JP2018072344A - 磁気センサを用いた多次元測定システムならびに関連するシステム、方法、および集積回路 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気ターゲットの位置を検出するための磁気センサを提供する。
【解決手段】本開示は、とりわけ、磁気ターゲットの位置を検出するために３次元（３Ｄ）磁気センサを使用するための装置、システム、および方法の実施形態を記載する。３Ｄ磁気センサを使用することによって、このような磁気センサの２次元アレイは、磁気ターゲットの３Ｄ位置を決定するために使用することができる。
【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本出願は、「ＴＨＲＥＥ ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬ ＰＯＳＩＴＩＯＮ ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ ＵＳＩＮＧ ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＳＥＮＳＯＲＳ」という名称の２０１６年１１月４日に出願された、米国仮特許出願第６２／４１７，９６８号の３５Ｕ．Ｓ．Ｃ§１１９（ｅ）の優先権を主張し、その開示はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、磁気ターゲットの位置検出に関する。

磁気センサの様々な配置が、磁石の位置を測定するために使用される。例えば、磁気センサは１、２、３次元の磁石の位置を決定するために配置することができる。例えば、磁気センサの例は、磁気抵抗センサおよびホール効果センサを含む。

この開示は、とりわけ、磁気ターゲットの位置をモニタするための磁気センサ（例えば、３次元磁場および／または角度センサ）を使用するための装置、システム、および方法の実施形態を記載する。３次元（３Ｄ）磁場または角度センサを使用することによって、センサの３次元アレイの代わりにセンサの２次元（２Ｄ）アレイを使用することができる。このように、磁気ターゲットの３Ｄ位置は、３Ｄアレイと比較して２Ｄアレイ内のより少ないセンサを使用して測定することができる。

一態様では、本開示は、磁気ターゲットの位置を検出するための磁気センサを提供し、この磁気センサは、第１の磁気検知素子と、第１の基板面上に位置する第１の磁気検知素子および第２の磁気検知素子と、第１の基板面に対してゼロではない角度に向けられた第２の基板面上に位置する第３の磁気検知素子と、磁気ターゲットの３次元（３Ｄ）位置を示す情報を第１、第２、および第３の磁気検知素子から提供するように構成された１つ以上の出力接点とを含む。

磁気センサは、第１、第２、および第３の磁気検知素子からデータを受信し、受信したデータに基づいて磁場の角度を計算するように構成された処理回路をさらに備えることができる。磁気センサは、第２の基板面上に位置する第４の磁気検知素子を含むこともできる。磁気検知素子は、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）検知素子、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）検知素子、またはトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）検知素子のうちの少なくとも１つを含むことができる。第１の磁気検知素子は、ブリッジ構成で配置された磁気抵抗素子を含むことができる。磁気センサでは、第１の基板面は、第２の基板面に実質的に直交することができる。

別の態様では、本開示は、磁気ターゲットの位置を検出するためのシステムを提供し、このシステムは、磁気センサ集積回路（ＩＣ）のアレイを含み、アレイの第１の磁気センサＩＣは、少なくとも３つの第１の磁気検知素子と、磁気ターゲットの３次元（３Ｄ）位置を示す第１の情報を提供するように構成された１つ以上の第１の出力接点とを含み、アレイの第２の磁気センサＩＣセンサは、少なくとも３つの第２の磁気検知素子と、磁気ターゲットの３Ｄ位置を示す第２の情報を提供するように構成された１つ以上の第２の出力接点と、第１の情報および第２の情報に基づいて、アレイに近接して位置する磁気ターゲットの３Ｄ位置情報を出力するように構成された演算回路とを含む。

第１の磁気検知素子は、第１の基板面に位置する２つの磁気検知素子と、第２の基板面に位置する別の磁気検知素子とを含むことができ、そこでは、第２の基板面は第１の基板面に対してゼロではない角度に向けられている。第１の磁気検知素子は、異方性磁気抵抗検知素子とすることができる。システムは、磁気ターゲットの角度を決定することができる。システムは、非対称配置、長方形配置、および／または三角配置で構成することができる。ＩＣセンサの２つのＩＣセンサ間の最大距離は、２次元アレイに実質的に平行な平面内の磁気ターゲットの寸法より小さくてもよい。演算回路は、マイクロコントローラとすることができる。演算回路は、微細位置測定に使用されるアレイの磁気センサＩＣのグループを決定するために粗位置を決定するように構成され、グループは、第１の磁気センサＩＣおよび第２の磁気センサＩＣを含み、３Ｄの位置情報は微細位置測定を含む。演算回路は、磁気ターゲットの３次元回転を決定することができる。演算回路は、磁気ターゲットの３次元回転情報を出力することができる。アレイの磁気センサＩＣの列は、列内の隣接する磁気センサＩＣから不均一に離間された磁気センサＩＣを含むことができる。互いに最も近いアレイの磁気センサＩＣに隣接する２つのＩＣ間の最大距離は、磁気ターゲットの最大寸法より小さくすることができる。演算回路は、マイクロコントローラを含むことができる。演算回路は、アレイの磁気センサＩＣとマイクロコントローラとの間に結合されたアナログ／デジタル変換器をさらに含むことができる。

別の態様では、本開示は、磁気ターゲットの位置を決定する方法を提供し、この方法は、閾値を満たす信号を生成する磁気センサのアレイの磁気センサグループを識別するために磁気ターゲットの粗位置を決定することと、磁気センサのグループの少なくとも３つの磁気センサの測定に基づいて磁気ターゲットの回転を測定することと、磁気センサのグループの磁気センサの測定に基づいて磁気ターゲットの微細位置を決定することとを含む。

アレイの磁気センサは、第１の基板面の２つの磁気検知素子と、第１の基板面にほぼ直交する第２の基板面の第３の磁気検知素子とをそれぞれ含むことができる。この方法はまた、磁気ターゲットの更新された回転を測定することと、磁気ターゲットの更新された微細位置を決定することとを含むことができる。微細位置は３元位置であり、回転を測定することは３次元で磁気ターゲットの回転を測定することを含むことができる。

別の態様では、本開示は、磁気ターゲットの位置を検出するための集積回路（ＩＣ）センサを使用する方法を提供し、この方法は、第１の磁気検知素子で第１の磁場情報を検出することと、第２の磁気検知素子で第２の磁場情報を検出することとを含み、第１と第２の磁気検知素子は第１の基板面に位置し、第１の基板面に対してゼロではない角度に向けられた第２の基板面上に位置する第３の磁気検知素子で第３の磁場情報を検出し、１つ以上の出力接点に磁気ターゲットの３次元（３Ｄ）位置を示す第１、第２および第３磁場情報を提供する。

