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Abstract
【課題】4つ以上のセンサ素子を備えるセンサデバイスを提供する。【解決手段】4つ以上のセンサ素子を備えるセンサデバイス99を備え、制御回路32を備えるコントローラ30は、センサ素子を、環境属性を測定するように制御し、その測定値に対応する3つ以上の値を生成し、それらの値を比較して故障を判定する。この3つ以上の値は、共通の少なくとも1つのセンサ素子と、共通しない1つのセンサ素子を有する、センサ素子の異なる組み合わせにより取得される。それらの値は、異なる座標系において測定され、制御回路32は、場のベクトルを共通座標系に換算することができる。【選択図】図1
Description
本発明は、概して、フィールドセンサ故障検出構造体、回路、および方法に関する。
センサは、環境の属性を測定し、測定されたセンサ値を伝えるために、電子デバイスにおいて広く使用されている。具体的には、磁気センサは、例えば、自動車などの輸送システムにおいて磁場を測定するために使用される。磁気センサは、印加された磁場に比例する出力電圧を発生するホール効果センサ、または電気抵抗が外部磁場に応答して変化する磁気抵抗材料を組み込むことができる。数多くの用途において、センサは、センサ全体の大きさを小さくし、改善された測定値および外部の電子システムとの一体化を提供するために、小型であり、電子処理回路と一緒に集積化されていることが望ましい。例えば、特許文献1は、基板上の半導体材料内に、絶縁体層および接着層と一緒に形成された集積回路を組み込んでいる、磁場を測定するためのホール効果磁気センサについて記載している。
センサからの測定値は、時間とともにドリフトし、同じフィールドにさらされているときでも、測定値の変化をもたらし得る。例えば、フィールド測定値は、所望の公称値からずれることがあるか、感度は、測定値が所望の値の倍数(1超もしくは1未満のいずれか)となるように変化し得るか、またはこれらの両方であり得る。そのようなばらつきは、環境条件、例えば、温度もしくは湿度の変化、または振動もしくは老朽化などの動作要因の結果である場合がある。さらに、装置は、同様な理由により時間とともに不良となる可能性がある。またさらに、センサを作製する材料は、センサの応答の正確さ、オフセットバイアス、または対称性に影響を及ぼす欠陥を有することがある。
このため、自動車システムなどの複雑なセーフティクリティカルシステム内に故障または不良を検出する診断機能を含めることが重要であり、その結果、任意の故障したもしくは不良となったセンサデバイスに対して修理を行い、または取り替えを提供することができる。例えば、特許文献2は、ホール効果センサシステム内の磁気ホール効果センサからの測定値を検証するための方法について記載している。このアプローチにおいて、ホール効果センサは、第1の値を有する励起電流に伴って励起される。ホール効果センサがその第1の値を有する励起電流に伴って励起されるとき、ホール効果センサの電圧出力に対応する第1の測定値が得られる。さらに、ホール効果センサは、第2の値、すなわち第1の値と異なる第2の値を有する励起電流に伴って励起される。ホール効果センサがその第2の値を有する励起電流に伴って励起されるとき、ホール効果センサの電圧出力に対応する第2の測定値が得られる。次いで、ホール効果センサの動作は、少なくとも第1の測定値および第2の測定値に基づいて検証される。
磁界センサにおける診断法を管理する別のアプローチが、特許文献3に記載されている。この設計は、誤差情報を提供する磁界センサと関連付けられたスイッチを使用する。具体的には、磁界センサ、その磁界センサに関連付けられた複数のスイッチ、およびその複数のスイッチを制御し、スイッチの動作に基づいて故障を示す少なくとも1つの信号を提供するように構成された制御回路を含む装置が提供されている。
特許文献4は、4つの異なる方向の磁界成分を検出するための4つのホール素子ペアを有する回転角度測定装置について記載している。その検出された磁界成分の角度が比較され、故障を判定する。この設計において、振幅計算ユニットは、第1のホール素子ペアおよび第2のホール素子ペアからの出力信号の強度に基づいて、回転する磁石からの磁界強度を表す第1の振幅値Mを計算し、第3のホール素子ペアおよび第4のホール素子ペアからの出力信号の強度に基づいて、回転する磁石からの磁界強度を表す第2の振幅値Mcを計算する。このため、振幅計算ユニットが、複数のホール素子ペア(すなわち、磁気センサ)からの出力信号、すなわち回転角度情報の複数の部分に対応する出力信号に基づいて、振幅情報の複数の部分を計算し、そして回転角度情報の複数の部分と、いくつかのバージョンにおける回転素子フィールドの強度との比較により、故障が判定される。
特許文献5は、多角形に構成された複数の垂直ホール素子を備える磁界センサについて記載している。特許文献6は、感磁表面の上に4つの磁電トランスデューサを有する磁界測定デバイスについて開示している。特許文献7は、測定値を正常範囲と比較することによる、回転角度検出デバイスのための故障検出ユニットについて記載し、それ以外では故障を判定している。
フィールドセンサは、フィールドの誤った測定につながる、センサ材料またはデバイスにおける動作上または構造上の故障もしくは欠陥の影響を受けるため、きわどい動作条件の下でセンサ内の故障を検出もしくは是正するように、センサデバイスおよびシステムを動作および試験させる、センサデバイスおよびシステム内の回路および方法が必要である。
本発明の実施形態の対象は、異なったセンサ構成を使って同じ物理量の冗長測定を可能にするセンサデバイスを提供することである。
上記の目的は、本発明に基づく解決策により達成される。
本発明の実施形態は、フィールドセンサデバイスを提供し、そのデバイスは、第1の配向に配設された第1のフィールドセンサであって、第1のセンサ信号を生成するための外部のフィールドに応答する、第1のフィールドセンサと、第1の配向と異なる第2の配向に配設された第2のフィールドセンサであって、第2のセンサ信号を生成するための外部のフィールドに応答する、第2のフィールドセンサと、その第1および第2のセンサ信号に対応して生成するための第1および第2のフィールドセンサを制御する制御回路を有するコントローラと、を備え、そのコントローラは、第1および第2の信号を受信し、第1もしくは第2のセンサ信号、またはその両方を共通配向における同等の比較可能なセンサ信号に換算し、もしあれば、故障しているフィールドセンサを判定するためにその比較可能なセンサ信号を比較し、もし故障しているフィールドセンサが判定される場合には、必要に応じて、故障しているセンサ信号を提供し、第1および第2のフィールドセンサのどちらが故障しているかを判定し、またはもし故障しているセンサが判定されない場合には、第1のセンサ信号、第2のセンサ信号、または比較可能なセンサ信号を提供する。
本発明の実施形態によれば、フィールドは、大きさおよび方向、例えばベクトル場を有する環境属性または特性である。様々な実施形態において、このフィールドは、磁場、圧力場、電場、または重力場であるとすることができ、フィールドセンサは、磁界センサ、圧力場センサ、電界センサ、または重力場センサとすることができる。
本発明の他の実施形態では、第1の配向は、2つの直交する次元における第2の配向とは異なる。本発明の他の実施形態では、第1の配向は、3つの直交する次元における第2の配向とは異なる。第1および第2の配向は、第1および第2の座標系、方向、または次元に対応している。センサの配向は、そのセンサにより与えられる測定の軸によって決定される。第1のセンサが第2のセンサの測定軸と同一直線上にない測定軸を有する場合、第1および第2のセンサは、その測定軸により画定された少なくともその次元において異なる配向を有する。
いくつかの構成において、制御回路は、第1のセンサ信号、第2のセンサ信号、および任意の比較可能なセンサ信号のうちの任意の1つ以上を記憶する記憶回路を含む。いくつかの構成において、制御回路は、第1のセンサ信号および第2のセンサ信号のどちらか一方またはその両方を異なった配向または座標系に換算するための換算回路(例えば、内蔵されたソフトウエアプログラムを有するコンピュータ)を含む。いくつかの構成において、制御回路は、第1のセンサ信号、第2のセンサ信号、および任意の比較可能なセンサ信号のうちの任意の1つ以上を比較するための比較回路を含む。
いくつかの実施形態では、第1または第2のフィールドセンサは、1つ以上のセンサ素子、センサ素子ペアを備える角度フィールドセンサであり、または座標系に対して場のベクトルの角度を測定することができる多重センサ素子を有するブリッジセンサである。各センサ素子またはセンサ素子ペアは、特定方向の場のベクトルを測定することができ、共通角度フィールドセンサ内のセンサ素子またはセンサ素子ペアは、異なる方向のフィールドを測定するために直交構成され、このため、座標系に対して角度測定値を提供することができる。例えば、第1の角度フィールドセンサは、方向および大きさを有するフィールドを測定し、2つの成分、例えば、第1の座標系に基づくBx、Byを有する角度センサ測定値を提供することができる。第2の角度フィールドセンサは、同じフィールドを測定し、2つの成分、例えば、第1の座標系とは異なる第2の座標系に基づくBx’、By’を有する角度センサ測定値を提供することができる。この2つの測定値は、異なる座標系において取得され、それらの測定値を共通の比較可能な座標系に換算することによって、例えば、Bx’およびBy’測定値を第1の座標系に換算することによって、BxおよびBy測定値を第2の座標系に換算することによって、またはBxおよびBy測定値ならびにBx’およびBy’測定値の両方を第3の共通座標系に換算することによって、比較されることができる。
いくつかの構成において、第1および第2のフィールドセンサは、基板材料を含むデバイス基板上に配設され、第1または第2のフィールドセンサは、その基板材料とは少なくとも部分的に異なる1つ以上のセンサ材料を含む。その基板材料は、半導体とすることができ、制御回路は、その半導体基板の内または上に少なくとも部分的に形成されることができる。制御回路は、基板材料とは少なくとも部分的に異なる制御回路材料を含むことができ、その制御回路は、基板上に配設されることができる。
