JP4614856B2 - 磁気検出装置及びそれを用いた電子方位計 - Google Patents

Description

本発明は磁気検出装置及びそれを用いた電子方位計に関する。

電子的に方位測定を行う場合には、地磁気を検出する磁気センサを用いて行う。磁気センサを含む磁気検出回路を用いて方位を求める場合に、磁気センサに対して交流的なバイアス磁界を印加し、それぞれの極性のバイアス磁界を印加したときに磁気センサから出力される電圧を測定する技術が知られている。この電圧値をコンデンサに記憶し、極性毎の電圧値の差を用いて方位を算出することにより、磁気センサ固有のオフセット特性、ヒステリシス特性に起因する誤差を消去することができる。

特許第３３１８７６１号公報

しかしながら、上記磁気検出回路においては、回路中のアンプ（増幅器）から出力される電圧の差分値に不可避的にアンプ固有のオフセット電圧が含まれており、このオフセット電圧が方位誤差に繋がるという問題がある。通常このオフセット電圧は数ｍＶであり、このオフセット電圧により方位が５°から１０°ずれてしまう。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、検出回路から出力される電圧に不可避的にオフセット電圧が生じても方位誤差に繋がらない磁気検出装置及びそれを用いた電子方位計を提供することを目的とする。

本発明の磁気検出装置は、磁気を検出する磁気センサと、前記磁気センサに極性を反転させてバイアス磁界を印加するバイアス磁界発生手段と、前記磁気センサに極性の反転した大きさの等しい第１，第２の電圧を印加する電圧印加手段と、それぞれの極性のバイアス磁界に対して得られた電圧値を検出する検出手段と、前記電圧値を用いて方位を求める演算手段と、を具備し、前記検出手段は、前記第１の電圧に対してそれぞれの極性のバイアス磁界を印加して得られた電圧値の差である第１出力電圧と、前記第２の電圧に対してそれぞれの極性のバイアス磁界を印加して得られた電圧値の差である第２出力電圧とを求め、両者の差分から磁界を検出する際に、前記第１及び第２出力電圧に含まれる、前記磁界についてのオフセット電圧を消去することを特徴とする。

この構成によれば、磁気検出において、バイアス磁界及び電圧の極性を反転させて求められた第１及び第２出力電圧の差分をとることにより、回路内部で発生するオフセット電圧を除去することができる。

本発明の磁気検出装置は、磁気を検出する磁気センサと、前記磁気センサに極性を反転させてバイアス磁界を印加するバイアス磁界発生手段と、前記磁気センサに電圧を印加する電圧印加手段と、それぞれの極性のバイアス磁界に対して得られた電圧値を検出する検出手段と、前記電圧値を用いて方位を求める演算手段と、を具備し、前記検出手段は、それぞれの極性のバイアス磁界を印加して得られた第１，第２電圧値を各々入力させ、前記第１電圧値から前記第２電圧値を減算するか、前記第２電圧値から前記第１電圧値を減算するかを切り替える手段を有し、切り替え前後の値の差分をとって磁界を検出する際に、前記磁界についてのオフセット電圧を消去することを特徴とする。

この構成によれば、それぞれの極性のバイアス磁界を印加して得られた第１，第２電圧値を入れ替えて減算し、その減算結果の差分をとることにより、回路内部で発生するオフセット電圧を除去することができる。

本発明の磁気検出装置においては、前記磁気センサは、磁界に対して対象性のある抵抗変化を示す磁気抵抗素子を含むことが好ましい。この場合において、磁気抵抗素子は、ＧＩＧ素子又はＭＲ素子であることが好ましい。また、本発明の磁気検出装置においては、前記磁気センサは、磁界に対して単調に変化する抵抗変化を示す磁気抵抗素子を含むことが好ましい。この場合において、磁気抵抗素子は、ＧＭＲ素子であることが好ましい。

本発明の磁気検出装置においては、前記磁気センサは、ブリッジ回路で構成されていることが好ましい。

本発明の電子方位計は、上記の複数の磁気検出装置と、前記複数の磁気検出装置により求められたそれぞれの差分電圧を用いて方位を求める方位算出手段と、を具備することを特徴とする。

