(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に延伸する第１磁気収束部と、
前記第１方向に延伸し、前記第１磁気収束部を挟む第１感磁部および第２感磁部と、
を含む基板上の第１パターンと、
前記第１磁気収束部の前記第１方向とは反対側の端部よりも前記第１方向側にずれた位置から、前記第１方向に延伸する第２磁気収束部と、
前記第１方向に延伸し、前記第２磁気収束部を挟む第３感磁部および第４感磁部と、
を含み、基板上において前記第１方向の磁束成分が前記第１磁気収束部から前記第２磁気収束部に移る磁路を形成する位置に配置される第２パターンと、
を有する第１複合パターンと、
前記第１複合パターンと重ならない位置に設けられ、前記第１複合パターンと同形状の複合パターンを有する第２複合パターンと、
を備え、
前記第１複合パターンおよび前記第２複合パターンの、前記第１感磁部の組、前記第２感磁部の組、前記第３感磁部の組、および前記第４感磁部の組は、前記基板上において前記第１方向とは直交し、かつ、正負が異なる方向に感磁軸をそれぞれ有する、磁気センサ。
【請求項２】
第１方向に延伸する第１磁気収束部と、
前記第１方向に延伸し、前記第１磁気収束部の前記第１方向側の端部において前記第１磁気収束部を挟む第１感磁部および第２感磁部と、
を含む基板上の第１パターンと、
前記第１方向に延伸し、前記第１磁気収束部と並走する第２磁気収束部と、
前記第１方向に延伸し、前記第２磁気収束部の前記第１方向とは反対側の端部において前記第２磁気収束部を挟む第３感磁部および第４感磁部と、
を含む基板上の第２パターンと、
を有する第１複合パターンと、
前記第１複合パターンと重ならない位置に設けられ、前記第１複合パターンと同形状の複合パターンを有する第２複合パターンと、
を備え、
前記第１複合パターンおよび前記第２複合パターンの、前記第１感磁部の組、前記第２感磁部の組、前記第３感磁部の組、および前記第４感磁部の組は、前記基板上において前記第１方向とは直交し、かつ、正負が異なる方向に感磁軸をそれぞれ有する、磁気センサ。
【請求項３】
前記第１磁気収束部および前記第２磁気収束部は、各々の前記第１方向の長さが等しく、各々の前記第１方向側の端部と前記第１方向とは反対側の端部が揃って配置する、請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記第１感磁部および前記第２感磁部は、前記第１磁気収束部と一部が重なり、
前記第３感磁部および前記第４感磁部は、前記第２磁気収束部と一部が重なる、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】
前記第１および前記第２パターンは、前記基板上において点対称に配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記第２複合パターンは、基板上において、前記第１複合パターンの前記第１方向に対して直交する第２方向に位置する、請求項１から５のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記第１複合パターンの前記第１磁気収束部の前記第２磁気収束部が設けられる側とは反対側において、前記第１方向に延伸する第１補助磁気収束部と、
前記第２複合パターンの前記第２磁気収束部の前記第１磁気収束部が設けられる側とは反対側において、前記第１方向に延伸する第２補助磁気収束部と、
を備える請求項６に記載の磁気センサ。
【請求項８】
前記第２複合パターンは、基板上において、前記第１複合パターンの前記第１方向に位置する、請求項１から５のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項９】
前記第１パターンの前記第１磁気収束部の前記第２磁気収束部が設けられる側とは反対側において、前記第１方向に延伸する第１補助磁気収束部と、
前記第２パターンの前記第２磁気収束部の前記第１磁気収束部が設けられる側とは反対側において、前記第１方向に延伸する第２補助磁気収束部と、
を備える請求項８に記載の磁気センサ。
【請求項１０】
前記第１磁気収束部の前記第１方向とは反対側の端部は、前記第２磁気収束部の方向および前記第２磁気収束部とは反対の方向にそれぞれ突出する磁気収束部材を有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項１１】
前記第２磁気収束部の前記第１方向側の端部は、前記第１磁気収束部の方向および前記第１磁気収束部とは反対の方向にそれぞれ突出する磁気収束部材を有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項１２】
前記第１補助磁気収束部の前記第１方向側の端部と、前記第２補助磁気収束部の前記第１方向とは反対側の端部とは、前記第１方向に対して直交する第２方向に突出する磁気収束部材をそれぞれ有する、請求項７または９に記載の磁気センサ。
【請求項１３】
第１方向に延伸する第１磁気収束部と、
前記第１方向に延伸し、前記第１磁気収束部の前記第１方向側の端部において前記第１磁気収束部を挟む第１感磁部および第２感磁部と、
前記第１方向に延伸し、前記第１磁気収束部の前記第１方向とは反対側の端部において前記第１磁気収束部を挟む第３感磁部および第４感磁部と、
を有する基板上の第１複合パターンと、
前記第１複合パターンと重ならない位置に設けられ、前記第１複合パターンと同形状の複合パターンを有する前記基板上の第２複合パターンと、
を備え、
前記第１複合パターンおよび前記第２複合パターンの、前記第１感磁部の組、前記第２感磁部の組、前記第３感磁部の組、および前記第４感磁部の組は、前記基板上において前記第１方向とは直交し、かつ、正負が異なる方向に感磁軸をそれぞれ有する、磁気センサ。
【請求項１４】
前記第１複合パターンおよび前記第２複合パターンの前記第１感磁部、前記第２感磁部、前記第３感磁部、および前記第４感磁部は、前記第１磁気収束部と一部が重なる、請求項１３に記載の磁気センサ。
【請求項１５】
前記第２複合パターンは、基板上において、前記第１複合パターンの前記第１方向に対して直交する第２方向に位置する、請求項１３または１４に記載の磁気センサ。
【請求項１６】
前記第１複合パターンの前記第１磁気収束部の前記第２複合パターンが設けられる側とは反対側において、前記第１方向に延伸する第１補助磁気収束部と、
前記第２複合パターンの前記第１磁気収束部の前記第１複合パターンが設けられる側とは反対側において、前記第１方向に延伸する第２補助磁気収束部と、
を備える請求項１５に記載の磁気センサ。
【請求項１７】
前記基板は複数の層が積層され、
前記第１感磁部、前記第２感磁部、前記第３感磁部、および前記第４感磁部が形成される層は、前記第１磁気収束部が形成される層とは異なる層である、請求項１から１６のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項１８】
前記第１感磁部、前記第２感磁部、前記第３感磁部、および前記第４感磁部の出力に基づき、外部から入力する磁場ベクトルの直交する３つの成分を演算する演算部を備える、請求項１から１７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出する巨大磁気抵抗（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、少なくとも直交する２つの磁場成分を含む入力磁場を検出して、当該２つの成分を分離して出力する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  国際公開第２０１４／１５６１０８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような磁気センサを用いて例えばＸＹＺ方向といった直交する３方向の磁場を検出する場合、複数の磁気抵抗素子を用いて検出することが知られていた。しかしながら、複数の磁気抵抗素子を略同一に精度良く形成しないと、それらの感度等の性能にばらつきが生じ、一の軸の検出結果に他の軸の磁場成分の影響が含まれてしまう「他軸感度」が発生することがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、第１方向に延伸する第１磁気収束部と、第１方向に延伸し、第１磁気収束部を挟む第１感磁部および第２感磁部と、を含む基板上の第１パターンと、第１磁気収束部の第１方向とは反対側の端部よりも第１方向側にずれた位置から、第１方向に延伸する第２磁気収束部と、第１方向に延伸し、第２磁気収束部を挟む第３感磁部および第４感磁部と、を含み、基板上において第１パターンと点対称に配置される第２パターンと、を有する第１複合パターンと、第１複合パターンと重ならない位置に設けられ、第１複合パターンと同形状の複合パターンを有する第２複合パターンと、を備え、第１複合パターンおよび第２複合パターンの、第１感磁部の組、第２感磁部の組、第３感磁部の組、および第４感磁部の組は、基板上において第１方向とは直交し、かつ、正負が異なる方向に感磁軸をそれぞれ有する、磁気センサを提供する。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、第１方向に延伸する第１磁気収束部と、第１方向に延伸し、第１磁気収束部を挟み、第１磁気収束部と一部が重なる第１感磁部および第２感磁部と、を含む基板上の第１パターンと、第１方向に延伸し、第１磁気収束部と並走する第２磁気収束部と、第１方向に延伸し、第２磁気収束部を挟み、第２磁気収束部と一部が重なる第３感磁部および第４感磁部と、を含み、基板上において第１パターンと点対称に配置される第２パターンと、を有する第１複合パターンと、第１複合パターンと重ならない位置に設けられ、第１複合パターンと同形状の複合パターンを有する第２複合パターンと、を備え、第１複合パターンおよび第２複合パターンの、第１感磁部の組、第２感磁部の組、第３感磁部の組、および第４感磁部の組は、基板上において第１方向とは直交し、かつ、正負が異なる方向に感磁軸をそれぞれ有する、磁気センサを提供する。
