(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加される磁場に応答して個々のセンサ値を提供するようにそれぞれ構成され、第１の部分が第１の隣接エリア（Ａ１）に配置され、第２の部分が第２の隣接エリア（Ａ２）に配置され、第３の部分が第３の隣接エリア（Ａ３）に配置される複数の磁場センサ素子（ＣＳＥ）と、
第１のコイル部（ＣＰ１）、第２のコイル部（ＣＰ２、・・・、ＣＰ１０）および第３のコイル部（ＣＰ３）を備えるコイル線配置（ＣＷＡ）と、有し、
前記第１、第２および第３の隣接エリア（Ａ１、Ａ２、Ａ３）は互いに異なり、
第２のコイル部（ＣＰ２）が第１のコイル部分（ＣＰ１）と第３のコイル部（ＣＰ３）との間で直列に接続され、
もし所定の電流が前記コイル線配置（ＣＷＡ）に印加されるならば、第１の磁場成分が前記第１の隣接エリア（Ａ１）で生成され、第２の磁場成分が前記第２の隣接エリア（Ａ２）で前記第１の磁場成分と反対に生成され、第３の磁場成分が前記第３の隣接エリア（Ａ３）で前記第１の磁場成分と同じ向きを有して生成されるように、前記第１のコイル部（ＣＰ１）は前記第１の隣接エリア（Ａ１）の前記磁場センサ素子（ＣＳＥ）に近接して配置され、前記第２のコイル部（ＣＰ２）は前記第２の隣接エリア（Ａ２）の前記磁場センサ素子（ＣＳＥ）に近接して配置され、前記第３のコイル部（ＣＰ３）は前記第３の隣接エリア（Ａ３）の前記磁場センサ素子（ＣＳＥ）に近接して配置され、
前記第１および前記第３の隣接エリア（Ａ１、Ａ３）内で提供される個々のセンサ値の総和と前記第２の隣接エリア（Ａ２）内で提供される個々のセンサ値の総和との間の差に基づく全センサ値を作成するように構成される磁場センサシステム。
【請求項２】
各隣接エリア（Ａ１、・・・、Ａ１０）は、前記複数の磁場センサ素子（ＣＳＥ）のそれぞれの部分で構成される１つまたは複数の真っすぐな列または行の形を有する、請求項１に記載の磁場センサシステム。
【請求項３】
各コイル部（ＣＰ１、・・・、ＣＰ１０）は、単一ワイヤ、並列接続した少なくとも２つのワイヤ、及び平行に導かれる少なくとも２つのワイヤのうちの１つによって形成され、
前記各コイル部の少なくとも１つのワイヤは、前記各隣接エリア（Ａ１、・・・、Ａ１０）の各磁場センサ素子（ＣＳＥ）に近接して配置される、請求項１または２に記載の磁場センサシステム。
【請求項４】
前記各隣接エリアは、前記複数の磁場センサ素子のそれぞれの部分で構成される１つまたは複数の真っすぐな列または行の形を有し、
前記各コイル部（ＣＰ１、・・・、ＣＰ１０）の少なくとも１つのワイヤは、前記各隣接エリア（Ａ１、・・・、Ａ１０）の各列または行にそれぞれ近接して真っすぐに配置される、請求項３に記載の磁場センサシステム。
【請求項５】
前記各コイル部（ＣＰ１、ＣＰ２）の並列に接続されるワイヤまたは平行に導かれるワイヤの数は同じである、請求項３または４に記載の磁場センサシステム。
【請求項６】
前記各隣接エリア（Ａ１、・・・、Ａ１０）の少なくとも１つは、二以上の次元を有するメッシュに接続される前記複数の磁場センサ素子（ＣＳＥ）のそれぞれの部分で構成され、且つ少なくとも２つの真っすぐな列または行の形を有する、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の磁場センサシステム。
【請求項７】
前記隣接エリア（Ａ１、・・・、Ａ１０）のうちの少なくとも２つの前記磁場センサ素子（ＣＳＥ）は、二以上の次元を有するメッシュに相互接続される、請求項２乃至６のいずれか１項に記載の磁場センサシステム。
【請求項８】
前記複数の磁場センサ素子（ＣＳＥ）の第４の部分は、第４の隣接エリア（Ａ４）に配置され、前記第１、前記第２、前記第３および前記第４の隣接エリア（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）は、互いに異なり、
前記コイル線配置（ＣＷＡ）は、前記第３のコイル部（ＣＰ３）に直列に取り付けられる第４のコイル部（ＣＰ４）を備え、
前記第４のコイル部（ＣＰ４）は、もし所定の電流が前記コイル線配置（ＣＷＡ）に印加されるならば、第４の磁場成分が前記第４の隣接エリア（Ａ４）で前記第２の磁場成分と同じ向きを有して生成されるように、前記第４の隣接エリア（Ａ４）の前記磁場センサ素子（ＣＳＥ）に近接して配置され、
前記磁場センサシステムは、前記第１および前記第３の隣接エリア（Ａ１、Ａ３）内で提供される個々のセンサ値の総和と前記第２および前記第４の隣接エリア（Ａ２、Ａ４）内で提供される個々のセンサ値の総和との間の差に基づく全センサ値を作成するように構成される、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の磁場センサシステム。
【請求項９】
前記第３および前記第４の隣接エリア（Ａ３、Ａ４）は、前記第１および前記第２の隣接エリア（Ａ１、Ａ２）の間に位置し、
前記第３の隣接エリア（Ａ３）は、前記第１の隣接エリア（Ａ１）の隣に位置し、
前記第４の隣接エリア（Ａ４）は、前記第２の隣接エリア（Ａ２）の隣に位置し、
前記コイル部（ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３、ＣＰ４）は、前記各隣接エリア（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）に近接して渦巻き状に配置される、請求項８に記載の磁場センサシステム。
【請求項１０】
前記コイル部（ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３、ＣＰ４）は、バイファイラ巻きを形成し、
前記コイル部（ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３、ＣＰ４）の各２つは、互いに隣接して位置する前記隣接エリアの２つに近接して平行に導かれる、請求項８に記載の磁場センサシステム。
【請求項１１】
前記システムは、所定の校正電流を前記コイル線配置（ＣＷＡ）に印加するように構成され、
前記校正電流の印加中に作成される前記全センサ値は、校正値に対応する、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の磁場センサシステム。
【請求項１２】
印加される磁場に応答して個々のセンサ値を提供するようにそれぞれ構成され、且つそれぞれが電気的に相互接続されたさらなる複数の磁場センサ素子（ＭＳＥ）をさらに備え、
前記さらなる複数の磁場センサ素子（ＭＳＥ）の個々のセンサ値および前記校正値に基づいて測定値を作成するように構成される、請求項１１に記載の磁場センサシステム。
【請求項１３】
前記第１の隣接エリア（Ａ１）内で提供される個々のセンサ値、前記第２の隣接エリア（Ａ２）内で提供される個々のセンサ値および前記第３の隣接エリア（Ａ３）内で提供される個々のセンサ値の総和に基づく測定値を作成するようにさらに構成される、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の磁場センサシステム。
