JP2017049217A - 磁気検出装置及び方法ならびに集積回路 - Google Patents

Abstract

【課題】共通のセンサ部を用いて外部磁場を検出し、その検出信号に基づいて磁気値信号とトリガ信号との両方を出力可能とする。
【解決手段】磁気検出装置１００は、外部磁場を検出して検出信号を出力するセンサ部２０、検出信号に基づいて、外部磁場の検出値を表す磁気値信号と外部磁場の検出値が基準値を超えたことを表すトリガ信号との少なくとも一方を出力する出力部３０、及び出力部３０により磁気値信号を出力するモードとトリガ信号を出力するモードとで、外部磁場の検出に対する測定レンジを切り替える制御部４０を備える。出力部３０の出力モードに応じて外部磁場の検出に対する測定レンジを切り替えることで、共通のセンサ部を用いて外部磁場を検出し、その検出信号に基づいて磁気値信号とトリガ信号との両方を出力することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気検出装置及び方法並びに集積回路に関する。

外部磁場を検出する磁気センサを備える様々な形態の磁気検出装置が知られている。例えば特許文献１には、ホール素子を用いて外部磁場を検出し、その検出値を出力する磁気検出装置が開示されている。また、特許文献２には、ホール素子を用いて外部磁場を検出し、その検出値を基準値と比較して比較結果を出力するセンサ閾値回路が開示されている。
特許文献１ 特開２０１１−１３７７１６号公報
特許文献２ 特開２００８−２０３２０１号公報

従来の磁気検出装置では、外部磁場の検出値を表す信号（磁気値信号とも呼ぶ）を出力する集積回路と、検出値の基準値との比較結果を表す信号（トリガ信号とも呼ぶ）を出力する集積回路と、では通常、測定レンジが異なるため、単一の集積回路により磁気値信号とトリガ信号との両方を出力することは困難であった。そのため、磁気値信号とトリガ信号との両方を必要とする装置においては、磁気値信号とトリガ信号とをそれぞれ出力する別個の集積回路を搭載しなければならず、実装面積及び製造コストが増大してしまう。

本発明の第１の態様においては、外部磁場を検出して検出信号を出力するセンサ部と、前記検出信号に基づいて、前記外部磁場の検出値を表す磁気値信号と前記外部磁場の検出値が基準値を超えたことを表すトリガ信号とを出力可能な出力部と、前記出力部が前記磁気値信号を出力するモードと前記出力部が前記トリガ信号を出力するモードとに応じて、前記外部磁場の検出に対する測定レンジを切り替える制御部と、を備える磁気検出装置が提供される。

本発明の第２の態様においては、外部磁場を第１の測定レンジで検出し、検出結果が基準値を超えた場合にトリガ信号を出力するステップと、トリガ信号に応じて、第１の測定レンジを第２の測定レンジに切り替えるステップと、外部磁場を第２の測定レンジで検出し、検出結果を表す磁気値信号を出力するステップと、を備える磁気検出方法が提供される。

本発明の第３の態様においては、外部磁場を検出するセンサからの検出信号に基づいて、外部磁場の検出値が基準値を超えたことを表すトリガ信号を出力する第１出力回路と、センサからの検出信号に基づいて、外部磁場の検出値を表す磁気値信号を出力する第２出力回路と、を備える集積回路が提供される。

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本実施形態に係る磁気検出装置の概念的構成を示す。 トリガ信号のみを出力する設定における磁気検出装置の入力、出力、及び内部信号の生成タイミングの一例を示す。 磁気値信号のみを出力する設定における磁気検出装置の入力、出力、及び内部信号の生成タイミングの一例を示す。 トリガ信号及び磁気値信号を出力する設定における磁気検出装置の入力、出力、及び内部信号の生成タイミングの一例を示す。 トリガ信号及び磁気値信号を出力する設定における磁気検出装置の入力、出力、及び内部信号の生成タイミングの別の例を示す。 磁気検出装置の具体的回路構成の一例を示す。 ３軸磁気センサの構成の一例を示す。 第１の変形例に係る磁気検出装置の概念的構成を示す。 図５の磁気検出装置の入力、出力、及び内部信号の生成タイミングの一例を示す。 第２の変形例に係る磁気検出装置の概念的構成を示す。 図７の磁気検出装置の入力、出力、及び内部信号の生成タイミングの一例を示す。 集積回路の構成の一例を示す。 集積回路の構成の別の例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る磁気検出装置１００の概念的構成を示す。磁気検出装置１００は、測定レンジを切り替えることで、共通のセンサ部を用いて外部磁場を検出し、その検出信号に基づいて磁気値信号とトリガ信号との両方を出力可能とすることを目的とする。磁気検出装置１００は、駆動部１０、センサ部２０、出力部３０、及び制御部４０を備える。

駆動部１０は、駆動信号を生成してセンサ部２０に送信することにより、センサ部２０を駆動する。駆動部１０は、制御部４０に接続され、これから入力される制御信号に応じて駆動信号の電圧値又は電流値を切り替える。

