JP2003167039A - 磁気センサ及びこの磁気センサを用いた方位検知システム - Google Patents
磁気センサ及びこの磁気センサを用いた方位検知システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型・軽量で高感度な磁気センサを提供す
る。 【解決手段】 一軸磁気異方性及び磁化反転可能な保磁
力を有して２値の磁化状態を取り得る特性を持たせた複
数の薄膜磁気抵抗効果素子２ａ〜２ｄを、これらの各薄
膜磁気抵抗効果素子２ａ〜２ｄ間の一軸磁気異方性の方
向Ａ〜Ｄに相対角度を持たせて並列に配置させて磁気セ
ンサ１を構成することで、対象となる磁界のベクトル成
分（磁気角度ないしは磁気方位）を検知するにあたっ
て、特に一様な磁界中では一軸磁気異方性の方向Ａ〜Ｄ
に応じて臨界角度を超えれば磁化方向が向くことから各
素子２ａ〜２ｄの磁化方向を抵抗変化として得ること
で、デジタル化した信号となり、所望の角度分解能は素
子数と相対角度とにより自由に持たせることができ、よ
って、小型・軽量で信号処理が容易な高感度な磁気セン
サを提供することができる。
る。 【解決手段】 一軸磁気異方性及び磁化反転可能な保磁
力を有して２値の磁化状態を取り得る特性を持たせた複
数の薄膜磁気抵抗効果素子２ａ〜２ｄを、これらの各薄
膜磁気抵抗効果素子２ａ〜２ｄ間の一軸磁気異方性の方
向Ａ〜Ｄに相対角度を持たせて並列に配置させて磁気セ
ンサ１を構成することで、対象となる磁界のベクトル成
分（磁気角度ないしは磁気方位）を検知するにあたっ
て、特に一様な磁界中では一軸磁気異方性の方向Ａ〜Ｄ
に応じて臨界角度を超えれば磁化方向が向くことから各
素子２ａ〜２ｄの磁化方向を抵抗変化として得ること
で、デジタル化した信号となり、所望の角度分解能は素
子数と相対角度とにより自由に持たせることができ、よ
って、小型・軽量で信号処理が容易な高感度な磁気セン
サを提供することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁界測定用、ナビ
ゲーション用の地磁気センサ等の磁気センサ及びこの磁
気センサを用いた方位検知システムに関する。
ゲーション用の地磁気センサ等の磁気センサ及びこの磁
気センサを用いた方位検知システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の磁気センサとしては、磁
気抵抗効果素子（ＭＲ素子）、磁気インピーダンス素子
（ＭＩ素子）、フラックスゲートセンサ、半導体ホール
効果センサ等が用いられている。このうち、近年開発さ
れたＭＩセンサによれば、ＭＩ素子という磁気抵抗素子
を用いることで薄膜化・小型化が容易なため、近年その
改良も盛んである。また、ＭＲ素子の場合もこのＭＲ素
子に高周波電流を流した場合のその高周波インピーダン
スの磁界による変化をもって磁界強度を検知することが
できる。
気抵抗効果素子（ＭＲ素子）、磁気インピーダンス素子
（ＭＩ素子）、フラックスゲートセンサ、半導体ホール
効果センサ等が用いられている。このうち、近年開発さ
れたＭＩセンサによれば、ＭＩ素子という磁気抵抗素子
を用いることで薄膜化・小型化が容易なため、近年その
改良も盛んである。また、ＭＲ素子の場合もこのＭＲ素
子に高周波電流を流した場合のその高周波インピーダン
スの磁界による変化をもって磁界強度を検知することが
できる。
【０００３】このような磁気センサに対して、最近で
は、磁性薄膜層が絶縁層を介して複数層形成され、伝導
に関わる電子がスピンを維持しながら絶縁層をトンネル
現象によって伝導されることから、この際の磁化の状態
によってトンネル透過係数が異なることを利用して磁界
検知を行なう原理のトンネル磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ
素子）が提案されている。強磁性体トンネル効果は非常
に高い磁場感度を有するため、超高密度磁気記録におけ
るＨＤＤ用磁気再生ヘッドとしての利用可能性がある。
この他、モータ用磁界測定装置、ナビゲーション用地磁
気センサ等の磁気センサや、いわゆるＭＲＡＭと称され
る磁気固体メモリデバイス等への利用も可能といえる。
は、磁性薄膜層が絶縁層を介して複数層形成され、伝導
に関わる電子がスピンを維持しながら絶縁層をトンネル
現象によって伝導されることから、この際の磁化の状態
によってトンネル透過係数が異なることを利用して磁界
検知を行なう原理のトンネル磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ
素子）が提案されている。強磁性体トンネル効果は非常
に高い磁場感度を有するため、超高密度磁気記録におけ
るＨＤＤ用磁気再生ヘッドとしての利用可能性がある。
この他、モータ用磁界測定装置、ナビゲーション用地磁
気センサ等の磁気センサや、いわゆるＭＲＡＭと称され
る磁気固体メモリデバイス等への利用も可能といえる。
【０００４】このようなＴＭＲ素子に関しては、例えば
特開平１１−１６１９１９号公報（特許第３００４００
５号）によれば、静磁気相互作用の動作の向上が図られ
ている。また、従来からある巨大磁気抵抗効果素子（Ｇ
ＭＲ素子）についても電流を膜面に垂直に流す構成が実
現されており（ｃｐｐ型ＧＭＲ素子）、その応用面が広
がってきている。
特開平１１−１６１９１９号公報（特許第３００４００
５号）によれば、静磁気相互作用の動作の向上が図られ
ている。また、従来からある巨大磁気抵抗効果素子（Ｇ
ＭＲ素子）についても電流を膜面に垂直に流す構成が実
現されており（ｃｐｐ型ＧＭＲ素子）、その応用面が広
がってきている。
【０００５】また、ＭＲ素子一般を方位計に用いる場
合、特開平５−１５７５６６号公報等に示されるよう
に、磁界感度の鋭敏さとヒステリシスのために補助磁界
を与えて高感度化を図るようにしている。
合、特開平５−１５７５６６号公報等に示されるよう
に、磁界感度の鋭敏さとヒステリシスのために補助磁界
を与えて高感度化を図るようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平１１
−１６１９１９号公報（特許第３００４００５号）の場
合、積層化により静磁気相互作用の動作の向上を図って
いるもので、本質的な解決法とはいえず、コスト高にも
つながる対応策である。
−１６１９１９号公報（特許第３００４００５号）の場
合、積層化により静磁気相互作用の動作の向上を図って
いるもので、本質的な解決法とはいえず、コスト高にも
つながる対応策である。
【０００７】また、例えば方位センサを実現する上で、
ＭＲ素子のように補助磁界を与えて高感度化を図るのも
あまり得策とはいえない。
ＭＲ素子のように補助磁界を与えて高感度化を図るのも
あまり得策とはいえない。
【０００８】結局、このような従来の磁気センサ類で
は、小型・軽量・低コスト化の点及び感度的な面でまだ
十分とはいえず、改良の余地が多分にある。
は、小型・軽量・低コスト化の点及び感度的な面でまだ
十分とはいえず、改良の余地が多分にある。
【０００９】そこで、本発明は、小型・軽量で高感度な
磁気センサを提供することを目的とする。
磁気センサを提供することを目的とする。
【００１０】併せて、このような磁気センサを利用する
ことで地磁気検知等の精度を向上させることができ、ナ
ビゲーションシステム等に有効な方位検知システムを提
供することを目的とする。
ことで地磁気検知等の精度を向上させることができ、ナ
ビゲーションシステム等に有効な方位検知システムを提
供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の磁
気センサは、一軸磁気異方性及び磁化反転可能な保磁力
を有して２値の磁化状態を取り得る特性を持たせた複数
の薄膜磁気抵抗効果素子を、これらの各薄膜磁気抵抗効
果素子間の一軸磁気異方性の方向に相対角度を持たせて
並列に配置させてなる。
気センサは、一軸磁気異方性及び磁化反転可能な保磁力
を有して２値の磁化状態を取り得る特性を持たせた複数
の薄膜磁気抵抗効果素子を、これらの各薄膜磁気抵抗効
果素子間の一軸磁気異方性の方向に相対角度を持たせて
並列に配置させてなる。
【００１２】従って、対象となる磁界のベクトル成分
（磁気角度ないしは磁気方位）を検知するにあたって、
並列に配置されている複数の薄膜磁気抵抗効果素子間の
一軸磁気異方性の方向が異なり相対角度を有しているの
で、特に一様な磁界中では一軸磁気異方性の方向に応じ
て臨界角度を超えれば磁化方向が向くことから各素子の
磁化方向を抵抗変化として得ることで、デジタル化した
信号となり、所望の角度分解能は素子数と相対角度とに
より自由に持たせることができ、よって、小型・軽量で
信号処理が容易な高感度な磁気センサを提供できる。
