である。
【図３３】第３のケースにおいて印加磁界強度の絶対値の最大値が２１．６Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を示す特性図である。
【図３４】第３のケースにおいて印加磁界強度の絶対値の最大値が２３．７Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を示す特性図である。
【図３５】第３のケースにおいて印加磁界強度の絶対値の最大値が３１．６Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を示す特性図である。
【図３６】第３のケースにおいて印加磁界強度の絶対値の最大値が４２．１Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を示す特性図である。
【図３７】第１のケースにおける印加磁界強度の絶対値の最大値と磁気ヒステリシスパラメータとの関係を示す特性図である。
【図３８】第２のケースにおける印加磁界強度の絶対値の最大値と磁気ヒステリシスパラメータとの関係を示す特性図である。
【図３９】第３のケースにおける印加磁界強度の絶対値の最大値と磁気ヒステリシスパラメータとの関係を示す特性図である。
【図４０】本発明の一実施の形態における外部磁界の強度の可変範囲の上限値の決定方法の一例を示す説明図である。
【図４１】第１のケースにおける印加磁界強度の絶対値の最大値と感度変化パラメータとの関係を示す特性図である。
【図４２】本発明の一実施の形態に係る磁気センサ装置に関する実験結果を示す特性図である。
【図４３】本発明の一実施の形態に係る磁気センサ装置に関する実験結果を示す特性図である。
【図４４】本発明の一実施の形態に係る磁気センサ装置に関する実験結果を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る磁気センサ装置の概略の構成について説明する。本実施の形態に係る磁気センサ装置１は、外部磁界の、互いに直交する３方向の成分を検出する装置である。
【００２０】
磁気センサ装置１は、３つの磁気センサ１０，２０，３０と、軟磁性材料よりなる軟磁性構造体４０と、支持部５０とを備えている。磁気センサ１０，２０，３０の各々は、少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいる。支持部５０は、磁気センサ１０，２０，３０と軟磁性構造体４０を支持する構造体である。支持部５０は、互いに反対側に位置する下面と上面５１ａとを有する基板５１を含んでいる。
【００２１】
ここで、図１に示したように、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を定義する。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、互いに直交している。Ｘ方向とＹ方向は基板５１の上面５１ａに平行な方向である。Ｚ方向は、基板５１の上面５１ａに垂直な方向であって、基板５１の下面から上面５１ａに向かう方向である。また、Ｘ方向とは反対の方向を−Ｘ方向とし、Ｙ方向とは反対の方向を−Ｙ方向とし、Ｚ方向とは反対の方向を−Ｚ方向とする。以下、基準の位置に対してＺ方向の先にある位置を「上方」と言い、基準の位置に対して「上方」とは反対側にある位置を「下方」と言う。また、磁気センサ装置１の構成要素に関して、Ｚ方向の端に位置する面を「上面」と言い、−Ｚ方向の端に位置する面を「下面」と言う。
【００２２】
磁気センサ１０は、検出対象磁界Ｈｘを検出して、検出対象磁界Ｈｘに対応した検出値Ｓｘを生成する。検出対象磁界Ｈｘは、所定の方向に平行な方向を有する。本実施の形態では特に、検出対象磁界Ｈｘは、外部磁界のＸ方向に平行な方向の成分である。Ｘ方向は、本発明における第１の方向に対応する。検出対象磁界Ｈｘは、本発明における第１の検出対象磁界に対応する。本実施の形態では、検出対象磁界Ｈｘの強度を、検出対象磁界Ｈｘの方向がＸ方向のときは正の値で表し、検出対象磁界Ｈｘの方向が−Ｘ方向のときは負の値で表す。検出値Ｓｘは、本発明における第１の検出値に対応する。
【００２３】
磁気センサ２０は、検出対象磁界Ｈｙを検出して、検出対象磁界Ｈｙに対応した検出値Ｓｙを生成する。検出対象磁界Ｈｙは、外部磁界のＹ方向に平行な方向の成分である。Ｙ方向は、本発明における第３の方向に対応する。検出対象磁界Ｈｙは、本発明における第３の検出対象磁界に対応する。本実施の形態では、検出対象磁界Ｈｙの強度を、検出対象磁界Ｈｙの方向がＹ方向のときは正の値で表し、検出対象磁界Ｈｙの方向が−Ｙ方向のときは負の値で表す。検出値Ｓｙは、本発明における第３の検出値に対応する。
【００２４】
磁気センサ３０は、検出対象磁界Ｈｚを検出して、検出対象磁界Ｈｚに対応した検出値Ｓｚを生成する。検出対象磁界Ｈｚは、外部磁界のＺ方向に平行な方向の成分である。Ｚ方向は、本発明における第２の方向に対応する。検出対象磁界Ｈｚは、本発明における第２の検出対象磁界に対応する。本実施の形態では、検出対象磁界Ｈｚの強度を、検出対象磁界Ｈｚの方向がＺ方向のときは正の値で表し、検出対象磁界Ｈｚの方向が−Ｚ方向のときは負の値で表す。検出値Ｓｚは、本発明における第２の検出値に対応する。
【００２５】
軟磁性構造体４０は、磁界変換部４２と、少なくとも１つの軟磁性層を含んでいる。なお、磁界変換部４２は、後で説明する図５および図６に示されている。磁界変換部４２は、検出対象磁界Ｈｚを受けてＺ方向に垂直な方向の出力磁界成分を出力する。出力磁界成分の強度は、検出対象磁界Ｈｚの強度と対応関係を有する。磁気センサ３０は、出力磁界成分の強度を検出することによって、検出対象磁界Ｈｚの強度を検出する。軟磁性構造体４０については、後で詳しく説明する。
【００２６】
磁気センサ１０，２０，３０と軟磁性構造体４０は、基板５１の上面５１ａの上または上方に配置されている。Ｚ方向に平行な方向に見たとき、例えば上方から見たときに、軟磁性構造体４０は、磁気センサ１０，２０とは重ならずに、磁気センサ３０と重なるように配置されている。
【００２７】
支持部５０は、Ｘ方向およびＹ方向に平行な基準平面ＲＰを有している。基準平面ＲＰは、Ｚ方向に直交する。本実施の形態では特に、基準平面ＲＰは、基板５１の上面５１ａである。
【００２８】
基準平面ＲＰは、互いに異なる３つの領域Ａ１０，Ａ２０，Ａ４０を含んでいる。領域Ａ１０は、基準平面ＲＰに磁気センサ１０を垂直投影してできる領域である。領域Ａ２０は、基準平面ＲＰに磁気センサ２０を垂直投影してできる領域である。領域Ａ４０は、基準平面ＲＰに軟磁性構造体４０を垂直投影してできる領域である。なお、基準平面ＲＰに磁気センサ３０を垂直投影してできる領域は、領域Ａ４０と一致するかほぼ一致する。
【００２９】
ここで、基準平面ＰＲ内に位置して、領域Ａ４０の重心Ｃ４０を通り互いに直交する２つの直線を第１の直線Ｌ１と第２の直線Ｌ２とする。本実施の形態では特に、第１の直線Ｌ１はＸ方向に平行であり、第２の直線Ｌ２はＹ方向に平行である。
【００３０】
本実施の形態では、磁気センサ１０は、互いに異なる位置に配置された第１の部分１１と第２の部分１２を含んでいる。領域Ａ１０は、基準平面ＲＰに第１の部分１１を垂直投影してできる部分領域Ａ１１と、基準平面ＲＰに第２の部分１２を垂直投影してできる部分領域Ａ１２を含んでいる。部分領域Ａ１１，Ａ１２は、第１の直線Ｌ１に平行な方向における領域Ａ４０の両側に位置している。
【００３１】
また、磁気センサ２０は、互いに異なる位置に配置された第１の部分２１と第２の部分２２を含んでいる。領域Ａ２０は、基準平面ＲＰに第１の部分２１を垂直投影してできる部分領域Ａ２１と、基準平面ＲＰに第２の部分２２を垂直投影してできる部分領域Ａ２２を含んでいる。部分領域Ａ２１，Ａ２２は、第２の直線Ｌ２に平行な方向における領域Ａ４０の両側に位置している。
【００３２】
本実施の形態では、部分領域Ａ１１，Ａ１２は、いずれも第１の直線Ｌ１と交差する位置にある。また、部分領域Ａ２１，Ａ２２は、いずれも第２の直線Ｌ２と交差する位置にある。
【００３３】
領域Ａ１０のいかなる部分も第２の直線Ｌ２とは交差しないことが好ましい。同様に、領域Ａ２０のいかなる部分も第１の直線Ｌ１とは交差しないことが好ましい。
【００３４】
本実施の形態では特に、領域Ａ１０と領域Ａ２０は、上方から見て、領域Ａ４０の重心Ｃ４０を中心として領域Ａ１０を９０°回転すると領域Ａ２０に重なる位置関係である。図１において、重心Ｃ４０を中心として反時計回り方向に部分領域Ａ１１，Ａ１２を９０°回転すると、部分領域Ａ１１，Ａ１２はそれぞれ部分領域Ａ２１，Ａ２２に重なる。
【００３５】
図１に示したように、磁気センサ装置１は、更に、基板５１の上面５１ａの上または上方に配置された複数の端子を備えている。この複数の端子は、磁気センサ１０に対応する電源端子Ｖｘおよび出力端子Ｖｘ＋，Ｖｘ−と、磁気センサ２０に対応する電源端子Ｖｙおよび出力端子Ｖｙ＋，Ｖｙ−と、磁気センサ３０に対応する電源端子Ｖｚおよび出力端子Ｖｚ＋，Ｖｚ−と、磁気センサ１０，２０，３０で共通に使用されるグランド端子Ｇとを含んでいる。
【００３６】
次に、図２を参照して、磁気センサ装置１の回路構成の一例について説明する。この例では、磁気センサ１０は、ホイートストンブリッジ回路を構成する４つの抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４を含んでいる。抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４の各々は、検出対象磁界Ｈｘに応じて変化する抵抗値を有する。抵抗部Ｒｘ１は、電源端子Ｖｘと出力端子Ｖｘ＋との間に設けられている。抵抗部Ｒｘ２は、出力端子Ｖｘ＋とグランド端子Ｇとの間に設けられている。抵抗部Ｒｘ３は、電源端子Ｖｘと出力端子Ｖｘ−との間に設けられている。抵抗部Ｒｘ４は、出力端子Ｖｘ−とグランド端子Ｇとの間に設けられている。
【００３７】
磁気センサ２０は、ホイートストンブリッジ回路を構成する４つの抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４を含んでいる。抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４の各々は、検出対象磁界Ｈｙに応じて変化する抵抗値を有する。抵抗部Ｒｙ１は、電源端子Ｖｙと出力端子Ｖｙ＋との間に設けられている。抵抗部Ｒｙ２は、出力端子Ｖｙ＋とグランド端子Ｇとの間に設けられている。抵抗部Ｒｙ３は、電源端子Ｖｙと出力端子Ｖｙ−との間に設けられている。抵抗部Ｒｙ４は、出力端子Ｖｙ−とグランド端子Ｇとの間に設けられている。
【００３８】
磁気センサ３０は、ホイートストンブリッジ回路を構成する４つの抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４を含んでいる。抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４の各々は、磁界変換部４２から出力される出力磁界成分に応じて変化する抵抗値を有する。抵抗部Ｒｚ１は、電源端子Ｖｚと出力端子Ｖｚ＋との間に設けられている。抵抗部Ｒｚ２は、出力端子Ｖｚ＋とグランド端子Ｇとの間に設けられている。抵抗部Ｒｚ３は、電源端子Ｖｚと出力端子Ｖｚ−との間に設けられている。抵抗部Ｒｚ４は、出力端子Ｖｚ−とグランド端子Ｇとの間に設けられている。
【００３９】
以下、抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４，Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４，Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４のうちの任意の１つを抵抗部Ｒと言う。抵抗部Ｒは、少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいる。本実施の形態では特に、少なくとも１つの磁気検出素子は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子である。以下、磁気抵抗効果素子をＭＲ素子と記す。
【００４０】
本実施の形態では特に、ＭＲ素子は、スピンバルブ型のＭＲ素子である。このスピンバルブ型のＭＲ素子は、方向が固定された磁化を有する磁性層である磁化固定層と、印加磁界の方向に応じて方向が変化可能な磁化を有する磁性層である自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを有している。スピンバルブ型のＭＲ素子は、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子でもよいし、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子でもよい。ＴＭＲ素子では、ギャップ層はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、ギャップ層は非磁性導電層である。スピンバルブ型のＭＲ素子では、自由層の磁化の方向が磁化固定層の磁化の方向に対してなす角度に応じて抵抗値が変化し、この角度が０°のときに抵抗値は最小値となり、角度が１８０°のときに抵抗値は最大値となる。各ＭＲ素子において、自由層は、磁化容易軸方向が、磁化固定層の磁化の方向に直交する方向となる形状異方性を有している。
【００４１】
図２において、塗りつぶした矢印は、ＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向を表している。図２に示した例では、抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ４の各々におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向はＸ方向である。抵抗部Ｒｘ２，Ｒｘ３の各々におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向は−Ｘ方向である。
【００４２】
