(57)【要約】  磁界感知システムは、第１の磁界感知素子と、第２の磁界感知素子と、第１の非ゼロ周波数を有する第１の磁界を発生させるための手段と、第２の周波数を有する第２の磁界を発生させるための手段と、第１の磁界に応じて反射磁界を発生させるように位置付けられた伝導性ターゲットと、第１の交互の時間周期中に第１の磁界および反射磁界を表す第１の信号を生成するための手段と、第２の交互の時間周期中に第２の磁界を表す第２の信号を生成するための手段と、第１および第２の信号の関数として、誤差値を計算するための手段であって、誤差値が、第１の時間周期中の第２の信号に少なくとも一部基づいている、手段と、第１の交互の時間周期中に、誤差値を第１の信号に適用するための手段と、を含み得る。【選択図】図４
2020521968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムであって、
少なくとも１つのコイルであって、
第１の時間周期中に、伝導性ターゲットに第１の反射磁界を誘起する第１の周波数を有する第１の磁界を発生させることであって、前記第１の反射磁界が第１の磁界強度を有する、第１の磁界を発生させることと、
第２の時間周期中に、前記伝導性ターゲットに第２の反射磁界を誘起する第２の周波数を有する第２の磁界を発生させることであって、前記第２の反射磁界が前記第１の磁界強度とは異なる第２の磁界強度を有する、第２の磁界を発生させることと、を行うように構成された、少なくとも１つのコイルと、
前記第１の時間周期中に、前記第１の磁界および前記第１の反射磁界を検出し、前記第２の時間周期中に、前記第２の磁界および前記第２の反射磁界を検出するように構成された、少なくとも１つの第１の磁界感知素子と、
前記第１の時間周期中に、前記第１の磁界および前記第１の反射磁界を検出し、前記第２の時間周期中に、前記第２の磁界および前記第２の反射磁界を検出するように構成された、少なくとも１つの第２の磁界感知素子と、
前記少なくとも１つの第１の磁界感知素子および前記少なくとも１つの第２の磁界感知素子からそれぞれの出力信号を受信し、前記システムの誤差値を計算するように結合された処理回路と、を備える、システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記第２の周波数が実質的にゼロであり、前記第２の反射磁界強度が実質的にゼロである、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記第１の磁界が、前記第１の反射磁界を発生させる前記伝導性ターゲットにおいて渦電流を誘起する第１の周波数を備える、システム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記誤差値が前記第１の時間周期中に取られた測定値に基づき、前記処理回路が、前記誤差値を前記第２の時間周期中に取られた測定値に適用するように構成されている、システム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記少なくとも１つの第１の磁界感知素子が、その最大感度軸が前記第１の磁界と位置が揃うように置かれている、システム。
【請求項６】
システムであって、
少なくとも１つのコイルであって、
第１の非ゼロ周波数を有する第１の磁界を発生させ、
第２の周波数を有する第２の磁界を発生させる
ように構成された、少なくとも１つのコイルと、
前記第１の磁界に応じて、反射磁界を発生させるように位置付けられた伝導性ターゲットと、
１つまたは複数の磁界感知素子であって、
前記第１の磁界および前記反射磁界の検出を表す第１の信号を生成し、
前記第２の磁界の検出を表す第２の信号を生成する
ように構成された、１つまたは複数の磁界感知素子と、を備える、システム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムにおいて、前記第１および第２の信号を受信し、前記第１および第２の信号の関数として、前記システムの誤差値を計算するための処理回路をさらに備える、システム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムにおいて、前記計算された誤差値が、前記伝導性ターゲットの位置とは無関係である、システム。
【請求項９】
請求項６に記載のシステムにおいて、第１の磁界が、前記伝導性ターゲットに渦電流を誘起するのに十分に高い周波数を有する、システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムにおいて、前記反射磁界が、前記渦電流によって生成される、システム。
【請求項１１】
請求項６に記載のシステムにおいて、前記第２の周波数が、前記伝導性ターゲットから反射磁界を誘起しないように実質的に低い、システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムにおいて、前記第２の周波数が実質的にゼロである、システム。
【請求項１３】
請求項６に記載のシステムにおいて、前記第１の磁界が第１の時間周期中に発生し、前記第２の磁界が第２の時間周期中に発生する、システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムにおいて、前記第２の時間周期中に取られた測定値に基づき誤差値を計算し、前記誤差値を前記第１の時間周期中に取られた測定値に適用するための処理回路をさらに備える、システム。
【請求項１５】
請求項１３に記載のシステムにおいて、前記第１の時間周期と前記第２の時間周期とが、非重複の時間周期である、システム。
【請求項１６】
第１の非ゼロ周波数を有する第１の磁界を発生させるステップと、
第２の周波数を有する第２の磁界を発生させるステップと、
前記第１の磁界によって、伝導性ターゲットから反射磁界を誘起するステップと、
１つまたは複数の磁界感知素子によって、前記第１の磁界および前記反射磁界を表す第１の信号を生成するステップと、
前記１つまたは複数の磁界感知素子によって、前記第２の磁界を表す第２の信号を生成するステップと、を含む、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、前記第１および第２の信号の関数として誤差値を計算するステップをさらに含む、方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、前記計算された誤差値が、前記伝導性ターゲットの位置とは無関係である、方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の方法において、第１の磁界が、前記伝導性ターゲットに渦電流を誘起するのに十分に高い周波数を有し、前記反射磁界が前記渦電流によって生成される、方法。
【請求項２０】
