JP2971983B2 - 地磁気センサ - Google Patents
地磁気センサInfo
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/0011—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables comprising means, e.g. flux concentrators, flux guides, for guiding or concentrating the magnetic flux, e.g. to the magnetic sensor
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗素子にて地磁
気を検出する地磁気センサ、特にバイアス磁界を発生す
るバイアス磁石に関する。
気を検出する地磁気センサ、特にバイアス磁界を発生す
るバイアス磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】地磁気は、周知のように地表上でその方
向及び大きさがほぼ一定であり、近年では、自動車等の
ナビゲーションシステムにおける方位検出装置などとし
て地磁気センサが活用されている。
向及び大きさがほぼ一定であり、近年では、自動車等の
ナビゲーションシステムにおける方位検出装置などとし
て地磁気センサが活用されている。
【０００３】地磁気の地表上での水平余力は、約０．３
ガウス程度であり、地磁気がこのように弱い磁界である
ことから、感度が高くかつ安定した動作が行える地磁気
センサが要望されている。
ガウス程度であり、地磁気がこのように弱い磁界である
ことから、感度が高くかつ安定した動作が行える地磁気
センサが要望されている。
【０００４】ところで、本出願人は、特願平２−４６９
５７号で、上述したナビゲーションシステムに好適な地
磁気センサを提案している。この地磁気センサについ
て、図２を用いて説明する。
５７号で、上述したナビゲーションシステムに好適な地
磁気センサを提案している。この地磁気センサについ
て、図２を用いて説明する。
【０００５】図２には、従来の地磁気センサ１０の概略
的な外観が示されている。ガラスなどからなる素子基板
１２の上面には、露光技術などによって磁気抵抗パター
ン１４が形成されている。この磁気抵抗パターン１４
は、磁気抵抗（ＭＲ）素子材料からなるものであって、
例えば強磁性体金属などで構成されている。具体的に
は、磁気抵抗パターン１４は、４つの電極１６間に形成
されており、各電極間でそのパターン経路が複数折返し
形成されている。
的な外観が示されている。ガラスなどからなる素子基板
１２の上面には、露光技術などによって磁気抵抗パター
ン１４が形成されている。この磁気抵抗パターン１４
は、磁気抵抗（ＭＲ）素子材料からなるものであって、
例えば強磁性体金属などで構成されている。具体的に
は、磁気抵抗パターン１４は、４つの電極１６間に形成
されており、各電極間でそのパターン経路が複数折返し
形成されている。
【０００６】素子基板１２の下面側には、バイアス磁石
１８が接合配置されている。このバイアス磁石１８は、
例えばフェライトなどからなるものであって、上記磁気
抵抗パターン１４に対してバイアス磁界を与えるもので
ある。
１８が接合配置されている。このバイアス磁石１８は、
例えばフェライトなどからなるものであって、上記磁気
抵抗パターン１４に対してバイアス磁界を与えるもので
ある。
【０００７】各電極１６には、それぞれリード２０が電
気的に接続されており、また、素子全体は樹脂モールド
が施されて外的作用から保護されている。
気的に接続されており、また、素子全体は樹脂モールド
が施されて外的作用から保護されている。
【０００８】図３には、図２に示した地磁気センサ１０
の等価回路図が示されている。磁気抵抗パターン１４を
構成する４つのパターン要素Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ
4 は、ブリッジ接続されており、Ａ−Ｂ間に電圧ＶB を
印加することにより、外部磁界Ｈ0 に応じて、出力電圧
ＶOUT が変化する。
の等価回路図が示されている。磁気抵抗パターン１４を
構成する４つのパターン要素Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ
4 は、ブリッジ接続されており、Ａ−Ｂ間に電圧ＶB を
印加することにより、外部磁界Ｈ0 に応じて、出力電圧
ＶOUT が変化する。
【０００９】図４には、バイアス磁界Ｈb と外部磁界Ｈ
0 との関係が示されている。磁気抵抗パターン１４に
は、上述したバイアス磁石１８の作用により、バイアス
磁界Ｈb が与えられている。一方、この図４に示す例に
おいては、外部磁界Ｈ0 がそのバイアス磁界と直交する
方向に生じている。この２つの磁界を合成した合成磁界
Ｈが図示の如く四角形の素子の対角方向に向くと、磁気
抵抗パターン１４から生ずる出力電圧ＶOUT が最大とな
る。
0 との関係が示されている。磁気抵抗パターン１４に