また、抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ４の各々におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向はＹ方向である。抵抗部Ｒｙ２，Ｒｙ３の各々におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向は−Ｙ方向である。抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４の各々におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向については、後で説明する。
【００４３】
出力端子Ｖｘ＋と出力端子Ｖｘ−との間の電位差は、検出対象磁界Ｈｘと対応関係を有する。磁気センサ１０は、出力端子Ｖｘ＋と出力端子Ｖｘ−との間の電位差に対応する検出値Ｓｘを生成する。検出値Ｓｘは、出力端子Ｖｘ＋と出力端子Ｖｘ−との間の電位差に対して振幅やオフセットの調整を施したものであってもよい。また、検出値Ｓｘは、出力端子Ｖｘ＋と出力端子Ｖｘ−との間の電位差を、磁界の強度を表す数値に換算したものであってもよい。
【００４４】
出力端子Ｖｙ＋と出力端子Ｖｙ−との間の電位差は、検出対象磁界Ｈｙと対応関係を有する。磁気センサ２０は、出力端子Ｖｙ＋と出力端子Ｖｙ−との間の電位差に対応する検出値Ｓｙを生成する。検出値Ｓｙは、出力端子Ｖｙ＋と出力端子Ｖｙ−との間の電位差に対して振幅やオフセットの調整を施したものであってもよい。また、検出値Ｓｙは、出力端子Ｖｙ＋と出力端子Ｖｙ−との間の電位差を、磁界の強度を表す数値に換算したものであってもよい。
【００４５】
出力端子Ｖｚ＋と出力端子Ｖｚ−との間の電位差は、検出対象磁界Ｈｚと対応関係を有する。磁気センサ３０は、出力端子Ｖｚ＋と出力端子Ｖｚ−との間の電位差に対応する検出値Ｓｚを生成する。検出値Ｓｚは、出力端子Ｖｚ＋と出力端子Ｖｚ−との間の電位差に対して振幅やオフセットの調整を施したものであってもよい。また、検出値Ｓｚは、出力端子Ｖｚ＋と出力端子Ｖｚ−との間の電位差を、磁界の強度を表す数値に換算したものであってもよい。
【００４６】
ここで、図１を参照して、抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４，Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４の配置の一例について説明する。この例では、磁気センサ１０の第１の部分１１は抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ４を含み、磁気センサ１０の第２の部分１２は抵抗部Ｒｘ２，Ｒｘ３を含んでいる。また、磁気センサ２０の第１の部分２１は抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ４を含み、磁気センサ２０の第２の部分２２は抵抗部Ｒｙ２，Ｒｙ３を含んでいる。
【００４７】
図１において、塗りつぶした矢印は、ＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向を表している。図１に示した例では、磁気センサ１０の第１の部分１１と、磁気センサ１０の第２の部分１２と、磁気センサ２０の第１の部分２１と、磁気センサ２０の第２の部分２２の各々において、そこに含まれる複数のＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向が同じ方向になる。そのため、この例によれば、複数のＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向の設定が容易になる。
【００４８】
次に、図３を参照して、ＭＲ素子の構成の一例について説明する。図３に示したＭＲ素子１００は、基板５１側から順に積層された反強磁性層１０１、磁化固定層１０２、ギャップ層１０３および自由層１０４を含んでいる。反強磁性層１０１は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層１０２との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層１０２の磁化の方向を固定する。
【００４９】
なお、ＭＲ素子１００における層１０１〜１０４の配置は、図３に示した配置とは上下が反対でもよい。また、磁化固定層１０２は、単一の強磁性層ではなく、２つの強磁性層とこの２つの強磁性層の間に配置された非磁性金属層とを含む人工反強磁性構造であってもよい。また、ＭＲ素子１００は、反強磁性層１０１を含まない構成であってもよい。また、磁気検出素子は、ホール素子、磁気インピーダンス素子等、ＭＲ素子以外の磁界を検出する素子であってもよい。
【００５０】
次に、図４を参照して、抵抗部Ｒの構成の一例について説明する。この例では、抵抗部Ｒは、直列に接続された複数のＭＲ素子１００を含んでいる。抵抗部Ｒは、更に、複数のＭＲ素子１００が直列に接続されるように、回路構成上隣接する２つのＭＲ素子１００を電気的に接続する１つ以上の接続層を含んでいる。図４に示した例では、抵抗部Ｒは、１つ以上の接続層として、１つ以上の下部接続層１１１と、１つ以上の上部接続層１１２とを含んでいる。下部接続層１１１は、回路構成上隣接する２つのＭＲ素子１００の下面に接し、この２つのＭＲ素子１００を電気的に接続する。上部接続層１１２は、回路構成上隣接する２つのＭＲ素子１００の上面に接し、この２つのＭＲ素子１００を電気的に接続する。
【００５１】
次に、図５を参照して、軟磁性構造体４０の磁界変換部４２の構成の一例について説明する。この例では、磁界変換部４２は、抵抗部Ｒｚ１に対応する下部ヨーク４２Ｂ１および上部ヨーク４２Ｔ１と、抵抗部Ｒｚ２に対応する下部ヨーク４２Ｂ２および上部ヨーク４２Ｔ２と、抵抗部Ｒｚ３に対応する下部ヨーク４２Ｂ３および上部ヨーク４２Ｔ３と、抵抗部Ｒｚ４に対応する下部ヨーク４２Ｂ４および上部ヨーク４２Ｔ４とを含んでいる。
【００５２】
下部ヨーク４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｂ４および上部ヨーク４２Ｔ１，４２Ｔ２，４２Ｔ３，４２Ｔ４の各々は、Ｚ方向に垂直な方向に長い直方体形状を有している。
【００５３】
下部ヨーク４２Ｂ１および上部ヨーク４２Ｔ１は、抵抗部Ｒｚ１の近傍に配置されている。下部ヨーク４２Ｂ１は、抵抗部Ｒｚ１よりも、基板５１の上面５１ａにより近い位置に配置されている。上部ヨーク４２Ｔ１は、抵抗部Ｒｚ１よりも、基板５１の上面５１ａからより遠い位置に配置されている。上方から見たときに、抵抗部Ｒｚ１は、下部ヨーク４２Ｂ１と上部ヨーク４２Ｔ１の間に位置している。
【００５４】
下部ヨーク４２Ｂ２および上部ヨーク４２Ｔ２は、抵抗部Ｒｚ２の近傍に配置されている。下部ヨーク４２Ｂ２は、抵抗部Ｒｚ２よりも、基板５１の上面５１ａにより近い位置に配置されている。上部ヨーク４２Ｔ２は、抵抗部Ｒｚ２よりも、基板５１の上面５１ａからより遠い位置に配置されている。上方から見たときに、抵抗部Ｒｚ２は、下部ヨーク４２Ｂ２と上部ヨーク４２Ｔ２の間に位置している。
【００５５】
下部ヨーク４２Ｂ３および上部ヨーク４２Ｔ３は、抵抗部Ｒｚ３の近傍に配置されている。下部ヨーク４２Ｂ３は、抵抗部Ｒｚ３よりも、基板５１の上面５１ａにより近い位置に配置されている。上部ヨーク４２Ｔ３は、抵抗部Ｒｚ３よりも、基板５１の上面５１ａからより遠い位置に配置されている。上方から見たときに、抵抗部Ｒｚ３は、下部ヨーク４２Ｂ３と上部ヨーク４２Ｔ３の間に位置している。
【００５６】
下部ヨーク４２Ｂ４および上部ヨーク４２Ｔ４は、抵抗部Ｒｚ４の近傍に配置されている。下部ヨーク４２Ｂ４は、抵抗部Ｒｚ４よりも、基板５１の上面５１ａにより近い位置に配置されている。上部ヨーク４２Ｔ４は、抵抗部Ｒｚ４よりも、基板５１の上面５１ａからより遠い位置に配置されている。上方から見たときに、抵抗部Ｒｚ４は、下部ヨーク４２Ｂ４と上部ヨーク４２Ｔ４の間に位置している。
【００５７】
磁界変換部４２が出力する出力磁界成分は、下部ヨーク４２Ｂ１および上部ヨーク４２Ｔ１によって生成されて抵抗部Ｒｚ１に印加される磁界成分と、下部ヨーク４２Ｂ２および上部ヨーク４２Ｔ２によって生成されて抵抗部Ｒｚ２に印加される磁界成分と、下部ヨーク４２Ｂ３および上部ヨーク４２Ｔ３によって生成されて抵抗部Ｒｚ３に印加される磁界成分と、下部ヨーク４２Ｂ４および上部ヨーク４２Ｔ４によって生成されて抵抗部Ｒｚ４に印加される磁界成分を含んでいる。
【００５８】
図５において、４つの白抜きの矢印は、それぞれ、検出対象磁界Ｈｚの方向がＺ方向であるときに、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４に印加される磁界成分の方向を表している。また、図５において、４つの塗りつぶした矢印は、それぞれ、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４のＭＲ素子１００の磁化固定層１０２の磁化の方向を表している。抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ４のＭＲ素子１００の磁化固定層１０２の磁化の方向は、それぞれ、検出対象磁界Ｈｚの方向がＺ方向であるときに抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ４に印加される磁界成分の方向と同じ方向である。抵抗部Ｒｚ２，Ｒｚ３のＭＲ素子１００の磁化固定層１０２の磁化の方向は、それぞれ、検出対象磁界Ｈｚの方向がＺ方向であるときに抵抗部Ｒｚ２，Ｒｚ３に印加される磁界成分の方向とは反対方向である。
【００５９】
ここで、磁気センサ３０の作用について説明する。検出対象磁界Ｈｚが存在しない状態では、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４のＭＲ素子１００の自由層１０４の磁化の方向は、磁化固定層１０２の磁化の方向に対して垂直である。
【００６０】
検出対象磁界Ｈｚの方向がＺ方向であるときには、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ４のＭＲ素子１００では、自由層１０４の磁化の方向は、磁化固定層１０２の磁化の方向に対して垂直な方向から、磁化固定層１０２の磁化の方向に向かって傾く。このとき、抵抗部Ｒｚ２，Ｒｚ３のＭＲ素子１００では、自由層１０４の磁化の方向は、磁化固定層１０２の磁化の方向に対して垂直な方向から、磁化固定層１０２の磁化の方向とは反対方向に向かって傾く。その結果、検出対象磁界Ｈｚが存在しない状態と比べて、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ４の抵抗値は減少し、抵抗部Ｒｚ２，Ｒｚ３の抵抗値は増加する。
【００６１】
検出対象磁界Ｈｚの方向が−Ｚ方向の場合は、上述の場合とは逆に、検出対象磁界Ｈｚが存在しない状態と比べて、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ４の抵抗値は増加し、抵抗部Ｒｚ２，Ｒｚ３の抵抗値は減少する。
【００６２】
抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４の抵抗値の変化量は、検出対象磁界Ｈｚの強度に依存する。
【００６３】
検出対象磁界Ｈｚの方向と強度が変化すると、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４のそれぞれの抵抗値は、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ４の抵抗値が増加すると共に抵抗部Ｒｚ２，Ｒｚ３の抵抗値が減少するか、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ４の抵抗値が減少すると共に抵抗部Ｒｚ２，Ｒｚ３の抵抗値が増加するように変化する。これにより、出力端子Ｖｚ＋と出力端子Ｖｚ−との間の電位差が変化する。従って、この電位差に基づいて、検出対象磁界Ｈｚを検出することができる。
【００６４】
次に、図６を参照して、磁気センサ１０，２０，３０と軟磁性構造体４０の構造の一例について説明する。図６は、磁気センサ１０，２０，３０と軟磁性構造体４０のそれぞれの一部を示している。この例では、磁気センサ１０，２０，３０と軟磁性構造体４０は、基板５１の上に配置されている。基板５１は、上面５１ａと下面５１ｂを有している。
【００６５】
磁気センサ１０は、抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４の他に、それぞれ絶縁材料よりなる絶縁層６６Ａ，６７Ａ，６８Ａを含んでいる。絶縁層６６Ａは、基板５１の上面５１ａの上に配置されている。抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４は、絶縁層６６Ａの上に配置されている。図６には、抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４に含まれる複数のＭＲ素子１００のうちの１つと、それに接続された下部接続層１１１および上部接続層１１２を示している。絶縁層６７Ａは、基板５１の上面５１ａの上において抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４の周囲に配置されている。絶縁層６８Ａは、抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４および絶縁層６７Ａを覆っている。
【００６６】
磁気センサ２０の構造は、磁気センサ１０と同様である。すなわち、磁気センサ２０は、抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４の他に、それぞれ絶縁材料よりなる絶縁層６６Ｂ，６７Ｂ，６８Ｂを含んでいる。絶縁層６６Ｂは、基板５１の上面５１ａの上に配置されている。抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４は、絶縁層６６Ｂの上に配置されている。図６には、抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４に含まれる複数のＭＲ素子１００のうちの１つと、それに接続された下部接続層１１１および上部接続層１１２を示している。絶縁層６７Ｂは、基板５１の上面５１ａの上において抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４の周囲に配置されている。絶縁層６８Ｂは、抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４および絶縁層６７Ｂを覆っている。
