(57)【要約】【課題】複数の軸の磁場を検知できる磁気センサを提供する。【解決手段】磁気収束板と、それぞれ磁気を検知する感磁面を有する第１磁気検知部および第２磁気検知部とを備え、第１磁気検知部の感磁面と垂直な面において、磁気収束板の断面の重心を通り第１磁気検知部の感磁面と平行な中心平行線よりも上側の上側領域に第１磁気検知部の感磁面が配置されており、中心平行線よりも下側の下側領域に第２磁気検知部の感磁面が配置されている磁気センサを提供する。【選択図】図２
2018169223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気収束板と、
それぞれ磁気を検知する感磁面を有する第１磁気検知部および第２磁気検知部と
を備え、
前記第１磁気検知部の感磁面と垂直な面において、前記磁気収束板の断面の重心を通り前記第１磁気検知部の感磁面と平行な中心平行線よりも上側の上側領域に前記第１磁気検知部の感磁面が配置されており、前記中心平行線よりも下側の下側領域に前記第２磁気検知部の感磁面が配置されている
磁気センサ。
【請求項２】
前記第１磁気検知部の感磁面と前記中心平行線との距離が、前記第２磁気検知部の感磁面と前記中心平行線との距離と等しい
請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記第１磁気検知部の感磁面と垂直な面において、前記磁気収束板の上端を通り前記第１磁気検知部の感磁面と平行な上端線よりも上側の領域に前記第１磁気検知部の感磁面が配置されており、前記磁気収束板の下端を通り前記第２磁気検知部の感磁面と平行な下端線よりも下側の領域に前記第２磁気検知部の感磁面が配置されている
請求項１または２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記第１磁気検知部の感磁面と平行な面において、前記第１磁気検知部に最も近い前記磁気収束板の重心を通り且つ前記第１磁気検知部の感磁軸と垂直な軸をｙ軸とし、前記磁気収束板の重心を通り且つ前記第１磁気検知部の感磁軸と平行な軸をｘ軸とし、
前記第２磁気検知部に最も近い前記磁気収束板の重心を通る軸を前記ｘ軸および前記ｙ軸とし、
それぞれの磁気検知部に対する座標系において、前記ｘ軸および前記ｙ軸により分割される４つの領域を、前記ｘ軸および前記ｙ軸が共に正の領域を第１象限、前記ｘ軸が負、前記ｙ軸が正の領域を第２象限、前記ｘ軸および前記ｙ軸が共に負の領域を第３象限、前記ｘ軸が正、前記ｙ軸が負の領域を第４象限とし、
前記第１磁気検知部の感磁面の重心は、いずれかの象限に配置されており、
前記第２磁気検知部の感磁面の重心は、前記第１磁気検知部が配置された象限と非対角の象限に配置されており、
前記第１磁気検知部の感磁面の重心は、前記上側領域および前記下側領域の一方に配置され、前記第２磁気検知部の感磁面の重心は、前記上側領域および前記下側領域の他方に配置されている
請求項１から３のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項５】
磁気を検知する感磁面を有する第３磁気検知部を更に備え、
前記第３磁気検知部に最も近い前記磁気収束板の重心を通る軸を前記ｘ軸および前記ｙ軸とし、
それぞれの象限の前記上側領域および前記下側領域の一方の領域に対して、当該象限と対角の象限の前記上側領域および前記下側領域の他方の領域を、対称領域とした場合に、前記第３磁気検知部は、前記第１磁気検知部の対称領域以外の領域であって、且つ、前記第２磁気検知部の対称領域以外の領域に配置されている
請求項４に記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記第１磁気検知部、前記第２磁気検知部および前記第３磁気検知部のいずれに対しても前記対称領域以外の領域に配置されており、磁気を検知する感磁面を有する第４磁気検知部を更に備え、
前記第１から第４磁気検知部のうち、２個が前記上側領域に配置されており、他の２個が前記下側領域に配置されている
請求項５に記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記第１から第４磁気検知部は、それぞれ異なる象限に配置されている
請求項６に記載の磁気センサ。
【請求項８】
前記磁気検知部のうちの少なくとも２つは、前記上側領域および前記下側領域に配置されており、且つ、当該２つの前記磁気検知部は上面視において少なくとも部分的に重なって配置されている
請求項１から７のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項９】
前記ｘ軸および前記ｙ軸の双方に垂直な軸をｚ軸とした場合に、それぞれの磁気検知部の感磁面の重心は、前記ｘ軸、前記ｙ軸および前記ｚ軸のいずれの軸上にも配置されていない
請求項４から７のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、予め定められた一方向の磁気の有無を検知する巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子及びトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子が知られていた。また、これらの磁気抵抗素子と、磁気収束部とを組み合わせた磁気センサが知られていた。（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１  特開２００６−３１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
磁気センサは、複数の軸の磁場を検知できることが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、磁気収束板と、それぞれ磁気を検知する感磁面を有する第１磁気検知部および第２磁気検知部とを備える磁気センサを提供する。第１磁気検知部の感磁面と垂直な面において、磁気収束板の断面の重心を通り第１磁気検知部の感磁面と平行な中心平行線よりも上側の上側領域に前記第１磁気検知部の感磁面が配置されてよい。中心平行線よりも下側の下側領域に第２磁気検知部の感磁面が配置されていてよい。
【０００５】
第１磁気検知部の感磁面と中心平行線との距離が、第２磁気検知部の感磁面と中心平行線との距離と等しくてよい。第１磁気検知部の感磁面と垂直な面において、磁気収束板の上端を通り第１磁気検知部の感磁面と平行な上端線よりも上側の領域に、第１磁気検知部の感磁面が配置されていてよい。磁気収束板の下端を通り第２磁気検知部の感磁面と平行な下端線よりも下側の領域に、第２磁気検知部の感磁面が配置されていてよい。
【０００６】
第１磁気検知部の感磁面と平行な面において、第１磁気検知部に最も近い磁気収束板の重心を通り且つ第１磁気検知部の感磁軸と垂直な軸をｙ軸とし、磁気収束板の重心を通り且つ第１磁気検知部の感磁軸と平行な軸をｘ軸としてよい。第２磁気検知部に最も近い磁気収束板の重心を通る軸をｘ軸およびｙ軸としてよい。それぞれの磁気検知部に対する座標系において、ｘ軸およびｙ軸により分割される４つの領域を、ｘ軸およびｙ軸が共に正の領域を第１象限、ｘ軸が負、ｙ軸が正の領域を第２象限、ｘ軸およびｙ軸が共に負の領域を第３象限、ｘ軸が正、ｙ軸が負の領域を第４象限としてよい。第１磁気検知部の感磁面の重心は、いずれかの象限に配置されてよい。第２磁気検知部の感磁面の重心は、第１磁気検知部が配置された象限と非対角の象限に配置されてよい。第１磁気検知部の感磁面の重心は、上側領域および下側領域の一方に配置されてよい。第２磁気検知部の感磁面の重心は、上側領域および下側領域の他方に配置されていてよい。
【０００７】
磁気センサは、磁気を検知する感磁面を有する第３磁気検知部を更に備えてよい。第３磁気検知部に最も近い磁気収束板の重心を通る軸をｘ軸およびｙ軸としてよい。それぞれの象限の上側領域および下側領域の一方の領域に対して、当該象限と対角の象限の上側領域および下側領域の他方の領域を、対称領域としてよい。第３磁気検知部は、第１磁気検知部の対称領域以外の領域であって、且つ、第２磁気検知部の対称領域以外の領域に配置されていてよい。
