JP2015059930A - 歪みセンサ、圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ、携帯情報端末および補聴器 - Google Patents

Abstract

【課題】外部磁場を除去することができる、あるいはエコーの発生を抑制することができる歪みセンサ、圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ、携帯情報端末および補聴器を提供する。【解決手段】 実施形態によれば、基体と、歪み検知素子と、磁場検知素子と、処理部と、を備えた歪みセンサが提供される。基体は、変形可能な膜体を有する。歪み検知素子は、膜体の上に設けられる。歪み検知素子は、第１の磁化を有する第１磁性層と、第２の磁化を有する第２磁性層と、第１磁性層と第２磁性層との間に設けられた第１中間層と、を含む。磁場検知素子は、膜体以外の基体の上に設けられる。磁場検知素子は、第３の磁化を有する第３磁性層と、第４の磁化を有する第４磁性層と、第３磁性層と第４磁性層との間に設けられた第２中間層と、を含む。処理部は、歪み検知素子の出力信号と磁場検知素子の出力信号とを処理する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、歪みセンサ、圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ、携帯情報端末および補聴器に関する。

磁気抵抗効果素子を用いた圧力センサは、磁化自由層の磁化と参照層の磁化との間の角度の変化で圧力変化を検知することができる。このような圧力センサでは、例えば地磁気などの外部磁場が外部ノイズとして磁化自由層の磁化および参照層の磁化の少なくともいずれかに作用する場合がある。
磁気抵抗効果素子を用いた圧力センサを含むマイクロフォンが内蔵された携帯情報端末などでは、配置スペースの縮小化などにより、マイクロフォンがスピーカに比較的近い位置に設けられることがある。すると、音声信号がフィードバックされ、エコーが発生することがある。

特開２００４−０２８７４６号公報

本発明の実施形態は、外部磁場を除去することができる、あるいはエコーの発生を抑制することができる歪みセンサ、圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ、携帯情報端末および補聴器を提供する。

実施形態によれば、基体と、歪み検知素子と、磁場検知素子と、処理部と、を備えた歪みセンサが提供される。前記基体は、圧力に応じて歪みを生ずる膜体を有する。前記歪み検知素子は、前記膜体の上に設けられる。前記歪み検知素子は、第１の磁化を有する第１磁性層と、第２の磁化を有する第２磁性層と、前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた第１中間層と、を含む。前記第１の磁化の方向と前記第２の磁化の方向との間の角度は、前記歪みに応じて変化する。前記磁場検知素子は、前記膜体以外の前記基体の上に設けられる。前記磁場検知素子は、第３の磁化を有する第３磁性層と、第４の磁化を有する第４磁性層と、前記第３磁性層と前記第４磁性層との間に設けられた第２中間層と、を含む。前記第３の磁化の方向と前記第４の磁化の方向との間の角度は、前記磁界に応じて変化する。前記処理部は、前記歪み検知素子の出力信号と前記磁場検知素子の出力信号とを処理する。

実施形態に係る圧力センサを示すブロック図である。 図２（ａ）および図２（ｂ）は、実施形態の検知部を表す模式図である。 図３（ａ）〜図３（ｃ）は、実施形態の歪み検知素子および磁場検知素子を示す模式的斜視図である。 図４（ａ）〜図４（ｃ）は、実施形態の歪み検知素子作用を説明する模式的斜視図である。 図５（ａ）〜図５（ｃ）は、実施形態の歪み検知素子の作用を説明する模式的斜視図である。 図６（ａ）および図６（ｂ）は、実施形態にかかる血圧センサを示す模式図である。 実施形態に係る携帯情報端末を示す模式的平面図である。 図８（ａ）および図８（ｂ）は、実施形態に係るマイクロフォンを示す模式図である。 実施形態に係る圧力センサを示すブロック図である。 実施形態のエコーキャンセルの原理を示すブロック図である。 実施形態の伝播補正係数を説明するグラフ図である。 図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、実施形態に係る補聴器を示す模式図である。

以下に、図面を参照しつつ各実施の形態について例示をする。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１は、実施形態に係る圧力センサを例示するブロック図である。
実施形態に係る圧力センサ３１０は、検知部１００と、処理部２１０と、を備える。検知部１００は、歪み検知素子１１０と、磁場検知素子１２０と、を含む。歪み検知素子１１０および磁場検知素子１２０は、磁気抵抗効果素子である。歪み検知素子１１０は、圧力および磁場を検知する。磁場検知素子１２０は、磁場を検知する。処理部２１０は、差動回路２０１を含む。差動回路２０１は、歪み検知素子１１０の出力信号と、磁場検知素子１２０の出力信号と、を処理する。

図２（ａ）および図２（ｂ）は、実施形態の検知部を表す模式図である。
図２（ａ）は、実施形態の検知部を表す模式的平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に表した切断面Ａ１−Ａ２における模式的断面図である。

図２（ａ）および図２（ｂ）に表した検知部１００は、歪み検知素子１１０と、磁場検知素子１２０と、基体１３０と、第１電極パッド１４１と、第２電極パッド１４２と、第３電極パッド１４３と、第４電極パッド１４４と、第１配線１４６と、第２配線１４７と、第３配線１４８と、第４配線１４９と、を含む。

基体１３０は、支持体１３１と、膜体１３３と、を含む。膜体１３３は、支持体１３１の内側に配置される。基体１３０は、第１面１３０ａを有する。第１面１３０ａに対して垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向とＸ軸方向とに対して垂直な方向をＹ軸方向とする。

例えば、検知部１００において、メンブレン１３９が設けられる。メンブレン１３９は、基体１３０に対応する。メンブレン１３９の内側の一部に凹部１３５が設けられる。図２（ａ）に表したように、凹部１３５をＸ−Ｙ平面に投影したときの形状は、例えば円形（扁平円を含む）や多角形などである。メンブレン１３９の中央部（メンブレン１３９のうちで薄い部分）は、膜体１３３となる。メンブレン１３９の周囲部（メンブレン１３９のうちで膜体１３３よりも厚い部分）は、支持体１３１となる。メンブレン１３９には、例えば、シリコンなどが用いられる。ただし、実施形態はこれに限らず、メンブレン１３９の材料は任意である。

歪み検知素子１１０は、メンブレン１３９のうちの膜体１３３の上に設けられる。磁場検知素子１２０は、メンブレン１３９のうちの支持体１３１の上に設けられる。言い換えれば、磁場検知素子１２０は、膜体１３３の外側に設けられる。

メンブレン１３９は、圧力から歪への変換を行う鼓膜のような役割を果たす。メンブレン１３９の膜体１３３の上に設けられた歪み検知素子１１０は、歪みを読み取り圧力検知を行うことができる。メンブレン１３９には、例えば、単結晶Ｓｉ（シリコン）基板が用いられる。単結晶Ｓｉ基板の裏面からエッチングを行い、歪み検知素子１１０が配置されている部分（膜体１３３の部分）を薄くする。これにより、ダイアフラム（膜体１３３）が形成される。ダイアフラムは、印加される圧力に応じて変形する。

例えば、ダイアフラムをＸ−Ｙ平面に投影した形状が幾何的等方形状である場合には、ダイアフラムの変位によって生ずる歪は、幾何学的中心点付近ではＸ−Ｙ平面状で同一値になる。そのため、歪み検知素子１１０をダイアフラムの幾何学的中心点に配置すると、磁化の回転を引き起こす歪が等方的になる。すると、磁性層の磁化の回転が生じなく、素子の抵抗値変化も生じない。そのため、実施形態においては、ダイアフラムの幾何学的中心点に歪み検知素子１１０を配置しないことが好ましい。例えば、ダイアフラムをＸ−Ｙ平面に投影したときの形状が円形であるとき、ダイアフラムの変位により、円形の外周付近で最大の異方性歪が生じる。そのため、ダイアフラムの外周付近に歪み検知素子１１０を配置すると、検知部１００の感度が高くなる。