本発明の実施形態に基づくフィールドセンサデバイスを診断する方法は、フィールドセンサデバイスを提供することと、電力をフィールドセンサデバイスに供給することと、第1および第2のフィールドセンサを制御するための制御回路を使ってそれぞれの第1および第2のセンサ信号を生成することと、制御回路を使って第1および第2のセンサ信号を受信することと、制御回路を使って第1もしくは第2のセンサ信号、またはその両方を共通の配向における同等の比較可能なセンサ信号に換算することと、制御回路を使って比較可能なセンサ信号を比較し、第1または第2のフィールドセンサが故障しているかどか、および故障フィールドセンサが判定されているかどうかを判定することと、制御回路を使って比較可能なセンサ信号に応答する故障センサ信号を提供し、必要に応じて、第1および第2のフィールドセンサのうちのどちらが故障しているか、または故障フィールドセンサが判定されていないかどうかを判定することと、制御回路を使って第1のセンサ信号、第2のセンサ信号、または比較可能なセンサ信号に応答する出力センサ信号を提供することと、を含む。第2のフィールドセンサが故障している場合、第1のセンサ信号であるか、または第1のセンサ信号に由来する出力センサ信号が提供され得る。第1のフィールドセンサが故障している場合、第2のセンサ信号であるか、または第2のセンサ信号に由来する出力センサ信号が提供され得る。このため、本発明のフィールドセンサデバイスは、そのフィールドセンサデバイスのうちの1つが故障したときであっても、不良となったフィールドセンサを識別し、残りの他のフィールドセンサからのセンサ信号を使うことによって動作し続けることができる。
いくつかの実施形態では、第1のセンサまたは第2のセンサは、2つ以上のセンサ素子を備え、第1または第2のセンサのうちの1つが故障しているかどうか、その2つ以上のセンサ素子のうちのどれが故障しているかが、第1および第2のセンサの異なる測定値を比較および分類することによって判定され、そこでは、第1のセンサが、xおよびy次元のフィールドを測定し、第2のセンサが、x、y次元とは異なるx’およびy’次元のフィールドを測定する。それらの測定値が第1の座標系に換算され、その差分がx方向に存在する場合には、第1のセンサのx−センサ素子が故障している。その差分がy方向に存在する場合には、第1のセンサのy−センサ素子が故障している。その差分がx’方向に存在する場合には、第2のセンサのx’−センサ素子が故障している。その差分がy’方向に存在する場合には、第2のセンサのy’−センサ成分が故障している。差分が所定の大きさの閾値、許容範囲、またはマージンを超える場合に、差分と判定されることができるため、例えば、製造ばらつきによるわずかな差分は、必ずしも故障しているとみなされない。
いくつかの実施形態では、第1の時間において、ステップが繰り返され、第1の、第2の、または任意の比較可能なセンサ信号が保存される。ステップは、第1の時間とは異なる第2の時間において繰り返され、保存された信号のうちの任意の1つ以上の信号と、第2の時間の第1の、第2の、または比較可能なセンサ信号のうちの任意の1つの信号とが、比較され、処理され、または組み合わされる。他の実施形態では、比較可能なセンサ信号、または第1および第2のセンサ信号に由来する信号が組み合わされ、出力センサ信号を提供する。本発明の様々な実施形態では、センサは、磁気ホール効果センサまたは磁気抵抗センサである。このセンサは、ブリッジセンサとすることができ、複数のセンサ素子を組み込むことができ、または1つもしくは複数のセンサ素子ペアを組み込むことができる。センサ素子ペアは、フィールドセンサ内で異なる方向または次元に向けられることができる。
本発明の実施形態では、センサデバイスは、4つ以上のセンサ素子、およびその4つ以上のセンサ素子を、環境属性を測定するように制御するとともに、その測定値に対応する2つ以上の値を生成する制御回路を含むコントローラ、を備える。その2つ以上の値の各々は、少なくとも3つの同一直線上にないセンサ素子を有する4つ以上のセンサ素子のセットから取得される。制御回路は、取得された値を比較して、故障が存在する場合に、故障を判定する。センサ素子の各セットは、他のセットと共通した少なくとも1つの同じセンサ素子を含む。各セットは、他のセットには含まれない少なくとも1つの異なるセンサ素子を含み、かつ/またはそのセットは、異なる配向の環境属性を測定する。
いくつかの実施形態では、任意のセンサ素子のうちの少なくとも2つは、第1の座標系の第1の直線を形成し、任意のセンサ素子のうちの少なくとも2つは、第1の座標系とは異なる第2の座標系の、第1の直線とは異なる第2の直線を形成する。制御回路を備えるコントローラは、センサ素子を、環境属性、例えば、磁界などのフィールドを測定するように制御し、その測定値に対応する3つ以上の値(例えば、場のベクトル)を生成し、その値を比較して故障センサ素子に対応する故障値を確定する。いくつかの実施形態では、少なくとも2つの値が異なる座標系において測定され、制御回路は、それらの値を共通座標系に換算する。他の実施形態では、それらの値は、同じ座標系で測定されるが、それらの値は、少なくとも部分的に異なるセンサ素子と一緒に確定される。
いくつかの実施形態では、4つのセンサ素子は、四辺形、長方形、正方形、または円形構成で構成され、制御回路は、異なる方向を有する直線を画定するセンサ素子ペアからの測定値を組み合わせて測定された値を生成する。
請求項1に記載のセンサデバイスを動作させる方法は、センサ素子を使って環境属性を測定するために制御回路を使用すること、環境属性を表す3つ以上の値を生成するためにセンサ素子測定値を組み合わせること、および故障が存在する場合に故障を判定するためにそれらの値(例えば、磁界ベクトルなどの場のベクトル)を比較することと、を含む。
いくつかの実施形態では、それらの値は、場のベクトルであり、異なる方向を有する直線を画定するセンサ素子ペアからの測定値は、その場のベクトルを生成するために組み合わされ、異なる方向は、直交することができる。それらの値または場のベクトルは、異なる座標系で生成されることができ、共通座標系に換算されることができる。
本発明の実施形態は、より小型でより安価な回路を使って診断能力を改善したセンサデバイスを提供し、センサまたはセンサ材料内の故障またはわずかな欠陥を補償または検出することができる。故障としては、以下に限らないが、断線、高抵抗接続、短絡、または材料欠陥が挙げられる。検出は、センサ回路が動作しているときと同時に行うことができる。
本発明、および先行技術全体で達成されている利点を概説する目的で、本発明のある特定の対象および利点について本明細書に上述した。当然のことながら、係る対象または利点のすべてが、必ずしも本発明の任意の特定の実施形態に基づいて達成されるわけではないことを理解されたい。このため、例えば、本明細書中で教示または提案され得るような他の対象または利点を必ずしも達成することなく、本明細書中で教示された複数の利点のうちの1つの利点または1つの群を達成または最適化する方法で、本発明が具体化または実行され得ることは、当業者ならば認識するであろう。
本発明の上記および他の態様は、本明細書以降に記載された実施形態を参照して明らかになり、説明されるであろう。
本発明の前述、ならびに他の対象、態様、特徴、および利点は、添付図面と関連させてなされる以下の説明を参照することによって、より明らかに、かつより一層理解されるであろう。
本発明は、特定の実施形態に関して、ある特定の図面を参照して説明されるが、本発明は、それらに限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。本開示の特徴および利点は、図面と併せて説明されるとき、以下に明記される詳細な説明からより一層明らかになり、また図面における同じ参照文字は、全体を通じて、対応する要素を同一とみなす。図面において、同じ参照番号は、概して、同一の、機能上類似する、かつ/または構造上類似する要素を示す。各図における様々な要素の大きさには、極めて多くの変種があるため、縮尺通りに図示することができないので、各図は、縮尺通りに描かれていない。
さらに、明細書および特許請求の範囲における、第1、第2等の用語は、同様の要素間を区別するために使用されており、必ずしも一時的に、空間的に、等級順に、または任意の他の方法で順番を記載するために使用されているわけではない。そのように使用されるそれらの用語は、適切な状況下で交換可能であること、および本明細書に記載された本発明の実施形態は、本明細書に記載または例示されたもの以外の他の順番での動作が可能になることを理解されたい。
特許請求の範囲の中で使用されている用語「備える(comprising)」は、それ以降に列挙された手段に限定されるものと解釈してはならず、他の要素やステップを除外するものではないことに留意されたい。このため、記述された特徴、整数、ステップ、またはコンポーネントの存在を参照するために指定していると解釈されるべきであり、1つ以上の他の特徴、整数、ステップ、もしくはコンポーネント、またはそれらの群の存在または追加を排除するものではない。したがって、「手段AおよびBを備えるデバイス」という表現の範囲は、コンポーネントAおよびBのみから成るデバイスに限定されるべきではない。それは、本発明に関しては、そのデバイスの適切なコンポーネントが、単にAおよびBであるにすぎないことを意味する。
本明細書全体を通じて、「一実施形態」または「実施形態」という文言は、その実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれていることを意味する。このため、本明細書全体を通じて、様々な箇所で「一実施形態では」または「実施形態では」という語句の出現は、必ずしも同じ実施形態をすべて指しているわけではないが、そうであってもよい。さらに、当業者にとって本開示から明らかなように、特定の特徴、構造、または特性は、任意の好適な方法で1つ以上の実施形態の中に組み合わせられることができる。
同様に、本発明の例示的な実施形態の記載の中で、本開示を簡素化し、様々な本発明の態様のうちの1つ以上を理解させるために、本発明の様々な特徴が、単一の実施形態、図、またはそれらの説明の中に一緒にまとめられる場合がときどきあることを理解されたい。しかしながら、開示された本方法は、特許請求の範囲に記載された発明が、各請求項に明示的に示された特徴よりも多くの特徴を必要とするという意図が反映されていると解釈してはならない。逆に、後続の特許請求の範囲が反映するように、本発明の態様は、前述の開示された単一の実施形態のすべての特徴よりも少ない特徴の中に位置している。したがって、詳細な説明の後に続く特許請求の範囲は、本明細書によって詳細な本明細書に明確に組み込まれ、各請求項は、本発明の異なる実施形態としてそれ自体で成立する。
