(57)【要約】測定試料に対して同一位置における二成分の磁場強度を検出し、測定試料の磁場分布を高い空間分解能で検出する。磁気センサー１００は、平面型の第１の磁気抵抗素子１が二次元に複数配列された第１の磁気センサーアレイ３０と、測定試料６を挟んで第１の磁気センサーアレイ３０の第１の磁気抵抗素子１の各々と対向して平面型の第２の磁気抵抗素子２が二次元に複数配列された第２の磁気センサーアレイ４０と、を備え、対向する第１の磁気抵抗素子１と第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向が異なる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面型の第１の磁気抵抗素子が一次元又は二次元に複数配列された第１の磁気センサーアレイと、測定試料を挟んで前記第１の磁気センサーアレイの前記第１の磁気抵抗素子の各々と対向して平面型の第２の磁気抵抗素子が一次元又は二次元に複数配列された第２の磁気センサーアレイと、を備え、
対向する前記第１の磁気抵抗素子と前記第２の磁気抵抗素子の検出軸の方向が異なる磁気センサー。
【請求項２】
前記第１の磁気抵抗素子及び前記第２の磁気抵抗素子の検出軸の方向は、第１の方向、第２の方向及び第３の方向のいずれかである請求項１に記載の磁気センサー。
【請求項３】
前記第１の磁気抵抗素子と前記第２の磁気抵抗素子とは同数配列されている請求項１又は２に記載の磁気センサー。
【請求項４】
前記第１の磁気センサーアレイから前記測定試料までの距離と、前記第２の磁気センサーアレイから前記測定試料までの距離とが等しい請求項１から３のいずれか一項に記載の磁気センサー。
【請求項５】
前記第１の磁気抵抗素子及び前記第２の磁気抵抗素子の検出軸の方向は、それらの配列方向に平行である請求項１から４のいずれか一項に記載の磁気センサー。
【請求項６】
全ての前記第１の磁気抵抗素子の検出軸の方向が同一であり、全ての前記第２の磁気抵抗素子の検出軸の方向が同一である請求項１から５のいずれか一項に記載の磁気センサー。
【請求項７】
前記第１の磁気抵抗素子の検出軸の方向が、当該第１の磁気抵抗素子に対向して配置される前記第２の磁気抵抗素子の検出軸の方向に対して直交する請求項１から６のいずれか一項に記載の磁気センサー。
【請求項８】
前記第１の磁気抵抗素子及び前記第２の磁気抵抗素子の検出軸の方向は、互いに直交する第１の方向、第２の方向及び第３の方向のいずれかであり、
前記第１の方向、前記第２の方向及び前記第３の方向のうち、対向する一対の前記第１の磁気抵抗素子及び前記第２の磁気抵抗素子の検出軸と異なる方向の磁場強度を、隣接する第１の磁気抵抗素子及び第２の磁気抵抗素子により検出される当該方向の磁場強度に基づいて補間する制御部を備える請求項１から４のいずれか一項に記載の磁気センサー。
【請求項９】
前記第１の磁気センサーアレイにおいて、前記第１の磁気抵抗素子は一次元に複数配列され、
前記第２の磁気センサーアレイにおいて、前記第２の磁気抵抗素子は一次元に複数配列されている請求項１から８のいずれか一項に記載の磁気センサー。
【請求項１０】
前記第１の磁気センサーアレイ及び前記第２の磁気センサーアレイを、前記測定試料に沿って、前記第１の磁気抵抗素子及び前記第２の磁気抵抗素子の配列方向に直交する方向に走査させる走査機構を備える請求項９に記載の磁気センサー。
【請求項１１】
前記第１の磁気センサーアレイにおいて、前記第１の磁気抵抗素子は二次元に複数配列され、
前記第２の磁気センサーアレイにおいて、前記第２の磁気抵抗素子は二次元に複数配列されている請求項１から８のいずれか一項に記載の磁気センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル磁気抵抗素子（ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistive）素子）は、磁化の向きが固定された固定磁性層、外部からの磁場の影響を受けて磁化の向きが変化する自由磁性層、及び固定磁性層と自由磁性層との間に配置された絶縁層を有し、磁気トンネル接合（ＭＴＪ（Magnetic Tunnel Junction））を形成する。固定磁性層の磁化の向きと自由磁性層の磁化の向きとの角度差に従ってトンネル効果により絶縁層の抵抗を変化させる。このトンネル磁気抵抗素子を利用したものとして、磁気メモリ・磁気ヘッド・磁気センサーなどが挙げられる。【０００３】
上記のような磁気抵抗素子を用いた磁気センサーとして、例えば、二次元に複数配列された第１の磁気抵抗素子群が平坦な絶縁層で覆われ、当該絶縁層上に第２の磁気抵抗素子群が二次元に複数配列されていることで、測定試料との間において異なる二つの距離における磁場分布を取得するセンサーが提供されている（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】特許第５６２６６７８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、上記従来の技術によれば、第１の磁気抵抗素子群と第２の磁気抵抗素子群とが互いに異なる方向の磁場強度を検出する場合、測定試料に対して同一位置における二成分の磁場強度を取得することができない。
このような問題に対しては、例えば、第１の磁気抵抗素子群と第２の磁気抵抗素子群とを同一平面上に配列することが考えられるが、そのように配列すると、各磁気抵抗素子群が平面方向にずれた位置で磁場強度を検出することとなる。したがってこの場合にも、測定試料に対して同一位置における二成分の磁場強度を取得することができない。また、第１及び第２の磁気抵抗素子群を同一平面上に配列すると、磁気センサーのサイズが平面方向に拡大し、高い空間分解能で磁場分布を取得できないという問題もある。【０００６】
そこで、本発明は、測定試料に対して同一位置における二成分の磁場強度を検出でき、測定試料の磁場分布を高い空間分解能で検出できる磁気センサーを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、磁気センサーであって、
平面型の第１の磁気抵抗素子が一次元又は二次元に複数配列された第１の磁気センサーアレイと、測定試料を挟んで前記第１の磁気センサーアレイの前記第１の磁気抵抗素子の各々と対向して平面型の第２の磁気抵抗素子が一次元又は二次元に複数配列された第２の磁気センサーアレイと、を備え、
対向する前記第１の磁気抵抗素子と前記第２の磁気抵抗素子の検出軸の方向が異なる。【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の磁気センサーにおいて、
前記第１の磁気抵抗素子及び前記第２の磁気抵抗素子の検出軸の方向は、第１の方向、第２の方向及び第３の方向のいずれかである。【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の磁気センサーにおいて、
前記第１の磁気抵抗素子と前記第２の磁気抵抗素子とは同数配列されている。【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の磁気センサーにおいて、
前記第１の磁気センサーアレイから前記測定試料までの距離と、前記第２の磁気センサーアレイから前記測定試料までの距離とが等しい。【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の磁気センサーにおいて、