（磁気角度ないしは磁気方位）を検知するにあたって、
並列に配置されている複数の薄膜磁気抵抗効果素子間の
一軸磁気異方性の方向が異なり相対角度を有しているの
で、特に一様な磁界中では一軸磁気異方性の方向に応じ
て臨界角度を超えれば磁化方向が向くことから各素子の
磁化方向を抵抗変化として得ることで、デジタル化した
信号となり、所望の角度分解能は素子数と相対角度とに
より自由に持たせることができ、よって、小型・軽量で
信号処理が容易な高感度な磁気センサを提供できる。
【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の磁
気センサにおいて、前記各薄膜磁気抵抗効果素子の一軸
磁気異方性を形状効果異方性により持たせてなる。
気センサにおいて、前記各薄膜磁気抵抗効果素子の一軸
磁気異方性を形状効果異方性により持たせてなる。
【００１４】従って、請求項１記載の磁気センサを実現
する上で、素子の形状で決定可能な形状効果異方性によ
り一軸磁気異方性を持たせることで容易に必要な２値化
磁化状態を実現できる薄膜磁気抵抗効果素子を作製でき
る。
する上で、素子の形状で決定可能な形状効果異方性によ
り一軸磁気異方性を持たせることで容易に必要な２値化
磁化状態を実現できる薄膜磁気抵抗効果素子を作製でき
る。
【００１５】請求項３記載の発明は、請求項１記載の磁
気センサにおいて、前記各薄膜磁気抵抗効果素子の一軸
磁気異方性を結晶磁気異方性により持たせてなる。
気センサにおいて、前記各薄膜磁気抵抗効果素子の一軸
磁気異方性を結晶磁気異方性により持たせてなる。
【００１６】従って、請求項１記載の磁気センサを実現
する上で、成膜時やアニール時の作製条件を変えて結晶
磁気異方性により一軸磁気異方性を持たせることで同一
形状のものでも所望の方向の一軸異方性を持たせること
ができ、容易に必要な２値化磁化状態を持つ薄膜磁気抵
抗効果素子を作製できる。
する上で、成膜時やアニール時の作製条件を変えて結晶
磁気異方性により一軸磁気異方性を持たせることで同一
形状のものでも所望の方向の一軸異方性を持たせること
ができ、容易に必要な２値化磁化状態を持つ薄膜磁気抵
抗効果素子を作製できる。
【００１７】請求項４記載の発明は、請求項１，２又は
３記載の磁気センサにおいて、前記各薄膜磁気抵抗効果
素子は、形状効果異方性による一軸磁気異方性の方向と
結晶磁気異方性による一軸磁気異方性の方向とを一致さ
せてなる。
３記載の磁気センサにおいて、前記各薄膜磁気抵抗効果
素子は、形状効果異方性による一軸磁気異方性の方向と
結晶磁気異方性による一軸磁気異方性の方向とを一致さ
せてなる。
【００１８】従って、請求項１，２又は３記載の磁気セ
ンサを実現する上で、各薄膜磁気抵抗効果素子の形状効
果異方性による一軸磁気異方性の方向と結晶磁気異方性
による一軸磁気異方性の方向とを一致させ、異方性エネ
ルギーを高めることで、当該薄膜磁気抵抗効果素子の２
値性をより高めることができ、より一層の高感度化を図
ることができる。
ンサを実現する上で、各薄膜磁気抵抗効果素子の形状効
果異方性による一軸磁気異方性の方向と結晶磁気異方性
による一軸磁気異方性の方向とを一致させ、異方性エネ
ルギーを高めることで、当該薄膜磁気抵抗効果素子の２
値性をより高めることができ、より一層の高感度化を図
ることができる。
【００１９】請求項５記載の発明は、請求項１，２又は
３記載の磁気センサにおいて、前記各薄膜磁気抵抗効果
素子は、形状効果異方性による一軸磁気異方性の方向と
結晶磁気異方性による一軸磁気異方性の方向とをずらし
てなる。
３記載の磁気センサにおいて、前記各薄膜磁気抵抗効果
素子は、形状効果異方性による一軸磁気異方性の方向と
結晶磁気異方性による一軸磁気異方性の方向とをずらし
てなる。
【００２０】従って、請求項１，２又は３記載の磁気セ
ンサを実現する上で、各薄膜磁気抵抗効果素子の形状効
果異方性による一軸磁気異方性の方向と結晶磁気異方性
による一軸磁気異方性の方向とをずらすことで、適正な
異方性エネルギー状態とすることができ、並列に配置さ
れた中間点での各薄膜磁気抵抗効果素子からのノイズの
発生を低減させることができる。
ンサを実現する上で、各薄膜磁気抵抗効果素子の形状効
果異方性による一軸磁気異方性の方向と結晶磁気異方性
による一軸磁気異方性の方向とをずらすことで、適正な
異方性エネルギー状態とすることができ、並列に配置さ
れた中間点での各薄膜磁気抵抗効果素子からのノイズの
発生を低減させることができる。
【００２１】請求項６記載の発明は、請求項１ないし５
の何れか一記載の磁気センサにおいて、前記各薄膜磁気
抵抗効果素子は、磁性体層、非磁性絶縁体層及び磁性体
層の積層構造を含むトンネル型磁気抵抗効果素子又は磁
性体層、非磁性絶縁体層及び磁性体層で構成される膜面
に垂直に電流を流すｃｐｐ型巨大磁気抵抗効果素子であ
って、薄膜作製基板上にモノリシックに薄膜形成されて
いる。
の何れか一記載の磁気センサにおいて、前記各薄膜磁気
抵抗効果素子は、磁性体層、非磁性絶縁体層及び磁性体
層の積層構造を含むトンネル型磁気抵抗効果素子又は磁
性体層、非磁性絶縁体層及び磁性体層で構成される膜面
に垂直に電流を流すｃｐｐ型巨大磁気抵抗効果素子であ
って、薄膜作製基板上にモノリシックに薄膜形成されて
いる。
【００２２】従って、請求項１ないし５の何れか一記載
の磁気センサを実現する上で、各薄膜磁気抵抗効果素子
がトンネル型磁気抵抗効果素子又はｃｐｐ型巨大磁気抵
抗効果素子として薄膜作製基板上にモノリシックに作製
されるので、高精度な磁気センサとすることができる。
の磁気センサを実現する上で、各薄膜磁気抵抗効果素子
がトンネル型磁気抵抗効果素子又はｃｐｐ型巨大磁気抵
抗効果素子として薄膜作製基板上にモノリシックに作製
されるので、高精度な磁気センサとすることができる。
【００２３】請求項７記載の発明は、請求項１ないし５
の何れか一記載の磁気センサにおいて、前記各薄膜磁気
抵抗効果素子は、チップ構成されたトンネル型磁気抵抗
効果素子又はｃｐｐ型巨大磁気抵抗効果素子であって、
チップ搭載基板上にチップ方向を異ならせて実装されて
いる。
の何れか一記載の磁気センサにおいて、前記各薄膜磁気
抵抗効果素子は、チップ構成されたトンネル型磁気抵抗
効果素子又はｃｐｐ型巨大磁気抵抗効果素子であって、
チップ搭載基板上にチップ方向を異ならせて実装されて
いる。
【００２４】従って、請求項１ないし５の何れか一記載
の磁気センサを実現する上で、各薄膜磁気抵抗効果素子
がトンネル型磁気抵抗効果素子又はｃｐｐ型巨大磁気抵
抗効果素子としてチップ構成されてチップ搭載基板上に
実装されて作製されるので、薄膜磁気抵抗効果素子作製
の歩留まりが高く、低コストな磁気センサとすることが
できる。
の磁気センサを実現する上で、各薄膜磁気抵抗効果素子
がトンネル型磁気抵抗効果素子又はｃｐｐ型巨大磁気抵
抗効果素子としてチップ構成されてチップ搭載基板上に
実装されて作製されるので、薄膜磁気抵抗効果素子作製
の歩留まりが高く、低コストな磁気センサとすることが
できる。
【００２５】請求項８記載の発明は、請求項１ないし５
の何れか一記載の磁気センサにおいて、前記各薄膜磁気
抵抗効果素子は、チップ外形形状に対して異なる方向の
磁気異方性を持たせてチップ構成されたトンネル型磁気
抵抗効果素子又はｃｐｐ型巨大磁気抵抗効果素子であっ
て、チップ搭載基板上にチップ外形形状を揃えて実装さ
れている。
の何れか一記載の磁気センサにおいて、前記各薄膜磁気
抵抗効果素子は、チップ外形形状に対して異なる方向の
磁気異方性を持たせてチップ構成されたトンネル型磁気
抵抗効果素子又はｃｐｐ型巨大磁気抵抗効果素子であっ
て、チップ搭載基板上にチップ外形形状を揃えて実装さ
れている。
【００２６】従って、請求項１ないし５の何れか一記載
の磁気センサを実現する上で、各薄膜磁気抵抗効果素子
がトンネル型磁気抵抗効果素子又はｃｐｐ型巨大磁気抵
抗効果素子としてチップ構成されてチップ搭載基板上に
実装されて作製されるので、薄膜磁気抵抗効果素子作製
の歩留まりが高く、低コストな磁気センサとすることが
でき、さらには、チップ外形形状に対して磁気異方性の
方向を異ならせてチップ外形形状を揃えて実装させてい
るので、汎用実装機を用いることもでき、より一層の低
コスト化を図ることができる。また、チップの実装面に
対して垂直異方性を採る構成も可能であり、これによ
り、３軸ベクトル検知も容易に実現できる。
の磁気センサを実現する上で、各薄膜磁気抵抗効果素子
がトンネル型磁気抵抗効果素子又はｃｐｐ型巨大磁気抵
抗効果素子としてチップ構成されてチップ搭載基板上に
実装されて作製されるので、薄膜磁気抵抗効果素子作製
の歩留まりが高く、低コストな磁気センサとすることが
でき、さらには、チップ外形形状に対して磁気異方性の
