(57)【要約】  磁界センサが、ＡＣコイル励振信号に応答する少なくとも１つのコイルと、感知素子励振信号に応答し、少なくとも１つのコイルによって発生させられた直接結合磁界を検出して、直接結合磁界に応じて磁界信号を発生させるように構成された少なくとも１つの磁界感知素子と、磁界信号に応答して、直接結合磁界の検出と関連し、少なくとも１つの磁界感知素子に近接して配設された導電性標的によって反射された反射磁界から実質的に独立している感度値を計算するためのプロセッサと、反射磁界を示す磁界センサの出力信号を発生させるように構成された出力信号発生器と、を含む。【選択図】図１０
2020521964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界センサであって、
ＡＣコイル励振信号に応答する少なくとも１つのコイルと、
感知素子励振信号に応答し、前記少なくとも１つのコイルによって発生させられた直接結合(directly coupled)磁界を検出して、前記直接結合磁界に応じて磁界信号を発生させるように構成された少なくとも１つの磁界感知素子と、
前記磁界信号に応答して、前記直接結合磁界の検出と関連し、前記少なくとも１つの磁界感知素子に近接して配設された導電性標的(conductive target)によって反射された反射磁界から実質的に独立している、感度値を計算するためのプロセッサと、
前記反射磁界を示す、前記磁界センサの出力信号を発生させるように構成された出力信号発生器と、を備える磁界センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の磁界センサにおいて、前記少なくとも１つのコイルは、
前記直接結合磁界を発生させるための第１コイルと、
前記導電性標的内に渦電流(eddy current)を発生させることによって前記反射磁界を発生させるための第２コイルと、を含む、磁界センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の磁界センサにおいて、前記第１コイルは、第１電流信号によって励振され、前記第２コイルは、第２電流信号によって励振され、前記第１電流信号及び前記第２電流信号は、実質的に同じ電流値を有するか、又は同じ基準から発生させられた異なる電流値を有する、磁界センサ。
【請求項４】
請求項１に記載の磁界センサにおいて、前記出力信号発生器は、前記感度値に応じて前記磁界センサの前記出力信号を調整するように構成されている、磁界センサ。
【請求項５】
請求項１に記載の磁界センサにおいて、前記感知素子励振信号及び前記ＡＣコイル励振信号のうちの一方又は両方の強度が、前記感度値に応じて調整される、磁界センサ。
【請求項６】
請求項５に記載の磁界センサにおいて、前記感知素子励振信号及び前記ＡＣコイル励振信号のうちの一方又は両方の前記強度は、前記感度値に応じて調整されて、前記感度値を所定レベルに維持する、磁界センサ。
【請求項７】
請求項１に記載の磁界センサにおいて、前記ＡＣコイル励振信号は、第１周波数と、第２周波数と、を有し、前記磁界センサは、前記磁界信号に応答して、前記第１周波数と関連する前記磁界信号の第１部分を前記第２周波数と関連する前記磁界信号の第２部分から分離するための分離回路を更に備え、前記感度値は、前記磁界信号の前記第１部分を含む、磁界センサ。
【請求項８】
請求項７に記載の磁界センサにおいて、前記ＡＣコイル励振信号の前記第１周波数は、前記第２周波数よりも低い、磁界センサ。
【請求項９】
請求項７に記載の磁界センサにおいて、前記ＡＣコイル励振信号の前記第１周波数は、前記導電性標的内に所定レベルよりも大きい渦電流を発生させることを防ぐように選択される、磁界センサ。
【請求項１０】
請求項７に記載の磁界センサにおいて、前記分離回路は、ミキサと、フィルタと、を備える、磁界センサ。
【請求項１１】
請求項７に記載の磁界センサにおいて、前記ＡＣコイル励振信号は、第１時間区間中に前記第１周波数を有し、第２時間区間中に前記第２周波数を有する、磁界センサ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の磁界センサにおいて、前記第１時間区間及び前記第２時間区間は、重複する、磁界センサ。
【請求項１３】
請求項１１に記載の磁界センサにおいて、前記第１時間区間及び前記第２時間区間は、重複しない、磁界センサ。
【請求項１４】
請求項７に記載の磁界センサにおいて、前記磁界信号の前記第１部分と関連する２次コイル励振信号に応答して、面内(in-plane)磁界を発生させることにより前記感度値を所定レベルに維持するための少なくとも１つの２次コイルを更に備える、磁界センサ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の磁界センサにおいて、前記面内磁界は、前記直接結合磁界及び／又は前記反射磁界に垂直である、磁界センサ。
【請求項１６】
請求項１に記載の磁界センサにおいて、前記少なくとも１つの磁界感知素子は、第１周波数を有する第１感知素子励振信号に応答して、前記第１周波数と関連する第１磁界信号を発生させるための少なくとも１つの第１磁界感知素子と、第２周波数を有する第２感知素子励振信号に応答して、前記第２周波数と関連する第２磁界信号を発生させるための少なくとも１つの第２磁界感知素子と、を備える、磁界センサ。
【請求項１７】
請求項１に記載の磁界信号において、前記少なくとも１つの磁界感知素子は、前記少なくとも１つのコイルに対する第１結合係数を有し、第１磁界信号を発生させる少なくとも１つの第１磁界感知素子と、前記少なくとも１つのコイルに対する第２結合係数を有し、第２磁界信号を発生させる少なくとも１つの第２磁界感知素子と、を備え、前記第１結合係数は前記第２結合係数と異なり、プロセッサが、前記第１磁界感知素子及び前記第２磁界感知素子に結合されて、前記第１磁界信号と前記第２磁界信号との間の差を計算するように構成され、前記感度値は前記差を含む、磁界信号。
【請求項１８】
請求項１７に記載の磁界センサにおいて、前記少なくとも１つの第１磁界感知素子と前記少なくとも１つの第２磁界感知素子とは、前記反射磁界に対する実質的に同様の応答と、前記それぞれの結合係数によって確立された前記直接結合磁界に対するそれぞれの異なる応答と、を有する、磁界センサ。
【請求項１９】
請求項１７に記載の磁界センサにおいて、前記第１結合係数は、前記第２結合係数の強度と実質的に同じ強度と、前記第２結合係数の極性と反対の極性とを有する、磁界センサ。
【請求項２０】
請求項１９に記載の磁界センサにおいて、前記少なくとも１つのコイルは、第１方向の電流流れ(current flow)を有するように構成された第１部分と、第２方向の電流流れを有するように構成された第２部分と、を備える、磁界センサ。
【請求項２１】
基板を更に備える請求項２０に記載の磁界センサにおいて、前記コイルは、前記基板によって支持され、少なくとも１つの第１磁界感知素子が、前記基板と前記少なくとも１つのコイルの前記第１部分との間に配設され、前記少なくとも１つの第２磁界感知素子は、前記基板と前記少なくとも１つのコイルの前記第２部分との間に配設されている、磁界センサ。
【請求項２２】
請求項２１に記載の磁界センサにおいて、前記少なくとも１つのコイルの前記第１部分は、前記少なくとも１つの第１磁界感知素子と前記基板との間に配設され、前記少なくとも１つのコイルの前記第２部分は、前記少なくとも１つの第２磁界感知素子と前記基板との間に配設されている、磁界センサ。
【請求項２３】
請求項１に記載の磁界センサにおいて、前記ＡＣコイル励振信号は、第１周波数を有し、前記感知素子励振信号は、第２周波数を有する、磁界センサ。
【請求項２４】
請求項２３に記載の磁界センサにおいて、前記第１周波数及び前記第２周波数は、同じであり、前記ＡＣコイル励振信号は、前記感知素子励振信号に対して位相を異にしている、磁界センサ。
【請求項２５】
請求項２４に記載の磁界センサにおいて、前記出力信号は、前記第１周波数及び前記第２周波数の２倍の周波数である周波数を有する、磁界センサ。
【請求項２６】
請求項２５に記載の磁界センサにおいて、前記出力信号を復調して、前記反射磁界を示すＤＣ信号を生成するように構成された復調器回路を更に備える磁界センサ。
【請求項２７】
請求項２３に記載の磁界センサにおいて、前記ＡＣコイル励振信号と前記感知素子励振信号とは、共通の源(source)によって提供され、前記ＡＣコイル励振信号の前記第１周波数と前記感知素子励振信号の前記第２周波数とは、実質的に同じである、磁界センサ。
【請求項２８】
請求項２７に記載の磁界センサにおいて、前記ＡＣコイル励振信号と前記感知素子励振信号とは、実質的に同じ位相を有する、磁界センサ。
【請求項２９】
請求項２７に記載の磁界センサにおいて、前記第１周波数は、第１周波数値と、第２周波数値と、を有し、前記処理回路は、前記第１周波数値と関連する磁界信号と前記第２周波数値と関連する磁界信号とが実質的に同じであるか否かを決定して、前記第１周波数値及び前記第２周波数値を、前記第１周波数値と関連する磁界信号と前記第２周波数値と関連する磁界信号とが実質的に同じになるまで調整するように構成されている、磁界センサ。
【請求項３０】
請求項２９に記載の磁界センサにおいて、前記第１周波数は、第１周波数値と、第２周波数値と、を有し、前記処理回路は、前記第１周波数値と関連する磁界信号と前記第２周波数値と関連する磁界信号とがある比率関係(ratio relationship)を有するか否かを決定して、前記第１周波数値及び前記第２周波数値を、前記第１周波数値と関連する磁界信号と前記第２周波数値と関連する磁界信号とが実質的に前記比率関係に適合するまで調整するように構成されている、磁界センサ。
【請求項３１】
請求項２９に記載の磁界センサにおいて、前記ＡＣコイル励振信号は、第１周波数値と、第２周波数値と、第３周波数値と、を含み、前記処理回路は、前記第１周波数値、前記第２周波数値又は前記第３周波数値と関連する磁界信号が外乱(disturbance)を示すか否かを決定するように構成されている、磁界センサ。
【請求項３２】
請求項２３に記載の磁界センサにおいて、前記ＡＣコイル励振信号と前記感知素子励振信号とは、独立の源によって提供される、磁界センサ。
【請求項３３】
請求項３２に記載の磁界センサにおいて、前記感知素子励振信号の前記第２周波数は、ほぼＤＣである、磁界センサ。
【請求項３４】
請求項３２に記載の磁界センサにおいて、前記第１周波数は、第１周波数値と、第２周波数値と、を有し、前記処理回路は、前記第１周波数値と関連する磁界信号と前記第２周波数値と関連する磁界信号とが実質的に同じであるか否かを決定して、前記第１周波数値及び前記第２周波数値を、前記第１周波数値と関連する磁界信号と前記第２周波数値と関連する磁界信号とが実質的に同じになるまで調整するように構成されている、磁界センサ。
【請求項３５】
請求項３４に記載の磁界センサにおいて、前記ＡＣコイル励振信号は、第１周波数値と、第２周波数値と、第３周波数値と、を含み、前記処理回路は、前記第１周波数値、前記第２周波数値又は前記第３周波数値と関連する磁界信号が外乱を示すか否かを決定するように構成されている、磁界センサ。
【請求項３６】
請求項１に記載の磁界センサにおいて、前記出力信号発生器は、温度センサに、及び材料型式選択器に応答する温度補償器を備える、磁界センサ。
【請求項３７】
請求項１に記載の磁界センサにおいて、前記出力信号発生器は、線形化(linearization)モジュールを更に備える、磁界センサ。
【請求項３８】
請求項１に記載の磁界センサにおいて、前記少なくとも１つの磁界感知素子は、ホール効果素子、巨大磁気抵抗(giant magnetoresistance)（ＭＲ）素子、異方性(anisotropic)磁気抵抗（ＡＭＲ）素子、トンネリング磁気抵抗（ＴＭＲ）素子又は磁性トンネル接合(magnetic tunnel junction)（ＭＴＪ）素子のうちの１つ又は複数を備える、磁界センサ。
【請求項３９】
請求項１に記載の磁界センサにおいて、前記少なくとも１つの磁界感知素子は、ブリッジ構成に配列された２つ以上の磁界感知素子を含む、磁界センサ。
【請求項４０】
請求項３９に記載の磁界センサにおいて、前記ブリッジ構成は、差動出力信号を提供する、磁界センサ。
【請求項４１】
磁界センサであって、
直接結合磁界を発生させるための手段と、
反射磁界を発生させるための手段と、
前記直接結合磁界に応じて磁界信号を発生させるための手段と、
前記直接結合磁界の検出と関連し、前記反射磁界から実質的に独立している、感度値を計算するための処理手段と、
前記反射磁界を示す、前記磁界センサの出力信号を発生させるための手段と、を備える磁界センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本開示は、磁界感知に関し、より具体的には、感知装置の感度検出による磁界感知に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]磁界センサが、しばしば、強磁性標的を検出するために用いられる。それらは、しばしば、標的の動作又は位置を検出するためのセンサとして機能する。かかるセンサは、ロボティクス、自動車、製造等を含む技術の多くの分野のいたるところに存在する。例えば、磁界センサを用いて、車両のホイールがロックアップする時点を検出することにより、車両の制御プロセッサを始動させてアンチロックブレーキシステムを係合してもよい。この例では、磁界センサは、ホイールの回転を検出してもよい。磁界センサは、また、対象までの距離を検出してもよい。例えば、磁界センサを用いて、ハイドロリックピストンの位置を検出してもよい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
[0003]一実施形態において、磁界センサが、ＡＣコイル励振信号に応答する少なくとも１つのコイルと、感知素子励振信号に応答し、少なくとも１つのコイルによって発生させられた直接結合磁界を検出して、直接結合磁界に応じて磁界信号を発生させるように構成された少なくとも１つの磁界感知素子と、磁界信号に応答して、直接結合磁界の検出と関連し、少なくとも１つの磁界感知素子に近接して配設された導電性標的によって反射された反射磁界から実質的に独立している感度値を計算するためのプロセッサと、反射磁界を示す、磁界センサの出力信号を発生させるように構成された出力信号発生器と、を備える。
【０００４】
[0004]以下の特徴のうちの１つ又は複数が含まれてもよい。
[0005]少なくとも１つのコイルは、直接結合磁界を発生させるための第１コイルと、導電性標的内に渦電流を発生させることによって反射磁界を発生させるための第２コイルと、を含んでもよい。
【０００５】
[0006]第１コイルは、第１電流信号によって励振されてもよく、第２コイルは、第２電流信号によって励振されてもよく、第１電流信号と第２電流信号とは、実質的に同じ電流値を有するか、又は同じ基準から発生させられた異なる電流値を有する。
【０００６】
[0007]出力信号発生器は、感度値に応じて、磁界センサの出力信号を調整するように構成されてもよい。
[0008]感知素子励振信号及びＡＣコイル励振信号のうちの一方又は両方の強度が、感度値に応じて調整されてもよい。
【０００７】
[0009]感知素子励振信号及びＡＣコイル励振信号のうちの一方又は両方の強度が感度値に応じて調整されて、感度値を所定レベルに維持してもよい。
[0010]ＡＣコイル励振信号は、第１周波数及び第２周波数を有してもよく、磁界センサは、磁界信号に応答して、第１周波数と関連する磁界信号の第１部分を第２周波数と関連する磁界信号の第２部分から分離するための分離回路を更に備えてもよく、感度値は、磁界信号の第１部分を含む。
【０００８】
[0011]ＡＣコイル励振信号の第１周波数は、第２周波数よりも低くてもよい。
[0012]ＡＣコイル励振信号の第１周波数は、所定レベルよりも大きい渦電流を導電性標的内に発生させることを防止するように選択されてもよい。
【０００９】
[0013]分離回路は、ミキサと、フィルタと、を含んでもよい。
[0014]ＡＣコイル励振信号は、第１時間区間中に第１周波数を有してもよく、第２時間区間中に第２周波数を有する。
【００１０】
[0015]第１時間区間と第２時間区間とは、重複してもよい。
[0016]又は、第１時間区間と第２時間区間とは、重複しなくてもよい。
[0017]少なくとも１つの２次コイルが、含まれてもよく、２次コイルは、磁界信号の第１部分と関連する２次コイル励振信号に応答して、面内磁界を発生させることにより、
感度値を所定レベルに維持してもよい。
【００１１】
[0018]面内磁界は、直接結合磁界及び／又は反射磁界に垂直であってもよい。
[0019]少なくとも１つの磁界感知素子は、第１周波数を有する第１感知素子励振信号に応答して、第１周波数と関連する第１磁界信号を発生させるための少なくとも１つの第１磁界感知素子と、第２周波数を有する第２感知素子励振信号に応答して、第２周波数と関連する第２磁界信号を発生させるための少なくとも１つの第２磁界感知素子と、を備えてもよい。
【００１２】
[0020]少なくとも１つの磁界感知素子は、少なくとも１つのコイルに対する第１結合係数を有し、第１磁界信号を発生させる少なくとも１つの第１磁界感知素子と、少なくとも１つのコイルに対する第２結合係数を有し、第２磁界信号を発生させる少なくとも１つの第２磁界感知素子と、備えてもよく、第１結合係数は、第２結合係数とは異なる。プロセッサは、第１及び第２磁界感知素子に結合されて、第１磁界信号と第２磁界信号との間の差を計算するように構成されてもよく、感度値は差を含む。
【００１３】
