(57)【要約】  本発明は、磁場の成分Ｈｘのｚ方向の勾配又はｎ次の導関数（ｎは１よりも大きい）を測定する方法に関する。ここで、その成分は、ｙ方向において少なくとも局所的に不変である。本方法は、ａ）Ｎ（Ｎ＞ｎ＋１）個の基本磁場センサを、その各センサが、隣接するセンサに対してｙ軸に沿って距離Ｔｙだけ及びｚ軸に沿って距離Δｚだけずらされるように配置するステップと、ｂ）Ｎ個のセンサのそれぞれによって磁場を測定するステップと、ｃ）  ｂ）ステップにおいて得られる磁場の測定値の関数として、所望の勾配又は所望のｎ次の導関数を計算するステップとを含む。
2011520114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場の成分Ｈｘのｚ又はｘ方向の勾配（ｎ＝１）又は１よりも大きなｎに対するｎ次の導関数を測定するための方法であって、前記成分はｙ方向において少なくとも局所的に不変であり（ｘ、ｙ及びｚは互いに垂直である）、
ａ）前記磁場の成分がｙ方向において不変である領域に、Ｎ個（Ｎ≧ｎ＋１）の基本磁場センサを、前後の基本磁場センサに対して、
ｙ軸に沿って距離Ｔｙだけ、
ｚ軸に沿って距離Δｚ、又はｘ軸に沿って距離Δｘだけずらして配置するステップと、
ｂ）前記Ｎ個の基本磁場センサのそれぞれで磁場を測定するステップと、
ｃ）前記ｂ）ステップで得られた磁場の測定値の関数として、前記勾配又は前記ｎ次の導関数の値を計算するステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記基本磁場センサがマイクロセンサである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基本磁場センサが共有基板（４００）上に集積されている、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記基本磁場センサが、ｙ軸に対して角度αを成す軸（ＡＡ’）に沿って整列される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記角度αが１°から１５°の間である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
‐  ｎ＝１であり、
ｇｒａｄｚＨｘ≒（Ｈｘ（ｘ，ｙ＋Ｔｙ，ｚ＋Δｚ）−Ｈｘ（ｘ，ｙ，ｚ））／Δｚ
又は、
ｇｒａｄｘＨｘ≒（Ｈｘ（ｘ＋Δｘ，ｙ＋Ｔｙ，ｚ）−Ｈｘ（ｘ，ｙ，ｚ））／Δｘ
を用いて、前記成分Ｈｘのｚ又はｘ軸に沿った勾配の成分が計算されるか、
又は、
‐  ｎ＝２であり、
ｄ（２）（Ｈｘ）／ｄｚ２≒［Ｈｘ（ｘ，ｙ＋２Ｔｙ，ｚ＋２Δｚ）
−２Ｈｘ（ｘ，ｙ＋Ｔｙ，ｚ＋Δｚ）＋Ｈｘ（ｘ，ｙ，ｚ）］×（１／Δｚ２）
又は、
ｄ（２）（Ｈｘ）／ｄｘ２≒［Ｈｘ（ｘ＋２Δｘ，ｙ＋２Ｔｙ，ｚ）
−２Ｈｘ（ｘ＋Δｘ，ｙ＋Ｔｙ，ｚ）＋Ｈｘ（ｘ，ｙ，ｚ）］×（１／Δｘ２）
を用いて、前記成分Ｈｘのｚ又はｘ軸に沿った２次の導関数の成分が計算されるか、
又は、
‐  ｎ＞２であり、
【数１】
2011520114.tif 000006
を用いるか、若しくは、より一般的に、
【数２】
2011520114.tif 000007
を用いて、前記成分Ｈｘのｚ又はｘ軸に沿ったｎ次の導関数の成分が計算され、
ここで、ベクトルｔ（ｘ０、ｙ０、ｚ０）は測定を中心に戻し、係数αｉはΔｚ又はΔｘに依存する、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
軸（ｙ）に沿って配置された導線（１）の電流を測定する方法であって、
‐  請求項１から６のいずれか一項に記載の方法を行なうステップと、
‐  電流を計算するステップと、を含み、ｚが前記導線に対する距離である、方法。
【請求項８】
前記電流の計算が、
ｉ＝−２Πｚ２ｄＨｘ／ｄｚ
又は、ｉ＝−２（Π／ｘ）ｒ３ｄＨｘ／ｄｘ，（ｒ＝（ｘ２＋ｚ２）１／２）
又は、ｎ＝２次の導関数から、
ｉ＝Πｚ３ｄ（２）Ｈｘ／ｄｚ（２）
又は、ｉ＝２Π［ｒ３／（３（ｘ／ｒ）２−１）］ｄ２Ｈｘ／ｄｘ２
又は、ｎ＞２次の導関数から、
ｉ＝（−１）ｎ（２Π／ｎ！）ｚｎ＋１ｄ（ｎ）Ｈｘ／ｄｚ（ｎ）
又は、前記式から所望の次数の導関数によって得られた式を用いて、行なわれる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記基本磁場センサがそれぞれ、マイクロフラックスゲートタイプ若しくは磁気抵抗タイプのもの（特に、ＡＭＲ、ＧＭＲ又はＴＭＲ）又は磁気インピーダンスタイプのものである、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
磁場の成分Ｈｘのｚ方向（又はｘ方向）の勾配又はｎ＞１次の導関数を測定するためのデバイスであって、前記成分はｙ方向において少なくとも局所的に不変であり（ｘ、ｙ及びｚは互いに垂直である）、
‐  前記磁場の成分がｙ方向において不変である領域に配置されたＮ個（Ｎ≧ｎ＋１）の基本磁場センサであって、該基本磁場センサのそれぞれが、前後の基本磁場センサに対して、
ｙ軸に沿って距離Ｔｙだけ、
ｚ軸に沿って距離Δｚ、又はｘ軸に沿って距離Δｘだけずらされている、基本磁場センサと、
‐  前記基本磁場センサを用いて得られる磁場の測定値の関数として、所望の勾配の値を計算するための手段（４５）と、を含むデバイス。
【請求項１１】
前記基本磁場センサがマイクロセンサである、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記基本磁場センサが共有基板（４００）上に集積されている、請求項１０又は１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記基本磁場センサを囲む遮蔽手段（５０）を含む請求項１０から１２のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記基本磁場センサがそれぞれ、マイクロフラックスゲートタイプ若しくは磁気抵抗タイプのもの（特に、ＡＭＲ、ＧＭＲ又はＴＭＲ）又は磁気インピーダンスタイプのものである、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記距離Ｔｙが所定の最小距離Ｔｙ最小よりも大きく、前記基本磁場センサの一つによって生じる磁気的乱れが、該基本磁場センサに隣接する基本磁場センサによって行われる測定に影響を与えない、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法、又は、請求項１０から１４のいずれか一項に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場（励起Ｈ又は誘導Ｂ）の成分の勾配を測定するためのデバイス、その勾配を測定するための方法、そのデバイスを製造するための方法に関する。このようなデバイスは、集積させて製造可能である。
