(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して略平行でかつ互いに略平行であり、隣り合う２つの一方に対して他方が長手方向にずれて配置された複数の磁気収束部と、
前記複数の磁気収束部に略平行であり、平面視で、前記複数の磁気収束部の隣り合う２つの磁気収束部の間に配置された複数の磁気検知部と、を備え、
前記複数の磁気検知部は、
平面視で、前記複数の磁気収束部のうち隣り合う２つの磁気収束部にそれぞれ寄って配置された第１及び第２の磁気検知部を含んでいる磁気センサ。
【請求項２】
前記第１の磁気検知部は、平面視で、前記複数の磁気収束部のうち隣り合う２つの磁気収束部の一方の磁気収束部よりも他方の磁気収束部に寄って配置され、
前記第２の磁気検知部は、平面視で、前記他方の磁気収束部よりも前記一方の磁気収束部に寄って配置されている請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記複数の磁気収束部は、３つ以上の磁気収束部で構成され、
１つの磁気収束部が２つの磁気収束部に対して長手方向にずれ、前記２つの磁気収束部が前記１つの磁気収束部を平面視で挟み込んで対向するように配置されている請求項１又は２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記複数の磁気収束部の各々のエッジ間距離が、それぞれ略等しい請求項３に記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記複数の磁気収束部は、平面視で前記複数の磁気収束部の各重心がジグザグとなるように配置されている請求項３又は４に記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記複数の磁気収束部は、平面視で１つおきに対抗して配置されている請求項３〜５のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記複数の磁気収束部の端部に磁気収束部材が設けられている請求項３〜６のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項８】
前記複数の磁気収束部は、前記磁気収束部材とともに、Ｔ字型，Ｙ字型又はＬ字型の磁気収束部を構成している請求項７に記載の磁気センサ。
【請求項９】
平面視で、前記複数の磁気収束部の１つに覆われるように配置された第３の磁気検知部をさらに備えている請求項１〜８のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項１０】
前記複数の磁気収束部は、１つおきに前記磁気収束部材で接続されている請求項７に記載の磁気センサ。
【請求項１１】
平面視で、前記複数の磁気収束部のうち端に配置された磁気収束部の外側に配置された第４及び第５の磁気検知部をさらに備えている請求項１０に記載の磁気センサ。
【請求項１２】
平面視で、前記複数の磁気収束部のうち端に配置された磁気収束部が前記磁気収束部材とともに、Ｔ字型，Ｙ字型又はＬ字型の磁気収束部を構成し、前記複数の磁気収束部のうち前記端に配置された磁気収束部以外の磁気収束部は、１つおきに前記磁気収束部材で接続されている請求項７に記載の磁気センサ。
【請求項１３】
前記複数の磁気検知部の感磁軸は、同一の第１の軸方向である請求項３〜８及び１２のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項１４】
前記複数の磁気検知部の各出力に基づいて、第２の軸方向の磁場と第３の軸方向の磁場とを演算して求める演算部を備えている請求項１３に記載の磁気センサ。
【請求項１５】
前記演算部は、前記複数の磁気検知部の各抵抗値に基づいて、前記第２及び第３の軸方向の磁場を求める請求項１４に記載の磁気センサ。
【請求項１６】
前記複数の磁気検知部と前記第３の磁気検知部の感磁軸は、同一の第１の軸方向である請求項９に記載の磁気センサ。
【請求項１７】
前記複数の磁気検知部と前記第３の磁気検知部の各出力に基づいて、第２の軸方向の磁場と第３の軸方向の磁場とを演算して求める演算部を備えている請求項１６に記載の磁気センサ。
【請求項１８】
前記演算部は、前記複数の磁気検知部と前記第３の磁気検知部の各抵抗値に基づいて、前記第２及び第３の軸方向の磁場を求める請求項１７に記載の磁気センサ。
【請求項１９】
前記複数の磁気検知部と前記第４及び第５の磁気検知部の感磁軸は、同一の第１の軸方向である請求項１１に記載の磁気センサ。
【請求項２０】
前記複数の磁気検知部と前記第４及び第５の磁気検知部の各出力に基づいて、第２の軸方向の磁場と第３の軸方向の磁場とを演算して求める演算部を備えている請求項１９に記載の磁気センサ。
【請求項２１】
前記演算部は、前記複数の磁気検知部と前記第４及び第５の磁気検知部の各抵抗値に基づいて、前記第２及び第３の軸方向の磁場を求める請求項２０に記載の磁気センサ。
【請求項２２】
前記演算部は、前記各抵抗値に関する連立方程式を解くことで、前記第２及び第３の軸方向の磁場を求める請求項１５，１８又は２１に記載の磁気センサ。
【請求項２３】
前記第１の軸方向は、前記基板に平行であり、
前記第２の軸方向は、前記基板に平行で前記第１の軸方向に直交し、
前記第３の軸方向は、前記基板に直交する請求項１４，１５，１７，１８，２０〜２２のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項２４】
第１の軸方向の磁場成分を検知する感磁材を有する磁気検知部と、
前記第１の軸方向に直交する第２の軸方向の磁場成分と、前記第１及び第２の軸方向のいずれにも直交する第３の軸方向の磁場成分とを前記第１の軸方向の磁場成分に変換する磁場方向変換部と、を備え、
前記磁場方向変換部は、基板上に互いに略平行となるように配置された第１及び第２の磁気収束部を備え、該第１及び第２の磁気収束部と前記磁気検知部が有する前記感磁材とで構成される配置パターンにおいて、
前記磁気検知部が有する前記感磁材と前記第１の磁気収束部との距離が、前記磁気検知部が有する前記感磁材と前記第２の磁気収束部との距離よりも短い磁気センサ。
【請求項２５】
前記磁気検知部が有する前記感磁材が、前記基板を平面視したときに、前記第１の磁気収束部と前記第２の磁気収束部との間に配置されている請求項２４に記載の磁気センサ。
【請求項２６】
前記磁気検知部が有する前記感磁材が、前記基板を平面視したときに、前記第１の磁気収束部と前記第２の磁気収束部と略平行となるように配置されている請求項２５に記載の磁気センサ。
【請求項２７】
第１の軸方向の磁場成分を検知する感磁材を有する磁気検知部と、
前記第１の軸方向に直交する第２の軸方向の磁場成分と、前記第１及び第２の軸方向のいずれにも直交する第３の軸方向の磁場成分とを前記第１の軸方向の磁場成分に変換する磁場方向変換部と、を備え、
前記磁場方向変換部は、基板上に互いに略平行となるように配置された第１及び第２の磁気収束部を備え、該第１及び第２の磁気収束部と前記磁気検知部が有する前記感磁材とで構成される配置パターンにおいて、
前記第１及び第２の磁気収束部が、該第２の磁気収束部の長手方向に磁場が入力されたときに、該第２の磁気収束部から前記第１の磁気収束部に磁束成分の磁路が形成されるように配置されている磁気センサ。
【請求項２８】
前記第１の軸方向と前記第２の軸方向とが、前記基板平面に平行で、かつ前記第３の軸方向が、前記基板平面に垂直である請求項２５〜２７のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項２９】
前記第２の磁気収束部が、前記第１の磁気収束部に対して、前記第２の磁気収束部の長手方向においてずれて配置されている請求項２５〜２８のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項３０】
第１の軸方向の磁場成分を検知する感磁材を有する磁気検知部と、
前記第１の軸方向に直交する第２の軸方向の磁場成分と、前記第１及び第２の軸方向のいずれにも直交する第３の軸方向の磁場成分とを前記第１の軸方向の磁場成分に変換する磁場方向変換部と、を備え、
前記磁場方向変換部は、基板上に互いに略平行となるように配置された第１及び第２の磁気収束部を備え、該第１及び第２の磁気収束部と前記磁気検知部が有する前記感磁材とで構成される配置パターンにおいて、
前記磁場方向変換部が、
第３の磁気収束部及び／又は第４の磁気収束部を有し、該第３の磁気収束部が、前記第１の磁気収束部を、該第３の磁気収束部及び前記第２の磁気収束部で挟む位置に配置され、前記第４の磁気収束部が、前記第２の磁気収束部を、前記第４の磁気収束部及び前記第１の磁気収束部で挟む位置に配置されている磁気センサ。
【請求項３１】
第１の軸方向の磁場成分を検知する感磁材を有する磁気検知部と、
前記第１の軸方向に直交する第２の軸方向の磁場成分と、前記第１及び第２の軸方向のいずれにも直交する第３の軸方向の磁場成分とを前記第１の軸方向の磁場成分に変換する磁場方向変換部と、を備え、
前記磁場方向変換部は、基板上に互いに略平行となるように配置された第１及び第２の磁気収束部を備え、該第１及び第２の磁気収束部と前記磁気検知部が有する前記感磁材とで構成される配置パターンにおいて、
前記第１〜第２の磁気収束部が、各々の端部に第１〜第２の磁気収束部材を備え、前記第１〜第２の磁気収束部及び前記第１〜第２の磁気収束部材が、前記基板を平面視したときに、Ｔ字型，Ｙ字型又はＬ字型である磁気センサ。
【請求項３２】
前記Ｔ字型，Ｙ字型又はＬ字型の前記第１〜第２の磁気収束部及び前記第１〜第２の磁気収束部材が、互いに空隙部を有している請求項３１に記載の磁気センサ。
【請求項３３】
第１の軸方向の磁場成分を検知する感磁材を有する磁気検知部と、
前記第１の軸方向に直交する第２の軸方向の磁場成分と、前記第１及び第２の軸方向のいずれにも直交する第３の軸方向の磁場成分とを前記第１の軸方向の磁場成分に変換する磁場方向変換部と、を備え、
前記磁場方向変換部は、基板上に互いに略平行となるように配置された第１及び第２の磁気収束部を備え、該第１及び第２の磁気収束部と前記磁気検知部が有する前記感磁材とで構成される配置パターンにおいて、
前記磁気検知部が有する前記感磁材の長辺方向に沿った一部が、前記基板平面を介して前記第１及び第２の磁気収束部のいずれかに覆われている磁気センサ。
【請求項３４】
第１の軸方向の磁場成分を検知する感磁材を有する磁気検知部と、
前記第１の軸方向に直交する第２の軸方向の磁場成分と、前記第１及び第２の軸方向のいずれにも直交する第３の軸方向の磁場成分とを前記第１の軸方向の磁場成分に変換する磁場方向変換部と、を備え、
前記磁場方向変換部は、基板上に互いに略平行となるように配置された第１及び第２の磁気収束部を備え、該第１及び第２の磁気収束部と前記磁気検知部が有する前記感磁材とで構成される配置パターンにおいて、
前記磁気検知部が有する前記感磁材と同じ構造の感磁材を有する補助磁気検知部を備え、該補助磁気検知部が有する前記感磁材が、前記第１〜第３の軸方向の磁場成分に対して不感となるように配置されており、前記配置パターンが、前記補助磁気検知部が有する感磁材を含む磁気センサ。
【請求項３５】
前記補助磁気検知部が有する前記感磁材が、前記第１及び第２の磁気収束部のいずれかに覆われている請求項３４に記載の磁気センサ。
【請求項３６】
前記補助磁気検知部が有する前記感磁材が、前記第２の磁気収束部に覆われている請求項３５に記載の磁気センサ。
【請求項３７】
前記配置パターンを複数有する請求項２４〜３３のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項３８】
前記配置パターンを複数有する請求項３４〜３７のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項３９】
前記複数の繰り返し配置パターンが、各々の配置パターン中の前記磁気検知部が有する感磁材が、隣接する後段の配置パターン中の前記磁気検知部が有する感磁材と電気的に接続されている請求項３７に記載の磁気センサ。
【請求項４０】
前記複数の繰り返し配置パターンが、各々の配置パターン中の前記磁気検知部が有する感磁材及び／又は前記補助磁気検知部が有する感磁材が、隣接する後段の配置パターン中の前記磁気検知部が有する感磁材及び／又は前記補助磁気検知部が有する感磁材の各々と電気的に接続されている請求項３８に記載の磁気センサ。
【請求項４１】
前記複数の繰り返し配置パターンにおいて、各々の配置パターン中の前記磁気検知部が有する感磁材と隣接する後段の配置パターン中の前記磁気検知部が有する感磁材とが電気的に接続されている請求項３７に記載の磁気センサ。
【請求項４２】
前記複数の繰り返し配置パターンにおいて、各々の配置パターン中の前記補助磁気検知部が有する感磁材と隣接する後段の配置パターン中の前記補助磁気検知部が有する感磁材とが電気的に接続されている請求項３８に記載の磁気センサ。
【請求項４３】
前記磁気検知部が有する前記感磁材が、前記第１の方向の磁場成分のみを検知する請求項２４〜４２のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項４４】
前記第１〜第４の磁気収束部及び前記第１〜第４の磁気収束部材が、軟磁性体である請求項３０、３７〜４３のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項４５】
第１の軸方向の磁場成分を検知する感磁材を有する磁気検知部と、
前記第１の軸方向に直交する第２の軸方向の磁場成分と、前記第１及び第２の軸方向のいずれにも直交する第３の軸方向の磁場成分とを前記第１の軸方向の磁場成分に変換する磁場方向変換部と、を備え、
前記磁場方向変換部は、基板上に互いに略平行となるように配置された第１及び第２の磁気収束部を備え、該第１及び第２の磁気収束部と前記磁気検知部が有する前記感磁材とで構成される配置パターンにおいて、
他の機能ブロックを制御する制御部を備え、
該制御部には、前記磁気検知部の出力から得られる前記第１〜第３の軸方向の磁場成分が加算された状態の信号が入力され、
前記制御部が、該第１〜第３の軸方向の磁場成分が加算された状態の信号で前記他の機能ブロックを制御する磁気センサ。
【請求項４６】
第１の軸方向の磁場成分を検知する感磁材を有する磁気検知部と、
前記第１の軸方向に直交する第２の軸方向の磁場成分と、前記第１及び第２の軸方向のいずれにも直交する第３の軸方向の磁場成分とを前記第１の軸方向の磁場成分に変換する磁場方向変換部と、を備え、
前記磁場方向変換部は、基板上に互いに略平行となるように配置された第１及び第２の磁気収束部を備え、該第１及び第２の磁気収束部と前記磁気検知部が有する前記感磁材とで構成される配置パターンにおいて、
前記磁気検知部の出力と前記補助磁気検知部の出力に基づき、前記第１〜第３の軸方向の磁場成分が加算された状態の信号を生成する信号生成部と、
他の機能ブロックを制御する制御部と備え、
前記制御部が、前記信号生成部から出力される前記第１〜第３の軸方向の磁場成分が加算された状態の信号で前記他の機能ブロックを制御する磁気センサ。
【請求項４７】
第１の軸方向の磁場成分を検知する感磁材をそれぞれ有する、複数の磁気検知部と、
前記第１の軸方向に直交する第２の軸方向の磁場成分と、前記第１及び第２の軸方向のいずれにも直交する第３の軸方向の磁場成分とを前記第１の軸方向の磁場成分に変換する磁場方向変換部と、を備え、
前記磁場方向変換部は、基板上に互いに略平行となるように配置された第１及び第２の磁気収束部を備え、該第１及び第２の磁気収束部と前記複数の磁気検知部が有する前記感磁材とで構成される配置パターンにおいて、
前記複数の磁気検知部のそれぞれの感磁材が、前記基板を平面視したときに、前記第１の磁気収束部と前記第２の磁気収束部との間に配置されている磁気センサ。
【請求項４８】
２軸又は３軸方向の磁気を検出する磁気センサにおいて、
基板平面に対して各々平行に配置された３つ以上の磁気検知部と、前記基板平面に対して各々平行に配置された第１〜第３の磁気収束部とからなる配置パターンを備え、
前記第１〜第３の磁気収束部が、前記第２の磁気収束部の長手方向に磁気が入力されたときに、前記第２の磁気収束部から前記第１の磁気収束部及び前記第２の磁気収束部から前記第３の磁気収束部にそれぞれ磁束成分の磁路が形成されるように配置され、
前記３つ以上の磁気検知部が、前記第２の磁気収束部と前記第１の磁気収束部との間に配置されている一方の磁気検知部群と、前記第２の磁気収束部と前記第３の磁気収束部との間に配置されている他方の磁気検知部群とを備えている磁気センサ。
【請求項４９】
前記３つ以上の磁気検知部のいずれもが、前記基板平面に対して平行な第１の軸方向に感磁軸を有し、前記２軸は、前記基板平面に対して平行かつ前記第１の軸に対して垂直な第２の軸と、前記基板平面に対して垂直な第３の軸であり、前記３軸は、前記第１〜第３の軸である請求項４８に記載の磁気センサ。
【請求項５０】
前記３つ以上の磁気検知部の各々が、前記第１の磁気収束部と前記第２の磁気収束部間の第１仮想中線から、前記一方の磁気検知部群の磁気検出部各々の長手方向の中線までの中線間距離及び前記第２の磁気収束部と前記第３の磁気収束部間の第２仮想中線から、前記他方の磁気検知部群の磁気検出部各々の長手方向の中線までの中線間距離が互いに略等しい請求項４８又は４９に記載の磁気センサ。
【請求項５１】
前記中線間距離の各々が、互いに０．７倍以上１．３倍以下である請求項５０に記載の磁気センサ。
【請求項５２】
前記第２の磁気収束部が、前記第１及び第３の磁気収束部に対して、前記第２の磁気収束部の長手方向にずれて配置される請求項４８〜５１のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項５３】
平面視で、前記第２の磁気収束部の重心が、前記第１及び第３の磁気収束部の重心を結んだ仮想線上に乗らない請求項４８〜５２のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項５４】
前記第１の磁気収束部と前記第２の磁気収束部とのエッジ間距離が、前記第２の磁気収束部と前記第３の磁気収束部とのエッジ間距離と略等しい請求項４８〜５３のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項５５】
前記エッジ間距離の各々が、互いに０．７倍以上１．３倍以下である請求項５４に記載の磁気センサ。
【請求項５６】
第４の磁気収束部及び／又は第５の磁気収束部を備え、該第４の磁気収束部が、前記第１の磁気収束部を、該第４の磁気収束部及び前記第２の磁気収束部で挟む位置に配置され、該第５の磁気収束部が、前記第３の磁気収束部を、該第５の磁気収束部及び前記第２の磁気収束部で挟む位置に配置される請求項４８〜５５のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項５７】
前記磁気収束部の端部に磁気収束部材を設け、該磁気収束部が、Ｔ字型，Ｙ字型又はＬ字型の磁気収束部を構成している請求項４８〜５６のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項５８】
前記Ｔ字型，Ｙ字型又はＬ字型の磁気収束部の磁気収束部材が、互いに空隙部を有している請求項５７に記載の磁気センサ。
【請求項５９】
前記３つ以上の磁気検知部の長辺方向に沿った一部が、前記基板平面を介して前記第１〜第３の磁気収束部のいずれかに覆われている請求項４８〜５８のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項６０】
前記配置パターンが、前記３つ以上の磁気検知部に加えて、さらに補助磁気検知部を備え、該補助磁気検知部が、磁気収束部に覆われている請求項４８〜５９のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項６１】
前記３つ以上の磁気検知部が、４つの磁気検知部である請求項６０に記載の磁気センサ。
【請求項６２】
前記補助磁気検知部が、前記第１〜第３の磁気収束部のいずれかに覆われている請求項６０又は６１に記載の磁気センサ。
【請求項６３】
前記配置パターンを複数有する請求項４８〜６２のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項６４】
前記複数の配置パターンにおいて、各々の配置パターン中の前記第３の磁気収束部が、隣接する後段の配置パターン中の前記第１の磁気収束部を兼ねる請求項６３に記載の磁気センサ。
【請求項６５】
前記複数の繰り返し配置パターンが、各々の配置パターン中の前記３つ以上の磁気検知部及び／又は前記補助磁気検知部が、隣接する後段の配置パターン中の前記３つ以上の磁気検知部及び／又は前記補助磁気検知部の各々と電気的に接続されている請求項６３又は６４に記載の磁気センサ。
【請求項６６】
前記３つ以上の磁気検知部からの出力に基づく信号が入力され、前記３つ以上の磁気検知部の感磁軸に対して垂直かつ前記基板平面に対して平行な方向のＹ軸の磁気成分と、前記基板平面に対して垂直な方向のＺ軸の磁気成分とを演算する演算部を備えている請求項４８〜６５のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項６７】
前記３つ以上の磁気検知部及び前記補助磁気検知部からの出力に基づく信号が入力され、前記３つ以上の磁気検知部の感磁軸の磁気成分と、前記３つ以上の磁気検知部の感磁軸に対して垂直かつ前記基板平面に対して平行な方向のＹ軸の磁気成分と、前記基板平面に対して垂直な方向のＺ軸の磁気成分とを演算する演算部を備えている請求項６０〜６２のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項６８】
前記演算部が、前記補助磁気検知部からの出力に基づく信号分が減算された前記３つ以上の磁気検知部からの出力に基づく信号を加算することにより、前記３つ以上の磁気検知部の感磁軸の磁気成分を演算する請求項６７に記載の磁気センサ。
【請求項６９】
請求項４８〜６８のいずれか１項に記載の磁気センサを用いた磁気検出方法。
【請求項７０】
第１及び第２の磁気収束部に挟まれた第１及び第２の磁気検知部と、前記第２の磁気収束部及び第３の磁気収束部に挟まれた第３の磁気検知部からの出力に基づいて、２軸方向の磁気成分を検出する磁気検出方法であって、
前記第１〜第３の磁気検知部は同一の第１の軸方向に感磁軸を有し、
前記第１の磁気検知部からの出力に基づく値と前記第３の磁気検知部の出力に基づく値とに基づいて、第２の軸方向の磁気成分を演算し、
前記第１の磁気検出部からの出力に基づく値と前記第２の磁気検知部の出力に基づく値とに基づいて、第３の軸方向の磁気成分を演算する磁気検出方法。
【請求項７１】
第１及び第２の磁気収束部に挟まれた第１及び第２の磁気検知部と、前記第２の磁気収束部と第３の磁気収束部に挟まれた第３及び第４磁気検知部からの出力に基づいて、２軸方向の磁気成分を検出する磁気検出方法であって、
前記第１〜第４の磁気検知部は同一の第１の軸方向に感磁軸を有し、
前記第３及び第４の磁気検知部からの出力に基づく値の和から前記第１及び第２の磁気検知部からの出力に基づく値の和を減算した値に基づいて第２の軸方向の磁気成分を演算し、
前記第２及び第４の磁気検知部からの出力に基づく値の和から前記第１及び第３の磁気検知部からの出力に基づく値の和を減算した値に基づいて第３の軸方向の磁気成分を演算するか、または、
前記第１の磁気検知部からの出力と前記第３の磁気検知部からの出力に基づいて、第２の軸方向の磁気成分を演算し、
前記第１の磁気検出部からの出力と前記第２の磁気検知部からの出力に基づいて、第３の軸方向の磁気成分を演算する磁気検出方法。
【請求項７２】
前記第１〜第３の磁気検知部からの出力と、磁気収束部に覆われた補助磁気検知部からの出力と、に基づいて３軸方向の磁気成分を検出する磁気検出方法であって、
前記第１〜第３の磁気検知部及び補助磁気検知部は、前記第１の軸方向に感磁軸を有し、
前記第２及び第３の軸方向の磁気成分の演算に加え、
前記第２の磁気検出部からの出力と、前記第３の磁気検知部からの出力と、前記補助磁気検知部からの出力に基づいて、前記第１の軸方向の磁気成分を演算する請求項７０に記載の磁気検出方法。
【請求項７３】
前記第１〜第４の磁気検知部からの出力と、磁気収束部に覆われた補助磁気検知部からの出力と、に基づいて３軸方向の磁気成分を検出する磁気検出方法であって、
前記第１〜第４の磁気検知部及び補助磁気検知部は、前記第１の軸方向に感磁軸を有し、
前記第２及び第３の軸方向の磁気成分の演算に加え、
前記第１〜第４の磁気検知部からの出力に基づく値から前記補助磁気検知部からの出力に基づく値を減算した前記第１〜第４の磁気検知部からの出力に基づく信号の総和に基づいて前記第１の軸方向の磁気成分を演算する請求項７１に記載の磁気検出方法。
【請求項７４】
前記第２の軸方向が、前記磁気検知部の感磁軸に対して垂直かつ前記基板平面に対して平行な方向であり、前記第３の軸方向が、前記基板平面に対して垂直な方向である請求項７０〜７３のいずれか１項に記載の磁気検出方法。
【請求項７５】
前記第１の軸方向が、前記磁気検知部の感磁軸の方向であることを特徴とする請求項７１〜７４のいずれか１項に記載の磁気検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサ及びその磁気検出方法に関し、より詳細には、少なくとも基板に垂直な磁場と平行な磁場とを混合して各磁場成分を分離可能な状態で検知できる磁気センサ及びその磁気検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、磁気の有無を検出する巨大磁気抵抗（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ＧＭＲ）素子は広く知られている。磁場をかけると電気抵抗率が増加する現象を磁気抵抗効果というが、一般の物質では、変化率は数％であるが、このＧＭＲ素子では数１０％に達することから、ハードディスクのヘッドに広く用いられている。
図１は、従来のＧＭＲ素子の動作原理を説明するための斜視図で、図２は、図１の部分断面図である。図中符号１は反強磁性層、２はピンド層（固定層）、３はＣｕ層（スペーサ層）、４はフリー層（自由回転層）を示している。磁性材料の磁化の向きで電子のスピン散乱が変わり抵抗が変化する。つまり、ΔＲ＝（ＲＡＰ−ＲＰ）／ＲＰ（ＲＡＰ；上下の磁化の向きが反平行のとき、ＲＰ；上下の磁化の向きが反平行のとき）で表される。【０００３】
固定層２の磁気モーメントは、反強磁性層１との磁気結合により方向が固定されている。漏れ磁場により磁化自由回転層４の磁気モーメントの方向が変化すると、Ｃｕ層３を流れる電流が変化し、漏れ磁場の変化が読み取れる。
図３は、従来のＧＭＲ素子の積層構造を説明するための構成図で、図中符号１１は絶縁膜、１２はフリー層（自由回転層）、１３は導電層、１４はピンド層（固定層）、１５は反強磁性層、１６は絶縁膜を示している。フリー層（自由回転層）１２は、自由に磁化の向きが回転する層で、ＮｉＦｅ又はＣｏＦｅ／ＮｉＦｅから構成され、導電層１３は、電流を流し、スピン散乱が起きる層で、Ｃｕから構成され、ピンド層（固定層）１４は、磁化の向きが一定方向に固定された層で、ＣｏＦｅ又はＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅから構成され、反強磁性層１５は、ピンド層１４の磁化の向きを固定するための層で、ＰｔＭｎ又はＩｒＭｎから構成され、絶縁膜１１，１６は、ＴａやＣｒ、ＮｉＦｅＣｒ、ＡｌＯから構成されている。また、ピンド層１４は、反強磁性層を用いずにセルフバイアス構造を用いても良い。【０００４】