【００６７】
磁気センサ３０は、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４の他に、それぞれ絶縁材料よりなる絶縁層６１，６２，６３，６４を含んでいる。図６に示した例では、軟磁性構造体４０は、磁界変換部４２と、２つの軟磁性層４１，４３を含んでいる。
【００６８】
磁界変換部４２は、図５に示した下部ヨーク４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｂ４および上部ヨーク４２Ｔ１，４２Ｔ２，４２Ｔ３，４２Ｔ４を含んでいる。図６では、下部ヨーク４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｂ４のうちの１つを符号４２Ｂで示し、それに対応する上部ヨーク４２Ｔ１，４２Ｔ２，４２Ｔ３，４２Ｔ４のうちの１つを符号４２Ｔで示している。
【００６９】
軟磁性層４１は、基板５１の上面５１ａの上に配置されている。下部ヨーク４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｂ４は、軟磁性層４１の上に配置されている。絶縁層６１は、軟磁性層４１の上において下部ヨーク４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｂ４の周囲に配置されている。
【００７０】
抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４は、絶縁層６１の上に配置されている。図６には、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４に含まれる複数のＭＲ素子１００のうちの１つと、それに接続された下部接続層１１１および上部接続層１１２を示している。絶縁層６２は、下部ヨーク４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｂ４および絶縁層６１の上において抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４の周囲に配置されている。
【００７１】
上部ヨーク４２Ｔ１，４２Ｔ２，４２Ｔ３，４２Ｔ４は、絶縁層６２の上に配置されている。絶縁層６３は、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４および絶縁層６２の上において上部ヨーク４２Ｔ１，４２Ｔ２，４２Ｔ３，４２Ｔ４の周囲に配置されている。
【００７２】
軟磁性層４３は、上部ヨーク４２Ｔ１，４２Ｔ２，４２Ｔ３，４２Ｔ４および絶縁層６３の上に配置されている。絶縁層６４は、軟磁性層４３を覆っている。
【００７３】
軟磁性層４１，４３は、磁界変換部４２から出力される出力磁界成分以外の磁界に対応する磁束を吸収して、この磁界が磁気センサ３０に印加されることを抑制する機能を有する。
【００７４】
上方から見たときに、軟磁性層４１，４３は、磁気センサ３０の全域またはほぼ全域にわたって存在する。基板５１の上面５１ａすなわち基準平面ＲＰに軟磁性層４１を垂直投影してできる領域と、基準平面ＲＰに軟磁性層４３を垂直投影してできる領域は、いずれも、領域Ａ４０と一致する。基準平面ＲＰに磁気センサ３０を垂直投影してできる領域は、領域Ａ４０と一致するかほぼ一致する。
【００７５】
図６に示した例では、磁気センサ１０，２０，３０に含まれる全ての磁気検出素子すなわちＭＲ素子１００は、基板５１の上面５１ａすなわち基準平面ＲＰから等しい距離の位置に配置されている。
【００７６】
なお、磁界変換部４２は、下部ヨーク４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｂ４と、上部ヨーク４２Ｔ１，４２Ｔ２，４２Ｔ３，４２Ｔ４の一方のみを含んでいてもよい。また、軟磁性構造体４０は、軟磁性層４１，４３の一方のみを含んでいてもよい。
【００７７】
本実施の形態では、軟磁性構造体４０は、磁気センサ１０，２０の近傍に配置されている。磁気センサ１０，２０と軟磁性構造体４０は、磁気センサ１０に検出対象磁界Ｈｘを含む外部磁界が印加されるときには軟磁性構造体４０にも外部磁界が印加され、磁気センサ２０に検出対象磁界Ｈｙを含む外部磁界が印加されるときには軟磁性構造体４０にも外部磁界が印加され、軟磁性構造体４０が磁化を有するときには軟磁性構造体４０の磁化に基づく磁界が磁気センサ１０，２０に印加されるように構成されている。また、軟磁性構造体４０の少なくとも一部は、縞状磁区構造を有している。
【００７８】
縞状磁区構造とは、一方向から見たときに、いずれも細長く且つ交互に並んでいる第１の種類の磁区と第２の種類の磁区を含む磁区構造である。縞状磁区構造を有する磁性膜では、磁界が印加されていない状態において、第１の種類の磁区の自発磁化と、第２の種類の磁区の自発磁化は、互いに反対方向の成分を含む。
【００７９】
以下、軟磁性構造体４０の少なくとも一部が有する縞状磁区構造を、軟磁性構造体４０の縞状磁区構造と言う。軟磁性構造体４０の縞状磁区構造は、特に、Ｚ方向に平行な方向に見たとき、例えば上方から見たときに、いずれも細長く且つ交互に並んでいる第１の種類の磁区と第２の種類の磁区を含む磁区構造である。以下、軟磁性構造体４０の縞状磁区構造に関して、上方から見たときに第１の種類の磁区と第２の種類の磁区が延びる方向を縞の方向と言う。軟磁性構造体４０に磁界が印加されていない状態において、第１の種類の磁区の自発磁化は縞の方向の成分とＺ方向の成分とを含み、第２の種類の磁区の自発磁化は縞の方向の成分と−Ｚ方向の成分とを含む。以下、軟磁性構造体４０の縞状磁区構造に関して、第１の種類の磁区を第１磁区と言い、第１磁区の磁化を第１磁化と言い、第２の種類の磁区を第２磁区と言い、第２磁区の磁化を第２磁化と言う。
【００８０】
軟磁性構造体４０は、互いに縞の方向が異なる縞状磁区構造を有する複数の部分を含んでいてもよい。また、軟磁性構造体４０は、縞状磁区構造を有する部分と、縞状磁区構造ではない部分とを含んでいてもよい。この場合、軟磁性構造体４０全体の体積に対する、縞状磁区構造を有する部分の体積の比率は、５０％以上であることが好ましい。
【００８１】
以下、図７を参照して、軟磁性構造体４０の履歴曲線の特徴と縞状磁区構造の挙動を定性的に説明する。まず、軟磁性構造体４０に印加される所定の方向に平行な方向の磁界の強度を印加磁界強度とし、軟磁性構造体４０の磁化の所定の方向に平行な方向の成分に対応する値を磁化対応値とする。また、印加磁界強度と磁化対応値を直交する２軸で表した直交座標系において、印加磁界強度を変化させたときに印加磁界強度と磁化対応値を表す座標の軌跡が描くループのうち、そのループで囲まれた領域の面積が最も大きいループをメジャーループとする。
【００８２】
本実施の形態では、軟磁性構造体４０の全体または一部を磁化評価対象部分とし、磁化評価対象部分の体積磁化の所定の方向に平行な方向の成分と磁化評価対象部分の体積との積を磁化対応値としている。本実施の形態では特に、磁化評価対象部分の体積磁化のＸ方向に平行な方向の成分と磁化評価対象部分の体積との積を、Ｘ方向磁化対応値Ｍｘとし、磁化評価対象部分の体積磁化のＹ方向に平行な方向の成分と磁化評価対象部分の体積との積を、Ｙ方向磁化対応値Ｍｙとする。
【００８３】
図７は、軟磁性構造体４０のメジャーループの一例を示している。この例では、軟磁性構造体４０の縞状磁区構造における縞の方向をＸ方向に平行な方向とし、軟磁性構造体４０に印加される磁界の方向もＸ方向に平行な方向としている。以下、軟磁性構造体４０に印加されるＸ方向に平行な方向の磁界の強度を、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘとする。図７は、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘとＸ方向磁化対応値Ｍｘを直交する２軸で表した直交座標系を示している。以下、この直交座標系において、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘとＸ方向磁化対応値Ｍｘを表す座標を、座標（ＡＨｘ，Ｍｘ）と言う。図７において、横軸はＸ方向印加磁界強度ＡＨｘ（Ｏｅ）を示し、縦軸はＸ方向磁化対応値Ｍｘ（ｅｍｕ）を示している。また、図７において、符号ＭＡＬＸで示した曲線がメジャーループである。図７におけるＸ方向印加磁界強度ＡＨｘは、軟磁性構造体４０に印加される磁界の方向がＸ方向のときは正の値で表し、軟磁性構造体４０に印加される磁界の方向が−Ｘ方向のときは負の値で表している。また、図７におけるＸ方向磁化対応値Ｍｘは、軟磁性構造体４０の磁化の方向がＸ方向のときは正の値で表し、軟磁性構造体４０の磁化の方向が−Ｘ方向のときは負の値で表している。メジャーループＭＡＬＸの近傍に付加された矢印は、メジャーループＭＡＬＸ上の座標（ＡＨｘ，Ｍｘ）の移動方向を表している。
【００８４】
図７において、メジャーループＭＡＬＸ上の点Ａ１は、Ｘ方向磁化対応値Ｍｘが正の値で飽和している状態に対応する。点Ａ１の状態から、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘを減少させてゆくと、メジャーループＭＡＬＸ上の座標（ＡＨｘ，Ｍｘ）は、点Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６を順に経由して点Ａ７に達する。点Ａ２は、Ｘ方向磁化対応値Ｍｘが正の値でほぼ飽和している状態に対応する。点Ａ４は、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが０の状態に対応する。点Ａ６は、Ｘ方向磁化対応値Ｍｘが負の値でほぼ飽和している状態に対応する。点Ａ７は、Ｘ方向磁化対応値Ｍｘが負の値で飽和している状態に対応する。
【００８５】
図７において、点Ｂ１は点Ａ７と同じである。点Ｂ１の状態から、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘを増加させてゆくと、メジャーループＭＡＬＸ上の座標（ＡＨｘ，Ｍｘ）は、点Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６を順に経由して点Ｂ７に達する。点Ｂ２は点Ａ６と同じである。点Ｂ３は点Ａ５と同じである。点Ｂ４は、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが０の状態に対応する。点Ｂ５は点Ａ３と同じである。点Ｂ６は点Ａ２と同じである。点Ｂ７は点Ａ１と同じである。
【００８６】
図７において、符号Ａ１２Ｔ，Ａ２３Ｔ，Ａ３４Ｔ，Ａ４５Ｔ，Ａ５６Ｔ，Ａ６７Ｔは、上方から見た縞状磁区構造の一部の模式図を示している。また、符号Ａ１２Ｓ，Ａ２３Ｓ，Ａ３４Ｓ，Ａ４５Ｓ，Ａ５６Ｓ，Ａ６７Ｓは、Ｙ方向に見た縞状磁区構造の一部の模式図を示している。模式図Ａ１２Ｔ，Ａ１２Ｓは点Ａ１，Ａ２間の状態に対応している。模式図Ａ２３Ｔ，Ａ２３Ｓは点Ａ２，Ａ３間の状態に対応している。模式図Ａ３４Ｔ，Ａ３４Ｓは点Ａ３，Ａ４間の状態に対応している。模式図Ａ４５Ｔ，Ａ４５Ｓは点Ａ４，Ａ５間の状態に対応している。模式図Ａ５６Ｔ，Ａ５６Ｓは点Ａ５，Ａ６間の状態に対応している。模式図Ａ６７Ｔ，Ａ６７Ｓは点Ａ６，Ａ７間の状態に対応している。
【００８７】
模式図Ａ１２Ｔ，Ａ２３Ｔ，Ａ３４Ｔ，Ａ４５Ｔ，Ａ５６Ｔ，Ａ６７Ｔにおいて、実線の矢印を含む矩形は第１磁区を表し、破線の矢印を含む矩形は第２磁区を表している。また、全ての模式図において、実線の矢印は第１磁化の方向を表し、破線の矢印は第２磁化の方向を表している。
【００８８】
点Ａ１，Ａ２間では、第１磁化と第２磁化は、いずれも、ほぼＸ方向に向いている。
【００８９】
点Ａ２，Ａ４間では、第１磁化はＸ方向の成分とＺ方向の成分を含み、第２磁化はＸ方向の成分と−Ｚ方向の成分を含む。また、点Ａ２，Ａ４間では、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが減少するに従って、第１磁化のＸ方向の成分と第２磁化のＸ方向の成分は減少し、第１磁化のＺ方向の成分と第２磁化の−Ｚ方向の成分は増加する。点Ａ２，Ａ４間では、上述のような第１磁化と第２磁化の挙動により、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが減少するに従って、Ｘ方向磁化対応値Ｍｘが減少する。点Ａ４において、Ｘ方向磁化対応値Ｍｘは正の値である。
【００９０】
点Ａ４，Ａ５間では、一部の第１磁区が、第１磁化がＸ方向の成分とＺ方向の成分を含む状態から、第１磁化が−Ｘ方向の成分とＺ方向の成分を含む状態に変化したり、−Ｘ方向の成分と−Ｚ方向の成分を含む第２磁化を有する第２磁区に変化したりする。また、点Ａ４，Ａ５間では、一部の第２磁区が、第２磁化がＸ方向の成分と−Ｚ方向の成分を含む状態から、第２磁化が−Ｘ方向の成分と−Ｚ方向の成分を含む状態に変化したり、−Ｘ方向の成分とＺ方向の成分を含む第１磁化を有する第１磁区に変化したりする。上述の変化が生じる第１磁区の数と第２磁区の数は、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが減少するに従って増加する。点Ａ５の時点では、点Ａ４の時点における第１磁区および第２磁区の全てあるいはほぼ全てに関して上述の変化が完了している。点Ａ４，Ａ５間では、上述のような縞状磁区構造の挙動により、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが減少するに従って、Ｘ方向磁化対応値Ｍｘが減少する。また、点Ａ４，Ａ５間では、点Ａ２，Ａ４間に比べて、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘの変化量に対するＸ方向磁化対応値Ｍｘの変化量の比率の絶対値が大きい。
【００９１】
