(57)【要約】【課題】消費電力の低減が可能な磁気検出装置を提供する。【解決手段】実施形態において、磁気検出装置１は、磁気センサ部１２及び比較部１６を有する磁気検出部１１と、モード制御部２２及び磁気センサ部制御部２６を有する変換利得制御部２１とを備える。磁気センサ部１２は、磁束密度を検出し、検出電圧を増幅して、通常消費電力モードまたは低消費電力モードで出力する。比較部１６は、磁気センサ部の出力を、磁場の有無を判定する閾値に対応する参照電圧と比較して二値化した結果を出力する。モード制御部２２は、磁気センサ部１２または比較部１６から入力し論理演算を行い、論理演算の結果を比較部１６または磁気センサ部制御部２６に出力する。磁気センサ部制御部２６は、モード制御部から入力して、磁気センサ部の出力が閾値より大きいと判断したときは低消費電力モード、小さいときは通常消費電力モードとなるように磁気センサ部を制御する。【選択図】  図１
2012063211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気センサ部及び比較部を有する磁気検出部と、モード制御部及び磁気センサ部制御部を有する変換利得制御部と、前記磁気検出部及び前記変換利得制御部を間欠動作可能に制御する間欠動作制御部とを備える磁気検出装置であって、
前記磁気センサ部は、磁場の磁束密度を検出し、検出電圧を増幅して、第１モード及び前記第１モードより低消費電力の第２モードの内のいずれかのモードで出力を行い、
前記比較部は、前記磁気センサ部の出力を、磁場の有無を判定する閾値に対応する参照電圧と比較して二値化した比較結果を出力し、
前記モード制御部は、前記磁気センサ部または前記比較部からの出力を入力し、論理演算を行い、前記論理演算の結果を前記比較部または前記磁気センサ部制御部に出力し、
前記磁気センサ部制御部は、前記モード制御部からの出力を入力して、前記磁気センサ部の出力が前記閾値より大きいことを判断したときは前記第２モード、一方、小さいときは前記第１モードとなるように前記磁気センサ部を制御することを特徴とする磁気検出装置。
【請求項２】
前記比較部は、前記第１モード時の前記閾値に対応する第１の参照電圧、及び前記第２モード時の前記閾値に対応する第２の参照電圧から選択された参照電圧と比較して、二値化した比較結果を出力し、前記モード制御部は、前記比較部からの設定された期間の連続する間欠的な出力に基づく論理演算を行い、前記論理演算の結果を前記比較部の前記参照電圧選択用に出力することを特徴とする請求項１に記載の磁気検出装置。
【請求項３】
前記モード制御部は、前記第１モード時の前記閾値に対応する第１の参照電圧、及び前記第２モード時の前記閾値に対応する第２の参照電圧の間にある第３の参照電圧と比較して二値化した比較結果を出力する第２の比較部を有し、前記第２の比較部の出力及び設定された期間の前記比較部からの連続する間欠的な出力に基づく論理演算を行い、前記論理演算の結果を出力することを特徴とする請求項１に記載の磁気検出装置。
【請求項４】
設定された前記期間は、間欠的な出力の数で規定されることを特徴とする請求項２または３に記載の磁気検出装置。
【請求項５】
前記磁気検出部は、前記第１モード時の前記閾値に対応する第１の参照電圧、及び前記第２モード時の前記閾値に対応する第２の参照電圧から選択された参照電圧と比較して、二値化した比較結果を出力し、前記モード制御部は、前記磁気センサ部出力を第３の参照電圧と比較して二値化した比較結果を出力する第２の比較部を有し、前記第２の比較部の出力及び接地電位に基づく論理演算を行い、前記論理演算の結果を前記比較部の前記参照電圧選択用に出力し、前記第２の比較部の出力を前記磁気センサ部制御部に出力することを特徴とする請求項１に記載の磁気検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気検出装置は、磁場の強さに応じて電圧を出力するホール素子、ホール素子の出力電圧を増幅して出力する電圧増幅器、増幅信号を検出閾値に相当する基準（参照）電圧と比較し、磁場の有無を二値化して出力する電圧比較回路、及び電圧比較回路からの出力信号を保持するラッチ回路を備えている。他に、増幅信号の極性を反転するスイッチ回路等が備えられている場合もある。磁気検出装置は、ホール素子及び駆動回路等がＳｉチップ上に一体化されて、小型化が図られている。この磁気検出装置は、ホールＩＣとも呼ばれ、消費電流を低減するために、ホール素子をパルス駆動で動作（間欠動作）させる方法が採用されることが多い。
【０００３】
間欠動作される磁気検出装置は、ホール素子（及び増幅器）に通電される場合に多くの電力が消費され、通電されない場合には、消費電力が抑制される。つまり、磁気検出装置は、間欠動作によって低減した動作デューティ分だけの低消費電電力化が達成される。しかしながら、携帯電話、携帯型ＰＣ、デジタルカメラ、及びデジタルビデオカメラ等の携帯情報端末等に使用される場合、高機能化、高性能化により消費電力が増加の一途を辿っており、磁気検出装置は、更なる低消費電力化が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６‐１５３６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、消費電力の低減が可能な磁気検出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】
【０００６】