請求項１６に記載の方法において、前記第２の周波数は、前記第２の磁界が、前記伝導性ターゲットから反射磁界を誘起しないように実質的に低い、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法において、前記第２の周波数が、実質的にゼロである、方法。
【請求項２２】
請求項１６に記載の方法において、
前記第１の磁界を発生させるステップが、第１の時間周期中に、前記第１の磁界を発生させるステップを含み、
前記第２の磁界を発生させるステップが、第２の時間周期中に、前記第２の磁界を発生させるステップを含む、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載のシステムにおいて、前記第１の時間周期と前記第２の時間周期とが、重なり合わない時間周期である、システム。
【請求項２４】
請求項２２に記載の方法において、
前記第１の時間周期中に前記第１の信号を発生させるステップと、
前記第２の時間周期中に前記第２の信号を発生させるステップと、
前記第１の時間周期中に測定された前記第１の信号に基づき、誤差値を計算するステップと、
前記誤差値を前記第２の時間周期中の前記第２の信号に適用するステップと、をさらに含む、方法。
【請求項２５】
第１の磁界感知素子と、
第２の磁界感知素子と、
第１の非ゼロ周波数を有する第１の磁界を発生させるための手段と、
第２の周波数を有する第２の磁界を発生させるための手段と、
前記第１の磁界に応じて反射磁界を発生させるように位置付けられた伝導性ターゲットと、
第１の交互の(alternating)時間周期中に、前記第１の磁界および前記反射磁界を表す第１の信号を生成するための手段と、
第２の交互の時間周期中に前記第２の磁界を表す第２の信号を生成するための手段と、
前記第１および第２の信号の関数として、誤差値を計算するための手段であって、前記誤差値が、前記第１の時間周期中の前記第２の信号に少なくとも一部基づいている、手段と、
前記第１の交互の時間周期中に、前記誤差値を前記第１の信号に適用するための手段と、を備えるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本開示は、磁界センサに関し、より詳細には誤差計算機能を有する磁界センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]磁界センサは、強磁性ターゲットを検出するのにしばしば使用される。それらは、ターゲットの運動または位置を検出するためのセンサとしてしばしば機能する。このようなセンサは、ロボット工学、自動車、製造業などを含む技術の多くの領域で至る所に存在する。例えば、磁界センサは、車両のホイールがロックアップする時を検出するのに使用され得、車両の制御プロセッサがアンチロック制動システムを掛けるように誘発する。この例では、磁界センサはホイールの回転を検出し得る。磁界センサは、あるオブジェクトとの距離も検出し得る。例えば、磁界センサは、油圧ピストンの位置を検出するのに使用され得る。
【０００３】
[0003]完全に精密な磁界センサはない。ターゲットの位置を検出するどの磁界センサも少なくとも何らかの誤差を含む。いくつかのシステムでは、誤差は、ターゲットの位置の関数である非線形誤差であり得る。ターゲットの位置の関数である誤差の補正は、ターゲットが基準として使用される場合かつ／または誤差を測定し計算しようとする時にターゲットの位置が分からない場合、難題を突き付けることがあり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0004]ある実施形態では、システムは、第１の時間周期中、伝導性ターゲットにおいて第１の反射磁界を誘起する第１の周波数を有する第１の磁界を発生させるように構成された少なくとも１つのコイルを含み、第１の反射磁界は第１の磁界強度を有する。コイルは、第２の時間周期中、伝導性ターゲットにおいて第２の反射磁界を含む第２の周波数を有する第２の磁界を発生させるように構成され得、第２の反射磁界は、第１の磁界強度とは異なる第２の磁界強度を有し得る。
【０００５】
[0005]少なくとも１つの第１の磁界感知素子は、第１の時間周期中、第１の磁界および第１の反射磁界を検出し、第２の時間周期中、第２の磁界および第２の反射磁界を検出するように構成され得る。
【０００６】
[0006]少なくとも１つの第２の磁界感知素子は、第１の時間周期中、第１の磁界および第１の反射磁界を検出し、第２の時間周期中、第２の磁界および第２の反射磁界を検出するように構成され得る。
【０００７】
[0007]処理回路は、少なくとも１つの第１のおよび少なくとも１つの第２の磁界感知素子からのそれぞれの出力信号を受信し、システムの誤差値を計算するように結合され得る。
【０００８】
[0008]１つまたは複数の次の特徴が含まれ得る。
[0009]第２の周波数は実質的にゼロであり得、第２の反射磁界強度は実質的にゼロであり得る。
【０００９】
[0010]第１の磁界は、第１の反射磁界を発生させる伝導性ターゲットにおける渦電流を誘起する第１の周波数を備え得る。
[0011]誤差値は、第１の時間周期中に取られた測定値に基づき得、処理回路は、誤差値を第２の時間周期中に取られた測定値に適用するように構成され得る。
【００１０】
[0012]少なくとも１つの第１の磁界感知素子は、その最大感度軸が第１の磁界と位置が揃うように置かれ得る。
[0013]別の実施形態では、システムは、第１の非ゼロ周波数を有する第１の磁界を発生させ、第２の周波数を有する第２の磁界を発生させるように構成された少なくとも１つのコイルと、第１の磁界に応じて反射磁界を発生させるように位置付けられた伝導性ターゲットと、第１の磁界の方向を表す第１の信号を生成するように構成された１つまたは複数の磁界感知素子と、を含み、反射磁界は、第２の磁界の方向を表す第２の信号を生成する。
【００１１】
[0014]１つまたは複数の次の特徴が含まれ得る。
[0015]処理回路は、第１および第２の信号を受信し得、第１および第２の信号に応じて、システムの誤差値を計算する。
【００１２】
[0016]計算された誤差値は、伝導性ターゲットの位置と無関係であり得る。
[0017]第１の磁界は、伝導性ターゲットにおける渦電流を誘起するのに十分に高い周波数を有し得る。
【００１３】
[0018]反射磁界は、渦電流によって生成され得る。
[0019]第２の周波数は、それが伝導性ターゲットから反射磁界を誘起しないように、実質的に低くあり得る。
【００１４】
[0020]第２の周波数は実質的にゼロであり得る。
[0021]第１の磁界は、第１の時間周期中に発生し得、第２の磁界は、第２の時間周期中に発生し得る。
【００１５】
[0022]処理回路は、第２の時間周期中に取られた測定値に基づいて誤差値を計算し得、第１の時間周期中に取られた測定値に誤差値を適用し得る。