さらに、本明細書に記載された、いくつかの実施形態は、いくつかの、ただし他の実施形態に含まれる他の特徴ではない特徴を含むが、当業者により理解されるように、異なる実施形態の特徴の組み合わせは、本発明の範囲内に含まれ、異なる実施形態を形成すると解釈される。例えば、後続の特許請求の範囲では、任意の特許請求された実施形態は、任意の組み合わせで使用されることができる。
本発明のある特定の特徴または態様を説明する際に特別な専門用語を使用することは、その専門用語が関係する本発明の特徴または態様の任意の特定の特性を含むよう限定されるようにその専門用語が本明細書中で再定義されているという意味に取ってはならないことに注意されたい。
本明細書に提供される説明の中で、非常に多くの具体的な詳細が設定されている。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの具体的な詳細なしに実施されることができることが理解される。他の例では、周知の方法、構造、および技術は、本発明の理解を不明瞭にさせないために詳細には示されていない。
本発明の実施形態は、より小型でより安価な回路を使って診断能力を改善したセンサデバイスを提供し、センサ材料における故障もしくはわずかな欠陥、またはセンサデバイスの動作中のセンサへの損傷に対する検出もしくは診断を補償することができる。係る欠陥は、センサを作製するために使用される材料中の固有のものであり、または時間の経過とともに、使用の結果として、もしくはセンサ上の機械的ストレスもしくは他の環境ストレスに応答して、形成されるものであり得る。本発明の様々な実施形態では、センサは、方向および大きさを備えるベクトルを有するフィールド、例えば、磁場、電場、圧力場、または重力場を検出することができる。
図1および図2を参照すると、本発明の実施形態では、フィールドセンサデバイス99は、外部フィールドに応答して第1の配向に配設され第1のセンサ信号を生成する第1のフィールドセンサ20A、および外部フィールドに応答して第2の配向に配設され第2のセンサ信号を生成する第2のフィールドセンサ20Bを備える。第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bは、ひとまとめにしてフィールドセンサ20と呼ばれる。コントローラ30は、制御回路32を含み、その制御回路は、第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bを制御して、対応する第1および第2のセンサ信号を生成し、第1および第2のセンサ信号を受信し、第1もしくは第2のセンサ信号、またはその両方を共通の配向もしくは座標系において同等の比較可能なセンサ信号に換算し、その比較可能なセンサ信号を比較して第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bが故障しているかどうかを判定し、故障フィールドセンサ20が判定される場合には、故障センサ信号42を提供し、必要に応じて第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bのうちのどちらが故障しているかを判定する。故障フィールドセンサ20が判定されない場合には、コントローラ30は、検知されたフィールドの属性を示す第1のセンサ信号、第2のセンサ信号、または比較可能なセンサ信号40に応答した出力センサ信号を提供する。様々な実施形態では、フィールドは、磁場、電場、圧力場、または重力場であり、センサ20は磁界センサ、電界センサ、圧力場センサ、または重力場センサである。また、第1および第2の配向は、対応する第1および第2の座標系、方向、または次元、例えば、x、y、またはzの直交次元として説明され得る。本発明の他の実施形態では、3つ以上または4つ以上のフィールドセンサ20は、フィールドセンサデバイス99を備える。
従来、多重センサによる共通フィールドの測定値間の比較により、その測定値が異なる場合、センサのうちの1つが故障していることを示し得る。しかしながら、本発明の実施形態によれば、第1および第2のフィールドセンサ20は、異なる配向を有するため、それらの測定軸のうちの少なくともいくつかは、同一直線上になく、したがってフィールドセンサ20は、異なる座標系において冗長なフィールド測定値を提供する。このため、共通座標系における冗長フィールド測定値の比較により、第1または第2のフィールドセンサ20における誤差または故障を示すことができるだけでなく、どのフィールドセンサ20が故障しているかを示し、フィールドセンサ20の追加的な試験および点検を提供することができる。さらに、不良となったフィールドセンサを識別することによって、フィールドセンサデバイス99は、他のフィールドセンサからの検知信号を使うことによって動作し続けることができるが、対照的に、不良を検出することしかできないセンサシステムは、不良が識別されず、または特定のフィールドセンサと関連付けられることができないため、動作し続けることができない。3つ以上のフィールドセンサ20を備えるさらなる実施形態では、3つ以上のセンサ信号が、共通の配向に換算されることができ、3つ以上の比較可能な信号が、比較され、故障フィールドセンサ20を判定することができる。
第1のフィールドセンサ20A、第2のフィールドセンサ20B、およびコントローラ30は、デバイス基板10の上に配設され、ワイヤ12などの導電体と電気的に接続されることができ、単一ワイヤ12、または、電力、アース、および制御信号を伝達し、もしくはフィールドセンサデバイス99、コントローラ30、第1のフィールドセンサ20A、もしくは第2のフィールドセンサ20Bから伝達することができる、多重ワイヤ12を備えるバスを含むことができる。フィールドセンサ20は、ホール効果フィールドセンサまたは磁気抵抗センサとすることができ、化合物半導体材料を含むことができる。別の選択肢として、フィールドセンサ20は、電界センサ、圧力場センサ、または重力場センサであり、例えば、微小電気機械システム(MEMS)デバイスを組み込むことができる。
図1に示すように、第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bは、共通平面内または共通表面上に配設されることができ、第1のフィールドセンサ20Aが、第2のフィールドセンサ20Bに対して回転する場合、第1のフィールドセンサ20Aは、2つの配向(2つの次元または2つの方向x、y)において、第2のフィールドセンサ20B(x’、y’)とは異なり、第1および第2のフィールドセンサ20に対する異なる座標系を画定する。垂直のz次元のみが、同じ方向を有する。図2に示すように、第2のフィールドセンサ20Bは、第1のフィールドセンサ20Aが配設され、かつ第1のフィールドセンサ20Aに対して45度回転した表面に対してほぼ45度の傾斜に位置する表面上に配設されている。このため、図2に示すように、第1のフィールドセンサ20Aもまた、第2のフィールドセンサ20Bからもz次元を中心に回転し、その結果、第1のフィールドセンサ20Aは、3つの配向(3つの次元または方向x、y、z)において第2のフィールドセンサ20B(x’、y’、z’)と異なる。
コントローラ30は、個別回路もしくは集積回路とすることができ、または個別および集積化されたコンポーネント両方を含むことができ、制御回路32は、アナログ、デジタル、または混合信号回路とすることができる。ワイヤ12は、任意のパターンニングされた導電体、例えば、金属、金属合金、導電性金属酸化物、または導電性ポリマーとすることができる。デバイス基板10は、上部に第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bが配設され、かつ電気的に接続されている1つ以上の表面を有する任意の基板とすることができる。また、コントローラ30は、必ずしも必須ではないが、その基板10の表面上に配設されることもできる。
フィールドセンサデバイス99は、ワイヤ12を介してコントローラ30に電気的に接続されたデバイス基板10上に形成された電気接触パッド14を介して外部システムに電気的に接続されることができる。図1および2は、デバイス基板10上に配設されているようにコントローラ30を例示しているが、本発明の他の実施形態では、コントローラ30は、デバイス基板10から分離された基板または構造体(例えば、印刷配線板)上に設けられている。同様に、第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bは、異なる基板、表面、またはデバイスの上に配設されることができる。
図3を参照すると、いくつかの実施形態では、デバイス基板10は、コントローラ30の少なくとも一部分を構成する半導体基板であるか、またはそれを備え、制御回路32は、その半導体基板の中または上に形成されている。別の実施形態では、また図1および2に示すように、コントローラ30は、デバイス基板10上に配設された集積回路であり、そのデバイス基板10は、誘電体であるか、または誘電体の層もしくは表面である。このため、デバイス基板10は、第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bの材料とは少なくとも部分的に異なり、また制御回路32の材料とは少なくとも部分的に異なる基板材料を備えることができる。いくつかの実施形態では、第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bは、化合物半導体を含み、コントローラ30は、シリコン半導体を含み、基板材料は、誘電体を含む(図1および2)。別の実施形態では、第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bは、化合物半導体を含み、デバイス基板10の材料は、シリコン半導体を含み、制御回路32は、シリコン半導体の一部の中に、または一部として形成されている(図3)。
図4を参照すると、デバイス基板10は、システム基板16、例えば、別のデバイスまたはシステムのシステム基板16の上に搭載されることができる。デバイス基板10、コントローラ30、第1のフィールドセンサ20A、または第2のフィールドセンサ20Bのうちの任意の1つは、微小転写印刷コンポーネントとすることができ、破砕され、破壊され、または分離されたテザーを含むことができる。コントローラ30、第1のフィールドセンサ20A、または第2のフィールドセンサ20Bは、集積回路または裸チップとすることができ、デバイス基板10上に微小転写印刷されることができ、デバイス基板10は、システム基板16上に微小転写印刷されることができる。