[0021]少なくとも１つの第１磁界感知素子と少なくとも１つの第２磁界感知素子とは、反射磁界に対する実質的に同様の応答と、それぞれの結合係数によって確立された直接結合磁界に対するそれぞれの異なる応答と、を有してもよい。
【００１４】
[0022]第１結合係数は、第２結合係数の強度と実質的に同じ強度と、第２結合係数の極性と反対の極性と、を有してもよい。
[0023]少なくとも１つのコイルは、第１方向の電流流れを有するように構成された第１部分と、第２方向の電流流れを有するように構成された第２部分と、を含んでもよい。
【００１５】
[0024]磁界センサは、基板を更に備えてもよく、コイルは、基板によって支持され、少なくとも１つの第１磁界感知素子は、基板と少なくとも１つのコイルの第１部分との間に配設され、少なくとも１つの第２磁界感知素子は、基板と少なくとも１つのコイルの第２部分との間に配設されている。
【００１６】
[0025]少なくとも１つのコイルの第１部分は、少なくとも１つの第１磁界感知素子と基板との間に配設されていてもよく、少なくとも１つのコイルの第２部分は、少なくとも１つの第２磁界感知素子と基板との間に配設されている。
【００１７】
[0026]ＡＣコイル励振信号は、第１周波数を有してもよく、感知素子励振信号は、第２周波数を有してもよい。
[0027]第１周波数と第２周波数とは、同じであってもよく、ＡＣコイル励振信号は、感知素子励振信号に対して位相を異にしてもよい。
【００１８】
[0028]出力信号は、第１及び第２周波数の２倍の周波数である周波数を有してもよい。
[0029]復調器回路が、出力信号を復調して、反射磁界を示すＤＣ信号を生成するように構成されてもよい。
【００１９】
[0030]ＡＣコイル励振信号と感知素子励振信号とは、共通の源によって提供されてもよく、ＡＣコイル励振信号の第１周波数と感知素子励振信号の第２周波数とは、実質的に同じであってもよい。
【００２０】
[0031]ＡＣコイル励振信号と感知素子励振信号とは、実質的に同じ位相を有してもよい。
[0032]第１周波数は、第１周波数値及び第２周波数値を有してもよく、処理回路は、第１周波数値と関連する磁界信号と第２周波数値と関連する磁界信号とが実質的に同じであるか否かを決定して、第１周波数値及び第２周波数値を、第１周波数値と関連する磁界信号と第２周波数値と関連する磁界信号とが実質的に同じになるまで調整するように構成されてもよい。
【００２１】
[0033]第１周波数は、第１周波数値と、第２周波数値と、を有してもよく、処理回路は、第１周波数値と関連する磁界信号と第２周波数値と関連する磁界信号とがある比率関係を有するか否かを決定して、第１周波数値及び第２周波数値を、第１周波数値と関連する磁界信号と第２周波数値と関連する磁界信号とが実質的にその比率関係に適合するまで調整するように構成されてもよい。
【００２２】
[0034]ＡＣコイル励振信号は、第１周波数値と、第２周波数値と、第３周波数値と、を含んでもよい。処理回路は、第１周波数値、第２周波数値又は第３周波数値と関連する磁界信号が外乱を示すか否かを決定するように構成されてもよい。
【００２３】
[0035]ＡＣコイル励振信号と感知素子励振信号とは、独立の源によって提供されてもよい。
[0036]感知素子励振信号の第２周波数は、ほぼＤＣであってもよい。
【００２４】
[0037]第１周波数は、第１周波数値と、第２周波数値と、を有してもよい。処理回路は、第１周波数値と関連する磁界信号と第２周波数値と関連する磁界信号とが実質的に同じであるか否かを決定して、第１周波数値及び第２周波数値を、第１周波数値と関連する磁界信号と第２周波数値と関連する磁界信号とが実質的に同じになるまで調整するように構成されてもよい。
【００２５】
[0038]ＡＣコイル励振信号は、第１周波数値と、第２周波数値、と第３周波数値と、を含んでもよい。処理回路は、第１周波数値、第２周波数値又は第３周波数値と関連する磁界信号が外乱を示すか否かを決定するように構成されてもよい。
【００２６】
[0039]出力信号発生器が、温度センサに、及び材料型式選択器に応答する温度補償器を備えてもよい。
[0040]出力信号発生器は、線形化モジュールを更に備えてもよい。
【００２７】
[0041]少なくとも１つの磁界感知素子は、ホール効果素子、巨大磁気抵抗（ＭＲ）素子、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）素子、トンネリング磁気抵抗（ＴＭＲ）素子、又は磁性トンネル接合（ＭＴＪ）素子のうちの１つ又は複数を備えてもよい。
【００２８】
[0042]少なくとも１つの磁界感知素子は、ブリッジ構成に配列された２つ以上の磁界感知素子を備えてもよい。
[0043]ブリッジ構成は、差動出力信号を提供してもよい。
【００２９】
[0044]別の実施形態において、磁界センサは、直接結合磁界を発生させるための手段と、反射磁界を発生させるための手段と、直接結合磁界に応じて磁界信号を発生させるための手段と、直接結合磁界の検出と関連し、反射磁界から実質的に独立している感度値を計算するための処理手段と、反射磁界を示す磁界センサの出力信号を発生させるための手段と、を備える。
【００３０】
[0045]前述の特徴は、図面についての以下の説明からより完全に理解されるであろう。図面は、開示技術を説明及び理解することの助けとなる。全ての可能な実施形態を例示し、説明することがしばしば非現実的又は不可能であるので、提供図は、実施形態のうちの１つ又は複数の例である。したがって、図が本発明の範囲を限定することを意図していない。図中の同様の数字は、同様の要素を表す。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】[0046]標的を感知するためのシステムについてのブロック図である。
【図２】[0047]標的を感知するためのシステムについての等角図である。
【図２Ａ】[0048]図２のシステムについての断面図である。
【図３】[0049]標的を感知するためのコイル及び磁気抵抗（ＭＲ）素子についての概略図である。
【図３Ａ】[0050]ボンドパッドを含む、標的を感知するための、コイル及びＭＲ素子の一実施形態についての概略図である。
【図３Ｂ】[0051]標的を感知するための、コイル及びＭＲ素子の一実施形態についての概略図である。
【図４】[0052]標的を感知するためのシステムについての断面図である。
【図５】[0053]標的を感知するための、コイル及びＭＲ素子についての概略図である。
【図５Ａ】[0054]標的を感知するための、コイル及びＭＲ素子についての一実施形態の概略図である。
【図５Ｂ】[0055]リードフレームを含む、標的を感知するためのコイル及びＭＲ素子についての一実施形態の概略図である。
【図５Ｃ】[0056]標的を感知するための、コイル及びＭＲ素子の一実施形態についての概略図である。
【図６】[0057]標的を感知するための、コイル及びＭＲ素子の一実施形態についての概略図である。
【図７】[0058]標的を感知するための、コイル及びＭＲ素子についての断面図である。
【図８】[0059]圧力センサについての等角図である。
【図８Ａ】[0060]図８の圧力センサの一実施形態についての等角図である。
【図９】[0061]基板を含む圧力センサの一実施形態についての断面図である。
【図１０】[0062]磁性標的を感知するための回路についてのブロック図である。
【図１０Ａ】[0063]磁性標的を感知するための回路の一実施形態についてのブロック図である。
【図１１】[0064]磁性標的を感知するための回路の一実施形態についてのブロック図である。
【図１１Ａ】[0065]磁性標的を感知するための回路の一実施形態についてのブロック図である。
【図１１Ｂ】[0066]磁性標的を感知するための回路の一実施形態についてのブロック図である。
【図１１Ｃ】[0067]磁性標的を感知するための回路の一実施形態についてのブロック図である。
【図１１Ｄ】[0068]磁性標的を感知するための回路の一実施形態についてのブロック図である。
【図１１Ｅ】[0069]磁性標的を感知するための回路の一実施形態についてのブロック図である。
【図１１Ｆ】[0070]磁性標的を感知するための回路の一実施形態についてのブロック図である。
【図１２】[0071]感度検出を有するシステムのための出力信号を表す線図である。
【図１２Ａ】[0072]感度検出を有する磁界検出回路についてのブロック図である。
【図１２Ｂ】[0073]感度検出を有する磁界検出回路の一実施形態についてのブロック図である。
【図１２Ｃ】[0074]感度検出を有する磁界検出回路の一実施形態についてのブロック図である。
【図１３】[0075]コイル及びＭＲ素子を含む、感度検出を有する磁界検出回路の一実施形態についての概略図である。
【図１３Ａ】[0076]カウンタコイル及びトレース間の隙間を有するコイルの一実施形態についての概略図である。
【図１３Ｂ】[0077]感度検出を有する磁界検出回路の一実施形態についてのブロック図である。
【図１４】[0078]磁界センサ及び変化する厚さの材料を有する磁性標的についての側面図である。
【図１４Ａ】[0079]磁界センサ及び変化する厚さの材料を有する磁性標的についての側面図である。
【図１４Ｂ】[0080]磁界センサ及び変化する厚さの材料を有する磁性標的についての側面図である。
【図１５】[0081]磁界センサ及び複数の厚さを有する材料を有する磁性標的についての側面図である。
【図１５Ａ】[0082]磁界センサ及び複数の厚さを有する材料を有する磁性標的についての側面図である。
【図１５Ｂ】[0083]磁界センサ及び複数の厚さを有する材料を有する磁性標的についての側面図である。
【図１５Ｃ】[0084]磁界センサ及び複数の厚さを有する材料を有する磁性標的についての側面図である。
【図１６】[0085]磁界センサ及び傾斜面を有する磁性標的についての側面図である。
【図１６Ａ】[0086]磁界センサ及び傾斜面を有する磁性標的についての側面図である。
【図１７】[0087]リード線によって接続された基板及びリードフレームについての側面図である。
【図１７Ａ】[0088]はんだバンプによって接続された基板及びリードフレームについての側面図である。
【図１８】[0089]１つ又は複数のコイルを含むデュアルダイパッケージについての概略図である。
【図１８Ａ】[0090]１つ又は複数のコイルを含むデュアルダイパッケージについての概略図である。
【図１９】[0091]１つ又は複数のコイルを含むマルチダイパッケージについての概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
[0092]本明細書で用いるとき、用語「磁界感知素子」が、磁界を感知してもよい様々な電気素子を記述するために用いられる。磁界感知素子は、ホール効果素子、磁気抵抗（ＭＲ）素子又は磁気トランジスタであってもよいが、これに限定されない。知られているように、様々な型式のホール効果素子、例えば、平面ホール素子、鉛直ホール素子及び円形鉛直ホール（ＣＶＨ）素子が存在する。また知られているように、様々な型式の磁気抵抗素子が存在し、例えば、インジウムアンチモニド（ＩｎＳｂ）、巨大磁気抵抗（ＭＲ）素子、異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ）、トンネリング磁気抵抗（ＴＭＲ）素子及び磁性トンネル接合（ＭＴＪ）等の半導体磁気抵抗素子がある。磁界感知素子は、単一の素子であってもよく、又は、その代替として、様々な構成に配列された２つ以上の磁界感知素子、例えば、ハーフブリッジ又はフル（ホイートストン）ブリッジを含んでもよい。デバイス型式及び別の適用要件に基づいて、磁界感知素子は、シリコン（Ｓｉ）若しくはゲルマニウム（Ｇｅ）等のＩＶ族半導体材料、又はヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）のようなＩＩＩ−Ｖ族半導体材料若しくはインジウム化合物、例えば、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）でできているデバイスであってもよい。
【００３３】
[0093]知られているように、上記の磁界感知素子のうちのいくつかは、磁界感知素子を支持する基板に平行な最大感度軸を有する傾向があり、上記の磁界感知素子うちの別のものは、磁界感知素子を支持する基板に垂直な最大感度軸を有する傾向がある。特に、平面ホール素子は、基板に垂直な感度軸を有する傾向があり、一方、金属ベース又は金属性磁気抵抗素子（例えば、ＭＲ、ＴＭＲ、ＡＭＲ）及び鉛直方向ホール素子は、基板に平行な感度軸を有する傾向がある。
【００３４】
[0094]本明細書で用いるとき、用語「磁界センサ」は、通常、別の回路と組み合わせて磁界感知素子を用いる回路を記述するために用いられる。磁界センサは、様々な用途に用いられ、これらの用途としては、磁界の方向角度を感知する角度センサ、電流通過導体によって流される電流によって発生させられた磁界を感知する電流センサ、強磁性物体の接近を感知する磁気スイッチ、磁界センサが逆バイアス式又は別の磁石と組み合わせて用いられる場合に、通過する強磁性物品、例えば、輪形磁石又は強磁性標的（例えば、ギア歯）の磁区を感知する回転検出器、及び磁界の磁界密度を感知する磁界センサが挙げられるが、これに限定されない。
【００３５】
[0095]本明細書で用いるとき、用語「標的」及び「磁性標的」は、磁界センサ又は磁界感知素子によって感知又は検出されるべき物体を記述するために用いられる。標的は、導電性材料を含んでもよく、この材料は、渦電流が標的、例えば、電気を導通する金属性標的の内部を流れることを可能にする。
【００３６】
[0096]図１は、導電性標的１０２を検出するためのシステム１００についてのブロック図である。標的１０２は、様々な実施形態において磁性でも又は非磁性であってもよい。システム１００は、１つ又は複数の磁気抵抗（ＭＲ）素子１０４及びＭＲ励振器回路１０６を含む。ＭＲ励振器回路は、電源、又は電力をＭＲ素子１０４に提供する別の回路を含んでもよい。実施形態において、ＭＲ素子１０４は、ホール効果素子等の別の型式の磁界感知素子によって置換されてもよい。ＭＲ素子１０４は、単一のＭＲ素子又は複数のＭＲ素子を備えてもよい。ＭＲ素子は、特定の実施形態において、ブリッジ構成に配列されてもよい。
【００３７】
[0097]システム１００は、また、１つ又は複数のコイル１０８と、コイル励振器回路１１０と、を含んでもよい。コイル１０８は、電流がコイル１０８通って流れるときに磁界を発生させるように構成された電気コイル、巻線、ワイヤ、トレース等であってもよい。実施形態において、コイル１０８は、２つ以上のコイルを備え、それぞれの導電トレースは、半導体基板、ガラス基板、セラミック基板等の基板によって支持されている。別の実施形態において、コイル１０８は、基板によって支持されなくてもよい。例えば、コイル１０８は、チップパッケージ、フレーム、ＰＣＢ又はコイルのトレースを支持してもよい任意の別の型式の構造によって支持されてもよい。別の実施形態において、コイル１０８は、フリースタンディングワイヤであってもよい、すなわち、別個の支持構造によって支持されなくてもよい。
【００３８】
[0098]コイル励振器１１０は、コイル１０８に電流を供給して磁界を発生させる電源回路である。一実施形態において、コイル励振器１１０は、交流電流を生成して、コイル１０８が交互する磁界（すなわち、経時的に変化する磁気モーメントを有する磁界）を生成してもよい。コイル励振器１１０は、半導体ダイ上に全体的又は部分的に実装された回路であってもよい。
【００３９】
[0099]システム１００は、また、ＭＲ素子１０４から信号１０４ａを受け取るように結合されたプロセッサ１１２を含んでもよく、この信号は、ＭＲ素子１０４によって検出されるような磁界を表してもよい。プロセッサ１００は、信号１０４ａを受け取り、それを用いて、標的１０２の位置、速度、方向又は別の特性を決定してもよい。
【００４０】
[0100]ＭＲ素子１０４及びコイル１０８は、基板１１４上に配置されてもよい。基板１１４は、シリコン基板、チップパッケージ、ＰＣＢ若しくは別の型式の基板レベル基板等の半導体基板、又はＭＲ素子１０４及びコイル１０８を支持してもよい任意型式のプラットフォームを備えてもよい。基板１１４は、単一型式の基板又は複数型式の基板だけでなく、単一の基板又は複数の基板を含んでもよい。
【００４１】
[0101]作動中、ＭＲ励振器１０６は、電力をＭＲ素子１０４に提供し、コイル励振器１１０は、電流をコイル１０８に提供する。それに応じて、コイル１０８は、ＭＲ素子１０４によって検出されてもよい磁界を生成し、このＭＲ素子は、検出された磁界を表す信号１０４ａを生成する。
【００４２】
[0102]標的１０２が磁界に対して移動するとき、磁界を通るそれの位置及び移動が磁界を変化させる。それに応じて、ＭＲ素子１０４によって生成された信号１０４ａが変化する。プロセッサ１１２は、信号１０４ａを受け取り、そして、信号（及び／又はその状態）の変化を処理して標的１０２の位置、移動又は別の特徴を決定する。一実施形態において、システム１００は、軸線１１６に沿った標的１０２の移動又は位置を検出してもよい。言い換えると、システム１００は、標的１０２がＭＲ素子１０４及びコイル１０８に向かう方に又はそれらから離れる方に動くとき、ＭＲ素子１０４に近接した標的１０２の位置を検出してもよい。システム１０２は、また、標的１０２の別の型式の位置又は移動を検出することができてもよい。
【００４３】