この構成によれば、磁気抵抗変化から求めた差分電圧を用いて方位算出が可能になる。この場合、本発明に係る磁気検出装置において、回路内部で発生するオフセット電圧を除去することができるので、より精度の高い方位算出が可能になる。

本発明によれば、第１の電圧に対して極性を反転させたバイアス磁界を印加して得られた電圧値から求めた第１出力電圧と、第２の電圧に対して極性を反転させたバイアス磁界を印加して得られた電圧値から求めた第２出力電圧との差分をとるので、磁気検出回路中のアンプから出力される電圧に不可避的に発生するオフセット電圧を消去することができる。これにより、方位誤差なく方位を算出することが可能となる。

本発明者は、磁気検出回路中のアンプから出力される電圧に不可避的にオフセット電圧が生じ、このオフセット電圧が方位誤差に繋がることに着目し、このオフセット電圧は、第１の電圧に対して極性を反転させたバイアス磁界を印加して得られた電圧値から求めた第１出力電圧と、第２の電圧に対して極性を反転させたバイアス磁界を印加して得られた電圧値から求めた第２出力電圧との差分により前記第１及び第２出力電圧を求める際に生じるオフセット電圧を消去することができることを見出し本発明をするに至った。

すなわち、本発明の骨子は、第１の電圧に対して極性を反転させたバイアス磁界を印加して得られた電圧値から求めた第１出力電圧と、第２の電圧に対して極性を反転させたバイアス磁界を印加して得られた電圧値から求めた第２出力電圧との差分により、磁気検出回路中のアンプから出力される電圧に不可避的に発生するオフセット電圧を消去することである。

本発明に係る磁気検出装置において、磁気抵抗素子に、地磁気などの外部からの別の磁界が印加された状態でバイアス磁界を印加すると、この別の磁界の方向とバイアス磁界の方向とが同一である場合には抵抗値は増加し、異なる場合には抵抗値が減少する。したがって、極性を変えてバイアス磁界を印加し、印加したバイアス磁界分の抵抗値変化に相当する電圧値の差分を求めることにより、別の磁界分に相当する電圧値を求めることができ、この電圧値から別の磁界を検出する。この磁気検出において、別の磁界に相当する電圧値を求める際にはオフセット電圧が含まれる。

そこで、磁界に対して対象性を示す磁気抵抗素子を用いる場合においては、まず、一方の極性の電圧を印加して、磁気抵抗素子に印加するバイアス磁界の極性を反転させて、別の磁界に相当する電圧値を求め、次に、他方の極性の電圧を印加して、磁気抵抗素子に印加するバイアス磁界の極性を反転させて、別の磁界に相当する電圧値を求める。両者の電圧値にはそれぞれオフセット電圧が含まれる。したがって、このように求められた別の磁界に相当するそれぞれの電圧値の差分を求めることにより、オフセット電圧が相殺された状態で、別の磁界に相当する電圧値を求めることができ、結果としてオフセット電圧のない状態での磁気検出を行うことができる。

また、磁界に対して単調に変化する抵抗変化を示す磁気抵抗素子を用いる場合においては、まず、一方の極性のバイアス磁界を印加して、磁気抵抗素子に印加する電圧の極性を反転させて、別の磁界に相当する電圧値を求め、次に、他方の極性のバイアス磁界を印加して、磁気抵抗素子に印加する電圧の極性を反転させて、別の磁界に相当する電圧値を求める。両者の電圧値にはそれぞれオフセット電圧が含まれる。したがって、このように求められた別の磁界に相当するそれぞれの電圧値の差分を求めることにより、オフセット電圧が相殺された状態で、別の磁界に相当する電圧値を求めることができ、結果としてオフセット電圧のない状態での磁気検出を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
実施の形態１，２においては、磁気抵抗素子が磁界に対して対象性のある抵抗変化を示す磁気抵抗素子である場合について説明する。また、本実施の形態においては、磁気センサに極性を反転させて電圧を印加する構成について説明する。すなわち、本実施の形態においては、第１の電圧として一方の極性（例えば正）の電圧を用い、第２の電圧として他方の極性（例えば負）の電圧を用いる。図１は、本発明の実施の形態１に係る磁気検出装置を備えた電子方位計の概略構成を示すブロック図である。