前記第１の磁気抵抗素子及び前記第２の磁気抵抗素子の検出軸の方向は、それらの配列方向に平行である。【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の磁気センサーにおいて、
全ての前記第１の磁気抵抗素子の検出軸の方向が同一であり、全ての前記第２の磁気抵抗素子の検出軸の方向が同一である。【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の磁気センサーにおいて、
前記第１の磁気抵抗素子の検出軸の方向が、当該第１の磁気抵抗素子に対向して配置される前記第２の磁気抵抗素子の検出軸の方向に対して直交する。【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の磁気センサーにおいて、
前記第１の磁気抵抗素子及び前記第２の磁気抵抗素子の検出軸の方向は、互いに直交する第１の方向、第２の方向及び第３の方向のいずれかであり、
前記第１の方向、前記第２の方向及び前記第３の方向のうち、対向する一対の前記第１の磁気抵抗素子及び前記第２の磁気抵抗素子の検出軸と異なる方向の磁場強度を、隣接する第１の磁気抵抗素子及び第２の磁気抵抗素子により検出される当該方向の磁場強度に基づいて補間する制御部を備える。【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の磁気センサーにおいて、
前記第１の磁気センサーアレイにおいて、前記第１の磁気抵抗素子は一次元に複数配列され、
前記第２の磁気センサーアレイにおいて、前記第２の磁気抵抗素子は一次元に複数配列されている。【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の磁気センサーにおいて、
前記第１の磁気センサーアレイ及び前記第２の磁気センサーアレイを、前記測定試料に沿って、前記第１の磁気抵抗素子及び前記第２の磁気抵抗素子の配列方向に直交する方向に走査させる走査機構を備える。【００１７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の磁気センサーにおいて、
前記第１の磁気センサーアレイにおいて、前記第１の磁気抵抗素子は二次元に複数配列され、
前記第２の磁気センサーアレイにおいて、前記第２の磁気抵抗素子は二次元に複数配列されている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、測定試料に対して同一位置における二成分の磁場強度を検出でき、測定試料の磁場分布を高い空間分解能で検出できる磁気センサーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】第１の実施形態の磁気センサーを示す概略構成図である。
【図１Ｂ】第１の実施形態の磁気センサーを示す概略構成図である。
【図１Ｃ】第１の実施形態の磁気センサーを示す概略構成図である。
【図２】第１の磁気抵抗素子の積層構成を示す概略図である。
【図３】従来の磁気センサーを示す概略構成図である。
【図４Ａ】第２の実施形態の磁気センサーを示す概略構成図である。
【図４Ｂ】第２の実施形態の磁気センサーを示す概略構成図である。
【図４Ｃ】第２の実施形態の磁気センサーを示す概略構成図である。
【図５Ａ】第３の実施形態の磁気センサーを示す概略構成図である。
【図５Ｂ】第３の実施形態の磁気センサーを示す概略構成図である。
【図５Ｃ】第３の実施形態の磁気センサーを示す概略構成図である。
【図６Ａ】第４の実施形態の磁気センサーを示す概略構成図である。
【図６Ｂ】第４の実施形態の磁気センサーを示す概略構成図である。
【図６Ｃ】第４の実施形態の磁気センサーを示す概略構成図である。
【図７Ａ】第５の実施形態の磁気センサーを示す概略構成図である。
【図７Ｂ】第５の実施形態の磁気センサーを示す概略構成図である。
【図７Ｃ】第５の実施形態の磁気センサーを示す概略構成図である。
【図８Ａ】第６の実施形態の磁気センサーを示す概略構成図である。
【図８Ｂ】第６の実施形態の磁気センサーを示す概略構成図である。
【図８Ｃ】第６の実施形態の磁気センサーを示す概略構成図である。
【図９Ａ】第７の実施形態の磁気センサーを示す概略構成図である。
【図９Ｂ】第７の実施形態の磁気センサーを示す概略構成図である。
【図９Ｃ】第７の実施形態の磁気センサーを示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００２１】
《第１の実施形態》
図１Ａ‐１Ｃ〜図３を参照して、第１の実施形態の磁気センサー１００について説明する。図１Ａ‐１Ｃは、本実施形態の磁気センサー１００を示す概略構成図であり、図１Ａは、第１の磁気センサーアレイ３０の測定試料６との対向面を示す図、図１Ｂは、磁気センサー１００の面方向から見たときの磁気センサー１００及び測定試料６を示す図、図１Ｃは、第２の磁気センサーアレイ４０の測定試料６との対向面を示す図である。図２は、第１の磁気抵抗素子１の積層構成を示す概略図である。図３は、従来の磁気センサー１００Ａを示す概略構成図である。
【００２２】
図１Ａ‐１Ｃに示すように、磁気センサー１００は、平面型の第１の磁気抵抗素子１が二次元に複数配列された第１の磁気センサーアレイ３０と、測定試料６を介して第１の磁気センサーアレイ３０の第１の磁気抵抗素子１の各々と対向して平面型の第２の磁気抵抗素子２が二次元に複数配列された第２の磁気センサーアレイ４０と、を備える。また、対向する第１の磁気抵抗素子１と第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向が互いに異なっている。図１Ａ及び図１Ｃに、第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２のそれぞれの検出軸の方向を矢印で図示している。
【００２３】
ここで、以下の説明において、第１の磁気抵抗素子１の面内の特定方向をＸ方向（第１の方向）とし、当該面内のＸ方向に直交する方向をＹ方向（第２の方向）、当該Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向（第１の磁気抵抗素子１の面方向に直交する方向、第３の方向）をＺ方向とする。
【００２４】
第１の磁気センサーアレイ３０は、図１Ａに示すように、平板状の支持部材３１の測定試料６に対向する面３１ａ上に、第１の磁気抵抗素子１がＸＹ方向に二次元に複数配列されて構成されている。第１の磁気センサーアレイ３０上に設けられる全ての第１の磁気抵抗素子１はいずれもＸ方向に検出軸を有する。
【００２５】
第１の磁気抵抗素子１は、図２に示すように、磁化の向きが固定された固定磁性層１１０、外部からの磁場の影響を受けて磁化の向きが変化する自由磁性層１３０、及び固定磁性層１１０と自由磁性層１３０との間に配置された絶縁層１２０により、磁気トンネル接合を形成し、固定磁性層１１０の磁化の向きと自由磁性層１３０の磁化の向きとの角度差に従ってトンネル効果により絶縁層１２０の抵抗を変化させるトンネル磁気抵抗素子（ＴＭＲ素子）である。第１の磁気抵抗素子１は、固定磁性層１１０の磁化の向きがＸ方向であることにより、Ｘ方向を検出軸としている。