[0103]ここで図２を参照すると、システム２００は、システム１００と同じか又はそれに類似してもよい。基板２０２は、基板１１４と同じか又はそれに類似してもよく、そして、コイル２０４、コイル２０６及びＭＲ素子２０８を支持してもよい。１つのＭＲ素子が示されるが、ＭＲ素子２０８は、システム２００の実施形態に基づいて２つ以上のＭＲ素子を備えてもよい。標的２０３は、標的１０２と同じか又はそれに類似してもよい。
【００４４】
[0104]示されていないが、ＭＲ励振器回路１０６が、電流をＭＲ素子２０８に提供し、コイル励振器回路１１０が、電流をコイル２０４及び２０６に提供してもよい。
[0105]コイル２０４及び２０６は、矢印２０８（コイル２０４内の時計回り電流を示す）及び矢印２１０（コイル２０６内の反時計回り電流を示す）によって示すように、電流が反対方向にコイル２０４及び２０６を通って流れるように配列されてもよい。その結果として、コイル２０４は、矢印２１２によって示すように、負のＺ方向（すなわち、図２における下方）の磁気モーメントを有する磁界を生成してもよい。同様に、コイル２０６は、矢印２１４によって示すように、その反対方向、正のＺ方向の磁気モーメントを有する磁界を生成してもよい。両方のコイルによって生成された統合磁界２１１が、磁力線２１１によって示されるものに類似した形状を有してもよい。コイル２０４、２０６は、コイルを通る電流が反対方向に流れるようにそれぞれ巻かれた単一のコイル構造によって形成されてもよいこと認識するであろう。その代替として、コイル２０４、２０６は、別個のコイル構造によって形成されてもよい。
【００４５】
[0106]一実施形態において、ＭＲ素子２０８は、コイル２０４と２０６との間に置かれてもよい。この配列において、コイル２０４及び２０６によって生成された磁界を除いて何らかの別の磁界がないとき、ＭＲ素子２０８での正味の磁界が、ゼロであってもよい。例えば、コイル２０４によって生成された磁界の負のＺ成分が、コイル２０６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てもよく、基板２０２上方に示された磁界の負のＸ成分が、基板２０２下方に示された磁界の正のＸ成分によって相殺されてもよい。別の実施形態において、追加のコイルが、基板２０２に追加されて、ＭＲ素子２０８における正味の磁界が実質的にゼロであるように配列されてもよい。
【００４６】
[0107]ＭＲ素子２０８の位置に実質的にゼロの磁場を達成するために、コイル２０４及びコイル２０６が、コイルを通る電流が実質的に同じ平面内にある円形パターン内を流れるように置かれてもよい。例えば、コイル２０４及び２０６を通る電流は、コイルを通って円形パターン内を流れている。示すように、それらの円形パターンは、互いに、そして基板２０２の上面２１６と実質的に同一平面上にある。
【００４７】
[0108]上記のように、コイル励振器１１０は、交流界を生成してもよい。この配列において、磁力線２１１によって示される磁界は、経時的に方向及び強度を変化してもよい。しかし、これらの変化中、ＭＲ素子２０８の位置における磁界は、実質的にゼロのままであってもよい。
【００４８】
[0109]作動中に、標的２０３がＭＲ素子２０８に向かう方に及びそれから離れる方に（すなわち、正及び負のＺ方向に）移動するとき、磁界２１１は、渦電流が標的２０３内部で流れるようにするものである。これらの渦電流は、ＭＲ素子２０８の平面内にゼロでない磁界を生成することになるそれら自体の磁界を作成するものであり、このゼロでない磁界は、標的２０３の動作又は位置を検出するために感知されてもよい。
【００４９】
[0110]図２Ａを参照して、Ｙ方向に線２１８を見ると、システム２００の断面図２５０が、標的２０３内部の渦電流を示す。記号「ｘ」が、紙面中に流れ込む電流を表し、記号「●」は、紙面から外に流れ出る電流を表す。上記のように、コイル２０４及び２０６を通る電流は、交流電流であってもよく、この電流は、磁界２１１の交番する強度をもたらしてもよい。実施形態において、コイル２０４を通る交流電流の位相が、磁界２１１が交番又は周期界であるように、コイル２０６を通る交流電流の位相と調和する。
【００５０】
[0111]交番磁界２１１は、反射された渦電流２４０及び２４２を磁性標的２０３内部に生成してもよい。渦電流２４０及び２４２は、それぞれ、方向がコイル２０４及び２０６を通って流れる電流の反対であってもよい。示すように、渦電流２４６が紙面から外に流れ、渦電流２４８が紙面中に流れ、一方、コイル電流２５１が紙面中に流れ、電流２５２が紙面から外に流れる。また、示すように、渦電流２４２の方向が、コイル２０６を通る電流の方向に反対である。
【００５１】
[0112]渦電流２４０及び２４２は、磁界２１１と反対の方向を有する反射された磁界２５４を形成する。上記のように、ＭＲ素子２０８は、磁界２１１に基づくゼロの正味磁界を検出する。しかし、ＭＲ素子２０８は、反射磁界２５４の存在の中にはゼロでない磁界を検出することになる。磁力線２５６が示すように、反射磁界２５４の値は、ＭＲ素子２０８においてゼロではない。
【００５２】
[0113]標的２０３がコイル２０４及び２０６に対してより近くまで動くとき、磁界２１１が標的２０３内により強い渦電流を生成してもよい。その結果として、磁界２５４の強度が変化してもよい。図２Ａにおいて、磁界２１１’（図２Ａの右区画内の）は、例えば、標的２０３がコイル２０４及び２０６により接近することに基づいて、磁界２１１よりも強い磁界を呈してもよい。したがって、渦電流２４０’及び２４２’は、渦電流２４０及び２４２よりも強い電流であってもよく、そして、磁界２５４’は、磁界２５４よりも強くてもよい。この現象は、標的２０３がコイル２０４及び２０６により近接しているときにより強い磁界（すなわち、磁界２５４’）、そして標的２０３がコイル２０４及び２０６からより遠く離れているときにより弱い磁界（すなわち、磁界２５４）を検出するＭＲ素子２０８をもたらしてもよい。
【００５３】
[0114]また、渦電流２４０’及び２４２’は、通常、標的２０３の表面上に又はその近傍に生じる。そのため、標的２０３が共同ＭＲ素子２０８に対してより近くまで動くとき、ＭＲ素子２０８は、磁界源がＭＲ素子２０８により近接しているので、渦電流からのより強い磁界を受けてもよい。
【００５４】
[0115]図３は、コイル３０２及び３０４と、ＭＲ素子３０６及び３０８と、を含む回路３００の概略図である。コイル３０２及び３０４は、コイル２０４及び２０６と同じか又はそれらに類似してもよく、そして、ＭＲ素子３０６及び３０８は、それぞれＭＲ素子２０８と同じか又はそれに類似してもよい。
【００５５】
[0116]一実施形態において、コイル３０２及び３０４並びにＭＲ素子３０６及び３０８は、基板によって支持されてもよい。例えば、コイル３０２及び３０４は、基板によって支持された導電トレースを備え、ＭＲ素子３０６及び３０８は、基板の表面上又は基板中に形成されてもよい。
【００５６】
[0117]一実施形態において、コイル３０２及び３０４は、電流を流す単一の導電トレースを備えてもよい。コイル３０２を形成するトレースの部分が、コイル３０４を形成するトレースの部分と反対の方向に環状になるか又は螺旋状になることにより、それぞれのコイルを通る電流が等しく、反対方向に流れる。別の実施形態においては、複数のトレースが用いられてもよい。
【００５７】
[0118]コイル３０２及び３０４は、ＭＲ素子３０６及び３０８の両側に対称的に配置され、その中間にＭＲ素子３０８及び３０４がある。このことが、ＭＲ素子３０６及び３０８がコイル３０２及び３０４によって生成された磁界の中心にあることをもたらすことにより、別の刺激がないときに、コイル３０２及び３０４によって生成された磁界（本明細書において直接結合磁界と呼ばれる）の結果としてＭＲ素子３０６及び３０８によって検出された磁界は、実質的にゼロであってもよい。
【００５８】
[0119]図３Ａは、磁界検出回路３００’の一実施形態の概略図であり、この回路は、図１のシステム１００と同じか又はそれに類似してもよい。コイル３０２及び３０４は、上記のような基板によって支持されてもよい。回路３００’は、４つのＭＲ素子３１０、３１２、３１４及び３１６を含んでもよく、これらのＭＲ素子は、ブリッジ構成３１８に結合されてもよい。実施形態において、ブリッジ３１８は、信号３１８ａと３１８ｂとからなる差動出力を生成してもよい。
【００５９】
[0120]ＭＲ素子をブリッジに配列することは、特定の実施形態において、磁界センサの感度を増加させてもよい。一実施形態において、標的は、回路３００’に対して可動であることにより、標的が回路に接近するとき、それが、ＭＲ素子３１４、３１６に向かってではなく、主にＭＲ素子３１０、３１２に向かって動く。この構成によって、ＭＲ素子３１０及び３１２の抵抗は変化してもよく、そして、ＭＲ素子３１４及び３１６の抵抗は、標的がＭＲ素子に接近し、及び後退するときに、比較的一定のままであってもよい。例えば、標的が接近するとき、ＭＲ素子３１０、３１２の抵抗が減少し、ＭＲ素子３１４、３１６の抵抗が増加するように、ＭＲ素子が整列している場合、標的が接近するとき、信号３１８ａが減少することになり、信号３１８ｂの電圧が増加することになる。ＭＲ素子（並びに差動信号３１８ａ及び３１８ｂ）の反対の反応が、差動信号を受け取るプロセッサが何らかの同相ノイズを無視することも可能にしながら、磁界検出回路の感度を増加させてもよい。
【００６０】
[0121]実施形態において、ＭＲ素子３１０〜３１６をブリッジに配列することが、抵抗器の組にわたる標的の位置の差分の検出及び／又はブリッジ出力間の位相差の検出を可能にしてもよい。このことを利用して、例えば、標的の傾き又は変形を検出してもよい。
【００６１】
[0122]回路３００’は、また、ボンドパッド３２０を含んでもよく、このボンドパッドは、チップパッケージ（図示せず）にアクセスされて、それの外部の接続を形成してもよい複数のリード線３２２を有する。リード線又は導電トレース３２４が、ＭＲ素子３１０、３１２、３１４及び３１６を外部リード又はパッド３２２に接続することにより、それらが、例えば、ＭＲ励振器１０６のような別の回路に結合されてもよい。
【００６２】
[0123]図３Ｂを参照すると、回路３２３が、４つのコイル３２４〜３３０と、３列３３２、３３４、及び３３６のＭＲ素子と、を含む。回路３２３を用いて、標的の位置又は動作を検出してもよい。
【００６３】
[0124]コイルは、交番パターンの磁界を生成してもよい。例えば、コイル３２４は紙面中に入る界を生成してもよく、コイル３２６は紙面から外に出る界を生成してもよく、コイル３２８は紙面中に入る界を生成してもよく、コイル３３０は紙面から外に出る界を生成してもよい。その結果、コイル３２４、３２６、３２８、３３０によって生成された磁界の結果として列３３２、３３４及び３３６内のＭＲ素子によって検出された磁界は、実質的にゼロであってもよい。
【００６４】
[0125]回路３２３は、また、追加のコイル及び追加のＭＲ素子を追加することによって拡張されてもよい。実施形態において、追加のコイルは、上記のように、交互方向を有する磁界を作成するように構成されてもよく、コイル間のＭＲ素子が、実質的にゼロである磁界を検出するように置かれてもよい。
【００６５】
[0126]列３３２、３３４及び３３６内のＭＲ素子は、グリッドを形成してもよい。標的がグリッド上方を動いてＭＲ素子に接近するとき、ＭＲ素子は、露出されて、コイル３２４〜３３０によって生成された磁界の結果として標的内を流れる渦電流によって生成された反射磁界を検出することになる。例えば、標的がＭＲ素子３３８及び３４０上方を動く場合、これらのＭＲ素子は、反射された磁界を検出して、同程度を示す出力信号を生成してもよい。ＭＲ素子から出力信号を受け取るプロセッサは、次いで、ＭＲ素子３３８及び３４０の上方又はその近傍にあるときに標的の位置を識別してもよい。次いで、標的がＭＲ素子３４２の近くまで動く場合、ＭＲ素子３４２は、標的から反射された磁界を検出して、標的が検出されたことを示す出力信号を生成することになる。出力信号を受け取るプロセッサは、次いで、標的の位置をＭＲ素子３４２の上方又はその近傍にあるとして識別してもよい。
【００６６】
[0127]単一の大きい標的が、グリッド３３２、３３４及び３３６の前に置かれてもよい。次いで、それぞれのＭＲ素子が経験した反射された界同士の差分が、標的とグリッドの平面との平行度のマッピングである。それは、また、標的の変形を外的拘束の関数としてマッピングするために用いられてもよい。
【００６７】
[0128]図４を参照すると、標的４０２を検出するためのシステム４００が、単一のコイル及びＭＲ素子を用いて標的４０２を検出してもよい。ＭＲ素子４０４は、コイル４０６に近接して置かれてもよい。一実施形態において、ＭＲ素子４０４は、コイル４０６と標的４０２との間に置かれてもよい。別の実施形態において、コイル４０６のトレースが、ＭＲ素子４０４と標的４０２との間に置かれてもよい（図示せず）。
【００６８】
[0129]単一のコイル構成において、ＭＲ素子４０４は、磁性標的４０２がない場合でさえ、磁界の影響を受けてもよい。磁性標的４０２がない場合、渦電流及び反射磁界が存在しなくなる。しかし、ＭＲ素子４０４が単一のコイル４０６に近接して置かれ、２つの対向するコイルの間に置かれていないので、それは、コイル４０６によって生成された直接結合磁界４０５の影響を受けてもよい。
【００６９】
[0130]標的４０２の存在は、反射磁界を生じさせ、そして、この追加界が、ＭＲ素子４０４によって検出されて標的４０２の存在を示してもよい。例えば、コイル４０６を通れる電流は、標的４０２内に渦電流（電流４０８及び４１０によって示される）を生成してもよく、この渦電流は、反射磁界４１２を生成してもよい。反射磁界４１２は、ＭＲ素子４０４が経験する磁界の強度を増加させてもよい。したがって、標的４０２が存在するとき、ＭＲ素子４０４は、標的４０２が存在しないときよりも強い磁界を検出してもよい。
【００７０】
[0131]標的４０２の近接が、また、ＭＲ素子４０４によって検出された反射磁界の強度を増加又は減少させてもよい。標的４０２がコイル４０６に対してより近くまで動くとき（又はその逆も同じである）、渦電流（電流４０８’及び４１０’によって示される）の強度が増加することになり、それが、より大きい強度によって反射磁界４１２’を生成することになる。したがって、ＭＲ素子４０４は、標的４０２がコイル４０６に対してより近くまで動くとき、より強い磁界を検出することになる。
【００７１】
[0132]図４に示す実施形態において、ＭＲ素子４０４が、コイル４０６のループに隣接して配置される。このことは、反射界４１２を検出するためのＭＲ素子４０４のより大きな感度をもたらしてもよい。しかし、コイル４０６によって生成された界がＭＲ素子４０４の位置ではゼロでないので、ＭＲ素子４０４は、また、反射界だけでなく、コイル４０６によって直接生成された磁界、すなわち「直接結合」磁界も検出してもよい。様々な技術を用いて、直接結合磁界についてのＭＲ素子４０４’の感度を低減してもよい。
【００７２】
[0133]図５を参照すると、回路５００は、コイル５０２と、コイル５０２のトレースの上方又は下方に置かれた４つのＭＲ素子１〜４と、を含む。ＭＲ素子は、ブリッジ構成５０４に接続されてもよい。ブリッジ構成は、信号５０４ａ及び５０４ｂからなる差動出力を提供してもよい。
【００７３】
[0134]実施形態において、回路５００は、標的を検出するための単一コイル回路として用いられてもよい。例えば、標的がＭＲ素子１及び２に接近するとき、出力信号５０４ａが変化してもよく、そして標的がＭＲ素子３及び４に接近するとき、出力信号５０４ｂが変化してもよい。ＭＲ素子１〜４は、標的が要素１〜４に接近するとき、出力信号５０４ａの値が増加し、出力信号５０４ｂの値が減少するように整列していてもよく、又は、その逆も同じである。例えば、かかる実施形態において、素子１及び２の近傍のコイルによって作成された界は、素子３及び４の近傍のコイルによって作成された界と比較して符号が反対である。それゆえに、反射界は、反対方向であって、外部の共通の界に起因する変動を抑制しながら、反射界に対するブリッジ差動出力の感度を向上させる。
【００７４】
[0135]図５Ａを参照すると、回路５００’は、コイル５０６を含み、このコイルは、矢印５０８が示す方向に電流がコイル５０６を通って流れる場合に、電流が、時計回り方向にコイル部分５１０を通って流れ、逆時計回り方向にカウンタループコイル部分５１２を通って流れるように配列されている。このように、コイル部分５１０及び５１２は、上記のように、逆方向を有する局所磁界を生成してもよい。ＭＲ素子１〜４は、示すように、標的が接近するとき差動信号を提供するブリッジを形成するように配列されてもよい。カウンタループは、コイルによって生成された直接結合磁界を低減してもよく、そして、ＭＲ素子によって検出されてもよい。例えば、コイル５０６によって生成された磁界は、（例えば、直接結合された）ＭＲ素子１〜４によって直接検出されてもよい。コイル部分５１０及び５１２は、コイル５０６によって生成された磁界の反対方向の局所磁界をそれぞれ作成してもよい。したがって、局所磁界は、少なくともＭＲ素子１〜４の周りの局所範囲内にコイル５０６によって生成された直接結合された界を（少なくとも部分的に）相殺してもよい。このことは、ＭＲ素子１〜４によって検出された磁界が標的からの反射界であるように、ＭＲ素子１〜４によって検出されるように直接結合界を低減又は除去してもよい。
【００７５】
[0136]実施形態において、カウンタループを用いて、感度検出を提供するためのコイルの反射界及び直接界を測定する。また、この構成において、ＭＲ素子１〜４は、それらが主コイルによって作成された界を参照しないように置かれてもよい。
【００７６】