【請求項１４】
前記測定値は、外部磁場成分に対応する、請求項１２または１３に記載の磁場センサシステム。
【請求項１５】
前記磁場センサ素子（ＣＳＥ、ＭＳＥ）のすべては、同じセンサタイプであって、ホールセンサ、巨大磁気抵抗素子、異方性磁気抵抗素子、又はトンネル磁気抵抗素子のうちの１つから選択される、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の磁場センサシステム。
【請求項１６】
印加される磁場に応答して個々のセンサ値を提供するようにそれぞれ構成され、第１の部分が第１の隣接エリア（Ａ１）に配置され、第２の部分が前記第１の隣接エリア（Ａ１）と異なる第２の隣接エリア（Ａ２）に配置される複数の磁場センサ素子（ＣＳＥ）と、
第１のコイル部（ＣＰ１）および前記第１のコイル部（ＣＰ１）に直列に接続される第２のコイル部（ＣＰ２、・・・、ＣＰ１０）を備えるコイル線配置（ＣＷＡ）と、有し、
前記第１および前記第２の隣接エリア（Ａ１、Ａ２）のそれぞれは、二以上の次元を有するメッシュに接続される前記複数の磁場センサ素子（ＣＳＥ）のそれぞれの部分で構成され、且つ少なくとも２つの真っすぐな列または行の形を有し、
もし所定の電流が前記コイル線配置（ＣＷＡ）に印加されるならば、第１の磁場成分が前記第１の隣接エリア（Ａ１）で生成され、第２の磁場成分が前記第２の隣接エリア（Ａ２）で前記第１の磁場成分と反対に生成されるように、前記第１のコイル部（ＣＰ１）は前記第１の隣接エリア（Ａ１）の前記磁場センサ素子（ＣＳＥ）に近接して配置され、前記第２のコイル部（ＣＰ２）は前記第２の隣接エリア（Ａ２）の前記磁場センサ素子（ＣＳＥ）に近接して配置され、
前記第１の隣接エリア（Ａ１）内で提供される個々のセンサ値と前記第２の隣接エリア（Ａ２）内で提供される個々のセンサ値との間の差に基づく全センサ値を作成するように構成される磁場センサシステム。
【請求項１７】
前記第１の隣接エリア（Ａ１）の前記磁場センサ素子（ＣＳＥ）は、二以上の次元を有するメッシュで、前記第２の隣接エリア（Ａ２）の前記磁場センサ素子（ＣＳＥ）に相互接続される、請求項１６に記載の磁場センサシステム。
【請求項１８】
前記システムは、所定の校正電流を前記コイル線配置に印加するように構成され、
前記校正電流の印加中に作成される前記全センサ値は、校正値に対応する、請求項１６に記載の磁場センサシステム。
【請求項１９】
印加される磁場に応答して個々のセンサ値を提供するようにそれぞれ構成され、且つそれぞれが電気的に相互接続されたさらなる複数の磁場センサ素子をさらに備え、
前記さらなる複数の磁場センサ素子の個々のセンサ値および前記校正値に基づいて測定値を作成するように構成される、請求項１８に記載の磁場センサシステム。
【請求項２０】
前記第１の隣接エリア内で提供される個々のセンサ値および前記第２の隣接エリア内で提供される個々のセンサ値の総和に基づく測定値を作成するようにさらに構成される、請求項１６に記載の磁場センサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に校正目的のために使用可能な磁場センサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な用途において、統合コイルが、試験のための磁場或いは校正目的の場所における磁場を生成するために磁場センサとともに使用される。そのような統合コイルはとりわけ、コイルに印加される電流によって生成される磁場を決定するコイル係数によって規定される。特に、コイルによって生成され、磁場センサによって感知される磁場は、例えば磁場センサのセンサエリアにわたって平均化されるコイル係数を乗じたコイル電流に基づいている。所定の供給電圧については、最大コイル電流は、供給電圧をコイルのオーム抵抗で割ることによって得られる。大きいセンサについては、コイル長は非常に長くなり、従ってコイルの抵抗は大きい。それ故に、所与の供給電圧で達成可能な最大生成磁場は、制限される。
【０００３】
大きいセンサは、異なる方法で電気的に接続可能な複数の単一センサ素子で形成されることもある。校正プロセスでは、センサ素子のそれぞれが、コイルに生成される磁場を測定する。従来の手法では、均一な磁場が大きいセンサの各センサ素子のそれぞれの位置で生成されるように、コイルのコイル線が配置される。従って、より長いコイルワイヤにおいて、校正に関する有効性の低減がもたらされる。
【０００４】
特許文献１には、非対称に分布した校正ワイヤを有する三次元ホールセンサが示されており、当該校正ワイヤは、少なくとも一組の横型ホール素子の周りに置かれた縦型ホール素子の上方に設けられている。異なる校正磁場成分の差は、部分的センサ結果の出力信号の平均化によって測定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／００３１９６０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決すべき目的は、複数の磁場センサ素子およびコイル線配置を有する磁場センサシステムのための効果的な概念を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、独立請求項の主題で達成される。実施形態および展開は、従属請求項の主題である。
【０００８】
例えば、磁場センサシステムは複数の磁場センサ素子を備え、磁場センサ素子のそれぞれは、印加される磁場に応答して個々のセンサ値を提供するように構成される。センサシステムはコイル線配置をさらに備え、磁場を生成するために、所定の電流をそのコイル線配置に印加することができる。
【０００９】
効果的な概念は、磁場センサ素子の第１の部分が第１の隣接エリアに配置され、第２の部分が第２の隣接エリアに配置されるように、複数の磁場センサ素子が少なくとも２つの部分に分けられるというアイデアに基づいている。さらに、コイル線配置は、第１のコイル部および第１のコイル部に接続される（特に、直列に接続される）第２のコイル部を備える。異なるコイル部は、相互に異なる向きを有する磁場成分を生成するように配置される。例えば、第１のコイル部は特定の空間次元に対して正の磁場を生成し、第２のコイル部はその空間次元に対して負の磁場を生成する。第１のコイル部によって生成される磁場は、第１のエリアのセンサ素子によって感知され、第２のコイル部によって生成される磁場は、第２のエリアのセンサ素子によって感知される。好ましくは、磁場センサ素子の第１の部分が第１の隣接エリアで相互接続もされ、磁場センサ素子の第２の部分が第２の隣接エリアで相互接続もされる。
【００１０】
第１のエリアから供給されるセンサ値と第２のエリアから供給されるセンサ値との間で差が形成されるように、結果として生じる個々のセンサ値は組み合わされる。磁場およびセンサ値のそれぞれ反対の向きに起因して、結果として生じる全センサ値は、個々のセンサ値の絶対値の総和に対応する。
【００１１】
