(57)【要約】  移動に応じて磁場を変化させるための可動物体（１３）を備えたセンサー構成（１０）を有する装置（１）に、ブリッジの面内の磁場の成分を検出するために２つ以上の素子（２１〜２４、３１〜３４）を有するブリッジと２つ以上の素子（３５〜３８）を有する更なるブリッジとを備えた磁場検出器（１２）が設けられる。ブリッジはＺ方向の移動に依存した第１特性とＸ方向の移動に依存した第２特性とを備える。更なるブリッジはＺ方向の移動に依存した第３特性とＹ方向の移動に依存した第４特性とを備える。第１及び第３特性はすべての素子の抵抗値が略同じ値を伴って増加したか又は減少したかを指示する。第２及び第４特性は２つの素子の抵抗値が略同じ値を伴って増加し及び２つの他の素子の抵抗値が略同じ値を伴って減少したことを指示する。
2008514913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動に応じて磁場の少なくとも一部分を変化させるための可動物体と、
ブリッジの面内の前記磁場の成分を素子ごとに検出するための複数の素子を有するブリッジであって、第１方向の移動に依存した第１特性と、異なる第２方向の移動に依存した異なる第２特性とを備えたブリッジを備えた磁場検出器とを備えたセンサー構成を備えた装置。
【請求項２】
前記可動物体の休止位置に対して及び前記磁場の所与の強度に対して、素子の長手軸とこの素子の磁化の方向とが２５〜６５度の角度を形成する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記角度は略４５度である請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記センサー構成は固定物体を更に備え、前記磁場検出器は両物体の間に配置され、前記両物体の一方の物体は前記磁場を発生させるための磁場発生器を備え、他方の物体は前記磁場を伝導するための磁場導体を備えた請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１特性は外部特性であり、前記第２特性は内部特性であり、前記第１方向は前記ブリッジの前記面に略垂直である方向であり、前記第２方向は前記ブリッジの前記面内に略存在する方向である請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ブリッジは、前記外部特性を供給するための第１及び第２外部端子と、前記内部特性を供給するための第１及び第２内部端子と、前記複数の外部端子の間に並列に配置された第１及び第２直列分岐とを備え、前記第１直列分岐は前記第１内部端子を介して互いに結合された第１及び第２素子を備え、前記第２直列分岐は前記第２内部端子を介して互いに結合された第３及び第４素子を備えた請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記センサー構成は前記ブリッジの温度依存性を補償するために温度補償器を更に備えた請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記磁場検出器は複数の更なる素子を有する更なるブリッジを備え、前記複数の更なる素子は前記更なるブリッジの更なる面内における前記磁磁場成分を前記複数の更なる素子ごとに検出し、前記更なるブリッジは前記第１方向の前記移動に依存した第３特性及び異なる第３方向の前記移動に依存した第４特性とを備えた請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記第３特性は外部特性であり、前記第４特性は内部特性であり、前記第１方向は前記更なるブリッジの前記更なる面に対して略垂直である方向であり、前記第３方向は前記更なるブリッジの前記更なる面内に実質的に存在する方向であり、前記第２及び第３方向は略直角をなす方向である請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記更なるブリッジは前記外部特性を供給するための