(57)【要約】【課題】検知信号増幅部の増幅度を大きくせず、検知信号の立ち上がりあるいは立ち下がりの傾きを大きくして磁気素子に印加される磁界の強度の検出精度を向上させる信号処理回路を提供する。【解決手段】本発明の信号処理回路は、同期信号を発生するクロック信号発生部と、FG方式磁気素子の駆動コイルに供給する三角波信号を、を生成する駆動信号発生部と、前記三角波信号から検知信号重畳用の三角波信号を生成する励磁信号調整部と、磁気素子の検知コイルにおける三角波電流の電流方向が切替る際の誘導起電力で発生する正又は負電圧の検知信号の基準電位に検知信号重畳用の三角波信号を重畳させ、検知信号の電圧変化の傾きを増加させた差分信号を出力する検知信号処理部と、差分信号の極性に対して設定された閾値と比較し、検知信号間の時間幅を測定し、時間幅からFG方式磁気素子に印加された磁界の強度を求める信号処理部とを備える。【選択図】図１
2014071101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定周期の同期信号を発生するクロック信号発生部と、
フラックスゲート方式磁気素子の駆動コイルに供給する三角波信号を生成する駆動信号発生部と、
前記三角波信号から検知信号重畳用の三角波信号を生成する励磁信号調整部と、前記磁気素子の検知コイルにおける前記三角波電流の電流方向の切り替わりにおいて生成される際の誘導起電力で発生する正電圧または負電圧のパルス状の検知信号の基準電位に対し、前記検知信号重畳用の三角波信号を重畳させ、検知信号の信号変化の傾きを、当該検知信号重畳用の三角波信号の信号変化分大きくして差分信号として出力する検知信号処理部と、
正電圧または負電圧の前記差分信号を、ぞれぞれの極性に対応して予め設定された閾値と比較する検知信号比較部と、正電圧または負電圧の前記差分信号のいずれか一方の発生した時点から、他方の発生した時点までの時間幅を測定し、この測定した時間幅から、前記磁気素子に印加されている磁界の強度を求める信号処理部と
を備える信号処理回路。
【請求項２】
前記閾値に対しても前記三角波信号を重畳させることを特徴とする請求項１に記載の信号処理回路。
【請求項３】
前記検知信号処理部が、
前記検知信号と前記三角波信号の反転信号との差動増幅を行い、当該検知信号の基準電位に対して前記三角波信号を重畳させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の信号処理回路。
【請求項４】
前記検知信号処理部が、
前記検知信号の電圧値に対して前記三角波信号を加算して第１波形信号を生成し、前記検知信号の反転信号に対して前記三角波信号の反転信号を加算して第２波形信号を生成し、前記第１波形信号と第２波形信号と差動増幅を行い、前記差分信号を求めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の信号処理回路。
【請求項５】
前記検知信号処理部が、
前記検知信号の増幅信号及び反転増幅信号を生成し、前記増幅信号に対して前記三角波信号を加算して第１波形信号を生成し、前記反転増幅信号に対して前記三角波信号の反転信号を加算して第２波形信号を生成し、前記第１波形信号から前記第２波形信号を減算して前記差分信号を生成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の信号処理回路。
【請求項６】
フラックスゲート方式磁気素子と、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の信号処理回路と
を備えることを特徴とする磁界検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号処理用回路、それを用いた物理量計測装置に係わり、特に、時間分解型フラックスゲート方式（以下、ＦＧ方式と示す。）の磁気素子用の信号処理回路、及びそれを用いた、磁界を検出する磁界検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＦＧ方式の磁気素子は、同様の磁気を検出する磁気素子であるホール素子や磁気抵抗素子に比較すると、磁界を検出する感度が高く、小型化が可能であるため、携帯電子機器などの方位検出装置などに用いられている。
図９は、ＦＧ方式の磁気素子の構成例を示す図である。この図９が示すように、ＦＧ方式の磁気素子は、高透磁率材からなる磁性体コアの外周面に対し、励磁巻線と検知巻線とが巻かれている。励磁巻線の巻かれている領域は駆動コイル（励磁コイル）として駆動信号により駆動され、検知巻線の巻かれている領域は検知コイルとして検知信号を出力する。
【０００３】
図１０は、ＦＧ方式の磁気素子における磁気検出の原理を説明するタイミングチャートである。図１０（ａ）は、磁気素子の駆動コイルに供給される駆動電流（励磁電流）を示し、縦軸が駆動電流の電流値を示し、横軸が時刻を示している。図１０（ｂ）は、磁気素子の駆動コイルが磁性体コア内に発生させる磁界の磁束密度を示し、縦軸が磁束密度を示し、横軸が時刻を示している。図１０（ｃ）は、磁気素子の検知コイルに発生する誘導起電力の電圧値を示し、横軸が時刻を示している。
【０００４】
この図１０において駆動コイルを駆動させるため、駆動コイルの端子ＴＩ１と端子ＴＩ２との間に駆動電流Ｉｄの信号（以下、駆動信号とする）を、一定周期の交番する電流の駆動信号、すなわち図１０（ｂ）に示すように三角波形状の駆動信号（すなわち、三角波電流信号）として印加する。
これにより、駆動電流の向きの変化に同期して、磁性体コア内に発生する磁界の向きが正負に反転する。そして、磁性体コア内の磁界の向きが反転するタイミング（時刻ｔ１及び時刻ｔ２）において、検知コイルに誘導起電力による正負のパルスが発生し、このパルスの電圧Ｖｐを検知信号とする。この検知信号は、三角波電流信号の周期に対応して、連続的に正負の極性を有するパルス状の電圧として、検知コイルの端子ＴＯ１及びＴＯ２間に発生する。
【０００５】
磁性体コアの励磁巻線及び検知巻線の作る円筒空間を貫通する定常磁界Ｈｅｘが、この磁気素子に印加された場合、励磁巻線においてこの定常磁界に対応した定常電流が流れる。すなわち、励磁巻線に印加される駆動信号の駆動電流Ｉｄに対して、上述した定常電流がオフセットとして重畳されることになる。
その結果、このオフセットによって、交番する駆動信号による駆動コイルの駆動状態が変化し、すなわち、駆動電流Ｉｄの流れる向きが変化する時刻が、定常磁界Ｈｅｘが印加されている場合と、定常磁界Ｈｅｘが印加されていない場合とで変化することになる。
【０００６】