図１に示す磁気検出装置は、地磁気の変化に対応した電圧値を出力するセンサ部１２と、センサ部１２に第１及び第２の電圧（正及び負の電圧）を切り替えて交互に印加する電圧発生部１１と、センサ部１２にバイアス磁界を印加するバイアス磁界発生部１６と、センサ部１２で出力された電圧値を検出（増幅）する検出部１３と、電圧値をＡＤ変換するＡＤ変換部１４と、ＡＤ変換後のディジタルデータを用いて方位を求める演算部１５と、電圧発生部１１、検出部１３及びバイアス磁界発生部１６の制御を行う制御部１７とから主に構成されている。

電圧発生部１１は、センサ部１２に印加する電圧を切り替える。本実施の形態においては、図４に示すように、センサ部１２のブリッジ回路に接続されたスイッチＳＷ₁，ＳＷ₂で構成されている。この電圧の切り替えのタイミングは、制御部１７により制御される。

センサ部１２は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸で構成され、地磁気を検出する磁気効果素子を含む磁気センサを有し、地磁気の変化に対応した電圧値を出力する。本実施の形態においては、図４に示すように、ブリッジ回路で構成されている。磁気効果素子としては、磁界に対して対象性のある変化を示す磁気抵抗素子を用いる。このような磁気効果素子としては、ＧＩＧ（Granular In Gap）素子、ＭＲ（MagnetoResistance）素子などを挙げることができる。本実施の形態においては、地磁気をより感度良く検出することができるＧＩＧ素子を用いる。

バイアス磁界発生部１６は、極性を反転させたバイアス磁界を発生させるための電流をセンサ部に供給することにより、センサ部１２に印加するバイアス磁界を切り替える。本実施の形態においては、図４に示すように、センサ部１２のブリッジ回路に接続されたスイッチＳＷ₃，ＳＷ₄で構成されている。このバイアス磁界の切り替えのタイミングは、制御部１７により制御される。

検出部１３は、センサ部１２で出力された電圧値を検出（増幅）する。本実施の形態においては、図４に示すように、アンプ１３１と、電圧値を増幅するアンプ１３２と、電圧値を蓄積するコンデンサ１３３と、コンデンサ１３３に蓄積するかを切り替えるスイッチＳＷ₅とで構成される。この電圧値の蓄積のタイミングは、制御部１７により制御される。

ＡＤ変換部１４は、検出部１３で検出されたアナログの電圧値をＡＤ変換して対応するディジタルデータを演算部１５に出力する。なお、ここでは、ＡＤ変換部１４の分解能は１０ビット相当で使用している。

演算部１５は、ＡＤ変換部１４からのディジタルデータに対してデータ間演算を行い、その演算結果を用いて方位算出を行う。演算部１５は、図２に示す構成を有する。図２は、図１に示す電子方位計の演算部の内部構成を示すブロック図である。

演算部１５は、第１の電圧を用いて得られた第１出力電圧を格納するデータ保存部１５１と、第２の電圧を用いて得られた第２出力電圧とデータ保存部１５１に格納された第１出力電圧との間の差分を求める差分演算部１５２と、得られた差分電圧がどの軸に対する差分電圧かにより格納場所を選択する選択部１５３と、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸に対応する差分電圧を格納するデータ保存部１５４，１５５，１５６と、これらの差分電圧（演算結果）から方位を求める方位算出部１５７とから主に構成されている。

