JP2002198582A

JP2002198582A - 磁場検出装置

Info

Publication number: JP2002198582A
Application number: JP2000391920A
Authority: JP
Inventors: Kaneo Mori; 佳年雄毛利; Masaki Mori; 正樹森; Kazumasa Washimi; 和正鷲見; Yoshinobu Motokura; 義信本蔵
Original assignee: Aichi Steel Corp; Japan Science and Technology Corp
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; Aichi Steel Corp
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2000-12-25
Publication date: 2002-07-12

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化された高感度・高精度磁場検出装置を提
供する。【解決手段】外部磁場に応じてインピーダンスが変化す
るＭＩ素子を用いた磁場検出装置である。ＭＩ素子とし
てアモルファス磁性体１０を用いる。発振器１３により
ＭＩ素子にパルス電流を供給し、信号処理回路１００で
ＭＩ素子にかかる電圧を検出する。即ち、外部磁場に応
じたインピーダンスを電圧で検出する。この時、増幅率
が調整可能な増幅器１２０、増幅率を制御する制御回路
１３０、制御量を記憶するメモリ装置１４０を備える。
この装置の製造時には、調整入力端子１４５から数値を
入力し、増幅率を調整する。即ち、ＭＩ素子の感度のバ
ラツキを製造時になくす。又、ＭＩ素子以外を集積回路
で構成し、ＭＩ素子とその集積回路を１体にモールドし
てモールドＩＣチップとする。これにより、小型化され
た高感度・高精度磁場検出装置が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁場が所定レベル
を超えるタイミングを高感度に検出する高感度磁場検出
装置に関する。特に、その感度が容易に校正され、その
磁気感度特性にバラツキのない磁場検出装置に関する。
又、感磁素子と集積回路を一体にモールドすることでＩ
Ｃ化した小型の高精度磁場検出装置に関する。具体的な
応用例としては、自動車用ＡＢＳの回転センサや、磁気
スケールに応用することができる。本発明は、微小磁場
が存在することの検出や、交流的に変動する微小磁場の
極値を高精度で検出できる検出装置に用いることができ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、磁場を検出するセンサとし
て、ホール素子、ＭＲ（磁気抵抗）素子、磁気ピックア
ップ素子等が知られている。しかし、これらのセンサは
感度が低いため、検出可能磁場は、１．４×１０⁴Ａ／
ｍ程度に過ぎない。又、それらの感度にはバラツキがあ
る。例えば、ＭＲ素子を生産した場合、データシートに
よればその感度のバラツキは図２５に示すような磁界感
度ヒストグラムで表される（日本電気ＭＲＭＳ系データ
シート）。又、ホール素子には図２６に示すヒステリシ
スがある（旭化成電子ＥＷ系データシート）。即ち、磁
束密度の変化方向によって、磁界の有無を検出する動作
点が異なる。即ち、磁束密度Ｂｒｐ点と磁束密度Ｂｏｐ
で異なる（図２６）。同一の磁束密度に対して、異なる
出力（’Ｈ’、’Ｌ’）をすることになる。即ち、原理
的に誤差を有する素子である。又、低温においては、例
えば室温が２０℃から２５℃に変化した場合、センサ感
度が７０％変化する素子である。

【０００３】このような状況の中、より小型でより高感
度なセンサ実現のため、本件出願の発明者の一人は、径
５０μｍ程度のアモルファスワイヤに、２００ＫＨｚ以
上の高周波電流を流す時、このワイヤに平行な外部磁場
成分に応じて、このワイヤのインピーダンスが大きく変
化する現象を発見した。そして、この原理を用いた外部
磁場の大きさそのものを検出する検出素子を提案した
（特開平７−１８１２３９号）。

【０００４】さらに、同一発明者は、インピーダンス変
化による端子間電圧が、外部磁場の０〜４００Ａ／ｍの
範囲で、同一の端子間電圧に対して２つの異なる外部磁
場を取ることを見い出した。そして、このことが、０〜
４００Ａ／ｍ付近の磁場を端子間電圧から一意的に決定
できないことにから、直流バイアス磁場を印加して、０
点をオフセットさせたセンサを提案した（特開平７−２
４８３６５号）。このようにいわゆる磁気インピーダン
ス素子と呼ばれる高感度な磁場検出センサが提案されて
いるが、さらに、この磁気インピーダンス素子を用い
た、各種の用途に応用できる小型で、磁気特性にバラツ
キのない高感度な磁場検出装置の開発が要請されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】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
磁気インピーダンス効果を用いた磁気センサに増幅率の
制御可能な増幅器を備えて、検出感度にバラツキのない
レベルセンサ、即ち磁気レベルを２値的に検出する新た
な磁場検出装置を提供することである。又、他の目的
は、上記装置を磁場検出しきい値の低い、高感度な装置
とすることである。又、他の目的は、上記装置を小型化
し利便性を向上させることである。又、他の目的は、上
記磁場検出装置を温度依存性の少ない安定した装置とす
ることである。又、他の目的は、検出を低消費電力で行
うことである。又、他の目的は、検出磁場方向を容易に
判別させることである。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、本件各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。

【０００６】

【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、外部磁場に応じてインピーダンスが変化
する磁気インピーダンス効果を用い、そのインピーダン
ス変化に基づいて前記外部磁場の大きさを検出する磁場
検出装置であって、パルス電流又は高周波電流により周
回方向に励磁される感磁素子と、感磁素子にパルス電流
又は前記高周波電流を供給する発振手段と、その感磁素
子の端子間のインピーダンスに関連する物理量を検出す
る検出手段と、検出手段の出力信号を増幅する増幅器
と、その増幅器の出力と所定レベルとを比較しその比較
結果を２値信号として出力する比較手段と、増幅器の増
幅率及び／又は比較手段への所定レベルを制御する制御
手段と、その制御手段に所定の数値を与えるメモリ手段
とを有することを特徴とする。

【０００７】感磁素子は、例えば、図２に示すように線
状の素子であり、外部磁場に応じてインピーダンスが変
化する磁気インピーダンス素子である。この素子は、高
透磁率磁性体であり、パルス電流Ｉ又は交流電流Ｉを流
せば周回方向に励磁される素子である。この周回方向の
励磁Ｈ_rにより内部の磁気モーメントＭがパルス電流又
は交流電流に応じて変化する。そして、この磁気モーメ
ントＭの変化特性が印加される磁場Ｈ_xの存在により変
化する。換言すれば、外部磁場により、この感磁素子の
透磁率が変化する。感磁素子の表皮抵抗成分とインダク
タンス成分は共に、透磁率μの平方根に比例しているの
で、インピーダンスＺは透磁率の平方根に比例する。こ
の結果、感磁素子のインピーダンスＺが、磁場によって
変化する。

【０００８】このような磁気インピーダンス効果を有す
る感磁素子の印加される磁場Ｈ_xに対するインピーダン
スＺ（絶対値）の変化特性、即ち磁気インピーダンス特
性の１例を図３に示す。図から分かるように、磁気イン
ピーダンスは磁場Ｈ_xの向きには依存しないことから、
＋検出軸方向（＋ｘ）と−検出軸方向（−ｘ）とで、イ
ンピーダンスＺの変化特性は対称となる。磁場Ｈ_xの絶
対値が増大するに連れて、インピーダンスＺは増加し、
最大値Ａ、Ｂを超えると、減少する。磁気インピーダン
ス特性上において、本件発明が使用する領域は、例えば
最大値Ａと最大値Ｂを与える磁場の間の領域Ｗ０であ
る。検出すべき検出軸方向の外部磁場±ΔＨ_xが印加さ
れると、感磁素子のインピーダンスＺは、Ｚ₀＋ΔＺ₁
となる。外部磁場ΔＨ_xが存在しない時のインピーダン
スＺがＺ₀であるから、インピーダンスの変位ΔＺ₁を
測定することで、対応する外部磁場ΔＨ_xの測定が可能
となる。即ち、上記△Ｚ₁の大きさを測定すれば、検出
軸ｘ方向の磁場△Ｈ_xを測定することができる。本発明
は、このような原理に基づくものである。尚、上記感磁
素子は、望ましくは、周回方向に容易に磁化される磁気
異方性を有するのが良い。このことにより、外部磁場に
よる磁気インピーダンスの変化が大きく、検出感度を向
上させることが可能となる。このような材料にアモルフ
ァス磁性体がある。望ましくは、線状の磁性体が良い。

【０００９】上記原理に基づいて、発振手段が感磁素子
にパルス電流又は高周波電流を供給する。この時、発振
手段は定電流源でも定電圧源でも良いし、そうでなくと
も良い。上記のように、感磁素子は外部磁場に応じてイ
ンピーダンスが変化する。そして、検出手段がそのイン
ピーダンス変化に関連する物理量を検出する。物理量
は、感磁素子の端子間のインピーダンスに関連して変化
するものであれば、任意である。例えば、発振手段から
定電流が感磁素子に供給されるならば、検出手段は、感
磁素子の端子間電圧を検出すれば良い。逆に、発振手段
から定電圧が感磁素子に供給されるならば、検出手段
は、感磁素子の端子間を流れる電流を検出すれば良い。
定電流源でも定電圧源でもない場合には、感磁素子の端
子間を流れる電流Ｉと、端子間の電圧Ｖとを検出するこ
とで、それらの比Ｖ／Ｉから感磁素子のインピーダンス
を検出すれば良い。又、上記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
け印加されるのもや、繰り返して印加される周期信号で
も良い。供給する電流の周波数は、例えば図３のような
磁気インピーダンス特性が得られれば、任意である。

