JP3528813B2 - 方位計及び方位の測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気抵抗素子を用い
た方位計及び方位の測定方法、特に磁気抵抗素子にバイ
アス磁界を印加しながら方位を測定する方位計及び方位
の測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気抵抗素子はその磁化容易軸方向に電
流を流したときに、それに直角な方向に磁界を印加する
と、電流の方向での抵抗は磁界の大きさによって減少す
る磁気抵抗効果を持つ。抵抗と印加する磁界強度との関
係はほぼ２次関数で近似することが出来て、図８のよう
に Ｒ＝Ｒ0 （１−α（Ｈ／Ｈk ） ²） となっている。ここで、Ｒ0 は無磁界時の抵抗、αは抵
抗率変化率、Ｈｋは飽和磁界である。

【０００３】磁気抵抗素子に１／２・Ｈｋ程度のバイア
ス磁界を印加した状態では、外部磁界と抵抗とはほぼ直
線関係にある。地磁気の水平成分は最大０．４Ｏｅであ
るから、適当なバイアスを印加すると方位を測定するこ
とができる。

【０００４】４個の直交する磁気抵抗素子９１，９２，
９３，９４を図９のようにフルブリッジに組み、磁気抵
抗素子の電流方向に対して４５°の角度になるように２
つの直交するバイアス磁界を印加できるように２個のバ
イアスコイル１０１，１０２を磁気抵抗素子の外部に付
けたホルダーに巻き付けた方位計が用いられている。そ
れを図１０に断面模式図、図１１に外観図で示してい
る。

【０００５】方位を測定する際には、一方のバイアスコ
イル１０１（ｘ方向コイルとする）によって、フルブリ
ッジになった４個の磁気抵抗素子９１，９２，９３，９
４に＋ｘ方向バイアスを印加しながら、フルブリッジに
なった磁気抵抗素子間の中間電位差を測定し、次に同じ
バイアスコイル１０１によって磁気抵抗素子に−ｘ方向
バイアスを印加しながら、磁気抵抗素子間の中間電位差
を測定する。＋ｘ方向バイアス印加時と−ｘ方向バイア
ス印加時の中間電位差同士の差を求めると、この差が地
磁気の水平分力とｘ軸方向との角度θの正弦と比例した
ものになる。

【０００６】次に他方のバイアスコイル１０２（ｙ方向
コイルとする）によって、フルブリッジになった４個の
磁気抵抗素子９１，９２，９３，９４に＋ｙ方向バイア
スを印加しながら、フルブリッジになった磁気抵抗素子
間の中間電位差を測定し、次いで同じバイアスコイル１
０２によって磁気抵抗素子に−ｙ方向バイアスを印加し
ながら磁気抵抗素子間の中間電位差を測定する。＋ｙ方
向バイアス印加時と−ｙ方向バイアス印加時の中間電位
差同士の差を求めると、この差が地磁気の水平分力の方
向θとはｓｉｎ（π／２−θ）に、すなわち角度θの余
弦と比例する。

【０００７】これらｙ方向出力Ｖｙとｘ方向出力Ｖｘか
ら地磁気の水平分力の方向 θ＝ａｔａｎＶｘ／Ｖｙ として、方位が測定出来る。

【０００８】以上のことは原理として正しいのである
が、磁気抵抗素子への印加磁界と抵抗との関係にはヒス
テリシスがあり、図８に示したものよりも、むしろ図１
２のようになる。印加磁界強度を上げていくと図１２の
上のカーブを辿り飽和となる、そこから印加磁界を下げ
ていくと下のカーブを辿ると言われている。

【０００９】そこで、方位を測定する際に、このヒステ
リシスの影響を考慮して、バイアス磁界を印加する前に
飽和磁界を印加しておくことが行われている。

【００１０】例えば、特開平5-157565号公報にあるよう
に、上で説明した磁気抵抗素子と２つの直交するバイア
スコイルからなる方位計を用いて方位を測定する際に、
＋ｘ方向に飽和磁界Ｈｋを印加し、次いで＋ｘ方向バイ
アス磁界Ｈｂを印加しながら磁気抵抗素子間の中間電位
差を測定する。そして同じバイアスコイルによって−ｘ
方向に飽和磁界−Ｈｋを印加し、次いで−ｘ方向バイア
ス磁界−Ｈｂを印加しながら磁気抵抗素子間の中間電位
差を測定する。このようにして求めた＋ｘ方向バイアス
印加時と−ｘ方向バイアス印加時の中間電位差同士の差
をｘ方向出力Ｖｘとする。

【００１１】次に他方のバイアスコイルによって、＋ｙ
方向に飽和磁界を印加し、次いで＋ｙ方向バイアスを印
加しながら磁気抵抗素子間の中間電位差を測定する。そ
して同じバイアスコイルによって−ｙ方向に飽和磁界を
印加し、次いで−ｙ方向バイアスを印加しながら磁気抵
抗素子間の中間電位差を測定する。このようにして求め
た＋ｙ方向バイアス印加時と−ｙ方向バイアス印加時の
中間電位差同士の差をｙ方向出力Ｖｙとする。これらＶ
ｘとＶｙから上記と同じように方位を測定するものであ
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上で説明したフルブリ
ッジに組み立てた４個の直交する磁気抵抗素子は一枚の
セラミック基板上にＮｉ系合金膜を蒸着し、エッチング
によってつづら折り状の各磁気抵抗素子を形成すること
ができる。そのために極めて小さく、また薄いものとす
ることができる。しかし、それをｘ方向、ｙ方向に取り
巻いて形成した２個のバイアスコイルは磁気抵抗素子ブ
リッジの外周に設けられているために、厚さが３ｍｍ程
度で面積が１０ｍｍ×１０ｍｍ程度の物となっていた。
このように厚さが大きいために、電子方位計を組み込ん
だリストウオッチが大きなものとなっていた。

【００１３】方位を測定する手順を上で説明したが、ｘ
方向コイルで＋ｘ方向と−ｘ方向のバイアスを印加して
測定し、ｙ方向コイルで＋ｙ方向と−ｙ方向のバイアス
を印加して測定し、その後演算するので、４回の測定が
必要なものであった。

【００１４】更に、ヒステリシスの影響をなくすため
に、バイアス磁界を印加する前にバイアス磁界と同じ方
向の飽和磁界を印加することが行われている。飽和磁界
を印加した後にバイアス磁界を印加すると磁気抵抗素子
の抵抗と磁界曲線（図１２参照）の勾配が小さくなっ
て、測定する出力が低くなってしまっている。