本発明の実施形態において、磁気検出装置は、磁気センサ部及び比較部を有する磁気検出部と、モード制御部及び磁気センサ部制御部を有する変換利得制御部と、前記磁気検出部及び前記変換利得制御部を間欠動作可能に制御する間欠動作制御部とを備える。前記磁気センサ部は、磁場の磁束密度を検出し、検出電圧を増幅して、第１モード及び前記第１モードより低消費電力の第２モードの内のいずれかのモードで出力を行う。前記比較部は、前記磁気センサ部の出力を、磁場の有無を判定する閾値に対応する参照電圧と比較して二値化した比較結果を出力する。前記モード制御部は、前記磁気センサ部または前記比較部からの出力を入力し、論理演算を行い、前記論理演算の結果を前記比較部または前記磁気センサ部制御部に出力する。前記磁気センサ部制御部は、前記モード制御部からの出力を入力して、前記磁気センサ部の出力が前記閾値より大きいことを判断したときは前記第２モード、一方、小さいときは前記第１モードとなるように前記磁気センサ部を制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る磁気検出装置の構成を模式的に示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る磁気検出装置の増幅器の回路構成を模式的に示す図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る磁気検出装置の比較部の構成を模式的に示す図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る磁気検出装置のモード制御部の構成を模式的に示す図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る磁気検出装置の動作及び消費電力の時間変化を模式的に示す図。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る磁気検出装置の構成を模式的に示すブロック図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る磁気検出装置の動作及び消費電力の時間変化を模式的に示す図。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る磁気検出装置の構成を模式的に示すブロック図。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る磁気検出装置のモード制御部の構成を模式的に示す図。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る磁気検出装置の動作及び消費電力の時間変化を模式的に示す図。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る磁気検出装置の構成を模式的に示すブロック図。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る磁気検出装置の動作及び消費電力の時間変化を模式的に示す図。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る磁気検出装置の構成を模式的に示すブロック図。
【図１４】本発明の第５の実施形態に係る磁気検出装置の変換利得制御部の構成を模式的に示す図。
【図１５】本発明の第５の実施形態に係る磁気検出装置の増幅器の出力を模式的に示す図。
【図１６】本発明の第５の実施形態に係る磁気検出装置の動作及び消費電力の時間変化を模式的に示す図。
【図１７】本発明の第６の実施形態に係る磁気検出装置の構成を模式的に示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。各図では、同一の構成要素には同一の符号を付す。
【０００９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る磁気検出装置について、図１乃至図５を参照しながら説明する。
【００１０】
図１に示すように、磁気検出装置１は、例えば、シリコンチップ上に一体的に、すなわちモノリシックに形成された磁気検出部１１、変換利得制御部２１、及び間欠動作制御部３１を有している。磁気検出部１１、変換利得制御部２１、及び間欠動作制御部３１には電源Ｖｄｄが接続され、また、それぞれは接地されている。
【００１１】
磁気検出装置１の主な構成は次のようになる。磁気検出部１１は、第１モード（通常消費電力モード）または第１モードより小電力の第２モード（低消費電力モード）で制御されて、磁場の強さ（磁束密度）を間欠的に検出及び増幅して出力する磁気センサ部１２、及び磁気センサ部１２の出力を、磁場の有無を判定する閾値に相当する参照電圧（または基準電圧）と比較して比較結果をラッチ回路４１に出力する比較部１６を有している。
【００１２】
変換利得制御部２１は、設定された期間（パルス数）の比較部１６からの連続した出力を入力して論理演算を行う論理演算部２３を有し、論理演算の結果を出力するモード制御部２２、及びモード制御部２２の出力に応じて、磁気センサ部１２を通常電力モードまたは低電力モードで増幅するように制御する磁気センサ部制御部２６を有している。
【００１３】
磁気検出装置１の構成を、より詳しく説明する。磁気検出部１１を構成する磁気センサ部１２は、ホール素子１３及びホール素子１３の出力（Ｖ１）を入力する増幅器１４を有している。ホール素子１３は、対角に位置する一対の端子間に電流を流し、直交する一対の端子間に磁場の強さ（磁力密度）に応じたホール電圧Ｖ１を発生する。
【００１４】