センサ部２０は、駆動部１０に接続され、これから入力される駆動信号により駆動されて外部磁場を検出する。センサ部２０は、複数の磁気センサを有する。センサ部２０は、さらに制御部４０に接続され、これから入力される制御信号に応じて、駆動する磁気センサを選択する。それにより、選択された磁気センサのみが駆動され、駆動された磁気センサにより外部磁場が検出される。センサ部２０は、その検出結果を示す検出信号を出力部３０に出力する。

出力部３０は、センサ部２０からの検出信号に基づいて、外部磁場の検出値を表す磁気値信号及び外部磁場の検出値が基準値を超えたことを表すトリガ信号を生成し、それらの一方又は両方を外部に出力する。出力部３０は、信号処理部３２及び比較部３４を有する。

信号処理部３２は、センサ部２０に接続され、これから入力される検出信号を信号処理して磁気値信号を生成する。磁気値信号は、少なくとも１軸に関して算出される外部磁場の検出値を含む。なお、磁気値信号は、２軸又は３軸に関して算出される外部磁場の検出値を含んでもよい。ここで、信号処理部３２は、さらに制御部４０に接続され、これから入力される制御信号によって信号処理のゲインを変更してもよい。信号処理部３２は、例えば、第２測定レンジで測定した磁気値信号を外部出力し、第１測定レンジで測定した外部磁場の検出値を表す信号（磁気値信号でもよい）を比較部３４に出力する。

比較部３４は、信号処理部３２及び制御部４０にそれぞれ接続され、制御部４０から入力される制御信号によって制御されて、信号処理部３２から入力される信号に基づいて外部磁場の検出値を基準値と比較し、その比較結果であるトリガ信号を外部出力する。ここで、比較部３４は、制御部４０からの制御信号に従って、トリガ信号を外部出力する。トリガ信号は、２軸又は３軸に関して算出される外部磁場の検出値が基準値を超えたことを表すトリガ信号を含んでもよい。

制御部４０は、磁気検出装置１００外から設定信号（外部要求信号とも呼ぶ）の入力（外部入力とも呼ぶ）を受けて、駆動部１０、センサ部２０、並びに出力部３０の信号処理部３２及び比較部３４に制御信号を送信することにより、これらの構成各部を制御する。設定信号は、例えば、磁気値信号を出力するモードを設定する信号、トリガ信号を出力するモードを設定する信号、磁気値信号とトリガ信号を両方連続して出力するモードを設定する信号、等を含み、さらに、外部磁場の検出に対する測定レンジを設定する信号である測定レンジ設定信号、比較部で使用される基準値を変更する基準値変更信号等を含んでもよい。制御部４０は、磁気値信号を外部出力するモード、トリガ信号を外部出力するモードに切り替える。なお、制御部４０は、さらに、磁気値信号及びトリガ信号の両方を外部出力するモードを含めて３つの外部出力モードの間で出力部３０を切り替えてもよい。

ここで、測定レンジ（すなわち、検出可能な外部磁場の強度レンジ）は、外部磁場に対する最終的に出力される信号（すなわち、磁気値信号）のトータルゲインに応じて変更される。本実施形態では、測定レンジは、駆動部１０により生成されてセンサ部２０に入力される駆動信号の電圧値又は電流値、センサ部２０が使用する磁気センサの数、及び信号処理部３２により検出信号を処理する際のゲインのうちのいずれか１つ又はこれらの任意の組み合わせにより切り替えることができる。そこで、制御部４０は、外部入力に従って、駆動部１０に対して駆動信号の電圧値又は電流値を設定する信号、センサ部２０に対して駆動する磁気センサ（又はその数）を設定する信号、及び／又は信号処理部３２に対して信号処理のゲインを設定する信号を生成し、制御信号としてそれぞれ駆動部１０、センサ部２０、及び／又は信号処理部３２に送信する。

制御部４０は、上述の構成より、外部出力を設定する信号である外部要求信号に従って出力部３０の外部出力モードを切り替える。また、測定レンジ設定信号に従って好適な測定レンジに切り替えることもできる。

なお、制御部４０は、比較部３４により使用される基準値を設定する基準値信号をさらに出力してもよい。係る場合、制御部４０は、基準値信号を生成して比較部３４に出力することにより、比較部３４の比較の基準値を切り替える。なお、基準値信号は、外部要求信号により、生成して出力してもよく、制御部内部で生成してもよい。

このように駆動部１０、センサ部２０、出力部３０、及び制御部４０を含んで構成することによって、磁気検出装置１００は、単一のＩＣチップ上に形成される単一の集積回路により磁気値信号とトリガ信号との両方を出力することが可能となる。また、磁気検出装置１００は、磁気値信号を外部出力するモード及びトリガ信号を外部出力するモードの両モードにおいて共通のセンサ部２０を使用し、その検出信号に基づいて出力部３０から磁気値信号及びトリガ信号を生成し、外部出力することが可能となる。ひいては、ＩＣチップの実装面積の減少及び製造コストの低減を可能とする。

図２Ａから図２Ｄは、外部入力による各設定に対する磁気検出装置１００の内部状態及び出力信号の生成タイミングの例を示す。これらの例において、磁気検出装置１００は、３つの測定レンジ１、２、及び３を有し、制御部４０からの制御信号に従って測定レンジを切り替えられるものとする。なお、測定レンジは３種類に限らず、２または４種類以上設定可能としてもよい。また、出力部３０は、磁気値信号を外部出力するモード（磁気値出力モード）、トリガ信号を外部出力するモード（トリガ出力モード）、及び磁気値信号及びトリガ信号の両方を外部出力するモード（トリガ＆磁気値出力モード）を含み、これらの３つの外部出力モードのいずれかを外部要求信号に従って選択する。