【００１５】そこで、本発明の目的とするところは、厚
さを極めて薄く且つ面積を小さくすることのできる方位
計を提供することである。

【００１６】また、本発明の他の目的は、従来よりもコ
イルへの通電回数を減らし、測定回数を少なくすること
のできる方位計を提供することである。

【００１７】本発明の更なる目的は、従来よりもコイル
への通電回数を減らし、測定回数を少なくすることので
きる方位の測定方法を提供することである。

【００１８】本発明の更に他の目的は、出力を高くした
方位の測定方法を提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の方位計は、十字
形平面の外周に沿って平面状に並べられた平面コイル
と、その平面コイル面の同じ側にあって、平面コイル面
と平行な平面内に設けられた磁気抵抗素子２個からなる
少なくとも１組の磁気抵抗素子対とを有しているものに
おいて、前記十字形平面の各突出部の両側にある平面コ
イルの電線はその突出部の凸状頂点から凹状頂点までの
間互いに平行となった１組の対辺対を構成し、前記各磁
気抵抗素子対を構成している２個の磁気抵抗素子それぞ
れは前記１組の対辺対の辺それぞれのみと３０°よりも
大きく９０°よりも小さい角度で交差している長手方向
を持つとともに、それらの長手方向は互いに非平行であ
り、また各磁気抵抗素子対の磁気抵抗素子の一方の端部
同士は接続されているとともに、他方の端部間に測定用
電圧が印加されるようになっていて、前記一方の端部か
ら中間電位出力を取り出すようになっていることを特徴
とするものである。

【００２０】この方位計は前記磁気抵抗素子対は２組あ
ることができる。その場合、前記磁気抵抗素子対２組に
ある各一方の磁気抵抗素子２個それぞれの長手方向が前
記平面コイルの対辺対の同じ方向をした辺のみと交差し
ているとともに、平面コイルの同じ方向をした辺と交差
している磁気抵抗素子同士の長手方向は非平行になって
いることができる。またあるいは、前記磁気抵抗素子対
の１組にある磁気抵抗素子の長手方向が前記平面コイル
の対辺対の辺のみと交差しているとともに、前記磁気抵
抗素子対のうち他の１組にある磁気抵抗素子の長手方向
が前記対辺対と直角な対辺対の辺のみと交差しているこ
とができる。

【００２１】本発明の方位計は、上記において前記磁気
抵抗素子対は４組あり、前記磁気抵抗素子対のうち２組
にある各一方の磁気抵抗素子２個の長手方向それぞれが
前記平面コイルの対辺対の同じ方向をした辺のみと交差
しているとともに、前記磁気抵抗素子対のうち他の２組
にある磁気抵抗素子の長手方向が前記対辺対と直角な対
辺対の辺のみと交差していて、平面コイルの同じ方向の
辺と交差している磁気抵抗素子同士の長手方向は非平行
になっていることが好ましい。

【００２２】本発明の上記方位計において、前記各磁気
抵抗素子の長手方向が平面コイルの各辺と交差する角度
が４５°以上で９０°よりも小さいことが好ましく、ま
たこの交差角度のばらつきが±５°以内であることが好
ましい。その交差する角度が４５°であることが更に好
ましい。

【００２３】本発明の方位の測定方法は、十字形平面の
外周に沿って平面状に並べられた平面コイルと、その平
面コイル面の同じ側にあって、平面コイル面と平行な平
面内に設けられた磁気抵抗素子２個からなる少なくとも
１組の磁気抵抗素子対とを有しており、前記十字形平面
の各突出部の両側にある平面コイルの電線はその突出部
の凸状頂点から凹状頂点までの間互いに平行となった１
組の対辺対を構成し、前記各磁気抵抗素子対を構成して
いる２個の磁気抵抗素子それぞれは前記１組の対辺対の
辺それぞれのみと３０°よりも大きく９０°よりも小さ
い角度で交差している長手方向を持つとともに、それら
の長手方向は互いに非平行であり、また各磁気抵抗素子
対の磁気抵抗素子の一方の端部同士は接続されているも
のを用いて、前記平面コイルに直流電流を流して、前記
磁気抵抗素子の磁化が少なくとも長手方向に飽和する大
きさの直流磁界を磁気抵抗素子に印加し、前記直流電流
と反対向きで所定の大きさの直流電流を前記平面コイル
に流して前記磁気抵抗素子の長手方向と直角方向にバイ
アス直流磁界を印加している間に、磁気抵抗素子対の磁
気抵抗素子の他方の端部間に測定用電圧を印加して、前
記接続されている端部から中間電位出力を取りだし、次
に前記平面コイルに先に飽和させたときとは反対向きの
直流電流を流して、前記磁気抵抗素子が長手方向と直角
方向に飽和する大きさの直流磁界を磁気抵抗素子に印加
し、その直流電流と反対向きで所定の大きさの直流電流
を前記平面コイルに流して前記磁気抵抗素子の長手方向
と直角方向にバイアス直流磁界を印加している間に、磁
気抵抗素子対の磁気抵抗素子の他方の端部間に測定用電
圧を印加して、前記接続されている端部から中間電位出
力を取りだして、前記各々のバイアス直流磁界を印加し
ているときに取り出した中間電位出力２つの差を求め、
それに基づいて方位を求めることを特徴とするものであ
る。

【００２４】本発明の上記方位の測定方法において、十
字形平面の外周に沿って平面状に並べられた平面コイル
と、その平面コイル面の同じ側にあって、平面コイル面
と平行な各平面内に設けられたそれぞれ磁気抵抗素子２
個からなる磁気抵抗素子対２組とを有しており、前記十
字形平面の各突出部の両側にある平面コイルの電線はそ
の突出部の凸状頂点から凹状頂点までの間互いに平行と
なった１組の対辺対を構成し、前記各磁気抵抗素子対を
構成している２個の磁気抵抗素子それぞれは前記１組の
対辺対の辺それぞれのみと３０°よりも大きく９０°よ
りも小さい角度で交差している長手方向を持つととも
に、それらの長手方向は互いに非平行であり、前記磁気
抵抗素子対２組にある各一方の磁気抵抗素子２個それぞ
れの長手方向が前記平面コイルの同じ方向をした辺のみ
と交差しているとともに、各磁気抵抗素子対の一方の磁
気抵抗素子と他方の磁気抵抗素子の長手方向は互いに非
平行となっており、平面コイルの同じ辺と交差している
磁気抵抗素子同士の長手方向は非平行になっており、ま
たこの磁気抵抗素子対の各磁気抵抗素子の一方の端部同
士は接続されているものを用いて、前記接続されている
端部から中間電位出力を取り出す際に２組の磁気抵抗素
子対の中間電位出力差を取り出し、前記各バイアス直流
磁界を印加しているときに取り出した中間電位出力差２
つの差を求め、それに基づいて方位を求めることができ
る。