第３及び第４外部端子と、前記内部特性を供給するための第３及び第４内部端子と、前記外部端子間に並列に配置された第３及び第４直列分岐とを備え、前記第３直列分岐は前記第３内部端子を介して互いに結合された第５及び第６素子を備え、前記第４直列分岐は前記第４内部端子を介して互いに結合された第７及び第８素子を備えた請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記センサー構成は前記複数のブリッジの温度依存性を補償するための温度補償器を更に備えた請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記温度補償器は、前記ブリッジ及び前記更なるブリッジを更に備えたなおも更なるブリッジの一部を形成する２つの温度依存性素子を備えた請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記複数の温度依存性素子及び前記複数の素子は同一の磁気材料から作られ、前記複数の温度依存性素子は、前記複数の温度依存性素子が前記磁場の変化に実質的に応答しないように構成された一対の抵抗器を、それぞれ備える請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
移動に応じて磁場の少なくとも一部分を変化させるための可動物体と、
複数の素子を有するブリッジであって、前記複数の素子は前記ブリッジの面内の前記磁場の成分を前記複数の素子ごとに検出し、第１方向の前記移動に依存した第１特性と、異なる第２方向の前記移動に依存した異なる第２特性とを備えたブリッジを備えた磁場検出器とを備えたセンサー構成。
【請求項１５】
移動に応じて磁場の少なくとも一部分を変化させるステップと、
ブリッジの面内の前記磁場の成分を前記ブリッジの素子ごとに検出するステップであって、前記ブリッジは第１方向の前記移動に依存した第１特性と、異なる第２方向の前記移動に依存した異なる第２特性とを備えるステップとを備えたセンシング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセンサー構成を有する装置に関し、センサー構成、及びセンシング方法にも関する。
【０００２】
そうした装置の例は、携帯用パーソナル・コンピュータ、並びに、携帯電話、携帯情報端末、ディジタルカメラ及び全地球測位システム装置などの小型携帯電子端末である。
【背景技術】
【０００３】
従来の技術による装置は米国特許第６７３８０４３Ｂ２号から知られており、この特許は磁場を発生させるための磁石及び出力電圧を発生させるための電磁変換器を備えた座標入力装置を開示している。これらの出力電圧は、電磁変換器と磁石との間の隔たりの変化に応じて変化する値を有する。このように１つの磁石の３次元空間内での移動が３次元座標に変換される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この知られた装置は、その装置が出力電圧を評価するためにパーソナル・コンピュータを必要とするという事実の結果としてとりわけ不利である。言い換えると、この知られた装置は、移動を特定する出力電圧を相対的に間接的な方法で発生させる。これは相対的に複雑であり相対的に高価である。
【０００５】
本発明の目的は、とりわけ、相対的に直接的な方法で移動を特定するセンサー構成を備えた装置を提供することである。
【０００６】
本発明の更なる目的は、とりわけ、相対的に直接的な方法で移動を特定するセンサー構成と相対的に直接的な方法で移動を特定するセンシング方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による装置は、移動に応じて磁場の少なくとも一部分を変化させるための可動物体と、ブリッジの面内の前記磁場の成分を素子ごとに検出するための複数の素子を有するブリッジであって、第１方向の移動に依存した第１特性と、異なる第２方向の移動に依存した異なる第２特性とを備えたブリッジを備えた磁場検出器とを備えたセンサー構成を備える。