図４は、従来のＧＭＲ素子のパターン形状を説明するための平面図である。ＧＭＲ素子は、ピンド層１４の磁化の向きの方向に、感度軸を有している。無磁場のとき、ＧＭＲ素子のフリー層の磁化の向きは、ＧＭＲ素子の長手方向を向いており、感度軸の方向から磁場が入力されると、それに応じて、フリー層の磁化の向きが変化して、ＧＭＲ素子の抵抗が変化する。
近年、携帯電話などに広く用いられる電子コンパスは、地磁気を、直交する３軸成分の磁気信号に分解して出力する磁気センサを備えており、この磁気センサから得られる３つの出力信号を演算することで、地磁気の方向を正確に求めている。【０００５】
ここで、地磁気を、直交する３軸成分の磁気信号に分解して出力する磁気センサは、例えば、特許文献１に記載のものが提案されている。これは、基板表面に平行で互いに直交するように設定した２軸（Ｘ，Ｙ軸）方向で地磁気成分を検知する２軸磁気センサ部と、２軸磁気センサ部上に配置され前記２軸を含む面に対して垂直方向（Ｚ軸）の磁界を集める磁気収束板とを備えており、磁気抵抗素子上にコイルを形成し、コイルに電流を流して発生する磁場で磁化の向きを制御し、磁気収束板で磁場方向変換させて、同一基板でＸ，Ｙ，Ｚの磁場を検知するものである。
また、携帯電話などに広く用いられている開閉検出や回転検出は、例えば、特許文献２に記載のものが提案されており、磁気センサと磁石を用いて、ヒンジ機構を非磁性材料にすることで、磁気センサの誤検出を防ぐものである。【０００６】
また、例えば、特許文献３に記載のものは、ＧＭＲ素子を用いた磁気記録システムに関するもので、自由強磁性体層の静磁気結合が最小となるよう改良された固定強磁性体層を有するスピン・バルブ磁気抵抗（ＭＲ）センサで、自由強磁性体層と固定強磁性体層とを有する積層構造が記載されている。
また、３次元の磁場ベクトルを検知する地磁気センサとして、ホール素子を用いた磁気センサが提案されている。この種のホール素子は、素子面に垂直な方向の磁場を検出でき、素子を平面に配置した場合はＺ方向の磁場を検出することができる。例えば、特許文献４では、円形の磁気収束板の下部に対称中心に対し、上下、左右に十字形状のホール素子が配置されており、水平方向の磁場が磁気収束板の端でＺ軸方向に変換されることを利用して、ホール素子の感磁方向であるＺ方向だけでなく、水平方向の磁場を検出することで同一基板上におけるＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の磁場を検知できることが示されている。【０００７】
また、例えば、特許文献５に記載のものは、単一の基板上に３次元方向に交差するように配置された磁気抵抗効果素子を有する磁気センサに関するもので、ピンド層とフリー層とを含んでなる磁気抵抗素子を用いた磁気センサである。そして、特許文献５には、磁気センサの表面に垂直な方向の磁場を測定する高感度の磁気センサが記載されており、水平方向の磁場を検出する磁気抵抗素子を用いて、斜め斜面上に形成することで、本来検知出来ない垂直方向に掛かるＺ磁場をベクトル分解することで、同一基板でＸ、Ｙ、Ｚの磁場を検知出来ることが提案されている。
また、例えば、特許文献６に記載のものは、ＧＭＲチップ上に対して一本の折れ線状をなすパターンにて形成されたＧＭＲ素子である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３１１６号公報
【特許文献２】特開２００６−１０４６１号公報
【特許文献３】特開平７−１６９０２６号公報
【特許文献４】特開２００２−７１３８１号公報
【特許文献５】特開２００４−６７５２号公報
【特許文献６】特開２００３−２８２９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、これまでの常識に捉われず、発想を転換して考えてみると、直交する３軸の磁気信号を分離することなく、混在したまま出力する磁気センサは、磁場の方向を特定することに限らず、任意の方向の磁場に反応することができるので、磁気に応答する多くの用途において有用であるということに発明者らは気付いた。
ある特定方向に磁気を発生する用途、例えば、導体に流れる電流により発生する磁場を、１軸方向にのみ感度軸をもつ磁気センサで検出する場合、電流の発生する磁場の向きに磁気センサの感度軸が揃うように磁気センサを配置すると、高感度に、電流の大きさに比例した出力信号が得られる。しかし、導体と磁気センサの取り付け位置に制約があり、電流により発生する磁場の向きに磁気センサの感度軸が揃うように配置できない場合、任意の方向の磁場に反応する磁気センサであれば、磁気センサの取り付け方に感度が依存することが低減され、電流の大きさに比例した出力信号が得られる。よって、このような磁気センサは、機器の設計の自由度を広げることができる。【００１０】
上述した特許文献２においては、磁気センサが１軸方向の磁場を検知するものであるため、磁石の発生する磁場の向きに磁気センサの感度軸が揃うように、磁気センサが配置されなければならない。つまり、従来の磁気センサは、各々の磁石のつくる磁場の向きに感磁方向が合うように、各々に配置されなければならないため、複数の磁気センサが必要となる。このような磁気センサは、近年にみる携帯電話等の著しい高密度化に対しては、機器の小型化や筐体内の省スペース化という観点で十分に満足するに至らなかった。
また、上述した特許文献１の磁気センサは、３軸成分に反応することができるが、コイルを用いており大型であるため、携帯機器等に実装することが困難であった。
要は、上述した特許文献１から６に記載の技術は、小型でありながら、直交する３軸の磁気に反応して３軸成分を分離することなく、混在したまま出力することができなかった。【００１１】
一方、機器の小型化や筐体内の省スペース化という観点で、小型でありながら、基板に垂直な軸と平行な軸の２つの磁気、又は直交する３軸の磁気に反応して２軸成分、又は３軸成分を分離できる磁気センサも必要とされている。
図５は、従来の３チップ型の３軸磁気センサと本発明の１実施形態に係る１チップ型の３軸磁気センサの違いを示す図である。従来の３チップ型の３軸磁気センサは、基板２１上にＸ軸センサ２２ＸとＹ軸センサ２２ＹとＺ軸センサ２２Ｚと信号処理回路が搭載されていた。この３チップ型磁気センサではセンサ面積が大きくなり、小型化を図るには問題があった。そこで、小型化を図り、３軸センサ信号を同時に取得する磁気センサの開発が望まれていた。本発明の１実施形態に係る１チップ型の３軸磁気センサは、３軸センサ信号を同時に取得できるため、センサ面積が大幅に小さくなり、小型化が実現できるというものである。【００１２】
つまり、磁気センシング部には、ＧＭＲやトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ効果；Ｔｕｎｎｅｌ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｅｆｆｅｃｔ）素子などの磁気抵抗素子が用いられている。ＧＭＲセンサは、１軸方向だけに反応する磁気抵抗である。そのため、３軸検出には３軸分の３つのダイチップが必要であった。これに対して、本発明の１実施形態に係る磁気センサは、１つのダイチップで３軸同時の検出を可能にしたものである。これによれば、同じ分解能ならばセンサ面積が１／３以下にすることができ、回転角センサや方位角センサなどに有効である。
上述のように、発明者らは、近年、少なくとも基板に垂直な磁場と平行な磁場とを混合して各磁場成分を分離可能な状態で検知できる磁気センサの必要性があることを見出した。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、少なくとも基板に垂直な磁場と平行な磁場とを混合して各磁場成分を分離可能な状態で検知できる磁気センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、以下の事項を特徴とする。
（１）基板に対して略平行でかつ互いに略平行であり、隣り合う２つの一方に対して他方が長手方向にずれて配置された複数の磁気収束部（６０ａ，６０ｂ）と、前記複数の磁気収束部（６０ａ，６０ｂ）に略平行であり、平面視で、前記複数の磁気収束部の隣り合う２つの磁気収束部（６０ａ，６０ｂ）の間に配置された複数の磁気検知部（５０ａ，５０ｂ）と、を備え、前記複数の磁気検知部は、平面視で、前記複数の磁気収束部（６０ａ，６０ｂ）のうち隣り合う２つの磁気収束部（６０ａ，６０ｂ）にそれぞれ寄って配置された第１及び第２の磁気検知部（５０ａ，５０ｂ）を含んでいることを特徴とする磁気センサである。（全実施形態）【００１４】
（２）前記第１の磁気検知部（５０ａ）は、平面視で、前記複数の磁気収束部（６０ａ，６０ｂ）のうち隣り合う２つの磁気収束部（６０ａ，６０ｂ）の一方の磁気収束部（６０ｂ）よりも他方の磁気収束部（６０ａ）に寄って配置され、前記第２の磁気検知部（５０ｂ）は、平面視で、前記他方の磁気収束部（６０ａ）よりも前記一方の磁気収束部（６０ｂ）に寄って配置されていることを特徴とする。
（３）前記複数の磁気収束部は、３つ以上の磁気収束部（６０ａ〜６０ｃ）で構成され、１つの磁気収束部（６０ａ）が２つの磁気収束部（６０ｂ，６０ｃ）に対して長手方向にずれ、前記２つの磁気収束部（６０ｂ，６０ｃ）が前記１つの磁気収束部（６０ａ）を平面視で挟み込んで対向するように配置されていることを特徴とする。（例えば、実施形態３；図１３）【００１５】
（４）前記複数の磁気収束部の各々のエッジ間距離が、それぞれ略等しいことを特徴とする。
（５）前記複数の磁気収束部は、平面視で前記複数の磁気収束部の各重心がジグザグとなるように配置されていることを特徴とする。
（６）前記複数の磁気収束部は、平面視で１つおきに対抗して配置されていることを特徴とする。
（７）前記複数の磁気収束部の端部に磁気収束部材が設けられていることを特徴とする。
（８）前記複数の磁気収束部は、前記磁気収束部材とともに、Ｔ字型，Ｙ字型又はＬ字型の磁気収束部を構成していることを特徴とする。
（９）平面視で、前記複数の磁気収束部の１つ（６０ｂ）に覆われるように配置された第３の磁気検知部（５０ｃ）をさらに備えていることを特徴とする。（例えば、実施形態１、図８）
（１０）前記複数の磁気収束部は、１つおきに前記磁気収束部材で接続されていることを特徴とする。【００１６】
（１１）平面視で、前記複数の磁気収束部のうち端に配置された磁気収束部（６０ａ，６０ｃ）の外側に配置された第４及び第５の磁気検知部（５０ｅ，５０ｆ）をさらに備えていることを特徴とする。（実施形態１４；図２６）
（１２）平面視で、前記複数の磁気収束部のうち端に配置された磁気収束部が前記磁気収束部材とともに、Ｔ字型，Ｙ字型又はＬ字型の磁気収束部を構成し、前記複数の磁気収束部のうち前記端に配置された磁気収束部以外の磁気収束部は、１つおきに前記磁気収束部材で接続されていることを特徴とする。
（１３）前記複数の磁気検知部の感磁軸は、同一の第１の軸方向であることを特徴とする。
（１４）前記複数の磁気検知部の各出力に基づいて、第２の軸方向の磁場と第３の軸方向の磁場とを演算して求める演算部（８０）を備えていることを特徴とする。
（１５）前記演算部（８０）は、前記複数の磁気検知部の各抵抗値に基づいて、前記第２及び第３の軸方向の磁場を求めることを特徴とする。【００１７】
（１６）前記複数の磁気検知部と前記第３の磁気検知部の感磁軸は、同一の第１の軸方向であることを特徴とする。
（１７）前記複数の磁気検知部と前記第３の磁気検知部の各出力に基づいて、第２の軸方向の磁場と第３の軸方向の磁場とを演算して求める演算部（８０）を備えていることを特徴とする。（実施形態５，１４；図１８，図２９）
（１８）前記演算部は、前記複数の磁気検知部と前記第３の磁気検知部の各抵抗値に基づいて、前記第２及び第３の軸方向の磁場を求めることを特徴とする。
（１９）前記複数の磁気検知部と前記第４及び第５の磁気検知部の感磁軸は、同一の第１の軸方向であることを特徴とする。
（２０）前記複数の磁気検知部と前記第４及び第５の磁気検知部の各出力に基づいて、第２の軸方向の磁場と第３の軸方向の磁場とを演算して求める演算部を備えていることを特徴とする。【００１８】
（２１）前記演算部は、前記複数の磁気検知部と前記第４及び第５の磁気検知部の各抵抗値に基づいて、前記第２及び第３の軸方向の磁場を求めることを特徴とする。
（２２）前記演算部は、前記各抵抗値に関する連立方程式を解くことで、前記第２及び第３の軸方向の磁場を求めることを特徴とする。
（２３）前記第１の軸方向は、前記基板に平行であり、前記第２の軸方向は、前記基板に平行で前記第１の軸方向に直交し、前記第３の軸方向は、前記基板に直交することを特徴とする。
（２４）第１の軸方向（Ｘ軸）の磁場成分を検知する感磁材を有する磁気検知部（５０ａ／５０ｂ）と、前記第１の軸方向に直交する第２の軸方向（Ｙ軸）の磁場成分と、前記第１及び第２の軸方向のいずれにも直交する第３の軸方向（Ｚ軸）の磁場成分とを前記第１の軸方向の磁場成分に変換する磁場方向変換部（６０ａ，６０ｂ）と、を備え、前記磁場方向変換部は、基板上に互いに略平行となるように配置された第１及び第２の磁気収束部を備え、該第１及び第２の磁気収束部と前記磁気検知部が有する前記感磁材とで構成される配置パターンにおいて、前記磁気検知部が有する前記感磁材と前記第１の磁気収束部との距離が、前記磁気検知部が有する前記感磁材と前記第２の磁気収束部との距離よりも短いことを特徴とする磁気センサである。（実施形態１〜４；図８，図１２，図１３，図１４）
【００１９】
（２５）前記磁場方向変換部は、基板上に互いに略平行となるように配置された第１及び第２の磁気収束部（６０ａ，６０ｂ）を備え、該第１及び第２の磁気収束部と前記磁気検知部が有する前記感磁材とで構成される配置パターンにおいて、前記磁気検知部が有する前記感磁材が、前記基板を平面視したときに、前記第１の磁気収束部（６０ａ）と前記第２の磁気収束部（６０ｂ）との間に配置されていることを特徴とする。（実施形態１及び２；図８，図１２）
（２６）前記磁気検知部が有する前記感磁材が、前記基板を平面視したときに、前記第１の磁気収束部と前記第２の磁気収束部と略平行となるように配置されていることを特徴とする。
【００２０】
（２７）第１の軸方向の磁場成分を検知する感磁材を有する磁気検知部と、前記第１の軸方向に直交する第２の軸方向の磁場成分と、前記第１及び第２の軸方向のいずれにも直交する第３の軸方向の磁場成分とを前記第１の軸方向の磁場成分に変換する磁場方向変換部と、を備え、前記磁場方向変換部は、基板上に互いに略平行となるように配置された第１及び第２の磁気収束部を備え、該第１及び第２の磁気収束部と前記磁気検知部が有する前記感磁材とで構成される配置パターンにおいて、前記第１及び第２の磁気収束部が、該第２の磁気収束部の長手方向に磁場が入力されたときに、該第２の磁気収束部から前記第１の磁気収束部に磁束成分の磁路が形成されるように配置されていることを特徴とする。
（２８）前記第１の方向と前記第２の方向とが、前記基板平面に平行で、かつ前記第３の方向が、前記基板平面に垂直であることを特徴とする。
（２９）前記第２の磁気収束部が、前記第１の磁気収束部に対して、前記第２の磁気収束部の長手方向においてずれて配置されていることを特徴とする。
（３０）第１の軸方向の磁場成分を検知する感磁材を有する磁気検知部と、前記第１の軸方向に直交する第２の軸方向の磁場成分と、前記第１及び第２の軸方向のいずれにも直交する第３の軸方向の磁場成分とを前記第１の軸方向の磁場成分に変換する磁場方向変換部と、を備え、前記磁場方向変換部は、基板上に互いに略平行となるように配置された第１及び第２の磁気収束部を備え、該第１及び第２の磁気収束部と前記磁気検知部が有する前記感磁材とで構成される配置パターンにおいて、記磁場方向変換部が、第３の磁気収束部及び／又は第４の磁気収束部を有し、該第３の磁気収束部が、前記第１の磁気収束部を、該第３の磁気収束部及び前記第２の磁気収束部で挟む位置に配置され、前記第４の磁気収束部が、前記第２の磁気収束部を、前記第４の磁気収束部及び前記第１の磁気収束部で挟む位置に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
（３１）第１の軸方向の磁場成分を検知する感磁材を有する磁気検知部と、前記第１の軸方向に直交する第２の軸方向の磁場成分と、前記第１及び第２の軸方向のいずれにも直交する第３の軸方向の磁場成分とを前記第１の軸方向の磁場成分に変換する磁場方向変換部と、を備え、前記磁場方向変換部は、基板上に互いに略平行となるように配置された第１及び第２の磁気収束部を備え、該第１及び第２の磁気収束部と前記磁気検知部が有する前記感磁材とで構成される配置パターンにおいて、前記第１〜第２の磁気収束部が、各々の端部に第１〜第２の磁気収束部材を備え、前記第１〜第２の磁気収束部及び前記第１〜第２の磁気収束部材が、前記基板を平面視したときに、Ｔ字型，Ｙ字型又はＬ字型であることを特徴とする。
（３２）前記Ｔ字型，Ｙ字型又はＬ字型の前記第１〜第２の磁気収束部及び前記第１〜第２の磁気収束部材が、互いに空隙部を有していることを特徴とする。
（３３）第１の軸方向の磁場成分を検知する感磁材を有する磁気検知部と、前記第１の軸方向に直交する第２の軸方向の磁場成分と、前記第１及び第２の軸方向のいずれにも直交する第３の軸方向の磁場成分とを前記第１の軸方向の磁場成分に変換する磁場方向変換部と、を備え、前記磁場方向変換部は、基板上に互いに略平行となるように配置された第１及び第２の磁気収束部を備え、該第１及び第２の磁気収束部と前記磁気検知部が有する前記感磁材とで構成される配置パターンにおいて、前記磁気検知部が有する前記感磁材の長辺方向に沿った一部が、前記基板平面を介して前記第１及び第２の磁気収束部のいずれかに覆われていることを特徴とする。
（３４）第１の軸方向の磁場成分を検知する感磁材を有する磁気検知部と、前記第１の軸方向に直交する第２の軸方向の磁場成分と、前記第１及び第２の軸方向のいずれにも直交する第３の軸方向の磁場成分とを前記第１の軸方向の磁場成分に変換する磁場方向変換部と、を備え、前記磁場方向変換部は、基板上に互いに略平行となるように配置された第１及び第２の磁気収束部を備え、該第１及び第２の磁気収束部と前記磁気検知部が有する前記感磁材とで構成される配置パターンにおいて、前記磁気検知部が有する前記感磁材と同じ構造の感磁材を有する補助磁気検知部（５０ｃ）を備え、該補助磁気検知部が有する前記感磁材が、前記第１〜第３の軸方向の磁場成分に対して不感となるように配置されており、前記配置パターンが、前記補助磁気検知部が有する感磁材を含むことを特徴とする。（例えば、実施形態２；図１２）
（３５）前記補助磁気検知部が有する前記感磁材が、前記第１及び第２の磁気収束部のいずれかに覆われていることを特徴とする。
【００２２】
（３６）前記補助磁気検知部が有する前記感磁材が、前記第２の磁気収束部に覆われていることを特徴とする。
（３７）（２４）〜（３３）のいずれかにおいて、前記配置パターンを複数有することを特徴とする。
（３８）（３４）〜（３７）のいずれかにおいて、前記配置パターンを複数有することを特徴とする。
（３９）前記複数の繰り返し配置パターンが、各々の配置パターン中の前記磁気検知部が有する感磁材が、隣接する後段の配置パターン中の前記磁気検知部が有する感磁材が有する感磁材の各々と電気的に接続されていることを特徴とする。
（４０）前記複数の繰り返し配置パターンが、各々の配置パターン中の前記磁気検知部が有する感磁材及び／又は前記補助磁気検知部が有する感磁材が、隣接する後段の配置パターン中の前記磁気検知部が有する感磁材及び／又は前記補助磁気検知部が有する感磁材の各々と電気的に接続されていることを特徴とする。
（４１）前記複数の繰り返し配置パターンにおいて、各々の配置パターン中の前記磁気検知部が有する感磁材と隣接する後段の配置パターン中の前記磁気検知部が有する感磁材とが電気的に接続されていることを特徴とする。
（４２）前記複数の繰り返し配置パターンにおいて、各々の配置パターン中の前記補助磁気検知部が有する感磁材と隣接する後段の配置パターン中の前記補助磁気検知部が有する感磁材とが電気的に接続されていることを特徴とする。
【００２３】
（４３）前記磁気検知部が有する前記感磁材が、前記第１の方向の磁場成分のみを検知することを特徴とする。
（４４）前記第１〜第４の磁気収束部及び前記第１〜第４の磁気収束部材が、軟磁性体であることを特徴とする。
（４５）第１の軸方向の磁場成分を検知する感磁材を有する磁気検知部と、前記第１の軸方向に直交する第２の軸方向の磁場成分と、前記第１及び第２の軸方向のいずれにも直交する第３の軸方向の磁場成分とを前記第１の軸方向の磁場成分に変換する磁場方向変換部と、を備え、前記磁場方向変換部は、基板上に互いに略平行となるように配置された第１及び第２の磁気収束部を備え、該第１及び第２の磁気収束部と前記磁気検知部が有する前記感磁材とで構成される配置パターンにおいて、他の機能ブロックを制御する制御部を備え、該制御部には、前記磁気検知部の出力から得られる前記第１〜第３の方向の磁場成分が加算された状態の信号が入力され、前記制御部が、該第１〜第３の方向の磁場成分が加算された状態の信号で前記他の機能ブロックを制御することを特徴とする。
（４６）第１の軸方向の磁場成分を検知する感磁材を有する磁気検知部と、前記第１の軸方向に直交する第２の軸方向の磁場成分と、前記第１及び第２の軸方向のいずれにも直交する第３の軸方向の磁場成分とを前記第１の軸方向の磁場成分に変換する磁場方向変換部と、を備え、前記磁場方向変換部は、基板上に互いに略平行となるように配置された第１及び第２の磁気収束部を備え、該第１及び第２の磁気収束部と前記磁気検知部が有する前記感磁材とで構成される配置パターンにおいて、前記磁気検知部の出力と前記補助磁気検知部の出力に基づき、前記第１〜第３の方向の磁場成分が加算された状態の信号を生成する信号生成部と、他の機能ブロックを制御する制御部と備え、前記制御部が、前記信号生成部から出力される前記第１〜第３の方向の磁場成分が加算された状態の信号で前記他の機能ブロックを制御することを特徴とする。
【００２４】
（４７）第１の軸方向の磁場成分を検知する感磁材をそれぞれ有する、複数の磁気検知部と、前記第１の軸方向に直交する第２の軸方向の磁場成分と、前記第１及び第２の軸方向のいずれにも直交する第３の軸方向の磁場成分とを前記第１の軸方向の磁場成分に変換する磁場方向変換部と、を備え、前記磁場方向変換部は、基板上に互いに略平行となるように配置された第１及び第２の磁気収束部を備え、該第１及び第２の磁気収束部と前記複数の磁気検知部が有する前記感磁材とで構成される配置パターンにおいて、前記複数の磁気検知部のそれぞれの感磁材が、前記基板を平面視したときに、前記第１の磁気収束部と前記第２の磁気収束部との間に配置されていることを特徴とする。
（４８）２軸又は３軸方向の磁気を検出する磁気センサにおいて、基板平面（７０）に対して各々平行に配置された３つ以上の磁気検知部（５０ａ〜５０ｄ）と、前記基板平面に対して各々平行に配置された第１〜第３の磁気収束部（６０ａ〜６０ｃ）とからなる配置パターンを備え、前記第１〜第３の磁気収束部が、前記第２の磁気収束部（６０ｂ）の長手方向に磁気が入力されたときに、前記第２の磁気収束部から前記第１の磁気収束部（６０ａ）及び前記第２の磁気収束部から前記第３の磁気収束部（６０ｃ）にそれぞれ磁束成分の磁路が形成されるように配置され、前記３つ以上の磁気検知部が、前記第２の磁気収束部と前記第１の磁気収束部との間に配置されている一方の磁気検知部群（５０ａ，５０ｂ）と、前記第２の磁気収束部と前記第３の磁気収束部との間に配置されている他方の磁気検知部群（５０ｃ及び／又は５０ｄ）とを備えていることを特徴とする。（例えば、実施形態５；図１５）
【００２５】
（４９）前記３つ以上の磁気検知部のいずれもが、前記基板平面に対して平行な第１の軸方向に感磁軸を有し、前記２軸は、前記基板平面に対して平行かつ前記第１の軸に対して垂直な第２の軸と、前記基板平面に対して垂直な第３の軸であり、前記３軸は、前記第１〜第３の軸であることを特徴とする。
（５０）前記３つ以上の磁気検知部の各々が、前記第１の磁気収束部と前記第２の磁気収束部間の第１仮想中線から、前記一方の磁気検知部群の磁気検出部各々の長手方向の中線までの中線間距離及び前記第２の磁気収束部と前記第３の磁気収束部間の第２仮想中線から、前記他方の磁気検知部群の磁気検出部各々の長手方向の中線までの中線間距離が互いに略等しいことを特徴とする。
（５１）前記中線間距離の各々が、互いに０．７倍以上１．３倍以下であることを特徴とする。
【００２６】
（５２）前記第２の磁気収束部が、前記第１及び第３の磁気収束部に対して、前記第２の磁気収束部の長手方向にずれて配置されることを特徴とする。
（５３）平面視で、前記第２の磁気収束部の重心が、前記第１及び第３の磁気収束部の重心を結んだ仮想線上に乗らない。
（５４）前記第１の磁気収束部と前記第２の磁気収束部とのエッジ間距離が、前記第２の磁気収束部と前記第３の磁気収束部とのエッジ間距離と略等しいことを特徴とする。
（５５）前記エッジ間距離の各々が、互いに０．７倍以上１．３倍以下である。
（５６）第４の磁気収束部及び／又は第５の磁気収束部を備え、該第４の磁気収束部が、前記第１の磁気収束部を、該第４の磁気収束部及び前記第２の磁気収束部で挟む位置に配置され、該第５の磁気収束部が、前記第３の磁気収束部を、該第５の磁気収束部及び前記第２の磁気収束部で挟む位置に配置されることを特徴とする。
【００２７】
（５７）前記磁気収束部の端部に磁気収束部材を設け、該磁気収束部が、Ｔ字型，Ｙ字型又はＬ字型の磁気収束部を構成していることを特徴とする。
（５８）前記Ｔ字型，Ｙ字型又はＬ字型の磁気収束部の磁気収束部材が、互いに空隙部を有していることを特徴とする。
（５９）前記３つ以上の磁気検知部の長辺方向に沿った一部が、前記基板平面を介して前記第１〜第３の磁気収束部のいずれかに覆われていることを特徴とする。
（６０）前記配置パターンが、前記３つ以上の磁気検知部に加えて、さらに補助磁気検知部（５０ｅ）を備え、該補助磁気検知部が、磁気収束部に覆われていることを特徴とする。（実施形態５；図１５）
（６１）前記３つ以上の磁気検知部が、４つの磁気検知部であることを特徴とする。
【００２８】
（６２）前記補助磁気検知部が、前記第１〜第３の磁気収束部のいずれかに覆われていることを特徴とする。
（６３）（４８）〜（６２）のいずれかにおいて、前記配置パターンを複数有することを特徴とする。
（６４）前記複数の配置パターンにおいて、各々の配置パターン中の前記第３の磁気収束部が、隣接する後段の配置パターン中の前記第１の磁気収束部を兼ねることを特徴とする。
（６５）前記複数の繰り返し配置パターンが、各々の配置パターン中の前記３つ以上の磁気検知部及び／又は前記補助磁気検知部が、隣接する後段の配置パターン中の前記３つ以上の磁気検知部及び／又は前記補助磁気検知部の各々と電気的に接続されていることを特徴とする。
【００２９】
（６６）前記３つ以上の磁気検知部からの出力に基づく信号が入力され、前記３つ以上の磁気検知部の感磁軸に対して垂直かつ前記基板平面に対して平行な方向のＹ軸の磁気成分と、前記基板平面に対して垂直な方向のＺ軸の磁気成分とを演算する演算部を備えていることを特徴とする。
（６７）前記３つ以上の磁気検知部及び前記補助磁気検知部からの出力に基づく信号が入力され、前記３つ以上の磁気検知部の感磁軸の磁気成分と、前記３つ以上の磁気検知部の感磁軸に対して垂直かつ前記基板平面に対して平行な方向のＹ軸の磁気成分と、前記基板平面に対して垂直な方向のＺ軸の磁気成分とを演算する演算部を備えていることを特徴とする。