図２に示すように、増幅器１４は、例えば、差動増幅器の構成をなし、差動対をなす２つのバイポーラトランジスタを有し、バイポーラトランジスタのそれぞれのコレクタは抵抗Ｒ１、Ｒ２を介して電源Ｖｃｃに接続され、バイポーラトランジスタのそれぞれのエミッタは、可変電流源回路１５を介して接地されている。電源Ｖｃｃは電源Ｖｄｄから供給される。対をなすバイポーラトランジスタのベースに、ホール電圧Ｖ１を入力する端子がそれぞれ接続されている。入力電圧の差、すなわちホール電圧Ｖ１を増幅して、接地電位に対する出力電圧の差として出力電圧Ｖ２を出力する。可変電流源回路１５は、差動対をなす２つのバイポーラトランジスタに流れる電流を制御することにより、増幅器１４の利得（ゲイン）を制御する。可変電流源回路１５は、後述の増幅器制御部２７から出力される利得制御信号Ｖ５により制御される。増幅器１４は、バイポーラトランジスタを使用する例を示したが、他の構成、例えば、ＭＯＳトランジスタを使用することは可能である。
【００１５】
図３に示すように、比較部１６は、入力特性にヒステリシスを付加された比較器１７、２つの参照電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、及び参照電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２を切り換えるスイッチ１８で構成され、比較器１７の一方に増幅器１４の出力電圧Ｖ２が入力され、他方にスイッチ１８で切り換えられた参照電圧Ｖｒｅｆ１またはＶｒｅｆ２が入力される。参照電圧Ｖｒｅｆ１は通常消費電力モード時の閾値、参照電圧Ｖｒｅｆ２は低消費電力モード時の閾値に対応している。参照電圧Ｖｒｅｆ１は参照電圧Ｖｒｅｆ２より大きな値を持つ。
【００１６】
通常消費電力モード時、電圧Ｖ２が上昇して行き（小さい値から大きい値の方向に）参照電圧Ｖｒｅｆ１を超えて、短い時間（例えば３パルス分）おいて、低消費電力モードに移行する。低消費電力モード時、電圧Ｖ２が下降して行き（大きい値から小さい値の方向に）参照電圧Ｖｒｅｆ２超えると、通常消費電力モードに移行する。スイッチ１８は、モード制御部２２の出力Ｖ４に従って切り換えられる。比較器１７は、入力電圧Ｖ２を参照電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２と比較して、磁場の有無に対応する二値化した出力信号Ｖ３を出力する。
【００１７】
ラッチ回路４１は、保持回路（図示略）を有し、比較部１６の出力信号Ｖ３を入力し、ラッチ回路４１の論理構成に従って出力信号Ｖｏｕｔを出力する。
【００１８】
変換利得制御部２１を構成するモード制御部２２は、比較部１６の出力信号Ｖ３を入力し、連続したｎ回（ｎは自然数）の入力信号Ｖ３に基づき、通常消費電力モード及び低消費電力モードに対応するモード信号Ｖ４を出力する論理演算部２３で構成される。例えば、入力信号Ｖ３と出力信号Ｖ４の対応のさせ方によって、２通り、つまりｎ回のＨレベル（以下、「Ｈ」と記す）が入力したとき「Ｈ」を出力する場合、及びｎ回のＬレベル（以下、「Ｌ」と記す）が入力したとき「Ｈ」を出力する場合が可能である。
【００１９】
図４（ａ）に示すように、ｎ＝３のとき、論理演算部２３は、シフトレジスタ２９と２つのＡＮＤ回路の組み合わせで構成される論理演算部２３ａが可能である。論理演算部２３ａは、比較部１６の出力信号Ｖ３が、「Ｌ」から変わって、３回以上連続で同じ「Ｈ」の入力があった時に出力を切り換えるように構成されている。シフトレジスタ２９の連続する３つの出力、例えばＤ１、Ｄ２、Ｄ３の内の２つが、一段目のＡＮＤ回路に入力され、このＡＮＤ回路の出力とシフトレジスタ２９の他の出力が二段目のＡＮＤ回路に入力され、ラッチ回路３０を介して、出力信号Ｖ４とされる。ここで、信号Ｖ３が３回連続で「Ｈ」なら、論理演算部２３ａの出力信号Ｖ４は「Ｈ」となり、その他の場合、出力信号Ｖ４は「Ｌ」となる。本実施形態では、論理演算部２３ａを採用して説明する。
【００２０】
また、図４（ｂ）に示すように、ｎ＝３のとき、論理演算部２３は、シフトレジスタ２９とＯＲ及びＮＯＲ回路の組み合わせで構成される論理演算部２３ｂが可能である。論理演算部２３ｂは、比較部１６の出力信号Ｖ３が、「Ｈ」から変わって、３回以上連続で同じ「Ｌ」の入力があった時に出力を切り換えるように構成されている。比較部１６の出力信号Ｖ３が「Ｈ」または「Ｌ」のどちらであっても、論理演算部２３ａ、２３ｂで対応可能である。なお、論理演算部２３は、その他の論理回路の組み合わせで構成することは可能である。
【００２１】
増幅器制御部２７は、モード制御部２２からの入力信号Ｖ４に応じて、増幅器１４の利得を制御する利得制御信号Ｖ５を出力する。入力信号Ｖ４が「Ｌ」のとき、増幅器制御部２７は、通常消費電力モードとなり、増幅器１４の利得が相対的に高くなるように設定する。入力信号Ｖ４が「Ｈ」のとき、増幅器制御部２７は、低消費電力モードとなり、増幅器１４の利得が通常消費電力モードに比較して低くなるように設定する。
【００２２】
間欠動作制御部３１は、クロック信号を生成するクロック回路３２及びクロック信号を分周するタイミング設定回路３３を有し、接続された磁気検出部１１及び変換利得制御部２１に所定の周期の信号を出力している。また、図示を省略するが、タイミング設定回路３３の周期に基づいて、磁気検出部１１の駆動は間欠的に行われる。
【００２３】
次に、磁気検出装置１の動作を説明する。図５は、横軸に共通な時間を取り、縦軸に任意のスケールで磁束密度、電圧、または電力を取って、（ａ）ホール素子１３にかかる磁束密度、（ｂ）ホール素子１３の出力Ｖ１、（ｃ）増幅器１４の出力Ｖ２、（ｄ）比較部１６の出力Ｖ３、（ｅ）モード制御部２２の出力Ｖ４、（ｆ）磁気検出装置１の出力Ｖｏｕｔ、及び（ｇ）磁気検出装置１の消費電力を示す。
【００２４】
図５（ａ）に示すように、ホール素子１３の磁束密度は、高い状態、高い状態から低い状態への移行（減少）、低い状態、低い状態から高い状態への移行（増加）、そして高い状態へと変化する。発生源の磁力が一定の場合、磁束密度の高い状態は、磁力の発生源がホール素子１３に接近してあり、低い状態は、磁力の発生源がホール素子１３から離れてある。磁束密度は、閾値Ｂｔｈで磁界の有無が判定される。減少時、磁束密度が閾値Ｂｔｈと交わる時間をＴ１、増加時、磁束密度が閾値Ｂｔｈと交わる時間をＴ２とする。