【００１０】そして増幅器が、その検出手段の出力信号
を増幅する。最後に、比較手段がその増幅器の出力と所
定レベルとを比較し、その比較結果を２値信号として出
力する。この時、増幅器の出力が小さい場合、逆に大き
過ぎる場合がある。この場合は、制御手段によって増幅
器の増幅率を制御する。例えば、所謂電子ボリュームで
増幅器の抵抗を選択する。又、その選択は、メモリ手段
内に抵抗値に対応して格納された所定の数値によって行
われる。例えば、増幅器の出力が小さい場合には、例え
ばアップ・ダウンカウンタを有するメモリ手段に数値を
入力し、その数値を制御手段に与える。そして、制御手
段がその数値に対応した抵抗値を選択する。これによ
り、増幅器の増幅率が調整される。尚、メモリ手段は例
えば不揮発性メモリであり、入力された数値は保存され
る。そして、電源投入時には常時、この数値が提示さ
れ、それに対応した抵抗が選択される。

【００１１】このように増幅器の出力が制御手段で制御
できるように構成されているので、感磁素子にバラツキ
があってもそれを補正することができる。即ち、バラツ
キのない磁場検出装置を提供することができる。又、外
部磁場の検出レベル、即ち判定レベルを変更する場合が
ある。この場合は、制御手段が比較手段の所定レベル、
例えば参照電圧を制御する。これにより、判定レベルを
容易に変更することができる。

【００１２】請求項２の発明は、外部磁場に応じてイン
ピーダンスが変化する磁気インピーダンス効果を用い、
そのインピーダンス変化に基づいて外部磁場の大きさを
検出する磁場検出装置であって、パルス電流又は高周波
電流により周回方向に励磁される１対の感磁素子と、そ
の１対の感磁素子にパルス電流又は高周波電流を供給す
る発振手段と、１対の感磁素子のそれぞれ端子間のイン
ピーダンスに関連する物理量を検出する１対の検出手段
と、その１対の検出手段の出力信号の差を出力する差出
力手段と、差出力手段の出力信号を増幅する増幅器と、
その増幅器の出力信号を所定レベルと比較し、比較結果
を２値信号として出力する比較手段と、増幅器の増幅率
及び／又は比較手段の所定レベルを制御する制御手段
と、その制御手段に所定の数値を与えるメモリ手段とを
有することを特徴とする。

【００１３】本発明は、請求項１の発明に対して、感磁
素子、検出手段を１対にし、１対の検出手段の出力信号
差に基づいて最終的な２値信号を得るものである。本発
明に用いる感磁素子は、バイアス磁場を印加しない場合
には、磁場の向きを検出することができない。そのた
め、周期的に変動する磁場を検出する場合には、例えば
磁場周期に対して９０度の位相差を有した磁場が１対の
感磁素子を貫くように構成する。このように構成する
と、１対の感磁素子の出力は共に、外部磁場の変化の周
期の２倍の周期で変化するとともに、それぞれの感磁素
子の出力は１８０度の位相差が生じる。

【００１４】そして、１対の検出手段がそれらの磁場を
検出する。即ち、発振手段が１対の感磁素子にパルス電
流又は高周波電流を供給し、１対の検出手段が１対の感
磁素子のそれぞれの端子間のインピーダンスに関連する
物理量を検出する。そして、差出力手段が１対の検出手
段の出力信号の差を出力する。更にその出力信号を後段
の増幅器が増幅する。この時、その増幅器の増幅率が制
御手段によって制御される。その制御量は、メモリ手段
によって設定されたそれぞれの数値に従って設定され
る。即ち、メモリ手段と制御手段が増幅器を制御し、上
記差出力を増幅することになる。最後に、比較手段がそ
の増幅器の出力信号と所定レベルとを比較して、その結
果を２値信号として出力する。即ち、外部磁場のレベル
判定をする。尚、外部磁場の検出レベル、即ち判定レ
ベルを変更する必要があれば制御手段が比較手段の所定
レベル、例えば参照電圧を制御する。これにより、判定
レベルを容易に変更することができる。即ち、磁場検出
レベルを変更することができる。

【００１５】上記構成では、位相が１８０度異なる１対
の感磁素子の出力の差を演算していることから、同相ノ
イズが除去される。又、温度に対しては、図３の磁気イ
ンピーダンス特性は、インピーダンスの大きさを平行移
動させた特性となるので、上記の差動構成とすること
で、温度補償を行なうことが可能となる。又、ドリフト
補償を行うことができる。よって、感度調整が可能であ
るとともにより精度のよい磁場検出装置とすることがで
きる。尚、発振手段は１対の感磁素子に対して共通にパ
ルス電流又は交流電流を供給するものであっても、独立
して別々に供給するものであっても良い。共通化すれ
ば、製造コストが安価となり、装置を小型化することが
可能となる。

【００１６】請求項３の発明は、磁場検出は外部磁場の
増大に応じて感磁素子のインピーダンスが減少するイン
ピーダンス減少領域、又は外部磁場の増大に応じてその
インピーダンスが増大するインピーダンス増大領域を用
いて行うことを特徴とする。感磁素子の外部磁場に対す
るインピーダンス特性は、図３又は図４に示される。図
４の特性は、例えば張力が印加された場合の感磁素子の
特性である。図３の特性においては、外部磁場の増大に
応じてそのインピーダンスが増大するＷ０で示す領域を
使用する。図４においては、外部磁場の増大に応じて感
磁素子のインピーダンスが減少するＷ４に示す領域を使
用する。両領域の線形部分を使用すれば、インピーダン
スを測定することにより外部磁場の大きさを精度よく検
出できる。尚、非線形部分を使用する場合は、例えばイ
ンピーダンスとその外部磁場の対応表を予め求めて置け
ばよい。その対応表から即座に外部磁場の大きさを示す
ことができる。これにより、より正確に外部磁場を判定
できる。又、本発明において、所定インピーダンスに対
して、インピーダンスが大きいか否かを判定する場合
は、特には、測定の非直線性は問題とはならない。即
ち、レベルセンサとして用いる場合にはその非線形性は
問題とはならない。

【００１７】請求項４の発明は、インピーダンスの減少
領域は交流電流の周波数を所定周波数以下とするか、又
は感磁素子に張力を印加することで得ることを特徴とす
る。これにより、容易に所望の磁気インピーダンス特性
を得ることができる。

【００１８】請求項５の発明は、検出手段が感磁素子に
バイアス磁場を印加するバイアス手段を有することを特
徴とする。バイアス磁場を感磁素子に印加することで、
磁場の向きを検出することが可能となる。本発明は、例
えば図５に示す磁気インピーダンス特性の領域Ｗ１、領
域Ｗ２において用いられる。この領域を使用領域とする
ために、感磁素子にはバイアス磁場Ｈ₀又は−Ｈ₀が印
加されている。

【００１９】簡単のために、領域Ｗ１だけを考える。こ
の状態で、検出すべき検出軸方向の外部磁場ΔＨ_xが印
加されると、感磁素子の検出軸方向の磁場成分はＨ₀＋
ΔＨ _xとなり、検出すべき検出軸方向の外部磁場−ΔＨ
_xが印加されると、感磁素子の検出軸方向の磁場成分は
Ｈ₀−ΔＨ_xとなる。磁場成分Ｈ₀＋ΔＨ_xに対してイ
ンピーダンスＺ₀＋ΔＺ₂が検出され、磁場成分Ｈ₀−
ΔＨ_xに対してインピーダンスＺ₀−ΔＺ₁が検出され
る。バイアス磁場Ｈ₀に対応するインピーダンスＺ₀に
対するインピーダンスの変位ΔＺを測定することで、対
応する外部磁場ΔＨ_xの大きさと向きの測定が可能とな
る。即ち、バイアス磁場を印加することで、磁場の向き
を高感度で検出することが可能となる。又、このバイア
ス磁場はバイアス磁場を発生させるコイルに流す電流の
大きさを調整することで、可変させることができる。

【００２０】尚、上記磁気インピーダンス特性におい
て、非線形性により、｜ΔＺ₁｜≠｜ΔＺ₂｜であって
も、本発明でも、所定インピーダンスに対して、インピ
ーダンスが大きいか否かを判定しているので、測定の非
直線性は、特には、問題とはならない。