（６８）前記演算部が、前記補助磁気検知部からの出力に基づく信号分が減算された前記３つ以上の磁気検知部からの出力に基づく信号を加算することにより、前記３つ以上の磁気検知部の感磁軸の磁気成分を演算することを特徴とする。
（６９）（４８）〜（６８）のいずれかに記載の磁気センサを用いたことを特徴とする磁気検出方法である。
【００３０】
（７０）第１及び第２の磁気収束部に挟まれた第１及び第２の磁気検知部と、前記第２の磁気収束部及び第３の磁気収束部に挟まれた第３の磁気検知部からの出力（ＲＡ〜ＲＣ）に基づいて、２軸方向の磁気成分を検出する磁気検出方法であって、前記第１〜第３の磁気検知部は同一の第１の軸方向に感磁軸を有し、前記第１の磁気検知部からの出力（ＲＡ＝Ｒ＋ΔＲｘ−ΔＲｙ−ΔＲｚ）に基づく値と前記第３の磁気検知部の出力（ＲＣ＝Ｒ＋ΔＲｘ＋ΔＲｙ−ΔＲｚ）に基づく値とに基づいて、第２の軸方向（Ｙ軸）の磁気成分（２ΔＲｙ）を演算し、前記第１の磁気検出部からの出力（ＲＡ＝Ｒ＋ΔＲｘ−ΔＲｙ−ΔＲｚ）に基づく値と前記第２の磁気検知部の出力（ＲＢ＝Ｒ＋ΔＲｘ−ΔＲｙ＋ΔＲｚ）に基づく値とに基づいて、第３の軸方向（Ｚ軸）の磁気成分（２ΔＲｚ）を演算することを特徴とする。
【００３１】
（７１）第１及び第２の磁気収束部に挟まれた第１及び第２の磁気検知部と、前記第２の磁気収束部と第３の磁気収束部に挟まれた第３及び第４磁気検知部からの出力（ＲＡ〜ＲＤ）に基づいて、２軸方向の磁気成分を検出する磁気検出方法であって、前記第１〜第４の磁気検知部は同一の第１の軸方向に感磁軸を有し、前記第３及び第４の磁気検知部からの出力（ＲＣ，ＲＤ）に基づく値の和（ＲＣ＋ＲＤ）から前記第１及び第２の磁気検知部からの出力（ＲＡ，ＲＢ）に基づく値の和（ＲＡ＋ＲＢ）を減算した値（ＲＣ＋ＲＤ−（ＲＡ＋ＲＢ））に基づいて第２の軸方向（Ｙ軸）の磁気成分（４ΔＲｙ）を演算し、前記第２及び第４の磁気検知部からの出力（ＲＢ，ＲＤ）に基づく値の和（ＲＢ＋ＲＤ）から前記第１及び第３の磁気検知部からの出力（ＲＡ，ＲＣ）に基づく値の和（ＲＡ＋ＲＣ）を減算した値（ＲＢ＋ＲＤ−（ＲＡ＋ＲＣ））に基づいて第３の軸方向（Ｚ軸）の磁気成分（４ΔＲｚ）を演算するか、または、前記第１の磁気検知部からの出力（ＲＡ＝Ｒ＋ΔＲｘ−ΔＲｙ−ΔＲｚ）と前記第３の磁気検知部からの出力（ＲＣ＝Ｒ＋ΔＲｘ＋ΔＲｙ−ΔＲｚ）に基づいて、第２の軸方向（Ｙ軸）の磁気成分（２ΔＲｙ）を演算し、前記第１の磁気検出部からの出力（ＲＡ＝Ｒ＋ΔＲｘ−ΔＲｙ−ΔＲｚ）と前記第２の磁気検知部からの出力（ＲＢ＝Ｒ＋ΔＲｘ−ΔＲｙ＋ΔＲｚ）に基づいて、第３の軸方向（Ｚ軸）の磁気成分（２ΔＲｚ）を演算することを特徴とする。
【００３２】
（７２）前記第１〜第３の磁気検知部からの出力と、磁気収束部に覆われた補助磁気検知部からの出力と、に基づいて３軸方向の磁気成分を検出する磁気検出方法であって、前記第１〜第３の磁気検知部及び補助磁気検知部は、前記第１の軸方向に感磁軸を有し、前記第２及び第３の軸方向の磁気成分の演算に加え、前記第２の磁気検出部からの出力（ＲＢ＝Ｒ＋ΔＲｘ−ΔＲｙ＋ΔＲｚ）と、前記第３の磁気検知部からの出力（ＲＣ＝Ｒ＋ΔＲｘ＋ΔＲｙ−ΔＲｚ）と、前記補助磁気検知部（５０ｅ）からの出力（ＲＥ＝Ｒ）に基づいて、前記第１の軸方向（Ｘ軸）の磁気成分（２ΔＲｘ）を演算することを特徴とする。
【００３３】
（７３）前記第１〜第４の磁気検知部からの出力と、磁気収束部に覆われた補助磁気検知部からの出力と、に基づいて３軸方向の磁気成分を検出する磁気検出方法であって、前記第１〜第４の磁気検知部及び補助磁気検知部は、前記第１の軸方向に感磁軸を有し、前記第２及び第３の軸方向の磁気成分の演算に加え、前記第１〜第４の磁気検知部（５０ａ〜５０ｄ）からの出力に基づく値から前記補助磁気検知部（５０ｅ）からの出力（ＲＥ）に基づく値を減算した前記第１〜第４の磁気検知部（５０ａ〜５０ｄ）からの出力（ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤ）に基づく信号の総和（ＲＡ＋ＲＢ＋ＲＣ＋ＲＤ）に基づいて前記第１の軸方向（Ｘ軸）の磁気成分（４ΔＲｘ）を演算することを特徴とする。
（７４）前記第２の軸方向が、前記磁気検知部の感磁軸に対して垂直かつ前記基板平面に対して平行な方向であり、前記第３の軸方向が、前記基板平面に対して垂直な方向であることを特徴とする。
（７５）前記第１の軸方向が、前記磁気検知部の感磁軸の方向であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、少なくとも基板に垂直な磁場と平行な磁場とを混合して各磁場成分を分離可能な状態で検知できる磁気センサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、従来のＧＭＲ素子の動作原理を説明するための斜視図である。
【図２】図２は、図１の部分断面図である。
【図３】図３は、従来のＧＭＲ素子の積層構造を説明するための構成図である。
【図４】図４は、従来のＧＭＲ素子のパターン形状を説明するための平面図である。
【図５】図５は、従来の３チップ型の３軸磁気センサと本発明の１実施形態に係る１チップ型の３軸磁気センサの違いを示す図である。
【図６】図６は、磁気抵抗素子を用いた磁気検出の動作原理について説明するための図である。
【図７】図７は、図６に示した磁気抵抗素子に磁気収束板を設けた場合の磁気検出を説明するための図である。
【図８】図８（ａ），（ｂ）は、実施形態１における感磁材を有する磁気検知部と磁気収束部の配置パターンを示す図である。
【図９】図９は、図８（ａ）に示した磁気センサの動作を説明するための図である。
【図１０】図１０は、図８（ａ）に示した磁気センサの出力信号を説明するための図である。
【図１１】図１１は、図１０に示した磁気センサの信号検出のための具体的な回路構成図である。
【図１２】図１２（ａ），（ｂ）は、実施形態２における感磁材を有する磁気検知部と磁気収束部の配置パターンを示す図である。
【図１３】図１３は、実施形態３における感磁材を有する磁気検知部と磁気収束部の配置パターンを示す図である。
【図１４】図１４は、実施形態４における感磁材を有する磁気検知部と磁気収束部の配置パターンを示す図である。
【図１５】図１５（ａ），（ｂ）は、実施形態５における磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図である。
【図１６】図１６は、図１５に示した磁気センサの動作を説明するための図である。
【図１７】図１７は、図１５に示した磁気センサの出力信号を説明するための図である。
【図１８】図１８は、図１５に示した磁気センサの出力信号の演算部の回路構成図である。
【図１９】図１９は、図１７に示した磁気センサの信号検出のための具体的な回路構成図である。
【図２０】図２０は、実施形態９における磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図である。
【図２１】図２１は、実施形態１０における磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図である。
【図２２】図２２は、実施形態９及び１０を組み合わせた磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図である。
【図２３】図２３は、実施形態１０の磁気センサの変形形態における磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図である。
【図２４】図２４（ａ），（ｂ）は、実施形態１１を説明するための図である。
【図２５】図２５（ａ），（ｂ）は、実施形態１２における磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図である。
【図２６】図２６は、実施形態１４における磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図である。
【図２７】図２７は、図２６に示した磁気センサの出力信号を取り出すための配線を示す図である。
【図２８】図２８は、図２７に示した磁気センサの信号を検出するための具体的な回路構成図である。
【図２９】図２９は、図２６に示した磁気センサの出力信号の演算部の回路構成図である。
【図３０】図３０は、実施形態１５における磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図である。
【図３１】図３１は、図３０に示した磁気センサの出力信号を取り出すための配線を示す図である。
【図３２】図３２は、実施形態１６における磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図である。
【図３３】図３３は、実施形態１７における磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図である。
【図３４】図３４は、実施形態１８における磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の各実施形態について説明する前に、まず、本発明の各実施形態の磁気センサの前提となる磁気抵抗素子を用いた磁気検出の原理について説明する。
図６は、磁気抵抗素子を用いた磁気検出の動作原理について説明するための図である。図中符号３１はシリコン基板、３２ａ〜３２ｃは磁気抵抗素子の一種であるＧＭＲ素子、３３ａ〜３３ｄはメタル配線を示している。なお、複数のＧＭＲ素子３２ａ〜３２ｃとしては、例えば、図１に示したＧＭＲ素子が用いられる。また、図中のＧＭＲ素子上の矢印はピンド層の磁化の向きを示している。なお、各実施形態の磁気センサは、ＧＭＲ素子に限らず、ＴＭＲ素子、ＡＭＲ素子等の磁気抵抗素子で構成されてもよい。
【００３７】
シリコン基板３１上には、複数のＧＭＲ素子３２ａ〜３２ｃと複数のメタル配線３３ａ〜３３ｄが搭載され、各ＧＭＲ素子３２ａ〜３２ｃは、各メタル配線３３ａ〜３３ｄによって接続されている。複数のＧＭＲ素子３２ａ〜３２ｃは、平板状に、Ｙ方向に長手方向をもった矩形を成している。図示では、ＧＭＲ素子の（Ｚ方向からみた）平面視の形状が矩形であるが、これに限定されるものではない。メタル配線３３ａからメタル配線３３ｂ，３３ｃを介して、メタル配線３３ｄに電流ｉを流すと、Ｘ方向の磁場Ｂｘを複数のＧＭＲ素子３２ａ〜３２ｃが感知する。複数のＧＭＲ素子３２ａ〜３２ｃは、１軸方向にだけ反応する磁気抵抗素子であるので、ピンド層の磁化の向きがＸ方向の時に、Ｘ方向の磁場を感知するが、Ｙ，Ｚ方向の磁場には不感である。このときのＧＭＲ素子の磁気抵抗ＲＧＭＲは、以下のように表される。
ＲＧＭＲ＝Ｒ＋ΔＲｘ
Ｒは磁場に依らない抵抗値、ΔＲｘはＸ方向の磁場Ｂｘの大きさに応じた抵抗変化量である。
【００３８】
図７は、図６に示した磁気抵抗素子に磁気収束板を設けた場合の磁気検出を説明するための図である。図中符号４１ａ〜４１ｆは磁気収束板を示している。なお、図６と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
複数の磁気収束板４１ａ〜４１ｆは、複数のＧＭＲ素子３２ａ〜３２ｃと複数のメタル配線３３ａ〜３３ｄの上に形成されている。また、複数の磁気収束板４１ａ〜４１ｆは、Ｚ方向に厚みをもち、Ｙ方向に長手方向をもった直方体を成しており、Ｙ方向に対して平行な方向に、並列に配置されている。図７では、磁気収束板は直方体を成しているが、これに限定されるものではない。
【００３９】
複数の磁気収束板４１ａ〜４１ｆの内、一部の磁気収束板４１ｂ，４１ｄ，４１ｆは、他の一部の磁気収束板４１ａ，４１ｃ，４１ｅよりも、Ｙ方向の負側に突出して配置されている。また、一部の磁気収束板４１ｂ，４１ｄ，４１ｆは、複数のＧＭＲ素子３２ａ〜３２ｃの各々に、Ｘ方向の負側に近接して配置されている。このような複数の磁気収束板４１ａ〜４１ｆを設けることで、磁気抵抗素子に３軸方向の磁場成分を反応させることができる。検出の原理は、以下のとおりである。
先ず、Ｘ方向の磁場Ｂｘの磁路について、磁気収束板４１ｂとＧＭＲ素子３２ａとで記す。Ｘ方向の磁場Ｂｘが、磁気収束板４１ｂで収束されて通り、ＧＭＲ素子３２ａをＸ方向の正側に向かって横切る磁路が形成される。同様に、Ｘ方向の磁場Ｂｘは、ＧＭＲ素子３２ｂ，３２ｃを横切るので、Ｘ方向の磁場Ｂｘを複数のＧＭＲ素子３２ａ〜３２ｃが感知する。そして、メタル配線３３ａからメタル配線３３ｂ，３３ｃを介して、メタル配線３３ｄに電流ｉを流すと、複数のＧＭＲ素子３２ａ〜３２ｃが感知したＸ方向の磁場Ｂｘが検知される。
【００４０】
次に、Ｙ方向の磁場Ｂｙの磁路について、３つの磁気収束板４１ｃ，４１ｄ，４１ｅとＧＭＲ素子３２ｂとで記すと、Ｙ方向の磁場Ｂｙが、Ｙ方向の負側に突出した磁気収束板４１ｄから、Ｘ方向の負側に向かって、磁気収束板４１ｃを通る磁路と、磁気収束板４１ｄから、ＧＭＲ素子３２ｂをＸ方向の正側に向かって横切り、磁気収束板４１ｅを通る磁路と、が形成される。すなわち、Ｙ方向の磁場Ｂｙは、Ｘ方向に変換されて、ＧＭＲ素子３２ｂを横切る。同様に、Ｙ方向の磁場Ｂｙは、Ｘ方向に変換されて、ＧＭＲ素子３２ａ、３２ｃを横切るので、Ｙ方向の磁場Ｂｙを複数のＧＭＲ素子３２ａ〜３２ｃが感知する。そして、メタル配線３３ａからメタル配線３３ｂ，３３ｃを介して、メタル配線３３ｄに電流ｉを流すと、複数のＧＭＲ素子３２ａ〜３２ｃが感知したＹ方向の磁場Ｂｙが検知される。
【００４１】
さらに、Ｚ方向の磁場Ｂｚの磁路について、磁気収束板４１ｂとＧＭＲ素子３２ａとで記すと、Ｚ方向の磁場Ｂｚが、ＧＭＲ素子３２ａをＸ方向の負側に向かって横切り、磁気収束板４１ｂに収束される磁路が形成される。すなわち、Ｚ方向の磁場Ｂｚは、Ｘ方向に変換されて、ＧＭＲ素子３２ａを横切る。同様に、Ｚ方向の磁場Ｂｚは、Ｘ方向に変換されて、ＧＭＲ素子３２ｂ、３２ｃを横切るので、Ｚ方向の磁場Ｂｚを複数のＧＭＲ素子３２ａ〜３２ｃが感知する。そして、メタル配線３３ａからメタル配線３３ｂ，３３ｃを介して、メタル配線３３ｄに電流ｉを流すと、複数のＧＭＲ素子３２ａ〜３２ｃが感知したＺ方向の磁場Ｂｚが検知される。
【００４２】
つまり、これらの複数の磁気収束板４１ａ〜４１ｆで磁場の向きを変換することでＸ，Ｙ，Ｚ方向の磁場を感知することができる。このときのＧＭＲ素子の磁気抵抗ＲＧＭＲは、図７のＧＭＲ素子３２ａ〜３２ｃでは以下のように表される。
ＲＧＭＲ＝Ｒ＋ΔＲｘ＋ΔＲｙ−ΔＲｚ
Ｒは磁場に依らない抵抗値（又は磁場の無いときの抵抗値）、ΔＲｘはＸ方向の磁場Ｂｘの大きさに応じた抵抗変化量、ΔＲｙはＹ方向の磁場Ｂｙの大きさに応じた抵抗変化量、ΔＲｚはＺ方向の磁場Ｂｚの大きさに応じた抵抗変化量である。ΔＲｚだけ符号が異なるのは、Ｚ方向の磁場Ｂｚの場合、複数のＧＭＲ素子３２ａ〜３２ｃを横切るＸ方向に変換された磁場が、Ｘ方向の負側を向いているためである。
【００４３】
以下、図面を参照して本発明の各実施形態について説明する。  
［実施形態１］
図８（ａ），（ｂ）は、本発明の磁気センサの実施形態１における感磁材を有する磁気検知部と磁気収束部の配置パターンを示す図で、図８（ａ）は上面図（第３の方向でみた平面視）、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図中符号５０ａ及び５０ｂは感磁材を有する磁気検知部、５０ｃは感磁材を有する補助磁気検知部、６０ａ及び６０ｂは第１及び第２の磁気収束部（磁場方向変換部）、７１は第１の仮想平面、７２は第２の仮想平面、７０は基板平面、１６１ｂ及び１６２ｂは端点を示している。
【００４４】
実施形態１の磁気センサは、第１の方向（Ｘ軸）の磁場成分を検知する感磁材を有する磁気検知部５０ａ又は５０ｂと、第１の方向に直交する第２の方向（Ｙ軸）の磁場成分と、第１及び第２の方向のいずれにも直交する第３の方向（Ｚ軸）の磁場成分とを第１の方向の磁場成分に変換する磁場方向変換部６０ａ，６０ｂとを備え、直交する３軸の磁気信号を分離することなく混在したまま出力する磁気センサである。
磁場方向変換部６０ａ，６０ｂは、基板上に互いに略平行となるように配置された第１及び第２の磁気収束部６０ａ及び６０ｂで構成される。そして、第１及び第２の磁気収束部６０ａ及び６０ｂと磁気検知部５０ａ又は５０ｂが有する感磁材とで構成される配置パターンにおいて、磁気検知部５０ａ又は５０ｂが有する感磁材は、基板を平面視したときに、第１の磁気収束部６０ａと第２の磁気収束部６０ｂとの間に配置されている。
【００４５】
また、実施形態１の磁気センサは、磁気検知部５０ａ，５０ｂが有する感磁材と同じ構造の感磁材を有する補助磁気検知部５０ｃを備え、この補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材が、第１から第３の方向の磁場成分に対して不感となるように配置されている。つまり、第２の磁気収束部６０ｂが、平面視で、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材を含む配置パターンとなっている。
つまり、複数の磁気収束部６０ａ，６０ｂは、基板に対して略平行でかつ互いに略平行であり、隣り合う２つの一方に対して他方が長手方向にずれて配置されている。また、複数の磁気検知部５０ａ，５０ｂは、複数の磁気収束部６０ａ，６０ｂに略平行であり、平面視で、複数の磁気収束部の隣り合う２つの磁気収束部６０ａ，６０ｂの間に配置されている。すなわち、複数の磁気収束部６０ａ，６０ｂは、平面視で、隣り合う２つの一方に対して他方が磁気検知部（磁気抵抗素子）５０ａ，５０ｂに平行な方向にずれて配置されている。
【００４６】
また、複数の磁気検知部は、平面視で、複数の磁気収束部６０ａ，６０ｂのうち隣り合う２つの磁気収束部６０ａ，６０ｂにそれぞれ寄って配置された第１及び第２の磁気検知部５０ａ，５０ｂを含んでいる。つまり、平面視で、複数の磁気収束部のうち少なくとも１つの隣り合う２つの磁気収束部の間において、２つの磁気検知部の一方と他方とがそれぞれ２つの磁気収束部の一方と他方とにそれぞれ寄って配置されている。隣り合う２つの磁気収束部の間において、１つの磁気検知部のみが存在する場合や磁気検知部が存在しない場合もあってよい。
また、第１の磁気検知部５０ａは、平面視で、複数の磁気収束部６０ａ，６０ｂのうち隣り合う２つの磁気収束部６０ａ，６０ｂの一方の磁気収束部６０ｂよりも他方の磁気収束部６０ａに寄って配置され、第２の磁気検知部５０ｂは、平面視で、他方の磁気収束部６０ａよりも一方の磁気収束部６０ｂに寄って配置されていてもよい。
【００４７】
以下に、上述の構成で、直交する３軸の磁気信号を分離することなく混在したまま出力することが可能なことについてより詳細に説明する。
図８のように、第１の方向と第２の方向とが、基板平面７０に平行で、かつ第３の方向が、基板平面７０に垂直である。
第１及び第２の磁気収束部６０ａ及び６０ｂは、基板平面７０に略平行な第１の仮想平面７１上に配置され、第３の方向に厚さを有し、第１の仮想平面７１に重なる（交差或いは接する）磁気収束部の形状が第２の方向に長手方向をもった略矩形であり、各々が第２の方向に略平行な向きに、並列に配置されている。
また、図８では、矩形の磁気収束部の４つの角が直角になっているが、４つの角の少なくとも１つの角が丸まっていたり、面取されていたりしてもよい。また、第１の仮想平面７１と重なる磁気収束部の形状は、矩形に限らず、第２の方向に略平行な向きに長手方向を有する四角形，平行四辺形，台形のいずれであってもよい。
【００４８】
さらには、第１及び第２の磁気収束部６０ａ及び６０ｂは、各々が第２の方向に平行であり、かつ、第２の方向に平行な各々の長辺が同一の長さを有しているが、各々の長辺が異なる長さであってもよい。また、第１及び第２の磁気収束部６０ａ及び６０ｂは、第１の方向に平行な各々の短辺が同一の長さを有しているが、各々の短辺が異なる長さであってもよい。
また、第１及び第２の磁気収束部６０ａ及び６０ｂは、各々の底面が第１の仮想平面７１に接するように配置されているが、各々の一部が第１の仮想平面７１に交差するように配置されていてもよい。また、第１及び第２の磁気収束部６０ａ及び６０ｂの第３の方向の厚みが揃っているが、各々の厚みが不揃いであってもよい。
【００４９】
また、第１及び第２の磁気収束部６０ａ及び６０ｂは、第２の磁気収束部６０ｂが、第１の磁気収束部６０ａに対して、第２の方向の一方の側に突出したように（第２の磁気収束部６０ａの長手方向においてずれて）配置されている。より詳細には、第１及び第２の磁気収束部６０ａ及び６０ｂは、第１の仮想平面７１に重なる第２の磁気収束部６０ｂの形状の第２の方向の正側と負側にある２つの端点１６１ｂ，１６２ｂについて、一方の端点１６１ｂを含む第２の方向に直交する平面（ＸＺ平面）が、第１の磁気収束部６０ａに交差せず、同時に、他方の端点１６２ｂを含む第２の方向に直交する平面（ＸＺ平面）が、第１の磁気収束部６０ａに交差するように配置されている。但し、第１の仮想平面７１に重なる第２の磁気収束部６０ｂの形状の第２の方向にある端の辺が、第１の方向に平行となる場合は、端点は端の辺上の任意の１点とする。
こうすることで、第２の磁気収束部６０ｂの長手方向に磁場を入力したときに、第２の磁気収束部６０ｂから第１の磁気収束部６０ａに、磁束成分の磁路が形成されるようになる。
【００５０】
磁気検知部５０ａ，５０ｂが有する感磁材と、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材は、基板平面７０に略平行な第２の仮想平面７２上に配置され、磁気収束部等の無い状態で、第１の方向の磁場にのみ感知するように形成されている。別の言い方をすると、磁気検知部５０ａ，５０ｂが有する感磁材と、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材は、磁気収束部等の無い状態で、第１の方向に感度軸を有している。
また、磁気検知部５０ａ，５０ｂが有する感磁材と、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材は、平板状であることが好ましい。第２の仮想平面７２に重なる感磁材の形状は、図示のように、第３の方向からの平面視でみて、矩形が最も好ましい形状であるが、どのような形状であってもよく、例えば、四角形，正方形，平行四辺形，台形，三角形，多角形，円形，楕円形のいずれであってもよい。さらに、第２の方向に感磁材を小分けに分割区分してそれらをメタル配線とで交互に接続した一連の複数の感磁材は、一塊の感磁材として見做すことができる。言い換えると、例えば、磁気検知部５０ａが有する感磁材は、１つの感磁材に限らず、２つ以上の感磁材を、メタル配線を介して接続して形成されていてもよい。
【００５１】
また、磁気検知部５０ａ，５０ｂが有する感磁材と、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材は、各々の底面が第２の仮想平面７２に接するように配置されているが、各々の一部が第２の仮想平面７２に交差するように配置されていてもよい。また、図示では、磁気検知部５０ａ，５０ｂが有する感磁材と、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材の第３の方向の厚みが揃っているが、各々の厚みが不揃いであってもよい。
磁気検知部５０ａが有する感磁材は、第１の磁気収束部６０ａと第２の磁気収束部６０ｂとの間に配置され、第１の磁気収束部６０ａに近接するように配置されている。また、磁気検知部５０ｂが有する感磁材は、第１の磁気収束部６０ａと第２の磁気収束部６０ｂとの間に配置され、第２の磁気収束部６０ｂに近接するように配置されている。すなわち、第１の仮想平面７１に重なる第１の磁気収束部６０ａの形状と、第２の磁気収束部６０ｂの形状とが互いに最も近くなる辺の中間となる線を仮想中線ＶＭとすると、第２の仮想平面７２に重なる磁気検知部５０ａが有する感磁材が、仮想中線ＶＭよりも、第１の磁気収束部６０ａ寄りに在るように配置されている。
【００５２】
つまり、磁気検知部５０ａが有する感磁材は、第１の仮想平面７１に重なる第１の磁気収束部６０ａの形状と、第２の仮想平面７２に重なる磁気検知部５０ａが有する感磁材の形状とが互いに最も近くなる辺の距離Ｍ１１が、第１の仮想平面７１に重なる第２の磁気収束部６０ｂの形状と、第２の仮想平面７２に重なる磁気検知部５０ａが有する感磁材の形状とが互いに最も近くなる辺の距離Ｍ１２よりも短くなるように配置されている。同様に、磁気検知部５０ｂが有する感磁材は、第２の仮想平面７２に重なる磁気検知部５０ｂが有する感磁材の形状が、仮想中線ＶＭよりも、第２の磁気収束部６０ｂ寄りに在るように配置されている。
【００５３】
また、磁気検知部５０ａ，５０ｂが有する感磁材は、第２の仮想平面７２に重なる磁気検知部５０ａ，５０ｂが有する感磁材の形状と、第１の仮想平面７１に重なる第１及び第２の磁気収束部６０ａ及び６０ｂの形状とが矩形の場合、第３の方向から（基板を）平面視したときに、第１の磁気収束部６０ａと第２の磁気収束部６０ｂと略平行となるように配置されるとよい。こうすることで、第２の方向または第３の方向の磁場を方向変換した第１の方向の磁場が、磁気検知部５０ａ，５０ｂが有する感磁材を一様に横切るため、第２の方向または第３の方向の磁場を高い精度で検出することができる。
【００５４】
磁気検知部５０ａが有する感磁材と第１の磁気収束部６０ａとの位置関係は、第３の方向からの平面視でみて、磁気検知部５０ａが有する感磁材が第１の磁気収束部６０ａの長手方向に沿った端辺に近接して配置されていることが重要である。より好ましくは、磁気検知部５０ａが有する感磁材の長辺方向に沿った一部分が、基板平面７０を介して第１の磁気収束部６０ａに覆われていることがよい。つまり、磁気検知部５０ａが有する感磁材と、第１の磁気収束部６０ａと、が第３の方向からの平面視でみて、ある程度重なり合っていることがよい。これは、磁気検知部５０ｂが有する感磁材と第２の磁気収束部６０ｂと、の位置関係においても同様である。
こうすることで、実施形態１の磁気センサは、第１〜第３の方向の磁場に対する各々の感度が大きく取り出せることが出来るという利点がある。
【００５５】
磁気検知部５０ａが有する感磁材は、第１の磁気収束部６０ａと第２の磁気収束部６０ｂとの間において、第２の方向に直交する平面が、第１の磁気収束部６０ａと、第２の磁気収束部６０ｂと、いずれにも交差する第２の方向に沿った範囲Ｒ１内に、少なくとも一部が配置されて、第２の方向に沿った範囲Ｒ１にある感磁材で第１の方向の磁場を感知することが好ましい。より好ましくは、磁気検知部５０ａが有する感磁材の全てが、第２の方向に沿った範囲Ｒ１内に配置されるとよい。
同様に、磁気検知部５０ｂが有する感磁材は、第１の磁気収束部６０ａと第２の磁気収束部６０ｂとの間において、第２の方向に沿った範囲Ｒ１内に、少なくとも一部が配置されて、第２の方向に沿った範囲Ｒ１にある感磁材で第１の方向の磁場を感知することが好ましい。より好ましくは、磁気検知部５０ｂが有する感磁材の全てが、第２の方向に沿った範囲Ｒ１内に配置されるとよい。
【００５６】
補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材は、第２の磁気収束部６０ｂに覆われるように配置されている。第１の方向の磁場が第２の磁気収束部６０ｂに収束される磁路が形成されるため、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材に入力される第１の方向の磁場は非常に小さくなる。また、第２の方向の磁場と第３の方向の磁場は、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材の位置で、第１の方向に変換されず感知されない。