【００２５】
図５（ｂ）に示すように、ホール素子１３の出力（ホール電圧）Ｖ１は、ホール素子１３に供給される間欠的な電流に応じて、間欠的に発生し、出力Ｖ１の頂部を結ぶ線（図示略）は、図５（ａ）に示す磁束密度にほぼ対応する。間欠的な電流は、間欠動作制御部３１に制御される周期で、ホール素子１３に供給されている。
【００２６】
図５（ｃ）に示すように、増幅器１４の出力Ｖ２は、時間軸に沿って、低消費電力モード、通常消費電力モード、そして低消費電力モードで増幅されている。次の比較部１６で使用される参照電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２を記入してある。参照電圧Ｖｒｅｆ１は、通常消費電力モード時の閾値Ｂｔｈに対応している。参照電圧Ｖｒｅｆ２は、低消費電力モード時の閾値Ｂｔｈに対応している。低消費電力モード時、出力Ｖ２は、時間Ｔ１で、または時間Ｔ１の直後に、参照電圧Ｖｒｅｆ２を下回り、その後、増幅器１４は通常消費電力モード、つまり、相対的に大きな利得に切り換えられて、大きく増幅されて出力する。出力Ｖ２は、時間Ｔ１の前後に見られるように、通常消費電力モードに切り換えられると、直前の値に比較してより大きな値となる場合がある。
【００２７】
一方、通常消費電力モード時、出力Ｖ２は、時間Ｔ２で、または時間Ｔ２の直後に、参照電圧Ｖｒｅｆ１を上回り、その後、時間Ｔ３で、３回連続して参照電圧Ｖｒｅｆ１を超えることが確認されて、増幅器１４は低消費電力モード、つまり、より小さな利得に切り換えられる。出力Ｖ２は、時間Ｔ３の前後に見られるように、低消費電力モードに切り換えられると、直前の値に比較してより小さな値となる場合がある。
【００２８】
図５（ｄ）に示すように、比較部１６の出力Ｖ３は、低消費電力モード時、出力Ｖ２が参照電圧Ｖｒｅｆ２を上回っていれば「Ｈ」を出力し、通常消費電力モード時、出力Ｖ２が参照電圧Ｖｒｅｆ１を下回れば「Ｌ」を出力する。
【００２９】
図５（ｅ）に示すように、モード制御部２２の出力Ｖ４は、図５（ｃ）の出力Ｖ２の切り換え時間Ｔ１、Ｔ３に対応して、切り換わる。つまり、出力Ｖ４は、モード制御部２２から出力される通常消費電力モードのとき「Ｌ」、低消費電力モードのとき「Ｈ」のモード制御信号である。
【００３０】
図５（ｆ）に示すように、磁気検出装置１（ラッチ回路４１）の出力Ｖｏｕｔは、出力Ｖ３に対してラッチ回路４１で一定に保持した信号となる。
【００３１】
図５（ｇ）に示すように、磁気検出装置１の消費電力は、実線で示した消費電力となる。通常消費電力モードのとき、変換利得制御部２１を有していない磁気検出装置（従来の磁気検出装置という）における消費電力と同様となり、低消費電力モードのとき、点線で示した通常消費電力モードのときの消費電力に対して、より少ない消費電力となる。
【００３２】
上述したように、磁気検出装置１は、通常消費電力モードまたは低消費電力モードに制御されて、間欠的に検出される磁場の強さを増幅して出力する磁気センサ部１２の増幅器１４、磁気センサ部１２の出力を、磁場の有無を判定する閾値に相当する参照電圧と比較して比較結果を出力する比較部１６、設定された期間（パルス数）の比較部１６の連続した出力に基づく論理演算を行い、論理演算の結果を出力するモード制御部２２、及び磁気センサ部１２の増幅器１４を通常消費電力モードまたは低消費電力モードに制御する磁気センサ部制御部２６の増幅器制御部２７を有している。
【００３３】
その結果、増幅器１４は低消費電力モード時に、従来の磁気検出装置に相当する通常消費電力モードより少ない消費電力で増幅される。つまり、磁気検出装置１は、従来の通常消費電力モードによる動作に比較して、より少ない消費電力で動作可能である。その上、低消費電力モードに移行する場合、閾値に相当する参照電圧を連続してｎ回（例えば、３回）上回った後、実行されるので、閾値に対する検出精度を低下させることは抑制される。また、磁界強度が小さい場合、通常消費電力モードにより増幅されるので、従来の検出精度をそのまま維持することが可能である。
【００３４】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る磁気検出装置について、図６及び図７を参照しながら説明する。第１の実施形態の磁気検出装置との違いは、磁気センサ部制御部がホール素子制御部で構成される点にある。なお、第１の実施形態と同一構成部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３５】
図６に示すように、磁気検出装置２は、磁気センサ部制御部５６にホール素子制御部５８を配している。ホール素子制御部５８は、モード制御部２２からの入力信号Ｖ４に応じて、ホール素子１３へ供給する電流を制御するホール素子制御信号Ｖ６を出力する。入力信号Ｖ４が「Ｌ」のとき、ホール素子制御部５８は、通常消費電力モードとなり、ホール素子１３へ供給する電流が相対的に高くなるように設定する。入力信号Ｖ４が「Ｈ」のとき、ホール素子制御部５８は、低消費電力モードとなり、ホール素子１３へ供給する電流が通常消費電力モードに比較して低くなるように設定する。
【００３６】
磁気検出装置１にあった増幅器制御部２７は、磁気検出装置２では省略され、増幅器１４は一定の利得で動作するように設定されている。その他は、磁気検出装置１と同様な構成を有している。
【００３７】
図７は、図５と同様に、共通な時間軸に対して、任意のスケールで磁束密度、電圧、及び電力の変化が示される。図７（ａ）に示す磁束密度は、図５（ａ）と同様である。
【００３８】