【０００８】
磁気センサは、第１磁気検知部、第２磁気検知部および第３磁気検知部のいずれに対しても対称領域以外の領域に配置されており、磁気を検知する感磁面を有する第４磁気検知部を更に備えてよい。第１から第４磁気検知部のうち、２個が上側領域に配置されており、他の２個が下側領域に配置されていてよい。第１から第４磁気検知部は、それぞれ異なる象限に配置されていてよい。
【０００９】
磁気検知部のうちの少なくとも２つは、上側領域および下側領域に配置されていてよい。２つの磁気検知部は上面視において少なくとも部分的に重なって配置されていてよい。ｘ軸およびｙ軸の双方に垂直な軸をｚ軸とした場合に、それぞれの磁気検知部の感磁面の重心は、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸のいずれの軸上にも配置されていなくてよい。
【００１０】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】磁気センサに用いる磁気検知部２０の構造の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の一つの実施形態に係る磁気センサ１００の構造を示す図である。
【図３Ａ】ｘｙ面における磁気収束板１０、第１磁気検知部２０−１および第２磁気検知部２０−２の配置例を示す図である。
【図３Ｂ】上側領域におけるｘｙ面と、下側領域におけるｘｙ面とを合わせて示す図である。
【図３Ｃ】第１磁気検知部２０−１が第１磁気収束板１０−１に近接して配置され、第２磁気検知部２０−２が第２磁気収束板１０−２に近接して配置された例を示す図である。
【図４】磁気検知部２０の他の配置例を示す図である。
【図５】磁気検知部２０の他の配置例を示す図である。
【図６Ａ】磁気検知部２０の他の配置例を示す図である。
【図６Ｂ】磁気検知部２０の他の配置例を示す図である。
【図７】磁気検知部２０の他の配置例を示す図である。
【図８】図７に示した例における磁気検知部２０の配置を示す図である。
【図９】磁気収束板１０および磁気検知部２０の配置の他の例を示す図である。
【図１０】図９に示した例において、磁気収束板１０等によって変換された磁場Ｂｘおよび磁場Ｂｙを模式的に示す図である。
【図１１】図１０に示した例における磁気検知部２０の配置を示す図である。
【図１２】磁気収束板１０および磁気検知部２０の配置の他の例を示す図である。
【図１３】図１２に示した例において、磁気収束板１０等によって変換された磁場Ｂｘを模式的に示す図である。
【図１４】図１２に示した例において、磁気収束板１０等によって変換された磁場Ｂｙを模式的に示す図である。
【図１５】図１２に示した例における磁気検知部２０の配置を示す図である。
【図１６】磁気収束板１０および磁気検知部２０の配置の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１３】
図１は、磁気センサに用いる磁気検知部２０の構造の一例を示す斜視図である。本例の磁気検知部２０は、印加される外部磁場に応じて電気抵抗が変化する磁気抵抗素子である。磁気検知部２０は、固定層３０、伝導層３２およびフリー層３４を備える。固定層３０は、強磁性材料で形成された層である。固定層３０は、磁化方向が固定されている。図１においては、固定層３０における磁化方向を矢印で示している。固定層３０は、固定層３０の磁化方向を固定するピニング層２８上に形成されてよい。一例としてピニング層２８は、反強磁性材料で形成される。ピニング層２８は、非磁性材料で形成された支持層２６上に形成されてよい。
【００１４】
伝導層３２は、固定層３０上に非磁性材料で形成された層である。フリー層３４は、伝導層３２上に強磁性材料で形成され、固定層３０における磁化方向と平行な方向の外部磁場に応じて磁化方向が変化する。フリー層３４上には、非磁性材料で形成されたキャップ層が設けられてよい。フリー層３４および固定層３０における磁化方向の相対角度に応じて、磁気検知部２０の抵抗値が変化する。
【００１５】
このような構造により磁気検知部２０は、固定層３０における磁化方向と平行な方向の外部磁場を検知できる。本明細書では、固定層３０における磁化方向と平行な方向を、磁気検知部２０の感磁軸とする。感磁軸においては、固定層３０における磁化方向とは逆向きを正方向とする。感磁軸の正方向とは、その方向に磁場が入力すると磁気検知部２０の抵抗値が増大し、感磁軸の負方向とは、その方向に磁場が入力すると磁気検知部２０の抵抗値が減少する方向、として定義する。また、磁気検知部２０の感磁軸と平行な軸をｘ軸とする。
【００１６】
また、フリー層３４の上面と下面との中間において、フリー層３４の上面と平行な面を、感磁面２２と称する。なお、フリー層３４の上面を感磁面２２としてもよい。感磁面２２と平行な面において、磁気検知部２０の感磁軸と垂直な軸をｙ軸とする。また、ｘ軸およびｙ軸の両方と垂直な軸をｚ軸とする。ｚ軸は、磁気検知部２０における各層の積層方向であってよい。
【００１７】
感磁面２２は、ｙ軸方向が長手方向であり、ｘ軸方向が短手方向であってよい。感磁面２２がｘｙ面において長方形の場合、長手方向とは感磁面２２の長辺と平行な方向であり、短手方向とは感磁面２２の短辺と平行な方向である。
【００１８】
図２は、本発明の一つの実施形態に係る磁気センサ１００の構造を示す図である。磁気センサ１００は、磁気収束板１０、第１磁気検知部２０−１および第２磁気検知部２０−２を備える。図２においては、磁気収束板１０、第１磁気検知部２０−１および第２磁気検知部２０−２を、同一のｚｘ面に投影した配置例を示している。それぞれの磁気検知部２０は、図１に示した磁気検知部２０と同一の構造を有してよい。本例において第１磁気検知部２０−１および第２磁気検知部２０−２の感磁軸の方向は同一（例えば、ｘ軸正方向）である。本明細書において特に説明されていない場合、磁気検知部２０の感磁軸の方向はｘ軸正方向である。また、本例の第１磁気検知部２０−１および第２磁気検知部２０−２の感磁面２２は平行に配置されている。
【００１９】
磁気収束板１０は、パーマロイ等の磁性材料で形成され、磁気収束板１０の近傍の磁力線の向きを変化させる。磁気収束板１０は、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＢ、ＮｉＦｅＣｏ、及びＣｏＦｅ等の軟磁性材料で形成されてよい。
【００２０】
第１磁気検知部２０−１の感磁面２２と垂直なｚｘ面において、磁気収束板１０のｚｘ断面の重心１２を通り、第１磁気検知部２０−１の感磁面２２と平行な線を中心平行線１４とする。重心１２は、磁気収束板１０の材料の密度等が均一に分布していると仮定して、磁気収束板１０のｚｘ断面の幾何学上の重心を用いてよい。ｚｘ面において、中心平行線１４よりも上側の領域を上側領域とし、下側の領域を下側領域とする。
【００２１】
第１磁気検知部２０−１の感磁面２２は上側領域に配置され、第２磁気検知部２０−２の感磁面２２は下側領域に配置される。図２に示すように、磁気収束板１０の近傍を通過しようとするｚ軸方向の磁場Ｂｚの磁力線は、ｚ軸方向において磁気収束板１０に近づくにつれて磁気収束板１０に対してｘ軸方向に引き寄せられ、ｚ軸方向において磁気収束板１０から離れるにつれて磁気収束板１０に対してｘ軸方向に遠ざかる。
【００２２】
このため、磁気収束板１０の近傍においては、磁場Ｂｚの少なくとも一部が、ｘ軸方向の磁場に変換される。磁場Ｂｚが変換されたｘ軸方向の磁場の向きは、図２に示すように上側領域と下側領域とで異なる。図２の例では、下側領域においては磁場Ｂｚがｘ軸負方向の磁場に変換されており、上側領域においては磁場Ｂｚがｘ軸正方向の磁場に変換されている。
【００２３】
従って、図２に示すように、第１磁気検知部２０−１を上側領域に配置し、第２磁気検知部２０−２を下側領域に配置することで、それぞれの磁気検知部２０が検知する磁場成分の符号を異ならせることができる。上述したように、図２の例では、それぞれの磁気検知部２０が検知する磁場Ｂｚ成分の符号が異なる。