点Ａ５，Ａ６間では、第１磁化は−Ｘ方向の成分とＺ方向の成分を含み、第２磁化は−Ｘ方向の成分と−Ｚ方向の成分を含む。また、点Ａ５，Ａ６間では、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが減少するに従って、第１磁化の−Ｘ方向の成分と第２磁化の−Ｘ方向の成分は増加し、第１磁化のＺ方向の成分と第２磁化の−Ｚ方向の成分は減少する。点Ａ５，Ａ６間では、上述のような第１磁化と第２磁化の挙動により、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが減少するに従って、Ｘ方向磁化対応値Ｍｘが減少する。点Ａ５，Ａ６間では、点Ａ４，Ａ５間に比べて、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘの変化量に対するＸ方向磁化対応値Ｍｘの変化量の比率の絶対値が小さい。
【００９２】
点Ａ６，Ａ７間ならびに点Ｂ１，Ｂ２間では、第１磁化と第２磁化は、いずれも、ほぼ−Ｘ方向に向いている。
【００９３】
点Ｂ２，Ｂ４間では、第１磁化は−Ｘ方向の成分とＺ方向の成分を含み、第２磁化は−Ｘ方向の成分と−Ｚ方向の成分を含む。また、点Ｂ２，Ｂ４間では、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが増加するに従って、第１磁化の−Ｘ方向の成分と第２磁化の−Ｘ方向の成分は減少し、第１磁化のＺ方向の成分と第２磁化の−Ｚ方向の成分は増加する。点Ｂ２，Ｂ４間では、上述のような第１磁化と第２磁化の挙動により、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが増加するに従って、Ｘ方向磁化対応値Ｍｘが増加する。点Ｂ４において、Ｘ方向磁化対応値Ｍｘは負の値である。
【００９４】
点Ｂ４，Ｂ５間では、一部の第１磁区が、第１磁化が−Ｘ方向の成分とＺ方向の成分を含む状態から、第１磁化がＸ方向の成分とＺ方向の成分を含む状態に変化したり、Ｘ方向の成分と−Ｚ方向の成分を含む第２磁化を有する第２磁区に変化したりする。また、点Ｂ４，Ｂ５間では、一部の第２磁区が、第２磁化が−Ｘ方向の成分と−Ｚ方向の成分を含む状態から、第２磁化がＸ方向の成分と−Ｚ方向の成分を含む状態に変化したり、Ｘ方向の成分とＺ方向の成分を含む第１磁化を有する第１磁区に変化したりする。上述の変化が生じる第１磁区の数と第２磁区の数は、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが増加するに従って増加する。点Ｂ５の時点では、点Ｂ４の時点における第１磁区および第２磁区の全てあるいはほぼ全てに関して上述の変化が完了している。点Ｂ４，Ｂ５間では、上述のような縞状磁区構造の挙動により、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが増加するに従って、Ｘ方向磁化対応値Ｍｘが増加する。また、点Ｂ４，Ｂ５間では、点Ｂ２，Ｂ４間に比べて、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘの変化量に対するＸ方向磁化対応値Ｍｘの変化量の比率の絶対値が大きい。
【００９５】
点Ｂ４，Ｂ５間においてＸ方向磁化対応値Ｍｘが０になるときのＸ方向印加磁界強度ＡＨｘの値は、保磁力Ｈｃである。
【００９６】
点Ｂ５，Ｂ６間では、第１磁化はＸ方向の成分とＺ方向の成分を含み、第２磁化はＸ方向の成分と−Ｚ方向の成分を含む。また、点Ｂ５，Ｂ６間では、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが増加するに従って、第１磁化のＸ方向の成分と第２磁化のＸ方向の成分は増加し、第１磁化のＺ方向の成分と第２磁化の−Ｚ方向の成分は減少する。点Ｂ５，Ｂ６間では、上述のような第１磁化と第２磁化の挙動により、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが増加するに従って、Ｘ方向磁化対応値Ｍｘが増加する。点Ｂ５，Ｂ６間では、点Ｂ４，Ｂ５間に比べて、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘの変化量に対するＸ方向磁化対応値Ｍｘの変化量の比率の絶対値が小さい。
【００９７】
点Ｂ６，Ｂ７間では、第１磁化と第２磁化は、いずれも、ほぼＸ方向に向いている。
【００９８】
ここまでは、軟磁性構造体４０の縞状磁区構造における縞の方向をＸ方向に平行な方向とし、軟磁性構造体４０に印加される磁界の方向もＸ方向に平行な方向とした場合において、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘを変化させたときの、Ｘ方向磁化対応値Ｍｘの変化と、縞状磁区構造の挙動について説明してきた。上記の一連の説明は、縞の方向をＹ方向に平行な方向とし、軟磁性構造体４０に印加される磁界の方向もＹ方向に平行な方向とした場合にも当てはまる。ここで、軟磁性構造体４０に印加されるＹ方向に平行な方向の磁界の強度を、Ｙ方向印加磁界強度ＡＨｙとする。上記の一連の説明中の、Ｘ方向、−Ｘ方向、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘおよびＸ方向磁化対応値Ｍｘを、それぞれ、Ｙ方向、−Ｙ方向、Ｙ方向印加磁界強度ＡＨｙおよびＹ方向磁化対応値Ｍｙに置き換えれば、縞の方向をＹ方向に平行な方向とし、軟磁性構造体４０に印加される磁界の方向もＹ方向に平行な方向とした場合において、Ｙ方向印加磁界強度ＡＨｙを変化させたときの、Ｙ方向磁化対応値Ｍｙの変化と、縞状磁区構造の挙動の説明になる。以下、Ｙ方向印加磁界強度ＡＨｙとＹ方向磁化対応値Ｍｙを直交する２軸で表した直交座標系に描かれるメジャーループを符号ＭＡＬＹで表す。この直交座標系において、Ｙ方向印加磁界強度ＡＨｙとＹ方向磁化対応値Ｍｙを表す座標を、座標（ＡＨｙ，Ｍｙ）と言う。
【００９９】
本実施の形態では、外部磁界の強度は所定の可変範囲内で変化する。外部磁界の強度が可変範囲内で変化するとき、検出対象磁界Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚの強度は、いずれも、外部磁界の強度の可変範囲を超えない可変範囲内で変化する。また、外部磁界の強度が可変範囲内で変化するとき、印加磁界強度と磁化対応値を直交する２軸で表した直交座標系において、印加磁界強度と磁化対応値を表す座標は、メジャーループで囲まれた領域内で移動することが好ましい。
【０１００】
外部磁界が検出対象磁界Ｈｘのみからなる場合すなわち外部磁界の方向がＸ方向に平行な方向である場合には、外部磁界の強度が可変範囲内で変化するとき、図７に示した直交座標系において、座標（ＡＨｘ，Ｍｘ）は、メジャーループＭＡＬＸで囲まれた領域内で移動することが好ましい。
【０１０１】
また、外部磁界が検出対象磁界Ｈｙのみからなる場合すなわち外部磁界の方向がＹ方向に平行な方向である場合には、外部磁界の強度が可変範囲内で変化するとき、Ｙ方向印加磁界強度ＡＨｙとＹ方向磁化対応値Ｍｙを直交する２軸で表した直交座標系において、座標（ＡＨｙ，Ｍｙ）は、メジャーループＭＡＬＹで囲まれた領域内で移動することが好ましい。
【０１０２】
なお、外部磁界の方向は、Ｘ方向に平行な方向およびＹ方向に平行な方向以外の方向であってもよい。この場合にも、外部磁界の強度が可変範囲内で変化するとき、印加磁界強度と磁化対応値を直交する２軸で表した直交座標系において、印加磁界強度と磁化対応値を表す座標は、メジャーループで囲まれた領域内で移動することが好ましい。
【０１０３】
次に、少なくとも一部が縞状磁区構造を有する軟磁性構造体４０の形成方法について簡単に説明する。軟磁性構造体４０の材料としては、例えばＮｉＦｅが用いられる。この場合、ＮｉＦｅの組成としては、Ｎｉの比率が８２〜８７重量％であるものが好ましい。
【０１０４】
軟磁性構造体４０を構成する複数の要素、すなわち軟磁性層４１，４３、複数の下部ヨークおよび複数の上部ヨークの各々の厚みは、５００ｎｍ〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。
【０１０５】
軟磁性構造体４０は、例えば、めっき法によって形成してもよい。また、軟磁性構造体４０に対して、交流消磁を行ってもよい。交流消磁は、軟磁性構造体４０に対して、方向が交互に切り替わり且つ強度の絶対値が徐々に小さくなる磁界である交流磁界を印加することによって行われる。
【０１０６】
交流消磁を行わなくても、少なくとも一部が縞状磁区構造を有する軟磁性構造体４０を形成することができる。この場合、形成当初の軟磁性構造体４０は、互いに縞の方向が異なる縞状磁区構造を有する複数の部分を含み得る。形成後の軟磁性構造体４０に磁界が印加されると、縞状磁区構造の縞の方向は、印加磁界の方向に平行な方向に変化し得る。磁化が印加磁界の方向の成分を含む磁区と、磁化が印加磁界の方向とは反対方向の成分を含む磁区の、上方から見たときの面積の比率は、印加磁界の強度に依存する。
【０１０７】
軟磁性構造体４０に対して交流消磁を行うことにより、軟磁性構造体４０の大部分において、縞状磁区構造の縞の方向を揃えることができると共に、磁化が所定の方向の成分を含む磁区と、磁化が所定の方向とは反対方向の成分を含む磁区の、上方から見たときの面積の比率を等しくすることができる。
【０１０８】
例えば、方向がＸ方向と−Ｘ方向に交互に切り替わる交流磁界を用いて交流消磁を行うと、縞状磁区構造の縞の方向はＸ方向に平行な方向になる。以下、この場合の交流消磁を、Ｘ方向の交流消磁と言う。また、方向がＹ方向と−Ｙ方向に交互に切り替わる交流磁界を用いて交流消磁を行うと、縞状磁区構造の縞の方向はＹ方向に平行な方向になる。以下、この場合の交流消磁を、Ｙ方向の交流消磁と言う。また、交流消磁直後の縞状磁区構造を初期縞状磁区構造と言う。
【０１０９】
また、本実施の形態では、交流消磁後の軟磁性構造体４０において、印加磁界強度を０から変化させたときの印加磁界強度と磁化対応値を表す座標の軌跡を初磁化曲線と言う。本実施の形態では、外部磁界の強度が可変範囲内で変化するとき、印加磁界強度と磁化対応値を直交する２軸で表した直交座標系において、印加磁界強度と磁化対応値を表す座標は、例えば、メジャーループで囲まれた領域内に形成される、メジャーループに接しないマイナーループ上を移動する。このマイナーループは、初磁化曲線上の点を起点としていてもよい。
【０１１０】
外部磁界が検出対象磁界Ｈｘのみからなる場合には、外部磁界の強度が可変範囲内で変化するとき、図７に示した直交座標系において、座標（ＡＨｘ，Ｍｘ）は、例えば、メジャーループＭＡＬＸで囲まれた領域内に形成される、メジャーループＭＡＬＸに接しないマイナーループ上を移動する。このマイナーループは、初磁化曲線上の点を起点としていてもよい。また、外部磁界が検出対象磁界Ｈｙのみからなる場合には、外部磁界の強度が可変範囲内で変化するとき、Ｙ方向印加磁界強度ＡＨｙとＹ方向磁化対応値Ｍｙを直交する２軸で表した直交座標系において、座標（ＡＨｙ，Ｍｙ）は、例えば、この直交座標系におけるメジャーループＭＡＬＹで囲まれた領域内に形成される、メジャーループＭＡＬＹに接しないマイナーループ上を移動する。このマイナーループは、初磁化曲線上の点を起点としていてもよい。
【０１１１】
なお、初期縞状磁区構造における縞の方向にかかわらず、メジャーループＭＡＬＸとメジャーループＭＡＬＹは、形状がほぼ等しい。その理由は、以下の通りである。メジャーループＭＡＬＸまたはＭＡＬＹが測定される際には、軟磁性構造体４０の磁化が飽和するような強度の、所定の方向の磁界が軟磁性構造体４０に印加される。この時点で、初期縞状磁区構造における縞の方向にかかわらずに、軟磁性構造体４０の縞状磁区構造における縞の方向は上記の所定の方向に平行な方向になっている。所定の方向は、Ｘ方向に平行な方向またはＹ方向に平行な方向である。その後、所定の方向に平行な方向の磁界の強度を変化させても、縞の方向は変化しない。これは、上記の所定の方向がＸ方向に平行な方向であってもＹ方向に平行な方向であっても同じである。そのため、メジャーループＭＡＬＸとメジャーループＭＡＬＹは、形状がほぼ等しくなる。
【０１１２】
軟磁性構造体４０の縞状磁区構造は、交流消磁後に軟磁性構造体４０に印加される磁界の方向および強度によって変化する場合がある。以下、これについて詳しく説明する。ここでは、第１のケースと第２のケースと第３のケースと第４のケースについて説明する。
【０１１３】
第１のケースは、Ｘ方向の交流消磁によって形成された軟磁性構造体４０に、Ｘ方向に平行な方向の磁界が印加される場合である。第２のケースは、Ｙ方向の交流消磁によって形成された軟磁性構造体４０に、Ｙ方向に平行な方向の磁界が印加される場合である。第３のケースは、Ｙ方向の交流消磁によって形成された軟磁性構造体４０に、Ｘ方向に平行な方向の磁界が印加される場合である。第４のケースは、Ｘ方向の交流消磁によって形成された軟磁性構造体４０に、Ｙ方向に平行な方向の磁界が印加される場合である。
【０１１４】
始めに、Ｘ方向の交流消磁とＹ方向の交流消磁のそれぞれの具体的方法の一例について説明する。まず、Ｘ方向の交流消磁の具体的方法の一例では、軟磁性構造体４０に対して、方向がＸ方向と−Ｘ方向に交互に切り替わり且つ強度の絶対値が徐々に小さくなる磁界である交流磁界を印加する。交流磁界は、方向が切り替わる毎に強度の絶対値が８０％に小さくなる磁界とする。交流磁界の最初の方向はＸ方向で強度の絶対値は１００Ｏｅである。Ｙ方向の交流消磁の具体的方法の一例は、Ｘ方向と−Ｘ方向がそれぞれＹ方向と−Ｙ方向に変わる点を除いて、Ｘ方向の交流消磁の具体的方法の一例と同じである。
【０１１５】
次に、第１のケースについて説明する。図示しないが、第１のケースでは、初期縞状磁区構造の縞の方向は、Ｘ方向に平行な方向になり、各磁区のＸＹ平面に平行な磁化の成分の方向は、Ｘ方向または−Ｘ方向になる。以下、ＸＹ平面に平行な磁化の成分を磁化面内成分と言い、ＸＹ平面に垂直な磁化の成分を磁化垂直成分と言う。
【０１１６】
第１のケースの初期縞状磁区構造では、第１磁区と第２磁区がＹ方向に交互に並んでいる。ここで、磁化面内成分の方向が同じである複数本の磁区の束を磁区束と言う。第１のケースの初期縞状磁区構造では、Ｙ方向に交互に並ぶ第１の磁区束と第２の磁区束が形成されている。第１の磁区束は、磁化面内成分の方向がＸ方向である複数本の磁区の束である。第２の磁区束は、磁化面内成分の方向が−Ｘ方向である複数本の磁区の束である。また、第１のケースの初期縞状磁区構造では、隣り合う第１の磁区束と第２の磁区束の間に、Ｘ方向に延びる磁壁が形成されている。
【０１１７】