[0137]実施形態において、標的は、ＭＲ素子２及び４ではなく、ＭＲ素子１及び３に隣接して配置されてもよい（又はその逆も同じである）。ＭＲ素子１〜４がブリッジ構成に配列されている場合、例えば、標的が、ＭＲ素子１及び３に向かう方に又はそれらから離れる方に動くとき、ブリッジの差動出力が変化してもよい。
【００７７】
[0138]実施形態において、標的が、ＭＲ素子１及び２が１つの方向の反射磁界を経験し（例えば、反射磁界の１つの側を経験し）、そしてＭＲ素子３及び４が、反対方向の反射磁界を経験する（例えば、反射磁界の反対側を経験する）ように配置されてもよい。この実施形態において、標的がＭＲ素子のより近くまで動くとき、差動信号を生成するために、信号５０４ａが増加し、信号５０４ｂが減少してもよい（又はその逆も同じである）。
【００７８】
[0139]図５Ｂを参照すると、回路５００”は、２つのＭＲブリッジを含む。ＭＲブリッジ５１４は、ＭＲ素子１〜４を含み、信号５１４ａ及び５１４ｂからなる差動出力信号を生成し、一方、ＭＲブリッジ５１６は、ＭＲ素子５０８を含み、信号５１６ａ及び５１６ｂからなる差動出力信号を生成する。標的がＭＲ素子１〜８に接近するとき、ＭＲブリッジ５１４及び５１６の出力信号が、標的の存在及び近接を示すように変化してもよい。回路５００”は、また、ボンドパッド５１８とともに示されている。
【００７９】
[0140]一実施形態において、標的が、ブリッジ５１４（ＭＲ素子１〜４）に隣接して配置されて、ブリッジ５１４の差動出力が、標的がブリッジ５１４により近くまで又はそれからより遠くに動くとき、影響を受けてもよい。この実施形態において、標的が動くとき、ブリッジ５１６の出力が、比較的静止したままであってもよい。したがって、ブリッジ５１６の出力は、基準として用いられてもよい。特に、この配列は、検出されるべき標的がブリッジ５１４に比較的近い状態で作動することにより、標的の移動が、ブリッジ５１４へのより大きい影響、及びブリッジ５１６へのより小さい又はゼロの影響を有する。
【００８０】
[0141]それに付加して又は代替して、同一の構成を用いて、距離の差分、大きい標的とＭＲ素子１、２、３及び４の係止との間にある第１距離、及び対応する標的とＭＲ素子５、６、７及び８との間にある第２距離を測定してもよい。
【００８１】
[0142]それに付加して又は代替して、図５Ｂと同一の構成を用いて、標的の中心をコイルの平面に垂直な平面に沿って、ブリッジ５１４と５１６との間の等距離のところに位置するライン５３０に沿ってコイルの平面を横切って正確に置くことを決定してもよい。
【００８２】
[0143]図５Ｃを参照すると、回路５０１が、コイル５２０と、コイル５２０の周りに間隔を空けて配列された複数のＭＲ素子５２２と、を含む。ＭＲ素子５２２は、上記の、図３Ｂに示すグリッドに類似したグリッドを形成してもよい。実施形態において、ＭＲ素子５２２は、ブリッジ構成に接続されてもよい。別の実施形態において、ＭＲ素子５２２は、別のＭＲ素子と共有されない個々の回路に作用しても（又はそれの部分であっても）よい。いずれにせよ、ＭＲ素子５２２は、標的（及びそれの反射磁界）が検出されたときに、信号を生成してもよい。プロセッサは、これらの信号を受け取って、標的の場所、位置、速度、平行度、角度又は別の特性を計算してもよい。
【００８３】
[0144]一実施形態において、回路５０１を用いて、コイルに対する３次元での標的の位置を検出してもよい。ＭＲ素子がコイル５２０に沿った平面内に配置されているので、それらはグリッドとして作用してもよい。標的がＭＲ素子のうちの１つ（又は複数）に接近するとき、それらは、２次元のグリッドに沿って標的の位置を決定するために用いられてもよい出力信号を生成することになる。また、上記のように、コイル５２０及びＭＲ素子を用いて、２次元のコイル及びグリッドに直交する方向（すなわち、紙面に出入りする方向）のＭＲ素子からの距離を検出してもよい。
【００８４】
[0145]ここで図６を参照すると、標的を検出するための回路６００が、コイル６０２と、１つ又は複数のＭＲ素子６０４及び６０６と、を含んでもよい。コイル６０２は、隙間６１２によって分離された２つのコイル状部分６０８及び６１０を有してもよい。実施形態において、部分６０８と６１０とを通る電流は、同じ向きに流れる。例えば、部分６０８を通る電流がコイル回りに時計回り方向に流れる場合、部分６１０を通る電流は、また、時計回り方向に流れてもよい。
【００８５】
[0146]ＭＲ素子６０４及び６０６が、それらがコイル６０２のトレースの直ぐ上方に（又は下方に）ないように隙間内部に置かれてもよい。ＭＲ素子を隙間６１２内部に置くことは、コイル６０２とＭＲ素子６０４及び６０６との間の容量及び誘導結合を低減してもよい。また、隙間６１２は、ＭＲ素子と標的との間の距離よりも小さい幅Ｗを有してもよい。隙間６１２が比較的小さいことの結果として、標的内に誘導された渦電流及びその結果として生じた反射磁界は、あたかも部分間に何ら隙間のない単一のコイルが磁界を生成しているように現れてもよい（すなわち、ＭＲ素子によって検出されてもよい）。
【００８６】
[0147]実施形態において、ＭＲ素子を隙間６１２内部に配置することが、隙間６１２によって生成された直接結合磁界に対するＭＲ素子の感度を低減し、それで、ＭＲ素子が反射界に対する感度を保持することを可能にしてもよい。
【００８７】
[0148]別の実施形態において、コイル６０２は、１つ又は複数のトレース内に凹凸を含んでもよい。ＭＲ素子６０４及び６０６は、凹凸と整列していてもよい。
[0149]図７は、コイル７００のトレース間に挟まれたＭＲ素子６０４及び６０６を有する回路の断面図である。一実施形態において、コイル７００は、コイル６０２と同じか又はそれに類似していてもよい。コイルトレース６０２ａ及び６０２ｂは、基板（図示せず）の表面上に配置されてもよい。ＭＲ素子６０４及び６０６がトレース６０２ａ及び６０２ｂ上に置かれることにより、トレース６０２ａ及び６０２ｂは、ＭＲ素子６０４及び６０６と基板との間に配置されてもよい。トレース６１４ａ及び６１４ｂの追加の層が、ＭＲ素子６０４及び６０６上に配置されてもよい。トレース６０２ａ、６０２ｂ、６１４ａ及び６１４ｂが同一のコイルの部分であることにより、トレースを通って流れる電流が円形又は螺旋状パターンで流れて、磁界を誘導する。ＭＲ素子６０４及び６０６をコイルのトレース間に置くことが、コイルによって生成された直接結合磁界を低減してもよい。
【００８８】
[0150]図８を参照すると、圧力センサ８００は、コイル８０４並びにＭＲ素子８０６及び８０８を支持する基板８０３を有する磁界センサ８０２を含む。実施形態において、磁界センサ８０２は、図５の回路５００、図３の回路３００、又は標的の近接を検出してもよい上記の磁界検出回路のうちの任意のものと同じか又はそれらに類似してもよい。
【００８９】
[0151]実施形態において、コイル８０４及びＭＲ素子８０６、８０８は、同一の基板８０３によって支持されてもよい。別の実施形態において、ＭＲ素子８０６、ＭＲ素子８０８及びコイル８０４は、異なる基板（図示せず）上に支持されてもよい。例えば、コイル８０４は、１つの基板によって支持され、一方、ＭＲ素子８０６及び８０８は、異なる基板によって支持されてもよい。別の例では、ＭＲ素子８０６、ＭＲ素子８０８及びコイル８０４は、それぞれ、別個の基板によって支持されてもよい。回路素子を支持する基板の任意の別の組合せが、また、可能である。
【００９０】
[0152]圧力センサ８００は、導電性部分８１１と、変形可能部分８１２と、を有するチャンバ８１０を含む。実施形態において、チャンバ８１０は、細長いチューブによって形成される。図８の実施形態において、導電性部分及び変形可能部分８１２は、チューブの１つの端部に配設された膜を備えてもよく、この膜は、隔壁として作用してもよく、そして磁界検出回路８０２に向かう方に又はそれから離れる方に動くように変形させられてもよい。
【００９１】
[0153]変形可能部分８１２は、ステンレス鋼、ベリリウム銅、チタン合金、超合金及び／又はサファイヤから形成されてもよい。チャンバ８１０内部の圧力が、チャンバ８１０外部の圧力よりも大きいとき、変形可能部分８１２は、磁界検出回路８０２に向かって拡張してもよい。チャンバ８１０外部の圧力がより大きい場合、変形可能部分８１２は、磁界検出回路８１２から離れる方に後退してもよく、そして、チャンバ８１０内外の圧力が平衡している場合、変形可能部分は、拡張位置と後退位置との間にある中立位置をとってもよい。
【００９２】
[0154]円形変形可能部分の場合、膜の変形が、次式によって与えられる。
【００９３】
【数１】
2020521964.tif 000003
【００９４】
[0155]ｈが変形可能部分の厚さである場合、νはポアソンモジュールであり、Ｅはヤングモジュールであり、ａは変形可能部分の半径であり、ｒは変形が測定される地点である。
【００９５】
[0156]実施形態において、変形可能部分が常に１８０℃を上回る温度においてさえ材料の弾性領域内にあるので、最大変形が十分に小さくてもよい。そのため、マルエージ合金又はチタン合金のような超合金が、好適な材料であってもよい。
【００９６】
[0157]磁界検出回路８０２が、上記のように、コイル８０４に近接して配設された少なくとも１つの磁界感知素子８０６及び／又は８０８を含んでもよい。コイル８０４は、上記の渦電流及び反射界と同様の、渦電流及び反射磁界を導電性部分８１２内に誘導する磁界を生成してもよい。磁界検出回路８０２は、また、チャンバ８１０の内部と外部との間の圧力差を示す出力信号を発生させる回路を含んでもよい。
【００９７】
[0158]実施形態において、磁界検出回路８０２は、２つの、離隔された別々のＭＲ素子８０６及び８０８を備え、変形可能部部分がＭＲ素子に向かう方に拡張し及び／又はそれから離れる方に後退するとき、導電性部分８１２とＭＲ素子８０６及び８０８のうちの１つとの間の距離を検出する。実施形態において、磁界検出回路８０２は、ａ）導電性部分８１２と磁界センサ８０８との間の距離と、ｂ）導電性部分８１２と磁界センサ８０６との間の距離との間の差を検出するように構成されてもよい。これらの距離の間の差を用いて、磁界検出回路８０２の出力信号を生成してもよい。
【００９８】
[0159]磁界検出回路８０２によって生成された出力信号は、距離を表してもよく、この出力信号は、次いでチャンバ８１０内部の関連する圧力を算出するためにプロセッサによって受け取られてもよい。ＭＲ素子８０６及び８０８は、複数のＭＲ素子を備えてもよく、そして、上記のように、ブリッジ構成に配列されて差動出力を生成してもよい。
【００９９】
[0160]一実施形態において、ＭＲ素子８０６は、導電性で変形可能な部分８１２のエッジと整列させられ、そして、ＭＲ素子８０８は、導電性変形可能部分８１２の中心又はその中央領域と整列している。この配列では、変形可能部分８１２がＭＲ素子８０８に向かう方及びそれから離れる方に動くときに、ＭＲ素子８０８が反応することになり、そして、ＭＲ素子８０６は、影響を受けることにならならないか、又は要素８０８よりも有意により小さい程度の影響を受けることになり、それで、比較的一定の抵抗値を有してもよい。ＭＲ素子をこのように配置することを用いて、漂遊界に起因する誤差を除去してもよい。それは、また、ＭＲ素子間の空隙許容量について補償するのを助けてもよい。例えば、２つのセンサによって検出された距離の差を用いて、時間、温度等に関する空隙の小さい変化を補償してもよい。
【０１００】
[0161]図８Ａを参照すると、圧力センサ８１８の別の実施形態が、変形可能側壁８２１を有する第１細長チューブ８２０と、流体が細長チューブ８２０内部のチャンバに入ることを可能にする開口部８２３と、を含む。流体がチューブ８２０内部に圧力を作成するとき、側壁８２１は風船のように膨張するか又は拡張してもよい。チューブ８２０の端部８２８が導電性であってもよい。
【０１０１】
[0162]圧力センサ８１８は、また、開口部８２４を有する第２細長チューブ８２２を含む。細長チューブ８２２は、剛性壁８２６と、開口部８２４と、を有してもよい。開口部８２４は、チューブ８２０が開口部８２４中に挿入されるのに十分な大きさの直径又はサイズを有してもよい。
【０１０２】
[0163]圧力センサ８１８は、磁界センサ８０２と同じか又はそれに類似してもよい磁界センサ８３０、及び／又は上記の磁界センサのうちの任意のものを含んでもよい。
[0164]実施形態において、チューブ８２０、８２２がアセンブルされるときに、チューブ８２０の導電性端部８２８がＭＲ素子８０８に近接して配置されてもよい。チューブ８２０内部の圧力が増減するとき、チューブ８２２’の剛性壁が、変形可能側壁８２１が側方に膨張しないように保持してもよい。しかし、チューブチャンバ８２３内部の圧力が変化するとき、端部８２８は、ＭＲ素子８０８に向かう方に膨張及び拡張し、ＭＲ素子８０８から離れる方に後退してもよい。磁界センサ８３０は、距離の変化を検出して、端部８２８とＭＲ素子８０８との間の距離を表す出力信号を生成してもよい。実施形態において、磁界検出回路８０２は、ａ）導電性端部８２８と磁界センサ８０８との間の距離と、ｂ）導電性８０８と磁界センサ８０６との間の距離との間の差を検出するように構成されてもよい。これらの距離の間の差を用いて、磁界検出回路８３０の出力信号を生成してもよい。プロセッサ回路が、信号を受け取って、距離に基づいてチューブ８２０内部の圧力を算出してもよい。
【０１０３】
[0165]また、図９を参照すると、圧力センサ９００は、図８の基板８０３と同じか又はそれに類似してもよい第１基板９０２と、第１基板９０２に取り付けられた第２基板９０４と、を含む。第２基板９０４は、表面９０８と、表面内に形成された陥凹９０６と、を含んでもよい。陥凹９０６は、基板中にエッチングされてもよい。実施形態において、ウェハ９０４は、点線９１０が示すように、圧力を受けて偏向するのに十分である程薄いようにエッチングされてもよい。基板９０２によって支持されたＭＲ素子が、ウェハ９０４の偏向を（上記のような反射磁界を介して）検出してもよい。検出された偏向が、その後に圧力に相関させられてもよい。
【０１０４】
[0166]実施形態において、基板９０２上のＭＲ素子が、上記の及び図８Ａに示す配列に類似して、１つ又は複数のＭＲ素子が、陥凹９０６のエッジ（例えば、非偏向部分）に隣接している、そして、１つ又は複数のＭＲ素子が、陥凹９０６の中心（例えば、偏向部分）に隣接しているように配置されてもよい。
【０１０５】
[0167]実施形態において、基板９０４は、導電性材料、例えば、銅から形成されてもよい。そのため、基板９０４上の圧力（及び／又は陥凹９０６内部の圧力）によって生成された、基板９０４の導電性変形可能部分の動作が、基板９０２上の磁界センサによって検出されてもよい。
【０１０６】
[0168]その代替として、基板９０４が、例えば、厚くて十分に導電性の銅のような材料によって被覆されたサファイヤのような結晶性材料によって形成されてもよい。
[0169]実施形態において、陥凹９０６が製造プロセス中に排気されて、基準圧力を決定する。実施形態において、基準圧力は、標準圧力未満（例えば、１００ｋＰａ未満）である真空又は圧力である。特定の構成では、ＭＲブリッジ（例えば、図３Ａのブリッジ３１８）の出力信号のうちの１つ又は複数を用いて、基準圧力の値を表すように発生する。
【０１０７】
[0170]図１０を参照すると、磁界センサ１０００のブロック図が示されている。磁界センサは、磁界を生成するコイル１００２と、コイルに電力を提供するコイル励振器１００４と、ＭＲ素子１００６と、ＭＲ素子１００６に電力を提供するＭＲ励振器回路１００８と、を含む。ＭＲ素子１００６は、単一のＭＲ素子であってもよく、又は複数のＭＲ素子を備えてもよく、これらの複数のＭＲ素子はブリッジ構成に配列されてもよい。上記のように、コイル１００２及びＭＲ素子１００６は、導電性標的の距離を検出するように構成されてもよい。実施形態において、コイル励振器１００４及び／又はＭＲ励振器１００８は、上記のような及びＡＣ電源１０１０によって示すような、コイル１００２及びＭＲ素子１００８を励起するためのＡＣ出力を生成してもよい。ＡＣ電源１０１０は、コイル１００２及びＭＲ素子１００６の両方を励振するために用いられる共通の源であってもよい。実施形態において、信号１０１２は、ＡＣ信号であってもよい。
【０１０８】
[0171]磁界センサ１０００は、また、ＭＲ素子１００６の出力信号１０１２を増幅させるための増幅器を含む。出力信号１０１２は、差動信号であってもよく、増幅器１０１４は、差動増幅器であってもよい。出力信号１０１２及び増幅信号１０１６は、ＤＣ信号であってもよい。
【０１０９】
[0172]磁界センサ１０００は、また、信号１０１６からのノイズ及び別のアーチファクトをフィルタリングするローパスフィルタ１０１８と、温度に基づく出力信号（例えば、温度センサ１０２０による温度測定値）及び材料型式モジュール１０２２に基づく材料の型式をスケーリングしてもよいオフセットモジュール１０２４と、を含んでもよい。区分型線形化回路１０２６が、また、含まれてもよく、この回路は、補償された信号１０２８についての線形回帰を実行して、出力信号１０３０を生成してもよい。
【０１１０】
[0173]実施形態において、標的からの反射磁界が、周波数ｆ（コイル励振器１００４と同じ周波数）を有する。コイル１００２によって生成された磁界と反射界とが、同一の周波数を有するので、ＭＲ素子１００６の出力は、０Ｈｚ（又はＤＣ）成分と、周波数ｆの成分と、周波数ｆの倍数の調和成分と、を含んでもよい。当業者であれば、最低周波数調和成分が周波数２＊ｆで生じることを認識するであろう。しかし、ＭＲブリッジの平衡における何らかの差が、信号内に存在してもよい周波数成分を発生させてもよい。したがって、ローパスフィルタ１０１８が、周波数ｆ以上を除去するように構成されてもよい（すなわち、ローパスフィルタ１０１８は、カットオフ周波数ｆｃｕｔｏｆｆを含み、ここにｆｃｕｔｏｆｆ＜ｆである）。実施形態において、フィルタは、可能なｆ信号を除去するように設計されてもよい。したがって、周波数ｆは、標的の動作の周波数範囲よりも大きい周波数として選ばれてもよい。