方向を異ならせてチップ外形形状を揃えて実装させてい
るので、汎用実装機を用いることもでき、より一層の低
コスト化を図ることができる。また、チップの実装面に
対して垂直異方性を採る構成も可能であり、これによ
り、３軸ベクトル検知も容易に実現できる。
【００２７】請求項９記載の発明は、請求項１ないし８
の何れか一記載の磁気センサにおいて、隣接する前記各
薄膜磁気抵抗効果素子間の出力の差動をとる差動演算手
段を有し、これらの差動演算手段の差動演算結果に基づ
き対象となる磁気を検知するようにした。
の何れか一記載の磁気センサにおいて、隣接する前記各
薄膜磁気抵抗効果素子間の出力の差動をとる差動演算手
段を有し、これらの差動演算手段の差動演算結果に基づ
き対象となる磁気を検知するようにした。
【００２８】従って、隣接する各薄膜磁気抵抗効果素子
間の出力の差動をとり、その差動演算結果に基づき対象
となる磁気を検知することで、特に近傍からの磁界ノイ
ズをキャンセルでき、よって、ノイズによる誤検知動作
を防止できる。
間の出力の差動をとり、その差動演算結果に基づき対象
となる磁気を検知することで、特に近傍からの磁界ノイ
ズをキャンセルでき、よって、ノイズによる誤検知動作
を防止できる。
【００２９】請求項１０記載の発明の方位検知システム
は、地磁気を検知対象とする請求項１ないし９の何れか
一記載の磁気センサと、この磁気センサの検知出力に基
づき磁気ベクトルを検知する検知手段と、前記磁気セン
サの検知出力の絶対値と予め設定されている閾値とに基
づき検知結果に異常があるか否かを判断する異常検知手
段と、この異常検知手段により異常が検知された場合に
はその旨を報知する報知手段と、を備える。
は、地磁気を検知対象とする請求項１ないし９の何れか
一記載の磁気センサと、この磁気センサの検知出力に基
づき磁気ベクトルを検知する検知手段と、前記磁気セン
サの検知出力の絶対値と予め設定されている閾値とに基
づき検知結果に異常があるか否かを判断する異常検知手
段と、この異常検知手段により異常が検知された場合に
はその旨を報知する報知手段と、を備える。
【００３０】従って、地磁気を検知対象とする方位検知
システムに適用した場合、基本的には、高感度な請求項
１ないし９の何れか一記載の磁気センサの検知出力に基
づき検知される磁気ベクトルが利用されるが、この際、
磁気センサの検知出力の絶対値を測定済みの地磁気強度
に測定マージンを加味した閾値との比較により検知結果
に異常があるか否かを判断しており、異常が検知された
場合にはその旨を報知させることで、誤った検知結果の
利用を未然に防止できる。さらには、磁気センサによる
検知結果とともに、異常検知の結果の情報も当該システ
ムの使用者に通信により伝送するＧＰＳシステムや携帯
電話等の通信システムのようなビジネス形態に利用する
ことも可能である。
システムに適用した場合、基本的には、高感度な請求項
１ないし９の何れか一記載の磁気センサの検知出力に基
づき検知される磁気ベクトルが利用されるが、この際、
磁気センサの検知出力の絶対値を測定済みの地磁気強度
に測定マージンを加味した閾値との比較により検知結果
に異常があるか否かを判断しており、異常が検知された
場合にはその旨を報知させることで、誤った検知結果の
利用を未然に防止できる。さらには、磁気センサによる
検知結果とともに、異常検知の結果の情報も当該システ
ムの使用者に通信により伝送するＧＰＳシステムや携帯
電話等の通信システムのようなビジネス形態に利用する
ことも可能である。
【００３１】請求項１１記載の発明の方位検知システム
は、３軸ベクトル以上の方向に独立して配置されて地磁
気を検知対象とする請求項１ないし９の何れか一記載の
複数の磁気センサと、これらの磁気センサの検知出力に
基づき３軸以上のベクトルを検知する検知手段と、前記
磁気センサの検知出力の絶対値と予め設定されている閾
値とに基づき検知結果に異常があるか否かを判断する異
常検知手段と、この異常検知手段により異常が検知され
た場合にはその旨を報知する報知手段と、を備える。
は、３軸ベクトル以上の方向に独立して配置されて地磁
気を検知対象とする請求項１ないし９の何れか一記載の
複数の磁気センサと、これらの磁気センサの検知出力に
基づき３軸以上のベクトルを検知する検知手段と、前記
磁気センサの検知出力の絶対値と予め設定されている閾
値とに基づき検知結果に異常があるか否かを判断する異
常検知手段と、この異常検知手段により異常が検知され
た場合にはその旨を報知する報知手段と、を備える。
【００３２】従って、地磁気を検知対象とする方位検知
システムに適用した場合、基本的には、３軸ベクトル以
上の方向に独立して配置された高感度な請求項１ないし
９の何れか一記載の磁気センサの検知出力に基づき検知
される３軸以上のベクトルが利用されるが、この際、磁
気センサの検知出力の絶対値を測定済みの地磁気強度に
測定マージンを加味した閾値との比較により検知結果に
異常があるか否かを判断しており、異常が検知された場
合にはその旨を報知させることで、誤った検知結果の利
用を未然に防止できる。さらには、磁気センサによる３
軸ベクトル以上の検知結果とともに、異常検知の結果の
情報も当該システムの使用者に通信により伝送するＧＰ
Ｓシステムや携帯電話等の通信システムのようなビジネ
ス形態に利用することも可能である。
システムに適用した場合、基本的には、３軸ベクトル以
上の方向に独立して配置された高感度な請求項１ないし
９の何れか一記載の磁気センサの検知出力に基づき検知
される３軸以上のベクトルが利用されるが、この際、磁
気センサの検知出力の絶対値を測定済みの地磁気強度に
測定マージンを加味した閾値との比較により検知結果に
異常があるか否かを判断しており、異常が検知された場
合にはその旨を報知させることで、誤った検知結果の利
用を未然に防止できる。さらには、磁気センサによる３
軸ベクトル以上の検知結果とともに、異常検知の結果の
情報も当該システムの使用者に通信により伝送するＧＰ
Ｓシステムや携帯電話等の通信システムのようなビジネ
ス形態に利用することも可能である。
【００３３】
【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
及び図２に基づいて説明する。図１は本実施の形態の磁
気センサ１の原理的構成を示す模式図である。本実施の
形態の磁気センサ１は、例えば、外形形状が正方形状の
４個の薄膜磁気抵抗効果素子２ａ〜２ｄを同一平面上に
並列に近接配置させることにより構成されている。ここ
に、個々の薄膜磁気抵抗効果素子２ａ〜２ｄは、矢印Ａ
〜Ｄで示すような方向の一軸磁気異方性を持たせるとと
もに、磁化反転を容易に行い得るような低い保磁力を有
し、その磁化反転の有無に応じた２値の磁化状態を取り
やすい特性を持たせた素子である。このような薄膜磁気
抵抗効果素子２ａ〜２ｄは、図１中に示すように、各々
の薄膜磁気抵抗効果素子２ａ〜２ｄ間の一軸磁気異方性
の方向Ａ〜Ｄに相対角度を持つように配置されている。
例えば、一軸磁気異方性の方向Ａは図中下向き、方向Ｂ
は図中斜め左下向き、方向Ｃは図中左向き、方向Ｄは図
中斜め左上向きの如く設定されている。つまり、図１に
示す例では、各々の薄膜磁気抵抗効果素子２ａ〜２ｄ間
の一軸磁気異方性は、時計回りに４５°ずつ方向をずら
して設定されている。
及び図２に基づいて説明する。図１は本実施の形態の磁
気センサ１の原理的構成を示す模式図である。本実施の
形態の磁気センサ１は、例えば、外形形状が正方形状の
４個の薄膜磁気抵抗効果素子２ａ〜２ｄを同一平面上に
並列に近接配置させることにより構成されている。ここ
に、個々の薄膜磁気抵抗効果素子２ａ〜２ｄは、矢印Ａ
〜Ｄで示すような方向の一軸磁気異方性を持たせるとと
もに、磁化反転を容易に行い得るような低い保磁力を有
し、その磁化反転の有無に応じた２値の磁化状態を取り
やすい特性を持たせた素子である。このような薄膜磁気
抵抗効果素子２ａ〜２ｄは、図１中に示すように、各々
の薄膜磁気抵抗効果素子２ａ〜２ｄ間の一軸磁気異方性
の方向Ａ〜Ｄに相対角度を持つように配置されている。
例えば、一軸磁気異方性の方向Ａは図中下向き、方向Ｂ
は図中斜め左下向き、方向Ｃは図中左向き、方向Ｄは図
中斜め左上向きの如く設定されている。つまり、図１に
示す例では、各々の薄膜磁気抵抗効果素子２ａ〜２ｄ間
の一軸磁気異方性は、時計回りに４５°ずつ方向をずら
して設定されている。
【００３４】なお、各薄膜磁気抵抗効果素子２にこのよ
うな一軸磁気異方性を持たせるための作製方法として
は、例えば、図２に示すように、薄膜磁気抵抗効果素子
２の磁界中アニール時にその磁界の方向Ｇが所望の方向
（Ａ〜Ｄ）となるように設定することで、結晶磁気異方
性により一軸磁気異方性を持たせることができる。
