(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁気抵抗素子を並列または直列に接続して磁気抵抗素子群とし、複数の前記磁気抵抗素子群を並列に接続したセルを有し、前記セルが並列および／または直列に接続されてなる検知部と、
前記磁気抵抗素子群のうち、少なくとも１つについて接続を切り替える第一のスイッチ部と、
前記セルのうち、少なくとも１つについて接続を切り替える第二のスイッチ部と、
を備え、磁界発生源を電流源として、該電流源の電流を検知する磁気センサと、
前記電流の周波数、振幅および位相の信号に基づいて、前記第一のスイッチ部および／または前記第二のスイッチ部を切り替えるスイッチ切替部と、
前記スイッチ切替部により前記磁気抵抗素子群および／または前記セルを順次異なる組み合わせで選択して検知を行って、検知精度が所定のノイズ対信号出力条件を満たす場合は、当該時点で選択されている組み合わせで検知を行うとともに、前記所定のノイズ対信号出力条件を満たさない場合は、他の組み合わせを選択して検知を繰り返す制御手段と、を備えた磁気センサ制御装置。
【請求項２】
前記検知部の近傍に交流磁界印加部を設け、
前記検知部を構成する前記磁気抵抗素子の外部磁界の大きさを変動させ、
前記制御手段は、前記電流の周波数、振幅、および位相の信号に基づいて、前記交流磁界印加部を制御することを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ制御装置。
【請求項３】
前記検知部を圧電素子とともに基板に配置し、
前記圧電素子に交流電圧を印加して前記基板を振動させ、前記検知部を構成する前記磁気抵抗素子の外部磁界の大きさを変動させ、
前記制御手段は、前記電流の周波数、振幅、および位相の信号に基づいて、前記圧電素子を制御することを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ制御装置。
【請求項４】
前記検知部の近傍に硬磁性材料からなる硬磁性体部を有する可動部を設け、
該可動部の駆動により前記硬磁性体部を変位させ、前記検知部を構成する前記磁気抵抗素子の外部磁界の大きさを変動させ、
前記制御手段は、前記電流の周波数、振幅、および位相の信号に基づいて、前記可動部を制御することを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ制御装置。
【請求項５】
前記検知部の近傍に軟磁性材料からなる軟磁性体部およびコイル部材を有する可動部を設け、
前記コイル部材へ直流電流を印加して前記軟磁性体部が磁化された状態で前記可動部を駆動させることにより前記軟磁性体部を変位させ、前記検知部を構成する前記磁気抵抗素子の外部磁界の大きさを変動させ、
前記制御手段は、前記電流の周波数、振幅、および位相の信号に基づいて、前記可動部を制御することを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、当該装置の消費電力、または／および印可電圧を検知する電力検知部を備え、
該電力検知部による検知に基づいて前記磁気センサを制御することを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の磁気センサ制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、当該装置の電源となる電池部を備え、
前記電力検知部による検知、および前記電池部に基づいて前記磁気センサを制御することを特徴とする請求項６に記載の磁気センサ制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、当該装置の電源となる外部エネルギーを受動する外部エネルギー受動部を備え、
前記電力検知部による検知、および前記外部エネルギー受動部に基づいて前記磁気センサを制御することを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の磁気センサ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサ制御装置に関する。さらに詳述すると、トンネル磁気抵抗効果素子等のスピントロニクス素子を用いた磁気センサと該磁気センサの制御回路からなる磁気センサ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種の磁気抵抗素子を用いたセンサには、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子など）や、磁気インピーダンス素子（ＭＩ素子）等が用いられている。例えば、ＭＩセンサによれば、ＭＩ素子という磁気抵抗素子を用いることで薄膜化・小型化が容易であり、その改良も盛んに行われている。このＭＩ素子の場合には、高周波電流を流した場合のその高周波インピーダンスの磁界による変化をもって磁界強度を検知することができるもので、回路技術を駆使する必要があるが、センサ感度は高い特長を有する。