【０００２】
本発明は、特に糸状導体中の電流を測定するのに適用される。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１から、磁場のｎ次の導関数の測定を行い、導体中の電流を測定するための方法が知られている。本方法は、特に寄生導体によって生じる乱れを減少させることができる。
【０００４】
図１に示されるｘｙｚを、測定を行いたい点Ｍを中心とした正規直交系として、ｙが導体１の軸に平行である（また平面ｙＭＺ内にある）とする。ｚ軸は、Ｍを通る導体に垂直な半径と同一直線上にあり、ｘは、Ｍを通る円Ｃの接線であり、その円の軸は導体である。導体１を流れる電流ｉによって生じる磁場Ｈは、ｘ軸に沿い、Ｈｘの勾配はｚ軸に沿う。電流ｉによって生じる磁場Ｈｘの勾配（導体１からの距離ｒの関数として１／ｒ２で低下する）、又は、高次の導関数（ｒの関数としてより急激に低下する）を測定すると、電流ｉに戻すことができる。この方法は、ノイズの多い環境（例えば電気キャビネット）において、外部の乱れをより良く排除することを可能にして、磁場Ｈｘ（１／ｒで低下する）の直接測定が可能になる。従って、導体Ｃ１の電流ｉ１の測定が、（乱れとなる）導体Ｃ２、Ｃ３…Ｃｎ（電流ｉ２、ｉ３…ｉｎが流れている）の存在下において、近距離において、導体によって生じる磁場Ｈの成分Ｈｘの勾配（又は、同じ成分の１次よりも高次の導関数）の測定によって、磁場Ｈｘの直接測定よりも簡単に行える。従って、乱れとなる導体によって生じる測定サイズに対する寄与は非常に低い一方で、主な導体Ｃ１によって生じるものは可能な限り強くなると考えられる。
【０００５】
この方法の実施にはいくつかの問題がある。
【０００６】
信号を最大化するためには、測定を行いたい導体に非常に近づけてセンサ（Ｎ−１次の導関数に対してはＮ個のセンサ）を配置することが有利である。そうすると、可能な限り導体１からこれらのセンサを離隔する距離、並びに、センサを互いに離隔する距離の減少という問題が生じる。
【０００７】
従って、電流を効果的且つ正確に測定するため、導体１に可能な限り近い点において（導体１の中心からの距離ｒにおいて）、測定を行うことが望ましい。また、可能であれば、センサ間の距離がｒよりも小さい（ｒについて小さい）場合に、磁場の導関数を正確に正確することが望ましい。
【０００８】
一つの解決策はセンサを小型化することである。しかしながら、特許文献２の図５の構成のように、センサを小型化する場合、その環境（特にパッケージング）によって、最小寸法が制限されて、厄介な場合がある。
【０００９】
従って、センサ間の距離ｄを減少させることが困難な特定の場合が存在する。
【００１０】
また、このタイプの測定に対して、指向性の高いセンサ（マイクロフラックスゲート、磁気インピーダンス、フラックスガイドを備えた磁気抵抗等）が使用可能であることが有利である。しかしながら、センサが近過ぎる場合、これらのセンサの磁気回路が乱しあって、測定精度が悪くなる。
【００１１】
また、勾配の正確な測定は、互いに関するセンサの位置がよく分かっていることを要求する。更に、センサの指向性が高い場合（ノイズの無い測定を行うのに有利である）、センサは互いに平行でなければならず、これは、特にセンサが小型である場合、離散的なセンサで達成するのに細心の注意を要する。
【００１２】
他の問題は、産業環境において勾配センサを使用する際に生じる。この場合、センサを磁気遮蔽体の内側で使用しなければならないことがあるが、これには、乱れとなる磁場を低下させる利点がある一方、その間近において比較的顕著な磁場勾配を生じさせるという欠点もある。そうすると、勾配センサを構成する複数の基本センサのうち一つが、測定の乱れを生じさせ得る遮蔽体に近づき過ぎることを防止するのに十分なだけ勾配センサを小型にしなければならないという問題が生じる。
【００１３】
また、集積技術で（例えば、マイクロエレクトロニクス、マイクロテクノロジー又はナノテクノロジーで用いられるタイプの機械で）製造可能なセンサ構造を可能にしなければならないという問題が生じる
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】国際公開第０３／０４４５４１号
【特許文献２】米国特許第６１５４０２３号明細書
【特許文献３】仏国特許発明第２８６０５９４号明細書
【特許文献４】仏国特許発明第２９００７３５号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
以下、“勾配”とは、磁場（一般的にＨ）の成分（ここではｘ）のｎ＝１次の空間微分ベクトルのことを称する。
【００１６】
本発明は、第一に、ｙ方向（ｘ、ｙ、ｚ方向は互い垂直である）において少なくとも局所的に不変である磁場の成分Ｈｘのｚ又はｘ方向のｎ次の導関数（ｎ≧１）を測定するための方法に関する。
【００１７】
本発明は、特に、磁場の（ｘ方向の）成分Ｈｘのｚ又はｘ方向の勾配又はｎ次の導関数（ｎ≧１）を測定するための方法に関し、その成分は、ｙ方向において少なくとも局所的に不変であり、ｘ、ｙ及びｚ方向は互いに垂直である。
【００１８】
本方法は、
ａ）磁場の成分がｙ方向において不変である領域に、Ｎ個（Ｎ＞１）の基本磁場センサを、その前後のセンサに対して、又はその最近接のセンサに対して、
＊  ｙ軸に沿って距離（ずれ）Ｔｙだけ、
＊  ｚ軸に沿って距離Δｚだけずらして配置するステップ（磁場がｙ軸に沿って配置された導体を流れる電流によって生じる場合であり、Δｚはｙ軸に対するセンサのずれである）と、
ｂ）Ｎ個のセンサのそれぞれによって磁場を測定するステップと、
ｃ）  ｂ）ステップで得られた磁場の測定値の関数として、勾配又はＮ−１以下であるｎ次の導関数の値を計算するステップと、を含む。
【００１９】
本発明は、隣接する基本センサ（前及び／又は後ろ）に対して一つの基本センサを距離（ずれ）Ｔｙだけ調節することによって、隣接する基本センサの磁気的部分が近いことによって生じる乱れを低減することを可能にする。