膜体１３３は、可撓性を有する膜である。膜体１３３は、膜面１３３ａに対して垂直な方向に可撓である。膜体１３３は、外部圧力が印加されたときに撓み、膜体１３３の上に設けられた歪み検知素子１１０に歪みを生じさせる。つまり、膜体１３３は、圧力に応じて歪みを生ずる。外部圧力としては、例えば、音波、超音波、押圧などによる圧力が挙げられる。なお、後述するように、圧力センサ３１０は、例えば血圧センサなどに用いられる。膜体１３３は伸び縮みのようなモードに対しても用いることができる。

膜体１３３は、例えば、絶縁性材料により形成される。膜体１３３は、例えば、酸化シリコンや窒化シリコンなどを含む。また、膜体１３３は、シリコンなどの半導体材料により形成されてもよい。なお、膜体１３３は、例えば、金属材料などにより形成されてもよい。

支持体１３１は、例えば、膜体１３３の材料と同じ材料により形成される。あるいは、支持体１３１は、例えば、膜体１３３の材料とは異なる材料により形成されてもよい。支持体１３１は、例えば、シリコンなどの半導体や、絶縁性材料により形成される。

凹部１３５の内部（空洞部）は、例えば、真空状態（１気圧よりも低い低圧状態）となっている。あるいは、凹部１３５の内部には、空気や不活性ガスなどの気体や液体が充填されていてもよい。すなわち、凹部１３５は、膜体１３３が撓むことができる構造を有していればよい。

図２（ｂ）に表したように、歪み検知素子１１０は、第１磁性層１１１と、第２磁性層１１２と、第１中間層１１３と、を含む。磁場検知素子１２０は、第３磁性層１２１と、第４磁性層１２２と、第２中間層１２３と、を含む。歪み検知素子１１０および磁場検知素子１２０については、後に詳述する。

第１電極パッド１４１は、第１配線１４６を介して歪み検知素子１１０の第１磁性層１１１と電気的に接続されている。第２電極パッド１４２は、第２配線１４７を介して歪み検知素子１１０の第２磁性層１１２と電気的に接続されている。第３電極パッド１４３は、第３配線１４８を介して磁場検知素子１２０の第３磁性層１２１と電気的に接続されている。第４電極パッド１４４は、第４配線１４９を介して磁場検知素子１２０の第４磁性層１２２と電気的に接続されている。

歪み検知素子１１０に流す電流の向きは、第１磁性層１１１から第２磁性層１１２に向かう方向でもよいし、第２磁性層１１２から第１磁性層１１１に向かう方向でもよい。磁場検知素子１２０に流す電流の向きは、第３磁性層１２１から第４磁性層１２２に向かう方向でもよいし、第４磁性層１２２から第３磁性層１２１に向かう方向でもよい。

図３（ａ）〜図３（ｃ）は、実施形態の歪み検知素子および磁場検知素子を例示する模式的斜視図である。
図３（ａ）は、実施形態の歪み検知素子および磁場検知素子を例示する模式的斜視図である。図３（ｂ）は、他の実施形態の歪み検知素子および磁場検知素子を例示する模式的斜視図である。図３（ｃ）は、さらに他の実施形態の歪み検知素子および磁場検知素子を例示する模式的斜視図である。

磁場検知素子１２０は、歪み検知素子１１０の構成と同様の構成を有する。すなわち、第３磁性層１２１は、第１磁性層１１１に対応する。第４磁性層１２２は、第２磁性層１１２に対応する。第２中間層１２３は、第１中間層１１３に対応する。磁場検知素子１２０ａは、歪み検知素子１１０ａの構成と同様の構成を有する。磁場検知素子１２０ｂは、歪み検知素子１１０ｂの構成と同様の構成を有する。ここでは、歪み検知素子１１０、１１０ａ、１１０ｂを例に挙げて説明する。

図３（ａ）に表したように、歪み検知素子１１０は、第１磁性層１１１と、第２磁性層１１２と、中間層１１３と、を含む。第２磁性層１１２は、Ｚ軸方向において第１磁性層１１１と離隔して設けられる。中間層１１３は、第１磁性層１１１と第２磁性層１１２との間に設けられる。

第１磁性層１１１および第２磁性層１１２は、磁化自由層である。あるいは、第１磁性層１１１および第２磁性層１１２の一方は、参照層であってもよい。この場合、第１磁性層１１１および第２磁性層１１２の他方は、磁化自由層である。磁化自由層においては、磁化の方向が、外部磁界により容易に変化する。参照層の磁化の方向は、例えば、磁化自由層の磁化の方向よりも変化し難い。参照層は、例えばピン層である。

第１磁性層１１１および第２磁性層１１２は、磁歪定数の絶対値が大きい材料から形成される。磁歪定数の絶対値については、材料の種類や添加元素などによって変化させることができる。磁歪定数の絶対値については、磁性材料そのものではなく、磁性層に隣接して形成された非磁性層の材料、構成などによっても大きく変化させることができる。磁歪定数の絶対値は、例えば、１０^−２よりも大きい。磁歪定数の絶対値は、例えば、１０^−５よりも大きいことがより好ましい。
磁歪定数の絶対値を大きくすれば、応力の変化に応じた磁化方向の変化量を大きくすることができる。

第１磁性層１１１および第２磁性層１１２には、正の符号の磁歪定数を有する材料が用いられてもよいし、負の符号の磁歪定数を有する材料が用いられてもよい。第１磁性層１１１の磁歪定数の絶対値は、第２磁性層１１２の磁歪定数の絶対値とは異なる。

第１磁性層１１１および第２磁性層１１２の材料としては、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの少なくともいずれか、または、これらの少なくとも１種を含む合金が挙げられる。これらの材料には、添加元素が加えられていてもよい。
これらの金属および合金には、添加元素や極薄層として、Ｂ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ、Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｚｒ，Ｈｆなどが添加されていてもよい。
第１磁性層１１１および第２磁性層１１２としては、結晶磁性層だけではなく、アモルファス磁性層が用いられてもよい。
また、第１磁性層１１１および第２磁性層１１２としては、酸化物や窒化物の磁性層が用いられてもよい。

第１磁性層１１１および第２磁性層１１２の材料としては、例えば、ＦｅＣｏ合金、ＮｉＦｅ合金などが挙げられる。第１磁性層１１１および第２磁性層１１２の材料としては、例えば、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、λｓ＞１００ｐｐｍを示すＴｂ−Ｍ−Ｆｅ合金（Ｍは、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ）、Ｔｂ−Ｍ１−Ｆｅ−Ｍ２合金（Ｍ１は、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｍ２は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ）、Ｆｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金（Ｍ３は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ、Ｍ４は、Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｅｒ）、Ｎｉ、Ａｌ−Ｆｅやフェライト（Ｆｅ_３Ｏ_４、（ＦｅＣｏ）_３Ｏ_４など）などが挙げられる。