【００２１】請求項６の発明は、外部磁場の大きさが増
加するとき、１対の感磁素子の内部磁場が、一方は増大
し、他方は減少する関係となるように、１対の感磁素子
にバイアス磁場を印加するバイアス手段を有することを
特徴とする。本発明は、請求項５の発明に対して、感磁
素子を１対設けたものである。１対の感磁素子を貫く検
出すべき外部磁場が電流の正方向を基準にして同一向き
である場合には、図５における領域Ｗ１で動作する感磁
素子と、領域Ｗ２で動作する感磁素子とを１対設けたも
のである。即ち、一方の感磁素子の内部磁場がＨ₀＋Δ
Ｈ_x（図５のＣ点）であるとき、他方の感磁素子の内部
磁場が−Ｈ₀＋ΔＨ_x（図５のＤ点）となるようにバイ
アス磁場を印加する。共通の検出すべき磁場ΔＨ_xの向
きに対して、バイアス磁場の向きが互いに反対となる向
きに印加する。

【００２２】このようにすることで、一方の検出手段
は、Ｚ₀＋ΔＺ₂のインピーダンス（Ｃ点）を検出し、
他方の検出手段は、Ｚ₀−ΔＺ₁のインピーダンス（Ｄ
点）を検出する。差出力手段は、この１対の検出手段の
出力信号の差を演算することになり、その出力であるΔ
Ｚ₁＋ΔＺ₂から、検出すべき磁場ΔＨ_xの大きさ及び
向きが測定されることになる。このようにすることで、
同相ノイズが除去されることになる。又、温度に対して
は、図５の磁気インピーダンス特性は、インピーダンス
の大きさを平行移動させた特性となるので、上記の差動
構成とすることで、温度補償を行なうことが可能とな
る。又、ドリフト補償が行われる。

【００２３】又、１対の感磁素子を貫く検出すべき磁場
の向きが、電流の正方向を基準にして、互いに反対とな
る場合、即ち、一方の感磁素子には磁場ΔＨ_xが貫き、
他方の感磁素子には磁場−ΔＨ_xが貫く構成とした場合
には、バイアス磁場は１対の感磁素子において同一向き
に与えることになる。即ち、一方の感磁素子の内部磁場
が、図５の領域Ｗ１において、Ｈ₀＋ΔＨ_x（Ｃ点）と
なるとき、他方の感磁素子の内部磁場が、図５の領域Ｗ
１において、Ｈ₀−ΔＨ_x（Ｅ点）となるように構成す
る。この場合も、上記と同様にして、一方の検出手段
が、Ｚ₀＋ΔＺ₂のインピーダンス（Ｃ点）を検出し、
他方の検出手段は、Ｚ₀−ΔＺ₁のインピーダンス（Ｅ
点）を検出する。そして、差出力手段がこのインピーダ
ンス変化に関連する信号の差を演算する。即ち、その出
力であるΔＺ₁＋ΔＺ₂から、検出すべき磁場ΔＨ_xが
測定されることになる。このようにすることで、同相ノ
イズが除去され、ドリフト対策や温度補償を行なうこと
ができる。尚、差出力手段の後段の増幅器は、更にその
出力信号を調整する作用をする。例えば差出力手段から
の信号振幅が所定レベルでない場合は、制御回路からそ
の増幅率を調整する。

【００２４】本請求項の発明では、比較手段への入力信
号には、バイアス磁場Ｈ₀に相当する信号が含まれてい
ない。よって、比較手段における所定レベルの設定は、
検出すべき外部磁場の範囲（−ΔＨ_xの最小値〜ΔＨ_x
の最大値）の範囲に設定すれば良いので、レベル設定が
簡単となる。所定レベルを零とすれば、磁場の向きが変
化するタイミングを検出でき、−ΔＨ_xの最小値、又
は、ΔＨ_xの最大値に対応するレベルに設定すれば、磁
場の最小値又は最大値（磁極の極値）付近を検出するこ
とができる。特に、制御手段で上記レベルを設定すれ
ば、容易に磁場方向転換時、磁場の最大値又は最小値付
近のタイミングを検出することができる。尚、発振手段
は１対の感磁素子に対して共通にパルス電流又は交流電
流を供給するものであっても、独立して別々に供給する
ものであっても良い。共通化すれば、製造コストが安価
となり、装置を小型化することが可能となる。

【００２５】請求項７の発明は、バイアス手段は、コイ
ルに直流電流を通電する電磁石、又は、永久磁石である
ことを特徴とする。バイアス手段を電磁石とすること
で、感度の変更を容易に行なうことができる。永久磁石
は、その磁力の大きさを適正に設定することで、感度を
測定環境に応じた適正な値にすることが可能となる。
又、永久磁石を用いることで低消費電力化が図れる。

【００２６】請求項８の発明は、比較手段は、入力信号
を第１所定レベルと比較する第１比較手段と、入力信号
を第２所定レベルと比較する第２比較手段とを有し、第
１比較手段及び第２比較手段の出力信号は、外部磁場の
向きの情報を含むことを特徴とする。請求項８の発明に
おいて、請求項５の発明の構成によれば、上述したよう
に、検出すべき磁場＋ΔＨ_xに対して、インピーダンス
Ｚ₀＋ΔＺ₂に応じた値が検出され、検出すべき磁場−
ΔＨ_xに対して、インピーダンスＺ₀−ΔＺ₁に応じた
値が検出される。よって、制御手段によって２つの所定
レベルを設ければ、磁場の最小値と最大値、即ち、磁極
のピーク付近の検出が可能となる。これにより、磁場の
向き、磁極を検出することが可能となる。又、請求項８
の発明において、請求項６の発明の構成によれば、上述
したように、検出すべき磁場＋ΔＨ_xに対して、インピ
ーダンスΔＺ₁＋ΔＺ₂に応じた値が検出され、検出す
べき磁場−ΔＨ_xに対して、−ΔＺ₁−ΔＺ₂に応じた
値が検出される。よって、制御手段によって２つの所定
レベルを設ければ、磁場の最小値と最大値、即ち、磁極
のピーク付近の検出が可能となる。これにより、磁場の
向き、磁極を検出することが可能となる。

【００２７】請求項９の発明は、発振手段は、パルス電
流を前記感磁素子に供給し、感磁素子と検出手段との間
に設けられ、パルス電流に同期して、感磁素子に現れる
第１パルスのみを通過させるスイッチを有することを特
徴とする。この構成により、パルス電流に同期した第１
パルスを磁場成分の検出値とすることができる。上記の
原理を利用した磁場検出では、検出信号の第１パルスの
波高値が外部磁場に比例している。よって、この構成を
とることで、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。

【００２８】請求項１０の発明は、物理量は感磁素子の
両端にかかる電圧であり、検出手段は入力信号のピーク
値又は繰り返し入力されるピーク値又は高周波信号の振
幅に関連する値が形成する信号を出力する信号処理回路
であることを特徴とする。感磁素子から検出する信号の
ピーク値は検出すべき外部磁場に比例している。よっ
て、このピーク値を、例えば、ホールドしたり、繰り返
してパルス電流を供給する場合には、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
磁場の検出値とすることが可能となる。交流電流を供給
する場合には、感磁素子から検出される信号の振幅に関
連して変化する量（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）を求める。
外部磁場は、直流磁場でも交流磁場でも良いが、交流磁
場の場合には、パルス電流の繰り返し周波数よりも十分
に低い周波数の交流磁場が測定対象となる。即ち、交流
磁場をマクロ的には時間的に連続して測定することも可
能である。

【００２９】請求項１１の発明は、信号処理回路は、検
波回路、ピークホールド回路、又は、積分回路であるこ
とを特徴とする。この構成により、高周波雑音成分が除
去されるので、感磁素子に印加されるパルス電流又は交
流電流の周波数よりも低い周波数で変化する磁場変化を
精度良く検出することができる。

【００３０】請求項１２の発明は、感磁素子の周回方向
に巻回され、検出手段の出力信号に応じて、検出軸方向
の成分である外部磁場を相殺する磁場を生成する負帰還
励磁コイルとその負帰還励磁コイルに電流供給する負帰
還回路を有することを特徴とする。この構成により、磁
気インピーダンス特性曲線上のバイアス磁場が印加され
た点、又は、バイアス磁場が零の点を、常に、動作点と
して動作させることができる。これにより、直線性良
く、且つ、安定して外部磁場を検出することが可能とな
る。

【００３１】請求項１３の発明は、バイアス磁場を印加
する構成の発明において、負帰還励磁コイルが、バイア
ス手段を兼ねることを特徴とする。これにより構造を複
雑にすることなく、直線性の良い精度の高い磁場検出が
可能となる。請求項１４の発明は、発振手段が矩形波発
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。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。

【００３２】請求項１５の発明は、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。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
させることが可能となる。

【００３３】請求項１６の発明は、感磁素子は、パルス
電流又は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、外部磁場によるパルス電流又
は交流電流により磁気インピーダンスの変化をより大き
くすることができ、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な
るような磁気異方性を大きくすることが可能となる。