【０００８】
素子の抵抗値が該素子の配置された磁場の強度及び方向に依存する磁気抵抗素子などの少なくとも２つの磁場依存性素子を備えたブリッジの形態で磁場検出器を導入することにより、異なる移動を相対的に直接的な方法で指示するためにブリッジの異なる複数の特性が使用されることができる。結果として、従来技術における電磁変換器の出力電圧を評価するための複雑で高価なパーソナル・コンピュータがもはや必要とされない。ブリッジの第１特性は可動物体の第１方向の移動に依存し第１方向の第１座標を指示し、ブリッジの異なる第２特性は可動物体の異なる第２方向の移動に依存し第２座標を指示する。磁気抵抗素子以外の他の磁場依存性素子が除斥されるべきではない。
【０００９】
本発明による装置は、従来技術における電磁変換器の出力電圧を評価するためにパーソナル・コンピュータを使用することと比較して全体の消費電力が削減されるという点においてとりわけ更に有利である。
【００１０】
本発明による装置の一実施形態は、前記可動物体の休止位置に対して及び前記磁場の所与の強度に対して、素子の長手軸とこの素子の磁化の方向とが２５〜６５度の角度を形成することによって規定される。この実施形態は、バーバーポール状の（ｂａｒｂｅｒｐｏｌｅ）のストライプが避けられることができるという点で有利である。こうしたバーバーポール状のストライプは、これが素子の上に特定されたときにはこの素子の全抵抗値を減少させ電力消費を増加させる。
【００１１】
本発明による装置の一実施形態は前記角度は略４５度であることにより規定される。この実施形態はセンサー構成が最高の直線性と最大の感度とを有するという点で有利である。
【００１２】
本発明による装置の一実施形態は、前記センサー構成は固定物体を更に備え、前記磁場検出器は両物体の間に配置され、前記両物体の一方の物体は前記磁場を発生させるための磁場発生器を備え、他方の物体は前記磁場を伝導するための磁場導体を備えたことによって規定される。米国特許第６７３８０４３Ｂ２号に開示されたように２つ以上の磁石を使用することに比較して、例えば１つの磁石などの磁場発生器と１つの磁場導体とを使用することは装置の費用を削減する。
【００１３】
本発明による装置の一実施形態は、前記第１特性は外部特性であり、前記第２特性は内部特性であり、前記第１方向は前記ブリッジの前記面に略垂直である方向であり、前記第２方向は前記ブリッジの前記面内に実質的に存在する方向であることによって規定される。ブリッジの面がＸ軸とＹ軸とに一致する場合には、第１方向はＺ軸に一致し第２方向は例えばＸ軸に一致する。
【００１４】
本発明による装置の一実施形態は、前記ブリッジは、前記外部特性を供給するための第１及び第２外部端子と、前記内部特性を供給するための第１及び第２内部端子と、前記複数の外部端子の間に並列に配置された第１及び第２直列分岐とを備え、前記第１直列分岐は前記第１内部端子を介して互いに結合された第１及び第２素子を備え、前記第２直列分岐は前記第２内部端子を介して互いに結合された第３及び第４素子を備えたことによって規定される。外部特性は例えば、すべての素子の抵抗値が略同じ値を伴って増加したか又は略同じ値を伴って減少したかを示す。内部特性は例えば、２つの素子の抵抗値が略同じ値を伴って増加し及び２つの他の素子の抵抗値が略同じ値を伴って減少したことを示す。この内部特性は温度変化から相対的に独立しており外部特性は温度変化に相対的に依存している。
【００１５】
本発明による装置の一実施形態は、前記センサー構成は前記ブリッジの温度依存性を補償するために温度補償器を更に備えたことによって規定される。
【００１６】
温度補償器はブリッジの温度依存性を補償し、従って外部特性の温度依存性を補償し、変化する温度条件の下でセンサー構成が使用されることを可能とする。
【００１７】