【０００６】
本発明の第３の態様においては、第１方向に延伸する第１磁気収束部と、第１方向に延伸し、第１磁気収束部の第１方向側の端部において第１磁気収束部を挟む第１感磁部および第２感磁部と、第１方向に延伸し、第１磁気収束部の第１方向とは反対側の端部において第１磁気収束部を挟む第３感磁部および第４感磁部と、を有する第１複合パターンと、第１複合パターンと重ならない位置に設けられ、第１複合パターンと同形状の複合パターンを有する第２複合パターンと、を備え、第１複合パターンおよび第２複合パターンの、第１感磁部の組、第２感磁部の組、第３感磁部の組、および第４感磁部の組は、基板上において第１方向とは直交し、かつ、正負が異なる方向に感磁軸をそれぞれ有する、磁気センサを提供する。
【０００７】
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】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る磁気センサ１００の第１構成例を示す。
【図２】本実施形態に係る第１構成例の磁気センサ１００の断面図の一例を示す。
【図３】本実施形態に係る磁気センサ１００の第２構成例を示す。
【図４】異なる感磁軸を有する感磁部が絶縁層２０内に形成された例を示す。
【図５】本実施形態に係る磁気センサ１００の第３構成例を示す。
【図６】本実施形態に係る磁気センサ１００の第４構成例を示す。
【図７】本実施形態に係る磁気センサ１００の第５構成例を示す。
【図８】本実施形態に係る磁気センサ１００の第６構成例を示す。
【図９】本実施形態に係る磁気センサ１００の第７構成例を示す。
【図１０】本実施形態に係る磁気センサ１００の第８構成例を示す。
【図１１】本実施形態に係る磁気センサ１００に接続される演算装置１０００の構成例を示す。
【図１２】本実施形態に係る感磁部の構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る磁気センサ１００の第１構成例を示す。磁気センサ１００は、直交する３方向をそれぞれ向く磁場成分が混在した（合成された）磁場ベクトルを検出する。また、磁気センサ１００が検出した信号は、信号処理によって、当該３方向の磁場成分を分離することができる。図１は、直交する３方向をＸ、Ｙ、Ｚ軸で示し、磁気センサ１００の斜視図の例を示す。磁気センサ１００は、基板１０、第１磁気収束部１１０、第２磁気収束部１２０、第３磁気収束部１３０、第１感磁部２１０、第２感磁部２２０、第３感磁部２３０、第４感磁部２４０、および第５感磁部２５０を備える。
【００１１】
第１磁気収束部１１０、第２磁気収束部１２０、および第３磁気収束部１３０は、基板１０上のＸＹ平面と略平行な面に形成され、第１方向に延伸する。ここで、第１方向は、＋Ｙ方向とする。本実施形態において、第１磁気収束部１１０、第２磁気収束部１２０、および第３磁気収束部１３０を特に区別しない場合、単に磁気収束部とする。磁気収束部は、パーマロイ等の強磁性材料で形成され、近傍の磁力線の向きを変化させる。磁気収束部は、例えば、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＢ、ＮｉＦｅＣｏ、及びＣｏＦｅ等の軟磁性材料で形成されることが望ましい。
【００１２】
図１は、磁気収束部がＹ方向を長手方向とした矩形の略同一形状に形成され、Ｘ方向に等間隔に配列される例を示す。これに代えて、磁気収束部の形状は、矩形に限らず、Ｙ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、楕円等のいずれであってもよい。また、磁気収束部は、各々がＹ方向に平行なそれぞれの長辺が略同一の長さを有する例を示したが、これに代えて、それぞれの長辺が異なる長さであってもよい。また、磁気収束部は、Ｘ方向に平行なそれぞれの短辺が略同一の長さを有する例を示したが、これに代えて、それぞれの短辺が異なる長さであってもよい。
【００１３】
第２磁気収束部１２０および第３磁気収束部１３０は、第１磁気収束部１１０を挟み、第１磁気収束部１１０に対して対称に配置されてよい。なお、第２磁気収束部１２０および第３磁気収束部１３０は、第１磁気収束部１１０の第１方向とは反対側の（−Ｙ方向側の）端部よりも第１方向側にずれた位置から、第１方向に延伸する。即ち、第１磁気収束部１１０の第１方向とは反対側（−Ｙ方向側）の端部は、第２磁気収束部１２０および第３磁気収束部１３０と比較して、−Ｙ方向側に突出する。また、第２磁気収束部１２０および第３磁気収束部１３０の＋Ｙ方向側の端部は、第１磁気収束部１１０と比較して、＋Ｙ方向側にそれぞれ突出する。
【００１４】
例えば、第１磁気収束部１１０は、第２磁気収束部１２０および第３磁気収束部１３０と比較して−Ｙ方向に突出しているので、−Ｙ方向側から入力する入力する磁場Ｂｙを引き寄せる。また、第２磁気収束部１２０および第３磁気収束部１３０は、第１磁気収束部１１０と比較して＋Ｙ方向に突出しているので、図１の点線の例で示すように、第１磁気収束部１１０に引き寄せられた磁場Ｂｙは、第２磁気収束部１２０および第３磁気収束部１３０の方向へと曲げられて＋Ｙ方向へと出力される。これにより、第１磁気収束部１１０から第２磁気収束部１２０または第３磁気収束部１３０に向かうＸ方向の磁場成分が発生する。
【００１５】
なお、第２磁気収束部１２０および第３磁気収束部１３０は、第１磁気収束部１１０と比較して＋Ｙ方向に突出しているので、＋Ｙ方向側から入力する磁場Ｂｙを引き寄せる。例えば、−Ｙ方向と略平行に第２磁気収束部１２０または第３磁気収束部１３０へと入力する磁場は、第１磁気収束部１１０の方向へと曲げられ、図１の点線で示した磁場Ｂｙの磁束の経路とは逆向きに進行する。即ち、磁気収束部は、Ｙ方向に入力する磁場の成分を曲げて、Ｘ方向の磁場成分を発生させる。
【００１６】
磁気収束部は、それぞれ、磁気収束部材を有してよい。図１は、第１磁気収束部１１０の第１方向とは反対側の端部が、第２方向に延伸する磁気収束部材１１２を有する例を示す。磁気収束部材１１２は、＋Ｙ方向に入力する磁場の成分をより多く収束させて、第１磁気収束部１１０に供給することができる。また、図１は、第２磁気収束部１２０の第１方向側の端部が第２方向に延伸する磁気収束部材１２２を、第３磁気収束部１３０の第１方向側の端部が第２方向に延伸する磁気収束部材１３２を、それぞれ有する例を示す。これにより、磁気収束部材１２２および磁気収束部材１３２は、−Ｙ方向に入力する磁場の成分をより多く収束させることができる。ここで、第２方向は、＋Ｘ方向とする。
【００１７】
第１感磁部２１０、第２感磁部２２０、第３感磁部２３０、第４感磁部２４０、および第５感磁部２５０は、基板１０上のＸＹ平面と略平行な面に形成され、第１方向に延伸する。本実施形態において、第１感磁部２１０、第２感磁部２２０、第３感磁部２３０、第４感磁部２４０、および第５感磁部２５０を特に区別しない場合、単に感磁部とする。感磁部は、磁気収束部が形成される面とは異なる面に形成されてよい。
【００１８】
図１において、感磁部は、略同一形状にそれぞれ形成され、Ｘ方向にそれぞれ配列される例を示す。また、第１感磁部２１０、第２感磁部２２０、および第３感磁部２３０、第４感磁部２４０は、第５感磁部２５０に対して対称に配置されてよい。図１は、第１磁気収束部１１０のＹ方向の中心軸と第５感磁部２５０のＹ方向の中心軸とが、ＸＹ面と平行な面における平面視で略一致するように配置され、磁気センサ１００が当該２つの中心軸を含むＹＺ面に対して面対称に形成された例を示す。
【００１９】
感磁部は、第１方向に略垂直な＋Ｘ方向および−Ｘ方向の磁場を検出する。感磁部は、例えば、ＸＹ平面に対して平行かつ第１方向に対して垂直な第２方向と略平行な磁場を検出する感磁軸を有し、第１方向と、第１方向および第２方向に垂直な第３方向（＋Ｚ方向）と略平行な磁場成分を検出しない。即ち、感磁部は、磁気収束部等の無い状態でＸ方向に感磁軸を有する。
【００２０】
図１の例において、第１方向、第２方向、および第３方向は、それぞれ互いに直交している例を示すが、これに代えて、互いの方向が異なっていればよい。つまり、それぞれが略直交となっていてもよいし、互いに屈曲していてもよい。
【００２１】