【００２６】
第１の磁気抵抗素子１は、例えば、シリコン基板（Ｓｉ、ＳｉＯ２）１２上に、下地層（Ｔａ）１３が形成され、その上に固定磁性層１１０として、下から反強磁性層（ＩｒＭｎ）１１１、強磁性層（ＣｏＦｅ）１１２、磁気結合層（Ｒｕ）１１３、強磁性層（ＣｏＦｅＢ）１１４が積層され、絶縁層（ＭｇＯ）１２０を介して、その上に、自由磁性層１３０として、下から強磁性層（ＣｏＦｅＢ）１３１、軟磁性層（ＮｉＦｅ又はＣｏＦｅＳｉ）１３３が積層された積層構造を有する。なお、強磁性層１３１と軟磁性層１３３との間には、磁気結合層（Ｒｕ）が更に積層されていても良い。
【００２７】
このように構成される第１の磁気抵抗素子１は、検出磁場ゼロの状態においては、固定磁性層１１０の磁化の向きと自由磁性層１３０の磁化の向きとが略９０度のねじれの位置で安定している。これは、それぞれ磁化容易軸の方向に磁化しているからである。すなわち、第１の磁気抵抗素子１は、自由磁性層１３０の磁化容易軸の方向Ａ２が固定磁性層１１０の磁化容易軸の方向Ａ１に対して略９０度ねじれた位置に形成されたものである。
【００２８】
例えば、固定磁性層１１０の磁化の向きに対して反対方向の外部磁場が第１の磁気抵抗素子１に印加されると、自由磁性層１３０の磁化の向きが固定磁性層１１０の磁化の向きの逆方向側へスピンし、トンネル効果により絶縁層１２０の抵抗が増大する。一方、固定磁性層１１０の磁化の向きに対して同方向の外部磁場が第１の磁気抵抗素子１に印加されると、自由磁性層１３０の磁化の向きが固定磁性層１１０の磁化の向きと同方向側へスピンし、トンネル効果により絶縁層１２０の抵抗が減少する。
【００２９】
ここで、第１の磁気抵抗素子１の磁場検出部分の大きさは、面内方向の一辺の長さが例えば数十μｍ〜数ｍｍの範囲内であることが一般的である。磁場検出部分の大きさは、第１の磁気抵抗素子１のＳ／Ｎ比や空間分解能に影響を与える。
一方、測定試料６の大きさは、平板状である場合、例えば一辺の長さが数ｃｍ〜数ｍの範囲内であることが一般的である。また、測定試料６の厚さは、数百μｍ〜数ｃｍの範囲内が一般的である。また、測定試料６が、例えばラミネートタイプのリチウムイオンバッテリーである場合、一辺の長さが１０〜３０ｃｍの範囲内であることが一般的である。また、測定試料６が、例えばアルミ板や炭素鋼板のテストサンプルである場合、一辺の長さが２０〜１００ｃｍの範囲内であることが一般的であり、数ｍの場合もある。
【００３０】
第１の磁気抵抗素子１単体の空間分解能は、測定試料６中に存在する金属異常物に対する相対的な大きさに依存する。例えば、直径Φが１００μｍ程度の略球形状の金属異常物の大まかな位置を検知する場合、第１の磁気抵抗素子１の一辺の長さは、金属異常物の直径と同程度（約１００μｍ）から、金属異常物の直径の１００倍程度（約１０ｍｍ）までの範囲内に設定されていることが好ましい。また、例えば、直径Φが１００μｍ程度の金属異常物の位置を正確に検知する場合、第１の磁気抵抗素子１の一辺の長さは、金属異常物の直径と同程度（約１００μｍ）から、金属異常物の直径の１０倍程度（約１ｍｍ）までの範囲内に設定されていることが好ましい。
【００３１】
第２の磁気センサーアレイ４０は、図１Ｃに示すように、平板状の支持部材４１の測定試料６に対向する面４１ａ上に、第２の磁気抵抗素子２がＸＹ方向に二次元に複数配列されて構成されている。第２の磁気センサーアレイ４０上に設けられる全ての第２の磁気抵抗素子２は、固定磁性層（図示略）の磁化の向きがＹ方向であることにより、いずれもＹ方向に検出軸を有する。このように構成される第２の磁気センサーアレイ４０は、測定試料６を挟んで第１の磁気センサーアレイ３０と対向するように配置されている。また、第２の磁気抵抗素子２は、第１の磁気センサーアレイ３０上の第１の磁気抵抗素子１と同数配列されている。
【００３２】
第２の磁気抵抗素子２は、対向して配置される第１の磁気抵抗素子１に対して検出軸の方向が異なる以外は第１の磁気抵抗素子１と同様に構成されている。上記したように第１の磁気抵抗素子１はＸ方向を検出軸としているのに対し、第２の磁気抵抗素子２はＹ方向を検出軸としており、両者の検出軸の方向は直交している。
【００３３】
第１及び第２の磁気センサーアレイ３０、４０に設けられる第１及び第２の磁気抵抗素子１、２は、互いに対向しかつ検出軸の方向が互いに異なるため、これら第１及び第２の磁気センサーアレイ３０、４０により測定試料６の同一位置における二成分の磁場強度を同一タイミングで検出することができる。また、互いに異なる方向の検出軸を有する第１及び第２の磁気抵抗素子１、２が、それぞれ支持部材３１の面３１ａ上又は支持部材４１の面４１ａ上に分けて配列されているため、全ての第１及び第２の磁気抵抗素子１、２を同一平面上に配列する場合に比べて、第１及び第２の磁気抵抗素子１、２を密に配列させることができる。これにより、より高い空間分解能で測定試料６の磁場分布を検出することができる。
【００３４】
また、図１Ｂに示すように、第１の磁気センサーアレイ３０と測定試料６までの距離と、第２の磁気センサーアレイ４０と測定試料６までの距離とが等しくなるように第１及び第２の磁気センサーアレイ３０、４０が配置されている。このように測定試料６までの距離が等しく、通常の測定においては媒質が空気等であり同一であるため、第１及び第２の磁気抵抗素子１、２による測定時の透磁率が等しくなる。これにより、第１及び第２の磁気抵抗素子１、２が、より等しい条件で二成分の磁場強度を検出することができる。
【００３５】
これに対して従来技術の磁気センサー１００Ａは、例えば図３に示すように、第１の磁気抵抗素子１が二次元に複数配列された第１の磁気センサーアレイ３０Ａと、第２の磁気抵抗素子２が二次元に複数配列された第２の磁気センサーアレイ４０Ａとが積層されて構成される。また、第２の磁気センサーアレイ４０Ａは、第２の磁気抵抗素子２が配列される側の面が、第１の磁気センサーアレイ３０Ａの第１の磁気抵抗素子１が配列される側と反対側の面に対向するように配置される。このような構成においては、第２の磁気センサーアレイ４０Ａは、第１の磁気センサーアレイ３０Ａよりも測定試料から離れた位置に配置されているため、測定試料６に対向する方向（図示例ではＺ方向）において同一位置における二成分の磁場強度を検出することはできない。
【００３６】
上記のように構成される磁気センサー１００を用いて測定を行う際には、磁気センサー１００を測定試料に近接させた状態で行う。また、磁気センサー１００の面方向（ＸＹ方向）に対して磁気センサー１００よりも大きい測定試料の磁場分布を測定する場合には、磁気センサー１００を測定試料に近接させた状態で、磁気センサー１００と測定試料とを相対移動させることによって行うことができる。この場合、磁気センサー１００及び測定試料のいずれを移動させるものとしても良いが、第１及び第２の磁気センサーアレイ３０、４０の相対位置を固定しておくことがより精度の高い測定を行う点で好ましいため、測定試料を移動させることが好ましい。