本発明による装置の一実施形態は、前記磁場検出器は複数の更なる素子を有する更なるブリッジを備え、前記複数の更なる素子は前記更なるブリッジの更なる面内における前記磁磁場成分を前記複数の更なる素子ごとに検出し、前記更なるブリッジは前記第１方向の前記移動に依存した第３特性及び異なる第３方向の前記移動に依存した第４特性とを備えたことによって規定される。このセンサー構成は３つの異なる方向の移動に対して感度がある。通常、ブリッジの面と更なるブリッジの更なる面とは略一致する面ということになる。
【００１８】
本発明による装置の一実施形態は、前記第３特性は外部特性であり、前記第４特性は内部特性であり、前記第１方向は前記更なるブリッジの前記更なる面に対して略垂直である方向であり、前記第３方向は前記更なるブリッジの前記更なる面内に実質的に存在する方向であり、前記第２及び第３方向は略直角をなす方向であることによって規定される。更なるブリッジの更なる面がＸ軸とＹ軸とに一致する場合には、第１方向はＺ軸に一致し第３方向は例えばＹ軸に一致する。
【００１９】
本発明による装置の一実施形態は、前記更なるブリッジは前記外部特性を供給するための第３及び第４外部端子と、前記内部特性を供給するための第３及び第４内部端子と、前記外部端子間に並列に配置された第３及び第４直列分岐とを備え、前記第３直列分岐は前記第３内部端子を介して互いに結合された第５及び第６素子を備え、前記第４直列分岐は前記第４内部端子を介して互いに結合された第７及び第８素子を備えたことによって規定される。外部特性は例えば、すべての素子の抵抗値が略同じ値を伴って増加したか又は略同じ値を伴って減少したかを示す。内部特性は例えば、２つの素子の抵抗値が略同じ値を伴って増加し及び２つの他の素子の抵抗値が略同じ値を伴って減少したことを示す。この内部特性は温度変化から相対的に独立しており、外部特性は温度変化に相対的に依存している。
【００２０】
本発明による装置の一実施形態は、前記センサー構成は前記複数のブリッジの温度依存性を補償するための温度補償器を更に備えたことによって規定される。
【００２１】
温度補償器はブリッジの温度依存性を補償し、従って外部特性の温度依存性を補償し、変化する温度条件下でセンサー構成が使用されることを可能とする。
【００２２】
本発明による装置の一実施形態は、前記温度補償器は、前記ブリッジ及び前記更なるブリッジを更に備えたなおも更なるブリッジの一部を形成する２つの温度依存性素子を備えたことによって規定される。このブリッジ及び更なるブリッジをなおも更なるブリッジの中に配置することにより、並びにブリッジ及び更なるブリッジの温度依存性と同様の温度依存性を例えば有する２つの温度依存性素子をなおも更なるブリッジの中に配置することにより、ブリッジ及び更なるブリッジの温度に依存する外部特性は相対的に温度から独立であるなおも更なるブリッジの内部特性に変換される。
【００２３】
本発明による装置の一実施形態は、前記複数の温度依存性素子及び前記複数の素子は同一の磁気材料から作られ、前記複数の温度依存性素子は、前記複数の温度依存性素子が前記磁場の変化に実質的に応答しないように構成された一対の抵抗器を、それぞれ備えることによって規定される。例えば異方性磁気抵抗材料が使用されている場合は、一対の抵抗器は２つの略直角をなす抵抗器を例えば備える。
【００２４】
本発明によるセンサー構成の実施形態と本発明によるセンシング方法の実施形態とは本発明による装置の実施形態に対応する。
【００２５】
本発明は、センサー構成は相対的に直接的な方法で移動を特定すべきであるという洞察にとりわけ基づいており、磁場検出器は出力電圧に関する従来技術の評価に取って代わる異なる特性を備えた少なくとも１つのブリッジを備えるべきであるという基本的発想にとりわけ基づいている。
【００２６】
本発明は相対的に直接的な方法で移動を特定するセンサー構成を備えた装置を提供するための課題をとりわけ解決し、本発明は従来技術における電磁変換器の出力電圧を評価するためにパーソナル・コンピュータを使用することに比較して全体の電力消費が削減されるという点においてとりわけ更に有利である。
【００２７】