【０００３】
また、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を用いた磁気センサ（磁気抵抗センサ）の素子として、巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ素子）や、トンネル磁気抵抗素子（ＴＭＲ素子）等が知られている。ＧＭＲ（Giant magnetic resistance）素子とは、強磁性層と非強磁性層とが交互に複数層形成され、隣接する２つの磁性層の磁化方向が、外部磁界の強さに応じて平行な場合と反平行な場合とで変化する抵抗を利用して磁気検知を行うものである。また、ＴＭＲ（tunnel Magneto-Resistance）素子とは、磁性薄膜層が絶縁層を介して複数層形成され、伝導に関わる電子がスピンを維持しながら絶縁層をトンネル現象によって伝導されることで、このときの磁化の状態によってトンネル透過係数が異なることを利用して磁界検知を行うものである。
【０００４】
これらの磁気抵抗素子は磁化の向きと強度が所定の向きに固定されたピンド層（固定層）と、磁化の向きが外部磁界の向きに応じて変化するフリー層（自由層）とを備えている。磁気センサとして外部磁界を検知する時は固定されたピンド層の磁化方向に対して外部磁界の向きに応じて変化するフリー層の磁化方向の相対関係と、磁化の強度に応じて抵抗値は変化することを利用して磁界の方向を検知するものである。
【０００５】
このような磁気抵抗素子を用いた磁気センサに関し、例えば、特許文献１及び特許文献２には、検知対象への分解能を高めるため、センサとしての磁気抵抗素子を直列に複数配置した磁気センサが開示されている。また、特許文献３には、ＴＭＲ素子からなる磁気抵抗素子を有し、センサを平面に配置していても磁面の平面以外のＺ軸方向のベクトル成分を検知可能な磁気センサが開示されている。また、特許文献４には、磁気抵抗効果素子と、薄膜コイルと、を備え薄膜コイルを流れる検出対象電流を測定する電流センサが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これまでＴＭＲ素子等のスピントロニクス素子は、磁界に対する変化率は大きいが、電子デバイス特有の低周波ノイズが大きいと考えられていたが、近年、検知に必要な素子の面積の微小化が進み、微細加工の限界まで検知素子として機能させることができることがわかってきた。しかしながら、ＴＭＲ素子などのスピントロニクス素子を用いた磁気センサにおけるノイズの低減および高感度化のための技術は検討の余地が残されていた。
【０００７】
そこで本発明は、磁気抵抗素子を用いた磁気センサであって、磁気抵抗素子を並列または直列に接続して磁気抵抗素子群とし、該磁気抵抗素子群を並列に接続したセルを検知部として備えた磁気センサについて、磁気センサの測定対象に合わせて、ノイズを低減し、かつ、検知の高感度化を図ることができる磁気センサ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するため、請求項１に記載の磁気センサ制御装置は、複数の磁気抵抗素子を並列または直列に接続して磁気抵抗素子群とし、複数の磁気抵抗素子群を並列に接続したセルを有し、セルが並列および／または直列に接続されてなる検知部と、磁気抵抗素子群のうち、少なくとも１つについて接続を切り替える第一のスイッチ部と、セルのうち、少なくとも１つについて接続を切り替える第二のスイッチ部と、を備え、磁界発生源を電流源として、該電流源の電流を検知する磁気センサと、電流の周波数、振幅および位相の信号に基づいて、第一のスイッチ部および／または第二のスイッチ部を切り替えるスイッチ切替部と、スイッチ切替部により磁気抵抗素子群および／またはセルを順次異なる組み合わせで選択して検知を行って、検知精度が所定のノイズ対信号出力条件を満たす場合は、当該時点で選択されている組み合わせで検知を行うとともに、所定のノイズ対信号出力条件を満たさない場合は、他の組み合わせを選択して検知を繰り返す制御手段と、を備えたものである。