この方法は、磁気検知素子からのデータを処理することと、磁気ターゲットに関連する磁場の角度を計算することとをさらに含むことができる。磁気検知素子は、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）検知素子、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）検知素子、またはトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）検知素子を含むことができる。磁気検知素子はまた、ブリッジ構成で配置されてもよい。この方法は、磁気ターゲットの角度を決定することを含むことができる。

本開示を要約する目的のために、イノベーションの特定の態様、利点および新規の特徴がここに記載されている。必ずしもそのような利点の全てが特定の実施形態に従って達成されるとは限らないことを理解されたい。したがって、イノベーションは、ここで教示または示唆されるような他の利点を必ずしも達成することなく、ここに教示される一利点または利点群を達成または最適化する方法で具体化または実施されてもよい。

これらの図面および関連する説明は、本発明の特定の実施形態を例示するために提供され、限定を意図するものではない。
図１は、磁場および角度を検出する磁気センサの図である。 図２は、本開示の一実施形態による３Ｄ磁気センサの斜視図である。 図３は、本開示の一実施形態による３Ｄ磁気センサの斜視図である。 図４は、本開示の一実施形態による３Ｄセンサの概略図である。 図５は、本開示の一実施形態による３Ｄセンサの概略図である。 図６は、例示的な磁気ターゲットの斜視図である。 図７は、本開示の一実施形態による磁気ターゲットおよびセンサアレイの斜視図である。 図８Ａは、本開示の一実施形態によるセンサアレイの平面図である。 図８Ｂは、本開示の一実施形態によるセンサアレイの平面図である。 図８Ｃは、本開示の一実施形態によるセンサアレイの平面図である。 図８Ｄは、本開示の一実施形態によるセンサアレイの平面図である。 図８Ｅは、本開示の一実施形態によるセンサアレイの平面図である。 図８Ｆは、本開示の一実施形態によるセンサアレイの平面図である。 図９は、本開示の一実施形態によるセンサアレイおよびマイクロコントローラの概略図である。 図１０は、本開示の一実施形態によるセンサアレイ、アナログ／デジタル変換器、およびマイクロコントローラの概略図である。 図１１Ａは、本開示の一実施形態による軟磁性部品を有するホール効果センサを含む３Ｄセンサの斜視図である。 図１１Ｂは、軟磁性部品の影響を受けた均質な磁場での図１２の３Ｄセンサの側面図である。 図１２は、本開示の一実施形態による３Ｄ位置決定プロセスのフローチャートである。 図１３Ａは、図１２の方法に対応する粗位置決定を示すセンサアレイおよび磁気ターゲットの平面図である。 図１３Ｂは、磁気ターゲットが図１３Ａとは異なる位置にある場合の図１２の方法に対応する粗位置決定を示すセンサアレイおよび磁気ターゲットの平面図である。 図１４Ａは、図１２のプロセスで磁場回転測定を決定することに対応するセンサのサブアレイおよび磁気ターゲットの平面図である。 図１４Ｂは、磁気ターゲットが図１４Ａとは異なる位置にある場合の図１２の処理における磁場回転測定の決定に対応するセンサの異なるサブアレイおよび磁気ターゲットの平面図である。 図１５は、本開示の一実施形態による３Ｄ位置決定プロセスのフローチャートである。 図１６は、本開示の一実施形態による３Ｄ位置決定プロセスのフローチャートである。

新規のシステム、装置、および方法の様々な態様は、添付の図面を参照して以下でより完全に説明される。しかしながら、本開示の態様は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、本開示を通じて提示される特定の構造または機能に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの態様は、本開示が完璧かつ完全であり、開示の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。ここの教示に基づいて、当業者は、開示の範囲が、いずれかの他の態様とは独立して実施されるか、または他の態様と組み合わせられて実施されるかにかかわらず、ここに開示される新規のシステム、装置および方法のいかなる態様も網羅することを意図していることを理解すべきである。例えば、ここに記載の任意の数の態様を使用して、装置を実装してもよく、または方法を実施してもよい。さらに、この範囲は、ここに記載された様々な態様に加えて、またはここに記載される以外の他の構造、機能、または構造および機能を使用して実施されるそのような装置または方法を包含するように意図される。ここに開示される任意の態様は、請求項の１つ以上の要素によって具体化され得ることを理解されたい。

特定の態様がここに記載されているが、これらの態様の多くの変形および置換が本開示の範囲内に含まれる。好ましい態様のいくつかの利益および利点が述べられているが、本開示の範囲は、特定の利益、使用または目的に限定されることを意図しない。むしろ、本開示の態様は、様々なシステムに広く適用可能であることが意図されている。詳細な説明および図面は、限定ではなく本開示の単なる例示であり、開示の範囲は任意の添付の特許請求の範囲およびその等価物によって定義される。

ここでは、同じ参照番号が同一または機能的に同様の要素を示すことができる図面を参照する。図面に示された要素は、必ずしも縮尺通りに描かれていないことが理解される。さらに、特定の実施形態は、図に示される要素および／または図に示される要素のサブセットを含むことができることが理解される。さらに、いくつかの実施形態は、２つ以上の図面からの特徴のいずれかの適切な組み合わせを組み込むことができる。ここで提供される見出しは便宜上のものであり、必ずしも請求項の範囲または意味に影響を及ぼすものではない。

本開示の態様は、磁気ターゲットの３次元（３Ｄ）位置および／または角度を検出することに関する。そのような検出は、磁場および／または角度センサを使用して実施することができる。３Ｄ磁場センサは、少なくとも３つの磁気検知素子を含むことができる。例えば、３Ｄ磁場センサは、３次元に配置されたホール効果センサまたは軟磁性素子を使用するモノリシック集積構成要素を含むことができる。このようなセンサでは、逆正接（ａｒｃｔａｎまたはａｔａｎ）関数を使用して、磁場（仰角および方位角）の画角を計算することが可能である。同様の計算は、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）検知素子、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）検知素子、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）検知素子など、またはそれらの任意の組み合わせを含む３Ｄ角度センサに関連して実行することができる。磁気抵抗センサは、ホール効果センサよりも磁場強度の影響を受けない振幅を有する信号を提供することができる。

ここで論じる磁気検知は、例えば、産業オートメーションアプリケーションにおいて実施することができる。例えば、ここで論じる３Ｄ位置検出は、部品が３次元で移動する組立ラインで実施することができる。
３Ｄ磁気センサ

図１は、磁場を検出する磁気センサの図である。図１は、磁場１２０を生成する磁気ターゲット１１０を示す。図１において、磁気センサ１３０Ａおよび１３０Ｂは、放出された磁場１２０の角度を測定するように配置される。磁気センサ１３０Ａおよび１３０Ｂの出力を使用して、磁気ターゲット１１０の３Ｄ位置を決定することができる。磁気ターゲット１１０の位置は、磁気ターゲットの周りに独特な磁場角度を生成している磁気ターゲットに基づいて検出することができる。図１は、磁気ターゲット１１０付近のそのような角度変化を示している。