【００２０】
好ましくは、距離Ｔｙは、隣接する基本センサ相互の乱れを低くするようにされる。
【００２１】
本発明は、磁場の測定される成分が、勾配を測定したいｚ方向に対して垂直であるｙ方向において不変である（少なくとも短距離にわたって）場合に、測定を行うことを可能にする。
【００２２】
本発明は、センサから、磁場の成分Ｈｘの勾配、又はＮ−１以下であるｎ次の導関数を測定することを可能にするが、これは、特に、センサの指向性が高い、つまり、磁場の成分の測定に強い選択性を有する場合であり、また、これらの磁場センサが、磁気回路又はフローガイドを有する場合であり、例えばマイクロフラックスゲート、磁気抵抗、磁気インピーダンスセンサ等があげられる。
【００２３】
本発明は、特に、電気ワイヤ中の電流の測定を、そのワイヤ付近に位置する磁場センサによって行うことに応用可能である。実際に、その特性として、ｙ軸に沿って円筒状の磁場分布が存在するので、ｙ方向に向いた直線状の糸状導体によって生じる磁場は、実際にｙ方向に沿って不変である。
【００２４】
従って、本発明は、ｙ軸に沿って配置された導線中の電流測定方法にも関する。本方法は、
‐  上述の本法による測定方法を行なうステップと、
‐  電流を計算するステップと、を含む。
【００２５】
また、本発明は、磁場の成分Ｈｘのｚ又はｘ方向の勾配又はｎ次の導関数（ｎ＞１）を測定するためのデバイスにも関し、その成分はｙ方向（ｘ、ｙ及びｚ方向は互いに垂直である）において少なくとも局所的に不変である。本デバイスは、
‐  磁場の成分がｙ方向において不変である領域に配置されたＮ個（Ｎ＞ｎ）の基本磁場センサであって、各センサが、その最近接の（その前後の）センサに対して、
＊  ｙ軸に沿って距離Ｔｙだけ、
＊  勾配又はｎ次の導関数のｚ成分の測定用にｚ軸に沿って距離Δｚ、又は、勾配又はｎ次の導関数のｘ成分の測定用にｘ軸に沿って距離Δｘだけずらされている、基本磁場センサと、
‐  これらのセンサを用いて得られる磁場の測定値の関数（例えば微分）として、所望の勾配の値、又は所望のｎ次の導関数（ｎ≧１）の値を計算するための手段と、を含む。
【００２６】
好ましくは、距離Ｔｙは、隣接するセンサ間の相互の乱れが低くなるようにされる。
【００２７】
従って、本発明は、磁場の測定又はその勾配の測定を可能にするためのＮ個の基本磁場センサを含むデバイスにも関し、それらＮ個のセンサは、測定される勾配（及び有利にはその導関数）が少なくとも局所的に変化しないｙ方向に沿って分布している。
【００２８】
本発明による方法又はデバイスにおいて、点Ｍ（ｘ、ｙ、ｚ）における磁場Ｈのｘ成分の勾配のｚ成分の測定が、本発明に従って、点Ｍ（ｘ、ｙ、ｚ）及び点Ｍ’（ｘ、ｙ＋Ｔｙ、ｚ＋Δｚ）においてＨｘを測定し、次に、
ｇｒａｄｚＨｘ＝（Ｈｘ（ｘ，ｙ＋Ｔｙ，ｚ＋Δｚ）−Ｈｘ（ｘ，ｙ，ｚ））／Δｚ
を計算することによって、行なうことができる。
【００２９】
他の式では、より高次の導関数が得られる。
【００３０】
本発明による方法又はデバイスにおいては、センサーは、
‐  マイクロセンサーであり得て、
‐  共有基板上に集積され得て、
‐  ｙ軸に対して角度αを成す軸（ＡＡ’）に沿って整列され得て、
‐  マイクロフラックスゲート若しくは磁気抵抗（特に、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗）、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗）又はＴＭＲ（トンネル磁気抵抗））又は磁気インピーダンスタイプのものであり得る。
【００３１】
本発明によるデバイスのセンサは、有利には、同一の基板の上に配置、又は形成され、その同一の基板は例えば、シリコン製であり、絶縁層で覆われ得る。
【００３２】
本発明によるデバイスは、集積的な製造方法、例えば、マイクロ・ナノテクノロジー（又はマイクロエレクトロニクス、薄磁気層）によって製造可能であり、更に、基本センサが全て同一の基板（好ましくは絶縁層がシリコン基板を覆う）上に形成される場合には、
‐  同一のデバイスの各基本センサは、基板に対して異なるサイド上にその磁気コアを有するか、又は、
‐  同一のデバイスの各基本センサは、基板に対して同一のサイド上にその磁気コアを有し、デバイスの支持体の平面（有利には基板のカットアウト）は、磁場又はその磁場のｎ次の導関数の測定に用いられている間、ｙ軸と角度αを成すように配置されている。
【００３３】
また、本発明は、本発明によるデバイスを製造するための方法にも関する。
【００３４】
本発明によるデバイスは、遮蔽体（センサから離れて配置されている）を含み得る。
【００３５】
本発明による方法及びデバイスにおいては、距離Ｔｙは、所定の精度ｐでの測定を行うことができるように決定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】正規直交系Ｍｘｙｚ、並びに、電流ｉが流れる糸状の線形導体１によって生じる磁場ベクトルＨを示す。
【図２】本発明によるセンサの実施形態を示す。
【図３】本発明によるセンサの他の実施形態を示す。
【図４】本発明によるセンサの更に他の実施形態を示す。
【図５】本発明によるセンサ及びデータ処理手段を含む本発明によるシステムを示す。
【図６Ａ】本発明による遮蔽体を備えたデバイスの構成を示す。
【図６Ｂ】従来技術による遮蔽体を備えたデバイスの構成を示す。
【図７Ａ】本発明による二つの基本センサの一つの軸に沿った断面図を示す。
【図７Ｂ】本発明による二つの基本センサの一つの軸に沿った断面図を示す。
【図８】ｘｙｚ座標における二つの基本センサの配置を示す。
【図９Ａ】本発明による３つの基本センサの構成を示す。
【図９Ｂ】本発明による３つの基本センサの構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明は、マクロなセンサ並びに小型化／集積化センサに使用可能である。しかしながら、特に、マイクロテクノロジーで開発されるタイプのセンサの実施により良く適合する。
【００３８】
図２は、本発明の第一実施形態を示す。
【００３９】
図２では、導体１は、座標系ＯｘｙｚのＯｙ方向に沿っている。導体１を流れる電流ｉは、周囲の空間に磁場Ｈを発生させ、この磁場は選択された座標系において成分Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚを有する。
【００４０】