本発明の実施形態では、第1の配向は、図1に示すような1次元、2次元、または図2に示すような3次元における第2の配向とは異なる。いくつかの実施形態では、各配向の次元は、直交し、他の実施形態では、それらの次元は、直交しない。例えば、図5Aは、1つの配向または座標系に3つの直交次元(x,y,z)を例示しており、図5Bは、別の配向または座標系に3つの直交次元(x’,y’,z)を例示し、その中で、x’およびy’次元は、図5Aの配向に対して45度だけ回転し、ただし、z次元が同じ配向を有するため、図5Bの配向が、2つの次元において図5Aの配向と異なる。
図5Cは、さらに別の配向または座標系の3つの直交次元(x’,y’,z’)を例示し、その中で、x、yおよびz次元は、図5Aに対してすべて45度だけ回転しているため、図5Cの配向が、3つの次元において図5Aの配向と異なる。図1に例示した第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bは、図5Aおよび5Bの異なる配向に対応する異なる第1および第2の配向を有する。図2に例示した第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bは、図5Aおよび5Cの異なる配向に対応する異なる第1および第2の配向を有する。
図6を参照すると、制御回路32は、第1のセンサ信号、第2のセンサ信号、および任意の換算されたまたは比較可能なセンサ信号のうちの任意の1つ以上を保存するための記憶回路34、第1または第2のセンサ信号を比較可能なセンサ信号に換算するための換算回路36、ならびに第1のセンサ信号、第2のセンサ信号、および任意の比較可能なセンサ信号または所定の許容範囲、マージンもしくは閾値のうちの任意の1つ以上を比較するための比較回路38を含む。それらの回路は、例えば、シリコン回路であり、アナログ回路またはデジタル回路、例えば、CMOS回路であってもよい。
図7を参照すると、本発明の実施形態によれば、フィールドセンサ診断方法は、ステップ100においてフィールドセンサデバイス99を提供すること、およびステップ110において電力をフィールドセンサデバイス99に提供してフィールドセンサデバイス99を動作させることを含む。ステップ120において、制御回路32を使用して、第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bを制御し、第1および第2のセンサ信号を生成し、それぞれの第1および第2のセンサ信号を受信する。ステップ130において、制御回路32を使用して、受信された第1もしくは第2のセンサ信号、またはその両方を共通の配向または座標系における同等の比較可能なセンサ信号に換算し、ステップ140において、それらを比較する。次いで、ステップ150において、制御回路32は、第1のフィールドセンサ20Aまたは第2のフィールドセンサ20Bのどちらが故障しているかを判定する。フィールドセンサ20が故障している場合には(ステップ160において試験される)、制御回路32を使用して比較可能なセンサ信号(ステップ180)に応答して故障センサ信号42を提供し、必要に応じて第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bのうちのどちらが故障しているかを判定する(ステップ190)。フィールドセンサ20が故障していない場合には(ステップ160において試験される)、ステップ170において、制御回路32を使用して、第1のセンサ信号、第2のセンサ信号、または比較可能なセンサ信号に応答した、またはそれに由来する出力センサ信号40を提供する。ある実施形態では、出力センサ信号40は、比較可能なセンサ信号40、または第1および第2のセンサ信号に由来する信号の組み合わせ、例えば平均値であり、このため、ばらつきを低減し、出力センサ信号40の精度および一貫性を向上させることができる(図1、2)。
ステップ120〜150は、異なる時間に繰り返し実行され、第1および第2のセンサ信号は、記憶回路34に保存され、時間とともに平均化され、または他の場合には、組み合わされて第1および第2のセンサ信号の信号対雑音比を改善する。別の選択肢として、換算された比較可能なセンサ信号は、記憶回路34に保存され、時間とともに平均化され、または他の場合には組み合わされて比較可能なセンサ信号の信号対雑音比を改善する。
本発明のいくつかの方法において、第2のフィールドセンサ20Bが故障している場合、第1のセンサ信号、または第1のセンサ信号に由来する出力センサ信号40(図1、2)が、ステップ180において提供され、その結果、フィールドセンサデバイス99が、動作し続けることができる。第1のフィールドセンサ20Aが故障している場合、第2のセンサ信号、または第2のセンサ信号に由来する出力センサ信号40(図1、2)が、ステップ180において提供され、その結果、フィールドセンサデバイス99が、動作し続けることができる。このため、不良になったフィールドセンサ20を識別することによって、フィールドセンサデバイス99は、他のフィールドセンサ20からの検知信号を使うことによって動作し続けることができるが、対照的に、不良を検出することしかできないセンサシステムは、既知の良好なフィールドセンサ信号を識別することができないため、動作し続けることができない。
フィールドセンサ20は、センサ素子22とすることができ、または単一のセンサ素子22もしくは多重センサ素子22とすることができる。図8を参照すると、本発明の実施形態では、第1のフィールドセンサ20Aまたは第2のフィールドセンサ20Bは、1つ以上のセンサ素子22、または1つ以上のセンサ素子22ペア、例えばホール効果センサ素子22ペアを含むことができる。図8に示すように、フィールドセンサ20は、2つの直交するペア(A、C、およびB、D)に構成された4つのセンサ素子22を備え、その2つの直交するペアの方向に対応する2つの次元の各々における測定値を提供する。1つの方向の各センサ素子22ペアは、その方向におけるフィールドの1つの測定値を提供することができる。このため、本発明の実施形態では、第1または第2のフィールドセンサ20A、20Bのうちのどちらか一方が、第1の次元もしくは方向におけるフィールドの大きさを検出するように構成された2つのセンサ素子22、および第2の次元もしくは方向、または第1の次元もしくは方向と異なる方向におけるフィールドの大きさを検出するように構成された2つのセンサ素子22を含むことができる。いくつかの実施態様では、第1および第2の次元は、直交次元である。
図9を参照すると、第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bは、45度だけ回転し、共通の平面内に構成され、その結果、第1の配向は、2つの次元において第2の配向と異なり、また、図1、3、4、5Aおよび5B、ならびに8の説明図に対応する。本発明の構成では、異なる座標系の軸との間の対応関係は、デカルト座標系において45度で最大となる。他の実施形態では、他の座標系、例えば、円筒座標系、極座標系、または球座標系が使用される。概して、測定値は、実際のフィールドの座標系上への射影である。ある実施形態では、本発明の方法は、2つ以上のフィールドセンサ20のうちのどれが故障しているかをステップ190(図7)において判定することを含む。
図1〜4に示すように、本発明の実施形態では、第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bは、空間的に互いにオフセットされている。本発明の別の実施形態では、図9に示すように、第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bは、空間的に互いに重複し合う。本発明のさらなる実施形態では、再度、図9に示すように、空間的に重複し合っている第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bは、共通の中心を有する。第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bは、本発明のフィールドセンサデバイス99内の共通の構造またはデバイス内に設けられることができる。
フィールドセンサ20は、ホール効果センサなどの磁気センサ、超磁気抵抗センサ(XMR)、異常磁気抵抗センサ(EMR)、巨大磁気抵抗センサGMR、トンネル磁気抵抗センサ(TMR)、超巨大磁気抵抗センサ(CMR)、または異方性磁気抵抗センサ(AMR)などの磁気抵抗センサとすることができる。
フィールドセンサデバイス99内の任意の素子は、アナログコンポーネントとすることができ、アナログデジタル換算器を含むことができ、またはデジタルコンポーネントをとすることができる。それらの回路は、メモリ内に蓄積されたプログラムを有するCPU、プログラム内蔵マシン、最新鋭マシン等を含むことができる。同様に、本発明の様々な実施形態では、第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bの各々、およびコントローラ30は、個別回路コンポーネントまたは集積回路の組み合わせで実現されるか、または共通回路もしくは共通集積回路の中に一体化されることができる。いくつかの実施態様では、第1もしくは第2のフィールドセンサ20A、20B、または制御回路32は、回路コンポーネントまたはパッケージを共有する。
第1もしくは第2のフィールドセンサ20A、20B、または制御回路32は、電子回路、デジタル論理回路、アナログ回路、もしくは混合信号回路、または回路種類および電子デバイスの組み合わせを含むことができる。これらの回路の一部もしくはすべては、1つ以上の回路内、共通回路内、1つ以上の集積回路もしくはパッケージ内、または共通の集積回路もしくはパッケージ内に設けられることができる。フィールドセンサデバイス99の様々なコンポーネントは、例えば、電子回路、集積回路、または電気的にワイヤ12を使って接続された個別電子デバイスの中に設けられることができる。