図２は、本開示の一実施形態による３Ｄ磁気センサ２００の斜視図である。３Ｄ磁気センサ２００は、第１の基板２１０および第２の基板２５０を含む。磁気検知素子２２０Ａおよび２２０Ｂは、第１の基板２１０上に配置される。磁気検知素子２２０Ａおよび２２０Ｂは、それぞれ、正弦および余弦磁場信号を測定することができる。磁気検知素子２６０は、第２の基板２５０上に配置され、第３の軸上の磁場信号を測定するように構成される。磁気検知素子２２０Ａ、２２０Ｂ、および２６０のそれぞれは、図示のようにフルブリッジを含むことができる。図示されているように、磁気検知２２０Ａおよび２２０Ｂは、互いに対して約４５°の角度に向けることができる。磁気検知素子２２０Ａ、２２０Ｂ、および２６０は、それぞれ、任意の適切な磁気抵抗（ｘＭＲ）検知素子のような磁気抵抗検知素子とすることができる。例示的なｘＭＲ検知素子は、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）検知素子、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）検知素子、およびＡＭＲ検知素子を含む。磁気検知素子２２０Ａ、２２０Ｂ、および２６０は、３次元で磁場を検出するように配置することができる。第２の基板２５０は、第１の基板２１０に対してゼロではない角度に向けられている。第１の基板２１０および第２の基板２４０は、図２に示すように、互いにほぼ直交することができる。

図３は、本開示の一実施形態による３Ｄ磁気センサ３００の斜視図である。３Ｄ磁気センサ３００は、図２の３Ｄ磁気センサ２００よりも１つ多くの磁気検知素子を含む。３Ｄ磁気センサ３００は、第１の基板３１０および第２の基板３５０を含む。磁気検知素子３２０Ａおよび３２０Ｂは、第１の基板３１０上に配置される。磁気検知素子３１０Ａおよび３１０Ｂは、それぞれ正弦および余弦磁場信号を測定することができる。磁気検知素子３６０Ａおよび３６０Ｂは、第２の基板３５０上に配置され、第３の軸上の磁場信号を測定することができる。第２の基板３５０は、第１の基板３１０と比較してゼロではない角度に位置する。第１の基板３１０および第２の基板３５０は、図３に示すように、互いにほぼ直交することができる。磁気検知素子３２０Ａ、３２０Ｂ、３６０Ａ、３６０Ｂは、磁気角センサとすることができる。例えば、これらのセンサはＡＭＲセンサとすることができる。

図４は、本開示の一実施形態による３Ｄ磁気センサ４００の概略図である。３Ｄ磁気センサ４００は、磁気検知素子４１０Ａ、４１０Ｂ、および４１０Ｃを含む。磁気検知素子４１０Ａ、４１０Ｂ、４１０Ｃは、それぞれ図２の磁気検知素子２２０Ａ、２２０Ｂ、および２６０に対応することができる。例えば、磁気検知素子４１０Ａ、４１０Ｂ、および４１０Ｃの物理的レイアウトは、図２の図に従って互いに対して向けることができる。各磁気検知素子は、図４に示すようなフルブリッジを含むことができる。磁気検知素子４１０Ａ、４１０Ｂ、および４１０Ｃは、処理回路４２０に結合される。処理回路４２０は、磁気検知素子４１０Ａ、４１０Ｂ、および４１０Ｃからデータを受け取るように構成される。処理回路４２０は、磁気検知素子４１０Ａ、４１０Ｂ、および４１０Ｃの出力を処理することができる。例えば、処理回路４２０は、磁気ターゲットに関連する磁場の大きさを計算することができる。処理回路４２０は、磁気検知素子４１０Ａ、４１０Ｂ、および４１０Ｃと同じ集積回路内に含まれ得る。処理回路４２０は、磁気ターゲットの検出された磁場を示す情報を受信し、その情報を用いて逆正接（ａｒｃｔａｎまたはａｔａｎ）関数を使用して磁場（仰角および方位角）の画角を計算することができる。２つの引数を持つ逆正接関数は、ａｔａｎ２関数と呼ばれる。特定の実施形態では、処理回路４２０の出力信号は、アナログ信号（例えば、各磁気検知素子４１０Ａ、４１０Ｂ、および４１０Ｃの増幅信号）である。いくつかの他の実施形態では、出力信号は、検知素子（例えば、ａｔａｎ２（磁気検知素子４１０Ａの出力、磁気検知素子４１０Ｂの出力）およびａｔａｎ２（磁気検知素子４１０Ｂの出力、磁気検知素子４１０Ｃの出力））の出力の逆正接関数の対を表すデジタル角度信号である。処理回路４２０の出力は、磁気ターゲットの３Ｄ位置を決定するためにマイクロコントローラに提供することができる。いくつかの他の実施形態では、１つ以上の磁気検知素子の出力を、磁気検知素子を含むＩＣ上のさらなる処理なしにマイクロコントローラに供給することができる。任意の他の適切な演算回路を、ここで論じるマイクロコントローラの代わりに、またはそれらと組み合わせて使用することができる。例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）は、マイクロコントローラの代わりに、またはマイクロコントローラと共に磁気ターゲットの位置情報を計算することができる。

図５は、本開示の一実施形態による３Ｄ磁気センサ５００の概略図である。３Ｄ磁気センサ５００は、磁気検知素子５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃ、および５１０Ｄを含む。ＡＭＲベースのセンサでは、磁気検知素子５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃ、および５１０Ｄはフルブリッジとして実装することができる。ＡＭＲベースのセンサには、２組のフルブリッジを実装することができる。ＡＭＲセンサは磁場の角度を検出することができる。各対の１つのブリッジは、対の他方のブリッジに対してゼロではない角度（例えば、４５度の角度）に向けることができる。

磁気検知素子５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃ、および５１０Ｄは、それぞれ図３の磁気検知素子３１０Ａ、３１０Ｂ、３３０Ａ、および３３０Ｂに対応することができる。各磁気検知素子は、図５に示すようなフルブリッジを含むことができる。磁気検知素子５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃ、および５１０Ｄは、処理回路５２０に結合される。処理回路５２０は、磁気検知素子５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃ、および５１０Ｄからのデータを処理する。例えば、処理回路５２０は、磁場の角度を計算することができる。処理回路５２０は、磁気検知素子５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃ、および５１０Ｄと同じ集積回路に含まれ得る。処理回路５２０の出力は、磁気ターゲットの３Ｄ位置を決定するために、マイクロコントローラまたは他の演算回路に提供することができる。特定の実施形態では、処理回路５２０の出力信号は、アナログ信号（例えば、各磁気検知素子５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃ、５１０Ｄの増幅信号）である。他のいくつかの実施形態では、出力信号は、検知素子（例えば、ａｔａｎ２（磁気検知素子５１０Ａの出力、磁気検知素子５１０Ｂの出力）およびａｔａｎ２（磁気検知素子５１０Ｃの出力、磁気検知素子５１０Ｄの出力））の出力の逆正接関数の対を表すデジタル角度信号である。特定の実施形態では、１つ以上の磁気検知素子の出力は、磁気検知素子を含むＩＣ上のさらなる処理なしに、マイクロコントローラまたは他の演算回路に提供することができる。