具体的には、例えば、第１及び第２の磁気センサーアレイ３０、４０をＹ方向に所定距離ずつ走査させて、当該所定距離おきの測定位置における磁場強度をそれぞれ検出することで、測定試料６のＹ方向全域の磁場分布を取得することができる。この場合、各測定位置間の距離を短くすることで、Ｙ方向の空間分解能を向上させることができる。また、第１及び第２の磁気センサーアレイ３０、４０をＹ方向に走査させて測定試料６のＹ方向全域を測定した後、Ｘ方向に所定距離走査させてから、再びＹ方向に走査させつつ測定を行うことで、より広域の磁場分布を測定できる。さらに、第１及び第２の磁気センサーアレイ３０、４０をＺ方向に沿って互いに近付く方向又は互いに離間する方向に所定距離走査させてから、再びＸ方向及びＹ方向に走査させつつ測定を行うことで、測定試料６の磁場分布をより詳細に測定することが可能となる。
なお、複数の磁気センサー１００を用いて測定を行うものとしても良いし、それらの複数の磁気センサー１００を測定試料に対してそれぞれ相対移動させるものとしても良い。
【００３７】
また、測定試料が、磁気センサー１００の面方向に直交する方向（Ｚ方向）に対して大きい又は小さい場合においても、第１及び第２の磁気センサーアレイ３０、４０を測定試料に近接させることができるように、磁気センサー１００は、第１の磁気センサーアレイ３０と第２の磁気センサーアレイ４０との間の距離を自動又は手動で調整する調整機構（図示略）を備えていても良い。
【００３８】
以上、第１の実施形態によれば、平面型の第１の磁気抵抗素子１が二次元に複数配列された第１の磁気センサーアレイ３０と、測定試料６を挟んで第１の磁気センサーアレイ３０の第１の磁気抵抗素子１の各々と対向して平面型の第２の磁気抵抗素子２が二次元に複数配列された第２の磁気センサーアレイ４０と、を備え、対向する第１の磁気抵抗素子１と第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向が異なるので、測定試料に対して同一位置における二成分の磁場強度を検出することができる。また、検出軸の方向が異なる第１及び第２の磁気抵抗素子１、２が同一平面上に配列されていないため、それぞれをより密に配列させることができ、高い空間分解能で磁場分布を検出することができる。
【００３９】
また、第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向は、Ｘ方向及びＹ方向のいずれかであるので、磁気センサーが二種のみの磁気抵抗素子からなり、製造上及び品質管理上より有利である。
【００４０】
また、第１の磁気センサーアレイ３０から測定試料６までの距離と、第２の磁気センサーアレイ４０から測定試料６までの距離とが等しいので、より等しい条件で二成分の磁場強度を検出することができる。
【００４１】
また、全ての第１の磁気抵抗素子１の検出軸の方向が同一であり、全ての第２の磁気抵抗素子の検出軸の方向が同一であるので、第１及び第２の磁気センサーアレイ３０、４０に対してそれぞれ同一仕様の第１又は第２の磁気抵抗素子１、２を配列して構成することができ、製造上及び品質管理上より有利である。
【００４２】
また、第１の磁気抵抗素子１の検出軸の方向が、当該第１の磁気抵抗素子１に対向して配置される第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向に対して直交するので、第１及び第２の磁気抵抗素子１、２の検出値を補正等することなく、そのまま二成分の磁場強度として取得することができる。これにより、補正等による精度低下を生じさせることなく、精度良く磁場強度を検出することができる。
【００４３】
また、第１の磁気センサーアレイ３０において、第１の磁気抵抗素子１は二次元に複数配列され、第２の磁気センサーアレイ４０において、第２の磁気抵抗素子２は二次元に複数配列されているので、測定試料の二次元の磁場分布を容易に検出することができる。
【００４４】
なお、上記した第１の実施形態では、第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２がトンネル磁気抵抗素子であるものとしたが、平面型のものであればこれに限られるものではなく、例えば、異方向性磁気抵抗素子（ＡＭＲ（Anisotropic Magneto Resistive effect）素子）や、巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive effect）素子）等であっても良い。
【００４５】
また、上記した第１の実施形態では、第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向は、Ｘ方向とＹ方向のいずれかであるものとしたが、対向する第１の磁気抵抗素子１と第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向が異なっていれば、これに限られるものではない。例えば、複数の第１の磁気抵抗素子１のうちのいずれかの検出軸の方向が、Ｘ方向及びＹ方向と異なる方向であっても良いし、複数の第２の磁気抵抗素子２のうちのいずれかの検出軸の方向が、Ｘ方向及びＹ方向と異なる方向であっても良い。
【００４６】
また、上記した第１の実施形態では、第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向が、それらの配列方向に平行であるものとしたが、これに限られるものではなく、平行でないものとしても良い。
【００４７】
また、上記した第１の実施形態では、全ての第１の磁気抵抗素子１の検出軸の方向が同一であり、全ての第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向が同一であるものとしたが、対向する第１の磁気抵抗素子１と第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向が異なっていれば、これに限られるものではない。例えば、複数の第１の磁気抵抗素子１のうち一部が異なる方向に検出軸を有するものとしても良いし、複数の第２の磁気抵抗素子２のうち一部が異なる方向に検出軸を有するものとしても良い。
【００４８】
また、上記した第１の実施形態では、第１の磁気抵抗素子１の検出軸の方向が、当該第１の磁気抵抗素子１に対向して配置される第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向に対して直交するものとしたが、これに限られるものではない。例えば、第１の磁気抵抗素子１の検出軸の方向と、対向する第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向とのなす角度が９０度未満であっても良い。
【００４９】
また、上記した第１の実施形態では、磁気センサー１００が、第１の磁気センサーアレイ３０及び第２の磁気センサーアレイ４０を備えて構成されているものとしたが、これに限られるものではなく、外部環境によるノイズ成分を除去するための構成を備えているものとしても良い。
例えば、磁気センサー１００が、測定試料６の外部環境における磁場強度を検出する外部磁気抵抗素子（図示略）と、当該外部磁気抵抗素子による検出結果に基づき外部環境によるノイズ成分を特定する特定部（図示略）を備えているものとしても良い。外部磁気抵抗素子は、上記第１の磁気抵抗素子１や第２の磁気抵抗素子２と同様に構成されていても良いし、異なる構成であっても良い。特定部は、例えば、測定試料６の外部を発信源とする外部環境によるノイズ（環境ノイズ）が発生している場合、当該環境ノイズは全ての第１及び第２の磁気抵抗素子１、２及び外部磁気抵抗素子でほぼ等しい位相と強度で検出されるため、これらの検出結果において共通する信号波形が環境ノイズであることを特定する。さらに、特定部が、第１及び第２の磁気抵抗素子１、２で検出された磁場強度（測定試料６の磁場情報と環境ノイズとしての磁場情報が混在）から環境ノイズを差し引くことで、より高精度な磁場情報を得ることができる。