図２Ａの例では、タイミング１において、磁気検出装置１００には、トリガ出力モードを設定する外部要求信号が入力される。タイミング２において、制御部４０は、外部要求信号に従って、駆動信号の電圧を設定する信号、駆動する磁気センサ（又はその数）を設定する信号、及び信号処理のゲインを設定する信号を生成して、制御信号としてそれぞれ駆動部１０、センサ部２０、及び信号処理部３２に送信する。その結果、磁気検出装置１００は、測定レンジ１に設定される。また、制御部４０は、外部要求信号に従って制御信号を生成して出力部３０に出力することにより、トリガ出力モードを設定する。測定レンジ及び出力モードが設定されると、駆動部１０は駆動信号をセンサ部２０に入力し、センサ部２０は測定レンジ１にて外部磁場の検出を開始する。検出終了後のタイミング３において、比較部３４は磁気値信号に基づいて外部磁場の検出値を基準値と比較し、出力部３０はその比較結果をトリガ信号として外部出力する。

図２Ｂの例では、タイミング１において、磁気検出装置１００には、磁気値出力モードを設定する外部要求信号が入力される。タイミング２において、制御部４０は、外部要求信号に従って制御信号を生成し、駆動部１０、センサ部２０、及び信号処理部３２に送信する。その結果、磁気検出装置１００は、測定レンジ２に設定される。また、制御部４０は、外部要求信号に従って制御信号を生成して出力部３０に出力することにより、磁気値出力モードを設定する。測定レンジ及び出力モードが設定されると、駆動部１０は駆動信号をセンサ部２０に入力し、センサ部２０は測定レンジ２にて外部磁場の検出を開始する。検出終了後のタイミング３において、出力部３０は、測定レンジ２において生成された磁気値信号（磁気値２）を外部出力する。

図２Ｃの例では、タイミング１において、磁気検出装置１００は、トリガ＆磁気値出力モードを設定する外部要求信号が入力される。タイミング２において、制御部４０は、外部要求信号に従って制御信号を生成し、駆動部１０、センサ部２０、及び信号処理部３２に送信する。その結果、磁気検出装置１００は、測定レンジ３に設定される。また、制御部４０は、外部要求信号に従って制御信号を生成して出力部３０に出力することにより、トリガ＆磁気値出力モードを設定する。測定レンジ及び出力モードが設定されると、駆動部１０は駆動信号をセンサ部２０に入力し、センサ部２０は測定レンジ３にて外部磁場の検出を開始する。検出終了後のタイミング３において、比較部３４は、磁気値信号に基づいて外部磁場の検出値を基準値と比較する。出力部３０は、その比較結果をトリガ信号として外部出力するとともに、測定レンジ３において生成された磁気値信号（磁気値３）を外部出力する。

図２Ｄの例では、タイミング１において、磁気検出装置１００は、トリガ＆磁気値出力モードを設定する外部要求信号が入力される。タイミング２において、制御部４０は、外部要求信号に従って制御信号を生成し、駆動部１０、センサ部２０、及び信号処理部３２に送信する。その結果、磁気検出装置１００は、測定レンジ１に設定される。また、制御部４０は、外部要求信号に従って制御信号を生成して出力部３０に出力することにより、トリガ出力モードを設定する。測定レンジ及び出力モードが設定されると、駆動部１０は駆動信号をセンサ部２０に入力し、センサ部２０は測定レンジ１にて外部磁場の検出を開始する。トリガ出力モードでの検出終了後のタイミング３において、比較部３４は、磁気値信号に基づいて外部磁場の検出値を基準値と比較し、出力部３０は、その比較結果をトリガ信号として外部出力する。

また、タイミング３におけるトリガ信号の外部出力と並行して、トリガ出力モードでの検出が終了すると、制御部４０は、制御信号を生成し、駆動部１０、センサ部２０、及び信号処理部３２に送信する。その結果、磁気検出装置１００は、測定レンジ２に設定される。また、制御部４０は、制御信号を生成して出力部３０に出力することにより、磁気値出力モードを設定する。測定レンジ及び出力モードが設定されると、駆動部１０は駆動信号をセンサ部２０に入力し、センサ部２０は測定レンジ２にて外部磁場の検出を開始する。検出終了後のタイミング４において、出力部３０は、さらに、測定レンジ２において生成された磁気値信号（磁気値２）を外部出力する。

図３は、磁気検出装置１００の具体的回路構成の一例を示す。磁気検出装置１００は、駆動部１０、センサ部２０、出力部３０、及び制御部４０を備える。

駆動部１０は、基準電圧Ｖｒを増幅して駆動信号（電圧Ｖｈ）を出力するゲインアンプ１２を有する。ゲインアンプ１２は、ゲインＡを有し、制御部４０から入力される制御信号に応じてゲインＡの値を設定可能である。それにより、ゲインアンプ１２は、駆動信号の電圧ＶｈをＶｈ＝Ａ・Ｖｒのように切り替えることができる。