本発明のこれらの及び他の態様は以下に説明される実施形態を参照することによって明らかになり解明されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１に示された本発明による装置１は本発明によるセンサー構成１０を備える。センサー構成１０は、例えば磁石などの磁場を発生させるための例えば磁場発生器などの固定物体１１を備える。センサー構成１０は磁場の成分（図３に示すような）を検出するための磁場検出器１２と、移動に応じて磁場の少なくとも一部分を変化させるための例えばジョイスティックなどの例えば可動性の磁場導体（ｆｉｅｌｄ  ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの可動物体１３と、を更に備える。磁場検出器の面上への磁場の投影は略ラジアル磁場（ｒａｄｉａｌ  ｆｉｅｌｄ）である。検出される磁場の成分は磁場検出器の面内に位置する磁場ベクトルである。すなわちこの成分はラジアル磁場ベクトルである。変化は例えばラジアル磁場中心１９（図２に示すような）の変位を備える。
【００２９】
例えば永久磁石などの固定物体１１と例えば磁気的に伝導性のあるスティックなどの可動物体１３とは共にチップの状態でパッケージ内に例えば集積される。パッケージは、可動物体１３がパッケージ内の非貫通穴の中に例えば可とう性接着剤１４、オーリング、又は任意の他の機械的スプリングと共に取り付けられてもよいように変更される。磁場検出器１２は、ワイヤーボンドを介してリードフレーム１５に結合された基板１６の上に取り付けられる。
【００３０】
図２に示されたセンサー構成１０の性能として、可動物体１３が該可動物体１３のある点と磁場検出器１２に最も接近して配置された可動物体１３の端部との間に配置される枢動点を備える。好ましくはこの枢動点は、磁場検出器１２に最も接近して配置された可動物体１３のこの端部に略一致する。可動物体１３を枢動させることにより、磁場の成分のラジアル磁場中心１９（図３に示すように）は変位させられ、この変位が磁場検出器１２によって検出される。こうした磁場検出器１２は例えば図３に示されるような複数の素子を備える。
【００３１】
図３に示された磁場検出器１２は複数の素子２１〜２４を備える。素子２１〜２４ごとにラジアル磁場Ｈと磁化Ｍと電流Ｉとが取り出される。ラジアル磁場は磁場発生器から発せられた磁場が磁場検出器の面上に投射されたときに生起する。点Ｃは可動物体１３が休止位置にあるときのラジアル磁場Ｈの中心である。このラジアル磁場の磁場線（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ｌｉｎｅ）は矢線Ｈで示される。素子の抵抗値が該素子の配置された磁場の強度及び方向に依存する素子である４つの磁気抵抗素子２１〜２４、すなわち例えばバーバーポール状の（ｂａｒｂｅｒｐｏｌｅ）のない磁気抵抗材料からなる４つの細片は、素子内の磁化Ｍと磁気抵抗素子２１〜２４の長手方向とが例えば２５〜６５度の角度好ましくは４５度の角度などのある角度を作るように配置される。電流Ｉは磁気抵抗素子２１〜２４を貫いて流れる。素子２１〜２４内の磁化Ｍは一方で素子２１〜２４の長手方向に整列しようとし、他方でラジアル磁場Ｈの方向に整列しようとする。結果として磁化Ｍは、素子２１〜２４の長手方向と磁場Ｈの成分との間の位置を取るであろう。低い磁場Ｈでは磁化Ｍは素子２１〜２４の長手方向により近づいた状態になり、より高い磁場Ｈでは磁化Ｍは磁場Ｈの成分の方向により近づいた状態になるであろう。無限に高い磁場Ｈのもとでは磁化Ｍは磁場Ｈに整列されるであろう。
【００３２】
素子２１〜２４内の磁化Ｍと電流Ｉとの角度θは、素子２１〜２４の抵抗値を決定し、従って異方性の磁気抵抗の場合には抵抗Ｒ＝Ｒ０＋ΔＲｃｏｓ２θであり、式中Ｒは素子２１〜２４の全抵抗値でありＲ０はベース抵抗（ｂａｓｅ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）でありΔＲ／Ｒ０は磁気抵抗効果である。角度θが４５度近傍に選ばれるならば素子２１〜２４の応答特性はおおよそ直線的になるであろう。最良の直線性はθ＝４５度に対して得られる。ある角度のもとにある磁場を素子２１〜２４の長手の方向に設定することによりバーバーポール状のストライプが必要とされなくなり、これはいくつかの利点（より容易な処理、より高い抵抗、より良好な抵抗再現性）をもたらす。通常この形態は磁場が正から負にそして逆に循環させられたときに磁化のヒステリシスが切り換えられること多くなるであろう。しかし、永久磁場を伴ったこの形態にあっては第１に磁場は正と負との間を循環させられることはなく（特定の値近辺で変調させられるだけである）、第２に磁場は磁化をヒステリシス領域の外側に至らせる異方性の磁場よりも大きい。