【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、周回方向の透磁率が軸方向の透磁率よ
りも大きくなるような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、感磁素子は基板上に
形成された電極で両端が支持通電されていることを特徴
とする。尚、この状態で、基板と感磁素子との間、及び
／又は感磁素子の周囲をゲル状物質により覆っても良
い。そのようにした場合には、ゲル状物質により感磁素
子を外部からの歪みが加わらないようにすることができ
る。特に、アモルファス磁性体の場合には、歪みによる
検出精度の低下が問題となるが、この様にゲル状物質で
回りを覆うことで、歪みが感磁素子に係ることが防止さ
れる。特に、樹脂モールドした場合には、樹脂の冷却過
程で発生する応力が感磁素子にかかることになるが、ゲ
ル状物質はこの歪みを吸収するので、感磁素子に応力が
係るのを防止することができる。ゲル状物質はゾルがジ
ェリー状に固化したものを意味する。例えば、シリコー
ンゲル、シリカゲル、エラストマ、ゼラチン等、一般的
には、ヒドロゲル、リオゲル、弾性ゲル等のゲルを使用
することができる。要は、弾性を吸収するような物質で
あれば良い。又、感磁素子は、ゲル状物質に代えて、接
着材、例えば、エポキシ系接着材で固定されていても良
い。接着材で感磁素子を固定するのは、超音波ボンディ
ング時の機械的応力に耐えるように、強固に固定する必
要があるからである。

【００３７】請求項２０の発明は、感磁素子を、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。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し、
歪みに弱い。よって、感磁素子を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、感磁素子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
ことで、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、感磁素子に歪みが印加されるのが防止され
る。又、感磁素子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
ム合金と感磁素子との機械的接合及び電気的接合が良好
に行われる。

【００３８】請求項２１の発明は、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。電極をこれらの材料と
することで、感磁素子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。

【００３９】請求項２２の発明は、電極は、表面層とし
て、アル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
に置かれるアル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。

【００４０】請求項２３の発明は、検出手段が温度を補
正する温度補正回路を有することを特徴とする。これに
より、温度変化による検出レベル変動を抑制することが
できる。即ち、温度変化があっても正確な判定をする磁
場検出装置となる。又、請求項２４の発明は、発振手
段、検出手段、増幅回路、制御手段、メモリ手段、比較
手段が集積回路で構成され、その集積回路と感磁素子が
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。これにより、磁場検出装置を小型化することが
できる。よって、利便性の高い磁場検出装置となる。

【００４１】又、請求項２５の発明は、パッケージを形
成する複数の面において、磁場検出方向の面が他の面と
異なる形状であることを特徴とする。例えば、磁場検出
方向の面に突起を形成する。これにより、容易に検出磁
場方向に本発明の磁場検出装置を合わせることができ
る。勿論、その突起内に感磁素子を埋設してもよい。こ
れにより、取り付けミスをなくし磁場検出値を最大にす
ることができる。

【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。なお、本発明は、下記の実施形態に限定
されるものではない。第１実施形態図１に本発明の磁場検出装置の１例を示す。図は、ブロ
ック構成図である。本実施形態の１例の磁場検出装置
は、磁気インピーダンス効果を有する感磁素子１０、感
磁素子１０にバイアス磁場を与える永久磁石である薄膜
磁石２０、発振手段である発振器１３、感磁素子１０の
両端にかかる電圧を検出する検出手段である信号処理回
路１００、増幅器１２０、制御手段である制御回路１３
０、１３０’、メモリ手段であるメモリ装置１４０、比
較手段である比較回路１７から構成される。

【００４３】感磁素子１０は、例えば、線状の零磁歪ア
モルファス磁性体である。特に、検出軸方向に線状に伸
びたアモルファスワイヤが用いられる。アモルファス磁
性体には、例えば、CoSiB 系、FeCoSiB 系、FeSiB 系こ
れらの合金等の磁性体を用いることができる。具体的な
寸法を示せば、長さ３ｍｍ、直径３０μｍである。この
素子は磁気インピーダンス効果素子であり、外部磁場Ｈ
₀が変化するとインピーダンスが変化する素子である。
この効果は、周回方向の磁気異方性と表皮効果に依存す
るものである。アモルファス磁性体は、この周回方向の
磁気異方性と表皮効果が大きい。本実施例は、この磁気
インピーダンス効果を有効に使用するものである。例え
ば、図５の磁気インピーダンス特性においては、Ｗ１の
領域を用いれば外部磁場増大に応じてインピーダンスが
大きく増大する。

【００４４】発振器１３は、例えば後述するＣ−ＭＯＳ
マルチバイブレータである。これにより矩形波を発振
し、上記感磁素子１０に印加する。感磁素子１０は、外
部磁場ΔＨ_Xによって磁化されそのインピーダンスは変
化されている。よって、感磁素子１０の端子間電圧が変
化する。即ち、感磁素子１０の端子間に現れる高周波信
号の波高値が変化する。この波高値変化が信号処理回路
１００によって検出される。この信号処理回路１００
は、例えば高周波信号を検波する検波回路である。これ
により、ノイズが除去され平滑された信号振幅が検出さ
れる。これは、又後述するピーク・ホールド回路でもよ
い。

【００４５】そして、増幅器１２０がその信号処理回路
１００の出力信号（平滑信号）を増幅する。この時、こ
の増幅回路１２０は制御回路１３０によってその増幅率
が制御される。これは、感磁素子１０の感度にバラツキ
があるためである。感磁素子１０の長さ、成分比、張
力、種類によってその感度は変動する。よって、それを
補正するため、例えばメモリ装置１４０の調整入力端子
１４５から数値を入力し、それにより抵抗が選択される
いわゆる電子ボリューム等を制御回路１３０、１３０’
として採用する。例えば、これを増幅器１２０の帰還抵
抗Ｒｆとする（図６）。

【００４６】制御回路１３０，１３０’の１例である電
子ボリュームは、図６に示すように、例えばラダー抵抗
１３１とアナログスイッチ１３２からなる。データ入力
により各アナログスイッチ１３２をオン・オフさせるこ
とで、抵抗値が選択される。データ入力は、例えばアッ
プ・ダウンカウンタ１４２を有するメモリ装置１４０か
ら入力する（図７）。このデータ入力により、抵抗値が
選択され増幅器１２０の増幅率が調整される。即ち、感
磁素子１０にバラツキがあってもそれを、このメモリ装
置１４０と制御回路１３０によって調整することができ
る。尚、このメモリ装置１４０は、例えば不揮発性メモ
リ１４１を有する。これにより、入力されたデータは維
持される。よって、増幅率の調整後は、調整されたその
感度が維持される。

【００４７】そして、最後に、比較手段である比較回路
１７がその調整された増幅器１２０の出力と参照電圧
（ｒｅｆ）とを比較し、その比較結果を２値信号として
出力する（図１）。この参照電圧は、例えば可変抵抗Ｒ
₀を分圧することで得られる。本実施例の磁場検出装置
はこの様に形成されているので、感磁素子１０にバラツ
キがあっても、その感度をほぼ一定とすることができ
る。尚、磁場検出装置は、外部磁場の検出レベル、即ち
判定レベルの変更が必要な場合がある。この場合は、図
１で示されているように、制御回路１３０’が比較回路
１７の参照電圧を制御する。この時は、例えば制御回路
１３０’に、メモリ装置１４０に応じて分割電圧を発生
する抵抗分割、又は、データをアナログ電圧に変換する
Ｄ／Ａ変換とすれば良い。これにより、判定レベルを容
易に変更することができる。よって、より利便性の高い
磁場検出装置とすることができる。

【００４８】次に、検出原理とその検出回路について詳
細に説明する。磁場検出回路の詳細を図８に示す。ここ
では、上記制御回路１３０、１３０’、メモリ装置１４
０は簡略して示してある。尚、バイアス手段を持たない
実施形態は、バイアス手段を有する実施形態において、
バイアス磁場Ｈ₀を零としたもので説明できる。よっ
て、バイアス手段を有する実施形態を先に説明する。感
磁素子１０にはバイアス手段である薄膜磁石２０によ
り、バイアス磁場が印加されている。この薄膜磁石２０
により、図５に示す磁気インピーダンス特性曲線上にお
けるバイアス磁場Ｈ₀が得られている。発振器１３は、
Ｃ−ＭＯＳマルチバイブレータであり、矩形波を発振す
る。より具体的には、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Ｒ ₄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５
ｎｓである。発振器１３と微分回路１４とで、発振手段
が構成されている。

【００４９】感磁素子１０の一端は、スイッチ１５に接
続されている。スイッチ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を用い
ることができる。次に、スイッチ１５を通過した信号
は、検出手段である信号処理回路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Ｃ₄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
でもよい。又、ダイオード４１を用いた検波回路等を用
いることが可能である（図９）。

【００５０】感磁素子１０及び感磁素子１０に至る配線
には、インダクタンスと浮遊容量が存在し、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、感磁素子１０の端子間電圧には、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１５が設けられてい
る。又、感磁素子１０の端子間電圧のピークのタイミン
グとスイッチ１５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１５の制御信号に対し
て、感磁素子１０に供給するパルス電流Ｉは約１０ｎｓ
遅延させている。要は、スイッチ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。スイッチ１５、信号出力回路１６で検出手段が
構成されている。