センサ部２０は、複数の磁気センサの一例として、複数のホール素子２２を有する。ホール素子２２のそれぞれは、感度Ｓを有し、駆動部１０から入力される駆動信号（電圧Ｖｈ）により駆動され、素子内に通電される電流（電圧Ｖｈに比例する）の方向と素子に印加される磁場（強度Ｂ）の方向とのそれぞれに直交する方向に生じる起電力を出力する。ここで、センサ部２０は、制御部４０から入力される制御信号に応じて駆動するホール素子の数Ｎ及びその組み合わせを設定可能である。この結果、センサ部２０は、電圧Ｓ・Ｎ・Ｖｈ・Ｂを有する検出信号を出力する。

なお、本実施形態では、ホール素子２２の接地端子をアースにクランプしているが、これに限らず、任意の基準電位にクランプしてもよい。また、電圧駆動の例を示しているが、これに限らず、電流駆動であってもよい。

信号処理部３２は、プリアンプ３２ａ、ＡＤＣ（アナログデジタル変換器）３２ｂ、及びデジタル回路３２ｃを有する。

プリアンプ３２ａは、センサ部２０から入力される検出信号を増幅して、後段のＡＤＣ３２ｂに出力する。プリアンプ３２ａは、ゲインＣを有し、制御部４０から入力される制御信号に応じてゲインＣの値を設定可能である。それにより、プリアンプ３２ａは、ＡＤＣ３２ｂに入力する信号レベルを切り替えることができる。

ＡＤＣ３２ｂは、プリアンプ３２ａに接続され、これから入力される増幅された検出信号をデジタル信号に変換（ＡＤ変換）して、後段のデジタル回路３２ｃに出力する。なお、本実施形態の回路構成では、ＡＤＣ３２ｂによりデジタル変換可能な検出信号の強度レンジが測定レンジを定める。また、ＡＤＣ３２ｂは、基準電圧Ｖａｄに応じて増幅された検出信号をＡＤ変換し、制御部４０から入力される制御信号に応じて基準電圧Ｖａｄが設定される構成であってもよい。

デジタル回路３２ｃは、ＡＤＣ３２ｂに接続され、これから入力されるデジタル信号を演算処理して外部磁場の検出値を表す磁気値信号を生成する。磁気値信号を外部出力するモードでは、磁気値信号が外部出力される。また、トリガ信号を外部出力するモードでは、外部磁場の検出値を表す信号（磁気値信号でもよい）が比較部３４に出力される。

なお、出力部３０内で信号処理部３２の後段に接続される比較部３４は、信号処理部３２から入力される磁気値信号の信号値を基準値と比較して、その比較結果を出力する比較器（不図示）を有する。ここで、比較器は、制御部４０から入力される制御信号に応じて基準値を設定することとしてもよい。

上述の構成の磁気検出装置１００において、ＡＤＣ３２ｂに入力される電圧Ｖ_ｉｎはＶ_ｉｎ＝Ｃ・Ｓ・Ｎ・Ｖｈ・Ｂ（＝Ｃ・Ｓ・Ｎ・Ａ・Ｖｒ・Ｂ）と与えられる。

制御部４０は、電圧Ｖ_ｉｎが基準電圧Ｖａｄに対応して定まる入力レンジを越えない範囲内で、外部磁場の強度Ｂに応じて、駆動信号の電圧Ｖｈ（すなわち、ゲインアンプ１２のゲインＡ）、駆動するホール素子２２の数Ｎ、及びプリアンプ３２ａのゲインＣを適切に設定して測定レンジを切り替える。それにより、ＡＤＣ３２ｂが適切に動作することとなる。

図４は、センサ部２０の具体的構成の一例、すなわち３軸磁気センサの構成を示す。センサ部２０は、磁気収束板２２ａ及び４つのホール素子２２Ｘ１，２２Ｘ２，２２Ｙ１，２２Ｙ２を有する。

磁気収束板２２ａは、磁性材料から成形される円形状の薄板（又は薄膜）であり、センサ周囲の外部磁場を収束する。なお、磁気収束板２２ａは、円形状以外の形状であってもよい。ここで、磁気収束板２２ａの中心を座標原点、図面左右方向をＸ軸、及び図面上下方向をＹ軸とする。

４つのホール素子２２Ｘ１，２２Ｘ２，２２Ｙ１，２２Ｙ２は、検出面の中心を磁気収束板２２ａの外縁上に位置し且つ検出面の約半部を磁気収束板２２ａに重ねて配置される。ここで、ホール素子２２Ｘ１及び２２Ｘ２は、それぞれ、Ｘ軸上の＋Ｘ側及び−Ｘ側に配置される。また、ホール素子２２Ｙ１及び２２Ｙ２、それぞれ、Ｙ軸上の＋Ｙ側及び−Ｙ側に配置される。