図７（ｂ）に示すように、ホール素子１３の出力Ｖ１は、磁束密度が一定なら、低消費電力モード時、供給される電流が低く抑えられるのに応じて小さな値となり、一方、通常消費電力モード時、供給される電流が相対的に高められるのに応じて大きな値となる。低消費電力モード時、出力Ｖ１は、時間Ｔ１で、または時間Ｔ１の直後に、参照電圧Ｖｒｅｆ２を下回り、その後、ホール素子１３は通常消費電力モード、つまり、相対的に大きな電流に切り換えられて、より大きな出力となる。
【００３９】
一方、通常消費電力モード時、出力Ｖ１は、時間Ｔ２で、または時間Ｔ２の直後に、参照電圧Ｖｒｅｆ１を上回り、その後、時間Ｔ３で、３回連続して参照電圧Ｖｒｅｆ１を超えることが確認されて、ホール素子１３は低消費電力モード、つまり、より小さな電流に切り換えられて、出力が抑制される。
【００４０】
図７（ｃ）に示すように、増幅器１４の出力Ｖ２は、利得が一定なので、入力Ｖ１に対応する値となる。つまり、出力Ｖ２は、１段前で通常消費電力モードまたは低消費電力モードに沿って制御された入力Ｖ１の変化に対応しており、図５（ｃ）と同様な変化を示すことになる。ここには、次の比較部１６で使用される参照電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２を記入してある。
【００４１】
図７（ｄ）に示すように、比較部１６の出力Ｖ３は、図７（ｃ）に示される参照電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２に基づいてなされる。図７（ｅ）、（ｆ）は、図５（ｅ）、（ｆ）と同様である。
【００４２】
図７（ｇ）に示すように、磁気検出装置２の消費電力は、ホール素子１３の消費電流の増減に対応し、実線で示した値となる。通常消費電力モードのとき、従来の磁気検出装置の消費電流と同様となり、低消費電力モードのとき、点線で示した通常消費電力モードのときの消費電流に対して、より少ない消費電流となる。
【００４３】
上述したように、磁気検出装置２は、ホール素子１３の電流が通常消費電力モードまたは低消費電力モードに制御されて、磁気検出装置１が有する効果を同様に有している。
【００４４】
磁気検出装置２は、磁気センサ部制御部５６がホール素子制御部５８で構成されることを示したが、磁気センサ部制御部５６は、磁気検出装置１が有する増幅器制御部２７及びホール素子制御部５８の両方を備える構成とすることは可能である。
【００４５】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る磁気検出装置について、図８乃至図１０を参照しながら説明する。第１の実施形態の磁気検出装置とは、比較部に並列に別の比較器が追加されて、モード制御部が構成されている点が異なる。なお、第１の実施形態と同一構成部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４６】
図８に示すように、磁気検出装置３は、第１の実施形態の磁気検出装置１の構成に対して、変換利得制御部２１が変換利得制御部６１に変更されている。つまり、増幅器１４の出力電圧Ｖ２及び参照電圧Ｖｒｅｆ３が入力され、出力Ｖ７を出力する比較器６４、並びに比較部４６の出力Ｖ３及び比較器６４の出力Ｖ７が入力され、出力Ｖ４を出力する論理演算部６３を有するモード制御部６２が配置されている。比較器６４は、比較器１７と同様に入力特性にヒステリシスを付加されている。参照電圧Ｖｒｅｆ３が使用されることにより、比較部４６は、例えば、参照電圧Ｖｒｅｆ１に固定される。比較部４６は、スイッチ１８を使用する必要がなくなる。その他の構成は、第１の実施形態の磁気検出装置１と同様である。
【００４７】
参照電圧Ｖｒｅｆ３は、磁束密度の閾値Ｂｔｈより大きな磁束密度Ｂ３（後述）に対応し、低消費電力モード時の閾値に対応する参照電圧Ｖｒｅｆ２より大きい電圧である。低消費電力モード時、増幅器１４の出力Ｖ２が次第に減少して行く場合、比較器６４の出力Ｖ７は、参照電圧Ｖｒｅｆ３と比較されて、例えば、「Ｈ」から「Ｌ」へ変換される。
【００４８】
図９に示すように、論理演算部６３は、シフトレジスタ２６と、ＡＮＤ回路、ＯＲ回路、及びインバータ等の組み合わせで構成されている。内側の破線で囲まれたシフトレジスタ２９及びＡＮＤ回路で構成される部分は、論理演算部２３ａと同じ論理回路を有している。
【００４９】
論理演算部６３は、比較部４６の出力Ｖ３が入力され、論理演算部２３ａと同じ論理回路を経た出力はインバータを介してＡＮＤ回路Ａ１の一方に入力され、他方に次段のＯＲ回路Ｏ１の出力が入力される。論理演算部６３は、比較器６４の出力Ｖ７が入力され、インバータを介してＡＮＤ回路Ａ２の一方に入力され、他方にはＯＲ回路Ｏ１の出力の反転信号が入力される。ＯＲ回路Ｏ１には、ＡＮＤ回路Ａ１及びＡＮＤ回路Ａ２の出力が入力され、ＯＲ回路Ｏ１からインバータ及びラッチ回路（図示略）を経て、論理演算部６３の出力Ｖ４が形成される。
【００５０】
変換利得制御部６１を構成するモード制御部６２は、比較部４６の出力信号Ｖ３を入力し、連続したｎ回（ｎは自然数、本例ではｎ＝３）の入力信号Ｖ３に基づき、通常消費電力モード及び低消費電力モードに対応するモード信号Ｖ４を出力する。また、低消費電力モード時に、比較器６４からの入力信号Ｖ７が「Ｌ」に切り換わった場合、モード信号Ｖ４を「Ｌ」（通常消費電力モード）とする。
【００５１】
次に、磁気検出装置３の動作を説明する。図１０は、図５（ａ）〜（ｇ）に示す項目と同様な項目に加えて、比較器６４の出力Ｖ７が追加して示されている。図５の説明との重複を避けて説明する。
【００５２】