このとき、図１０（ａ）に示すように、定常磁界Ｈｅｘが印加されていない（Ｈｅｘ＝０）場合に比較し、駆動コイルから発生する磁界と同様の方向の定常磁界Ｈｅｘが印加されている（Ｈｅｘ＞０）場合、駆動電流Ｉｄの流れる向きに対応して、横軸Ｌ１が、横軸Ｌ２の位置に変化する。一方、定常磁界Ｈｅｘが印加されていない場合に比較し、励磁コイルの発生する磁界と反対の方向の定常磁界Ｈｅｘが印加されている（Ｈｅｘ＜０）場合、駆動電流Ｉｄの流れる向きに対応して横軸Ｌ１が、横軸Ｌ３の位置に変化する。
【０００７】
これにより、図１０に示すように、この駆動電流Ｉｄの流れる方向の変わるタイミングに応じて変化する、磁性体コア内における磁束密度φの変化も、駆動電流Ｉｄに重畳される定常電流に対応して変化することになる。
そして、磁束の方向が変化した際、検知コイルに対して磁束の変化を打ち消す方向に誘導起電力が発生し、すなわち駆動電流Ｉｄが正から負に変化するタイミングにおいて検知信号が負電圧Ｖｐのパルスとして発生する。一方、駆動電流Ｉｄが負から正に変化するタイミングにおいて検知信号が正電圧Ｖｐのパルスとして発生する。
【０００８】
したがって、ＦＧ方式の磁気素子は、定常電流Ｈｅｘの印加されていない場合の検知信号の出力されるタイミングと、定常電流Ｈｅｘが印加されている場合の検知信号の出力されるタイミングとを比較することにより、定常磁界Ｈｅｘの大きさを間接的に測定することができる。すなわち、定常磁界Ｈｅｘが印加された場合、駆動用コイルに特定の定常電流が流れるため、駆動信号に一定のオフセットが重畳し、負電圧及び正電圧のパルス状の検知信号の時間間隔が変化する。
したがって、ＦＧ方式の磁気素子を用いた磁界検出装置は、負電圧及び正電圧のパルス状の検知信号の発生する時間間隔を測定することにより、外部から印加された定常磁界Ｈｅｘの強度を測定している（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。
【０００９】
ここで、駆動コイルに印加する駆動電流Ｉｄの最大値を、磁性体コアの飽和磁束密度以上となる磁界が発生する値に設定する。これにより、磁気素子の測定磁界範囲は、駆動信号の一周期の時間と、定常磁界Ｈｅｘを印加することによるオフセットとしての定常電流の電流値に対応した時間変化（以下、励磁効率とする）とから決定される。 
すなわち、時刻ｔ０から時刻ｔ３までが、励磁信号の一周期であり、この周期幅は時間Ｔである。定常磁界Ｈｅｘが印加されていない場合（Ｈｅｘ＝０）、負電圧の検知信号（以下、第１検知信号とする）が出力される時刻ｔ１から、正の電圧の検知信号（以下、第２検知信号とする）が検出される時刻ｔ２までの時間は、励磁信号の半周期となるため、時間Ｔ／２となる。
【００１０】
また、定常磁界Ｈｅｘが印加されている場合、この第１検知信号が出力されてから第２検知信号が検出されるまでの時間幅（以下、計測時間幅）が時間Ｔ／２に対して変化する。ここで、図１０に示すように、定常磁界Ｈｅｘの磁束方向が実線の矢印の場合（Ｈｅｘ＞０）、駆動コイルの生成する磁束方向と同一方向のため、時間幅Ｔｍが時間Ｔ／２より短いものとなり（Ｔ０＞Ｔｍ）、一方、定常磁界Ｈｅｘの磁束方向が破線の矢印の場合（Ｈｅｘ＜０）、駆動コイルの生成する磁束方向と逆方向のため、時間幅Ｔｐが時間Ｔ／２より長くなる（Ｔｐ＞Ｔ０）。ここで、Ｔ０＝Ｔ／２である。
【００１１】
次に、図１１は、ＦＧ方式の磁気素子２００と、この磁気素子２００の出力する検知信号から、定常磁界Ｈｅｘの強度を出力する信号処理回路１００とからなる従来の磁界検出装置の構成例を示す図である。この図１１において、磁気素子２００は、図９に示す構成のＦＧ方式の磁気素子である。信号処理回路１００は、駆動信号発生部１０１と、クロック信号発生部１０２と、クロック信号制御部１０３と、検知信号増幅部１０４と、検知信号比較部１０５と、信号処理部１０６とを備えている。
駆動信号発生部１０１は、一定周期の同期信号を発生させるクロック信号発生部１０２の発生する三角波信号に基づいて、図１０に示す励磁信号を生成し、磁気素子２００の駆動コイル（励磁コイル）に供給する。
【００１２】
次に、図１２は、検知信号増幅部１０４が、互いに反転した波形である第１検知信号及び第２検知信号を増幅して出力する増幅第１検知信号、増幅第２検知信号を示す波形図である。この図１２において、増幅第１検知信号の波高値Ｈout1、増幅第２検知信号の波高値Ｈout2の各々を示している。また、しきい値ＶthLとしきい値ＶthHとは一点鎖線で示されている。
図１１に戻り、クロック信号制御部１０３は、クロック信号発生部１０２から供給される一定周期の三角波電流信号の一周期を検出するための周期信号を生成し、この周期信号を信号処理部１０６へ出力する。例えば、クロック信号制御部１０３は、図１０において、時刻ｔ０及びｔ３における三角波電流信号の頂部を検出し、この頂部を検出したタイミングに周期信号を出力する。
検知信号増幅部１０４は、磁気素子２００の検知コイルから出力される、互いに反転した波形である第１検知信号及び第２検知信号を増幅し、増幅した増幅第１検知信号と増幅第２検知信号とを検知信号比較部１０５に出力する。
【００１３】
検知信号比較部１０５は、例えば、ヒステリシスコンパレータなどから構成されており、増幅第１検知信号の波高値Ｈout1が閾値ＶthHを超えた場合に、第１レベル検知信号を信号処理部１０６に出力する。また、検知信号比較部１０５は、増幅第２検知信号の波高値Ｈout2が閾値ＶthLを下回った場合に、第２レベル検知信号を信号処理部１０６に対して出力する。ここで、ＶthH＜ＶthLである。
【００１４】
信号処理部１０６は、内部にタイマーカウンタを有しており、第１レベル検知信号が供給されたタイミングにおいて、タイマーカウンタの計数処理を開始し、第２レベル検知信号が供給されたタイミングにおいて、タイマーカウンタの計数処理を終了する。これにより、信号処理部１０６は、磁気素子２００の検知コイルから出力される第１検知信号と第２検知信号との間の時間を測定することができる。
また、信号処理部１０６は、周期信号が供給されるとタイマーカウンタの計数値を読み出し、この計数値から定常磁界Ｈｅｘの強度を求める。例えば、信号処理部１０６は、予め計数値と定常磁界Ｈｅｘの強度との対応テーブルを内部に備え、計数値に対応した磁界の強度を次段の回路（不図示）に出力する。
【００１５】
ここで、しきい値ＶthHとしきい値ＶthLとは、検知信号比較部１０５における比較器の動作及び信号処理回路１００全体の動作の安定性（ノイズの程度などを考慮）に対応して設定される。
また、検知信号増幅部１０４において、増幅度は、第１検知信号及び第２検知信号の各々の電圧Ｖｐが、上記しきい値ＶthHとしきい値ＶthLとで判定可能な信号強度である電圧波高値Ｈout1あるいは波高値Ｈout2となるように設定されている。
【００１６】
また、磁気素子２００の出力する第１検知信号及び第２検知信号の各々の電圧Ｖｐの大きさと、検知信号増幅部１０４の周波数特性に応じて、増幅第１検知信号及び増幅第２検知信号の各々の半値幅（波高値となるレベルの半分の電圧値における波形の時間幅）Ｗout1、Ｗout2と、信号遅延ｄｅｌａｙ１、ｄｅｌａｙ２のそれぞれが決まることになる。