は、上述したバイアス磁石１８の作用により、バイアス
磁界Ｈb が与えられている。一方、この図４に示す例に
おいては、外部磁界Ｈ0 がそのバイアス磁界と直交する
方向に生じている。この２つの磁界を合成した合成磁界
Ｈが図示の如く四角形の素子の対角方向に向くと、磁気
抵抗パターン１４から生ずる出力電圧ＶOUT が最大とな
る。
【００１０】すなわち、磁気抵抗パターン１４は、その
各部分が長辺と短辺とで構成され、これによって磁界検
出にあたっての指向性が設定されている。
各部分が長辺と短辺とで構成され、これによって磁界検
出にあたっての指向性が設定されている。
【００１１】従って、このような地磁気センサによれ
ば、出力電圧ＶOUT から地磁気の方位を判断でき、自動
車の進行方位などの情報を提供できる。
ば、出力電圧ＶOUT から地磁気の方位を判断でき、自動
車の進行方位などの情報を提供できる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の地磁気センサは、微弱な地磁気に対して必ずしも十
分な感度とは言えず、このため、地磁気を集中・増大さ
せるために大型の磁気レンズなどが必要となったり、あ
るいは、地磁気の方位判別精度を向上させることが困難
となる問題があった。
来の地磁気センサは、微弱な地磁気に対して必ずしも十
分な感度とは言えず、このため、地磁気を集中・増大さ
せるために大型の磁気レンズなどが必要となったり、あ
るいは、地磁気の方位判別精度を向上させることが困難
となる問題があった。
【００１３】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、微弱磁界である地磁気に対す
る感度が高く、かつ、磁性体に起こるヒステリシスによ
る問題を生じない地磁気センサを提供することにある。
ものであり、その目的は、微弱磁界である地磁気に対す
る感度が高く、かつ、磁性体に起こるヒステリシスによ
る問題を生じない地磁気センサを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、磁気抵抗パターンが形成された素子基板
と、前記素子基板に接合され、前記磁気抵抗パターンに
対してバイアス磁界を与える等方性フェライトからなる
バイアス磁石と、を含む地磁気センサにおいて、前記バ
イアス磁石は、前記磁気抵抗パターン上での磁束密度が
１００〜１４０ガウスのバイアス磁界を発生することを
特徴とする。
に、本発明は、磁気抵抗パターンが形成された素子基板
と、前記素子基板に接合され、前記磁気抵抗パターンに
対してバイアス磁界を与える等方性フェライトからなる
バイアス磁石と、を含む地磁気センサにおいて、前記バ
イアス磁石は、前記磁気抵抗パターン上での磁束密度が
１００〜１４０ガウスのバイアス磁界を発生することを
特徴とする。
【００１５】
【作用】上記構成によれば、磁気抵抗パターン上での磁
束密度が適切な範囲に設定されるため、検出感度を向上
させつつヒステリシスによる問題を回避できる。
束密度が適切な範囲に設定されるため、検出感度を向上
させつつヒステリシスによる問題を回避できる。
【００１６】ここで、磁気抵抗パターン上での磁束密度
が１００ガウス以下の場合には、検出感度を極めて高め
ることも可能であるが、無視できないほどヒステリシス
の問題が生じ、地磁気センサの動作が不安定となる。従
って、１００ガウス以下では、精度の良い地磁気の検出
が行えない。
が１００ガウス以下の場合には、検出感度を極めて高め
ることも可能であるが、無視できないほどヒステリシス
の問題が生じ、地磁気センサの動作が不安定となる。従
って、１００ガウス以下では、精度の良い地磁気の検出
が行えない。
【００１７】一方、１４０ガウス以上の場合には、検出
感度が低くなり、微弱磁界である地磁気の検出において
困難性が伴う。
感度が低くなり、微弱磁界である地磁気の検出において
困難性が伴う。
【００１８】従って、本発明においては、以上のような
見地から、バイアス磁石にて生ずるバイアス磁界の大き
さを設定したものであり、このような構成によれば、地
磁気センサの能力を十分に引き出して、それを活用する
ことが可能となる。
見地から、バイアス磁石にて生ずるバイアス磁界の大き
さを設定したものであり、このような構成によれば、地
磁気センサの能力を十分に引き出して、それを活用する
ことが可能となる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。本発明に係る地磁気センサは、バイアス磁
界の強さを除き、図２に示した地磁気センサ１０と基本
的に同一の構成でありその説明を省略する。
て説明する。本発明に係る地磁気センサは、バイアス磁
界の強さを除き、図２に示した地磁気センサ１０と基本
的に同一の構成でありその説明を省略する。
【００２０】図１には、本発明者等の実験に基づく、バ
イアス磁石による磁気抵抗パターン上での磁束密度と、
地磁気センサの出力ＶOUT と、の関係が示されている。
なお、この実験例においては、外部磁界Ｈ0 は、３０エ
ルステッド（Ｏｅ）に設定されており、バイアス磁石と