この演算部１５では、第１の電圧（正の電圧）に対してそれぞれの極性のバイアス磁界を印加して得られた電圧値から求めた第１出力電圧をデータ保存部１５１に格納し、第２の電圧（負の電圧）に対してそれぞれの極性のバイアス磁界を印加して得られた電圧値から求めた第２出力電圧が得られたときに、差分演算部１５２において、第１出力電圧と第２出力電圧との間の差分を算出する。この差分は、選択部１５３を介してデータ保存部１５４〜１５６に格納される。すなわち、Ｘ軸用の差分であればＸ軸用のデータ保存部に格納され、Ｙ軸用の差分であればＹ軸用のデータ保存部に格納され、Ｚ軸用の差分であればＺ軸用のデータ保存部に格納される。そして、これらの差分電圧を用いて方位算出部１５７で方位が求められる。

なお、演算部１５は、データの安全性や信頼性の向上のために平均化処理、メディアン処理などのフィルタ処理を行う機能や、測定環境やセンサの温度特性などにより発生するドリフト補正機能（キャリブレーション機能）も併せ持つ。

制御部１７は、電圧発生部１１、検出部１３及びバイアス磁界発生部１６に制御信号φ１〜φ４を供給して各処理部を制御する。また、制御部１７は、電子方位計の外部とのデータ通信の制御などの機能も有する。この場合、全体の消費電力を少なくするために各処理部をＯＮ／ＯＦＦ制御する。

次に、本発明の電子方位計の動作について図４に示す回路図を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係る電子方位計を示す回路図である。なお、図４においては、説明を簡単にするために、制御部は図示せずに、制御信号の入力を示している。またここでは、第１の電圧を正とし、第２の電圧を負としている。

まず、センサ部１２に用いられる磁気抵抗素子は、図３に示すように、磁界に対して対象性を示す磁気抵抗効果を表す。すなわち、磁界が全くないときに磁気抵抗素子の抵抗は最大となり、正、負のどちらに磁界が印加されても抵抗が小さくなる。この磁気抵抗素子に正のバイアス磁界を印加すると、図３に示すように、バイアス磁界により、Ｈａを中心にして抵抗が変化するようになる。そして、この状態で地磁気などの外部からの別の磁界が磁気抵抗素子に印加されると抵抗値が変化する。この別の磁界の方向とバイアス磁界の方向とが同一である場合には抵抗値は減少し、異なる場合には抵抗値が増加する。

本実施の形態においては、センサ部１２はブリッジ回路で構成される。図４のブリッジ回路において、磁気抵抗変化を示す素子はＲa，Ｒcである。また、Ｒb，Ｒdは固定抵抗である。このブリッジ回路の一対の端子Ｓa，Ｓcに電圧を印加すると、それぞれの抵抗で分圧された電圧が反対の一対の端子Ｓb，Ｓdから出力される。ブリッジ回路を構成するＲa,
Ｒcは磁気により抵抗が変化するので、その磁気に対応して電圧が出力される。

本実施の形態において、電圧発生部１１はスイッチＳＷ₁，ＳＷ₂で構成され、センサ部１２に印加する電圧の極性（方向）を制御部１７からの制御信号φ１によって切り替える。制御信号φ１がHigh（Ｈ信号）の場合、スイッチＳＷ₁，ＳＷ₂によりＶddが端子Ｓa側に接続されて、端子Ｓaから端子Ｓdの方向に電圧が印加される。制御信号φ１がLow（Ｌ信号）の場合、スイッチＳＷ₁，ＳＷ₂によりＶddが端子Ｓd側に接続されて、端子Ｓdから端子Ｓa方向に電圧が印加される。

バイアス磁界発生部１６は、図４に示すように、センサ部１２に取り付けられるコイル１２１に流す電流の方向を制御部１７からの制御信号φ２により切り替えて、センサ部１２に極性を反転させたバイアス磁界を印加する。制御信号φ２がHigh（Ｈ信号）の場合、スイッチＳＷ₃，ＳＷ₄により上側から見て時計回りに電流が流れ、センサ部１２には図３におけるＨＡ方向にバイアス磁界が発生する。制御信号φ２がLow（Ｌ信号）の場合、スイッチＳＷ₃，ＳＷ₄により上記とは反対方向に電流が流れ、センサ部１２には図３におけるＨＢ方向にバイアス磁界が発生する。