ここで、増幅第１検知信号の波高値Ｈout1と比較するしきい値ＶthHと、増幅第２検知信号の波高値Ｈout2と比較するしきい値ＶthLとの各々は、電源電圧の電圧値の安定性に応じて、一定の電圧値の変動に対応した電圧揺動（ｊｉｔｔｅｒ１、ｊｉｔｔｅｒ２）を有する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００８−２９２３２５号公報
【特許文献２】特開２００７−０７８４２３号公報
【特許文献３】特開２００７−０７８４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
次に、図１３は、増幅第１検知信号の時間変動と、増幅第１検知信号の波形の立ち上がり部分の時間微分の最大値（以下、ｓｌｏｐｅとする）との関係を示す図である。この図１３において、縦軸が反転第１検知信号の時間変動（標準偏差）を示し、横軸がｓｌｏｐｅの数値を示している。ここで、ｓｌｏｐｅが大きいほど、反転第１検知信号の波形の立ち上がりは急峻となっている。
次に、図１４は、増幅第１検知信号の立ち上がり部分における時間微分によるｓｌｏｐｅを説明する図である。この図１４において、縦軸が電圧であり、横軸が時間である。図に示すように、増幅第１検知信号の立ち上がり部分の曲線の傾きが最大となる部分をｓｌｏｐｅと定義する。
【００１９】
図１３に戻り、第１検知信号の波高値Ｈ1が検知信号比較部１０５で検出できない電圧レベルの場合、検知信号増幅部１０４により増幅を行う必要がある。この場合、すでに述べたように、増幅後の増幅第１検知信号の信号波形は、検知信号増幅部１０４の周波数特性に対応して、半値幅Ｗout1と信号遅延ｄｅｌａｙ１とにより変化し、第１検知信号とは異なる形状となる。また、同様の理由により、増幅第２検知信号も第２検知信号とは異なる形状となる。
また、図１３においては、第１検知信号の波高値Ｈとして、Ｈ１＜Ｈ２＜Ｈ３＜Ｈ４の関係にある。
【００２０】
この図１３に示されているように、増幅率設定が一定の場合、増幅第１検知信号の波高値Ｈが増加するに従い、増幅第１検知信号の時間変動が低下することが解る。この理由は、第１検知信号の増幅率が一定の場合、波高値Ｈが増加するに従い、波形の立ち上がりのｓｌｏｐｅが増加するため、増幅第１検知信号の半値幅の部分における電圧値の時間変動を受け難くなるからである。すなわち、第１検知信号には、一定の電圧変動が重畳している。このため、ｓｌｏｐｅが小さい場合、検知信号比較部１０５における検出処理において、増幅第１検知信号の電圧変動により、第１検知信号が検出されるタイミングがずれることになる。
【００２１】
また、図１３において、波高値が一定の場合、検知信号増幅部１０４における第１検知信号の増幅度を増加させた場合、ｓｌｏｐｅも増加するが、同時に時間変動も増加することになる。この理由は、検知信号を増幅する増幅度を増加させた場合、検知信号に重畳しているノイズ成分としての時間変動の変動レベルも増幅されることになり、増幅第１検知信号の検出されるタイミングがよりずれるためである。以上の述べたことは第２検知信号及び増幅第２検知信号においても同様である。
上述したように、増幅第１検知信号及び増幅第２検知信号の電圧レベルの時間変動を低減するためには、検知信号増幅部１０４の増幅度を大きくすることなく、増幅第１検知信号及び増幅第２検知信号の信号波形の立ち上がりにおけるｓｌｏｐｅを大きくする必要がある。
【００２２】
上述した条件を満足させるためには、磁気素子２００から出力される第１検知信号及び第２検知信号の波高値Ｖｐを増加させる必要がある。
しかしながら、この波高値Ｖｐは、磁気素子２００の構造によって上限値があり、この上限値としての波高値によって、第１検知信号及び第２検知信号の変動レベルの下限値が制限される（一定値以下にはならない下限値）ことになる。
また、変動レベルによる検知信号を検知するタイミングのずれが、磁気素子の磁界分解能に対応する時間より大きい場合、当然ながら、磁界検出装置の検出する磁界の精度が低下することになる。
さらに、磁気素子２００の磁気特性が印加される定常磁界Ｈｅｘの強度、あるいは温度特性に依存して変化し、ｓｌｏｐｅが変化する場合も考えられる。このため、磁界検出装置の検出する磁界の精度が、定常磁界Ｈｅｘの強度、あるいは周囲の温度によって変動する問題もある。
【００２３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、検知信号増幅部の増幅度を大きくすることなく、検知信号の信号波形の立ち上がりあるいは立ち下がりにおけるｓｌｏｐｅを大きくすることができ、磁界の検出精度を向上させることが可能な信号処理回路及びその信号処理回路を用いた磁界検出装置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】
【００２４】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の信号処理回路は、一定周期の同期信号を発生するクロック信号発生部と、フラックスゲート方式（ＦＧ方式）磁気素子の駆動コイルに供給する三角波電流信号を、前記三角波信号から生成する駆動信号発生部と、前記三角波電流信号から三角波電圧波形信号を生成する励磁信号調整部と、前記磁気素子の検知コイルにおける前記三角波電流の電流方向の切り替わりにおいて生成される際の誘導起電力で発生する正電圧または負電圧のパルス状の検知信号の基準電位に対し、前記三角波電圧波形信号を重畳させ、検知信号の電圧変化の傾きを、当該三角波電圧波形信号の信号変化分大きくして差分信号として出力する検知信号処理部と、正電圧または負電圧の前記差分信号を、ぞれぞれの極性に対応して予め設定された閾値と比較し、正電圧または負電圧のいずれか一方の発生した時点から、他方の発生した時点までの時間幅を測定し、この測定した時間幅から、前記磁気素子に印加されている磁界の強度を求める信号処理部とを備える。
【００２５】
本発明の信号処理回路は、前記閾値に対しても前記三角波電圧波形信号を重畳させることを特徴とする。
【００２６】
本発明の信号処理回路は、前記検知信号処理部が、前記検知信号と前記三角波電圧波形信号の反転信号との差動増幅を行い、当該検知信号の基準電位に対して前記三角波電圧波形信号を重畳させることを特徴とする。第１の実施形態に対応し、検知信号処理部は、検知信号増幅部１０４と検知信号比較部１０５とである。
【００２７】