うな一軸磁気異方性を持たせるための作製方法として
は、例えば、図２に示すように、薄膜磁気抵抗効果素子
２の磁界中アニール時にその磁界の方向Ｇが所望の方向
（Ａ〜Ｄ）となるように設定することで、結晶磁気異方
性により一軸磁気異方性を持たせることができる。
【００３５】このような磁気センサ１は検知対象となる
磁気が作用し得る環境下に置かれ、各々の薄膜磁気抵抗
効果素子２ａ〜２ｄの検知出力に基づき磁界のベクトル
成分（磁気角度或いは磁気方位）を検知するために使用
される。ここに、磁気センサ１に或る磁界が作用した場
合、並列に配置されている複数の薄膜磁気抵抗効果素子
２ａ〜２ｄ間の一軸磁気異方性の方向Ａ〜Ｄがずれてお
り、各々の薄膜磁気抵抗効果素子２ａ〜２ｄが呈示する
抵抗値対応の検知出力が大小異なることとなり、これら
の検知出力を簡単な演算回路により演算処理することに
より、磁気方位を特定検知することができる。即ち、複
数の薄膜磁気抵抗効果素子２ａ〜２ｄ間の一軸磁気異方
性の方向Ａ〜Ｄをずらすことにより、磁界のベクトル成
分を検知するにあたってその角度検知分解能を向上さ
せ、高感度化を図れるものとなる。
磁気が作用し得る環境下に置かれ、各々の薄膜磁気抵抗
効果素子２ａ〜２ｄの検知出力に基づき磁界のベクトル
成分（磁気角度或いは磁気方位）を検知するために使用
される。ここに、磁気センサ１に或る磁界が作用した場
合、並列に配置されている複数の薄膜磁気抵抗効果素子
２ａ〜２ｄ間の一軸磁気異方性の方向Ａ〜Ｄがずれてお
り、各々の薄膜磁気抵抗効果素子２ａ〜２ｄが呈示する
抵抗値対応の検知出力が大小異なることとなり、これら
の検知出力を簡単な演算回路により演算処理することに
より、磁気方位を特定検知することができる。即ち、複
数の薄膜磁気抵抗効果素子２ａ〜２ｄ間の一軸磁気異方
性の方向Ａ〜Ｄをずらすことにより、磁界のベクトル成
分を検知するにあたってその角度検知分解能を向上さ
せ、高感度化を図れるものとなる。
【００３６】また、元々薄膜技術等を用いて作製される
薄膜磁気抵抗効果素子２ａ〜２ｄを用いているので、磁
気センサ１としても小型・軽量化を図ることができる。
薄膜磁気抵抗効果素子２ａ〜２ｄを用いているので、磁
気センサ１としても小型・軽量化を図ることができる。
【００３７】本発明の第二の実施の形態を図３及び図４
に基づいて説明する。第一の実施の形態で示した部分と
同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する（以
降の各実施の形態でも同様とする）。
に基づいて説明する。第一の実施の形態で示した部分と
同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する（以
降の各実施の形態でも同様とする）。
【００３８】図３は本実施の形態の磁気センサ１1の原
理的構成を示す模式図である。本実施の形態の磁気セン
サ１1は、例えば、外形形状が正方形状の薄膜磁気抵抗
効果素子２ａ〜２ｄに代えて、外形形状が長方形状でそ
の長手方向に一軸磁気異方性を持たせた４個の薄膜磁気
抵抗効果素子１２ａ〜１２ｄを同一平面上に並列に近接
配置させることにより構成されている。即ち、長方形状
を利用した形状効果異方性を持たせた薄膜磁気抵抗効果
素子１２ａ〜１２ｄが用いられており、各々の一軸磁気
異方性の方向Ａ〜Ｄ（従って、薄膜磁気抵抗効果素子１
２ａ〜１２ｄの長手方向）が図１の場合と同じような相
対角度を持つように並列に配置されている。
理的構成を示す模式図である。本実施の形態の磁気セン
サ１1は、例えば、外形形状が正方形状の薄膜磁気抵抗
効果素子２ａ〜２ｄに代えて、外形形状が長方形状でそ
の長手方向に一軸磁気異方性を持たせた４個の薄膜磁気
抵抗効果素子１２ａ〜１２ｄを同一平面上に並列に近接
配置させることにより構成されている。即ち、長方形状
を利用した形状効果異方性を持たせた薄膜磁気抵抗効果
素子１２ａ〜１２ｄが用いられており、各々の一軸磁気
異方性の方向Ａ〜Ｄ（従って、薄膜磁気抵抗効果素子１
２ａ〜１２ｄの長手方向）が図１の場合と同じような相
対角度を持つように並列に配置されている。
【００３９】なお、各薄膜磁気抵抗効果素子１２にこの
ような一軸磁気異方性を持たせるための作製方法として
は、例えば、図４に示すように、長方形状により形状効
果異方性を持たせた薄膜磁気抵抗効果素子１２の磁界中
アニール時にその磁界の方向Ｇが形状効果の方向（長手
方向）となるように設定することで、形状効果異方性及
び結晶磁気異方性により方向が一致する一軸磁気異方性
を持たせることができる。
ような一軸磁気異方性を持たせるための作製方法として
は、例えば、図４に示すように、長方形状により形状効
果異方性を持たせた薄膜磁気抵抗効果素子１２の磁界中
アニール時にその磁界の方向Ｇが形状効果の方向（長手
方向）となるように設定することで、形状効果異方性及
び結晶磁気異方性により方向が一致する一軸磁気異方性
を持たせることができる。
【００４０】本実施の形態の磁気センサ１１による場合
も磁気センサ１による場合と同様に小型・軽量で高感度
化を図ることができる。また、形状効果異方性により一
軸磁気異方性を持たせることで容易に薄膜磁気抵抗効果
素子１２を作製することができる。さらに、本実施の形
態によれば、各薄膜磁気抵抗効果素子１２ａ〜１２ｄ
は、形状効果異方性による一軸磁気異方性の方向と結晶
磁気異方性による一軸磁気異方性の方向とが一致してい
るので、各々の薄膜磁気抵抗効果素子１２ａ〜１２ｄの
２値性をより高めることができ、結果的に、より一層の
高感度化を図ることができる。
も磁気センサ１による場合と同様に小型・軽量で高感度
化を図ることができる。また、形状効果異方性により一
軸磁気異方性を持たせることで容易に薄膜磁気抵抗効果
素子１２を作製することができる。さらに、本実施の形
態によれば、各薄膜磁気抵抗効果素子１２ａ〜１２ｄ
は、形状効果異方性による一軸磁気異方性の方向と結晶
磁気異方性による一軸磁気異方性の方向とが一致してい
るので、各々の薄膜磁気抵抗効果素子１２ａ〜１２ｄの
２値性をより高めることができ、結果的に、より一層の
高感度化を図ることができる。
【００４１】本発明の第三の実施の形態を図５に基づい
て説明する。本実施の形態では、前述したような磁気セ
ンサを構成する要素となる薄膜磁気抵抗効果素子３２に
関して、形状効果異方性による一軸磁気異方性の方向と
結晶磁気異方性による一軸磁気異方性の方向とをずらし
たものである。即ち、図５に示すように、長方形状によ
り形状効果異方性を持たせた薄膜磁気抵抗効果素子３２
の磁界中アニール時にその磁界の方向Ｇが形状効果の方
向（長手方向）に対して角度を持つように設定すること
で、形状効果異方性の方向と結晶磁気異方性の方向とが
一致せず、ずれを持つようにしたものである。
て説明する。本実施の形態では、前述したような磁気セ
ンサを構成する要素となる薄膜磁気抵抗効果素子３２に
関して、形状効果異方性による一軸磁気異方性の方向と
結晶磁気異方性による一軸磁気異方性の方向とをずらし
たものである。即ち、図５に示すように、長方形状によ
り形状効果異方性を持たせた薄膜磁気抵抗効果素子３２
の磁界中アニール時にその磁界の方向Ｇが形状効果の方
向（長手方向）に対して角度を持つように設定すること
で、形状効果異方性の方向と結晶磁気異方性の方向とが
一致せず、ずれを持つようにしたものである。
【００４２】このような薄膜磁気抵抗効果素子３２を複
数個並列に配置させて磁気センサを構成することによ
り、並列に配置された中間点での各薄膜磁気抵抗効果素
子３２からのノイズの発生を低減させることができる。
数個並列に配置させて磁気センサを構成することによ
り、並列に配置された中間点での各薄膜磁気抵抗効果素
子３２からのノイズの発生を低減させることができる。
【００４３】本発明の第四の実施の形態を図６に基づい
て説明する。本実施の形態は、前述したような磁気セン
サのより実際的な構成例を示すものである。ここでは、
例えば図３に示したようなタイプの磁気センサ構成例を
示している。
て説明する。本実施の形態は、前述したような磁気セン
サのより実際的な構成例を示すものである。ここでは、
例えば図３に示したようなタイプの磁気センサ構成例を
示している。
【００４４】本実施の形態では、前述の薄膜磁気抵抗効
果素子１２ａ〜１２ｄに相当する薄膜磁気抵抗効果素子
４２ａ〜４２ｄが、特に図示しないが、磁性体層、非磁
性絶縁体層及び磁性体層の積層構造を含むトンネル型磁
気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）であって、Ｓｉ熱酸化基
板等の薄膜作製基板４３上に並列に配置させてモノリシ
ックに薄膜形成されることにより磁気センサ４１が構成
されている。作用的には、前述した実施の形態の場合と