棒磁石の周りの磁場角度分布は独特であるが棒磁石の周りで対称である。したがって、棒磁石の１８０度の北極から南極を指し示す、軸の周りの棒磁石の回転は、同じ画角分布を生成するはずである。正方形の磁石の場合、９０度の回転は、９０度の回転の前と同じ画角分布を生成するはずである。非対称磁気ターゲットは、角度スペクトル全体において回転後であっても固有の場分布を生成することができる。したがって、非対称磁気ターゲットの各物理位置における全ての角度を含む絶対位置を計算することが可能である。さらに、非対称磁気ターゲットの磁場角度分布はユニークで予測可能でなければならない。したがって、検出された地場角を予測された地場角分布と比較することに基づいて、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸におけるこのような磁気ターゲットの位置および３軸全ての周りの回転の両方を検出することが可能である。したがって、ここで論じる磁気センサアレイを有する非対称磁気ターゲットを使用することが有利であり得る。このような非対称磁気ターゲットの一例を、図６を参照して説明する。

図６は、例示的な磁気ターゲット６００の斜視図である。磁気ターゲット６００は、複数の磁石６１０Ａ、６１０Ｂ、６１０Ｃ、および６１０Ｄを含む。磁気ターゲット６００は、磁気ターゲット６００の周りで固有の磁場角度を生成することができる。ここで説明する磁気センサは、磁気ターゲット６００のような２つ以上の磁石を含む磁気ターゲットの３Ｄ位置を検出することができる。ここで説明する磁気センサは、単一の磁石を含む磁気ターゲットの３Ｄ位置も検出する。

ここで論じる磁気センサ集積回路（ＩＣ）は、２Ｄアレイに配置することができる。このようなアレイを使用して、磁気ターゲットの３Ｄ位置を決定することができる。ここで論じられる磁気センサＩＣアレイのいずれかは、任意の適切な数の磁気センサＩＣを含むことができる。一例として、そのような磁気センサＩＣの数百または数千を２Ｄアレイに含めることができる。例示的な磁気センサＩＣアレイについて説明する。しかし、磁気センサＩＣの任意の適切な配置は磁気ターゲットの３Ｄ位置を決定するために実装できる。

図７は、図６で説明した磁気ターゲット６００および本開示の１つの実施形態による２Ｄセンサアレイ７００の斜視図である。２Ｄセンサアレイ２００を使用して、いくつかの異なる位置で画角を検出することができる。磁気ターゲット６００は、複数の磁石６１０Ａ、６１０Ｂ、６１０Ｃ、および６１０Ｄを含むことができる。センサアレイ７００は、磁気センサＩＣ ７１０Ａ、７１０Ｂ、および７１０Ｃを含む３Ｄ磁気センサＩＣを含む。図示のように、センサアレイ７００は、磁気センサＩＣ ７１０Ａ、７１０Ｂ、および７１０Ｃよりも多くの追加のセンサＩＣを含む。３Ｄ磁気センサＩＣの各々は、図２〜図５を参照して説明した任意の適切な原理および利点に従って実施することができる。例えば、３Ｄ磁気センサＩＣ ７１０Ａ、７１０Ｂ、および７１０Ｃの各々は、図２の３Ｄ磁気センサ、図３の３Ｄ磁気センサ、図４の３Ｄ磁気センサ、または図５の３Ｄ磁気センサ、もしくは、これらの３Ｄ磁気センサの特徴の任意の適切な組み合わせを含む。画角の分配は、磁気ターゲット６００にユニークであるべきである。磁場角の検出は、異なる位置における磁場角に関する情報を提供することができ、磁気ターゲット６００の位置は、そのような情報から決定することができる。

場合によっては、磁気ターゲットに関連する磁場の大きさの代わりに磁場の角度を測定することが望ましいことがある。磁気ターゲット周囲の磁場強度（すなわち、大きさ）は、磁気ターゲットの温度の変化に伴って大きく変化し得る。これは、磁気的残留磁化と保磁力の温度係数に起因する可能性がある。これと比較して、磁場角度は、所与の温度範囲において実質的に一定のままであり得る。このように、磁場の大きさよりも磁場の角度を測定することにより、磁気ターゲットの位置の測定に対する温度の影響を低減することができる。さらに、特定の磁気ターゲットの磁場角度分布は、ユニークで予測可能でなければならない。このように、検出された磁場角を予測された磁場角分布と比較することにより、３Ｄ磁気位置センサＩＣのアレイを用いて、ｘ、ｙ、ｚ軸におけるこのような磁気ターゲットの位置および３軸全ての周りの回転の両方を検出することが可能である。
磁気センサＩＣアレイ

磁気センサＩＣは、様々な異なる方法でアレイに配置することができる。磁気ＩＣセンサアレイのいくつかの例を説明する。これらのセンサアレイの任意の適切な原理および利点は、互いに組み合わせて実施することができる。

図８Ａは、本開示の一実施形態によるセンサアレイ８００の平面図である。センサアレイ８００は、磁気センサ集積回路７１０Ａ、７１０Ｂ、および７１０Ｃと、図８Ａに示されるような多くの追加のセンサとを含む。センサアレイ８００の磁気センサのそれぞれは、図２〜図５の任意の好適な原理および利点に従って別個のＩＣによって実施することができる。図８Ａに示すように、磁気センサは、矩形（例えば、正方形）形状の構成に構成されている。センサアレイ８００は、行と列に配置された磁気センサを含む。図示された磁気センサは、行と列で互いに規則的に離間している。同じ列または同じ列内で互いに最も近い２つの磁気センサ間の最大距離は、センサアレイ８００によって検知される磁気ターゲットの寸法よりも短くてもよい。図６の磁気ターゲット６００については、同じ列または同じ列内で互いに最も近い２つの磁気センサ間の最大距離は、磁気ターゲット６００のｘまたはｙ寸法のうち大きい方より小さくすることができる。いくつかの実施形態では、センサアレイ８００の３つの隣接するセンサは、三角形の配置（例えば、磁気センサ７１０Ａ、７１０Ｂ、および７１０Ｃ）で構成される。３つのセンサ配置は、後述するように、磁気ターゲットの位置を計算するための磁場および回転測定値を提供する。センサアレイ９００内の２つのセンサの各グループ間の距離は、センサアレイ８００によって検知される磁気ターゲットの寸法より小さくすることができる。