【０１１１】
[0174]実施形態において、ＭＲ素子１００８の感度が、温度によって変化する。反射界の強度が、また、標的材料型式及び周波数に依存して温度によって変化してもよい。補償するために、モジュール１０２２は、温度及び／又は使用される材料の影響に対して補償するためのパラメータを含んでもよい。パラメータは、線形及び／又は２次補償値を含んでもよい。
【０１１２】
[0175]実施形態において、処理回路１０３２が、磁界を表す信号を処理してもよい。共通の源１０１０を用いて、ＭＲ素子１００６及びコイル１００２を励振するので、コイル１００２とＭＲ素子１００６との周波数は、実質的に同じである。この場合、信号の後処理が、フィルタリング、線形回帰、利得及び増幅、又は別の信号整形技術を含んでもよい。
【０１１３】
[0176]ＭＲ素子１００６は、コイル１００２によって直接生成された磁界、及びコイル１００２を通る電流によって発生させられた磁界によって誘導された、導電性標的内の渦電流によって生成された反射磁界をまた検出してもよい。
【０１１４】
[0177]図１０Ａを参照すると、磁界センサ１０００’は、上記のような、コイル１００２と、コイル励振器１００４と、共通のＡＣ電源１０１０と、ＭＲ励振器１００８と、ＭＲ素子１００６と、増幅器１０１４と、ローパスフィルタ１０１８と、を含んでもよい。
【０１１５】
[0178]磁界センサ１０００’は、閉ループセンサである図１０のセンサ１０００と異なってもよく、それで、またコイル１００２と異なるＡＣ周波数で作動してもよい第２コイル１０３５を含んでもよい。この例では、コイル１０３５は、記号「−ｆ」によって示すように、コイル１００２と１８０度位相がずれていてもよい。コイル１０３５は、また、標的を検出するために用いられてもよい第１磁界を生成してもよい。実施形態において、コイル１０３５は、コイル１００２よりも比較的小さくてもよい。コイル１０３５がＭＲ素子１００６に隣接して置かれることにより、ＭＲ素子１００６によって検出されてもよい磁界を生成してもよく、しかし、この磁界は、標的内に渦電流を生成しない。
【０１１６】
[0179]実施形態において、コイル１０３５を用いて、ＭＲ素子の磁気抵抗に起因する誤差を相殺してもよい。例えば、ＭＲ素子１００６の出力がゼロボルトになるまで、コイル１０３５によって励起される電流の強度が変化させられてもよい。この点で、コイルを流れる電流１０３５が、（例えば、コイル１０３５と直列の分路抵抗器にかかる電圧を測定することによって）測定されてもよい。測定された電流が、ＭＲ素子１００６の出力と同様に処理されることにより、ＭＲ１００６と関連する磁気抵抗誤差を除去してもよい。
【０１１７】
[0180]磁界センサ１０００’は、また、信号１０３８を受け取るための増幅器１０３６を含んでもよい。磁界センサ１０００’は、また、上記のようなローパスフィルタ１０１９と、材料型式モジュール１０２２と、温度センサ１０２０と、オフセットモジュール１０２４と、区分型線形化モジュール１０２６と、を含んでもよい。
【０１１８】
[0181]図１１〜１１Ｆは、信号正確度への影響から誘導結合又は別のノイズを低減するための信号処理を有する磁界センサについての様々な例を含む。図１１〜１１Ｆ内の例示的な磁界センサは、また、標的からの反射界を検出することに関連した様々な特徴、例えば、周波数ホッピング等を用いてもよい。かかる磁界センサは、また、感度値を計算するための回路を含んでもよい。
【０１１９】
[0182]ここで図１１を参照すると、磁界センサ１１００は、コイル１００２と、コイル励振器１００４と、ＡＣ励振器１０１０と、ＭＲ励振器１００８と、ＭＲ素子１００６と、増幅器１０１４と、ローパスフィルタ１０１８と、温度センサ１０２０と、材料型式モジュール１０２２と、オフセットモジュール１０２４と、区分型線形化モジュール１０２６と、を含んでもよい。
【０１２０】
[0183]ＭＲ素子１００６は、感知素子励振信号に応答し、コイル１００２によって発生させられた直接結合磁界を検出して応答的に信号１０１２を生成するように構成されてもよい。処理回路は、コイル１００２によって生成された直接結合磁界についての、ＭＲ素子１００６による、検出と関連する感度値を計算してもよい。感度値は、標的内の渦電流によって生成された反射界から実質的に独立していてもよい。
【０１２１】
[0184]示すように、ＡＣ励振器１０１０は、コイル励振器１００４に結合されているが、センサ１１００内のＭＲ励振器１００８には結合されない。この実施形態において、ＭＲ励振器１００８は、ＭＲ素子１００６を励振するためのＤＣ信号（例えば、約ゼロの周波数を有する信号）を生成してもよい。
【０１２２】
[0185]コイル１００２は、ＭＲ素子１００６によって検出されてもよいが、標的内に渦電流を生成しないＤＣ（又は、実質的に低振動数ＡＣ）磁界を生成してもよい。ＤＣ（又は、実質的に低振動数ＡＣ）磁界の検出によって生成される信号を用いて、磁界センサの感度を調整してもよい。
【０１２３】
[0186]コイル１００２は、また、標的内に渦電流を誘導するより高い周波数のＡＣ磁界を生成してもよく、このＡＣ磁界は、ＭＲ素子１００６によって検出されてもよいそれらのより高い周波数の反射磁界を生成する。
【０１２４】
[0187]ＭＲ素子１００６は、信号１０１２を生成してもよく、この信号は、標的内に渦電流を生じさせないより低い周波数磁界を呈するＤＣ又は実質的に低いＡＣ周波数の周波数成分（例えば、「直接結合」信号又は信号成分）、及び／又は検出された反射界を呈するより高いＡＣ周波数（例えば、「反射された」信号又は信号成分）の周波数成分を含んでもよい。直接結合信号を用いてセンサの感度を調整してもよく、一方、反射信号を用いて標的を検出してもよい。コイル励振器１００４及び／又はＭＲ励振器１００８は、感度信号が感度信号に応じてそれらのそれぞれの出力励振信号を調整するとき、直接結合信号を用いてもよい。
【０１２５】
[0188]実施形態において、直接結合信号及び反射信号は、同じ信号の周波数成分として含まれてもよい。この場合、コイル１００２は、同時に両方の周波数成分を生成するように励振されてもよい。別の実施形態において、直接結合信号及び反射信号の発生は、例えば、時分割マルチプレキシングスキームを用いて、異なる時に発生させられてもよい。
【０１２６】
[0189]センサ１１００は、また、復調回路１０５０を含んでもよく、この回路は、信号１０１６を変調させて信号からＡＣ成分を除去するか、又は信号内のＡＣ成分を異なる周波数にシフトしてもよい。例えば、復調回路１０５０は、周波数ｆにおいて信号１０１６を変調してもよい。当該技術分野で知られているように、信号１０１６が、検出された磁界を表す周波数ｆの信号成分を含むので、周波数ｆでの変調信号１０１６は、検出された磁界を表す信号エレメントを０Ｈｚ又はＤＣにシフトしてもよい。信号１０１６内の別の周波数成分がより高い周波数にシフトされることにより、それらは、ローパスフィルタ１０１８によって除去されてもよい。実施形態において、感度値を表してもよい信号１０１６のＤＣ又は低周波数成分は、コイル励振器１００４にフィードバックされて、信号に応じてコイル１００２の出力を調整してもよく、及び／又はＭＲ励振器１００８にフィードバックされて、感度値に応じて励振信号１００９を調整してもよい。ＤＣ出力信号１０５２は、ＭＲ素子１００６への標的の近接を表してもよい。
【０１２７】
[0190]別の実施形態では、時分割マルチプレキシングスキームを用いてもよい。例えば、コイル励振器１００４は、第１期間中に第１周波数で、第２期間中に第２周波数で、等でコイル１００２を励振してもよい。いくつかの例では、第１期間と第２期間（及びその後の期間）とは、重複しない。別の例では、第１期間と第２期間とは、重複してもよい。これらの例では、コイル励振器１００４は、同時に２個以上の周波数でコイル１００２を励振してもよい。第１期間と第２期間とが重複しないとき、復調器１０５０が、コイル励振器１００４と同じ周波数で作動してもよい。期間が重複するとき、複数の変調器を用いられ、第１が第１周波数で作動し、第２が第２周波数で作動してそれぞれの周波数で信号を分離する。
【０１２８】
[0191]反射界（したがって、検出された標的）の正確な読出しを達成するために、ＭＲ素子１００６が検出する直接連結磁界を低減することが有利であってもよい一方、感度値が計算されることを可能にするために、若干の直接結合を有すること（すなわち、コイル１００２によって生成された磁界を直接検出すること）が、また、有利であることがある。コイルによって反射された界及び作成された界の両方を同時に測定することが、ＭＲ素子の感度、コイル励振電流等から独立した物体の距離を正確に決定することを可能にする。ＭＲ素子の感度は、温度によって及び／又はＭＲアレイの平面内での不必要なＤＣ又はＡＣ漂遊界の存在によって変化してもよい。反射界とコイル界との間の比は、まさしく形状設計に依存し、それゆえに、正確に距離を決定するために優れたパラメータである。
【０１２９】
[0192]図１１を参照すると、周波数ホッピングスキームを用いてもよい。例えば、コイル励振器１００４は、異なる周波数でコイル１００２を励振してもよい（例えば、経時的に周波数同士間で交互する、又は複数の周波数を含む信号を生成する）。かかる実施形態では、センサ１１００は、それぞれの周波数で信号を検出するための複数の復調回路及び／又はフィルタを含んでもよい。
【０１３０】
[0193]図１１Ａを参照すると、磁界センサ１１００’が、コイル１００２と、コイル励振器１００４と、ＡＣ励振器１０１０と、ＭＲ励振器１００８と、ＭＲ素子１００６と、増幅器１０１４と、ローパスフィルタ１０１８と、温度センサ１０２０と、材料型式モジュール１０２２と、オフセットモジュール１０２４と、を含む。
【０１３１】
[0194]示すように、ＡＣ励振器１０１０は、周波数ｆ１でコイル１００２を励振させるコイル励振器１００４に結合される。ＭＲ励振器１００８は、ＡＣ励振器１１０２に結合されて、周波数ｆ２でＭＲ素子１００６を励振する。周波数ｆ１とｆ２とは、異なる周波数であってもよく、非高調波周波数であってもよい（言い換えると、ｆ１は、ｆ２の高調波周波数でなくてもよく、逆もまた同じである）。実施形態では、周波数ｆ１は、周波数ｆ２よりも低い。別の実施形態では、周波数ｆ１とｆ２とは、２つの周波数の間の差がｆ１及びｆ２よりも十分に小さいように互いに比較的近くてもよい。周波数ｆ２は、ゼロ値又は非ゼロ値周波数であってもよいが、その代替として、ｆ２よりも大きいｆ１を選んでもよい。そのとき、復調がｆ２〜ｆ１でなされる。
【０１３２】
[0195]一実施形態では、周波数ｆ１は、標的内に所定レベルよりも大きい渦電流を発生させることを回避するように選択されてもよく、且つ／又は標的内に完全反射を提供するように選択されてもよい。反射界が、以下の式に従う標的内の浸透厚に関係してもよい。
【０１３３】
【数２】
2020521964.tif 000004
【０１３４】
[0196]上記の式において、σは標的材料の導電率であり、μは標的材料の透磁率であり、ｆは動作周波数である。標的材料の厚さが、浸透厚δの約５倍よりも大きい場合、界は、全反射されてもよい。標的の厚さが、浸透厚と等しい場合、界の約半分だけが、反射されてもよい。それゆえに、浸透厚が標的の厚さよりも大きくなるように十分低く選ばれた周波数ｆが、低い渦電流及び低減された強度を有する反射界を誘導してもよい。上記の式は、高導電性で低磁性の材料に対して有効であってもよい。低導電性を有する材料又は強磁性材料に対して、複合浸透厚で変換されてもよい渦電流の損失は、反射された界強度の低減をもたらしてもよい。
【０１３５】
[0197]回路１１００’は、また、バンドパスフィルタ１１０４と、復調回路１１０６と、を含んでもよい。バンドパスフィルタ１１０４は、周波数ｆ１及びｆ２を除外して、周波数｜ｆ１−ｆ２｜を含むパスバンドを有してもよい。このようにして、コイル及び／又はＧＭＲ励振器から磁気センサへの誘導ノイズが、フィルタリングされてもよい。回路１１００’は、また、周波数｜ｆ１−ｆ２｜で復調する復調回路１１０６と、ｆ１で磁気センサによって認知される磁界を表してもよいＤＣ付近に中心が置かれた信号を回収するローパスフィルタと、を含んでもよい。実施形態において、周波数｜ｆ１−ｆ２｜の信号は、標的及び／又は直接結合磁界についての情報を含んでもよいが、誘導結合又は別のノイズ源からの低減されたノイズを有してもよい。
【０１３６】
[0198]ここで図１１Ｂを参照すると、磁界センサ１１００”は、コイル１００２と、コイル励振器１００４と、ＡＣ励振器１０１０と、ＭＲ励振器１００８と、ＭＲ素子１００６と、増幅器１０１４と、ローパスフィルタ１０１８と、温度センサ１０２０と、材料型式モジュール１０２２と、オフセットモジュール１０２４と、区分型線形化モジュール１０２６と、を含む。
【０１３７】
[0199]示すように、ＡＣ励振器１０１０は、コイル励振器１００４に結合されているが、センサ１１００内のＭＲ励振器１００８には結合されていない。この実施形態では、ＭＲ励振器１００８は、ＤＣ信号（例えば、約ゼロの周波数を有する信号）を生成して、ＭＲ素子１００６を励振してもよい。
【０１３８】
[0200]コイル１００２は、標的内に渦電流及び反射磁界を誘導するＡＣ磁界を生成してもよい。
[0201]センサ１１００”は、また、信号１０１６を復調してもよい復調回路１０６０を含んでもよい。復調回路１０６０は、信号１０１６内の標的についての情報をＤＣにシフトさせてもよい、周波数ｆの信号によって信号１０１６を増大させてもよく、そして、信号内のノイズ又は別の情報をより高い周波数にシフトさせてもよい。ローパスフィルタ１０１８は、信号からのより高い周波数のノイズを除去してもよい。実施形態において、復調回路１０６０は、デジタル領域において信号１０１６を復調するデジタル回路、又はアナログの領域において信号１０１６を復調するアナログ回路であってもよい。
【０１３９】
[0202]センサ１１００”は、また、コイル１００２内の電流の位相及び／又は周波数並びにそれが生成する磁界を検出する位相検出及び補償回路１０６２を含んでもよい。回路１０６２は、コイル１００２内の位相のずれ量及びｆを検出及び補償してもよく、信号１０１６を変調するために用いられてもよい補正信号１０６３を生成してもよい。
【０１４０】
[0203]実施形態において、周波数ｆ、標的の材料型式、標的の形状、配線及び電子部品並びに／又は別の要素が、コイル１００２への励振信号１０１０とＭＲ素子１００８によって検出された反射磁界との間の位相シフトを生じさせてもよい。信号間の位相を測定及び用いて、位相検出及び補償回路１０６２からの信号１０６３の位相を調節して信号１０１６の位相を整合させてもよい。
【０１４１】
[0204]また、周波数ホッピングスキームを用いてもよい。例えば、コイル励振器１００４及び／又はＭＲ励振器１００８が、複数の周波数で信号を励振してもよい。それぞれの周波数において、位相検出及び補償モジュール１０６２は、信号１０６３の位相を調整して信号１０１６の位相を整合させてもよい。
【０１４２】
[0205]ここで図１１Ｃを参照すると、磁界センサ１１００”’が、コイル１００２と、コイル励振器１００４と、ＡＣ励振器１０１０と、ＭＲ励振器１００８と、ＭＲ素子１００６と、増幅器１０１４と、温度センサ１０２０と、材料型式モジュール１０２２と、オフセットモジュール１０２４と、区分型線形化モジュール１０２６と、を含む。
【０１４３】
[0206]示すように、ＡＣ励振器１０１０は、コイル励振器１００４に結合されているが、センサ１１００内のＭＲ励振器１００８には結合されていない。この実施形態において、ＭＲ励振器１００８は、ＤＣ信号（例えば、約ゼロの周波数を有する信号）を生成して、ＭＲ素子１００６を励振してもよい。
【０１４４】
[0207]コイル１００２は、標的内に渦電流及び反射磁界を誘導するＡＣ磁界を生成してもよい。反射磁界は、ＭＲ素子１００６によって検出されてもよく、このＭＲ素子は、検出された磁界を表す信号１０１２を生成する。
【０１４５】
[0208]センサ１１００’’’は、また、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）回路１０７０を含んでもよく、この回路は、信号１０１６についてＦＦＴを実行してもよい。ＦＦＴを実行することは、信号１０１６内の１つ又は複数の周波数成分を識別してもよい。一実施形態では、ＦＦＴ回路１０７０は、信号１０１６内の最大振幅を有する周波数成分を識別してもよく、この周波数成分は、周波数ｆにおいて検出された磁界を表してもよい。ＦＦＴ回路１０７０は、信号１０１６のいずれかの別の周波数成分だけでなく、周波数ｆで検出される信号を含む出力信号１０７２を生成してもよい。
【０１４６】
[0209]その代替として、励振器は、異なる周波数ｆａ、ｆｂ、ｆｃを同時に発生させてもよく、そして、ＦＦＴモジュールは、ｆａ、ｆｂ、ｆｃで振幅を算出してもよく、これらの振幅を用いて、位置、材料、厚さ等を含む標的の異なるパラメータを決定してもよい。それに加えて、外乱（例えば、標的の変形、漂遊磁界、雑音源等からの）が特定の周波数で生じる場合、システムは、外乱を検出し、その周波数でのデータを無視してもよい。また、ＦＦＴモジュールによって計算された振幅を用いて、外乱がいずれかの特定の周波数に存在するか否かを決定してもよく、この周波数は、後続の処理によって無視されてもよい。実施形態において、ＦＦＴ温度利得補償及び線形化が、アナログ及び／又はデジタル領域で計算されてもよい。