様々なコンポーネントのうちの任意の1つもしくはすべては、印刷配線板上に、または半導体基板上に配設されることができ、または、様々なコンポーネントのうちの任意の1つもしくはすべては、半導体基板の中もしくは上に1つの回路、または半導体基板上に設けられたいくつかの集積回路の組み合わせ、および半導体基板の中もしくは上に形成された回路、として一体化されることができる。様々なコンポーネントのうちの任意の1つもしくはすべては、パッケージングされた集積回路の中に、または半導体基板もしくは他の基板上に配置もしくは微小転写印刷された裸チップの中に、設けられることができる。ワイヤ12は、フォトリソグラフィ法および材料を使って設けられ、様々なコンポーネント、集積回路チップ、または半導体基板上に一体化された回路を接続することができる。
第1または第2のフィールドセンサ20A、20Bの各々は、ホール効果センサまたは磁気抵抗センサなどの様々な任意の磁気センサとすることができ、例えば、集積回路、個別素子の中に、または、ガラス、セラミック、ポリマー、もしくは半導体基板などのセンサデバイス基板上に搭載された異なる集積回路コンポーネント(裸チップなど)として、例えば、ピックアンドプレース、表面実装、または印刷技術を使用することによって、設けられることができる。コントローラ30などのフィールドセンサデバイス99のうちの1つ以上の集積回路コンポーネントもしくは素子は、微小転写技術により堆積され、かつ電気的に接続された裸チップとして、第1または第2のフィールドセンサ20A、20Bの上に配設されることができる。別の選択肢として、第1または第2のフィールドセンサ20A、20Bは、微小転写技術により堆積され、かつ電気的に接続された裸チップとして、コントローラ30の上に配設されることができる。制御回路32は、半導体基板内にフォトリソグラフィにより画定された回路として設けられることができ、第1または第2のフィールドセンサ20A、20Bは、裸チップとして半導体基板上に配設され、フォトリソグラフィプロセスおよび材料を使って制御回路32に電気的に接続されることができる。
図10を参照すると、任意の例示的な場のベクトルBが、第1の配向(第1の座標系)に対して例示され、図11を参照すると、同じ場のベクトルBが、第2の配向(第2の座標系)に対して例示されている。場のベクトルBが、両方の場合(図10および11)において同一であるため、第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bによって測定された第1および第2のセンサ信号ベクトルは、同等ではあるが、直接には比較できない(すなわち、測定軸の各々における場のベクトルの大きさの値が、第1および第2の配向に対して異なる)。しかしながら、第2のフィールドセンサ20Bに対する第1のフィールドセンサ20Aの相対的な位置は、フィールドセンサデバイス99が構成される(基板10の表面上に配設される、図1)ときに、予め決めておくことができるため、第1のセンサ信号は、第1の配向(第1の座標系)から第2の配向(第2の座標系)に換算(変換)され、場のベクトルの大きさは、直接比較されることができる。別の選択肢として、第2のセンサ信号は、第2の配向(第2の座標系)から第1の配向(第1の座標系)に換算(変換)され、場のベクトルの大きさは、直接比較されることができる。さらなる他の実施形態では、第1のセンサ信号は、第1および第2の配向(第1および第2の座標系)とは異なる第3の配向(第3の座標系)に換算され、同様に第2のセンサ信号は、第3の配向(第3の座標系)に換算され、その結果、2つの換算されたフィールドセンサ信号の場のベクトルの大きさは、直接比較されることができる。2つのセンサ信号が共通の配向(共通座標系)に換算されると、それらは比較可能な信号である。この動作は、回転マトリクスを有するマトリクス変換として実行されることができる。故障センサが識別されている実施形態では、センサ故障を検出する必要はないが、測定軸が別の座標系に射影される場合、その測定軸は、故障が存在する軸座標間の変換マトリクス中に非対角サブマトリクス係数を有する。
図9(図1、5A、および5Bに対応する)に例示された例では、第1および第2の配向は、デバイス基板10(図1)の表面に平行なx、y平面に対して角度θ(45°)だけ異なり、かつz次元に対しては同一である(第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bが配設される共通平面に直交する)ため、図9の例の第1および第2の配向(座標系)は、2つの次元または方向とは異なる。
第1の座標系において測定された場のベクトルは、BxおよびByの値を有し、第2の座標系において測定された同じベクトルは、Bx’およびBy’の値を有する。2つの配向の間に既知の角度θを仮定すると、x’およびy’ベクトルは、x’=xcos(θ)+ysin(θ)およびy’=ycos(θ)−xsin(θ)で計算されることができる。逆の計算は、x=x’cos(θ)−y’sin(θ)およびy=y’cos(θ)+x’sin(θ)である。任意の第3の配向に対する換算は、同様に計算されることができる。
図1および9の例のように、θ=45°なる簡略化された例では、sin(θ)=cos(θ)=1/(21/2)=k≒0.707となる。第1の座標系から第2の座標系に換算する簡略化された式は、下記である。
x’=k(x+y),y’=k(y−x)
第2の座標系から第1の座標系に換算する簡略化された式は、下記である。
x=k(x’−y’),y=k(y’+x’)
任意の物理的な実現において、第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bは、必ずしも同一である必要はなく、正確さおよび精度、ならびに所定の許容範囲内におけるそれらのフィールドセンサ間の許容可能な差異には制限が有り得る。異なる次元において45°だけ異なる配向を使用することは、異なる次元における大きさに一層大きな差異をもたらし、それによって、異なる次元の各々における故障を検出する能力を改善するが、ただし、他の角度も使用することができる。
所定の測定許容マージンは、第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bからの測定値が故障しているかどうかを判定するために設けられることができる。この所定の測定許容マージンは、各次元(Bx,By)において、または単一の正味のフィールド測定値(Be)を規定する組み合わせとして、規定され得る。第1および第2のセンサ信号を同じ座標系に換算することによって生じる比較可能なセンサ信号が、所望の許容マージンを超えても相違しない場合には、その比較可能なセンサ信号は、組み合わされ、そして出力センサ信号40として提供され得る。比較可能なセンサ信号が、所望の許容マージンを超えて相違する場合には、第1または第2のフィールドセンサ20A、20Bのうちの一方が故障しているとみなされる。
図解として、任意の場のベクトルBが図12に例示され、その図には、y次元の長さの2倍のx次元の長さが示されており、そこでは、対応する次元における長さがフィールドの強度を表す。直交次元x、yを有する第1の配向および第1の座標系における第1のフィールドセンサ20A、ならびに第1の配向からθ=−45度だけ回転した直交次元x’、y’(図1および9)を有する第2の配向および第2の座標系における第2のフィールドセンサ20Bを仮定すると、第1のフィールドセンサ20Aのx−次元センサの誤差は、結果として、第1の座標系におけるx次元のみの正しいフィールドBと相違する誤ったフィールド測定値Beをもたらす。図13を参照すると、第1のフィールドセンサ20Aのy次元センサの誤差は、結果として、第1の座標系におけるy次元のみの正しいフィールドBと相違する誤ったフィールド測定値Beをもたらす。
図14Aを参照すると、第2のフィールドセンサ20Bのx’次元センサの誤差は、結果として、第2の座標系におけるx’次元のみの正しいフィールドBと相違する誤ったフィールド測定値Beをもたらす。第1の座標系に換算されると(図14B)、誤ったフィールド測定値Beは、第2の座標系におけるx’次元の方向に対応する第1の座標系の方向(図14B中の実線矢印で示す)によって正しいフィールドBと異なる。図15Aを参照すると、第2のフィールドセンサ20Bのy’次元センサの誤差は、結果として、第2の座標系におけるy’次元のみの正しいフィールドBと異なる誤ったフィールド測定値Beをもたらす。第1の座標系に換算されると(図15B)、誤ったフィールド測定値Beは、第2の座標系におけるy’次元の方向に対応する第1の座標系の方向(図15B中の実線矢印で示す)によって正しいフィールドBと異なる。
図12、13、14A、14B、15A、15Bのすべての例では、第1および第2の座標系間の角度差は、θ=−45度であり(図14A、15Aに示すように)、その誤差は、それぞれの次元におけるセンサ応答の倍増であり、図解の中では2つの同一直線上の矢印によって示されている。
したがって、第1および第2の座標系との間の角度差をθと仮定すると、誤差ベクトルE=Be−Bであり、E≠0の場合であって、第1の座標系におけるベクトルEの角度が、
0度に等しい場合、その誤差は、第1のフィールドセンサ20Aのx−次元センサに存在し、
90度に等しい場合、その誤差は、第1のフィールドセンサ20Aのy−次元センサに存在し、
θ度に等しい場合、その誤差は、第2のフィールドセンサ20Bのx’−次元センサに存在し(図14Aおよび14Bの例では、−45度)、ならびに
−θ度に等しい場合、その誤差は、第2のフィールドセンサ20Bのy’−次元センサに存在する(図15Aおよび15Bの例では、45度)。
0度に等しい場合、その誤差は、第1のフィールドセンサ20Aのx−次元センサに存在し、
90度に等しい場合、その誤差は、第1のフィールドセンサ20Aのy−次元センサに存在し、
θ度に等しい場合、その誤差は、第2のフィールドセンサ20Bのx’−次元センサに存在し(図14Aおよび14Bの例では、−45度)、ならびに
−θ度に等しい場合、その誤差は、第2のフィールドセンサ20Bのy’−次元センサに存在する(図15Aおよび15Bの例では、45度)。
概して、誤差ベクトルの方向は、故障が単一のフィールドセンサ次元測定値においてのみ存在する限り、故障フィールドセンサ20によって測定された次元に対応する。すなわち、誤差ベクトルは、測定された故障センサ素子22の軸の方向(方向)の固有成分を有する。誤差ベクトルは、故障センサ測定値の軸(方向)の単位ベクトルの倍数として表現され得る。このため、制御回路32は、比較可能なセンサ信号(例えば、Bx、By、Bx’、By’)間の方向の差を比較し、故障フィールドセンサ20を判定する回路を備えることができる。