感磁部は、平板状であることが好ましい。感磁部のそれぞれの形状は、Ｚ軸方向から見た平面視で、矩形がより好ましい形状であるが、これに代えて、正方形、平行四辺形、台形、三角形、多角形、円形、及び楕円形等のいずれであってもよい。また、感磁部のうちの少なくとも１つは、Ｙ方向に小分けに分割区分された複数の感磁部を有してもよい。この場合、分割区分された複数の感磁部は、１かたまりの感磁部として機能するようにメタル配線等で接続される。即ち、感磁部のうちの少なくとも１つは、単一の感磁部に代えて、２つ以上の感磁部をメタル配線で接続して形成されてもよい。
【００２２】
感磁部は、１軸方向の磁場のみを検出して抵抗値を変化させる素子であればよい。感磁部は、例えば、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子、及び異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）素子等のいずれでもよく、または、これらの組み合わせであってもよい。感磁部は、一例として、＋Ｘ方向の磁場が入力すると、抵抗値が増加し、−Ｘ方向の磁場が入力すると、抵抗値が減少するようにそれぞれ形成される。感磁部は、Ｘ方向の磁場成分の大きさに応じて、抵抗値を変化させる磁気抵抗素子でよい。
【００２３】
感磁部は、磁気収束部によって曲げられた磁場のうち、Ｘ方向に入力する磁場の成分に応じて、抵抗値を変化させる。磁気センサ１００に入力する磁場が＋Ｙ方向であっても、図１の例に示すように、磁気収束部によってＸ方向の磁場が生成されるので、感磁部は抵抗値を変化させる。第１磁気収束部１１０および第３磁気収束部１３０の間に配置される第１感磁部２１０および第２感磁部２２０は、例えば、図１に示す＋Ｙ方向の磁場Ｂｙの磁気センサ１００への入力に応じて、−Ｘ方向の磁場成分が入力し、抵抗値が減少する。また、第１磁気収束部１１０および第２磁気収束部１２０の間に配置される第３感磁部２３０および第４感磁部２４０は、＋Ｘ方向の磁場成分が入力し、抵抗値が増加する。
【００２４】
なお、第５感磁部２５０は、第１磁気収束部１１０の基板１０側の、磁場Ｂｙが分岐する領域に配置されるので、理想的には、＋Ｘ方向および−Ｘ方向に分岐した磁場成分が相殺され、抵抗値は変化しない。以上の例において、感磁部の抵抗値の初期値をＲ０とすると、＋Ｙ方向の磁場Ｂｙの入力に対して、次式が成立する。
（数１）
Ｒ１＝Ｒ０−ΔＲｙ
Ｒ２＝Ｒ０−ΔＲｙ
Ｒ３＝Ｒ０＋ΔＲｙ
Ｒ４＝Ｒ０＋ΔＲｙ
Ｒ５＝Ｒ０
【００２５】
なお、第１感磁部２１０の抵抗値をＲ１、第２感磁部２２０の抵抗値をＲ２、第３感磁部２３０の抵抗値をＲ３、第４感磁部２４０の抵抗値をＲ４、第５感磁部２５０の抵抗値をＲ５、磁場Ｂｙの入力によって発生するＸ成分の磁場に応じて変化する抵抗値の変化量をΔＲｙとした。また、磁気収束部および感磁部は、形状が略同一形状で形成され、配置は対称配置の理想的な磁気センサ１００の例を考え、抵抗値の初期値および変化量は全て略同一の値を用いた。
【００２６】
図２は、本実施形態に係る第１構成例の磁気センサ１００の断面図の一例を示す。図２は、図１のＡ−Ａ'線の断面図の一例を示す。磁気収束部および感磁部は、基板１０の一方の面に形成される。基板１０は、半導体、ガラス、およびセラミック等で形成された基板のいずれかでよい。また、基板１０は、ＩＣ等の電子回路を搭載した基板であってもよい。基板１０は、複数の層が積層されてよい。例えば、基板１０の一方の面である基板平面１２には、絶縁層２０が形成される。絶縁層２０は、ＳｉＮまたはＳｉＯ２等を含んでよい。
【００２７】
絶縁層２０の上面は、ＸＹ平面に略平行な面が形成される。図２は、絶縁層２０の上面を第１平面２２とし、磁気収束部が当該第１平面２２に形成された例を示す。また、絶縁層２０の内部は、ＸＹ平面に略平行な面が形成されてよい。図２は、絶縁層２０の内部に第２平面２４が形成された例を示す。第２平面２４のような内部の平面は、絶縁層を段階的な積層、またはエッチング等によって形成してよい。
【００２８】
図２において、磁気収束部は、Ｚ方向に厚さをもち、第１平面２２に重なる（交差する、または、接する）。磁気収束部は、底面が第１平面２２に接するように配置されてよく、また、それぞれの一部が第１平面２２に埋め込まれるように配置されてもよい。なお、図１は、磁気収束部のＺ方向の厚さが略同一の厚さに形成される例を示すが、これに代えて、各々の厚さが不揃いであってもよい。
【００２９】
図２は、感磁部が第２平面２４に形成された例を示す。感磁部は、各々の底面が第２平面２４に接するように配置されてよく、また、各々の一部が第２平面２４に埋め込まれるように配置されてもよい。また、図２において、感磁部は、Ｚ軸方向の厚さが略同一の厚さに形成される例を示すが、これに代えて、各々の厚さが不揃いであってもよい。このように、感磁部が形成される層は、磁気収束部が形成される層とは異なる層でよい。このような磁気センサ１００に対して、磁場がＸ方向およびＺ方向に入力する場合を次に説明する。
【００３０】
第３磁気収束部１３０は、−Ｘ方向側から入力する近傍の磁場Ｂｘを引き寄せる。例えば、図２の点線で示すように、＋Ｘ方向と略平行に磁気センサ１００へと入力する磁場Ｂｘは、磁気収束部にそれぞれ引き寄せられながら＋Ｘ方向へと向かう。このような＋Ｘ方向に向かう磁場Ｂｘの入力に対して、第１感磁部２１０、第２感磁部２２０、第３感磁部２３０、および第４感磁部２４０は、＋Ｘ方向の磁場成分が入力し、抵抗値が増加する。なお、第５感磁部２５０は、第１磁気収束部１１０の基板１０側に配置されるので、理想的には、Ｘ方向の磁場成分が第１磁気収束部１１０に引き寄せられるので、抵抗値は変化しない。
【００３１】
また、第２磁気収束部１２０は、＋Ｘ方向側から入力する近傍の磁場を引き寄せる。例えば、−Ｘ方向と略平行に磁気センサ１００へと入力する磁場は、磁気収束部にそれぞれ引き寄せられながら、例えば図２の点線の逆向きに進行するように、−Ｘ方向へと向かう。例えば、このような−Ｘ方向に向かう磁場の入力に対して、第１感磁部２１０、第２感磁部２２０、第３感磁部２３０、および第４感磁部２４０は、抵抗値が減少し、第５感磁部２５０は、理想的にはＸ方向の磁場成分が入力しないので抵抗値が変化しない。
【００３２】
また、磁気収束部は、−Ｚ方向側から入力する近傍の磁場をそれぞれ引き寄せる。例えば、図２の点線で示すように、＋Ｚ方向と略平行に磁気センサ１００へと入力する磁場Ｂｚは、磁気収束部に引き寄せられながら＋Ｚ方向へと向かう。例えば、このような＋Ｚ方向に向かう磁場Ｂｚの入力に対して、第１感磁部２１０および第３感磁部２３０は、−Ｘ方向の磁場成分が入力し、抵抗値が減少する。また、第２感磁部２２０および第４感磁部２４０は、＋Ｘ方向の磁場成分が入力し、抵抗値が増加する。なお、第５感磁部２５０は、理想的には、Ｘ方向の磁場成分が入力せず、抵抗値が変化しない。
【００３３】
また、磁気収束部は、＋Ｚ方向側から入力する近傍の磁場をそれぞれ引き寄せる。例えば、−Ｚ方向と略平行に磁気センサ１００へと入力する磁場Ｂｚは、磁気収束部に引き寄せられながら、例えば図２の点線の逆向きに進行するように、−Ｚ方向へと向かう。例えば、このような−Ｚ方向に向かう磁場Ｂｚの入力に対して、第１感磁部２１０および第３感磁部２３０は、＋Ｘ方向の磁場成分が入力し、抵抗値が増加する。また、第２感磁部２２０および第４感磁部２４０は、−Ｘ方向の磁場成分が入力し、抵抗値が減少する。なお、第５感磁部２５０は、理想的には、Ｘ方向の磁場成分が入力せず、抵抗値が変化しない。
【００３４】
以上の例において、感磁部の（数１）式に示す抵抗値は、＋Ｘ方向の磁場Ｂｘおよび+Ｚ方向の磁場Ｂｚの更なる入力に対して、次式が成立する。
（数２）
Ｒ１＝Ｒ０＋ΔＲｘ−ΔＲｙ−ΔＲｚ
Ｒ２＝Ｒ０＋ΔＲｘ−ΔＲｙ＋ΔＲｚ
Ｒ３＝Ｒ０＋ΔＲｘ＋ΔＲｙ−ΔＲｚ
Ｒ４＝Ｒ０＋ΔＲｘ＋ΔＲｙ＋ΔＲｚ
Ｒ５＝Ｒ０
【００３５】
なお、磁場Ｂｘの入力によって発生するＸ成分の磁場に応じて変化する抵抗値の変化量をΔＲｘ、磁場Ｂｚの入力によって発生するＸ成分の磁場に応じて変化する抵抗値の変化量をΔＲｚとした。ここで、第５感磁部２５０は、磁場の入力があっても抵抗値を変化させない参照用の磁気抵抗素子として動作する。
【００３６】
以上のように、磁気センサ１００は、磁場成分Ｂｘ、Ｂｙ、およびＢｚを含む磁場ベクトルＢ（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）の入力に対して、（数２）式に示す感磁部の抵抗値の変化量を出力する。磁気センサ１００は、次式に示す演算を実行することにより、磁場成分に応じて変化する抵抗値の変化量ΔＲｘ、ΔＲｙ、およびΔＲｚを算出することができる。
（数３）
４ΔＲｘ＝＋Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４−４・Ｒ５
４ΔＲｙ＝−Ｒ１−Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４
４ΔＲｚ＝−Ｒ１＋Ｒ２−Ｒ３＋Ｒ４
【００３７】
以上の本実施形態に係る磁気センサ１００によれば、直交する３方向の磁場成分を含む磁場ベクトルの入力に対して、５つの感磁部の抵抗値の変化量に基づき、当該３つの磁場成分を分離して出力することができる。次に、感磁部の数を１つ低減させた磁気センサ１００の例を説明する。