同様である。
果素子１２ａ〜１２ｄに相当する薄膜磁気抵抗効果素子
４２ａ〜４２ｄが、特に図示しないが、磁性体層、非磁
性絶縁体層及び磁性体層の積層構造を含むトンネル型磁
気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）であって、Ｓｉ熱酸化基
板等の薄膜作製基板４３上に並列に配置させてモノリシ
ックに薄膜形成されることにより磁気センサ４１が構成
されている。作用的には、前述した実施の形態の場合と
同様である。
【００４５】従って、本実施の形態によれば、各薄膜磁
気抵抗効果素子４２ａ〜４２ｄがＴＭＲ素子として薄膜
作製基板４３上にモノリシックに作製されることにより
磁気センサ４１が完成しているので、高精度な磁気セン
サとすることができる。
気抵抗効果素子４２ａ〜４２ｄがＴＭＲ素子として薄膜
作製基板４３上にモノリシックに作製されることにより
磁気センサ４１が完成しているので、高精度な磁気セン
サとすることができる。
【００４６】本発明の第五の実施の形態を図７に基づい
て説明する。本実施の形態も、前述したような磁気セン
サのより実際的な構成例を示すものである。ここでは、
例えば図３に示したようなタイプの磁気センサ構成例を
示している。
て説明する。本実施の形態も、前述したような磁気セン
サのより実際的な構成例を示すものである。ここでは、
例えば図３に示したようなタイプの磁気センサ構成例を
示している。
【００４７】本実施の形態では、前述の薄膜磁気抵抗効
果素子１２ａ〜１２ｄに相当する薄膜磁気抵抗効果素子
５２ａ〜５２ｄが、長方形状の外形にチップ構成された
ＴＭＲ素子であって、プリント基板等のチップ搭載基板
５３上にチップ方向（一軸磁気異方性の方向Ａ〜Ｄ）を
異ならせて実装させることにより磁気センサ５１が構成
されている。作用的には、前述した実施の形態の場合と
同様である。
果素子１２ａ〜１２ｄに相当する薄膜磁気抵抗効果素子
５２ａ〜５２ｄが、長方形状の外形にチップ構成された
ＴＭＲ素子であって、プリント基板等のチップ搭載基板
５３上にチップ方向（一軸磁気異方性の方向Ａ〜Ｄ）を
異ならせて実装させることにより磁気センサ５１が構成
されている。作用的には、前述した実施の形態の場合と
同様である。
【００４８】従って、本実施の形態によれば、各薄膜磁
気抵抗効果素子５２ａ〜５２ｄがＴＭＲ素子としてチッ
プ構成されてチップ搭載基板５３上に実装されることに
より磁気センサ５１が作製されるので、薄膜磁気抵抗効
果素子作製の歩留まりが高く、低コストな磁気センサと
することができる。
気抵抗効果素子５２ａ〜５２ｄがＴＭＲ素子としてチッ
プ構成されてチップ搭載基板５３上に実装されることに
より磁気センサ５１が作製されるので、薄膜磁気抵抗効
果素子作製の歩留まりが高く、低コストな磁気センサと
することができる。
【００４９】本発明の第六の実施の形態を図８に基づい
て説明する。本実施の形態も、前述したような磁気セン
サのより実際的な構成例を示すものである。ここでは、
例えば図３に示したようなタイプの磁気センサ構成例を
示している。
て説明する。本実施の形態も、前述したような磁気セン
サのより実際的な構成例を示すものである。ここでは、
例えば図３に示したようなタイプの磁気センサ構成例を
示している。
【００５０】本実施の形態では、前述の薄膜磁気抵抗効
果素子１２ａ〜１２ｄに相当する薄膜磁気抵抗効果素子
６２ａ〜６２ｄが、そのチップ外形形状（長方形状）に
対して異なる方向の磁気異方性を持たせてチップ構成さ
れたＴＭＲ素子であって、チップ搭載基板６３上にチッ
プ外形形状を揃えて並列配置させて実装させることによ
り磁気センサ６１が構成されている。作用的には、前述
した実施の形態の場合と同様である。
果素子１２ａ〜１２ｄに相当する薄膜磁気抵抗効果素子
６２ａ〜６２ｄが、そのチップ外形形状（長方形状）に
対して異なる方向の磁気異方性を持たせてチップ構成さ
れたＴＭＲ素子であって、チップ搭載基板６３上にチッ
プ外形形状を揃えて並列配置させて実装させることによ
り磁気センサ６１が構成されている。作用的には、前述
した実施の形態の場合と同様である。
【００５１】従って、前述の第五の実施の形態の効果に
加えて、本実施の形態によれば、チップ外形形状に対し
て磁気異方性の方向を異ならせてチップ外形形状を揃え
て並列配置させて薄膜磁気抵抗効果素子６２ａ〜６２ｄ
を実装させているので、実装に際して汎用実装機を用い
ることもでき、より一層の低コスト化を図ることができ
る。
加えて、本実施の形態によれば、チップ外形形状に対し
て磁気異方性の方向を異ならせてチップ外形形状を揃え
て並列配置させて薄膜磁気抵抗効果素子６２ａ〜６２ｄ
を実装させているので、実装に際して汎用実装機を用い
ることもでき、より一層の低コスト化を図ることができ
る。
【００５２】本発明の第七の実施の形態を図９に基づい
て説明する。本実施の形態は、前述したような磁気セン
サの一次的な信号処理も含めた構成例を示すものであ
る。ここでは、例えば図１に示したようなタイプの磁気
センサ構成例を示している。
て説明する。本実施の形態は、前述したような磁気セン
サの一次的な信号処理も含めた構成例を示すものであ
る。ここでは、例えば図１に示したようなタイプの磁気
センサ構成例を示している。
【００５３】本実施の形態の磁気センサ１は、隣接する
各薄膜磁気抵抗効果素子２ａ，２ｂ間、２ｂ，２ｃ間、
及び、２ｃ，２ｄ間の出力の差動をとる差動演算手段と
しての差動演算器３ａ，３ｂ，３ｃを備えて構成されて
いる。即ち、一軸磁気異方性の方向Ａ〜Ｄに関して各々
相対角度を持たせた隣接する各薄膜磁気抵抗効果素子２
ａ，２ｂ間、２ｂ，２ｃ間、及び、２ｃ，２ｄ間の出力
の差動を差動演算器３ａ，３ｂ，３ｃで演算し、これら
の差動演算手段の差動演算結果を比較し、この比較結果
に基づき対象となる磁気ベクトルを検知特定するように
構成されている。
各薄膜磁気抵抗効果素子２ａ，２ｂ間、２ｂ，２ｃ間、
及び、２ｃ，２ｄ間の出力の差動をとる差動演算手段と
しての差動演算器３ａ，３ｂ，３ｃを備えて構成されて
いる。即ち、一軸磁気異方性の方向Ａ〜Ｄに関して各々
相対角度を持たせた隣接する各薄膜磁気抵抗効果素子２
ａ，２ｂ間、２ｂ，２ｃ間、及び、２ｃ，２ｄ間の出力
の差動を差動演算器３ａ，３ｂ，３ｃで演算し、これら
の差動演算手段の差動演算結果を比較し、この比較結果
に基づき対象となる磁気ベクトルを検知特定するように
構成されている。
【００５４】本実施の形態のように、隣接する各薄膜磁
気抵抗効果素子２ａ，２ｂ間、２ｂ，２ｃ間、及び、２
ｃ，２ｄ間の出力の差動をとり、その差動演算結果に基
づき対象となる磁気ベクトルを検知特定することで、ノ
イズをキャンセルでき、よって、磁気センサ１としてノ
イズによる誤検知動作を防止することができる。
気抵抗効果素子２ａ，２ｂ間、２ｂ，２ｃ間、及び、２
ｃ，２ｄ間の出力の差動をとり、その差動演算結果に基
づき対象となる磁気ベクトルを検知特定することで、ノ
イズをキャンセルでき、よって、磁気センサ１としてノ
イズによる誤検知動作を防止することができる。
【００５５】なお、これらの実施の形態では、磁気セン
サとしてＴＭＲ素子を用いたが、磁性体層、非磁性絶縁
体層及び磁性体層で構成される膜面に垂直に電流を流す
ｃｐｐ型巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）の場合に
も同様に適用することができる。
サとしてＴＭＲ素子を用いたが、磁性体層、非磁性絶縁
体層及び磁性体層で構成される膜面に垂直に電流を流す
ｃｐｐ型巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）の場合に
も同様に適用することができる。
【００５６】本発明の第八の実施の形態を図１０に基づ
いて説明する。本実施の形態は、前述した各実施の形態
のような磁気センサを利用して構成した地磁気検知の方
位検知システムへの適用例を示す。まず、例えば３つの
磁気センサ７１ａ，７１ｂ，７１ｃ（前述した磁気セン
サ１，１１，４１，５１，６１の何れの形態でもよい）
をｘｙｚ３軸ベクトルの方向に独立して配置させた地磁
気センサ７２が設けられている。これらの磁気センサ７
１ａ，７１ｂ，７１ｃの検知出力はデータ取り込み部７
３を介して検知手段としての３磁気成分検知部７４に入
力されている。この３磁気成分検知部７４は地磁気検知
に関して、磁気センサ７１ａ，７１ｂ，７１ｃの検知出
力に基づき３軸ベクトル成分を検知する。一方、データ
取り込み部７３を介して取り込まれた磁気センサ７１
ａ，７１ｂ，７１ｃの検知出力に関してその絶対値を算
出する絶対値演算部７５と、この絶対値演算部７５によ
り算出された絶対値の大きさを予め設定されている比較
地磁気強度に測定マージンを加味した閾値と比較する比