第１磁性層１１１および第２磁性層１１２のそれぞれは、２層構造を有していてもよい。
例えば、第１磁性層１１１および第２磁性層１１２は、ＦｅＣｏを含む層（例えば、ＣｏＦｅやＣｏＦｅを含む合金の層）と、ＦｅＣｏを含む層と積層される以下の層と、を有していてもよい。
ＦｅＣｏを含む層と積層される層は、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、λｓ＞１００ｐｐｍを示すＴｂ−Ｍ−Ｆｅ合金（Ｍは、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ）、Ｔｂ−Ｍ１−Ｆｅ−Ｍ２合金（Ｍ１は、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｍ２は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ）、Ｆｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金（Ｍ３は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ、Ｍ４は、Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｅｒ）、Ｎｉ、Ａｌ−Ｆｅやフェライト（Ｆｅ_３Ｏ_４、（ＦｅＣｏ）_３Ｏ_４など）などから形成される。

第１中間層１１３は、非磁性層である。
第１中間層１１３は、例えば、金属材料や絶縁性材料などにより形成される。
金属材料としては、例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどが挙げられる。
絶縁性材料としては、例えば、マグネシウム酸化物（ＭｇＯなど）、アルミニウム酸化物（Ａｌ_２Ｏ_３など）、チタン酸化物（ＴｉＯなど）、亜鉛酸化物（ＺｎＯなど）などが挙げられる。

第１中間層１１３が金属材料を用いて形成された場合には、巨大磁気抵抗効果（GMR;Giant Magneto Resistive Effect）が発現する。
第１中間層１１３が絶縁性材料を用いて形成された場合には、トンネル磁気抵抗効果（TMR;Tunnel Magneto-Resistance Effect）が発現する。
圧力センサ３１０においては、歪み検知素子１１０の積層方向に沿って電流を流すＣＰＰ−ＧＭＲ(Current-Perpendicular-to-Plane Giant Magnetoresistance）が用いられる。圧力センサは歪みセンサともいう。

第１中間層１１３は、絶縁層の層厚方向を貫通する複数の金属電流パスが設けられたＣＣＰ（Current-Confined-Path）構造を有していてもよい。この場合でも、圧力センサ３１０においては、ＣＰＰ−ＧＭＲが用いられる。

マグネシウム酸化物のような酸化物を含む第１中間層１１３の上に、正の磁歪定数を有する材料から形成された第１磁性層１１１が設けられる場合がある。そして、例えば、第１磁性層１１１として、ＣｏＦｅＢからなる層、ＣｏＦｅからなる層、ＮｉＦｅからなる層が積層された層が用いられる場合がある。このような場合に、最上層のＮｉＦｅからなる層におけるニッケルの比率を高くすると、ＮｉＦｅからなる層の磁歪定数は負となる。また、その磁歪定数の絶対値も大きくなる。磁歪定数が負となると、第１中間層１１３の上の正の磁歪が打ち消されるおそれがある。そのため、最上層のＮｉＦｅからなる層におけるニッケルの比率は、一般的に用いられるＮｉ_８１Ｆｅ_１９からなる層におけるニッケルの比率よりも低いことが好ましい。例えば、最上層のＮｉＦｅからなる層におけるニッケルの比率は、８０原子パーセント（ａｔｏｍｉｃ％）未満であることが好ましい。

図３（ｂ）に表したように、他の実施形態の歪み検知素子１１０ａは、図３（ａ）に関して前述した歪み検知素子１１０に対して、バッファ層１１４と、キャップ層１１５と、第１電極１１６と、第２電極１１７と、をさらに含む。

第２電極１１７は、Ｚ軸方向において第１電極１１６と離隔して設けられる。キャップ層１１５は、第１電極１１６と第２電極１１７との間に設けられる。第１磁性層１１１は、第１電極１１６とキャップ層１１５との間に設けられる。第１中間層１１３は、第１電極１１６と第１磁性層１１１との間に設けられる。第２磁性層１１２は、第１電極１１６と第１中間層１１３との間に設けられる。バッファ層１１４は、第１電極１１６と第２磁性層１１２との間に設けられる。

第１電極１１６および第２電極１１７は、導電性を有する非磁性体により形成される。この場合、第１電極１１６および第２電極１１７は、例えば、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔａ、Ａｌなどにより形成される。
あるいは、第１電極１１６および第２電極１１７は、導電性を有する軟磁性体により形成される。第１電極１１６および第２電極１１７は、軟磁性体により形成されると外部からの磁気ノイズを低減することができる。この場合、第１電極１１６および第２電極１１７は、例えば、パーマロイ（ＮｉＦｅ合金）や珪素鋼（ＦｅＳｉ合金）などにより形成される。

バッファ層１１４は、例えば、ＴａまたはＴｉなどを含むアモルファス層である。バッファ層１１４は、結晶配向促進のためのシード層を兼ねてもよい。バッファ層１１４が結晶配向促進のためのシード層を兼ねる場合には、バッファ層１１４は、ＲｕやＮｉＦｅなどにより形成された層である。なお、バッファ層１１４は、ＲｕやＮｉＦｅなどにより形成された層が積層された構造を有してもよい。
第２磁性層１１２および第１中間層１１３は、図３（ａ）に関して前述した通りである。

第１磁性層１１１は、２層構造を有する。第１磁性層１１１は、磁性積層膜１１１ａと、高磁歪磁性膜１１１ｂと、を含む。
磁性積層膜１１１ａは、磁気抵抗効果（Magnetoresistance）の変化率を大きくする。磁性積層膜１１１ａは、例えば、コバルトや鉄、ニッケルなどを含む層により形成される。例えば、磁性積層膜１１１ａとしては、ＣｏＦｅＢ層などが挙げられる。
高磁歪磁性膜１１１ｂは、磁性積層膜１１１ａと、キャップ層１１５と、の間に設けられる。高磁歪磁性膜１１１ｂは、例えば、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金などによ形成される。

図３（ｃ）に表したように、さらに他の実施形態の歪み検知素子１１０ｂは、図３（ｂ）に関して前述した歪み検知素子１１０ａに対して、第１絶縁層１１８ａと、第２絶縁層１１８ｂと、をさらに含む。第１絶縁層１１８ａは、バッファ層１１４と、第２磁性層１１２と、第１中間層１１３と、第１磁性層１１１と、キャップ層１１５と、を含む積層体の側壁に設けられる。第２絶縁層１１８ｂは、Ｚ軸に対して垂直な方向に第１絶縁層１１８ａと離隔して設けられる。第１絶縁層１１８ａと第２絶縁層１１８ｂとの間に、積層体が設けられる。

第１絶縁層１１８ａおよび第２絶縁層１１８ｂは、例えば、アルミニウム酸化物（例えば、Ａｌ_２Ｏ_３）やシリコン酸化物（例えば、ＳｉＯ_２）などにより形成される。
第１絶縁層１１８ａおよび第２絶縁層１１８ｂが設置されると、周囲にリーク電流が流れることを抑制することができる。

図４（ａ）〜図５（ｃ）は、実施形態の歪み検知素子の作用を説明する模式的斜視図である。
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、面内磁化方式の例を表す。
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、垂直磁化方式の例を表す。
図４（ａ）および図５（ａ）は、応力が印加されていないときの歪み検知素子１１０の状態を例示している。図４（ｂ）および図５（ｂ）は、歪み検知素子１１０が正の磁歪定数を有するときに引っ張り応力が印加されたときの歪み検知素子１１０の状態を例示している。図４（ｃ）および図５（ｃ）は、歪み検知素子１１０が負の磁歪定数を有するときに引っ張り応力が印加されたときの歪み検知素子１１０の状態を例示している。

検知部１００は、例えば、極薄磁性膜の積層膜で形成されるスピンバルブ膜を含む。スピンバルブ膜の抵抗は、外部磁界により変化する。抵抗の変化量は、ＭＲ変化率である。ＭＲ現象は、種々の物理的効果に起因する。ＭＲ現象は、例えば、巨大磁気抵抗効果またはトンネル磁気抵抗効果に基づく。