センサ部２０は、（出力部３０を介して）磁気値信号を出力する場合、外部磁場の３つの検出軸に応じて、４つのホール素子２２Ｘ１，２２Ｘ２，２２Ｙ１，２２Ｙ２を選択して使用する。Ｘ軸に関して外部磁場を検出する場合、２つのホール素子２２Ｘ１，２２Ｘ２が選択される。Ｙ軸に関して外部磁場を検出する場合、２つのホール素子２２Ｙ１，２２Ｙ２が選択される。Ｚ軸に関して外部磁場を検出する場合、２つのホール素子２２Ｘ１，２２Ｘ２、２つのホール素子２２Ｙ１，２２Ｙ２、又は４つのホール素子２２Ｘ１，２２Ｘ２，２２Ｙ１，２２Ｙ２が選択される。Ｘ軸及びＹ軸の２軸に関して外部磁場を検出する場合、４つのホール素子２２Ｘ１，２２Ｘ２，２２Ｙ１，２２Ｙ２が選択される。Ｘ軸及びＺ軸の２軸に関して外部磁場を検出する場合、２つのホール素子２２Ｘ１，２２Ｘ２又は４つのホール素子２２Ｘ１，２２Ｘ２，２２Ｙ１，２２Ｙ２が選択される。Ｙ軸及びＺ軸の２軸に関して外部磁場を検出する場合、２つのホール素子２２Ｙ１，２２Ｙ２又は４つのホール素子２２Ｘ１，２２Ｘ２，２２Ｙ１，２２Ｙ２が選択される。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の３軸に関して外部磁場を検出する場合、４つのホール素子２２Ｘ１，２２Ｘ２，２２Ｙ１，２２Ｙ２が選択される。

センサ部２０は、（出力部３０を介して）トリガ信号を出力する場合、４つのホール素子２２Ｘ１，２２Ｘ２，２２Ｙ１，２２Ｙ２から１又は複数を選択して使用する。なお、１軸以上の磁場を検知してそれぞれ基準値と比較して１軸以上のトリガ信号を出力する場合、センサ部２０は、磁気値信号を出力する場合と同様に、外部磁場の３つの検出軸に応じて４つのホール素子２２Ｘ１，２２Ｘ２，２２Ｙ１，２２Ｙ２を選択して使用してもよい。

図５は、第１の変形例に係る磁気検出装置１１０の概念的構成を示す。ここで、磁気検出装置１１０の構成のうち、先述の実施形態に係る磁気検出装置１００の構成と対応する構成については同一の符号を付するとともに、その詳細説明を省略する。

磁気検出装置１１０は、トリガ信号に応じて測定レンジを切り替え、その切り替えられた測定レンジで外部磁場を検出することで、外部入力による設定を要することなく磁気値信号を出力可能とすることを目的とする。磁気検出装置１１０は、駆動部１０、センサ部２０、出力部３０、及び制御部４０を備える。駆動部１０、センサ部２０、及び制御部４０は、先述の実施形態に係る磁気検出装置１００におけるそれらと同様に構成される。

出力部３０は、信号処理部３２及び比較部３４を有する。信号処理部３２及び比較部３４も、先述の実施形態に係る磁気検出装置１００におけるそれらと同様に構成される。ただし、比較部３４は、トリガ信号を外部出力するともに制御部４０に入力する。なお、図５において、制御部４０への外部入力が省略されている。

図６は、磁気検出装置１１０の外部入力、出力信号、及び内部状態の生成タイミングの例を示す。本例において、磁気検出装置１００は、２つの測定レンジ１及び２を有し、トリガ信号に従って測定レンジを切り替えるものとする。また、出力部３０は、磁気値信号を外部出力するモード（磁気値出力モード）、トリガ信号を外部出力するモード（トリガ出力モード）、及び磁気値信号及びトリガ信号の両方を外部出力するモード（トリガ＆磁気値出力モード）を含み、これらの３つの外部出力モードのいずれかを外部要求信号又はトリガ信号に従って選択する。

まず、タイミング１において、磁気検出装置１００は、トリガ出力モードを設定する外部要求信号が入力される。タイミング２において、制御部４０は、外部要求信号に従って制御信号を生成し、駆動部１０、センサ部２０、及び信号処理部３２に送信する。その結果、磁気検出装置１００は、測定レンジ１に設定される。また、制御部４０は、外部要求信号に従って制御信号を生成して出力部３０に出力することにより、トリガ出力モードを設定する。測定レンジ及び出力モードが設定されると、駆動部１０は駆動信号をセンサ部２０に入力し、センサ部２０は測定レンジ１にて外部磁場の検出を開始する。検出終了後のタイミング３において、比較部３４は、磁気値信号に基づいて外部磁場の検出値を基準値と比較し、検出値が基準値を超える場合、出力部３０はその比較結果をトリガ信号として外部出力するとともに制御部４０に出力する。

次に、トリガ信号が制御部４０に入力されると、これに応じて制御部４０は、タイミング４において、制御信号を駆動部１０、センサ部２０、及び信号処理部３２に送信して測定レンジを測定レンジ１から測定レンジ２に切り替えるとともに、制御信号を出力部３０に送信して出力部３０の出力モードをトリガ出力モードからトリガ＆磁気値出力モード（磁気値出力モードでもよい）に切り替える。

最後に、測定レンジ及び出力モードが設定されると、駆動部１０は駆動信号をセンサ部２０に入力し、センサ部２０は測定レンジ２にて外部磁場の検出を開始する。検出終了後のタイミング５において、出力部３０は、測定レンジ２において生成された磁気値信号（磁気値２）を外部出力する。

