(57)【要約】  地磁気センサ用制御装置において、回路規模の縮小を図ると共に測定値の高精度化を図ること。この地磁気センサ用制御装置は、複数の磁気センサ（３，４，５）のセンサ出力信号に対応した複数の磁場測定値を出力するアナログ回路部（１）と、アナログ回路部（１）から３軸の磁場測定値を取り込んでデジタル処理するデジタル回路部（２）とを備える。アナログ回路部（１）においてセンサ出力信号に含まれるオフセットをアナログ的にオフセット補正し、このオフセット補正されたセンサ出力信号の磁場測定値に対してデジタル回路部（２）においてデジタル的に感度補正する。
2010010811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁気センサのセンサ出力信号を取り込んで前記複数のセンサ出力信号に対応した複数の磁場測定値を出力するアナログ回路部と、前記アナログ回路部から複数の磁場測定値を取り込んでデジタル処理するデジタル回路部とを備え、
前記アナログ回路部においてセンサ出力信号に含まれるオフセットをアナログ的にオフセット補正し、このオフセット補正されたセンサ出力信号の磁場測定値に対して前記デジタル回路部においてデジタル的に感度補正することを特徴とする地磁気センサ用制御装置。
【請求項２】
前記アナログ回路部は、前記複数の磁気センサのうちの一つからセンサ信号を選択的に取り込む入力部と、前記入力部で選択されたセンサ信号を増幅する過程で当該磁気センサのオフセットをオフセット補正データに基づいてアナログ的に補正するオフセット補正処理部と、前記オフセット補正処理部でオフセット補正されたセンサ信号をデジタルの磁場測定値に変換するＡＤ変換器と、前記ＡＤ変換器の出力するデータを保持するデータ出力部とを有し、
前記デジタル回路部は、前記複数の磁気センサに対応する前記アナログ回路部におけるオフセット補正用のオフセット補正データ、前記地磁気センサの感度補正用の感度補正データが格納されたメモリと、前記アナログ回路部におけるオフセット補正時に前記メモリからオフセット補正データを読み出して前記オフセット補正処理部へ出力するコントローラと、前記データ出力部から取り込んだ３軸の磁場測定値に対する感度補正時に前記メモリから感度補正データを読み出してデジタル的に感度補正するデジタル補正回路とを有する、
ことを特徴とする請求項１記載の地磁気センサ用制御装置。
【請求項３】
前記オフセット補正データは、前記オフセット処理部においてセンサ信号を増幅する際に生じるアンプオフセットと、前記磁気センサの出力に含まれるセンサオフセットとの合計のオフセットを補正するように設定されていることを特徴とする請求項２記載の地磁気センサ用制御装置。
【請求項４】
前記アナログ回路部には温度センサが設けられており、前記アナログ回路部は、前記温度センサ出力信号を前記ＡＤ変換器に入力しデジタルの温度測定値に変換してから前記データ出力部に保持し、
前記デジタル回路部の前記メモリには、前記感度補正データとして少なくともゲイン補正データが記憶されており、前記デジタル補正回路は前記感度補正として前記メモリからゲイン補正データを読み出して磁場測定値に対するゲイン補正を行った後、前記温度測定値に基づいて温度補正を行うことを特徴とする請求項２記載の地磁気センサ用制御装置。
【請求項５】
前記アナログ回路部と前記デジタル回路部とは、前記デジタル回路部から前記アナログ回路部へ与えるＳＴＡＲＴ（磁場測定開始指令）、ＲＥＳＥＴ（リセット指令）、ＡＭＰＣＨ（増幅器増幅率変更指令）及びＴＣＳ（温度測定開始指令）と、前記アナログ回路部から前記デジタル回路部へ与えるＥＮＤ（測定完了通知）及びＢＵＳＹ（アナログ回路部ビジー状態通知）とを用いたシーケンス処理としたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の地磁気センサ用制御装置。
【請求項６】
前記メモリは、1回しか書き込みができないOTP（One Time Programmable）不揮発性メモリであることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の地磁気センサ用制御装置。
【請求項７】