スピンバルブ膜は、少なくとも２層の強磁性層が、スペーサ層を介して積層された構成を有する。スピンバルブ膜の磁気抵抗状態は、２つの強磁性層の磁化方向の相対的な角度によって決まる。例えば、２つの強磁性層の磁化が互いに平行状態のときは、スピンバルブ膜の抵抗は低い状態になる。反平行状態のときには、スピンバルブ膜の平行は、高い状態になる。２つの強磁性層の磁化どうしの角度が、中間的な角度の場合には、中間的な抵抗の状態が得られる。

少なくとも２層の磁性層のうち、磁化が容易に回転する磁性層は、例えば磁化自由層である。相対的に磁化が変化しにくい磁性層は、参照層である。
ここでは、第１磁性層１１１が参照層であり、第２磁性層１１２が磁化自由層である場合を例に挙げて説明する。第１磁性層１１１は、第１面１１１ｓを有する。第２磁性層１１２は、第２面１１２ｓを有する。

外部応力によっても磁性層の磁化方向は変化する。この現象を用いることで、スピンバルブ膜は、歪検知素子または歪み検知素子として用いられる。歪みによる磁化自由層の磁化の変化は、例えば、逆磁歪効果に基づく。

磁歪効果は、磁性材料の磁化が変化したときに、磁性材料の歪みが変化する現象である。歪みの大きさは、磁化の大きさと方向に依存して変化する。歪みの大きさは、これらの磁化の大きさと方向のパラメータを通じて制御できる。印加する磁界の強度を増大したときに歪の量が飽和する歪の変化量は、磁歪定数λｓである。磁歪定数は、磁性材料固有の特性に依存する。磁歪定数（λｓ）は、外部磁界を印加して磁性層をある方向に飽和磁化させたときの形状変化の大きさを示す。外部磁界がない状態で長さＬであるときに、外部磁界が印加されたときにΔＬだけ変化したとすると、磁歪定数λｓは、ΔＬ／Ｌで表される。この変化量は外部磁界の大きさによって変わるが、磁歪定数λｓは、十分な外部磁界が印加され、磁化が飽和された状態のΔＬ／Ｌとしてあらわす。実施形態において、磁歪定数λｓの絶対値は、１０^−５以上であることが好ましい。これにより、応力によって歪が効率的に生じ、圧力の検知感度が高まる。磁歪定数の絶対値は、例えば、１０^−２以下である。この値は、磁歪効果を生じる実用的な材料の値の上限である。

磁歪効果の逆の現象として、逆磁歪効果がある。逆磁歪効果において、外部応力が印加されたときに、磁性材料の磁化が変化する。この変化の大きさは、外部応力の大きさ、及び、磁性材料の磁歪定数に依存する。磁歪効果と逆磁歪効果とは、物理的に互いに対称な効果であるため、逆磁歪効果の磁歪定数は、磁歪効果における磁歪定数と同じである。

磁歪効果及び逆磁歪効果において、正の磁歪定数と負の磁歪定数とがある。これらの定数は磁性材料に依存する。正の磁歪定数を有する材料の場合、磁化は、引っ張り歪みが印加された方向に沿うように、変化する。負の磁歪定数を有する材料の場合、磁化は、圧縮歪みが印加された方向に沿うように、変化する。

逆磁歪効果により、スピンバルブ膜の磁化自由層の磁化方向を変化させることができる。外部応力が印加されると、逆磁歪効果によって磁化自由層の磁化方向が変化するため、参照層と磁化自由層との相対的磁化角度に差が生じる。これによって、スピンバルブ膜の抵抗が変化する。これにより、スピンバルブ膜は、歪み検知素子として用いることができる。

図４（ａ）に表したように、実施形態の歪み検知素子１１０では、第１磁性層１１１（参照層）、第１中間層１１３および第２磁性層１１２（磁化自由層）が、この順に積層される。本願明細書において、「積層」は、互いに接して重ねられる状態に加え、他の要素が挿入されて重ねられる状態も含む。

第１磁性層１１１は、第１の磁化を有する。図４（ａ）〜図４（ｃ）に表した歪み検知素子１１０では、第１の磁化の方向は、Ｘ−Ｙ平面に対して平行である。第２磁性層１１２は、第２の磁化を有する。図４（ａ）〜図４（ｃ）に表した歪み検知素子１１０では、第２の磁化の方向は、Ｘ−Ｙ平面に対して平行である。言い換えれば、第１の磁化の方向は、Ｚ軸方向（積層方向）に対して垂直である。第２の磁化の方向は、Ｚ軸方向に対して垂直である。この状態を用いる構成を、「面内磁化方式」ということにする。面内磁化方式においては、第１磁性層１１１には面内磁化膜が用いられる。面内磁化方式においては、第２磁性層１１２には面内磁化膜が用いられる。

実施形態はこれに限らず、第１の磁化の方向と、Ｘ−Ｙ平面（第１面１１１ｓ）に平行な方向と、の間の角度は、４５°よりも小さい。第２の磁化の方向と、Ｘ−Ｙ平面（第２面１１２ｓ）に平行な方向と、の間の角度は、４５°よりも小さい。

磁性層の磁歪定数が正である場合は、磁性層の磁化容易軸は、引っ張り応力が加わる方向に平行である。磁性層の磁歪定数が負である場合は、磁性層の磁化容易軸は、引っ張り応力が加わる方向に対して垂直である。

図４（ａ）に表したように、応力が印加されていないとき、第２磁性層１１２の磁化の向きは、第１磁性層１１１の磁化の向きに対して、例えば平行である。この例では、磁化の向きは、Ｙ軸方向に沿う。

図４（ｂ）に表したように、例えば、Ｘ軸方向に沿って引っ張り応力Ｆｓが印加されると、磁歪定数が正の逆磁歪効果により、Ｘ軸方向に向かって第２磁性層１１２の磁化が回転する。第１磁性層１１１の磁化が固定されていると、第２磁性層１１２の磁化の向きと、第１磁性層１１１の磁化の向きと、の間の相対角度が変化する。相対角度の変化に応じて、歪み検知素子１１０の電気抵抗が変化する。

図４（ｃ）に表したように、例えば、Ｘ軸方向に沿って引っ張り応力Ｆｓが印加されると、磁歪定数が負の逆磁歪効果により、Ｙ軸方向に向かって第２磁性層１１２の磁化が回転する。この場合も、引っ張り応力Ｆｓの印加により、第２磁性層１１２の磁化の向きと、第１磁性層１１１の磁化の向きと、の間の相対角度が変化する。相対角度の変化に応じて、歪み検知素子１１０の電気抵抗が変化する。

図５（ａ）〜図５（ｃ）に表した歪み検知素子１１０では、第１の磁化の方向は、Ｘ−Ｙ平面に対して垂直である。図５（ａ）〜図５（ｃ）に表した歪み検知素子１１０では、第２の磁化の方向は、Ｘ−Ｙ平面に対して垂直である。言い換えれば、第１の磁化の方向は、Ｚ軸方向に対して平行である。第２の磁化の方向は、Ｚ軸方向に対して平行である。この状態を用いる構成を、「垂直磁化方式」ということにする。垂直磁化方式においては、第１磁性層１１１には垂直磁化膜が用いられる。垂直磁化方式においては、第２磁性層１１２には垂直磁化膜が用いられる。