[0023]第１および第２の時間周期は、非重複の時間周期であり得る。
【００１６】
[0024]別の実施形態では、方法は、第１の非ゼロ周波数を有する第１の磁界を発生させることと、第２の周波数を有する第２の磁界を発生させることと、第１の磁界によって、伝導性ターゲットから反射磁界を誘起することと、１つまたは複数の磁界感知素子によって、第１の磁界および反射磁界を表す第１の信号を生成することと、１つまたは複数の磁界感知素子によって、第２の磁界を表す第２の信号を生成することと、を含む。
【００１７】
[0025]１つまたは複数の次の特徴が含まれ得る。
[0026]誤差値は、第１および第２の信号の関数として計算され得る。
[0027]計算された誤差値は、伝導性ターゲットの位置と無関係であり得る。
【００１８】
[0028]第１の磁界は、伝導性ターゲットにおける渦電流を誘起するのに十分に高い周波数を有し得、反射磁界は渦電流によって生成される。
[0029]第２の周波数は、第２の磁界が伝導性ターゲットから反射磁界を誘起しないように、実質的に低くあり得る。
【００１９】
[0030]第２の周波数は、実質的にゼロであり得る。
[0031]第１の磁界を発生させることは、第１の時間周期中に、第１の磁界を発生させることを含み得、第２の磁界を発生させることは、第２の時間周期中に、第２の磁界を発生させることを含み得、第１および第２の時間周期は重複しない。
【００２０】
[0032]第１および第２の時間周期は、非重複の時間周期であり得る。
[0033]第１の信号は、第１の時間周期中に発生し得、第２の信号は、第２の時間周期中に発生し得、誤差値は第１の時間周期中に測定された第１の信号に基づいて計算され得、誤差値は第２の時間周期中、第２の信号に適用され得る。
【００２１】
[0034]別の実施形態では、システムは、第１の磁界感知素子と、第２の磁界感知素子と、第１の非ゼロ周波数を有する第１の磁界を発生させるための手段と、第２の周波数を有する第２の磁界を発生させるための手段と、第１の磁界に応じて反射磁界を発生させるように位置付けられた伝導性ターゲットと、第１の交互の時間周期中、第１の磁界および反射磁界を表す第１の信号を生成するための手段と、第２の交互の時間周期中、第２の磁界を表す第２の信号を生成するための手段と、第１および第２の信号の関数として誤差値を計算するための手段であって、誤差値が、少なくとも一部、第１の時間周期中、第２の信号に基づく、誤差値を計算するための手段と、第１の交互の時間周期中、第１の信号に誤差値を適用するための手段と、を含む。
【００２２】
[0035]前述の特徴は、以下の図面の簡単な説明からより十分に理解され得る。図面は、開示された技術を説明かつ理解するのを援助する。すべての可能な実施形態を図示かつ説明するのがしばしば非実用的または不可能であるので、提供された図は、１つまたは複数の代表的な実施形態を描写する。したがって、図は発明の範囲を限定する意図はない。図において同じ番号は、同じ要素を意味する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】[0036]伝導性ターゲットを感知するためのシステムの斜視図である。
【図２】[0037]図１のシステムの横断面図である。
【図３】[0038]信号処理素子を含む、伝導性ターゲットを感知するためのシステムのブロック図である。
【図４】[0039]信号処理素子を含む、伝導性ターゲットを感知するためのシステムの別の実施形態のブロック図である。
【図４Ａ】[0040]磁界感知素子のコイルの概略図である。
【図５】[0041]図４のシステムに関連した信号のグラフである。
【図６】[0042]周波数に対比した反射磁界の強度のグラフである。
【図７】[0043]図４のシステムの動作モードのタイミンググラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
[0044]本明細書において使用する際、用語「磁界感知素子」は、磁界を感知することができる様々な電子素子を説明するのに使用される。磁界感知素子は、限定されるものではないが、ホール効果素子、磁気抵抗素子、または磁気トランジスタであり得る。知られているように、異なるタイプのホール効果素子、例えば、平面ホール素子、垂直ホール素子、および円形垂直ホール（ＣＶＨ：Ｃｉｒｃｕｌａｒ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｈａｌｌ）素子がある。また知られているように、異なるタイプの磁気抵抗（ＭＲ：ＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子、例えば、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）などの半導体磁気抵抗素子、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Ｇｉａｎｔ  ＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  ＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子、および磁気トンネル接合（ＭＴＪ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｔｕｎｎｅｌ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）がある。磁界感知素子は、単一の素子であり得るか、または代替的に、例えば、ハーフブリッジまたはフル（ホイートストン）ブリッジなどの、様々な構成において配置された２つ以上の磁界感知素子を含み得る。デバイス型および他のアプリケーション要件に応じて、磁界感知素子は、シリコン（Ｓｉ）またはゲルマニウム（Ｇｅ）などのＩＶ型半導体材料から、もしくは、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）またはインジウム化合物、例えば、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）などのＩＩＩ〜Ｖ型半導体材料から、作られたデバイスであり得る。
【００２５】
[0045]知られているように、上述の磁界感知素子のいくつかは、磁界感知素子を支持する基板と平行に最大感度軸を有する傾向にあり、また、上述の磁界感知素子の他のものは、磁界感知素子を支持する基板と直角に最大感度軸を有する傾向にある。特に、平面ホール素子は、基板と直角に感度軸を有する傾向にあるが、金属系または金属の磁気抵抗素子（例えば、ＧＭＲ、ＴＭＲ、ＡＭＲ）および垂直ホール素子は、基板と平行に感度軸を有する傾向にある。
【００２６】