【０１４７】
[0210]ここで図１１Ｄを参照すると、磁界センサ１１００Ｄが、コイル１００２と、コイル励振器１００４と、ＭＲ励振器１００８と、ＭＲ素子１００６と、を含む。ＭＲセンサ１００６の出力信号１００７が、検出された磁界を表してもよい。示さないが、センサ１１００Ｄは、また、増幅器１０１４と、ローパスフィルタ１０１８と、温度センサ１０２０と、材料型式モジュール１０２２と、オフセットモジュール１０２４と、区分型線形化モジュール１０２６と、を含んでもよい。発振器１１８２を用いて、周波数ｆでコイル励振器１００４を作動させてもよい。
【０１４８】
[0211]示すように、発振器１１８２は、コイル励振器１００４に結合されているが、センサ１１００Ｄ内のＭＲ励振器１００８には結合されていない。この実施形態では、ＭＲ励振器１００８は、ＤＣ信号（例えば、約ゼロの周波数を有する信号）を生成して、ＭＲ素子１００６を励振してもよい。
【０１４９】
[0212]センサ１１００Ｄは、また、直角復調回路１１８０を含む。直角復調回路１１８０は、励振周波数ｆの９０°シフトを生成するためのシフト回路１１８８を含む。発振器１１８２は、周波数ｆのコサイン信号を生成してもよい。したがって、１１８８の出力は、周波数ｆのサイン信号であってもよい。それゆえに、復調器１１９０及び１１９２内での乗算（後続のローパスフィルタリング）によって、ＭＲセンサ１００６の検出された信号が、同相及び異相成分（例えば、信号１１８４ａ及び１１８６ａ）に分離されてもよい。結果として生じる位相及び強度を用いて、反射界及び標的についての情報を決定してもよい。例えば、位相情報を用いて、欠陥又は異常が標的内に存在するか否かを決定すること、標的が適切に整列しているか否かで標的の材料の磁性特性を決定すること、等を行ってもよい。発振器１１８２は、また、周期１／ｆを有する矩形波を生成してもよく、シフト回路１１８８は、矩形波を１／（４ｆ）だけ時間においてシフトしてもよい。
【０１５０】
[0213]図１１Ｅを参照すると、別の実施形態において、磁界センサ１１００Ｅは、同相及び異相情報の両方を提供することの代替として、２つの信号経路を介して直角変調型信号を生成してもよい。回路１１００Ｅにおいて、ＭＲ素子の半分が、周波数ｆの信号によって励振されてもよく、ＭＲ素子の半分が、位相が９０°だけずれた周波数によって励振されてもよい。復調チェイン（例えば、システムの復調関数を備える回路）は、ＤＣのローパスフィルタ並びに補償及び線形化を含む図１０の復調回路と同じか又はそれに類似してもよい。
【０１５１】
[0214]実施形態において、直角変調を用いて、戻された信号の絶対光度及び位相を決定してもよい。このことは、信号の不必要な脱位相についての自動補正を可能にしてもよく、この修正は、標的特性についてのより正確な決定及び材料の磁性又は損失特性に関連した情報の検索を提供してもよい。
【０１５２】
[0215]図１１Ｆを参照すると、磁界センサ１１００Ｆは、ｆ１の周波数でコイル１００２を励振するコイル励振器１００４を含む。ＭＲ励振器１００８は、同じ周波数ｆ１であるが、コイル励振１００４に対して位相が９０度だけずれてＭＲ素子を励振してもよい。その結果として、ＭＲ素子１００６によって生成された信号１０１６は、ｆ１の２倍（すなわち、２＊ｆ１）である周波数を有し、この周波数は、正弦と余弦との乗算の結果であってもよい。センサ１１００Ｆは、信号を復調して、反射界情報をＤＣ近傍の周波数に変換してもよい復調回路１１９５を含んでもよい。
【０１５３】
[0216]図１２を参照すると、信号１２７０は、コイル１００２を励振するために、コイル励振器１００４によって用いられる信号を表してもよい。信号が高いとき、コイル励振器１００４は、１つの方向に流れる電流によってコイル１００２を励振してもよく、信号が低いとき、コイル励振器は、反対方向に流れる電流によってコイル１００２を励振してもよい。実施形態において、コイル励振器１００４は、コイル１００２によって生成された磁界が標的内に渦電流を生成しないように、コイル１００２を直流（すなわち、ＤＣで）又は十分低い周波数で励振してもよい。
【０１５４】
[0217]一例として、上記の浸透厚式を参照すると、５０Ｈｚでの銅の浸透厚は、約１０ｍｍであってもよく、１０ｋＨｚでは、約６００μｍであってもよい。それゆえに、厚さ０．５ｍｍの銅標的が与えられると、５ｋＨｚ以下の周波数が、比較的低い強度を有する反射磁界を発生させてもよい。
【０１５５】
[0218]信号部分１２７２及び１２７４によって示すように、コイル励振器１００４は、比較的低い又はＤＣ周波数でコイル１００２を励振してもよい。周波数は、十分に低くてもよく、したがって、部分１２７２及び１２７４の継続期間が十分に長くてもよく、それにより、信号１２７０の切替え（例えば、部分１２７２の間の高い値から部分１２７４の間の低い値に切り替えること）によって標的内に発生させられた何らかの渦電流が、落ち着き、消えるための時間を要する。部分１２７２及び１２７４の間に示される直接結合信号は、高から低に切り替わる（検出された磁界の変化を表す）ことにより、コイル１００２の直接結合磁界に起因する何らかのオフセットを除去してもよい。
【０１５６】
[0219]信号１２７０の部分１２７６は、コイル励振器１００４が標的内に渦電流を誘導するに十分高い周波数でコイル１００２を励振する間に、ＭＲ素子１００６によって検出される磁界を表してもよい。部分１２７６が活性である間、ＭＲ素子１００６は、コイル１００２によって直接生成された直接結合磁界と、標的内の渦電流によって生成された磁界と、を検出してもよい。検出された信号を続けて処理することにより、直接結合界を渦電流によって生成された界から分離してもよい。示さないが、部分１２７６は、部分１２７２よりも大きいか又は小さい強度を有してもよく、その理由は、部分同士が異なる情報を含んでもよいからである。例えば、部分１２７６は、直接結合信号だけでなく、反射信号を含むことがある。
【０１５７】
[0220]信号１２７０に表すように、異なる極性の低周波数部分１２７２及び１２７４が、信号１２７０内部で互いに隣接していてもよい。別の実施形態において、信号１２７０’に示すように、異なる極性の低周波数部分１２７２’及び１２７４’が、信号内部で互いに隣接していなくてもよい。例えば、それらが、高周波信号部分１２７６によって分離されていてもよい。
【０１５８】
[0221]別の実施態様では、コイルは、低周波数（低周波数部分１２７２及び１２７４の）及び高周波数（高周波部分１２７６の）の両方において同時に励振されてもよい。周波数は、次いで、ＭＲ素子の応答を測定するための信号処理技術を用いて分離されてもよい。
【０１５９】
[0222]特定の例では、低周波数部分１２７２及び１２７４の高周波部分１２７６に対する比が、反射信号の強度を決定又は表示するために用いられてもよい。比をこのように測定することは、温度、漂遊磁界その他に起因した変動等の外部の不必要な変動に対する強度測定の感度を低減させてもよい。
【０１６０】
[0223]ここで図１２Ａを参照すると、磁界センサ１２００が、感度値に応じて磁界センサの出力信号を調整するように構成されてもよい。センサ１２００は、コイル１２０２と、コイル励振器１２０４と、を含んでもよい。ＭＲ素子１２０６は、上記のように、コイル１２０２によって生成された、及び標的によって反射されたような磁界を検出してもよい。実施形態において、ＭＲ素子１２０６の出力信号１２０８が、第１周波数及び第２周波数を含んでもよい。例えば、第１周波数は、コイル励振器の周波数であってもよく、第２周波数は、０Ｈｚ又はＤＣであってもよい。この場合、ＭＲ素子１２０６は、ＤＣバイアス回路１２１０によって励振されてもよい。別の例では、第２周波数は、非ゼロの周波数であってもよい。
【０１６１】
[0224]別の実施形態において、コイル励振器１２０４は、第１期間中には１つの周波数で、第２期間中には別の周波数でコイル１２０２を励振してもよい。期間は、交互してもよく、重複しなくてもよい。
【０１６２】
[0225]センサ１２００は、また、セパレータ回路を含んでもよく、この回路は、復調器１２２４及び１２２６だけでなく、１つ又は複数のローパスフィルタ１２１４及び１２１６を含んでもよい。センサ１２００は、また、ミキサ回路１２１２を含んでもよい。発振器１２１８及び１２２０が、コイル１２０２を励振し、信号１２０８を処理するために用いられる振動信号を提供してもよい。実施形態において、発振器１２２０は、信号に発振器１２１８（ｆｌｏｗ）の周波数よりも高い周波数（ｆｈｉｇｈ）を提供してもよい。実施形態において、ｆｌｏｗが十分に低いことにより、周波数ｆｌｏｗの結果として標的によって生成された何らかの反射界が、ゼロであるか、検出されないほど十分に小さいか、又は出力へのそれの影響が無視可能であるか若しくはシステム許容量内にあるほど十分に小さい。
【０１６３】
[0226]ミキサ１２１２は、発振器１２１８と１２２０とからの信号を混合して（例えば、付加して）、信号１２２２を生成してもよく、この信号は、コイル励振器１２０４に供給される。コイル励振器１２０４は、次いで、混合された信号１２０２に基づいてコイル１２０２を励振してもよい。
【０１６４】
[0227]コイル１２０２が混合された信号によって励振されるので、出力信号１２０８は、ＭＲセンサ１２０６によって検出されるようなｆｈｉｇｈ及びｆｌｏｗの発振を含んでもよい。復調器１２２６は、周波数ｆｈｉｇｈの信号１２０８を復調することにより、周波数ｆｈｉｇｈの信号１２０８の部分を信号内の別の周波数から分離してもよい。当業者であれば、復調プロセスが信号内のより高い周波数にシフトされている別の周波数をもたらしてもよいことを認識してもよい。ローパスフィルタ１２１４が、次いで、これらの周波数を信号から除去し、主として周波数ｆｈｉｇｈ又はＤＣの情報を含むフィルタリングされた信号１２２８を生成してもよい。
【０１６５】
[0228]同様に、復調器１２２４は、周波数ｆｌｏｗで信号１２０８を復調して、周波数ｆｌｏｗの信号１２０８の部分を信号内の別の周波数から分離してもよい。当業者であれば、変調プロセスが、信号内のより高い周波数にシフトされている別の周波数をもたらしてもよいことを認識してもよい。ローパスフィルタ１２１６は、次いで、これらの周波数を信号から除去し、主として周波数ｆｌｏｗ又はＤＣの情報を含むフィルタリングされた信号１２３０を生成してもよい。処理回路１２３２は、信号１２２８及び１２３０を処理して、検出される標的を表す出力信号１２３２を生成してもよい。
【０１６６】
[0229]処理回路１２３２は、漂遊磁界干渉、温度シフト、パッケージ応力、又は別の外部刺激によって生じた望ましくない変動に実質的に感応しない出力を提供するために信号の比をとることを含む様々な方法で信号１２２８及び１２３０を処理してもよい。信号の比をとることは、また、温度、供給電圧の変化、外部刺激等に起因した、コイル励振器の変動（例えば、コイル励振器によって提供される電流又は電圧の変動）に実質的に感応しない出力を提供してもよい。
【０１６７】
[0230]矢印１２３４によって示すように、信号１２３０は、また、ＤＣバイアス回路１２２０中に供給された感度信号として用いられてもよい。ＤＣバイアス回路１２１０は、信号１２３０の値に基づいてＭＲ素子１２０６を励振するために用いられる電圧レベルを調整して、温度、漂遊磁界、パッケージ応力等に起因するシステム感度の変化を補償してもよい。
【０１６８】
[0231]図１２Ｂを参照すると、磁界センサ１２００’が、センサ１２００と類似してもよく、追加の面内界コイル１２３６を含んでもよい。ＤＣバイアス回路１２３６は、ＤＣ電流によってコイル１２３２を励振して、一定磁界を作成してもよい。一定磁界は、ＭＲ素子１２０６によって直接検出されてもよく、バイアス磁界であってもよい。別の実施形態において、面内界コイル１２３２によって生成された磁界を用いて、ＭＲ感度に比例する信号を発生させてもよく、この信号は、ＭＲ素子１２０６によって検出されてもよく、続いてフィードバックされてもよく、そして、回路１２００’の感度を調整するために用いられてもよい。実施形態において、面内界コイル１２３２によって生成された磁界は、コイル１２０２によって生成され、ＭＲ素子の感度を増加／減少させるために用いられる磁界に垂直であってもよい。ＤＣバイアス回路１２３６が、閉ループシステムによって参照される感度の変化を補償するようにコイル１２３２を励振してもよい。言い換えると、ＤＣバイアス回路は、フィードバック信号１２３４に応じてコイル１２３２に供給される励振電流の強度を変化させて、フィードバックループシステムのバンド幅まで感度誤差を補償してもよい。バンド幅は、フィルタ１２１６の遮断周波数によって決定されてもよい（又は、少なくとも大きく影響を受けてもよい）。
【０１６９】
[0232]示すように、ＤＣバイアス回路１２３６は、信号１２３０を受け取って面内界コイル１２３２に提供される電流の量を調整してもよく、それが、続いて、面内界コイル１２３２によって生成された磁界の強度を調整してもよい。図１２Ｂには示さないが、ＤＣバイアス回路１２１０’は、また、信号１２３０を受け取り、それを用いてＭＲ素子１２０６を励振する電流を調整してもよい。実施形態において、ＤＣバイアス回路１２１０’、ＤＣバイアス回路１２３６、又はその両方が、信号１２３０に基づいてそれらの出力を調整してもよい。
【０１７０】
[0233]図１２Ｃを参照すると、磁界センサ１２４０が、発振器１２２０と、発振器１２１８と、ミキサ１２１２と、を含む。コイル励振器１２０４が、ミキサ１２１２によって生成された信号を受け取り、コイル１２０２を周波数ｆｈｉｇｈ及びｆｌｏｗを備える信号によって励振する。
【０１７１】
[0234]センサ１２４０は、２つの（又は２つ超の）ＭＲ素子１２５４及び１２５６を含んでもよい。ＭＲ励振器１２５０が、発振器１２２０に結合されてもよく、周波数ｆｈｉｇｈでＭＲセンサ１２５４を励振してもよく、そして、ＭＲ励振器１２５２が、発振器１２１８に結合されてもよく、周波数ｆｌｏｗでＭＲセンサ１２５６を励振してもよい。ローパスフィルタ１２１６が、ＭＲセンサ１２５４からの出力信号１２５８をフィルタリングしてもよく、そして、ローパスフィルタ１２６４が、ＭＲセンサ１２５６からの出力信号１２６０をフィルタリングしてもよい。ＭＲセンサ１２５４及び１２５６が励振される周波数に基づいて、出力信号１２５８が、ｆｈｉｇｈの周波数成分を含んでもよく、そして、出力信号１２６０が、ｆｌｏｗの周波数成分を含んでもよい。フィルタリングされた信号１２３０が、センサ１２４０の感度を調整するために用いられてもよい感度信号であってもよい。したがって、信号１２３０が、ＭＲ励振器１２５２、ＭＲ励振器１２５０及び／又はコイル励振器１２０４にフィードバックされてもよく、これらは、信号１２３０の値に基づいてこれらの出力をそれぞれ調整してもよい。実施形態において、信号１２３０は、ＤＣ又は振動信号であってもよい。
【０１７２】
[0235]図１３を参照すると、回路１３００が、コイル１３０２と、ブリッジ構成に配列されたＭＲ素子１〜８と、を含む。コイル１３０２は、いわゆるカウンタコイル部分１３０４Ａ、Ｂ及び１３０６Ａ、Ｂを含んでもよい。第１カウンタコイル部分１３０４Ａは、それの下のＭＲ素子に対して左側に界を生成してもよい。続いて、部分１３０４Ｂは、右側に界を生成してもよく、部分１３０６Ａは、右側に界を生成してもよく、部分１３０６Ｂは、左側に界を生成してもよい。ＭＲ素子１及び３は、カウンタコイル部分１３０４Ａ近傍に配置され、ＭＲ素子２及び４は、カウンタコイル部分１３０４Ｂ近傍に配置されている。ＭＲ素子５、６は、カウンタコイル部分１３０６Ａ近傍に配置され、ＭＲ素子７、８は、カウンタコイル部分１３０６Ｂ近傍に配置される。また、ＭＲブリッジが、それぞれのブリッジ内の要素のうちのいくつかが、カウンタコイル部分１３０４近傍に配置され、要素のうちのいくつかが、カウンタコイル部分１３０６近傍に配置されるように分割されている。例えば、ＭＲブリッジ１３０８は、（カウンタコイル部分１３０４近傍に配置された）ＭＲ素子１及び３、及び（カウンタコイル部分１３０６近傍に配置された）ＭＲ素子５及び６を備える。カウンタコイル部分１３０４及び１３０６を提供することが、ＭＲ素子上の直接結合界の強度及び極性に影響を及ぼしてもよい。
【０１７３】
[0236]ＭＲ素子１、３は、コイル１３０２に関する第１結合係数を有してもよく、ＭＲ素子２、４は、第２結合係数を有してもよく、ＭＲ素子５及び６は、第３結合係数を有してもよく、そして、ＭＲ素子７、８は、コイル１３０２に関する第４結合係数を有してもよい。一実施形態において、ＭＲ素子１、３、７及び８の結合係数は、ＭＲ素子２、４、５及び６の結合係数に等しく、反対であってもよい。このことは、例えば、反対のコイル方向に等しい電流を流すコイル部分１３０４Ａ、Ｂと１３０６Ａ、Ｂだけでなく、それらに関するＭＲ素子の位置調整に起因することがある。
【０１７４】
[0237]一実施形態において、ブリッジ１３０８及び１３１０は、反射界に等しく反応するものである。しかし、それらは、直接結合界に対して逆に反応してもよい。２つのブリッジの出力の加算が、反射界についての情報を含んでもよく、そして、２つのブリッジの減算が、直接結合界についての情報を含んでもよい。直接結合界情報は、次いで、システム感度の測度として用いられてもよく、反射界情報を標準化するために用いられてもよい。別の実施形態において、ブリッジ１３０８及び１３１０は、反射界に等しく反応する。しかし、それらは、直接結合界に対して異なるように反応してもよい（必ずしもちょうど反対ではない）。２つのブリッジの減算は、直接結合界についての情報だけを含む信号をそれでももたらし、この情報は、システム感度の測度として用いられてもよい。２つのブリッジの加算は、反射界についての情報とともにいくらかの直接結合界情報を含んでもよい。しかし、これは、一定オフセットとして目立つように線形化ブロックによって補償されてもよい。