第１のケースでは、Ｘ方向の交流消磁によって形成された軟磁性構造体４０にＸ方向に平行な方向の磁界が印加されても、縞状磁区構造の縞の方向は変わらない。Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘを変化させたときの縞状磁区構造は、図７を用いて説明した通りの挙動を示す。
【０１１８】
次に、第１のケースにおけるメジャーループとマイナーループについて説明する。図８は、第１のケースにおけるメジャーループとマイナーループの一例を示す特性図である。図９は、図８の一部を拡大して示す特性図である。図８および図９において、横軸はＸ方向印加磁界強度ＡＨｘ（Ｏｅ）を示し、縦軸はＸ方向磁化対応値Ｍｘ（ｅｍｕ）を示している。
【０１１９】
ここで、本実施の形態におけるメジャーループとマイナーループの測定方法について、簡単に説明する。この測定方法において、試料は、Ｘ方向とＹ方向にそれぞれ複数個ずつ並ぶように配列された複数の要素を含んでいる。上方から見たときの１つの要素の形状は、一辺の長さが約２６０μｍの正方形である。１つの要素の厚みは約２μｍである。試料では、隣り合う２つの要素の間隔を１００μｍ以上とすることで隣り合う要素間の磁気結合を抑制している。上方から見たときの試料全体の形状は、一辺の長さが約１０ｍｍの正方形である。試料に印加される磁界は、ヘルムホルツコイルを用いて発生させた。試料の磁化対応値は、振動試料型磁力計を用いて測定した。
【０１２０】
図８および図９において、符号ＭＡＬＸを付した曲線は、メジャーループＭＡＬＸである。このメジャーループＭＡＬＸは、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘを、２５０Ｏｅにした後、−２５０Ｏｅまで徐々に減少させ、その後、２５０Ｏｅまで徐々に増加させたときの座標（ＡＨｘ，Ｍｘ）の軌跡である。
【０１２１】
図８および図９において、符号７３を付した履歴曲線は、マイナーループの一例である。この履歴曲線７３は、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘを、２１．６Ｏｅにした後、−２１．６Ｏｅまで徐々に減少させ、その後、２１．６Ｏｅまで徐々に増加させたときの座標（ＡＨｘ，Ｍｘ）の軌跡である。履歴曲線７３は、メジャーループＭＡＬＸで囲まれた領域内に形成される、メジャーループＭＡＬＸに接しないマイナーループであって、初磁化曲線上の点を起点としたマイナーループである。
【０１２２】
次に、第２のケースについて説明する。図示しないが、第２のケースでは、初期縞状磁区構造の縞の方向は、Ｙ方向に平行な方向になり、各磁区の磁化面内成分の方向は、Ｙ方向または−Ｙ方向になる。
【０１２３】
第２のケースの初期縞状磁区構造では、第１磁区と第２磁区がＸ方向に交互に並んでいる。また、第２のケースの初期縞状磁区構造では、Ｘ方向に交互に並ぶ第３の磁区束と第４の磁区束が形成されている。第３の磁区束は、磁化面内成分の方向がＹ方向である複数本の磁区の束である。第４の磁区束は、磁化面内成分の方向が−Ｙ方向である複数本の磁区の束である。また、第２のケースの初期縞状磁区構造では、隣り合う第３の磁区束と第４の磁区束の間に、Ｙ方向に延びる磁壁が形成されている。
【０１２４】
第２のケースでは、Ｙ方向の交流消磁によって形成された軟磁性構造体４０にＹ方向に平行な方向の磁界が印加されても、縞状磁区構造の縞の方向は変わらない。Ｙ方向印加磁界強度ＡＨｙを変化させたときの縞状磁区構造は、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘを変化させたときの縞状磁区構造の挙動と同様の挙動を示す。
【０１２５】
次に、第２のケースにおけるメジャーループとマイナーループについて説明する。図１０は、第２のケースにおけるメジャーループとマイナーループの一例を示す特性図である。図１１は、図１０の一部を拡大して示す特性図である。図１０および図１１において、横軸はＹ方向印加磁界強度ＡＨｙ（Ｏｅ）を示し、縦軸はＹ方向磁化対応値Ｍｙ（ｅｍｕ）を示している。図１０および図１１におけるＹ方向印加磁界強度ＡＨｙは、軟磁性構造体４０に印加される磁界の方向がＹ方向のときは正の値で表し、軟磁性構造体４０に印加される磁界の方向が−Ｙ方向のときは負の値で表している。また、図１０および図１１におけるＹ方向磁化対応値Ｍｙは、軟磁性構造体４０の磁化の方向がＹ方向のときは正の値で表し、軟磁性構造体４０の磁化の方向が−Ｙ方向のときは負の値で表している。
【０１２６】
図１０および図１１において、符号ＭＡＬＹを付した曲線は、メジャーループＭＡＬＹである。このメジャーループＭＡＬＹは、Ｙ方向印加磁界強度ＡＨｙを、２５０Ｏｅにした後、−２５０Ｏｅまで徐々に減少させ、その後、２５０Ｏｅまで徐々に増加させたときの座標（ＡＨｙ，Ｍｙ）の軌跡である。
【０１２７】
図１０および図１１において、符号８３を付した履歴曲線は、マイナーループの一例である。この履歴曲線８３は、Ｙ方向印加磁界強度ＡＨｙを、２１．６Ｏｅにした後、−２１．６Ｏｅまで徐々に減少させ、その後、２１．６Ｏｅまで徐々に増加させたときの座標（ＡＨｙ，Ｍｙ）の軌跡である。履歴曲線８３は、メジャーループＭＡＬＹで囲まれた領域内に形成される、メジャーループＭＡＬＹに接しないマイナーループであって、初磁化曲線上の点を起点としたマイナーループである。
【０１２８】
次に、第３のケースについて説明する。図示しないが、第３のケースの初期縞状磁区構造は、第２のケースの初期縞状磁区構造と同じであり、初期縞状磁区構造の縞の方向は、Ｙ方向に平行な方向になる。第３のケースの初期縞状磁区構造については、後で詳しく説明する。
【０１２９】
第３のケースでは、Ｙ方向の交流消磁によって形成された軟磁性構造体４０にＸ方向に平行な方向の磁界を印加すると共に、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘを０から大きくしていくと、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘがある強度以上になると、縞状磁区構造の縞の方向がＹ方向に平行な方向からＸ方向に平行な方向に回転する。この縞の方向の回転が生じるときの磁界の強度を、臨界強度と言う。
【０１３０】
第３のケースにおいて軟磁性構造体４０にＸ方向に平行な方向の磁界が印加されたときの縞状磁区構造の挙動については、後で詳しく説明する。
【０１３１】
次に、第３のケースにおけるメジャーループとマイナーループについて説明する。図１２は、第３のケースにおけるメジャーループとマイナーループの一例を示す特性図である。図１３は、図１２の一部を拡大して示す特性図である。図１２および図１３において、横軸はＸ方向印加磁界強度ＡＨｘ（Ｏｅ）を示し、縦軸はＸ方向磁化対応値Ｍｘ（ｅｍｕ）を示している。
【０１３２】
図１２および図１３において、符号ＭＡＬＸを付した曲線は、メジャーループＭＡＬＸである。このメジャーループＭＡＬＸは、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘを、２５０Ｏｅにした後、−２５０Ｏｅまで徐々に減少させ、その後、２５０Ｏｅまで徐々に増加させたときの座標（ＡＨｘ，Ｍｘ）の軌跡である。
【０１３３】
図１２および図１３において、符号９３を付した履歴曲線は、マイナーループの一例である。この履歴曲線９３は、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘを、２１．６Ｏｅにした後、−２１．６Ｏｅまで徐々に減少させ、その後、２１．６Ｏｅまで徐々に増加させたときの座標（ＡＨｘ，Ｍｘ）の軌跡である。履歴曲線９３は、メジャーループＭＡＬＸで囲まれた領域内に形成される、メジャーループＭＡＬＸに接しないマイナーループであって、初磁化曲線上の点を起点としたマイナーループである。
【０１３４】
次に、図１４を参照して、第３のケースにおける初期縞状磁区構造について説明する。図１４は、第３のケースにおける初期縞状磁区構造を示している。図１４では、第１磁区と第２磁区を白黒の濃淡で模式的に表している。図１４において、濃淡の中間値よりも白に近い領域は第１磁区に対応し、濃淡の中間値よりも黒に近い領域は第２磁区に対応する。
【０１３５】
１つの磁区は、スピン磁気モーメントの方向が同じである複数の磁気双極子を含んでいる。ここで、スピン磁気モーメントのＸＹ平面に平行な成分をスピン面内成分と言い、スピン磁気モーメントのＸＹ平面に垂直な成分をスピン垂直成分と言う。１つの磁区において、磁化面内成分の方向は、その磁区内の複数の磁気双極子のスピン面内成分の方向と同じ方向になり、磁化垂直成分の方向は、その磁区内の複数の磁気双極子のスピン垂直成分の方向と同じ方向になる。
【０１３６】
図１４では、各磁区内のスピン垂直成分の方向と大きさを白黒の濃淡で模式的に表している。図１４において、濃淡の中間値よりも白に近い領域はスピン垂直成分の方向がＺ方向であることを表し、白に近いほどスピン垂直成分が大きいことを表している。また、濃淡の中間値よりも黒に近い領域はスピン垂直成分の方向が−Ｚ方向であることを表し、黒に近いほどスピン垂直成分が大きいことを表している。
【０１３７】
また、図１４では、各磁気双極子のスピン面内成分とスピン垂直成分の方向を矢印で表している。図１４において、矢印の方向はスピン面内成分の方向を表し、黒色の矢印はスピン垂直成分の方向がＺ方向であることを表し、白色の矢印はスピン垂直成分の方向が−Ｚ方向であることを表している。
【０１３８】
図１４に示したように、第３のケースでは、初期縞状磁区構造の縞の方向は、Ｙ方向に平行な方向になり、各磁区の磁化面内成分の方向および各磁気双極子のスピン面内成分の方向は、Ｙ方向または−Ｙ方向になる。また、第３のケースの初期縞状磁区構造では、第１磁区と第２磁区がＸ方向に交互に並んでいる。また、第３のケースの初期縞状磁区構造では、第２のケースで説明した第３の磁区束と第４の磁区束が、Ｘ方向に交互に並ぶように形成されている。以下、第３の磁区束を符号２０３で表し、第４の磁区束を符号２０４で表す。隣り合う第３の磁区束２０３と第４の磁区束２０４の間には、Ｙ方向に延びる磁壁Ｗが形成されている。磁壁Ｗの内部では、スピン磁気モーメントの方向が大きく変化している。
【０１３９】
なお、これ以降の説明で使用する図１４と同様の図においても、第１磁区、第２磁区、スピン磁気モーメントおよび磁壁については、図１４と同様の表し方を用いる。
【０１４０】
また、第３のケースの初期縞状磁区構造では、スピン面内成分の方向がＹ方向の磁気双極子の数とスピン面内成分の方向が−Ｙ方向の磁気双極子の数は、ほぼ等しくなっている。また、第３のケースの初期縞状磁区構造では、スピン垂直成分の方向がＺ方向の磁気双極子の数とスピン垂直成分の方向が−Ｚ方向の磁気双極子の数は、ほぼ等しくなっている。また、第３のケースの初期縞状磁区構造では、スピン面内成分の方向がＸ方向または−Ｘ方向の磁気双極子は、全くまたはほぼ存在しない。以上のことから、軟磁性構造体４０全体の磁化のＸ方向に平行な成分は、０またはほぼ０になる。
【０１４１】
次に、図１５ないし図１７を参照して、第３のケースにおいて、軟磁性構造体４０にＸ方向に平行な方向の磁界が印加されたときの縞状磁区構造の挙動について説明する。ここでは、軟磁性構造体４０にＸ方向の磁界を印加すると共に、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘを０から大きくしていく場合を例にとって説明する。
【０１４２】
図１５は、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが０のときの縞状磁区構造を示している。図１５は、図１４の一部を拡大して示しているが、図１５に示した縞状磁区構造は、図１４に示した初期縞状磁区構造と同じである。
【０１４３】
Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘを０から大きくしていくと、まず、スピン面内成分の方向が、Ｙ方向または−Ｙ方向からＸ方向に向かって傾く。スピン面内成分の方向の傾き量は、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが大きくなるに従って大きくなる。そして、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが臨界強度以上になると、静磁エネルギーを小さくするために磁壁Ｗが移動する。それに伴って、磁気双極子の再配列が速やかに生じて、縞の方向がＹ方向に平行な方向からＸ方向に平行な方向に回転する。
【０１４４】
図１６は、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが０よりも大きく臨界強度未満のときの縞状磁区構造を示している。図１６ならびに他の同様の複数の図において、ＡＨｘを付した矢印の長さは、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘを模式的に表している。図１６に示したように、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが０よりも大きく臨界強度未満のときには、スピン面内成分の方向は、Ｙ方向または−Ｙ方向からＸ方向に向かって傾いている。なお、図１６に示した状態では、磁壁Ｗは移動しておらず、縞の方向はＹ方向に平行な方向のままである。
【０１４５】
図１７は、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが臨界強度以上のときの縞状磁区構造を示している。図１７に示したように、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが臨界強度以上になると、磁壁Ｗが移動し、スピン面内成分の方向はＸ方向になり、縞の方向はＸ方向に平行な方向になる。また、図１７に示した状態では、第１磁区と第２磁区がＹ方向に交互に並んでいる。また、磁化面内成分の方向は、全て、Ｘ方向になっている。
【０１４６】
その後、軟磁性構造体４０のＸ方向磁化対応値Ｍｘが飽和するまで、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘを大きくすると、スピン磁気モーメントの方向は、Ｘ方向またはほぼＸ方向になる。
【０１４７】