複数の磁気センサと、請求項１から請求項５のいずれかに記載の地磁気センサ用制御装置を搭載した地磁気センサパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の磁気センサからセンサ出力信号を取り込んでオフセット補正及び感度補正を行う地磁気センサ用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気抵抗素子と抵抗素子とをブリッジ接続し、磁気抵抗素子に加わる磁場変化に対応した抵抗値変化を電圧として取り出す磁気センサが知られている。かかる磁気センサを複数用いて２軸（Ｘ，Ｙ）または３軸方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の磁場変化を検出する地磁気検出装置を構成することができる。【０００３】
複数の磁気センサを搭載する地磁気検出装置は、センサ間でセンサ感度のばらつきがあると高精度の測定値を得ることができないため、センサ感度のばらつきを補正する感度補正が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１３８８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、地磁気検出装置の磁気センサの出力信号には、センサ感度のばらつきのみではなく、温度特性によるゲインや、センサの抵抗値や磁気特性のばらつきによるオフセットがかかってしまう。また、集積回路においても、電源回路や増幅回路上で回路固有の電圧オフセットが生じ、センサ出力のオフセットと回路固有のオフセットのトータル量が検出される磁界のオフセットとなっていた。【０００６】
さらに、地磁気センサからセンサ出力信号を取り込んで処理する地磁気センサ用制御装置のＩＣ化が図られており、回路規模の縮小を可能にする回路配置が望まれると共に、さらなる測定値の高精度化も望まれていた。【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、回路規模の縮小を図ることができると共に測定値の高精度化も図り得る地磁気センサ用制御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】
【０００８】
本発明の地磁気センサ用制御装置は、複数の磁気センサのセンサ出力信号を取り込んで前記複数のセンサ出力信号に対応した複数の磁場測定値を出力するアナログ回路部と、前記アナログ回路部から複数の磁場測定値を取り込んでデジタル処理するデジタル回路部とを備え、前記アナログ回路部においてセンサ出力信号に含まれるオフセットをアナログ的にオフセット補正し、このオフセット補正されたセンサ出力信号の磁場測定値に対して前記デジタル回路部においてデジタル的に感度補正することを特徴とする。【０００９】
この構成によれば、磁気センサの持つオフセットの補正をアナログ的に行い、感度補正をデジタル的に行うことで、回路規模を抑制できると共に測定精度の改善を図ることができる。【００１０】
また本発明の地磁気センサ用制御装置において、前記アナログ回路部は、複数の磁気センサのうちの一つからセンサ信号を選択的に取り込む入力部と、前記入力部で選択されたセンサ信号を増幅する過程で当該磁気センサのオフセットをオフセット補正データに基づいてアナログ的に補正するオフセット補正処理部と、前記オフセット補正処理部でオフセット補正されたセンサ信号をデジタルの磁場測定値に変換するＡＤ変換器と、前記ＡＤ変換器の出力するデータを保持するデータ出力部とを有し、前記デジタル回路部は、前記複数の磁気センサに対応する前記アナログ回路部におけるオフセット補正用のオフセット補正データ、前記地磁気センサの感度補正用の感度補正データが格納されたメモリと、前記アナログ回路部におけるオフセット補正時に前記メモリからオフセット補正データを読み出して前記オフセット補正処理部へ出力するコントローラと、前記データ出力部から取り込んだ３軸の磁場測定値に対する感度補正時に前記メモリから感度補正データを読み出してデジタル的に感度補正するデジタル補正回路とを有することを特徴とする。【００１１】
この構成により、入力部で選択されたセンサ信号を増幅する過程で当該磁気センサのオフセットをアナログ的に補正するので、ＡＤ変換の対象となる電圧出力の範囲を測定の対象となる電圧にマッピングできるため、センサ出力信号の振幅を有効に検出でき、しかもセンサ出力信号を増幅前にオフセット補正する場合に比べて精度を改善できる。また、磁気センサの感度についてはデジタル回路部においてデジタル補正するので、アナログ的に感度補正する場合に比べて精度を改善できると共に回路規模を縮小することができる。【００１２】