図２の基本センサ２、４、６は、Ｎ＝３個のセンサの場合を例示し、最大でｎ＝Ｎ−１＝２次の導関数を測定することができる。有利には、各基本センサは、例えばマイクロフラックスゲート磁気計として選択可能であり、そのマイクロフラックスゲート磁気計は、１つ又は２つのコアを備え、ｘ軸に沿っていて、その厚さがｚ軸に沿っている。
【００４１】
本発明によるこの構造は、２つの基本センサ（例えばセンサ２、４）を用いて、ｚ又はｘ方向に沿った磁場Ｈの成分（ここではＨｘ）の勾配、ｄＨｘ／ｄｚ、ｄＨｘ／ｄｘを測定することができる。また、図示される三つの基本センサ２、４、６を用いて、ｚ又はｘに沿ったＨｘの二次の導関数、ｄ２Ｈｘ／ｄｚ２又はｄ２Ｈｘ／ｄｘ２を測定することができる。
【００４２】
そのため、磁場Ｈの成分Ｈｘ、つまりはその最大ｎ次の導関数が、勾配を測定したいｚ方向に垂直なｙ方向に沿って、少なくとも短距離ｄｉにわたって不変であるとする。
この距離ｄｉの領域の導体周りの特定の体積中で選択された点（ｘ，ｙ１，ｚ）及び（ｘ，ｙ２，ｚ）の任意のペアに対して：
Ｈｘ（ｘ，ｙ１，ｚ）＝Ｈｘ（ｘ，ｙ２，ｚ）
また、
ｄＨｘ／ｄｚ（ｘ，ｙ１，ｚ）＝ｄＨｘ（ｘ，ｙ２，ｚ）／ｄｘ
【００４３】
勾配ｄＨｘ／ｄｚ若しくはｄＨｘ／ｄｘ又は二次若しくはｎ次の導関数の測定は、後述の式を適用することによって行なうことができる。
【００４４】
ｙ軸に沿って円筒状の磁場分布が存在しているので、ｙ方向に向いた直線状の糸状導体１によって生じる磁場は、実際、ｙに沿って不変である。従って、図２、図３、図４に示されるような直線状導体は、ｙに沿った磁場の不変条件を満たすことができる。
【００４５】
ｄｉの値は、実際には、ｙ方向に沿ってデバイスの長さＬよりも大きい。例えば、図２に示されるような、それぞれｙ方向の長さが略１ｍｍである三つの基本マイクロセンサを含むデバイスにとって、Ｌは実質的に２ｍｍから５ｍｍの間である一方、ｄｉは３ｍｍ又は１０ｍｍよりも大きい。
【００４６】
縦方向の長さＬ（Ｌ＜ｄｉ）に対する同一の条件は、図３及び図４の他の実施形態のデバイスにも適用可能である。
【００４７】
図２では、三つの基本センサ２、４、６がｙｚ平面内に示されていて、１次又は２次の導関数を測定することができる。しかしながら、基本センサの数はＮに一般化可能であり、磁場の成分ＨｘのＮ−１次以下のｚに沿った導関数を測定することができる。基本センサ２，４のみを備えたデバイスは、勾配のみを測定することができる。
【００４８】
各基本センサ２、４、６の磁気回路は、ｘ軸に平行に位置付けられる。各磁気回路のｙ軸上の射影は、隣接するセンサの磁気回路のｙ軸上の射影を部分的にも覆わない。実際には、各センサは、隣接するセンサに対してｙに沿って距離Ｔｙだけずらされている。この距離Ｔｙは、隣接する基本センサ同士が乱しあわないように選択されることが好ましい。Ｔｙを決定する方法については後述する。また、Ｔｙは、ｙ軸に沿った二つの連続する基本センサ間の並進ベクトルのピッチでもある。
【００４９】
更に、二つの隣接する回路は、ｙｚ平面において、ｚ軸に沿って、距離Δｚ（好ましくはｚに対して小さい、例えばΔｚ／ｚ＜１％又は５％）だけずらされている。しかしながら、本発明にとって、比Δｚ／ｚの値は、１０％から５０％の間でも許容可能である。
【００５０】
例えば、ｚ≒１ｍｍ又は２ｍｍの場合、Δｚは数十μｍ程度に選択されることが好ましい。
【００５１】
同一の条件は、Δｘ及びΔｘ／ｘに対しても有効である。
【００５２】
図２のセンサは、２個又は３個（又はＮ＞３個）の異なる集積回路上に取り付け可能である。
【００５３】
代わりに、センサを同一の集積回路上に取り付けることには、他のセンサに対する一つのセンサの正確な配置及びそれらの平行性に関する問題を解消するという追加の利点があり、基本センサが、それらのセンサが取り付けられる平面内で予め位置決めされる。センサがマイクロセンサであり、同一の集積回路上に形成される場合、その精度は少なくともフォトリソグラフィのものである。従って、センサは、他の配置又はマイクロ配置方法によるものよりもはるかに正確に位置決めされる。
【００５４】
次に、図３は、シリコンチップ４００上に形成された勾配センサの例を示す。二つの基本センサ１２、１４が実装されている。ここでは、特許文献３又は特許文献４に記載されているように、各センサは、マイクロフラックスゲートタイプのものであり、二つの磁気コアを備える。しかしながら、単一の磁気コアを備えた二つのマイクロフラックスゲートセンサを使用することや、それぞれ二つ又は単一の磁気コアを備えたＮ個（Ｎ＞２）のマイクロフラックスゲートセンサを使用することも可能である。図３（デュアル磁気コアセンサ）の場合、第一のセンサのコア２３、２５は、導体１から距離ｚ１に位置し、第二のセンサのコア２７、２９は導体１から距離ｚ２に位置する。
【００５５】
磁気コアの長さ方向は、図１〜図３の紙面に垂直なｘ軸（電流ｉが流れる導体によって生じる力線Ｈの軸）に沿っている。
【００５６】
図３の断面図には、コアを取り囲むボックス２２、２４、２６、２８によって、ソレノイド導電コイルが示されている。これらのコイルは、基本センサのセットに対してチップ全体の上に一般的な方法で形成可能であり（図３に示されるように）、磁気コアのずれΔｚ＝ｚ２−ｚ１が、二つの所望の距離において磁場を取得して勾配を計算することを可能にする。
【００５７】
第一の基本センサのコアを形成した後であって、第二の基本センサのコアを堆積させる前に、厚さΔｚの絶縁層（例えばＳｉＯ２）を堆積させることによって、数μｍのずれΔｚ＝ｚ２−ｚ１を簡単に生じさせることができる。また、厚い絶縁層を堆積させて、第一の基本センサの位置と第二の基本センサの位置とにおいて二つの異なる深さでその絶縁層を選択的にエッチングすることもできる。
【００５８】
距離Ｔｙ（基本センサの“ピッチ”）は、チップ上で二つの基本センサを離隔する。図３のセンサの分布は、この条件に合致することができる。センサ１２がセンサ１４から距離Ｔｙに位置することによって、ｙ軸に沿って覆わないという条件に合致している。
【００５９】
図４を用いて、更に他の実施形態を説明する。
【００６０】
Ｎ個の基本センサ（図４の場合Ｎ＝３）が、共通軸ＡＡ’に沿って整列されている。それらの磁気回路はｘ軸に沿っている。軸ＡＡ’に沿って、二つの隣接するセンサ間のずれの条件は一致していて、互いに邪魔しあわない（ピッチｐはこの条件を満たしているとする）。
【００６１】