効果的な概念によると、少なくとも２つのコイル部は、コイル部間でコイルを長くする必要なく互いに近接して、すなわち反平行に置くことができる。従って、コイル線配置の抵抗は最適化することができ、コイル線配置に対する同じ供給電圧に基づいて、より高い磁場がもたらされる。上述した差は、各エリアで別々に或いは磁場センサ素子のすべてについて全体で、磁場センサ素子のそれぞれの電気的相互接続によってすぐに形成されてもよい。当該差を構築するために、他の方法を使用することもできる。しかしながら、個々のセンサ値のすべては同時に提供されることが好ましく、特にコイル線配置への供給電圧または供給電流の印加中に提供される。
【００１２】
磁場センサシステムの一実施形態によると、コイル線配置の第１のコイル部は第１のエリアのセンサ素子に近接して配置され、第２のコイル部は第２のエリアのセンサ素子に近接して配置される。この結果、もし所定の電流がコイル線配置に印加されるならば、第１の磁場成分が第１のエリアで生成され、第２の磁場成分が第２のエリアで第１の磁場成分と反対に生成される。第１のエリア内で提供される個々のセンサ値と第２のエリア内で提供される個々のセンサ値との間の差に基づいて全センサ値を作成するように、磁場センサシステムが構成される。それぞれの個々のセンサ値はすべて、同時に提供される。
【００１３】
効果的な概念は、柔軟な方法で使用することができる。例えば、複数の磁場センサ素子は、校正すべきセンサ素子の配列と同じ形または同様の形を有して全エリアに配置される。そのようなセンサ配列は、コイル線配置とともに複数の磁場センサ素子の近くに置かれてもよい。
【００１４】
さらに、磁場センサシステムの異なるエリアが、インターリーブ方式で配置されることが可能である。この結果、校正すべき磁場センサ素子を異なるエリア間に置くことができる。従って、校正するために使用される磁場センサおよび測定するために使用されかつ校正すべき磁場センサ素子の両方により、全エリアが形成される。
【００１５】
なおさらなるオプションとして、複数の磁場センサ素子によって形成される異なるエリアが、磁場成分の方向に応じて評価される。その結果として、校正目的のために、個々のセンサ値に基づく差が前に述べられたように形成される。一方、測定目的のために、すべてのエリアの個々のセンサ値に基づく総和が形成される。
【００１６】
様々な実施形態によると、各エリアは、磁場センサ素子のそれぞれの部分で構成される１つまたは複数の真っすぐな列または行の形を有する。従って、各エリアは、例えば長方形の形状を有する。例えば、各列または行は、４つ以上の磁場センサ素子を備える。
【００１７】
もしエリアが、単一の行または列の形であるならば、このエリアの磁場センサ素子は、直列方式若しくは並列方式、又は直列および並列接続の組み合わせで相互接続されてもよい。
【００１８】
いくつかの実施形態では、エリアの少なくとも１つは、少なくとも２つの真っすぐな列または行の形を有する。そのようなエリアは、二以上の次元を有するメッシュに接続される磁場センサ素子のそれぞれよって構成されてもよい。
【００１９】
異なるエリアは、異なるサイズおよび異なる数の磁場センサ素子を有することができることに留意すべきである。しかしながら、たとえ全てのエリアが、同種のもので構成されるとしても、それが有利なこともあり得る。
【００２０】
様々な実施形態では、磁場センサ素子は相互接続されてもよい。この結果として、それらのそれぞれのエリア内で、より大きいサイズの単一磁場センサのように、そのエリア全体を動作させることを可能にする接続を、当該エリアが有する。加えて、または代替案として、単一磁場センサ素子または単一エリアは、１つまたは複数のグループのエリアを単一磁場センサのように動作させることができるように相互接続されてもよい。例えば、正の磁場成分に対応するセンサ値を提供するエリアは、固定接続部と一緒に接続され、負の磁場成分を提供するエリアは、固定方式で電気的に相互接続される。これは、全センサ値を作成するために上述の差の容易な形成を可能にする。加えて、もし必要ならば、異なるエリアのセンサ値の総和も、容易に作成することができる。
【００２１】
さらに、また複数の磁場センサ素子全体が、いくつかの実施では二以上の次元を有するメッシュに相互接続されてもよい。例えば、正および負の磁場成分に対応するセンサ値を提供するすべてのセンサ素子は、固定接続部と一緒に接続される。ここで、個々の磁場センサ素子の接続端子は、それらのそれぞれの極性で選択される。従って、差、または全センサ値は、磁場センサ素子の配列の外部接続部で受け取ることができ、より大きいサイズの単一磁場センサのようにその配列の全体を動作させることが可能になる。
【００２２】
例えば、少なくとも２つのエリアの磁場センサ素子は、二以上の次元を有するメッシュに相互接続される。そのようなメッシュは、より大きいサイズの単一磁場センサのように動作させられてもよい。
【００２３】
磁場センサシステムの様々な実施形態では、各コイル部は、単一ワイヤもしくは少なくとも２つのワイヤの並列接続、または平行に導かれる少なくとも２つのワイヤによって形成されてもよい。それぞれのコイル部の少なくとも１つのワイヤは、それぞれのエリアの各磁場センサ素子に近接して配置される。
【００２４】
もしエリアが、上で述べられたように、１つまたは複数の真っすぐな列または行の形を有するならば、それぞれのコイル部の少なくとも１つのワイヤは、真っすぐにまたは直線的に、それぞれのエリアの各列または行にそれぞれ近接して配置される。
【００２５】
上で述べられた様々な実施形態では、それぞれの磁場センサ素子で構成される２つのエリアの定義に関して、効果的な概念を説明された。しかしながら、当該素子に近接して配置されるコイル線配置のそれぞれのコイル部を有するより多くのエリアに、複数の磁場センサ素子を分けられるならば、より効果的にさえなる。そのような実施では、さらなるエリアの個々のセンサ値は、上で述べられた第１および第２のエリアと同様に評価される。特に、個々のセンサ値およびそれぞれのコイル部によって生成される磁場成分の正または負の方向に基づいてエリアの寄与をそれぞれ加算するまたは減算することにより、それぞれのエリアの絶対値が形成される。明らかに、全センサ値の符号はコイル電流の方向に依存し、その結果、当該総和または絶対値は、正かまたは負の値である。
【００２６】
例えば、複数の磁場センサ素子の第３の部分は、第３の隣接エリアに配置される。コイル線配置は、第２のコイル部に続いて直列に接続される第３のコイル部を備える。言い換えれば、第２のコイル部は、第１のコイル部と第３のコイル部との間で直列に接続される。第３のコイル部は、第３のエリアのセンサ素子に近接して配置される。その結果、もし所定の電流がコイル線配置に印加されるならば、第３の磁場成分が、第３のエリアで第１の磁場成分と同じ向きを有して生成される。例えば、全センサ値を作成するとき、第３のエリア内で提供される個々のセンサ値は、第１のエリア内で提供される個々のセンサ値のように処理され、すなわち第１のエリアについてと同じ符号で合計される。
【００２７】