本発明の地磁気センサ用制御装置において、前記オフセット補正データは、前記オフセット処理部においてセンサ信号を増幅する際に生じるアンプオフセットと、前記磁気センサの出力に含まれるセンサオフセットとの合計のオフセットを補正するように設定されていることが望ましい。
また本発明の地磁気センサ用制御装置において、前記アナログ回路部には温度センサが設けられており、前記アナログ回路部は、前記温度センサ出力信号を前記ＡＤ変換器に入力しデジタルの温度測定値に変換してから前記データ出力部に保持し、前記デジタル回路部の前記メモリには前記感度補正データとして少なくともゲイン補正データが記憶されており、前記デジタル補正回路は前記感度補正として前記メモリからゲイン補正データを読み出して磁場測定値に対するゲイン補正を行った後、前記温度測定値に基づいて温度補正を行うことを特徴とする。【００１３】
この構成により、デジタル補正回路による感度補正として、ゲイン補正と温度補正を行うことができ、ゲインばらつきや温度ドリフトの補正された高精度の地磁気測定値を得ることができる。【００１４】
また本発明の地磁気センサ用制御装置において、前記アナログ回路部と前記デジタル回路部とは、前記デジタル回路部から前記アナログ回路部へ与えるＳＴＡＲＴ（磁場測定開始指令）、ＲＥＳＥＴ（リセット指令）、ＡＭＰＣＨ（増幅器増幅率変更指令）及びＴＣＳ（温度測定開始指令）と、前記アナログ回路部から前記デジタル回路部へ与えるＥＮＤ（測定完了通知）及びＢＵＳＹ（アナログ回路部ビジー状態通知）とを用いたシーケンス処理としたことを特徴とする。【００１５】
これにより、アナログ回路部のシーケンス処理とデジタル回路部のシーケンス処理とを単純化することができる。【００１６】
また本発明の地磁気センサ用制御装置において、前記メモリは、1回しか書き込みができないOTP（One Time Programmable）不揮発性メモリであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、地磁気センサ用制御装置の回路規模の縮小を図ることができると共に測定値の高精度化も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る地磁気センサ用制御装置の全体構成図である。
【図２】上記実施の形態におけるメモリに記憶されている補正データの構成図である。
【図３】上記実施の形態における差動増幅器の入力電圧範囲とオフセットの関係を説明するための説明図である。
【図４】磁気センサの動作原理図である。
【図５】上記実施の形態において磁場測定開始からデータ取得完了までの処理手順を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態として複数の磁気センサと地磁気センサ用制御装置を搭載した地磁気センサパッケージについて添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は本実施の形態における地磁気センサ用制御装置の全体構成図である。地磁気センサ用制御装置は、センサ出力をアナログ処理するアナログ回路部１と、アナログ回路部１との間で簡素化されたインターフェースで連携動作するデジタル回路部２とで構成され、アナログ回路部１に例えば３軸（例えば互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸）の磁気センサ３，４，５が接続される。本例では磁気センサ３，４，５にＧＭＲセンサを用いるが、他の磁気センサを用いても良い。また、本発明は２軸に対応させた２つの磁気センサが接続される地磁気センサ用制御装置にも適用可能である。
【００２０】
アナログ回路部１は、磁気センサ３，４，５から出力される微弱信号のセンサ出力信号を入力部となるマルチプレクサ１１で選択的に取り込む。磁気センサ３，４，５に対してはアナログ回路部１に備えたＧＭＲ駆動部１２からマルチプレクサ１１を介して動作電圧を供給している。マルチプレクサ１１で選択した１軸に対応するセンサ出力信号を差動増幅器１３へ入力して差動増幅し、ＡＤ変換器１４でデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器１４から出力される３軸の磁場測定値はデータ出力部となるラッチ回路で構成されたレジスタ１５にラッチされる。レジスタ１５に一時的の保持された磁場測定値または温度測定値をデジタル回路部２が所定のタイミングで取り込む。