【００３８】
図３は、本実施形態に係る磁気センサ１００の第２構成例を示す。第２構成例の磁気センサ１００において、図１および図２に示された第１構成例の磁気センサ１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第２構成例の磁気センサ１００は、第１構成例の磁気センサ１００における参照用の磁気抵抗素子として動作する第５感磁部２５０を除去した構成である。即ち、磁気センサ１００は、基板１０、第１磁気収束部１１０、磁気収束部材１１２、第２磁気収束部１２０、磁気収束部材１２２、第３磁気収束部１３０、磁気収束部材１３２、第１感磁部２１０、第２感磁部２２０、第３感磁部２３０、および第４感磁部２４０を備える。
【００３９】
磁気収束部は、図１および図２で説明したので、ここでは説明を省略する。また、第１感磁部２１０、第２感磁部２２０、第３感磁部２３０、および第４感磁部２４０の感磁軸以外の構成等については、図１および図２で説明したので、ここでは説明を省略する。第２構成例の磁気センサ１００は、第１感磁部２１０、第２感磁部２２０、第３感磁部２３０、および第４感磁部２４０の感磁軸が、第１構成例の磁気センサ１００と異なる。
【００４０】
一例として、第１感磁部２１０および第４感磁部２４０の感磁軸が、第２感磁部２２０および第３感磁部２３０の感磁軸に対して略１８０°異なる例を説明する。即ち、第１感磁部２１０および第４感磁部２４０は、＋Ｘ軸方向の磁場が入力すると抵抗値が減少し、−Ｘ軸方向の磁場が入力すると抵抗値が増加するように形成される。
【００４１】
この場合、感磁部の抵抗値の変化は、（数２）式に代えて、次式が成立する。なお、第２構成例の磁気センサ１００は、第５感磁部２５０を有さないので、感磁部の抵抗値を示す式は次の４式となる。
（数４）
Ｒ１＝Ｒ０−ΔＲｘ＋ΔＲｙ＋ΔＲｚ
Ｒ２＝Ｒ０＋ΔＲｘ−ΔＲｙ＋ΔＲｚ
Ｒ３＝Ｒ０＋ΔＲｘ＋ΔＲｙ−ΔＲｚ
Ｒ４＝Ｒ０−ΔＲｘ−ΔＲｙ−ΔＲｚ
【００４２】
磁気センサ１００は、（数４）式に基づき、次式に示す演算を実行して、磁場成分に応じて変化する抵抗値の変化量ΔＲｘ、ΔＲｙ、およびΔＲｚを算出することができる。
（数５）
４ΔＲｘ＝−Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３−Ｒ４
４ΔＲｙ＝＋Ｒ１−Ｒ２＋Ｒ３−Ｒ４
４ΔＲｚ＝＋Ｒ１＋Ｒ２−Ｒ３−Ｒ４
【００４３】
以上の第２構成例の磁気センサ１００によれば、直交する３方向の磁場成分を含む磁場ベクトルの入力に対して、４つの感磁部の抵抗値の変化量に基づき、当該３つの磁場成分を分離して出力することができる。なお、第２構成例の磁気センサ１００において、第１感磁部２１０および第４感磁部２４０の感磁軸が、第２感磁部２２０および第３感磁部２３０の感磁軸に対して略１８０°異なる例を説明したが、これに限定されることはない。４つの感磁軸のうち、２つの感磁軸が、他の２つの感磁軸に対して略１８０°異なっていればよい。
【００４４】
このように、感磁軸を異ならせた４つの感磁部を用いることにより、磁気センサ１００は、３方向の磁場成分を分離することができる。しかしながら、異なる感磁軸を有する感磁部は、感磁軸に応じて異なる製造過程を経て製造されることがある。例えば、同一方向の感磁軸を有する感磁部を形成してから、異なる方向の感磁軸を有する感磁部を形成する場合がある。この場合、製造過程が異なるので、感磁部の抵抗値の変化量が、感磁軸に応じて異なって形成されてしまうことがある。また、感磁部が形成されるＺ方向の位置が、感磁軸に応じて異なって形成されてしまうことがある。
【００４５】
図４は、異なる感磁軸を有する感磁部が絶縁層２０内に形成された例を示す。図４は、絶縁層２０内に、第２感磁部２２０および第３感磁部２３０が形成された例を示す。図４の点線で示す例のように、第１磁気収束部１１０が＋Ｚ方向に向かう磁場Ｂｚを引き寄せることにより、第２感磁部２２０および第３感磁部２３０にＸ方向の磁場成分が入力する。
【００４６】
このような第２感磁部２２０および第３感磁部２３０の感磁軸の方向を異ならせて形成する場合、第２感磁部２２０および第３感磁部２３０は、製造過程が異なることにより、絶縁層２０内におけるＺ方向の位置がずれてしまうことがある。例えば、第２感磁部２２０を形成した後に、第３感磁部２３０を形成すると、第２感磁部２２０の形成に用いた材料が堆積してしまうことがあり、この場合、当該堆積物の上に第３感磁部２３０を形成することになる。
【００４７】
即ち、第２感磁部２２０から第１磁気収束部１１０までの距離は、第３感磁部２３０から第１磁気収束部１１０までの距離と異なってしまうことになる。したがって、略同一の分布のＺ方向の磁場Ｂｚが入力しても、第２感磁部２２０および第３感磁部２３０に入力するＸ方向の磁場成分の絶対値は、異なってしまうことになる。以上のように、異なる感磁軸を有する感磁部が絶縁層２０内に形成された場合、感磁部の抵抗値の変化量は、感磁軸の方向に応じて異なってしまうことがある。
【００４８】
また、第２感磁部２２０から第１磁気収束部１１０までの距離と、第３感磁部２３０から第１磁気収束部１１０までの距離が等しく形成できたとしても、感磁部そのものの抵抗値の変化量が感磁軸の方向に応じて異なって形成されてしまうことがある。以上のように、感磁部の抵抗値の変化量が感磁軸の方向に応じて異なる場合、（数５）式の計算に誤差が重畳することになる。
【００４９】
例えば、感磁部の抵抗値を示す式は、（数４）式に代えて、次式が成立する。なお、Ｘ方向およびＹ方向の磁場成分に応じて変化する抵抗値の変化量も、感磁軸の方向に応じて異なるものとした。即ち、第１感磁部２１０と第４感磁部２４０とは、感度軸の方向がーＸ方向で同一であるので、磁場Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚのそれぞれの入力によって発生するＸ成分の磁場に応じて変化する抵抗値は、ΔＲｘ１、ΔＲｙ１、ΔＲｚ１とした。また、第２感磁部２２０と第３感磁部２３０とは、感度軸の方向が＋Ｘ方向で同一であるので、磁場Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚのそれぞれの入力によって発生するＸ成分の磁場に応じて変化する抵抗値は、ΔＲｘ２、ΔＲｙ２、ΔＲｚ２とした。
（数６）
Ｒ１＝Ｒ０−ΔＲｘ１＋ΔＲｙ１＋ΔＲｚ１
Ｒ２＝Ｒ０＋ΔＲｘ２−ΔＲｙ２＋ΔＲｚ２
Ｒ３＝Ｒ０＋ΔＲｘ２＋ΔＲｙ２−ΔＲｚ２
Ｒ４＝Ｒ０−ΔＲｘ１−ΔＲｙ１−ΔＲｚ１
【００５０】
ここで、（数５）式に示す演算を実行すると、次式のように算出される。
（数７）
−Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３−Ｒ４＝２（ΔＲｘ１＋ΔＲｘ２）
＋Ｒ１−Ｒ２＋Ｒ３−Ｒ４＝２（ΔＲｙ１＋ΔＲｙ２）＋２（ΔＲｚ１−ΔＲｚ２）
＋Ｒ１＋Ｒ２−Ｒ３−Ｒ４＝２（ΔＲｚ１＋ΔＲｚ２）＋２（ΔＲｙ１−ΔＲｙ２）
【００５１】
（数７）式の第２式の（ΔＲｚ１−ΔＲｚ２）の項、および、第３式の（ΔＲｙ１−ΔＲｙ２）の項は、（数５）式と異なり、相殺されずに残った項であり、磁気センサ１００の出力に誤差が発生することがわかる。なお、当該誤差は、一の軸の検出結果に他の軸の磁場成分の影響が含まれてしまう「他軸感度」が発生したことを示す。例えば、第２式は、本来、磁場Ｂｙに反応する２（ΔＲｙ１＋ΔＲｙ２）だけが取り出せればよいが、ΔＲｚ１とΔＲｚ２とが異なると、不必要な磁場Ｂｚに反応する２（ΔＲｚ１−ΔＲｚ２）が生じてしまう。このような不必要な出力が、他軸感度である。第２の構成例の磁気センサ１００のように、他軸感度が発生する他の例について次に説明する。
【００５２】
図５は、本実施形態に係る磁気センサ１００の第３構成例を示す。第３構成例の磁気センサ１００において、図１から図３に示された第１構成例および第２構成例の磁気センサ１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。図５は、＋Ｚ方向側からの磁気センサ１００の平面視の一例を示す。即ち、図５は、基板１０の基板平面１２側における磁気センサ１００の表面の一例を示す。第３構成例の磁気センサ１００は、基板１０、第１磁気収束部１１０、第２磁気収束部１２０、第１感磁部２１０、第２感磁部２２０、第３感磁部２３０、第４感磁部２４０、第１補助磁気収束部３１０、および第２補助磁気収束部３２０を備える。
【００５３】
磁気収束部は、図１および図２で説明したので、ここでは説明を省略する。なお、図５の磁気センサは、第３磁気収束部１３０を有さない構成例を示す。第３構成例の磁気センサ１００は、第１感磁部２１０、第２感磁部２２０、第３感磁部２３０、および第４感磁部２４０の配置が、第１構成例および第２構成例の磁気センサ１００と異なる。
【００５４】
例えば、第３構成例の磁気センサ１００は、第２感磁部２２０および第３感磁部２３０が、第１磁気収束部１１０および第２磁気収束部１２０の間に設けられる。即ち、第１感磁部２１０および第２感磁部２２０は、第１磁気収束部１１０を挟むように設けられ、第３感磁部２３０および第４感磁部２４０は、第２磁気収束部１２０を挟むように設けられる。