[0046]本明細書において使用する際、用語「磁界センサ」は通常、他の回路と組み合わせて、磁界感知素子を使用する回路を説明するのに使用される。磁界センサは、限定されるものではないが、磁界の方向の角度を感知する角度センサ、電流担持伝導体によって運ばれた電流によって発生した磁界を感知する電流センサ、強磁性体の近接を感知する磁気スイッチ、磁界センサが逆バイアスまたは他の磁石との組合せで使用される、通過する強磁性アーティクル、例えば、環状磁石または強磁性ターゲット（例えば、ギア歯）の磁区を感知する回転検出器、および、磁界の磁束密度を感知する磁界センサを含む、様々な用途において使用される。
【００２７】
[0047]本明細書において使用する際、用語「ターゲット」および「磁性ターゲット」は、磁界センサまたは磁界感知素子によって感知または検出されるオブジェクトを説明するのに使用される。
【００２８】
[0048]図１は、伝導性ターゲット１０１を検出するためのシステム１００の斜視図である。システム１００は、コイル１０４、コイル１０６、およびＭＲ素子１０８を支持し得る、基板１０２を含み得る。１つのＭＲ素子が示されているが、ＭＲ素子１０８は、システム１００の実施形態による、２つ以上のＭＲ素子を備え得る。他の実施形態では、コイル１０４および１０６は、別個の基板によって支持され得るか、または、自立コイルであり得る（すなわち、基板によって支持されていないか、または、チップパッケージまたはフレームなどの異なる構造によって支持されている、コイル）。
【００２９】
[0049]ターゲット１０１は、コイル１０４および１０６によって生成された磁界が、ターゲット１０１の渦電流を誘起することを可能にする、金属などの伝導性材料を備え得る。
【００３０】
[0050]示されていないが、ＭＲドライバ回路は、ＭＲ素子１０８に電流を提供し得、コイルドライバ回路１１０は、コイル１０４および１０６に電流を提供し得る。
[0051]コイル１０４および１０６は、矢印１０９（コイル１０４で時計回り電流を示す）および矢印１１０（コイル１０６で反時計回り電流を示す）によって示されるように、電流がコイル１０４とコイル１０６を反対方向に流れるように、配置され得る。結果として、コイル１０４は、矢印１１２によって示されるように、負のＺ方向（すなわち、図１の下）に磁気モーメントを有する磁界を生成し得る。同様に、コイル１０６は、矢印１１４によって示されるように、その反対方向、つまり正のＺ方向に磁気モーメントを有する磁界を生成し得る。両方のコイルによって生成された集合磁界１１１は、磁力線１１１によって示されるものと類似の形を有し得る。コイルを通る電流が反対方向に流れるように、コイル１０４、１０６は、それぞれ巻かれた単一のコイル構造によって形成され得ることが、分かるであろう。代替的に、コイル１０４、１０６は、別個のコイル構造によって形成され得る。
【００３１】
[0052]ある実施形態では、ＭＲ素子１０８は、コイル１０４とコイル１０６との間に位置付けられ得る。この配置では、コイル１０４および１０６によって生成された磁界を除く任意の他の磁界が不在であり、ＭＲ素子１０８におけるネット磁界がゼロであり得る。例えば、コイル１０４によって生成された磁界の負のＺ成分は、コイル１０６によって生成された磁界の正のＺ成分によって相殺され得、上の基板１０２に示された磁界の負のＸ成分は、下の基板１０２に示された磁界の正のＸ成分によって相殺され得る。他の実施形態では、追加のコイルは、基板１０２に加えられ得、ＭＲ素子１０８におけるネット磁界が実質的にゼロであるように、配置され得る。
【００３２】
[0053]ＭＲ素子１０８の位置において実質的にゼロの磁界を達成するために、コイル１０４およびコイル１０６は、コイルを通る電流が同一平面で実質的に環状パターンに流れるように、置かれ得る。例えば、コイル１０４および１０６を通る電流は、コイルを通して環状パターンに流れる。示されるように、これらの環状パターンは、互いに実質的に同一平面上にあり、基板１０２の上面１１６にある。
【００３３】
[0054]コイル１０４および／または１０６に結合されたコイルドライバ（図１に示されず）は、交流磁界を生成し得る。この配置では、磁力線１１１によって示された磁界は、経時的に方向および強度が変化し得る。しかし、これらの変化の間中、ＭＲ素子１０８の位置における磁界は、実質的にゼロのままであり得る。
【００３４】
[0055]作動時、ターゲット１０１は、ＭＲ素子１０８に対して接近かつ離反するように（すなわち、正および負のＺ方向に）動き、磁界１１１は、渦電流をターゲット１０１内に流れさせる。これらの渦電流は、それら自体の磁界を作り出し、ＭＲ素子１０８の面に非ゼロ磁界を生成し、非ゼロ磁界はターゲット１０１の動きまたは位置を検出するために感知され得る。
【００３５】
[0056]図２に関して、システム１００の横断面図１５０は、Ｙ方向の線１１８（図１）において見ると、ターゲット１０１内の渦電流を示す。「ｘ」記号は、そのページに流れ込む電流を表し、「●」記号は、そのページから流れ出る電流を表す。上記のように、コイル１０４および１０６を通る電流は、交流であり得、磁界１１１の交流強度をもたらし得る。実施形態では、コイル１０４を通る交流の位相は、磁界１１１が交流または周期磁場であるように、コイル１０６を通る交流の位相に一致する。
【００３６】
[0057]交流磁界１１１は、磁気ターゲット１０１内に渦電流１４０および１４２を生成し得る。渦電流１４０および１４２は、それぞれコイル１０４および１０６を通って流れる電流の方向に反対であり得る。示されるように、渦電流１４８はそのページから流れ出て、渦電流１４０、そのページに流れ込み、他方、コイル電流１５１はそのページに流れ込み、電流１５２はそのページから流れ出る。また、示されるように、渦電流１４２の方向は、コイル１０６を通って流れる電流の方向に反対である。
【００３７】
[0058]渦電流１４０および１４２は、磁界１１１と反対の方向を有する反射磁界１５４を発生させる。上記のように、ＭＲ素子１０８は、磁界１１１が原因で、ゼロのネット磁界を検出する。しかし、ＭＲ素子１０８は、反射磁界１５４の存在下で非ゼロ磁界を検出することとなる。磁力線１５６によって示されるように、反射磁界１５４の値は、ＭＲ素子１０８において非ゼロである。
【００３８】
[0059]ターゲット１０１が、コイル１０４および１０６に接近するにつれて、磁界１１１は、ターゲット１０１においてよりも強い渦電流を生成し得る。結果として、反射磁界１５４の強度は変化し得る。磁界１１１’（図２の右側パネルにおける）は、例えば、コイル１４０および１４２に対してターゲット１０１のより近い接近が原因で、磁界１１１より強い磁界を引き起こし得る。したがって、渦電流１４０’および１４２’は、渦電流１４０および１４２よりも強い電流であり得、磁界１５４’は、磁界１５４よりも強くあり得る。この現象は、ＭＲ素子１０８に、ターゲット１０１がコイル１０４および１０６に接近している場合には強い磁界（すなわち、磁界１５４’）を検出させ、ターゲット１０１がコイル１０４および１０６から離れている場合には弱い磁界（すなわち、磁界１５４）を検出させることをもたらし得る。