しては、等方性フェライトが用いられている。
イアス磁石による磁気抵抗パターン上での磁束密度と、
地磁気センサの出力ＶOUT と、の関係が示されている。
なお、この実験例においては、外部磁界Ｈ0 は、３０エ
ルステッド（Ｏｅ）に設定されており、バイアス磁石と
しては、等方性フェライトが用いられている。
【００２１】図示されるように、磁気抵抗パターン上で
の磁束密度が４０ガウス付近において、磁気センサの出
力ＶOUT が最大となる。すなわち、検出感度が最大とな
る。しかしながら、ピーク点を含む領域１０１（１００
ガウス以下の領域）においては、ヒステリシスが無視で
きない程度に極めて大きく、このため安定した地磁気の
検出が行えないことが理解される。
の磁束密度が４０ガウス付近において、磁気センサの出
力ＶOUT が最大となる。すなわち、検出感度が最大とな
る。しかしながら、ピーク点を含む領域１０１（１００
ガウス以下の領域）においては、ヒステリシスが無視で
きない程度に極めて大きく、このため安定した地磁気の
検出が行えないことが理解される。
【００２２】従って、従来においては、このようなヒス
テリシスを回避するために、また、地磁気センサの動作
を安定させるために、大きなバイアス磁界を設定してい
た。これを具体的に説明すると、バイアス磁石は、一般
的に、その母材となるフェライトを磁場発生コイル中に
おき、フェライトに対して磁場をかけることにより形成
されるが、従来においては、上述のヒステリシスを回避
するために、また、安定した動作を保証するために、当
然のごとくフェライトを磁気飽和させてバイアス磁石を
作成していた。従って、完成されたバイアス磁石は、必
然的に、それにより生ずるバイアス磁界が大きく、図１
の例で示せば、領域１０４に示す飽和領域に磁気抵抗パ
ターン上での磁束密度が設定されていた。
テリシスを回避するために、また、地磁気センサの動作
を安定させるために、大きなバイアス磁界を設定してい
た。これを具体的に説明すると、バイアス磁石は、一般
的に、その母材となるフェライトを磁場発生コイル中に
おき、フェライトに対して磁場をかけることにより形成
されるが、従来においては、上述のヒステリシスを回避
するために、また、安定した動作を保証するために、当
然のごとくフェライトを磁気飽和させてバイアス磁石を
作成していた。従って、完成されたバイアス磁石は、必
然的に、それにより生ずるバイアス磁界が大きく、図１
の例で示せば、領域１０４に示す飽和領域に磁気抵抗パ
ターン上での磁束密度が設定されていた。
【００２３】しかし、本発明者等の種々の実験によれ
ば、図１に示すような特性が認定され、このように顕在
化された特性に基づき地磁気センサの能力を最大限に引
き出すべく設定された磁束密度が図１に示される有効領
域１０２である。
ば、図１に示すような特性が認定され、このように顕在
化された特性に基づき地磁気センサの能力を最大限に引
き出すべく設定された磁束密度が図１に示される有効領
域１０２である。
【００２４】この有効領域１０２は、１００ガウス〜１
４０ガウスの範囲内の領域であり、ヒステリシスの問題
を回避しつつ感度を高めることができる領域である。
４０ガウスの範囲内の領域であり、ヒステリシスの問題
を回避しつつ感度を高めることができる領域である。
【００２５】従って、磁気抵抗パターン上での磁束密度
が１００〜１４０ガウスのいずれかになるようにバイア
ス磁界を設定すれば、上述の効果を得ることができる。
具体的には、バイアス磁石の製造時において、強い磁場
をかけずに弱い磁場をかけることも考えられるが、その
他の手法としては、いったんフェライトを磁気飽和させ
た後に、逆方向に磁場をかけて減磁を行うことが好適で
ある。このような製造方法によれば、バイアス磁界の微
調整を精度良く行うことができる。
が１００〜１４０ガウスのいずれかになるようにバイア
ス磁界を設定すれば、上述の効果を得ることができる。
具体的には、バイアス磁石の製造時において、強い磁場
をかけずに弱い磁場をかけることも考えられるが、その
他の手法としては、いったんフェライトを磁気飽和させ
た後に、逆方向に磁場をかけて減磁を行うことが好適で
ある。このような製造方法によれば、バイアス磁界の微
調整を精度良く行うことができる。
【００２６】なお、図１に示したグラフは、上記のごと
く外部磁界Ｈ0 が３０エルステッドの場合であるが、外
部磁界の大きさを変化させると、有効領域１０２の特性
をほぼ保ったまま上下にグラフが移動し、有効領域１０
２の磁束密度の範囲は、外部磁界の大きさに対してそれ
ほど変化を受けない。バイアス磁石の母材としては、温
度特性等との関係から等方性フェライトが用いられる。
く外部磁界Ｈ0 が３０エルステッドの場合であるが、外
部磁界の大きさを変化させると、有効領域１０２の特性
をほぼ保ったまま上下にグラフが移動し、有効領域１０
２の磁束密度の範囲は、外部磁界の大きさに対してそれ
ほど変化を受けない。バイアス磁石の母材としては、温
度特性等との関係から等方性フェライトが用いられる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ヒステリシスの問題を回避しつつ地磁気の検出感度を高