したがって、第１の方向の磁場にのみ感知する感磁材を有する補助磁気検知部５０ｃは、第１〜第３のいずれの方向の磁場に対して、不感の感磁材が得られる。また、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材は、第２の磁気収束部６０ｂの短手方向の中央に配置されるのが望ましい。また、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材は、第１及び第２の磁気収束部６０ａ及び６０ｂの内、少なくとも１つの磁気収束部に覆われて配置されていればよい。また、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材は、第２の磁気収束部６０ｂに覆われるように配置されているが、第１の磁気収束部６０ａに覆われるように配置されてもよい。
また、図示にはないが、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材は、第１及び第２の磁気収束部６０ａ及び６０ｂとは別に設けた磁気収束部に覆われるように配置されてもよい。また、磁気検知部５０ｃが有する感磁材は、複数あってもよい。
【００５７】
磁気収束部は、ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅＢ，ＮｉＦｅＣｏ，ＣｏＦｅなどの軟磁性材料から成ることが望ましい。感磁材は、１軸方向の磁場にのみ感知して抵抗値を変化させる磁気抵抗素子であればいずれであってもよいので、例えば、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子，トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子，異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）素子，半導体磁気抵抗（ＳＭＲ）素子のいずれであってもよい。
基板は、シリコン基板、化合物半導体基板、セラミック基板のいずれであってもよい。また、基板は、ＩＣを搭載したシリコン基板であってもよい。
第１及び第２の仮想平面７１及び７２は、第３の方向に沿って、基板平面７０よりも上に第２の仮想平面７２があり、第２の仮想平面７２よりも上に第１の仮想平面７１がある順番で配置されている。このとき、基板平面７０上に、第１の方向の磁場にのみ感知する感磁材を形成した後、次に、磁気収束部を形成する、という至ってシンプルな手法が適用出来て、製造と性能の観点から簡素でこの上なく好ましいが、これに限定されるものではない。
【００５８】
図９は、図８（ａ）に示した磁気センサの動作を説明するための図である。  
まず、第２の方向の磁場Ｂｙが、第２の方向に突出した第２の磁気収束部６０ｂから、磁気検知部５０ｂが有する感磁材と磁気検知部５０ａが有する感磁材を第１の方向の負の方向に向かって横切り、第１の磁気収束部６０ａを通る磁路が形成される。このとき、磁気検知部５０ａ，５０ｂが有する感磁材は、第２の方向から入力される磁場の大きさに比例して方向変換された第１の方向の磁場を感知する。
次に、第３の方向の磁場Ｂｚが、磁気検知部５０ａが有する感磁材を第１の方向の負の方向に向かって横切り、第１の磁気収束部６０ａに収束される磁路と、磁気検知部５０ｂが有する感磁材を第１の方向の正の方向に向かって横切り、第２の磁気収束部６０ｂに収束される磁路とが形成される。このとき、磁気検知部５０ａ，５０ｂは、第３の方向から入力される磁場の大きさに比例して方向変換された第１の方向の磁場を感知する。
【００５９】
さらに、第１の方向の磁場Ｂｘが、第１の磁気収束部６０ａに収束されて通り、磁気検知部５０ａが有する感磁材と磁気検知部５０ｂが有する感磁材を第１の方向の正の方向に向かって横切り、第２の磁気収束部６０ｂに収束されて通る磁路が形成される。このとき、磁気検知部５０ａ，５０ｂは、第１の方向の磁場を感知する。
図１０は、図８（ａ）に示した磁気センサの出力信号を説明するための図である。図中符号６２はメタル配線、Ｓは磁気検知部５０ａ，５０ｂが有する感磁材と、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材の一方の端子が電気的に１点に結合された出力端子、Ａ，Ｂ，Ｃは磁気検知部５０ａ，５０ｂが有する感磁材と、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材の他方の端子が各々に接続された出力端子を示している。そして、出力端子Ａ−Ｓ間，Ｂ−Ｓ間，Ｃ−Ｓ間の磁気抵抗をＲＡ，ＲＢ，ＲＣとすると、それぞれの磁気抵抗は以下のようになる。
ＲＡ＝Ｒ＋ΔＲｘ−ΔＲｙ−ΔＲｚ  ・・・（１）
ＲＢ＝Ｒ＋ΔＲｘ−ΔＲｙ＋ΔＲｚ  ・・・（２）
ＲＣ＝Ｒ  ・・・（３）
Ｒは磁場に依らない抵抗値（又は磁場の無いときの抵抗値）、ΔＲｘは第１の方向の磁場Ｂｘの大きさに応じた抵抗変化量、ΔＲｙは第２の方向の磁場Ｂｙの大きさに応じた抵抗変化量、ΔＲｚは第３の方向の磁場Ｂｚの大きさに応じた抵抗変化量である。式（１）及び式（２）の磁気抵抗は、いずれも３軸成分の磁場の大きさに応じた抵抗変化量ΔＲｘ，ΔＲｙ，ΔＲｚが含まれている。
【００６０】
ΔＲｘ，ΔＲｙ，ΔＲｚの符号は、磁気検知部５０ａ，５０ｂを横切る第１の方向の磁場の向きに対応している。式（３）の磁気抵抗は、前述のように、第１〜第３のいずれの方向の磁場にも不感であるため、３軸成分のいずれの抵抗変化量を含まない。
さらに、式（１）から式（３）の磁気抵抗から、
（１）−（３）により、ＳＡ＝ＲＡ−ＲＣ＝ΔＲｘ−ΔＲｙ−ΔＲｚ
・・・（４）
（２）−（３）により、ＳＢ＝ＲＢ−ＲＣ＝ΔＲｘ−ΔＲｙ＋ΔＲｚ
・・・（５）
となる。このようにして、直交する３軸の磁気信号を分離することなく混在したままの出力信号が取り出せることが理解できる。つまり、実施形態１の磁気センサは、少なくとも基板に垂直な磁場と平行な磁場とを混合して各磁場成分を分離可能な状態で検知できる。さらに、式（４）と式（５）を加算すれば、混合した各磁場成分から基板に平行な磁場成分を分離でき、式（５）から式（４）を減算すれば、混合した各磁場成分から基板に垂直な磁場を分離できる。第１の磁気収束部６０ａと、第２の磁気収束部６０ｂとの間に、感磁材は少なくとも１つ配置されていればよいので、磁気検知部５０ａが有する感磁材を設ければ、式（１）の出力信号が得られ、これに補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材をさらに設ければ、式（４）の出力信号が得られる。または、第１の磁気収束部６０ａと、第２の磁気収束部６０ｂとの間に、磁気検知部５０ｂが有する感磁材を設ければ、式（２）の出力信号が得られ、これに補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材をさらに設ければ、式（５）の出力信号が得られる。
【００６１】
図１０では、感磁材の接続は、メタル配線であるが、感磁材と同一材料の配線であってもよいし、両者の配線が混在してもよい。また、磁気検知部５０ａ，５０ｂが有する感磁材と、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材の一方の端子を電気的に１点に結合して出力端子Ｓに接続することは、出力端子数を減らすことができるので、最も好ましい形態であるが、磁気検知部５０ａ，５０ｂが有する感磁材と、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材の一方の端子を各々出力端子に接続しても、発明の本質は変わらない。
図１１は、図１０に示した磁気センサの信号検出のための具体的な回路構成図である。図中符号５０ａ及び５０ｂは感磁材を有する磁気検知部、５０ｃは感磁材を有する補助磁気検知部、Ｓは磁気検知部５０ａ，５０ｂが有する感磁材と、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材の一方の端子が電気的に１点に結合された出力端子、Ａ，Ｂ，Ｃは磁気検知部５０ａ，５０ｂが有する感磁材と、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材の他方の端子が各々に接続された出力端子、９０ａ〜９０ｃは第１〜第３の定電流源、１１１は第１の電位、１１２は第２の電位を示している。
【００６２】
出力端子Ｓは、第１の電位１１１が与えられている。また、出力端子Ａ，Ｂ，Ｃは、第１〜第３の定電流源９０ａ〜９０ｃの一方の端子に各々に接続されている。また、第１〜第３の定電流源９０ａ〜９０ｃの他方の端子は、電気的に１点に結合されて、第２の電位１１２が与えられている。
磁気検知部５０ａ，５０ｂが有する感磁材と、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材は、各々に接続された出力端子Ａ，Ｂ，Ｃを通して、第１〜第３の定電流源９０ａ〜９０ｃで生成される大きさＩｓの電流が各々に供給されている。
このような構成にすると、出力端子Ａ−Ｓ間に生じる電圧ＶＡＳは、ＶＡＳ＝ＩｓＲＡ＝Ｉｓ（Ｒ＋ΔＲｘ−ΔＲｙ−ΔＲｚ）となり、式（１）にＩｓを掛けた信号が得られる。同様に、出力端子Ｂ−Ｓ間、Ｃ−Ｓ間の各々に生じる電圧ＶＢＳ，ＶＣＳは、各々式（２）、式（３）にＩｓを掛けた信号が得られる。
【００６３】
次いで、電圧ＶＡＳと電圧ＶＣＳとで得られる差分電圧ＶＡは、ＶＡ＝ＶＡＳ−ＶＣＳ＝ＩｓＳＡ＝Ｉｓ（ΔＲｘ−ΔＲｙ−ΔＲｚ）となり、式（４）にＩｓを掛けた信号が得られる。同様に、電圧ＶＢＳと電圧ＶＣＳとで得られる差分電圧ＶＢは、式（５）にＩｓを掛けた信号が得られる。
このようにして、直交する３軸の磁気信号を分離することなく混在したままの出力信号が取り出せる。第１の磁気収束部６０ａと、第２の磁気収束部６０ｂとの間に、感磁材は少なくとも１つ配置されていればよいので、磁気検知部５０ａが有する感磁材を設ければ、式（１）にＩｓを掛けた信号が得られ、これに補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材をさらに設ければ、式（４）にＩｓを掛けた信号が得られる。または、第１の磁気収束部６０ａと、第２の磁気収束部６０ｂとの間に、磁気検知部５０ｂが有する感磁材を設ければ、式（２）にＩｓを掛けた信号が得られ、これに補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材をさらに設ければ、式（５）にＩｓを掛けた信号が得られる。
【００６４】
ここで、差分電圧ＶＡ，ＶＢは、言い換えると、各々、出力端子Ａ−Ｃ間、Ｂ−Ｃ間に生じる電圧であるので、直接、出力端子Ａ−Ｃ間、Ｂ−Ｃ間の電圧を測定することで、式（１）〜式（３）にＩｓを掛けた信号を取り出すことなく、式（４）及び式（５）にＩｓを掛けた信号を取り出すことができる。
第１の電位１１１と第２の電位１１２は、各々電源装置のグランド電位と電源電位が与えられているが、これに限定されるものではない。
また、磁気検知部５０ａ，５０ｂが有する感磁材と、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材は、各々に第１〜第３の定電流源９０ａ〜９０ｃが接続されて、電流が供給されているが、例えば、出力端子Ａ，Ｂ，Ｃの各々にスイッチを設けて、少なくとも１つの定電流源を用いて、スイッチを切替えながら各々の感磁材に電流を供給することでも実現できる。
また、実施形態１の磁気センサは、任意の方向の磁場に反応することが可能なことから、機器の設計の自由度を向上し、機器のさらなる小型化や省スペース化を実現することができる。さらには、小型，低消費電力，高感度及び高精度で、直交する３軸の磁気信号を分離することなく混在したまま出力するようにした磁気センサを実現することができる。
【００６５】
［実施形態２］
図１２（ａ），（ｂ）は、本発明の磁気センサの実施形態２における感磁材を有する磁気検知部と磁気収束部の配置パターンを示す図で、上述した実施形態１の磁気センサの変形形態であり、図１２（ａ）は上面図（第３の方向でみた平面視）、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図中符号は、図８（ａ），（ｂ）と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
図１２（ａ）は、図８（ａ）に示した配置パターンを、第１の方向に直交する平面（ＹＺ平面）で対称に配置したパターンである。第１及び第２の磁気収束部６０ａ及び６０ｂは、図８（ａ）においては、第１の方向の正方向に向かって、第１の磁気収束部６０ａ、第２の磁気収束部６０ｂの順に配置されているが、図１２（ａ）においては、第１の方向の正方向に向かって、第２の磁気収束部６０ｂ、第１の磁気収束部６０ａの順に配置されている。
【００６６】
また、磁気検知部５０ａ，５０ｂが有する感磁材と、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材は、図８（ａ）においては、第１の方向の正方向に向かって、磁気検知部５０ａが有する感磁材、磁気検知部５０ｂが有する感磁材、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材の順に配置されているが、図１２（ａ）においては、第１の方向の正方向に向かって、補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材、磁気検知部５０ｂが有する感磁材、磁気検知部５０ａが有する感磁材の順に配置されている。
このとき、第２の方向の磁場Ｂｙが、第２の方向の負側に突出した第２の磁気収束部６０ｂから、磁気検知部５０ｂが有する感磁材と磁気検知部５０ａが有する感磁材を第１の方向の正の方向に向かって横切り、第１の磁気収束部６０ａを通る磁路が形成される。
したがって、図１０と同様に、出力端子Ａ−Ｓ間に磁気検知部５０ａを接続し、出力端子Ｂ−Ｓ間に磁気検知部５０ｂを接続し、出力端子Ｃ−Ｓ間に補助磁気検知部５０ｃを接続すれば、出力端子Ａ−Ｓ間，Ｂ−Ｓ間，Ｃ−Ｓ間の磁気抵抗ＲＡ，ＲＢ，ＲＣは、以下のようになる。
ＲＡ＝Ｒ＋ΔＲｘ＋ΔＲｙ＋ΔＲｚ  ・・・（６）
ＲＢ＝Ｒ＋ΔＲｘ＋ΔＲｙ−ΔＲｚ  ・・・（７）
ＲＣ＝Ｒ  ・・・（８）
【００６７】
さらに、式（６）から式（８）の磁気抵抗から、
（６）−（８）により、ＳＡ＝ＲＡ−ＲＣ＝ΔＲｘ＋ΔＲｙ＋ΔＲｚ
・・・（９）
（７）−（８）により、ＳＢ＝ＲＢ−ＲＣ＝ΔＲｘ＋ΔＲｙ−ΔＲｚ
・・・（１０）
となる。このようにして、直交する３軸の磁気信号を分離することなく混在したままの出力信号が取り出せることが理解できる。つまり、実施形態２の磁気センサは、少なくとも基板に垂直な磁場と平行な磁場とを混合して各磁場成分を分離可能な状態で検知できる。さらに、式（９）と式（１０）を加算すれば、混合した各磁場成分から基板に平行な磁場成分を分離でき、式（９）から式（１０）を減算すれば、混合した各磁場成分から基板に垂直な磁場を分離できる。第１の磁気収束部６０ａと、第２の磁気収束部６０ｂとの間に、感磁材は少なくとも１つ配置されていればよいので、磁気検知部５０ａが有する感磁材を設ければ、式（６）の出力信号が得られ、これに補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材をさらに設ければ、式（９）の出力信号が得られる。または、第１の磁気収束部６０ａと、第２の磁気収束部６０ｂとの間に、磁気検知部５０ｂが有する感磁材を設ければ、式（７）の出力信号が得られ、これに補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材をさらに設ければ、式（１０）の出力信号が得られる。
【００６８】
［実施形態３］
図１３は、本発明の磁気センサの実施形態３における感磁材を有する磁気検知部と磁気収束部の配置パターンを示す図である。図中符号６０ｃ及び６０ｄは第３及び第４の磁気収束部、６１ａ〜６１ｄは第１〜第４の磁気収束部材を示している。なお、図８（ａ），（ｂ）と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
実施形態３の磁気センサは、図８（ａ）に示した実施形態１の配置パターンに、さらに、第１〜第４の磁気収束部材６１ａ〜６１ｄを備えている。
磁場方向変換部は、第３の磁気収束部６０ｃ及び／又は第４の磁気収束部６０ｄを有する。この第３の磁気収束部６０ｃは、第１の磁気収束部６０ａを、第３の磁気収束部６０ｃ及び第２の磁気収束部６０ｂで挟む位置に配置される。第４の磁気収束部６０ｄは、第２の磁気収束部６０ｂを、第４の磁気収束部６０ｄ及び第１の磁気収束部６０ａで挟む位置に配置されている。
つまり、複数の磁気収束部は、３つ以上の磁気収束部（６０ａ〜６０ｄ）で構成され、１つの磁気収束部６０ａが２つの磁気収束部６０ｂ，６０ｃに対して長手方向にずれ、２つの磁気収束部６０ｂ，６０ｃが１つの磁気収束部６０ａを平面視で挟み込んで対向するように配置されている。
【００６９】
また、複数の磁気収束部６０ａ〜６０ｄは、平面視で複数の磁気収束部６０ａ〜６０ｄの各重心がジグザグとなるように配置されている。また、複数の磁気収束部６０ａ〜６０ｄは、平面視で１つおきに対抗して配置されている。
第１〜第４の磁気収束部６０ａ〜６０ｄは、第２の磁気収束部６０ｂと第３の磁気収束部６０ｃとが第１の磁気収束部６０ａと第４の磁気収束部６０ｄよりも、第２の方向の一方の側に突出したように配置されている。こうすることで、上述した実施形態１で説明した磁路に加えて、第２の方向の磁場Ｂｙが、第２の方向の負側に突出した第３の磁気収束部６０ｃから無地の仮想平面７２上を第１の方向の正の方向に向かって横切って第１の磁気収束部６０ａを通る磁路と、第２の方向の負側に突出した第２の磁気収束部６０ｂから無地の仮想平面７２上を第１の方向の正の方向に向かって横切って第４の磁気収束部６０ｄを通る磁路とが形成される。
【００７０】
また、第１〜第４の磁気収束部６０ａ〜６０ｄは、各々が第２の方向に長手方向をもった矩形となって配置されている。第１の仮想平面７１に重なる第１の磁気収束部６０ａの形状と、第３の磁気収束部６０ｃの形状とが互いに最も近くなる辺の距離がエッジ間距離Ｍ１である。第１の仮想平面７１に重なる第２の磁気収束部６０ｂと、第４の磁気収束部６０ｄとが互いに最も近くなる辺の距離がエッジ間距離Ｍ３である。第１の仮想平面７１に重なる第１の磁気収束部６０ａと、第２の磁気収束部６０ｂとが互いに最も近くなる辺の距離がエッジ間距離Ｍ２である。
【００７１】
また、第１〜第４の磁気収束部６０ａ〜６０ｄは、エッジ間距離Ｍ１と、エッジ間距離Ｍ２と、エッジ間距離Ｍ３とが略等しくなるように配置されている。より具体的には、３つのエッジ間距離Ｍ１〜Ｍ３は、いずれか１つの距離の０．７倍以上１．３倍以下であることが好ましい。こうすることで、特に後述する実施形態４の複数の配置パターンにしたときに、第１及び第２の磁気収束部６０ａ及び６０ｂを通る磁束がほぼ均等になり、第２の方向の磁場を方向変換した第１の方向の磁場が、磁気検知部５０ａが有する感磁材を一様に横切るようにできる。このため、実施形態３の磁気センサは、第２の方向の磁場を高い精度で検出することができる。第３及び第４の磁気収束部６０ｃ及び６０ｄは、図示では、各々ともに配置されているが、どちらか一方だけ配置されていてもよい。
また、第１〜第４の磁気収束部６０ａ〜６０ｄは、各々の端部に第１〜第４の磁気収束部材６１ａ〜６１ｄを備え、第１〜第４の磁気収束部６０ａ〜６０ｄ及び第１〜第４の磁気収束部材６１ａ〜６１ｄは、第３の方向から（基板を）平面視したときに、Ｔ字型又はＬ字型の形状を成している。
【００７２】
第１〜第４の磁気収束部材６１ａ〜６１ｄは、第１の磁気収束部材６１ａと第４の磁気収束材６１ｄとの間と、第３の磁気収束部材６１ｃと第２の磁気収束部材６１ｂとの間とにそれぞれ空隙部Ｇａｄ，Ｇｂｃが設けられるように配置されている。
こうすることで、第１の方向の磁場Ｂｘが、第１〜第４の磁気収束部材６１ａ〜６１ｄに集中的に収束されることを抑制して、磁気検知部５０ａが有する感磁材を一様に横切る磁路を形成することができる。このため、実施形態３の磁気センサは、第１の方向の磁場を高い精度で検出することができる。また、第２の方向の磁場Ｂｙは、第２の磁気収束部６０ｂの端部に設けられた第２の磁気収束部材６１ｂが広い範囲で磁気を収束して第２の磁気収束部６０ｂの端部を通り、第２の磁気収束部６０ｂから磁気検知部５０ａが有する感磁材を横切る。そして、第２の方向の磁場Ｂｙが、第１の磁気収束部６０ａを通って第１の磁気収束部材６１ａを通り抜ける磁路が形成される。したがって、実施形態３の磁気センサは、第２の方向の磁場を高い感度で検出することができる。
【００７３】
図１３では、第１〜第４の磁気収束部６０ａ〜６０ｄ及び第１〜第４の磁気収束部材６１ａ〜６１ｄがＴ字型又はＬ字型の形状を成しているが、Ｙ字型の形状を成すように第１〜第４の磁気収束部材６１ａ〜６１ｄを設けても、実施形態３の磁気センサは、第２の方向の磁場を高い感度で検出することができる。また、第１〜第４の磁気収束部材６１ａ〜６１ｄは、全て設けられているが、この内の一部だけが設けられていてもよい。
第１〜第４の磁気収束部６０ａ〜６０ｄ及び第１〜第４の磁気収束部材６１ａ〜６１ｄは、ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅＢ，ＮｉＦｅＣｏ，ＣｏＦｅなどの軟磁性材料から成ることが望ましい。
【００７４】
［実施形態４］
図１４は、本発明の磁気センサの実施形態４における感磁材を有する磁気検知部と磁気収束部の配置パターンを示す図である。図中符号は、図８（ａ），（ｂ）と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。実施形態４の磁気センサは、図１３に示した磁気収束部６０ａ及び６０ｂと磁気検知部５０ａと補助磁気検知部５０ｃとによる配置パターンを複数有する磁気センサである。
図１４においては、上記配置パターンが４つ並べられており、磁気検知部５０ａ及び補助磁気検知部５０ｃは、各々４つの感磁材を有している。そして、各々４つの感磁材が電気的に直列に接続され、各々の一方の端子が電気的に１点に結合されて出力端子Ｓに接続され、各々の他方の端子が出力端子Ａ，Ｃに接続されている。
こうすることで、実施形態４の磁気センサは、１つの配置パターンよりも、第１〜第３の方向の磁場を高い感度で検出することができる。図１４では、磁気検知部５０ａが有する感磁材及び補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材の各々４つの感磁材が、電気的に直列に接続されているが、電気的に並列に接続されていてもよい。感磁材の接続の仕方は、これに限定されるものではない。
【００７５】
また、磁気検知部５０ａが有する感磁材及び補助磁気検知部５０ｃが有する各々４つの感磁材は、全てが電気的に接続されているが、全てではなく、一部だけが電気的に接続されていてもよい。また、磁気検知部５０ａが有する感磁材及び補助磁気検知部５０ｃが有する感磁材の各々４つの感磁材の接続は、メタル配線であってもよいし、感磁材と同一材料の配線であってよいし、両者の配線が混在してもよい。
また、図１４では、複数の配置パターンの中に、補助磁気検知部５０ｃが設けられているが、補助磁気検知部５０ｃが設けられずに、磁気検知部５０ａだけが設けられていても、直交する３軸の磁気信号を分離することなく混在したまま出力することができる。
【００７６】
ここで、実施形態１〜４の磁気センサは、他の機能ブロックを制御する制御部（図示せず）を備え、この制御部には、磁気検知部の出力から得られる第１から第３の方向の磁場成分が加算された状態の信号が入力され、制御部が、第１から第３の方向の磁場成分が加算された状態の信号で他の機能ブロックを制御するように構成されていてよい。
また、実施形態１〜４の磁気センサは、磁気検知部の出力と補助磁気検知部の出力に基づき、第１から第３の方向の磁場成分が加算された状態の信号を生成する信号生成部（図示せず）と、他の機能ブロックを制御する制御部と備え、制御部が、信号生成部から出力される第１から第３の方向の磁場成分が加算された状態の信号で他の機能ブロックを制御するように構成されていてよい。
【００７７】
制御部は、磁気検知部の出力から得られる第１から第３の方向の磁場成分が加算された状態の信号から、直交する２軸方向や３軸方向の磁場成分ではなく、磁場の大きさそのものを算出する。そして、制御部は、算出された磁場の大きさに基づいて他の機能ブロックを制御する。他の機能ブロックとしては、例えば、携帯モジュールの画面のＯＮ／ＯＦＦを切り替える機能ブロックなどが考えられる。
このようにして、実施形態１〜４の磁気センサは、任意の方向の磁場に反応することが可能なことから、機器の設計の自由度を向上し、機器のさらなる小型化や省スペース化を実現することができる。さらには、小型，低消費電力，高感度及び高精度で、直交する３軸の磁気信号を分離することなく混在したまま出力するようにした磁気センサを実現することができる。
本発明の実施形態１〜４の磁気センサは、磁場の有無を判定する用途や、直交する２軸方向や３軸方向の各磁場成分に反応し、磁場の大きさそのものを測定する用途に好適である。例えば、実施形態１〜４の磁気センサは、携帯モジュールの開閉を検出する磁気センサＩＣや導体を流れる電流量を測定する電流センサ等に好適に用いることができる。
【００７８】
［実施形態５］
図１５（ａ），（ｂ）は、本発明の磁気センサの実施形態５における磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図で、図１５（ａ）は上面図（Ｚ軸方向でみた平面視）、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図中符号５０ａ〜５０ｅは第１〜第５の磁気抵抗素子（磁気検知部）、６０ａ〜６０ｃは第１〜第３の磁気収束板（磁気収束部）を示している。なお、図８と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
実施形態５の磁気センサは、複数の磁気抵抗素子のいずれもが、基板平面７０に対して平行な第１の軸（Ｘ軸）方向に感磁軸を有し、基板平面７０に対して平行かつ第１の軸に対して垂直な第２の軸（Ｙ軸）と、基板平面７０に対して垂直な第３の軸（Ｚ軸）の２軸方向の磁気を検出するか、第１〜第３の軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸）の３軸方向の磁気を検出する。複数の磁気抵抗素子は、図１５において、第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅで構成される。
【００７９】