さらなる展開では、複数の磁場センサ素子の第４の部分は、第４の隣接エリアに配置される。コイル線配置は、第３のコイル部に直列に取り付けられる第４のコイル部を備える。言い換えれば、第３のコイル部は、第２のコイル部と第４のコイル部との間に配置される。第４のコイル部は、第４のエリアのセンサ素子に近接して配置される。その結果、もし所定の電流がコイル線配置に印加されるならば、第４の磁場成分が、第４のエリアで第２の磁場成分と同じ向きを有して生成される。言い換えれば、第２および第４のエリアの磁場成分は、第１および第３のエリアの磁場成分と反対の向きを有する。結果として、全センサ値の作成中において、第４のエリアの個々のセンサ値は、第２のエリアの個々のセンサ値のように処理される。
【００２８】
好ましくは、磁場センサ素子のそれぞれの部分は、それらの隣接エリアで相互接続もされる。
【００２９】
例えば、全センサ値は、第１および第３のエリア内で提供される個々のセンサ値の総和と第２および第４のエリア内で提供される個々のセンサ値の総和との間の差に基づいている。好ましくは１つまたは複数の行または列の形を有する異なるエリアは、それらの番号付けの順に配置されてもよい。そのような構成では、すべてのエリアまたはすべての磁場センサ素子にそれぞれ及ぶまで、１つのコイル部が１つの方向でそれぞれのエリアの上方を通り、次のコイル部が次のエリアの上方を反対方向に通るように、コイル線配置がサーペンタイン状に形成されてもよい。このことは、２つのエリアだけでの実施でも可能である。
【００３０】
より一般的に言えば、２つのグループのエリアが形成されてもよく、例えば、第１のグループは奇数番号のエリアを備え、第２のグループは偶数番号のエリアを備える。次いで、全センサ値を作成するために、第１のグループの個々のセンサ値と第２のグループの個々のセンサ値との間の差が形成される。
【００３１】
少なくとも４つのエリアおよびそれぞれ４つのコイル部を有する一具体的実施では、コイル線配置はカタツムリ状であってもよく、例えば奇数番号のエリアが一緒に配置され、偶数番号のエリアが一緒に配置される。コイル部は、異なるエリアの上方にカタツムリまたは渦巻を形成する。
【００３２】
例えば、４エリア構成について、第３および第４のエリアは、第１のエリアと第２のエリアとの間に位置する。ここで、第３のエリアは第１のエリアの隣に位置し、第４のエリアは第２のエリアの隣に位置する。コイル部は、それぞれのエリアに近接して渦巻状に配置される。
【００３３】
少なくとも４つのエリアを有する代替実施形では、コイル部はバイファイラ巻きを形成する。バイファイラ巻きは、サーペンタイン状巻きと似ているが、しかし各位置で互いに近接して配置される往路および復路を有している。それに応じて、コイル部の各２つは、互いに隣接して位置するエリアの２つに近接して平行に導かれる。好ましくは、エリアの数は、コイル線配置のバイファイラ巻きをより容易に実施するために偶数である。
【００３４】
様々な実施形態では、異なるエリアは、それぞれの隣接エリアへのコイル部の影響を低減するために間隔をあけて離れて配置されてもよい。
【００３５】
いくつかの実施形態では、磁場センサシステムは、互いに独立して動作可能な２つ以上のコイル線配置を備える。特に、異なるコイル線配置は、コイル線配置に印加されるコイル電流または電圧のための独立した給電部を有する。すべてのコイル線配置は、上で述べられた異なるコイル部を有する単一コイル線配置のように構成されてもよい。特に、コイル線配置のコイル部は、反対方向の磁場成分を生成するために異なるエリアに近接して配置されてもよい。全センサ値は、単一コイル線配置について上で述べられたのと同じ方法で生成されてもよい。
【００３６】
より一般的に言えば、上で述べられた異なる実施形態の単一コイル線配置は、２つ以上のコイル線配置に分けられてもよく、２つ以上のコイル線配置のそれぞれは独立して給電される。しかしながら、異なるエリアの上方の任意のコイル線の構造は、単一コイル線配置の構造と同じであってもよい。
【００３７】
独立して給電される２つ以上のコイル線配置を使用することによって、例えば供給電圧制限は、例えば追加の給電接続部を提供することによって克服することができる。
【００３８】
様々な実施形態では、磁場センサシステムは、所定の校正電流をコイル線配置に印加するように構成される。この場合、校正電流の印加中に作成される全センサ値は、校正値に対応する。磁場センサシステムの動作中、コイル線配置に印加される電流の符号または流れの方向は、変えられてもよい。
【００３９】
そのような校正値は、校正または測定目的のためにそれぞれ使用されてもよい。例えば、磁場センサシステムはさらなる複数の磁場センサ素子を備え、当該磁場センサ素子のそれぞれは、印加される磁場に応答して個々のセンサ値を提供するように構成され、更には電気的に相互接続される。磁場センサシステムは、さらなる複数の磁場センサ素子の個々のセンサ値および校正値に基づいて測定値を作成するように構成される。もし別個の磁場センサ素子が測定目的だけのために使用されるならば、当該磁場センサ素子は様々なエリアの相互接続と同様に相互接続されてもよいが、コイルを用いた応用について述べられるような差を形成しなくてもよい。しかしながら、これらのセンサ素子は、二以上の次元を有するメッシュに電気的に接続されてもよい。
【００４０】
いくつかの実施形態では、磁場センサシステムは、第１のエリア内で提供される個々のセンサ値および第２のエリア内で提供される個々のセンサ値の総和に基づく測定値を作成するように構成される。または、より一般的に言えば、磁場センサシステムは、第１のグループのエリア内で提供される個々のセンサ値および第２のグループのエリア内で提供される個々のセンサ値の総和に基づく測定値を作成するように構成されてもよい。
【００４１】
異なる実施によると、全センサ値または校正値の作成および測定値の作成は、同時にまたは非同時に、例えば交互方式で行われてもよい。
【００４２】
好ましくは、それぞれの個々のセンサ値はすべて、特に同時作成のために、同時に提供される。このことは、コイル線配置によって生成される磁場成分に起因する信号寄与が互いに相殺する場合には、コイル線配置への校正電流の印加中も可能である。
【００４３】
従って、各磁場センサ素子は、二重目的に、すなわち校正目的および測定目的に役立つ。これは、磁場センサシステムを実施するために必要とされるサイズを低減する。
【００４４】
好ましくは、磁場センサシステムによって作成される測定値は、外部磁場成分に対応する。例えば、外部磁場成分は、外部永久磁石または外部電磁場によって生成される。外部磁場は、地球の磁場である可能性もある。
【００４５】
上で述べられた実施形態では、校正および測定に使用される磁場センサ素子は、共通の半導体本体内に統合されてもよい。従って、磁場センサシステムは、集積回路内で実施されてもよい。
【００４６】
例えば、磁場センサ素子のすべては同じセンサタイプであり、各素子は、次のもの、すなわちホールセンサ、巨大磁気抵抗ＧＭＲ素子、異方性磁気抵抗ＡＭＲ素子およびトンネル磁気抵抗ＴＭＲ素子の１つから選択される。磁場センサ素子は、平面の中または上方に提供されてもよい。磁場センサ素子は、基本的にそのような表面に垂直なまたは基本的にその表面に平行な磁場成分に敏感であってもよい。
【００４７】