めることができる。従って、ナビゲーションシステムな
どに好適な地磁気センサを提供できるという効果があ
る。
ヒステリシスの問題を回避しつつ地磁気の検出感度を高
めることができる。従って、ナビゲーションシステムな
どに好適な地磁気センサを提供できるという効果があ
る。
【図１】磁気抵抗パターン上での磁束密度と地磁気セン
サ出力との関係を示す特性図である。
サ出力との関係を示す特性図である。
【図２】地磁気センサの概略的な構成を示す外観図であ
る。
る。
【図３】地磁気センサの回路を示す回路図である。
【図４】バイアス磁界と外部磁界とにより合成される合
成磁界を示す説明図である。
成磁界を示す説明図である。
１０ 地磁気センサ １２ 素子基板 １４ 磁気抵抗パターン １８ バイアス磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 利夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 片山 素夫 愛知県愛知郡日進町浅田字下小深田７番 地 萩原電気株式会社 名古屋工場内 (72)発明者 藤田 守康 愛知県愛知郡日進町浅田字下小深田７番 地 萩原電気株式会社 名古屋工場内 (72)発明者 伊藤 昌久 静岡県浜北市内野2923番地 株式会社日 本オートメーション内 (56)参考文献 特開 平３−248009（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−203901（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01C 17/32 G01B 7/00 G01R 33/06
Claims (1)
- 【請求項１】磁気抵抗パターンが形成された素子基板
と、 前記素子基板に接合され、前記磁気抵抗パターンに対し
てバイアス磁界を与える等方性フェライトからなるバイ
アス磁石と、 を含む地磁気センサにおいて、 前記バイアス磁石は、前記磁気抵抗パターン上での磁束
密度が１００〜１４０ガウスの範囲内でいずれかの値を
もつバイアス磁界を発生することを特徴とする地磁気セ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3137965A JP2971983B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | 地磁気センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3137965A JP2971983B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | 地磁気センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH074971A JPH074971A (ja) | 1995-01-10 |
| JP2971983B2 true JP2971983B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=15210875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3137965A Expired - Fee Related JP2971983B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | 地磁気センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2971983B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4273847B2 (ja) * | 2003-06-11 | 2009-06-03 | パナソニック株式会社 | 磁気センサの製造方法 |
| KR101122310B1 (ko) * | 2007-02-26 | 2012-03-21 | 가부시키가이샤후지쿠라 | 자기 센서 모듈 및 피스톤 위치 검출 장치 |
| US10408892B2 (en) | 2013-07-19 | 2019-09-10 | Allegro Microsystems, Llc | Magnet with opposing directions of magnetization for a magnetic sensor |
-
1991
- 1991-06-10 JP JP3137965A patent/JP2971983B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH074971A (ja) | 1995-01-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990727 |
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