図１８は、第３のケースにおけるメジャーループと初磁化曲線を示す特性図である。図１８において、横軸はＸ方向印加磁界強度ＡＨｘ（Ｏｅ）を示し、縦軸はＸ方向磁化対応値Ｍｘ（ｅｍｕ）を示している。また、図１８において、符号ＭＡＬＸで示した曲線がメジャーループであり、符号ＭＣｉを付した曲線が初磁化曲線である。図１８に示したメジャーループＭＡＬＸは、図１２に示したメジャーループＭＡＬＸと同じである。
【０１４８】
図１８において、初磁化曲線ＭＣｉ上の点Ｃ１は、Ｙ方向の交流消磁を行った後の、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが０の状態に対応する。初磁化曲線ＭＣｉ上の点Ｃ２は、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが０よりも大きく臨界強度未満の状態に対応する。初磁化曲線ＭＣｉ上の点Ｃ３は、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが臨界強度以上の状態に対応する。初磁化曲線ＭＣｉ上の点Ｃ４は、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが臨界強度より十分に大きい状態に対応する。縞の方向がＸ方向に平行な方向になると、初磁化曲線ＭＣｉは、メジャーループＭＡＬに合流する。
【０１４９】
点Ｃ２と点Ｃ４の間の初磁化曲線ＭＣｉ上の範囲（点Ｃ２と点Ｃ４は含まない）に対応するＸ方向印加磁界強度ＡＨｘの範囲では、同じＸ方向印加磁界強度ＡＨｘで比較すると、初磁化曲線ＭＣｉにおけるＸ方向磁化対応値ＭｘがメジャーループＭＡＬにおけるＸ方向磁化対応値Ｍｘよりも小さくなる。それは、この範囲では、縞の方向が完全にＸ方向に平行な方向に向いていないためである。上記の範囲では、初磁化曲線ＭＣｉは、メジャーループＭＡＬの外側にはみ出す。
【０１５０】
次に、第４のケースについて説明する。図示しないが、第４のケースの初期縞状磁区構造は、第１のケースの初期縞状磁区構造と同じであり、初期縞状磁区構造の縞の方向は、Ｘ方向に平行な方向になる。第４のケースでは、Ｘ方向の交流消磁によって形成された軟磁性構造体４０にＹ方向に平行な方向の磁界を印加すると共に、Ｙ方向印加磁界強度ＡＨｙを０から大きくしていくと、Ｙ方向印加磁界強度ＡＨｙが臨界強度以上になると、縞状磁区構造の縞の方向がＸ方向に平行な方向からＹ方向に平行な方向に回転する。
【０１５１】
次に、第１および第３のケースについて、軟磁性構造体４０の磁気ヒステリシス特性について調べた第１の実験の結果について説明する。ここで、軟磁性構造体４０の磁気ヒステリシス特性を定量的に評価することを可能にするために、軟磁性構造体４０の磁気ヒステリシスパラメータを以下のように定義する。磁気ヒステリシスパラメータは、軟磁性構造体４０に印加される磁界の方向がＸ方向に平行な方向である場合と、軟磁性構造体４０に印加される磁界の方向がＹ方向に平行な方向である場合について別々に定義される。以下、軟磁性構造体４０に印加される磁界の方向がＸ方向に平行な方向である場合における磁気ヒステリシスパラメータをＸ方向磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｘと言い、軟磁性構造体４０に印加される磁界の方向がＹ方向に平行な方向である場合における磁気ヒステリシスパラメータをＹ方向磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｙと言う。
【０１５２】
Ｘ方向磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｘは、交流消磁後の軟磁性構造体４０においてＸ方向印加磁界強度ＡＨｘを変化させたときのＸ方向磁化対応値Ｍｘから得られる。本実施の形態では、Ｘ方向磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｘは、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘを０よりも大きい所定値ＭＨｘにした後、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘを−ＭＨｘに減少させ、その後、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘを所定値ＭＨｘにしたときに、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが減少過程で０になったときのＸ方向磁化対応値Ｍｘから、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが増加過程で０になったときのＸ方向磁化対応値Ｍｘを引いた値である。
【０１５３】
同様に、Ｙ方向磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｙは、交流消磁後の軟磁性構造体４０においてＹ方向印加磁界強度ＡＨｙを変化させたときのＹ方向磁化対応値Ｍｙから得られる。本実施の形態では、Ｙ方向磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｙは、Ｙ方向印加磁界強度ＡＨｙを０よりも大きい所定値ＭＨｙにした後、Ｙ方向印加磁界強度ＡＨｙを−ＭＨｙに減少させ、その後、Ｙ方向印加磁界強度ＡＨｙを所定値ＭＨｙにしたときに、Ｙ方向印加磁界強度ＡＨｙが減少過程で０になったときのＹ方向磁化対応値Ｍｙから、Ｙ方向印加磁界強度ＡＨｙが増加過程で０になったときのＹ方向磁化対応値Ｍｙを引いた値である。
【０１５４】
また、磁気センサ１０，２０の検出値のヒステリシス特性を定量的に評価することを可能にするために、磁気センサ１０，２０毎のヒステリシスパラメータを以下のように定義する。磁気センサ１０のヒステリシスパラメータは、軟磁性構造体４０に対して交流消磁を行った後に検出対象磁界Ｈｘの強度を変化させたときの検出値Ｓｘから得られる。具体的には、磁気センサ１０のヒステリシスパラメータは、検出対象磁界Ｈｘの強度を０よりも大きい所定値Ｐｘにした後、検出対象磁界Ｈｘの強度を−Ｐｘに減少させ、その後、検出対象磁界Ｈｘの強度を０にしたときに、検出対象磁界Ｈｘの強度が減少過程で０になったときの検出値Ｓｘから、検出対象磁界Ｈｘの強度が増加過程で０になったときの検出値Ｓｘを引いた値である。
【０１５５】
同様に、磁気センサ２０のヒステリシスパラメータは、軟磁性構造体４０に対して交流消磁を行った後に検出対象磁界Ｈｙの強度を変化させたときの検出値Ｓｙから得られる。具体的には、磁気センサ２０のヒステリシスパラメータは、検出対象磁界Ｈｙの強度を０よりも大きい所定値Ｐｙにした後、検出対象磁界Ｈｙの強度を−Ｐｙに減少させ、その後、検出対象磁界Ｈｙの強度を０にしたときに、検出対象磁界Ｈｙの強度が減少過程で０になったときの検出値Ｓｙから、検出対象磁界Ｈｙの強度が増加過程で０になったときの検出値Ｓｙを引いた値である。
【０１５６】
Ｘ方向磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｘの値が大きいほど、磁気センサ１０のヒステリシスパラメータの値が大きくなる。磁気センサ１０のヒステリシスパラメータの値が大きいほど、磁気センサ１０の検出精度の低下が大きいと言える。同様に、Ｙ方向磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｙの値が大きいほど、磁気センサ２０のヒステリシスパラメータの値が大きくなる。磁気センサ２０のヒステリシスパラメータの値が大きいほど、磁気センサ２０の検出精度の低下が大きいと言える。従って、軟磁性構造体４０の磁気ヒステリシス特性に起因した磁気センサ１０，２０の検出精度の低下を抑制するためには、Ｘ方向磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｘの値とＹ方向磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｙの値は、小さいほど好ましい。
【０１５７】
第１および第３のケースについての実験では、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘを変化させたときの初磁化曲線上の点を起点とした履歴曲線を求め、この履歴曲線から、Ｘ方向磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｘを求めた。実験では、履歴曲線を求める際のＸ方向印加磁界強度ＡＨｘの絶対値の最大値となるＭＨｘの値を変化させて、ＭＨｘの値毎に履歴曲線を求め、ＭＨｘと磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｘとの関係を求めた。
【０１５８】
第２のケースについての実験では、Ｙ方向印加磁界強度ＡＨｙを変化させたときの初磁化曲線上の点を起点とした履歴曲線を求め、この履歴曲線から、Ｙ方向磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｙを求めた。実験では、履歴曲線を求める際のＹ方向印加磁界強度ＡＨｙの絶対値の最大値となるＭＨｙの値を変化させて、ＭＨｙの値毎に履歴曲線を求め、ＭＨｙと磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｙとの関係を求めた。
【０１５９】
図１９ないし図２４は、第１のケースにおける履歴曲線の例を示す特性図である。図１９ないし図２４において、横軸はＸ方向印加磁界強度ＡＨｘ（Ｏｅ）を示し、縦軸はＸ方向磁化対応値Ｍｘ（ｅｍｕ）を示している。図１９ないし図２４において、符号ＭＡＬＸを付した曲線は、メジャーループＭＡＬＸである。このメジャーループＭＡＬＸは、図８および図９に示したメジャーループＭＡＬＸと同じである。
【０１６０】
図１９には、ＭＨｘが１０．２Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を、符号７１を付して示している。図２０には、ＭＨｘが１７．４Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を、符号７２を付して示している。図２１には、ＭＨｘが２１．６Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を、符号７３を付して示している。この履歴曲線７３は、図８および図９に示した履歴曲線７３と同じである。図２２には、ＭＨｘが２３．６Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を、符号７４を付して示している。図２３には、ＭＨｘが３１．６Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を、符号７５を付して示している。図２４には、ＭＨｘが４２．３Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を、符号７６を付して示している。
【０１６１】
図２５ないし図３０は、第２のケースにおける履歴曲線の例を示す特性図である。図２５ないし図３０において、横軸はＹ方向印加磁界強度ＡＨｙ（Ｏｅ）を示し、縦軸はＹ方向磁化対応値Ｍｙ（ｅｍｕ）を示している。図２５ないし図３０において、符号ＭＡＬＹを付した曲線は、メジャーループＭＡＬＹである。このメジャーループＭＡＬＹは、図１０および図１１に示したメジャーループＭＡＬＹと同じである。
【０１６２】
図２５には、ＭＨｙが１０．２Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を、符号８１を付して示している。図２６には、ＭＨｙが１７．４Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を、符号８２を付して示している。図２７には、ＭＨｙが２１．６Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を、符号８３を付して示している。この履歴曲線８３は、図１０および図１１に示した履歴曲線８３と同じである。図２８には、ＭＨｙが２３．６Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を、符号８４を付して示している。図２９には、ＭＨｙが３１．６Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を、符号８５を付して示している。図３０には、ＭＨｙが４２．１Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を、符号８６を付して示している。
【０１６３】
図３１ないし図３６は、第３のケースにおける履歴曲線の例を示す特性図である。図３１ないし図３６において、横軸はＸ方向印加磁界強度ＡＨｘ（Ｏｅ）を示し、縦軸はＸ方向磁化対応値Ｍｘ（ｅｍｕ）を示している。図３１ないし図３６において、符号ＭＡＬＸを付した曲線は、メジャーループＭＡＬＸである。このメジャーループＭＡＬＸは、図１２および図１３に示したメジャーループＭＡＬＸと同じである。
【０１６４】
図３１には、ＭＨｘが１０．３Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を、符号９１を付して示している。図３２には、ＭＨｘが１７．５Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を、符号９２を付して示している。図３３には、ＭＨｘが２１．６Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を、符号９３を付して示している。この履歴曲線９３は、図１２および図１３に示した履歴曲線９３と同じである。図３４には、ＭＨｘが２３．７Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を、符号９４を付して示している。図３５には、ＭＨｘが３１．６Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を、符号９５を付して示している。図３６には、ＭＨｘが４２．１Ｏｅであるときの履歴曲線の一例を、符号９６を付して示している。
【０１６５】