ホールセンサを例にとると、横型ホールセンサは第１の場合に使用され、一方縦型ホールセンサは第２の場合に使用される。表面に平行な成分に敏感な磁場センサ素子を使用することは、コイル線配置の実施が容易なために有利なこともある。例えば、右側の位置で右向きの磁場を生成するために、それぞれの磁場センサ素子の上方に集中して、ワイヤが置かれてもよい。
【００４８】
以下のテキストは、図面を参照して例示的実施形態を使用することで本発明を詳細に説明する。同じ参照記号は、同じ要素もしくは回路部分、または様々な図で同様の機能を有する要素もしくは回路部分に使用される。従って、１つの図での要素または回路部分の記述は、次の図では繰り返されない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】磁場センサシステムの一実施形態を示す図である。
【図２】磁場センサシステムのさらなる実施形態を示す図である。
【図３Ａ】横型ホールセンサの実施を示す図である。
【図３Ｂ】縦型ホールセンサの実施を示す図である。
【図４】磁場センサシステムのさらなる実施形態を示す図である。
【図５】磁場センサシステムのさらなる実施形態を示す図である。
【図６】磁場センサシステムのさらなる実施形態を示す図である。
【図７Ａ】磁場センサシステムのさらなる実施形態を示す図である。
【図７Ｂ】磁場センサシステムのさらなる実施形態を示す図である。
【図８Ａ】磁場センサシステムのさらなる実施形態を示す図である。
【図８Ｂ】磁場センサシステムのさらなる実施形態を示す図である。
【図９Ａ】磁場センサシステムのさらなる実施形態を示す図である。
【図９Ｂ】磁場センサシステムのさらなる実施形態を示す図である。
【図１０Ａ】磁場センサシステムのさらなる実施形態を示す図である。
【図１０Ｂ】磁場センサシステムのさらなる実施形態を示す図である。
【図１１】磁場センサシステムのさらなる実施形態を示す図である。
【図１２】磁場センサシステムのさらなる実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
図１は、複数の磁場センサ素子ＣＳＥを備える磁場センサシステムの例示的実施形態を示す。センサ素子ＣＳＥは、１０×１０の配列で配置され、当該配列の長さおよび幅は、意図的に選ばれる。特に、また他のサイズが、選ばれてもよく、特に幅および長さについて異なるサイズであってもよい。各磁場センサ素子ＣＳＥは、印加される磁場に応答して個々のセンサ値を提供するように構成される。
【００５１】
この実施形態では、複数の磁場センサ素子ＣＳＥは、１０個の個別の隣接エリアＡ１からＡ１０に分けられる。従って、各エリアＡ１からＡ１０では、１０個の磁場センサ素子ＣＳＥが、相互接続される。この実施形態では、エリアＡ１からＡ１０の空間的順序付けは、それらの番号付けによる。
【００５２】
磁場センサシステムはさらに、コイル線配置ＣＷＡを備え、それは例えば、磁場センサ素子ＣＳＥの配列の上方に置かれたワイヤまたは金属シートによって形成される。コイル線配置ＣＷＡは、１０個の直列接続されたコイル部ＣＰ１からＣＰ１０を備え、各コイル部ＣＰ１からＣＰ１０は、それぞれの磁場センサ素子ＣＳＥを含有する対応するエリアＡ１からＡ１０のうちの１つの上方に配置される。
【００５３】
この実施形態では、コイル線配置ＣＷＡは、サーペンタイン状に形成され、サーペンタインの各部は、それぞれのエリアの磁場センサ素子ＣＳＥの行または列の上方に真っすぐに配置される１つのコイル部ＣＰ１からＣＰ１０によって形成される。これは、異なるコイル部間の接続を可能な限り短く保つことができるという効果を有する。従って、コイル線配置ＣＷＡの全抵抗は、特に従来の手法と比較して、低く保つことができる。
【００５４】
図１の実施形態を用い、コイル線配置ＣＷＡの２つの端部間に所定のＤＣ電流を提供すると、第１のコイル部ＣＰ１によって生成される磁場成分は、第２のコイル部ＣＰ２によって生成される磁場成分と反対方向であるということが、当業者には明らかとなる。一般に、奇数番号のコイル部ＣＰ１、ＣＰ３、ＣＰ５、ＣＰ７、ＣＰ９は、一方向の磁場成分を生成することになり、偶数番号のコイル部ＣＰ２、ＣＰ４、ＣＰ６、ＣＰ８、ＣＰ１０は、反対方向の磁場成分を生成することになる。磁場センサ素子ＣＳＥのそれぞれは、基本的に同じ向きの磁場に敏感であると仮定すると、奇数番号のエリアＡ１、Ａ３、Ａ５、Ａ９の磁場センサ素子ＣＳＥはそれぞれ、偶数番号のＡ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０の磁場センサ素子ＣＳＥの個々のセンサ値と比較して反対符号を有する個々のセンサ値を提供することになる。
【００５５】
センサ素子ＣＳＥの全配列の上方の均一な磁場と比較できる結果を達成するために、磁場センサシステムは、奇数番号のＡ１、Ａ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９内で提供される個々のセンサ値と偶数番号のエリアＡ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０内で提供される個々のセンサ値との間の差に基づく全センサ値を作成するように構成され、それぞれの個々のセンサ値はすべて、同時に提供されてもよい。その結果、全センサ値は、単一エリアＡ１からＡ１０の絶対値の総和に対応する。明らかに、全センサ値の符号はコイル電流の方向に依存し、その結果として当該総和は、正かまたは負の値である。
【００５６】
全センサ値は、測定目的のための校正値として使用されてもよい。
【００５７】
コイル線配置ＣＷＡの全抵抗は、図１の実施形態によると低い値を達成できるので、所定の校正電圧をコイル線配置ＣＷＡの２つの端部に印加するとき、より高い校正電流が、結果的に生じる。結果として、コイル線配置ＣＷＡによって生成される磁場強度は増加する。結果として、磁場センサ素子ＣＳＥの個々のセンサ値は、より高い磁場強度に起因してより高い有意性を有する。
【００５８】
図１の説明の初めに述べられたように、コイル部でのエリアの数は、異なって選ばれてもよい。例えば、２以上の各数が、説明される原理（すなわち、各エリア内の絶対値に基づいて全センサ値を形成すること）を用いるために使用されてもよく、特に、その原理はそれぞれの差を構築することによって行われる。
【００５９】
より一般的に言えば、２つのグループのエリアが形成されてもよく、例えば、第１のグループは奇数番号のエリアＡ１、Ａ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９を備え、第２のグループは偶数番号のエリアＡ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を備える。次いで、全センサ値を作成するために、第１のグループの個々のセンサ値と第２のグループの個々のセンサ値との間の差が形成される。
【００６０】
様々な実施形態では、説明される原理は、動作の前または動作中に磁場センサの校正のために使用されてもよい。例えば、電気的に相互接続される、さらなる複数の磁場センサ素子が、磁場センサシステムに提供されてもよい。そのような実施形態では、磁場センサシステムは、さらなる複数の磁場センサ素子の個々のセンサ値および校正値に基づいて測定値を作成するように構成される。例えば、測定値は、外部磁場成分に対応する。