【００５１】信号処理回路１６の出力信号は比較手段で
ある比較回路１７に入力している。信号処理回路１６の
信号端子がコンパレータ１７１の非反転入力端子に接続
され、コンパレータ１７１の反転入力端子には、制御回
路１３０’による制御電圧が参照定レベルとして印加さ
れている。そして、コンパレータ１７１の出力信号は、
２値信号として出力される。この出力信号が検出すべき
磁場の大きさを２値的に判定した信号となる。

【００５２】上記の構成により、感磁素子１０の端子間
インピーダンスは、感磁素子１０の端子間電圧として検
出される。信号処理回路１６の出力する信号が感磁素子
の端子間インピーダンスに関連した値となり、この値が
コンパレータ１７１により所定レベルと比較される。こ
れにより、検出すべき磁場が所定レベルよりも大きいか
否かが検出されることになる。このように、本実施例で
は、図５に示す磁気インピーダンス特性曲線において、
磁場が増加するに連れてインピーダンスが増加する領域
Ｗ１で動作するようにバイアス磁場Ｈ₀が設定されてい
る。この結果、バイアス磁場を変化させることで、感度
を使用環境に応じて変化させることができる。又、バイ
アス磁場を適正に選択することで、使用環境に最適な感
度とすることができる。

【００５３】又、コンパレータ１７１の反転入力端子へ
入力する電圧は、外部磁場のレベル判定の基準となる所
定レベルを与えている。この所定レベルは、図５におけ
るＨ ₀−ΔＨ_xの最小値から、Ｈ₀＋ΔＨ_xの最大値の
範囲内の任意のレベルに設定すれば良い。特に、外部磁
場ΔＨ_xが零で、バイアス磁場Ｈ₀だけが検出されてい
る時に、コンパレータ１７１の２入力端子間の電圧が零
となるように、所定レベルを設定すれば、外部磁場ΔＨ
_xの向きを判定することができる。さらに、信号処理回
路１６の出力に対してレベル判定をするコンパレータを
２つ設けて、一方のコンパレータの所定レベルは、Ｈ₀
からＨ₀＋ΔＨ_xの最大値の範囲の任意レベルに設定
し、他方のコンパレータの所定レベルは、Ｈ₀−ΔＨ _x
の最小値からＨ₀の範囲の任意レベルに設定すること
で、磁場のピーク付近を検出することが可能となる。即
ち、Ｎ極、Ｓ極のピーク付近を検出することが可能とな
る。

【００５４】第２実施形態本実施形態は、第１実施形態においてバイアス磁場を印
加しないものである。バイアス磁場Ｈ₀を印加しない場
合の実施形態の構成は、図１及び図８の構成において、
薄膜磁石２０を削除した構成となる。又、磁気インピー
ダンス特性は、図３に示すものとなり、使用領域は、イ
ンピーダンスの最大値Ａに対応する磁場は、最大値Ｂに
対応する磁場との間の領域Ｗ０である。この場合には、
外部磁場ΔＨ_xが零の場合に感磁素子１０のインピーダ
ンスＺはＺ₀となり、外部磁場がΔＨ_x、−ΔＨ_xの
時、共に、感磁素子１０のインピーダンスＺはＺ₀＋Δ
Ｚとなる。従って、この場合には、外部磁場の絶対値に
対するレベル判定が行なわれることになる。即ち、図８
のコンパレータ１７１の反転入力端子に設定される電圧
が意味する磁場の所定レベルよりも外部磁場の絶対値が
大きい時に、コンパレータ１７１の出力は正となる。こ
れにより、外部磁場の絶対値のレベル判定が可能とな
る。例えば、Ｓ極、Ｎ極の磁極のピーク付近を検出する
ことが可能となる。

【００５５】第３実施形態図１０に第３実施形態の磁場検出装置を示す。図は、構
成ブロック図である。本実施形態の磁場検出装置は、発
信器１８、バッファ回路１９ａ、１９ｂ、感磁素子１０
ａ、１０ｂ、薄膜磁石２０ａ、２０ｂ、信号処理回路１
６ａ、１６ｂ、差動増幅器である増幅器２１、増幅率が
外部から調整可能な増幅器１２０、その増幅器１２０を
制御する制御回路１３０、メモリ装置１４０、比較回路
１７から構成される。尚、第１、第２実施形態で説明し
た同じ構成要素は同じ番号が付されており、その機能も
同じである。異なる所は、感磁素子１０ａ、１０ｂと検
出手段である薄膜磁石２０ａ、２０ｂ及び信号処理回路
１６ａ，１６ｂを１対用いて、それらの信号を増幅器２
１で差出力を演算したことである。これにより、同相雑
音等が除去され、より検出精度を向上させることができ
る。本実施形態も、バイアス手段を有するものを先に説
明し、バイアス手段を有さないものを後で説明する。

【００５６】図１１の詳細回路図を用いてその動作を説
明する。図に示すように、一対の感磁素子１０ａと１０
ｂ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。前実施例と同
様に、バイアス手段である薄膜磁石２０ａ、２０ｂによ
り、それぞれの感磁素子１０ａ、１０ｂには図５に示す
バイアス磁場＋Ｈ₀と−Ｈ₀が、それぞれ、与えられて
いる。即ち、感磁素子１０ａは、図５の領域Ｗ１で動作
し、感磁素子１０ｂは、図５の領域Ｗ２で動作するよう
にバイアス磁場が印加されている。検出すべき磁場ΔＨ
_xは、１対の感磁素子１０ａと１０ｂとを電流の正の向
きを基準にして、同方向に貫くが、バイアス磁場は、こ
の基準に対して、相互に、逆向きとなっている。

【００５７】そして、感磁素子１０ａの活線側の端子ｅ
には、スイッチ１５ａが接続され、感磁素子１０ｂの活
線側の端子ｆには、スイッチ１５ｂが接続されている。
又、スイッチ１５ａには、ピークホールド回路から成る
信号処理回路１６ａが接続され、スイッチ１５ｂには、
同様な信号処理回路１６ｂが接続されている。

【００５８】差動増幅器２１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２
１の非反転入力端子には信号処理回路１６ｂの出力信号
Ｇｂ ₁が入力している。よって、この差動増幅器２１
は、Ｇｂ₁−Ｇａ₁＝Ｅｂ₁−Ｅａ₁が入力している。
但し、Ｅａ₁は感磁素子１０ａの活線側の端子ｅのアー
スに対する電圧であり、Ｅｂ₁は感磁素子１０ｂの活線
側の端子ｆのアースに対する電圧である。電圧Ｅａ
₁は、インピーダンスＺ₀＋ΔＺ₂に比例し、電圧Ｅｂ
₁はインピーダンスＺ₀−ΔＺ₁に比例する。よって、
差動増幅器２１の出力電圧は、検出すべき磁場ΔＨ_xに
比例したインピーダンス−ΔＺ₁−ΔＺ₂に比例してい
る。従って、この出力電圧から外部磁場ΔＨ_xを検出す
ることができる。ΔＺ₁とΔＺ₂が等しいとすれば、第
１、第２実施形態に比べると、２倍の感度が得られるこ
とになる。

【００５９】次に、この差動増幅器２１の信号は、第
１、第２実施形態と同様に、増幅率が調整可能な増幅器
１２０に入力される。そして、感度調整の為、同様にメ
モリ装置１４０の調整入力端子から入力された数値によ
り増幅率が調整される。最後に、この出力電圧がコンパ
レータ１７１に入力されて、所定レベルに対して、検出
すべき磁場ΔＨ_xが大きいか否かが判定できる。

【００６０】図１１の回路構成においては、差動増幅器
２１の出力信号には、薄膜磁石２０ａ、ｂによるバイア
ス磁場Ｈ₀の信号を含んでいない。よって、コンパレー
タ１７１の反転入力端子に印加する電圧が磁場レベル判
定のための所定レベルとなる。この所定レベルは、図５
における−ΔＨ_xの最小値から、＋ΔＨ_xの最大値の範
囲内の任意のレベルに設定すれば良い。特に、所定レベ
ルを零とすれば、外部磁場ΔＨ_xの向きを判定すること
ができる。尚、図１０の構成に対し、増幅器１２０の出
力に対してレベル判定をするコンパレータを２つ設けて
図１２の様に構成することもできる。この構成におい
て、一方のコンパレータの所定レベルを、０から＋ΔＨ
_xの最大値の範囲の任意レベル（＋Ｖｒ）に設定し、他
方のコンパレータの所定レベルを、−ΔＨ_xの最小値か
ら零の範囲の任意レベル（−Ｖｒ）に設定する。このよ
うにすれば、磁場のピーク付近を検出することが可能と
なる。即ち、Ｎ極、Ｓ極のピーク付近を検出することが
可能となる。このように本実施形態では、磁場の大きさ
の判定のための所定レベルには、バイアス磁場に対応す
る成分を含んでいない。よって、所定レベルはバイアス
磁場と無関係に設定できるので、所定レベルの設定が容
易となる。