【００２４】
第１磁気検知部２０−１の感磁面２２と中心平行線１４とのｚ軸方向における距離Ｄ１は、第２磁気検知部２０−２の感磁面２２と中心平行線１４とのｚ軸方向における距離Ｄ２と等しいことが好ましい。なお距離が等しいとは、厳密に一致している場合に加え、製造バラツキ等により生じる誤差が存在する場合も含む。本例では、距離Ｄ１の１０％以内の誤差を有する場合を、距離が等しいとする。
【００２５】
中心平行線１４とそれぞれの感磁面２２との距離が等しいことで、磁場Ｂｚに対するそれぞれの磁気検知部２０の感度を同等にできる。つまり、それぞれの感磁面２２が設けられた場所において、磁場Ｂｚがｘ軸方向の成分に変換されている変換率（または磁場変換係数）を同等にできる。なお、ｘ軸方向における、それぞれの磁気検知部２０の感磁面２２と、磁気収束板１０の重心１２との距離も等しいことが好ましい。つまり、それぞれの感磁面２２は、中心平行線１４に対して線対称となる位置に設けることが好ましい。
【００２６】
また、ｚｘ面において、磁気収束板１０の上端（ｚ軸正方向側の端部）を通り、第１磁気検知部２０−１の感磁面２２と平行な線を上端線１６とする。同様に、磁気収束板１０の下端（ｚ軸負方向側の端部）を通り、第１磁気検知部２０−１の感磁面２２と平行な線を下端線１８とする。
【００２７】
第１磁気検知部２０−１の感磁面２２は、上端線１６よりも上側の領域に配置されてよい。第２磁気検知部２０−２の感磁面２２は、下端線１８よりも下側の領域に配置されてよい。上端線１６と下端線１８との間の領域においては、磁場Ｂｚがｘ軸方向の磁場に変換される割合が小さくなってしまう。これに対して上述した配置により、磁場Ｂｚがｘ軸方向の磁場に変換される割合が大きい領域で磁場Ｂｚを検知できるので、磁場Ｂｚに対する感度が向上する。なお、感磁面２２が、上端線１６および下端線１８から離れすぎても、磁場Ｂｚがｘ軸方向の磁場に変換される割合は小さくなる。一例として、上述した距離Ｄ１および距離Ｄ２は、それぞれ、磁気収束板１０のｚ軸方向における厚み以下であってよい。
【００２８】
図３Ａは、ｘｙ面における磁気収束板１０、第１磁気検知部２０−１および第２磁気検知部２０−２の配置例を示す図である。図３Ａにおいては、磁気収束板１０、第１磁気検知部２０−１および第２磁気検知部２０−２を、同一のｘｙ面に投影した配置例を示している。図２に示したように、第１磁気検知部２０−１および第２磁気検知部２０−２のｚ軸方向における位置は異なる。本明細書においては、磁気検知部２０の感磁面２２の重心２４の位置を、磁気検知部２０の位置として用いる。
【００２９】
図３Ｂは、上側領域におけるｘｙ面と、下側領域におけるｘｙ面とを合わせて示す図である。図３Ｂでは、点線で区切られる２つの領域の一方に上側領域を示し、他方に下側領域を示している。上側領域および下側領域は、ｚ軸方向から見たときに重なる領域である。
【００３０】
図３Ａおよび図３Ｂに示す例では、ｘｙ面において、磁気収束板１０の重心１２を通り、且つ、第１磁気検知部２０−１の感磁軸と垂直な軸をｙ軸とする。また、ｘｙ面において、磁気収束板１０の重心１２を通り、且つ、第１磁気検知部２０−１の感磁軸と平行な軸をｘ軸とする。つまり、磁気収束板１０の重心１２を、ｘｙ座標系の原点とする。
【００３１】
ｘｙ面において、ｘ軸およびｙ軸で分割される４つの領域を、第１象限、第２象限、第３象限および第４象限とする。第１象限はｘ軸およびｙ軸が共に正の領域であり、第２象限はｘ軸が負、ｙ軸が正の領域であり、第３象限はｘ軸およびｙ軸が共に負の領域であり、第４象限はｘ軸が正、ｙ軸が負の領域である。第１象限と第３象限はｘｙ座標系で対角に配置された象限であり、第２象限と第４象限もｘｙ座標系で対角に配置された象限である。
【００３２】
それぞれの象限の上側領域および下側領域の一方の領域に対して、当該象限と対角の象限の上側領域および下側領域の他方の領域を、対称領域とする。例えば、第１象限の上側領域の対称領域は、第３象限の下側領域である。
【００３３】
第１磁気検知部２０−１は、いずれかの象限の上側領域または下側領域に配置される。つまり、第１磁気検知部２０−１の感磁面２２の重心２４が、いずれかの象限の上側領域または下側領域に配置される。第１磁気検知部２０−１の感磁面２２の全体が、単一の象限内に配置されてよい。他の例では、第１磁気検知部２０−１の感磁面２２は、複数の象限に跨って配置されてもよい。
【００３４】
第２磁気検知部２０−２は、第１磁気検知部２０−１が配置された領域以外の領域であり、且つ、第１磁気検知部２０−１が配置された領域の対称領域以外の領域に配置される。上述したように、第２磁気検知部２０−２の位置は、第２磁気検知部２０−２の感磁面２２の重心２４の位置であってよい。第２磁気検知部２０−２の感磁面２２の全体が、単一の象限内に配置されてよい。他の例では、第２磁気検知部２０−２の感磁面２２は、複数の象限に跨って配置されてもよい。
【００３５】
また、第１磁気検知部２０−１および第２磁気検知部２０−２は、一方が上側領域に配置され、他方が下側領域に配置される。このため、第２磁気検知部２０−２は、第１磁気検知部２０−１が配置された象限に対して非対角の象限に配置され、且つ、上側領域および下側領域のうち第１磁気検知部２０−１とは異なる領域に配置される。
【００３６】
図３Ａおよび図３Ｂにおける第１磁気検知部２０−１は、第１象限の上側領域に配置されている。この場合、第２磁気検知部２０−２は、第１象限とは非対角の、第１象限、第２象限または第４象限の、下側領域に配置される。図３Ａおよび図３Ｂにおける第２磁気検知部２０−２は、第４象限の下側領域に配置されている。
【００３７】
このように磁気検知部２０を配置することで、いずれかの軸方向の磁場と、それ以外の磁場とを分離して検知できる。図３Ａおよび図３Ｂの例では、第１磁気検知部２０−１および第２磁気検知部２０−２が検知するｘ軸方向の磁場Ｂｘの成分の符号は同一である。また、磁気収束板１０の近傍を通過するｙ軸方向の磁場Ｂｙの少なくとも一部は、ｙ軸方向において磁気収束板１０に近づくにつれて磁気収束板１０に対してｘ軸方向に引き寄せられ、ｙ軸方向において磁気収束板１０から離れるにつれて磁気収束板１０に対してｘ軸方向に遠ざかる。
【００３８】
このため、磁気収束板１０の近傍においては、磁場Ｂｙの少なくとも一部が、ｘ軸方向の磁場に変換される。磁場Ｂｙが変換されたｘ軸方向の磁場の向きは、図３Ａに示すように、第１象限と第４象限とで異なる。図３Ａの例では、第４象限においては磁場Ｂｙがｘ軸負方向の磁場に変換されており、第１象限においては磁場Ｂｙがｘ軸正方向の磁場に変換されている。なお、第１象限と第３象限とでは、磁場Ｂｙが変換されたｘ軸方向の磁場の向きは同一である。同様に、第２象限と第４象限とでは、磁場Ｂｙが変換されたｘ軸方向の磁場の向きは同一である。
【００３９】
本例の磁気センサ１００においては、第１磁気検知部２０−１の抵抗値に応じた信号Ｓ１と、第２磁気検知部２０−２の抵抗値に応じた信号Ｓ２とが得られる。信号Ｓ１および信号Ｓ２は下式であらわすことができる。
Ｓ１＝Ｒ０＋δＲ・（＋α１Ｂｘ＋β１Ｂｙ＋γ１Ｂｚ）
Ｓ２＝Ｒ０＋δＲ・（＋α２Ｂｘ−β２Ｂｙ−γ２Ｂｚ）
ここで、Ｒ０は、磁場に依存しない抵抗値を示す。δＲは、磁気検知部２０の磁気感度を示す。αｋ、βｋ、γｋは、それぞれ磁場Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚに対する第ｋ磁気検知部２０−ｋの磁場変換係数を示す。磁場変換係数αとは、入力磁場Ｂｘが磁気収束板によって磁気検知部２０の感磁軸方向（すなわちｘ軸方向）に変換される割合と定義する。また、磁場変換係数βとは、入力磁場Ｂｙが磁気収束板によって磁気検知部２０の感磁軸方向（すなわちｘ軸方向）に変換される割合と定義する。磁場変換係数γとは、入力磁場Ｂｚが磁気収束板によって磁気検知部２０の感磁軸方向（すなわちｘ軸方向）に変換される割合と定義する。
【００４０】