磁気検出装置１１０は、出力部３０から出力されるトリガ信号を制御部４０に入力することで、トリガ信号の入力に応答して制御部４０が測定レンジを切り替え、切り替えられた測定レンジでセンサ部２０が外部磁場を検出し、出力部３０が磁気値信号を出力する。従って、外部入力による設定を要することなく、外部磁場の変化によりトリガされて外部磁場を検出し、磁気値信号を出力することができる。

なお、１回目の検出終了後、出力部３０はトリガ信号を間欠的に制御部４０に出力することとしてもよい。係る場合において、制御部４０は、さらに、外部入力に応じて測定レンジを測定レンジ１から測定レンジ２に切り替えるとともに、出力部３０の出力モードをトリガ出力モードからトリガ＆磁気値出力モード（磁気値出力モードでもよい）に切り替えることとしてもよい。トリガ信号と独立の外部入力に応じて測定レンジが切り替えられ、その切り替えられた測定レンジで外部磁場が検出されることで、間欠的に出力されるトリガ信号の間に外部入力して、外部磁場を検出し、その検出信号に基づいて磁気値信号を出力することもできる。

図７は、第２の変形例に係る磁気検出装置１２０の概念的構成を示す。ここで、磁気検出装置１２０の構成のうち、先述の実施形態に係る磁気検出装置１００の構成と対応する構成については同一の符号を付するとともに、その詳細説明を省略する。

磁気検出装置１２０は、外部磁場の検出値に応じて基準値を切り替えることで、外部入力による基準値の設定を要することなく、外部磁場の強度に応じて、外部磁場の検出値を比較し、その比較結果をトリガ信号として出力するための基準値を変更可能とすることを目的とする。磁気検出装置１２０は、駆動部１０、センサ部２０、出力部３０、及び制御部４０を備える。駆動部１０、センサ部２０、及び制御部４０は、先述の実施形態に係る磁気検出装置１００におけるそれらと同様に構成される。

出力部３０は、信号処理部３２及び比較部３４を有する。信号処理部３２及び比較部３４も、先述の実施形態に係る磁気検出装置１００におけるそれらと同様に構成される。ただし、出力部３０は、磁気値信号を外部出力するともに制御部４０に入力する。

制御部４０は、磁気値信号に応じて基準値信号を生成し、制御信号として比較部３４に出力することで基準値を設定する。なお、図７において、制御部４０への外部入力が省略されている。

図８は、磁気検出装置１２０の外部入力、出力信号、及び内部状態の生成タイミングの例を示す。本例において、磁気検出装置１００は、２つの基準値１及び２を有し、基準値設定信号又は磁気値信号に従って基準値を切り替えるものとする。

タイミング１において、磁気検出装置１００は、磁気値出力モードを設定する外部要求信号が外部入力される。タイミング２において、制御部４０は、外部要求信号に従って制御信号を生成し、駆動部１０、センサ部２０、及び信号処理部３２に送信する。その結果、磁気検出装置１００は測定レンジ２に設定される。また、制御部４０は、外部要求信号に従って制御信号を生成して出力部３０に出力することにより、磁気値出力モードを設定する。測定レンジ及び出力モードが設定されると、駆動部１０は駆動信号をセンサ部２０に入力し、センサ部２０は測定レンジ２にて外部磁場の検出を開始する。検出終了後のタイミング３において、出力部３０は、測定レンジ２において生成された磁気値信号（磁気値１）を外部出力するとともに制御部４０に出力する。

磁気値信号が制御部４０に入力されると、これに応じて制御部４０は、制御信号（すなわち、基準値信号）を生成して比較部３４に出力することにより、基準値を基準値１から基準値２に切り替える。

基準値が切り替えられた後（すなわち、タイミング４以降）、例えば、磁気検出装置１００は、トリガ出力モードを設定する外部要求信号が入力されると、センサ部２０は、測定レンジ１にて外部磁場の検出を開始する。検出終了後、比較部３４は外部磁場の検出値を基準値２と比較し、検出値が基準値２を超える場合、出力部３０はその比較結果をトリガ信号として外部出力することとなる。

磁気検出装置１２０は、外部磁場の検出値に応じて基準値を切り替える、すなわち、外部磁場の検出結果よりトリガ信号を出力するための基準値の変更が必要か否かを判断し、必要な場合に適切な基準値に切り替えることが可能となる。

先述の実施形態に係る磁気検出装置１００並びに第１及び第２の変形例に係る磁気検出装置１１０，１２０は、共通のセンサを用いて外部磁場を検出し、その検出信号に基づいて磁気値信号とトリガ信号との両方を出力する単一の集積回路として実装することができる。

図９は、集積回路の構成の一例を示す。集積回路２００は、駆動回路２１０、センサ２２０、演算部２３２、第１出力回路２３１、第２出力回路２３５、及び制御回路２４０を備える。

駆動回路２１０は、先述の駆動部１０と同様に構成され、駆動信号を生成してセンサ２２０に送信することにより、センサ２２０を駆動する。

センサ２２０は、先述のセンサ部２０と同様に構成される。センサ２２０は、駆動回路２１０に接続され、これから入力される駆動信号により駆動されて、外部磁場を検出する。その検出結果（検出信号とも呼ぶ）は、演算部２３２に出力される。

