JP2002169614A

JP2002169614A - 車両位置検出装置

Info

Publication number: JP2002169614A
Application number: JP2000364653A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Motokura; 義信本蔵; Masakazu Washimi; 正和鷲見; Hideji Kako; 英児加古; Michiharu Yamamoto; 道治山本
Original assignee: Aichi Steel Corp; Japan Science and Technology Corp
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; Aichi Steel Corp
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2002-06-14

Abstract

(57)【要約】【課題】高感度で高精度な車輌位置検出装置を提供す
る。【解決手段】高感度なアモルファス磁性体を用いた磁気
センサ１１０を車幅方向に配列し、磁気センサアレイ１
００を形成する。それにより、走行路１の中央部に埋設
された磁気マーカ２の磁力を検出し、磁気分布算出装置
２００が山型の磁気分布を算出する。そして、その磁気
分布に基づいて中央点算出装置３００がその中央点を算
出する。例えば、その磁気分布を所定強度で切断し、複
数の切断点を加算平均して磁気分布中央点（磁気マーカ
２の位置）を求める。磁気分布中央点と磁気センサアレ
イ１００の中央点との位置ズレが、車輌の走行路中央部
からの横方向位置である。これを、横方向位置算出装置
４００が算出する。加算平均により算出しているので、
従来より精度がよい。又、磁気センサ１１０のアモルフ
ァス磁性体により、微弱な磁力でも検出可能。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高感度磁気センサ
を利用した車輌位置検出装置に関する。特に、高感度磁
気センサである磁気インピーダンス効果センサ（ＭＩセ
ンサ）をアレイ状に配列し走行レーン中央に配設された
磁気マーカの磁気分布を高感度に正確に検出し、その頂
点位置の算出により車輌の横ズレを高精度に検出する車
輌位置検出装置に関する。本発明は、自動車等の移動体
の自動誘導装置に適用できる。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動運転システムの高精度化の一
環として、無人運転システムの実現が要請されている。
それにより、車輌の走行レーン自動誘導方式として様々
な方式が提案されている。例えば、光方式、磁気方式、
画像処理方式などがある。中でも、磁気方式は天候、埃
等の環境変化を受けない為、又システム構成が簡単化で
きるため有望視され多くの提案がある。例えば、複数の
磁気センサを車輌幅方向に配列して車両の横ズレを検出
する特開平８−２０１００６号公報に開示の車輌位置検
出装置がある（図１９）。これは、車輌下部に車幅方向
に磁気センサであるピックアップコイル１２をアレイ状
に配置し、走行レーン中央部に配設された磁気マーカで
ある永久磁石１１の磁場を検出する装置である。最も検
出電圧の高いピックアップコイル１２Ｃの位置を横位置
検出回路２０で検出し、その位置を走行レーン中央位置
とする。そして、その位置の車輌中央からの距離を車輌
の横ズレ量として検出していた。

【０００３】他に、特開平１１−９４５６７号公報に開
示の車輌位置検出装置がある（図２０）。これは、車輌
下部、車幅方向に配置された磁気センサの中央部磁気セ
ンサ１２Ｓが故障した場合に、その両側の磁気センサ１
３Ｓ、１５Ｓ及び磁気センサ１４Ｓ、１６Ｓの出力差か
ら走行レーン１に埋設された磁気マーカである永久磁石
２の位置を算出する装置である。そして、それにより車
輌の横ズレ量（車輌中央部と走行レーン中央部との距
離）を求めていた。

【０００４】他に、特開平１１−１２５５２９号公報に
開示の車輌位置検出装置及び位置検出方法がある（図２
１）。これは、先ず車輌下部、車幅方向にフラックスゲ
ート型２次元磁気センサＡ〜Ｅを配置し、走行レーン中
央部の永久磁石Ｍの磁場を２次元的に算出する装置であ
る。そして、算出したそれぞれの方向（角度）と車高か
ら磁気マーカである永久磁石Ｍの位置、即ち走行レーン
中央部を求め、その位置から車輌の横ズレを算出してい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記磁気センサには、
例えばホール素子、磁気抵抗素子、ピックアップコイ
ル、フラックスゲート素子等が用いられている。例え
ば、特開平１１−９４５６７号公報に開示の車輌位置検
出装置は、磁気センサにアレイ状に配置されたホール素
子を用いている。しかしながら、ホール素子は個々のオ
フセットが大きく（数Ｇ程度）、個々の特性が異なるた
めアレー状に配設しても精度が向上するものではない。
又、磁気抵抗素子を用いた場合、磁気抵抗素子の感度は
分解能が不足しており、走行レーン中の磁気マーカ（２
〜４Ｇ）を精度よく検出できるものではない。又、その
抵抗値には温度依存性がある。この因子がまたその検出
精度を低下させるものであった。

【０００６】又、ピックアップコイルでは、車輌の低速
時、又は停車時には時間当たりの磁束変化が少なくその
検出が困難である。又、上記特開平８−２０１００６号
公報開示の車輌位置検出装置では最大出力のピックアッ
プコイルを磁気マーカ点としているが、複数の隣接した
ピックアップコイルが誤差範囲内で同等の値を出力する
場合がある。このような場合は、磁気センサアレイのピ
ッチ分の誤差が生じることになる。

【０００７】又、特開平１１−１２５５２９号公報開示
の車輌位置検出装置及び位置検出方法では、磁気センサ
にフラックスゲート型素子を用いている。フラックスゲ
ート型素子は検出精度には優れているものの、その小型
化と低コスト化には限界があり多数をアレイ状に配設す
ることは困難である。又、消費電力が大きいという欠点
がある。更に、高感度素子としてはＳＱＵＩＤ（超伝導
量子干渉デバイス）があるが、これは装置が大型で極低
温が要求されるので車載用には現実的ではない。

【０００８】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、その目的は車輌下部に設けられ
たアレイ状の磁気センサ（ＭＩセンサ）で磁気分布を検
出し、その磁気分布を所定の閾値で切断しその中央点を
算出し、その座標値から車輌の横ズレを高精度に検出す
ることである。又、磁気センサにＭＩセンサであるアモ
ルファス感磁素子を採用することで、微弱な磁場を検出
し確実に車輌位置を検出することである。又、アモルフ
ァス感磁素子を採用することで、車両位置検出装置を小
型化することである。又、アモルファス感磁素子を採用
することで、消費電力を従来より低減させることであ
る。又、アモルファス感磁素子を採用することで、温度
変化等の外乱に頑強な車両位置検出装置とすることであ
る。尚、これらの目的は、本出願において開示されたそ
れぞれの発明が個々に達成する目的であって、本件発明
がこれらの目的の全てを達成するものと理解されるべき
ではない。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び発明の作用効果】請求
項１の発明は、走行レーン中央部に走行方向に埋設され
た磁気マーカの磁場を車輌下部に横方向に配列された磁
気センサアレイで検出し、該磁気センサアレイの出力に
基づいて前記走行レーン中央部に対する前記車輌の横方
向の位置を検出する車両位置検出装置であって、磁気セ
ンサアレイを構成する磁気センサを磁気インピーダンス
効果素子とし、磁気センサアレイの出力から横方向に沿
った磁気分布を算出する磁気分布算出手段と、その磁気
分布を所定強度で切断して左右の切断点の中央を磁気分
布の中央点とする中央点算出手段と、その磁気分布の中
央点の磁気センサアレイ上の位置に基づいて前記車輌の
横方向の位置を検出する横方向位置検出手段とを備えた
ことを特徴とする。

【００１０】車輌下部に横方向に配列された磁気センサ
アレイは、走行路の例えば、中央部に埋設された磁気マ
ーカ（例えば永久磁石）の例えば路面法線方向の磁場を
検出する。磁気分布算出手段は、磁気センサアレイを構
成する各磁気センサからの出力を入力し磁気分布を算出
する。中央点算出手段は、その磁気分布を所定強度で切
断してその左右の切断点の中央を磁気分布の中央点とす
る。所定強度とは、例えば中央値強度の半値である。こ
こで、上記磁気分布の中央点とはアレイ上に設定さた座
標系での位置として決定される。この時、中央点は連続
した座標軸上の連続した値としても良く、又、各磁気セ
ンサの離散的な位置のいずれか、即ち、離散的な値とし
ても良い。又、上記磁気センサの配置は、等間隔であっ
てもよいし不等間隔であってもよい。両者を含む。