本発明の信号処理回路は、前記検知信号処理部が、前記検知信号の電圧値に対して前記三角波電圧波形信号の電圧値を加算して第１波形信号を生成し、前記検知信号の反転信号の電圧値に対して前記三角波電圧波形信号の反転信号の電圧値を加算して第２波形信号を生成し、前記第１波形信号と第２波形信号と差動増幅を行い、前記差分信号を求めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の信号処理回路。第２の実施形態に対応し、検知信号処理部は、検知信号加算増幅部１３と検知信号比較部１０５とである。
【００２８】
本発明の信号処理回路は、前記検知信号処理部が、前記検知信号の増幅信号及び反転増幅信号を生成し、前記増幅信号の電圧値に対して前記三角波電圧波形信号の電圧値を加算して第１波形信号を生成し、前記反転増幅信号の電圧値に対して前記三角波電圧波形信号の反転信号の電圧値を加算して第２波形信号を生成し、前記第１波形信号の電圧値から前記第２波形信号の電圧値を減算して前記差分信号を生成することを特徴とする。第３の実施形態に対応し、検知信号処理部は、検知信号増幅部１４と検知信号加算比較部１５とである。
【００２９】
本発明の磁界検出装置は、フラックスゲート方式磁気素子と、上記いずれかの信号処理回路とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
この発明によれば、検知信号に対して、ＦＧ方式磁気素子に励磁信号として印加する三角波信号に同期した三角波波形信号を重畳させるため、三角波信号の電圧の変化分が検知信号の波形の電圧変化に対して加算される。このため、検知信号増幅部の増幅度を大きくすることなく、検知信号の信号波形の立ち上がり（あるいは立ち下がり）におけるｓｌｏｐｅを大きくすることができ、検知信号の電圧変動による検知信号間の時間幅の変動を抑制し、高い精度でＦＧ方式磁気素子に印加される磁界の強度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態による信号処理回路を用いた磁界検出装置の構成例を示す概略ブロック図である。
【図２】検知信号増幅部１０４で行われる差分信号の生成処理を説明する波形図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による信号処理回路を用いた磁界検出装置の構成例を示す概略ブロック図である。
【図４】検知信号加算増幅部１３で行われる差分信号の生成処理を説明する波形図である。
【図５】本発明の第３の実施形態による信号処理回路を用いた磁界検出装置の構成例を示す概略ブロック図である。
【図６】検知信号加算比較部１５で行われる差分信号の生成処理を説明する波形図である。
【図７】本発明の第４の実施形態による信号処理回路を用いた磁界検出装置の構成例を示す概略ブロック図である。
【図８】検知信号加算部１６及び検知信号演算比較部１７で行われる差分信号の生成処理を説明する波形図である。
【図９】ＦＧ方式の磁気素子の構成例を示す図である。
【図１０】ＦＧ方式の磁気素子における磁気検出の原理を説明するタイミングチャートである。
【図１１】ＦＧ方式の磁気素子２００と、この磁気素子の出力する検知信号から、定常磁界Ｈｅｘの強度を出力する磁界検出回路１００とからなる従来の磁界検出装置の構成例を示す図である。
【図１２】ＦＧ方式の磁気素子における磁気検出の原理を説明するタイミングチャートである。
【図１３】増幅第１検知信号の時間変動と、増幅第１検知信号の波形の立ち上がり部分の時間微分の最大値との関係を示す図である。
【図１４】増幅第１検知信号の立ち上がり部分における時間微分によるｓｌｏｐｅを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、この発明の第１の実施形態による信号処理回路を用いた磁界検出装置の構成例を示す概略ブロック図である。また、同図１において図１１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、同様の動作についてはその説明を省略し、異なる動作についてのみ説明する。
信号処理回路１は、励磁信号調整部１１、駆動信号発生部１０１、クロック信号発生部１０２、クロック信号制御部１０３、検知信号増幅部１０４、検知信号比較部１０５、信号処理部１０６を備えている。
【００３３】
クロック信号発生部１０２は、図１０における励磁信号の基となる同期信号として、三角波信号を予め設定された周期Ｔにより生成し、駆動信号発生部１０１及びクロック信号制御部１０３の各々に出力する。
駆動信号発生部１０１は、クロック信号発生部１０２から供給される三角波信号から、磁気素子２００の駆動コイル（励磁コイル）に対して供給する三角波電流信号を生成する。
また、駆動信号発生部１０１は、生成した三角波電流信号を、磁気素子２００の駆動コイルに供給するとともに、励磁信号調整部１１に対して出力する。
【００３４】
次に、図２は、検知信号増幅部１０４で行われる差分信号の生成処理を説明する波形図である。図２（ｂ）は、磁気素子２００の検出コイル（検知コイル）から検知信号増幅部１０４内の差動増幅器の（＋）側端子に供給される検知信号（すでに説明した誘導起電力による第１検知信号及び第２検知信号）の波形であり、横軸が時刻を示し、縦軸が検知信号の電圧値を示している。図２（ｃ）は、励磁信号調整部１１から検知信号増幅部１０４の差動増幅器の（−）側端子に供給される三角波電圧波形信号（後述）の波形であり、横軸が時刻を示し、縦軸が三角波電圧信号の電圧値を示している。図２（ａ）は、検知信号増幅部１０４内の差動増幅器の出力する差分信号の波形であり、横軸が時刻を示し、縦軸が差分信号の電圧値を示している。
【００３５】
図１に戻り、励磁信号調整部１１は、駆動信号発生部１０１から供給される三角波信号を検知信号重畳用の三角波信号に変換する。すなわち、励磁信号調整部１１は、この三角波信号の波高値を調整し、波高値を調整した三角波信号として、検知信号増幅部１０４内の差動増幅器の（−）側端子に対して出力する（図２（ｃ））。ここで、検知信号重畳用の三角波信号は、励磁信号発生部から供給される三角波信号に同期している。
【００３６】
検知信号増幅部１０４は、差動増幅器の（＋）側端子に供給される検知信号と、（−）側端子に供給される検知信号重畳用の三角波信号との電圧値の差動増幅処理を行う。また、検知信号増幅部１０４は、検知信号と検知信号重畳用の三角波信号との電圧値の差分を示す差分信号（第１検知差分信号、第２検知差分信号）を、検知信号比較部１０５に出力する。ここで、第１検知差分信号は第１検知信号に対応し、第２検知差分信号は第２検知信号に対応している。また、この差動増幅処理において、差分信号の基準電位は、三角波信号が電圧制御により重畳され、磁気素子２００の駆動コイルに印加される電流制御の三角波信号の電流値の変化に同期して変化することになる。
【００３７】
検知信号比較部１０５は、検知信号増幅部１０４から供給される第１検知差分信号の電圧値と、予め設定されている閾値ＶthHとを比較し、第１検知差分信号の電圧値が閾値ＶthHを下回った場合、信号処理部１０６に対して第１判定信号を出力する。