【００２５】また本発明の方位の測定方法において、十
字形平面の外周に沿って平面状に並べられた平面コイル
と、その平面コイル面の同じ側にあって、平面コイル面
と平行な平面内に設けられたそれぞれ磁気抵抗素子２個
からなる２組の磁気抵抗素子対とを有しており、前記十
字形平面の各突出部の両側にある平面コイルの電線はそ
の突出部の凸状頂点から凹状頂点までの間互いに平行と
なった１組の対辺対を構成し、前記各磁気抵抗素子対を
構成している２個の磁気抵抗素子それぞれは前記１組の
対辺対の辺それぞれのみと３０°よりも大きく９０°よ
りも小さい角度で交差している長手方向を持つととも
に、それらの長手方向は互いに非平行であり、前記磁気
抵抗素子対の１組にある磁気抵抗素子の長手方向が前記
平面コイルの対辺対の辺のみと交差しているとともに、
前記磁気抵抗素子対のうち他の１組にある磁気抵抗素子
の長手方向が前記対辺対と直角な対辺対の辺のみと交差
しており、また各磁気抵抗素子対の磁気抵抗素子の一方
の端部同士は接続されているものを用いて、前記各バイ
アス直流磁界を印加しているときに、各磁気抵抗素子対
について取り出した中間電位出力２つの差を求め、両磁
気抵抗素子対についての中間電位出力の差に基づいて方
位を求めることができる。

【００２６】本発明の上記方位の測定方法において、十
字形平面の外周に沿って平面状に並べられた平面コイル
と、その平面コイル面の同じ側にあって、平面コイル面
と平行な平面内に設けられたそれぞれ磁気抵抗素子２個
からなる４組の磁気抵抗素子対とを有しており、前記十
字形平面の各突出部の両側にある平面コイルの電線はそ
の突出部の凸状頂点から凹状頂点までの間互いに平行と
なった１組の対辺対を構成し、前記各磁気抵抗素子対を
構成している２個の磁気抵抗素子それぞれは前記１組の
対辺対の辺それぞれのみと３０°よりも大きく９０°よ
りも小さい角度で交差している長手方向を持つととも
に、それらの長手方向は互いに非平行であり、前記磁気
抵抗素子対のうち２組にある各一方の磁気抵抗素子２個
の長手方向が前記平面コイルの対辺対の同じ方向をした
辺のみと交差しているとともに、前記磁気抵抗素子対の
うち他の２組にある磁気抵抗素子の長手方向が前記対辺
対と直角な対辺対の各辺のみと交差していて、平面コイ
ルの同じ方向の辺と交差している磁気抵抗素子同士の長
手方向は非平行になっており、また各磁気抵抗素子対の
磁気抵抗素子の一方の端部同士は接続されているものを
用いて、前記接続されている端部から中間電位出力を取
り出す際に、平面コイルの同じ対辺と交差している２組
の磁気抵抗素子対の中間電位出力差を取り出し、前記各
バイアス直流磁界を印加しているときに磁気抵抗素子対
の各２組について取り出した中間電位出力差２つの間の
差を求め、その中間電位出力差２つの間の差２つに基づ
いて方位を求めることがより好ましい。

【００２７】上記本発明の方位の測定方法において、前
記各磁気抵抗素子の長手方向が平面コイルの各辺と交差
する角度が４５°以上で９０°よりも小さいことが好ま
しい。更にこの交差する角度が４５°であることは最も
好ましいものである。

【００２８】上記本発明の方位の測定方法において、各
磁気抵抗素子対の一方の磁気抵抗素子の長手方向は他方
の磁気抵抗素子の長手方向と直角になっていて、平面コ
イルの同じ方向の辺と交差している磁気抵抗素子同士の
長手方向は互いに直角になっていることが好ましい。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の方位計の第一実施例の平
面図を図１に示している。図１で１は十字形平面の外周
に沿って平面状に並べられた平面コイルで数十回巻かれ
ている。この平面コイル面の同じ側に、この図では下側
に、この平面コイル面と平行な平面内に磁気抵抗素子対
２，３，４，５が４組設けられている。磁気抵抗素子対
２，３，４，５それぞれは２個の磁気抵抗素子２１と２
２，３１と３２，４１と４２，５１と５２からなってい
る。平面コイル１は、十字形平面の突出部１１の両側に
ある電線がその突出部の凸状頂点から凹状頂点までの
間、すなわち１１ａから１１ｂの間と、１１ａ′から１
４ｂの間で平行となった対辺対１１ｃと１１ｃ′を、突
出部１２の両側にある電線がその突出部の凸状頂点から
凹状頂点までの間、すなわち１２ａから１２ｂの間と、
１２ａ′から１１ｂの間で平行となった対辺対１２ｃと
１２ｃ′を、突出部１３の両側にある電線がその突出部
の凸状頂点から凹状頂点までの間、すなわち１３ａから
１３ｂの間と、１３ａ′から１２ｂの間で平行となった
対辺対１３ｃと１３ｃ′を、突出部１４の両側にある電
線がその突出部の凸状頂点から凹状頂点までの間、すな
わち１４ａから１４ｂの間と、１４ａ′から１３ｂの間
で平行となった対辺対１４ｃと１４ｃ′を構成してい
る。