【０１７５】
[0238]例えば、作動中、以下の式が適用されてもよい。
Ｖｂｒｉｄｇｅ１＝（Ｃｒ＋Ｃ１）＊ｉ＊Ｓ１
Ｖｂｒｉｄｇｅ２＝（Ｃｒ＋Ｃ２）＊ｉ＊Ｓ２
[0239]上記の式において、Ｃｒは、反射界を表し、Ｃ１は、第１ＭＲブリッジによって検出された直接結合界を表し、Ｃ２は、第２ＭＲブリッジによって検出された直接結合界を表し、ｉは、コイルを通る電流であり、Ｓ１は、第１ＭＲブリッジの感度を表し、Ｓ２は、第２ＭＲブリッジの感度を表す。Ｓ１１＝Ｓ２２を仮定し、Ｃｒｒについて解くと、
【０１７６】
【数３】
2020521964.tif 000005
【０１７７】
が得られる。
[0240]上記の式は、ＭＲ素子の電流及び感度から独立しているＣｒについての式を提供する。実施形態において、コイル、ＭＲ素子及び標的の幾何学は、Ｃ１＝−Ｃ２を提供してもよい。別の実施形態において、システムの幾何学は、Ｃ１とＣ２との別の比を提供してもよい。既知の比によって、Ｃｒは、反射界についての値を提供するために計算されてもよい。
【０１７８】
[0241]図１３Ａを参照すると、コイル１３０２’が、カウンタコイル部分１３０４’Ａ、Ｂ及び１３０６’Ａ、Ｂと、コイル要素の間の隙間と、を含んでもよい。図１３Ａにおいて、コイル１３０２’の中央部分及びＭＲ素子１〜８だけが示されている。
【０１７９】
[0242]カウンタコイル部分１３０４’及び１３０６’は、それぞれ、主コイルのトレース間のそれぞれの隙間１３５０及び１３５２内に置かれてもよい。ＭＲ素子１〜８は、主コイルの隙間内部に置かれてもよい。図６の隙間と同様に、ＭＲ素子を隙間１３５０及び１３５０内部に置くことは、直接結合磁界に対するＭＲ素子の感度を低減させもよい。したがって、コイル１３０２’についてのコイル設計が、感度を低減させるための隙間１３５０及び１３５２と、感度を増加させるためのカウンタコイル部分１３０４’及び１３０６’と、を含むことによって、直接結合界に対するＭＲ素子の感度を調整することにより、所望の直接結合をそれぞれの素子において達成してもよい。一実施形態において、直接結合界は、強度が反射界に類似している。
【０１８０】
[0243]図１３Ｂを参照すると、磁界センサ１３２０が、図１３に配列されたような、コイル１３０２と、ＭＲブリッジ１３０８と、ＭＲブリッジ１３１０と、を含んでもよい。コイル励振器１３２２が、周波数ｆでコイル１３０２を励振してもよい。ＭＲ励振器１３２４は、０Ｈｚ（すなわちＤＣ）で又は別の周波数で、一方又は両方のＭＲブリッジ１３０８及び１３１０を励振してもよい。
【０１８１】
[0244]復調器１３２４及び復調器１３２６は、ＭＲブリッジ１３０８及び１３１０からの出力信号を周波数ｆでそれぞれ復調してもよい。このことは、周波数ｆでの信号の周波数成分を０Ｈｚ又はＤＣにシフトさせてもよく、信号内の別の周波数成分をより高い周波数バンドにシフトさせてもよい。ローパスフィルタ１３２８及び１３３０は、より高い周波数成分を信号から除去してもよく、そして、（ＭＲブリッジ１３０８によって検出された磁界に対応する）ＤＣ信号Ｖ１及び（ＭＲブリッジ１３１０によって検出された磁界に対応する）ＤＣ信号Ｖ２を処理ブロック１３３２に提供してもよい。処理ブロック１３３２は、信号Ｖ１及びＶ２を処理して、検出された標的を表す信号を生成してもよい。一実施形態において、処理ブロックは、演算Ｘ＝（Ｖ１＋Ｖ２）／（Ｖ１−Ｖ２）を実行してもよく、ここに、Ｘは検出された標的を表す信号である。この実施形態において、ブリッジ１３０８及び１３１０のＭＲの位置は、第１ブリッジがコイル（直接結合界）からの負の信号、そして第２ブリッジがコイルからの反対の信号を認知するように選ばれる。両方のブリッジは、同一の反射信号を認知してもよい。それゆえに、Ｖ１＋Ｖ２は、反射信号と、Ｖ１−Ｖ２コイル信号と、を実質的に含んでもよい。比は、次いで、例えば、コイル電流の変動と同様に、温度又は漂遊界に起因するＭＲ素子の感度変化から独立している量Ｘを与える。この実施形態において、ＭＲ（及び／又はコイル）の位置は、それぞれのＭＲが、コイル信号、及び振幅の同じ範囲の反射信号すなわち典型的には直接検出界の０．１％から１００％まで変化する反射界を認知している（例えば、検出できる）ように選ばれてもよい。
【０１８２】
[0245]ここで図１４を参照すると、システム１４００が、磁界センサ１４０２と、標的１４０４と、を含む。磁界センサ１４０２は、磁界センサ１００及び／又は上記の磁界センサのうちの任意のものと同じか又はそれに類似してもよい。したがって、磁界センサ１４０２は、磁界を生成し、渦電流を導電性標的１４０４内部に生成するコイルと、渦電流から反射界を検出する１つ又は複数の磁界感知素子と、を含んでもよい。
【０１８３】
[0246]標的１４０４の浸透効果を用いて、反射された磁性信号の量を制御すること、及び標的位置をコード化するための反射信号の量を用いることによって、線形、速度及び角度（回転標的の場合）測定値を検出してもよい。標的は、高導電性材料（高周波信号によって測定される浅い浸透厚）と比較的低導電性材料（中間又は低周波信号を用いて測定される深い浸透厚）との組合せによって作成されてもよい。標的は、低導電性材料に線形傾斜又はデジタル歯パターンをフライス加工又はエッチングすることによって作成されてもよい。後続のステップにおいて、高導電性材料が表面にわたって堆積させられ、次いでフライス加工又は研磨されて平らな表面を作成してもよい。その代替として、低導電性材料が、省略されてもよい。
【０１８４】
[0247]測定技術が、また、様々な（例えば、コイル１００２の）周波数及び標的の浸透効果を利用してもよい。比較的高い周波数及び浅い浸透厚を用いて、センサと標的の表面との間の空隙距離を測定してもよい。次いで、この信号を用いて、システムの感度を校正してもよい。高導電性材料の最大厚さを上回る浸透厚についての中間周波数を用いて、低導電性材料によって形成された標的の部分の位置を感知してもよい。比較的低い周波数信号（例えば、それが標的によって反射されない程十分に低い）を用いて、ＭＲセンサの総合感度を測定してもよく、そして、フィードバックを提供して漂遊界、温度又はパッケージ応力に起因した感度の何らかの変化を補償してもよい。再び図１４を参照すると、標的１４０４が、第１材料部分１４０６と、第２材料部分１４０８と、を含んでもよい。第１材料部分１４０６は、金属等の高導電性材料であってもよく、第２材料部分１４０８は、プラスチック、セラミック若しくは別の絶縁材料等の比較的低導電性材料であってもよく、又はその逆も同じである。実施形態において、第１材料部分１４０６と第２の材料部分１４０８とは、図１４に示すように、一体的に形成されていてもよいか又は互いに物理的に結合された別個の要素であってもよいような一体的構造であってもよい。
【０１８５】
[0248]第１材料部分１４０６の厚さ１４１０が標的１４０４の全長に沿って変化することにより、１つの端部１４１２では、第１材料部分１４０６が比較的厚く、別の端部１４１４では、第１材料部分１４０６が比較的薄い。第１材料部分１４０６の厚い端部１４１２において磁界センサ１４０２によって誘導された渦電流が、薄い端部１４１４において誘導されたものとは異なってもよい。したがって、厚い端部１４０６で生成された反射磁界は、また、薄い端部１４１４に生成された反射磁界とは異なってもよい。第１材料部分１４０６の厚さが標的１４０４の全長に沿って直線的に変化するので、反射磁界は、また、標的１４０４の全長に沿って直線的に変化してもよい。それで、磁界センサ１４０２の磁界感知素子が、反射磁界の差を検出して、磁界センサ１４０２が標的１４０４の全長に沿ってどこに配置されているかを決定してもよい。実施形態において、比較的高い周波数が空隙を感知するために用いられる場合、端部１４１４での厚さは、選ばれた周波数において、１倍の浸透厚よりも大きく、５倍の浸透厚よりも小さいように選ばれてもよい。端部１４１２での厚さは、比較的低い周波数において、１倍の浸透厚よりもように選ばれてもよい。
【０１８６】
[0249]実施形態において、標的１４０４は、磁界センサ１４０２に対して（矢印１４１６によって示される）直線方向に動いてもよい。標的１４０４が動くとき、磁界センサ１４０２は、反射界の変化を検出することにより、磁界センサ１４０２に対する標的１４０４の位置を決定してもよい。勿論、別の実施形態においては、標的１４１６が、静止していてもよく、磁界センサ１４０２が、標的１４０４に対して動いてもよい。
【０１８７】
[0250]別の例として、複数の周波数を用いて、空隙を決定し、標的１４０４の位置の解を得てもよい。例えば、端部１４１４での第１材料部分１４０６の厚さが、周波数ｆ１において、浸透厚の１倍より大きい場合、周波数ｆ１での応答は、標的１４０４とＭＲ素子との間の空隙の関数としてだけ変化してもよい。第２周波数を用いると、端部１４１４での第１材料部分１４０６の厚さが、周波数ｆ２において、浸透厚の１倍よりも小さい場合、応答は、標的１４０４の空隙及び位置の両方の関数として変化してもよい。
【０１８８】
[0251]ここで図１４Ａを参照すると、システム１４００’が、磁界センサ１４０２と、回転標的１４１８と、を含んでもよく、この回転標的は、シリンダ、歯車等の形状であってもよい。標的１４１８は、第１材料部分１４２０と、第２材料部分１４２２と、を含んでもよい。第１材料部分１４２０は、金属等の高導電性材料であってもよく、第２材料部分１４２２は、プラスチック、セラミック若しくは別の絶縁材料等の比較的低導電性材料あってもよく、又はその逆も同じである。実施形態において、第１材料部分１４２０と第２材料部分１４２２とは、図１４に示すように、一体的に形成されていてもよいか又は互いに物理的に結合された別個の要素であってもよいような一体的構造であってもよい。
【０１８９】
[0252]第１材料部分１４２０の厚さ１４２３は、標的１４１８の周りの角度の関数として標的１４１８の外周の周りで変化して、点１４２４において、第１材料部分１４２０は比較的薄く、点１４２６において、第１材料部分１４２０は比較的厚い。第１材料１４２０のより厚い部分内に磁界センサ１４０２によって誘導された渦電流は、より薄い部分において誘導されたものとは異なってもよい。したがって、点１４２４において生成された反射磁界は、また、点１４２６において生成された反射磁界とは異なってもよい。第１材料部分１４２０の厚さが、標的１４１８の周りの角度の関数として標的１４１８の外周の周りで変化するので、反射磁界は、また、外周の周りで変化してもよい。
【０１９０】
[0253]磁界センサ１４０２は、標的１４１８の半径の外側に、標的１４１８の外面に隣接して置かれてもよい。したがって、磁界センサ１４０２の磁界感知素子が、反射磁界の差を検出して、標的１４１８の回転角を決定してもよい。磁界センサ１４０２は、また、標的１４１８の回転速度及び／又は方向を検出してもよい。
【０１９１】
[0254]ここで図１４Ｂを参照すると、システム１４００”が、磁界センサ１４０２と、回転標的１４２８と、を含んでもよい。標的１４２８は、第１材料部分１４３０と、第２材料部分１４３２と、を含んでもよい。第１材料部分１４３０は、金属等の高導電性材料であってもよく、第２材料部分１４３２は、プラスチック、セラミック若しくは別の絶縁材料等の比較的低い導電性材料であってもよく、又はその逆も同じである。実施形態において、第１材料部分１４３０と第２材料部分１４３２とは、図１４に示すように、一体的に形成されていてもよいか又は互いに物理的に結合された別個の要素であってもよいような一体的構造であってもよい。
【０１９２】
[0255]図１４Ｂにおいて、第１材料部分１４３０の厚さが、紙面中に延在してもよい。第１材料部分１４３０の厚さは、標的１４２８の周りの角度の関数として標的１４２８の円周の周りで変化して、点１４３４において、第１材料部分１４３０は比較的厚く、点１４３６において、第１材料部分１４３０は比較的薄い。第１材料１４３０のより厚い部分内に磁界センサ１４０２によって誘導された渦電流が、より薄い部分において誘導されたものとは異なってもよい。したがって、点１４３４において生成された反射磁界は、また、点１４３６において生成された反射磁界とは異なってもよい。第１材料部分１４３０の厚さが、標的１４２８の外周の周りで変化するので、反射磁界は、また、外周の周りで変化してもよい。
【０１９３】
[0256]磁界センサ１４０２は、標的１４２８の半径の内側に、標的１４２８の実質的に平坦な面１４４０に隣接して置かれてもよい。言い換えると、標的１４２８が回転シャフトの端部に置かれる場合、磁界センサ１４０２は、シャフトの１つの端部の面に隣接して配置されてもよい。したがって、磁界センサ１４０２の磁界感知素子が、反射磁界内の差を検出して、標的１４１８の回転角を決定してもよい。磁界センサ１４０２は、また、標的１４１８の回転速度及び／又は方向を検出してもよい。
【０１９４】
[0257]磁気センサ１４０２は、例えば、図３Ａに示すように、磁気傾度計モード内に据え付けられてもよい。磁気傾度計の半分が、導電性部分１４５０と標的との間の距離が実質的に一定のままである位置にあってもよく、磁気傾度計の半分が、導電性材料の斜面１４０４が存在する位置にあってもよい。２つの信号の間の差を用いて、標的の振動に起因する不必要な変動を抑制してもよい。
【０１９５】
[0258]図１５を参照すると、システム１５００が、磁界感知素子１５０２と、標的１５０４と、を含んでもよい。磁界センサ１５０２は、磁界センサ１００及び／又は上記の磁界センサのうちのいずれかと同じか又はそれに類似してもよい。したがって、磁界センサ１５０２は、磁界を生成し、標的１５０４内部に渦電流を生成するコイルと、渦電流から反射された界を検出する１つ又は複数の磁界感知素子と、を含んでもよい。
【０１９６】
[0259]標的１５０４が、第１材料部分１５０６と、第２材料部分１５０８と、を含んでもよい。第１材料部分１５０６は、金属等の高導電性材料であってもよく、第２材料部分１５０８は、プラスチック、セラミック若しくは別の絶縁材料等の比較的低導電性材料であってもよく、又はその逆も同じである。実施形態において、第１材料部分１５０６と第２材料部分１５０８とは、図１４に示すように、一体的に形成されていてもよいか又は互いに物理的に結合された別個の要素であってもよいような一体的構造であってもよい。
【０１９７】
[0260]第１材料部分１５０６は、一系列の交互するウェル１５１０及び谷１５１２を含んでもよい。ウェル１５１０は、谷１５１２の厚さよりも比較的より大きい厚さ１５１４を有してもよい。したがって、ウェル１５１０内部に生成された反射磁界は、谷１５１２において生成された反射磁界とは異なってもよい。したがって、磁界センサ１５０２の磁界感知素子は、標的１５０４が磁界センサ１５０２に対して動くとき、ウェル１５１０及び谷１５１２によって生成された異なる磁界を検出してもよい。例えば、検出された磁界を用いて、磁性標的１５００の速度、位置、回転角度及び／又は方向を検出してもよい。
【０１９８】
[0261]システム１５００’が、磁界センサ１５０２と、標的１５１６と、を含んでもよい。標的１５１６は、１つ又は複数の第１材料部分１５１８と、第２材料部分１５２０と、を含んでもよい。第１材料部分１５１８は、金属等の高導電性材料であってもよく、第２材料部分１５２２は、プラスチック、セラミック若しくは別の絶縁材料等の比較的低導電性材料であってもよく、又はその逆も同じである。
【０１９９】
[0262]第１材料部分１５１８は、標的１５１６の全長に沿って離隔された配列に配置された一系列の離散したウェルを備えてもよい。したがって、磁界センサ１５０２が歯１５１８に隣接しているとき、反射磁界が生成されて検出されることになる。磁界感知素子が絶縁範囲（例えば、範囲１５２２）に隣接しているとき、反射磁界は、絶縁範囲１５２２によって生成されなくてもよい。したがって、磁界センサ１５０２の磁界感知素子が、ウェル１５１８によって生成された反射磁界を検出してもよく、そして、標的１５１６が磁界センサ１５０２に関連して動くときに反射磁界が生成されない時点を検出してもよい。例えば、検出された磁界を用いて、磁性標的１５１６の速度及び／又は方向を検出してもよい。
【０２００】
[0263]図１５Ａを参照すると、システム１５２２が、磁界センサ１５０２と、回転標的１５２４と、を含んでもよい。標的１５２４は、第１材料部分１５２６と、第２材料部分１５２８と、を備えてもよい。第１材料部分１５２６は、金属等の高導電性材料であってもよく、第２材料部分１５２８は、プラスチック、セラミック若しくは別の絶縁材料等の比較的低導電性材料であってもよく、又はその逆も同じである。
【０２０１】
[0264]第１材料部分１５２６は、標的１５２４の周りの様々な角度で標的１５２４の外周の周りに離隔された配列で配置された１つ又は複数の歯１５３０を備えてもよい。２つの歯を示しているが、標的１５２４は、標的１５２４の外周の周りに離隔された関係にある１つの歯、２つの歯又は複数の歯を含んでもよい。歯は、一様に離隔されていてもよく、又は一様でないパターンにあってもよい。
【０２０２】
[0265]したがって、磁界センサ１５０２が歯１５３０に隣接しているとき、反射磁界が生成されて検出されることになる。磁界感知素子が歯に隣接していないとき、異なる強度を有する反射磁界が第１材料部分１５２６によって生成されてもよい。したがって、磁界センサ１５０２の磁界感知素子が、標的１５２４が磁界センサ１５０２に関連して回転するとき、歯１５３０によって生成された反射磁界、及び歯のない第１材料１５２６の範囲によって生成された反射磁界を検出してもよい。例えば、検出された磁界を用いて、磁性標的１５００の速度及び／又は方向を検出してもよい。