軸ＡＡ’は、二つの連続する基本センサ間の所望のずれΔｚ＝ｐ・ｓｉｎ（α）（又は、Ｔｙ＝ｐ・ｃｏｓ（α））を有するのに十分な角度αで、導体１に対して傾いている。この角度αは、角度αによって各基本センサの測定が乱されないように十分に小さいことが好ましく、典型的には、１°から１５°の間である。
【００６２】
本実施形態は、同一の基板上に又は同一のチップ上に個々の基本センサを製造することに適合している。実際、本実施形態では、導体１のｙ軸に対してセンサのセットを傾けることによって、簡単にずれΔｚ＝ｚ２−ｚ１を生じさせることができる。後述の実施形態では、磁気層がチップ上の同一レベルに堆積されて、基本センサが、軸ＡＡ’上のピッチｐでずらされる。ずれΔｚは、導体の軸に対してチップを傾けることによるものである。
【００６３】
図２〜図４のデバイスからそれぞれ、ｙｚ平面に配置されたセンサの点における磁場Ｈのｘ成分の勾配のｚ成分を測定することができる。ｙ軸周りにデバイスを９０°回転させることによって、ｙｘ平面に配置されたセンサの点における磁場Ｈのｚ成分の勾配のｘ成分を測定することができる。
【００６４】
また、図２、図３、図４に示されるようにｚ軸に沿って行なう代わりに、ｘ軸に沿ったピッチΔｘで基本センサをずらすことによって、Ｈｘの勾配のｘ方向に沿った成分や、その高次の導関数を測定することもできる。そして、一定のｚ座標の同一平面内において、例えば“マイクロフラックスゲート”センサで本発明による測定を行うことができる。ここで、基本センサは、ｘ軸に沿ったコアを有し、各コアは、その前及び／又は後ろのコアについて、ｘ軸に対してΔｘ、ｙ軸に沿ってＴｙずらされている。
【００６５】
次に、図９Ａは、導体１の上方に位置するｚ＝一定の平面内の三つのセンサの場合を示す。三つの基本センサ２、４、６は、平面ｘＯｙ内に配置されていて、ｙ軸に対してずれＴｙ、ｘ軸に対してずれΔｘを有する。図９Ｂは、三つのセンサの場合を示し、このアセンブリは導体１の上方に中心がある。
【００６６】
図５は、本発明によるデバイス及びデータ処理手段を示す。
【００６７】
図５では、図示される二つのセンサ１２、１４には、これらをまとめる手段３５（例えば、フィルタ及びデータ処理手段、場合によっては増幅手段）が設けられている。二つのセンサは図３のものであるが、ここで説明されるデータ処理手段は、本願で説明されるあらゆる構成に適用可能である。
【００６８】
図５は、センサによる測定の結果である勾配データを処理するのに適合するように構成されているマイクロコンピュータ４５を示す。
【００６９】
このマイクロコンピュータ４５は、全ての電子部品、ソフトウェア等を備えた計算部分を含み、所望の処理を行うことができる。
【００７０】
従って、例えば、システム４５は、フロントサイドバスに結合されたプログラム可能プロセッサ、メモリ、入力周辺機器、例えばハードドライブを含む。プロセッサは、例えばマイクロプロセッサであり得る。磁気測定データから計算するための本発明による処理アルゴリズムは、メモリに記憶可能な命令を含み、本発明によるいずれかの実施形態による処理を実行することができる。
【００７１】
ＡＳＩＣは、手段３５，４５によって行なわれる全ての機能を行う。
【００７２】
本発明による方法を行なうプログラムは、コンピュータシステム又はマイクロコンピュータ４５によって読み取り可能な媒体（例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ  ＲＯＭ、ＤＶＤ  ＲＯＭ、リムーバブルハードドライブ、磁気媒体）に存在しているか、書き込まれている。
【００７３】
また、マイクロコンピュータ４５は、他の周辺機器に接続可能である。計算結果のデータ及び画像をモニタ４７に表示することができる。
【００７４】
点Ｍ（ｘ，ｙ，ｚ）の磁場Ｈのｘ成分の勾配のｚ（又はｘ）成分の測定を、点Ｍ（ｘ，ｙ，ｚ）及びＭ’（ｘ，ｙ＋Ｔｙ，ｚ＋Δｚ）（又は（ｘ＋Δｘ，ｙ＋Ｔｙ，ｚ））の測定から、以下の量を計算することによって得ることができる：
ｇｒａｄｚＨｘ≒
（Ｈｘ（ｘ，ｙ＋Ｔｙ，ｚ＋Δｚ）−Ｈｘ（ｘ，ｙ，ｚ））／Δｚ    （１）
【００７５】
この式は、以下の従来技術の式と異なる：
ｇｒａｄｚＨｘ≒（Ｈｘ（ｘ，ｙ，ｚ＋Δｚ）−Ｈｘ（ｘ，ｙ，ｚ））／Δｚ
【００７６】
ｘに沿った勾配については、以下の式が得られる：
ｇｒａｄｘＨｘ≒（Ｈｘ（ｘ＋Δｘ，ｙ＋Ｔｙ，ｚ）−Ｈｘ（ｘ，ｙ，ｚ））／Δｘ
【００７７】
２次の導関数は以下の式によって得られる：
ｄ（２）（Ｈｘ）／ｄｚ２≒［Ｈｘ（ｘ，ｙ＋２Ｔｙ，ｚ＋２Δｚ）
−２Ｈｘ（ｘ，ｙ＋Ｔｙ，ｚ＋Δｚ）＋Ｈｘ（ｘ，ｙ，ｚ）］×（１／Δｚ２）
【００７８】
ｘに沿った２次の導関数については、以下の式が得られる：
ｄ（２）（Ｈｘ）／ｄｘ２≒［Ｈｘ（ｘ＋２Δｘ，ｙ＋２Ｔｙ，ｚ）
−２Ｈｘ（ｘ＋Δｘ，ｙ＋Ｔｙ，ｚ）＋Ｈｘ（ｘ，ｙ，ｚ）］×（１／Δｘ２）
【００７９】
より一般的には、ｎ次の導関数は、ｎ−１次の導関数から以下の式を用いて計算可能である：
【数１】
2011520114.tif 000003
【００８０】
より一般的な場合、近似式を用いて、このタイプのｄ（ｎ）（Ｈｘ）／ｄｚｎ（又はｄ（ｎ）（Ｈｘ）／ｄｘｎ）を計算することができる：
【数２】
2011520114.tif 000004
ここで、ベクトルｔ（ｘ０，ｙ０，ｚ０）は測定を中心に戻し、係数αｉはΔｚ（又はΔｘ）に依存する。
【００８１】
本発明によると、導関数は、以下のように計算される：
【数３】
2011520114.tif 000005
【００８２】
このデバイスを用いて、導体１を流れる電流ｉを計算することもできる。勾配の測定から、以下のように電流が得られる：
ｉ＝−２Πｚ２ｄＨｘ／ｄｚ
又は、ｉ≒−２（Π／ｘ）ｒ３ｄＨｘ／ｄｘ，（ｒ＝（ｘ２＋ｚ２）１／２）
【００８３】
より一般的には、ｎ＝２次の導関数から、
ｉ＝Πｚ３ｄ（２）Ｈｘ／ｄｚ（２）
若しくは、ｉ＝２Π［ｒ３／（３（ｘ／ｒ）２−１）］ｄ２Ｈｘ／ｄｘ２
又は、ｎ＞２次の導関数から、
ｉ＝（−１）ｎ（２Π／ｎ！）ｚｎ＋１ｄ（ｎ）Ｈｘ／ｄｚ（ｎ）
と得られる。
【００８４】
所望の次数を上述の式から導出することができる。
【００８５】
代わりに、信号の処理回路（例えばＡＳＩＣ型）を、本発明によるデバイスとして同一のチップ上に形成することができる。この場合、チップは、上述の信号の処理機能の全て又は一部を集約する。
【００８６】
本発明によるデバイスは、何らかの遮蔽体の存在により良く耐えることができる。
【００８７】