同様に、検知信号比較部１０５は、検知信号増幅部１０４から供給される第２検知差分信号の電圧値と、予め設定されている閾値ＶthLとを比較し、第２検知差分信号の電圧値が閾値ＶthLを超えた場合、信号処理部１０６に対して第２判定信号を出力する。
【００３８】
ここで、第１検知差分信号は、波形の立ち上がりのｓｌｏｐｅが、第１検知信号（極性が正の電圧のパルス状の信号）のｓｌｏｐｅに対して、三角波電圧波形信号の立ち上がりのｓｌｏｐｅが差増増幅により減算されることで、第１検知信号のｓｌｏｐｅに対してより急峻となっている。
同様に、第２検知差分信号は、波形の立ち下がりのｓｌｏｐｅが、第２検知信号（極性が負の電圧のパルス状の信号）のｓｌｏｐｅに対して、三角波電圧波形信号の立ち下がりのｓｌｏｐｅが差動増幅により減算されることで、第２検知信号のｓｌｏｐｅに対してより急峻となっている。
これにより、検知信号増幅部１０４は、第１検知信号の波形の立ち下がり及び第２検知信号の波形の立ち上がりの各々のｓｌｏｐｅを大きくするため、増幅度を増加させる必要がなくなる。したがって、本実施形態においては、検知信号の変動を増幅させることなく、検知信号の波形のｓｌｏｐｅを大きくし、次段の検知信号比較部１０５の検出精度を向上させている。
【００３９】
また、検知信号比較部１０５においては、検知信号と閾値との比較を行う場合、検知信号の波形のｓｌｏｐｅを大きいため、検知信号の電圧の変動及び閾値の電圧の変動に対して、従来に比較してより誤差が少ない状態で比較の処理を行うことができる。
したがって、検知信号比較部１０５は、すでに述べたように、定常磁界Ｈｅｘの磁界強度に対応した第１判定信号及び第２判定信号を、電圧変動の影響を低減することができ、高い精度で第１検知信号及び第２検知信号に基づいて出力することができる。
【００４０】
信号処理部１０６は、クロック信号制御部１０３から周期信号が供給されると、内部のタイマーカウンタをリセットし、第１判定信号が供給されると計数処理を開始し、第２判定信号が供給されるタイミングで計数処理を停止する。すなわち、第１判定信号と第２判定信号との時間幅、すなわち第１検知信号と第２検知信号との時間幅を、タイマーカウンタの計数値として求める。
また、信号処理部１０６は、上記周期信号が供給されて、タイマーカウンタをリセットする際、内部の対応テーブルからタイマーカウンタの計数値に対応する磁界強度を読み出し、外部回路に出力する。ここで、タイマーカウンタでなくとも、図示しないクロック回路の発生する一定周期のクロックをカウントするカウンタを用い、このカウンタの計数値を磁界強度に変更する構成としてもよい。この一定周期の長さが磁界検出の精度となる。
また、すでに述べたように、信号処理部１０６は、検知信号比較部１０５から供給される第１判定信号及び第２反転信号の各々が、高い精度によりそれぞれ第１検知信号及び第２検知信号を検出したものであるため、定常磁界Ｈｅｘの磁界強度を高い精度で検出することができる。
【００４１】
次に、図２を用いて、本実施形態における信号処理回路を用いた磁界検出装置の動作の説明を行う。
時刻ｔ０：
クロック信号制御部１０３は、クロック信号発生部１０２から供給される三角波信号の波高値から周期信号を生成し、信号処理部１０６に対して出力する。
信号処理部１０６は、周期信号が供給されると、内部のタイマーカウンタの計数値に対応する磁界強度を内部のテーブルから読み出し、この読み出した磁界強度を現在の定常磁界Ｈｅｘの磁界強度として外部回路に対して出力する。
そして、信号処理部１０６は、内部のタイマーカウンタの計数値をリセットし、０とする。
【００４２】
このとき、駆動信号発生部１０１は、クロック信号発生部１０２から供給される三角波信号から生成した三角波電流信号を、磁気素子２００の駆動コイルに対して供給している。
また、磁気素子２００の検出コイルは、三角波電流信号に対する定常磁界Ｈｅｘによって駆動電流（励磁電流）Ｉｄにオフセットが生じ、このオフセット量に応じてＴ／２の周期からずれた第１検知信号及び第２検知信号を発生している。
このとき、励磁信号調整部１１は、駆動信号発生部１０１から供給される三角波電流信号を調整し、三角波電圧波形信号として検知信号増幅部１０４の差動増幅器の（−）側端子に対して出力する。
【００４３】
そして、検知信号増幅部１０４は、検知信号（第１検知信号及び第２検知信号）の電圧と、検知信号に対して反転した波形である三角波電圧波形信号の電圧との差動増幅を行い、差分信号（第１検知差分信号及び第２検知差分信号）を出力する。
ここで、励磁信号調整部１１は、三角波電圧波形信号の正の波高値が検知信号増幅部１０４で増幅された場合、閾値ＶthHを超えず、かつ第１検知差分信号のｓｌｏｐｅ立ち下がりの角度θが９０度以上にならない大きさに三角波信号を調整する。
また、同様に、励磁信号調整部１１は、三角波電圧波形信号の負の波高値が検知信号増幅部１０４で増幅された場合、閾値ＶthLを下回らず、かつ第２検知差分信号のｓｌｏｐｅの角度θが９０度以上にならない大きさに三角波信号を調整する。
【００４４】
時刻ｔ１：
検知信号比較部１０５は、第１検知差分信号及び第２検知差分信号を含む差分信号において、第１検知差分信号の電圧値が閾値ＶthLを下回るか、あるいは第２検知差分信号の電圧値が閾値ＶthHを超えるかいなかの判定を行う。
ここで、検知信号比較部１０５は、第１検知差分信号の電圧値が閾値ＶthLを下回るため、この下回ったタイミングにおいて、第１判定信号を信号処理部１０６へ出力する。
これにより、信号処理部１０６は、第１判定信号が供給された時点から、タイマーカウンタの計数処理を開始する。
【００４５】
時刻ｔ２：
検知信号比較部１０５は、第１検知差分信号及び第２検知差分信号を含む差分信号において、第１検知差分信号の電圧値が閾値ＶthLを下回るか、かつ、第２検知差分信号の電圧値が閾値ＶthHを上回るかいなかの判定を行う。
ここで、検知信号比較部１０５は、第２検知差分信号の電圧値が閾値ＶthHを越えるため、この超えたタイミングにおいて、第２判定信号を信号処理部１０６へ出力する。
これにより、信号処理部１０６は、第２判定信号が供給された時点において、タイマーカウンタの計数処理を停止する。
【００４６】
時刻ｔ３（時刻ｔ０に対応）：
信号処理部１０６は、周期信号が供給されると、内部のタイマーカウンタの計数値に対応する磁界強度を内部のテーブルから読み出し、この読み出した磁界強度を現在の定常磁界Ｈｅｘの磁界強度として外部回路に対して出力する。
そして、信号処理部１０６は、内部のタイマーカウンタの計数値をリセットして、０とする。
上述した時刻ｔ０から時刻ｔ２の処理を繰り返し、所定の周期Ｔ毎に定常磁界Ｈｅｘの磁界強度を次段の回路に対して出力する。
【００４７】