演算部２３２は、センサ２２０に接続され、これから入力される検出信号を演算処理し、第１及び第２出力回路２３１，２３５に出力する。

第１出力回路２３１は、演算部２３２に接続され、これから入力される検出信号に基づいて外部磁場の検出値を表す信号（磁気値信号でもよい）を生成し、これを用いて外部磁場の検出値が基準値を超えたことを表すトリガ信号を生成し、外部出力する。第１出力回路２３１は、第１格納部２３３及び比較部２３４を有する。第１格納部２３３は、測定レンジ１で測定された検出信号を格納する。比較部２３４は、第１格納部２３３に格納された信号が入力され、これを用いてトリガ信号を生成し、外部出力する。

第２出力回路２３５は、演算部２３２に接続され、これから入力される検出信号に基づいて外部磁場の検出値を表す磁気値信号を生成し、外部出力する。第２出力回路２３５は、第２格納部２３６を有する。第２格納部２３６は、測定レンジ２で測定された検出信号を磁気値信号として格納する。第２出力回路２３５は、第２格納部２３６に格納された磁気値信号を外部出力する。

制御回路２４０は、先述の制御部４０と同様に構成される。制御回路２４０は、外部要求信号に従って、駆動信号の電圧値又は電流値を設定する信号、駆動する磁気センサ（又はその数）を設定する信号、及び演算部２３２の演算方法を設定する信号を生成し、制御信号としてそれぞれ駆動回路２１０、センサ２２０、及び演算部２３２に送信することで、測定レンジを切り替える。また、制御回路２４０は、外部要求信号に従って制御信号を生成して第１出力回路２３１の第１格納部２３３及び第２出力回路２３５の第２格納部２３６に出力し、演算部２３２から出力される検出信号（出力データと呼ぶ）の更新を制御する。トリガ信号を外部出力するモードでは、制御回路２４０は、測定レンジ１で測定された出力データを第１格納部２３３で更新して格納し、比較部２３４で比較して外部出力するように制御信号を出力する。このとき、出力データは第２格納部２３６には格納されない。一方、磁気値信号を外部出力するモードでは、制御回路２４０は、測定レンジ２で測定された出力データを第２格納部２３６で更新して格納し、外部出力するように制御信号を出力する。このとき、出力データは第１格納部２３３には格納されず、先に格納されたデータが保持される。

制御回路２４０は、上述の構成より、外部要求信号に従って第１及び第２出力回路２３１，２３５の外部出力モードを切り替え、第１出力回路２３１によりトリガ信号を外部出力する場合と第２出力回路２３５により磁気値信号を外部出力する場合とで外部磁場の検出に対する測定レンジを切り替えることができる。また、本実施形態では、トリガ信号を外部出力するモードにおいて、測定レンジ１で測定した出力データは第１格納部２３３で格納し、磁気値信号を外部出力するモードにおいて、測定レンジ２で測定した出力データは第２格納部２３６で格納する。このように異なる測定レンジで測定したセンサ−データを、別々の格納部で保持する形態とすることによって、測定レンジが切り替わっても、トリガ信号を維持したまま、磁気値信号を外部出力するモードを設定することができる。

図１０は、集積回路の構成の別の例を示す。集積回路２０１は、駆動回路２１０、センサ２２０、演算部２３２、第２出力回路２３５、第１出力回路２３８、及び制御回路２４０を備える。ここで、集積回路２０１の構成のうち、先述の集積回路２００の構成と対応する構成については同一の符号を付するとともに、その詳細説明を省略する。

駆動回路２１０、センサ２２０、及び演算部２３２は、先述の集積回路２００におけるそれらと同様に構成される。ただし、演算部２３２により演算処理された検出信号は、第２出力回路２３５に出力される。

第２出力回路２３５は、演算部２３２に接続され、これから入力される検出信号に基づいて外部磁場の検出値を表す磁気値信号を生成し、外部出力する。また、第２出力回路２３５は、磁気値信号を、第１出力回路２３８に出力する。第２出力回路２３５は、格納部２３６を有する。格納部２３６には、各測定レンジで測定された検出信号が格納される。

第１出力回路２３８は、第２出力回路２３５に接続され、これから入力される信号に基づいて、外部磁場の検出値が基準値を超えたことを表すトリガ信号を生成し、外部出力する。第１出力回路２３８は、判定部２３９を有する。判定部２３９は、入力される信号を基準値と比較して、判定結果であるトリガ信号を外部出力する。

制御回路２４０は、先述の制御部４０と同様に構成される。制御回路２４０は、外部要求信号に従って、駆動信号の電圧値又は電流値を設定する信号、駆動する磁気センサ（又はその数）を設定する信号、及び演算部２３２の演算方法を設定する信号を生成し、制御信号としてそれぞれ駆動回路２１０、センサ２２０、及び演算部２３２に送信することで、測定レンジを切り替える。また、制御回路２４０は、外部要求信号に従って制御信号を生成して第１出力回路２３８に出力し、判定部２３９の動作を制御する。トリガ信号を外部出力するモードでは、制御回路２４０は、測定レンジ１で測定された出力データが格納部２３６で更新して格納され、判定部２３９を有効にし、判定結果を外部出力するように制御信号を出力する。一方、磁気値信号を外部出力するモードでは、制御回路２４０は、測定レンジ２で測定された出力データが格納部２３６で更新して格納され、外部出力するように制御信号を出力する。このとき、制御回路２４０は、判定部２３９の動作を、例えばパワーダウンすることで、無効にする。