【００３９】
[0060]また、渦電流１４０’および１４２’は通常、ターゲット１０１の面上または面の近くで発生する。磁界強度は、半径の関数として、すなわち、磁界源からの距離の関数として、減少する。したがって、ターゲット１０１がＭＲ素子１０８に接近するにつれて、磁界源がＭＲ素子１０８に近づくので、ＭＲ素子１０８は渦電流からより強い磁界を経験し得る。
【００４０】
[0061]図３は、コイル３０２、コイルドライバ３０４、ＡＣドライバ３１０、ＭＲドライバ３０８、ＭＲ素子３０６、増幅器３１４、ローパスフィルタ３１８、温度センサ３２０、材料型モジュール３２２、オフセットモジュール３２４、およびセグメント型線形化モジュール３２６を含み得る、磁界センサ３００のブロック図である。
【００４１】
[0062]単一のコイルとして示されているけれども、コイル３０２は、１つまたは複数のコイルを備え得る。実施形態では、コイル３０２は、上述のコイル１０４および／またはコイル１０６と同一であるかまたは類似のものであり得る。同様に、ＭＲ素子３０６は、１つまたは複数のＭＲ素子を備え得、上述のＭＲ素子と同一であるかまたは類似のものであり得る。
【００４２】
[0063]コイルドライバ３０４は、コイル３０２に電流を通す電力信号を提供し得、それにより、コイル３０２に磁界を発生させる。ＭＲドライバ３０８は、ＭＲ素子３０６に電力を提供し得、それらが磁界を検出することを可能にする。
【００４３】
[0064]ＭＲ素子３０６は、感知素子駆動信号（例えば、ＭＲドライバ３０８によって発生した信号）に応答し得、コイル３０２によって発生した直結磁界を検出するように構成され得る。ＭＲ素子３０６は、検出された磁界を表す、信号３１２を生成し得る。ＭＲ素子３０６は、ターゲット１０１などのターゲット内の渦電流によって生成された反射磁界を検出するようにも構成され得る。
【００４４】
[0065]示されるように、ＡＣドライバ３１０は、コイルドライバ３０４に結合される。この実施形態では、コイルドライバ３０４は、コイル３０２を駆動する低周波信号を生成し得る。周波数は、コイル３０２によって生成された磁界が、渦電流およびターゲット１０１からの反射磁界を誘起しないように、十分に低くあり得る。いくつかの実施形態では、周波数はゼロである（すなわち、「ＤＣ」周波数）。
【００４５】
[0066]コイル３０２は、ＭＲ素子３０６によって検出され得るが、ターゲットにおいて渦電流を生成しない、ＤＣ（または実質的に低周波ＡＣ）磁界を生成し得る。ＤＣ（または実質的に低周波ＡＣ）磁界の検出によって生成された信号は、磁界センサの感度を調整するのに使用され得る。
【００４６】
[0067]コイル３０２は、ＭＲ素子３０６によって検出され得るそれらの高周波の反射磁界を生成する、ターゲットにおける渦電流を誘起する高周波のＡＣ磁界も生成し得る。コイル３０２は、低周波磁界と高周波磁界を生成することを交互に繰り返し得る。
【００４７】
[0068]ＭＲ素子３０６は、信号３１２を生成し得、これは、ターゲットにおいて渦電流を引き起こさない低周波磁界を表す、ＤＣまたは実質的に低ＡＣ周波数（例えば、「直結された」信号または信号成分）の周波数成分、および／または、検出された反射磁界を表す高ＡＣ周波数（例えば、「反射された」信号または信号成分）の周波数成分を含み得る。実施形態では、直結信号は、反射信号がターゲットを検出するのに使用され得る間、センサの感度を調整するのに使用され得る。コイルドライバ３０４および／またはＭＲドライバ３０８は、感度信号が感度信号に応じてそれらそれぞれの出力駆動信号を調整するので、直結信号を使用し得る。
【００４８】
[0069]実施形態では、直結信号および反射信号は、同じ信号の周波数成分として含まれ得る。この場合、コイル３０２は、同時に両方の周波数成分を生成するように駆動され得る。他の実施形態では、直結信号および反射信号の発生は、例えば、時分割多重化方式を使用して、異なる時点で発生し得る。
【００４９】
[0070]センサ３００は、信号からＡＣ成分を除去するか、または信号内のＡＣ成分を異なる周波数に偏移させるために、信号３１６を変調することができる復調器回路も含み得る。例えば、復調器回路３５０は、周波数ｆにおける信号３１６を変調し得る。当該技術で知られているように、信号３１６は、検出された磁界を表す周波数ｆにおける信号成分を含むので、周波数ｆにおいて信号３１６を変調することは、検出された磁界を表す信号エレメントを０ＨｚまたはＤＣに偏移させ得る。信号３１６内の他の周波数成分は、それらがローパスフィルタ３１８によって除去され得るように、高周波数に偏移し得る。実施形態では、感度値を表し得る、ＤＣまたは信号３１６の低周波数成分は、信号に応じてコイル３０２の出力を調整するようにコイルドライバ３０４にフィードバックされ得、かつ／または、感度値に応じて駆動信号３０９を調整するようにＭＲドライバ３０８にフィードバックされ得る。ＤＣ出力信号３５２はＭＲ素子３０６に対するターゲットの近接を表し得る。
【００５０】
[0071]他の実施形態では、時分割多重化方式が使用され得る。例えば、コイルドライバ３０４は、第１の時間周期中には第１の周波数において、第２の時間周期中には第２の周波数において等、コイル３０２を駆動し得る。いくつかの例では、第１および第２（およびその次の）時間周期は重複しない。他の例では、第１および第２の時間周期は重複し得る。これらの例では、コイルドライバ３０４は、２つ以上の周波数において同時にコイル３０２を駆動し得る。第１および第２の時間周期が重複しない場合、復調器３５０は、コイルドライバ３０４と同じ周波数で作動する。時間周期が重複する場合、それぞれの周波数で信号を分離するために、第１の周波数では第１の実行、および第２の周波数では第２の実行で、複数の復調器を使用することができる。
【００５１】
[0072]反射磁界（およびしたがって、検出されたターゲット）の正確な読み込みを達成するために、ＭＲ素子３０６が検出する直結磁界を減少させることが有利であることができる間、感度値が計算されることを可能にするために、ある程度の直結（すなわち、コイル３０２によって生成された磁界を直接検出すること）を有することも有利であり得る。ターゲットによって反射された磁界とコイルによって直接発生させた磁界の両方の同時測定は、ＭＲ素子の感度、コイルドライバ電流などと無関係なオブジェクトの距離の正確な検出を可能にする。ＭＲ素子の感度は、温度で、および／または、ＭＲアレイの表面における不必要なＤＣまたはＡＣ漂遊磁界の存在で、変化し得る。反射磁界と直結磁界との間の比は、ちょうど幾何学的デザインに依存し、したがって、距離を正確に測定する良好なパラメータである。
【００５２】