Ｒ０、δＲ、αｋ、βｋ、γｋの各パラメータの一部または全部は、予め測定すること等により既知であってよい。Ｒ０は、磁気センサ１００に設けたリファレンス用の磁気素子の抵抗値を用いてよい。リファレンス用の磁気素子は、外部磁場によらず、一定の抵抗値を示す。それぞれの磁気検知部２０の信号間で加減算することで、いずれかの軸方向における磁場と、他の方向の磁場とを分離できる。一例として、それぞれの磁気検知部２０が、同一の磁場変換係数α、β、γを有する場合を説明する。この場合、Ｓ１＋Ｓ２＝２Ｒ０＋δＲ（２αＢｘ）となり、ｘ軸方向の磁場Ｂｘを検知できる。このとき、リファレンス用の磁気素子の抵抗値を減算に用いて、Ｓ１＋Ｓ２−２Ｒ０＝＋δＲ（２αＢｘ）とし、演算後の出力にＲ０が含まれないようにしてもよい。また、Ｓ１−Ｓ２＝δＲ（２βＢｙ＋２γＢｚ）となり、ｘ軸方向以外の磁場を検知できる。それぞれの磁気検知部２０に対して、磁場Ｂｙおよび磁場Ｂｚの一方の入力を制限することで、磁気センサ１００を２軸の磁場を検知する２軸センサとして用いることもできる。
【００４１】
それぞれの象限の各領域に、ｘ軸正方向に感磁軸を有する磁気検知部２０を配置した場合の、磁気検知部２０の磁場変換係数の符号は下記の通りになる。
第１象限上側領域：＋α、＋β、＋γ
第１象限下側領域：＋α、＋β、−γ
第２象限上側領域：＋α、−β、−γ
第２象限下側領域：＋α、−β、＋γ
第３象限上側領域：＋α、＋β、−γ
第３象限下側領域：＋α、＋β、＋γ
第４象限上側領域：＋α、−β、＋γ
第４象限下側領域：＋α、−β、−γ
このように、それぞれの領域の磁場変換係数の符号パターンは、対称領域の磁場変換係数の符号パターンと同一となる。このため、第１磁気検知部２０−１を配置した領域の対称領域に第２磁気検知部２０−２を配置すると、２つの信号Ｓ１、Ｓ２を加減算しても、各磁場成分を検知できなくなる。本例の磁気センサ１００によれば、第２磁気検知部２０−２を、第１磁気検知部２０−１が設けられた領域とは異なる領域であって、且つ、対称領域ではない領域に配置するので、上述したように、各磁場成分を検知できる。
【００４２】
また、第１磁気検知部２０−１および第２磁気検知部２０−２の一方を上側領域に配置して、他の一方を下側領域に配置するので、ｚ軸方向から見たときに、複数の磁気検知部２０を重ねて配置することが可能となり、磁気検知部２０の実装密度を向上させることができる。ただし、第１磁気検知部２０−１と第２磁気検知部２０−２とは重なっていなくてよい。
【００４３】
第１磁気検知部２０−１と第２磁気検知部２０−２とは、ｘｙ面においてｘ軸およびｙ軸のいずれかの軸に対して線対称となるように配置されていてよく、線対称とならないように配置されていてもよい。線対称となるように配置された場合、磁気検知部２０の間における磁場変換係数の誤差を小さくできる。また、線対称とならないように配置した場合、磁気検知部２０の配置の自由度が向上する。
【００４４】
第１磁気検知部２０−１と第２磁気検知部２０−２は、同一象限に配置されてもよい。この場合でも、一方の磁気検知部２０は上側領域に配置され、他方の磁気検知部２０は下側領域に配置される。２つの磁気検知部２０は、ｘｙ面において全体が重なるように配置されてよく、部分的に重なるように配置されてよく、重ならないように配置されてもよい。
【００４５】
なお、それぞれの磁気検知部２０の感磁面２２における重心２４は、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸のいずれの軸上にも配置されていないことが好ましい。これにより、それぞれの磁気検知部２０において、磁場Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚの各成分を検知できる。例えば、図３Ａの例において、磁気検知部２０の感磁面２２の重心２４がｘ軸上に配置された場合、感磁面２２の重心２４よりもｙ軸正側の領域と、ｙ軸負側の領域とで、磁場Ｂｙがｘ軸方向に変換された成分の向きが反転する。このため、磁場Ｂｙの成分がほとんど相殺されてしまい、磁場Ｂｙの成分を検知することが困難になる。一例として感磁面２２の重心２４は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれに対して、感磁面２２の長手方向の長さの１／１０以上離れていてよく、１／５以上離れていてもよい。
【００４６】
また図３Ａの例においては、第１磁気検知部２０−１および第２磁気検知部２０−２は、共通の磁気収束板１０の近傍に配置されている。他の例では、第１磁気検知部２０−１の感磁軸方向（本例ではｘ軸方向）において、第１磁気検知部２０−１に最も近い磁気収束板１０と、第２磁気検知部２０−２の感磁軸方向（本例ではｘ軸方向）において、第２磁気検知部２０−２に最も近い磁気収束板１０とは異なっていてもよい。
【００４７】
図３Ｃは、第１磁気検知部２０−１が第１磁気収束板１０−１に近接して配置され、第２磁気検知部２０−２が第２磁気収束板１０−２に近接して配置された例を示す図である。本例の第１磁気収束板１０−１および第２磁気収束板１０−２は、分離した磁気収束板１０であるが、他の例では、第１磁気収束板１０−１および第２磁気収束板１０−２は、端部どうしが磁気収束板で接続されていてもよい。
【００４８】
本例では、それぞれの磁気検知部２０について、最も近接する磁気収束板１０のｘｙ面における重心を原点としてｘｙ座標系を設定する。それぞれの磁気検知部２０の座標系における各軸の向きは同一とする。つまり、第１磁気検知部２０−１に対するｘｙ座標系のｘ軸正方向と、第２磁気検知部２０−２に対するｘｙ座標系のｘ軸正方向とは同一の向きである。同様に、第１磁気検知部２０−１に対するｘｙ座標系のｙ軸正方向と、第２磁気検知部２０−２に対するｘｙ座標系のｙ軸正方向とは同一の向きである。
【００４９】
また、それぞれのｘｙ座標系における各象限の配置は、図３Ａおよび図３Ｂのｘｙ座標系と同一である。なお、それぞれのｘｙ座標系の対応する象限を、同一の象限として取り扱う。つまり、第１磁気検知部２０−１に対するｘｙ座標系における第１象限と、第２磁気検知部２０−２に対するｘｙ座標系における第１象限とは同一の象限である。また、第１磁気検知部２０−１に対するｘｙ座標系における第１象限に対角に配置された象限は、第１磁気検知部２０−１に対するｘｙ座標系における第３象限と、第２磁気検知部２０−２に対するｘｙ座標系における第３象限の２つの象限である。
【００５０】
本例においても、第１磁気検知部２０−１および第２磁気検知部２０−２は、図３Ａおよび図３Ｂに示した例と同様の領域に配置される。つまり、第２磁気検知部２０−２は、第１磁気検知部２０−１が配置された象限に対して非対角の象限に配置され、且つ、上側領域および下側領域のうち第１磁気検知部２０−１とは異なる領域に配置される。
【００５１】
図３Ｃにおける第１磁気検知部２０−１は、第１磁気検知部２０−１に対するｘｙ座標系の第１象限の上側領域に配置されている。図３Ｃにおける第２磁気検知部２０−２は、第２磁気検知部２０−２に対するｘｙ座標系の第４象限の下側領域に配置されている。このような配置によっても、２つ以上の軸方向の磁場を分離して検知できる。
【００５２】
図４は、磁気検知部２０の他の配置例を示す図である。本例の磁気センサ１００は、複数の磁気検知部２０を備える。複数の磁気検知部２０のうちの少なくとも２つは、上側領域および下側領域に配置されており、且つ、当該２つの磁気検知部２０はｘｙ面と平行な上面視において少なくとも部分的に重なって配置されている。
【００５３】
図４では、第１磁気検知部２０−１および第２磁気検知部２０−２が重なって配置されている例を示す。本例では、それぞれの磁気検知部２０の感磁面２２が、複数の象限に跨って配置されている。図４の例では、第１磁気検知部２０−１の感磁面２２は、上側領域における第１象限および第４象限に跨って配置されている。第２磁気検知部２０−２の感磁面２２は、下側領域における第１象限および第４象限に跨って配置されている。なお、第１磁気検知部２０−１の感磁面２２の重心２４は第１象限に配置され、第２磁気検知部２０−２の感磁面２２の重心２４は第４象限に配置される。
【００５４】