図８Ｂは、本開示の一実施形態による縮小センサアレイ８１０の平面図である。縮小されたセンサアレイ８１０は、図８Ａの矩形のセンサアレイ８００と比較してより少ない磁気センサを含む。縮小されたセンサアレイでは、図８Ａの磁気センサアレイ８００よりも少ない磁気センサで正確な位置および／または画角測定値を得ることができる。センサアレイ８１０は、磁気センサ７１０Ａ、７１０Ｂ、および７１０Ｃと、図８Ｂに示すようないくつかの追加のセンサとを含む。センサアレイ８１０の磁気センサの各々は、図２〜図５の任意の好適な原理および利点に従って別個のＩＣによって実施することができる。この実施形態では、磁気センサは、縮小された矩形（例えば、正方形）形状の配置で構成される。図示のセンサアレイ８１０は、４つの磁気センサＩＣのクラスタを含む。同じ列または同じ列内で互いに最も近い２つの磁気センサ間の最大距離は、センサアレイ８１０によって検知される磁気ターゲットの寸法よりも短くてもよい。いくつかの実施形態では、センサアレイ８００内の３つの隣接するセンサは三角形状の配置（例えば、図８Ｂの磁気センサ７１０Ａ、７１０Ｂ、および７１０Ｃ）で構成されている。３つのセンサ配置は、例えば以下に説明するように、磁気ターゲットの位置を計算するための磁場および回転測定値を提供する。センサアレイ８１０の縮小矩形内の２つのセンサの各グループ間の距離は、センサアレイ８１０によって検知される磁気ターゲットの寸法より小さくすることができる。

また、図８Ｃおよび８Ｄは、縮小されたセンサアレイ８２０および８３０それぞれの他の実施形態の平面図である。これらの縮小されたセンサアレイは、図８Ａの通常の矩形センサアレイと比較してより少ない磁気センサを含む。図示されたセンサアレイ８２０および８３０の各々は、磁気センサ７１０Ａ、７１０Ｂおよび７１０Ｃならびにいくつかの追加のセンサを含む。センサアレイ８２０または８３０の磁気センサのそれぞれは、図２〜図５の任意の好適な原理および利点に従った別個のＩＣによって実施することができる。同じ列または同じ列内で互いに最も近い２つの磁気センサ間の最大距離は、センサアレイ８２０または８３０によって検出される磁気ターゲットの寸法よりも短くてもよい。いくつかの実施形態では、センサアレイ８２０または８３０内の３つの隣接するセンサは、三角形の配置（例えば、磁気センサ７１０Ａ、７１０Ｂおよび７１０Ｃ）で構成される。３つのセンサ配置は、後述するように、磁気ターゲットの位置を計算するための磁場および回転測定値を提供する。センサアレイ８２０または８３０における２つのセンサの各グループ間の距離は、センサアレイ８２０または８３０によって検知される磁気ターゲットの寸法よりも小さくすることができる。

付加的な磁気センサアレイ８４０および８５０が図８Ｅおよび図８Ｆにそれぞれ示されている。これらの磁気センサアレイは、ここで説明する原理および利点に従って磁気センサＩＣのアレイを実装する代替の方法である。図８Ｅの磁気センサアレイ８４０は、三角形の配置で構成された３つの磁気センサＩＣのグループを含む。センサアレイ８４０内の２つのセンサの各グループ間の距離は、センサアレイ８４０によって検知される磁気ターゲットの寸法よりも小さくすることができる。センサアレイ８５０は、磁気センサＩＣの代替配置を示す。

演算回路は、磁気センサＩＣの出力を処理するために、磁気センサアレイを用いて実装することができる。このような演算回路は、位置および／または画角を計算することができる。演算回路は、マイクロコントローラを含むことができる。いくつかの例では、演算回路は、アナログ／デジタル変換器およびマイクロコントローラを含むことができる。任意の他の適切な演算回路は、ここで説明する原理および利点に従って実施することができる。例えば、演算回路はＡＳＩＣを含むことができる。別の例として、演算回路は、メモリと組み合わされたプロセッサを含むことができる。

図９は、本開示の一実施形態によるセンサアレイ９００およびマイクロコントローラ９２０の概略図である。センサアレイ９００は、図示のように、磁気センサＩＣ ７１０Ａ、７１０Ｂ、７１０Ｃおよび追加の磁気センサＩＣを含む磁気センサＩＣを含む。マイクロコントローラ９２０は、磁気ターゲットの位置および回転情報を計算することができる演算回路である。マイクロコントローラ９２０は、センサアレイ９００の磁気センサＩＣと通信する。一実施形態では、マイクロコントローラ９２０は、全てのセンサから全ての角度情報を受信する。次に、マイクロコントローラ９２０は、検出された磁場角分布を、磁気ターゲットの既知の磁場角分布と比較して、第１の位置を決定することができる。後続の動作では、マイクロコントローラ９２０は、磁気ターゲット（例えば、少なくとも３つの磁気センシング素子）に近いセンサアレイ９００のセンサのサブセットから信号を受信することができる。この情報を用いて、マイクロコントローラ９２０は、同じ動作（例えば、既知の磁場分布との比較）を実行することができる。位置結果に応じて、マイクロコントローラ９２０は、別の後続の動作において異なるセンサから異なるセンサ信号を受信することができる。これらの操作を実行することによって、マイクロコントローラ９２０は、３Ｄセンサの出力に基づいて、センサアレイ９００に近接して位置する磁気ターゲットの３Ｄ位置情報を出力することができる。

図１０は、本開示の一実施形態による演算回路を有するセンサアレイ１０００の概略図である。センサアレイ１０００は、図示のように、磁気センサＩＣ ７１０Ａ、７１０Ｂ、７１０Ｃおよび追加の磁気センサＩＣを含む。図１０において、演算回路は、アナログ／デジタル変換器１０３０とマイクロコントローラ１０２０とを含む。アナログ／デジタル変換器１０３０は、センサアレイ１０００の磁気センサＩＣと通信する。図１０に示す実施形態は、図９に示した実施形態と似ているが、ＡＤＣ １０３０が磁気センサＩＣのアナログ出力をマイクロコントローラ１０２０のためのデジタル信号に変換する点が異なる。図１０においては、アナログ／デジタル変換器１０３０は、磁気センサＩＣの出力に基づいて、センサアレイ１０００に近接して位置する磁気ターゲットの３Ｄ位置情報を表すデジタル信号を出力するように構成される。
その他の磁気センサ