実施形態はこれに限らず、第１磁性層１１１の磁化の方向と、Ｘ−Ｙ平面（第１面１１１ｓ）に平行な方向と、の間の角度は、４５°よりも大きい。第２磁性層１１２の磁化の方向と、Ｘ−Ｙ平面（第２面１１２ｓ）に平行な方向と、の間の角度は、４５°よりも大きい。

図５（ａ）に表したように、応力が印加されていないとき、第２磁性層１１２の磁化の向きは、第１磁性層１１１の磁化の向きに対して、例えば平行である。この例では、磁化の向きは、Ｚ軸方向に沿う。

図５（ｂ）に表したように、例えば、Ｘ軸方向に沿って引っ張り応力Ｆｓが印加されると、磁歪定数が正の逆磁歪効果により、Ｘ軸方向に向かって第２磁性層１１２の磁化が回転する。第２磁性層１１２の磁化の向きと、第１磁性層１１１の磁化の向きと、の間の相対角度が変化する。相対角度の変化に応じて、歪み検知素子１１０の電気抵抗が変化する。

図５（ｃ）に表したように、例えば、Ｘ軸方向に沿って引っ張り応力Ｆｓが印加されると、磁歪定数が負の逆磁歪効果により、Ｙ軸方向に向かって第２磁性層１１２の磁化が回転する。引っ張り応力Ｆｓの印加により、第２磁性層１１２の磁化の向きと、第１磁性層１１１の磁化の向きと、の間の相対角度が変化する。相対角度の変化に応じて、歪み検知素子１１０の電気抵抗が変化する。

図２（ａ）および図２（ｂ）に関して前述したように、歪み検知素子１１０は、膜体１３３の上に設けられる。
ダイアフラムが例えば音圧などの圧力を受けて歪むと、検知部１００は、ダイアフラムの上に配置された歪み検知素子１１０の抵抗値の変化に比例した電圧の変化を取り出す。例えば、検知部１００は、音声信号を電圧信号に変換して出力する音声信号変化素子である。検知部１００の出力信号のレベルが比較的低いため、検知部１００の出力側は、増幅器（図示せず）を含む処理部２１０に接続される。これにより、検知部１００の出力信号が増幅される。

検知部１００の出力信号のレベルが比較的低いため、検知部１００の出力信号は、外部ノイズに対して脆弱である。検知部１００のスピンバルブ膜の抵抗が外部磁界により変化するため、例えば地磁気などの外部磁場が外部ノイズとして磁化自由層の磁化および参照層の磁化の少なくともいずれかに作用する場合がある。
このように、歪み検知素子１１０は、膜体１３３に生じた歪みによる圧力と、磁場と、を検知することができる。

これに対して、実施形態にかかる圧力センサ３１０では、磁場検知素子１２０が支持体１３１の上に設けられる。言い換えれば、磁場検知素子１２０が膜体１３３の外側に設けられる。支持体１３１は、例えば音圧などの圧力を受けても、ダイアフラム（膜体１３３）のようには歪まない。そのため、支持体１３１は、外部圧力が印加されても撓むことはなく、支持体１３１の上に設けられた磁場検知素子１２０に歪みを生じさせることはない。これにより、磁場検知素子１２０は、圧力を検知しない。

一方、磁場検知素子１２０は、歪み検知素子１１０の構成と同様の構成を有し、外部磁場の影響を受ける。磁場検知素子１２０のスピンバルブ膜の抵抗は、外部磁界により変化する。すなわち、第３磁性層１２１は、第３の磁化を有する。第４磁性層１２２は、第４の磁化を有する。第３の磁化の向きと、第４の磁化の向きと、の間の相対角度は、外部磁界に応じて変化する。相対角度の変化に応じて、磁場検知素子１２０の電気抵抗が変化する。磁場検知素子１２０において、例えば地磁気などの外部磁場が外部ノイズとして磁化自由層の磁化および参照層の磁化の少なくともいずれかに作用する場合がある。
このように、磁場検知素子１２０は、圧力を検知しない一方で、磁場を検知することができる。

ここで、図１に関して前述したように、歪み検知素子１１０および磁場検知素子１２０は、共に磁気抵抗効果素子である。歪み検知素子１１０の構成は、磁場検知素子１２０の構成と同様である。そのため、同一の外部磁場が、歪み検知素子１１０および磁場検知素子１２０に作用する。そのため、歪み検知素子１１０の出力信号のうちで外部磁場による出力信号の強度（振幅）は、磁場検知素子１２０の出力信号の強度と同じである。歪み検知素子１１０の出力信号のうちで外部磁場による出力信号の周波数は、磁場検知素子１２０の出力信号の周波数と同じである。歪み検知素子１１０の出力信号のうちで外部磁場による出力信号の位相は、磁場検知素子１２０の出力信号の位相と同じである。

これによれば、図１に表したように、実施形態に係る圧力センサ３１０は、歪み検知素子１１０の出力信号と、磁場検知素子１２０の出力信号と、を差動回路２０１に入力し処理することで、外部ノイズとしての外部磁場を除去することができる。差動回路２０１は、歪み検知素子１１０の出力信号から磁場検知素子１２０の出力信号を差し引き、歪み検知素子１１０の出力信号と磁場検知素子１２０の出力信号との間の差分を出力する。

図６（ａ）および図６（ｂ）は、実施形態にかかる血圧センサを例示する模式図である。
図６（ａ）は、ヒトの動脈血管の上の皮膚を例示する模式的平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に表した切断面Ｈ１−Ｈ２における模式的断面図である。

実施形態に係る血圧センサ３３０は、図１〜図５（ｃ）に関して前述した圧力センサ３１０を有する。血圧センサ３３０は、圧力センサ３１０の変形に係る圧力センサを有していてもよい。なお、図６（ｂ）に表した血圧センサ３３０は、一例として、圧力センサ３１０を有する。

圧力センサ３１０などを有する血圧センサ３３０は、外部ノイズとしての外部磁場を除去することができる。実施形態によれば、小型、且つ、高感度な血圧センサ３３０を提供することができる。
そのため、図６（ｂ）に表したように、血圧センサ３３０の圧力センサ３１０などが設けられた部分を動脈血管３４１の上の皮膚３４３に容易に押し当てることができる。その結果、連続的、且つ、高精度な血圧測定を行うことが可能となる。

図７は、実施形態に係る携帯情報端末を例示する模式的平面図である。
図７に表したように、実施形態に係るマイクロフォン４１０は、例えば、携帯情報端末４００に組み込まれる。マイクロフォン４１０は、ＩＣレコーダーなどに組み込まれてもよい。図７に表した携帯情報端末４００は、マイクロフォン４１０と、表示部４２０と、スピーカ４３０と、を含む。

マイクロフォン４１０は、携帯情報端末４００の端部に内蔵され、圧力センサ３２０を含む。スピーカ４３０は、マイクロフォン４１０が内蔵された端部とは離隔した携帯情報端末４００の端部に内蔵される。表示部４２０は、マイクロフォン４１０とスピーカ４３０との間に設けられる。

マイクロフォン４１０は、通話者が発した音声を取得し、音声信号を出力する。
スピーカ４３０としては、ボイスコイルスピーカが用いられる。スピーカ４３０は、通話者の相手（通話相手）の音声信号を出力する。

図８（ａ）および図８（ｂ）は、実施形態に係るマイクロフォンを例示する模式図である。
図８（ａ）は、実施形態に係るマイクロフォンを例示する模式的平面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）に表した切断面Ｅ１−Ｅ２における模式的断面図である。