【００１１】そして、横方向位置検出手段は磁気分布の
中央点の磁気センサアレイ上の位置に基づいて、車輌の
横方向の位置を検出する。例えば、磁気センサアレイの
中央点を零点（車輛の原点）とすれば、上記磁気分布の
中央点（磁気センサアレイ上の座標系で測定した値）が
車輌の路面上の座標系（磁気マーカの配設位置を原点と
する横方向に設けられた座標系）における横方向位置と
なる。磁気分布を切断した左右の切断点は、磁気分布の
横方向に対する微分係数が大きい領域に存在する。よっ
て、切断点の位置が精度良く求まることから、磁気分布
の中央点の位置を磁場の最大位置として検出するより
は、はるかに精度良く、その位置を特定することが可能
となる。従って、精度よく磁気分布の中央点が求められ
るので、より精度よく磁気マーカ点、即ち走行路中央部
が算出され、車輌の横方向の位置が検出される。

【００１２】又、磁気インピーダンス効果素子とは、外
部磁場に応じてインピーダンスが変化する素子のことで
あり、本発明者の一人である毛利佳年雄等により発明さ
れた素子である。例えば、特開平７−１８１２３９号、
特開平７−２４８３６５号、特開２０００−２５８５１
７号等に開示されている。磁気マーカの形成する磁場
は、磁気マーカからの距離の２乗に反比例して減衰す
る。よって、従来は、磁気マーカからの距離が（車輛に
配設する場合の路面からの高さ）が制限されていたとこ
ろ、本発明により、初めて実用的な位置に磁気センサア
レイの配置が可能となったものである。そして、精度良
く磁気マークの形成する磁場分布を検出することが可能
となり、初めて、自動運転システムが実用化されるもの
である。

【００１３】請求項２の発明は、磁気分布の中央点が左
右の切断点位置の相加平均により算出されることを特徴
とする。相加平均であるので、容易にその中央値が算出
される。又、切断点近傍の強度勾配は、中央点近傍より
大きい。即ち、切断点の座標の精度が、中央部より高
い。よって、容易に精度良く中央点を算出することがで
きる。即ち、容易に精度よく車輌の位置を検出すること
ができる。

【００１４】請求項３の発明は、磁気センサアレイを構
成する磁気センサがアレイ中央部及びその周辺部で高密
度に配置され、両端部に向かって低密度になるように配
置されていることを特徴とする。磁気センサアレイで検
出される磁気マーカの磁気分布は、ほぼ磁気センサアレ
イの中央部及びその周辺部で検出される。この時、磁気
分布の変化はこの中央部及びその周辺部で顕著であり、
両端部で緩慢である。本発明では、磁気センサはアレイ
の中央部及びその周辺部で密に配置されている。よっ
て、磁気分布の中央部変化を点数を多くして精度よく捉
えることができる。逆に、磁気分布変化の緩慢な両端部
では、磁気センサは疎に配置されている。即ち、磁気セ
ンサの配置に無駄がない。従って、効率よく忠実に磁気
分布を検出することができる。従って、より効率よく車
輌の横方向の位置を検出する車輌位置検出装置となる。
ようするに、磁気分布を所定強度で切断した切断点の存
在する位置が、磁気センサが高密度で配設されているこ
とが望ましい。従って、この２つの切断位置の存在し得
る磁気センサアレイ上の領域が予め特定できるならば、
その領域だけ高密度に磁気センサを配置するようにして
も良い。

【００１５】請求項４の発明は、所定強度が磁気分布の
最大強度に基づいて算出されることを特徴とする。磁気
マーカの磁力は、経年変化がある。又、搭載する車種の
車高によって検出する磁気分布の強度が変化する。従っ
て、所定強度を固定すると精度の出ない箇所で磁気分布
を切断する可能性がある。精度の出ない箇所とは、磁気
分布の頂点近傍及び両端部である。即ち、微分係数の小
さい箇所である。又、磁気マーカの磁力が微弱な場合
は、磁気分布を切断できない場合がある。

【００１６】本発明では、切断に使用する所定強度を最
大強度に基づいて決定している。例えば、最大強度の半
値を所定強度とする。これにより、上記微分値が最大と
なる領域で確実に磁気分布を切断することができる。即
ち、その両切断点から磁気分布の中央点を精度よく算出
することができる。従って、精度よく又、確実に車輌の
横方向の位置を検出することができる。

【００１７】請求項５の発明は、磁気センサアレイの磁
気センサがその磁気センサに供給される交流電流により
外部磁場の検出軸方向の磁化ベクトル成分が変化する感
磁素子であり、交流電流を発振する発振器と、その感磁
素子の周回方向に巻回され前記検出軸方向の磁束変動を
検出する検出コイルとを備えたことを特徴とする。

【００１８】ここで、検出軸とは外部磁場ベクトルの検
出すべき成分の軸を意味する。感磁素子が線状であれ
ば、電流が流れるその軸方向が検出軸となる。感磁素子
は、例えば、高透磁率磁性体であり、且つ導電性を有す
る磁性体である。例えば、後述するＦe 、Ｃｏ系アモル
ファス磁性体である。高透磁率磁性体であるので外部磁
場により、その内部に容易に外部磁場に比例した磁化ベ
クトルが形成される。発振器による交流電流を検出軸方
向にその感磁素子に給電すると、感磁素子が導電性を有
するので交流電流が流れ、それにより感磁素子内部に周
回方向に交流磁場が発生し、その向きに磁気モーメント
が揃う。即ち、周回方向の磁気モーメントが印加した交
流電流の周波数に同期して振動することになる。この状
態で電流の流れる向き（感磁素子の検出軸の向き）に沿
って外部磁場成分が存在すると、振動する磁気モーメン
トは、その外部磁場の検出軸成分の方向に向きを換え
て、周回方向に振動することになる。従って、磁気モー
メントの検出軸成分の方向に沿った振動成分が現れるこ
とになる。そして、この振動する磁気モーメントによっ
て生成される振動する磁束密度の検出軸成分を、感磁素
子の周回方向に巻回された検出コイルで検出する。

【００１９】このような原理による磁気インピーダンス
効果素子は、検出コイルにより非常に高感度で外部磁場
（静磁場、交流磁場）を検出することが可能である。印
加する交流電流の周波数を高くすれば、それだけ、検出
コイルの出力も大きくなり、感度が高くなる。最も望ま
しいのは、高周波成分を含むパルスを用いることであ
る。このパルス電流により検出コイルに現れる最初のパ
ルスの波高値を検出することで、高感度に磁場を検出す
ることが可能となる。よって、この磁気センサで上記磁
気センサアレイを構成すれば、磁気マーカによる微弱な
磁場成分であっても、高感度で検出する車輌位置検出装
置となる。又、特に、走行レーンにおける車両位置検出
装置に適用した場合には、この方法によると、感磁素子
の零点をオフセットさせる直流バイアス磁場を印加させ
る必要がない。よって、バイアス磁場の互いの干渉やバ
イアスコイルによる発熱の問題が小さいため、感磁素子
間の距離を大きくする必要がない。従って、高集積化
と、小型化を実現することができる。又、検出コイルの
巻数を増加することでさらに感度を向上させることも可
能である。

【００２０】請求項６の発明は、発振器の発振する交流
電流はパルス電流であることを特徴とする。上記磁化ベ
クトルの変化率（外部磁場に対する感度）は、周回方向
の励磁速度に比例する。本件発明では、交流電流をパル
ス電流としているので、磁化ベクトルの振動成分に高周
波成分が含まれる。従って、検出コイルを貫く磁束密度
の周波数が高くなり、検出コイルの検出する電圧が大き
くなることから、高感度に外部磁場を検出することがで
きる。よって、より高感度な車輌位置検出装置となる。
尚、パルス電流は高周波成分を含んでいるので、一種の
高周波電流に含まれる概念でもある。又、パルス電流や
高周波電流は、例えば、１周期だけ印加されるものや、
繰り返して印加される周期信号でも良い。

【００２１】請求項７の発明によれば、発振器は矩形波
発振回路と矩形波発振回路の出力する矩形波を微分し微
分信号をパルス電流とする微分回路とから成ることを特
徴とする。この構成により、高感度化と低消費電力化を
実現することが可能となる。