【００５５】
また、第３構成例の磁気センサ１００は、第１補助磁気収束部３１０および第２補助磁気収束部３２０が、磁気収束部および感磁部を挟むように設けられてよい。第１補助磁気収束部３１０および第２補助磁気収束部３２０は、第１方向にそれぞれ延伸する。第１補助磁気収束部３１０および第２補助磁気収束部３２０は、磁気収束部と略同一の平面に、略同一の形状および材質で設けられてよい。
【００５６】
また、第１補助磁気収束部３１０は、第１方向側の端部に、第２方向に延伸する磁気収束部材３１２を有してよく、第２補助磁気収束部３２０は、第１方向とは反対側の端部に、第２方向に延伸する磁気収束部材３２２を有してよい。第３構成例の磁気センサ１００は、一例として、第２感磁部２２０および第３感磁部２３０の間のＹＺ面に略平行な面に対して、面対称に形成される。
【００５７】
第３構成例の磁気センサ１００は、第２構成例の磁気センサ１００と同様に、第１感磁部２１０、第２感磁部２２０、第３感磁部２３０、および第４感磁部２４０の感磁軸が、第１構成例の磁気センサ１００と異なる。一例として、第１感磁部２１０および第２感磁部２２０の感磁軸が、第３感磁部２３０および第４感磁部２４０の感磁軸に対して略１８０°異なる例を説明する。即ち、第１感磁部２１０および第２感磁部２２０は、＋Ｘ軸方向の磁場が入力すると抵抗値が減少し、−Ｘ軸方向の磁場が入力すると抵抗値が増加するように形成される。
【００５８】
この場合、感磁部の抵抗値は、（数４）式に代えて、次式が成立する。
（数８）
Ｒ１＝Ｒ０−ΔＲｘ＋ΔＲｙ−ΔＲｚ
Ｒ２＝Ｒ０−ΔＲｘ−ΔＲｙ＋ΔＲｚ
Ｒ３＝Ｒ０＋ΔＲｘ＋ΔＲｙ＋ΔＲｚ
Ｒ４＝Ｒ０＋ΔＲｘ−ΔＲｙ−ΔＲｚ
【００５９】
磁気センサ１００は、（数８）式に基づき、次式に示す演算を実行して、磁場成分に応じて変化する抵抗値の変化量ΔＲｘ、ΔＲｙ、およびΔＲｚを算出することができる。
（数９）
４ΔＲｘ＝−Ｒ１−Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４
４ΔＲｙ＝＋Ｒ１−Ｒ２＋Ｒ３−Ｒ４
４ΔＲｚ＝−Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３−Ｒ４
【００６０】
この場合において、第１感磁部２１０および第２感磁部２２０の抵抗値の変化量と、第３感磁部２３０および第４感磁部２４０の抵抗値の変化量とが、感磁軸の方向に応じて異なる場合を考える。即ち、（数８）式に代えて、次式が成立する。
（数１０）
Ｒ１＝Ｒ０−ΔＲｘ１＋ΔＲｙ１−ΔＲｚ１
Ｒ２＝Ｒ０−ΔＲｘ１−ΔＲｙ１＋ΔＲｚ１
Ｒ３＝Ｒ０＋ΔＲｘ２＋ΔＲｙ２＋ΔＲｚ２
Ｒ４＝Ｒ０＋ΔＲｘ２−ΔＲｙ２−ΔＲｚ２
【００６１】
ここで、（数９）式に示す演算を実行すると、次式のように算出される。
（数１１）
−Ｒ１−Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４＝２（ΔＲｘ１＋ΔＲｘ２）
＋Ｒ１−Ｒ２＋Ｒ３−Ｒ４＝２（ΔＲｙ１＋ΔＲｙ２）−２（ΔＲｚ１−ΔＲｚ２）
−Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３−Ｒ４＝２（ΔＲｚ１＋ΔＲｚ２）−２（ΔＲｙ１−ΔＲｙ２）
【００６２】
（数１１）式の第２式の（ΔＲｚ１−ΔＲｚ２）の項、および、第３式の（ΔＲｙ１−ΔＲｙ２）の項は、（数９）式と異なり、相殺されずに残った項であり、磁気センサ１００の出力に他軸感度が発生したことがわかる。そこで、このような他軸感度の発生を防止して、異なる３方向の磁場成分を分離して出力する磁気センサ１００について、次に説明する。
【００６３】
図６は、本実施形態に係る磁気センサ１００の第４構成例を示す。第４構成例の磁気センサ１００において、図１から図５に示された第１から第３構成例の磁気センサ１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。図６は、＋Ｚ方向側からの磁気センサ１００の平面視の一例を示す。第４構成例の磁気センサ１００は、基板１０と、第１補助磁気収束部３１０と、第２補助磁気収束部３２０と、第１複合パターン４１０と、第２複合パターン４２０と、を備える。
【００６４】
第１複合パターン４１０は、基板１０上に第１パターンおよび第２パターンを有する。第１パターンは、第１方向に延伸する第１磁気収束部１１０と、第１方向に延伸し、第１磁気収束部１１０を挟む第１感磁部２１０および第２感磁部２２０と、を含む。第２パターンは、第１方向に延伸する第２磁気収束部１２０と、第１方向に延伸し、第２磁気収束部１２０を挟む第３感磁部２３０および第４感磁部２４０と、を含む。なお、第２磁気収束部１２０は、第１磁気収束部１１０の第１方向とは反対側の端部よりも第１方向側にずれた位置から、第１方向に延伸する。即ち、第１磁気収束部１１０は、第１方向とは反対側の端部が、第２磁気収束部１２０よりも突出する。このような第１磁気収束部１１０および第２磁気収束部１２０の配置により、第１方向の磁束成分が第１磁気収束部１１０から第２磁気収束部１２０に移る磁路を形成することができる。
【００６５】
図６は、基板１０上において、第１方向の磁束成分が第１磁気収束部１１０から第２磁気収束部１２０に移る磁路を形成する位置に配置される第２パターンとして、第１パターンと点対称に配置される例を示す。即ち、第１複合パターン４１０は、隣り合って配置する第２感磁部２２０および第３感磁部２３０の間の線分Ｂ−Ｂ'が、ＸＹ平面と略平行な面上における当該パターンの中心線となり、当該線分Ｂ−Ｂ'の−Ｘ方向側が第１パターン、＋Ｘ方向側が第２パターンとなる。また、線分Ｂ−Ｂ'上の点４１２に対して、第１パターンおよび第２パターンは点対称に配置される。ここで点対称とは、図６に示す通り、第１パターンおよび第２パターンは、点対称に全てが重複する位置に配置されることが好ましいが、全てが重複する配置に限定されることはなく、点対称にそれぞれの一部が重複する位置に配置されてもよいことを意味する。
【００６６】
なお、第１磁気収束部１１０の第１方向とは反対側の端部は、第２磁気収束部１２０の方向および第２磁気収束部１２０とは反対の方向にそれぞれ突出する磁気収束部材１１２を有してよい。また、第２磁気収束部１２０の第１方向側の端部は、第１磁気収束部１１０の方向および第１磁気収束部１１０とは反対の方向にそれぞれ突出する磁気収束部材１２２を有してよい。以上の第１複合パターン４１０は、図５に示す第３構成例の磁気センサ１００の第１磁気収束部１１０、第２磁気収束部１２０、第１感磁部２１０、第２感磁部２２０、第３感磁部２３０、および第４感磁部２４０の配置と略同一でよい。
【００６７】
第２複合パターン４２０は、ＸＹ平面上で第１複合パターン４１０と重ならない位置に設けられ、第１複合パターン４１０と同形状の複合パターンを有する。図６に示す磁気センサ１００は、第２複合パターン４２０が、基板１０上において、第１複合パターン４１０の第１方向に対して直交する第２方向に位置する例を示す。
【００６８】
即ち、第２複合パターン４２０は、第１複合パターン４１０と同様に、第１パターンおよび第２パターンを有する。また、基板１０上において、第２パターンは、第１パターンと点対称に配置される。即ち、第２複合パターン４２０は、線分Ｃ−Ｃ'が、ＸＹ平面と略平行な面上における当該パターンの中心線となり、当該線分Ｃ−Ｃ'の−Ｘ方向側が第１パターン、＋Ｘ方向側が第２パターンとなる。また、線分Ｃ−Ｃ'上の点４２２に対して、第１パターンおよび第２パターンは点対称に配置される。
【００６９】
第２複合パターン４２０が有する第１パターンは、第１複合パターン４１０が有する第１パターンと同様に、第１磁気収束部１４０、第１感磁部２６０、および第２感磁部２７０を含む。また、第２複合パターン４２０が有する第２パターンは、第１複合パターン４１０が有する第２パターンと同様に、第２磁気収束部１５０、第３感磁部２８０、および第４感磁部２９０を含む。また、第１磁気収束部１４０は、第１磁気収束部１１０と同様に、磁気収束部材１４２を有してよく、第２磁気収束部１５０は、第２磁気収束部１２０と同様に、磁気収束部材１５２を有してよい。
【００７０】
第１補助磁気収束部３１０および第２補助磁気収束部３２０は、第１複合パターン４１０および第２複合パターン４２０を挟み、第１方向に延伸する。第１補助磁気収束部３１０は、第１複合パターン４１０の第１磁気収束部１１０の第２磁気収束部１２０が設けられる側とは反対側に設けられる。また、第２補助磁気収束部３２０は、第２複合パターン４２０の第２磁気収束部１５０の第１磁気収束部１４０が設けられる側とは反対側に設けられる。なお、第１補助磁気収束部３１０の第１方向側の端部は、第２方向に突出する磁気収束部材３１２を有してよく、第２補助磁気収束部３２０の第１方向とは反対側の端部は、第２方向に突出する磁気収束部材３２２を有してよい。
【００７１】
以上の磁気センサ１００において、第１複合パターン４１０および第２複合パターン４２０の、第１感磁部の組、第２感磁部の組、第３感磁部の組、および第４感磁部の組は、基板１０上において第１方向とは直交し、かつ、正負が異なる方向に感磁軸をそれぞれ有する。なお、第１感磁部の組は第１感磁部２１０および第１感磁部２６０を、第２感磁部の組は第２感磁部２２０および第２感磁部２７０を、第３感磁部の組は第３感磁部２３０および第３感磁部２８０を、第４感磁部の組は第４感磁部２４０および第４感磁部２９０を、それぞれ有する。