[0073]実施形態では、周波数ホッピング方式が使用され得る。例えば、コイルドライバ３０４は、様々な周波数でコイル３０２を駆動し得る（例えば、経時的に周波数間を交替する、または、複数の周波数を含む信号を生成する）。このような実施形態では、センサ３００は、それぞれの周波数で信号を検出するために、複数の復調器回路および／またはフィルタを含み得る。
【００５３】
[0074]コイルおよび反射磁界を使用する磁界センサの追加例は、発明者としてＡ．Ｌａｔｈａｍを挙げ、本出願を共同所有し、本出願と同日に出願され、代理人案件番号ＡＬＬＥＧ−５９０ＰＵＳによって特定され、出願番号１５／６０６，３５８が付与された、「ＣＯＩＬ  ＡＣＴＵＡＴＥＤ  ＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＳＥＮＳＯＲ  ＷＩＴＨ  ＲＥＦＬＥＣＴＥＤ  ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＦＩＥＬＤ」と題された、米国特許出願で確認することができ、その出願の全体は、参照により本明細書に組み込まれている。
【００５４】
[0075]図４は、伝導性ターゲットを検出するための磁界センサ４００のブロック図である。磁界センサ４００は、磁界を発生させるためのコイル４０２、コイル４０２に電流を通すためのコイルドライバ４０４、および、磁界を検出するための磁界感知素子４０６ならびに４０８を含む。コイルドライバ４０４は、コイル４０２に異なる強度および異なる周波数の電流を通すことができる調整可能なコイルドライバであり得る。例えば、コイルドライバ４０４は、第１の時間周期中、第１の周波数を有するＡＣ電流、および第２の時間周期中、第２の周波数を有する電流を通し得る。実施形態では、第１の周波数は、伝導性ターゲットにおける渦電流、および伝導性ターゲットからの反射磁界を生成するのに十分高くあり得、第２の周波数は、伝導性ターゲットからのどんな反射磁界も磁界感知素子４０６および４０８によって実質的に検出不可能であるように、十分低くあり得る。実施形態では、第２の周波数は、ゼロ周波数または「ＤＣ」周波数であり得る。
【００５５】
[0076]磁界感知素子４０６および４０８は、ＭＲ素子、ホール効果素子、または他のタイプの磁界感知素子であり得る。実施形態では、図４に示される磁界感知素子４０６および４０８は、複数のホール効果素子またはＭＲ素子を表し得る。例えば、それぞれのブロック４０６および４０８は、それぞれ異なる出力信号４１２および４１４を生成するように、架橋に配置された、２つの、４つの、またはそれより多い磁界感知素子を表し得る。他の実施形態では、磁界感知素子４０６および４０８は、シングルエンド出力信号を生成し得る。
【００５６】
[0077]磁界感知素子４０６および４０８は、直結磁界を検出し得（すなわち、それらは、コイル４０２によって生成された磁界を直接検出し得る）、伝導性ターゲット（例えば、図１のターゲット１０１）における渦電流によって生成された反射磁界を検出し得る。実施形態では、磁界感知素子４０６および４０８は、それらの最大感度軸が反対方向にあるように、配置され得る。例えば、直結磁界を感知する際、ＭＲ素子４０６は、同じ絶対値を有する信号を生成し得るが、ＭＲ素子４０８によって生成された信号と反対符号である。最大感度軸は、ＭＲ素子４０６および４０８が反射磁界を検出する際に生成された信号が、反対符号を有しないように、配置され得る。実施形態では、これは、コイル４０２においてカウンタコイルを含むことによって実施され得る。
【００５７】
[0078]図４Ａを参照すると、コイル４４８は、コイル４０２と同一であるかまたは類似のものであり得る。ＭＲ素子１〜４は、ＭＲ素子４０６を備え得るか、もしくはＭＲ素子４０６と同一であるかまたは類似のものであり得、ＭＲ素子５〜８は、ＭＲ素子４０８を備え得るか、もしくはＭＲ素子４０８と同一であるかまたは類似のものであり得る。例えば、ＭＲ素子１〜４は、ＭＲ素子４０６と同一であるかまたは類似のものであるＭＲブリッジを形成し得、ＭＲ素子５〜８は、ＭＲ素子４０８と同一であるかまたは類似のものであるＭＲブリッジを形成し得る。
【００５８】
[0079]コイル４５２は、トレース４５４Ａ、４５４Ｂ、４５６Ａ、および４５６Ｂ、ならびにカウンタコイル部４５４および４５６を含み得る。カウンタコイル部４５４および４５６は、反射磁界に対するＭＲ素子１〜８の応答を減少させ、直結磁界に対するＭＲ素子１０８の応答を増加させる、ＭＲ素子の周りの局所磁界を生成し得る。カウンタコイル部４５４および４５６によって生成された局所磁界は、トレース４５４Ａ、４５４Ｂ、４５６Ａ、および４５６Ｂによって生成された磁界のそれと反対方向を有し得る。
【００５９】
[0080]図４Ａでは、カウンタコイル部４５４および４５６を通る電流は、反時計回り方向に流れることが示される。示されてはいないが、他の実施形態では、カウンタコイル部４５４および４５６を通る電流は、反時計回り方向に流れ得る。
【００６０】
[0081]ＭＲ素子１〜４を備えるブリッジの差動出力は、ＭＲ素子２と３との間の直列接続ノードにおける電圧より小さい、ＭＲ素子１と４との間の直列接続ノードにおける電圧として定義され得、また、ＭＲ素子５〜８を備えるブリッジの差動出力は、ＭＲ素子６と７との間の直列接続ノードにおける電圧より小さい、ＭＲ素子５と８との間の直列接続ノードにおける電圧として定義され得る。反射磁界がない場合を考慮すると、ＭＲ素子１および４によって経験された直結磁界は、ＭＲ素子２および３によって経験された直結磁界と対向し得る。言い換えると、ＭＲ素子がより強い直結磁界を経験するにつれて、ＭＲ素子１および３の抵抗が増加し得、ＭＲ素子２および４の抵抗が減少し得るように、ＭＲ素子が配置され得る。また、ＭＲ素子がより強い直結磁界を経験するにつれて、ＭＲ素子５および７の抵抗が増加し得、ＭＲ素子６および８の抵抗が減少し得るように、ＭＲ素子が配置され得る。
【００６１】
[0082]次に、ターゲットおよび反射磁界が存在する場合を考慮すると、カウンタコイル４５４および４５６にも関わらず、ＭＲ素子１〜８は、両方のブリッジに共通である均一な磁界として反射磁界を経験し得る。したがって、反射磁界は、ＭＲ素子５〜８を備えるブリッジの差動出力と同じ方向に、ＭＲ素子１〜４を備えるブリッジの差動出力を偏移させ得る。したがって、反射磁界成分は、ＭＲブリッジの差動出力を加えるかまたは引くことによって、ＭＲブリッジの出力の直結磁界成分と区別され得る。
【００６２】
[0083]再び図４を参照すると、磁界センサ４００は、信号４１２および４１４を増幅するための増幅器４１６および４１８、変調器４２０および４２２、ならびに、信号４１２および４１４を処理するためのアナログデジタル変換器（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）４２４および４２６などの、信号処理素子も含み得る。変調器４２０および４２２は、コイルドライバ４０４の周波数と実質的に同じである周波数によってＭＲ素子からの信号を乗算させ得る。これは、次の処理のために周波数をＤＣに偏移し得る。