【００２２】請求項８の発明によれば、パルス電流に同
期して検出コイルの出力の最初に現れる第１パルスのみ
を通過させるスイッチ装置と、そのスイッチ装置を通過
した第１パルスのピーク値又は繰り返し出力される第１
パルスのピーク値が形成する信号を出力する信号処理回
路とを更に有することを特徴とする。スイッチ装置を通
過した第１パルスのピーク値は外部磁場に比例してい
る。よって、このピーク値を、信号処理回路で例えば、
ホールドすれば外部磁場の大きさを検出することができ
る。又、繰り返して第１パルスが供給される場合には、
信号処理回路はその繰り返し出力されるピーク値が形成
する信号（包絡線信号、積分信号、ローパスフィルタを
かけた信号、平滑化された信号等）を形成する。即ち、
磁気マーカ上を走行することによって変動する低周波交
流磁場をマクロ的には時間的に連続して測定する。第１
パルスのみを抽出することで、ノイズの影響を受けるこ
とがない精度の高い検出が可能となる。

【００２３】請求項９の発明によれば、感磁素子の周回
方向に巻回され信号処理回路の出力信号に応じて、外部
磁場の検出軸成分を相殺する磁場を生成する負帰還励磁
コイルと、信号処理回路の出力信号が零となるように負
帰還励磁コイルに通電する負帰還回路とを有することを
特徴とする。

【００２４】この原理に基づく測定では、外部磁場の零
点が最も直線性が良い。従って、常に感磁素子における
内部磁場が零となるように、負帰還励磁コイルに通電す
る。即ち、検出コイルの磁化ベクトル変化による信号変
化を相殺するように通電する。この負帰還通電量は、外
部磁場が大きい程、大きいことになる。従って、この負
帰還通電量を外部磁場の検出値とすることが可能であ
る。このように感磁素子における内部磁場を零とした状
態で測定することで、外部磁場と検出値との間の線型性
を高く保持することができる。即ち、非線形性が排除さ
れる。よって、線形性が良好で精度の良い車輌位置検出
装置が実現できる。

【００２５】請求項１０の発明によれば、負帰還回路は
所定期間のみ負帰還励磁コイルに通電する負帰還スイッ
チを有することを特徴とする。これにより、磁気センサ
アレイの各磁気センサを順次走査して検出信号を取り出
す期間のみ、負帰還通電することになる。よって、省電
力化を図ることができる。

【００２６】請求項１１の発明によれば、感磁素子は外
部磁場が貫きパルス電流が流れる一対の感磁素子から成
り、検出コイルはそれぞれの感磁素子に巻回された一対
の検出コイルから成ることを特徴とする。感磁素子と検
出コイルを一対の回路構成とすることで、直流成分の除
去、同相雑音の除去、温度変動等の要因によるドリフト
の抑制等、２つの測定系で共通に印加される同相外乱を
除去することが可能となる。例えば、一方の検出コイル
と他方の検出コイルの出力する検出信号が、それぞれ、
逆相で出力されるように２つの検出コイルの極性（外部
磁束との結合関係）を決定する。そして、この２つの検
出信号の差をとれば、各検出信号の２倍の信号が得ら
れ、同相雑音等の同相成分が除去される。これにより、
同相外乱の影響を受けない、さらに検出精度の向上した
車輛位置検出装置が実現される。

【００２７】請求項１２の発明は、請求項１１の発明に
おいて、パルス電流に同期して一対の検出コイルのそれ
ぞれの出力の最初に現れる第１パルスのみを通過させる
一対のスイッチ装置と、一対のスイッチ装置を通過した
それぞれの第１パルスのピーク値又は繰り返し出力され
るピーク値が形成する信号を出力する一対の信号処理回
路とをさらに有することを特徴とする。同相外乱を除去
した状態で、請求項１１の発明の作用効果を達成するこ
とができる。よって、検出感度及び検出精度の向上を実
現することが可能となる。

【００２８】請求項１３の発明は、一対の感磁素子の周
回方向に巻回されその感磁素子によって検出された外部
磁場の検出軸成分に対して同一向きに結合し、一対の信
号処理回路の出力信号に応じて、外部磁場の検出軸成分
を相殺する磁場を生成する一対の負帰還励磁コイルと、
その一対の信号処理回路の出力する相互に反対極性の出
力信号の差が零となるように一対の負帰還励磁コイルに
通電する負帰還回路とを有することを特徴とする。

【００２９】一対の信号処理回路の出力する相互に反対
極性の出力信号の差は、外部磁場に比例した検出信号に
関してはそれぞれの信号処理回路の出力の和を意味す
る。従って、この和が零となるように、一対の負帰還励
磁コイルに電流が流されることは、一対のそれぞれの信
号処理回路の出力が零となるように、外部磁場の検出軸
成分を消去するように電流が流れることを意味する。従
って、本請求項の発明は、外部磁場に比例した検出信号
に関しては、一対の感磁素子を直列接続し、一対の検出
コイルを直列接続し、一対の負帰還励磁コイルを直列接
続したのと等価となる。

【００３０】これに対して、検出信号に含まれる同相成
分（同相雑音、ドリフト、直流成分等）は、差をとるこ
とから消去される。この構成により、同相外乱を除去し
た状態で、請求項１１、１２の発明の作用効果を達成す
ることができる。よって、出力値と検出磁場との直線性
が良く、且つ、外乱が排除されているため、検出精度を
極めて向上された車輌位置検出装置となる。

【００３１】請求項１４の発明は、所定期間のみ一対の
負帰還励磁コイルに通電する負帰還スイッチを有するこ
とを特徴とする。これにより、磁気センサアレイを１回
走査する場合に、各磁気センサの実質的な検出期間のみ
負帰還励磁コイルに通電されるので省電力化が達成され
る。

【００３２】請求項１５の発明は、一対の感磁素子に共
通にパルス電流を供給する発振器を独立に又は共通に有
することを特徴とする。共通化した場合には、装置の製
造コストの低減と装置の小型化を実現することが可能と
なる。

【００３３】請求項１６の発明は、感磁素子が周回方向
に磁気異方性を有することを特徴とする。この感磁素子
への通電により、その内部では周回方向の磁場が発生す
る。周回方向に磁気異方性を有することで、外部磁場の
検出感度を向上させることができる。

【００３４】請求項１７の発明は、感磁素子が交流電流
に対して表皮効果を発生する素子であることを特徴とす
る。表皮効果を発生することで、電流が表面に拘束され
る結果、外部磁場の交流電流による磁化変調（磁化ベク
トルの検出軸成分の大きさ）をより大きくすることがで
きる。よって、さらに検出感度を向上させることができ
る。従って、その感磁素子で磁気センサアレイを構成す
れば、車輌位置検出装置の検出感度をより向上させるこ
とができる。

【００３５】請求項１８の発明は、感磁素子は、アモル
ファス磁性体からなることを特徴とする。この構成によ
り、周回方向の透磁率が軸方向の透磁率よりも大きくす
る磁気異方性を大きくすることが可能となる。

【００３６】請求項１９の発明は、感磁素子がアモルフ
ァス磁性体からなるワイヤであることを特徴とする。こ
の構成により、周回方向の透磁率を軸方向の透磁率より
も大とするような磁気異方性を実現できる。これによっ
て高感度の磁場検出が可能となる。

【００３７】請求項２０の発明は、感磁素子、検出コイ
ル、負帰還励磁コイルは、基板上に搭載されて、樹脂モ
ールドで同一にパッケージされていることを特徴とす
る。この構成により、センサ部のみを個別素子として部
品化することができる。そして、これを配列すれば容易
に磁気センサアレイを形成することができる。又、故障
時には、この個別素子だけを交換すれば良い。よって、
保守が容易な車輌位置検出装置となる。

【００３８】請求項２１の発明は、感磁素子は両端で支
持通電する電極に置いて、感磁素子の上からアルミニウ
ム又はアルミニウム合金を被せて、超音波ボンディング
することで、感磁素子と電極とを接合することを特徴と
する。

【００３９】感磁素子がアモルファス磁性体の場合に
は、加熱すると結晶化が起こるので、加熱接合はできな
い。又、歪みに弱い。よって、このアモルファス磁性体
は超音波ボンディングにより電極へ接合することが望ま
しい。超音波ボンディングする場合には、その上にアル
ミニウム又はアルミニウム合金を置いて超音波ツールに
よって加圧する。これにより、このアルミニウム又はア
ルミニウム合金が緩衝作用をして、アモルファス磁性体
に歪みが印加されるのが防止される。又、アモルファス
磁性体の表面に形成された酸化膜が超音波により剥離さ
れて、アルミニウム又はアルミニウム合金に取り込まれ
る。この結果、アルミニウム又はアルミニウム合金とア
モルファス磁性体との機械的接合及び電気的接合が良好
に行われる。又、機械的な接合強度も確保されるので車
載用センサとして有効である。よって、走行中の振動に
も劣化しない耐久性に優れた車輌位置検出装置が実現で
きる。