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の磁気センサ制御装置において、検知部の近傍に交流磁界印加部を設け、検知部を構成する磁気抵抗素子の外部磁界の大きさを変動させ、制御手段は、電流の周波数、振幅、および位相の信号に基づいて、交流磁界印加部を制御するものである。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の磁気センサ制御装置において、検知部を圧電素子とともに基板に配置し、圧電素子に交流電圧を印加して基板を振動させ、検知部を構成する磁気抵抗素子の外部磁界の大きさを変動させ、制御手段は、電流の周波数、振幅、および位相の信号に基づいて、圧電素子を制御するものである。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の磁気センサ制御装置において、検知部の近傍に硬磁性材料からなる硬磁性体部を有する可動部を設け、該可動部の駆動により硬磁性体部を変位させ、検知部を構成する磁気抵抗素子の外部磁界の大きさを変動させ、制御手段は、電流の周波数、振幅、および位相の信号に基づいて、可動部を制御するものである。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の磁気センサ制御装置において、検知部の近傍に軟磁性材料からなる軟磁性体部およびコイル部材を有する可動部を設け、コイル部材へ直流電流を印加して軟磁性体部が磁化された状態で可動部を駆動させることにより軟磁性体部を変位させ、検知部を構成する磁気抵抗素子の外部磁界の大きさを変動させ、制御手段は、電流の周波数、振幅、および位相の信号に基づいて、可動部を制御するものである。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から５までのいずれかに記載の磁気センサ制御装置において、制御手段は、当該装置の消費電力、または／および印可電圧を検知する電力検知部を備え、該電力検知部による検知に基づいて磁気センサを制御するものである。
【００１５】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の磁気センサ制御装置において、制御手段は、当該装置の電源となる電池部を備え、電力検知部による検知、および電池部に基づいて磁気センサを制御するものである。
【００１６】
また、請求項８に記載の発明は、請求項６または７のいずれかに記載の磁気センサ制御装置において、制御手段は、当該装置の電源となる外部エネルギーを受動する外部エネルギー受動部を備え、電力検知部による検知、および外部エネルギー受動部に基づいて磁気センサを制御するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、磁気センサの測定対象に合わせて、ノイズを低減し、かつ、検知の高感度化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ＴＭＲ層構成による検知用素子部の模式図である。
【図２】ＧＭＲ層構成による検知用素子部の模式図である。
【図３】検知素子を直列に配置した磁気センサの一例を示す模式図である。
【図４】直列接続の際の配線方法の説明図である。
【図５】検知素子を直列に配置した磁気センサの他の例を示す模式図である。
【図６】検知素子を並列に配置した磁気センサの一例を示す模式図である。
【図７】検知素子を並列に配置した磁気センサの他の例を示す模式図である。
【図８】素子配列部を複合的に配置した磁気センサの一例を示す模式図である。
【図９】磁気センサ制御装置が実行する処理を示すフローチャート（１）である。
【図１０】磁気センサ制御装置の機能ブロック図（１）である。
【図１１】交流磁界印加部を有する磁気センサの一例を示す模式図である。
【図１２】圧電素子を有する磁気センサの一例を示す模式図である。
【図１３】可動部を有する磁気センサの一例を示す模式図である。
【図１４】可動部を有する磁気センサの他の例を示す模式図である。
【図１５】磁気センサ制御装置の機能ブロック図（２）である。
【図１６】磁気センサ制御装置が実行する処理を示すフローチャート（２）である。
【図１７】磁気センサ制御装置の機能ブロック図（３）である。
【図１８】磁気センサ制御装置の機能ブロック図（４）である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る構成を図１から図１８に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
（検知用素子部構成）