また、測定試料６に近い位置に環境ノイズの発信源が存在する場合、第１及び第２の磁気抵抗素子１、２及び外部磁気抵抗素子で検出される環境ノイズの強度は異なる。その場合は、特定部は、多変量分析（例えば主成分分析等）を元に、第１及び第２の磁気抵抗素子１、２及び外部磁気抵抗素子の出力に重み付けを行い、環境ノイズ成分を特定し、測定結果から差し引くことで、より高精度な磁場情報を得ることができる。
ここで、環境ノイズの強度が大きいと、第１及び第２の磁気抵抗素子１、２及び外部磁気抵抗素子の出力信号を増幅アンプ（図示略）で増幅したときに信号が飽和してしまい、測定が行えなかったり精度が低下したりする場合がある。そこで、外部磁気抵抗素子のダイナミックレンジを広く設定して（具体的には増幅アンプのゲインを小さくする）、強度の強い環境ノイズも測定範囲に収まるようにし、どの程度の環境ノイズが混在したかを把握できる構成にしておくことが好ましい。また、特定部は、外部磁気抵抗素子の検出結果に基づき、第１及び第２の磁気抵抗素子１、２の増幅アンプのゲインにフィードバックをかけ、適正な増幅率に再設定することが好ましい。
【００５０】
また、例えば、測定試料６の磁場強度が微小で、環境ノイズが測定の阻害要素である場合、第１及び第２の磁気センサーアレイ３０、４０を円筒形状や箱型形状の磁気シールド（図示略）で覆うことで、第１及び第２の磁気抵抗素子１、２により検出される環境ノイズの強度を低減させるものとしても良い。当該磁気シールドとしては、例えば、透磁率の高いＮｉＦｅやＣｏＦｅＳｉＢ等の鉄混合系を含有する板状又はシート状部材が組み合わされて構成される。
また、例えば、測定試料６に電流を印加可能であれば、環境ノイズとは異なる周波数帯で測定試料６に電流を印加し、その電流によって発生した磁場を測定することで、環境ノイズと測定試料６の磁場強度とを周波数によって区別することができる。例えば、環境ノイズとして良く挙げられる商用電源の周波数は５０Ｈｚ、６０Ｈｚ、及びそれらの倍数であり、例えば７０Ｈｚはそれらの周波数帯とは重ならないため、測定試料６に７０Ｈｚの電流を印加することが挙げられる。
また、例えば、環境ノイズが常に一定である場合、あらかじめリファレンスとして測定試料６を設置しない状態で磁気センサー１００により測定を行った後、測定試料６を設置した状態で測定を行い、その測定結果からリファレンス分を差し引くことで環境ノイズを除去することができる。
【００５１】
《第２の実施形態》
本発明の磁気センサーの第２の実施形態について図４Ａ‐４Ｃを参照して以下説明する。以下に説明する以外の構成は上記第１の実施形態の磁気センサー１００と略同様であるため、同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５２】
図４Ａ‐４Ｃは、本実施形態の磁気センサー２００を示す概略構成図であり、図４Ａは、第１の磁気センサーアレイ２３０の測定試料６との対向面を示す図、図４Ｂは、磁気センサー２００の面方向から見たときの磁気センサー２００及び測定試料６を示す図、図４Ｃは、第２の磁気センサーアレイ２４０の測定試料６との対向面を示す図である。図４Ａ及び図４Ｃに、第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２のそれぞれの検出軸の方向を矢印で図示している。
【００５３】
第２の実施形態に係る磁気センサー２００は、第１の磁気抵抗素子１の検出軸の方向がＸ方向及びＹ方向のいずれかであり、第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向がＸ方向及びＹ方向のいずれかである。具体的には、第１の磁気センサーアレイ２３０の支持部材２３１上に複数配列されている第１の磁気抵抗素子１の検出軸の方向が列ごとに異なり、Ｙ方向において隣り合う第１の磁気抵抗素子１同士で検出軸の方向が互いに異なっている。同様に、第２の磁気センサーアレイ２４０の支持部材２４１上に複数配列されている第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向が列ごとに異なり、Ｙ方向において隣り合う第２の磁気抵抗素子２同士で検出軸の方向が互いに異なっている。また、対向する第１の磁気抵抗素子１と第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向が異なっている。
【００５４】
以上、第２の実施形態の構成であっても、上記第１の実施形態と同様、測定試料に対して同一位置における二成分の磁場強度を検出することができ、測定試料の磁場分布を高い空間分解能で検出することができる。
【００５５】
なお、上記した第２の実施形態では、第１及び第２の磁気抵抗素子１、２が、Ｙ方向に隣り合う磁気抵抗素子同士で検出軸の方向が互いに異なるものとしたが、これに限られるものではない。例えば、Ｘ方向に隣り合う磁気抵抗素子同士で検出軸の方向が互いに異なるものとしても良いし、Ｘ方向及びＹ方向に隣り合う磁気抵抗素子同士で検出軸の方向が互いに異なる（いわゆる市松模様状）ものとしても良いし、検出軸の方向が異なる磁気抵抗素子が不規則に配列されているものとしても良い。
【００５６】
《第３の実施形態》
本発明の磁気センサーの第３の実施形態について図５Ａ‐５Ｃを参照して以下説明する。以下に説明する以外の構成は上記第１の実施形態の磁気センサー１００と略同様であるため、同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５７】
図５Ａ‐５Ｃは、本実施形態の磁気センサー３００を示す概略構成図であり、図５Ａは、第１の磁気センサーアレイ３３０の測定試料６との対向面を示す図、図５Ｂは、磁気センサー３００の面方向から見たときの磁気センサー３００及び測定試料６を示す図、図５Ｃは、第２の磁気センサーアレイ３４０の測定試料６との対向面を示す図である。図５Ａ及び図５Ｃに、第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２のそれぞれの検出軸の方向を矢印で図示している。
【００５８】
第３の実施形態に係る磁気センサー３００においては、支持部材３３１上に第１の磁気抵抗素子１がＸ方向に一次元に複数配列されて第１の磁気センサーアレイ３３０が構成され、支持部材３４１上に第２の磁気抵抗素子２がＸ方向に一次元に複数配列されて第２の磁気センサーアレイ３４０が構成されている。また、全ての第１の磁気抵抗素子１の検出軸の方向はＸ方向で同一であり、全ての第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向はＹ方向で同一であり、対向する第１の磁気抵抗素子１と第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向が異なる。
【００５９】