【００４０】請求項２２の発明は、電極がニッケル、ア
ルミニウム、金、銅、銀、錫、亜鉛、白金、マグネシウ
ム、ロジウム、又は、これらの少なくとも１種を含む合
金から成ることを特徴とする。電極をこれらの材料とす
ることで、感磁素子である例えばアモルファス磁性体と
の超音波ボンディングによる強固な接合が可能となる。
よって、請求項２２の耐久性に優れた車輌位置検出装置
が実現できる。

【００４１】請求項２３の発明は、請求項２２の発明に
おいて、電極が表面層として、アミニウム又はアルミニ
ウム合金からなる層を有することを特徴とする。この構
成により、感磁素子の上に置かれるアミニウム又はアル
ミニウム合金との接合性が良く、感磁素子を電極に強固
に接合することが可能となる。これによっても、耐久性
に優れた車輌位置検出装置が実現できる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
いて説明する。尚、本発明は以下の実施例に限定される
ものではない。図１に本実施例の車輌位置検出装置を示
す。図は、ブロック構成図である。本実施例の車輌位置
検出装置は、走行路１の中央部に埋設された磁気マーカ
２の磁場を検出する磁気センサアレイ１００、磁気分布
算出手段である磁気分布算出装置２００、中央点算出手
段である中央点算出装置３００、そして横方向位置算出
手段である横方向位置算出装置４００から構成される。

【００４３】磁気センサアレイ１００は、磁気センサ１
１０を横方向（車幅方向）に等間隔に配列したセンサで
ある。走行路１の中央部に埋設された例えば永久磁石等
の磁気マーカ２は、路面法線方向に図示するような磁場
を形成する。この磁気マーカ２は走行方向に沿って離散
的に設けられている。間隔は等間隔、不等間隔等任意で
ある。磁気センサアレイ１００は、それを各位置の各磁
気センサ１１０によって検出する。そして、磁気分布算
出装置２００がそれを収集し磁気分布を算出する。尚、
詳細は後述するが、本実施例に用いられる磁気センサ１
１０はアモルファス磁性体を用いた高感度磁気センサで
あり、内蔵する発振器から送出される電流パルスによっ
て磁化ベクトルを変化させ、高感度に外部磁場を検出す
るセンサである。即ち、微弱磁場をも検出するセンサで
ある。

【００４４】磁気センサアレイ１００は、具体的には、
図３に示すように構成されている。４０個の磁気センサ
１１０の各出力はセンサコネクタ１２０に出力される。
又、センサコネクタ１２０から各磁気センサ１１０に順
次、図４に示すサンプル／ホールド制御装置２２０から
on/off制御信号が出力されて、各磁気センサ１１０が走
査される。尚、磁気センサ１１０は、図３において、セ
ンサ回路として表記されており、その具体的な回路構成
は後述する図１０に示されている。

【００４５】各磁気センサ１１０の出力する各アナログ
信号は、センサコネクタ１２０の各端子を介して、図４
に示す各サンプルホールド回路２１０に入力する。サン
プルホールド回路２１０はアナログスイッチ２１１と積
分器２２２とで構成されている。そして、サンプル／ホ
ールド制御装置２２０からの各制御信号ｇ１により、ア
ナログスイッチ２１１が閉成されて、積分器２２２で平
滑化されて、各増幅器２３０に出力される。このよう
に、各磁気センサ１１０は、サンプル／ホールド制御装
置２２０から出力される走査信号ｇ２（on/off制御信
号）に同期して、そのタイミングでのみ動作して検出信
号を出力し、走査信号ｇ１に同期してサンプルホールド
される。後述するが、走査信号ｇ２は、図１０に示すス
イッチ装置１９を１走査期間のうちのさらに検出期間の
みオンさせる。よって、後述するように、磁気センサ１
１０に給電される電力が間欠的となるために、省電力化
が図れる。図４に示すサンプルホールド回路２１０と増
幅器２３０が、図１に示す磁気分布算出装置２００の具
体的な構成である。

【００４６】図４に示す各増幅器２３０から出力される
出力信号BNC1〜BNC40 の値は、図２に示すような曲線上
の値となる。図２に、得られた磁気分布を示す。横軸は
磁気センサ１１０の位置番号（チャンネル番号）であ
る。これは、車幅方向の位置に相当する。縦軸は各磁気
センサ１１０が検出した磁場の大きさ（Gauss ）であ
る。この時、この磁気分布の頂点位置は、当然に磁気マ
ーカ２の位置に該当する。

【００４７】次に、図４に示す各増幅器２３０の出力信
号が図５に示すコンパレータ３１０に入力する。そし
て、コンパレータ３１０において、各入力信号ｇ３は、
参照電圧ｒ１と比較され、比較結果がコンパレータ３１
０から論理回路３２０に出力される。この参照電圧ｒ１
が図２に示す検出した磁場のしきい値に相当する。従っ
て、コンパレータ３１０の出力は、例えば、図２に示す
特性の場合には、BNC1から順に、「LLLLLLLLLLLLHHHHHH
HHHHHHHHLLLLLLLLLLLLLL」となる。但し、L はローレベ
ル、H はハイレベルを意味する。この参照電圧ｒ１は固
定レベルとしても良いが、１回前、又は、過去一定期間
に検出された磁気分布の最大値に基づいて、例えば、最
大値の１／２に設定しても良い。このような変動方式と
すれば、参照電圧ｒ１が相対的に決定されるので、確実
に精度良く磁気分布の中央点を検出することが可能とな
る。

【００４８】次に、論理回路３２０は、入力信号BNC1〜
BNC40 に対して、１〜４０のセンサ位置番号を付けて、
L からH へ切り換わる位置番号と、H からL へ切り換わ
る位置番号とを決定して、その２つの位置番号の平均の
位置番号を得る論理回路である。これによって、磁場分
布の中心を検出するセンサ位置番号を決定することがで
きる。この磁場分布の中心のセンサ位置番号は、後段の
制御装置４１０に入力する。制御装置４１０は、ＣＰＵ
４２０、ＲＯＭ４２１、ＲＡＭ４２２、入出力インタフ
ェース４２３等で構成されるコンピュータシステムであ
る。この制御装置４１０において、検出された中心位置
番号のセンサアレイ上の原点（中点）であるセンサ位置
番号２０と２１の間、即ち、２０．５に対する偏差が磁
気マーカからの車輛の位置ずれ量となる。この位置ずれ
量が０となるように、制御装置４１０によって、操舵角
が決定されて、フィードバック制御により自動操舵が行
なわれる。

【００４９】このようにして、車輛の道路幅に対する位
置を検出することができ、車輛が道路幅に対して、常
に、所定位置を保持するようにフィードバック制御され
て、車輛は道路に沿って誘導される。

【００５０】尚、図５に示す、コンパレータ３１０と論
理回路３２０が、図１の中央点算出装置３００を具体的
に構成している。又、図５に示す制御装置４１０が図１
に示す横方向位置算出装置４００を構成している。図１
に示す磁気分布算出装置２００、中央点算出装置３０
０、横方向位置算出装置４００の具体化は、それぞれの
機能が達成されれば十分であり、適宜なし得るものであ
る。特に、それらを分割して構成する必要はなく、それ
らの機能を有していさえすれば、単一の装置で具体化す
ることも可能である。

【００５１】例えば、図６に示すようにコンピュータ装
置で、本発明の装置を具体的に構成することも可能であ
る。磁気センサアレイ１５０の各出力をＣＰＵ５２０か
らの走査信号により、各アナログスイッチ５３０で、順
次、Ａ／Ｄコンバータ５１０に入力する。そして、Ａ／
Ｄコンバータ５１０によりディジタルデータに変換し
て、入出力インタフェース５１２を介して、ＣＰＵ５２
０によってＲＡＭ５１６に記憶する。そして、１回の走
査で、このＲＡＭ５１６に記憶されたデータが、図２に
示す分布となるので、その磁場分布に基づいて、中央位
置を測定することができる。