検出部１３においては、アンプ１３１はブリッジ回路の端子Ｓb，Ｓdに接続されており、センサ部１２の出力を取り込む。取り込まれた電圧は、スイッチＳＷ₅を介してコンデンサ１３３に充電される。また、取り込まれた電圧は、アンプ１３２の入力端子と接続している。なお、スイッチＳＷ₅は、制御部１７の制御信号φ３により制御される。制御信号φ３がHigh（Ｈ信号）の場合、スイッチＳＷ₅によりアンプ１３１の出力は、コンデンサ１３３と接続し、制御信号φ３がLow（Ｌ信号）の場合、スイッチＳＷ₅によりコンデンサ１３３との接続が解除される。アンプ１３２は、コンデンサ１３３の電圧値とアンプ１３１の出力である電圧値との間の差分を増幅するように動作する。これにより、センサ部１２に印加するバイアス磁界の方向を切り替えたときの電圧値の差を増幅して出力する。

次に、上記構成を有する電子方位計の動作について説明する。なお、検出する磁気（地磁気）の磁界と同一方向のバイアス磁界を正方向としている。
本実施の形態に係る電子方位計のセンサ部１２における駆動モードは以下の４つのステージで構成される。各ステージにおける制御信号の状態を図５に示す。
Ｓ１：電圧が正、バイアス磁界が正
Ｓ２：電圧が正、バイアス磁界が負
Ｓ３：電圧が負、バイアス磁界が正
Ｓ４：電圧が負、バイアス磁界が負

ステージＳ１は、図４（ａ）に示すように、センサ部１２に印加する電圧が正（制御信号φ１がＨ信号）であり、センサ部１２に印加するバイアス磁界が正（制御信号φ２がＨ信号）である。このため磁気抵抗素子の抵抗変化は図４（ｂ）に示すようになる。通常、外部から磁界がなくバイアス磁界のみの場合にセンサ部１２から出力される電圧をＶacenとＶbcenとすると、外部から磁界があった場合には、その抵抗変化分ΔＲに応じた電圧ΔＶが加算されてセンサ部１２から出力される。Ｓd端子の電圧をＶaS1とし、Ｓb端子の電圧をＶbS1とするとそれらの電圧値は、式（１）、式（２）の通りとなる。
ＶaS1＝Ｖacen−ΔＶ …式（１）
ＶbS1＝Ｖbcen＋ΔＶ …式（２）

このとき、検出部１３内のアンプ１３１から出力される電圧値Ｖs1（第１電圧値）は、式（３）の通りとなる。
Ｖs1＝ＶaS1−ＶbS1
＝（Ｖacen−ΔＶ）−（Ｖbcen＋ΔＶ）
＝−２ΔＶ＋Ｖacen−Ｖbcen …式（３）
このＶs1は、制御信号φ３がＨ信号であるため、電圧値Ｖs1は検出部１３内のコンデンサ１３３に保持される。

ステージＳ２は、図６（ａ）に示すように、センサ部１２に印加する電圧が正（制御信号φ１がＨ信号）であり、センサ部１２に印加するバイアス磁界が負（制御信号φ２がＬ信号）である。このため磁気抵抗素子の抵抗変化は図６（ｂ）に示すようになる。この場合、図４（ａ）と比べてバイアス磁界が極性反転している点が異なるので、その点を考慮してセンサ部１２から出力される電圧値を求めると式（４）、式（５）の通りとなる。
ＶaS2＝Ｖacen＋ΔＶ …式（４）
ＶbS2＝Ｖbcen−ΔＶ …式（５）

このとき、検出部１３内のアンプ１３１から出力される電圧値Ｖs2（第２電圧値）は、式（６）の通りとなる。
Ｖs2＝ＶaS2−ＶbS2
＝（Ｖacen＋ΔＶ）−（Ｖbcen−ΔＶ）
＝２ΔＶ＋Ｖacen−Ｖbcen …式（６）