【００３０】磁気抵抗素子対２の一方の磁気抵抗素子２
１の長手方向は平面コイル１の対辺対の１辺１１ｃのみ
と３０°よりも大きく９０°よりも小さい角度で、好ま
しくは４５°以上で９０°よりも小さい角度で、この実
施例では４５°で交差している。磁気抵抗素子対２の他
方の磁気抵抗素子２２の長手方向は平面コイル１のその
対辺すなわち辺１１ｃ′のみと３０°よりも大きく９０
°よりも小さい角度で、好ましくは４５°以上で９０°
よりも小さい角度で、この実施例では４５°で交差して
いる。そして、磁気抵抗素子２１の長手方向は磁気抵抗
素子２２の長手方向と非平行、この実施例では直角とな
っていて、これら磁気抵抗素子２１と２２の一方の端部
（この実施例では平面コイル１の内側にある端部）同士
は接続されている。他の磁気抵抗素子対３，４，５につ
いても、各一方の磁気抵抗素子３１，４１，５１の長手
方向は平面コイル１の対辺対の１辺１３ｃ，１２ｃ′，
１４ｃ′それぞれのみと、各他方の磁気抵抗素子３２，
４２，５２の長手方向は平面コイル１の各対辺１３
ｃ′，１２ｃ，１４ｃそれぞれのみと、３０°よりも大
きく９０°よりも小さい角度で、好ましくは４５°以上
で９０°よりも小さい角度で、この実施例では４５°で
交差している。そして、磁気抵抗素子３１，４１，５１
それぞれの長手方向は、磁気抵抗素子対のそれぞれの対
応する磁気抵抗素子３２，４２，５２の長手方向と非平
行、この実施例では直角となっていて、磁気抵抗素子３
１と３２の一方の端部（この実施例では平面コイル１の
内側にある端部）同士、磁気抵抗素子４１と４２の一方
の端部（この実施例では平面コイル１の内側にある端
部）同士、磁気抵抗素子５１と５２の一方の端部（この
実施例では平面コイル１の内側にある端部）同士それぞ
れが接続されている。また、平面コイル１の辺１１ｃ、
１３ｃ′と交差している２個の磁気抵抗素子２１と３２
はその長手方向が非平行、この実施例では直角となって
いる。すなわち同じ方向のコイル辺１１ｃ、１３ｃ′と
交差している２個の磁気抵抗素子２１と３２はそれらの
長手方向が非平行となっている。同様に同じ方向のコイ
ル辺１１ｃ′と１３ｃ、１２ｃ′と１４ｃ、１２ｃと１
４ｃ′と交差しているそれぞれ２個の磁気抵抗素子２２
と３１，４１と５２，４２と５１はその長手方向が非平
行、この実施例では直角となっている。

【００３１】この方位計は基板上に、磁気抵抗素子を形
成し、さらに平面コイルを形成している。基板の厚さは
０．７ｍｍである。基板上に成膜した磁気抵抗素子や平
面コイルなどの薄膜の部分の厚さは、４０〜５０μm で
ある。基板の縦横寸法は３ｍｍ×４ｍｍである。

【００３２】図１に示した方位計の第一実施例をよりよ
く理解できるように、その磁気抵抗素子を底面からみた
拡大平面図を図２に、また回路図を図３に示している。
平面コイル１に直流電流を流したとき、平面コイル面に
平行な面には、コイルの内側から外へ、あるいは外から
内側へ向いた直流磁界が生じるので、磁気抵抗素子対に
直流磁界が印加されることになる。図３で平面コイル１
を一巻きのコイルで示しているが、このコイルに右回り
の電流Ｉｂが流れると磁気抵抗素子２１，３２にはｘ方
向の磁界が、磁気抵抗素子２２，３１には−ｘ方向の磁
界が、磁気抵抗素子４１，５２にはｙ方向の磁界が、磁
気抵抗素子４２，５１には−ｙ方向の磁界が印加され
る。平面コイル１にそれとは反対方向の電流−Ｉｂが流
されると各磁気抵抗素子には先ほどと反対方向の磁界が
印加される。

【００３３】磁気抵抗素子の長手方向に電流を流すとき
に、磁気抵抗素子面で長手方向と直角方向に磁界を印加
した場合、磁気抵抗素子の抵抗は図８のように磁界の大
きさに応じて減少し、その磁界の印加方向によって図１
２のようにヒステリシスがある。

【００３４】本発明のように、磁気抵抗素子を平面コイ
ルの辺と３０°〜９０°で交差している場合は、長手方
向の直角方向に対して３０°〜６０°の方向に外部磁界
が印加されることになる。その場合磁気抵抗素子は長手
方向に形状磁気異方性があり、形状磁気異方性磁界と外
部磁界の合成ベクトルが磁気抵抗素子に印加されたのと
同じになる。そのために、磁気抵抗素子に外部磁界を印
加したときの外部磁界と抵抗の関係は図４に示すグラフ
のようになる。図４では正方向に大きな磁界を掛けてお
いて、徐々にその掛けている磁界の大きさを小さくして
いったときの抵抗の変化を示している。印加磁界が負に
なったときに極小の抵抗を持つので、負で所定の大きさ
の磁界を印加しているときに、印加磁界の変化に対する
抵抗の変化率が最も大きくなる。この抵抗と磁界との関
係グラフは、負方向に大きな磁界を掛けておいて、次第
に印加磁界を大きくしていった場合には、図４のグラフ
と磁界０の線に対して対称のグラフとなる。

【００３５】そこで本発明において、図１〜３に示す第
一実施例の方位計を用いて方位を測定するに際して、平
面コイル１に直流電流を図３で右回りに流して、磁気抵
抗素子２１〜５２の磁化が少なくとも長手方向に飽和す
る大きさの直流磁界を磁気抵抗素子２１〜５２に印加
し、その直流電流と反対向き（図３で左回り）で所定の
大きさの直流電流をその平面コイル１に流して磁気抵抗
素子の長手方向と直角方向にバイアス直流磁界を印加し
ている間に、磁気抵抗素子対の各磁気抵抗素子の他方の
端部同士間に測定用電圧Ｖｃｃを印加して、接続されて
いる端部から中間電位出力を取り出す。図３で右回りに
直流電流を流して、磁気抵抗素子２１〜５２の磁化が少
なくとも長手方向に飽和する大きさの直流磁界を磁気抵
抗素子２１〜５２に印加すると、いずれの磁気抵抗素子
も図４のグラフの右端の状態となる。直流電流を減少さ
せるか、あるいは切って、その直流電流とは反対向き、
図３で左回りであって、印加磁界に対する抵抗変化率が
最大となる付近の大きさの磁界、すなわち所定の大きさ
の直流電流による直流磁界を印加しておいて、磁気抵抗
素子同士の接続されている端部から中間電位出力を取り
出す。いま地磁気の水平成分の大きさをＨｅとして、そ
の地磁気の水平成分Ｈｅのｘ軸となす角度をθとする。
磁気抵抗素子２１と磁気抵抗素子２２の中間電位出力
は、 Vcc ・（1/2 −1/(2・Rb) ・βHecos θ） となる。なお、ここでβは抵抗の磁界に対する変化率で
あって、Rbはバイアス磁界Ｈｂのみが印加されていると
きの磁気抵抗素子の抵抗である。

【００３６】この実施例では、磁気抵抗素子対２と磁気
抵抗素子対３の接続されている端部の中間電位出力の間
の差を図３のＶｘとして取りだしているので、中間電位
出力差Ｖｘは Vx(+)= Vcc・((1/2 −1/(2・Rb) ・βHecos θ) −(1/2
+1/(2 ・Rb) ・βHecosθ))= −Vcc ・1/Rb・βHecos
θ となる。