第１磁気検知部２０−１の感磁面２２のうち、第４象限に配置された部分は、第２磁気検知部２０−２と重なってよい。第２磁気検知部２０−２の感磁面２２のうち、第１象限に配置された部分は、第１磁気検知部２０−１と重なってよい。磁気検知部２０をｘｙ面において重ねて配置することで、ｘｙ面における磁気センサ１００の面積を増大させずに、各磁気検知部２０の感磁面２２の面積を大きくして、感度を向上できる。
【００５５】
図５は、磁気検知部２０の他の配置例を示す図である。本例の磁気センサ１００は、第３磁気検知部２０−３を更に備える。第３磁気検知部２０−３を備える点以外は、図１から図４において説明したいずれかの態様の磁気センサ１００と同一である。
【００５６】
第３磁気検知部２０−３に対しても、ｘｙ座標系を設定する。当該座標系は、第３磁気検知部２０−３に最も近い磁気収束板１０の重心１２を通り、他の磁気検知部２０と同一の向きのｘ軸およびｙ軸を有するｘｙ座標系を設定する。第３磁気検知部２０−３に対するｘｙ座標系の原点は、第３磁気検知部２０−３に最も近い磁気収束板１０の重心１２の位置である。
【００５７】
第３磁気検知部２０−３は、他の磁気検知部２０が配置された領域とは異なる領域であり、第１磁気検知部２０−１の対称領域以外の領域であり、且つ、第２磁気検知部２０−２の対称領域以外の領域に配置されている。図５の例では、第１磁気検知部２０−１は第１象限の上側領域に配置され、第２磁気検知部２０−２は第４象限の下側領域に配置されている。第１磁気検知部２０−１の対称領域は第３象限の下側領域であり、第２磁気検知部２０−２の対称領域は第２象限の上側領域である。第３磁気検知部２０−３は、これらの領域以外の領域、すなわち、第１象限の下側領域、第２象限の下側領域、第３象限の上側領域、第４象限の上側領域のいずれかに配置される。図５の第３磁気検知部２０−３は、第３象限の上側領域に配置されている。
【００５８】
図５の例では、３つの磁気検知部２０が共通の磁気収束板１０に近接して配置されている。他の例では、図３Ｃに示した例と同様に、いずれかの磁気検知部２０は、他の磁気検知部２０とは異なる磁気収束板１０に近接して配置されてよい。
【００５９】
本例の磁気センサ１００においては、信号Ｓ１、信号Ｓ２に加え、第３磁気検知部２０−３の抵抗値に応じた信号Ｓ３が得られる。各信号は下式であらわすことができる。
Ｓ１＝Ｒ０＋δＲ・（＋α１Ｂｘ＋β１Ｂｙ＋γ１Ｂｚ）
Ｓ２＝Ｒ０＋δＲ・（＋α２Ｂｘ−β２Ｂｙ−γ２Ｂｚ）
Ｓ３＝Ｒ０＋δＲ・（＋α３Ｂｘ＋β３Ｂｙ−γ３Ｂｚ）
これらの信号から磁場Ｂｘ、磁場Ｂｙ、磁場Ｂｚを分離して検知できる。それぞれの磁気検知部２０における磁場変換係数を同一とすると、Ｓ１＋Ｓ２＝２Ｒ０＋δＲ・（２αＢｘ）となる。このとき、リファレンス用の磁気素子の抵抗値を減算に用いて、Ｓ１＋Ｓ２−２Ｒ０＝＋δＲ（２αＢｘ）とし、演算後の出力にＲ０が含まれないようにしてもよい。また、Ｓ２−Ｓ３＝δＲ・（−２βＢｙ）、Ｓ１−Ｓ３＝δＲ・（２γＢｚ）となる。
【００６０】
図６Ａは、磁気検知部２０の他の配置例を示す図である。本例の磁気センサ１００は、第４磁気検知部２０−４を更に備える。第４磁気検知部２０−４を備える点以外は、図５において説明した磁気センサ１００と同一である。
【００６１】
第４磁気検知部２０−４に対しても、ｘｙ座標系を設定する。当該座標系は、第４磁気検知部２０−４に最も近い磁気収束板１０の重心１２を通り、他の磁気検知部２０と同一の向きのｘ軸およびｙ軸を有するｘｙ座標系を設定する。第４磁気検知部２０−４に対するｘｙ座標系の原点は、第４磁気検知部２０−４に最も近い磁気収束板１０の重心１２の位置である。
【００６２】
第４磁気検知部２０−４は、他の磁気検知部２０が配置された領域とは異なる領域であり、且つ、他の磁気検知部２０の各対称領域以外の領域に配置される。図６Ａの例では、第１磁気検知部２０−１は第１象限の上側領域に配置され、第２磁気検知部２０−２は第４象限の下側領域に配置され、第３磁気検知部２０−３は第３象限の上側領域に配置されている。第１磁気検知部２０−１の対称領域は第３象限の下側領域であり、第２磁気検知部２０−２の対称領域は第２象限の上側領域であり、第３磁気検知部２０−３の対称領域は第１象限の下側領域である。第４磁気検知部２０−４は、これらの領域以外の領域、すなわち、第２象限の下側領域、または、第４象限の上側領域に配置される。
【００６３】
４つの磁気検知部２０のうち、２つが上側領域に配置され、２つが下側領域に配置されることが好ましい。また、４つの磁気検知部２０が、それぞれ異なる象限に配置されることが好ましい。これにより、磁気検知部２０が配置される場所に起因する誤差成分を平均化できる。本例の第４磁気検知部２０−４は、第２象限の下側領域に配置されている。
【００６４】
図６Ａの例では、４つの磁気検知部２０が共通の磁気収束板１０に近接して配置されている。他の例では、図３Ｃに示した例と同様に、いずれかの磁気検知部２０は、他の磁気検知部２０とは異なる磁気収束板１０に近接して配置されてよい。
【００６５】
本例の磁気センサ１００においては、信号Ｓ１、信号Ｓ２、信号Ｓ３に加え、第４磁気検知部２０−４の抵抗値に応じた信号Ｓ４が得られる。各信号は下式であらわすことができる。
Ｓ１＝Ｒ０＋δＲ・（＋α１Ｂｘ＋β１Ｂｙ＋γ１Ｂｚ）
Ｓ２＝Ｒ０＋δＲ・（＋α２Ｂｘ−β２Ｂｙ−γ２Ｂｚ）
Ｓ３＝Ｒ０＋δＲ・（＋α３Ｂｘ＋β３Ｂｙ−γ３Ｂｚ）
Ｓ４＝Ｒ０＋δＲ・（＋α４Ｂｘ−β４Ｂｙ＋γ４Ｂｚ）
これらの信号から磁場Ｂｘ、磁場Ｂｙ、磁場Ｂｚを分離して検知できる。３つの信号から各磁場を検知する場合に比べて、検知する信号成分を大きくして、信号対ノイズ比を向上できる。例えば、それぞれの磁気検知部２０における磁場変換係数を同一とすると、Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４＝４Ｒ０＋δＲ・（４αＢｘ）となる。このとき、リファレンス用の磁気素子の抵抗値を減算に用いて、Ｓ１＋Ｓ２−４Ｒ０＝＋δＲ（４αＢｘ）とし、演算後の出力にＲ０が含まれないようにしてもよい。また、Ｓ２＋Ｓ４−Ｓ３−Ｓ１＝δＲ・（−４βＢｙ）、Ｓ１＋Ｓ４−Ｓ３−Ｓ２＝δＲ・（４γＢｚ）となる。
【００６６】
なお、磁気センサ１００は、更に多くの磁気検知部２０を備えてもよい。この場合、それぞれの磁気検知部２０は、異なる領域に配置されることが好ましい。磁気センサ１００は、各象限の上側領域および下側領域のそれぞれに、磁気検知部２０を備えてよい。
【００６７】
図６Ｂは、磁気検知部２０の他の配置例を示す図である。本例の磁気センサ１００は、第５磁気検知部２０−５、第６磁気検知部２０−６、第７磁気検知部２０−７および第８磁気検知部２０−８を更に備える。これらの磁気検知部２０を備える点以外は、図６Ａにおいて説明した磁気センサ１００と同一である。
【００６８】
本例における８個の磁気検知部２０は、それぞれ異なる領域に配置される。図６Ｂの例では、第５磁気検知部２０−５は第４象限の上側領域に配置され、第６磁気検知部２０−６は第１象限の下側領域に配置され、第７磁気検知部２０−７は第２象限の上側領域に配置され、第８磁気検知部２０−８は第３象限の下側領域に配置される。
【００６９】
本例では、同一の象限において上側領域に配置された磁気検知部２０と、下側領域に配置された磁気検知部２０とは、ｘｙ面において少なくとも部分的に重なって配置されている。上側領域および下側領域に配置された２つの磁気検知部２０は、全体が重なって配置されてもよい。
【００７０】
なお、少なくとも一つの磁気検知部２０は、感磁軸の方向がｘ軸負方向であってもよい。本例では、第５磁気検知部２０−５、第６磁気検知部２０−６、第７磁気検知部２０−７および第８磁気検知部２０−８の感磁軸の方向をｘ軸負方向とする。
【００７１】
このような配置により、８つの信号Ｓ１〜Ｓ８に基づいて、磁場Ｂｘ、磁場Ｂｙ、磁場Ｂｚを分離して検知できる。信号Ｓｍは、第ｍ磁気検知部２０−ｍの抵抗値に応じた信号である。各信号は下式であらわすことができる。
Ｓ１＝Ｒ０＋δＲ・（＋α１Ｂｘ＋β１Ｂｙ＋γ１Ｂｚ）
Ｓ２＝Ｒ０＋δＲ・（＋α２Ｂｘ−β２Ｂｙ−γ２Ｂｚ）