図３７は、第１のケースにおけるＭＨｘと磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｘとの関係を示す特性図である。図３７において、横軸はＭＨｘ（Ｏｅ）を示し、縦軸は磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｘ（ｅｍｕ）を示している。図３７では、ＭＨｘが１７．４Ｏｅの位置を符号７７で示した破線で表し、ＭＨｘが２１．６Ｏｅの位置を符号７８で示した破線で表している。
【０１６６】
図３８は、第２のケースにおけるＭＨｙと磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｙとの関係を示す特性図である。図３８において、横軸はＭＨｙ（Ｏｅ）を示し、縦軸は磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｙ（ｅｍｕ）を示している。図３８では、ＭＨｙが１７．４Ｏｅの位置を符号８７で示した破線で表し、ＭＨｙが２１．６Ｏｅの位置を符号８８で示した破線で表している。
【０１６７】
図３９は、第３のケースにおけるＭＨｘと磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｘとの関係を示す特性図である。図３９において、横軸はＭＨｘ（Ｏｅ）を示し、縦軸は磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｘ（ｅｍｕ）を示している。図３９では、ＭＨｘが２１．６Ｏｅの位置を符号９７で示した破線で表している。
【０１６８】
以下、ＭＨｘとＭＨｙを、印加磁界強度の上限値と言う。図３７ないし図３９に示したように、第１ないし第３のケースのいずれにおいても、印加磁界強度の上限値が大きくなるほど、磁気ヒステリシスパラメータの値が大きくなる傾向がある。また、第１ないし第３のケースのいずれにおいても、印加磁界強度の上限値が２１．６Ｏｅを超えると、印加磁界強度の上限値の変化に対する磁気ヒステリシスパラメータの値の変化の傾きが大きくなった。また、第３のケースでは、図３１ないし図３３に示したように、印加磁界強度の上限値が２１．６Ｏｅに達するまでは、初磁化曲線上の点を起点とした履歴曲線がメジャーループＭＡＬＸに接することはないが、図３４ないし図３６に示したように、印加磁界強度の上限値が２１．６Ｏｅを超えると、初磁化曲線上の点を起点とした履歴曲線がメジャーループＭＡＬＸの外側にはみ出している。なお、図示しないが、第４のケースでも、印加磁界強度の上限値が２１．６Ｏｅに達するまでは、初磁化曲線上の点を起点とした履歴曲線がメジャーループＭＡＬＹに接することはないが、印加磁界強度の上限値が２１．６Ｏｅを超えると、初磁化曲線上の点を起点とした履歴曲線がメジャーループＭＡＬＹの外側にはみ出す。また、第１および第２のケースでも、印加磁界強度の上限値が２１．６Ｏｅに達するまでは、初磁化曲線上の点を起点とした履歴曲線がメジャーループに接することはない。
【０１６９】
これらのことから、印加磁界強度の上限値が、第３および第４のケースにおいて、初磁化曲線上の点を起点とした履歴曲線がメジャーループに接したりメジャーループの外側にはみ出したりするような大きさになると、第１ないし第４のケースのいずれにおいても、磁気ヒステリシスパラメータの値が特に大きくなると考えられる。
【０１７０】
そのため、第１ないし第４のケースのいずれにおいても磁気ヒステリシスパラメータの値が小さくなるようにするためには、印加磁界強度の上限値は、第３および第４のケースにおいて、初磁化曲線上の点を起点とした履歴曲線がメジャーループに接しない大きさであることが好ましい。具体的には、印加磁界強度の上限値は２１．６Ｏｅ以下であることが好ましい。
【０１７１】
また、図３７および図３８から、印加磁界強度の上限値が１７．４Ｏｅ以下であれば、磁気ヒステリシスパラメータの値は特に小さくなることが分かる。そのため、印加磁界強度の上限値は１７．４Ｏｅ以下であることがより好ましい。
【０１７２】
本実施の形態では、印加磁界強度の上限値は、外部磁界の強度の可変範囲の上限値に相当する。可変範囲の上限値は、第３および第４のケースにおいて、初磁化曲線上の点を起点とした履歴曲線がメジャーループに接しない大きさであることが好ましい。具体的には、可変範囲の上限値は、２１．６Ｏｅ以下であることが好ましく、１７．４Ｏｅ以下であることがより好ましい。言い換えると、可変範囲は、絶対値が２１．６Ｏｅ以下の範囲であることが好ましく、１７．４Ｏｅ以下の範囲であることがより好ましい。
【０１７３】
外部磁界が検出対象磁界Ｈｘのみからなる場合において、可変範囲が上記の好ましい要件を満たす場合には、座標（ＡＨｘ，Ｍｘ）は、メジャーループＭＡＬＸで囲まれた領域内において、メジャーループＭＡＬＸに接しないマイナーループ上を移動する。また、外部磁界が検出対象磁界Ｈｙのみからなる場合において、可変範囲が上記の好ましい要件を満たす場合には、座標（ＡＨｙ，Ｍｙ）は、メジャーループＭＡＬＹで囲まれた領域内において、メジャーループＭＡＬＹに接しないマイナーループ上を移動する。
【０１７４】
外部磁界の強度の可変範囲の上限値は、以下の第１の方法または第２の方法によって決定してもよい。始めに、図４０を参照して、第１の方法について説明する。図４０において、横軸はＸ方向印加磁界強度ＡＨｘ（Ｏｅ）を示し、縦軸はＸ方向磁化対応値Ｍｘ（ｅｍｕ）を示している。Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘの正負の定義と、Ｘ方向磁化対応値Ｍｘの正負の定義は、図７と同じである。また、図４０において、符号ＭＡＬＸで示した曲線はメジャーループを示し、符号ＭＣｉを付した曲線は第１のケースにおける初磁化曲線を示している。
【０１７５】
第１の方法では、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘを変化させて、初磁化曲線ＭＣｉとメジャーループＭＡＬＸを得る。そして、原点における初磁化曲線ＭＣｉの接線を求めて、この接線とメジャーループＭＡＬＸとの交点を求める。図４０において、記号Ｌを付した破線の直線が原点における初磁化曲線ＭＣｉの接線であり、記号Ｐを付した点が接線ＬとメジャーループＭＡＬＸとの交点である。第１の方法では、交点ＰにおけるＸ方向印加磁界強度ＡＨｘを、可変範囲の上限値とする。図４０に示したように、第１の方法によって決定される上限値は、第１の実験から得られた印加磁界強度の上限値の好ましい値（２１．６Ｏｅ）に近い値になる。
【０１７６】
次に、図４０を参照して、第２の方法について説明する。第２の方法では、メジャーループＭＡＬＸから求まる保磁力Ｈｃを、可変範囲の上限値とする。図４０に示したように、第２の方法によって決定される上限値は、第１の実験から得られた印加磁界強度の上限値のより好ましい値（１７．４Ｏｅ）に近い値になる。
【０１７７】
次に、本実施の形態に係る磁気センサ装置１の効果について説明する。本実施の形態に係る磁気センサ装置１では、磁気センサ１０に検出対象磁界Ｈｘを含む外部磁界が印加されるときには軟磁性構造体４０にも外部磁界が印加され、磁気センサ２０に検出対象磁界Ｈｙを含む外部磁界が印加されるときには軟磁性構造体４０にも外部磁界が印加され、軟磁性構造体４０が磁化を有するときには軟磁性構造体４０の磁化に基づく磁界が磁気センサ１０，２０に印加される。
【０１７８】
本実施の形態では、軟磁性構造体４０が磁気ヒステリシス特性を有していると、この磁気ヒステリシス特性に起因して、磁気センサ１０，２０の検出値がヒステリシス特性を有し、その結果、磁気センサ１０，２０の検出精度が低下するおそれがある。前述の通り、軟磁性構造体４０の磁気ヒステリシス特性に起因した磁気センサ１０，２０の検出精度の低下を抑制するためには、磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｘ，ＨＰＨｙの値は小さいほど好ましい。
【０１７９】
本実施の形態では、軟磁性構造体４０の少なくとも一部は縞状磁区構造を有している。外部磁界の強度の可変範囲が前述の好ましい範囲である場合には、軟磁性構造体４０が縞状磁区を有さず、軟磁性構造体４０のほぼ全体が還流磁区構造を有すると仮定した場合と比べて、磁気ヒステリシスパラメータＨＰＨｘ，ＨＰＨｙの値は小さくなる。それは、縞状磁区構造では、印加磁界強度がある程度小さければ、印加磁界強度の変化に伴う磁化対応値の変化が、磁壁Ｗの移動と縞の回転を伴わずに生じるためである。
【０１８０】
以上のことから、本実施の形態によれば、軟磁性構造体４０が縞状磁区を有さず、軟磁性構造体４０のほぼ全体が還流磁区構造を有する場合と比べて、軟磁性構造体４０の磁気ヒステリシス特性に起因した磁気センサ１０，２０の検出精度の低下を抑制することができる。以下、この効果を、磁気センサ装置１の第１の効果と言う。この第１の効果は、外部磁界の強度の可変範囲が前述の好ましい範囲である場合に顕著に発揮される。
【０１８１】
次に、磁気センサ装置１の第２の効果について説明する。始めに、磁気センサ１０，２０の感度を以下のように定義する。磁気センサ１０の感度は、検出対象磁界Ｈｘの強度の微小変化に対する検出値Ｓｘの変化の比率である。磁気センサ２０の感度は、検出対象磁界Ｈｙの強度の微小変化に対する検出値Ｓｙの変化の比率である。磁気センサ１０の感度は、検出対象磁界Ｈｘの強度によって変化し得る。検出対象磁界Ｈｘの強度の変化に伴う磁気センサ１０の感度の変化は小さいことが好ましい。同様に、磁気センサ２０の感度は、検出対象磁界Ｈｙの強度によって変化し得る。検出対象磁界Ｈｙの強度の変化に伴う磁気センサ２０の感度の変化は小さいことが好ましい。
【０１８２】
本実施の形態では、外部磁界の強度の可変範囲が前述の好ましい範囲である場合には、検出対象磁界Ｈｘの強度の変化に伴う磁気センサ１０の感度の変化を小さくすることができると共に、検出対象磁界Ｈｙの強度の変化に伴う磁気センサ２０の感度の変化を小さくすることができる。これが、磁気センサ装置１の第２の効果である。以下、この第２の効果が得られる理由について、定性的に説明する。
【０１８３】
前述の通り、外部磁界の強度の可変範囲が前述の好ましい範囲である場合には、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘとＸ方向磁化対応値Ｍｘを直交する２軸で表した直交座標系において、座標（ＡＨｘ，Ｍｘ）は、メジャーループＭＡＬＸに接しないマイナーループ上を移動する。ここで、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘの微小変化に対するＸ方向磁化対応値Ｍｘの変化の比率を、ｄＭｘ／ｄＡＨｘと表す。比率ｄＭｘ／ｄＡＨｘは、マイナーループ上のある点におけるマイナーループに対する接線の傾きに相当する。
【０１８４】
本実施の形態では、軟磁性構造体４０が磁化を有するときには軟磁性構造体４０の磁化に基づく磁界が磁気センサ１０に印加される。そのため、比率ｄＭｘ／ｄＡＨｘの変化は、磁気センサ１０の感度に影響を与える。具体的には、検出対象磁界Ｈｘの強度の変化に伴う比率ｄＭｘ／ｄＡＨｘの変化が大きいほど、検出対象磁界Ｈｘの強度の変化に伴う磁気センサ１０の感度の変化が大きくなる。
【０１８５】
本実施の形態では、上記マイナーループは、全体的に、メジャーループＭＡＬＸに比べて直線に近い。そのため、上記マイナーループ上の点が移動したときの、その点におけるマイナーループに対する接線の傾きの変化は小さい。すなわち、座標（ＡＨｘ，Ｍｘ）が上記マイナーループ上を移動する場合には、検出対象磁界Ｈｘの強度の変化に伴う比率ｄＭｘ／ｄＡＨｘの変化は小さい。そのため、外部磁界の強度の可変範囲が前述の好ましい範囲である場合には、座標（ＡＨｘ，Ｍｘ）がメジャーループＭＡＬＸ上を移動する場合に比べて、検出対象磁界Ｈｘの強度の変化に伴う磁気センサ１０の感度の変化が小さくなる。
【０１８６】
また、外部磁界の強度の可変範囲が前述の好ましい範囲である場合には、座標（ＡＨｙ，Ｍｙ）がメジャーループＭＡＬＹ上を移動する場合に比べて、検出対象磁界Ｈｙの強度の変化に伴う磁気センサ２０の感度の変化が小さくなる。
【０１８７】
次に、前述の第１の実験で得られた第１のケースについてのデータに基づいて、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘの絶対値の最大値ＭＨｘとＸ方向感度変化パラメータとの関係を調べた結果について説明する。以下、Ｘ方向感度変化パラメータを、パラメータＳＶＰｘと言う。パラメータＳＶＰｘは、座標（ＡＨｘ，Ｍｘ）が１つのマイナーループ上を移動する場合における比率ｄＭｘ／ｄＡＨｘの変化の大きさを表すものである。
【０１８８】
パラメータＳＶＰｘの値は、第１の実験におけるＭＨｘの値毎に、以下のようにして求めた。まず、ＭＨｘの値毎の履歴曲線のデータから、ＡＨｘがｎＯｅである座標（ＡＨｘ，Ｍｘ）のデータを抽出した。ｎは、−ＭＨｘより大きくＭＨｘより小さい整数である。次に、ｎの値が１だけ異なり履歴曲線上で隣接する２つの座標の全ての組について、Ｍｘの差の絶対値を求めた。このＭｘの差の絶対値は、比率ｄＭｘ／ｄＡＨｘに相当する。次に、上記の全ての組についてのＭｘの差の絶対値の中から最大値と最小値を抽出し、この最大値と最小値の差を求め、これをパラメータＳＶＰｘの値とした。
【０１８９】
図４１は、ＭＨｘとパラメータＳＶＰｘとの関係を示す特性図である。図４１において、横軸はＭＨｘ（Ｏｅ）を示し、縦軸はパラメータＳＶＰｘ（×１０-3ｅｍｕ／Ｏｅ）を示している。図４１では、ＭＨｘが１７．４Ｏｅの位置を符号７７で示した破線で表し、ＭＨｘが２１．６Ｏｅの位置を符号７８で示した破線で表している。
【０１９０】
図４１には示していないが、ＭＨｘが２５０ＯｅのときのパラメータＳＶＰｘの値は、約０．５１×１０-3ｅｍｕ／Ｏｅである。ＭＨｘが２１．６ＯｅのときのパラメータＳＶＰｘの値は、ＭＨｘが２５０ＯｅのときのパラメータＳＶＰｘの値の約３２％である。ＭＨｘが１７．４ＯｅのときのパラメータＳＶＰｘの値は、ＭＨｘが２５０ＯｅのときのパラメータＳＶＰｘの値の約１１％である。
【０１９１】
以上の結果から、外部磁界の強度の可変範囲が前述の好ましい範囲である場合には、座標（ＡＨｘ，Ｍｘ）がメジャーループＭＡＬＸ上を移動する場合に比べて、パラメータＳＶＰｘの値が十分に小さくなることが分かる。また、図２４から、ＭＨｘが１７．４Ｏｅ以下であれば、パラメータＳＶＰｘの値が特に小さくなることが分かる。