【００５２】図７は、ＣＰＵ５２０の処理手順を示した
フローチャートである。ステップ１００において、各ア
ナログスイッチ５３０を通過状態（通過状態とする１つ
のスイッチを順次移動させる）として、入力データをＲ
ＡＭ５１６に記憶する。次に、ステップ１１０におい
て、図２に示すように磁場分布を求める。検出磁場は、
磁気センサの位置番号に対応して、離散的な値として得
られるので、必要に応じて、補間処理により連続的な値
となるようにしても良い。次に、ステップ１２０におい
て、ステップ１１０で得られた磁場分布の最大値を検出
して、その最大値にある定数ａ（０＜ａ＜１）をかける
ことで、しきい値Ｔｈを求める。例えば、ａは、１／２
である。次に、ステップ１３０において、ステップ１１
０で求めた磁場分布曲線がステップ１２０で求めたしき
い値Ｔｈをとる位置Ｘを求める。例えば、図２に示す磁
場分布においては、切片Ｐ、Ｑに対応する位置Ｘ₁，Ｘ
₂が求められる。そして、ステップ１４０において、位
置Ｘ₁，Ｘ₂の相加平均により中央位置Ｘ_M（＝（Ｘ₁
＋Ｘ₂）／２）が求められる。そして、ステップ１５０
において、センサアレイの中央位置Ｘ₀（Ｘ方向の原
点）に対する偏差ΔＸ（＝Ｘ_M−Ｘ₀）が求められる。
尚、センサアレイの中央位置Ｘ₀は、図２においては、
２０．５である。この偏差ΔＸが車輛の現在の横ずれ量
となるので、その値が、例えば、自動操舵装置に出力さ
れる。自動操舵装置は、この横ずれ量ΔＸを０とするよ
うにＰＩ制御によるフィードバック制御が実施される。
次に、ステップ１６０において、次の走査タイミングか
否かが判定され、ステップ１７０で次の走査タイミング
まで待機した後、次の走査タイミングになると、ステッ
プ１００から上記した処理が繰り返される。このように
して、自動車の走行と共にマーカ２の位置が連続的に検
出される。

【００５３】以上述べた磁気分布の中央点を求める方法
をまとめると、次のようになる。図２に得られた磁気分
布を示す。横軸は磁気センサ１１０のチャンネル数であ
る。これは、車幅方向の位置に相当する。縦軸は各磁気
センサ１１０が検出さた磁力（Gauss ）である。この
時、この磁気分布の頂点位置は、当然に磁気マーカ２の
位置に該当する。

【００５４】図から分かるように、磁気分布の頂点近傍
は変化が緩やかであり、隣接した強度差は高々０．2 Ｇ
である。即ち、この磁気分布の最大強度から頂点、即ち
磁気マーカ２の位置を決定するには測定誤差があり精度
が劣るものとなる。中央点算出装置３００が、例えば磁
気分布の最大値を検出しその半値でこの磁気分布を切断
する。その切断点をＰ，Ｑとする。そして、それぞれの
横方向の座標Ｘ₁、Ｘ₂からＰ，Ｑの中点Ｍの座標（Ｘ
₁＋Ｘ₂）／２を算出する。切断点Ｐ，Ｑ近傍は、強度
勾配が大きいので（例えば、隣接点の強度差は約１．５
Ｇ）、切断点位置の誤差が低減される。即ち、その中点
位置Ｍ、即ち磁気マーカ２の位置が精度よく算出され
る。

【００５５】そして、横方向位置算出装置４００がその
Ｍ点位置から車輌位置を検出する。車輌位置は、例えば
走行路中央部（磁気マーカ位置）からの車輌の横ズレ量
である。それは、以下のようにして求められる。例え
ば、磁気センサ１１０の数を４０個とする。そうすれ
ば、正常走行中の磁気マーカ２位置は２０番目と２１番
目の磁気センサ１１０の間である。即ち、磁気分布の頂
点は、２０．５番目の位置と一致する。従って、車輌位
置は２０．５番目の磁気センサ位置（磁気センサアレイ
１００の中央位置）と磁気分布から算出される上記Ｍ点
位置との差△Ｘが横ズレ量、即ち車輌位置である。横方
向位置算出装置４００は、このように上記△Ｘを算出す
る。

【００５６】上述したように、磁気センサアレイ１００
から磁気分布を作成し、そして所定値で切断した両切断
点からその分布の中央点を算出するので、より精度よく
走行路中央部が算出される。従って、車輌の横方向の位
置が従来より精度良く検出される。又、以下に述べるよ
うにこの磁気センサ１１０は、高感度磁気センサであ
る。従って、微弱な磁場でも精度よく車輌位置を検出す
ることができる。

【００５７】図８に上記磁気センサアレイ１００を構成
する磁気センサ１１０のセンサヘッド部を示す。図は、
構成図である。センサヘッド部は、交流電流により磁化
ベクトルの検出軸成分が変化する感磁素子１０、その周
回方向に巻回された検出コイル１１から構成される。こ
の感磁素子１０は、例えば例えば、CoSiB 系、FeCoSiB
系、FeSiB 系これらの合金等からなるアモルファスワイ
ヤである。具体的な寸法を示せば、長さ３ｍｍ、直径３
０μｍである。これらのアモルファスワイヤは、導電性
を有する高透磁率軟磁性体である。この感磁素子１０に
交流電流を印加した場合の動作を以下に説明する。

【００５８】この感磁素子１０は高透磁率軟磁性体であ
るので、外部磁場Ｈｘがある場合はそれにより容易にそ
の方向に磁化される。例えば、それを磁化ベクトルＭｘ
で表す。その大きさは外部磁場Ｈ_Xによって決定され
る。次に、本素子に交流電流Ｉを印加する。この感磁素
子１０は導電性を有するので電流が流れ、この電流によ
り周回方向に磁場Ｈ_rが生成される。その結果、この交
流磁場Ｈ_rにより感磁素子１０の磁化ベクトルＭの周回
方向成分が振動する。この結果、Ｍ−Ｈ曲線の非線形性
から磁化ベクトルＭの検出軸方向成分も振動することに
なる。磁化ベクトルの検出軸成分Ｍｘの時間変動によっ
て磁束Ｂｘが時間変動する。

【００５９】この磁束変化は、検出コイル１１で検出さ
れる。この検出コイル１１の巻き数は、１例であるが、
４０ｔである。その検出値は、周波数ωと磁束密度Ｂ_x
の振幅の積に比例した端子間電圧Ｅ₁である。端子間電
圧Ｅ₁は、電流Ｉの周波数ωと外部磁場Ｈ_xの積に比例
していることから、周波数ωを大きくすることで、外部
磁場Ｈ_xが微小であっても検出感度を高くすることがで
きる。従って、本件発明では、このために供給電流Ｉを
高周波成分を含むパルス電流としている。勿論、交流電
流であっても良い。

【００６０】図９に外部磁場と検出コイル１１のコイル
パルス電圧との関係を示す。これは、外部磁場Ｈｘがあ
る場合にパルス電流Ｉを流して、検出コイル１１の出力
を測定したものである。外部磁場Ｈｘ＝０近傍で、両者
に線形性が見られることが分かる。実際には、この部分
を図示しない増幅器で増幅して使用する。尚、上記検出
において、上記交流電流を高周波とすれば外部磁場は静
磁場であっても低周波で変動する変動磁場であってもよ
い。両者を検出することができる。走行路中央部に埋設
された磁気マーカを通過する場合は、低周波変動磁場と
なる。本実施例では、磁気マーカをこの低周波変動磁場
として検出する。

【００６１】又、上記感磁素子１０は導電体であるので
周波数ωを高くすると表皮効果により感磁素子の表面に
のみ電流が流れる。その結果、磁壁の移動が抑制され
て、磁気ベクトルの回転のみを生じ、即ち、磁化容易方
向が周回方向になり、上記した現象が顕著となる。この
意味において、本実施例では以下に示すように高周波成
分を有するパルス電流を用いている。又、印加する電流
は、パルス電流の他、パルス電流を含む概念の高周波電
流でも良い。又、単一周期だけの電流を印加しても、繰
り返し周期の電流を印加するようにしても良い。

【００６２】図１０に、検出コイル１１によって得られ
た信号を処理するセンサ回路を示す。センサ回路は、発
振器１３、微分回路１４、スイッチ装置１５、１９、信
号処理回路１６、負帰還励磁コイル１２、負帰還回路１
７から構成される。発振器１３は矩形波を発振する矩形
波発振回路である。発振器１３は、より具体的にはＣ−
ＭＯＳマルチバイブレータを用いることができる。この
矩形波は微分回路１４にて微分されて、抵抗Ｒ₄を介し
て感磁素子１０に印加される。抵抗Ｒ₄は定電流を供給
するための抵抗である。このような回路によりパルス電
流Ｉが感磁素子１０に供給される。パルス電流は、例え
ば、立ち上がり時間が約５ｎｓである。