【００２１】
また、アナログ回路部１は、磁気センサ３，４，５の持つオフセットを補正するためのキャンセル電圧を加えるＤＡ変換器１６を備えている。ＤＡ変換器１６は、デジタル回路部２から与えられるオフセット補正値をアナログのキャンセル電圧に変換して差動増幅器１３の入力端子へ印加する。差動増幅器１３及びＤＡ変換器１６でオフセット補正部を構成する。また、アナログ回路部１は、磁気センサ３，４，５の温度による感度変化を補正するための温度データを検出するために温度センサ１７を備えている。温度センサ１７は、磁気センサ３，４，５の周辺環境温度となるアナログ回路部１の温度を検出し、その検出温度をＡＤ変換器１４に入力してデジタル信号に変換している。マルチプレクサ１１におけるＸ，Ｙ，Ｚ軸の選択タイミング、各センサのオフセット補正タイミング、温度測定タイミング等は後述するデジタル回路部２からの制御信号で制御されている。
【００２２】
なお、アナログ回路部１には、アナログ部（アナログ回路部１における各部）の制御クロックを発生する高周波数発振器１８、デジタル部（デジタル回路部２における各部）の制御クロックを発生する低周波数発振器１９、基準電圧に基づいて生成した電源を供給する安定化電源２０等を備えている。
【００２３】
デジタル回路部２は、システムコントローラ３１がアナログ回路部１との間のインターフェース処理を制御している。本実施の形態では、アナログ回路部１とデジタル回路部２との間で簡潔な制御信号でインターフェースを取れるように構成している。具体的には、デジタル回路部２からアナログ回路部１へ与える制御信号として、ＳＴＡＲＴ（磁場測定開始指令）、ＲＥＳＥＴ（リセット指令）、ＡＭＰＣＨ（増幅器増幅率変更指令）、ＴＣＳ（温度測定開始指令）を用意している。また、アナログ回路部１からデジタル回路部２へ与える制御信号として、ＥＮＤ（測定完了通知）、ＢＵＳＹ（アナログ回路部ビジー状態通知）を用意している。
【００２４】
オフセット補正及びセンサ感度補正用の補正データがメモリ３２に記憶されている。メモリ３２は、例えば３２ビットの記憶領域を持つ不揮発性メモリであるOTP（One Time Programmable）不揮発性メモリで構成することができる。ＯＴＰは、データの記憶は一度しかできないが、読み込みは何度でも行うことができ、回路規模を抑制したい場合に有効である。図２にメモリ３２に記憶されている補正データの構成を示す。１ワード目にＩＣ抵抗補正データ及びＩＣ発振周波数補正データが記憶されている。ＩＣの製造時のばらつきを小さくするために、ウエハテスト時に補正データを求めて１ワード目に記憶している。２ワード目にはＹ軸のゲイン補正データ、Ｚ軸のゲイン補正データが記憶され、３ワード目にはＸ軸センサのオフセット補正データ、Ｙ軸センサのオフセット補正データの一部が記憶されている。４ワード目には残りのＹ軸のオフセット補正データ、Ｚ軸のセンサのオフセット補正データが記憶されている。本例では、３ワード目には上位３ビットのオフセットデータ、４ワードには下位２ビットのオフセットデータが格納され、トータル５ビットのデータとなる。２ワード目から４ワード目までの補正データは、１ワード目の補正データの書き込みタイミングと異なり、磁気センサを組み付けてからデバイス組み立てた状態で測定を行い補正データを求めて記憶する。
【００２５】
メモリ３２に記憶したオフセット補正データの読み出しはＤＡＣコントローラ３３が行う。ＤＡＣコントローラ３３は、システムコントローラ３１によるタイミング制御下で適切なタイミングで各軸のオフセット補正データを読み出してアナログ回路部１のＤＡ変換器１６の入力端子へ入力する。これにより、差動増幅器１３での増幅過程でアナログ的にオフセット補正が行われることになる。なお、デジタル回路部２に補正データ計算機構を備え、補正データ計算機構からＤＡＣコントローラ３３へオフセット補正データを供給するように構成することもできる。この場合、システムコントローラ３１から補正データ計算機構へオフセット補正データ計算のトリガを与える。
【００２６】