【００６１】
図２は、そのような実施形態の具体的な実施を示し、磁場センサシステムは、図１で示される配置を備える。図１のこの配置の磁場センサ素子は、校正目的のために使用されるので、当該磁場センサ素子は校正センサ素子ＣＳＥと呼ばれてもよい。図２の磁場センサシステムは測定目的のために使用されるさらなる複数の磁場センサ素子をさらに備え、当該磁場センサ素子は測定センサ素子ＭＳＥと呼ばれてもよい。
【００６２】
好ましくは、測定センサ素子ＭＳＥの配列は、校正センサ素子ＣＳＥの配列と同じ、または少なくとも同様のサイズを有する。これのことは結果として生じる配列が同じまたは同様の感度を有することを支援し、その結果として、校正センサ素子ＣＳＥを用いて生成される校正値は、測定センサ素子ＭＳＥを用いた実際の測定にとって高い有意性を有する。
【００６３】
感知素子ＣＳＥ、ＭＳＥのそれぞれは、同じセンサタイプおよび実施とするべきである。例えば、センサ素子ＭＳＥ、ＣＳＥは、ホールセンサ、巨大磁気抵抗ＧＭＲ、異方性磁気抵抗ＡＭＲ素子、またはトンネル磁気抵抗ＴＭＲ素子として形成されてもよく、それらの素子はそれ自体が当技術分野でよく知られている。そのような磁場センサ素子は、空間で一方向の磁場成分だけに敏感であるように実施されてもよい。例えば、センサ素子ＣＳＥ、ＭＳＥは、基本的にそれらの表面に垂直である磁場成分に敏感であってもよく、その表面は、これまでに示された配列に似た構造の表面に対応してもよい。さらに、センサ素子は、前記表面に平行である磁場成分に敏感であってもよい。
【００６４】
図１および図２でまたは次の図４から図１１で示される実施に関して、磁場センサ素子ＣＳＥ、ＭＳＥは、基本的に配列の表面に平行であり、コイル部ＣＰ１からＣＰ１０のそれぞれの直線に垂直である磁場成分に敏感である。
【００６５】
異なるタイプの磁場素子が、使用されてもよいが、根底にある原理をより良く理解するために、ホールセンサ素子について簡潔に述べる。
【００６６】
図３Ａおよび図３Ｂでは、ホールセンサ素子の例示的実施形態が、動作中の電流の流れの可能な方向とともに示される。本明細書では、図３Ａは、横型ホールセンサ素子の実施形態を示し、例えばスピニングカレント法の一動作段階では、電流Ｉ１が素子端子Ａから素子端子Ｃに流れる。一方、別の動作段階では、電流Ｉ２が素子端子Ｂから素子端子Ｄに流れる。例えば、正方形として示されるホールセンサ素子の側面に集中して、素子接続部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとして役立つ電気接点が提供される。そのような横型ホールセンサ素子を用いると、正方形として示される素子の表面に垂直である磁場を測定することができる。
【００６７】
図３Ｂにおいては、例えばｎ型ドープウェルＷがｐ型ドープ半導体本体ＨＬ内に設けられる、縦型ホールセンサ素子の実施形態が例示されている。半導体本体ＨＬおよびウェルＷの表面それぞれには、素子端子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのための接触パッドが提供される。ここで、素子端子Ａのための接触パッドは、２つまたは対称的に設けられる。
【００６８】
図３Ａで示されるホールセンサ素子と同様に、図３Ｂの縦型ホールセンサ素子内の電流は、第１の動作段階では素子端子Ｃから素子端子Ａの接触パッドに流れ、流れの矢印Ｉ１Ａ、Ｉ１Ｂによって特徴付けられる。第２の動作段階では、電流Ｉ２が、同様に素子端子Ｂから素子端子Ｄに流れる。図３Ｂで示されるホールセンサ素子を用いると、半導体本体ＨＬまたはウェルＷの表面に平行な磁場を測定することができる。特に、比喩的に図３Ｂの図解で縦方向に向かった磁場の測定が行われる。
【００６９】
図４は、複数の磁場センサ素子ＣＳＥ、特に校正センサ素子、および同数の測定センサ素子を有する磁場センサシステムのさらなる実施形態を示す。図４の実施形態は、校正プロセスに関して図１と同じアイデアに基づいている。この目的を達成するために、コイル線配置ＣＷＡは、サーペンタイン状の形状を有する。磁場センサシステムは、単一行に配置される、それぞれ５つの校正センサ素子ＣＳＥを有する５つのエリアＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５を備える。エリアＡ１からＡ５は交互に配置され、測定センサ素子ＭＳＥのそれぞれの行は各エリアＡ１からＡ５に隣接して配置される。
【００７０】
図１の配置と同様に、奇数番号のエリアＡ１、Ａ３、Ａ５は、コイル部ＣＰ１、ＣＰ３、ＣＰ５によって作成される第１の磁場成分に応答して個々のセンサ値を提供する。偶数番号のエリアＡ２、Ａ４は、対応する偶数番号のコイル部ＣＰ２およびＣＰ４によって作成される反対方向の磁場成分に対応する個々のセンサ値を提供する。図４と同様に、奇数番号のエリアおよび偶数番号のエリアの個々のセンサ値間の差が、絶対値を有するために形成される。校正センサ素子ＣＳＥおよび測定センサ素子ＭＳＥの近接した配置に起因して、センサ素子ＭＳＥ、ＣＳＥ間の良好な一致が達成できる。
【００７１】
図４の実施形態において、校正電流がコイル線配置ＣＷＡに印加される時間中も、測定することができる。この目的を達成するために、コイル線配置ＣＷＡはセンサ素子を下方に有することなく、第５のコイル部ＣＰ５に平行に導かれる第６のコイル部ＣＰ６を備える。しかしながら、第５のエリアＡ５の右側の測定センサ素子ＭＳＥについては、第５のコイル部ＣＰ５によって生成される磁場成分は、第６のコイル部ＣＰ６によって生成されるそれぞれの磁場成分を相殺する。しかしながら、特に同時に測定しかつ校正することを意図していないならば、コイル部ＣＰ６が省略されてもよいことに留意すべきである。さらに、もしコイル電流が時間とともに符号または流れの方向を交互に入れ替えて提供されるならば、コイル部ＣＰ６は容易に省略されてもよい。
【００７２】
図５は、図１のシステムと基本的に似ている磁場センサシステムのさらなる実施形態を示す。しかしながら、校正センサ素子ＣＳＥは、５つのエリアＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５だけに分けられ、それぞれのエリアは、磁場センサ素子ＣＳＥのそれぞれの部分で構成される２つの真っすぐな行の形を有する。
【００７３】
対応するコイル部ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３、ＣＰ４、ＣＰ５のそれぞれは、２つのワイヤの並列接続によって形成され、いずれの場合にも１つのワイヤが、それぞれのエリアの各行に近接してまたはその上方に真っすぐに配置される。各コイル部ＣＰ１からＣＰ５での２つのワイヤの並列接続に起因して、コイル線配置ＣＷＡの抵抗は、さらに低減される。
【００７４】
センサ素子ＣＳＥの同時に測定される個々のセンサ信号の評価は、前に述べられた原理に対応する。
【００７５】