上述の実施形態は、磁気抵抗センシング素子を含む。他のタイプの磁気センサを代替的または追加的に実装することができる。そのようなセンサは、ここで説明する任意の適切な原理および利点に従ってアレイで実施することができる。ホール効果センサを含む３Ｄ磁気センサの一例について以下に説明する。

図１１Ａは、本開示の一実施形態に従って配置されたホール効果センサおよび軟磁性部品を含む３Ｄ磁気センサの斜視図である。図示の３Ｄセンサ１１００は、基板１１２０上に位置する軟磁性部品１１１０を含む。また、３Ｄセンサ１１００は、ホール効果センサ１１６０Ａ、１１６０Ｂ、および１１６０Ｃも含む。３Ｄセンサ１１００は、ｘ軸１１３０に沿った磁場、ｙ軸１１４０に沿った磁場、およびｚ軸１１５０に沿った磁場を検出することができる。図示された３Ｄセンサ１１００を使用して、磁場（仰角および方位角）は、正接（ａｒｃｔａｎまたはａｔａｎ）関数を使用して計算できる。

図１１Ｂは、図１１Ａの３Ｄセンサ１１００の側面図および軟磁性部品１１１０によって影響を受ける均一磁場の側面図である。図示のように、軟磁性部品１１１０は磁束１１３０を曲げる。
磁気ターゲット位置および回転を決定する方法

ここで論じる原理および利点による磁気センサＩＣのアレイにより、磁気ターゲットの３次元位置および３次元回転を決定することができる。磁気ターゲット位置および回転を決定する例示的な方法を説明する。これらの方法は、磁気センサおよび／またはここで説明する１つ以上の特徴を有する磁気センサＩＣのアレイを用いて実行することができる。ここで論じられる方法のいずれかの操作は、任意の適切な順序で実施することができる。ここで説明される特定の動作または方法のいずれかは、適切に直列または並列に実行することができる。

図１２は、本開示の一実施形態による磁気ターゲットの位置および回転を決定するプロセス１２００のフローチャートである。プロセス１２００は、ブロック１２２０での粗位置の決定、ブロック１２３０での磁気ターゲットの磁場回転の測定、およびブロック１２４０での磁気ターゲットの微細位置の決定を含む。

ブロック１２２０において、磁気ターゲットの粗位置が決定される。図２〜図５の磁気センサのような磁気センサは、磁気ターゲットに関連する磁場または角度を示す出力を生成することができる。演算回路は、検出された磁場が閾値を超えるかどうかを決定することができる。この演算回路は、磁気センサＩＣ、磁気センサＩＣの外部、または部分的に磁気センサＩＣ上に、および部分的には磁気センサＩＣの外部に実装することができる。演算回路は、式１の不等式が有効であるかどうかを判定することができる。
一例では、閾値は約８ＫＡ／ｍであり得る。検出された磁場の大きさが８ＫＡ／ｍより大きい場合、検出は有効である。しかし、検出された磁場の大きさが８ＫＡ／ｍ未満であれば、検出は無効である。他の値を閾値として用いてもよい。

図１３Ａおよび１３Ｂは、ブロック１２２０の粗位置決定プロセスを示すセンサアレイ１３００の平面図である。図１３Ａおよび図１３Ｂは、磁気ターゲット１３１０の異なる位置および磁気ターゲット１３１０の異なる粗位置を示す。例えば、磁気ターゲット１３１０は、最初は図１３Ａの位置にあり得る。次に、図１３Ｂの位置に移動する。複数の磁気センサＩＣをアレイ状に配置してもよい。式１を用いて上述した有効性の判定は、磁気センサＩＣ毎に行うことができる。妥当性の判定は、各磁気センサ上の演算回路によって、またはアレイの磁気センサＩＣと通信する演算回路によって行うことができる。各磁気センサＩＣは、有効（例えば、磁気センサ１３２０Ａなどの陰影のある磁気センサＩＣ）、または無効（例えば、磁気センサ１３２０Ｂのような陰影を付けられていない磁気センサＩＣ）として指定することができる。いくつかの実施形態では、マイクロコントローラ９２０または１０２０（図示せず）は、各磁気センサＩＣが有効かどうかの情報表示を格納するように構成されてもよい。磁気画像は、磁気ターゲット１３１０の粗位置を反映する全ての有効なセンサのマップを含むそのようなマイクロコントローラから出力され得る。

図１２を参照すると、ブロック１２３０において、磁気ターゲットに関連する磁場回転が検出される。磁場の回転は、３次元で決定することができる。ブロック１２２０で決定された有効センサからの磁場回転情報をブロック１２３０で使用することができる。ブロック１２２０で決定された無効センサからの情報は、磁場回転を決定するために無視することができる。磁気ターゲットの向きは、測定が行われる前に知ることができる。磁気ターゲットは非対称であってもよい。アレイの各磁気センサＩＣは、図１４Ａに示すｘ軸またはｙ軸のような、軸の周りに向けられた磁場回転を示す情報を提供することができる独立したセンサである。磁気ターゲットが回転されると、磁気センサＩＣは、図１４Ｂに示すｘ’軸またはｙ’軸のような、回転した軸の周りに向けられた磁場の回転を示す情報を提供することができる。磁気ターゲットの回転によるｘ軸およびｙ軸における磁気ターゲットの移動する距離は、式２を用いて計算することができる。

図１４Ａおよび図１４Ｂは、ブロック１２３０の磁場回転測定プロセスを示す図１３Ａおよび図１３Ｂのアレイの磁気ＩＣセンサのサブアレイの平面図である。図１４Ａは、図１３Ａの磁気ターゲット１３１０の位置に対応するセンサアレイ１３００のサブアレイ１４００Ａを示す。図１４Ｂは、図１３Ｂの磁気ターゲット１３１０の位置に対応するセンサアレイ１３００のサブアレイ１４００Ｂを示す。ブロック１２２０でアレイ１３００が有効であると識別した磁気センサＩＣのサブセットは、例えば式２に従って磁場回転測定を行うことができる。図１４Ａおよび１４Ｂは、ｘ軸周りの磁場回転を示す情報を提供する磁気センサＩＣ １４２０Ａおよび他の同様の陰影を付けられた磁気センサＩＣを含む。図１４Ａおよび図１４Ｂはまた、ｙ軸周りの磁場の回転を示す情報を提供する磁気センサＩＣ １４２０Ｂおよび他の同様の陰影を付けられた磁気センサＩＣを含む。図１４Ｂは、磁気ターゲットが回転された後の磁気センササブアレイ１４００Ｂを示す。図１４Ｂにおいて、磁気センサＩＣ １４２０Ａおよび同様の陰影を施された磁気センサＩＣは、ｘ’軸上の磁場回転を示す情報を提供し、磁気センサＩＣ １４２０Ｂおよび同様の影付き磁気センサＩＣは、ｙ’軸上の磁場回転を示す情報を提供する。