【００６３】検出コイル１１の一端ａは、スイッチ装置
１５に接続されている。スイッチ装置１５は、より具体
的には、一例として、トランジスタから成るアナログス
イッチ装置を用いることができる。次に、スイッチ装置
１５を通過した信号は、信号処理回路１６に入力する。
この信号処理回路１６は、一例として、コンデンサＣ ₄
と抵抗Ｒ₅とから成るピークホールド回路で構成するこ
とができる。この信号処理回路１６により繰り返して検
出されるパルス信号のピークがホールドされる。パルス
電流を繰り返して供給し、パルス信号を繰り返して検出
する場合には、このようにピークホールド回路の他、ピ
ークに比例した量が検出されるならば、積分回路、平滑
回路等を用いることが可能である。

【００６４】検出コイル１１は、インダクタンスと浮遊
容量を有し、他の線路においてもインダクタンスと浮遊
容量が存在する。従って、検出コイル１１の検出する信
号には、パルス電流に応答した単一パルスだけではな
く、それに続く振動波形が含まれることになる。このた
め、パルス電流に応答した成分のみを抽出するために、
スイッチ装置１５が設けられている。又、検出コイル１
１の検出信号が出力されるタイミングとスイッチ装置１
５が完全にオンとなるタイミングとで位相同期をとるた
めに、スイッチ装置１５の制御信号に対して、感磁素子
１０に印加するパルス電流Ｉは約１０ｎｓ遅延させてい
る。要は、スイッチ装置１５には、パルス電流に応答し
正確に外部磁場に比例した信号成分のみを通過させる期
間だけオンとするように制御信号を印加すれば良い。

【００６５】信号処理回路１６の出力信号は負帰還回路
１７に入力している。検出コイル１１の他端子ｂが差動
増幅器１７１の反転入力端子に接続され、信号処理回路
１６の信号端子が差動増幅器１７１の非反転入力端子に
接続されている。そして、差動増幅器１７１の出力端子
は、スイッチ装置１９を介して負帰還励磁コイル１２に
接続されている。この構成により、差動増幅器１７１の
入力端子間電圧が零となるように、負帰還励磁コイル１
２に電流が流れることになる。即ち、感磁素子１０を貫
く外部磁場が零であれば、検出コイル１１の検出信号も
零となるから、負帰還励磁コイル１２は、結局、測定す
べき外部磁場を打ち消す作用をする。尚、スイッチ装置
１９は、磁場を検出する時にのみオンされる。即ち、図
３、図４に示す制御信号ｇ２によってオンされる。これ
は、各走査期間において、各磁気センサ１１０が走査さ
れて磁場を検出する期間だけ、負帰還電流が通電するこ
とを意味する。このように、省電力化を図ることができ
る。しかし、通電期間の長さは任意であり、例えば、１
つの走査と次の走査との間に期間がある場合には、この
スイッチ装置１９をオンする期間を走査期間とするよう
にしても良い。

【００６６】図９の特性において、負帰還をかけない状
態では、Ａ点の検出信号が出力されたとすると、このＡ
点を原点とするのに必要な電流が負帰還励磁コイル１２
に流れることになる。この負帰還電流はＡ点における外
部磁場の大きさに比例するので、この差動増幅器１７１
の出力信号が測定すべき磁場の大きさに比例した信号と
なる。このように測定点を図４の特性曲線における原点
付近とすることで、より直線性の良い磁場測定が可能と
なる。

【００６７】磁気センサアレイ１００には、このような
回路と上述した感磁素子１０からなる磁気センサ１１０
がアレイ状に配列されている。従って、走行路中央部に
埋設された磁気マーカの磁力が微弱であってもそれによ
る磁気分布を精度よく検出することができる。尚、発振
回路１３と微分回路１４とは、各磁気センサ１１０毎に
設けても良いし、共通にしても良い。

【００６８】次に、感磁素子１０、検出コイル１１、信
号処理回路１６、負帰還回路１７、負帰還励磁コイル１
２等を一対用いて、同相雑音等を除去することで、より
検出精度を向上させたセンサ回路について説明する。ノ
イズが存在する場合は、この回路が望ましい。この回路
の特徴は、図１１に示すように一対の感磁素子１０ａ、
１０ｂを設け、外部磁場がそれらの素子を同様に貫通す
るようにして電気的に並列接続としたことである。機構
的配置は後述するような並列配置でも直列配置でも良
い。即ち、一対の感磁素子１０ａ、１０ｂの軸方向に同
一の外部磁場成分が貫通するようにすればよい。即ち、
平行な配置で位置的に接近していれば良い。

【００６９】図１１に示すように、一対の感磁素子１０
ａと１０ｂの接続点ｄはグランドに接続されており、そ
れぞれの他端ｅ，ｆからパルス電流が供給される。一対
の負帰還励磁コイル１２ａ、１２ｂは、直列接続されて
おり、共通の負帰還電流が流れて、一対の感磁素子１０
ａ、１０ｂの内部磁場を零とするように機能する。即
ち、それぞれの負帰還励磁コイル１２ａと１２ｂは、そ
れぞれの感磁素子１０ａ、１０ｂ内の外部磁場に比例し
た磁化ベクトル変化を打ち消す方向に巻かれている。こ
の場合も、スイッチ装置１９によって、走査期間におい
て、各磁気センサ１１０が磁場を検出する期間だけ、負
帰還電流が流れるようにしても良い。これにより、小電
力化が図れる。

【００７０】一対の検出コイル１１ａ、１１ｂは、それ
ぞれの感磁素子１０ａ、１０ｂの周囲に巻回されてい
る。そして、スイッチ装置１５ａを通過する信号の極性
とスイッチ装置１５ｂを通過する信号の極性が反対とな
るように、各検出コイル１１ａ、１１ｂの一方の端子に
スイッチ装置１５ａ、１５ｂが接続されている。即ち、
検出コイル１１ａ、１１ｂによる起電力Ｅａ₁、Ｅａ₂
の向きが図１１に示す向きとなるように、回路が配置さ
れている。差動増幅器１７１の反転入力端子には信号処
理回路１６ａの出力信号Ｇａ₁が入力し、差動増幅器１
７１の非反転入力端子には信号処理回路１６ｂの出力信
号Ｇｂ₁が入力している。よって、この差動増幅器１７
１は、Ｇｂ₁−Ｇａ₁＝Ｅｂ₁−（−Ｅａ₁）＝Ｅｂ₁
＋Ｅａ₁が零となるように、負帰還電流を一対の負帰還
励磁コイル１２ａ、１２ｂに供給する。従って、それぞ
れの検出コイル１１ａ、１１ｂの検出信号Ｅａ₁、Ｅｂ
₂のそれぞれが零となるように、負帰還電流が負帰還励
磁コイル１２ａ、１２ｂに供給されることになる。従っ
て、前述した場合と同様に図９の特性曲線の原点付近で
外部磁場を測定することができるので、直線性が良く、
検出精度が向上する。

【００７１】一方、差動増幅器１７１に入力する２つの
信号に含まれる同相成分は相殺される。その結果、検出
信号に含まれる同相成分は、負帰還電流に影響を与えな
い。同相成分は、雑音、温度変化に伴うドリフト成分等
である。よって、これらの同相外乱が除去されて測定さ
れるために検出精度が向上する。磁気センサアレイ１０
０を、上記１対のセンサヘッドとセンサ回路からなる磁
気センサ１１０で構成すれば、より検出精度をより一層
向上させることができる。尚、発振器１８は、図１１に
示すように、アレイ状に配列された他の感磁素子に共通
に設けても良い。勿論、それぞれ別々に設けても良い。

【００７２】次に、磁気センサの機構的な構成について
説明する。この磁気センサを用いた磁気センサアレイは
車載用に用いることを目的としている。よって、機構部
を振動等の外乱に対して頑強とする必要がある。ここで
は、１つの感磁素子１０ａを代表として説明する。感磁
素子１０ａは、図１２に示すように基板３０ａの上に配
置されている。基板３０ａの上には、電極３１ａ、３２
ａが配設されており、その上に感磁素子１０ａが両端を
支持通電されるようにして配設されている。この感磁素
子１０ａは電極３１ａ、３２ａに対してアルミニウム３
３ａ、３４ａを用いて、超音波ボンディングで接合され
ている。