図１０（ｅ）に示すように、比較器６４の出力Ｖ７は、低消費電力モード時、増幅器出力Ｖ２と参照電圧Ｖｒｅｆ３とを比較し、参照電圧Ｖｒｅｆ３より大きい場合「Ｈ」、参照電圧Ｖｒｅｆ３より小さい場合「Ｌ」となる信号である。参照電圧Ｖｒｅｆ３は、図１０（ａ）に示すように、ホール素子１３の磁束密度の閾値Ｂｔｈより大きな磁束密度Ｂ３に対応し、磁束密度が減少して行くとき、磁束密度Ｂ３とは時間Ｔ４で交わる。時間Ｔ４は、磁束密度が閾値Ｂｔｈと交わる時間Ｔ１の直前に位置する時刻である。図１０（ｃ）に示すように、参照電圧Ｖｒｅｆ３は、例えば、通常消費電力モード時の閾値に対応する参照電圧Ｖｒｅｆ１、第１の実施形態の磁気検出装置１の低消費電力モード時の閾値に対応する参照電圧Ｖｒｅｆ２の間に位置される。
【００５３】
図１０（ｆ）に示すように、モード制御部の出力Ｖ４は、図１０（ｃ）の出力Ｖ２の切り換え時間Ｔ４、Ｔ３に対応して、切り換わる。つまり、出力Ｖ４は、モード制御部６２から出力される通常消費電力モードのとき「Ｌ」、低消費電力モードのとき「Ｈ」のモード制御信号である。
【００５４】
図１０（ｈ）に示すように、磁気検出装置３の消費電力は、実線で示した消費電力となる。通常消費電力モードのとき、従来の磁気検出装置の消費電力と同様となり、低消費電力モードのとき、点線で示した通常消費電力モードのときの消費電力に対して、より少ない消費電力となる。磁束密度Ｂ３は、磁束密度の閾値Ｂｔｈより大きく設定してあるので、時間Ｔ１の直前の時間Ｔ４で低消費電力モードから通常消費電力モードに移行する。その他の動作は、第１の実施形態と同様である。
【００５５】
上述したように、磁気検出装置３は、磁束密度の閾値Ｂｔｈより大きい磁束密度Ｂ３に対応した参照電圧Ｖｒｅｆ３を導入して、低消費電力モードから通常消費電力モードへの切り換えタイミングを図っている。
【００５６】
磁気検出装置３は、時間Ｔ１から時間Ｔ４へと切り換えタイミングが前倒しされた分、低消費電力モードの時間が第１の実施形態より短くなる。通常消費電力モードに対する低消費電力の割合は、第１の実施形態の磁気検出装置１より小さくなるものの、参照電圧Ｖｒｅｆ３が参照電圧Ｖｒｅｆ２より大きい分だけ、検出感度が高い領域で、低消費電力モードから通常消費電力モードへ切り換えられるので、より確実な切り換えが可能となる。その他、磁気検出装置３は第１の実施形態の磁気検出装置１が有する効果を同様に有している。
【００５７】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る磁気検出装置について、図１１及び図１２を参照しながら説明する。第３の実施形態の磁気検出装置との違いは、磁気センサ部制御部がホール素子制御部で構成される点にある。なお、第１乃至第３の実施形態と同一構成部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００５８】
図１１に示すように、磁気検出装置４は、第３の実施形態の磁気検出装置３の構成において、磁気センサ部制御部５６がホール素子制御部５８で構成されている。磁気センサ部制御部５６、モード制御部６２、ホール素子１３、及び増幅器１４の関係は、第２の実施形態の磁気検出装置２における磁気センサ部制御部５６、モード制御部２２、ホール素子１３、及び増幅器１４の関係と同様である。その他は、第３の実施形態の磁気検出装置３の構成と同様である。
【００５９】
次に、磁気検出装置４の動作を説明する。図１２は、図１０に示す項目と同様な項目を有し、図１２（ｂ）ホール素子の出力電圧Ｖ１が図１０とは異なっている。図１０の説明との重複を避けて説明する。
【００６０】
図１２（ｂ）に示すように、ホール素子の出力電圧Ｖ１は、磁束密度が一定なら、低消費電力モード時、供給される電流が低く抑えられるのに応じて小さな値となり、一方、通常消費電力モード時、供給される電流が相対的に高められるのに応じて大きな値となる。低消費電力モード時、出力Ｖ１は、時間Ｔ４で、または時間Ｔ４の直後に、参照電圧Ｖｒｅｆ３を下回り、その後、ホール素子１３は通常消費電力モード、つまり、相対的に大きな電流に切り換えられて、より大きな出力となる。なお、通常消費電力モード時、出力Ｖ１は、第２の実施形態の磁気検出装置２と同様になる。図１２の他の項目は、第３の実施形態の磁気検出装置３と同様である。
【００６１】
上述したように、磁気検出装置４は、ホール素子１３の電流が通常消費電力モードまたは低消費電力モードに制御されて、磁気検出装置３が有する効果を同様に有している。
【００６２】
磁気検出装置４は、磁気センサ部制御部５６がホール素子制御部５８で構成されることを示したが、磁気センサ部制御部５６は、磁気検出装置１が有する増幅器制御部２７及びホール素子制御部５８の両方を備える構成とすることは可能である。
【００６３】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態に係る磁気検出装置について、図１３乃至図１６を参照しながら説明する。第３の実施形態の磁気検出装置との違いは、モード制御部は増幅部からの出力を使用しない点にある。なお、第１乃至第４の実施形態と同一構成部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００６４】
図１３に示すように、磁気検出装置５は、第３の実施形態の磁気検出装置３の構成に対して、変更された変換利得制御部８１を有し、また、第１の実施形態と同様の比較部１６を有している。つまり、変換利得制御部８１のモード制御部８２は、増幅器１４の出力電圧Ｖ２及び参照電圧Ｖｒｅｆ６が入力され、出力Ｖ７を出力する比較器６４、及び比較器６４の出力Ｖ７が入力され、出力Ｖ４を出力する論理演算部８３を有し、比較器６４の出力Ｖ７が磁気センサ部制御部８６の増幅器制御部８７へ出力される。モード制御部８２の出力Ｖ４は、比較部１６へ入力される。比較部１６は、参照電圧Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２を有する（図３参照）が、第１及び第２の実施形態とは必ずしも同じ電圧ではないので、それぞれ参照電圧Ｖｒｅｆ４、Ｖｒｅｆ５とする。参照電圧を除いた磁気検出部１１及び間欠動作制御部３１は、第１の実施形態の磁気検出装置１と同様である。また、比較器６４へ入力する参照電圧Ｖｒｅｆ３（図８参照）は、必ずしも同じ電圧ではないので、参照電圧Ｖｒｅｆ６とする。