図６Ａでは、本発明のいずれかの実施形態に従って、二つのセンサ２、４が導体１の近くに配置されている。このアセンブリは遮蔽体５０によって囲まれている。遮蔽体５０に最近接のセンサ４は、遮蔽体５０から距離Ｄに位置する。
【００８８】
図６Ｂは、使用されているセンサについてのみ図６Ａと相違する。図６Ｂは、特許文献２の構成のうち一つに従って配置された二つのセンサ２’、４’を示す。上部センサ４’（遮蔽体５０に最近接）は、遮蔽体５０から距離Ｄ’（Ｄよりも小さい）に位置する。従って、センサ４’は、図６Ａのセンサ４よりも遮蔽体によって乱される。
【００８９】
実際に、二つの連続する基本センサ２、４の間の１μｍから数百μｍのずれΔｚを備えて本発明によるデバイスを完全に形成することができる。こうした寸法は、遮蔽体５０から十分に離してセンサを配置するのに十分なものであり（典型的には数ｍｍから数ｃｍ）、遮蔽体によって、センサが乱されない、又は可能な限り乱され難くなる。互いに積層された二つのセンサでの勾配測定の従来の場合（図６Ｂ）では、基本センサを離隔する距離を、限られた空間内で、一ｍｍ（各センサに設けられた“パッケージング”の厚さとする）未満にすることが難しく、最も外側の基本センサ４’が、本発明の場合（図６Ａ）よりも遮蔽体５０に近づく。
【００９０】
本発明では、少なくとも二つの非常に近い位置Ｍ１及びＭ２において磁場Ｈの二つの値Ｈｘ１及びＨｘ２を測定することによって、磁場Ｈの成分（例えばｘ）の勾配を測定することができる。磁場Ｈｘ１を測定するセンサの磁気回路の存在は、磁場Ｈｘ２の測定を乱さず、同様に、磁場Ｈｘ２を測定する磁気回路の存在は、磁場Ｈｘ１の測定を乱さない。
【００９１】
また、磁場の成分のより大きなｎ次の導関数の一方向（例えばｚ）において測定を行うこともでき、２＝ｄ（２）（Ｈｘ）／ｄｚ２の次数、３＝ｄ（３）（Ｈｘ）／ｄｚ３の次数等である。ここで、本発明に従って配置されたＮ個（Ｎ＞１）のセンサによって、最大Ｎ−１次の導関数を計算できることを思い出されたい。
【００９２】
本発明によるデバイスのセンサは、薄層で形成可能である。図７Ａ及び図７Ｂは、二つの基本センサ２、４（それぞれデュアルコアマイクロフラックスゲート型である）を備えたこのようなデバイスの一部の軸ＢＢ’及びＣＣ’に沿った断面図を示す。図７Ａ及び図７Ｂの余白の正規直交座標系は、それぞれｘ、ｙ及びｚ軸の方向を示す。図８は、座標系Ｏｘｙｚに対する二つの基本センサの位置をダイヤグラムで示し、図７Ａ及び図７Ｂの切断面ＢＢ’及びＣＣ’が接続ビアの箇所において導体を横切る。
【００９３】
これらの図面の構造は、Ｎ個（Ｎ＞２）のセンサに一般化可能である。
【００９４】
ここでは、二つの基本センサはそれぞれ、薄層の積層体から形成されている。下部絶縁層４０１は、ＳｉＯ２等又は感光性ポリマー等の絶縁体ベースで、例えば厚さ１マイクロメートルから１０マイクロメートル（例えば５マイクロメートル）であり、例えばシリコンベースの基板４００の上に存在している。基板４００は、二つのセンサによって最初から共有可能なので、図７Ａ及び図７Ｂにおいて特定の参照符号は同一である。下部絶縁層４０１は、磁場コイル１２１、１２１’及び検出コイル１１１、１１１’の下部４０２、４０２’を含む。各センサにおいて、検出コイル及び磁場コイルは重畳又は離隔され得る。コイル下部４０２、４０２’は、ｙ軸に実質的に平行且つ基板４００の主面に平行な方向に延伸する導線の形状であるとする。また、コイル下部４０２、４０２’は、この例では矩形である。更に、コイル下部４０２、４０２’は、金属ベース（例えば銅、アルミニウム、金）で形成可能である。
【００９５】
第一の誘電体層４０３、４０３’（例えばＳｉＯ２ベース）は、下部絶縁層４０１の上に存在する。層４０３の厚さｅ３は、層４０３’の厚さｅ３’と異なり、ここではｅ３＜ｅ３’である。二つの厚さの差は、導体１に対する図２又は図３の距離のずれΔｚである（この導体がＯｙ方向に沿って配置されている場合）。これら二つの厚さはそれぞれ、例えば１マイクロメートルから１０マイクロメートルの間であり得る。
【００９６】
各誘電体層４０３、４０３’は、その下に位置するコイル１２１、１２１’及び１１１、１１１’の下部４０２、４０２’と、その上に位置する誘電体層４０４に含まれる磁気コア１０１、１０１’との間に挿入される。従って、磁気コア１０１、１０１’及びコイルの下部４０２、４０２’が絶縁される。
【００９７】
各磁気コア１０１、１０１’は、Ｌで示される長さにわたってｘ軸に平行な方向に延伸する。磁気コアは、磁性体ベースで形成可能であり、軟磁性体、アモルファス磁性体、鉄及びニッケルベースの合金等の合金（ＮｉＦｅ、パーマロイを、物理気相堆積法（ＰＶＤ，ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）又は電着によって堆積させることができる）が挙げられる。各コアは、単一の層又は異なる物質の複数の層の積層体で形成可能であり、例えば５００ナノメートルから２０μｍ（例えば２μｍ程度）の厚さを有する。
【００９８】
コア１０１、１０１’を含む各層４０４、４０４’の上には、第二の誘電体層４０５、４０５’（例えばＳｉＯ２ベース）が存在する。
【００９９】
層４０５の厚さｅ５は、層４０５’の厚さｅ５’の厚さと異なり、ここではｅ５’＞ｅ５であり、好ましくは、この厚さの差が、層４０３及び４０３’の間の厚さの差と逆方向にずらされて、デバイス全体は、全長に対して一定の厚さを保つ。好ましくは、実質的に、ｅ５−ｅ５’≒ｅ３’−ｅ３となる。また、二つの厚さｅ５及びｅ５’の間の差は、導体１に対する図１又は図２の距離のずれΔｚに近い（この導体がＯｙ方向に沿って配置されている場合）。各層４０５、４０５’は、典型的には１μｍから１０μｍの間の厚さを有し得る。
【０１００】
第二の誘電体層４０５、４０５’は、その下に位置するコア１０１、１０１’と、その上に位置して且つ誘電体層４０４、４０５’上に位置する層４０６内に挿入されているコイル１１１、１１１’及び１２１、１２１’の上部４０７、４０７’との間の絶縁体として機能する。一方の層４０３、４０３’と他方の層４０５、４０５’との間の上述の厚さの差は、デバイス全体にわたって均一な厚さを備えた層４０６を有することを可能にする。
【０１０１】
コイル上部４０７、４０７’は、Ｏｙに実質的に平行で且つ基板の主面に平行な方向に延伸する導線の形状であるとする。これらのコイル上部４０７、４０７’は、矩形であり、金属ベース（例えば、銅、アルミニウム、金）で形成可能である。
【０１０２】