図１２を参照すると、ブロック１２４０において、磁気ターゲットに関連する微細位置を決定することができる。微細位置は、式３を使用して決定される。
式３において、ｒｅａｌ＿ｄｉｓｔ値は、磁気センサＩＣ間の既知の物理的距離を表し、位置は、ｘ次元のような特定の次元における微細位置測定であり得る。式３を用いて、磁気センサのＩＣ位置に対する磁気ターゲットの位置を決定することができる。

プロセス１２００の動作が実行される順序は、特定の実施形態に応じて変化し得る。例えば、ブロック１２２０での粗位置決定は、ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸の磁気ターゲットに対して実行することができる。次に、ブロック１２３０での磁場回転の決定は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸について実行することができる。最後に、ブロック１２４０での微細位置決定は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸について実行することができる。あるいは、ブロック１２２０、１２３０および１２４０の動作を実行して、ｘ軸における磁気ターゲットの位置を決定し、次いで、ｙ軸における磁気ターゲットの位置を決定し、次いで、ｚ軸における磁気ターゲットの位置を決定する。磁気ターゲットの位置を決定することができる別の例では、プロセス１２００の様々な動作は、異なる次元の位置に対して並列に実行されてもよい。

図１５は、一実施形態による磁気ターゲットの位置および回転を決定するプロセス１５００のフローチャートである。プロセス１５００は、プロセス１２００とは異なる測定値を更新することができる点を除いて、図１２のプロセス１２００と同様である。プロセス１２００および１５００は、ブロック１２２０で磁気ターゲットの粗位置を決定し、ブロック１２３０で磁気ターゲットの磁場回転を測定し、ブロック１２４０で磁気ターゲットの微細位置を決定することを含むことができる。これらの操作が実行されると、プロセス１５００は、ブロック１５５０において、磁気ターゲットの更新された微細位置を測定することができる。粗位置および／または磁場回転の決定は、更新された微細位置決定に基づいてブロック１５５０で更新することができる。

図１６は、一実施形態による磁気ターゲットの位置および回転を決定するプロセス１６００のフローチャートである。プロセス１６００は、動作が異なる順序で実行され、測定値が異なるように更新され得ることを除いて、図１５のプロセス１５００と同様である。プロセス１６００では、ブロック１２３０で磁場回転を測定する前に、ブロック１２４０での微細位置決定を実行することができる。プロセス１６００は、ブロック１６５０で更新された磁場回転を測定することができる。粗位置および／または微細位置決定は、更新された精細な磁場の回転に基づいてブロック１６５０で更新されることができる。
アプリケーションおよび用語

本開示の態様は、様々な電子デバイスにおいて実施することができる。電子デバイスの例は、民生用電子製品、民生用電子製品の部品、電子試験用機器、産業用電子機器、車両用電子機器システムなどを含むことができるが、これらに限定されるものではない。電子デバイスの例は、コンピューティングデバイス、組立ラインエレクトロニクス、通信デバイス、電子家電、自動車エレクトロニクスシステムなどを含むことができるが、これらに限定されるものではない。さらに、電子デバイスは、未完成の製品を含むことができる。

文脈が明らかに他に必要としない限り、明細書および特許請求の範囲を通して、「含む」、「含む」、「含む」、「含む」などの用語は、排他的または限定的な意味ではなく、包括的な意味で解釈されるべきである。さらに、「ここで」、「上」、「下」、および類似の意味の単語は、本出願で使用される場合、この出願の特定の部分ではなく、全体としてこの出願を参照するものとする。文脈が許す限り、単数または複数の数字を用いた上記の詳細な説明の単語は、それぞれ複数または単数を含んでもよい。文脈が許容するところでは、２つ以上の項目のリストを参照する際の単語「または」は、その単語の以下の解釈、すなわち、リスト内の任意の項目、リスト内の全ての項目、および、リストの項目の任意の組み合わせの全てをカバーすることを意図している。

さらに、ここで使用される条件付き言語、とりわけ、「できる」、「できるだろう」、「かもしれない」、「であってもよい」、「例えば（ｅ．ｇ．）」、「例えば（ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ）」などは、特に別に規定がなければ、または、指定された文脈内で別に理解されるのでなければ、他の実施形態は含まないが、特定の実施形態が特定の特徴、要素および／または状態を含むことを一般的に伝えることを意図している。したがって、そのような条件付き言語は、特徴、要素、および／または状態が１つ以上の実施形態に何らかの形で必要であること、または、１つ以上の実施形態が、これらの特徴、要素および／または状態が、任意の特定の実施形態に含まれるか、または実施されることになるかどうかについて、著者の入力または後見の有無にかかわらず、判断するための論理を必ず含んでいる、ということを暗示することを一般に意図するものではない。

前述の説明および請求項は、要素または特徴を共に「接続」または「結合」されているものとして言及することができる。ここで使用されるように、他に明示的に述べられていない限り、「接続された」とは、ある要素／特徴が別の要素／特徴に直接的または間接的に接続され、同様に、特に明記しない限り、「結合された」は、ある要素／特徴が別の要素／特徴に直接的または間接的に結合され、必ずしも機械的に結合されないことを意味する。したがって、図面に示された様々な図は、要素および構成要素の例示的な配置を示すが（図示の回路の機能に悪影響を及ぼさないと仮定して）、追加の介在要素、デバイス、特徴、または、構成要素が実際の実施形態に存在しうる。

ここで使用される「決定する」という用語は、多種多様な行動を包含する。例えば、「決定する」とは、計算、計算、処理、導出、調査、検索（例えば、テーブル、データベースまたは別のデータ構造を調べること）、確認などを含むことができる。また、「決定する」は、受信（例えば、情報の受信）、アクセス（例えば、メモリ内のデータへのアクセス）などを含み得る。また、「決定する」には、解決、選択、選択、確立などが含まれ得る。さらに、ここで使用される「チャネル幅」は、特定の態様では帯域幅を包含することもあれば、帯域幅と呼ばれることもある。

上述の方法の様々な動作は、様々なハードウェアおよび／またはソフトウェアコンポーネント、回路、および／またはモジュールのような、動作を実行することができる任意の適切な手段によって実行されてもよい。一般に、図に示された任意の動作は、動作を実行することができる対応する機能的手段によって実行することができる。

本開示に関連して説明された様々な例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、ディスクリートゲートまたはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェアコンポーネント、またはここに記載の機能を実行するように設計されたそれらの任意の組み合わせで実装または実行されてもよい。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、代替的に、プロセッサは、市販のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であってもよい。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと組み合わせた１つ以上のマイクロプロセッサ、または他の任意のそのような構成として実装されてもよい。