図１及び図２に検知用素子部（以下、磁気抵抗素子、検知素子、素子ともいう）の構成例を示す。図１に示す検知用素子部１０は、キャップ層７、フリー層６、トンネル層５Ａ、ピンド層４、反強磁性（ＡＦＭ）層３、シード層２、基板１からなるＴＭＲ層構成による検知用素子部１０の一例である。
【００２１】
基板１としては、例えば、ＳｉやＳｉ上熱酸化基板を用いる。また、超高真空スパッタ装置やイオンビームスパッタ装置、ＥＢ蒸着装置などを用いて、Ｔａなどのシード層２、ＦｅＭｎ，ＰｔＭｎＩｒＭｎ，ＮｉＭｎ，ＰｄＰｔＭｎ，ＣｒＰｔＭｎ，ＣｏＭｎなどやそれらの合金などからなるＡＦＭ層３を構成する。なお、厚みは各設計値によって３ｎｍ〜４００ｎｍ程度か、もしくは、それ以上に設定されるが、１０ｎｍ〜１００ｎｍが好適である。また、ＡＦＭ層３の上部にピンド層４（シンセティックフェリ層）を設ける構成（スピンバルブ構成）としている。
【００２２】
トンネル層５Ａは、例えば、Ａｌ−ＯやＭｇＯで構成され、厚みは０．５ｎｍ〜６ｎｍの間で設計されるが、１ｎｍ〜４ｎｍが好適である。ここで、ＭｇＯによる構成とすると、比較的厚い膜厚であっても優れた磁気抵抗変化率特性が得られるため、抵抗値を大きくとりたい場合には厚みを厚くすることで実現可能となるメリットを有する。なお、図示はしないが、ＭｇＯ層をトンネル層５Ａとする場合には、例えば、ＣｏＦｅＳｉＢなどのアモルファス膜をアズデポで作製後、アニール時に結晶化することも好ましい。このようにすることにより、ＭｇＯの再配列を促して、結晶性を高めることにより磁気抵抗変化率を著しく向上させることができるため、さらに検知性能の向上を図ることができる。
【００２３】
フリー層６は、例えば、ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ，ＣｏＺｒＮｂ等の軟磁気特性を有するもので構成することにより、センサ特性を発揮することが可能となる。また、キャップ層７としては、Ｔａなどを成膜する。
【００２４】
検知用素子部１０は、所望の形状にフォトリソグラフィー、ＥＢ露光等を用いた微細加工により形状を作製し、上下に電極を配して完成させる。
【００２５】
なお、本実施形態における検知用素子部１０は、図１に示すＴＭＲ層構成に限られるものではなく、例えば、図２に示すようなＧＭＲ層構成であっても良い。図２に示す検知用素子部１０は、トンネル層５Ａに替えて非磁性金属層５Ｂを有し、その他の層構成は同様である。ここで、非磁性金属層５Ｂには、例えば、Ｃｕ，Ａｇなどが適している。
【００２６】
（磁気センサ構成）
磁気センサ２０は、以下に詳細に説明するように、磁気抵抗素子よりなる磁気センサであって、２重階層を持って構成され、磁気抵抗素子を並列または直列になるセンサとして機能される群（磁気抵抗素子群）であって、それらの群どうしがさらに並列になるセンサをもってセルとしてなり、セルごとの機能状態に応じて出力の合成または分離を行なうものである。すなわち、センサを素子群で構成し、かつ配置しやすいように２重階層を持って構成されることから、適宜、ノイズ対信号出力を測定対象に合わせて検知可能とし、検知情報をより高度に得ることができるものである。
【００２７】
図３に磁気センサ２０の一例を示す。磁気センサ２０は、検知素子１０を直列に配置して磁気抵抗素子群８（８ａ，８ｂ，８ｃ・・・）とし、これらを並列に配置してセル（検知部、素子配列部）９とし、磁気抵抗素子群８を連動させるものである。このようにすることにより、素子数に比例して、抵抗値を高めることができる。また、基準抵抗（固定抵抗）１１を直列に配置することにより、磁気抵抗値の変化につれて出力変化を実現することが可能となる。
【００２８】
さらに、直列接続としていることにより、同一電圧であれば接続した素子分の電圧変化が得られることとなりセンサの高感度化への寄与が大きい。なお、直列接続の方法としては、図４（ａ）に示すように素子に対して互い違いに電流を流す方法、図４（ｂ）に示すように同一方向に電流を流す方法のいずれであっても良い。
【００２９】
また、図５に示すように図３に示した磁気センサ２０に、さらにスイッチ（スイッチ部１３）を配置した構成とすることも好ましい。ここで、スイッチは、例えば、ＣＭＯＳ等で構成することができる。
【００３０】
以上のように素子群と連動させて動作させることにより磁気センサの高感度化および１／ｆノイズの低減を図ることができる。
【００３１】
また、図６に磁気センサ２０の他の例を示す。図６に示すように検知素子１０を並列に配置して磁気抵抗素子群８（８ａ，８ｂ，８ｃ・・・）とし、これらを並列に配置してセル（検知部、素子配列部）９とし、これらを連動させることとしても良い。このように素子を並列に配置することにより、ノイズ低減、特に１／ｆノイズの低減を図ることができる。また、図７に示すように図６に示した磁気センサ２０に、さらにスイッチ（スイッチ部１３）を配置した構成とすることも好ましい。