また、第１の磁気検知部５０ａは、平面視で、複数の磁気収束部６０ａ〜６０ｃのうち隣り合う２つの磁気収束部６０ａ，６０ｂの一方の磁気収束部６０ｂよりも他方の磁気収束部６０ａに寄って配置され、第２の磁気検知部５０ｂは、平面視で、他方の磁気収束部６０ａよりも一方の磁気収束部６０ｂに寄って配置されていてもよい。すなわち、複数の磁気収束部６０ａ〜６０ｃのうち隣り合う２つの磁気収束部６０ａ，６０ｂのうち一方の磁気収束部６０ｂに対して他方の磁気収束部６０ａが、平面視で、第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅに平行な方向にずれて配置されている。また、複数の磁気収束部６０ａ〜６０ｃのうち隣り合う２つの磁気収束部６０ｂ，６０ｃのうち一方の磁気収束部６０ｂに対して他方の磁気収束部６０ｃが、平面視で、第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅに平行な方向にずれて配置されている。平面視で、複数の磁気収束部のうち少なくとも１つの隣り合う２つの磁気収束部の間において、２つの磁気検知部の一方と他方とがそれぞれ２つの磁気収束部の一方と他方とにそれぞれ寄って配置されていてよい。隣り合う２つの磁気収束部の間において、１つの磁気検知部のみが存在する場合や磁気検知部が存在しない場合もあってよい。また、複数の磁気収束部は、３つ以上の磁気収束部（６０ａ〜６０ｃ）で構成され、１つの磁気収束部６０ａが２つの磁気収束部６０ｂ，６０ｃに対して長手方向にずれ、２つの磁気収束部６０ｂ，６０ｃが１つの磁気収束部６０ａを平面視で挟み込んで対向するように配置されている。
【００８０】
また、複数の磁気収束部６０ａ〜６０ｃは、平面視で複数の磁気収束部６０ａ〜６０ｃの各重心がジグザグとなるように配置されている。また、複数の磁気収束部６０ａ〜６０ｃは、平面視で１つおきに対抗して配置されている。
以下に、第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅと、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃと、で構成する配置パターンで、３軸方向の磁気を検出することが可能なことについて説明する。
基板は、シリコン基板、化合物半導体基板、セラミック基板のいずれであってもよい。また、基板は、ＩＣを搭載したシリコン基板であってもよい。
【００８１】
第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃは、基板平面に略平行な第１の仮想平面７１上に配置されている。そして、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃは、第３の軸方向（Ｚ軸方向）に厚さをもち、第１の仮想平面７１に重なる（交差する、或いは、接する）磁気収束板の形状が第２の軸方向（Ｙ軸方向）に長手方向をもった略矩形となっている。また、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃは、第２の磁気収束板６０ｂが中央となるように、各々が第２の軸方向に略平行な向きに、並列に配置されている。つまり、複数の磁気収束板（磁気収束部）６０ａ〜６０ｃは、基板に対して略平行でかつ互いに略平行であり、隣り合う２つの一方に対して他方が長手方向にずれて配置されている。より詳しく言えば、複数の磁気収束板６０ａ〜６０ｃは、１つの磁気収束板６０ｂが２つの磁気収束板６０ａ、６０ｃに対して長手方向にずれ、２つの磁気収束板６０ａ、６０ｃが１つの磁気収束板６０ｂを平面視で挟み込んで対向するように配置されている。図示では、矩形の磁気収束板の４つの角が直角になっているが、４つの角の少なくとも１つの角が丸まっていたり、面取されていたりしてもよい。また、第１の仮想平面７１と重なる磁気収束板の形状は、矩形に限らず、第２の軸方向に略平行な向きに長手方向をもつ四角形、平行四辺形、台形のいずれであってもよい。
【００８２】
さらには、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃは、各々が第２の軸方向に平行であり、かつ、第２の軸方向に平行な各々の長辺が同一の長さを有しているが、各々の長辺が異なる長さであってもよい。また、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃは、第１の軸方向（Ｘ軸方向）に平行な各々の短辺が同一の長さを有しているが、各々の短辺が異なる長さであってもよい。また、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃは、各々の底面が第１の仮想平面７１に接するように配置されているが、各々の一部が第１の仮想平面７１に交差するように配置されていてもよい。また、図１５では、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃの第３の軸方向の厚みが揃っているが、各々の厚みが不揃いであってもよい。
【００８３】
また、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃは、第２の磁気収束板６０ｂが、第１の磁気収束板６０ａと第３の磁気収束板６０ｃよりも、第２の軸方向の一方の側に突出するように配置されている。より詳細には、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃは、第１の仮想平面７１に重なる第２の磁気収束板６０ｂの形状の第２の軸方向の正側と負側にある２つの端点１６１ｂ，１６２ｂについて、一方の端点１６１ｂを含む第２の軸方向に直交する平面（ＸＺ平面）が、第１の磁気収束板６０ａと、第３の磁気収束板６０ｃと、いずれにも交差せず、同時に、他方の端点１６２ｂを含む第２の軸方向に直交する平面（ＸＺ平面）が、第１の磁気収束板６０ａと、第３の磁気収束板６０ｃと、いずれにも交差するように配置されている。但し、第１の仮想平面７１に重なる第２の磁気収束板６０ｂの第２の軸方向にある端の辺が、第１の軸方向に平行となる場合は、端点は端の辺上の任意の１点とする。
【００８４】
こうすることで、第２の磁気収束板６０ｂの長手方向に磁気を入力したときに、第２の磁気収束板６０ｂから第１の磁気収束板６０ａ、及び、第２の磁気収束板６０ｂから第３の磁気収束板６０ｃにそれぞれ磁束成分が形成されるようになる。
また、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃは、各々が第２の軸方向に長手方向をもった矩形となって配置されている。第１の仮想平面７１に重なる第１の磁気収束板６０ａと、第２の磁気収束板６０ｂと、が互いに最も近くなる辺の距離が第１のエッジ間距離Ｌａｂである。そして、第１の仮想平面７１に重なる第２の磁気収束板６０ｂと、第３の磁気収束板６０ｃと、が互いに最も近くなる辺の距離が第２のエッジ間距離Ｌｂｃである。
【００８５】
ここで、第１及び第２のエッジ間距離Ｌａｂ，Ｌｂｃは、より詳細には以下のとおりに規定される。第２の軸方向に直交する平面が、第１の磁気収束板６０ａと、第２の磁気収束板６０ｂと、いずれにも交差する第２の軸方向の第１の範囲Ｒ１で、第１の仮想平面７１に重なる第１の磁気収束板６０ａと、第２の磁気収束板６０ｂと、が第１の軸方向に沿って最も短くなる距離が第１のエッジ間距離Ｌａｂである。そして、第２の軸方向に直交する平面が、第２の磁気収束板６０ｂと、第３の磁気収束板６０ｃと、いずれにも交差する第２の軸方向の第２の範囲Ｒ２で、第１の仮想平面７１に重なる第２の磁気収束板６０ｂと、第３の磁気収束板６０ｃと、が第１の軸方向に沿って最も短くなる距離が第２のエッジ間距離Ｌｂｃである。
【００８６】
第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃは、第１のエッジ間距離Ｌａｂと、第２のエッジ間距離Ｌｂｃと、が略等しくなるように配置されている。より具体的には、第１及び第２のエッジ間距離Ｌａｂ，Ｌｂｃは、いずれか１つの距離の０．７倍以上１．３倍以下の範囲にあることが好ましい。こうすることで、製造上のばらつき等で、第１及び第２のエッジ間距離Ｌａｂ，Ｌｂｃがこの範囲に収まれば、実施形態５の磁気センサは、第１〜第３の軸方向の磁場に対する各々の感度のばらつきが小さく抑えられる。
第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅは、基板平面７０に略平行な第２の仮想平面７２上に配置され、磁気収束板等の無い状態で、第１の軸方向の磁場にのみ感知するように形成されている。別の言い方をすると、第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅは、磁気収束板等の無い状態で、第１の軸方向に感度軸を有している。
【００８７】
また、第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅは、平板状であることが好ましい。第２の仮想平面７２に重なる磁気抵抗素子の形状は、図１５のような（第３の軸方向でみて、即ち、平面視でみて）矩形に限らず、どのような形状であってもよく、例えば、四角形、正方形、平行四辺形、台形、三角形、多角形、円形、楕円形のいずれであってもよい。ＧＭＲ素子の場合、第２の仮想平面７２に重なる磁気抵抗素子の形状は、図１５のような（第３の軸方向でみて、即ち、平面視でみて）略矩形が好ましい。第２の軸方向に磁気抵抗素子を小分けに分割区分してそれらをメタル配線とで交互に接続した一連の複数の磁気抵抗素子は、１かたまりの磁気抵抗素子として見做すことができる。言い換えると、例えば、第１の磁気抵抗素子５０ａは、１つの磁気抵抗素子に限らず、２つ以上の磁気抵抗素子をメタル配線で接続して形成されてもよい。
また、第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅは、各々の底面が第２の仮想平面７２に接するように配置されているが、各々の一部が第２の仮想平面７２に交差するように配置されていてもよい。また、図１５では、第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅの第３の軸方向の厚みが揃っているが、各々の厚みが不揃いであってもよい。
【００８８】
また、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄは、第１の磁気収束板６０ａと第２の磁気収束板６０ｂとの間に配置される２つの磁気抵抗素子５０ａ，５０ｂ（一方の磁気検知部群）と、第２の磁気収束板６０ｂと第３の磁気収束板６０ｃとの間に配置される他の２つの磁気抵抗素子５０ｃ，５０ｄ（他方の磁気検知部群）と、を備えている。第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄは、２つの磁気抵抗素子５０ａ，５０ｂの内、第１の磁気抵抗素子５０ａが第１の磁気収束板６０ａに近接し、第２の磁気抵抗素子５０ｂが第２の磁気収束板６０ｂに近接して配置されている。さらに、他の２つの磁気抵抗素子５０ｃ，５０ｄの内、第３の磁気抵抗素子５０ｃが第２の磁気収束板６０ｂに近接し、第４の磁気抵抗素子５０ｄが第３の磁気収束板６０ｃに近接して配置されている。つまり、複数の磁気抵抗素子（磁気検知部）５０ａ〜５０ｄは、複数の磁気収束板６０ａ〜６０ｃに略平行である。磁気抵抗素子５０ａ、５０ｂは、平面視で、複数の磁気収束板６０ａ〜６０ｃの隣り合う２つの磁気収束板６０ａ，６０ｂの間にそれぞれ寄って配置されている。また、磁気抵抗素子５０ｃ，５０ｄは、平面視で、複数の磁気収束板６０ａ〜６０ｃの隣り合う２つの磁気収束板６０ｂ，６０ｃの間にそれぞれ寄って配置されている。
【００８９】
第１の磁気抵抗素子５０ａと、第１の磁気収束板６０ａと、の位置関係は、第３の軸方向からの平面視でみて、第１の磁気抵抗素子５０ａが第１の磁気収束板６０ａの長手方向に沿った端辺に近接して配置されていることが重要である。つまり、第１の磁気抵抗素子５０ａは、隣り合う２つの磁気収束板６０ａ、６０ｂのうち一方の磁気収束板６０ｂよりも他方の磁気収束板６０ａに寄って配置されていることが重要である。また、第２の磁気抵抗素子５０ｂは、隣り合う２つの磁気収束板６０ａ、６０ｂのうち他方の磁気収束板６０ａよりも一方の磁気収束板６０ｂに寄って配置されていることが重要である。より好ましくは、第１の磁気抵抗素子５０ａの長辺方向に沿った一部分が、平面視で、第１の磁気収束板６０ａに覆われていることがよい。つまり、第１の磁気抵抗素子５０ａと、第１の磁気収束板６０ａと、が第３の軸方向からの平面視でみて、ある程度重なり合っていることがよい。これは、第２の磁気抵抗素子５０ｂと第２の磁気収束板６０ｂとの位置関係と、第３の磁気抵抗素子５０ｃと第２の磁気収束板６０ｂとの位置関係と、第４の磁気抵抗素子５０ｄと第３の磁気収束板６０ｃとの位置関係と、においても同様である。
【００９０】
こうすることで、実施形態５の磁気センサは、第１〜第３の軸方向の磁場に対する各々の感度が大きく取り出せることが出来るという利点がある。また、製造上のばらつき等で、磁気抵抗素子の位置が、磁気収束板に対して、第１の軸方向に沿ってずれて形成されたり、磁気抵抗素子の幅がばらついて形成されたりしても、第１〜第３の軸方向の磁場に対する各々の感度のばらつきが抑制される利点がある。
２つの磁気抵抗素子５０ａ，５０ｂは、第１の磁気収束板６０ａと第２の磁気収束板６０ｂとの間において、第２の軸方向に沿ってみた第１の範囲Ｒ１内に少なくとも一部が配置されて、各々が第１の範囲Ｒ１で第１の軸方向の磁場を感知することが好ましい。より好ましくは、２つの磁気抵抗素子５０ａ，５０ｂの全てが、第１の範囲Ｒ１内に配置されるとよい。同様に、他の２つの磁気抵抗素子５０ｃ，５０ｄは、第２の磁気収束板６０ｂと第３の磁気収束板６０ｃとの間において、第２の軸方向に沿ってみた第２の範囲Ｒ２内に少なくとも一部が配置されて、各々が第２の範囲Ｒ２で第１の軸方向の磁場を感知することが好ましい。より好ましくは、他の２つの磁気抵抗素子５０ｃ，５０ｄの全てが、第２の範囲Ｒ２内に配置されるとよい。
【００９１】
また、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃは、各々が第２の軸方向に長手方向をもった矩形となって配置されており、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄも、各々が第２の軸方向に長手方向をもった矩形となって配置されている。
第１の仮想平面７１に重なる第１の磁気収束板６０ａと、第２の磁気収束板６０ｂと、が互いに最も近くなる辺の中間となる線が第１の仮想中線ＶＭ１である。第１の仮想中線ＶＭ１と、第２の仮想平面７２に重なる第１の磁気抵抗素子５０ａの第１の軸方向に垂直に横切る２つの端の辺の中間となる線との距離が第１の中線間距離Ｌ１である。また、第１の仮想中線ＶＭ１と、第２の仮想平面７２に重なる第２の磁気抵抗素子５０ｂの第１の軸方向に垂直に横切る２つの端の辺の中間となる線との距離が第２の中線間距離Ｌ２である。
【００９２】
同様に、第１の仮想平面７１に重なる第２の磁気収束板６０ｂと、第３の磁気収束板６０ｃと、が互いに最も近くなる辺の中間となる線が第２の仮想中線ＶＭ２である。第２の仮想中線ＶＭ２と、第２の仮想平面７２に重なる第３の磁気抵抗素子５０ｃの第１の軸方向に垂直に横切る２つの端の辺の中間となる線との距離が第３の中線間距離Ｌ３である。また、第２の仮想中線ＶＭ２と、第２の仮想平面７２に重なる第４の磁気抵抗素子５０ｄの第１の軸方向に垂直に横切る２つの端の辺の中間となる線との距離が第４の中線間距離Ｌ４であることを示している。
ここで、第１〜第４の中線間距離Ｌ１〜Ｌ４は、より詳細には以下のとおりに規定される。第１のエッジ間距離Ｌａｂの線分の中点から第３の軸方向に沿って第２の仮想平面７２に交わる点を第１の仮想交点ＶＰ１とし、第１の仮想交点ＶＰ１を含む第２の軸方向に平行な直線を第１の仮想中線ＶＭ１とする。
【００９３】
また、第１の範囲Ｒ１内にある第１の磁気抵抗素子５０ａの第２の軸方向の端点間の中点を含む第１の軸方向に平行な直線を第１の仮想線Ｉ１とする。また、第１の範囲Ｒ１内にある第２の磁気抵抗素子５０ｂの第２の軸方向の端点間の中点を含む第１の軸方向に平行な直線を第２の仮想線Ｉ２とする。
同様に、第２のエッジ間距離Ｌｂｃの線分の中点から第３の軸方向に沿って第２の仮想平面７２に交わる点を第２の仮想交点ＶＰ２とし、第２の仮想交点ＶＰ２を含む第２の軸方向に平行な直線を第２の仮想中線ＶＭ２とする。
また、第２の範囲Ｒ２内にある第３の磁気抵抗素子５０ｃの第２の軸方向の端点間の中点を含む第１の軸方向に平行な直線を第３の仮想線Ｉ３とする。また、第２の範囲Ｒ２内にある第４の磁気抵抗素子５０ｄの第２の軸方向の端点間の中点を含む第１の軸方向に平行な直線を第４の仮想線Ｉ４とする。
【００９４】
そのとき、第１の仮想線Ｉ１と第１の仮想中線ＶＭ１の交点と、第１の仮想線Ｉ１と交わる第１の磁気抵抗素子５０ａの２つの端点の中点と、で結ぶ線分の長さが第１の中線間距離Ｌ１である。また、第２の仮想線Ｉ２と第１の仮想中線ＶＭ１の交点と、第２の仮想線Ｉ２と交わる第２の磁気抵抗素子５０ｂの２つの端点の中点と、で結ぶ線分の長さが第２の中線間距離Ｌ２である。
同様に、第３の仮想線Ｉ３と第２の仮想中線ＶＭ２の交点と、第３の仮想線Ｉ３と交わる第３の磁気抵抗素子５０ｃの２つの端点の中点と、で結ぶ線分の長さが第３の中線間距離Ｌ３である。また、第４の仮想線Ｉ４と第２の仮想中線ＶＭ２の交点と、第４の仮想線Ｉ４と交わる第４の磁気抵抗素子５０ｄの２つの端点の中点と、で結ぶ線分の長さが第４の中線間距離Ｌ４である。
【００９５】
第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄと、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃとは、第１の中線間距離Ｌ１と、第２の中線間距離Ｌ２と、第３の中線間距離Ｌ３と、第４の中線間距離Ｌ４と、が略等しくなるように配置されている。より具体的には、第１〜第４の中線間距離Ｌ１〜Ｌ４は、いずれか１つの距離の０．７倍以上１．３倍以下の範囲にあることが好ましい。
こうすることで、製造上のばらつき等で、第１〜第４の中線間距離Ｌ１〜Ｌ４がこの範囲に収まれば、実施形態５の磁気センサは、第１〜第３の軸方向の磁場に対する各々の感度のばらつきが小さく抑えられる利点がある。例えば、第３の軸方向の磁場を与えた場合、第３の軸方向の磁場に対する感度が５％程度のばらつきに収まることが、積分要素法による磁場数値解析の結果から確認できた。
【００９６】
第５の磁気抵抗素子５０ｅ（補助磁気検知部）は、第２の磁気収束板６０ｂに覆われるように配置されている。第１の軸方向の磁場が、第２の磁気収束板６０ｂに収束される磁路が形成されるため、第５の磁気抵抗素子５０ｅに入力される第１の軸方向の磁場は、非常に小さくなる。また、第２の軸方向の磁場と、第３の軸方向の磁場は、第５の磁気抵抗素子５０ｅの位置で、第１の軸方向に変換されず感知されない。よって、第５の磁気抵抗素子５０ｅは、第１〜第３のいずれの方向の磁場に対して、不感の磁気抵抗素子が得られる。第５の磁気抵抗素子５０ｅは、図示のように、第２の磁気収束板６０ｂの短手方向の中央に配置されるのが望ましい。第５の磁気抵抗素子５０ｅは、第１〜第３の磁気収束板の内、少なくとも１つの磁気収束板に覆われて配置されていればよい。図１５では、第５の磁気抵抗素子５０ｅは、平面視で、第２の磁気収束板６０ｂに覆われるように配置されているが、第１の磁気収束板６０ａ、或いは、第３の磁気収束板６０ｃに覆われるように配置されてもよい。
【００９７】
また、図示にはないが、第５の磁気抵抗素子５０ｅは、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃとは別に設けた磁気収束板に覆われるように配置されてもよい。また、第５の磁気抵抗素子５０ｅは、複数あってもよい。
磁気収束板は、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＢ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ等の軟磁性材料から成ることが望ましい。磁気抵抗素子は、図１に示すようなＧＭＲ素子に限定されず、１軸方向の磁場にのみ感知して抵抗値を変化させる素子であればいずれであってもよいので、例えば、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）素子、半導体磁気抵抗（ＳＭＲ）素子のいずれであってもよい。
第１及び第２の仮想平面７１，７２は、第３の軸方向に沿って、基板平面７０よりも上に第２の仮想平面７２があり、第２の仮想平面７２よりも上に第１の仮想平面７１がある順番で配置されている。このとき、基板平面７０上に、第１の軸方向の磁場にのみ感知する磁気抵抗素子を形成した後、次に、磁気収束板を形成する、という至ってシンプルな手法が適用出来て、製造と性能の観点から簡素でこの上なく好ましいが、これに限定されるものではない。
【００９８】
ここで、実施形態５における好適な数値の例を記載する。第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄの第１の軸方向の長さ（幅）は、望まれる磁気検出特性に応じて設計者が適切に選択する必要がある。センサのサイズを求めない場合においては、磁気抵抗素子の幅は、０．５〜２０μｍの範囲が好適である。第２の磁気収束板６０ｂの第１の軸方向の長さ（幅）は、第５の磁気抵抗素子５０ｅの全てを覆い、尚且つ、第５の磁気抵抗素子５０ｅに対して十分な磁気シールド効果をもたらす範囲であればよい。第２の磁気収束板６０ｂの幅は、好ましくは第５の磁気抵抗素子５０ｅの幅の１．５倍以上、より好ましくは３倍以上あればよい。第１及び第３の磁気収束板６０ａ，６０ｃの幅は、第２の磁気収束板６０ｂの幅と同等であれば製造上簡易である。しかし、これらには補助磁気検知部の第５の磁気検知素子５０ｅがないため、第１及び第３の磁気収束板６０ａ，６０ｃの幅は、第２の磁気収束板６０ｂの幅より小さく選択することが可能である。第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃの各々の第２の軸方向の位置関係は重要である。第２の磁気収束板６０ｂが第１及び第３の磁気収束板６０ａ，６０ｃに対して突出している長さは、長ければ長いほど収束効果が高まり、磁気収束板の幅程度、若しくは、その数倍が好適である。
【００９９】
図１６は、図１５に示した磁気センサの動作を説明するための図である。
先ず、第２の軸方向の磁場Ｂｙが、第２の軸の負側の方向に突出した第２の磁気収束板６０ｂから、第２の磁気抵抗素子５０ｂと第１の磁気抵抗素子５０ａを第１の軸方向の負の方向に向かって横切り、第１の磁気収束板６０ａを通る磁路と、第２の磁気収束板６０ｂから、第３の磁気抵抗素子５０ｃと第４の磁気抵抗素子５０ｄを第１の軸方向の正の方向に向かって横切り、第３の磁気収束板６０ｃを通る磁路と、が形成される。このとき、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄは、第２の軸方向から入力する磁場の大きさに比例して方向変換された第１の軸方向の磁場を感知する。
【０１００】
次に、第３の軸方向の磁場Ｂｚが、第１の磁気抵抗素子５０ａを第１の軸の負の方向に向かって横切り、第１の磁気収束板６０ａに収束される磁路と、第２の磁気抵抗素子５０ｂを第１の軸方向の正の方向に向かって横切り、第２の磁気収束板６０ｂに収束される磁路と、が形成される。また、第３の軸方向の磁場Ｂｚが、第３の磁気抵抗素子５０ｃを第１の軸方向の負の方向に向かって横切り、第２の磁気収束板６０ｂに収束される磁路と、第４の磁気抵抗素子５０ｄを第１の軸方向の正の方向に向かって横切り、第３の磁気収束板６０ｃに収束される磁路と、が形成される。このとき、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄは、第３の軸方向から入力する磁場の大きさに比例して方向変換された第１の軸方向の磁場を感知する。
【０１０１】
さらに、第１の軸方向の磁場Ｂｘが、第１の磁気収束板６０ａに収束されて通り、第１の磁気抵抗素子５０ａと第２の磁気抵抗素子５０ｂを第１の軸方向の正の方向に向かって横切り、第２の磁気収束板６０ｂに収束されて通り、第３の磁気抵抗素子５０ｃと第４の磁気抵抗素子５０ｄを第１の軸方向の正の方向に向かって横切り、第３の磁気収束板６０ｃに収束されながら通る磁路が形成される。このとき、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄは、第１の軸方向の磁場を感知する。
図１７は、図１５に示した磁気センサの出力信号を説明するための図である。図中符号６２はメタル配線、Ｓは第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅの一方の端子が電気的に１点に結合された出力端子、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅの他方の端子が各々に接続された出力端子を示している。そして、出力端子Ａ−Ｓ間，Ｂ−Ｓ間，Ｃ−Ｓ間，Ｄ−Ｓ間，Ｅ−Ｓ間の磁気抵抗をＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤ，ＲＥとすると、それぞれの磁気抵抗は以下のようになる。
ＲＡ＝Ｒ＋ΔＲｘ−ΔＲｙ−ΔＲｚ  ・・・（１１）
ＲＢ＝Ｒ＋ΔＲｘ−ΔＲｙ＋ΔＲｚ  ・・・（１２）
ＲＣ＝Ｒ＋ΔＲｘ＋ΔＲｙ−ΔＲｚ  ・・・（１３）
ＲＤ＝Ｒ＋ΔＲｘ＋ΔＲｙ＋ΔＲｚ  ・・・（１４）
ＲＥ＝Ｒ  ・・・（１５）
【０１０２】
Ｒは磁場に依らない抵抗値（又は磁場の無いときの抵抗値）、ΔＲｘは第１の軸方向の磁場Ｂｘの大きさに応じた抵抗変化量、ΔＲｙは第２の軸方向の磁場Ｂｙの大きさに応じた抵抗変化量、ΔＲｚは第３の軸方向の磁場Ｂｚの大きさに応じた抵抗変化量である。式（１１）〜式（１４）の磁気抵抗は、いずれも３軸成分の磁場の大きさに応じた抵抗変化量ΔＲｘ，ΔＲｙ，ΔＲｚが含まれている。
ΔＲｘ，ΔＲｙ，ΔＲｚの符号は、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄを横切る第１の軸方向の磁場の向きに対応している。式（１５）の磁気抵抗は、前述のように、第１〜第３のいずれの方向の磁場にも不感であるため、３軸成分のいずれの抵抗変化量を含まない。式（１１）から式（１５）の磁気抵抗から、各軸の磁場の大きさに応じた抵抗変化量に相当する出力信号を取り出すと、
（１１）−（１５）により、ＳＡ＝ＲＡ−ＲＥ＝ΔＲｘ−ΔＲｙ−ΔＲｚ
・・・（１６）
（１２）−（１５）により、ＳＢ＝ＲＢ−ＲＥ＝ΔＲｘ−ΔＲｙ＋ΔＲｚ
・・・（１７）
（１３）−（１５）により、ＳＣ＝ＲＣ−ＲＥ＝ΔＲｘ＋ΔＲｙ−ΔＲｚ
・・・（１８）
（１４）−（１５）により、ＳＤ＝ＲＤ−ＲＥ＝ΔＲｘ＋ΔＲｙ＋ΔＲｚ
・・・（１９）
さらに、
（１６）＋（１７）＋（１８）＋（１９）により、
４ΔＲｘ＝ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ
−（１６）−（１７）＋（１８）＋（１９）により、
４ΔＲｙ＝−ＳＡ−ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤ
−（１６）＋（１７）−（１８）＋（１９）により、
４ΔＲｚ＝−ＳＡ＋ＳＢ−ＳＣ＋ＳＤ
となる。このようにして、各軸の出力信号を取り出せることが理解できる。つまり、各抵抗値に関する連立方程式を解くことで、各軸の磁場成分が求まる。
【０１０３】
図１７では、磁気抵抗素子の接続は、メタル配線であるが、磁気抵抗素子と同一材料の配線であってもよいし、両者の配線が混在してもよい。また、第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅの一方の端子を電気的に１点に結合して出力端子Ｓに接続することは、出力端子数を減らすことができるので、最も好ましい形態であるが、第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅの一方の端子を各々出力端子に接続しても、発明の本質は変わらない。