磁場センサシステムの同様の実施形態は、図６で示される。図５の実施形態と対照的に、コイル部ＣＰ１からＣＰ５は、実際には２つのワイヤの並列接続で構成されず、各エリアでそれぞれの行に近接してまたはその上方に平行に導かれる２つのワイヤで構成される。いずれの場合にも、１つのエリアの１つのワイヤは、隣接エリアの１つのワイヤに直列に接続される。電気的な観点からは、コイル線配置ＣＷＡは、並列に接続される２つのワイヤを備え、これらの平行に導かれるワイヤは、サーペンタインのように異なるエリアＡ１からＡ５の上方に配置される。校正値の評価および決定に関しては、例えば図５で適用されたのと同じ原理が使用される。
【００７６】
図７Ａおよび図７Ｂは、前の例のように、複数の校正センサ素子ＣＳＥおよびコイル線配置ＣＷＡを備える磁場センサシステムのさらなる実施形態を示す。図７Ａおよび図７Ｂの両方では、校正センサ素子は２つのエリアＡ１、Ａ２に分けられ、それぞれのエリアは、長方形の形および５×１０センサ素子のサイズを有する。それに応じて、コイル線配置ＣＷＡは２つのコイル部ＣＰ１、ＣＰ２を備え、それぞれのコイル部は５つの並列接続された真っすぐなワイヤから構成される。ここで、センサ素子ＣＳＥの各行については、１つのワイヤがこの行に近接してまたはその上方に配置される。もし校正電流がコイル線配置ＣＷＡに印加されるならば、異なる向きの磁場成分がコイル部ＣＰ１およびＣＰ２を用いて生成される。効果的な概念によると、第１のエリアＡ１内で生成される個々のセンサ値と第２のエリアＡ２内で生成される個々のセンサ値との間の差が形成される。
【００７７】
図７Ａでは、校正センサ素子ＣＳＥは、特にエリアＡ１、Ａ２の端の行間で継続する規則的な間隔で配置される。対照的に、図７Ｂでは、２つのエリアＡ１、Ａ２は、間隔をあけて離れている。これは、それぞれの他のエリアによって生成される磁場の相互の影響を低減する。従って、さらにいっそうの正確な校正値を達成することができる。図７Ａおよび図７Ｂの両方の実施形態では、コイル線配置ＣＷＡのコイル抵抗は、低く保つことができる。その結果、他の実施形態に関する限り、より高い磁場を生成することができる。
【００７８】
図８Ａおよび図８Ｂにおいては、図７Ａおよび図７Ｂの磁場センサシステムに似ている、磁場センサシステムのさらなる実施形態が示されている。特に、複数の校正センサ素子ＣＳＥは、２つのエリアＡ１、Ａ２に分けられ、コイル線配置ＣＷＡは、２つのコイル部ＣＰ１、ＣＰ２に分けられる。しかしながら、図５から図６への変更のように、コイル部ＣＰ１、ＣＰ２のワイヤは、各コイル部内で並列に接続されず、センサ素子ＣＳＥのそれぞれの行の上方を平行に導かれるだけである。特に、第１のコイル部ＣＰ１の各ワイヤは、第２のコイル部ＣＰ２のワイヤのちょうど１つに直列に接続される。
【００７９】
図７Ａおよび図７Ｂについて述べられたように、図８Ａの実施形態は校正スペーサ素子ＣＳＥについて規則的な間隔を有し、一方図８Ｂの実施形態では、２つのエリアＡ１、Ａ２は間隔をあけて離れている。このような場合にも、コイル部の１つによって生成される磁場のもう一方のエリアへの影響を低減することができる。
【００８０】
図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａおよび図８Ｂで示される実施形態では、校正センサ素子の配列の寸法は、例えばここでは示されない測定センサ素子ＭＳＥの配列の寸法に応じて変えられてもよいことに留意すべきである。好ましくは、各コイル部ＣＰ１、ＣＰ２の並列接続されるまたは平行に導かれるワイヤの数は同じである。加えて、さらなる実施形態では、各コイル部でのワイヤの数は、行の数と異なるようにするために増やされることもあり得る。例えば、各行について、この行のセンサ素子ＣＳＥに近接して平行に導かれる２つのワイヤがあってもよい。従って、コイル線配置ＣＷＡ内のワイヤの濃密な配置を使用することができる。これは、コイル線配置ＣＷＡへの校正電流の印加中にセンサ素子ＣＳＥによって感知すべき磁場をさらに増加させることができる。
【００８１】
図９Ａおよび図９Ｂにおいては、コイル線配置ＣＷＡがバイファイラ巻きの形である、磁場センサシステムの実施形態を示す。図９Ａでは、校正センサ素子の１０×１０の配列が提供され、校正センサ素子はセンサ素子ＣＳＥの単一行によってそれぞれ形成される１０個のエリアＡ１からＡ１０に分けられる。前の実施形態（特に図１の実施形態）と対照的に、異なるエリアＡ１からＡ１０の順序付けが変えられている。校正電流の電流方向を考慮して、コイル部ＣＰ１からＣＰ１０のそれぞれは、順方向にある１つのコイル部が逆方向にあるコイル部と平行に配置されるように配置される。それ故に、コイル線配置ＣＷＡのバイファイラ構造が形成される。平行に導かれる順方向および逆方向の部分は、配列の左側から右側へ曲がりくねっている。
【００８２】
それぞれの磁場成分がコイル線配置ＣＷＡからの距離の増加とともに互いに相殺するので、バイファイラ配置はシステムの外側での感知すべき磁場を低減する。しかしながら、図１の実施形態でのように、奇数番号のエリアＡ１、Ａ３、Ａ５、Ａ７およびＡ９のグループのセンサ素子ＣＳＥは一方向の磁場成分を感知し、一方偶数番号のエリアＡ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８およびＡ１０のグループの校正センサ素子ＣＳＥは反対方向の磁場成分を感知する。前に説明したように、校正センサ値は、奇数番号のエリアからの個々のセンサ値と偶数番号のエリアの個々のセンサ値との間の差に基づき、磁場センサシステムによって形成される。
【００８３】
図９Ｂは、低減したサイズのバイファイラ巻きコイル線配置ＣＷＡ、すなわち４つのエリアＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４および４つのコイル部ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３、ＣＰ４をそれぞれ有する校正センサ素子ＣＳＥの４×４の配列を有する磁場センサシステムの実施形態を示す。図９Ａについて説明されたのと同じ原理が、ここでも当てはまる。
【００８４】
図１０Ａおよび図１０Ｂにおいては、磁場センサシステムのさらなる実施形態を示し、コイル線配置ＣＷＡが、エリアＡ１からＡ１０のそれぞれに近接して渦巻き状に配置されるコイル部ＣＰ１からＣＰ１０を有している。図１０Ａおよび図１０Ｂの実施形態では、渦巻きは、外側エリアＡ１、Ａ２から内側エリアＡ９、Ａ１０へ巻いている。それに応じて、校正センサ素子ＣＳＥの配列の左半分には、奇数番号のエリアＡ１、Ａ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９が位置し、一方右半分には、偶数番号のエリアＡ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０が位置する。従って、もしＤＣ電流が校正電流としてコイル線配置ＣＷＡに印加されるならば、各半分では、電流が同じ方向に流れ、それ故に同じ向きの磁場が生じる。このことは、異なるコイル抵抗にもかかわらず、それぞれの校正センサ素子ＣＳＥに対して、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａおよび図８Ｂで示される実施形態と同様である。しかしながら、全校正値を作成するための個々のセンサ値の評価は、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａおよび図８Ｂについて述べられたのと同じである。