【００３２】
さらに、図８に示すように、並列化した素子配列部９ａ（図６）と直列化した素子配列部９ｂ（図５に示すスイッチ部付きの構成）とを複合的に配置して、各素子配列部の配列をスイッチ部１４により適宜変更可能とする構成とすることも好ましい。このように構成した磁気センサ２０を用いて、目的のノイズ特性と必要とされる信号出力、さらには検知可能な素子数を可変させることによりセンサとしての検知面積を適宜変更し、センサの検知性能の向上を図ることができる。例えば、信号が大きな領域についてのみ素子を機能させる等の検知方法が実現可能となる。
【００３３】
また、図８に示す例では、各素子の階層数を２としているが、それらをさらに群として並列化や直列化を行うことも好ましい。例えば、図１に示した検知素子１０のそれぞれを並列化した素子で置き換えるようにしても良い。このような微細な加工に際しては、例えば、電子ビーム露光プロセスや自己組織化膜を用いたパターンニングなどのナノメータ（ｎｍ）オーダでの微細加工を行うようにすれば良い。このように階層性を多重とすることにより、さらなるノイズの低減、高感度化が可能となる。
【００３４】
（磁気センサ制御）
以下、磁気センサ制御装置４０（磁気センサ２０を含んで構成される制御回路である）が実行する磁気センサ２０の制御（制御方法）について説明する。本実施形態の磁気センサ制御装置４０が実行する処理を図９のフローチャートに示す。
【００３５】
また、図１０に磁気センサ制御装置４０の機能ブロック図の一例を示す。図９に示した処理を実行するために、磁気センサ制御装置４０は、磁気センサ２０からのセンサ出力に基づいて各種の制御を実行する制御部４１を有し、当該制御部４１は、スイッチ部１３，１４を制御するスイッチ切替部４２と、周波数、振幅および位相の検知内容等を一次記憶するための記憶部（メモリ）４３と、を有している。
【００３６】
ここで、目的とする検知信号を電流源として検知すること場合は、「真の」電流源とみなせ、また、解析を通して電流源とする場合には「実効的な」電流源とみなすことができる。そこで、本実施形態に係る磁気センサ制御装置４０は、そのときの電流源の周波数、振幅、位相に応じて、素子部を切り替えて、より検知出力を増加させるものである。
【００３７】
制御手段４１は、先ず、磁界を検知して（Ｓ１）、その周波数、振幅および位相を検知する（Ｓ２）。これらは、記憶部４３に一時的に記憶される。
【００３８】
次に、スイッチ切替部４２によりスイッチ部を切り替えて、セル９（および／または磁気抵抗素子群８）を適宜異なる組み合わせで選択し（Ｓ３）、選択した素子による検知を行い、新たな磁界（異なる磁界）を検知し（Ｓ４）、新たな周波数、振幅、位相（異なる周波数、振幅、位相）を検知する（Ｓ５）。
【００３９】
所定の設定条件（例えば、検知精度が所望の精度を満たす）を満たす場合（Ｓ７：Ｙｅｓ）は、当該時点で選択されている素子構成で検知を行う。一方、設定条件を満たさない場合（Ｓ７：Ｎｏ）は、Ｓ３へ戻り、再度検知素子の選択を行い、設定条件を満たすまで処理（Ｓ３〜Ｓ７）を繰り返すものである。
【００４０】
磁気センサ２０をこのように制御することにより、ノイズ対信号出力を測定対象に合わせて検知可能とした磁気センサ２０について、より検知出力を増加させて、高精度な検知情報を得ることができる。また、測定対象に合わせて最適なセンシングが実行可能なように磁気センサ２０の制御がされるので、様々の測定対象について、長期に亘って使用することができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
以下、磁気センサ２０のその他の実施形態について説明する。上述の実施の形態と同様の点についての説明は省略する。また、検知素子の配列（直列、並列）、スイッチ部の有無等は、以下に説明する構成においても適宜組み合わせ可能なものである。
【００４２】
図１０に示す磁気センサ２０は、検知素子１０に加えて、交流（ＡＣ）磁界印加用のコイル部（交流磁界印加部）１６と、コイル部１６への交流（ＡＣ）磁界印加用の電流源１７を付加したものである。このように構成することにより、検知素子１０に外部から交流磁界を重畳し、検知する実効的な周波数領域をシフトさせて検知を実現することができ、ノイズの低減、特に、１／ｆノイズの低減を図ることができる。
【００４３】
また、図１０に示す磁気センサ２０を用いて、図９に示した処理を実行し、かつ、制御手段４１により交流磁界印加部１６を制御する（外部からの重畳させる交流磁界の周波数、強度、および位相を可変させる）ことにより、さらに、高感度化を実現することができる。