実施形態に係るマイクロフォン４１０は、例えば音圧検知器などに応用される。
図８（ａ）および図８（ｂ）に表したマイクロフォン４１０は、実装基板４１１と、圧力センサ３２０と、カバー部４１３と、を備える。圧力センサ３２０は、検知部１００と、処理部２２０と、を含む。

実装基板４１１は、第１面４１１ｓと、第２面４１１ｂと、を有する。
第１面４１１ｓに対して垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向とＸ軸方向とに対して垂直な方向をＹ軸方向とする。 第２面４１１ｂは、Ｚ軸方向において、第１面４１１ｓと離隔する。

検知部１００は、第１面４１１ｓの上に設けられる。検知部１００は、図１〜図５（ｃ）に関して前述した通りである。
処理部２２０は、第１面４１１ｓの上に設けられる。
カバー部４１３は、第１面４１１ｓの上に設けられ、検知部１００および処理部２２０を内部に格納する。実装基板４１１には、電極パッドが設けられる。
本願明細書において、「上に設けられる」状態は、直接接して設けられる状態の他に、間に他の要素が挿入されて設けられる状態も含む。

カバー部４１３は、音孔４１５を有する。音孔４１５は、例えばカバー部４１３の上部に設けられ、その上部を貫通する。音孔４１５は、音を通す。例えば、音孔４１５は、少なくともマイクロフォン４１０の外部の音をマイクロフォン４１０の内部（カバー部４１３の内部）へ伝達する。例えば、音孔４１５は、少なくともマイクロフォン４１０の外部の音をマイクロフォン４１０の内部（カバー部４１３の内部）へ流入（進入）させる。

図７に表した携帯情報端末４００などでは、配置スペースの縮小化などにより、マイクロフォン４１０がスピーカ４３０に比較的近い位置に設けられることがある。この場合には、スピーカ４３０が出力した通話相手の音声信号がマイクロフォン４１０に入力されることがある。すると、通話相手の音声信号がフィードバックされ、エコーが発生することがある。つまり、通話相手が話した音声が通話相手の携帯情報端末のスピーカから聞こえることがある。例えば、ハンズフリー通話において、スピーカ４３０が比較的大きい音量の音声信号を出力すると、スピーカ４３０から出力された音波がマイクロフォン４１０に入力され、エコーが発生することがある。

これに対して、実施形態にかかる圧力センサ３２０では、歪み検知素子１１０は、膜体１３３の上に設けられ、膜体１３３に生じた歪みによる圧力と、磁場と、を検知する。磁場検知素子１２０は、支持体１３１の上に設けられ、圧力を検知しない一方で、磁場を検知する。処理部２２０は、歪み検知素子１１０の出力信号と、磁場検知素子１２０の出力信号と、を入力し処理する。例えば、磁場に起因する信号（磁場信号）がマイクロフォン４１０に入力された場合において、処理部２２０は、歪み検知素子１１０の出力信号と、磁場検知素子１２０の出力信号と、を比較することにより磁場信号を特定する。これにより、圧力センサ３２０は、エコーが抑制された信号を出力することができる。つまり、圧力センサ３２０は、エコーキャンセルを実現できる。処理部２２０について、図面を参照しつつさらに説明する。

図９は、実施形態に係る圧力センサを例示するブロック図である。
図１０は、実施形態のエコーキャンセルの原理を例示するブロック図である。
図１１は、実施形態の伝播補正係数を説明するグラフ図である。
図１１に表したグラフ図の横軸は、周波数（ａ．ｕ．：任意単位）を表す。図１１に表したグラフ図の縦軸は、信号強度（ａ．ｕ．）を表わす。

図９に表したように、実施形態の処理部２２０は、周波数領域変換部２２１と、エコー強度推定部２２２と、遅延推定部２２３と、時間領域変換部２２４と、第１差動回路２２５と、第２差動回路２２６と、を含む。

周波数領域変換部２２１は、歪み検知素子１１０の時間領域信号を周波数領域信号へ変換する。周波数領域変換部２２１は、磁場検知素子１２０の時間領域信号を周波数領域信号へ変換する。時間から周波数への変換には、フーリエ変換が用いられる。周波数領域変換部２２１は、フーリエ変換回路を含む。

エコー強度推定部２２２は、歪み検知素子１１０が取得した音声信号の中で、スピーカ４３０が出力した音声信号の周波数およびその音声信号の強度（振幅）を特定する。
遅延推定部２２３は、スピーカ４３０が出力した音声信号と、スピーカ４３０が出力した磁場信号と、の間の位相差を特定する。

図７に関して前述したように、スピーカ４３０には、ボイスコイルスピーカが用いられる。ボイスコイルスピーカは、コイルを含む。ボイスコイルスピーカのコイルは、第１磁石（図示せず）と第２磁石（図示せず）との間に配置され、振動板（図示せず）と接続される。第１磁石の極性は、第２磁石の極性とは異なる。電流がコイルに流れると、電磁力が発生する。これにより、コイルと接続された振動板が変位し音声信号を出力する。このとき、図１０に表したように、ボイスコイルスピーカが出力した音声信号ＡＳの周波数と同一の周波数を有する磁場信号ＭＳが、ボイスコイルスピーカの周囲に発生する。

実施形態では、歪み検知素子１１０は、スピーカ４３０が出力した音声信号ＡＳと、スピーカ４３０が出力した磁場信号ＭＳと、外部磁場（ノイズ）と、を検知する。歪み検知素子１１０は、マイクロフォン４１０の周辺の音声（通話者の音声を含む）をさらに検知する。磁場検知素子１２０は、スピーカ４３０が出力した磁場信号ＭＳと、外部磁場（ノイズ）と、を検知する。

図９に表したように、歪み検知素子１１０の出力信号ＰＤ１および磁場検知素子１２０の出力信号ＭＤ１が周波数領域変換部２２１に入力される。歪み検知素子１１０の出力信号ＰＤ１は、スピーカ４３０が出力した音声信号ＡＳと、スピーカ４３０が出力した磁場信号ＭＳと、周辺の音声信号ＡＣと、外部磁場（ノイズ）と、を含む。磁場検知素子１２０の出力信号ＭＤ１は、スピーカ４３０が出力した磁場信号ＭＳと、外部磁場（ノイズ）と、を含む。

周波数領域変換部２２１は、歪み検知素子１１０の出力信号ＰＤ１のフーリエ変換を行い、歪み検知素子１１０の時間領域信号（出力信号ＰＤ１）を周波数領域信号ＰＤ２へ変換する。
周波数領域変換部２２１は、磁場検知素子１２０の出力信号ＭＤ１のフーリエ変換を行い、磁場検知素子１２０の時間領域信号（出力信号ＭＤ１）を周波数領域信号ＭＤ２へ変換する。

前述したように、スピーカ４３０が出力する音声信号ＡＳの周波数は、スピーカ４３０が出力する磁場信号ＭＳの周波数と同一である。
一方で、スピーカ４３０が出力する音声信号ＡＳの伝播方式は、スピーカ４３０が出力する磁場信号ＭＳの伝播方式とは異なる。すなわち、スピーカ４３０が出力する音声信号ＡＳは、音波として伝播する。スピーカ４３０が出力する磁場信号ＭＳは、磁場として伝播する。そのため、スピーカ４３０が出力する音声信号ＡＳの強度は、スピーカ４３０が出力する磁場信号ＭＳの強度とは異なる。そのため、この状態のままでは、スピーカ４３０が出力する磁場信号ＭＳに基づいてスピーカ４３０が出力する音声信号ＡＳを再現することはできない。