本発明の実施形態によれば、フィールドセンサデバイス99は、第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bが、故障の検出の場合、監視および診断されるときと同時にフィールドを測定し、第1および第2のフィールドセンサ20A、20Bのうちのいずれか、またはその両方に対応するリアルタイム診断信号を提供する役割を果たす。
本発明の実施形態では、センサデバイス99は、4つ以上のセンサ素子22、およびその4つ以上のセンサ素子22を、環境属性を測定するように制御するとともに、その測定値に対応し、環境属性に関係する2つ以上の値を生成する制御回路32を含むコントローラ30、を備える。この制御回路32は、それらの値を比較して、故障を判定する。概して、各値は、4つ以上のセンサ素子22のセットから取得され、各セットは、少なくとも1つの同じセンサ素子12を含む。各セットは、他のセットには含まれない少なくとも1つの異なるセンサ素子22を含み、または別の選択肢として、それらのセットは、異なる配向における環境属性を測定する。別の選択肢としては、各セット両方とも、他のセットには含まれない少なくとも1つの異なるセンサ素子22を含み、それらのセットは、異なる配向における環境属性を測定する。
例えば、4つ以上のセンサ素子22は、第1のセットのセンサ素子22および第2のセットのセンサ素子22を備える。第1のセットのセンサ素子22は、第2のセットのセンサ素子22にも存在する少なくとも1つのセンサ素子22を含む。このため、第1のセットおよび第2のセットの交点は、共通に含まれる少なくとも1つの同じセンサ素子22を含む(第1および第2のセットがばらばらにならないように)。第1および第2のセットは、4つ以上のセンサ素子22のセットのサブセットとみなされることができる。
いくつかの実施形態では、第1のセットのセンサ素子22は、第2のセットのセンサ素子22にはない少なくとも1つのセンサ素子22を含むため、第1のセットおよび第2のセットは、同じセットではなく、必ずしもすべての同じセンサ素子22を含むわけではない。逆に、第1のセットおよび第2のセットは、異なる、重複組み合わせのセンサ素子22を含む。このため、これらの実施形態では、第2のセットを伴う第1のセットの集合体は、結果として、第1のセットまたは第2のセットのどちらか一方よりも大きいセットとなる。
他の実施形態では、第1のセットおよび第2のセットは、同じセンサ素子22を含む(第1のセットおよび第2のセットの集合体が、少なくとも第1または第2のセットのどちらか一方の、ただし必ずしも両方ではないセットに同等となるように)が、制御回路32は、センサ素子22を使用して異なる配向(異なる座標系)における環境属性を測定する。このため、それらの実施形態のどちらかにおいて、それらの値は、同じ環境属性の異なる測定値をもたらし、故障が存在する場合、比較されて故障を判定することができる。測定値が、(共通座標系において)同じである場合、故障なしが検出される。
本発明の実施形態では、第1および第2のセットのセンサ素子22は、各々、少なくとも3つのセンサ素子22を含み、その3つのセンサ素子22は、共通線内に構成されず(すなわち、それらは、同一直線状にない)、例えば、その3つのセンサ素子22は、三角形のコーナを形成するように構成される。このため、その少なくとも3つのセンサ素子22を使った測定値は、環境属性測定値に対応する座標系における大きさおよび方向を含むベクトルを生成することができる。
制御回路32は、第1のセットのセンサ素子22を、環境属性を測定するように制御し、その環境属性に関係した第1の値を生成し、また、第2のセットのセンサ素子22を、環境属性を測定するように制御し、その環境属性に関係した第2の値を生成する。このため、第1および第2のセットのセンサ素子22は、各々、異なるセットのセンサ素子22を使って、または異なる座標系を使って、同じ環境属性に対応する値を生成する。その2つ以上の値の各々は、少なくとも3つの同一直線上にないセンサ素子22の異なる組み合わせまたは配向から取得される。制御回路32は、それらの値を比較して、それらの値(例えば、第1および第2の値)が一致するかどうかを判定し、それらの値が一致しない場合は、故障と判定する。本発明の実施形態では、それらの値はベクトルであり、その2つの値の比較は、それらの値の大きさのみの比較、それらの値の角度のみの比較、またはそれらの値の大きさおよび角度の両方の比較を含むことができる。他の実施形態では、比較された値は、ベクトルに由来する情報、例えば、磁気抵抗比または磁場方向である。いくつかの実施態様では、第1のセット内のセンサ素子の測定方向は、同一直線上に存在せず、または第2のセット内のセンサ素子の測定方向は、同一直線上に存在しない。
他の実施形態では、センサデバイス99は、5つ以上のセンサ素子22を備えることができる。追加のセンサ素子22は、センサ素子22ペア内でセンサ素子22と共に同一直線上に存在することができる。センサデバイス99は、フィールドセンサデバイス99とすることができ、センサ20は、フィールドセンサ20とすることができ、環境属性は、磁場などのフィールドとすることができ、それらの値は、場のベクトルなどのベクトルとすることができ、本明細書の各例におけるそのようなものとして使用される。ただし、本発明は、フィールドセンサ20、フィールド、磁場、または場のベクトルに限定されない。
本発明のいくつかの実施形態では、センサデバイス99は、少なくとも2つのセンサ素子22ペア(すなわち、1つのセンサ素子22ペアをそれぞれ有する2つのセンサ20)を備える単一のセンサ20を組み込み、そこでは、センサ素子22ペアが、同一直線上に存在せず、例えば、図8に示すように、四角形、長方形、または正方形のコーナに構成されている。同一直線上とは、共通線上に存在することを意味する。本明細書において意図されているように、センサ素子22ペアは、非同一直線上に存在する(同一直線上に存在しない)ため、両方のセンサ素子22ペアのうちの両方のセンサ素子22を通過することができる単一の直線は存在しない。別の実施形態では、3つのセンサ素子22は、同一直線上に存在しない。本発明のいくつかの構成において、任意のセンサ素子22のうちの2つのみが、同一直線上に存在する。しかしながら、1つの直線が、センサ素子22のうちの任意の2つを通過することができ、同一直線上のセンサ素子22ペアを形成する(なぜならば、1つの直線は、空間内で2つの点により画定されるからである)。このため、図8に例示した実施形態では、6つのセンサ素子22ペア、AおよびC(AC)、BおよびD(BD)、AおよびB(AB)、CおよびD(CD)、AおよびD(AD)、ならびにBおよびC(BC)が存在し、すべての可能なセンサ素子22ペアを含む直線セグメントを表している。
センサ素子22ペアは、環境属性、例えば、センサ素子22を通過する直線により規定された方向におけるフィールドの大きさを測定することができる。例えば、垂直の直線内に構成されたセンサ素子22ペアACは、y方向(次元)におけるフィールドの大きさを測定することができる。水平の直線内に構成されたセンサ素子22ペアBDは、x方向(次元)におけるフィールドの大きさを測定することができる。図16を参照すると、同じ構成のセンサ素子22を異なる組合せで使用して、異なる方向におけるフィールドの大きさを測定することが可能である。このため、センサ素子22ペアABは、x’方向(次元)におけるフィールドの大きさを測定することが可能であり、同じくセンサ素子22ペアCDも可能である。同様に、センサ素子22ペアADは、y’方向(次元)におけるフィールドの大きさを測定することが可能であり、同じくセンサ素子22ペアBCも可能である。ある方向における各測定値は、別の、異なる方向における測定値と組み合わされ、場のベクトル測定値などの値を生成することができる。
動作中、制御回路32は、センサ20を動作させて各センサ素子22のA、B、C、Dからのセンサ信号を提供し、センサ素子22のA、Cからのセンサ信号を組み合わせてy方向におけるセンサ信号を提供し、センサ素子22のB、Dからのセンサ信号を組み合わせてx方向におけるセンサ信号を提供し、センサ素子22のA、Bからのセンサ信号を組み合わせてx’方向におけるセンサ信号を提供し、センサ素子22のA、Dからのセンサ信号を組み合わせてy’方向におけるセンサ信号を提供する。制御回路32は、再びまたはこれに代えて、センサ素子22のC、Dからのセンサ信号を組み合わせてx’方向におけるセンサ信号を提供し、センサ素子22のB、Cからのセンサ信号を組み合わせてy’方向におけるセンサ信号を提供することができる。このため、方向x’およびy’の各々における2つのセンサ信号が、判定されることができる。異なる方向を有する直線を画定するセンサ素子22からのセンサ信号ペアは、上述したように、共通座標系に換算されることができる場のベクトルなどの値を生成することができる。
2つのセンサ20を備える実施形態と同様に、x、y座標系における値が、所定の許容マージン内でx’、y’座標系における値と一致する場合、それらの値は、検知されたフィールドを表しているものとして通知されることができる。しかしながら、それらの値が(所定の許容マージン内で)一致しない場合、センサデバイス99内の故障が判定され、通知されることができる。
本発明のいくつかの実施態様では、センサ20は、2つのセンサ素子22ペア、すなわち非同一直線上構成内の2つのペアとして構成された4つのセンサ素子を有する。同等の構造が、2つのセンサ20を備え、各々がセンサ素子22の1つのペアを有し、そこでは、その2つのセンサ素子22ペアは、同一直線上に存在しない。4つのセンサ素子22を有する1つのセンサ20と、1つのセンサ素子22ペアを各々有する2つのセンサ20との間の区別は、任意であり、そのような実施形態は、本発明に包含される。