【００６１】この図１２の構成の磁場検出装置は、図１
３に示す磁気スケールの磁極の反転タイミングを検出す
る装置とすることができる。感磁素子１０ａと感磁素子
１０ｂとは、磁場位相にして１８０度の位相差の間隔で
設けられている。よって、感磁素子１０ａと感磁素子１
０ｂとを貫く磁場ΔＨ_xの向きは、電流の正の向きを基
準にして、それぞれ、反対である。そして、バイアス磁
場Ｈ₀は、感磁素子１０ａ、１０ｂにおいて、電流の正
の向きに対して、それぞれ同一向きに印加されている。
図５の磁気インピーダンス特性曲線上の領域Ｗ１で２つ
の感磁素子を動作させるものである。よって、各感磁素
子１０ａ、１０ｂの端子電圧Ｅ_a、Ｅ_bは、それぞれ、
図１３の（ｂ）、（ｃ）のように、変化する。即ち、位
相が１８０度異なっている。それらの差電圧は図１３
（ｄ）に示すように変化し、図１２に示す、２つのコン
パレータ１７１ａ、１７１ｂを用いることで、それぞれ
の出力から、Ｎ極、Ｓ極のピーク付近が通過するタイミ
ングを検出することができる。

【００６２】第４実施形態次に、第３実施形態において、バイアス手段のないもの
について説明する。その回路は、図１１においてバイア
ス手段である薄膜磁石２０ａ、２０ｂを取り除いた回路
と完全に同一である。この場合に、１対の感磁素子１０
ａ、１０ｂに、同一大きさの磁場が貫通すると、図３に
示す磁気インピーダンス特性の対称性から、磁場の向き
に係わらず、１対の感磁素子１０ａ、１０ｂの端子電圧
は同一となる。よって、差動増幅器２１の出力は零とな
る。そこで、バイアス磁場を印加しない場合には、図１
４に示すような使用の仕方をする。

【００６３】例えば、図１４に示すような磁気スケール
の磁極の反転タイミングを検出する装置に使用する。感
磁素子１０ａと感磁素子１０ｂとは、磁場位相にして９
０度の位相差の間隔で設けられている。よって、感磁素
子１０ａと感磁素子１０ｂとを貫く磁場ΔＨ_xは、一方
が絶対値が最大となるとき、他方は絶対値が最小、即
ち、零となる関係となる。よって、各感磁素子１０ａ、
１０ｂの端子電圧Ｅ_a、Ｅ_bは、それぞれ、図１４の
（ｂ）、（ｃ）のように変化する。即ち、感磁素子の電
圧は磁場周期の２倍で変化するために、感磁素子１０ａ
の端子電圧Ｅ_aと、感磁素子１０ｂの端子電圧Ｅ_bの位
相差は１８０度となる。したがって、それらの差電圧は
図１４（ｄ）に示すように、外部磁場の周期の２倍で変
化する波形となる。この差電圧を最終的にコンパレータ
１７１で、所定レベルと比較することで、外部磁場の全
体値の最大付近を検出することが可能となる。即ち、Ｎ
極、Ｓ極のピーク付近が通過するタイミングを検出する
ことができる。

【００６４】第５実施形態次に、感磁素子１０の内部磁場を、常に、バイアス磁場
Ｈ₀とするように負帰還制御して、磁場を検出する実施
例について説明する。尚、第１実施形態乃至第４実施形
態で説明した増幅率が調整可能な増幅器、及びその制御
回路、メモリ装置は同一動作であるので省略する。制御
回路１３０と増幅器２２との関係、制御回路１３０’と
コンパレータ１７１との関係、制御回路１３０、１３
０’とメモリ装置１４０との関係は、図８に示した関係
と同一であるので、図１５では省略されている。図１５
は、その装置の構成を示している。図８に示す第１実施
形態と異なる点は、感磁素子１０に負帰還磁場を印加す
る負帰還励磁コイル１２が設けられていることである。
又、本実施例では負帰還励磁コイル１２はバイアス手段
も構成している。即ち、前述の実施形態で用いた薄膜磁
石２０は用いておらず、負帰還励磁コイル１２でバイア
ス磁場を印加している。又、比較回路１７は、負帰還回
路も兼ねている。

【００６５】本実施形態では、信号処理回路１６の出力
を差動増幅器２２で増幅して、その出力信号を負帰還励
磁コイル１２に印加している。外部磁場ΔＨ_Xが零の場
合には、バイアス磁場Ｈ₀だけが、感磁素子１０に印加
されるように負帰還励磁コイル１２に電流が流れるよう
に、差動増幅器２２の非反転入力端子の電圧が抵抗によ
り調整されている。例えば、外部磁場ΔＨ_Xが零の場合
には、差動増幅器２２の出力から電流が負帰還励磁コイ
ル１２のアースに向けて電流が供給されて、バイアス磁
場Ｈ₀が発生されているとする。次に、外部磁場ΔＨ_X
が正方向に増加すると、感磁素子１０の端子間インピー
ダンスは増加し、この結果、端子間電圧も増加する。す
ると、差動増幅器２２の反転入力端子の電圧が増加し
て、負帰還励磁コイル１２に流れる電流が減少する。こ
れにより、バイアス磁場Ｈ₀が減少することになり、こ
の減少分が外部磁場ΔＨ_Xの増加を補償して、感磁素子
１０の内部磁場が一定のバイアス磁場Ｈ₀になるように
負帰還制御されている。

【００６６】同様に、外部磁場−ΔＨ_xが負方向に増加
すると、感磁素子１０の端子間インピーダンスが低下
し、端子間電圧も低下する。よって、差動増幅器２２の
反転入力端子の電圧が低下し、負帰還励磁コイル１２を
アース方向に流れる電流が増加する。これにより、バイ
アス磁場が増加し、この増加分が外部磁場の減少分を補
償するように構成されている。この様に、差動増幅器２
２の２入力電圧差が零となるように負帰還がかかってい
るので、検出すべき外部磁場がどのように変動しても、
感磁素子１０の内部磁場は、一定のバイアス磁場Ｈ₀に
制御される。この結果、図５の磁気インピーダンス特性
曲線上の動作点が常にバイアス磁場となるために、直線
性の良い磁場の検出が可能となる。差動増幅器２２の出
力レベルをコンパレータ１７１で判定することで、検出
磁場の大きさや向きの判定が可能となる。コンパレータ
１７１における所定レベルの設定方法や、比較結果につ
いては、図８に示した第１実施形態と同様である。

【００６７】又、本実施例形態の場合には、差動増幅器
２２の非反転入力端子の電圧レベルを調整することで、
バイアス磁場Ｈ₀を調整できるため、これにより感度調
整が可能となる。又、この調整は、第１実施形態乃至第
４実施形態で説明したように、制御回路（図示しない）
から参照電圧として調整してもよい。尚、この実施例で
は、負帰還励磁コイル１２でバイアス手段を兼用してい
るが、負帰還励磁コイルと、別に、永久磁石や電磁石な
どのバイアス手段を用いても良い。

【００６８】第６実施形態本実施形態は、第５実施形態において、バイアス磁場Ｈ
₀を零とした場合である。図３の磁気インピーダンス特
性の領域Ｗ０で使用される。構成は、図１５と同一であ
る。差動増幅器２２の非反転入力端子の電圧をインピー
ダンスＺ₀に対応した電圧とする。このようにすれば、
差動増幅器２２は２入力の差を零とするように増幅し
て、負帰還電流を流すから、感磁素子１０の内部磁場
は、外部磁場ΔＨ_xの大きさ、向きに係わらず、零とな
る。これにより、第５実施形態と同一の効果を奏する。
但し、第５実施形態と異なり磁場の向きを検出すること
はできない。

【００６９】第７実施形態図１６は、１対の感磁素子を用いた例である。図１１に
示す第３実施形態に対応するものである。尚、本実施形
態においても調整可能な増幅器、及びその制御回路、メ
モリ装置は同一動作であるので省略してある。即ち、制
御回路１３０と増幅器２２との関係、制御回路１３０’
とコンパレータ１７１との関係、制御回路１３０、１３
０’とメモリ装置１４０との関係は、図８に示した関係
と同一であるので、図１５では省略されている。この場
合も、一対の負帰還励磁コイル１２ａ、１２ｂに負帰還
電流を流すことで、外部磁場を相殺して、一対の感磁素
子１０ａ、１０ｂの内部磁場は、常に、バイアス磁場Ｈ
₀とすることが可能となる。抵抗Ｒ₁₀と抵抗Ｒ₁₁との分
割により、バイアス磁場Ｈ₀に相当した所定レベルを差
動増幅器２１の出力に印加している。検出すべき外部磁
場ΔＨ_xが零の場合には、差動増幅器２１の出力は零で
ある。