＜第２の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。図３は、この発明の第２の実施形態による信号処理回路を用いた磁界検出装置の構成例を示す概略ブロック図である。また、同図３において図１の第１の実施形態における各部に対応する部分には同一の符号を付け、同様の動作についてはその説明を省略し、異なる動作についてのみ説明する。
信号処理回路１Ａは、励磁信号調整部１２、駆動信号発生部１０１、クロック信号発生部１０２、クロック信号制御部１０３、検知信号加算増幅部１３、検知信号比較部１０５、信号処理部１０６を備えている。
【００４８】
第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、励磁信号調整部１１が励磁信号調整部１２に、また、検知信号増幅部１０４が検知信号加算増幅部１３に置き換えられている点である。
励磁信号調整部１２は、駆動信号発生部１０１から供給される三角波電流信号から、この三角波信号の波高値を調整し、検知信号重畳用の三角波信号と、三角波信号が反転した波形の検知信号重畳用の反転三角波信号とを生成する。
そして、励磁信号調整部１２は、生成した検知信号重畳用の三角波信号及び検知信号重畳用の反転三角波信号の各々を、検知信号加算増幅部１３に対して出力する。ここで、検知信号重畳用の三角波信号及び検知信号重畳用の反転三角波信号の各々は、三角波信号に同期している。
【００４９】
次に、図４は、検知信号加算増幅部１３で行われる差分信号の生成処理を説明する波形図である。図４（ｂ）は、磁気素子２００の検出コイルから供給される検知信号（第１検知信号及び第２検知信号）と、励磁信号調整部１２から供給される三角波電圧波形信号との電圧値間の加算処理により得られる第１信号波形であり、横軸が時刻を示し、縦軸が第１波形信号の電圧値を示している。図４（ｃ）は、磁気素子２００の検出コイルから供給される検知信号（第１検知信号及び第２検知信号）の反転信号と、励磁信号調整部１２から供給される反転三角波電圧波形信号との電圧値間の加算処理により得られる第２信号波形を示す図であり、横軸が時刻を示し、縦軸が第２波形信号の電圧値を示している。図４（ａ）は、検知信号増幅部１０４内の差動増幅器の出力する、第１波形信号の電圧値と第２波形信号の電圧値との差分を増幅した差分信号（差分増幅の信号）の波形であり、横軸が時刻を示し、縦軸が差分信号の電圧値を示している。
【００５０】
図３に戻り、検知信号加算増幅部１３は、内部に第１加算器及び第２加算器の２台の加算器と、１台の差動増幅器とが設けられている。この検知信号加算増幅部１３内において、第１加算器、第２加算器及び差動増幅器の各々は以下の信号処理を行う。
第１加算器は、磁気素子２００の検出コイルの検知信号の電圧値と、励磁信号調整部１２から供給される三角波電圧波形信号の電圧値との加算処理を行い、三角波電圧波形信号の電圧値が重畳された図４（ｂ）の第１波形信号を生成する。また、第２加算器は、磁気素子２００の検出コイルの検知信号の反転信号の電圧値と、励磁信号調整部１２から供給される反転三角波電圧波形信号の電圧値との加算処理を行い、反転三角波電圧波形信号の電圧値が重畳された図４（ｃ）の第２波形信号を生成する。
そして、差動増幅器は、第１波形信号の電圧値から第２波形信号の電圧値を減算した差分を求め、この差分を予め設定されている増幅度により増幅し、この差分の増幅結果を差分信号（第１検知差分信号及び第２検知差分信号）として、検知信号比較部１０５に対して出力する。
これにより、検知信号比較部１０５は、第１検知差分信号及び第２検知差分信号を含む差分信号において、第１検知差分信号の電圧値が閾値ＶthLを下回るか、あるいは第２検知差分信号の電圧値が閾値ＶthHを超えるかいなかの判定を行う。
そして、検知信号比較部１０５は、判定の結果得られた第１判定信号及び第２判定信号の各々を、信号処理部１０６に対して出力する。
図４のタイミングチャートにおける磁界検出装置の動作は、上述した励磁信号調整部１２及び検知信号加算増幅部１３の構成の違い以外において、第１の実施形態と同様である。
【００５１】
上述したように、本実施形態においては、第１加算器の生成する第１波形信号の電圧値から、第２加算器の生成する第２波形信号の電圧値との差動増幅を行うことにより、検知差分信号（第１検知差分信号及び第２検知差分信号）を生成する。
このため、本実施形態は、直接に検知差分信号を差動増幅処理により求める第１の実施形態に比較して、第１加算器及び第２加算器の各々が生成する第１波形信号と第２波形信号との差動増幅を行うため、差動増幅器における増幅度を低下させることで、検知信号比較部１０５に対して供給する差分信号の電圧変動を低下させることが可能となる。
【００５２】
すなわち、差動増幅器においては、同一の増幅度であっても周波数特性によって、時間変化量の小さい信号に対する増幅度が、時間変化量のより大きい信号に対する増幅度より実効的に大きくなる。
したがって、第１の実施形態に比較して、反転三角波信号及び三角波信号を与えて、第１加算器及び第２加算器の各々の加算処理により、差動増幅器の増幅度を低下させた差動増幅を行い、ｓｌｏｐｅの大きさをより増加させ、かつ第１波形信号及び第２波形信号における電圧変動の比率、すなわち検知差分信号の電圧変動によるノイズを低減することができる。さらに、差動信号であるため同相ノイズを除去することが可能となり、同相の電圧揺動によるノイズ成分を除去することができる。
【００５３】
＜第３の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。図５は、この発明の第３の実施形態による信号処理回路を用いた磁界検出装置の構成例を示す概略ブロック図である。また、同図５において図１の第１の実施形態における各部に対応する部分には同一の符号を付け、同様の動作についてはその説明を省略し、異なる動作についてのみ説明する。
信号処理回路１Ｂは、励磁信号調整部１２、駆動信号発生部１０１、クロック信号発生部１０２、クロック信号制御部１０３、検知信号増幅部１４、検知信号加算比較部１５、信号処理部１０６を備えている。
【００５４】
第３の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、励磁信号調整部１１が励磁信号調整部１２に、また、検知信号増幅部１０４が検知信号増幅部１４に、さらに検知信号比較部１０５が検知信号加算比較部１５に置き換えられている点である。
励磁信号調整部１２は、駆動信号発生部１０１から供給される三角波信号から、この三角波信号の波高値を調整し、検知信号重畳用の三角波信号と、三角波電圧波形信号が反転した波形である検知信号重畳用の反転三角波電圧波形信号とを生成する。
そして、励磁信号調整部１２は、生成した検知信号重畳用の三角波信号及び検知信号重畳用の反転三角波信号の各々を、検知信号加算増幅部１３に対して出力する。ここで、検知信号重畳用の三角波電圧波形信号及び検知信号重畳用の反転三角波電圧波形信号の各々は、三角波信号に同期している。