また、磁気センサー３００は、第１及び第２の磁気センサーアレイ３３０、３４０を測定試料６に沿って、第１及び第２の磁気抵抗素子１、２の配列方向に直交する方向、すなわちＹ方向に走査させる走査機構３５０を備えている。走査機構３５０は、第１及び第２の磁気センサーアレイ３３０、３４０を同期させながら走査させ、これにより、磁気センサー３００は測定試料６全体の磁場分布を取得することができる。また、走査機構３５０は、第１及び第２の磁気センサーアレイ３３０、３４０の走査速度を調整可能に構成され、これにより、磁気センサー３００は走査方向における検出精度を調整することができる。
【００６０】
以上、第３の実施形態によれば、第１の磁気センサーアレイ３３０が、第１の磁気抵抗素子１が一次元に複数配列され、第２の磁気センサーアレイ３４０が、第２の磁気抵抗素子２が一次元に複数配列され、第１の磁気センサーアレイ３３０及び第２の磁気センサーアレイ３４０を、測定試料に沿って、第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２の配列方向に直交する方向に走査させる走査機構３５０を備えるので、上記第１の実施形態と同様、測定試料に対して同一位置における二成分の磁場強度を検出することができ、測定試料の磁場分布を高い空間分解能で検出することができる。
また、第３の実施形態においても、全ての第１の磁気抵抗素子１の検出軸の方向が同一、かつ全ての第２の磁気抵抗素子の検出軸の方向が同一であるので、第１及び第２の磁気センサーアレイ３３０、３４０に対してそれぞれ同一仕様の第１又は第２の磁気抵抗素子１、２を配列して構成することができ、製造上及び品質管理上より有利である。
【００６１】
なお、上記した第３の実施形態では、第１の磁気抵抗素子１がＸ方向に検出軸を有し、第２の磁気抵抗素子２がＹ方向に検出軸を有するものとしたが、これに限られるものではない。例えば、第１の磁気抵抗素子１がＹ方向に検出軸を有し、第２の磁気抵抗素子２がＸ方向に検出軸を有するものとしても良い。
【００６２】
《第４の実施形態》
本発明の磁気センサーの第４の実施形態について図６Ａ‐６Ｃを参照して以下説明する。以下に説明する以外の構成は上記第３の実施形態の磁気センサー３００と略同様であるため、同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６３】
図６Ａ‐６Ｃは、本実施形態の磁気センサー４００を示す概略構成図であり、図６Ａは、第１の磁気センサーアレイ４３０の測定試料６との対向面を示す図、図６Ｂは、磁気センサー４００の面方向から見たときの磁気センサー４００及び測定試料６を示す図、図６Ｃは、第２の磁気センサーアレイ４４０の測定試料６との対向面を示す図である。図６Ａ及び図６Ｃに、第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２のそれぞれの検出軸の方向を矢印で図示している。
【００６４】
第４の実施形態に係る磁気センサー４００は、第１の磁気抵抗素子１の検出軸の方向がＸ方向及びＹ方向のいずれかであり、第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向がＸ方向及びＹ方向のいずれかである。具体的には、検出軸の方向がＸ方向又はＹ方向である第１の磁気抵抗素子１が不規則に支持部材４３１上に一次元に配列され、検出軸の方向がＸ方向又はＹ方向である第２の磁気抵抗素子２が不規則に支持部材４４１上に一次元に配列されている。ただしこの場合においても、対向する第１の磁気抵抗素子１と第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向が異なっている。
【００６５】
以上、第４の実施形態の構成であっても、上記第３の実施形態と同様、測定試料に対して同一位置における二成分の磁場強度を検出することができ、測定試料の磁場分布を高い空間分解能で検出することができる。
【００６６】
なお、上記した第４の実施形態によれば、検出軸の方向がＸ方向又はＹ方向である第１及び第２の磁気抵抗素子１、２がそれぞれ不規則に配列されているものとしたが、これに限られるものではない。例えば、検出軸の方向がＸ方向又はＹ方向である第１の磁気抵抗素子１が交互に配列され、検出軸の方向がＸ方向又はＹ方向である第２の磁気抵抗素子２が交互に配列されているものとしても良い。
【００６７】
《第５の実施形態》
本発明の磁気センサーの第５の実施形態について図７Ａ‐７Ｃを参照して以下説明する。以下に説明する以外の構成は上記第１の実施形態の磁気センサー１００と略同様であるため、同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６８】
図７Ａ‐７Ｃは、本実施形態の磁気センサー５００を示す概略構成図であり、図７Ａは、第１の磁気センサーアレイ５３０の測定試料６との対向面を示す図、図７Ｂは、磁気センサー５００の面方向から見たときの磁気センサー５００及び測定試料６を示す図、図７Ｃは、第２の磁気センサーアレイ５４０の測定試料６との対向面を示す図である。図７Ａ及び図７Ｃに、第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２のそれぞれの検出軸の方向を「Ｘ」、「Ｙ」又は「Ｚ」で図示しており、「Ｘ」はＸ方向を検出軸とし、「Ｙ」はＹ方向を検出軸とし、「Ｚ」はＺ方向を検出軸とすることを示している。
【００６９】
第５の実施形態に係る磁気センサー５００においては、第１及び第２の磁気抵抗素子１、２の検出軸の方向が互いに直交するＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向のいずれかである。具体的には、第１の磁気センサーアレイ５３０の支持部材５３１上に複数配列されている第１の磁気抵抗素子１の検出軸の方向が列ごとに異なり、Ｙ方向において隣り合う第１の磁気抵抗素子１同士で検出軸の方向が互いに異なっている。同様に、第２の磁気センサーアレイ５４０の支持部材５４１上に複数配列されている第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向が列ごとに異なり、Ｙ方向において隣り合う第２の磁気抵抗素子２同士で検出軸の方向が互いに異なっている。また、対向する第１の磁気抵抗素子１と第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向が異なっている。
【００７０】
また、磁気センサー５００は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のうち、対向する一対の第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２の検出軸と異なる方向の磁場強度を、隣接する第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２により検出される当該方向の磁場強度に基づいて補間する制御部５６０を備えている。
【００７１】
ここで、支持部材５３１上に配列される第１の磁気抵抗素子１の各位置のうち、ａ列目、ｂ行目の位置をＰａｂとするものとして以下説明する。