【００６５】
図１４に示すように、モード制御部８２の比較器６４は、参照電圧Ｖｒｅｆ３及び増幅器１４の出力Ｖ２を入力とし、出力Ｖ７を論理演算部８３へ出力する。論理演算部８３は、比較器６４の出力を一方の入力とし、接地電位を他方の入力とするＯＲ回路Ｏ２を有し、ＯＲ回路Ｏ２の出力が、バッファ回路Ｂ１及びラッチ回路（図示略）を介してモード信号Ｖ４を出力する。
【００６６】
磁気センサ部制御部８６の増幅器制御部８７は、比較器６４の出力Ｖ７及び定電圧回路８８の出力の一方を選択して、利得選択信号Ｖ５として出力する。すなわち、比較器６４の出力がスイッチ８９を切り換えるための信号として入力され、スイッチ８９により、比較器６４の出力Ｖ７及び定電圧回路８８の出力のどちらか一方が選択されて、利得制御信号Ｖ５として出力される。比較器６４の出力Ｖ７及び定電圧回路８８の出力Ｖ５は、増幅器１４の利得制御電圧として適する電圧となるように設定されている。比較器６４は、比較器１７と入力がほとんど同じであるが、出力レベルが異なっている。
【００６７】
図１５に、横軸に磁束密度をとり、２つのゲインを切り換えて駆動される増幅器１４の出力Ｖ２が縦軸に示される。図１５に示すように、増幅器１４の出力Ｖ２は、磁束密度と比例関係にあり、相対的に高いゲインＧ１及び相対的に低いゲインＧ２を取るように、利得制御信号Ｖ５によって制御される。ゲインＧ１は通常消費電力モードに対応し、ゲインＧ２は低消費電力モードに対応する。ゲインＧ１で、磁束密度が閾値より小さい値から増加して行くとき、参照電圧Ｖｒｅｆ４に対応する磁束密度の閾値Ｂｔｈ４に達すると、増幅器１４の出力は、ゲインＧ１からゲインＧ２に切り換えられて増加して行く。ゲインＧ２で、磁束密度が閾値より大きい値から減少して行くとき、参照電圧Ｖｒｅｆ５に対応する磁束密度の閾値Ｂｔｈ５に達すると、増幅器１４の出力は、ゲインＧ２からゲインＧ１に切り換えられて減少して行く。
【００６８】
つまり、増幅器１４の出力Ｖ２が参照電圧Ｖｒｅｆ６によって定めた電圧値を下回ると、比較器６４の出力Ｖ７が「Ｌ」を出力、モード制御部８２の出力Ｖ４も「Ｌ」を出力、ゲインＧ２（定電圧回路８８の電圧が増幅器制御部８７のＶ５へ接続）からゲインＧ１（比較器６４の出力をそのまま増幅器制御部８７の出力Ｖ５へ接続）にする。ここで、図１３の比較機１７の参照電圧が制御され、通常消費電流モードの参照電圧Ｖｒｅｆ２が選択される。
【００６９】
また、増幅器１４の出力Ｖ２が参照電圧Ｖｒｅｆ６によって定めた電圧値を上回ると、比較器６４の出力Ｖ７が「Ｈ」を出力、モード制御部８２の出力Ｖ４も「Ｈ」を出力、ゲインＧ１からゲインＧ２にする。ここで、図１３の比較機１７の参照電圧が制御され、通常消費電流モードの参照電圧Ｖｒｅｆ１が選択される。
【００７０】
次に、磁気検出装置５の動作を説明する。図１６は、図５（ａ）〜（ｇ）に示す項目と同様な項目である。図５の説明との重複を避けて説明する。図１６（ａ）に示すように、ホール素子１３の磁束密度は、増加時の閾値Ｂｔｈ４及び減少時の閾値Ｂｔｈ５が設定される。閾値Ｂｔｈ４が閾値Ｂｔｈ５より大きい。減少時の閾値Ｂｔｈ５と磁束密度との交点を時間Ｔ５、増加時の閾値Ｂｔｈ４と磁束密度との交点を時間Ｔ６とする。
【００７１】
図１６（ｃ）に示すように、閾値Ｂｔｈ４は参照電圧Ｖｒｅｆ４に対応し、閾値Ｂｔｈ５は参照電圧Ｖｒｅｆ５に対応している。図１６（ｅ）に示すように、モード制御部出力Ｖ４は、時間Ｔ５またはその直後で「Ｈ」から「Ｌ」に移行し、時間Ｔ６またはその直後で「Ｌ」から「Ｈ」に移行する。図１６（ｆ）に示すように、磁気検出装置５の出力Ｖｏｕｔは、モード制御部出力Ｖ４と同様な出力となる。
【００７２】
図１６（ｇ）に示すように、磁気検出装置５の消費電力は、実線で示した消費電力となる。通常消費電力モードのとき、従来の規格の消費電力と同様となり、低消費電力モードのとき、点線で示した通常消費電力モードのときの消費電力に対して、より少ない消費電力となる。
【００７３】
磁気検出装置５は、上述の構成を有して、閾値Ｂｔｈ４、Ｂｔｈ５より小さい磁束密度のとき通常消費電力モードにあり、閾値Ｂｔｈ４、Ｂｔｈ５より大きい磁束密度のとき、低消費電力モードにある。磁束密度が閾値Ｂｔｈ４、Ｂｔｈ５より小さい値から増加して行くとき、参照電圧Ｖｒｅｆ４に対応する磁束密度の閾値Ｂｔｈ４に達すると、増幅器１４の出力は低消費電力モードに移行する。磁束密度が閾値Ｂｔｈ４、Ｂｔｈ５より大きい値から減少して行くとき、参照電圧Ｖｒｅｆ５に対応する磁束密度の閾値Ｂｔｈ５に達すると、増幅器１４の出力は通常消費電力モードに移行する。磁気検出装置５は、第１の実施形態の磁気検出装置１とは別の構成において、磁気検出装置１が有する効果と同様な効果を得ることが可能である。
【００７４】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態に係る磁気検出装置について、図１７を参照しながら説明する。第５の実施形態の磁気検出装置との違いは、磁気センサ部制御部がホール素子制御部で構成される点にある。なお、第１乃至第５の実施形態と同一構成部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００７５】