検知信号増幅部１４は、磁気素子２００の検出コイルから出力される検知信号を増幅した増幅信号と、当該検知信号を反転増幅した反転増幅信号との各々を検知信号加算比較部１５に対して出力する。
【００５５】
次に、図６は、検知信号加算比較部１５で行われる差分信号の生成処理を説明する波形図である。図６（ｂ）は、磁気素子２００の検出コイルから供給される検知信号（第１検知信号及び第２検知信号）を増幅した増幅信号と、励磁信号調整部１２から供給される三角波電圧波形信号との電圧値間の加算処理により得られる第１信号波形であり、横軸が時刻を示し、縦軸が第１波形信号の電圧値を示している。図６（ｃ）は、磁気素子２００の検出コイルから供給される検知信号（第１検知信号及び第２検知信号）を反転増幅した反転増幅信号と、励磁信号調整部１２から供給される反転三角波電圧波形信号との電圧値間の加算処理により得られる第２信号波形であり、横軸が時刻を示し、縦軸が第２波形信号の電圧値を示している。図６（ａ）は、検知信号加算比較部１５内の加算器の出力する、第１波形信号の電圧値から第２波形信号の電圧値を差動増幅した差分信号の波形であり、横軸が時刻を示し、縦軸が差分信号の電圧値を示している。
【００５６】
図５に戻り、検知信号加算比較部１５は、内部に第１加算器及び第２加算器の２台の加算器と、１台の減算器と、比較器とが設けられている。この検知信号加算比較部１５内において、第１加算器、第２加算器及び減算器の各々は以下の信号処理を行う。
第１加算器は、磁気素子２００の検出コイルの検知信号が増幅された増幅信号から、励磁信号調整部１２から供給される検知信号重畳用の三角波信号を加算し、三角波信号が重畳された図６（ｂ）の第１波形信号を生成する。また、第２加算器は、磁気素子２００の検出コイルの検知信号が反転増幅された反転増幅信号から、励磁信号調整部１２から供給される検知信号重畳用の反転三角波信号の電圧値を加算することで、検知信号重畳用の反転三角波信号が重畳された図６（ｃ）の第２波形信号を生成する。
そして、減算器は、第１波形信号から第２波形信号を減算して差分を求め、この差分から差分信号（第１検知差分信号及び第２検知差分信号）を生成する。
また、比較器は、第１検知差分信号及び第２検知差分信号を含む差分信号において、第１検知差分信号の電圧値が閾値ＶthLを下回る、かつ、第２検知差分信号の電圧値が閾値ＶthHを超えるかいなかの判定を行う。
そして、比較器は、判定の結果得られた第１判定信号及び第２判定信号の各々を、信号処理部１０６に対して出力する。
図６のタイミングチャートにおける磁界検出装置の動作は、上述した励磁信号調整部１２、検知信号増幅部１４及び検知信号加算比較部１５の構成の違い以外において、第１の実施形態と同様である。
【００５７】
本実施形態においては、検知信号増幅部１４から検知信号加算比較部１５に対して差分を取るための増幅信号及び反転増幅信号が直接に入力されている。
このため、本実施形態においては、第１の実施形態のように、差動増幅信号と接地線とが対になって、差動増幅信号を検知信号加算比較部１５に対して出力していない。
したがって、本実施形態においては、電子部品などの動作によるノイズが接地線に重畳しても、このノイズが増幅信号及び反転増幅信号に対して電圧変動を与えずに、検知信号加算比較部１５に伝達することができる。
これにより、本実施形態によれば、検知信号加算比較部１５における、第１検知信号及び第２検知信号における電圧変動を低減し、第１判定信号及び第２判定信号を、第１の実施形態に比較してより正確に、信号処理部１０６に対して出力することができる。つまり、第３の実施形態においては、第２の実施形態と同様に差動信号であるために、同相ノイズが除去されることにより、第１実施形態と比較してＳ／Ｎ比を向上させることができる。そして、検知信号の増幅後に三角波信号を重畳しているため、検知信号の波高値を第２の実施形態と同等の波高値に設定した場合に、slopeを大きくすることが可能であり、その結果として、出力の時間変動を低減することができる。
【００５８】
＜第４の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。図７は、この発明の第４の実施形態による信号処理回路を用いた磁界検出装置の構成例を示す概略ブロック図である。また、同図７において図１の第１の実施形態における各部に対応する部分には同一の符号を付け、同様の動作についてはその説明を省略し、異なる動作についてのみ説明する。
信号処理回路１Ｃは、励磁信号調整部１２、駆動信号発生部１０１、クロック信号発生部１０２、クロック信号制御部１０３、検知信号増幅部１４、検知信号加算部１６、検知信号演算比較部１７、信号処理部１０６を備えている。
【００５９】
第４の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、励磁信号調整部１１が励磁信号調整部１２に、また、検知信号増幅部１０４が検知信号増幅部１４に、さらに検知信号比較部１０５が検知信号演算比較部１７に置き換えられ、かつ検知信号加算部１６が追加されている点である。
励磁信号調整部１２は、駆動信号発生部１０１から供給される三角波電流信号から、この三角波信号の波高値を調整し、三角波電圧波形信号と反転三角波電圧波形信号とを生成する。
【００６０】
そして、励磁信号調整部１２は、生成した検知信号重畳用の三角波信号及び検知信号重畳用の反転三角波信号の各々を、検知信号加算増幅部１３に対して出力する。ここで、検知信号重畳用の三角波信号及び検知信号重畳用の反転三角波信号の各々は、三角波信号に同期している。
検知信号増幅部１４は、磁気素子２００の検出コイルから出力される検知信号を増幅した増幅信号と、当該検知信号を反転増幅した反転増幅信号との各々を検知信号加算比較部１５に対して出力する。
【００６１】
次に、図８は、検知信号加算部１６及び検知信号演算比較部１７で行われる差分信号の生成処理を説明する波形図である。この図８において、閾値ＶthL及び閾値ＶthHに対して、三角波電圧波形信号が重畳している。また、検知信号加算部１６内の第１加算器の出力する第１波形信号の電圧値から、第２加算器の出力する第２波形信号の電圧値を加算した差分信号の波形であり、横軸が時刻を示し、縦軸が差分信号の電圧値を示している。
三角波電圧波形信号は、駆動信号発生部１０１が出力する三角波電流信号に同期している。
【００６２】
図７に戻り、検知信号加算部１６には、内部に第１加算器及び第２加算器の２台の加算器が設けられている。
また、検知信号演算比較部１７には、内部に減算器、第３加算器及び第４加算器が設けられている。
検知信号加算部１６には、第３の実施形態と同様に、検知信号増幅部１４から増幅信号と反転増幅信号とが供給される。