【００７２】
ここで、第１感磁部２１０、第２感磁部２２０、第３感磁部２３０、および第４感磁部２４０が−Ｘ方向に感磁軸を有し、第１感磁部２６０、第２感磁部２７０、第３感磁部２８０、および第４感磁部２９０が＋Ｘ方向に感磁軸を有する例を説明する。この場合、それぞれの感磁部の抵抗値は、磁場成分Ｂｘ、Ｂｙ、およびＢｚを含む磁場ベクトルＢ（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）の入力に対して、次式に示すように与えられる。
（数１２）
Ｒ１１＝Ｒ０−ΔＲｘ１＋ΔＲｙ１−ΔＲｚ１
Ｒ１２＝Ｒ０−ΔＲｘ１−ΔＲｙ１＋ΔＲｚ１
Ｒ１３＝Ｒ０−ΔＲｘ１−ΔＲｙ１−ΔＲｚ１
Ｒ１４＝Ｒ０−ΔＲｘ１＋ΔＲｙ１＋ΔＲｚ１
Ｒ２１＝Ｒ０＋ΔＲｘ２−ΔＲｙ２＋ΔＲｚ２
Ｒ２２＝Ｒ０＋ΔＲｘ２＋ΔＲｙ２−ΔＲｚ２
Ｒ２３＝Ｒ０＋ΔＲｘ２＋ΔＲｙ２＋ΔＲｚ２
Ｒ２４＝Ｒ０＋ΔＲｘ２−ΔＲｙ２−ΔＲｚ２
【００７３】
なお、第１複合パターン４１０の感磁部の抵抗値をＲ１ｎとし、第２複合パターン４２０の感磁部の抵抗値をＲ２ｎとした（ｎ＝１，２，３，４）。また、−Ｘ方向に感磁軸を有する感磁部の抵抗値の変化をΔＲｍ１とし、＋Ｘ方向に感磁軸を有する感磁部の抵抗値の変化をΔＲｍ２とした（ｍ＝ｘ，ｙ，ｚ）。磁気センサ１００は、（数１２）式に基づき、次式に示す演算を実行して、磁場成分に応じて変化する抵抗値の変化量を算出できる。
（数１３）
−Ｒ１１−Ｒ１２−Ｒ１３−Ｒ１４＋Ｒ２１＋Ｒ２２＋Ｒ２３＋Ｒ２４＝４（ΔＲｘ１＋ΔＲｘ２）
＋Ｒ１１−Ｒ１２−Ｒ１３＋Ｒ１４−Ｒ２１＋Ｒ２２＋Ｒ２３−Ｒ２４＝４（ΔＲｙ１＋ΔＲｙ２）
−Ｒ１１＋Ｒ１２−Ｒ１３＋Ｒ１４＋Ｒ２１−Ｒ２２＋Ｒ２３−Ｒ２４＝４（ΔＲｚ１＋ΔＲｚ２）
【００７４】
以上のように、第４構成例の磁気センサ１００は、略同一の入力磁場に対する感磁部の抵抗値の変化量が、感磁軸の方向に応じて異なった場合でも、他軸感度を低減させて、磁場ベクトルの直交する３方向の磁場成分を分離することができる。このように、磁気センサ１００は、第１複合パターン４１０の感磁部の感磁軸と、第２複合パターン４２０の感磁部の感磁軸とを、互いに逆向きにすることで、他軸感度の項を相殺することができる。
【００７５】
（数１２）式および（数１３）式は、第１複合パターン４１０の感磁部の感磁軸が−Ｘ方向を向き、第２複合パターン４２０の感磁部の感磁軸が＋Ｘ方向を向く例を説明した。磁気センサ１００は、この他にも、他軸感度を低減させる感磁軸の方向の組み合わせを有する。ここで、磁気センサ１００が、図６に示した例のように８の感磁軸を有する場合を考える。
【００７６】
この場合、第１複合パターン４１０は４の感磁部を有し、当該４の感磁部のうち、３の感磁部が−Ｘ方向を向く組み合わせは、（Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１４）＝（＋，−，−，−）、（−，＋，−，−）、（−，−，＋，−）、（−，−，−，＋）の４通りである。ここで、第１複合パターン４１０の感磁部の感磁軸の方向をＤ１ｎとし（ｎ＝１，２，３，４）、−Ｘ方向の感磁軸を「−」、＋Ｘ方向の感磁軸を「＋」とした。なお、当該組み合わせは、４Ｃ３として算出される組み合わせの数に等しい。
【００７７】
また、第１複合パターン４１０の感磁部の感磁軸の当該組み合わせに対応する、第２複合パターン４２０の感磁部の感磁軸の組み合わせは、（Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３，Ｄ２４）＝（−，＋，＋，＋）、（＋，−，＋，＋）、（＋，＋，−，＋）、（＋，＋，＋，−）となる。なお、第２複合パターン４２０の感磁部の感磁軸の方向をＤ２ｎとした。即ち、第１複合パターン４１０および第２複合パターン４２０の、第１感磁部の組、第２感磁部の組、第３感磁部の組、および第４感磁部の組は、基板１０上において第１方向とは直交し、かつ、正負が異なる方向に感磁軸をそれぞれ有する。この場合、磁気センサ１００は、他軸感度を低減することができる。
【００７８】
同様に、第１複合パターン４１０の感磁部のうち、２の感磁部が−Ｘ方向を向く組み合わせは、（Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１４）＝（＋，＋，−，−）、（＋，−，＋，−）、（＋，−，−，＋）、（−，＋，＋，−）、（−，＋，−，＋）、（−，−，＋，＋）の６通りである。なお、当該組み合わせは、４Ｃ２として算出される組み合わせの数に等しい。また、第１複合パターン４１０の感磁部のうち、１の感磁部が−Ｘ方向を向く組み合わせは、（Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１４）＝（−，＋，＋，＋）、（＋，−，＋，＋）、（＋，＋，−，＋）、（＋，＋，＋，−）の４通りであり、当該組み合わせは、４Ｃ１として算出される組み合わせの数に等しい。
【００７９】
同様に、第１複合パターン４１０の感磁部のうち、４の感磁部が−Ｘ方向を向く組み合わせは、（Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１４）＝（−，−，−，−）の１通りである。なお、当該組み合わせは、４Ｃ４として算出される組み合わせの数に等しい。また、第１複合パターン４１０の０の感磁部が−Ｘ方向を向く組み合わせは、（Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１４）＝（＋，＋，＋，＋）の１通りであり、当該組み合わせは、４Ｃ０として算出される組み合わせの数に等しい。したがって、８の感磁軸を有する磁気センサ１００は、第１複合パターン４１０の感磁部の組み合わせと、第２複合パターン４２０の対応する感磁部の組み合わせの、合計１６通りのいずれかで形成されることで、他軸感度の影響を低減させることができる。
【００８０】
以上の本実施形態に係る磁気センサ１００は、感磁部が２つの磁気収束部の間、または磁気収束部および補助磁気収束部の間に配置される例を説明した。この場合において、感磁部は、ＸＹ平面視で、磁気収束部と重なるように配置されてもよい。
【００８１】
図７は、本実施形態に係る磁気センサ１００の第５構成例を示す。第５構成例の磁気センサ１００において、図６に示された第４構成例の磁気センサ１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。図７は、＋Ｚ方向側からの磁気センサ１００の平面視の一例を示す。
【００８２】
第５構成例の磁気センサ１００は、第１複合パターン４１０の第１感磁部２１０および第２感磁部２２０が、第１磁気収束部１１０と一部が重なり、第２複合パターン４２０の第１感磁部２６０および第２感磁部２７０が、第１磁気収束部１４０と一部が重なる。また、磁気センサ１００は、第１複合パターン４１０の第３感磁部２３０および第４感磁部２４０が、第２磁気収束部１２０と一部が重なり、第２複合パターン４２０の第３感磁部２８０および第４感磁部２９０が、第２磁気収束部１５０と一部が重なる。
【００８３】
このような第５構成例の磁気センサ１００の感磁部は、図６で説明した第４構成例の磁気センサ１００の動作と略同様に動作することができ、他軸感度の影響を低減させることができる。以上の本実施形態に係る磁気センサ１００は、第１複合パターン４１０の第１方向に対して直交する第２方向に第２複合パターン４２０が設けられる例を説明した。これに代えて、第２複合パターン４２０は、第１複合パターン４１０に対して第２方向とは異なる方向に設けられてよい。
【００８４】
図８は、本実施形態に係る磁気センサ１００の第６構成例を示す。第６構成例の磁気センサ１００において、図６に示された第４構成例の磁気センサ１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。図８は、＋Ｚ方向側からの磁気センサ１００の平面視の一例を示す。
【００８５】
第６構成例の磁気センサ１００において、第２複合パターン４２０は、基板１０上において、第１複合パターン４１０の第１方向に位置する。図８は、第２複合パターン４２０が第１複合パターン４１０の−Ｙ方向側に設けられた例を示す。なお、図８は、第１方向に延伸する補助磁気収束部および第２方向に延伸する磁気収束部材については省略したが、磁気センサ１００は、これらを更に備えることが望ましい。
【００８６】
また、磁気センサ１００は、図８に示すように、１または複数の補助磁気収束部を更に備えてもよい。第１補助磁気収束部３１０および第２補助磁気収束部３２０は、第１複合パターン４１０を挟み、第１方向に延伸する。第１補助磁気収束部３１０は、第１パターンの第１磁気収束部１１０の第２磁気収束部１２０が設けられる側とは反対側に設けられる。また、第２補助磁気収束部３２０は、第２パターンの第２磁気収束部１２０の第１磁気収束部１１０が設けられる側とは反対側に設けられる。
【００８７】