【００３７】同様にして、磁気抵抗素子対４と磁気抵抗
素子対５の接続されている端部の中間電位出力の間の差
を図３のＶｙとして取りだしているので、中間電位出力
差Ｖｙは Vy(+)= Vcc・((1/2 −1/(2・Rb) ・βHesin θ) −(1/2
+1/(2 ・Rb) ・βHesinθ))= −Vcc ・1/Rb・βHesin
θ となる。

【００３８】次に、平面コイル１に上とは反対向き（図
３で左回り）に直流電流を流して、磁気抵抗素子２１〜
５２の磁化が少なくとも長手方向に飽和する大きさの直
流磁界を磁気抵抗素子２１〜５２に印加し、その直流電
流とは反対向き（図３で右回り）で所定の大きさの直流
電流をその平面コイル１に流して磁気抵抗素子の長手方
向と直角方向にバイアス直流磁界を印加している間に、
上と同様に磁気抵抗素子対の各磁気抵抗素子の他の端部
同士間に測定用電圧Ｖｃｃを印加して、接続されている
端部から中間電位出力を取り出す。このときに印加する
磁界の大きさは、絶対値で上とほぼ同じ大きさの磁界と
すると、印加磁界に対する抵抗変化率が最大となる。

【００３９】この場合の磁気抵抗素子対２と磁気抵抗素
子対３の接続されている部分の中間電位出力の間の差を
図３のＶｘとして取り出すと、中間電位出力差ＶｘはVx
(-)=Vcc ・1/Rb・βHecos θとなる。また、磁気抵抗素
子対４と磁気抵抗素子対５の接続されている端部の中間
電位出力の間の差を図３のＶｙとして取り出すと、中間
電位出力差Ｖｙは Vy(-)=Vcc ・1/Rb・βHesin θ となる。

【００４０】これらの両中間電位出力差をｘ方向とｙ方
向について差を求めると、 ｘ方向のＶ=Vx(+)−Vx(-) ＝−2Vcc・1/Rb・βHecos θ ｙ方向のＶ=Vy(+)−Vy(-) ＝−2Vcc・1/Rb・βHesin θ となるので、地磁気の水平成分がｘ軸となす角度θは θ=atan （ｙ方向のＶ/ ｘ方向のＶ） として求めることができる。

【００４１】上の説明から明らかなようにある方向に直
流電流を流しているときに、磁気抵抗素子対２と３及び
磁気抵抗素子対４と５の２組ずつにｘ方向とｙ方向のバ
イアス磁界を印加したときの中間電位出力差を同時に求
めることができるとともに、反対方向に直流電流を流し
ているときに、磁気抵抗素子対２と３及び磁気抵抗素子
対４と５の２組ずつに−ｘ方向と−ｙ方向のバイアス磁
界を印加したときの中間電位出力差を同時に求めること
ができる。

【００４２】本発明の方位計の第二の実施例について回
路図を図５に示している。ここに示している方位計は図
３の回路図に示した方位計から、磁気抵抗素子対３と５
を除いたものである。そのために、図３では磁気抵抗素
子対２と３の中間電位出力差、及び磁気抵抗素子対４と
５の中間電位出力差を求めていたのに対して、図５の方
位計では磁気抵抗素子対２と４それぞれの中間電位出力
を求めるようになっている。参照符号は図１〜３と同じ
ものを用いて示している。

【００４３】一方向に所定のバイアス磁界を印加したと
き磁気抵抗素子対２の中間電位出力を求めると、 Vx(+)=Vcc ・（1/2 −1/(2・Rb) ・βHecos θ） であり、反対方向に所定の直流磁界を印加したときの中
間電位出力は Vx( −)= Vcc・（1/2+1/(2・Rb) ・βHecos θ） である。

【００４４】また、一方向に所定のバイアス磁界を印加
したとき磁気抵抗素子対４の中間電位出力を求めると、 Vy(+)=Vcc ・（1/2 −1/(2・Rb) ・βHesin θ） であり、反対方向に所定の直流磁界を印加したときの中
間電位出力は Vy( −)=Vcc ・（1/2+1/(2・Rb) ・βHesin θ） なので、これら両中間電位出力をｘ方向、ｙ方向それぞ
れについて差を求めると、 ｘ方向のＶ=Vx(+)−Vx(-) ＝−Vcc ・1/Rb・βHecos θ ｙ方向のＶ=Vy(+)−Vy(-) ＝−Vcc ・1/Rb・βHesin θ となる。この出力を第一実施例の出力と比べると、半分
になっている。これは第一実施例ではフルブリッジにな
っていたものが、ここではハーフブリッジになっている
ためである。地磁気の水平成分がｘ軸となす角度θは θ=atan （ｙ方向のＶ/ ｘ方向のＶ） として求めることができる。

【００４５】この実施例において上の説明から明らかな
ように、一方向に直流電流を流しているときに磁気抵抗
素子対２および磁気抵抗素子対４にｘ方向とｙ方向のバ
イアスを印加したときの中間電位出力を同時に求めるこ
とができる。とともに、反対方向に直流電流を流してい
るときに磁気抵抗素子対２および磁気抵抗素子対４に−
ｘ方向と−ｙ方向のバイアスを印加したときの中間電位
出力も同時に求めることができる本発明の方位計の第三
実施例について、回路図を図６に示している。ここに示
している方位計は図３の回路図に示した方位計から、磁
気抵抗素子対４と５を除いたものである。ここでは磁気
抵抗素子対２と３の中間電位出力差を求めるようになっ
ている。参照符号は図１〜３，５と同じものを用いて示
している。

【００４６】一方向に電流を流して、所定の磁界を印加
したときの磁気抵抗素子対２と、磁気抵抗素子対３の中
間電位出力差は第一実施例と同様に Vx(+) = −Vcc ・1/（2 ・Rb）・βHecos θ であり、反対方向に電流を流して、所定の磁界を印加し
たときの磁気抵抗素子対２と、磁気抵抗素子対３の中間
電位出力差は同様にして Vx(-) =Vcc・1/（2 ・Rb）・βHecos θ となる。これら両方向磁界を印加したときの両中間電位
出力差の間の差を求めると ｘ方向のＶ=Vx(+)−Vx(-) ＝−Vcc ・1/Rb・βHecos θ となる。この式から地磁気の水平成分のｘ軸との角度θ
を求めることができる。しかし、ｙ方向の出力差Ｖを測
定していないので＋／−θの区別が出来ないという欠点
がある。またθはＶｃｃの関数となっているので、定電
流回路が必要となる。