このとき制御信号φ３がＬ信号であるため、Ｖs2はアンプ１３２でステージＳ１のときのＶs1との間で差分がとられ、その差分が増幅される。アンプ１３２の内部オフセット誤差をＶofsとし、アンプ１３２で増幅された電圧（第１電圧）をＶamp2とすると式（７）の通りとなる。なお、以下においては、説明を簡単にするために、増幅率を１とした場合について説明する。
Ｖamp2＝Ｖs1−Ｖs2−Ｖofs
＝−２ΔＶ＋Ｖacen−Ｖbcen−（２ΔＶ＋Ｖacen−Ｖbcen）−Ｖofs
＝−４ΔＶ−Ｖofs …式（７）

この電圧値は、ＡＤ変換部１４でディジタル信号処理され、データＤ_D1として演算部１５のデータ保存部１５１に格納される。データＤ_D1は、データとしてはディジタルであるがＶamp2と同じレベルの値である。

ステージＳ３は、図７に示すように、センサ部１２に印加する電圧が負（制御信号φ１がＬ信号）であり、センサ部１２に印加するバイアス磁界が正（制御信号φ２がＨ信号）である。このため磁気抵抗素子の抵抗変化は図４（ｂ）に示すようになる。この場合、図４（ａ）と比べて電圧が極性反転している点が異なるので、その点を考慮してセンサ部１２から出力される電圧値を求めると式（８）、式（９）の通りとなる。
ＶaS3＝Ｖacen＋ΔＶ …式（８）
ＶbS3＝Ｖbcen−ΔＶ …式（９）

このとき、検出部１３内のアンプ１３１から出力される電圧値Ｖs3（第１電圧値）は、式（１０）の通りとなる。
Ｖs3＝ＶaS3−ＶbS3
＝（Ｖacen＋ΔＶ）−（Ｖbcen−ΔＶ）
＝２ΔＶ＋Ｖacen−Ｖbcen …式（１０）
このＶs3は、制御信号φ３がＨ信号であるため、電圧値Ｖs3は検出部１３内のコンデンサ１３３に保持される。

ステージＳ４は、図８に示すように、センサ部１２に印加する電圧が負（制御信号φ１がＬ信号）であり、センサ部１２に印加するバイアス磁界が負（制御信号φ２がＬ信号）である。このため磁気抵抗素子の抵抗変化は図６（ｂ）に示すようになる。この場合、図４（ａ）と比べて電圧及びバイアス磁界が極性反転している点が異なるので、その点を考慮してセンサ部１２から出力される電圧値を求めると式（１１）、式（１２）の通りとなる。
ＶaS4＝Ｖacen−ΔＶ …式（１１）
ＶbS4＝Ｖbcen＋ΔＶ …式（１２）

このとき、検出部１３内のアンプ１３１から出力される電圧値Ｖs4（第２電圧値）は、式（１３）の通りとなる。
Ｖs4＝ＶaS4−ＶbS4
＝（Ｖacen−ΔＶ）−（Ｖbcen＋ΔＶ）
＝−２ΔＶ＋Ｖacen−Ｖbcen …式（１３）

このとき制御信号φ３がＬ信号であるため、Ｖs4はアンプ１３２でステージＳ３のときのＶs3との間で差分がとられ、その差分が増幅される。アンプ１３２の内部オフセット誤差をＶofsとし、アンプ１３２で増幅された電圧（第２電圧）をＶamp4とすると式（１４）の通りとなる。ここでも、増幅率は１としている。
Ｖamp4＝Ｖs3−Ｖs4−Ｖofs
＝２ΔＶ＋Ｖacen−Ｖbcen−（−２ΔＶ＋Ｖacen−Ｖbcen）−Ｖofs
＝４ΔＶ−Ｖofs …式（１４）

この電圧値は、ＡＤ変換部１４でディジタル信号処理され、データＤ_D2として演算部１５の差分演算部１５２に送られる。このとき、データ保存部１５１に格納されたデータＤ_D1も差分演算部１５２に送られる。なお、データＤ_D2は、データとしてはディジタルであるがＶamp4と同じレベルの値である。