図１７に示すように、磁気検出装置６は、磁気センサ部制御部９６にホール素子制御部９８を配している。ホール素子制御部９８は、モード制御部８２からの入力信号Ｖ７に応じて、ホール素子１３へ供給する電流を制御するホール素子制御信号Ｖ６を出力する。モード制御部８２からの入力信号が「Ｌ」のとき、ホール素子制御部９８は、通常消費電力モードとなり、ホール素子１３へ供給する電流が相対的に高くなるように設定する。入力信号が「Ｈ」のとき、ホール素子制御部９８は、低消費電力モードとなり、ホール素子１３へ供給する電流が通常消費電力モードに比較して低くなるように設定する。
【００７６】
磁気検出装置５にあった増幅器制御部８７は、磁気検出装置６では省略され、増幅器１４は一定の利得で、例えばゲインＧ１のように動作するように設定されている。その他は、磁気検出装置５と同様な構成を有している。
【００７７】
第１の実施形態の磁気検出装置１の動作に対して第２の実施形態の磁気検出装置２の動作があったのと同様に、磁気検出装置６の動作は、第５の実施形態の磁気検出装置５の動作から位置付けられる。つまり、ホール素子１３の消費電流は、通常消費電力モードのとき、従来の規格の消費電流と同様となり、低消費電力モードのとき、通常消費電力モードのときの消費電流に対して、より少ない消費電流となる。消費電流の低減は、消費電力の低減となる。
【００７８】
磁気検出装置６は、ホール素子１３の電流が通常消費電力モードまたは低消費電力モードに制御されて、磁気検出装置５が有する効果を同様に有している。
【００７９】
磁気検出装置６は、磁気センサ部制御部９６がホール素子制御部９８で構成されることを示したが、磁気センサ部制御部９６は、磁気検出装置５が有する増幅器制御部８７及びホール素子制御部９８の両方を備える構成とすることは可能である。
【００８０】
以上において実施形態を述べたが、この実施形態は、単に例として示したもので、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。実際、ここにおいて述べた新規な磁気検出装置は、種々の他の形態に具体化されても良いし、さらに、本発明の精神から逸脱することなくここにおいて述べた磁気検出装置の形態における種々の省略、置き換え及び変更を行っても良い。付随する請求項及びそれらの均等物は、本発明の範囲及び精神に入るようにそのような形態若しくは変形を含むことを意図している。
【００８１】
本発明は、以下の付記に記載されるような構成が考えられる。  
（付記１）  磁気センサ部及び比較部を有する磁気検出部と、モード制御部及び磁気センサ部制御部を有する変換利得制御部と、前記磁気検出部及び前記変換利得制御部を間欠動作可能に制御する間欠動作制御部とを備える磁気検出装置であって、前記磁気センサ部は、磁場の磁束密度を検出し、検出電圧を増幅して、第１モード及び前記第１モードより低消費電力の第２モードの内のいずれかのモードで出力を行い、前記比較部は、前記磁気センサ部の出力を、磁場の有無を判定する閾値に対応する参照電圧と比較して二値化した比較結果を出力し、前記モード制御部は、前記磁気センサ部または前記比較部からの出力を入力し、論理演算を行い、前記論理演算の結果を前記比較部または前記磁気センサ部制御部に出力し、前記磁気センサ部制御部は、前記モード制御部からの出力を入力して、前記磁気センサ部の出力が前記閾値より大きいことを判断したときは前記第２モード、一方、小さいときは前記第１モードとなるように前記磁気センサ部を制御する磁気検出装置。
【００８２】
（付記２）  設定された前記期間は、間欠的な３つの出力で規定される付記１に記載の磁気検出装置。
【００８３】
（付記３）  前記磁気センサ部制御部は、増幅器制御部を有し、前記磁気センサ部の増幅器の利得を制御して、前記第１及び第２モードとする付記１に記載の磁気検出装置。
【００８４】
（付記４）  前記磁気センサ部制御部は、ホール素子制御部を有し、前記磁気センサ部のホール素子の電流または電圧を制御して、前記第１及び第２モードとする付記１に記載の磁気検出装置。
【００８５】
（付記５）  前記磁気センサ部は、ホール素子及び増幅器を有する付記１に記載の磁気検出装置。
【符号の説明】
【００８６】
１、２、３、４、５、６  磁気検出装置
１１  磁気検出部
１２  磁気センサ部
１３  ホール素子
１４  増幅器
１５  可変電流源回路
１６、４６  比較部
１７、６４  比較器
１８、８９  スイッチ
２１、５１、６１、７１、８１、９１  変換利得制御部
２２、６２、８２  モード制御部
２３、２３ａ、２３ｂ、６３、８３  論理演算部
２６、５６、８６、９６  磁気センサ部制御部
２７、８７  増幅器制御部
２９  シフトレジスタ
３１  間欠動作制御部
３２  クロック回路
３３  タイミング設定回路
３０、４１  ラッチ回路
５８、９８  ホール素子制御部
８８  定電圧回路
Ａ１、Ａ２  ＡＮＤ回路
Ｂ１  バッファ回路
Ｏ１、Ｏ２  ＯＲ回路
Ｒ１、Ｒ２  抵抗
【図１】
2012063211.tif 000003
【図２】
2012063211.tif 000004
【図３】
2012063211.tif 000005
【図４】
2012063211.tif 000006
【図５】
2012063211.tif 000007
【図６】
2012063211.tif 000008
【図７】
2012063211.tif 000009
【図８】
2012063211.tif 000010
【図９】
2012063211.tif 000011
【図１０】
2012063211.tif 000012
【図１１】
2012063211.tif 000013
【図１２】
2012063211.tif 000014
【図１３】
2012063211.tif 000015
【図１４】
2012063211.tif 000016
【図１５】
2012063211.tif 000017
【図１６】
2012063211.tif 000018
【図１７】
2012063211.tif 000019