これに対して、実施形態では、歪み検知素子１１０の周波数領域信号ＰＤ２は、エコー強度推定部２２２に入力される。磁場検知素子１２０の周波数領域信号ＭＤ２は、エコー強度推定部２２２に入力される。エコー強度推定部２２２は、伝播方式の違いによる補正係数（伝播補正数）を求める。

例えば、図１１に表したように、エコー強度推定部２２２は、歪み検知素子１１０の周波数領域信号ＰＤ２の強度および磁場検知素子１２０の周波数領域信号ＭＤ２の強度が所定の閾値ＴＳ以上となる周波数帯域（周波数０ヘルツ（Ｈｚ）を除く）において、歪み検知素子１１０の周波数領域信号ＰＤ２の強度と、磁場検知素子１２０の周波数領域信号ＭＤ２の強度と、の間の信号比（強度比）を求める。エコー強度推定部２２２は、略同一周波数におけるピーク同士の信号比のうちで最小の信号比を伝播補正係数とする。言い換えれば、エコー強度推定部２２２は、略同一周波数におけるピーク同士の強度差（振幅差）が最小となる位置における信号比を伝播補正係数とする。図１１に表したグラフ図の例では、エコー強度推定部２２２は、図１１に表した領域Ａ１１におけるピーク同士の信号比を伝播補正係数とする。

これにより、エコー強度推定部２２２は、スピーカ４３０が出力した音声信号ＡＳの強度を特定することができる。エコー強度推定部２２２は、スピーカ４３０が出力した音声信号ＡＳの周波数を特定することができる。
なお、所定の閾値ＴＳは、歪み検知素子１１０の検知限界以上の信号強度および磁場検知素子１２０の検知限界以上の信号強度で規定される。

スピーカ４３０が出力する音声信号ＡＳは、音波であるため、音速で伝播する。スピーカ４３０が出力する磁場信号ＭＳは、電磁波であるため、光速で伝播する。そのため、スピーカ４３０が出力した音声信号ＡＳが検知部１００に到達する時間は、スピーカ４３０が出力した磁場信号ＭＳが検知部１００に到達する時間とは異なる。そのため、スピーカ４３０が出力する音声信号ＡＳと、スピーカ４３０が出力する磁場信号ＭＳと、の間には、位相差が生ずる。そのため、この状態のままでは、スピーカ４３０が出力する磁場信号ＭＳに基づいてスピーカ４３０が出力する音声信号ＡＳを再現することはできない。

これに対して、実施形態では、歪み検知素子１１０の周波数領域信号ＰＤ２は、遅延推定部２２３に入力される。磁場検知素子１２０の周波数領域信号ＭＤ２は、遅延推定部２２３に入力される。遅延推定部２２３は、歪み検知素子１１０の周波数領域信号ＰＤ２と、磁場検知素子１２０の周波数領域信号ＭＤ２と、の間の位相差を特定する。これにより、遅延推定部２２３は、スピーカ４３０が出力した音声信号ＡＳと、スピーカ４３０が出力した磁場信号ＭＳと、の間の位相差を特定することができる。

周波数領域変換部２２１の処理と、エコー強度推定部２２２の処理と、遅延推定部２２３の処理と、により、スピーカ４３０が出力した音声信号ＡＳの周波数と、スピーカ４３０が出力した音声信号ＡＳの強度と、スピーカ４３０が出力した音声信号ＡＳとスピーカ４３０が出力した磁場信号ＭＳとの間の位相差と、を特定することができる。これにより、歪み検知素子１１０が取得した音声信号のうちのスピーカ４３０が出力した音声信号ＡＳを再現することができる。言い換えれば、スピーカ４３０が出力する磁場信号ＭＳに基づいてスピーカ４３０が出力する音声信号ＡＳを再現することができる。

エコー強度推定部２２２の出力信号ＥＳは、周波数領域信号として時間領域変換部２２４に入力される。遅延推定部２２３の出力信号ＤＳは、周波数領域信号として時間領域変換部２２４に入力される。時間領域変換部２２４は、入力信号（周波数領域信号）を時間領域信号へ変換し、エコー強度推定部２２２の出力信号ＥＳと、遅延推定部２２３の出力信号ＤＳと、に基づいて、スピーカ４３０が出力する疑似スピーカ音声信号ＰＡＳを作製する。疑似スピーカ音声信号ＰＡＳは、スピーカ４３０が出力すると推定される疑似の音声信号である。

疑似スピーカ音声信号ＰＡＳは、第１差動回路２２５に入力される。第１差動回路２２５には、歪み検知素子１１０の出力信号ＰＤ１がさらに入力される。第１差動回路２２５は、歪み検知素子１１０の出力信号ＰＤ１から疑似スピーカ音声信号ＰＡＳを差し引き、歪み検知素子１１０の出力信号ＰＤ１と疑似スピーカ音声信号ＰＡＳとの間の差分を出力する。これにより、歪み検知素子１１０の出力信号ＰＤ１の中の疑似スピーカ音声信号ＰＡＳが除去される。

第１差動回路２２５の出力信号ＤＣ１は、第２差動回路２２６に入力される。第２差動回路２２６には、磁場検知素子１２０の出力信号ＭＤ１がさらに入力される。
図８（ａ）および図８（ｂ）に関して前述したように、歪み検知素子１１０は、圧力および磁場を検知する。そのため、第１差動回路２２５の出力信号ＤＣ１は、磁場信号を含むことがある。
そこで、第２差動回路２２６は、第１差動回路２２５の出力信号ＤＣ１から磁場検知素子１２０の出力信号ＭＤ１を差し引き、第１差動回路２２５の出力信号ＤＣ１と磁場検知素子１２０の出力信号ＭＤ１との間の差分（出力信号ＤＣ２）を出力する。これにより、第１差動回路２２５の出力信号ＤＣ１の中の磁場検知素子１２０の出力信号ＭＤ１（スピーカ４３０が出力した磁場信号ＭＳおよび外部磁場）が除去される。

実施形態によれば、圧力センサ３２０は、エコーが抑制された信号を出力することができる。これにより、エコーの発生が抑制された携帯情報端末４００を提供することができる。

図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、実施形態に係る補聴器を例示する模式図である。 図１２（ａ）は、実施形態に係る補聴器を例示する模式的斜視図である。図１２（ｂ）は、実施形態に係る補聴器を例示するブロック図である。

図１２（ａ）および図１２（ｂ）に表したように、実施形態に係るマイクロフォン４１０は、例えば、補聴器４６０に組み込まれる。図１２（ａ）および図１２（ｂ）に表した補聴器４６０は、マイクロフォン４１０と、スピーカ４３０と、電池４６３と、増幅器４６５と、を含む。スピーカ４３０としては、ボイスコイルスピーカが用いられる。

マイクロフォン４１０は、補聴器４６０に内蔵され、圧力センサ３２０を含む。増幅器４６５は、圧力センサ３２０の処理部２２０に含まれてもよい。マイクロフォン４１０は、周辺の音声を取得し、音声信号を出力する。マイクロフォン４１０の音声信号は、増幅器４６５に入力され、増幅器４６５により増幅される。増幅器４６５により増幅された音声信号は、スピーカ４３０に入力される。スピーカ４３０は、音孔４６１を通して音声信号を外部に出力する。
マイクロフォン４１０、圧力センサ３２０およびスピーカ４３０は、図７〜図１１に関して前述した通りである。