磁気センサー５００により測定試料６の磁場強度を測定すると、位置Ｐ２１に配置される第１の磁気抵抗素子１によりＹ方向の磁場強度を検出することができ、これに対向する第２の磁気抵抗素子２によりＺ方向の磁場強度を検出することができるが、位置Ｐ２１におけるＸ方向の磁場強度は検出されない。そこで、制御部５６０は、例えば、位置Ｐ１１に配置される第１の磁気抵抗素子１により検出されたＸ方向の磁場強度と、位置Ｐ３１に配置される第１の磁気抵抗素子１に対向する第２の磁気抵抗素子２により検出されたＸ方向の磁場強度との平均値を、位置Ｐ２１におけるＸ方向の磁場強度として取得する。同様にして、制御部５６０は、各位置におけるＸ、Ｙ、Ｚ方向の磁場強度を取得する。
【００７２】
これに対し、磁気センサーが第１の磁気センサーアレイ５３０のみで構成される場合、位置Ｐ２１におけるＸ方向の磁場強度は、位置Ｐ１１及びＰ４１に配置される第１の磁気抵抗素子１により検出されたＸ方向の磁場強度から補間する必要がある。したがって、対象の位置（例えば位置Ｐ２１）から離れた位置（例えば位置Ｐ４１）の磁場強度に基づいて各位置の磁場強度を補間する必要があるのに対し、本実施形態に係る磁気センサー５００によればより近い位置の磁場強度に基づいて各位置の磁場強度を補間することができるため、より精度の高い磁場情報が得られる。
【００７３】
以上、第５の実施形態によれば、第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向が、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向のいずれかであり、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のうち、対向する一対の第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２の検出軸と異なる方向の磁場強度を、隣接する第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２により検出される当該方向の磁場強度に基づいて補間する制御部５６０を備えるので、測定試料に対して同一位置における三成分の磁場強度を取得することができ、測定試料の磁場分布を高い空間分解能で検出することができる。
【００７４】
なお、上記した第５の実施形態では、隣接する第１及び第２の磁気抵抗素子により検出される磁場強度の平均値を算出することで磁場強度を補間するものとしたが、これに限られるものではなく、磁場強度の補間のための計算方法はいずれであっても良いし、磁場強度の補間を行わないものとしても良い。
【００７５】
《第６の実施形態》
本発明の磁気センサーの第６の実施形態について図８Ａ‐８Ｃを参照して以下説明する。以下に説明する以外の構成は上記第５の実施形態の磁気センサー５００と略同様であるため、同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７６】
図８Ａ‐８Ｃは、本実施形態の磁気センサー６００を示す概略構成図であり、図８Ａは、第１の磁気センサーアレイ６３０の測定試料６との対向面を示す図、図８Ｂは、磁気センサー６００の面方向から見たときの磁気センサー６００及び測定試料６を示す図、図８Ｃは、第２の磁気センサーアレイ６４０の測定試料６との対向面を示す図である。図８Ａ及び図８Ｃに、第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２のそれぞれの検出軸の方向を「Ｘ」、「Ｙ」又は「Ｚ」で図示しており、「Ｘ」はＸ方向を検出軸とし、「Ｙ」はＹ方向を検出軸とし、「Ｚ」はＺ方向を検出軸とすることを示している。
【００７７】
第６の実施形態に係る磁気センサー６００においては、第１及び第２の磁気抵抗素子１、２の検出軸の方向が互いに直交するＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向のいずれかである。具体的には、第１の磁気センサーアレイ６３０の支持部材６３１上に、Ｘ方向を検出軸とする第１の磁気抵抗素子１及びＹ方向を検出軸とする第１の磁気抵抗素子１が交互に配列された列と、Ｚ方向を検出軸とする第１の磁気抵抗素子１が配列された列とが、Ｙ方向において交互に配列されている。同様に、第２の磁気センサーアレイ６４０の支持部材６４１上に、Ｘ方向を検出軸とする第２の磁気抵抗素子２及びＹ方向を検出軸とする第２の磁気抵抗素子２が交互に配列された列と、Ｚ方向を検出軸とする第２の磁気抵抗素子２が配列された列とが、Ｙ方向において交互に配列されている。また、対向する第１の磁気抵抗素子１と第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向が異なっている。
【００７８】
また、磁気センサー６００は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のうち、対向する一対の第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２の検出軸と異なる方向の磁場強度を、隣接する第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２により検出される当該方向の磁場強度に基づいて補間する制御部６６０を備えている。
【００７９】
ここで、支持部材６３１上に配列される第１の磁気抵抗素子１の各位置のうち、ａ列目、ｂ行目の位置をＰａｂとするものとして以下説明する。
磁気センサー６００により測定試料６の磁場強度を測定すると、位置Ｐ３２に配置される第１の磁気抵抗素子１によりＹ方向の磁場強度を検出することができ、これに対向する第２の磁気抵抗素子２によりＺ方向の磁場強度を検出することができるが、位置Ｐ３２におけるＸ方向の磁場強度は検出されない。そこで、制御部６６０は、例えば、位置Ｐ３１及びＰ３３に配置される第１の磁気抵抗素子１により検出されたＸ方向の磁場強度と、位置Ｐ２２及びＰ４２に配置される第１の磁気抵抗素子１に対向する第２の磁気抵抗素子２により検出されたＸ方向の磁場強度との平均値を、位置Ｐ３２におけるＸ方向の磁場強度として取得する。同様にして、制御部６６０は、各位置におけるＸ、Ｙ方向の磁場強度を取得する。
【００８０】
これに対し、磁気センサーが第１の磁気センサーアレイ６３０のみで構成される場合、位置Ｐ３２におけるＸ方向の磁場強度は、位置Ｐ３１及びＰ３３に配置される第１の磁気抵抗素子１により検出されたＸ方向の磁場強度から補間する必要がある。したがって、少数の検出値に基づいて各位置の磁場強度を補間する必要があるのに対し、本実施形態に係る磁気センサー６００によればより多くの検出値に基づいて各位置の磁場強度を補間することができるため、より精度の高い磁場情報が得られる。また、第１の磁気センサーアレイ６３０のみで構成される場合、Ｚ方向の磁場強度についても補間する必要があるが、本実施形態に係る磁気センサー６００によればＺ方向の磁場強度は各位置で検出できるため補間する必要がない。
【００８１】
以上、第６の実施形態によれば、第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向が、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向のいずれかであり、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のうち、対向する一対の第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２の検出軸と異なる方向の磁場強度を、隣接する第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２により検出される当該方向の磁場強度に基づいて補間する制御部６６０を備えるので、測定試料に対して同一位置における三成分の磁場強度を取得することができ、測定試料の磁場分布を高い空間分解能で検出することができる。