【００８５】
図７Ａと図７Ｂとの間または図８Ａと図８Ｂとの間の違いをそれぞれ参照すると、図１０Ｂの実施形態は、２つの半分の領域（奇数番号の配列Ａ１、Ａ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９を有する領域と、偶数番号の配列Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を有する領域）が、間隔をあけて離れて配置され、それ故に生成される磁場の相互の影響を低減するという点で図１０Ａの実施形態と異なる。
【００８６】
図１１は、校正センサ素子ＣＳＥおよびコイル線配置ＣＷＡの設置に関して、図１の実施形態に基づいている、磁場センサシステムのさらなる実施形態を示す。しかしながら、図１１の実施形態では、センサ素子ＣＳＥが点線で印を付けられる奇数番号のエリアＡ１、Ａ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９のグループと、センサ素子ＣＳＥが実線で印を付けられる偶数番号のエリアＡ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０のグループとで示される２つのセンサ素子グループが形成されている。
【００８７】
この実施形態によると、磁場センサシステムは、第１のグループの個々のセンサ値の組み合わせに基づいて第１の値を作成し、第２のグループの個々のセンサ値の組み合わせに基づいて第２の値を作成するように構成される。前の説明に関して、校正値は、第１の値と第２の値との間の差を形成することによって実現でき、それ故に、もし校正電流がコイル線配置ＣＷＡに印加されるならば、当該構成値はいわゆる生成される磁場の絶対値を実現する。
【００８８】
加えて、磁場センサ配置は、第１および第２の値の総和に基づいて測定値を作成するように構成され、それ故に外部磁場に対応する。このことは、それぞれの磁場成分がそれぞれの異なる向きに起因して互いに相殺するため、校正電流の印加中および校正電流を印加しない場合であっても可能である。もし正および負の寄与が均等に分布するならば、このことは最も良く機能する。異なる実現方法によれば、全センサ値または校正値の作成および測定値の作成は、同時にまたは非同時に、例えば交互方式で行われてもよい。特に同時作成については、同じ個々のセンサ値が、測定値および全センサ値または校正値の両方に使用される。
【００８９】
図１１で示される配置は、磁場センサ素子ＣＳＥが、校正および測定目的の両方のために使用できるという利点を有する。従って、外部磁場を測定するための追加の磁場センサ素子は必要でない。
【００９０】
図１２においては、図１の実施形態に基づいている、磁場センサシステムのさらなる実施形態を示す。特に、同じ数の磁場センサ素子ＣＳＥおよび同じ順序のエリアＡ１、・・・、Ａ１０が設けられる。図１の実施形態との差として、図１２の実施形態は、２つのコイル線配置ＣＷＡ、ＣＷＡ２を備える。第１のコイル線配置ＣＷＡは、エリアＡ１からＡ５の上方に配置されたコイル部ＣＰ１からＣＰ５を備える。一方、第２のコイル線配置ＣＷＡ２は、エリアＡ６からＡ１０の上方に配置されたコイル部ＣＰ６からＣＰ１０を備える。２つのコイル線配置ＣＷＡ、ＣＷＡ２は、互いに独立して給電されてもよい。
【００９１】
図１の実施形態と比較すると、図１のコイル線配置は、図１２では２つのコイル線配置に分けられる。例えば、供給電圧制限は、この方策によって克服することができる。ここで示されないさらなる実施形態では、より多数のコイル線配置が磁場センサシステムに提供されてもよい。
【００９２】
磁場センサシステムの動作中、磁場センサ素子ＣＳＥの個々のセンサ値の評価は、図１の実施形態における評価に対応する。
【００９３】
上述の実施形態では、効果的な概念の原理を実施する様々な例が示される。特に、コイル線配置ＣＷＡはいずれの場合にも、異なるコイル位置で異なる向きを有する磁場が生成されるように形成され且つ配置される。さらに、結果として生じる個々のセンサ値の絶対値は、特に個々のセンサ値の差を形成することによって形成される。
【００９４】
上で述べられた実施形態はすべて、例えば図２で示されるように、磁場センサ素子、特に素子のサイズおよび数が同じまたは同様である測定センサ素子の追加の配列とともにまたはそのために使用することができる。
【００９５】
効果的な概念は、異なる可能な空間的向きの１つにおける磁場成分に敏感である様々な磁場センサ素子とともに使用することができる。特に、それらの表面に垂直な成分に敏感であるまたはそれらの表面に平行な磁場成分に敏感である磁場センサ素子を使用することができる。これは、横型および縦型ホールセンサについての例として、図３Ａおよび図３Ｂで実証された。生成される磁場成分がそれぞれの使用される磁場センサ素子によって感知できるように、コイル部を配置することができる。
【００９６】
磁場センサ素子は好ましくは、センサ素子から評価回路への接続ワイヤの数を低減するために、それらのエリア内で相互接続される。例えば１つの行または１つの列を有するエリアでは、センサ素子は、エリア内で直列に若しくは並列に、またはその組み合わせで接続されてもよい。そのような相互接続は、例えば国際特許出願公開ＷＯ２０１２／１４００７４Ａ１で述べられ、全体としてこれを参照することにより、当該相互接続は本明細書で援用されている。
【００９７】
２つ以上の行で構成されるエリア、または少なくとも２つのエリアについては、磁場センサ素子は、特に二以上の次元を有するメッシュ内で、メッシュ状接続で接続されてもよい。このことは、センサ素子の各単一接続が外側から接触されず、センサ素子のいくつかについて、これらのセンサ素子間の内部接続だけが存在することを意味する。このことは、国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１２／０６６６９７内でより詳細に述べられ、全体として本明細書で援用されている。
【００９８】
異なるエリア間で形成されるべき差は、同じ向きを有するそれぞれのエリアの個々のセンサ値を別々に評価することによって作成することができる。このことは、例えば図１１で示される実施形態に適用可能なこともある。しかしながら、その差はまた、単一センサ出力の極性を考慮してそれぞれの電気的接続によって形成されてもよい。そのような実施は、例えば欧州特許出願ＥＰ１２１５３４９３で述べられ、全体として本明細書で援用されている。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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