【００６３】
[0084]実施形態では、コイルドライバ４０２は、第１の時間周期中にはある周波数（Ｆ１）で、第２の時間周期中には別の周波数（Ｆ２）で、コイル４０２を駆動し得る。したがって、変調器４２０および４２２は、第１の時間周期中には周波数Ｆ１によって、また第２の時間周期中には周波数Ｆ２によって、ＭＲ素子からの信号を乗算するように構成され得る。変調器４２０および４２２は、コイル４０２を駆動する同じ周波数によって、信号を乗算することによって、信号をＤＣに偏移し得る。
【００６４】
[0085]磁界センサ４００は、磁界感知素子に電力を提供し得るＭＲドライバ４１０も含み得る。ＭＲドライバは、代替の時間周期中に磁界感知素子４０６または４０８からの電力を印加または除去し得る。例えば、ある時間周期中に、磁界感知素子４０６は有効にされ得、磁界感知素子４０８は無効にされ得る。第２の時間周期中に、磁界感知素子４０８は有効にされ得、磁界感知素子４０６は無効にされ得る。代替的に、ＭＲドライバは、同時に両方の磁界感知素子４０６および４０８に電力を提供するかまたはそこから電力を除去し得る。
【００６５】
[0086]磁界センサ４００は、磁界センサの誤差値を計算する処理回路も含み得る。加算回路４２８は、信号Ｖ１と信号Ｖ２の合計を生成し得る。減算回路４３０は、Ｖ１−Ｖ２の値を計算し得る。除算回路４３２は、出力信号４３４を生成するため、減算回路４３０からの信号で加算回路４２８からの信号を割り得、それは（Ｖ１＋Ｖ２）／（Ｖ１−Ｖ２）の値を表し得る。Ｖ１は、磁界感知素子４０６によって生成された信号４１２のデジタル表現であり得、また、信号Ｖ２は、磁界感知素子４０８によって生成された信号４１４のデジタル表現であり得ることを、再認されたい。
【００６６】
[0087]サンプリング回路４３６および４３８は、加算回路４２８および減算回路４３０の出力をそれぞれ、除算回路４３２の入力に選択的に結合し得る。例えば、実施形態において、加算回路４２８からの信号（Ｖ１＋Ｖ２）は、第１の時間周期中にサンプリングされ得、減算回路４３０からの信号（Ｖ１−Ｖ２）は、第２の時間周期中にサンプリングされ得る。したがって、除算回路は、信号４３４を生成するため、第２の時間周期中にサンプリングされた（Ｖ１＋Ｖ２）係数で、第１の時間周期中にサンプリングされた（Ｖ１−Ｖ２）係数を割り得る。
【００６７】
[0088]作動中、磁界センサ４００は、第１の時間周期および第２の時間周期中に状態を交替し得る。第１の時間周期中、コイルドライバ４０４は、周波数Ｆ１を有する電流で、コイル４０２を駆動し得る。コイル４０２によって生成された磁界は、周波数Ｆ１で渦電流および反射磁界を誘起し得る。磁界感知素子４０６および４０８は、第１の時間周期中、コイル４０２からの直結磁界およびターゲットからの反射磁界を検出し得る。上述のように、磁界感知素子は、磁界感知素子４０６および４０８が、反対符号の直結磁界を検出し、同符号の反射磁界を検出するように、配置され得る。
【００６８】
[0089]第１の時間周期中、サンプリング回路４３６は、信号（Ｖ１＋Ｖ２）が除算回路４３４まで移ることを可能にし得る一方、サンプリング回路４３８は、信号（Ｖ１−Ｖ２）を除算回路４３４まで移さない。
【００６９】
[0090]第２の時間周期中、コイルドライバ４０４は、周波数Ｆ２を有する電流で、コイル４０２を駆動し得る。コイル４０２によって生成された磁界は、周波数Ｆ２で渦電流および反射磁界を誘起し得る。磁界感知素子４０６および４０８は、第１の時間周期中、コイル４０２からの直結磁界およびターゲットからの反射磁界を検出し得る。いくつかの実施形態では、周波数Ｆ２は、それが磁界感知素子４０６および４０８によって検出され得る大きな渦電流または反射磁界を誘起しないように、十分に低い。このような実施形態では、磁界感知素子４０６および４０８は、第２の時間周期中に直結磁界のみを検出し得る。
【００７０】
[0091]第２の時間周期中、サンプリング回路４３８は、信号（Ｖ１−Ｖ２）が除算回路４３４まで移ることを可能にする一方、サンプリング回路４３６は、信号（Ｖ１＋Ｖ２）を除算回路４３４まで移さない。
【００７１】
[0092]第１および第２の時間周期中に取られたサンプルが入手可能な後、除算回路４３４は、（Ｖ１＋Ｖ２）／（Ｖ１−Ｖ２）を表す、出力信号４３４を計算し得、ここで、（Ｖ１＋Ｖ２）は、第１の時間周期中にサンプリングされ、（Ｖ１−Ｖ２）は、第２の時間周期中にサンプリングされた。周波数Ｆ２が第２の時間周期中に反射磁界を誘起しない実施形態では、項（Ｖ１＋Ｖ２）は、直結磁界および反射磁界を表し得る一方、項（Ｖ１−Ｖ２）は、直結磁界のみを表し得る。
【００７２】
[0093]実施形態では、信号４３４は、磁界センサ４００の磁界の誤差、例えば、磁界感知素子間のミスマッチ誤差、を測定するのに使用され得る。誤差は、ノイズ、干渉、外部磁界などにも基づき得る。いくつかの場合、例えば、磁界感知素子４０６および４０８が、ターゲットからの反射磁界を検出している際は、磁界センサの誤差は、磁界感知素子４０６および４０８からのターゲットの位置または距離、ならびに、反射磁界の周波数および強度、の関数であり得る。例えば、反射磁界に起因する誤差の一部（「反射磁界誤差」）は、非線形誤差であり得る。２つの周波数で直結および反射磁界を測定することによって、上述のように、磁界センサ４００は、反射磁界に起因する誤差を補正し得る。
【００７３】
[0094]第１の周波数Ｆ１および第２の周波数Ｆ２が非ゼロである場合では、磁界センサ４００は、２つの周波数ポイントを使用する磁界誤差を外挿法または内挿法を行うことによって反射磁界誤差を補正し得る。その技術は、Ｆ１が非ゼロ、Ｆ２がゼロの場合にも使用され得、磁界センサ４０６および４０８によって検出可能である反射磁界がないように、十分低くあり得る。この場合、周波数ポイントの１つで、反射磁界強度がゼロであるので、誤差値を測定する計算は簡単にされ得る。例えば、Ｆ２がゼロである上記の例では、誤差値（Ｖ１−Ｖ２）は、反射磁界と無関係であり得、したがって、誤差値（Ｖ１−Ｖ２）が測定される際に反射磁界は存在しないので、ターゲットの位置と無関係であり得る。
【００７４】
[0095]典型的なシステムでは、Ｖ１およびＶ２は、以下の式によって記述され得る。
【００７５】
【数１】
2020521968.tif 000003
【００７６】
[0096]ここで、Ｉはコイル４０２を通る電流、Ｋ１およびＫ２はそれぞれ、磁界感知素子４０６および４０８の結合係数、ｒ（ｘ）は反射磁界と直結磁界との間の比、および、Ｓは、磁界感知素子４０６と４０８との間の感度におけるミスマッチを表す感度ミスマッチ係数である。ｒ（ｘ）は、ターゲットの位置の関数であり得ることに留意されたい。値ｑは、Ｋ２＝ｑ＊Ｋ１となるような、Ｋ１とＫ２との間の比である。