【００８２】
なお、上記した第６の実施形態では、隣接する第１及び第２の磁気抵抗素子により検出される磁場強度の平均値を算出することで磁場強度を補間するものとしたが、これに限られるものではなく、磁場強度の補間のための計算方法はいずれであっても良いし、磁場強度の補間を行わないものとしても良い。
【００８３】
《第７の実施形態》
本発明の磁気センサーの第７の実施形態について図９Ａ‐９Ｃを参照して以下説明する。以下に説明する以外の構成は上記第５の実施形態の磁気センサー５００と略同様であるため、同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８４】
図９Ａ‐９Ｃは、本実施形態の磁気センサー７００を示す概略構成図であり、図９Ａは、第１の磁気センサーアレイ７３０の測定試料６との対向面を示す図、図９Ｂは、磁気センサー７００の面方向から見たときの磁気センサー７００及び測定試料６を示す図、図９Ｃは、第２の磁気センサーアレイ７４０の測定試料６との対向面を示す図である。図９Ａ及び図９Ｃに、第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２のそれぞれの検出軸の方向を「Ｘ」、「Ｙ」又は「Ｚ」で図示しており、「Ｘ」はＸ方向を検出軸とし、「Ｙ」はＹ方向を検出軸とし、「Ｚ」はＺ方向を検出軸とすることを示している。
【００８５】
第７の実施形態に係る磁気センサー７００においては、第１及び第２の磁気抵抗素子１、２の検出軸の方向が互いに直交するＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向のいずれかである。具体的には、第１の磁気センサーアレイ７３０の支持部材７３１上に、Ｘ方向を検出軸とする第１の磁気抵抗素子１、Ｙ方向を検出軸とする第１の磁気抵抗素子１及びＺ方向を検出軸とする第１の磁気抵抗素子１が交互に配列された列が、同一方向の検出軸の第１の磁気抵抗素子１が隣り合わないようにＹ方向に複数列配列されている。同様に、第２の磁気センサーアレイ７４０の支持部材７４１上に、Ｘ方向を検出軸とする第２の磁気抵抗素子２、Ｙ方向を検出軸とする第２の磁気抵抗素子２及びＺ方向を検出軸とする第２の磁気抵抗素子２が交互に配列された列が、同一方向の検出軸の第２の磁気抵抗素子２が隣り合わないようにＹ方向に複数列配列されている。また、対向する第１の磁気抵抗素子１と第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向が異なっている。
【００８６】
また、磁気センサー７００は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のうち、対向する一対の第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２の検出軸と異なる方向の磁場強度を、隣接する第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２により検出される当該方向の磁場強度に基づいて補間する制御部７６０を備えている。
【００８７】
ここで、支持部材７３１上に配列される第１の磁気抵抗素子１の各位置のうち、ａ列目、ｂ番目の位置をＰａｂとするものとして以下説明する。
磁気センサー７００により測定試料６の磁場強度を測定すると、位置Ｐ３２に配置される第１の磁気抵抗素子１によりＹ方向の磁場強度を検出することができ、これに対向する第２の磁気抵抗素子２によりＺ方向の磁場強度を検出することができるが、位置Ｐ３２におけるＸ方向の磁場強度は検出されない。そこで、制御部７６０は、例えば、位置Ｐ２２、Ｐ３１及びＰ４２に配置される第１の磁気抵抗素子１により検出されたＸ方向の磁場強度と、位置Ｐ２１、Ｐ３３及びＰ４１に配置される第１の磁気抵抗素子１に対向する第２の磁気抵抗素子２により検出されたＸ方向の磁場強度との平均値を、位置Ｐ３２におけるＸ方向の磁場強度として取得する。同様にして、制御部７６０は、各位置におけるＸ、Ｙ、Ｚ方向の磁場強度を取得する。
【００８８】
これに対し、磁気センサーが第１の磁気センサーアレイ７３０のみで構成される場合、位置Ｐ３２におけるＸ方向の磁場強度は、位置Ｐ２２、Ｐ３１及びＰ４２に配置される第１の磁気抵抗素子１により検出されたＸ方向の磁場強度から補間する必要がある。したがって、少数の検出値に基づいて各位置の磁場強度を補間する必要があるのに対し、本実施形態に係る磁気センサー７００によればより多くの検出値に基づいて各位置の磁場強度を補間することができるため、より精度の高い磁場情報が得られる。
【００８９】
以上、第７の実施形態によれば、第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２の検出軸の方向が、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向のいずれかであり、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のうち、対向する一対の第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２の検出軸と異なる方向の磁場強度を、隣接する第１の磁気抵抗素子１及び第２の磁気抵抗素子２により検出される当該方向の磁場強度に基づいて補間する制御部７６０を備えるので、測定試料に対して同一位置における三成分の磁場強度を取得することができ、測定試料の磁場分布を高い空間分解能で検出することができる。
【００９０】
なお、上記した第７の実施形態では、隣接する第１及び第２の磁気抵抗素子により検出される磁場強度の平均値を算出することで磁場強度を補間するものとしたが、これに限られるものではなく、磁場強度の補間のための計算方法はいずれであっても良いし、磁場強度の補間を行わないものとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、磁気センサーに利用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１      第１の磁気抵抗素子
２      第２の磁気抵抗素子
３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０、７３０  第１の磁気センサーアレイ
４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０、７４０  第２の磁気センサーアレイ
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００  磁気センサー
３５０  走査機構
５６０、６６０、７６０  制御部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【国際調査報告】
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