【００４７】本発明の方位計の第四の実施例について回
路図を図７に示す。この方位計は図６の方位計から更に
磁気抵抗素子対３を除いたものである。ここでは磁気抵
抗素子対２の中間電位出力を求めるようになっている。
参照符号は図１〜３，５，６と同じものを用いて示して
いる。

【００４８】一方向に電流を流して所定の磁界を印加し
たときの磁気抵抗素子対２の中間電位出力は第二の実施
例と同様に Vx(+)= Vcc・(1/2−1/(2・Rb) ・βHecos θ) であり、反対方向に所定の直流磁界を印加したときの磁
気抵抗素子対２の中間電位出力は Vx( −)=Vcc ・(1/2+1/(2 ・Rb) ・βHecos θ) である。両方向磁界を印加したときの両中間電位出力差
は ｘ方向のＶ=Vx(+)−Vx(-) ＝−Vcc ・1/Rb・βHecos θ となる。この式から地磁気の水平成分のｘ軸との角度θ
を求めることができる。しかしここでもｙ方向の出力差
Ｖを測定していないだけ、＋／−θの区別が出来ないと
いう欠点がある。またθはＶｃｃの関数となっているの
で、定電流回路が必要となる。

【００４９】第一から第四の実施例の説明では、磁気抵
抗素子と平面コイルの各辺とが交差する角度をπ／４す
なわち４５°として説明したが、この交差する角度が３
０°よりも大きく９０°よりも小さければ方位を測定出
来る。この角度内でも４５°以上９０°よりも小さけれ
ば抵抗の磁界に対する変化が大きいので好ましいが、角
度が小さすぎると図４の極小値近傍で抵抗の磁界に対す
る変化の大きい領域が狭まり、適当なバイアス磁界の設
定が難しくなるため、４５°のときが最も取り扱いやす
い。

【００５０】また、平面コイル１の１辺と交差している
２個の磁気抵抗素子の長手方向が互いに直角になってい
るもの、１組の磁気抵抗素子対の２個の磁気抵抗素子の
長手方向が互いに直角となっているものについて上の実
施例では説明したが、お互いが非平行であればよい。し
かし、直角となっているものが最も扱いやすい。なお、
磁気抵抗素子と辺の交差角度は、素子対においてミラー
（鏡像）の関係にすることが好ましい。一方が１０°で
他方が６０°ではブリッジ回路の出力がばらつく。ミラ
ーの関係に近づけると出力のバラツキが低減されて正弦
波状になる。そこで、磁気抵抗素子対において、磁気抵
抗素子が各辺と交差する角度の差は±５°以内とする。
さらに好ましくは、方位計の全ての磁気抵抗素子につい
て、各々の磁気抵抗素子が各辺と交差する角度のバラツ
キを±５°以内とする。

【００５１】第一実施例にある方位計を試作した。磁気
抵抗素子として、膜厚を３０ｎｍと３１．５ｎｍのもの
を作製した。３０ｎｍ厚のもののほうが反磁界の影響が
少なく、厚みを厚くすると見かけの反磁界が大きくなる
ので、必要な飽和磁界やバイアス磁界を印加するために
コイル電流を大きくする必要が出てくる。また、薄くし
すぎると抵抗変化率が減少するおそれがあるので、膜厚
は３０ｎｍ＋／−５ｎｍが適当である。

【００５２】磁気抵抗素子の線幅を４０μｍから１０μ
ｍまで変えて作製した。反磁界の影響が少ない４０μｍ
が最適である。これ以上線幅を広くすると、折り返しの
回数が減少し、抵抗値が低下する。抵抗値が小さいと、
消費電力が増加する。折り返しの回数を最大にして、反
磁界の影響を小さくするには３０〜４０μｍがよい。

【００５３】磁気抵抗素子間隔が５μｍ以下の場合、短
絡などの問題が生じる。広くすればその問題が無くなる
が、平面磁気抵抗素子コイル内での磁気抵抗素子の占有
率が低下するので５μｍが最適である。

【００５４】平面コイルについては、外寸２〜３ｍｍで
５０〜１００ターンの平面コイルを作製したところ、十
分な出力が得られた。一方、コイル寸法は消費電力を小
さくするためにできるだけ小さい方がよい。

【００５５】低い電源電圧で必要な磁界を発生させるた
めには、コイルの抵抗を低くすることが最も効果的であ
る。コイル抵抗は膜厚と線幅と長さで決まるが、長さは
コイル寸法によるところが大きい。線幅と膜厚はできる
だけ大きい方がよいが、膜厚は導体間スペースによって
規定される。導体間スペースの制約の中で、膜厚は厚い
方が好ましいが、製造上メッキ厚が厚すぎるのは好まし
くない。そのために２〜５μｍが適当である。また線幅
はそれに伴い８〜２０μｍが適当である。

【００５６】平面コイルと磁気抵抗素子の間隔は、本発
明では平面コイルの極近傍の磁界を利用するのでできる
だけ近い方が好ましい。その間に挿入されている絶縁膜
厚の絶縁性を考慮し、磁気抵抗素子と配線膜の膜厚の
１．５倍程度とすると良い。この間隔は０．５〜2 μｍ
が適当である。

【００５７】上で説明した各実施例は、図２に示すよう
に、基板上に磁気抵抗素子を設け、その上にコイルを積
層している２層型である。磁気抵抗素子あるいはコイル
を増やすこともできる。例えば、基板上に磁気抵抗素子
／コイル／磁気抵抗素子の順に積層した３層型とする
と、出力を２倍にできる。また、基板上にコイル／磁気
抵抗素子／コイルの順に積層した３層型とすることもで
きる。更に、平面コイルのある平面と平行な複数の平面
に磁気抵抗素子を設けることも可能である。

【００５８】なお、本発明では図１から明らかなよう
に、平行になった対辺対の各辺での磁界印加領域が平行
四辺形となっている。そのために、コイル辺と交差する
ように設けられる磁気抵抗素子は図２に示すように、そ
の各々の長さを均一にすることができる。磁気抵抗素子
の形状異方性は長さと幅との比で決まるので、このよう
に長さを均一にすることができると、形状異方性が同じ
になる。

【００５９】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明では
平面コイルを磁気抵抗素子に飽和磁界とバイアス磁界を
印加するのに用いているので、薄膜でコイルを作製する
ことが出来て、方位計を薄く且つ面積を小さくすること
ができる。