【０１９２】
Ｙ方向感度変化パラメータをＸ方向感度変化パラメータと同様に定義すると、第２のケースにおけるＭＨｙとＹ方向感度変化パラメータとの関係は、第１のケースと同様になることは明らかである。また、図３１ないし図３６に示したマイナーループの形状から、第３のケースでは、同じＭＨｘの値に対するＸ方向感度変化パラメータの値は、第１のケースに比べて小さくなることは明らかである。同様に、第４のケースでは、同じＭＨｙの値に対するＹ方向感度変化パラメータの値は、第２のケースに比べて小さくなることは明らかである。
【０１９３】
次に、本実施の形態に係る磁気センサ装置１の第１の効果を確認するために行った第２の実験の結果について説明する。第２の実験では、比較例の試料と第１ないし第３の実施例の試料を、それぞれ複数作製した。これらの試料は、いずれも、磁気センサ装置１の試料である。第１ないし第３の実施例における軟磁性構造体４０は、軟磁性層４１を含んでいるが、軟磁性層４３を含んでいない。第１ないし第３の実施例における軟磁性構造体４０では、軟磁性層４１の平面形状（上方から見た形状）を正方形とした。
【０１９４】
また、第１ないし第３の実施例の試料では、軟磁性層４１の材料として、ＮｉＦｅを用いた。Ｎｉの比率は、縞状磁区構造が形成されるような比率とし、第１の実施例の試料、第２の実施例の試料および第３の実施例の試料の順にＮｉの比率を大きくした。また、第１ないし第３の実施例の試料では、Ｘ方向の交流消磁によって、縞状磁区構造の縞の方向を、Ｘ方向に平行な方向とした。
【０１９５】
比較例の試料は、軟磁性構造体４０の代わりに、比較例の軟磁性構造体を含んでいる。比較例の軟磁性構造体の構成は、軟磁性層４１のＮｉの比率を除いて、第１ないし第３の実施例の試料における軟磁性構造体４０と同じである。比較例の試料における軟磁性層４１では、外部磁界が印加されていない状態において全体的に環流磁区構造が形成されるように、Ｎｉの比率を、第１ないし第３の実施例の試料よりも小さくした。また、比較例の試料における軟磁性層４１は、その形成方法に起因して、磁化容易軸方向がＸ方向に平行な方向となる誘導磁気異方性を有していた。
【０１９６】
第２の実験では、前述のように定義された磁気センサ１０，２０のヒステリシスパラメータと、磁気センサ３０のヒステリシスパラメータを求めた。第２の実験では特に、磁気センサ１０のヒステリシスパラメータは、軟磁性構造体４０に対してＸ方向の交流消磁を行った後に検出対象磁界Ｈｘの強度を変化させたときの検出値Ｓｘから求めた。また、磁気センサ２０のヒステリシスパラメータは、軟磁性構造体４０に対してＹ方向の交流消磁を行った後に検出対象磁界Ｈｙの強度を変化させたときの検出値Ｓｙから求めた。
【０１９７】
磁気センサ３０のヒステリシスパラメータは、軟磁性構造体４０に対して交流消磁を行った後に検出対象磁界Ｈｚの強度を変化させたときの検出値Ｓｚから得られる。具体的には、磁気センサ３０のヒステリシスパラメータは、検出対象磁界Ｈｚの強度を０よりも大きい所定値Ｐｚにした後、検出対象磁界Ｈｚの強度を−Ｐｚに減少させ、その後、検出対象磁界Ｈｚの強度を０にしたときに、検出対象磁界Ｈｚの強度が減少過程で０になったときの検出値Ｓｚから、検出対象磁界Ｈｚの強度が増加過程で０になったときの検出値Ｓｚを引いた値である。第２の実験では、磁気センサ３０のヒステリシスパラメータを測定する際の交流消磁の方向を、出力磁界成分の方向に平行な方向とした。
【０１９８】
以下、磁気センサ１０のヒステリシスパラメータを記号ＨＰＳｘで表し、磁気センサ２０のヒステリシスパラメータを記号ＨＰＳｙで表し、磁気センサ３０のヒステリシスパラメータを記号ＨＰＳｚで表す。
【０１９９】
第２の実験では、外部磁界ならびに検出対象磁界Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚの強度を、いずれも、外部磁界の強度の好ましい可変範囲を超えない範囲内で変化させた。具体的には、第２の実験では、ヒステリシスパラメータＨＰＳｘを求める際の検出対象磁界Ｈｘの強度の絶対値の最大値となるＰｘを２Ｏｅとしたとき、すなわち、検出対象磁界Ｈｘの強度を−２Ｏｅ〜２Ｏｅの範囲内で変化させたときのヒステリシスパラメータＨＰＳｘを求めた。また、第２の実験では、検出値Ｓｘは、出力端子Ｖｘ＋と出力端子Ｖｘ−との間の電位差を、磁界の強度を表す数値に換算したものを用いた。以下、ヒステリシスパラメータＨＰＳｘの単位としてＯｅを用いる。
【０２００】
また、第２の実験では、ヒステリシスパラメータＨＰＳｙを求める際の検出対象磁界Ｈｙの強度の絶対値の最大値となるＰｙを２Ｏｅとしたとき、すなわち、検出対象磁界Ｈｙの強度を−２Ｏｅ〜２Ｏｅの範囲内で変化させたときのヒステリシスパラメータＨＰＳｙを求めた。また、第２の実験では、検出値Ｓｙは、出力端子Ｖｙ＋と出力端子Ｖｙ−との間の電位差を、磁界の強度を表す数値に換算したものを用いた。以下、ヒステリシスパラメータＨＰＳｙの単位としてＯｅを用いる。
【０２０１】
また、第２の実験では、ヒステリシスパラメータＨＰＳｚを求める際の検出対象磁界Ｈｚの強度の絶対値の最大値となるＰｚを２Ｏｅとしたとき、すなわち、検出対象磁界Ｈｚの強度を−２Ｏｅ〜２Ｏｅの範囲内で変化させたときのヒステリシスパラメータＨＰＳｚを求めた。また、第２の実験では、検出値Ｓｚは、出力端子Ｖｚ＋と出力端子Ｖｚ−との間の電位差を、磁界の強度を表す数値に換算したものを用いた。以下、ヒステリシスパラメータＨＰＳｚの単位としてＯｅを用いる。
【０２０２】
図４２ないし図４４は、実験結果を示す特性図である。図４２における縦軸は、ヒステリシスパラメータＨＰＳｘ（Ｏｅ）を示している。図４３における縦軸は、ヒステリシスパラメータＨＰＳｙ（Ｏｅ）を示している。図４４における縦軸は、ヒステリシスパラメータＨＰＳｚ（Ｏｅ）を示している。また、図４２ないし図４４において、記号ＣＰは比較例の試料を表し、記号ＥＸ１，ＥＸ２，ＥＸ３はそれぞれ第１ないし第３の実施例の試料を表している。
【０２０３】
図４２に示したように、第１ないし第３の実施例の試料ＥＸ１，ＥＸ２，ＥＸ３のヒステリシスパラメータＨＰＳｘの分布は、比較例の試料ＣＰのヒステリシスパラメータＨＰＳｘの分布に比べて、０に近づいている。このことから、本実施の形態によれば、軟磁性構造体４０の全体が還流磁区構造を有する場合と比べて、磁気センサ１０の検出精度の低下を抑制できることが分かる。
【０２０４】
また、図４３に示したように、第１ないし第３の実施例の試料ＥＸ１，ＥＸ２，ＥＸ３のヒステリシスパラメータＨＰＳｙの分布は、比較例の試料ＣＰのヒステリシスパラメータＨＰＳｙの分布に比べて、０に近づいている。このことから、本実施の形態によれば、軟磁性構造体４０の全体が還流磁区構造を有する場合と比べて、磁気センサ２０の検出精度の低下を抑制できることが分かる。
【０２０５】
なお、図４４に示したように、第１ないし第３の実施例の試料ＥＸ１，ＥＸ２，ＥＸ３のヒステリシスパラメータＨＰＳｚの分布と比較例の試料ＣＰのヒステリシスパラメータＨＰＳｚの分布には、顕著な違いはなかった。
【０２０６】
図４２および図４３に示したように、比較例の試料ＣＰでは、ヒステリシスパラメータＨＰＳｙの分布は、ヒステリシスパラメータＨＰＳｘの分布に比べて、０に近づいている。これは、比較例の試料ＣＰでは、磁化困難軸方向すなわちＹ方向に平行な方向についての磁気ヒステリシスパラメータの値が小さくなるためである。このように、軟磁性構造体４０が全体的に還流磁区構造を有し、且つ一軸磁気異方性を有する場合には、磁化困難軸方向についての軟磁性構造体４０の磁気ヒステリシスパラメータが小さくなる。しかし、磁化容易軸方向についての軟磁性構造体４０の磁気ヒステリシスパラメータの値は大きくなる。そのため、図４２に示したように、比較例の試料ＣＰでは、ヒステリシスパラメータＨＰＳｘは大きくなっている。従って、軟磁性構造体４０の全体が還流磁区構造を有する場合には、軟磁性構造体４０に一軸磁気異方性を付与する方法では、磁気センサ１０，２０の両方の検出精度の低下を抑制することはできない。
【０２０７】
これに対し、第１ないし第３の実施例ＥＸ１，ＥＸ２，ＥＸ３では、ヒステリシスパラメータＨＰＳｘ，ＨＰＳｙの両方とも小さくなっている。この結果から、本実施の形態によれば、軟磁性構造体４０が縞状磁区構造を有することによって、磁気センサ１０，２０の両方の検出精度の低下を抑制することができることが分かる。
【０２０８】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。本発明における第１の磁気センサと軟磁性構造体は、特許請求の範囲の要件を満たすものであればよい。例えば、軟磁性構造体は、実施の形態における磁界変換部４２および軟磁性層４１，４３のように、磁気センサ３０に関連する機能を有するものに限らず、他の機能を有するものであってもよいし、単に特許請求の範囲の要件を満たすだけの構造体であってもよい。
【符号の説明】
【０２０９】
１…磁気センサ装置、１０，２０，３０…磁気センサ、４０…軟磁性構造体、４１，４３…軟磁性層、４２…磁界変換部。
【図１】
2020106505.tif 000003
【図２】
2020106505.tif 000004
【図３】
2020106505.tif 000005
【図４】
2020106505.tif 000006
【図５】
2020106505.tif 000007
【図６】
2020106505.tif 000008
【図７】
2020106505.tif 000009
【図８】
2020106505.tif 000010
【図９】
2020106505.tif 000011
【図１０】
2020106505.tif 000012
【図１１】
2020106505.tif 000013
【図１２】
2020106505.tif 000014
【図１３】
2020106505.tif 000015
【図１４】
2020106505.tif 000016
【図１５】
2020106505.tif 000017
【図１６】
2020106505.tif 000018
【図１７】
2020106505.tif 000019
【図１８】
2020106505.tif 000020
【図１９】
2020106505.tif 000021
【図２０】
2020106505.tif 000022
【図２１】
2020106505.tif 000023
【図２２】
2020106505.tif 000024
【図２３】
2020106505.tif 000025
【図２４】
2020106505.tif 000026
【図２５】
2020106505.tif 000027
【図２６】
2020106505.tif 000028
【図２７】
2020106505.tif 000029
【図２８】
2020106505.tif 000030
【図２９】
2020106505.tif 000031
【図３０】
2020106505.tif 000032
【図３１】
2020106505.tif 000033
【図３２】
2020106505.tif 000034
【図３３】
2020106505.tif 000035
【図３４】
2020106505.tif 000036
【図３５】
2020106505.tif 000037
【図３６】
2020106505.tif 000038
【図３７】
2020106505.tif 000039
【図３８】
2020106505.tif 000040
【図３９】
2020106505.tif 000041
【図４０】
2020106505.tif 000042
【図４１】
2020106505.tif 000043
【図４２】
2020106505.tif 000044
【図４３】
2020106505.tif 000045
【図４４】
2020106505.tif 000046
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月27日(2019.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
ここで、基準平面ＲＰ内に位置して、領域Ａ４０の重心Ｃ４０を通り互いに直交する２つの直線を第１の直線Ｌ１と第２の直線Ｌ２とする。本実施の形態では特に、第１の直線Ｌ１はＸ方向に平行であり、第２の直線Ｌ２はＹ方向に平行である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４８】
図１８において、初磁化曲線ＭＣｉ上の点Ｃ１は、Ｙ方向の交流消磁を行った後の、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが０の状態に対応する。初磁化曲線ＭＣｉ上の点Ｃ２は、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが０よりも大きく臨界強度未満の状態に対応する。初磁化曲線ＭＣｉ上の点Ｃ３は、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが臨界強度以上の状態に対応する。初磁化曲線ＭＣｉ上の点Ｃ４は、Ｘ方向印加磁界強度ＡＨｘが臨界強度より十分に大きい状態に対応する。縞の方向がＸ方向に平行な方向になると、初磁化曲線ＭＣｉは、メジャーループＭＡＬＸに合流する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４９】
点Ｃ２と点Ｃ４の間の初磁化曲線ＭＣｉ上の範囲（点Ｃ２と点Ｃ４は含まない）に対応するＸ方向印加磁界強度ＡＨｘの範囲では、同じＸ方向印加磁界強度ＡＨｘで比較すると、初磁化曲線ＭＣｉにおけるＸ方向磁化対応値ＭｘがメジャーループＭＡＬＸにおけるＸ方向磁化対応値Ｍｘよりも小さくなる。それは、この範囲では、縞の方向が完全にＸ方向に平行な方向に向いていないためである。上記の範囲では、初磁化曲線ＭＣｉは、メジャーループＭＡＬＸの外側にはみ出す。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９１】
以上の結果から、外部磁界の強度の可変範囲が前述の好ましい範囲である場合には、座標（ＡＨｘ，Ｍｘ）がメジャーループＭＡＬＸ上を移動する場合に比べて、パラメータＳＶＰｘの値が十分に小さくなることが分かる。また、図４１から、ＭＨｘが１７．４Ｏｅ以下であれば、パラメータＳＶＰｘの値が特に小さくなることが分かる。