【００７７】
[0097]さらに、ターゲットの位置ＰＮは、次の式で記述される。
【００７８】
【数２】
2020521968.tif 000004
【００７９】
[0098]Ｖ１およびＶ２を置き換えると、ＰＮの式は次のように再編成される。
【００８０】
【数３】
2020521968.tif 000005
【００８１】
[0099]式４は、次のように書き換えられ得る。
ＰＮ＝ｏｆｆ＋Ｇ＊ｒ（ｘ）              （５）
[0100]ここで、
【００８２】
【数４】
2020521968.tif 000006
【００８３】
[0101]ｑ＝−１とすると（上述の反対符号を持つ直結磁界を検出する、磁界感知素子４０６および４０８を対応させる）、式４は次のように簡単にされ得る。
[0102]
【００８４】
【数５】
2020521968.tif 000007
【００８５】
[0103]例として、ｒ（ｘ）が０．５およびＳＭ＝０．０１（磁界感知素子間で、１％ミスマッチを表す）ならば、式８は次のようになる。
[0104]
【００８６】
【数６】
2020521968.tif 000008
【００８７】
[0105]これは、この例において、磁界感知素子間の１％ミスマッチが、この位置において０．７％誤差と相関があることを示している。さらに、この誤差は、上の式４に示されるように、ターゲットの位置の関数であり得る。しかし、演算および較正中の磁界の周波数の時分割多重化および変更は、位置の誤差を減らすことができる。
【００８８】
[0106]次に図５を参照すると、グラフ５００は、較正（「ｃａｌ」）モードおよび正規演算モード中の磁界センサ４００の演算を示す。波形５０２は、較正モードと正規モードとの間で磁界センサシステム４００を切り替える制御信号を表す。波形５０４は信号Ｖ１を表し、波形５０６は信号Ｖ２を表す。信号５０８は、コイルドライバ４０４の出力を表す。較正モード中、波形５０８は、コイル４０２によって生成された磁界がゼロ周波数を有することを示す、ＤＣ波形である。したがって、較正モード中、ターゲットは、反射磁界を生成し得ない。示されるように、波形５０４および５０６は（信号Ｖ１およびＶ２に対応している）、ＤＣ波形でもあり得る。
【００８９】
[0107]較正モード中、誤差値（Ｖ１−Ｖ２）は、上述のように、計算され得る。（Ｖ１−Ｖ２）が較正モード中に計算されるので、項（Ｖ１−Ｖ２）は、反射磁界の測定を含み得ず、ターゲットの位置に起因する誤差を含み得ない。
【００９０】
[0108]正規モード中、項（Ｖ１＋Ｖ２）は、上述のように、計算され得る。（Ｖ１＋Ｖ２）が正規モード中に計算されるので、項（Ｖ１＋Ｖ２）は、反射磁界の測定を含み得、したがって、ターゲットの位置に起因する誤差を含み得る。
【００９１】
[0109]実施形態では、磁界センサ４００は、較正モードと正規モードとの間の演算を交替し得る。他の実施形態では、較正モード中に取られた測定が反射磁界に依存しないので、磁界センサ４００は、正規モードにおけるより低い周波数で較正モードにおいて作動し得る。いくつかの実施形態では、較正モードは、スタートアップ中に一度実行され得るのみで、項（Ｖ１−Ｖ２）は、システム誤差の計算中に記憶され再利用され得る。言い換えると、
［Ｖ１−Ｖ２］Ｔ１＝［Ｖ１−Ｖ２］Ｔ２              （１０）
[0110]ここで、Ｔ１は正規モードに対応し、Ｔ２は較正モードに対応している。式５および１０を使用して、以下を導くことができる。
【００９２】
【数７】
2020521968.tif 000009
【００９３】
[0111]項ｏｆｆおよびＧ’は両方ともｒ（ｘ）と独立しており、したがって、ターゲットの位置に起因する誤差と無関係である。したがって、ターゲット位置ＰＮは、ターゲット位置に起因する非線形性誤差の算入なしに、計算され得る。
【００９４】
[0112]次に図６を参照すると、グラフ６００は、信号駆動コイル４０２の周波数と対比した反射磁界の検出を表す波形６０２を含む。横軸は、磁界感知素子によって検出された反射磁界の周波数を表し、縦軸はそのミリガウスを表す。周波数は、較正モード中に検出反射磁界が無視できるように、十分に低く選ばれ得る。示された例では、０．０００１ＭＨｚ以下の周波数は、ポイント６０６によって示されるように、ゼロ反射磁界という結果になり得る。実施形態では、結果として生じる反射磁界が無視できるか、または、システムの誤差を測定するためのシステム許容範囲内にあるならば、より高い周波数が使用され得る。
【００９５】
[0113]図７を参照すると、グラフ８００は、様々な周波数が正規モード中にコイル４０２を駆動するのに使用される、較正モードと正規モードとの間のタイミングを示す。コイル４０２が単一の周波数で駆動される場合、磁界センサは、その周波数で放射線を放射し得る。正規モード中にコイル４０２を駆動する周波数を変更することは、特定の場合には、デバイスの放射された放射線の周波数を低減または変更し得る。
【００９６】
[0114]図７では、波形８０２は、正規モードまたは較正モードを示し、波形８０４は、コイル４０２を駆動する周波数を表す。第１の較正モード８０６中、周波数８０４は、ｆ１、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６などの間で切り替え得る。較正モード８０８中、コイル４０２は、上述のように、ＤＣ信号によって駆動され得る。磁界センサが再び正規動作モード８１０に入ると、周波数は、ｆ４、ｆ３、ｆ７、ｆ１などの間で切り替え得る。他の実施形態では、それぞれの較正モードは、単一の周波数でコイル４０２を駆動し得るが、周波数はそれぞれの較正モードで変わり得る。また、図８は、変化する周波数の特定の列を示す。しかし、変化する周波数のどのような列またはパターンも使用され得ることを、当業者は認識することとなる。
【００９７】
[0115]本特許の発明の対象である様々な概念、構造、および手法を示すのに役立つ好ましい実施形態について述べたが、当業者であれば、これらの概念、構造、および手法を組み込む他の実施形態が使用されてもよいことが分かってくるであろう。したがって、本特許の範囲が、記載の実施形態に限定されるわけではなく、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲によってのみ限定されるべきであることを提言する。本明細書に挙げた参照文献はすべて、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
【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４Ａ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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