【００３３】
ラジアル磁場Ｈは磁場検出器１２の面内に位置している、すなわち素子２１〜２４の面内に位置している例えばラジアル磁場ベクトルである。この面は例えばＸ軸とＹ軸とを備える。ラジアル磁場中心１９がこのＸ−Ｙ面内で位置Ｃから位置Ｄに移動させられると、ラジアル磁場Ｈの主に方向が変えられる。素子２１及び２３の中で、ラジアル磁場ベクトルは電流Ｉの方向に向かって動き、磁化Ｍと電流Ｉとの角度を減少させ、これにより素子２１及び２３の抵抗値を増加させる。素子２２及び２４については逆のことが起こる。ラジアル磁場ベクトルは電流Ｉの方向から遠ざかり、磁化Ｍと電流Ｉとの角度θを増加させ、これにより抵抗値を減少させる。素子２１〜２４をホイーストン・ブリッジなどのブリッジの形態に適切に接続することにより、Ｘ方向のラジアル磁場中心位置１９に応じて近似的に直線的に変化する出力信号が生成されることができる。Ｙ方向については全体の形態を９０度回転させることによって同様の形態が形成されることができる。通常、素子２１〜２４とラジアル成分のラジアル磁場中心１９との間の距離は該ラジアル磁場中心の典型的な変位（例えば２０μｍ）よりもはるかに大きい（例えば３００μｍ）であろう。従って、ラジアル磁場中心１９が変位させられたときはラジアル磁場Ｈの主に方向が変えられ、ほんの僅かな範囲だけラジアル磁場Ｈの強度が変化させられるであろう。
【００３４】
距離Ｄ１だけ隔てられた可動物体１３及び磁場検出器１２、並びに磁場検出器１２から距離Ｄ２だけ隔てられた固定物体１１が断面図の状態で図４に示される。距離Ｄ１を可変とするために図１で接着剤１４は可とう性の接着剤であってよいが、３次元の移動を可能とする他の実施形態を除斥するものではない。
【００３５】
磁場検出器１２の面内位置に応じたラジアル磁場Ｈの強度が、可動物体１３と磁場検出器１２との間の様々な距離Ｄ１について図５に示される。この強度は明らかにこの距離Ｄ１に依存する。
【００３６】
素子３１〜３４を有するホイーストン・ブリッジを備えた磁場検出器１２が図６に示される。ホイーストン・ブリッジの第１外部端子は電圧源５０に結合され、第２外部端子は抵抗器３０に結合され、この抵抗器３０は更にグラウンドに結合される。ホイーストン・ブリッジの内部端子を介してＸ方向の移動が指示されることになる。外部端子を介してＺ方向の移動が指示されることになる。抵抗器３０とホイーストン・ブリッジとは共に直列回路を形成するという事実により、Ｚ方向の移動はまた抵抗器３０の両端間でも指示されることになる。これは以下のように導かれることができる。
【００３７】
休止位置ではラジアル磁場中心１９は位置Ｃに位置することになる。素子の位置におけるラジアル磁場強度はある値を有することになる。この値は例えば固定物体１１と磁場検出器１２との間の軸上距離Ｄ２、及び／又は磁場検出器１２と可動物体１３との間の距離Ｄ１によって決定される。図５には距離Ｄ１に応じたラジアル磁場計算された強度が示される。距離が変化するにつれてラジアル磁場強度が変化する。
【００３８】
可動物体１３と磁場検出器１２との間の距離が例えば可動物体を軸方向に押すことによって変えられたときには、Ｘ−Ｙ面内のラジアル成分のラジアル磁場中心１９の位置は位置Ｃにとどまる。ラジアル磁場方向は変わらないままである。しかし距離が磁場の強度を変化させるという事実によりラジアル磁場強度は変えられる。図３において磁場の強度が変えられた場合には、磁化Ｍの方向はすべての素子について変化させられる。そしてすべての素子について磁化Ｍの方向に関するこの変化は同一ということになる。磁気抵抗素子２１〜２４、３１〜３４はホイーストン・ブリッジ形態の一部分であるから、ブリッジの内部端子における出力は磁場Ｈの強度のこの変化によって変えられることはない。言い換えるとブリッジ出力は可動物体１３の垂直方向の移動には影響を受けない。