Ｓ３＝Ｒ０＋δＲ・（＋α３Ｂｘ＋β３Ｂｙ−γ３Ｂｚ）
Ｓ４＝Ｒ０＋δＲ・（＋α４Ｂｘ−β４Ｂｙ＋γ４Ｂｚ）
Ｓ５＝Ｒ０−δＲ・（＋α５Ｂｘ−β５Ｂｙ＋γ５Ｂｚ）
Ｓ６＝Ｒ０−δＲ・（＋α６Ｂｘ＋β６Ｂｙ−γ６Ｂｚ）
Ｓ７＝Ｒ０−δＲ・（＋α７Ｂｘ−β７Ｂｙ−γ７Ｂｚ）
Ｓ８＝Ｒ０−δＲ・（＋α８Ｂｘ＋β８Ｂｙ＋γ８Ｂｚ）
これらの信号から磁場Ｂｘ、磁場Ｂｙ、磁場Ｂｚを分離して検知できる。本例では、３つの信号または４つの信号から各磁場を検知する場合に比べて、検知する信号成分を大きくして、信号対ノイズ比を向上できる。例えば、それぞれの磁気検知部２０における磁場変換係数を同一とすると、Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４−Ｓ５−Ｓ６−Ｓ７−Ｓ８＝δＲ・（８αＢｘ）、Ｓ１−Ｓ２＋Ｓ３−Ｓ４＋Ｓ５−Ｓ６＋Ｓ７−Ｓ８＝δＲ・（８βＢｙ）、Ｓ１−Ｓ２−Ｓ３＋Ｓ４−Ｓ５＋Ｓ６＋Ｓ７−Ｓ８＝δＲ・（８γＢｚ）となる。本例では、各信号を加減算することでＲ０の成分を相殺して、各軸の磁場を検知できるので、リファレンス用の素子を設けなくともよい。また、磁気検知部２０の個数を増加させても、磁気センサ１００のｘｙ面における面積が増大しない。
【００７２】
図６Ｂの例では、８つの磁気検知部２０が共通の磁気収束板１０に近接して配置されている。他の例では、図３Ｃに示した例と同様に、いずれかの磁気検知部２０は、他の磁気検知部２０とは異なる磁気収束板１０に近接して配置されてよい。
【００７３】
図７は、磁気検知部２０の他の配置例を示す図である。本例の磁気センサ１００は、４つの磁気検知部２０および４つの磁気収束板１０を備える。それぞれの磁気検知部２０は、異なる磁気収束板１０に近接して配置されている。
【００７４】
第１磁気収束板１０−１、第３磁気収束板１０−３、第２磁気収束板１０−２および第４磁気収束板１０−４は、この順番で、ｘ軸方向において所定の間隔で配置されている。第１磁気収束板１０−１および第３磁気収束板１０−３は、重心１２の位置がｙ軸方向に互いにずれて配置されている。第２磁気収束板１０−２および第４磁気収束板１０−４は、重心１２の位置がｙ軸方向に互いにずれて配置されている。
【００７５】
第１磁気検知部２０−１は、第１磁気収束板１０−１および第３磁気収束板１０−３の間において、第１磁気収束板１０−１に近接して配置されている。第３磁気検知部２０−３は、第１磁気収束板１０−１および第３磁気収束板１０−３の間において、第３磁気収束板１０−３に近接して配置されている。第２磁気検知部２０−２は、第２磁気収束板１０−２および第４磁気収束板１０−４の間において、第２磁気収束板１０−２に近接して配置されている。第４磁気検知部２０−４は、第２磁気収束板１０−２および第４磁気収束板１０−４の間において、第４磁気収束板１０−４に近接して配置されている。
【００７６】
それぞれの磁気検知部２０に対して、ｘｙ座標系を設定する。それぞれの磁気検知部２０のｘｙ座標系は、近接する磁気収束板１０の重心１２を原点とする。また、それぞれのｘｙ座標系におけるｘ軸の方向は同一であり、それぞれのｘｙ座標系におけるｙ軸の方向は同一である。
【００７７】
本例において、それぞれの磁気検知部２０に入力される磁場Ｂｘの向きは同一である。また、第３磁気収束板１０−３に入った磁場Ｂｙは、第３磁気収束板１０−３と第１磁気収束板１０−１とが向かい合う領域において、第３磁気収束板１０−３から第１磁気収束板１０−１に向かう磁場に変換される。このため、第１磁気検知部２０−１および第３磁気検知部２０−３は、磁場Ｂｙが変換されたｘ軸方向の磁場成分を検知できる。第２磁気検知部２０−２および第４磁気検知部２０−４も同様である。本例においても、それぞれの磁気検知部２０は、図６Ａにおいて説明したように、互いに対称領域とならない領域に配置される。
【００７８】
図８は、図７に示した例における磁気検知部２０の配置を示す図である。図８における磁気収束板１０は、第１磁気検知部２０−１に対しては図７における第１磁気収束板１０−１が対応し、第２磁気検知部２０−２に対しては図７における第２磁気収束板１０−２が対応し、第３磁気検知部２０−３に対しては図７における第３磁気収束板１０−３が対応し、第４磁気検知部２０−４に対しては図７における第４磁気収束板１０−４が対応する。第１磁気検知部２０−１および第３磁気検知部２０−３は、上側領域および下側領域の一方の領域において、対角の象限に配置される。図８の例では、第１磁気検知部２０−１は、第４象限の上側領域に配置される。第３磁気検知部２０−３は、第２象限の上側領域に配置される。
【００７９】
第２磁気検知部２０−２および第４磁気検知部２０−４は、上側領域および下側領域の一方の領域において、対角の象限に配置される。第１磁気検知部２０−１および第３磁気検知部２０−３が上側領域に配置されている場合、第２磁気検知部２０−２および第４磁気検知部２０−４は下側領域に配置され、第１磁気検知部２０−１および第３磁気検知部２０−３が下側領域に配置されている場合、第２磁気検知部２０−２および第４磁気検知部２０−４は上側領域に配置される。図８の例では、第２磁気検知部２０−２は、第１象限の下側領域に配置される。第４磁気検知部２０−４は、第３象限の下側領域に配置される。
【００８０】
このような配置により、４つの信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３およびＳ４に基づいて、磁場Ｂｘ、磁場Ｂｙ、磁場Ｂｚを分離して検知できる。磁場Ｂｚの検知方法は、図６Ａの例と同様である。
【００８１】
図９は、磁気収束板１０および磁気検知部２０の配置の他の例を示す図である。本例の磁気センサ１００は、４つの磁気検知部２０および４つの磁気収束板１０を備える。それぞれの磁気検知部２０は、異なる磁気収束板１０に近接して配置されている。本例の磁気収束板１０は、図７に示した例に比べて、ｘ軸方向に伸びる磁気収束板５０に接続されている点で異なる。この場合、各磁気収束板１０の重心１２は、磁気収束板５０の部分を考慮せずに設定する。磁気収束板１０は、ｙ軸方向に伸びる部分を指す。本例の磁気収束板１０は、ｘ軸方向に突出する部分（磁気収束板５０）を含まない。
【００８２】
第３磁気収束板１０−３に接続される磁気収束板５０−３は、第３磁気収束板１０−３と対向する第１磁気収束板１０−１の方向に延伸して設けられる。当該磁気収束板５０−３は、ｘ軸負方向において、第１磁気収束板１０−１を超えて、更に延伸している。第１磁気収束板１０−１に接続される磁気収束板５０−１は、第１磁気収束板１０−１と対向する第３磁気収束板１０−３の方向に延伸して設けられる。当該磁気収束板５０−１は、ｘ軸正方向において、第３磁気収束板１０−３を超えて、更に延伸している。
【００８３】
第４磁気収束板１０−４に接続される磁気収束板５０−４は、第４磁気収束板１０−４と対向する第２磁気収束板１０−２の方向に延伸して設けられる。当該磁気収束板５０−４は、ｘ軸負方向において、第２磁気収束板１０−２を超えて、更に延伸している。第２磁気収束板１０−２に接続される磁気収束板５０−２は、第２磁気収束板１０−２と対向する第４磁気収束板１０−４の方向に延伸して設けられる。当該磁気収束板５０−２は、ｘ軸正方向において、第４磁気収束板１０−４を超えて、更に延伸している。磁気収束板５０−４と磁気収束板５０−１とはつながっていてもよい。
【００８４】
それぞれの磁気検知部２０に対して、図７の例と同様に、ｘｙ座標系を設定する。本例の磁気検知部２０は、複数の象限に跨って配置されているが、図７の例と同様に、それぞれの磁気検知部２０は、全体が単一の象限内に配置されていてもよい。
【００８５】
図１０は、図９に示した例において、磁気収束板１０等によって変換された磁場Ｂｘおよび磁場Ｂｙを模式的に示す図である。磁気収束板５０−３および第３磁気収束板１０−３により収束された磁場Ｂｘは、第３磁気収束板１０−３が第１磁気収束板１０−１と対向する領域において、第１磁気収束板１０−１に向かう成分に変換される。本例では、第１磁気検知部２０−１および第３磁気検知部２０−３は、ｘ軸負方向の成分に変換された磁場Ｂｘを検知する。