【００６０】本発明の方位計によれば、ｘ方向とｙ方向
について同時にバイアス磁界を印加して方位を測定する
ことができるので、方位の測定を従来の半分の回数で行
うことができる。

【００６１】また本発明の方位の測定方法によれば、印
加する飽和磁界とバイアス磁界の方向を反対方向にして
所定の大きさのバイアス磁界を印加しているので、出力
を大きくすることができる。

【００６２】更に本発明の方位計によれば、電流センサ
ー、地磁気以外の弱磁界センサーとしても使用すること
が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例による方位計の平面図であ
る。

【図２】本発明の実施例に用いている磁気抵抗素子を底
面からみた拡大平面図である。

【図３】本発明の第一実施例による方位計の回路図であ
る。

【図４】抵抗と印加磁界強度の関係を示すグラフであ
る。

【図５】本発明の第二実施例による方位計の回路図であ
る。

【図６】本発明の第三実施例による方位計の回路図であ
る。

【図７】本発明の第四実施例による方位計の回路図であ
る。

【図８】抵抗と印加磁界強度の関係を示す一般的なグラ
フである。

【図９】一般的な方位計の回路図である。

【図１０】従来の方位計の断面模式図である。

【図１１】従来の方位計の斜視図である。

【図１２】抵抗と印加磁界強度の関係のヒステリシスを
示すグラフである。

【符号の説明】

１ 平面コイル １１，１２，１３，１４ （コイルの）突出部 １１ａ，１１ａ′，１２ａ，１２ａ′，１３ａ，１３
ａ′，１４ａ，１４ａ′ 凸状頂点 １１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ 凹状頂点 １１ｃ，１１ｃ′，１２ｃ，１２ｃ′，１３ｃ，１３
ｃ′，１４ｃ，１４ｃ′ （コイルの）辺 ２，３，４，５ 磁気抵抗素子対 ２１，２２，３１，３２，４１，４２，５１，５２，９
１，９２，９３，９４ 磁気抵抗素子 １０１，１０２ コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 諸野脇 幸昌 栃木県真岡市松山町18番地 日立金属株 式会社 ＯＥデバイス部内 (56)参考文献 特開 平５−126577（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−102638（ＪＰ，Ａ) 特開2002−228477（ＪＰ，Ａ) 特開2002−310659（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 17/30 - 17/32 G01R 33/00 - 33/26