実施形態によれば、圧力センサ３２０は、エコーが抑制された信号を出力することができる。これにより、エコーの発生が抑制された補聴器４６０を提供することができる。

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であればよい。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、圧力センサ３１０、３２０に含まれる磁性層、非磁性層、膜体および支持体などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、実施形態の説明では、圧力センサ３１０、３２０が血圧センサ３３０、携帯情報端末４００およびマイクロフォン４１０に用いられる場合を例として挙げた。但し、圧力センサ３１０、３２０の用途はこれだけに限定されず、圧力センサ３１０、３２０は、例えばスピーカーフォンに用いられてもよい。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００…検知部、 １１０、１１０ａ、１１０ｂ…歪み検知素子、 １１１…第１磁性層、 １１１ａ…磁性積層膜、 １１１ｂ…高磁歪磁性膜、 １１１ｓ…第１面、 １１２…第２磁性層、 １１２ｓ…第２面、 １１３…第１中間層、 １１４…バッファ層、 １１５…キャップ層、 １１６…第１電極、 １１７…第２電極、 １１８ａ…第１絶縁層、 １１８ｂ…第２絶縁層、 １２０…磁場検知素子、 １２０ａ、１２０ｂ…磁場検知素子、 １２１…第３磁性層、 １２２…第４磁性層、 １２３…第２中間層、 １３０…基体、 １３０ａ…第１面、 １３１…支持体、 １３３…膜体、 １３３ａ…膜面、 １３５…凹部、 １３９…メンブレン、 １４１…第１電極パッド、 １４２…第２電極パッド、 １４３…第３電極パッド、 １４４…第４電極パッド、 １４６…第１配線、 １４７…第２配線、 １４８…第３配線、 １４９…第４配線、 ２０１…差動回路、 ２１０、２２０…処理部、 ２２１…周波数領域変換部、 ２２２…エコー強度推定部、 ２２３…遅延推定部、 ２２４…時間領域変換部、 ２２５…第１差動回路、 ２２６…第２差動回路、 ３１０、３２０…圧力センサ、 ３３０…血圧センサ、 ３４１…動脈血管、 ３４３…皮膚、 ４００…携帯情報端末、 ４１０…マイクロフォン、 ４１１…実装基板、 ４１１ｂ…第２面、 ４１１ｓ…第１面、 ４１３…カバー部、 ４１５…音孔、 ４２０…表示部、 ４３０…スピーカ、 ４６０…補聴器、 ４６１…音孔、 ４６３…電池、 ４６５…増幅器、 Ａ１１…領域、 ＡＣ…音声信号、 ＡＳ…音声信号、 ＤＣ１…出力信号、 ＤＣ２…出力信号、 ＤＳ…出力信号、 ＥＳ…出力信号、 Ｆｓ…応力、 ＭＤ１…出力信号、 ＭＤ２…周波数領域信号、 ＭＳ…磁場信号、 ＰＡＳ…疑似スピーカ音声信号、 ＰＤ１…出力信号、 ＰＤ２…周波数領域信号、 ＴＳ…閾値

Claims (16)

1. 変形可能な膜体を有する基体と、
   前記膜体の上に設けられた歪み検知素子であって、
   第１の磁化を有する第１磁性層と、
   第２の磁化を有する第２磁性層と、
   前記第１磁性層と前記第２磁性層との間に設けられた第１中間層と、
   を含み、前記第１の磁化の方向と前記第２の磁化の方向との間の角度が前記歪みに応じて変化する歪み検知素子と、
   前記膜体以外の前記基体の上に設けられた磁場検知素子であって、
   第３の磁化を有する第３磁性層と、
   第４の磁化を有する第４磁性層と、
   前記第３磁性層と前記第４磁性層との間に設けられた第２中間層と、
   を含み、前記第３の磁化の方向と前記第４の磁化の方向との間の角度が前記磁界に応じて変化する磁場検知素子と、
   前記歪み検知素子の出力信号と前記磁場検知素子の出力信号とを処理する処理部と、
   を備えた歪みセンサ。
2. 請求項１記載の歪みセンサの前記膜体は圧力によって変形する圧力センサ。
3. 前記歪み検知素子は、磁界を更に検知する請求項２記載の圧力センサ。
4. 前記処理部は、前記歪み検知素子の出力信号から前記磁場検知素子の出力信号を差し引く処理を実行する請求項２記載の圧力センサ。
5. 前記処理部は、
   前記歪み検知素子の出力信号の強度と、前記磁場検知素子の出力信号の強度と、の間の強度比に基づいて補正係数を求める強度推定部と、
   前記圧力のうちの一部の圧力に基づく信号と、前記磁界に基づく信号と、の間の位相差を求める遅延推定部と、
   前記強度推定部の出力信号と前記遅延推定部の出力信号とにより疑似信号を作製する変換部と、
   前記歪み検知素子の出力信号から前記疑似信号を差し引く処理を実行する第１差動回路と、
   前記第１差動回路の出力信号から前記磁場検知素子の出力信号を差し引く処理を実行する第２差動回路と、
   を含む請求項２記載の圧力センサ。
6. 前記磁界に基づく信号は、ボイスコイルスピーカが出力する磁場信号である請求項５記載の圧力センサ。
7. 前記圧力のうちの一部の圧力に基づく信号は、ボイスコイルスピーカが出力する音声信号である請求項５または６に記載の圧力センサ。
8. 前記強度推定部は、前記歪み検知素子の出力信号のピーク強度と、前記磁場検知素子の出力信号のピーク強度と、の間の強度比のうちで最小の強度比を前記補正係数に設定する請求項５〜７のいずれか１つに記載の圧力センサ。
9. 前記強度推定部は、前記歪み検知素子の出力信号の強度および前記磁場検知素子の出力信号の強度が所定閾値以上となる周波数帯域において前記強度比を求める請求項５〜８のいずれか１つに記載の圧力センサ。
10. 前記所定閾値は、前記歪み検知素子の検知限界以上の信号強度および前記磁場検知素子の検知限界以上の信号強度により規定されてなる請求項９記載の圧力センサ。
11. 前記第１磁性層、前記第１中間層および前記第２磁性層は、前記第１磁性層から前記第２磁性層に向かう第１積層方向に積層され、
    前記第３磁性層、前記第２中間層および前記第４磁性層は、前記第３磁性層から前記第４磁性層に向かう第２積層方向に積層され、
    前記第１の磁化の方向は、前記第１積層方向に対して垂直であり、
    前記第２の磁化の方向は、前記第１積層方向に対して垂直であり、
    前記第３の磁化の方向は、前記第２積層方向に対して垂直であり、
    前記第４の磁化の方向は、前記第２積層方向に対して垂直である請求項２〜１０のいずれか１つに記載の圧力センサ。
12. 前記第１磁性層、前記第１中間層および前記第２磁性層は、前記第１磁性層から前記第２磁性層に向かう第１積層方向に積層され、
    前記第３磁性層、前記第２中間層および前記第４磁性層は、前記第３磁性層から前記第４磁性層に向かう第２積層方向に積層され、
    前記第１の磁化の方向は、前記第１積層方向に対して平行であり、
    前記第２の磁化の方向は、前記第１積層方向に対して平行であり、
    前記第３の磁化の方向は、前記第２積層方向に対して平行であり、
    前記第４の磁化の方向は、前記第２積層方向に対して平行である請求項２〜１０のいずれか１つに記載の圧力センサ。
13. 請求項２〜４のいずれか１つに記載の圧力センサを備えた血圧センサ。
14. 請求項２〜１０のいずれか１つに記載の圧力センサを備えたマイクロフォン。
15. 請求項１４記載のマイクロフォンを備えた携帯情報端末。
16. 請求項１４記載のマイクロフォンを備えた補聴器。

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