層４０３、４０３’、４０４、４０４’、４０５、４０５’には穴が開けられて、コイル１１１、１１１’及び１２１、１２１’の下部４０２、４０２’及び上部４０７、４０７を接続する垂直コネクタ４０８、４０８’（例えば金属ベース）を収容する。
【０１０３】
垂直コネクタ４０８、４０８’によって接続されたコイル１１１、１１１’及び１２１、１２１’の下部４０２、４０２’及び上部４０７、４０７’は、螺旋状に又はコア１０１、１０１’に沿って巻いている略矩形の又は準矩形の巻きを生じさせる。
【０１０４】
また、接続ラグ４０９、４０９’（例えば金属ベース）も層４０６内に挿入されて、例えば、外部回路から多様なコイルに向かう電流又は多様なコイルから外部回路に向かう電流の経路として作用する。
【０１０５】
従って、基板に対して異なる距離で複数のセンサを形成するために、絶縁層４０３は、隣接する基本センサのコアの下よりも、一つの基本センサのコアの下でより薄くなるように形成可能である。層４０５に対しては逆にして、基本センサの積層体の全厚を同じにすることができる。局所的により薄い層４０３、４０５’を形成するため、例えば、厚い層を堆積させて、より薄くしたい箇所において局所的にエッチングすることができる。
【０１０６】
図４を参照して説明した方法で実現されるデバイスの場合、一つの基本センサと隣接するセンサの層とを異なる厚さにすることは必要ではない。この場合、図７Ａ及び図７Ｂの構造は単純化されて、全ての層が、一つのセンサから次のセンサに向けて同じ厚さを有する。
【０１０７】
個々のセンサを形成するための方法は、特許文献３に記載されている方法から得ることができる。
【０１０８】
単一のセンサ用の製造方法のステップは、特許文献３の図５Ａ〜５Ｇに示されているが、磁場コイルが磁気コアの端部に対して突出するという特許文献３に示される特徴は考慮しない。
【０１０９】
上述のように、本方法による製造中に、層４０３、４０３’、４０５、４０５’の厚さは、例えばより厚い層のエッチングによって適合され得る。
【０１１０】
本発明は、寄生導体によって生じる乱れを低減させることを可能にする。本発明は、外部磁場の乱れによってあまり影響を受けない磁場センサ（非接触）による電流測定に応用可能である。また、本発明は、磁場が一つの方向において不変（少なくとも局所的に）である環境での磁場の成分の他の勾配測定にも応用可能である。
【０１１１】
電流測定の使用分野は多数存在し、以下のものが挙げられる：
‐  産業用建物や、住宅、輸送手段（自動車、飛行機、ボート）における電力消費の評価、
‐  その同じ環境における保護機能（回路ブレーカーの起動）、
‐  電気エンジンの保護（その電気エンジンの高価な銅巻き線がより良い状態になり、絶縁体を劣化させて短絡を生じさせることを回避する）、
‐  埋め込まれたケーブルの検出及び位置決め、
‐  非破壊試験又は金属の探索において生じる電流の測定。
【０１１２】
後述のように、ずれＴｙの調節は、設計段階において計算、シミュレーション、又は実験可能であり、所望のセンサに対するＴｙの最適値を求めることができる。
【０１１３】
これから、磁気回路同士の相互作用を最小化するためにＴｙを求めるための方法を説明する。ここで、距離が増大すると、相互作用が大きく減少することは分かっている。言い換えると、これは、寸法Ｔｙに対して、決定された精度で本発明による測定を行うことを可能にする方法である。
【０１１４】
磁場の成分Ｈｘのｚ軸に沿った勾配又はｎ次の導関数を測定したいとする。ここで、磁場の大きさのオーダが、“ｐ％”の精度で“ｈ”である。従って、測定に対する全許容誤差がｈ・ｐ／１００であり、２回の磁場測定が行われる（例えば勾配を測定するために）。各磁場測定に対して、最大で
（１／２）・ｈ・ｐ／１００＝ｈ・ｐ／２００
に等しい誤差が許容される。
【０１１５】
ｙ軸上で基本センサ間の適切なずれＴｙを最も良く調節するために、例えば、第一の基本センサを、磁場ｈ（この寸法決めの目的に対しては一定で生じる）を測定する箇所に配置して、そして、測定が安定化すると、この第一のセンサで磁場ｈの測定を行うことを続けながら、徐々に第二のセンサをｙ軸上で第一のセンサに近づける。第二のセンサの磁気回路が第一の回路の測定を乱すので、第二のセンサの接近中に、磁場ｈの測定の変化が観測される。第一のセンサによって行なわれる測定結果が、厳密値ｈで“ｈ・ｐ／２００”からずれるときに、“Ｔｙ最小”のずれを二つの基本センサの間で記録することができる。そして、少なくともこの値Ｔｙ最小でずらされた基本センサを備えた本発明によるセンサ全体を十分に製造できる。
【０１１６】
代わりに、この値Ｔｙ最小を計算を実験的に行う代わりにデジタルシミュレーションを行い（例えば、ＦＬＵＸ  ３ＤやＡＮＳＹＳ等の有用要素法を用いて磁場を計算するソフトウェアで）、Ｔｙ＞Ｔｙ最小のセンサを個別に又は集積的に製造するための安全係数を取る。
【０１１７】
Ｎ個のセンサを含む測定に対して（磁場ＨＸのｎ＝Ｎ−１次の導関数用の測定の場合）、Ｎ回の測定の重み付けされた和を含む計算を行う必要がある。従って、Ｎ個のセンサが存在しているが、計算式では２ｎ回の測定の線形結合を用いるので、各基本センサに対して、最大許容誤差を、ｈ・ｐ／（１００・Ｎ）までに、更に慎重にはｈ・ｐ／（１００・２ｎ）までに制限することが望ましい。
【符号の説明】
【０１１８】
１  導体
２、４、６、１２、１４  基本センサ
２３、２５、２７、２９、１０１  磁気コア
１１１  検出コイル
１２１  磁場コイル
４００  基板
４０１  下部絶縁層
４０２  コイル下部
４０３  第一の誘電体層
４０４  誘電体層
４０５  第二の誘電体層
４０６  層
４０７  コイル上部
４０８  垂直コネクタ
４０９  接続ラグ
【図１】
2011520114.tif 000008
【図２】
2011520114.tif 000009
【図３】
2011520114.tif 000010
【図４】
2011520114.tif 000011
【図５】
2011520114.tif 000012
【図６Ａ】
2011520114.tif 000013
【図６Ｂ】
2011520114.tif 000014
【図７Ａ】
2011520114.tif 000015
【図７Ｂ】
2011520114.tif 000016
【図８】
2011520114.tif 000017
【図９Ａ】
2011520114.tif 000018
【図９Ｂ】