図16に示すように、また上述したように、センサ素子22ペアは、制御回路32により使用され、センサ素子22のD、Bを使ってx−方向フィールド測定値(x値)を、センサ素子22のA、Cを使ってy−方向フィールド測定値(y値)を、センサ素子22のA、Bを使って第1のx’−方向フィールド測定値(第1のx’値)を、センサ素子22のD、Cを使って第2のx’−方向フィールド測定値(第2のx’値)を、センサ素子22のD、Aを使って第1のy’−方向フィールド測定値(第1のy’値)を、センサ素子22のC、Bを使って第2のy’−方向フィールド測定値(第2のy’値)を、判定することができる。(第1および第2の測定値の呼称は、任意であり、逆にすることができる。)センサ信号は、各センサ素子22を別々に測定することによって、または異なるセンサ素子22をオフまたはオンさせるスイッチ機能を提供し、異なるスイッチ設定を用いて連続した測定値を作り出すことによって、取得されることができる。別の選択肢として、アナログまたはデジタル信号処理を用いて、別々のセンサ素子22測定値を区別することができる。
異なる方向に、例えば直交するように伸長する直線を画定するセンサ素子22ペアにより作り出された測定値は、共通座標系において組み合わされ、磁場などの測定されるフィールドを指定する(フィールドの大きさおよび方向を有する)場のベクトルを形成することができる。例えば、図18Aに示すように、センサ素子22のACにより作り出された測定値は、センサ素子22のBDにより作り出された測定値と組み合わされ、x、y座標系における場のベクトルを形成することができる。図18Bを参照すると、センサ素子22のABにより作り出された測定値は、センサ素子22のADにより作り出された測定値と組み合わされ、x’、y’座標系における場のベクトルを形成することができ、センサ素子22のABにより作り出された測定値は、センサ素子22のBCにより作り出された測定値と組み合わされ、x’、y’座標系における場のベクトルを形成することができ、センサ素子22のADにより作り出された測定値は、センサ素子22のCDにより作り出された測定値と組み合わされ、x’、y’座標系における場のベクトルを形成することができ、センサ素子22のBCにより作り出された測定値は、センサ素子22のCDにより作り出された測定値と組み合わされ、x’、y’座標系における場のベクトルを形成することができる。したがって、第1の場のベクトルは、x、y値を組み合わせることによって判定されることができ、第2の場のベクトルは、第1のx’値および第1のy’値を組み合わせることによって判定されることができ、第3の場のベクトルは、第1のx’値および第2のy’値を組み合わせることによって判定されることができ、第4の場のベクトルは、第2のx’値および第1のy’値を組み合わせることによって判定されることができ、第5の場のベクトルは、第2のx’値および第2のy’値を組み合わせることによって判定されることができる。上述のように、第1、第2、第3、第4、および第5の場のベクトルのうちの任意の1つ以上が、共通座標系に換算されることができる。この実施形態において、同じセンサ素子12は、2つ以上の値の測定に使用されるが、一方の値(図18A)は、x、y座標系において取得され、他方の値(図18B)は、x’およびy’測定値の任意の組み合わせを伴うx’、y’座標系において取得される。
5つすべての場のベクトル(または共通座標系に、必要であれば、加えて所定の許容範囲内で換算されたときの場のベクトルの任意の組み合わせ)が一致する場合、第1、第2、第3、第4、または第5の場のベクトルのうちの任意の1つまたは任意の組み合わせを組み合わせるようなフィールド測定信号を出力することができる。しかしながら、単一のセンサ素子22が故障している(1つの故障測定値を生成する)場合には、その故障センサ素子22を組み込んでいるフィールド測定値は、その故障センサ素子22を組み込んでいないフィールド測定値とは一致しないであろう。例えば、センサ素子22のBが故障している場合、センサ素子22のBからの測定値を組み込んでいる場のベクトルは、同様に故障しているであろう。この例では、第1、第2、第3、および第5の場のベクトルは、すべて、センサ素子22のBからの測定値を含み、したがって、センサ素子22のBが故障している場合に、故障値を生成するであろう。センサ素子22のA、C、およびDからの測定値を含む、第4の場のベクトルのみが、正しいであろう。
場のベクトル測定値の異なるペアは、本発明の様々な実施形態において比較されることができる。例えば、図19Aを参照すると、破線で接続されたセンサ素子20ペアAC、BDにより判定された場のベクトルは、第1の値(x、y座標系における)を提供する。図19Bを参照すると、破線で接続されたセンサ素子20ペアAD、DCにより判定された場のベクトルは、第2の値(x’、y’座標系における)を提供する。第1および第2の値は、共通座標系に換算され(例えば、第2の値を第1の値の座標系に換算することによって、または逆もまた同様)、そして比較されて、故障がセンサデバイス99内に存在するかどうかを判定することができる。この場合、図19Aで使用されたセンサ素子22のセットは、図19Bで使用されたすべてのセンサ素子22を含むが、その測定値は、異なる座標系において作り出されている。
図20A、20B、20C、および20Dを参照すると、3つの非同一直線上のセンサ素子22のうちの4つの異なる組み合わせが例示されており、それらの全てが、場のベクトル値を与える直交測定値を判定し、それらの全ては、同じ座標系(x’,y’)内に存在する。その4つの異なる組み合わせのうちの任意の2つは、少なくとも1つの共通のセンサ素子22、および少なくとも1つの共通でないセンサ素子22を有する。例えば、図20Aおよび20Bの構成は、共通のセンサ素子22のAおよびB、ならびに共通でないセンサ素子22のCおよびDを有する。図20A、20B、20C、および20Dの4つの異なる組み合わせのうちの任意の2つは、第1および第2の値を提供し、それらの値は、比較されて、故障が存在する場合、その故障を判定する。本発明のさらなる実施形態では、3つ以上の値が提供され、そして比較され、故障がセンサデバイス99内に存在するかどうかを判定する。
したがって、本発明の実施形態では、センサデバイス99は、4つセンサ素子22を備える。任意のセンサ素子22のうちの少なくとも2つは、第1の座標系において第1の直線を画定し、任意のセンサ素子22のうちの少なくとも2つは、第1の座標系とは異なる第2の座標系において、その第1の直線とは異なる第2の直線を画定する。5つ以上のセンサ素子22がセンサデバイス99内に設けられている場合、追加のセンサ素子22は、第1および第2の座標系のいずれか一方、またはその両方において同一直線上に存在することができる。コントローラ30は、制御回路32を備え、そこでは、コントローラ30は、制御回路32を使用してセンサ素子22を制御し、環境属性、例えば、磁場などのフィールドを測定し、3つ以上の対応する値、例えば、場のベクトルを生成し、その3つ以上の値の各々は、少なくとも2つのセンサ素子22の異なる組み合わせから取得され、それらの値(例えば、場のベクトル)を共通座標系に換算し、それらの値を比較し、そして故障を判定する。
本発明のさらなる実施形態では、制御回路32を使用して、センサ素子22の第1のペアを使った、第1の方向における第1のフィールド値、センサ素子22の第1のペアとは異なるセンサ素子22の第2のペアを使った、第1の方向とは異なる第2の方向における第2のフィールド値、センサ素子22の第1および第2のペアとは異なるセンサ素子22の第3のペアを使った、第1および第2の方向とは異なる第3の方向における第3のフィールド値、センサ素子22の第1、第2、および第3のペアとは異なるセンサ素子22の第4のペアを使った第1、第2および第3の方向とは異なる第4の方向における第4のフィールド値、第3の場のベクトルを測定するために使用されるセンサ素子とは異なるセンサ素子22を使った、第3の方向における第5のフィールド値、および第4の場のベクトルを測定するために使用されるセンサ素子とは異なるセンサ素子22を使った、第4の方向における第6のフィールド値、を測定する。
図17を参照すると、制御回路32は、ステップ110においてセンサデバイス99を動作させ、ステップ200においてセンサ素子22ペアを使って同じおよび異なる方向における環境属性(フィールド)を測定し、ステップ210において複数の値(例えば、場のベクトル)を生成する。制御回路32は、必要であれば、ステップ220においてそれらの値(例えば、場のベクトル)を共通座標系にさらに換算する。それらの値(例えば、場のベクトル)は、ステップ230において制御回路32を使って比較され、それらの値が一致するかどうかを判定する。環境属性(フィールド)測定値が、所定の許容範囲内で一致する場合、ステップ170において環境属性測定値信号が出力され、そこで、その測定信号は、第1、第2、第3、第4、および第5の場のベクトルまたはそれらの換算された同等の場のベクトルのうちの任意の1つまたは組み合わせに由来する1つの信号とすることができる。別の選択肢として、共通座標系における場のベクトルが、すべて、所定の許容範囲内で同じとは限らない場合に、故障が判定され、故障センサ信号が出力される(ステップ180)。
図21を参照すると、同じプロセスおよび分析が、センサ素子22の他の構成に適用されることができる。座標系の呼称は、任意であり、センサ素子22のラベルと同様である。センサ素子22ペアの様々な組み合わせが正しい値を提供し、それらの値が分析されて故障センサ素子22を判定することができる限り、本明細書に記載された方法は、センサデバイス99内で使用されることができる。さらに、本発明のセンサデバイス99は、5つ以上のセンサ素子22を組み込むことができ、制御回路32は、センサ素子22を2つ1ペアで制御して、異なる方向における同様の環境属性測定値を作り出すことができ、その測定値は、複数の値のセットを提供することができ、そのいくつかは、冗長可能とすることができる。
また、本発明の実施形態は、勾配測定、例えば、磁場勾配などのフィールド勾配を提供することもできる。上述のように、2つの異なる測定値が、x’座標系において作り出されることができ、2つの異なる測定値が、y’座標系において作り出されることができる。センサデバイス99が、故障なしと判定される(異なる測定値が共通座標系において共通のベクトルを提供する)場合、センサ素子22は、空間的にオフセットされているため、x’およびy’座標系の各々における異なる測定値が組み合わされ、勾配測定値を提供することができる。例えば、AB測定値が、CD測定値と比較され、測定される環境属性に対してy’方向の勾配に起因し得る差を判定することができる。同様に、AD測定値が、BC測定値と比較され、測定される環境属性に対してx’方向の勾配に起因し得る差を判定することができる。しかしながら、勾配は、センサ素子22内の誤差またはそれらの測定値と混同されてはならないことに注意されたい。