制御回路２４０は、上述の構成より、外部要求信号に従って外部出力モードを切り替え外部磁場の検出に対する測定レンジを切り替えることができる。

なお、本実施形態において、外部要求信号により、トリガ信号を出力するモードと磁気値信号を出力するモードとを切り替える構成を説明したが、例えば、制御回路の内部で自動で各モードを切り替える形態でもよい。例えば、トリガ信号を出力するモードが一定間隔で設定され、磁気値信号を出力するモードも一定間隔で設定される形態でもよい。また、トリガ信号を出力するモードが一定間隔で設定され、磁気値信号を出力するモードは外部要求信号により設定される形態でもよい。また、磁気値信号とトリガ信号は、それぞれ別々の外部端子部から外部出力されてもよく、同じ外部端子部から外部出力されてもよい。

また、磁気値信号は、磁気値信号が外部入力される受信側で、地磁気を演算されてもよい。トリガ信号は、トリガ信号が外部入力される受信側で、開閉検知として使用されてもよい。磁気値信号が電子コンパス用途、トリガ信号が開閉スイッチ用途として使用されてもよい。

また、トリガ信号は、外部磁場の検出値が基準値を超えたことを表す信号であり、低い磁場から基準値を超えた高い磁場が入力されたことを検知してもよく、高い磁場から基準値を超えた低い磁場が入力されたことを検知してもよく、正磁場から基準値を超えた負磁場が入力されたことを検知してもよく、その逆でもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０…駆動部、１２…ゲインアンプ、２０…センサ部、２２…ホール素子、２２ａ…磁気収束板、２２Ｘ１，２２Ｘ２，２２Ｙ１，２２Ｙ２…ホール素子、３０…出力部、３２…信号処理部、３２ａ…プリアンプ、３２ｂ…ＡＤＣ、３２ｃ…デジタル回路、３４…比較部、４０…制御部、１００，１１０，１２０…磁気検出装置、２００，２０１…集積回路、２１０…駆動回路、２２０…センサ、２３１，２３８…第１出力回路、２３２…演算部、２３３…第１格納部、２３４…比較部、２３５…第２出力回路、２３６…第２格納部、２３９…判定部、２４０…制御回路。

Claims (11)

1. 外部磁場を検出して検出信号を出力するセンサ部と、
   前記検出信号に基づいて、前記外部磁場の検出値を表す磁気値信号と前記外部磁場の検出値が基準値を超えたことを表すトリガ信号とを出力可能な出力部と、
   前記出力部が前記磁気値信号を出力するモードと前記出力部が前記トリガ信号を出力するモードとに応じて、前記外部磁場の検出に対する測定レンジを切り替える制御部と、
   を備える磁気検出装置。
2. 前記磁気値信号は、前記検出信号に基づいて算出される前記外部磁場の少なくとも１軸に関する磁気値を表す、請求項１に記載の磁気検出装置。
3. 前記センサ部に駆動信号を供給して駆動させる駆動部をさらに備え、
   前記制御部は、前記駆動信号を制御する、請求項１又は２に記載の磁気検出装置。
4. 前記制御部は、前記出力部のゲインを制御する、請求項１から３のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
5. 前記センサ部は、複数の磁気センサを有し、
   前記制御部は、前記センサ部が使用する磁気センサの数を制御する、請求項１から４のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
6. 前記制御部は、さらに、前記外部磁場の検出値に応じて前記基準値を切り替える、請求項１から５のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
7. 外部磁場を第１の測定レンジで検出し、検出結果が基準値を超えた場合にトリガ信号を出力するステップと、
   前記第１の測定レンジを第２の測定レンジに切り替えるステップと、
   前記外部磁場を前記第２の測定レンジで検出し、検出結果を表す磁気値信号を出力するステップと、
   を備える磁気検出方法。
8. 前記トリガ信号を出力するステップでは、前記トリガ信号を間欠的に出力し、
   前記切り替えるステップでは、外部要求信号に応じて、前記第１の測定レンジを前記第２の測定レンジに切り替える、請求項７に記載の磁気検出方法。
9. 外部磁場を検出するセンサからの検出信号に基づいて、前記外部磁場の検出値が基準値を超えたことを表すトリガ信号を出力する第１出力回路と、
   前記センサからの検出信号に基づいて、前記外部磁場の検出値を表す磁気値信号を出力する第２出力回路と、
   を備える集積回路。
10. 前記第１出力回路によるトリガ信号の出力と前記第２出力回路による磁気値信号の出力とで、前記外部磁場の検出に対する測定レンジを切り替える制御回路をさらに備える、請求項９に記載の集積回路。
11. 前記第１出力回路は、第１格納部と比較部とを有し、
    前記第２出力回路は、第２格納部を有し、
    前記トリガ信号を出力するモードで検出される検出信号は第１格納部に格納され、前記磁気値信号を出力するモードで検出される検出信号は第２格納部に格納されるように前記第１出力回路及び前記第２出力回路を制御する制御回路をさらに備える、請求項９又は１０に記載の集積回路。

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