較部７６とによる異常検知手段７７が設けられている。
比較部７６では算出された絶対値の大きさが閾値を越え
ている場合に検知結果に異常があると判断する。この比
較部７６の出力側には異常検知出力に基づき動作する報
知手段としての警報部７８が設けられている。
いて説明する。本実施の形態は、前述した各実施の形態
のような磁気センサを利用して構成した地磁気検知の方
位検知システムへの適用例を示す。まず、例えば３つの
磁気センサ７１ａ，７１ｂ，７１ｃ（前述した磁気セン
サ１，１１，４１，５１，６１の何れの形態でもよい）
をｘｙｚ３軸ベクトルの方向に独立して配置させた地磁
気センサ７２が設けられている。これらの磁気センサ７
１ａ，７１ｂ，７１ｃの検知出力はデータ取り込み部７
３を介して検知手段としての３磁気成分検知部７４に入
力されている。この３磁気成分検知部７４は地磁気検知
に関して、磁気センサ７１ａ，７１ｂ，７１ｃの検知出
力に基づき３軸ベクトル成分を検知する。一方、データ
取り込み部７３を介して取り込まれた磁気センサ７１
ａ，７１ｂ，７１ｃの検知出力に関してその絶対値を算
出する絶対値演算部７５と、この絶対値演算部７５によ
り算出された絶対値の大きさを予め設定されている比較
地磁気強度に測定マージンを加味した閾値と比較する比
較部７６とによる異常検知手段７７が設けられている。
比較部７６では算出された絶対値の大きさが閾値を越え
ている場合に検知結果に異常があると判断する。この比
較部７６の出力側には異常検知出力に基づき動作する報
知手段としての警報部７８が設けられている。
【００５７】これにより、本実施の形態の方位検知シス
テムによれば、測定済みの地磁気強度に測定マージンを
加味して予め設定されている閾値を超えるような大きさ
の検知結果が得られた場合には、警報部７８を通じて測
定値に異常がある旨を報知するので、誤った検知結果の
利用を未然に防止できる。なお、より実際的には、３磁
気成分検知部７４から得られる検知結果とともに、この
警報部７８の出力も通信部７９を通じて当該システムの
使用者に通信によって通知するシステム構成とすればよ
い。これにより、ＧＰＳシステムや携帯電話等の通信シ
ステムのようなビジネス形態に利用することも可能とな
る。
テムによれば、測定済みの地磁気強度に測定マージンを
加味して予め設定されている閾値を超えるような大きさ
の検知結果が得られた場合には、警報部７８を通じて測
定値に異常がある旨を報知するので、誤った検知結果の
利用を未然に防止できる。なお、より実際的には、３磁
気成分検知部７４から得られる検知結果とともに、この
警報部７８の出力も通信部７９を通じて当該システムの
使用者に通信によって通知するシステム構成とすればよ
い。これにより、ＧＰＳシステムや携帯電話等の通信シ
ステムのようなビジネス形態に利用することも可能とな
る。
【００５８】なお、本実施の形態の方位検知システムで
は、３つの磁気センサ７１ａ，７１ｂ，７１ｃを用いた
が、３つ以上の磁気センサを３軸ベクトル以上の方向に
独立に配置させて地磁気の方向検知を３軸以上のベクト
ル検知として行なうようにしてもよい。或いは、逆に、
１つの磁気センサのみを用いる一軸ベクトル検知を行う
方位検知システムとして構成してもよい。
は、３つの磁気センサ７１ａ，７１ｂ，７１ｃを用いた
が、３つ以上の磁気センサを３軸ベクトル以上の方向に
独立に配置させて地磁気の方向検知を３軸以上のベクト
ル検知として行なうようにしてもよい。或いは、逆に、
１つの磁気センサのみを用いる一軸ベクトル検知を行う
方位検知システムとして構成してもよい。
【００５９】
【発明の効果】請求項１記載の発明の磁気センサによれ
ば、対象となる磁界のベクトル成分（磁気角度ないしは
磁気方位）を検知するにあたって、並列に配置されてい
る複数の薄膜磁気抵抗効果素子間の一軸磁気異方性の方
向が異なり相対角度を有しているので、特に一様な磁界
中では一軸磁気異方性の方向に応じて臨界角度を超えれ
ば磁化方向が向くことから各素子の磁化方向を抵抗変化
として得ることで、デジタル化した信号となり、所望の
角度分解能は素子数と相対角度とにより自由に持たせる
ことができ、よって、小型・軽量で信号処理が容易な高
感度な磁気センサを提供することができる。
ば、対象となる磁界のベクトル成分（磁気角度ないしは
磁気方位）を検知するにあたって、並列に配置されてい
る複数の薄膜磁気抵抗効果素子間の一軸磁気異方性の方
向が異なり相対角度を有しているので、特に一様な磁界
中では一軸磁気異方性の方向に応じて臨界角度を超えれ
ば磁化方向が向くことから各素子の磁化方向を抵抗変化
として得ることで、デジタル化した信号となり、所望の
角度分解能は素子数と相対角度とにより自由に持たせる
ことができ、よって、小型・軽量で信号処理が容易な高
感度な磁気センサを提供することができる。
【００６０】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の磁気センサを実現する上で、素子の形状で決定可能
な形状効果異方性により一軸磁気異方性を持たせること
で容易に必要な２値化磁化状態を実現できる薄膜磁気抵
抗効果素子を作製することができる。
載の磁気センサを実現する上で、素子の形状で決定可能
な形状効果異方性により一軸磁気異方性を持たせること
で容易に必要な２値化磁化状態を実現できる薄膜磁気抵
抗効果素子を作製することができる。
【００６１】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の磁気センサを実現する上で、成膜時やアニール時の
作製条件を変えて結晶磁気異方性により一軸磁気異方性
を持たせることで同一形状のものでも所望の方向の一軸
異方性を持たせることができ、容易に必要な２値化磁化
状態を持つ薄膜磁気抵抗効果素子を作製することができ
る。
載の磁気センサを実現する上で、成膜時やアニール時の
作製条件を変えて結晶磁気異方性により一軸磁気異方性
を持たせることで同一形状のものでも所望の方向の一軸
異方性を持たせることができ、容易に必要な２値化磁化
状態を持つ薄膜磁気抵抗効果素子を作製することができ
る。
【００６２】請求項４記載の発明によれば、請求項１，
２又は３記載の磁気センサを実現する上で、各薄膜磁気
抵抗効果素子の形状効果異方性による一軸磁気異方性の
方向と結晶磁気異方性による一軸磁気異方性の方向とを
一致させ、異方性エネルギーを高めることで、当該薄膜
磁気抵抗効果素子の２値性をより高めることができ、よ
り一層の高感度化を図ることができる。
２又は３記載の磁気センサを実現する上で、各薄膜磁気
抵抗効果素子の形状効果異方性による一軸磁気異方性の
方向と結晶磁気異方性による一軸磁気異方性の方向とを
一致させ、異方性エネルギーを高めることで、当該薄膜
磁気抵抗効果素子の２値性をより高めることができ、よ
り一層の高感度化を図ることができる。
【００６３】請求項５記載の発明によれば、請求項１，
２又は３記載の磁気センサを実現する上で、各薄膜磁気
抵抗効果素子の形状効果異方性による一軸磁気異方性の
方向と結晶磁気異方性による一軸磁気異方性の方向とを
ずらすことで、適正な異方性エネルギー状態とすること
ができ、並列に配置された中間点での各薄膜磁気抵抗効
果素子からのノイズの発生を低減させることができる。
２又は３記載の磁気センサを実現する上で、各薄膜磁気
抵抗効果素子の形状効果異方性による一軸磁気異方性の
方向と結晶磁気異方性による一軸磁気異方性の方向とを
ずらすことで、適正な異方性エネルギー状態とすること
ができ、並列に配置された中間点での各薄膜磁気抵抗効
果素子からのノイズの発生を低減させることができる。
【００６４】請求項６記載の発明によれば、請求項１な
いし５の何れか一記載の磁気センサを実現する上で、各
薄膜磁気抵抗効果素子がトンネル型磁気抵抗効果素子又
はｃｐｐ型巨大磁気抵抗効果素子として薄膜作製基板上
にモノリシックに作製されるので、高精度な磁気センサ
とすることができる。
いし５の何れか一記載の磁気センサを実現する上で、各
薄膜磁気抵抗効果素子がトンネル型磁気抵抗効果素子又
はｃｐｐ型巨大磁気抵抗効果素子として薄膜作製基板上
にモノリシックに作製されるので、高精度な磁気センサ
とすることができる。
【００６５】請求項７記載の発明によれば、請求項１な
いし５の何れか一記載の磁気センサを実現する上で、各
薄膜磁気抵抗効果素子がトンネル型磁気抵抗効果素子又
はｃｐｐ型巨大磁気抵抗効果素子としてチップ構成され
てチップ搭載基板上に実装されて作製されるので、薄膜
磁気抵抗効果素子作製の歩留まりが高く、低コストな磁
気センサとすることができる。
いし５の何れか一記載の磁気センサを実現する上で、各
薄膜磁気抵抗効果素子がトンネル型磁気抵抗効果素子又