図１８は、図１５に示した磁気センサの出力信号の演算部の回路構成図である。図中符号８０は演算部、８１ａ〜８１ｅは信号取得部、８２ａ〜８２ｄは減算部、８３は加減算部を示している。
【０１０４】
演算部８０は、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄと第５の磁気抵抗素子５０ｅの各出力に基づいて、各軸方向の磁場を演算して求める。つまり、演算部８０は、磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅの抵抗値に基づいて、各軸方向の磁場を演算して求める。具体的には、演算部８０は、磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅの各抵抗値に関する連立方程式を解くことで、各軸方向の磁場を求める。
本例において、演算部８０は、第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅから磁気抵抗に基づく信号を入力して、式（１１）〜式（１５）に相当する信号を各々に出力する信号取得部８１ａ〜８１ｅと、式（１１）〜式（１４）の各々から式（１５）を減算して、式（１６）〜式（１９）に相当する信号を各々に出力する減算部８２ａ〜８２ｄと、式（１６）〜式（１９）を用いて演算して、第１〜第３の軸方向の磁気成分を出力する加減算部８３と、を備えている。
【０１０５】
図１９は、図１７に示した磁気センサの信号検出のための具体的な回路構成図である。図中符号５０ａ〜５０ｅは第１〜第５の磁気抵抗素子、Ｓは第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅの一方の端子が電気的に１点に結合された出力端子、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅの他方の端子が各々に接続された出力端子、９０ａ〜９０ｅは第１〜第５の定電流源、１１１は第１の電位、１１２は第２の電位を示している。
出力端子Ｓは、第１の電位１１１が与えられている。また、出力端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、第１〜第５の定電流源９０ａ〜９０ｅの一方の端子に各々に接続されている。また、第１〜第５の定電流源９０ａ〜９０ｅの他方の端子は、電気的に１点に結合されて、第２の電位１１２が与えられている。
【０１０６】
第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅは、各々に接続された出力端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを通して、第１〜第５の定電流源９０ａ〜９０ｅで生成される大きさＩｓの電流が各々に供給されている。
このような構成にすると、出力端子Ａ−Ｓ間に生じる電圧ＶＡＳは、ＶＡＳ＝ＩｓＲＡ＝Ｉｓ（ΔＲ＋Ｒｘ−ΔＲｙ−ΔＲｚ）となり、式（１１）にＩｓを掛けた信号が得られる。同様に、出力端子Ｂ−Ｓ間、Ｃ−Ｓ間、Ｄ−Ｓ間、Ｅ−Ｓ間の各々に生じる電圧ＶＢＳ，ＶＣＳ，ＶＤＳ，ＶＥＳは、各々式（１２）、式（１３）、式（１４）、式（１５）にＩｓを掛けた信号が得られる。
【０１０７】
次いで、電圧ＶＡＳと電圧ＶＥＳとで得られる差分電圧ＶＡは、ＶＡ＝ＶＡＳ−ＶＥＳ＝ＩｓＳＡ＝Ｉｓ（ΔＲｘ−ΔＲｙ−ΔＲｚ）となり、式（１６）にＩｓを掛けた信号が得られる。同様に、電圧ＶＢＳと電圧ＶＥＳとで得られる差分電圧ＶＢと、電圧ＶＣＳと電圧ＶＥＳとで得られる差分電圧ＶＣと、電圧ＶＤＳと電圧ＶＥＳとで得られる差分電圧ＶＤと、は各々式（１７），式（１８），式（１９）にＩｓを掛けた信号が得られる。
こうして、第１の軸方向の出力信号ΔＲｘは、４ΔＲｘ＝（ＶＡ＋ＶＢ＋ＶＣ＋ＶＤ）／Ｉｓとして、第２の軸方向の出力信号ΔＲｙは、４ΔＲｙ＝（−ＶＡ−ＶＢ＋ＶＣ＋ＶＤ）／Ｉｓとして、第３の軸方向の出力信号ΔＲｚは、４ΔＲｚ＝（−ＶＡ＋ＶＢ−ＶＣ＋ＶＤ）／Ｉｓとして、得ることができる。
【０１０８】
ここで、差分電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣ，ＶＤは、言い換えると、各々、出力端子Ａ−Ｅ間、Ｂ−Ｅ間、Ｃ−Ｅ間、Ｄ−Ｅ間に生じる電圧である。つまり、出力端子Ａ−Ｅ間、Ｂ−Ｅ間、Ｃ−Ｅ間、Ｄ−Ｅ間に生じる電圧を直接測定することで、式（１６）〜式（１９）にＩｓを掛けた信号を取り出して、各軸の出力信号を得ることができる。
上記求め方は一例であり、ΔＲｘ、ΔＲｙ、ΔＲｚが求まれば、磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅの抵抗値に関する連立方程式の立て方や解き方は何でも良い。
また、第１の電位１１１と第２の電位１１２は、各々電源装置のグランド電位と電源電位が与えられているが、これに限定されるものではない。
【０１０９】
また、第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅは、各々に第１〜第５の定電流源９０ａ〜９０ｅが接続されて、電流が供給されているが、例えば、出力端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの各々にスイッチを設けて、少なくとも１つの定電流源を用いて、スイッチを切替えながら各々の磁気抵抗素子に電流を供給することでも実現できる。
また、実施形態５の磁気センサは、消費電流の増大を抑えながら、同一基板上で２軸又は３軸方向の磁場を検知できる。また、一方向に感磁軸を有する磁気抵抗素子を用いた小型で高分解能な磁気センサを実現することができる。
【０１１０】
［実施形態６］
実施形態６の磁気センサは、複数の磁気抵抗素子のいずれもが、基板平面７０に対して平行な第１の軸（Ｘ軸）方向に感磁軸を有し、基板平面７０に対して平行かつ第１の軸に対して垂直な第２の軸（Ｙ軸）と、基板平面７０に対して垂直な第３の軸（Ｚ軸）の２軸方向の磁気を検出するか、第１〜第３の軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸）の３軸方向の磁気を検出する。複数の磁気抵抗素子は、図１５に示した実施形態５の配置パターンにおいて、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄの内のいずれか１つを除いた３つの磁気抵抗素子と、第５の磁気抵抗素子５０ｅとで構成される。
以下に、例えば、図１５において、第４の磁気抵抗素子５０ｄが無く、第１〜第３の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｃと、第５の磁気抵抗素子５０ｅと、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃとで構成する配置パターンで、３軸方向の磁気を検出することが可能なことについて説明する。
【０１１１】
図１７において、第４の磁気抵抗素子５０ｄが無く、出力端子Ｄが無いため、得られる磁気抵抗は、出力端子Ａ−Ｓ間，Ｂ−Ｓ間，Ｃ−Ｓ間，Ｅ−Ｓ間のそれぞれＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＥとなる。ここで、式（１１）〜式（１３）と、式（１５）と、の磁気抵抗から各軸の磁場の大きさに応じた抵抗変化量に相当する出力信号を取り出すと、式（１６）〜式（１８）が得られて、さらに、
−（１６）＋（１８）により、２ΔＲｙ＝−ＳＡ＋ＳＣ
−（１６）＋（１７）により、２ΔＲｚ＝−ＳＡ＋ＳＢ
（１７）＋（１８）により、２ΔＲｘ＝ＳＢ＋ＳＣ
となる。このようにして、各軸の出力信号を取り出せることが理解できる。ここでは、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄの内、第４の磁気抵抗素子５０ｄを除いた例で、３軸方向の磁気を検出できることを示したが、第１の磁気抵抗素子５０ａ、或いは、第２の磁気抵抗素子５０ｂ、或いは、第３の磁気抵抗素子５０ｃのいずれかを除いた場合でも、同様な３軸方向の磁気を検出することができる。要は、ΔＲｘ、ΔＲｙ、ΔＲｚが取り出せるように、連立方程式を立てて解ければ、どのような構成でもよい。
【０１１２】
［実施形態７］
実施形態７の磁気センサは、複数の磁気抵抗素子のいずれもが、基板平面７０に対して平行な第１の軸（Ｘ軸）方向に感磁軸を有し、基板平面７０に対して平行かつ第１の軸に対して垂直な第２の軸（Ｙ軸）と、基板平面７０に対して垂直な第３の軸（Ｚ軸）の２軸方向の磁気を検出するか、第１〜第３の軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸）の３軸方向の磁気を検出する。複数の磁気抵抗素子は、図１５に示した実施形態５の配置パターンにおいて、第５の磁気抵抗素子５０ｅを備えず、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄの４つの磁気抵抗素子とで構成される。
以下に、図１５において、第５の磁気抵抗素子５０ｅが無く、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄと、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃと、で構成する配置パターンで、２軸方向の磁気を検出することが可能なことについて説明する。
【０１１３】
図１７において、第５の磁気抵抗素子５０ｅが無く、出力端子Ｅが無いため、得られる磁気抵抗は、出力端子Ａ−Ｓ間，Ｂ−Ｓ間，Ｃ−Ｓ間，Ｄ−Ｓ間のそれぞれＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤとなる。ここで、式（１１）〜式（１４）の磁気抵抗から各軸の磁場の大きさに応じた抵抗変化量に相当する出力信号を取り出すと、
−（１１）＋（１３）により、２ΔＲｙ＝−ＲＡ＋ＲＣ  ・・・（２０）
−（１２）＋（１４）により、２ΔＲｙ＝−ＲＢ＋ＲＤ  ・・・（２１）
−（１１）＋（１２）により、２ΔＲｚ＝−ＲＡ＋ＲＢ  ・・・（２２）
−（１３）＋（１４）により、２ΔＲｚ＝−ＲＣ＋ＲＤ  ・・・（２３）
また、
（２０）＋（２１）より、４ΔＲｙ
（２２）＋（２３）より、４ΔＲｚ
となる。このようにして、各軸の出力信号を取り出せることが理解できる。要は、ΔＲｘ、ΔＲｙ、ΔＲｚが取り出せるように、連立方程式を立てて解ければ、どのような構成でもよい。
【０１１４】
［実施形態８］
実施形態８の磁気センサは、複数の磁気抵抗素子のいずれもが、基板平面７０に対して平行な第１の軸（Ｘ軸）方向に感磁軸を有し、基板平面７０に対して平行かつ第１の軸に対して垂直な第２の軸（Ｙ軸）と、基板平面７０に対して垂直な第３の軸（Ｚ軸）の２軸方向の磁気を検出するか、第１〜第３の軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸）の３軸方向の磁気を検出する。複数の磁気抵抗素子は、図１５に示した実施形態５の配置パターンにおいて、第５の磁気抵抗素子５０ｅを備えず、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄの内のいずれか１つを除いた３つの磁気抵抗素子と、で構成される。
以下に、例えば、図１５において、第４及び第５の磁気抵抗素子５０ｄ，５０ｅが無く、第１〜第３の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｃと、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃと、で構成する配置パターンで、２軸方向の磁気を検出することが可能なことについて説明する。
【０１１５】
図１７において、第４〜第５の磁気抵抗素子５０ｄ，５０ｅが無く、出力端子Ｄ，Ｅが無いため、得られる磁気抵抗は、出力端子Ａ−Ｓ間，Ｂ−Ｓ間，Ｃ−Ｓ間のそれぞれＲＡ，ＲＢ，ＲＣとなる。ここで、式（１１）〜式（１３）の磁気抵抗から各軸の磁場の大きさに応じた抵抗変化量に相当する出力信号を取り出すと、式（２０）と式（２２）とが得られて、
（２０）により、２ΔＲｙ＝−ＲＡ＋ＲＣ
（２２）により、２ΔＲｚ＝−ＲＡ＋ＲＢ
となる。このようにして、各軸の出力信号を取り出せることが理解できる。ここでは、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄの内、第４の磁気抵抗素子５０ｄを除いた例で、２軸方向（基板に垂直な軸方向と基板に平行な軸方向）の磁気を検出できることを示したが、第１の磁気抵抗素子５０ａ、或いは、第２の磁気抵抗素子５０ｂ、或いは、第３の磁気抵抗素子５０ｃのいずれかを除いた場合でも、同様な２軸方向の磁気を検出することができる。
【０１１６】
［実施形態９］
図２０は、本発明の磁気センサの実施形態９における磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図である。図中符号６０ｄ，６０ｅは第４及び第５の磁気収束板、６１ａ〜６１ｅは第１〜第５の磁気収束板材（磁気収束部材）を示している。なお、図１５と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
実施形態９の磁気センサは、図１５に示した実施形態５の配置パターンに、さらに第４及び第５の磁気収束板６０ｄ，６０ｅを備えている。
第４の磁気収束板６０ｄは、第１の磁気収束板６０ａを、第４の磁気収束板６０ｄと、第２の磁気収束板６０ｂと、で挟む位置に配置されている。また、第５の磁気収束板６０ｅは、第３の磁気収束板６０ｃを、第５の磁気収束板６０ｅと、第２の磁気収束板６０ｂと、で挟む位置に配置されている。また、図においては、第１〜第５の磁気収束板６０ａ〜６０ｅは、第２の磁気収束板６０ｂと、第４及び第５の磁気収束板６０ｄ，６０ｅと、が第１の磁気収束板６０ａと第３の磁気収束板６０ｃよりも、第２の軸方向の一方の側に突出したように配置されている。こうすることで、実施形態５で説明した磁路に加えて、第２の軸方向の磁場Ｂｙが、第２の軸方向に突出した第４の磁気収束板６０ｄから、無地の基板平面７０上を第１の軸方向の正の方向に向かって横切り、第１の磁気収束板６０ａを通る磁路と、第２の軸方向に突出した第５の磁気収束板６０ｅから、無地の基板平面７０上を第１の軸方向の負の方向に向かって横切り、第３の磁気収束板６０ｃを通る磁路と、が形成される。
【０１１７】
また、第１〜第５の磁気収束板６０ａ〜６０ｅは、各々が第２の軸方向に長手方向をもった矩形となって配置されている。第１の仮想平面７１に重なる第１の磁気収束板６０ａと、第４の磁気収束板６０ｄと、が互いに最も近くなる辺の距離がエッジ間距離Ｍ１である。第１の仮想平面７１に重なる第３の磁気収束板６０ｃと、第５の磁気収束板６０ｅのと、が互いに最も近くなる辺の距離がエッジ間距離Ｍ４である。第１の仮想平面７１に重なる第１の磁気収束板６０ａと、第２の磁気収束板６０ｂと、が互いに最も近くなる辺の距離がエッジ間距離Ｍ２（すなわち、第１のエッジ間距離Ｌａｂ）である。第１の仮想平面７１に重なる第２の磁気収束板６０ｂと、第３の磁気収束板６０ｃと、が最も近くなる距離がエッジ間距離Ｍ３（すなわち、第２のエッジ間距離Ｌｂｃ）である。
【０１１８】
第１〜第５の磁気収束板６０ａ〜６０ｅは、エッジ間距離Ｍ１と、エッジ間距離Ｍ２と、エッジ間距離Ｍ３と、エッジ間距離Ｍ４と、が略等しくなるように配置されている。より具体的には、４つのエッジ間距離Ｍ１〜Ｍ４は、いずれか１つの距離の０．７倍以上１．３倍以下であることが好ましい。こうすることで、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃを通る磁束がほぼ均等になり、第２の軸方向の磁場の方向変換した第１の軸方向の磁場が第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄを一様に横切るため、実施形態５の磁気センサは、第２の軸方向の磁場を高い精度で検出することができる。第４及び第５の磁気収束板６０ｄ，６０ｅは、図２０では、各々ともに配置されているが、どちらか一方だけ配置されていてもよい。
【０１１９】
さらに、実施形態９の磁気センサは、第１〜第５の磁気収束板６０ａ〜６０ｅの各々の端部に、第１〜第５の磁気収束板材６１ａ〜６１ｅが設けられ、第３の軸方向からの平面視でみて、第１〜第５の磁気収束板６０ａ〜６０ｅがＴ字型又はＬ字型の形状を成している。
また、第１〜第５の磁気収束板材６１ａ〜６１ｅは、第２の磁気収束板材６１ｂと第４の磁気収束板材６１ｄとの間と、第２の磁気収束板材６１ｂと第５の磁気収束板材６１ｅとの間と、第１の磁気収束板材６１ａと第３の磁気収束板材６１ｃとの間と、にそれぞれ空隙部Ｇｄｂ，Ｇｂｅ，Ｇａｃが設けられるように配置されている。
【０１２０】
こうすることで、第１の軸方向の磁場Ｂｘは、第１〜第５の磁気収束板材６１ａ〜６１ｅに集中的に収束されることを抑制して、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄを一様に横切る磁路を形成するので、実施形態９の磁気センサは、第１の軸方向の磁場を高い精度で検出することができる。また、第２の軸方向の磁場Ｂｙが、第２の磁気収束板６０ｂの端部に設けられた第２の磁気収束板材６１ｂが広い範囲で磁気を収束して、第２の磁気収束板６０ｂの端部を通り、第２の磁気収束板６０ｂから、第１及び第２の磁気抵抗素子５０ａ，５０ｂを横切り、第１の磁気収束板６０ａを通って、第１の磁気収束板材６１ａを通り抜ける磁路と、第２の磁気収束板６０ｂから、第３及び第４の磁気抵抗素子５０ｃ，５０ｄを横切り、第３の磁気収束板６０ｃを通って、第３の磁気収束板材６１ｃを通り抜ける磁路と、が形成される。よって、実施形態９の磁気センサは、第２の軸方向の磁場を高い感度で検出することができる。また、実施形態９の磁気センサは、第２の軸の負側から正側に向けて入力される磁場成分と、第２の軸の正側から負側に向けて入力される磁場成分とが、それぞれほぼ同程度の磁気増幅率で収束させることができる。
【０１２１】
第２の磁気収束板６０ｂが第１及び第３の磁気収束板６０ａ，６０ｃから突出している長さ、第１の磁気収束板６０ａと第２の磁気収束板材６１ｂとの距離、及び第３の磁気収束板６０ｃと第２の磁気収束板材６１ｂとの距離は、長ければ長いほど磁気収束効果が高まる。これら長さ及び距離は、磁気収束板の第１の軸方向の長さ（幅）と同程度若しくはその数倍が好適である。その他の数値例は、実施形態９と同等である。
図２０では、第１〜第５の磁気収束板６０ａ〜６０ｅがＴ字型又はＬ字型の形状を成しているが、Ｙ字型の形状を成すように第１〜第５の磁気収束板材を設けても、実施形態９の磁気センサは、第２の軸方向の磁場を高い感度で検出することができる。また、第１〜第５の磁気収束板材６１ａ〜６１ｅは、全て設けられているが、この内の一部だけが設けられていてもよい。
図２０では、実施形態５に基づいた構成になっているが、実施形態６〜実施形態８の構成でも適用され得る。
【０１２２】
［実施形態１０］
図２１は、本発明の磁気センサの実施形態１０における磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図である。図中符号は、図１５及び図１７と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
実施形態１０の磁気センサは、図１５に示した配置パターンを複数有する磁気センサである。
複数の配置パターンは、各々の配置パターン中の第３の磁気収束板６０ｃが、隣接する後段の配置パターン中の第１の磁気収束板６０ａを兼ねている。また、各々の配置パターン中の第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅは、隣接する後段の配置パターン中の第１〜第５の磁気抵抗素子の各々と電気的に接続されている。
図２１においては、４つの配置パターンが並べられており、３箇所で隣接し合う配置パターンの第３の磁気収束板６０ｃが、第１の磁気収束板６０ａを兼ねている。また、第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅは、各々４つの磁気抵抗素子を有しており、各々４つの磁気抵抗素子が電気的に直列に接続され、各々の一方の端子が電気的に１点に結合されて出力端子Ｓに接続され、各々の他方の端子が出力端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに接続されている。
【０１２３】
こうすることで、実施形態１０の磁気センサは、１つの配置パターンよりも、第１〜第３の軸方向の磁場を高い感度で検出することができる。第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅの各々４つの磁気抵抗素子が、電気的に直列に接続されているが、電気的に並列に接続されていてもよい。磁気抵抗素子の接続の仕方は、これに限定されるものではない。
また、第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅの各々４つの磁気抵抗素子は、全てが電気的に接続されているが、全てではなく、一部だけが電気的に接続されていてもよい。また、第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅの各々４つの磁気抵抗素子の接続は、メタル配線であってもよいし、磁気抵抗素子と同一材料の配線であってよいし、両者の配線が混在してもよい。
【０１２４】
図２１では、実施形態５に基づいた構成になっているが、実施形態６〜実施形態９の構成でも適用され得る。
図２２は、実施形態１０と、上述した実施形態９と、を組み合わせた磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図である。図２２においては、４つの配置パターンが並べられており、３箇所で隣接し合う配置パターンの第３の磁気収束板６０ｃが、第１の磁気収束板６０ａを兼ねている。第１の軸方向の左端においては、第４の磁気収束板６０ｄが、第１の磁気収束板６０ａを、第４の磁気収束板６０ｄと、第２の磁気収束板６０ｂと、で挟む位置に配置されている。また、第１の軸方向の右端においては、第５の磁気収束板６０ｅが、第３の磁気収束板６０ｃを、第５の磁気収束板６０ｅと、第２の磁気収束板６０ｂと、で挟む位置に配置されている。
【０１２５】
また、第１〜第５の磁気収束板６０ａ〜６０ｅの各々の端部に、第１〜第５の磁気収束板材６１ａ〜６１ｅが設けられ、第３の軸方向からの平面視でみて、第１〜第５の磁気収束板６０ａ〜６０ｅがＴ字型又はＬ字型の形状を成している。また、第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅは、各々４つの磁気抵抗素子を有しており、各々４つの磁気抵抗素子が電気的に直列に接続され、各々の一方の端子が電気的に１点に結合されて出力端子Ｓに接続され、各々の他方の端子が出力端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに接続されている。こうすることで、高感度で、高精度の２軸又は３軸の磁場を検出することができる。
【０１２６】
また、実施形態１０においては、複数の配置パターンの重なり合わない部分、すなわち図２２でいう第４及び第５の磁気収束板６０ｄ，６０ｅの近傍には、磁気抵抗素子が設けられていない。複数の配置パターンの第１の軸方向の左端に配置した第４の磁気収束板６０ｄと、第１の軸方向の右端に配置した第５の磁気収束板６０ｅの近傍の磁界分布は、複数の配置パターンの内部側の磁場分布と異なる。例えば、第１の軸方向の磁場や第２の軸方向の磁場は、内部側よりも大きくなる。したがって、複数の配置パターンの第１の軸方向の両端に配置した磁気収束板の近傍には磁気抵抗素子を設けないことで、略均一な磁場を各磁気抵抗素子に印加する構成を構築できる。
【０１２７】
（実施形態１０の変形例）
図２３は、実施形態１０の磁気センサの変形例であり、磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図である。図中符号は、図１５及び図１７と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
実施形態１０の変形形態の磁気センサは、図２１に似たように、図１５に示した配置パターンを複数有する磁気センサである。
図２３においては、第１の軸方向の右端から、３つ以上の磁気抵抗素子を有する４つの配置パターンが並べられており、３箇所で隣接し合う配置パターンの第３の磁気収束板６０ｃが、第１の磁気収束板６０ａを兼ねている。磁気センサは、４つの配置パターンにさらに、第１の軸方向の左端に、第４の磁気抵抗素子５０ｄと、第２の磁気収束板６０ｂと、が加えられて構成されている。
【０１２８】
また、別の見方をすると、第１及び第３の磁気収束板６０ａ，６０ｃが、第２の磁気収束板６０ｂよりも第２の軸方向に突出している、とみることもできる。よって、磁気センサは、第１の軸方向の左端から、３以上の磁気抵抗素子を有する４つの配置パターンが並べられていて、さらに、第１の軸方向の右端に、第３の磁気抵抗素子５０ｃと、第３の磁気収束板６０ｃと、が加えられて構成されている、とみることもできる。いずれの見方においても、第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅは、各々４つの磁気抵抗素子を有しており、各々４つの磁気抵抗素子が電気的に直列に接続されている。
図２１と、図２３との大きな違いは、第２の磁気収束板６０ｂの個数と、第１の磁気収束板６０ａまたは第３の磁気収束板６０ｃの個数と、が同数であるか、同数でないか、の違いである。図２１は同数でなく、図２３は同数である。このような変形形態であっても、発明の本質には変わらず、２軸又は３軸の磁場を検出することができる。
【０１２９】
［実施形態１１］
図２４（ａ），（ｂ）は、本発明に係る磁気センサの実施形態１１を説明するための図で、図２２に示した実施形態１０の複数の配置パターンを有する磁気センサにおける空隙部の機能を説明するための図である。
図２４（ａ）に用いている磁気センサの構成は、７つの配置パターンが繰り返されており、第１〜第５の磁気収束板材６１ａ〜６１ｅの隣接するもの同士が分離されておらず空隙部のない場合である。具体的には、第１の磁気収束板材６１ａと第３の磁気収束板材６１ｃとが接続され（Ｇａｃ＝０）、かつ、第４の磁気収束板材６１ｄと第２の磁気収束板材６１ｂとが接続され（Ｇｄｂ＝０）、第２の磁気収束板材６１ｂと第５の磁気収束板材６１ｅとが接続されている（Ｇｂｅ＝０）。
第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃの第３の軸方向のそれぞれの厚みは５μｍとした。第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃの第１の軸方向のそれぞれの幅は４μｍとした。第１及び第２のエッジ間距離Ｌａｂ，Ｌｂｃは６μｍとした。第１の仮想平面７１と第２の仮想平面７２の距離は、第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅのそれぞれの厚みを無視して、０．５μｍとした。
【０１３０】