【００４４】
（第３の実施形態）
図１１に示す磁気センサ２０は、圧電素子１８を配置した基板１９に検知部を設け、圧電素子１８は、駆動用電圧印加用の電極部２１を備えるものである。このように構成した磁気センサ２０では、駆動用電圧源２２によって電極部２１に駆動用電圧（交流電圧）を印加して、圧電素子１８を駆動させ、基板１９全体を機械的に一定周期で振動させる。
【００４５】
さらに、直流（ＤＣ）磁界印加用コイル部２３と直流（ＤＣ）磁界印加用電流源２４を配置し、直流磁界を印加可能とすることも好ましい。なお、直流磁界印加用コイル部２３と直流磁界印加用電流源２４を配置した状態で、ＤＣ磁界印加の有無を選択可能とする構成としても良い。
【００４６】
このような構成とすることにより、外部に対して振動させることによりＡＣ分の成分が重畳された状態で検知できるためノイズ低減、特に、１／ｆノイズの低減を図ることができる。また、圧電素子による交流磁界の印加は簡便であり、磁気的には設計パラメータの自由度が大きく、効率的なノイズ低減が実現できる。
【００４７】
また、図１１に示す磁気センサ２０を用いて、図９に示した処理を実行して、かつ、制御手段４１により圧電素子１８を制御する（外部からの重畳させる圧電素子の交流電圧印加による機械振動の周波数、強度、および位相を可変させる）ことにより、さらに、高感度化を実現することができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、機械的に一定周期で振動を与える手段として圧電素子１８を配置したが、これに限られるものではなく、例えば、他のＭＥＭＳ技術等で用いられる駆動系（静電型駆動方式、電磁駆動方式など）を用いることも好ましい。
【００４９】
（第４の実施形態）
図１２（ａ）に上面図、（ｂ）に断面図を示す磁気センサ２０は、柔構造の梁部２５によりフレーム２６に固定された可動部２７上に硬磁性材料からなる硬磁性体部２８を配置したものであり、また、可動部２７は圧電素子を備えた圧電素子部および梁部２９とも接続されている。さらに、可動部２７は圧電素子印加用配線および電源（図示せず）によって、屈曲させることができ、結果として、硬磁性体部２８を変位させることができる。なお、可動部２７の全部または一部を硬磁性材料からなる磁性体で構成するようにしても良い。
【００５０】
すなわち、基板上３０の検知部９においては、硬磁性体部２８からの磁界強度が周期的に変動することとなるので、実質上ＡＣ磁界中において外来磁界を検知することとなる。よって、実効的な動作周波数をよりノイズ分、特に１／ｆノイズ成分が少ないところで機能させることが実現でき、その結果、より鋭敏な検知を実現することができる。また、測定対象に応じて屈曲の周波数を変化させることにより、測定の感度を高めることもできる。
【００５１】
このような構成とすることにより、可動部２７を大きく振幅させることができ、ノイズ低減の設計パラメータを大きく設定することができる。
【００５２】
また、図１２に示す磁気センサ２０を用いて、図９に示した処理を実行して、かつ、制御手段４１により可動部２７を制御する（外部からの重畳させる交流磁界の周波数、強度、および位相を可変させる）ことにより、さらに、高感度化を実現することができる。
【００５３】
（第５の実施形態）
図１３（ａ）に上面図、（ｂ）に断面図を示す磁気センサ２０は、柔構造の梁部２５によりフレーム２６に固定された可動部２７上に軟磁性材料からなる軟磁性体部３１および軟磁性体を磁化するためのコイル部３２を配置したものであり、また、可動部２７は圧電素子を備えた圧電素子部および梁部２９とも接続されている。さらに、可動部２７は圧電素子印加用配線および電源（図示せず）によって、屈曲させることができ、結果として、軟磁性体部３１およびコイル部３２を変位させることができる。また、コイル部３２は、ＤＣ電源部（図示せず）に接続されており、コイル部３２に電流を流すことにより軟磁性体部３１を磁化させることができる。なお、可動部２７の全部または一部を軟磁性材料からなる磁性体で構成するようにしても良い。
【００５４】
すなわち、基板上３０の検知部９においては、軟磁性体部３１およびコイル部３２による磁界の磁界強度が周期的に変動することとなるので、実質上ＡＣ磁界中において外来磁界を検知することとなる。よって、実効的な動作周波数をよりノイズ分、特に１／ｆノイズ成分が少ないところで機能させることが実現でき、その結果、より鋭敏な検知を実現することができる。また、測定対象に応じて屈曲の周波数を変化させることにより、測定の感度を高めることもできる。さらに、コイル部３２に流す電流をＤＣからＡＣとすることにより、２重の周期を重畳させることが可能となり、測定対象によってはノイズ分低減が実現可能となる。