【００３９】
しかしこのブリッジの全抵抗値は変えられる。この変化はＺ方向の機能性を提供するための例えば抵抗器３０などの別の回路によって検出されることができる。例えば、一定電圧がブリッジに印加されると抵抗値の変化は電流の変化をもたらすことになる。この電流をホイーストン・ブリッジと直列の抵抗器３０を通して送ることにより、電流の変化は測定されることが可能な抵抗器３０の両端間の電圧の変化に変換されることができる。このようにブリッジの全抵抗値が非差動的及び非温度補償的方法で検出される。ブリッジの全抵抗値を温度補償的方法で検出するためには、抵抗器３０をブリッジと例えば同じ温度依存性を備えた温度依存状態に例えば形成することによって温度補償器が導入されることができる。
【００４０】
言い換えれば、本発明による装置１は、ブリッジ面内の磁場成分を素子ごとに検出するための少なくとも２つの好ましくは４つの素子３１〜３４を有するブリッジを備えた磁場検出器１２を備えた本発明によるセンサー構成１０を備え、このブリッジは、第１方向の移動に依存した第１特性及び異なる第２方向の移動に依存した異なる第２特性を備える。第１特性はブリッジの外部値を全体的視点で定義する外部特性である。第２特性はブリッジの内部値をバランス／アンバランスの視点で定義する内部特性である。ブリッジの面がＸ軸とＹ軸とに一致する場合には、第１方向はＺ軸に一致し第２方向は例えばＸ軸に一致する。
【００４１】
好ましくは磁場検出器１２は、更なるブリッジの更なる面内の磁場成分を更なる素子ごとに検出するための更なる素子３５〜３８を有する更なるブリッジを更に備え、この更なるブリッジは第１方向の移動に依存した第３特性と、異なる第３方向の移動に依存した第４特性とを備える。通常、ブリッジの面と更なるブリッジの更なる面とは一致することになる。第３特性は外部特性であり第４特性は内部特性である。更なるブリッジの更なる面がＸ軸とＹ軸とに一致する場合には、第１方向はＺ軸に一致し第３方向は例えばＹ軸に一致する。
【００４２】
４つの素子を備えたブリッジの場合には、外部特性は例えば、すべての素子の抵抗値が略同じ値を伴って増加したか又は略同じ値を伴って減少したかを示す。内部特性は例えば、交差した位置にある２つの素子の抵抗値が略同じ値を伴って増加し及び他の交差した位置にある２つの他の素子の抵抗値が略同じ値を伴って減少したことを示す。
【００４３】
２つの素子を備えたブリッジの場合には、外部特性は例えば、すべての素子の抵抗値が略同じ値を伴って増加したか又は略同じ値を伴って減少したかを示す。内部特性は例えば、１つの素子の抵抗値が増加又は減少し及び他の素子の抵抗値が変化しなかったことを示す。
【００４４】
図７に示された磁場検出器１２は、ブリッジと、２つの温度依存性抵抗器３９、４０を更に備えたなおも更なるブリッジの一部分を形成する更なるブリッジを備える。図８に示された温度依存性抵抗器は磁場の変化に感応しない。この全体は以下のように考察されるべきである。
【００４５】
内部特性は温度変化から相対的独立しているが、しかし外部特性は温度変化に相対的依存している。例えばＮｉＦｅを備える素子の温度係数は約２．９×１０−３  ℃−１である。８０℃の温度変化（これはラップトップの内側ではあり得る温度である）は、従って抵抗値の２３％の変化を引き起こすであろう。この変化は、異方性磁気抵抗効果による抵抗値の２％の最大変化と比較されなくてはならない。可動物体１３のＺ方向の移動に起因する抵抗値の変化は更にずっと少なくなることになる（０．１％）。
【００４６】
この温度の問題を克服するために温度補償器が導入されることができる。温度補償器はブリッジの温度依存性を補償し、それゆえ外部特性の温度依存性を補償し、変化する温度条件の下でセンサー構成１０を使用可能とする。そうした温度補償器は例えば温度を測定し、測定された抵抗値がブリッジのコモンモード抵抗値（外部特性）に及ぼす影響を計算し、ブリッジのコモンモード抵抗値を補償する。