ここで開示される方法は、記載された方法を達成するための１つ以上の操作または動作を含む。本方法の操作および／または動作は、適切な開示の範囲から逸脱することなく、相互に入れ替えることができる。換言すれば、ステップまたは動作の特定の順序が指定されない限り、開示の範囲から逸脱することなく、特定の操作および／または動作の順序および／または使用を変更することができる。

実施形態は、上に例示した正確な構成および要素に限定されないことを理解されたい。実施形態の範囲から逸脱することなく、上述した方法および装置の配置、操作および詳細において、様々な修正、変更および変形を行うことができる。

本開示は特定の実施形態を参照して記載されているが、ここに記載の特徴および利点の全てを提供しない実施形態を含む、当業者に明らかな他の実施形態もまたこの開示の範囲内である。さらに、上記の様々な実施形態は、さらなる実施形態を提供するために組み合わせることができる。さらに、一実施形態の文脈に示される特定の特徴は、他の実施形態にも組み込むことができる。

１１０ 磁気ターゲット
１２０ 磁場
１３０ 磁気センサ
２００ 磁気センサ
２１０ 基板
２２０ 磁気検知素子
２６０ 磁気検知素子
３００ 磁気センサ
３１０ 磁気検知素子
３２０ 磁気検知素子
３５０ 基板
３６０ 磁気検知素子
４００ 磁気センサ
４１０ 磁気検知素子
４２０ 処理回路
５００ 磁気センサ
５１０ 磁気検知素子
５２０ 処理回路
６００ 磁気ターゲット
６１０ 複数の磁石
７００ センサアレイ
７１０ 磁気センサ
８００−８５０ センサアレイ
９００ センサアレイ
９２０ マイクロコントローラ
１０００ センサアレイ
１０２０ マイクロコントローラ
１０３０ デジタル変換器
１１００ センサ
１１１０ 軟磁性部品
１１２０ 基板
１１３０−１１５０ 軸
１１６０ ホール効果センサ
１３００ センサアレイ
１３１０ 磁気ターゲット
１３２０ 磁気センサ
１４００ 磁気センササブアレイ

Claims (20)

1. 磁気ターゲットの位置を検出するシステムであって、
   磁気センサ集積回路（ＩＣ）のアレイであって、前記アレイの第１の磁気センサＩＣは、少なくとも３つの第１の磁気検知素子、および前記磁気ターゲットの３次元（３Ｄ）位置を示す第１の情報を提供するように構成された１つ以上の第１の出力接点を含み、前記アレイの第２の磁気センサＩＣは、少なくとも３つの第２の磁気検知素子、および前記磁気ターゲットの前記３Ｄ位置を示す第２の情報を提供するように構成された１つ以上の第２の出力接点を含む、磁気センサＩＣのアレイと、
   前記第１の情報および前記第２の情報に基づいて前記アレイに近接して位置する磁気ターゲットの３Ｄ位置情報を出力するよう構成された演算回路と、を含む、システム。
2. 前記第１の磁気検知素子は、第１の基板面上に位置する２つの磁気検知素子と、第２の基板面上に位置する別の磁気検知素子とを含み、前記第２の基板面は、前記第１の基板面に対してゼロではない角度に向けられている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１の磁気検知素子は、異方性磁気抵抗検知素子である、請求項２に記載のシステム。
4. 前記第１の磁気検知素子は、前記第２の基板面上に位置する付加的な磁気検知素子を含む、請求項２に記載のシステム。
5. 前記演算回路は、微細位置測定に用いる前記アレイの磁気センサＩＣのグループを決定するために粗位置を決定するように構成され、前記グループは前記第１の磁気センサＩＣと、前記第２の磁気センサＩＣとを含み、前記３Ｄ位置情報は前記微細位置測定を含む、請求項１に記載のシステム。
6. 前記演算回路は、前記磁気ターゲットの３次元回転情報を決定するように構成されている、請求項５に記載のシステム。
7. 前記演算回路は、前記磁気ターゲットの３次元回転情報を出力するよう構成されている、請求項１に記載のシステム。
8. 前記アレイの磁気センサＩＣの列は、前記列内の隣接する磁気センサＩＣから不均一に離間された磁気センサＩＣを含む、請求項１に記載のシステム。
9. 相互に最も近い前記アレイの磁気センサＩＣに隣接する２つのＩＣ間の最大距離は、前記磁気ターゲットの最大寸法より小さい、請求項１に記載のシステム。
10. 前記演算回路は、マイクロコントローラを含む、請求項１に記載のシステム。
11. 前記演算回路は、前記アレイの前記磁気センサＩＣと前記マイクロコントローラとの間に結合されたアナログ／デジタル変換器をさらに含む、請求項１０に記載のシステム。
12. 磁気ターゲットの位置を決定する方法であって、
    閾値を満たすそれぞれの信号を生成する磁気センサのアレイの磁気センサのグループを識別するために前記磁気ターゲットの粗位置を決定することと、
    前記磁気センサのグループの磁気センサの測定に基づいて前記磁気ターゲットの回転を測定することと、
    前記磁気センサのグループの磁気センサの測定に基づいて前記磁気ターゲットの微細位置を決定することと、を含む、方法。
13. 前記アレイの磁気センサは、第１の基板面内の２つの磁気検知素子と、前記第１の基板面にほぼ直交する第２の基板面内の第３の磁気検知素子とをそれぞれ含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記磁気ターゲットの更新された回転を測定することと、
    前記磁気ターゲットの更新された微細位置を決定することと、をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
15. 前記微細位置は３次元位置であり、前記回転の前記測定は、前記磁気ターゲットの３次元回転を測定することを含む、請求項１２に記載の方法。
16. 磁気ターゲットの位置を検出する磁気センサであって、
    第１の基板面に位置する第１の磁気検知素子および第２の磁気検知素子と、
    前記第１の基板面に対してゼロではない角度に向けられた第２の基板面上に位置する第３の磁気検知素子および第４の磁気検知素子と、
    前記磁気ターゲットの３次元（３Ｄ）位置を示す、前記第１、第２、第３、および第４の磁気検知素子からの情報を提供するように構成された１つ以上の出力接点と、を含む、磁気センサ。
17. 前記第１、第２、第３、および第４の磁気検知素子からのデータを受け取り、前記受け取ったデータに基づいて磁場の角度を算出するように構成された処理回路をさらに含む、請求項１６に記載の磁気センサ。
18. 前記第１の磁気検知素子は、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）検知素子を含む、請求項１６に記載の磁気センサ。
19. 前記第１の磁気検知素子は、フルブリッジ構成に配置された磁気抵抗素子を含む、請求項１６に記載の磁気センサ。
20. 前記第１の基板面は、前記第２の基板面と実質的に直交する、請求項１６に記載の磁気センサ。