図３は差動増幅器１３の入力電圧範囲（ダイナミックレンジ）とオフセットの関係を説明するための図である。なお、差動増幅器１３は２段階の増幅を行うものとする。磁気センサのオフセットは電圧オフセットとして差動増幅器１３に入力する。そのオフセット量をアナログ的に打ち消し、所定の値に補正する。磁気センサのオフセットは、磁気センサを組み立てた状態でＩＣ製造時のばらつき、差動増幅器１３での増幅過程に生じるオフセットも含めた形で測定されているため、ここでのアナログ的なオフセット補正によって差動増幅器１３での増幅過程に生じるオフセットも含めて補正可能とされている。磁気センサのオフセット（電圧）が差動増幅器１３の入力電圧範囲の中心から片側（図３では上側）にずれていると、増幅した際に図３中に斜線で示すようにダイナミックレンジから外れてしまい正確な測定値が得られなくなる可能性がある。そこで、差動増幅器１３に入力する電圧オフセットをＤＡ変換器１６から入力するオフセット補正用のキャンセル電圧を足し合わせて磁気センサのオフセットが入力電圧範囲の中心に来るように補正する。図３に示す例では、差動増幅器１３で１段目の増幅を掛けてレンジを拡大した電圧オフセットにキャンセル電圧を足し合わせて入力電圧範囲の中心へシフトさせている。さらにオフセット補正された状態で２段目の増幅を行って、最終的に必要な増幅率で増幅している。これにより、１段目の増幅を掛けてからオフセット補正を行うので、高い精度のオフセット補正が可能になる。
【００２７】
デジタル補正回路となるデジタル回路部２の温度及びゲイン補償回路３４においてデジタル的にセンサの感度補正（デジタル補正）が行われる。温度及びゲイン補償回路３４は、Ｘ軸を基準にしてＹ軸の磁場測定値とＺ軸の磁場測定値に対してＹ，Ｚ軸のゲインをＸ軸に合わせ込むゲイン補正を行う。また、温度及びゲイン補償回路３４は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の磁場測定値に対してセンサ温度に対応した補正係数を用いて感度補正を行うことになる。なお、デジタル回路部２でのデジタル補正に必要な演算に演算部３５及びレジスタ３６を用いる。
【００２８】
なお、温度及びゲイン補償回路３４によってデジタル補正した磁場測定値はレジスタ３６に保持され、外部インターフェース４０及びスイッチ３７を介してＩＣ外の外部装置に吸い上げられる。また、外部装置からメモリ３２の記憶内容を書き換えられるようにしている。外部装置は、ＯＴＰＳＰＩ３８及びＯＴＰマルチプレクサ３９を介してメモリ３２の所定ビットにアクセスして補正データを書き換える。ＯＴＰＳＰＩ３８はＯＴＰ専用のレジスタに簡潔にアクセスし、レジスタ内とのデータの相互通信をする機能を有する。
【００２９】
次に、以上のように構成された本実施の形態の動作について説明する。
アナログ回路部１及びデジタル回路部２のウエハテスト時に、高周波数発振器１８、低周波数発振器１９の発振周波数やアナログ部の抵抗値の測定を行い、ＩＣ間のバラツキを少なくするための抵抗補正データ、発振周波数補正データを求め、デジタル回路部２のメモリ３２の所定ビットに書き込む。
【００３０】
次に、アナログ回路部１に３軸の磁気センサ３，４，５を取り付けてデバイスとして組み上げる。磁気センサ３，４，５を取り付けた後に、ゲイン補正及び温度補正用データを求める。
【００３１】
図４は磁気センサ（３，４，５）の動作原理図である。磁気抵抗素子となるＧＭＲ素子６，７と抵抗素子８，９とをブリッジ接続し、マルチプレクサ１１で選択された磁気センサ（３，４，５）に対してＧＭＲ駆動部１２から駆動電圧が印加される。磁気センサを構成するブリッジ回路の中点Ｐ１，Ｐ２の電圧Ｖout１、Ｖout２を取り出して差動増幅器１３に入力して差動増幅している。差動増幅器１３から出力される磁場測定値をＡＤ変換器１４でデジタル値に変換し、レジスタ１５に一時的に保持する。レジスタ１５に保持された３軸の磁場測定値を分析してセンサの感度補正のための補正データを求めている。
【００３２】
Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のセンサ感度のばらつきを補正するゲイン補正データを、Ｘ軸を基準にしてＹ軸及びＺ軸について求める。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の磁場測定値を取り込み、例えば２％以内の感度ばらつきに修正するゲイン補正データを求めてメモリ３２に記憶する。温度及びゲイン補償回路３４によるデジタルゲイン補正では、磁場測定値に対して補正係数を乗算してゲイン補正値を計算するので、ゲイン補正データをゲイン補正係数の状態でメモリ３２に記憶しても良いし、ゲイン補正係数を求めるためのデータをゲイン補正データとしてメモリ３２に記憶しておいて計算してもよい。