【００８６】
また、第１磁気収束板１０−１および磁気収束板５０−１により収束された磁場Ｂｙは、第１磁気収束板１０−１が第３磁気収束板１０−３と対向する領域において、第３磁気収束板１０−３に向かう成分に変換される。本例では、第１磁気検知部２０−１および第３磁気検知部２０−３は、ｘ軸正方向の成分に変換された磁場Ｂｙを検知する。
【００８７】
図１０では、第１磁気収束板１０−１および第３磁気収束板１０−３における磁場の変換を説明したが、第２磁気収束板１０−２および第４磁気収束板１０−４においても同様である。磁気収束板５０−４および第４磁気収束板１０−４により収束された磁場Ｂｘは、第４磁気収束板１０−４が第２磁気収束板１０−２と対向する領域において、第２磁気収束板１０−２に向かう成分に変換される。本例では、第２磁気検知部２０−２および第４磁気検知部２０−４は、ｘ軸負方向の成分に変換された磁場Ｂｘを検知する。
【００８８】
また、第４磁気収束板１０−４および磁気収束板５０−４により収束された磁場Ｂｙは、第４磁気収束板１０−４が第２磁気収束板１０−２と対向する領域において、第２磁気収束板１０−２に向かう成分に変換される。本例では、第２磁気検知部２０−２および第４磁気検知部２０−４は、ｘ軸負方向の成分に変換された磁場Ｂｙを検知する。
【００８９】
図１１は、図９に示した例における磁気検知部２０の配置を示す図である。図１１における磁気収束板１０は、第１磁気検知部２０−１に対しては図９における第１磁気収束板１０−１が対応し、第２磁気検知部２０−２に対しては図９における第２磁気収束板１０−２が対応し、第３磁気検知部２０−３に対しては図９における第３磁気収束板１０−３が対応し、第４磁気検知部２０−４に対しては図９における第４磁気収束板１０−４が対応する。第１磁気検知部２０−１および第３磁気検知部２０−３は、上側領域および下側領域の一方の領域において、対角の象限に配置される。図１１の例では、第１磁気検知部２０−１は、第１象限の上側領域に配置される。第３磁気検知部２０−３は、第３象限の上側領域に配置される。
【００９０】
第２磁気検知部２０−２および第４磁気検知部２０−４は、上側領域および下側領域の一方の領域において、対角の象限に配置される。第１磁気検知部２０−１および第３磁気検知部２０−３が上側領域に配置されている場合、第２磁気検知部２０−２および第４磁気検知部２０−４は下側領域に配置され、第１磁気検知部２０−１および第３磁気検知部２０−３が下側領域に配置されている場合、第２磁気検知部２０−２および第４磁気検知部２０−４は上側領域に配置される。図１１の例では、第２磁気検知部２０−２は、第４象限の下側領域に配置される。第４磁気検知部２０−４は、第２象限の下側領域に配置される。
【００９１】
このような配置により、４つの信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３およびＳ４に基づいて、磁場Ｂｘ、磁場Ｂｙ、磁場Ｂｚを分離して検知できる。磁場Ｂｚの検知方法は、図６Ａの例と同様である。
【００９２】
図１２は、磁気収束板１０および磁気検知部２０の配置の他の例を示す図である。本例の磁気センサ１００は、８つの磁気検知部２０および６つの磁気収束板１０を備える。第１磁気収束板１０−１、第２磁気収束板１０−２、第３磁気収束板１０−３、第４磁気収束板１０−４、第５磁気収束板１０−５、および、第６磁気収束板１０−６が、この順番で、ｘ軸方向において所定の間隔で配置されている。第１磁気収束板１０−１、第３磁気収束板１０−３、第４磁気収束板１０−４、および、第６磁気収束板１０−６は、ｙ軸方向における位置が互いに同一である。第２磁気収束板１０−２および第５磁気収束板１０−５は、ｙ軸方向における位置が互いに同一であり、且つ、第１磁気収束板１０−１等の他の磁気収束板１０とはｙ軸方向における位置が異なる。
【００９３】
第１磁気収束板１０−１および第３磁気収束板１０−３の端部は、ｘ軸方向に長手を有する磁気収束板５０により接続されている。第２磁気収束板１０−２および第５磁気収束板１０−５の端部は、ｘ軸方向に長手を有する磁気収束板５０により接続されている。第４磁気収束板１０−４および第６磁気収束板１０−６の端部は、ｘ軸方向に長手を有する磁気収束板５０により接続されている。
【００９４】
第１磁気検知部２０−１は、第１磁気収束板１０−１および第２磁気収束板１０−２の間において、第１磁気収束板１０−１に近接して配置されている。第３磁気検知部２０−３は、第１磁気収束板１０−１および第２磁気収束板１０−２の間において、第２磁気収束板１０−２に近接して配置されている。
【００９５】
第２磁気検知部２０−２は、第２磁気収束板１０−２および第３磁気収束板１０−３の間において、第２磁気収束板１０−２に近接して配置されている。第４磁気検知部２０−４は、第２磁気収束板１０−２および第３磁気収束板１０−３の間において、第３磁気収束板１０−３に近接して配置されている。
【００９６】
第５磁気検知部２０−５は、第４磁気収束板１０−４および第５磁気収束板１０−５の間において、第４磁気収束板１０−４に近接して配置されている。第７磁気検知部２０−７は、第４磁気収束板１０−４および第５磁気収束板１０−５の間において、第５磁気収束板１０−５に近接して配置されている。
【００９７】
第６磁気検知部２０−６は、第５磁気収束板１０−５および第６磁気収束板１０−６の間において、第５磁気収束板１０−５に近接して配置されている。第８磁気検知部２０−８は、第５磁気収束板１０−５および第６磁気収束板１０−６の間において、第６磁気収束板１０−６に近接して配置されている。
【００９８】
それぞれの磁気検知部２０に対して、図７の例と同様に、ｘｙ座標系を設定する。本例の磁気検知部２０は、複数の象限に跨って配置されているが、図７の例と同様に、それぞれの磁気検知部２０は、全体が単一の象限内に配置されていてもよい。
【００９９】
図１３は、図１２に示した例において、磁気収束板１０等によって変換された磁場Ｂｘを模式的に示す図である。第１磁気検知部２０−１および第３磁気検知部２０−３は、第１磁気収束板１０−１から第２磁気収束板１０−２に向かう、ｘ軸正方向の磁場Ｂｘを検知する。第２磁気検知部２０−２および第４磁気検知部２０−４は、第３磁気収束板１０−３から第２磁気収束板１０−２に向かう、ｘ軸負方向の磁場に変換された磁場Ｂｘを検知する。
【０１００】
第５磁気検知部２０−５および第７磁気検知部２０−７は、第５磁気収束板１０−５から第４磁気収束板１０−４に向かう、ｘ軸負方向の磁場に変換された磁場Ｂｘを検知する。第６磁気検知部２０−６および第８磁気検知部２０−８は、第５磁気収束板１０−５から第６磁気収束板１０−６に向かう、ｘ軸正方向の磁場Ｂｘを検知する。
【０１０１】
図１４は、図１２に示した例において、磁気収束板１０等によって変換された磁場Ｂｙを模式的に示す図である。第１磁気検知部２０−１および第３磁気検知部２０−３は、第２磁気収束板１０−２から第１磁気収束板１０−１に向かう、ｘ軸負方向の磁場に変換された磁場Ｂｙを検知する。第２磁気検知部２０−２および第４磁気検知部２０−４は、第２磁気収束板１０−２から第３磁気収束板１０−３に向かう、ｘ軸正方向の磁場に変換された磁場Ｂｙを検知する。
【０１０２】
第５磁気検知部２０−５および第７磁気検知部２０−７は、第５磁気収束板１０−５から第４磁気収束板１０−４に向かう、ｘ軸負方向の磁場に変換された磁場Ｂｙを検知する。第６磁気検知部２０−６および第８磁気検知部２０−８は、第５磁気収束板１０−５から第６磁気収束板１０−６に向かう、ｘ軸正方向の磁場に変換された磁場Ｂｙを検知する。
【０１０３】