【０２０３】
[0266]図１５Ｂを参照すると、システム１５２２’が、磁界センサ１５０２と、回転標的１５３２と、を含んでもよい。標的１５３２は、１つ又は複数の第１材料部分１５３４と、第２材料部分１５３６と、を備えてもよい。第１材料部分１５３４は、金属等の高導電性材料であってもよく、第２材料部分１５３６は、プラスチック、セラミック若しくは別の絶縁材料等の比較的低導電性材料であってもよく、又はその逆も同じである。
【０２０４】
[0267]第１材料部分１５３４は、標的１５３２の１つの半径の円周に沿って離隔された配列に配置された一系列の離散したウェルを備えてもよい。第１材料部分１５３０は、一様に離隔されていてもよく、又は、任意の型式のパターンに従ってもよい。したがって、磁界センサ１５０２が第１材料部分１５３４のうちの１つに隣接しているとき、反射磁界が生成されて検出されることになる。磁界センサ１５０２が絶縁範囲（例えば、範囲１５３８）に隣接しているとき、反射磁界は、絶縁範囲１５３８によって生成されなくてもよい。したがって、磁界センサ１５０２の磁界感知素子が、第１材料部分１５３４によって生成された反射磁界を検出してもよく、そして、標的１５３２が磁界センサ１５０２に関連して回転するとき、反射磁界が絶縁範囲１５３８によって生成されない時点を検出してもよい。例えば、検出された磁界を用いて、磁性標的１５３２の回転速度及び／又は方向を検出してもよい。
【０２０５】
[0268]磁界センサ１５０２は、標的１５３２の最外半径内側に、標的１５３２の実質的に平坦な面１５４０に隣接して置かれてもよい。言い換えると、標的１５３２が回転シャフトの端部に置かれる場合、磁界センサ１５０２が、シャフトの１つの端部の面に隣接して配置されてもよい。したがって、標的１５３２が回転するとき、磁界センサ１５０２の磁界感知素子が、第１材料部分１５３４が通りすぎるときにそれらを検出してもよい。
【０２０６】
[0269]図１５Ｃを参照すると、システム１５２２”が、磁界センサ１５０２と、回転標的１５３２と、を含んでもよい。標的１５３２は、１つ又は複数の第１材料部分１５３４’と、第２材料部分１５３６と、を備えてもよい。第１材料部分１５３４は、金属等の高導電性材料であってもよく、第２材料部分１５３６は、プラスチック、セラミック若しくは別の絶縁材料等の比較的低導電性材料であってもよく、又はその逆も同じである。
【０２０７】
[0270]第１材料部分１５３４’は、標的１５３２の異なる半径の円周の周りに離隔された配列に配置された、いくつかの系列の離散したウェルを備えてもよい。第１材料部分１５３０は、一様に離隔されていてもよく、又は、任意の型式のパターンに従っていてもよい。したがって、磁界センサ１５０２が第１材料部分１５３４のうちの１つに隣接しているとき、反射磁界が生成されて検出されることになる。磁界センサ１５０２が絶縁範囲（例えば、範囲１５３８）に隣接しているとき、反射磁界は、絶縁範囲１５３８によって生成されなくてもよい。したがって、磁界センサ１５０２の磁界感知素子が、第１材料部分１５３４によって生成された反射磁界を検出してもよく、そして、標的１５３２が磁界センサ１５０２に関連して回転するとき、反射磁界が絶縁範囲１５３８によって生成されない時点を検出してもよい。第２半径系列のウェルが、第２半径系列にあるそれぞれのウェル１５６０が第１半径系列にあるウェル１５３４間の隙間１５６２に隣接して置かれるように配列されていてもよい。磁界センサ１５０２がそれぞれの半径系列を検出するとき、第１半径系列のウェルの検出と第２半径系列のウェルとの間に位相の９０度シフト又は異なるピッチが存在してもよく、このことを用いて、副尺型式の手法によって角の正確度を増加させてもよい。
【０２０８】
[0271]磁界センサ１５０２は、標的１５３２の最外半径内側で、標的１５３２の実質的に平坦な面１５４０に隣接して置かれてもよい。言い換えると、標的１５３２が回転シャフトの端部に置かれる場合、磁界センサ１５０２は、シャフトの１つの端部の面に隣接して配置されてもよい。したがって、標的１５３２が回転するとき、磁界センサ１５０２の磁界感知素子が、第１材料部分１５３４が通りすぎるときにそれらを検出してもよい。
【０２０９】
[0272]図１６を参照すると、システム１６００が、第１磁界センサ１６０２、第２磁界センサ１６０４と、回転標的１６０６と、を含んでもよい。磁界センサ１６０２及び１６０４は、磁界センサ１００及び／又は上記の磁界センサのうちのいずれかと同じか又はそれらに類似してもよい。
【０２１０】
[0273]標的１６０６は、中心軸１６１０の周りに配置された螺旋状傾斜面１６０８を含んでもよい。実施形態において、中心軸１６１０は、回転シャフトであってもよい。
標的１６０６は、また、導電性基準部分１６１２を含んでもよい。基準部分１６１２及び傾斜面１６０８は、導電性材料から形成されてもよい。
【０２１１】
[0274]一実施形態において、磁界センサ１６０２は、基準部分１６１２に隣接して配置される。磁界センサ１６０２のコイルは、磁界を生成し、この磁界は、次に、基準部分１６１２内に渦電流を生成する。磁界センサ１６０２は、渦電流によって生成された反射磁界を検出してもよい。
【０２１２】
[0275]同様に、磁界センサ１６０４が、傾斜面１６０８に関連して配置されてもよい。磁界センサ１６０８のコイルが、磁界を生成してもよく、この磁界は、次に、磁界センサ１６０４に隣接する傾斜面の一部分１６１４内に渦電流を生成してもよい。磁界センサ１６０４は、傾斜面１６０８内の渦電流によって生成された反射磁界を検出してもよい。
【０２１３】
[0276]標的１６０６が回転するとき、磁界センサ１６０４に隣接した傾斜面１６０８の部分１６１４は、磁界センサ１６０４に向かう方に及び／又はそれから離れる方に動くことになる。磁界センサ１６０４への部分１６１４の近接度Ｄが、磁界センサ１６０４によって検出されてもよい。処理回路（図示せず）が、近接度Ｄを標的１６０６の回転角度に相関させて、位置、回転速度、回転方向等を決定してもよい。
【０２１４】
[0277]図１６Ａを参照すると、システム１６００’が、磁界センサ１６１６のグリッドと、回転標的１６０６と、を含んでもよい。
[0278]標的１６０６が、中心軸１６１０の周りに配置された螺旋状傾斜面１６０８を含んでもよい。実施形態において、中心軸１６１０は、回転シャフトであってもよい。標的１６０６は、また、導電性基準部分１６１２を含んでもよい。基準部分１６１２及び傾斜面１６０８は、導電性材料から形成されてもよい。
【０２１５】
[0279]一実施形態において、グリッド１６１６の磁界センサ１６０２が、基準部分１６１２に隣接して配置されている。磁界センサ１６０２のコイルが、磁界を生成し、この磁界は、次に、基準部分１６１２内に渦電流を生成する。磁界センサ１６０２は、渦電流によって生成された反射磁界を検出してもよい。
【０２１６】
[0280]別の磁界センサ１６１８ａ〜ｈが、傾斜面１６０８に関連してグリッド１６１６上の様々な位置に配置されてもよい。磁界センサ１６１８ａ〜ｈのそれぞれのコイルが、磁界を生成してもよく、この磁界は、次に、それぞれの磁界センサ１６１８ａ〜ｈに隣接した傾斜面の一部分内に渦電流を生成してもよく、この渦電流は、傾斜面１６０８内の渦電流によって生成された局所的な反射磁界をそれぞれ検出してもよい。
【０２１７】
[0281]標的１６０６が回転するとき、磁界センサ１６１８ａ〜ｈに隣接した傾斜面１６０８の部分が、磁界センサ１６１８ａ〜ｈに向かう方に及び／又はそれから離れる方に動くことになる。いずれかの磁界センサ１６１８ａ〜ｈへのいずれかの部分１６１４の近接度Ｄが、それぞれの磁界センサによって検出されてもよい。処理回路（図示せず）が、近接度Ｄを標的１６０６の回転角度に相関させ、そして、位置、回転速度、回転方向等を決定してもよい。
【０２１８】
[0282]図１６Ａを参照すると、グリッドを形成する複数のセンサ１６１８ａ〜ｈを用いて、異なる点における螺旋の距離を測定することにより、回転軸に垂直である方向の螺旋の振動を補正することを可能にしてもよく、一方、グリッドの中央センサは、回転軸に沿った振動を抑制する。
【０２１９】
[0283]図１７を参照すると、基板１７００が、コイル及び磁界感知素子を含む上記の磁界センサ回路のうちの１つ又は複数を支持してもよい。基板１７００は、フレーム１７０２上に配置（及び接着）されてもよい。基板１７００は、半導体基板、ガラス基板、セラミック基板等であってもよい。ボンドワイヤ１７０４が、基板１７００上の接続パッドをフレーム１７０２のリードに電気結合してもよい。フレーム１７０２は、基板１７００を支持してもよいリードフレーム、パッドフレーム又はいずれかの構造であってもよい。
【０２２０】
[0284]実施形態において、基板１７００は、コイル１７０１を支持してもよく、このコイルは、上記のコイルと同じか又はそれらに類似してもよい。コイル１７０１は、標的内に渦電流及び反射磁界を誘導してもよい磁界、及び／又はＭＲ素子に直接結合（例えば、直接検出）されてもよい磁界を生成してもよい。示すように、コイル１７０１は、フレーム１７０２の隙間１７０３に隣接して（又は、対向して）配置されてもよい。フレーム１７０２が（金属等の）導電性材料である場合、コイル１７０１によって生成された磁界が、フレーム１７０２から渦電流及び反射界を誘導してもよい。コイル１７０１を隙間１７０３近傍に置くことが、フレーム１７０２によって別途発生させられることがある任意の不必要な反射界を低減又は除去してもよい。
【０２２１】
[0285]図１７Ａにおいて、基板１７０６が、コイル及び磁界感知素子を含む上記の磁界センサ回路のうちの１つ又は複数を支持してもよい。基板１７０６は、リードフレーム１７０７上に配置（及び接着）されてもよい。基板１７０６は、１つ又は複数のバイア１７０８を含んでもよく、このバイアは、はんだボール（又は、はんだ隆起部）１７１０に結合されてもよい。はんだボール１７１０がリードフレーム１７０７のリードに結合されて、バイア１７０８とリードフレーム１７０７のリードとの間に電気接続を提供してもよい。電気接続は、（通常、基板１７００の１つの表面によって支持された）センサ回路を外部システム及び構成要素にリード１７０７によって結合してもよい。
【０２２２】
[0286]実施形態において、基板１７０６が、コイル１７０９を支持してもよく、このコイルは、上記のコイルと同じか又はそれらに類似してもよい。コイル１７０９は、標的内に渦電流及び反射磁界を誘導してもよい磁界、及び／又はＭＲ素子に直接結合（例えば、それによって直接検出）されてもよい磁界を生成してもよい。示すように、コイル１７０９は、フレーム１７０７内の隙間１７０５に隣接して（又は対向して）配置されてもよい。フレーム１７０７が（金属等の）導電性材料である場合、コイル１７０９によって生成された磁界は、フレーム１７０７から渦電流及び反射界を誘導してもよい。コイル１７０９を隙間１７０５近傍に置くことが、フレーム１７０７によって別途発生された何らかの不必要な反射界を低減又は除去してもよい。
【０２２３】
[0287]実施形態において、図１６Ａのセンサ１６０８ａ〜ｈのグリッドが、基板１７００又は１７０６の表面上に形成されてもよい。
[0288]図１８を参照すると、磁界センサ回路１８００が、１つ又は複数の基板によって支持されてもよい。図１８に示すように、第１基板１８０２が、１つ又は複数のコイル１８０４、１８０６を支持してもよく、このコイルは、磁界を生成してもよい。第２基板１８０８が、１つ又は複数の磁界感知素子１８１０を支持してもよく、この磁界感知素子は、上記のような反射磁界を検出してもよい。半導体ダイ１８０２、１８０８が、また、上記の追加の回路を含んでもよい。基板１８０２によって支持された回路が、基板１８０８によって支持された回路にリード線（図示せず）によって電気結合されてもよい。支持された回路は、また、フレーム１８１１のリードにリード線によって結合されてもよい。半導体パッケージ（図示せず）が、基板を封入してもよい。
【０２２４】
[0289]一実施形態において、第２ダイ１８０８が、第１ダイ１８０２の上面に接着されていてもよい。その代替として、ダイ１８０８は、逆にされて、ダイ１８０２にダイ同士の電気接続によって電気的に接続されてもよい。
【０２２５】
[0290]コイル１８０４及び１８０８によって生成された磁界は、コイル１８０４と１８０６との間の範囲内、すなわちＭＲ素子１８１０が配置された範囲内で互いに相殺してもよい。したがって、基板１８０８は、ＭＲ素子１８１０が、ＭＲ素子１８１０によって検出されたいずれかの漂遊又は直接結合界を最小化するために、磁界が相殺する範囲内にあるように配置されてもよい。
【０２２６】
[0291]実施形態において、基板１８０２と１８０８とが、異なる型式の基板であってもよい。例えば、基板１８０２は、コイル１８０４及び１８０６等の金属トレースを支持するための安価な基板であってもよく、一方、基板１８０８は、ＭＲ素子及び／又は別の集積回路を支持するための基板であってもよい。
【０２２７】
[0292]図１８Ａを参照すると、磁界センサ回路１８００’が、複数の半導体ダイによって支持されてもよい。示すように、第１ダイ１８１２が、２つの（又は２つ超の）組のコイルを支持してもよい。第１組のコイルが、コイル１８１４及び１８１６を含んでもよい。第２組が、コイル１８１８及び１８２０を含んでもよい。第２ダイ１８２２が、第１組の磁界感知素子１８２４を支持してもよく、第３ダイ１８２６が、第２組の磁界感知素子１８２８を支持してもよい。
【０２２８】
[0293]一実施形態において、磁界センサ回路１８００’が、２つの磁界センサを含んでもよい。第１センサが、コイル１８１４及び１８１６と、ダイ１８２２と、磁界感知素子１８２４と、を含んでもよい。第２磁界センサが、コイル１８１８及び１８２０と、ダイ１８２６と、磁界感知素子１８２８と、を含んでもよい。別の実施形態において、磁界センサ回路１８００’が、追加のコイルと、ダイと、磁界感知素子と、を備える追加の磁界センサを含んでもよい。
【０２２９】
[0294]磁界センサ回路１８００’が、２つの（又は２つ超の）磁界センサを利用する上記のシステムのうちのいずれかに用いられてもよい。それの付加又は代替として、回路１８００’内の２つの磁界センサを異なる周波数で励振することにより、２つのセンサの間の混信を防止してもよい。
【０２３０】
[0295]図１９を参照すると、磁界センサ回路１９００が、複数の基板によって支持されてもよい。第１基板が、コイル１９０２を支持してもよい。４つのより小さい基板１９０４〜１９１０が、１つ又は複数の磁界感知素子をそれぞれ支持してもよい。示すように、基板１９０４〜１９１０は、コイル１９０２のトレースに隣接して配置されてもよい。いくつかの実施形態において、基板１９０４〜１９１０は、それらが支持する磁界感知素子が、コイル１９０２のトレース間の隙間１９１２に隣接して置かれるように配置されてもよい。
【０２３１】
[0296]第５基板１９１４が、磁界感知素子から受け取られた信号を処理するための処理回路と同様に、コイル１９０２及び磁界感知素子を励振するための回路を支持してもよい。様々なダイ上の回路が、リード線１９１６によって一緒に結合されてもよい。
【０２３２】
[0297]示さないが、別の実施形態において、より大きい基板１４０２が、コイル及びＭＲ素子を支持してもよい。より小さい基板１９０４〜１９０８が、コイル及びＭＲ素子を励振するための回路及び／又は磁界信号を処理するための回路を支持してもよい。
【０２３３】
[0298]一実施形態において、磁界感知素子及びコイル１９０２が、磁界感知素子（例えば、ＭＲ素子）及び上記の磁界検出システムのうちの一部又は全部に記載されたコイルと同じか又はそれらに類似してもよい。
【０２３４】
[0299]様々な概念、構造及び技術を示すのに役立ち、本特許の対象である好ましい実施形態を説明してきたが、これらの概念、構造及び技術を組み込む別の実施形態が用いられてもよいことが当業者にはここで明らかになるであろう。したがって、本特許の範囲が、記述された実施形態に限定されてはならず、むしろ以下の特許請求の範囲の趣旨及び範囲だけによって限定されなければならないことが提示される。本明細書において引用された全ての参考文献は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図８Ａ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１０Ａ】
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【図１１】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１２】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１６Ａ】
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【図１７】
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【図１７Ａ】
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【図１８】
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【図１８Ａ】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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