はｃｐｐ型巨大磁気抵抗効果素子としてチップ構成され
てチップ搭載基板上に実装されて作製されるので、薄膜
磁気抵抗効果素子作製の歩留まりが高く、低コストな磁
気センサとすることができる。
【００６６】請求項８記載の発明によれば、請求項１な
いし５の何れか一記載の磁気センサを実現する上で、各
薄膜磁気抵抗効果素子がトンネル型磁気抵抗効果素子又
はｃｐｐ型巨大磁気抵抗効果素子としてチップ構成され
てチップ搭載基板上に実装されて作製されるので、薄膜
磁気抵抗効果素子作製の歩留まりが高く、低コストな磁
気センサとすることができ、さらには、チップ外形形状
に対して磁気異方性の方向を異ならせてチップ外形形状
を揃えて実装させているので、汎用実装機を用いること
もでき、より一層の低コスト化を図ることができる。ま
た、チップの実装面に対して垂直異方性を採る構成も可
能であり、これにより、３軸ベクトル検知も容易に実現
することができる。
いし５の何れか一記載の磁気センサを実現する上で、各
薄膜磁気抵抗効果素子がトンネル型磁気抵抗効果素子又
はｃｐｐ型巨大磁気抵抗効果素子としてチップ構成され
てチップ搭載基板上に実装されて作製されるので、薄膜
磁気抵抗効果素子作製の歩留まりが高く、低コストな磁
気センサとすることができ、さらには、チップ外形形状
に対して磁気異方性の方向を異ならせてチップ外形形状
を揃えて実装させているので、汎用実装機を用いること
もでき、より一層の低コスト化を図ることができる。ま
た、チップの実装面に対して垂直異方性を採る構成も可
能であり、これにより、３軸ベクトル検知も容易に実現
することができる。
【００６７】請求項９記載の発明によれば、請求項１な
いし８の何れか一記載の磁気センサにおいて、隣接する
各薄膜磁気抵抗効果素子間の出力の差動をとり、その差
動演算結果に基づき対象となる磁気を検知することで、
特に近傍からの磁界ノイズをキャンセルでき、よって、
磁気センサとしてノイズによる誤検知動作を防止するこ
とができる。
いし８の何れか一記載の磁気センサにおいて、隣接する
各薄膜磁気抵抗効果素子間の出力の差動をとり、その差
動演算結果に基づき対象となる磁気を検知することで、
特に近傍からの磁界ノイズをキャンセルでき、よって、
磁気センサとしてノイズによる誤検知動作を防止するこ
とができる。
【００６８】請求項１０記載の発明の方位検知システム
によれば、地磁気を検知対象とする方位検知システムに
適用した場合、基本的には、高感度な請求項１ないし９
の何れか一記載の磁気センサの検知出力に基づき検知さ
れる磁気ベクトルが利用されるが、この際、磁気センサ
の検知出力の絶対値を測定済みの地磁気強度に測定マー
ジンを加味した閾値との比較により検知結果に異常があ
るか否かを判断しており、異常が検知された場合にはそ
の旨を報知させることで、誤った検知結果の利用を未然
に防止することができる。さらには、磁気センサによる
検知結果とともに、異常検知の結果の情報も当該システ
ムの使用者に通信により伝送するＧＰＳシステムや携帯
電話等の通信システムのようなビジネス形態に利用する
ことも可能である。
によれば、地磁気を検知対象とする方位検知システムに
適用した場合、基本的には、高感度な請求項１ないし９
の何れか一記載の磁気センサの検知出力に基づき検知さ
れる磁気ベクトルが利用されるが、この際、磁気センサ
の検知出力の絶対値を測定済みの地磁気強度に測定マー
ジンを加味した閾値との比較により検知結果に異常があ
るか否かを判断しており、異常が検知された場合にはそ
の旨を報知させることで、誤った検知結果の利用を未然
に防止することができる。さらには、磁気センサによる
検知結果とともに、異常検知の結果の情報も当該システ
ムの使用者に通信により伝送するＧＰＳシステムや携帯
電話等の通信システムのようなビジネス形態に利用する
ことも可能である。
【００６９】請求項１１記載の発明の方位検知システム
によれば、地磁気を検知対象とする方位検知システムに
適用した場合、基本的には、３軸ベクトル以上の方向に
独立して配置された高感度な請求項１ないし９の何れか
一記載の磁気センサの検知出力に基づき検知される３軸
以上のベクトルが利用されるが、この際、磁気センサの
検知出力の絶対値を測定済みの地磁気強度に測定マージ
ンを加味した閾値との比較により検知結果に異常がある
か否かを判断しており、異常が検知された場合にはその
旨を報知させることで、誤った検知結果の利用を未然に
防止することができる。さらには、磁気センサによる３
軸ベクトル以上の検知結果とともに、異常検知の結果の
情報も当該システムの使用者に通信により伝送するＧＰ
Ｓシステムや携帯電話等の通信システムのようなビジネ
ス形態に利用することも可能である。
によれば、地磁気を検知対象とする方位検知システムに
適用した場合、基本的には、３軸ベクトル以上の方向に
独立して配置された高感度な請求項１ないし９の何れか
一記載の磁気センサの検知出力に基づき検知される３軸
以上のベクトルが利用されるが、この際、磁気センサの
検知出力の絶対値を測定済みの地磁気強度に測定マージ
ンを加味した閾値との比較により検知結果に異常がある
か否かを判断しており、異常が検知された場合にはその
旨を報知させることで、誤った検知結果の利用を未然に
防止することができる。さらには、磁気センサによる３
軸ベクトル以上の検知結果とともに、異常検知の結果の
情報も当該システムの使用者に通信により伝送するＧＰ
Ｓシステムや携帯電話等の通信システムのようなビジネ
ス形態に利用することも可能である。
【図１】本発明の第一の実施の形態の磁気センサの原理
的構成を示す模式図である。
的構成を示す模式図である。
【図２】一軸磁気異方性を持たせる作製方法を示す説明
図である。
図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態の磁気センサの原理
的構成を示す模式図である。
的構成を示す模式図である。
【図４】一軸磁気異方性を持たせる作製方法を示す説明
図である。
図である。
【図５】本発明の第三の実施の形態の一軸磁気異方性を
持たせる作製方法を示す説明図である。
持たせる作製方法を示す説明図である。
【図６】本発明の第四の実施の形態の磁気センサの原理
的構成を示す模式図である。
的構成を示す模式図である。
【図７】本発明の第五の実施の形態の磁気センサの原理
的構成を示す模式図である。
的構成を示す模式図である。
【図８】本発明の第六の実施の形態の磁気センサの原理
的構成を示す模式図である。
的構成を示す模式図である。
【図９】本発明の第七の実施の形態の磁気センサの原理
的構成を示す模式図である。
的構成を示す模式図である。
【図１０】本発明の第八の実施の形態の方位検知システ
ムの構成例を示す模式図である。
ムの構成例を示す模式図である。
１ 磁気センサ
２ａ〜２ｄ 薄膜磁気抵抗効果素子
３ａ〜３ｄ 差動演算手段
１１ 磁気センサ
１２ａ〜１２ｄ 薄膜磁気抵抗効果素子
２１ 磁気センサ
２２ａ〜２２ｄ 薄膜磁気抵抗効果素子
３２ 薄膜磁気抵抗効果素子
４１ 磁気センサ
４２ａ〜４２ｄ 薄膜磁気抵抗効果素子
４３ 薄膜作製基板
５１ 磁気センサ
５２ａ〜５２ｄ 薄膜磁気抵抗効果素子
５３ チップ搭載基板
６１ 磁気センサ
６２ａ〜６２ｄ 薄膜磁気抵抗効果素子
６３ チップ搭載基板
７１ａ〜７１ｃ 磁気センサ
７４ 検知手段
７７ 異常検知手段
７８ 報知手段
Claims (11)
- 【請求項１】 一軸磁気異方性及び磁化反転可能な保磁
力を有して２値の磁化状態を取り得る特性を持たせた複
数の薄膜磁気抵抗効果素子を、これらの各薄膜磁気抵抗
効果素子間の一軸磁気異方性の方向に相対角度を持たせ
て並列に配置させてなる磁気センサ。 - 【請求項２】 前記各薄膜磁気抵抗効果素子の一軸磁気
異方性を形状効果異方性により持たせてなる請求項１記
載の磁気センサ。 - 【請求項３】 前記各薄膜磁気抵抗効果素子の一軸磁気
異方性を結晶磁気異方性により持たせてなる請求項１記
載の磁気センサ。 - 【請求項４】 前記各薄膜磁気抵抗効果素子は、形状効
果異方性による一軸磁気異方性の方向と結晶磁気異方性
による一軸磁気異方性の方向とを一致させてなる請求項
１，２又は３記載の磁気センサ。 - 【請求項５】 前記各薄膜磁気抵抗効果素子は、形状効
果異方性による一軸磁気異方性の方向と結晶磁気異方性
による一軸磁気異方性の方向とをずらしてなる請求項
１，２又は３記載の磁気センサ。 - 【請求項６】 前記各薄膜磁気抵抗効果素子は、磁性体
層、非磁性絶縁体層及び磁性体層の積層構造を含むトン
ネル型磁気抵抗効果素子又は磁性体層、非磁性絶縁体層
及び磁性体層で構成される膜面に垂直に電流を流すｃｐ
ｐ型巨大磁気抵抗効果素子であって、薄膜作製基板上に
モノリシックに薄膜形成されている請求項１ないし５の