図１５は、図１２に示した例における磁気検知部２０の配置を示す図である。図１５における磁気収束板１０は、第１磁気検知部２０−１に対しては図１２における第１磁気収束板１０−１が対応し、第２磁気検知部２０−２に対しては図１２における第２磁気収束板１０−２が対応し、第３磁気検知部２０−３に対しては図１２における第２磁気収束板１０−２が対応し、第４磁気検知部２０−４に対しては図１２における第３磁気収束板１０−３が対応し、第５磁気検知部２０−５に対しては図１２における第４磁気収束板１０−４が対応し、第６磁気検知部２０−６に対しては図１２における第５磁気収束板１０−５が対応し、第７磁気検知部２０−７に対しては図１２における第５磁気収束板１０−５が対応し、第８磁気検知部２０−８に対しては図１２における第６磁気収束板１０−６が対応する。なお、図１２の例では、それぞれの磁気検知部２０は、複数の象限に跨って配置されているが、図１５では、それぞれの磁気検知部２０は単一の象限に配置されている。第１磁気検知部２０−１および第３磁気検知部２０−３は、上側領域および下側領域の一方の領域において、対角の象限に配置される。図１５の例では、第１磁気検知部２０−１は、第４象限の上側領域に配置される。第３磁気検知部２０−３は、第２象限の上側領域に配置される。
【０１０４】
第２磁気検知部２０−２および第４磁気検知部２０−４は、上側領域および下側領域の一方の領域において、対角の象限に配置される。第１磁気検知部２０−１および第３磁気検知部２０−３が上側領域に配置されている場合、第２磁気検知部２０−２および第４磁気検知部２０−４は下側領域に配置され、第１磁気検知部２０−１および第３磁気検知部２０−３が下側領域に配置されている場合、第２磁気検知部２０−２および第４磁気検知部２０−４は上側領域に配置される。図１５の例では、第２磁気検知部２０−２は、第１象限の下側領域に配置される。第４磁気検知部２０−４は、第３象限の下側領域に配置される。
【０１０５】
第５磁気検知部２０−５および第７磁気検知部２０−７は、上側領域および下側領域の一方の領域において、対角の象限に配置される。図１５の例では、第５磁気検知部２０−５は、第４象限の下側領域に配置される。第７磁気検知部２０−７は、第２象限の下側領域に配置される。
【０１０６】
第６磁気検知部２０−６および第８磁気検知部２０−８は、上側領域および下側領域の一方の領域において、対角の象限に配置される。第５磁気検知部２０−５および第７磁気検知部２０−７が上側領域に配置されている場合、第６磁気検知部２０−６および第８磁気検知部２０−８は下側領域に配置され、第５磁気検知部２０−５および第７磁気検知部２０−７が下側領域に配置されている場合、第６磁気検知部２０−６および第８磁気検知部２０−８は上側領域に配置される。図１５の例では、第６磁気検知部２０−６は、第１象限の上側領域に配置される。第８磁気検知部２０−８は、第３象限の上側領域に配置される。つまり、本例の８つの磁気検知部２０は、それぞれ異なる領域に配置されている。
【０１０７】
このような配置により、８つの信号Ｓ１〜Ｓ８に基づいて、磁場Ｂｘ、磁場Ｂｙ、磁場Ｂｚを分離して検知できる。各信号は下式であらわすことができる。
Ｓ１＝Ｒ０＋δＲ・（＋α１Ｂｘ−β１Ｂｙ＋γ１Ｂｚ）
Ｓ２＝Ｒ０＋δＲ・（−α２Ｂｘ＋β２Ｂｙ−γ２Ｂｚ）
Ｓ３＝Ｒ０＋δＲ・（＋α３Ｂｘ−β３Ｂｙ−γ３Ｂｚ）
Ｓ４＝Ｒ０＋δＲ・（−α４Ｂｘ＋β４Ｂｙ＋γ４Ｂｚ）
Ｓ５＝Ｒ０＋δＲ・（−α５Ｂｘ−β５Ｂｙ−γ５Ｂｚ）
Ｓ６＝Ｒ０＋δＲ・（＋α６Ｂｘ＋β６Ｂｙ＋γ６Ｂｚ）
Ｓ７＝Ｒ０＋δＲ・（−α７Ｂｘ−β７Ｂｙ＋γ７Ｂｚ）
Ｓ８＝Ｒ０＋δＲ・（＋α８Ｂｘ＋β８Ｂｙ−γ８Ｂｚ）
これらの信号から磁場Ｂｘ、磁場Ｂｙ、磁場Ｂｚを分離して検知できる。本例では、３つの信号または４つの信号から各磁場を検知する場合に比べて、検知する信号成分を大きくして、信号対ノイズ比を向上できる。例えば、それぞれの磁気検知部２０における磁場変換係数を同一とすると、Ｓ１−Ｓ２＋Ｓ３−Ｓ４−Ｓ５＋Ｓ６−Ｓ７＋Ｓ８＝δＲ・（８αＢｘ）、−Ｓ１＋Ｓ２−Ｓ３＋Ｓ４−Ｓ５＋Ｓ６−Ｓ７＋Ｓ８＝δＲ・（８βＢｙ）、Ｓ１−Ｓ２−Ｓ３＋Ｓ４−Ｓ５＋Ｓ６＋Ｓ７−Ｓ８＝δＲ・（８γＢｚ）となる。本例では、各信号を加減算することでＲ０の成分を相殺して、各軸の磁場を検知できるので、リファレンス用の素子を設けなくともよい。
【０１０８】
磁気センサ１００は、図１２に示したいずれかの磁気検知部２０に対して、重なるように配置された磁気検知部２０を更に備えてもよい。例えば磁気センサ１００は、図１２に示したそれぞれの磁気検知部２０に対して、上側領域および下側領域について逆側の領域に配置した磁気検知部２０を備えてよい。この場合、磁気センサ１００は１６個の磁気検知部２０を備える。本例では、磁気検知部２０の個数を増やして磁場に対する感度を向上させても、ｘｙ面における磁気センサ１００の面積の増大を抑制できる。
【０１０９】
なお、磁気検知部２０が偶数個である場合、上側領域に配置された磁気検知部２０の個数と、下側領域に配置された磁気検知部２０の個数は同一であることが好ましい。磁気検知部２０が奇数個である場合、上側領域に配置された磁気検知部２０の個数と、下側領域に配置された磁気検知部２０の個数の差は一個であることが好ましい。
【０１１０】
図１６は、磁気収束板１０および磁気検知部２０の配置の他の例を示す図である。本例における第３磁気収束板１０−３は、磁気収束板５０を介して外側磁気収束板１１と接続されている。外側磁気収束板１１と、第１磁気検知部２０−１との間に、第１磁気収束板１０−１が配置されている。本例の第１磁気収束板１０−１は、他の磁気収束板１０とは接続されていない。
【０１１１】
本例における第４磁気収束板１０−４は、磁気収束板５０を介して外側磁気収束板１１と接続されている。外側磁気収束板１１と、第８磁気検知部２０−８との間に、第６磁気収束板１０−６が配置されている。本例の第６磁気収束板１０−６は、他の磁気収束板１０とは接続されていない。他の構造は、図１２に示した磁気センサ１００と同一である。
【０１１２】
本例の磁気センサ１００によれば、第１磁気収束板１０−１および第６磁気収束板１０−６を、他の磁気収束板１０とは独立に配置している。このため、第１磁気収束板１０−１および第６磁気収束板１０−６の位置および長さを容易に調整できる。これにより、それぞれの磁気検知部２０における磁場変換係数を均一にできる。例えば、第１磁気収束板１０−１と第１磁気検知部２０−１との距離を調整することで、第１磁気検知部２０−１における磁場変換係数を調整できる。
【０１１３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【０１１４】
１０・・・磁気収束板、１１・・・外側磁気収束板、１２・・・重心、１４・・・中心平行線、１６・・・上端線、１８・・・下端線、２０・・・磁気検知部、２２・・・感磁面、２４・・・重心、２６・・・支持層、２８・・・ピニング層、３０・・・固定層、３２・・・伝導層、３４・・・フリー層、５０・・・磁気収束板、１００・・・磁気センサ
【図１】
2018169223.tif 000003
【図２】
2018169223.tif 000004
【図３Ａ】
2018169223.tif 000005
【図３Ｂ】
2018169223.tif 000006
【図３Ｃ】
2018169223.tif 000007
【図４】
2018169223.tif 000008
【図５】
2018169223.tif 000009
【図６Ａ】
2018169223.tif 000010
【図６Ｂ】
2018169223.tif 000011
【図７】
2018169223.tif 000012
【図８】
2018169223.tif 000013
【図９】
2018169223.tif 000014
【図１０】
2018169223.tif 000015
【図１１】
2018169223.tif 000016
【図１２】
2018169223.tif 000017
【図１３】
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【図１４】
2018169223.tif 000019
【図１５】
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【図１６】
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