また、第１補助磁気収束部３４０および第２補助磁気収束部３５０は、第２複合パターン４２０を挟み、第１方向に延伸する。第１補助磁気収束部３４０は、第１パターンの第１磁気収束部１４０の第２磁気収束部１５０が設けられる側とは反対側に設けられる。また、第２補助磁気収束部３５０は、第２パターンの第２磁気収束部１５０の第１磁気収束部１４０が設けられる側とは反対側に設けられる。
【００８８】
以上の第６構成例の磁気センサ１００においても、第１複合パターン４１０の感磁部の感磁軸と、第２複合パターン４２０の対応する感磁部の感磁軸とを、互いに逆向きにすることで、他軸感度の項を相殺することができる。
【００８９】
なお、第２複合パターン４２０は、第１複合パターン４１０とＸＹ平面上で重ならなければよい。即ち、磁気センサに入力する磁場の均一性が保たれている範囲であれば、第１複合パターン４１０および第２複合パターン４２０は、基板１０上において離間して設けられてもよい。
【００９０】
以上の本実施形態に係る磁気センサ１００は、第１磁気収束部１１０が、第２磁気収束部１２０と比較して、第１方向とは反対側に突出する例を説明した。これに代えて、第２磁気収束部１２０が、第１磁気収束部１１０と比較して、第１方向とは反対側に突出してもよい。この場合、第１磁気収束部１１０は、第２磁気収束部１２０と比較して、第１方向側に突出してよい。また、これに代えて、第１磁気収束部１１０および第２磁気収束部１２０は、他の磁気収束部と比較して、いずれの方向にも突出しなくてもよい。このような磁気センサ１００について、次に説明する。
【００９１】
図９は、本実施形態に係る磁気センサ１００の第７構成例を示す。第７構成例の磁気センサ１００において、図６に示された第４構成例の磁気センサ１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。図９は、＋Ｚ方向側からの磁気センサ１００の平面視の一例を示す。第７構成例の磁気センサ１００は、基板１０と、第１複合パターン４１０と、第２複合パターン４２０と、を備える。
【００９２】
第１複合パターン４１０は、基板１０上に第１パターンおよび第２パターンを有する。第１パターンは、第１方向に延伸する第１磁気収束部１１０と、第１方向に延伸し、第１磁気収束部１１０の第１方向側の端部において第１磁気収束部１１０を挟む第１感磁部２１０および第２感磁部２２０と、を含む。第２パターンは、第１方向に延伸し、第２磁気収束部１２０の第１方向とは反対側の端部において第１磁気収束部１１０と並走する第２磁気収束部１２０と、第１方向に延伸し、第２磁気収束部１２０を挟む第３感磁部２３０および第４感磁部２４０と、を含む。
【００９３】
また、基板１０上において、第２パターンは、第１パターンと点対称に配置されてよい。即ち、第１複合パターン４１０は、第２感磁部２２０および第３感磁部２３０の間の線分Ｂ−Ｂ'が、ＸＹ平面と略平行な面上における当該パターンの中心線となり、当該線分Ｂ−Ｂ'の−Ｘ方向側が第１パターン、＋Ｘ方向側が第２パターンとなる。また、線分Ｂ−Ｂ'上の点４１２に対して、第１パターンおよび第２パターンは点対称に配置される。
【００９４】
第２複合パターン４２０は、ＸＹ平面上で第１複合パターン４１０と重ならない位置に設けられ、第１複合パターン４１０と同形状の複合パターンを有する。図９に示す磁気センサ１００は、第２複合パターン４２０が、基板１０上において、第１複合パターン４１０の第１方向に対して直交する第２方向に位置する例を示す。
【００９５】
即ち、第２複合パターン４２０は、第１複合パターン４１０と同様に、第１パターンおよび第２パターンを有する。また、基板１０上において、第２パターンは、第１パターンと点対称に配置される。即ち、第２複合パターン４２０は、線分Ｃ−Ｃ'が、ＸＹ平面と略平行な面上における当該パターンの中心線となり、当該線分Ｃ−Ｃ'の−Ｘ方向側が第１パターン、＋Ｘ方向側が第２パターンとなる。また、線分Ｃ−Ｃ'上の点４２２に対して、第１パターンおよび第２パターンは点対称に配置される。
【００９６】
第２複合パターン４２０が有する第１パターンは、第１複合パターン４１０が有する第１パターンと同様に、第１磁気収束部１４０、第１感磁部２６０、および第２感磁部２７０を含む。また、第２複合パターン４２０が有する第２パターンは、第１複合パターン４１０が有する第２パターンと同様に、第２磁気収束部１５０、第３感磁部２８０、および第４感磁部２９０を含む。
【００９７】
なお、第１複合パターン４１０の第１感磁部２１０、第２感磁部２２０は、第１磁気収束部１１０と一部が重なってよい。また、第１複合パターン４１０の第３感磁部２３０、および第４感磁部２４０は、第２磁気収束部１２０と一部が重なってよい。この場合、同様に、第２複合パターン４２０の第１感磁部２６０、第２感磁部２７０は、第１磁気収束部１４０と一部が重なってよい。また、第２複合パターンの４２０の第３感磁部２８０、および第４感磁部２９０は、第２磁気収束部１５０と一部が重なってよい。
【００９８】
より好ましい形態は、第１複合パターン４１０の第１磁気収束部１１０および第２磁気収束部１２０は、各々の第１方向の長さが等しく、各々の第１方向側の端部と第１方向とは反対側の端部が揃って配置されるとよい。同様に、第２複合パターン４２０の第１磁気収束部１４０および第２磁気収束部１５０は、各々の第１方向の長さが等しく、各々の第１方向側の端部と第１方向とは反対側の端部が揃って配置されるとよい。
【００９９】
以上の磁気センサ１００において、第１感磁部２１０および第２感磁部２２０は、第１磁気収束部１１０の−Ｙ方向側の端部よりも＋Ｙ方向側にずれた位置から、第１磁気収束部１１０の＋Ｙ方向側の端部まで延伸する。同様に、第１感磁部２６０、および第２感磁部２７０は、第１磁気収束部１４０の−Ｙ方向側の端部よりも＋Ｙ方向側にずれた位置から、第１磁気収束部１４０の＋Ｙ方向側の端部まで延伸する。
【０１００】
また、第３感磁部２３０および第４感磁部２４０は、第２磁気収束部１２０の−Ｙ方向側の端部から、第２磁気収束部１２０の＋Ｙ方向側の端部よりも−Ｙ方向側にずれた位置まで延伸する。同様に、第３感磁部２８０および第４感磁部２９０は、第２磁気収束部１５０の−Ｙ方向側の端部から、第２磁気収束部１５０の＋Ｙ方向側の端部よりも−Ｙ方向側にずれた位置まで延伸する。
【０１０１】
即ち、第７構成例の磁気センサ１００は、第３感磁部２３０、第４感磁部２４０、第３感磁部２８０、および第４感磁部２９０が、第１感磁部２１０および第２感磁部２２０と比較して、第１方向とは反対側に突出する。また、第１感磁部２１０、第２感磁部２２０、第１感磁部２６０、および第２感磁部２７０は、第３感磁部２３０および第４感磁部２４０と比較して、第１方向側に突出する。
【０１０２】
これにより、磁気センサ１００は、図９の点線の矢印で示したように、第１方向に向かう入力磁場Ｂｙに対して、第２磁気収束部１２０および第２磁気収束部１５０が引き寄せて生成したＸ方向の磁場成分を、第３感磁部２３０、第４感磁部２４０、第３感磁部２８０、および第４感磁部２９０に入力させることができる。また、第１磁気収束部１１０および第１磁気収束部１４０が放出して生成したＸ方向の磁場成分を、第１感磁部２１０、第２感磁部２２０、第１感磁部２６０、および第２感磁部２７０に入力させることができる。
【０１０３】
したがって、このような第７構成例の磁気センサ１００においても、第１複合パターン４１０の感磁部の感磁軸と、第２複合パターン４２０の対応する感磁部の感磁軸とを、互いに逆向きにすることで、他軸感度の項を相殺して、異なる３方向の磁場成分を分離できる。なお、図９は、第１方向に延伸する補助磁気収束部および第２方向に延伸する磁気収束部材については省略したが、磁気センサ１００は、これらを更に備えてもよい。また、第２複合パターン４２０は、ＸＹ平面上で第１複合パターン４１０と重ならなければ、第１複合パターン４１０に対して第２方向とは異なる方向に設けられてよい。
【０１０４】
以上の本実施形態に係る磁気センサ１００は、第１複合パターン４１０および第２複合パターン４２０が、それぞれ２つの磁気収束部を有する例を説明した。これに代えて、第１複合パターン４１０および第２複合パターン４２０は、それぞれ１つの磁気収束部を有する構成であってもよい。このような磁気センサ１００について、次に説明する。
【０１０５】
図１０は、本実施形態に係る磁気センサ１００の第８構成例を示す。図１０は、＋Ｚ方向側からの磁気センサ１００の平面視の一例を示す。第８構成例の磁気センサ１００は、基板１０と、第１複合パターン４１０と、第２複合パターン４２０と、を備える。
【０１０６】
第１複合パターン４１０は、第１方向に延伸する第１磁気収束部５１０と、第１感磁部６１０と、第２感磁部６２０と、第３感磁部６３０と、第４感磁部６４０と、を有する。第１感磁部６１０および第２感磁部６２０は、第１方向に延伸し、第１磁気収束部５１０の第１方向側の端部において第１磁気収束部５１０を挟むように設けられる。第３感磁部６３０および第４感磁部６４０は、第１方向に延伸し、第１磁気収束部５１０の第１方向とは反対側の端部において第１磁気収束部５１０を挟むように設けられる。
【０１０７】