【００７０】−ｘ軸方向の外部磁場−ΔＨ_xが感磁素子
１０ａ、１０ｂに印加されると、差動増幅器２１の出力
が正となる。差動増幅器２１の出力が正となると、負帰
還励磁コイル２１ａ、２１ｂへの通電電流が増加する。
これにより、バイアス磁場が増加することになり、外部
磁場−ΔＨ_xによる磁場の減少を補償する。逆に、＋ｘ
軸方向の外部磁場ΔＨ_xが感磁素子１０ａ、１０ｂに印
加されると、差動増幅器２１の出力が負となる。差動増
幅器２１の出力が負となると、負帰還励磁コイル２１
ａ、２１ｂへの通電電流が減少する。これにより、バイ
アス磁場が減少することになり、外部磁場ΔＨ_xによる
磁場の増加を補償する。このようにして、結局は、差動
増幅器２１の２つの入力差が零となるように、負帰還励
磁コイル２１ａ、２１ｂに電流が流れることになるの
で、感磁素子１０ａ、１０ｂの内部磁場は、検出すべき
外部磁場ΔＨ_xの向き及び大きさに係わらず、常に、バ
イアス磁場Ｈ₀となる。このようにすることで、動作点
を固定した状態で磁場のレベル判定が可能となる。尚、
コンパレータ１７１における所定レベルの設定及び、２
つのコンパレータを用いて、Ｎ極、Ｓ極の磁場ピーク付
近を検出できるようにする構成は、前述の第３実施形態
と同一である。

【００７１】第８実施形態第７実施形態において、バイアス磁場Ｈ₀を零としたも
のである。構成は、図１６と同一であるが、バイアス磁
場Ｈ₀を零とする関係上、抵抗Ｒ₁₀と抵抗Ｒ₁₁とによる
電圧印加は不要である。又、この実施形態は、図１４に
示す第４実施形態と同様な使用の仕方をする。この場合
には、２つの感磁素子１０ａ、１０ｂの内部磁場は、零
にはならず、両者の内部磁場が同一となり、交流的に変
動するように負帰還制御されることになる。磁場の向き
を判定することはできないが、磁場レベルの判定に関し
ては、第７実施形態と同一である。

【００７２】他の実施形態以下に、本実施形態の変形例である他の実施形態を示
す。例えば、上記の実施形態では、感磁素子に印加され
るパルス電流に同期して、端子間に発生する電圧の第１
パルスをスイッチで同期検出して、ピークホールドして
いた。しかし、いずれの場合においても図９に示すよう
に、ダイオード４１の整流による平滑又は積分を用いた
検波回路で、外部磁場を検出するようにしても良い。
又、上記実施例では、パルス電流を印加したが、交流電
流を感磁素子に供給するようにしても良い。

【００７３】又、上記実施形態では、感磁素子１０の磁
気インピーダンス効果が外部磁場が増大するにつれてイ
ンピーダンスも増大するインピーダンス増大領域を使用
したが、図４における特性において、逆にインピーダン
スが減少するインピーダンス減少領域を用いてもよい。
この特性は、後述する感磁素子の機構において、その感
磁素子１０の固定時に所定の張力を与えることで得られ
る。又は、発振器１３、１８の発振周波数を所定以下に
設定することで得られる。このような、特性を使用して
も磁場を感度良く正確に検出することができる。又、図
３の特性における図示した領域Ｗ３を測定領域とするよ
うにバイアス磁場を印加しても良い。

【００７４】又、図１７は、本発明をマグネットロータ
の磁極変動を検出するのに応用した装置の例である。こ
れにより、マグネットロータの回転に同期して、パルス
がシリアルに出力されることになり、このシリアルパル
スを計数することで回転角を測定することができる。
又、図１７では、出力パルスをＦＭ変調器により発信し
て、受信装置でこのパルスを計数することで回転角が検
出可能となる。勿論、送信側でパルスを計数しておい
て、この計数値をＦＭ変調器により発信しても良い。こ
のように、本発明は、マグネットシリアルスケール、マ
グネットロータの磁場変動を検出して、単位移動量毎に
パルスを出力するインクリメンタルエンコーダとして用
いることが可能である。この実施形態では、検出手段と
して抵抗とコンデンサによる積分回路を用いる。

【００７５】図１８は、使用環境にノイズ磁場が多い場
合に、感磁素子の周囲をパーマロイ４０等で磁気シール
ドした例を示している。これにより、ノイズに影響され
ずに、検出すべき磁場を高精度で検出することが可能と
なる。

【００７６】図１９は、ダイオード４２により感磁素子
１０の温度特性を補償する回路である。この回路は、上
記全ての実施形態に適用できる。即ち、発振回路１３の
出力又はバッファ回路１３Ａの出力直後にこのダイオー
ド４２を挿入する。そして、その温度特性を感磁素子１
０のそれと同等にする。例えば温度変化率を同じにす
る。発振回路１３又はバッファ回路１３Ａから出力され
る信号電圧は、ダイオード４２と感磁素子１０のインピ
ーダンス比で分圧されるので、温度変化率を同じにすれ
ば感磁素子１０の温度による変化分が相殺される。即
ち、常に、同一の分圧が得られる。即ち、温度変化によ
る影響のない磁場検出装置となる。尚、バッファ回路
１３Ａは、定電流を供給する為の例えばアンプである。

【００７７】又、温度対策として差動増幅器２１を用い
る実施形態に対しては、図２０に示す構成とすることも
できる。即ち、差動増幅器２１の一方の入力端子側にイ
ンピーダンスＺ₀で同一の温度特性を有する抵抗１１を
図のように配置する。この配置により、互いのインピー
ダンスＺ₀と温度変化によるインピーダンスＺ₀の変化
分△Ｚ_0Tが差動増幅器２１によって相殺される。即ち、
外部磁場による変化分△Ｈｘに関連する例えばインピー
ダンス変化△Ｚ₁のみが差動増幅器２１から出力され
る。このように、構成してもよい。

【００７８】感磁素子の機構次に、磁場検出装置の機構的な構成について説明する。
図２１に示すように、感磁素子１０は基板３０の上に配
置されている。基板３０の上には、電極３１、３２が配
設されており、その上に感磁素子１０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１０は
電極３１、３２に対してアルミニウム３３、３４を用い
て、超音波ボンディングで接合されている。又、基板３
０の裏面にはバイアス手段である薄膜磁石２０が形成さ
れている。

【００７９】以下、図２１に示すような個片素子１００
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
基板の表面に銅を蒸着する。基板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、フォトリフグラフィ工程を経て、電極３１、３２
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１０が配置可能な基板が得られる。次に、感
磁素子１０を基板上の電極３１、３２上に配置して、図
２２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３３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。この時、プレート３３、感磁素子１
０、電極３１のそれぞれが相互に接続される。その後、
プレート３３を切断することで、１つの電極に対する感
磁素子１０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。次に、この基板を図２１に示すような短冊
形状に分離する。

【００８０】電極３１の材料は感磁素子１０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２２に示すよう
に、電極３１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３１１が形成されていても良い。この層
の形成は、アルミニウム又はアルミニウム合金プレート
を電極３１の上に置き、その上に感磁素子１０を置い
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３３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１０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３１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３１、３２は、図示し
ない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。

【００８１】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
となると考えられる。又、アルミニウム又はその合金か
らなるプレート３３をアモルファスワイヤから成る感磁
素子１０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１０に直接伝達することが
阻止される。即ち、プレート３３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。この時、感磁素子１０は接着
材、例えば、エポキシ系の接着材で基板３０に固定され
ており、超音波ボンディング時の応力に感磁素子１０が
耐え得るようになっている。尚、ゲル状物質で基板３０
と感磁素子１０との間、及び、感磁素子１０の周囲を覆
っても良い。感磁素子１０に歪みが印加されるのを防止
するためである。特に、樹脂モールドの時の収縮応力が
感磁素子１０に印加されるのを防止するのに有効であ
る。感磁素子１０に係る応力が緩和されることで、検出
精度を向上させることができる。

【００８２】パッケージング次に、本発明の磁場検出装置のパッケージングについて
説明する。上記実施形態において、感磁素子１０を除く
全ての要素は集積回路で構成することができる。なぜな
ら、薄膜回路２０を除く他の要素は全て電気回路であ
り、半導体製造工程で集積化が可能であり、さらに薄膜
磁石２０も半導体製造工程におけるスパッタリング等の
技術と磁化工程により形成することができるからであ
る。よって、本発明の磁場検出装置は、図２３に示すよ
うにＩＣパッケージ化することができる。

【００８３】その製造工程は、以下の通りである。例え
ば、樹脂成形にてリードフレーム５２が図のように配置
された樹脂板５０を樹脂成型等で形成する。そして、樹
脂板５０上の凹部５３に上述した集積回路チップ５１と
上記個片素子１００を固定する。その後、超音波ボンデ
ィングによって必要な個所を接続する。例えば、個片素
子１００の電極と集積回路チップ５１の電極、各リード
フレーム５２と集積回路チップ５１の該当する電極を接
続する。又、緩衝材としてゲル３５が必要な場合は、個
片素子１００の周囲にそれを充填する。そして、それ全
体を図示しない型に挿入して成形し、図２４（ａ）、
（ｂ）に示す樹脂モールドＩＣ５４とする。又、この
時、成型時には使用者に磁気検出方向を明示する例えば
突起部５５を形成する。これにより、小型で検出方向が
容易に判別できる磁場検出装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁場検出装置の基本構成図。