2011520114.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月13日(2010.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場の成分Ｈｘのｚ又はｘ方向の勾配又は１よりも大きなｎに対するｎ次の導関数を測定するための方法であって、前記成分はｙ方向において少なくとも局所的に不変であり、ｘ、ｙ及びｚ方向は互いに垂直であり、
ａ）前記磁場の成分がｙ方向において不変である領域に、ｎ＋１個以上であるＮ個の基本磁場センサを、該基本磁場センサのそれぞれが、前後の基本磁場センサに対して、
ｙ軸に沿って距離Ｔｙだけ、
ｚ軸に沿って距離Δｚ、又はｘ軸に沿って距離Δｘだけずらされるように配置するステップと、
ｂ）前記Ｎ個の基本磁場センサのそれぞれで磁場を測定するステップと、
ｃ）前記ｂ）ステップで得られた磁場の測定値の関数として、前記勾配又は前記ｎ次の導関数の値を計算するステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記基本磁場センサがマイクロセンサである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基本磁場センサが共有基板（４００）上に集積されている、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記基本磁場センサが、ｙ軸に対して角度αを成す軸（ＡＡ’）に沿って整列される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記角度αが１°から１５°の間である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
‐  ｎ＝１であり、
ｇｒａｄｚＨｘ≒（Ｈｘ（ｘ，ｙ＋Ｔｙ，ｚ＋Δｚ）−Ｈｘ（ｘ，ｙ，ｚ））／Δｚ
又は、
ｇｒａｄｘＨｘ≒（Ｈｘ（ｘ＋Δｘ，ｙ＋Ｔｙ，ｚ）−Ｈｘ（ｘ，ｙ，ｚ））／Δｘ
を用いて、前記成分Ｈｘのｚ又はｘ軸に沿った勾配の成分が計算されるか、
又は、
‐  ｎ＝２であり、
ｄ（２）（Ｈｘ）／ｄｚ２≒［Ｈｘ（ｘ，ｙ＋２Ｔｙ，ｚ＋２Δｚ）
−２Ｈｘ（ｘ，ｙ＋Ｔｙ，ｚ＋Δｚ）＋Ｈｘ（ｘ，ｙ，ｚ）］×（１／Δｚ２）
又は、
ｄ（２）（Ｈｘ）／ｄｘ２≒［Ｈｘ（ｘ＋２Δｘ，ｙ＋２Ｔｙ，ｚ）
−２Ｈｘ（ｘ＋Δｘ，ｙ＋Ｔｙ，ｚ）＋Ｈｘ（ｘ，ｙ，ｚ）］×（１／Δｘ２）
を用いて、前記成分Ｈｘのｚ又はｘ軸に沿った２次の導関数の成分が計算されるか、
又は、
‐  ｎ＞２であり、
【数１】
2011520114.tif 000020
を用いるか、若しくは、より一般的に、
【数２】
2011520114.tif 000021
を用いて、前記成分Ｈｘのｚ又はｘ軸に沿ったｎ次の導関数の成分が計算され、
ここで、ベクトルｔ（ｘ０、ｙ０、ｚ０）は測定を中心に戻し、係数αｉはΔｚ又はΔｘに依存する、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
軸（ｙ）に沿って配置された導線（１）の電流を測定する方法であって、
‐  請求項１から６のいずれか一項に記載の方法を行なうステップと、
‐  電流を計算するステップと、を含む方法。
【請求項８】
前記電流の計算が、
ｉ＝−２Πｚ２ｄＨｘ／ｄｚ
又は、ｉ＝−２（Π／ｘ）ｒ３ｄＨｘ／ｄｘ、ここで、ｒ＝（ｘ２＋ｚ２）１／２
又は、ｎ＝２次の導関数から、
ｉ＝Πｚ３ｄ（２）Ｈｘ／ｄｚ（２）
又は、ｉ＝２Π［ｒ３／（３（ｘ／ｒ）２−１）］ｄ２Ｈｘ／ｄｘ２
又は、ｎ＞２次の導関数から、
ｉ＝（−１）ｎ（２Π／ｎ！）ｚｎ＋１ｄ（ｎ）Ｈｘ／ｄｚ（ｎ）
又は、前記式から所望の次数の導関数によって得られた式を用いて、行なわれる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記基本磁場センサがそれぞれ、マイクロフラックスゲートタイプ若しくは磁気抵抗タイプのもの（特に、ＡＭＲ、ＧＭＲ又はＴＭＲ）又は磁気インピーダンスタイプのものである、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
磁場の成分Ｈｘのｚ方向又はｘ方向の勾配又はｎ＞１次の導関数を測定するためのデバイスであって、前記成分はｙ方向において少なくとも局所的に不変であり、ｘ、ｙ及びｚ方向は互いに垂直であり、
‐  前記磁場の成分がｙ方向において不変である領域に配置されたｎ＋１個以上であるＮ個の基本磁場センサであって、該基本磁場センサのそれぞれが、前後の基本磁場センサに対して、
ｙ軸に沿って距離Ｔｙだけ、
ｚ軸に沿って距離Δｚ、又はｘ軸に沿って距離Δｘだけずらされている、基本磁場センサと、
‐  前記基本磁場センサを用いて得られる磁場の測定値の関数として、所望の勾配の値を計算するための手段（４５）と、を含むデバイス。
【請求項１１】
前記基本磁場センサがマイクロセンサである、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記基本磁場センサが共有基板（４００）上に集積されている、請求項１０又は１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記基本磁場センサを囲む遮蔽手段（５０）を含む請求項１０から１２のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記基本磁場センサがそれぞれ、マイクロフラックスゲートタイプ若しくは磁気抵抗タイプのもの（特に、ＡＭＲ、ＧＭＲ又はＴＭＲ）又は磁気インピーダンスタイプのものである、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記距離Ｔｙが所定の最小距離Ｔｙ最小よりも大きく、前記基本磁場センサの一つによって生じる磁気的乱れが、該基本磁場センサに隣接する基本磁場センサによって行われる測定に影響を与えない、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法、又は、請求項１０から１４のいずれか一項に記載のデバイス。
【国際調査報告】
2011520114.tif 000022
2011520114.tif 000023
2011520114.tif 000024
2011520114.tif 000025
2011520114.tif 000026
2011520114.tif 000027