第２複合パターン４２０は、ＸＹ平面上で第１複合パターン４１０と重ならない位置に設けられ、第１複合パターン４１０と同形状の複合パターンを有する。図１０に示す磁気センサ１００は、第２複合パターン４２０が、基板１０上において、第１複合パターン４１０の第１方向に対して直交する第２方向に位置する例を示す。即ち、第２複合パターン４２０は、第１複合パターン４１０と同様に、第１磁気収束部５２０、第１感磁部６５０、第２感磁部６６０、第３感磁部６７０、および第４感磁部６８０、を有する。
【０１０８】
なお、第１複合パターン４１０の第１感磁部６１０、第２感磁部６２０、第３感磁部６３０、および第４感磁部６４０は、第１磁気収束部５１０と一部が重なってよい。この場合、同様に、第２複合パターンの第１感磁部６５０、第２感磁部６６０、第３感磁部６７０、および第４感磁部６８０は、第１磁気収束部５２０と一部が重なってよい。
【０１０９】
また、磁気センサ１００は、図１０に示すように、１または複数の補助磁気収束部を更に備えてもよい。第１補助磁気収束部３１０および第２補助磁気収束部３２０は、第１複合パターン４１０および第２複合パターン４２０を挟み、第１方向に延伸する。第１補助磁気収束部３１０は、第１複合パターン４１０の第１磁気収束部５１０の第２複合パターン４２０が設けられる側とは反対側に設けられる。また、第２補助磁気収束部３２０は、第２複合パターンの第１磁気収束部５２０の第１複合パターン４１０が設けられる側とは反対側に設けられる。
【０１１０】
以上の第８構成例の磁気センサ１００は、図１０の点線の矢印で示したように、第１方向に向かう入力磁場Ｂｙに対して、第１磁気収束部５１０および第１磁気収束部５２０が引き寄せて生成したＸ方向の磁場成分を、第３感磁部６３０、第４感磁部６４０、第３感磁部６７０、および第４感磁部６８０に入力させることができる。また、第１磁気収束部５１０および第１磁気収束部５２０が放出して生成したＸ方向の磁場成分を、第１感磁部６１０、第２感磁部６２０、第１感磁部６５０、および第２感磁部６６０に入力させることができる。
【０１１１】
したがって、このような第８構成例の磁気センサ１００においても、第１複合パターン４１０の感磁部の感磁軸と、第２複合パターン４２０の対応する感磁部の感磁軸とを、互いに逆向きにすることで、他軸感度の項を相殺して、異なる３方向の磁場成分を分離できる。なお、図１０は、第１方向に延伸する補助磁気収束部および第２方向に延伸する磁気収束部材については省略したが、磁気センサ１００は、これらを更に備えてもよい。また、第２複合パターン４２０は、第１複合パターン４１０と重ならなければ、第１複合パターン４１０に対して第２方向とは異なる方向に設けられてよい。
【０１１２】
図１１は、本実施形態に係る磁気センサ１００に接続される演算装置１０００の構成例を示す。図１１において、磁気収束部の記載は省略する。図１１は、演算装置１０００が、図６、図７、図８、および図９に示す磁気センサ１００から、抵抗値の変化量を取得して入力磁場の成分を演算して出力する例を示す。演算装置１０００は、電源部７１０と、定電流源７２０と、演算部７３０と、を備える。
【０１１３】
電源部７１０は、予め定められた電源電圧を出力し、定電流源７２０に電流を供給する。定電流源７２０は、複数の感磁部に対応して複数設けられ、一定の電流を複数の感磁部のそれぞれに供給する。図１１に示す演算装置１０００は、８の感磁部に対応して８の定電流源７２０が設けられ、感磁部の一端から他端へと一定の電流を流す例を示す。複数の感磁部は、一端が対応する定電流源７２０に接続され、他端が基準電位に接続される。基準電位は、予め定められた電位でよく、一例として、０Ｖである。
【０１１４】
演算部７３０は、複数の感磁部の出力に基づき、外部から入力する磁場ベクトルの直交する３つの成分を演算する。図１１に示す演算装置１０００は、第１感磁部２１０から第４感磁部２４０、および、第１感磁部２６０から第４感磁部２９０の抵抗値の変化量に基づき、入力された磁場ベクトルの直交する３つの磁場成分Ｂｘ、Ｂｙ、およびＢｚの大きさを算出する例を示す。この場合、演算部７３０は、各感磁部の定電流源７２０側の一端に接続され、一例として、（数１２）式に示された抵抗値の変化を取得して、（数１３）式に基づき、入力磁場の各成分を算出する。なお、（数１３）式は、加算および減算等の単純な式なので、演算部７３０は、電子回路等で簡便に構成することができる。
【０１１５】
以上の演算装置１０００は、定電流源７２０が複数の感磁部に対応して複数設けられる例を説明した。これに代えて、演算装置１０００は、定電流源７２０の出力に接続されるスイッチ等を含む切換部を有し、抵抗値を取得すべき感磁部に定電流を流し、複数の感磁部から順次抵抗値を取得するように切り替えてもよい。なお、本実施形態に係る磁気センサ１００は、以上のような演算装置１０００を含めた構成であってよい。
【０１１６】
図１２は、本実施形態に係る感磁部の構成例を示す。図１２は、ＧＭＲ素子を形成する第１感磁部２１０の一例を示す。ＧＭＲ素子は、磁性材料の磁化の向きで電子のスピン散乱が変化して、当該素子の抵抗値が変わる。第１感磁部２１０は、ピニング層２１２、ピンド層２１４、スペーサ層２１６、およびフリー層２１８を備える。
【０１１７】
ピニング層２１２は、当該ピニング層２１２に積層されるピンド層２１４の磁化の向きを固定する。ピニング層２１２は、ＰｔＭｎまたはＩｒＭｎなどの反強磁性体で形成されてよい。
【０１１８】
ピンド層２１４は、ピニング層２１２の上面に積層され、ピニング層２１２との磁気結合により磁気モーメントの方向が固定される。なお、ピンド層２１４は、ピニング層２１２を用いずにセルフバイアス構造を用いてもよい。ピンド層２１４の磁化が固定される方向は、本実施形態において、感磁軸とした。図１２は、感磁軸の方向を−Ｘ方向とした例を示す。ピンド層２１４は、ＣｏＦｅなどの強磁性体またはＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅなどの強磁性体を含む積層構造で形成されてよい。
【０１１９】
スペーサ層２１６は、電流を流すとスピン散乱が生じる導電層である。スペーサ層２１６は、一例として、ピンド層２１４およびフリー層２１８の間に設けられる。スペーサ層２１６は、Ｃｕ等の非磁性体で形成されてよい。図１２は、スペーサ層２１６に＋Ｙ方向の電流が流れる例を示す。
【０１２０】
フリー層２１８は、スペーサ層２１６の上面に積層され、外部から入力する磁場Ｂに応じて磁化の向きが自由に回転する。フリー層２１８は、ＮｉＦｅなどの強磁性体またはＣｏＦｅ／ＮｉＦｅなどの強磁性体を含む積層構造で形成されてよい。図１２は、フリー層２１８の磁化容易軸が、ピンド層２１４の感磁軸と略垂直な＋Ｙ方向を向く例を示す。フリー層２１８は、外部磁場Ｂに応じた角度θ（Ｂ）に磁化の向きが回転する。このような、フリー層２１８の磁気モーメントの方向の変化に伴い、スペーサ層２１６に流れる電流の経路が曲げられるので、第１感磁部２１０の抵抗値が変化することになる。
【０１２１】
このような第１感磁部２１０の抵抗値の変化を検出することにより、外部磁場Ｂの大きさを取得することができる。例えば、抵抗値の変化量は、ΔＲ＝（ＲＡＰ−ＲＰ）／ＲＰで表される。ここで、ＲＡＰは、ピンド層２１４とフリー層２１８の磁化の向きが反平行のときの抵抗値、ＲＰは、ピンド層２１４とフリー層２１８の磁化の向きが平行のときの抵抗値を示す。
【０１２２】
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。
【０１２３】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１２４】
１０  基板、１２  基板平面、２０  絶縁層、２２  第１平面、２４  第２平面、１００  磁気センサ、１１０  第１磁気収束部、１１２  磁気収束部材、１２０  第２磁気収束部、１２２  磁気収束部材、１３０  第３磁気収束部、１３２  磁気収束部材、１４０  第１磁気収束部、１４２  磁気収束部材、１５０  第２磁気収束部、１５２  磁気収束部材、２１０  第１感磁部、２１２  ピニング層、２１４  ピンド層、２１６  スペーサ層、２１８  フリー層、２２０  第２感磁部、２３０  第３感磁部、２４０  第４感磁部、２５０  第５感磁部、２６０  第１感磁部、２７０  第２感磁部、２８０  第３感磁部、２９０  第４感磁部、３１０  第１補助磁気収束部、３１２  磁気収束部材、３２０  第２補助磁気収束部、３２２  磁気収束部材、３４０  第１補助磁気収束部、３５０  第２補助磁気収束部、４１０  第１複合パターン、４１２  点、４２０  第２複合パターン、４２２  点、５１０  第１磁気収束部、５２０  第１磁気収束部、６１０  第１感磁部、６２０  第２感磁部、６３０  第３感磁部、６４０  第４感磁部、６５０  第１感磁部、６６０  第２感磁部、６７０  第３感磁部、６８０  第４感磁部、７１０  電源部、７２０  定電流源、７３０  演算部、１０００  演算装置
【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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