何れか一記載の磁気センサ。 - 【請求項７】 前記各薄膜磁気抵抗効果素子は、チップ
構成されたトンネル型磁気抵抗効果素子又はｃｐｐ型巨
大磁気抵抗効果素子であって、チップ搭載基板上にチッ
プ方向を異ならせて実装されている請求項１ないし５の
何れか一記載の磁気センサ。 - 【請求項８】 前記各薄膜磁気抵抗効果素子は、チップ
外形形状に対して異なる方向の磁気異方性を持たせてチ
ップ構成されたトンネル型磁気抵抗効果素子又はｃｐｐ
型巨大磁気抵抗効果素子であって、チップ搭載基板上に
チップ外形形状を揃えて実装されている請求項１ないし
５の何れか一記載の磁気センサ。 - 【請求項９】 隣接する前記各薄膜磁気抵抗効果素子間
の出力の差動をとる差動演算手段を有し、これらの差動
演算手段の差動演算結果に基づき対象となる磁気を検知
するようにした請求項１ないし８の何れか一記載の磁気
センサ。 - 【請求項１０】 地磁気を検知対象とする請求項１ない
し９の何れか一記載の磁気センサと、 この磁気センサの検知出力に基づき磁気ベクトルを検知
する検知手段と、 前記磁気センサの検知出力の絶対値と予め設定されてい
る閾値とに基づき検知結果に異常があるか否かを判断す
る異常検知手段と、 この異常検知手段により異常が検知された場合にはその
旨を報知する報知手段と、を備える方位検知システム。 - 【請求項１１】 ３軸ベクトル以上の方向に独立して配
置されて地磁気を検知対象とする請求項１ないし９の何
れか一記載の複数の磁気センサと、 これらの磁気センサの検知出力に基づき３軸以上のベク
トルを検知する検知手段と、 前記磁気センサの検知出力の絶対値と予め設定されてい
る閾値とに基づき検知結果に異常があるか否かを判断す
る異常検知手段と、 この異常検知手段により異常が検知された場合にはその
旨を報知する報知手段と、を備える方位検知システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001370196A JP4084036B2 (ja) | 2001-12-04 | 2001-12-04 | 磁気センサ及びこの磁気センサを用いた方位検知システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001370196A JP4084036B2 (ja) | 2001-12-04 | 2001-12-04 | 磁気センサ及びこの磁気センサを用いた方位検知システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003167039A true JP2003167039A (ja) | 2003-06-13 |
| JP4084036B2 JP4084036B2 (ja) | 2008-04-30 |
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ID=19179455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001370196A Expired - Fee Related JP4084036B2 (ja) | 2001-12-04 | 2001-12-04 | 磁気センサ及びこの磁気センサを用いた方位検知システム |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4084036B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1909065A2 (en) | 2006-10-06 | 2008-04-09 | Ricoh Company, Ltd. | A magnetic sensor module, method of correction therefor, and mobile object including the magnetic sensor module |
| JP2008277834A (ja) * | 2007-05-02 | 2008-11-13 | Magic Technologies Inc | 磁場角センサおよび磁気トンネル接合素子並びに磁場角センサの製造方法 |
| JP2009283938A (ja) * | 2008-05-20 | 2009-12-03 | Crocus Technology Sa | 楕円接合部を有する磁気ランダムアクセスメモリ |
| US7808749B2 (en) | 2006-03-03 | 2010-10-05 | Ricoh Company, Ltd. | Magnetoresistance effect element, substrate therefor and manufacturing method thereof |
| JP2012093152A (ja) * | 2010-10-26 | 2012-05-17 | Aichi Micro Intelligent Corp | 磁気式ジャイロ |
| US8577046B2 (en) | 2009-09-29 | 2013-11-05 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Apparatus for estimating sound source direction from correlation between spatial transfer functions of sound signals on separate channels |
| JP2014529743A (ja) * | 2011-08-30 | 2014-11-13 | ジャンス マルチディメンション テクノロジー シーオー．， エルティーディー | ３軸磁場センサ |
-
2001
- 2001-12-04 JP JP2001370196A patent/JP4084036B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7808749B2 (en) | 2006-03-03 | 2010-10-05 | Ricoh Company, Ltd. | Magnetoresistance effect element, substrate therefor and manufacturing method thereof |
| EP1909065A2 (en) | 2006-10-06 | 2008-04-09 | Ricoh Company, Ltd. | A magnetic sensor module, method of correction therefor, and mobile object including the magnetic sensor module |
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| JP2014220507A (ja) * | 2007-05-02 | 2014-11-20 | マグアイシーテクノロジーズ インコーポレイテッドＭａｇＩＣ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ． | 磁場角センサおよび磁気トンネル接合素子 |
| JP2009283938A (ja) * | 2008-05-20 | 2009-12-03 | Crocus Technology Sa | 楕円接合部を有する磁気ランダムアクセスメモリ |
| US8577046B2 (en) | 2009-09-29 | 2013-11-05 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Apparatus for estimating sound source direction from correlation between spatial transfer functions of sound signals on separate channels |
| JP2012093152A (ja) * | 2010-10-26 | 2012-05-17 | Aichi Micro Intelligent Corp | 磁気式ジャイロ |
| JP2014529743A (ja) * | 2011-08-30 | 2014-11-13 | ジャンス マルチディメンション テクノロジー シーオー．， エルティーディー | ３軸磁場センサ |
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| JP4084036B2 (ja) | 2008-04-30 |
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