【００７３】以下、図１２に示すような個片素子５０を
形成する方法について詳述する。先ず、平板状のセラミ
ックス、ＰＣＢ樹脂、シリコン等のいずれかから成る基
板３０ａの表面に銅を蒸着する。基板３０ａは絶縁性が
望ましく、少なくとも電極形成部は絶縁されている必要
がある。そして、フォトリソグラフィ工程を経て、電極
３１ａ、３２ａを残すようにエッチングを行う。このよ
うにして、多数の感磁素子１０ａが配置可能な基板を得
る。次に、感磁素子１０ａを基板上の電極３１ａ、３２
ａ上に配置して、図１３に示すように、その上からアル
ミニウム又はアルミニウム合金から成るプレート３３ａ
を配置して、上からボンディングツール９０で加圧し
て、超音波振動を発生させて接合させる。これにより、
プレート３３ａ、感磁素子１０ａ、電極３１ａがそれぞ
れが相互に接続される。その後、プレート３３ａを切断
することで、１つの電極に対する感磁素子１０ａの接合
が完了する。このように、１枚の基板上において、多数
の感磁素子を、順次、配置して超音波接合を行う。そし
て、この基板を図１２に示すような短冊形状に分離す
る。

【００７４】電極３１ａの材料は感磁素子１０ａと超音
波接合が可能な材料で導電性が有ればなんでも良い。例
えば、ニッケル、アルミニウム、金、銅、銀、錫、亜
鉛、白金、マグネシウム、ロジウム、又は、これらの少
なくとも１種を含む合金が望ましい。又、図１３に示す
ように、電極３１ａの表面にはアルミニウム又はアルミ
ニウム合金から成る層３１１ａが形成されていても良
い。この場合の接合は、アルミニウム又はアルミニウム
合金プレートを電極３１ａの上に置き、その上に感磁素
子１０ａ置いて、さらにアルミニウム又はアルミニウム
合金から成るプレート３３ａを置いて、超音波ボンディ
ングを行うことで形成することができる。即ち、感磁素
子１０ａを上下から挟む材料がアルミニウム又はアルミ
ニウム合金とすることで、機械的接合及び電気的接触を
完全なものとすることができる。さらに、電極３１ａの
上にアルミニウム又はアルミニウム合金を蒸着又はメッ
キしてから、接合させるようにしても良い。尚、電極３
１ａ、３２ａは、後述する配線膜やリードピンと電気接
続するためのワイヤボンディングのランドとなる。

【００７５】超音波ボンディングを用いる理由は、感磁
素子として、アモルファス磁性体、特に、アモルファス
ワイヤを用いているために、加熱によるハンダ接合は、
結晶化が起こるために使用できないためである。又、ア
モルファス磁性体は表面が酸化されており、ハンダ接合
ができない。超音波ボンディングのろうとして、アルミ
ニウム又はアルミニウム合金を用いると、機械的接合が
強固となり電気的接触が良好となることが本発明者によ
り初めて発見された。アモルファスワイヤの表面酸化膜
が超音波振動により剥離され、還元元素であるアルミニ
ウムと結合して、容易にアルミニウムプレートに取り込
まれる。この機構により電気的接触と機械的接合が良好
となる。これにより、機械振動等に頑強な素子が実現さ
れる。即ち、振動の激しい車輌に搭載可能とすることが
できる。

【００７６】尚、アルミニウム又はその合金からなるプ
レート３３ａは、アモルファスワイヤから成る感磁素子
１０ａの上に設けることで、ボンディングツール９０の
接触時の衝撃力が感磁素子１０ａに直接伝達することが
阻止されるという効果がある。即ち、プレート３３ａは
緩衝作用をし、超音波ボンディング時に感磁素子１０ａ
に応力歪みを発生させることが防止される。

【００７７】次に、図１２に示す個片素子５０に対し
て、図１４に示すように、検出コイル１１ａと負帰還励
磁コイル１２ａの巻かれたボビン８０ａの中心空間部に
個片素子５０を挿入して、ホビン８０ａと基板３０ａと
を接合する。次に、この個片素子５０を内在したボビン
８０ａを平板状のセラミクス基板８１に接合する。ボビ
ン８０ｂに対しても同様にする。この時、感磁素子１０
ａと１０ｂとは平行になるように配置する。尚、コイル
のボビンへの巻き付けは、検出コイル１１ａと負帰還検
出コイル１２ａとを２本同時に巻けば良い。即ち、同じ
方向に同時に巻くことで、製造が簡単となる。勿論、別
々に、同一方向、又は、異なる方向に巻いてもかまわな
い。同一方向か逆方向に巻くかは、検出信号の取り出し
端子を逆にするか否かの問題であり、巻回方向は任意で
ある。

【００７８】セラミクス基板８１上には、図１５に示す
ように、配線膜９２が蒸着されており、一対の感磁素子
１０ａ、１０ｂ、一対の検出コイル１１ａ、１１ｂ、一
対の負帰還励磁コイル１２ａ、１２ｂとの電気接続がワ
イヤボンディング又はハンダ接合によって成されてい
る。又、セラミクス基板８１の各配線膜９２と各リード
ピン９３との電気的接続は、スルーホールによるハンダ
接合や、ワイヤボンデヤング等により行われている。リ
ードピン９３は、一対の感磁素子１０ａ、１０ｂにパル
ス電流を供給する２本のピン、一対の検出コイル１１
ａ、１１ｂからそれぞれの検出信号を出力する４本のピ
ン、一対の負帰還励磁コイル１２ａ、１２ｂに電流を供
給する１本のピンと、グランドピンの合計８本のピンで
構成されている。このように一対の感磁素子１０ａ、１
０ｂの接続点と、負帰還励磁コイル１２ａと負帰還励磁
コイル１２ｂとの直列接続の一端とをグランドとしてい
ることから、ピンの数を減少させることができる。尚、
９５はモールドである。

【００７９】図１６に図１５の側面図を示す。磁気セン
サヘッドを図１４、図１５のように組み立てた後、樹脂
モールド成形を行う。そして、図１５のモールド９５が
形成されて、リードフレームの枠を切断して、リードピ
ン９３を曲げ加工することで、図１６のようなモールド
ＩＣの形状をしたセンサヘッドが製造される。尚、図１
０に示した発振回路１３とそれに続くセンサ回路、又は
図１１に示した発振回路１８とそれに続くセンサ回路を
ＩＣチップ化し、それらと同時にモールドしてもよい。
より取り扱いに便利な磁気センサユニットが形成でき
る。又、同様に他のパケージング方法を用いるならば、
磁気センサユニット全体を個別ＩＣ素子とすることも可
能である。この磁気センサユニットを複数、アレイ状に
配置すれば容易に磁気センサアレイが形成できる。

【００８０】（変形例）以上、発明の実施の形態を示し
たが、他に様々な変形例が考えられる。例えば、図１に
おいては磁気センサアレイ１００は、等間隔に配列され
た磁気センサとしたが、図１７に示すように、中央部及
び周辺部でその密度は高く、両端部でそれを低くしても
よい。磁気分布は、中央部周辺部で変化が大きく両端部
で緩慢であるからである。この構成により、磁気分布が
より効率よくより精度良く得られる。即ち、車輌位置が
より効率よく、より精度よく得られる。

【００８１】上記実施例では、パルス電流による感磁素
子１０の検出軸方向の磁化ベクトルの時間変動の大きさ
が外部磁場の検出軸成分に比例することを用いて、検出
コイルで、外部磁場（磁気マーカ２）を検出した。しか
し、この感磁素子１０（アモルファス磁性体）は外部磁
場Ｈ_xに応じてインピーダンスが変化する性質がある。
即ち、磁気インピーダンス素子である。例えば、外部磁
場に応じてインピーダンスが減少する。従って、図１８
に示す回路において、抵抗Ｒで信号源のパルス電圧の分
圧を測定すれば外部磁場Ｈ_xが測定される。実際には、
例えば様々な強度の磁場においてその分圧を検出し、電
圧値と磁場強度のグラフを作成しておく。測定は、磁気
マーカ２の通過時にパルス電圧を検出し、上記グラフか
らその時の磁場強度を算出する。上記感磁素子１０をこ
のように用いてもよい。又、車載時には、上記感磁素子
と同等の接合、同等の樹脂モールドパッケージングを行
う。

【００８２】又、上記実施例では一対の感磁素子を平行
に配置したが、直線上に配置しても良い。さらに、モー
ルド成形については、一対の感磁素子を有する補償型の
検出装置について述べたが、図１０に示す補償型でない
センサヘッドに関してもモールド成形して構成しても良
い。又、モールドの他、他のパッケージング方法を用い
ても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車輌位置検出装置の構成ブロック図。