【００３３】
磁気センサ３，４，５の磁場検出感度が温度に依存して変化するので、種々の温度条件でＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の磁場測定値を測定し、各温度に対応した温度補償用の温度補正係数を求めておく。温度補正係数は規定温度範囲内で温度毎に設定されるので、データ量が大きくなるので温度レジスタを用意してそこに書き込むことが望ましい。本例ではデジタル回路部２のレジスタ３６に温度レジスタの領域を確保するものとするが、温度及びゲイン補償回路３４からアクセス可能なレジスタであればレジスタ３６以外のレジスタを用いることも可能である。
【００３４】
また、アナログ回路部１に３軸に対応して磁気センサ３，４，５を取り付けてデバイスに組み上げた後、磁気センサ３，４，５のそれぞれのオフセット補正データを求めてメモリ３２に記憶する。オフセット補正データは、ＤＡ変換器１６でアナログのキャンセル電圧に変換されて電圧オフセットとアナログ的に打ち消し合った時に、差動増幅器１３に入力した電圧オフセットの中心が入力電圧範囲の中心へ補正されるようなデジタル値である。このような、オフセット補正データを磁気センサ３，４，５のそれぞれについて求めて、メモリ３２に記憶する。
【００３５】
次に、図５を参照して磁場測定開始からオフセット補正、ゲイン補正、温度補正を経てデータ取得完了までの処理手順について説明する。
【００３６】
システムコントローラ３１からアナログ回路部１に対してＳＴＡＲＴ信号が通知されて磁場測定が開始される。アナログ回路部１では、マルチプレクサ１１がＸ軸の入出力を選択する。すなわち、Ｘ軸の磁気センサ３が選択されてＧＭＲ駆動部１２から磁気センサ３へ駆動電圧が印加されると共にブリッジ回路の中点Ｐ１，Ｐ２の電圧Ｖout１、Ｖout２が差動増幅器１３に入力して１段目の増幅が行われる。このとき、ＤＡＣコントローラ３３ではメモリ３２からＸ軸の磁気センサ３のオフセット補正データを読み出してＤＡ変換器１６へ入力している。オフセット補正データをＡＤ変換したＤＡ変換器１６のキャンセル電圧で、差動増幅器１３で１段目の増幅が行われた磁気センサ３の電圧オフセットが打ち消され、オフセットの中心が入力電圧範囲の中心部にシフトするようにオフセット補正がなされる。したがって、ＡＤ変換の対象となる電圧出力の範囲を測定の対象となる入力電圧範囲に適切にマッピングすることができ、センサ出力信号の振幅を有効に検出することが可能になる。このようにアナログ的にオフセット補正がなされたＸ軸のセンサ出力がＡＤ変換器１４でデジタルの磁場測定値に変換されてレジスタ１５に保持される。
【００３７】
レジスタ１５にＸ軸の磁場測定値がラッチされる次のタイミングで、Ｙ軸の入出力が選択される。マルチプレクサ１１は接続先をＸ軸の磁気センサ３からＹ軸の磁気センサ４に切り替え、ＤＡＣコントローラ３３はメモリ３２から読み出してＤＡ変換器１６へ入力するオフセット補正データをＸ軸からＹ軸のオフセット補正データに切り替える。これにより、Ｙ軸の磁気センサ４の中点Ｐ１，Ｐ２の電圧Ｖout１、Ｖout２が差動増幅器１３に入力して１段目の増幅が行われ、さらにＤＡ変換器１６から印加されるＹ軸のオフセット補正量であるキャンセル電圧が電圧オフセットに足し合わされてオフセット補正がされる。そして、ＡＤ変換器１４でデジタル値に変換されてからレジスタ１５に保持される。
【００３８】
レジスタ１５にＹ軸の磁場測定値がラッチされる次のタイミングで、Ｚ軸の入出力が選択される。マルチプレクサ１１は接続先をＹ軸の磁気センサ３からＺ軸の磁気センサ５に切り替え、ＤＡＣコントローラ３３はメモリ３２から読み出すオフセット補正データをＹ軸からＺ軸に切り替える。これにより、Ｚ軸の磁気センサ５の出力電圧Ｖout１、Ｖout２が差動増幅器１３に入力して１段目の増幅が行われ、さらにＤＡ変換器１６から印加されるＺ軸のオフセット補正量であるキャンセル電圧でオフセット補正がされる。そして、ＡＤ変換器１４でデジタル値に変換されてからレジスタ１５に保持される。