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 十字形平面の外周に沿って平面状に並べ
   られた平面コイルと、 その平面コイル面の同じ側にあって、平面コイル面と平
   行な平面内に設けられた磁気抵抗素子２個からなる少な
   くとも１組の磁気抵抗素子対とを有している方位計にお
   いて、前記十字形平面の各突出部の両側にある平面コイルの電
   線はその突出部の凸状頂点から凹状頂点までの間互いに
   平行となった１組の対辺対を構成し、 前記各磁気抵抗素子対を構成している２個の磁気抵抗素
   子それぞれは前記１組の対辺対の辺それぞれのみと３０
   °よりも大きく９０°よりも小さい角度で交差している
   長手方向を持つとともに、それらの長手方向は互いに非
   平行であり、 また各磁気抵抗素子対の磁気抵抗素子の一方の端部同士
   は接続されているとともに、他方の端部間に測定用電圧
   が印加されるようになっていて、前記一方の端部から中
   間電位出力を取り出すようになっていることを特徴とす
   る方位計。
2. 【請求項２】 前記磁気抵抗素子対は２組あることを特
   徴とする請求項１記載の方位計。
3. 【請求項３】 前記磁気抵抗素子対２組にある各一方の
   磁気抵抗素子２個それぞれの長手方向が前記平面コイル
   の対辺対の同じ方向をした辺のみと交差しているととも
   に、 平面コイルの同じ方向をした辺と交差している磁気抵抗
   素子同士の長手方向は非平行になっていることを特徴と
   する請求項２記載の方位計。
4. 【請求項４】 前記磁気抵抗素子対の１組にある磁気抵
   抗素子の長手方向が前記平面コイルの対辺対の辺のみと
   交差しているとともに、 前記磁気抵抗素子対のうち他の１組にある磁気抵抗素子
   の長手方向が前記対辺対と直角な対辺対の辺のみと交差
   していることを特徴とする請求項２記載の方位計。
5. 【請求項５】 前記磁気抵抗素子対は４組あり、 前記磁気抵抗素子対のうち２組にある各一方の磁気抵抗
   素子２個の長手方向それぞれが前記平面コイルの対辺対
   の同じ方向をした辺のみと交差しているとともに、 前記磁気抵抗素子対のうち他の２組にある磁気抵抗素子
   の長手方向が前記対辺対と直角な対辺対の辺のみと交差
   していて、 平面コイルの同じ方向の辺と交差している磁気抵抗素子
   同士の長手方向は非平行になっていることを特徴とする
   請求項１記載の方位計。
6. 【請求項６】 前記各磁気抵抗素子の長手方向が平面コ
   イルの各辺と交差する角度が４５°以上で９０°よりも
   小さいことを特徴とする請求項１から５いずれか記載の
   方位計。
7. 【請求項７】 磁気抵抗素子対について、それぞれの磁
   気抵抗素子が各辺と交差する角度のバラツキが±５°以
   内であることを特徴とする請求項１から６のいずれか記
   載の方位計。
8. 【請求項８】 前記各磁気抵抗素子の長手方向が平面コ
   イルの各辺と交差する角度が４５°であることを特徴と
   する請求項６記載の方位計。
9. 【請求項９】 十字形平面の外周に沿って平面状に並べ
   られた平面コイルと、 その平面コイル面の同じ側にあって、平面コイル面と平
   行な平面内に設けられた磁気抵抗素子２個からなる少な
   くとも１組の磁気抵抗素子対とを有しており、前記十字形平面の各突出部の両側にある平面コイルの電
   線はその突出部の凸状頂点から凹状頂点までの間互いに
   平行となった１組の対辺対を構成し、 前記各磁気抵抗素子対を構成している２個の磁気抵抗素
   子それぞれは前記１組の対辺対の辺それぞれのみと３０
   °よりも大きく９０°よりも小さい角度で交差している
   長手方向を持つとともに、それらの長手方向は互いに非
   平行であり、 また各磁気抵抗素子対の磁気抵抗素子の一方の端部同士
   は接続されているものを用いて、 前記平面コイルに直流電流を流して、前記磁気抵抗素子
   の磁化が少なくとも長手方向に飽和する大きさの直流磁
   界を磁気抵抗素子に印加し、 前記直流電流と反対向きで所定の大きさの直流電流を前
   記平面コイルに流して前記磁気抵抗素子の長手方向と直
   角方向にバイアス直流磁界を印加している間に、磁気抵
   抗素子対の磁気抵抗素子の他方の端部間に測定用電圧を
   印加して、前記接続されている端部から中間電位出力を
   取りだし、 次に前記平面コイルに先に飽和させたときとは反対向き
   の直流電流を流して、前記磁気抵抗素子が長手方向と直
   角方向に飽和する大きさの直流磁界を磁気抵抗素子に印
   加し、 その直流電流と反対向きで所定の大きさの直流電流を前
   記平面コイルに流して前記磁気抵抗素子の長手方向と直
   角方向にバイアス直流磁界を印加している間に、磁気抵
   抗素子対の磁気抵抗素子の他方の端部間に測定用電圧を
   印加して、前記接続されている端部から中間電位出力を
   取りだして、 前記各々のバイアス直流磁界を印加しているときに取り
   出した中間電位出力２つの差を求め、 それに基づいて方位を求めることを特徴とする方位の測
   定方法。
10. 【請求項１０】 十字形平面の外周に沿って平面状に並
    べられた平面コイルと、 その平面コイル面の同じ側にあって、平面コイル面と平
    行な平面内に設けられたそれぞれ磁気抵抗素子２個から
    なる２組の磁気抵抗素子対とを有しており、前記十字形平面の各突出部の両側にある平面コイルの電
    線はその突出部の凸状頂点から凹状頂点までの間互いに
    平行となった１組の対辺対を構成し、 前記各磁気抵抗素子対を構成している２個の磁気抵抗素
    子それぞれは前記１組の対辺対の辺それぞれのみと３０
    °よりも大きく９０°よりも小さい角度で交差している
    長手方向を持つとともに、それらの長手方向は互いに非
    平行であり、 前記磁気抵抗素子対２組にある各一方の磁気抵抗素子２
    個それぞれの長手方向が前記平面コイルの対辺対の同じ
    方向をした辺のみと交差しているとともに、 平面コイルの同じ方向をした辺と交差している磁気抵抗
    素子同士の長手方向は非平行になっており、 また各磁気抵抗素子対の磁気抵抗素子の一方の端部同士
    は接続されているものを用いて、 前記接続されている端部から中間電位出力を取り出す際
    に２組の磁気抵抗素子対の中間電位出力差を取り出し、 前記各バイアス直流磁界を印加しているときに取り出し
    た中間電位出力差２つの差を求め、それに基づいて方位
    を求めることを特徴とする請求項９記載の方位の測定方
    法。
11. 【請求項１１】 十字形平面の外周に沿って平面状に並
    べられた平面コイルと、 その平面コイル面の同じ側にあって、平面コイル面と平
    行な平面内に設けられたそれぞれ磁気抵抗素子２個から
    なる２組の磁気抵抗素子対とを有しており、前記十字形平面の各突出部の両側にある平面コイルの電
    線はその突出部の凸状頂点から凹状頂点までの間互いに
    平行となった１組の対辺対を構成し、 前記各磁気抵抗素子対を構成している２個の磁気抵抗素
    子それぞれは前記１組の対辺対の辺それぞれのみと３０
    °よりも大きく９０°よりも小さい角度で交差している
    長手方向を持つとともに、それらの長手方向は互いに非
    平行であり、 前記磁気抵抗素子対の１組にある磁気抵抗素子の長手方
    向が前記平面コイルの対辺対の辺のみと交差していると
    ともに、 前記磁気抵抗素子対のうち他の１組にある磁気抵抗素子
    の長手方向が前記対辺対と直角な対辺対の辺のみと交差
    しており、 また各磁気抵抗素子対の磁気抵抗素子の一方の端部同士
    は接続されているものを用いて、 前記各バイアス直流磁界を印加しているときに、各磁気
    抵抗素子対について取り出した中間電位出力２つの差を
    求め、 両磁気抵抗素子対についての中間電位出力の差に基づい
    て方位を求めることを特徴とする請求項９記載の方位の
    測定方法。
12. 【請求項１２】 十字形平面の外周に沿って平面状に並
    べられた平面コイルと、 その平面コイル面の同じ側にあって、平面コイル面と平
    行な平面内に設けられたそれぞ れ磁気抵抗素子２個から
    なる４組の磁気抵抗素子対とを有しており、前記十字形平面の各突出部の両側にある平面コイルの電
    線はその突出部の凸状頂点から凹状頂点までの間互いに
    平行となった１組の対辺対を構成し、 前記各磁気抵抗素子対を構成している２個の磁気抵抗素
    子それぞれは前記１組の対辺対の辺それぞれのみと３０
    °よりも大きく９０°よりも小さい角度で交差している
    長手方向を持つとともに、それらの長手方向は互いに非
    平行であり、 前記磁気抵抗素子対のうち２組にある各一方の磁気抵抗
    素子２個の長手方向が前記平面コイルの対辺対の同じ方
    向をした辺のみと交差しているとともに、 前記磁気抵抗素子対のうち他の２組にある磁気抵抗素子
    の長手方向が前記対辺対と直角な対辺対の各辺のみと交
    差していて、 平面コイルの同じ方向の辺と交差している磁気抵抗素子
    同士の長手方向は非平行になっており、 また各磁気抵抗素子対の磁気抵抗素子の一方の端部同士
    は接続されているものを用いて、 前記接続されている端部から中間電位出力を取り出す際
    に、平面コイルの同じ対辺と交差している２組の磁気抵
    抗素子対の中間電位出力差を取り出し、 前記各バイアス直流磁界を印加しているときに磁気抵抗
    素子対の各２組について取り出した中間電位出力差２つ
    の間の差を求め、 その中間電位出力差２つの間の差２つに基づいて方位を
    求めることを特徴とする請求項９記載の方位の測定方
    法。
13. 【請求項１３】 前記各磁気抵抗素子の長手方向が平面
    コイルの各辺と交差する角度が４５°以上で９０°より
    も小さいことを特徴とする請求項９から１２いずれか記
    載の方位の測定方法。
14. 【請求項１４】 前記各磁気抵抗素子の長手方向が平面
    コイルの各辺と交差する角度が４５°であることを特徴
    とする請求項１３記載の方位の測定方法。
15. 【請求項１５】 各磁気抵抗素子対の一方の磁気抵抗素
    子の長手方向は他方の磁気抵抗素子の長手方向と直角に
    なっていて、 平面コイルの同じ方向の辺と交差している磁気抵抗素子
    同士の長手方向は互いに直角になっていることを特徴と
    する請求項１４記載の方位の測定方法。