【００５５】
このような構成とすることにより、ノイズ低減の設計パラメータをさらに大きく設定することができる。また、複数の周波数でのノイズ低減が可能となる。
【００５６】
また、図１３に示す磁気センサ２０を用いて、図９に示した処理を実行して、かつ、制御手段４１により可動部２７を制御する（外部からの重畳させる交流磁界の周波数、強度、および位相を可変させる）ことにより、さらに、高感度化を実現することができる。
【００５７】
上記第１〜第５の実施形態で説明した磁気センサ制御装置４０によれば、スイッチ切替部４２によって、スイッチ部１３，１４を適宜切り替えることにより、検知対象物と、その検知結果に応じて、磁気抵抗素子群８、セル９を選択的に設定することができ、磁気センサ２０の検知位置や検知面積を切り替えることができる。切り替える方向によって、感度を増加させることができ、検知対象物に沿った検知が可能となり、磁気センサ２０の検知の高感度化を図ることができる。例えば、磁界を発生する電流源に近いことや、磁界の解析によって、ベクトル成分解析が可能となり、磁界の方向性を検知して、検知の高感度化を実現することができる。
【００５８】
（その他の実施形態）
さらに、磁気センサ制御装置４０は、図１５に示すように、装置の消費電力や印可電圧を検知する電力検知部４４を備えることが好ましい。電力検知部４４を備える磁気センサ制御装置４０が実行する処理では、図１６のフローチャートに示すように、電力検知部４４が消費電力を検知する処理（Ｓ１７）が追加される。なお、図９のフローチャートと同様の処理についての説明は省略する。
【００５９】
この磁気センサ制御装置４０によれば、装置全体の消費電力（消費電流，印加電圧）を検知しつつ、センシングを行うことが可能となるので、消費電力の最適化を行いつつ、検知の高感度化を実現することができる。さらに方向性を検知させるように、検知部を各部分に分けた上で、それぞれの検出データをもとに検知信号の値を維持しながら、消費電力の最適化を行うことができる。
【００６０】
また、磁気センサ制御装置４０は、電力検知部４４とともに、図１７に示すように、１次電池、および／または、２次電池からなり、装置の電源となる電池部４５を備え、電力検知部４４と電池部４５を用いて駆動制御を行うことにより、消費電力の低減を図る自律型センサとして機能させることができる。
【００６１】
さらに、図１８に示すように、外部からエネルギー（駆動源）を受動する外部エネルギー受動部（外部磁界エネルギー吸収用アンテナ）４６を備え、電力検知部４４と電池部４５を用いて駆動制御を行うことにより、消費電力の低減を図り、より長期駆動可能な自律型センサとして機能する。さらに方向性を検知させるように、検知部を各部分に分けた上で、それぞれの検出データをもとに検知信号の値を維持しながら、消費電力の最適化を行って、稼動時間を長期化することができる。
【００６２】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１  基板
２  シード層
３  ＡＦＭ層
４  ピンド層
５Ａ  トンネル層
５Ｂ  非磁性金属層
６  フリー層
７  キャップ層
８  磁気抵抗素子群
９，９ａ，９ｂ  セル（素子配列部、検知部）
１０  検知用素子部
１１  基準抵抗
１２  配線
１３，１４  スイッチ部
１６  交流磁界印加用コイル部
１７  交流磁界印加用電流源
１８  圧電素子
１９  圧電素子を配置した基板
２０  磁気センサ
２１  駆動用電圧印加用電極部
２２  駆動用電源
２３  直流磁界印加用コイル部
２４  直流磁界印加用電流源
２５  梁部
２６  フレーム
２７  可動部
２８  硬磁性体部
２９  圧電素子部および梁部
３０  素子部用基板
３１  軟磁性体部
３２  コイル部
４０  磁気センサ制御装置
４１  制御部
４２  スイッチ切替部
４３  記憶部
４４  電力検知部
４５  電池部
４６  外部エネルギー受動部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６４】
【特許文献１】特開平０８−２３３８４１号公報
【特許文献２】特開平０４−１９２３８５号公報
【特許文献３】特開２００９−２２２６５０号公報
【特許文献４】特開２００６−１５３６９７号公報
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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