【００４７】
別法として、ブリッジ及び更なるブリッジのコモンモード抵抗が、再びホイーストン・ブリッジなどのなおも更なるブリッジの中に置かれる。なおも更なるブリッジは、２つのホイーストン・ブリッジ（１つはＸ検出のための、及び１つはＹ検出のための）と、またこれらも例えばダイの上にある２つの温度依存性素子３９、４０とからなる。これらの温度依存性素子は好ましくはブリッジ及び更なるブリッジと同一の温度依存性を有する。従ってそれら温度依存性素子は同一の（磁性）材料で作られてよい。しかしそれら温度依存性素子は磁場Ｈの変化に応答すべきではない。これらの温度依存性素子の特殊な形状によってそれら温度依存性素子は磁場の変化に（ほとんど）感応しないように形成されることができる。
【００４８】
このアイデアは、素子の一方の半分がＲ０＋ΔＲ０．ｓｉｎ２ψ（ψは磁化と電流との間の角度）に従ってラジアル成分の方向の変化に応答し、素子の他方の半分がＲ０＋ΔＲ０．ｃｏｓ２ψに従って変化するという事実に基づいている。これらの素子を加算することによって全抵抗は角度ψから独立な２（Ｒ０＋ΔＲ０）になる。ダイ上にこれら４つの抵抗が置かれることができる。２つは新しい（入れ子になった）ホイーストン・ブリッジを形成するために使用され、他の２つはダイ自体の温度測定のために使用されることができる。こうしていくらかの、結果として生じる温度依存性（ホイーストン・ブリッジは温度依存性を完全に消去することはできず、様々な抵抗の温度係数の僅かな変動がブリッジ内に常に存在することになる）は、必要であればソフトウェアの手段によって補償されることができる。
【００４９】
上述の実施形態は本発明を限定するものではないことを示すことに留意すべきであり、当業者は添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多くの代替の実施形態を設計できるであろうことに留意すべきである。特許請求の範囲の中でカッコ内に置かれた任意の参照記号は特許請求の範囲を限定するものと解釈されるべきでない。動詞「備える」の使用及びその活用は、特許請求の範囲の中で述べられたもの以外は要素又はステップの存在を除斥しない。ある特徴が互いに異なる従属請求項において引用されるという単なる事実は、これらの方策の組合せが利益をもたらすために使用されることができないことを示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明によるセンサー構成を備えた本発明による装置を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明によるセンサー構成の動作を示す概略図である。
【図３】素子を備えた磁場検出器を示す概略図であり、磁場、磁化及び電流の成分を素子ごとに開示する図である。
【図４】距離Ｄ１だけ隔てられた可動物体及び磁場検出器と、磁場検出器から距離Ｄ２だけ隔てられた固定物体とを概略的に示す断面図である。
【図５】可動物体と磁場検出器との間の様々な距離Ｄ１について、磁場成分の強度を磁場検出器の面内位置に応じて示す図である。
【図６】非差動的及び非温度補償的方法でブリッジの外部特性を検出するための更なる素子に結合された素子を有するブリッジを備えた磁場検出器を示す概略図である。
【図７】ブリッジ及びなおも更なるブリッジの一部分を形成する更なるブリッジを備え、更なるブリッジは差動的及び温度補償的方法でブリッジ及び更なるブリッジの外部特性を検出するための２つの温度依存性素子を備えた、磁場検出器を示す概略図である。
【図８】異方性磁気抵抗材料から作られ、磁場の変化に感応しない温度依存性素子を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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