図２４（ｂ）に用いている磁気センサの構成は、第１〜第５の磁気収束板材６１ａ〜６１ｅの隣接するもの同士が分離されて空隙部（Ｇａｃ，Ｇｄｂ，Ｇｂｅ＝２μｍ）を有する場合である。第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃの第３の軸方向のそれぞれの厚み、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃの第３の軸方向のそれぞれの幅、第１及び第２のそれぞれのエッジ間距離Ｌａｂ，Ｌｂｃ、第１の仮想平面７１と第２の仮想平面７２の距離は、図２４（ａ）に用いている磁気センサの構成と同じとした。
図２４（ａ），（ｂ）は、磁気センサに第１の軸方向（感磁軸方向）の磁場を入力し、積分要素法による磁場数値解析にて、第２の仮想平面７２で、尚且つ、第３の軸方向で見たときの磁気センサの中央点を通る第１の軸方向に沿った各位置での第１の軸方向の成分の磁場を入力磁場で除算した磁気増幅度をプロットした図である。
【０１３１】
図２４（ａ）では、第１の軸方向に沿った磁気増幅度の空間分布の一様性は図２４（ｂ）に比べて低い。図２４（ｂ）では、第１の軸方向に沿った磁気増幅度の空間分布の一様性は良い。
図２４（ａ）では、空隙部のない第１〜第５の磁気収束板材６１ａ〜６１ｅに、集中して磁束が通るため、センサ構造の内側に配置されている第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃにまで、磁束が充分に入り込めていなかった。その結果、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄに位置する第１の軸方向に沿った磁気増幅度の値は低くなった
図２４（ｂ）では、空隙部のある第１〜第５の磁気収束板材６１ａ〜６１ｅでは、それぞれの空隙部での磁気抵抗が上がり、磁気センサに流れ込む磁束の流れを集中しないで分散させる効果をもたらす。また、この分散化の効果により、第２の軸方向に沿った磁気増幅度の空間分布の一様性も向上する。
【０１３２】
こうして、第１〜第５の磁気収束板材６１ａ〜６１ｅに空隙部を設けて磁気抵抗を十分高くさせ、センサ内の空間の磁場分布をより一様に形成させる事により、第２の仮想平面７２で、第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅに位置する第１及び第２の軸方向に沿ったそれぞれの磁気増幅度の空間分布の一様性が向上できる。
空隙部の長さ（Ｇａｃ，Ｇｄｂ，Ｇｂｅ）は、磁場数値解析では、０．５μｍでも、２μｍの時と同様に、磁気増幅度の空間分布の一様性の向上が認められた。これより、空隙部の長さは、磁気収束板の加工限界まで短くすることができる。しかし、実際には、第２の磁気収束板６０ｂの第１の軸方向の長さ（幅）と同程度かそれ以下とするのが好適である。
【０１３３】
［実施形態１２］
図２５（ａ），（ｂ）は、本発明の磁気センサの実施形態１２における磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図である。図８と同じ構成単位を示している。図１５と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。図２５（ａ）は第３の軸方向からみた上面図、図２５（ｂ）は、図２５（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図中符号７１は第１の仮想平面７１、第２の仮想平面７２を示している。
実施形態１２の磁気センサは、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃが、基板平面７０に対して平行な第１の仮想平面７１上に配置されており、第１〜第５の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｅが、基板平面７０に対して平行な第２の仮想平面７２上に配置されている。
【０１３４】
図１５では、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄの長辺方向（第２の軸方向）に沿って、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄの各々における短辺方向（第１の軸方向）の一部が、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃの各々における短辺方向（第１の軸方向）の一部とで、重ねられず隙間のある配置で構成されている。
一方で、図２５では、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄの長辺方向（第２の軸方向）に沿って、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄの各々における短辺方向（第１の軸方向）の一部が、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃの各々における短辺方向（第１の軸方向）の一部とで、重ねあわされた配置で構成されている。
【０１３５】
すなわち、第１の磁気抵抗素子５０ａの長辺方向（第２の軸方向）に沿って、第１の磁気抵抗素子５０ａの短辺方向（第１の軸方向）の第１の磁気収束板６０ａ側の一部が第１の磁気収束板６０ａに覆われている。また、第２の磁気抵抗素子５０ｂの長辺方向（第２の軸方向）に沿って、第２の磁気抵抗素子５０ｂの短辺方向（第１の軸方向）の第２の磁気収束板６０ｂ側の一部が第２の磁気収束板６０ｂに覆われている。第３の磁気抵抗素子５０ｃの長辺方向（第２の軸方向）に沿って、第３の磁気抵抗素子５０ｃの短辺方向（第１の軸方向）の第２の磁気収束板６０ｂ側の一部が第２の磁気収束板６０ｂに覆われている。第４の磁気抵抗素子５０ｄの長辺方向（第２の軸方向）に沿って、第４の磁気抵抗素子５０ｄの短辺方向（第１の軸方向）の第３の磁気収束板６０ｃ側の一部が第３の磁気収束板６０ｃに覆われている。
【０１３６】
第３の軸方向の平面視でみたときの、磁気抵抗素子とそれに隣接する磁気収束板との重ね合わせられた第１の軸方向の長さを、磁気抵抗素子の第１の軸方向の長さ（幅）で規格化した値ＯＬと定義すると、図２５におけるＯＬは正の値で表される。第１の磁気抵抗素子５０ａと第１の磁気収束板６０ａとが、第１の軸方向で重なりもせず、尚且つ、隙間もないケースは、ＯＬ＝０である。
図２５のようなＯＬ＞０のケースでは、ＯＬ＝０のケースに比べて、第１の軸方向に感磁軸をもつ磁気抵抗素子の感磁面において、第１の軸方向の成分の磁場が大きくなるので、３軸成分の磁場の大きさに応じた抵抗変化量ΔＲｘ，ΔＲｙ，ΔＲｚは少しでも高い値で検出できる。また、磁気抵抗素子の第１の軸方向の長さが変動した場合、磁気抵抗素子の感磁面において、第１の軸方向の磁場成分の変動が抑制される効果を持つので、３軸成分の磁場の大きさに応じた抵抗変化量ΔＲｘ，ΔＲｙ，ΔＲｚの変動が抑制される効果がある。
【０１３７】
好ましいＯＬの値について言及する。構成として、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃの第１の軸方向に沿った短辺方向の長さ（矩形の幅）が６〜１２μｍで、磁気収束板の間隔にあたる第１のエッジ間距離Ｌａｂ及び第２のエッジ間距離Ｌｂｃが、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃの第１の軸方向に沿った短辺方向の長さ（矩形の幅）の１〜２倍、磁気収束板の厚みが５〜１５μｍ、磁気抵抗素子の第１の軸方向に沿った形状の長さ（平板状の幅）が１〜４μｍ、厚みのある磁気収束板の底面にあたる第１の仮想平面７１と平板状の磁気抵抗素子が位置する第２の仮想平面７２との第３の軸方向の距離が、０．２５〜０．５μｍであるケースを考える。
以上のケースにおいて、ＯＬは約１／５〜１／２となることが望ましい形態の一例である。第３の軸方向の磁場に対する感度は、ＯＬがこの範囲にあるとき、ＯＬ＝０のときに比べて、磁気抵抗素子の幅が１μｍでは約５％向上し、磁気抵抗素子の幅が４μｍでは約１５％向上することが、積分要素法による磁場数値解析で確認された。
【０１３８】
［実施形態１３］
実施形態５〜実施形態１１において、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃの第１の軸方向に沿った形状の長さ（矩形の幅）は、約６〜１８μｍが望ましい形態の一例である。また、磁気収束板の間隔にあたる第１及び第２のエッジ間距離Ｌａｂ，Ｌｂｃは、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃの第１の軸方向の長さの約１〜４倍が望ましい形態の一例である。また、第１〜第３の磁気収束板６０ａ〜６０ｃの第３の軸方向の厚みは、約５〜１５μｍが望ましい形態の一例である。
【０１３９】
第１の仮想平面７１と第２の仮想平面７２の距離は約０．１〜１μｍが望ましい形態の一例である。これらの組み合わせにおいては、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄのそれぞれの感磁面において、第１の軸方向の磁場（ＢＩＸ）が磁気収束板により第１の軸方向に変換される磁場（ＢＯＸ）と磁場（ＢＩＸ）との割合である第１の軸方向の磁気変換率（ＢＯＸ／ＢＩＸ）を約０．１〜３倍程度の値で実現する事が、積分要素法による磁場数値解析で確認された。また、第２の軸方向の磁場（ＢＩＹ）が磁場収束板により第１の軸方向に変換される磁場（ＢＯＹ）と磁場（ＢＩＹ）との割合である第２の軸方向の磁場変換率（ＢＯＹ／ＢＩＹ）を約０．１〜３倍程度の値で実現する事が、積分要素法による磁場数値解析で確認された。また、第３の軸方向の磁場（ＢIＺ）が磁気収束板により第１の軸方向に変換される磁場（ＢＯＺ）と磁場（ＢIＺ）との割合である第３の軸方向の磁場変換率（ＢＯＺ／ＢＩＺ）を約０．１〜３倍程度の値で実現する事が、積分要素法による磁場数値解析で確認された。
上述したように、実施形態５〜１３は、消費電流の増大を抑えながら、同一基板上で２軸又は３軸方向の磁場を検知できる。つまり、消費電流の増大を抑えながら、一方向に感磁軸を有する磁気抵抗素子を用いた小型の磁気センサを実現することができる。
【０１４０】
（磁気検出方法）
次に、実施形態５〜１３の磁気センサを用いた磁気検出方法の例について説明する。  
実施形態５〜１３の磁気センサを用いた磁気検出方法は、第１及び第２の磁気収束板に挟まれた第１及び第２の磁気抵抗素子と、第２及び第３の磁気収束板に挟まれた第３の磁気抵抗素子からの出力（ＲＡ〜ＲＣ）に基づいて、２軸方向の磁気成分を検出する磁気検出方法である。
第１〜第３の磁気抵抗素子は同一方向に感磁軸を有し、第１の磁気抵抗素子からの出力（ＲＡ＝Ｒ＋ΔＲｘ−ΔＲｙ−ΔＲｚ）に基づく値と第３の磁気抵抗素子の出力（ＲＣ＝Ｒ＋ΔＲｘ＋ΔＲｙ−ΔＲｚ）に基づく値に基づいて、第２の軸方向（Ｙ軸）の磁気成分（２ΔＲｙ）を演算し、第１の磁気抵抗素子からの出力（ＲＡ＝Ｒ＋ΔＲｘ−ΔＲｙ−ΔＲｚ）に基づく値と第２の磁気抵抗素子の出力（ＲＢ＝Ｒ＋ΔＲｘ−ΔＲｙ＋ΔＲｚ）に基づく値に基づいて、第３の軸方向（Ｚ軸）の磁気成分（２ΔＲｚ）を演算する。
【０１４１】
また、実施形態５〜１３の磁気センサを用いた他の磁気検出方法は、上述の第１〜第３の磁気抵抗からの出力と、磁気収束板に覆われた第５の磁気抵抗素子からの出力と、に基づいて３軸方向の磁気成分を検出する磁気検出方法である。
第１〜第３の磁気抵抗素子及び第５の磁気抵抗素子は同一方向に感磁軸を有し、上述の第２及び第３の軸方向の磁気成分の演算に加え、第２の磁気抵抗素子からの出力（ＲＢ＝Ｒ＋ΔＲｘ−ΔＲｙ＋ΔＲｚ）と、第３の磁気抵抗素子の出力（ＲＣ＝Ｒ＋ΔＲｘ＋ΔＲｙ−ΔＲｚ）と、第５の磁気抵抗素子からの出力（ＲＥ＝Ｒ）に基づいて、第１の軸方向（Ｘ軸）の磁気成分（２ΔＲｘ）を演算する。
また、実施形態５〜１３の磁気センサを用いた他の磁気検出方法は、第１及び第２の磁気収束板に挟まれた第１及び第２の磁気抵抗素子と、第２及び第３の磁気収束板に挟まれた第３及び第４の磁気抵抗素子からの出力（ＲＡ〜ＲＤ）に基づいて、２軸方向の磁気成分を検出する磁気検出方法である。
【０１４２】
第３及び第４の磁気抵抗素子からの出力（ＲＣ，ＲＤ）に基づく値の和（ＲＣ＋ＲＤ）から第１及び第２の磁気抵抗素子からの出力（ＲＡ，ＲＢ）に基づく値の和（ＲＡ＋ＲＢ）を減算した値（ＲＣ＋ＲＤ−（ＲＡ＋ＲＢ））に基づいて第２の軸方向（Ｙ軸）の磁気成分（４ΔＲｙ）を演算し、第２及び第４の磁気抵抗素子からの出力（ＲＢ，ＲＤ）に基づく値の和（ＲＢ＋ＲＤ）から第１及び第３の磁気抵抗素子からの出力（ＲＡ，ＲＣ）に基づく値の和（ＲＡ＋ＲＣ）を減算した値（ＲＢ＋ＲＤ−（ＲＡ＋ＲＣ））に基づいて第３の軸方向（Ｚ軸）の磁気成分（４ΔＲｚ）を演算するか、第１の磁気抵抗素子からの出力（ＲＡ＝Ｒ＋ΔＲｘ−ΔＲｙ−ΔＲｚ）と第３の磁気抵抗素子の出力（ＲＣ＝Ｒ＋ΔＲｘ＋ΔＲｙ−ΔＲｚ）に基づいて、第２の軸方向（Ｙ軸）の磁気成分（２ΔＲｙ）を演算し、第１の磁気抵抗素子からの出力（ＲＡ＝Ｒ＋ΔＲｘ−ΔＲｙ−ΔＲｚ）と第２の磁気抵抗素子の出力（ＲＢ＝Ｒ＋ΔＲｘ−ΔＲｙ＋ΔＲｚ）に基づいて、第３の軸方向（Ｚ軸）の磁気成分（２ΔＲｚ）を演算する。
【０１４３】
また、実施形態５〜１３の磁気センサを用いた他の磁気検出方法は、上述の第１〜第４の磁気抵抗素子からの出力と、磁気収束板に覆われた第５の磁気抵抗素子からの出力と、に基づいて３軸方向の磁気成分を検出する磁気検出方法である。
第１〜第５の磁気抵抗素子は同一方向に感磁軸を有し、上述の第２および第３の軸方向の磁気成分の演算に加え、第１〜第４の磁気抵抗素子からの出力に基づく値から第５の磁気抵抗素子からの出力（ＲＥ）に基づく値を減算した第１〜第４の磁気抵抗素子からの出力（ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤ）に基づく信号の総和（ＲＡ＋ＲＢ＋ＲＣ＋ＲＤ）に基づいて第１の軸方向（Ｘ軸）の磁気成分（４ΔＲｘ）を演算する。要は、上記磁気検出方法は、各抵抗値に関する連立方程式を解くことで、各軸方向の磁場成分を求める。
【０１４４】
また、第２の軸方向（Ｙ軸）は、第１〜第５の磁気抵抗素子の感磁軸に対して垂直かつ基板平面に対して平行な方向であり、第３の軸方向（Ｚ軸）は、基板平面に対して垂直な方向であり、第１の軸方向（Ｘ軸）は、第１〜第５の磁気抵抗素子の感磁軸の方向である。
このように、実施形態５〜１３の磁気センサを用いた磁気検出方法は、消費電流の増大を抑えながら、分解能が高く同一基板上で２軸又は３軸方向の磁場を検知できる。また、一方向に感磁軸を有する磁気抵抗素子を用いた小型の磁気センサによる磁気検出方法を実現することができる。
【０１４５】
［実施形態１４］
図２６は、本発明の磁気センサの実施形態１４における磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図で、実施形態１４の磁気センサの平面視での構造を示す図である。
実施形態１４の磁気センサは、図１５の磁気センサにおいて、第５の磁気抵抗素子５０ｅを削除し、第１の磁気収束板６０ａにおける第１の軸方向の左側に第５の磁気抵抗素子５０ｅと、第３の磁気収束板６０ｃにおける第１の軸方向の右側に第６の磁気抵抗素子５０ｆとを設け、第１及び第３の磁気収束板６０ａ，６０ｃの端部を磁気収束板材６１ａで接続した構成となっている。
【０１４６】
ここで、実施形態１４の磁気センサに第１の軸方向の磁場Ｂｘが入力されると、第５の磁気抵抗素子５０ｅには第１の軸方向の磁場Ｂｘが入力されるため、ΔＲｘだけ抵抗値が変化する。そして、第１の軸方向の磁場Ｂｘは、第１の磁気収束板６０ａに入力され、第３の磁気収束板６０ｃと接続された磁気収束板材６１ａにより第２の軸方向に曲げられる。この曲げられた磁場は、磁気収束板材６１ａを通り、第３の磁気収束板６０ｃから第１の軸方向に出力される。第３の磁気収束板６０ｃから出力された磁場は、第６の磁気抵抗素子５０ｆに入力される。第６の磁気抵抗素子５０ｆは、ΔＲｘだけ抵抗値が変化する。このように、第１及び第３の磁気収束板６０ａ，６０ｃを接続する磁気収束板材６１ａにより、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄが第１の軸方向の磁場Ｂｘに対してシールドされ、第１の軸方向の磁場Ｂｘが第５及び第６の磁気抵抗素子５０ｅ，５０ｆのみに入力される。
【０１４７】
第２の軸方向の磁場Ｂｙが入力されたとき、これまで説明してきた実施形態と同様の原理で第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄに第２の軸方向の磁場Ｂｙが入力され、第１及び第２の磁気抵抗素子５０ａ，５０ｂは−ΔＲｙだけ抵抗値が変化し、第３及び第４の磁気抵抗素子５０ｃ，５０ｄはΔＲｙだけ抵抗値が変化する。
第２の軸方向の磁場Ｂｙは、第１の磁気収束板６０ａにより曲げられるため、第５の磁気抵抗素子５０ｅには、第３及び第４の磁気抵抗素子５０ｃ，５０ｄと同じ方向に磁場が入力される。このため、第５の磁気抵抗素子５０ｅは、ΔＲｙだけ抵抗値が変化する。一方、第６の磁気抵抗素子５０ｆには、第３の磁気収束板６０ｃにより、第１及び第２の磁気抵抗素子５０ａ，５０ｂと同じ方向に第２の軸方向の磁場Ｂｙが入力される。このため、第６の磁気抵抗素子５０ｆは、−ΔＲｙだけ抵抗値が変化する。
【０１４８】
第３の軸方向の磁場Ｂｚが入力されたときも、これまで説明してきた実施形態と同様の原理で第１及び第３の磁気抵抗素子５０ａ，５０ｃの抵抗値は−ΔＲｚだけ変化し、第２及び第４の磁気抵抗素子５０ｂ，５０ｄの抵抗値はΔＲｚだけ変化する。第５の磁気抵抗素子５０ｅには、第１の磁気収束板６０ａにより、第３の軸方向の磁場が第２及び第４の磁気抵抗素子５０ｂ，５０ｄと同じ方向に入力される。そして、第５の磁気抵抗素子５０ｅは、抵抗値がΔＲｚだけ変化する。第６の磁気抵抗素子５０ｆには、第３の磁気収束板６０ｃにより、第３の軸方向の磁場が第１及び第３の磁気抵抗素子５０ａ，５０ｃと同じ方向に入力される。そして、第６の磁気抵抗素子５０ｆは、抵抗値が−ΔＲｚだけ変化する。
【０１４９】
図２７は、図２６に示した磁気センサの出力信号を取り出すための配線を示す図である。第１〜第６の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｆは、一端がそれぞれ端子Ｓに電気的に接続され、他端がそれぞれ端子Ａ〜Ｆに電気的に接続されている。ここで、端子Ｓをグラウンドに接続し、端子Ａ〜Ｆに電流源を接続して所定の電流を第１〜第６磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｆに流すことで、３軸の磁場成分がそれぞれ混ざった信号を端子Ａ〜Ｆよりそれぞれ取り出すことができる。
次に、各磁気抵抗素子から各軸の磁場成分の信号を取り出す方法について説明する。実施形態１４の磁気センサに第１の軸方向の磁場Ｂｘ、第２の軸方向の磁場Ｂｙ、及び第３の軸方向の磁場Ｂｚが印加されたときの第１〜第６の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｆの抵抗値ＲＡ〜ＲＦは、次式となる。
ＲＡ＝Ｒ−ΔＲｙ−ΔＲｚ  ・・・（２４）
ＲＢ＝Ｒ−ΔＲｙ＋ΔＲｚ  ・・・（２５）
ＲＣ＝Ｒ＋ΔＲｙ−ΔＲｚ  ・・・（２６）
ＲＤ＝Ｒ＋ΔＲｙ＋ΔＲｚ  ・・・（２７）
ＲＥ＝Ｒ＋ΔＲｘ＋ΔＲｙ＋ΔＲｚ  ・・・（２８）
ＲＦ＝Ｒ＋ΔＲｘ−ΔＲｙ−ΔＲｚ  ・・・（２９）
【０１５０】
これまでの実施形態の説明と同様に、式（２４）〜（２９）に関する連立方程式を解くことで、各軸の磁場成分の出力を演算して求めることができる。
以下、ΔＲｘ、ΔＲｙ、及びΔＲｚの求め方の１例を示す。
−（２４）＋（２６）より、−ＲＡ＋ＲＣ＝２ΔＲｙ  ・・・（３０）
−（２５）＋（２７）より、−ＲＢ＋ＲＤ＝２ΔＲｙ  ・・・（３１）
−（２４）＋（２５）より、−ＲＡ＋ＲＢ＝２ΔＲｚ  ・・・（３２）
−（２６）＋（２７）より、−ＲＣ＋ＲＤ＝２ΔＲｚ  ・・・（３３）
（２８）＋（２９）より、ＲＥ＋ＲＦ＝２Ｒ＋２ΔＲｘ・・・（３４）
がそれぞれ得られる。
【０１５１】
次に、
（３０）＋（３１）より、４ΔＲｙ  ・・・（３５）
（３２）＋（３３）より、４ΔＲｚ  ・・・（３６）
（２４）＋（２５）＋（２６）＋（２７）より、４Ｒ・・・（３７）
がそれぞれ得られる。
次に、
２×（３４）−（３７）より、４ΔＲｘ  ・・・（３８）
が得られる。
このようにして、式（３５）、（３６）、（３８）に示すような各軸の磁場成分が求まる。
【０１５２】
図２８は、図２７に示した磁気センサの信号を検出するための具体的な回路構成図である。図１９と同様に、端子Ｓは、グラウンドに接続され、端子Ａ〜Ｆは、電流値が同じ複数の電流源の一端にそれぞれ接続され、各電流源の他端は、それぞれ電源電圧端子に接続されている。この構成により、第１〜第６の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｆに所定の電流を供給することができ、第１の軸方向の磁場Ｂｘ、第２の軸方向の磁場Ｂｙ、及び第３の軸方向の磁場Ｂｚが印加された状態での抵抗変化に基づいた電圧が端子Ａ〜Ｆからそれぞれ出力される。
【０１５３】
図２９は、図２６に示した磁気センサの出力信号の演算部の回路構成図である。  
演算部８０は、信号取得部８１ａ〜８１ｆ（ＲＡ〜ＲＦ）、減算部８２ａ〜８２ｄ（Ａ〜Ｄ）、加算部８２ｅ（Ｅ）及び８２ｆ（Ｆ）を備えている。信号取得部８１ａ〜８１ｆは、端子Ａ〜Ｆにおける第１〜第６の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｆの抵抗値に応じた電圧をそれぞれ取得する。つまり、各信号取得部８１ａ〜８１ｆは、式（２４）〜（２９）に示した信号を取得する。そして、減算部８２ａ〜８２ｄ及び加算部８２ｅは、それぞれ式（３０）〜（３４）を計算し、加算部８２ｆは、式（３７）を計算する。最後に、後段の加減算部８３が、式（３５）、式（３６）、式（３８）をそれぞれ計算して、第１の軸方向の出力、第２の軸方向の出力、及び第３の軸方向の出力が得られる。
【０１５４】
なお、実施形態１４では、上述した手順でΔＲｘ、ΔＲｙ、及びΔＲｚに応じた出力を得ているが、上述した手順に限らない。つまり、演算部８０が、ΔＲｘ、ΔＲｙ、及びΔＲｚを得るように連立方程式を解く構成であればよい。
以上説明した実施形態１４の磁気センサは、図１５の磁気センサが有する第１〜第３のいずれの方向の磁場に対して不感となるリファレンス用の第５の磁気抵抗素子５０ｅが不要である。実施形態１４の磁気センサは、実施形態５〜１３の効果に加え、磁気抵抗素子をリファレンスとして用いずに、磁気抵抗素子ＥまたはＦとして用いることで感度がさらに高くなる。
【０１５５】
［実施形態１５］
図３０は、本発明の磁気センサの実施形態１５における磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図で、実施形態１５の磁気センサの平面視での構成を示す図である。
実施形態１５の磁気センサは、上述した実施形態１４の磁気センサにおいて、平面視で、複数の磁気収束板６０ａ〜６０ｅのうち、第１の軸方向の左端に配置された磁気収束板６０ａにおける第１の軸方向の左側に配置された第４の磁気収束板６０ｆと、第１の軸方向の右端に配置された磁気収束板６０ｅの右側に配置された第５の磁気収束板６０ｇをさらに備えている。また、実施形態１５の磁気センサは、平面視で、第４及び第５の磁気収束板６０ｆ，６０ｇと各々に接続する磁気収束板材６１ｆ，６１ｇとがＬ字型をなしている。なお、これまで説明した実施形態と同様に、第４及び第５の磁気収束板６０ｆ，６０ｇと各々に接続する磁気収束板材６１ｆ，６１ｇとは、Ｔ字型又はＹ字型で構成してもよい。そして、複数の磁気収束板６０ａ〜６０ｅのうち隣り合う長手方向にずれた磁気収束板を挟んで対向する磁気収束板同士が磁気収束板材６１ａ，６１ｂで接続されている。つまり、複数の磁気収束板６０ａ〜６０ｅは、１つおきに端部において磁気収束板材６１ａ，６１ｂとそれぞれ接続されている。
【０１５６】
図３１は、図３０に示した磁気センサの出力信号を取り出すための配線を示す図である。図３０に示した第１〜第６の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｆは、同じ符号同士のものがそれぞれ直列接続され、各磁気抵抗素子の一端は、端子Ｓに接続され、各磁気抵抗素子の他端は、それぞれ端子Ａ〜Ｆに接続される。上述した実施形態１４と同様に、端子Ｓは、グラウンドに接続され、端子Ａ〜Ｆには所定の電流を供給する電流源に接続される。各磁気抵抗素子に電流を供給し、各磁気抵抗素子の抵抗値に応じた信号を取り出す具体的な回路構成は、図２８と同様である。
第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄの抵抗値に応じた信号は、上述した実施形態１４と同様の原理により、信号増幅率を正規化すると、式（２４）〜（２７）と同じになる。第５及び第６の磁気抵抗素子５０ｅ，５０ｆは、それぞれ左右の磁気抵抗素子の第２の軸方向の成分が逆符号になるため、第１の軸方向の成分と第３の軸方向の成分だけが抵抗値変化として表れる。つまり、第５及び第６の磁気抵抗素子５０ｅ，５０ｆの抵抗値に応じた信号は、信号増幅率を正規化すると、次式で表される。
【０１５７】
ＲＥ＝Ｒ＋ΔＲｘ＋ΔＲｙ＋ΔＲｚ  ・・・（３９）
ＲＦ＝Ｒ＋ΔＲｘ−ΔＲｙ−ΔＲｚ  ・・・（４０）
あとは、上述した実施形態１４と同様に、演算部８０を備えて、式（２４）〜（２７）、式（３９）、及び式（４０）に関する連立方程式を解くことで、各軸の磁場成分の出力が得られる。
連立方程式を解く手順は、上述した実施形態１４と同じ手順でよい。つまり、上記手順で演算する場合、演算部８０の回路構成は、図２９と同様となる。
【０１５８】
［実施形態１６］
図３２は、本発明の磁気センサの実施形態１６における磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図で、実施形態１６の磁気センサの平面視での構成と信号を検出するための配線を示す図である。
実施形態１６の磁気センサは、上述した実施形態１５の磁気センサにおいて、各磁気収束板６０ａ〜６０ｇの端部が１つおきに磁気収束板材６１ａ，６１ｂで接続されたものである。つまり、実施形態１６の磁気センサは、複数の磁気収束板６０ａ，６０ｃ，６０ｅのうち長手方向にずれた磁気収束板のずれた方向の端部がそれぞれ磁気収束板材６１ａで接続され、残りの磁気収束板６０ｆ，６０ｂ，６０ｄ，６０ｇの上記ずれた方向とは逆方向の端部がそれぞれ磁気収束板材６１ｂで接続されている。
各磁気抵抗素子の抵抗値に応じた信号を取り出す方法、連立方程式を解いて各軸の磁場成分を出力する方法は、上述した実施形態１４及び１５と同様であるため、説明を省略する。
【０１５９】
［実施形態１７］
図３３は、本発明の磁気センサの実施形態１７における磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図で、実施形態１７の磁気センサの平面視での構成と信号を検出するための配線を示す図である。
実施形態１７の磁気センサは、上述した実施形態１５の磁気センサにおいて、第１の軸方向の左端と右端にあるＬ字型を構成する第４及び第５の磁気収束板６０ｆ，６０ｇと磁気収束板材６１ｆ，６１ｇと、磁気抵抗素子のうち第１の軸方向の左端にある第６の磁気抵抗素子５０ｆと、磁気抵抗素子のうち第１の軸方向の右端にある第５の磁気抵抗素子５０ｅと、を削除したものである。そして、第１〜第４の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｄは、同じ符号同士のものがそれぞれ直列接続され、第１〜第６の磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｆの一端が端子Ｓに接続され、他端がそれぞれ端子Ａ〜Ｆに接続されている。所定の電流を端子Ａ〜Ｆに流して各磁気抵抗素子の抵抗値に応じた信号を取り出す方法、連立方程式を解いて各軸の磁場成分を出力する方法は、上述した実施形態１４及び１５と同様であるため、説明を省略する。