センサデバイス99が8つのセンサ素子22を有する場合(図9に示すように)、すなわち、2つのフィールドセンサデバイス99が、空間的なオフセット、および組み合わされたそれらのセンサ素子22を伴って提供される場合、勾配もまた、xおよびy方向において判定されることができる。例えば、左上から右下へE、F、G、およびHと表示した4つのセンサ素子22を追加した系を仮定すると、EG測定値がGH測定値と比較されてx方向における勾配を判定し、EF測定値がGH測定値と比較されてy方向における勾配を判定することができる。
本発明の実施形態は、基板を提供し、第1または第2のフィールドセンサ20A、20B、およびコントローラ30を搭載することによって、基板上の集積回路として構成されることができる。この集積回路は、ピックアンドプレース技術を使って、または対応する供給源ウエハから基板表面上にそれらを微小転写印刷することによって、基板表面上に配設されることができる。別の選択肢として、基板表面は、半導体層であってもよく、または半導体層を含んでもよく、第1または第2のフィールドセンサ20A、20Bの各々のうちの1つ以上、または任意の部分、およびコントローラ30は、半導体層内に形成され、基板表面上にワイヤ12を使って、例えば、フォトリソグラフィ法または印刷配線板の方法および材料を使って、基板上に配設された任意の集積回路と電気的に接続されることができる。別の選択肢として、制御回路32またはフィールドセンサ20は、フォトリソグラフィ法を使って半導体基板内に画定されることができる。
基板は、第1または第2のフィールドセンサ20A、20B、およびコントローラ30を支持または受容することが可能な1つ以上の表面を有する数多くの基板、例えば、2つの対向する比較的平坦で平行な両面を有する、ガラス、プラスチック、セラミック、または半導体基板のうちの1つとすることができる。基板は、例えば、10マイクロメートルから数ミリメートルまでの様々な厚さを有することができる。基板は、別のデバイスの一部分または表面とすることができ、電子回路を含むことができる。
本発明は、図面および上記の記載において詳細に例示および説明されてきたが、係る例示および説明は、例示的または代表的であり、限定的と考えるべきではない。上述の説明は、本発明のある特定の実施形態について詳述している。しかしながら、上述の内容が、文言上、どんなに詳細に表現されているようであっても、本発明は、数多くの方法で実践され得ることが理解されるであろう。本発明は、開示された実施形態に限定されない。
開示された実施形態の他の変形例は、特許請求された発明を実践する際に、図面、開示内容、および添付の特許請求の範囲を研究することから、当業者によって理解され、成し遂げられることができる。特許請求の範囲の中で、単語「備えている(comprising)」は、他の要素またはステップを除外せず、不定冠詞「a」または「an」は、複数を除外しない。単一のプロセッサまたは他のユニットは、特許請求の範囲に列挙された、いくつかのアイテムの機能を満たすことができる。ある特定の基準が、相互に異なる従属請求項の中に列挙されているという単なる事実は、これらの基準の組み合わせを使用しても有利にならないことを示しているわけではない。コンピュータプログラムは、他のハードウエアと一緒に、またはその一部として提供される光学記憶媒体またはソリッドステート媒体などの好適な媒体上に格納/分配されてもよく、また、インターネットまたは他の有線もしくは無線の電気通信システムを介するなどの他の形態でも分配されてもよい。特許請求の範囲の中のいかなる参照符号も、その範囲を限定するものと解釈してはならない。
(パーツリスト)
10 デバイス基板
12 ワイヤ
14 接触パッド
16 システム基板
20 センサ/フィールドセンサ
20A 第1のセンサ/第1のフィールドセンサ
20B 第2のセンサ/第2のフィールドセンサ
22 センサ素子
30 コントローラ
32 制御回路
34 記憶回路
36 換算回路
38 比較回路
40 出力センサ信号
42 故障センサ信号
50 位相スイッチ
52 差動増幅器
54 差動比較器
99 センサデバイス/フィールドセンサデバイス
100 センサデバイスを提供するステップ
110 センサデバイスを動作させるステップ
120 第1および第2の信号を受信するステップ
130 受信されたセンサ信号を換算するステップ
140 換算された信号を比較するステップ
150 センサが故障しているかどうかを判定するステップ
160 故障センサを判断するステップ
170 測定信号を出力するステップ
180 故障センサ信号を提供するステップ
190 必要に応じて故障センサを判定するステップ
200 フィールド方向を測定するステップ
210 場のベクトルを生成するステップ
220 場のベクトルを共通座標系に換算するステップ
230 場のベクトルが一致するかどうかを試験するステップ
240 故障センサを判定するステップ
10 デバイス基板
12 ワイヤ
14 接触パッド
16 システム基板
20 センサ/フィールドセンサ
20A 第1のセンサ/第1のフィールドセンサ
20B 第2のセンサ/第2のフィールドセンサ
22 センサ素子
30 コントローラ
32 制御回路
34 記憶回路
36 換算回路
38 比較回路
40 出力センサ信号
42 故障センサ信号
50 位相スイッチ
52 差動増幅器
54 差動比較器
99 センサデバイス/フィールドセンサデバイス
100 センサデバイスを提供するステップ
110 センサデバイスを動作させるステップ
120 第1および第2の信号を受信するステップ
130 受信されたセンサ信号を換算するステップ
140 換算された信号を比較するステップ
150 センサが故障しているかどうかを判定するステップ
160 故障センサを判断するステップ
170 測定信号を出力するステップ
180 故障センサ信号を提供するステップ
190 必要に応じて故障センサを判定するステップ
200 フィールド方向を測定するステップ
210 場のベクトルを生成するステップ
220 場のベクトルを共通座標系に換算するステップ
230 場のベクトルが一致するかどうかを試験するステップ
240 故障センサを判定するステップ
Claims (15)
- センサデバイスであって、
4つ以上のセンサ素子と、
環境属性を測定し、前記環境属性に関係した2つ以上の値を生成するように前記4つ以上のセンサ素子を制御し、故障を判定するために前記2つ以上の値を比較するように構成された制御回路を備えるコントローラと、を備え、
各値が、前記4つ以上のセンサ素子のセットから取得され、各セットが、少なくとも1つの同じセンサ素子を含み、
各セットが、他のセットに含まれない少なくとも1つの異なるセンサ素子を含むか、もしくは、前記セットが、異なる配向における前記環境属性を測定するように構成されているか、またはその両方である、センサデバイス。 - 前記4つ以上のセンサ素子は、第1のセットのセンサ素子および第2のセットのセンサ素子を備え、前記第1のセットが、前記第2のセット内にも存在する少なくとも1つのセンサ素子を備え、
前記コントローラの前記制御回路が、第1の配向の前記環境属性を測定し、かつ前記環境属性に関係する第1の値を生成するように前記第1のセットのセンサ素子を制御し、第2の配向の前記環境属性を測定し、かつ前記環境属性に関係する第2の値を生成するように前記第2のセットのセンサ素子を制御し、故障を判定するために前記第1および第2の値を比較するように構成され、
前記第1のセットが、前記第2のセット内に存在しない少なくとも1つのセンサ素子を含むか、もしくは、前記第1の配向が、前記第2の配向と同じでないか、またはその両方である、請求項1に記載のセンサデバイス。 - 前記第1および第2の値が、異なる座標系で測定され、前記制御回路が、前記第1および第2の値のうちの1つ以上を共通座標系に換算するように構成されている、請求項2に記載のセンサデバイス。
- 前記値が、場のベクトル、前記場のベクトルに由来する情報、大きさの値、角度値、または大きさの値および角度値の両方である、請求項1に記載のセンサデバイス。
- 前記値が、磁場ベクトル、前記磁場ベクトルに由来する磁気抵抗比、または前記磁場ベクトルに由来する磁気方向である、請求項1に記載のセンサデバイス。
- 前記第1のセット内の前記センサ素子が同一直線上に存在しないか、もしくは前記第2のセット内の前記センサ素子が同一直線上に存在しないか、または前記第1のセット内の前記センサ素子の測定方向が同一直線上に存在しないか、もしくは前記第2のセット内の前記センサ素子の測定方向が同一直線上に存在しない、請求項2に記載のセンサデバイス。
- 前記制御回路が、各場のベクトルを生成するために異なる方向を有する直線を画定しているセンサ素子ペアからの測定値を組み合わせるように構成されている、請求項4に記載のセンサデバイス。
- 前記異なる方向が、直交している、請求項7に記載のセンサデバイス。
- 前記4つのセンサ素子が、四角形、長方形、正方形、または円形の配列で構成されている、請求項1に記載のセンサデバイス。
- 請求項1〜9のいずれかに記載のセンサデバイスを動作させる方法であって、
前記制御回路を使用して、前記センサ素子を用いて環境属性を測定することと、
前記環境属性を表す3つ以上の値を生成するために前記センサ素子測定値を組み合わせることと、
単一の適正な値を決定するために前記値を比較することと、を含む、方法。 - 前記2つの値が、異なる座標系における測定値を表し、前記値のうちの1つ以上を共通座標系に換算することを含む、請求項10に記載の方法。
- センサ素子ペアからの測定値を組み合わせることを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記制御回路を使って場のベクトルを生成するためにセンサ素子測定値を組み合わせることを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記制御回路を使って前記値を生成するために異なる方向を有する直線を画定するセンサ素子ペアからの測定値を組み合わせることを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記異なる方向が直交する、請求項14に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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