【００３９】
以上のようにして、レジスタ１５にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の磁場測定値が揃うと、アナログ回路部１からデジタル回路部２のシステムコントローラ３１に対して測定完了を通知するＥＮＤ信号が送られる。
【００４０】
システムコントローラ３１は、アナログ回路部１からＥＮＤ信号を受信すると、温度測定開始指令であるＴＣＳ信号をアナログ回路部１に与える。アナログ回路部１では、温度センサ１７の出力信号がＡＤ変換器１４でデジタル値に変換されてレジスタ１５に保持される。温度測定が完了すると、アナログ回路部１からシステムコントローラ３１に対してＥＮＤ信号が送られる。
【００４１】
なお、感度補正のための温度測定はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の磁場測定直後に限定されるものではなく、センサ温度を把握可能なタイミングで適宜実施されても良い。システムコントローラ３１は温度及びゲイン補償回路３４に指示してレジスタ１５から温度測定値を取り込ませる。
【００４２】
システムコントローラ３１は、アナログ回路部１からＥＮＤ信号を受信して磁場測定が完了したと判断すると、感度補正対象としてＸ軸のデータ選択を行う。温度及びゲイン補償回路３４がレジスタ１５からＸ軸の磁場測定値を取り込み、温度レジスタ５０からセンサ温度に対応した温度補正係数を読み出し、Ｘ軸の磁場測定値と温度補正係数を乗算して、温度補正された出力値をＸ軸出力データとしてレジスタ３６に保持させる。センサ温度はレジスタ１５から読み込んだ直近の値である。
【００４３】
温度補正の一例を説明する。Ｙ軸，Ｚ軸の温度補正も同様である。たとえば、温度補正係数＝温度×係数＋補正切片で計算することができる。補正切片とは補正を行う場合の基準値のことである。予めセンサ温度に対応した温度補正係数を求めて温度レジスタ５０に記憶しておく。出力値＝温度補正係数×ゲイン補正値（磁場測定値）で計算することができる。Ｘ軸はゲイン補正の基準となるので、Ｘ軸はゲイン補正されない。したがって、Ｘ軸のゲイン補正値＝磁場測定値である。なお、磁場測定値を０〜８１９１までの１３ビットデータであるとすると、８１９２以上ならばオーバーフローで出力値は８１９１に固定する。
【００４４】
レジスタ３６にＸ軸出力データが保持されると、次のタイミングでＹ軸のデータ選択が行われる。温度及び原因補償回路３４がレジスタ１５からＹ軸の磁場測定値を取り込み、メモリ３２からＹ軸のゲイン補正データを読み込み、Ｘ軸を基準にしてＹ軸のゲインを合わせ込む補正を行う。
【００４５】
ゲイン補正の一例を説明する。Ｚ軸におけるゲイン補正も同様である。たとえば、ゲイン補正係数＝メモリ３２のゲイン補正データ×係数＋補正切片で計算する。ゲイン補正値＝磁場測定値×ゲイン補正係数／５１２で計算することができる。なお、ゲイン補正係数をゲイン補正データとしてメモリ３２に記憶するようにしても良い。また、磁場測定値を０〜８１９１までの１３ビットデータであるとすると、補正前に−４０９６〜４０９５までの符号付き整数に変換を行う。
【００４６】
レジスタ３６にＹ軸出力データが保持されると、次にＺ軸のデータ選択が行われ、Ｙ軸と同様に先にゲイン補正が行われ、次に温度補正が行われて、Ｚ軸出力データとしてレジスタ３６に保持させる。
【００４７】
以上のようにして、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の出力データがレジスタ３６に書き込まれたならば、データ取得完了とする。
【００４８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、磁気センサの出力信号をアナログ処理及びデジタル処理する地磁気センサ用制御装置に適用可能である。
【図１】
2010010811.tif 000003
【図２】
2010010811.tif 000004
【図３】
2010010811.tif 000005
【図４】
2010010811.tif 000006
【図５】
2010010811.tif 000007
【国際調査報告】
2010010811.tif 000008
2010010811.tif 000009
2010010811.tif 000010
2010010811.tif 000011