【図２】本発明に係る磁気センサアレイが検出する磁気
マーカの磁気分布図。

【図３】本発明の実施例の磁気センサアレイの具体的な
構成を示した構成図。

【図４】本発明の実施例の磁気分布算出装置の具体的な
構成を示した構成図。

【図５】本発明の実施例の中央点算出装置と横方向位置
算出装置の具体的な構成を示した構成図。

【図６】本発明の他の実施例の具体的な構成を示した構
成図。

【図７】同実施例の装置のＣＰＵの処理手順を示したフ
ローチャート。

【図８】本発明の原理を示した説明図。

【図９】本発明により検出される外部磁場と検出信号と
の関係を示した特性図。

【図１０】本発明の一実施形態を示したセンサヘッド及
びセンサ回路図。

【図１１】本発明の他の実施形態の補償型のセンサヘッ
ド及びセンサ回路図。

【図１２】感磁素子を搭載した個片素子の構造を示した
構造図。

【図１３】感磁素子と電極との接合部分を示した断面
図。

【図１４】センサヘッドを組み立てた様子を示した斜視
図。

【図１５】センサヘッドを組み立てた様子を示した平面
図。

【図１６】センサヘッドを組み立てた様子を示した側面
図。

【図１７】本発明の変形例に係る磁気センサアレイ構成
図。

【図１８】本発明の変形例に係る磁気インピーダンス検
出回路。

【図１９】従来の車輌位置（磁気マーカ）検出方法説明
図。

【図２０】従来の車輌位置（磁気マーカ）検出方法説明
図。

【図２１】従来の車輌位置（磁気マーカ）検出方法説明
図。

【符号の説明】

１０…感磁素子１０ａ，１０ｂ…感磁素子１１…検出コイル１２…負帰還励磁コイル１３…発振器１４…微分回路１５…スイッチ装置１６…信号処理回路１７…負帰還回路１８…発振回路１９…スイッチ装置３０ａ…基板３１ａ，３２ａ…電極３３ａ，３４ａ…プレート９５…モールド１００…磁気センサアレイ２００…磁気分布算出装置３００…中央点算出装置４００…横方向位置算出装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鷲見正和愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地愛知製鋼株式会社内 (72)発明者加古英児愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地愛知製鋼株式会社内 (72)発明者山本道治愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地愛知製鋼株式会社内Ｆターム(参考） 5H180 AA27 CC19 5H301 AA01 AA09 CC03 CC06 EE06 GG29 HH01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行レーン中央部に走行方向に埋設された
磁気マーカの磁場を車輌下部に横方向に配列された磁気
センサアレイで検出し、該磁気センサアレイの出力に基
づいて前記走行レーン中央部に対する前記車輌の横方向
の位置を検出する車両位置検出装置であって、前記磁気センサアレイを構成する磁気センサを磁気イン
ピーダンス効果素子とし、前記磁気センサアレイの出力から横方向に沿った磁気分
布を算出する磁気分布算出手段と、前記磁気分布を所定強度で切断し、左右の切断点の中央
を前記磁気分布の中央点とする中央点算出手段と、前記磁気分布の中央点の前記磁気センサアレイ上の位置
に基づいて前記車輌の横方向の位置を検出する横方向位
置検出手段とを備えたことを特徴とする車両位置検出装
置。
【請求項２】前記磁気分布の中央点は、前記左右の切断
点位置の相加平均により算出されることを特徴とする請
求項１に記載の車両位置検出装置。
【請求項３】前記磁気センサアレイを構成する磁気セン
サは、アレイ中央部及びその周辺部で高密度に配置さ
れ、両端部に向かって低密度になるように配置されてい
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車輌
位置検出装置。
【請求項４】前記所定強度は、前記磁気分布の最大強度
に基づいて算出されることを特徴とする請求項１乃至請
求項３の何れか１項に記載の車輌位置検出装置。
【請求項５】前記磁気センサアレイの磁気センサは、該
磁気センサに供給される交流電流により外部磁場の検出
軸方向の磁化ベクトル成分が変化する感磁素子であり、前記交流電流を発振する発振器と、前記感磁素子の周回方向に巻回され、前記検出軸方向の
磁束変動を検出する検出コイルと、を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れ
か１項に記載の車両位置検出装置。
【請求項６】前記発振器の発振する交流電流はパルス電
流であることを特徴とする請求項５に記載の車輌位置検
出装置。
【請求項７】前記発振器は、矩形波発振回路と、矩形波
発振回路の出力する矩形波を微分し微分信号を前記パル
ス電流とする微分回路とから成ることを特徴とする請求
項６に記載の車両位置検出装置。
【請求項８】前記パルス電流に同期して前記検出コイル
の出力の最初に現れる第１パルスのみを通過させるスイ
ッチ装置と、該スイッチ装置を通過した第１パルスのピーク値又は繰
り返し出力される第１パルスのピーク値が形成する信号
を出力する信号処理回路と、を更に有することを特徴とする請求項６又は請求項７に
記載の車両位置検出装置。
【請求項９】前記感磁素子の周回方向に巻回され、前記
信号処理回路の出力信号に応じて、外部磁場の検出軸成
分を相殺する磁場を生成する負帰還励磁コイルと、前記信号処理回路の出力信号が零となるように前記負帰
還励磁コイルに通電する負帰還回路と、を有することを特徴とする請求項８に記載の車両位置検
出装置。
【請求項１０】所定期間のみ前記負帰還励磁コイルに通
電する負帰還スイッチを有することを特徴とする請求項
９に記載の車両位置検出装置。
【請求項１１】前記感磁素子は前記外部磁場が貫き前記
パルス電流が流れる一対の感磁素子から成り、前記検出
コイルはそれぞれの感磁素子に巻回された一対の検出コ
イルから成ることを特徴とする請求項６に記載の車両位
置検出装置。
【請求項１２】前記パルス電流に同期して前記一対の検
出コイルのそれぞれの出力の最初に現れる第１パルスの
みを通過させる一対のスイッチ装置と、前記一対のスイッチ装置を通過したそれぞれの第１パル
スのピーク値又は繰り返し出力される第１パルスのピー
ク値が形成する信号を出力する一対の信号処理回路と、をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載の車
両位置検出装置。
【請求項１３】前記一対の感磁素子の周回方向に巻回さ
れ、該感磁素子によって検出された前記外部磁場の検出
軸成分に対して同一向きに結合し、前記一対の信号処理
回路の出力信号に応じて、前記外部磁場の検出軸成分を
相殺する磁場を生成する一対の負帰還励磁コイルと、前記一対の信号処理回路の出力する相互に反対極性の出
力信号の差が零となるように前記一対の負帰還励磁コイ
ルに通電する負帰還回路と、とを有することを特徴とする請求項１２に記載の車両位
置検出装置。
【請求項１４】所定期間のみ前記一対の負帰還励磁コイ
ルに通電する負帰還スイッチを有することを特徴とする
請求項１３に記載の車両位置検出装置。
【請求項１５】前記一対の感磁素子に共通にパルス電流
を供給する発振器を独立に又は共通に有することを特徴
とする請求項１１乃至請求項１３の何れか１項に記載の
車両位置検出装置。
【請求項１６】前記感磁素子は、周回方向に磁気異方性
を有することを特徴とする請求項５乃至請求項１５の何
れか１項に記載の車両位置検出装置。
【請求項１７】前記感磁素子は、前記交流電流に対して
表皮効果を発生する素子であることを特徴とする請求項
５乃至請求項１６の何れか１項に記載の車両位置検出装
置。
【請求項１８】前記感磁素子は、アモルファス磁性体か
らなることを特徴とする請求項５乃至請求項１７の何れ
か１項に記載の車両位置検出装置。
【請求項１９】前記アモルファス磁性体は、ワイヤ形状
であることを特徴とする請求項１８に記載の車両位置検
出装置。
【請求項２０】前記感磁素子、前記検出コイル及び前記
負帰還励磁コイルは、基板上に搭載されて、樹脂モール
ドで同一にパッケージされていることを特徴とする請求
項５乃至請求項１９の何れか１項に記載の車両位置検出
装置。
【請求項２１】前記感磁素子は両端で支持通電する電極
に置いて、前記感磁素子の上からアルミニウム又はアル
ミニウム合金を被せて、超音波ボンディングすること
で、前記感磁素子と前記電極とを接合することを特徴と
する請求項５乃至請求項２０の何れか１項に記載の車両
位置検出装置。
【請求項２２】前記電極は、ニッケル、アルミニウム、
金、銅、銀、錫、亜鉛、白金、マグネシウム、ロジウ
ム、又は、これらの少なくとも１種を含む合金から成る
ことを特徴とする請求項２１に記載の車両位置検出装
置。
【請求項２３】前記電極は、表面層としてアミニウム又
はアルミニウム合金からなる層を有することを特徴とす
る請求項２２に記載の車両位置検出装置。