【０１６０】
［実施形態１８］
図３４は、本発明の磁気センサの実施形態１８における磁気抵抗素子と磁気収束板の配置パターンを示す図で、実施形態１８の磁気センサの平面視での構成と信号を検出するための配線を示す図である。
実施形態１８の磁気センサは、複数の磁気収束板６０ａ〜６０ｆ及び磁気収束板材６１ａ，６１ｂ，６１ｅ，６１ｆの構成が、上述した実施形態１７の複数の磁気収束板６０ａ〜６０ｅのうち第１の軸方向の右端に配置された磁気収束板６０ｅの端部と中央に配置された磁気収束板６０ｃの端部とが磁気収束板材６１ａで接続されず、上述した実施形態１７の複数の磁気収束板６０ａ〜６０ｅのうち第１の軸方向の左端に配置された磁気収束部６０ａと空間を隔てて逆Ｔ字型を構成する磁気収束板６０ｆと磁気収束板材６１ｆとがさらに配置されたものである。そして、実施形態１８の磁気センサは、上述した実施形態１７の磁気センサの第１の軸方向の右側にある２つの磁気収束板６０ｄ，６０ｅの間に配置した第３及び第４の磁気抵抗素子５０ｃ，５０ｄが、それぞれ実施形態１５の右側の第６及び第５の磁気抵抗素子５０ｆ，５０ｅで置き換わり、さらに、上述した実施形態１７の第１の軸方向の右端にある第６の磁気抵抗素子５０ｆが、磁気収束板材６１ｆとで逆Ｔ字型を構成する第４の磁気収束板６０ｆと、磁気収束板６０ａとの間で逆Ｔ字型の磁気収束板６０ｆに寄って配置されたものである。
【０１６１】
第１及び第２の磁気抵抗素子５０ａ，５０ｂと第５及び第６の磁気抵抗素子５０ｅ，５０ｆは、同じ符号同士のものがそれぞれ直列接続され、各一端が端子Ｓに接続され、各他端が端子Ａ〜Ｆに接続されている。
所定の電流を端子Ａ〜Ｆに流して各磁気抵抗素子の抵抗値に応じた信号を取り出す方法は、上述した実施形態１４及び１５と同様である。また、上述した実施形態１４及び１５と同様に、端子Ａ〜Ｆから取得される磁気抵抗素子５０ａ〜５０ｆの抵抗値に応じた信号について、連立方程式を解くことで各軸の磁場成分の出力を求めることができる。
実施形態１８では、磁場を受けていないときの第３及び第４の磁気抵抗素子５０ｃ，５０ｄの抵抗値が磁場を受けていないときの第１及び第２の磁気抵抗素子５０ａ，５０ｂと第５及び第６の磁気抵抗素子５０ｅ，５０ｆの抵抗値とそれぞれ等しいとすると、端子Ａ〜Ｅにおける各磁気抵抗素子の出力は、上述した実施形態１４と同様となる。しかし、実施形態１８では、端子Ｆから取得される信号ＲＦは、次式のように、ΔＲｙの符号が実施形態１４と逆になる。
ＲＦ＝Ｒ＋ΔＲｘ＋ΔＲｙ−ΔＲｚ  ・・・（４１）
また、ＲＥ＋ＲＦは、次式で表される。
ＲＥ＋ＲＦ＝２Ｒ＋２ΔＲｘ＋２ΔＲｙ  ・・・（４２）
【０１６２】
つまり、実施形態１８では、上述した実施形態１４の演算部８０における加減算部８３が、２×（４２）−（３７）を計算した値から式（３５）の４ΔＲｙを減算するように構成することで、４ΔＲｘを求めることができる。なお、上述の説明から明らかなように、ΔＲｘ、ΔＲｙ、ΔＲｚが求まれば、その解き方や手順は何でもよい。つまり、演算部８０がΔＲｘ、ΔＲｙ、ΔＲｚを出力できるように連立方程式を解く構成となっていればよい。
以上のように、実施形態１４〜１８の磁気センサは、第１の軸方向の両端に位置する磁気収束板とそれに隣接する磁気収束板とで形成する空隙において、第１の軸方向の磁場が配置パターン内部のそれと異なる性質を利用していることが特徴である。
以上説明した磁気センサ及びその磁気検出方法について、実施態様を以下に記す。
【０１６３】
［実施態様１］
基板に対して略平行でかつ互いに略平行であり、隣り合う２つの一方に対して他方が長手方向にずれて配置された複数の磁気収束部と、
前記複数の磁気収束部に略平行であり、平面視で、前記複数の磁気収束部の隣り合う２つの磁気収束部の間に配置された複数の磁気検知部と、を備え、
前記複数の磁気検知部は、
平面視で、前記複数の磁気収束部のうち隣り合う２つの磁気収束部にそれぞれ寄って配置された第１及び第２の磁気検知部を含んでいる磁気センサ。
［実施態様２］
前記第１の磁気検知部は、平面視で、前記複数の磁気収束部のうち隣り合う２つの磁気収束部の一方の磁気収束部よりも他方の磁気収束部に寄って配置され、
前記第２の磁気検知部は、平面視で、前記他方の磁気収束部よりも前記一方の磁気収束部に寄って配置されている実施態様１に記載の磁気センサ。
【０１６４】
［実施態様３］
前記複数の磁気収束部は、３つ以上の磁気収束部で構成され、
１つの磁気収束部が２つの磁気収束部に対して長手方向にずれ、前記２つの磁気収束部が前記１つの磁気収束部を平面視で挟み込んで対向するように配置されている実施態様１又は２に記載の磁気センサ。
［実施態様４］
前記複数の磁気収束部の各々のエッジ間距離が、それぞれ略等しい実施態様３に記載の磁気センサ。
［実施態様５］
前記複数の磁気収束部は、平面視で前記複数の磁気収束部の各重心がジグザグとなるように配置されている実施態様３又は４に記載の磁気センサ。
［実施態様６］
前記複数の磁気収束部は、平面視で１つおきに対抗して配置されている実施態様３〜５のいずれか１項に記載の磁気センサ。
［実施態様７］
前記複数の磁気収束部の端部に磁気収束部材が設けられている実施態様３〜６のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【０１６５】
［実施態様８］
前記複数の磁気収束部は、前記磁気収束部材とともに、Ｔ字型，Ｙ字型又はＬ字型の磁気収束部を構成している実施態様７に記載の磁気センサ。
［実施態様９］
平面視で、前記複数の磁気収束部の１つに覆われるように配置された第３の磁気検知部をさらに備えている実施態様１〜８のいずれか１項に記載の磁気センサ。
［実施態様１０］
前記複数の磁気収束部は、１つおきに前記磁気収束部材で接続されている実施態様７に記載の磁気センサ。
［実施態様１１］
平面視で、前記複数の磁気収束部のうち端に配置された磁気収束部の外側に配置された第４及び第５の磁気検知部をさらに備えている実施態様１０に記載の磁気センサ。
［実施態様１２］
平面視で、前記複数の磁気収束部のうち端に配置された磁気収束部が前記磁気収束部材とともに、Ｔ字型，Ｙ字型又はＬ字型の磁気収束部を構成し、前記複数の磁気収束部のうち前記端に配置された磁気収束部以外の磁気収束部は、１つおきに前記磁気収束部材で接続されている実施態様７に記載の磁気センサ。
【０１６６】
［実施態様１３］
前記複数の磁気検知部の感磁軸は、同一の第１の軸方向である実施態様３〜８及び１２のいずれか１項に記載の磁気センサ。
［実施態様１４］
前記複数の磁気検知部の各出力に基づいて、第２の軸方向の磁場と第３の軸方向の磁場とを演算して求める演算部を備えている実施態様１３に記載の磁気センサ。
［実施態様１５］
前記演算部は、前記複数の磁気検知部の各抵抗値に基づいて、前記第２及び第３の軸方向の磁場を求める実施態様１４に記載の磁気センサ。
［実施態様１６］
前記複数の磁気検知部と前記第３の磁気検知部の感磁軸は、同一の第１の軸方向である実施態様９に記載の磁気センサ。
［実施態様１７］
前記複数の磁気検知部と前記第３の磁気検知部の各出力に基づいて、第２の軸方向の磁場と第３の軸方向の磁場とを演算して求める演算部を備えている実施態様１６に記載の磁気センサ。
【０１６７】
［実施態様１８］
前記演算部は、前記複数の磁気検知部と前記第３の磁気検知部の各抵抗値に基づいて、前記第２及び第３の軸方向の磁場を求める実施態様１７に記載の磁気センサ。
［実施態様１９］
前記複数の磁気検知部と前記第４及び第５の磁気検知部の感磁軸は、同一の第１の軸方向である実施態様１１に記載の磁気センサ。
［実施態様２０］
前記複数の磁気検知部と前記第４及び第５の磁気検知部の各出力に基づいて、第２の軸方向の磁場と第３の軸方向の磁場とを演算して求める演算部を備えている実施態様１９に記載の磁気センサ。
［実施態様２１］
前記演算部は、前記複数の磁気検知部と前記第４及び第５の磁気検知部の各抵抗値に基づいて、前記第２及び第３の軸方向の磁場を求める実施態様２０に記載の磁気センサ。
［実施態様２２］
前記演算部は、前記各抵抗値に関する連立方程式を解くことで、前記第２及び第３の軸方向の磁場を求める実施態様１５，１８又は２１に記載の磁気センサ。
【０１６８】
［実施態様２３］
前記第１の軸は、前記基板に平行であり、
前記第２の軸は、前記基板に平行で前記第１の軸に直交し、
前記第３の軸は、前記基板に直交する実施態様１３〜２２のいずれか１項に記載の磁気センサ。
［実施態様２４］
第１の方向の磁場成分を検知する感磁材を有する磁気検知部と、
前記第１の方向に直交する第２の方向の磁場成分と、前記第１及び第２の方向のいずれにも直交する第３の方向の磁場成分とを前記第１の方向の磁場成分に変換する磁場方向変換部と、
を備えている磁気センサ。
［実施態様２５］
前記磁場方向変換部は、基板上に互いに略平行となるように配置された第１及び第２の磁気収束部を備え、該第１及び第２の磁気収束部と前記磁気検知部が有する前記感磁材とで構成される配置パターンにおいて、
前記磁気検知部が有する前記感磁材が、前記基板を平面視したときに、前記第１の磁気収束部と前記第２の磁気収束部との間に配置されている実施態様２４に記載の磁気センサ。
【０１６９】
［実施態様２６］
前記磁気検知部が有する前記感磁材が、前記基板を平面視したときに、前記第１の磁気収束部と前記第２の磁気収束部と略平行となるように配置されている実施態様２５に記載の磁気センサ。
［実施態様２７］
前記磁気検知部が有する前記感磁材と前記第１の磁気収束部との距離が、前記磁気検知部が有する前記感磁材と前記第２の磁気収束部との距離よりも短い実施態様２６に記載の磁気センサ。
［実施態様２８］
前記第１及び第２の磁気収束部が、該第２の磁気収束部の長手方向に磁場が入力されたときに、該第２の磁気収束部から前記第１の磁気収束部に磁束成分の磁路が形成されるように配置されている実施態様２５〜２７のいずれか１項に記載の磁気センサ。
［実施態様２９］
前記第１の方向と前記第２の方向とが、前記基板平面に平行で、かつ前記第３の方向が、前記基板平面に垂直である実施態様２５〜２８のいずれか１項に記載の磁気センサ。
［実施態様３０］
前記第２の磁気収束部が、前記第１の磁気収束部に対して、前記第２の磁気収束部の長手方向においてずれて配置されている実施態様２５〜２９のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【０１７０】
［実施態様３１］
前記磁場方向変換部が、
第３の磁気収束部及び／又は第４の磁気収束部を有し、該第３の磁気収束部が、前記第１の磁気収束部を、該第３の磁気収束部及び前記第２の磁気収束部で挟む位置に配置され、前記第４の磁気収束部が、前記第２の磁気収束部を、前記第４の磁気収束部及び前記第１の磁気収束部で挟む位置に配置されている実施態様２５〜３０のいずれか１項に記載の磁気センサ。
［実施態様３２］
前記第１〜第４の磁気収束部が、各々の端部に第１〜第４の磁気収束部材を備え、前記第１〜第４の磁気収束部及び前記第１〜第４の磁気収束部材が、前記基板を平面視したときに、Ｔ字型，Ｙ字型又はＬ字型である実施態様２５〜３１のいずれか１項に記載の磁気センサ。
［実施態様３３］
前記Ｔ字型，Ｙ字型又はＬ字型の前記第１〜第４の磁気収束部及び前記第１〜第４の磁気収束部材が、互いに空隙部を有している実施態様３２に記載の磁気センサ。
［実施態様３４］
前記磁気検知部が有する前記感磁材の長辺方向に沿った一部が、前記基板平面を介して前記第１及び第２の磁気収束部のいずれかに覆われている実施態様２５〜３３のいずれか１項に記載の磁気センサ。
［実施態様３５］
前記磁気検知部が有する前記感磁材と同じ構造の感磁材を有する補助磁気検知部（５０ｃ）を備え、該補助磁気検知部が有する前記感磁材が、前記第１〜第３の方向の磁場成分に対して不感となるように配置されており、前記配置パターンが、前記補助磁気検知部が有する感磁材を含む実施態様２５〜３４のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【０１７１】
［実施態様３６］
前記補助磁気検知部が有する前記感磁材が、前記第１及び第２の磁気収束部のいずれかに覆われている実施態様３５に記載の磁気センサ。
［実施態様３７］
前記補助磁気検知部が有する前記感磁材が、前記第２の磁気収束部に覆われている実施態様３６に記載の磁気センサ。
［実施態様３８］
前記配置パターンを複数有する実施態様２５〜３７のいずれか１項に記載の磁気センサ。
［実施態様３９］
前記複数の配置パターンが、各々の配置パターン中の前記磁気検知部が有する感磁材及び／又は前記補助磁気検知部が有する感磁材が、隣接する後段の配置パターン中の前記磁気検知部が有する感磁材及び／又は前記補助磁気検知部が有する感磁材の各々と電気的に接続されている実施態様３８に記載の磁気センサ。
【０１７２】
［実施態様４０］
前記複数の配置パターンにおいて、各々の配置パターン中の前記磁気検知部が有する感磁材と隣接する後段の配置パターン中の前記磁気検知部が有する感磁材とが電気的に接続されている実施態様３９に記載の磁気センサ。
［実施態様４１］
前記複数の配置パターンにおいて、各々の配置パターン中の前記補助磁気検知部が有する感磁材と隣接する後段の配置パターン中の前記補助磁気検知部が有する感磁材とが電気的に接続されている実施態様３９に記載の磁気センサ。
［実施態様４２］
前記磁気検知部が有する前記感磁材が、前記第１の方向の磁場成分のみを検知する実施態様２４〜４１のいずれか１項に記載の磁気センサ。
［実施態様４３］
前記第１〜第４の磁気収束部及び前記第１〜第４の磁気収束部材が、軟磁性体である実施態様２４〜４２のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【０１７３】
［実施態様４４］
他の機能ブロックを制御する制御部を備え、
該制御部には、前記磁気検知部の出力から得られる前記第１〜第３の方向の磁場成分が加算された状態の信号が入力され、
前記制御部が、該第１〜第３の方向の磁場成分が加算された状態の信号で前記他の機能ブロックを制御する実施態様２４〜４３のいずれか１項に記載の磁気センサ。
［実施態様４５］
前記磁気検知部の出力と前記補助磁気検知部の出力に基づき、前記第１〜第３の方向の磁場成分が加算された状態の信号を生成する信号生成部と、
他の機能ブロックを制御する制御部と備え、
前記制御部が、前記信号生成部から出力される前記第１〜第３の方向の磁場成分が加算された状態の信号で前記他の機能ブロックを制御する実施態様２４〜４３のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【０１７４】
［実施態様４６］
２軸又は３軸方向の磁気を検出する磁気センサにおいて、
基板平面に対して各々平行に配置された３つ以上の磁気検知部と、前記基板平面に対して各々平行に配置された第１〜第３の磁気収束部とからなる配置パターンを備え、
前記第１〜第３の磁気収束部が、前記第２の磁気収束部の長手方向に磁気が入力されたときに、前記第２の磁気収束部から前記第１の磁気収束部及び前記第２の磁気収束部から前記第３の磁気収束部にそれぞれ磁束成分の磁路が形成されるように配置され、
前記３つ以上の磁気検知部が、前記第２の磁気収束部と前記第１の磁気収束部との間に配置されている一方の磁気検知部群と、前記第２の磁気収束部と前記第３の磁気収束部との間に配置されている他方の磁気検知部群とを備えている磁気センサ。
【０１７５】
［実施態様４７］
前記３つ以上の磁気検知部のいずれもが、前記基板平面に対して平行な第１の軸方向に感磁軸を有し、前記２軸は、前記基板平面に対して平行かつ前記第１の軸に対して垂直な第２の軸と、前記基板平面に対して垂直な第３の軸であり、前記３軸は、前記第１〜第３の軸である実施態様４６に記載の磁気センサ。
［実施態様４８］
前記３つ以上の磁気検知部の各々が、前記第１の磁気収束部と前記第２の磁気収束部間の第１仮想中線から、前記一方の磁気検知部群の磁気検出部各々の長手方向の中線までの中線間距離及び前記第２の磁気収束部と前記第３の磁気収束部間の第２仮想中線から、前記他方の磁気検知部群の磁気検出部各々の長手方向の中線までの中線間距離が互いに略等しい実施態様４６又は４７に記載の磁気センサ。
【０１７６】
［実施態様４９］
前記中線間距離の各々が、互いに０．７倍以上１．３倍以下である実施態様４８に記載の磁気センサ。
［実施態様５０］
前記第２の磁気収束部が、前記第１及び第３の磁気収束部に対して、前記第２の磁気収束部の長手方向にずれて配置される実施態様４６〜４９のいずれか１項に記載の磁気センサ。
［実施態様５１］
平面視で、前記第２の磁気収束部の重心が、前記第１及び第３の磁気収束部の重心を結んだ仮想線上に乗らない実施態様４６〜５０のいずれか１項に記載の磁気センサ。
［実施態様５２］
前記第１の磁気収束部と前記第２の磁気収束部とのエッジ間距離が、前記第２の磁気収束部と前記第３の磁気収束部とのエッジ間距離と略等しい実施態様４６〜５１のいずれか１項に記載の磁気センサ。
［実施態様５３］
前記エッジ間距離の各々が、互いに０．７倍以上１．３倍以下である実施態様５２に記載の磁気センサ。
【０１７７】
［実施態様５４］
第４の磁気収束部及び／又は第５の磁気収束部を備え、該第４の磁気収束部が、前記第１の磁気収束部を、該第４の磁気収束部及び前記第２の磁気収束部で挟む位置に配置され、該第５の磁気収束部が、前記第３の磁気収束部を、該第５の磁気収束部及び前記第２の磁気収束部で挟む位置に配置される実施態様４６〜５３のいずれか１項に記載の磁気センサ。
［実施態様５５］
前記磁気収束部の端部に磁気収束部材を設け、該磁気収束部が、Ｔ字型，Ｙ字型又はＬ字型の磁気収束部を構成している実施態様４６〜５４のいずれか１項に記載の磁気センサ。
［実施態様５６］
前記Ｔ字型，Ｙ字型又はＬ字型の磁気収束部の磁気収束部材が、互いに空隙部を有している実施態様５５に記載の磁気センサ。
［実施態様５７］
前記３つ以上の磁気検知部の長辺方向に沿った一部が、前記基板平面を介して前記第１〜第３の磁気収束部のいずれかに覆われている実施態様４６〜５６のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【０１７８】
［実施態様５８］
前記配置パターンが、前記３つ以上の磁気検知部に加えて、さらに補助磁気検知部を備え、該補助磁気検知部が、磁気収束部に覆われている実施態様４６〜５７のいずれか１項に記載の磁気センサ。
［実施態様５９］
前記３つ以上の磁気検知部が、４つの磁気検知部である実施態様５８に記載の磁気センサ。
［実施態様６０］
前記補助磁気検知部が、前記第１〜第３の磁気収束部のいずれかに覆われている実施態様５８又は５９に記載の磁気センサ。
［実施態様６１］
前記配置パターンを複数有する実施態様４６〜６０のいずれか１項に記載の磁気センサ。
［実施態様６２］
前記複数の配置パターンにおいて、各々の配置パターン中の前記第３の磁気収束部が、隣接する後段の配置パターン中の前記第１の磁気収束部を兼ねる実施態様６１に記載の磁気センサ。
【０１７９】
［実施態様６３］
前記複数の配置パターンが、各々の配置パターン中の前記３つ以上の磁気検知部及び／又は前記補助磁気検知部が、隣接する後段の配置パターン中の前記３つ以上の磁気検知部及び／又は前記補助磁気検知部の各々と電気的に接続されている実施態様６１又は６２に記載の磁気センサ。
［実施態様６４］
前記３つ以上の磁気検知部からの出力に基づく信号が入力され、前記３つ以上の磁気検知部の感磁軸に対して垂直かつ前記基板平面に対して平行な方向のＹ軸の磁気成分と、前記基板平面に対して垂直な方向のＺ軸の磁気成分とを演算する演算部を備えている実施態様４６〜６３のいずれか１項に記載の磁気センサ。
［実施態様６５］
前記３つ以上の磁気検知部及び前記補助磁気検知部からの出力に基づく信号が入力され、前記３つ以上の磁気検知部の感磁軸の磁気成分と、前記３つ以上の磁気検知部の感磁軸に対して垂直かつ前記基板平面に対して平行な方向のＹ軸の磁気成分と、前記基板平面に対して垂直な方向のＺ軸の磁気成分とを演算する演算部を備えている実施態様５８〜６０のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【０１８０】
［実施態様６６］
前記演算部が、前記補助磁気検知部からの出力に基づく信号分が減算された前記３つ以上の磁気検知部からの出力に基づく信号を加算することにより、前記３つ以上の磁気検知部の感磁軸の磁気成分を演算する実施態様６５に記載の磁気センサ。
［実施態様６７］
実施態様４６〜６６のいずれか１項に記載の磁気センサを用いた磁気検出方法。
［実施態様６８］
第１及び第２の磁気収束部に挟まれた第１及び第２の磁気検知部と、前記第２の磁気収束部及び第３の磁気収束部に挟まれた第３の磁気検知部からの出力に基づいて、２軸方向の磁気成分を検出する磁気検出方法であって、
前記第１〜第３の磁気検知部は同一の第１の軸方向に感磁軸を有し、
前記第１の磁気検知部からの出力に基づく値と前記第３の磁気検知部の出力に基づく値とに基づいて、第２の軸方向の磁気成分を演算し、
前記第１の磁気検出部からの出力に基づく値と前記第２の磁気検知部の出力に基づく値とに基づいて、第３の軸方向の磁気成分を演算する磁気検出方法。
【０１８１】
［実施態様６９］
第１及び第２の磁気収束部に挟まれた第１及び第２の磁気検知部と、前記第２の磁気収束部と第３の磁気収束部に挟まれた第３及び第４磁気検知部からの出力に基づいて、２軸方向の磁気成分を検出する磁気検出方法であって、
前記第１〜第４の磁気検知部は同一の第１の軸方向に感磁軸を有し、
前記第３及び第４の磁気検知部からの出力に基づく値の和から前記第１及び第２の磁気検知部からの出力に基づく値の和を減算した値に基づいて第２の軸方向の磁気成分を演算し、
前記第２及び第４の磁気検知部からの出力に基づく値の和から前記第１及び第３の磁気検知部からの出力に基づく値の和を減算した値に基づいて第３の軸方向の磁気成分を演算するか、または、
前記第１の磁気検知部からの出力と前記第３の磁気検知部からの出力に基づいて、第２の軸方向の磁気成分を演算し、
前記第１の磁気検出部からの出力と前記第２の磁気検知部からの出力に基づいて、第３の軸方向の磁気成分を演算する磁気検出方法。
【０１８２】
［実施態様７０］
前記第１〜第３の磁気検知部からの出力と、磁気収束部に覆われた補助磁気検知部からの出力と、に基づいて３軸方向の磁気成分を検出する磁気検出方法であって、
前記第１〜第３の磁気検知部及び補助磁気検知部は、前記第１の軸方向に感磁軸を有し、
前記第２及び第３の軸方向の磁気成分の演算に加え、
前記第２の磁気検出部からの出力と、前記第３の磁気検知部からの出力と、前記補助磁気検知部からの出力に基づいて、前記第１の軸方向の磁気成分を演算する実施態様６８に記載の磁気検出方法。
【０１８３】
［実施態様７１］
前記第１〜第４の磁気検知部からの出力と、磁気収束部に覆われた補助磁気検知部からの出力と、に基づいて３軸方向の磁気成分を検出する磁気検出方法であって、
前記第１〜第４の磁気検知部及び補助磁気検知部は、前記第１の軸方向に感磁軸を有し、
前記第２及び第３の軸方向の磁気成分の演算に加え、
前記第１〜第４の磁気検知部からの出力に基づく値から前記補助磁気検知部からの出力に基づく値を減算した前記第１〜第４の磁気検知部からの出力に基づく信号の総和に基づいて前記第１の軸方向の磁気成分を演算する実施態様６９に記載の磁気検出方法。
［実施態様７２］
前記第２の軸方向が、前記磁気検知部の感磁軸に対して垂直かつ前記基板平面に対して平行な方向であり、前記第３の軸方向が、前記基板平面に対して垂直な方向である実施態様６８〜７１のいずれか１項に記載の磁気検出方法。
［実施態様７３］
前記第１の軸方向が、前記磁気検知部の感磁軸の方向であることを特徴とする実施態様６９〜７２のいずれか１項に記載の磁気検出方法。
【産業上の利用可能性】
【０１８４】
本発明の磁気センサ及びその磁気検出方法は、小型化や省スペース化、低消費電力化の要求の強い携帯機器等の分野で好適に利用できる。
【符号の説明】
【０１８５】
１  反強磁性層
２  ピンド層（固定層）
３  Ｃｕ層（スペーサ層）
４  フリー層（自由回転層）
１１  絶縁膜
１２  フリー層（自由回転層）
１３  導電層
１４  ピンド層（固定層）
１５  反強磁性層
１６  絶縁膜
３１  シリコン基板
３２ａ〜３２ｃ  ＧＭＲ素子
３３ａ〜３３ｄ  メタル配線
４１ａ〜４１ｆ  磁気収束板
５０ａ〜５０ｆ  第１〜第６の磁気抵抗素子（磁気検知部）
６０ａ〜６０ｇ  第１〜第７の磁気収束板（磁気収束部）
６１ａ〜６１ｇ  第１〜第７の磁気収束板材（磁気収束部材）
７０  基板平面
７１  第１の仮想平面
７２  第２の仮想平面
８０  演算部
８１ａ〜８１ｆ  信号取得部
８２ａ〜８２ｄ  減算部
８２ｅ，８２ｆ  加算部
８３  加減算部
９０ａ〜９０ｆ  定電流源
１０１  第１の電位
１０２  第２の電位
１６１ｂ，１６２ｂ  第２の磁気収束部の端点
【図１】
0005876583.tif 000002
【図２】
0005876583.tif 000003
【図３】
0005876583.tif 000004
【図４】
0005876583.tif 000005
【図５】
0005876583.tif 000006
【図６】
0005876583.tif 000007
【図７】
0005876583.tif 000008
【図８】
0005876583.tif 000009
【図９】
0005876583.tif 000010
【図１０】
0005876583.tif 000011
【図１１】
0005876583.tif 000012
【図１２】
0005876583.tif 000013
【図１３】
0005876583.tif 000014
【図１４】
0005876583.tif 000015
【図１５】
0005876583.tif 000016
【図１６】
0005876583.tif 000017
【図１７】
0005876583.tif 000018
【図１８】
0005876583.tif 000019
【図１９】
0005876583.tif 000020
【図２０】
0005876583.tif 000021
【図２１】
0005876583.tif 000022
【図２２】
0005876583.tif 000023
【図２３】
0005876583.tif 000024
【図２４】
0005876583.tif 000025
【図２５】
0005876583.tif 000026
【図２６】
0005876583.tif 000027
【図２７】
0005876583.tif 000028
【図２８】
0005876583.tif 000029
【図２９】
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【図３０】
0005876583.tif 000031
【図３１】
0005876583.tif 000032
【図３２】
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【図３３】
0005876583.tif 000034
【図３４】
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