そして、検知信号加算部１６は、第１加算器によって、増幅信号と検知信号重畳用の三角波信号との加算処理を行い、増幅信号に対して三角波信号を重畳させて第１波形信号を生成して、この第１波形信号を検知信号演算比較部１７に対して出力する。また、検知信号加算部１６は、第２加算器によって、検知信号重畳用の反転増幅信号と反転三角波信号との加算処理を行い、反転増幅信号に対して検知信号重畳用の反転三角波信号を重畳させて第２波形信号を生成して、この第２波形信号を検知信号演算比較部１７に対して出力する。
【００６３】
検知信号演算比較部１７は、減算器によって、検知信号加算部１６から供給される第１波形信号と第２波形信号との電圧値の差分を求め、差分信号（第１検知差分信号及び第２検知差分信号）を生成する（図８（ａ））。
また、検知信号演算比較部１７は、第３加算器によって、閾値ＶthLに対して三角波電圧波形信号を加算し、この三角波電圧波形信号の変化に同期して電圧が変化する同期閾値ＶthLSを生成する。
同様に、検知信号演算比較部１７は、第４加算器によって、閾値ＶthHに対して三角波電圧波形信号を加算し、この三角波電圧波形信号の変化に同期して電圧が変化する同期閾値VthHSを生成する。
【００６４】
また、検知信号演算比較部１７は、差分信号の電圧値と、上述した同期閾値ＶthLS及び同期閾値ＶthHSと比較し、第１検知差分信号の電圧値が同期閾値ＶthLS未満となったか、または、第２検知差分信号の電圧値が閾値ＶthHSとなったかを検出する。
そして、検知信号演算比較部１７は、第１検知差分信号の電圧値が同期閾値ＶthLSを下回った場合、このタイミングにおいて第１判定信号を信号処理部１０６へ出力する。
一方、検知信号演算比較部１７は、第２検知差分信号の電圧値が同期閾値ＶthLHを超えた場合、このタイミングにおいて第２判定信号を信号処理部１０６へ出力する。
図８のタイミングチャートにおける磁界検出装置の動作は、上述した励磁信号調整部１２、検知信号増幅部１４、検知信号加算部１６及び検知信号演算比較部１７の構成の違い以外において、第１の実施形態と同様である。
【００６５】
閾値ＶthL及び閾値ＶthHの各々が一定であり、かつ第１検知差分信号及び第２検知差分信号の基準電位に電圧変動がなければ、第１検知信号及び第２検知信号の検出を、より高い精度で行うことができる。しかしながら、第１検知差分信号及び第２検知差分信号の基準電位が三角波電流信号に同期して変化する場合、検知信号が発生する定常磁界の範囲であっても、三角波信号が検知信号に重畳しているため、コンパレータによる検知信号の検知が困難な場合がある。
したがって、本実施形態によれば、三角波電圧波形信号を用いて、三角波電流信号に同期した変化をする同期閾値ＶthLS、ＶthHSを生成して、やはり三角波電流信号に同期した基準電位を有する差分信号（第１検知差分信号、第２検知差分信号）の電圧値の判定を行うため、差分信号を三角波電流信号に同期して変化させない場合（第１の実施形態から第３の実施形態）に比較して、検知信号が発生する全ての定常磁界の範囲内で、より広い磁界範囲を検知することができる。この同期閾値ＶthLS、ＶthHSを生成する構成を、第１の実施形態から第３の実施形態に適用しても良い。
【００６６】
また、第１の実施形態から第４の実施形態における信号処理回路１、１Ａ、１Ｂ及び１Ｃの各々に対し、温度センサを付加して、この温度センサの周囲の温度を測定した測定温度値を得る。
そして、三角波信号及び反転三角波信号の各々を生成する回路に対して、三角波信号及び反転三角波信号の波高値の制御により、結果としてｓｌｏｐｅの大きさを制御する制御回路を負荷する。ここで、この制御回路は、内部に測定温度値と係数αとの対応を示すテーブルを有しており、測定温度値に対応する係数αを読み出す。そして、制御回路は、この係数αにより、内部の増幅器の増幅度を変化させ、三角波電圧波形信号及び反転三角波電圧波形信号のｓｌｏｐｅの大きさを制御する。この係数αは、第１検知差分信号の立ち下がりのｓｌｏｐｅの角度θと、第２検知差分信号の立ち上がりのｓｌｏｐｅの角度θが温度によらずに一定となるように、三角波電圧波形信号及び反転三角波電圧波形信号のｓｌｏｐｅの大きさを制御する係数である。
【００６７】
また、第１の実施形態から第４の実施形態においては、磁気素子２００に対してのみ接続される構成となっているが、磁気素子２００と他の複数の磁気素子との接続を変更するためのスイッチング素子を設ける構成としても良い。
すなわち、複数の磁気素子間において、信号処理回路の端子と、磁気素子の駆動コイルの端子ＴＩ１、ＴＩ２及び検知コイルの端子ＴＯ１、ＴＯ２とをそれぞれ切り換え、信号処理回路（１、１Ａ、１Ｂ及び１Ｃ）を、複数の磁気素子間で、例えば時分割に共通に使用する構成としても良い。
また、第１の実施形態から第４の実施形態において、測定における三角波信号の一周期を正電圧の波高値から正電圧の波高値までとしたが、負電圧の波高値と負電圧の波高値との間を一周期として、正電圧のパルス状の検知信号を第１検知信号とし、負電圧のパルス状の検知信号を第２検知信号として、信号処理回路（１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）を構成してもよい。さらに、第１の実施形態から第４の実施形態では、信号処理部において、検知信号の時間間隔をパルス波に変換した信号をカウンタで検知する手法について示したが、前記パルス波のデューティー比を直流信号に変換する方法として、パルス幅変調法（ＰＷＭ法）を用いてもよい。
【００６８】
また、図１、図３、図５及び図６の各々における信号処理回路１、１Ａ、１Ｂ及び１Ｃそれぞれの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより磁界検出の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００６９】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【００７０】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００７１】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…信号処理回路
１１，１２…励磁信号調整部
１３…検知信号加算増幅部
１４，１０４…検知信号増幅部
１５…検知信号加算比較部
１６…検知信号加算部
１０１…駆動信号発生部
１０２…クロック信号発生部
１０３…クロック信号制御部
１０５…検知信号比較部
１０６…信号処理部
２００…磁気素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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