【図２】本発明の原理を説明する説明図。

【図３】本発明の原理を説明する感磁素子の１例の磁気
インピーダンス特性図。

【図４】本発明の磁場検出装置の感磁素子に係る１例の
磁気インピーダンス特性図。

【図５】本発明の磁場検出装置の感磁素子に係る１例の
磁気インピーダンス特性図。

【図６】本発明の磁場検出装置に係る制御回路の１例の
回路図。

【図７】本発明の磁場検出装置に係るメモリ装置の１例
の構成図。

【図８】本発明の第１、第２実施形態に係る磁場検出装
置の回路図。

【図９】本発明の磁場検出装置における信号処理回路の
変形回路図。

【図１０】本発明の第３、第４実施形態を示した補償型
の磁場検出装置の構成ブロック図。

【図１１】本発明の第３、第４実施形態を示した補償型
の磁場検出装置の回路図。

【図１２】本発明の第３実施形態の他の例を示した補償
型の磁場検出装置の構成ブロック図。

【図１３】本発明の第３実施形態に係る磁場検出装置の
動作特性を示したタイミングチャート。

【図１４】本発明の第４実施形態に係る磁場検出装置の
動作特性を示したタイミングチャート。

【図１５】本発明の第５、第６実施形態を示した負帰還
型の磁場検出装置の回路図。

【図１６】本発明の第７、第８実施形態を示した負帰還
型の磁場検出装置の回路図。

【図１７】応用例に係る磁場検出装置の回路図。

【図１８】変形例に係る磁場検出装置の感磁素子の構成
を示した説明図。

【図１９】ダイオードによって温度補償を行う磁場検出
装置のブロック構成図。

【図２０】抵抗によって温度補償を行う磁場検出装置の
ブロック構成図。

【図２１】感磁素子を搭載した個片素子の構造を示した
構造図。

【図２２】感磁素子と電極との接合部分を示した断面
図。

【図２３】ＩＣチップ化した本発明の磁場検出装置の上
面透視図。

【図２４】ＩＣチップ化した本発明の磁場検出装置の外
観図。

【図２５】従来例に係る磁気抵抗素子の磁界感度のバラ
ツキを示すヒストグラム。

【図２６】従来例に係るホール素子のヒステリシス特性
図。

【符号の説明】

１０…感磁素子１０ａ，１０ｂ…感磁素子１２…帰還励磁コイル１３…発振器１４…微分回路１５…スイッチ１６…信号処理回路１７…比較回路１８…発振器３０…基板３１，３２…電極３３，３４…プレート２０…薄膜磁石２０ａ、２０ｂ…薄膜磁石２１…増幅器１００…信号処理回路１２０…増幅器１３０，１３０’…制御回路１４０…メモリ装置

フロントページの続き (72)発明者森正樹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)発明者鷲見和正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)発明者本蔵義信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） 2G017 AA01 AB05 AB07 AC01 AC06 AC09 AD51 BA03 BA05 BA10 5D091 DD03 HH20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部磁場に応じてインピーダンスが変化す
る磁気インピーダンス効果を用い、そのインピーダンス
変化に基づいて前記外部磁場の大きさを検出する磁場検
出装置であって、パルス電流又は高周波電流により周回方向に励磁される
感磁素子と、前記感磁素子に前記パルス電流又は前記高周波電流を供
給する発振手段と、前記感磁素子の端子間のインピーダンスに関連する物理
量を検出する検出手段と、前記検出手段の出力信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力と所定レベルとを比較し、その比較結
果を２値信号として出力する比較手段と、前記増幅器の増幅率及び／又は前記比較手段の前記所定
レベルを制御する制御手段と、前記制御手段に所定の数値を与えるメモリ手段とを有す
ることを特徴とする磁場検出装置。
【請求項２】外部磁場に応じてインピーダンスが変化す
る磁気インピーダンス効果を用い、そのインピーダンス
変化に基づいて前記外部磁場の大きさを検出する磁場検
出装置であって、パルス電流又は高周波電流により周回方向に励磁される
１対の感磁素子と、前記１対の感磁素子に前記パルス電流又は前記高周波電
流を供給する発振手段と、前記１対の感磁素子のそれぞれ端子間のインピーダンス
に関連する物理量を検出する１対の検出手段と、前記１対の検出手段の出力信号の差を出力する差出力手
段と、前記差出力手段の出力信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力信号を所定レベルと比較し、比較結果
を２値信号として出力する比較手段と、前記増幅器の増幅率及び／又は前記比較手段の前記所定
レベルを制御する制御手段と、前記制御手段に所定の数値を与えるメモリ手段とを有す
ることを特徴とする磁場検出装置。
【請求項３】前記磁場検出は、前記外部磁場の増大に応
じて前記インピーダンスが減少するインピーダンス減少
領域、又は前記外部磁場の増大に応じて前記インピーダ
ンスが増大するインピーダンス増大領域を用いて行うこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁場検出
装置。
【請求項４】前記インピーダンスの減少領域は、前記交
流電流の周波数を所定周波数以下とするか、前記感磁素
子に張力を印加することで得ることを特徴とする請求項
３に記載の磁場検出装置。
【請求項５】前記検出手段は、前記感磁素子にバイアス
磁場を印加するバイアス手段を有することを特徴とする
請求項１に記載の磁場検出装置。
【請求項６】前記外部磁場の大きさが増加するとき、前
記１対の感磁素子の内部磁場が一方は増大し他方は減少
する関係となるように、前記１対の感磁素子にバイアス
磁場を印加するバイアス手段を有することを特徴とする
請求項２に記載の磁場検出装置。
【請求項７】前記バイアス手段は、コイルに直流電流を
通電する電磁石、又は、永久磁石であることを特徴とす
る請求項５又は請求項６に記載の磁場検出装置。
【請求項８】前記比較手段は、入力信号を第１所定レベ
ルと比較する第１比較手段と、入力信号を第２所定レベ
ルと比較する第２比較手段とを有し、第１比較手段及び
第２比較手段の出力信号は、外部磁場の向きの情報を含
むことを特徴とする請求項５乃至請求項７の何れか１項
に記載の磁場検出装置。
【請求項９】前記発振手段はパルス電流を前記感磁素子
に供給し、前記感磁素子と前記検出手段との間に設けら
れ、前記パルス電流に同期して、前記感磁素子に現れる
第１パルスのみを通過させるスイッチを有することを特
徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の磁
場検出装置。
【請求項１０】前記物理量は前記感磁素子の両端にかか
る電圧であり、前記検出手段は、入力信号のピーク値又
は繰り返し入力されるピーク値又は高周波信号の振幅に
関連する値が形成する信号を出力する信号処理回路であ
ることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項
に記載の磁場検出装置。
【請求項１１】前記信号処理回路は、検波回路又はピー
ク・ホールド回路又は積分回路の何れかであることを特
徴とする請求項１０に記載の磁場検出装置。
【請求項１２】前記検出手段は、前記感磁素子の周回方
向に巻回され、前記検出軸方向の成分である前記外部磁
場を相殺する磁場を生成する負帰還励磁コイルと該負帰
還励磁コイルに電流供給する負帰還回路を有することを
特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか１項に記載
の磁場検出装置。
【請求項１３】前記感磁素子の周回方向に巻回され、前
記検出手段の出力信号に応じて、前記検出軸方向の成分
である前記外部磁場を相殺する磁場を生成する負帰還励
磁コイルを有し、前記バイアス手段は、前記負帰還励磁コイルが兼ねるこ
とを特徴とする請求項５乃至請求項１２の何れか１項に
記載の磁場検出装置。
【請求項１４】前記発振手段は、矩形波発振回路と、該
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１乃至請求項１３の何れか１項に記載の磁場検
出装置。
【請求項１５】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１乃至請求項１４の何
れか１項に記載の磁場検出装置。
【請求項１６】前記感磁素子は、前記パルス電流又は交
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１乃至請求項１５の何れか１項に記載の
磁場検出装置。
【請求項１７】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１乃至請求項１６の何れ
か１項に記載の磁場検出装置。
【請求項１８】前記感磁素子は、アモルファス磁性体か
らなるワイヤであることを特徴とする請求項１乃至請求
項１７の何れか１項に記載の磁場検出装置。
【請求項１９】前記感磁素子は基板上に形成された電極
で両端が支持通電されることを特徴とする請求項１乃至
請求項１８の何れか１項に記載の磁場検出装置。
【請求項２０】前記感磁素子を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、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１乃至請求項１９の何れか１項に記載の磁場検出装
置。
【請求項２１】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２０に記載の磁場検出装置。
【請求項２２】前記電極は、表面層として、アルミニウ
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２１に記載の磁場検出装置。
【請求項２３】前記検出手段は、温度を補正する温度補
正回路を有することを特徴とする請求項１乃至請求項２
２の何れか１項に記載の磁場検出装置。
【請求項２４】前記発振手段、前記検出手段、前記増幅
回路、前記制御手段、前記メモリ手段、前記比較手段は
集積回路で構成され、該集積回路と前記感磁素子は、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１乃至請求項２３の何れか１項に記載の磁場
検出装置。
【請求項２５】前記パッケージは、該パッケージを形成
する複数の面において、磁場検出方向の面が他の面と異
なる形状であることを特徴とする請求項２４に記載の磁
場検出装置。