次いで、差分演算部１５２で、Ｄ_D1とＤ_D2の差分演算を行い、その結果を選択部１５３を介してデータ保存部１５４〜１５６に格納する。差分演算の結果（差分電圧）をＤ_Doutとすると式（１５）の通りとなり、Ｖofsは消去されている。
Ｄ_Dout＝Ｄ_D1−Ｄ_D2＝（−４ΔＶ−Ｖofs）−（４ΔＶ−Ｖofs）
＝−８ΔＶ …式（１５）

センサ部１２はＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸で構成されているので、上述のような処理によりＸ軸用の差分電圧Ｄ_DoutＸ、Ｙ軸用の差分電圧Ｄ_DoutＹ、Ｚ軸用の差分電圧Ｄ_DoutＺがそれぞれ求められる。これらの差分電圧は、それぞれのデータ保存部１５４〜１５６に格納される。その後、方位算出部１５７において、データ保存部１５４〜１５６に格納された差分電圧を用いて方位を算出する。すなわち、Ｘ軸用の差分電圧Ｄ_DoutＸとＹ軸用の差分電圧Ｄ_DoutＹの比に対して逆正接をとることにより方位を算出する。また、Ｚ軸用の差分電圧Ｄ_DoutＺは、電子方位の傾斜した状態を補正する演算において用いる。例えば、携帯電話などに本発明に係る電子方位計を搭載した場合には、携帯電話を傾斜させた状態で使用されることが予想されるので、このような場合において、Ｚ軸用の差分電圧Ｄ_DoutＺを用いて補正演算を行って方位を算出する。

このように、磁気抵抗変化から求めた差分電圧Ｄ_Doutを用いることにより方位算出が可能になる。この磁気検出においては、バイアス磁界及び電圧の極性を反転させて求められた第１及び第２出力電圧の差分をとることにより、上記式（１５）に示すように、回路内部（特に検出部１３内のアンプ１３２）で発生するオフセット電圧（Ｖofs）を除去することができる。したがって、より精度の高い方位算出が可能になる。

（実施の形態２）
本実施の形態においては、検出部において、一方の極性のバイアス磁界を用いて得られた第１電圧値から他方の極性のバイアス磁界を用いて得られた第２電圧値を減算するか、他方の極性のバイアス磁界を用いて得られた第２電圧値から一方の極性のバイアス磁界を用いて得られた第１電圧値を減算するかを切り替える構成について説明する。この構成は、図１に示す電子方位計の電圧発生部１１がない構成であり、電圧の極性を反転させていない。

また、この構成では、検出部１３に、一方の極性のバイアス磁界を用いて得られた第１電圧値から他方の極性のバイアス磁界を用いて得られた第２電圧値を減算するか、他方の極性のバイアス磁界を用いて得られた第２電圧値から一方の極性のバイアス磁界を用いて得られた第１電圧値を減算するか（減算方向）を切り替える切替手段を設けている。この場合において、第１出力電圧を求める際にセンサ部１２に印加する第１の電圧と第２出力電圧を求める際にセンサ部１２に印加する第２の電圧は同じである。

なお、ＡＤ変換部及び演算部１５については実施の形態１と同様であるので、それらの詳細な説明は省略する。センサ部１２においては、ブリッジ回路の端子Ｓa，Ｓc間に電圧が印加される。

図９は、本発明の実施の形態２に係る電子方位計を示す回路図である。検出部１３においては、アンプ１３１はブリッジ回路の端子Ｓb，Ｓdに接続されており、センサ部１２の出力を取り込む。取り込まれた電圧は、スイッチＳＷ₅を介してコンデンサ１３３に充電される。また、取り込まれた電圧は、アンプ１３２の入力端子と接続している。なお、スイッチＳＷ₅は、制御部１７の制御信号φ３により制御される。制御信号φ３がHigh（Ｈ信号）の場合、スイッチＳＷ₅によりアンプ１３１の出力は、コンデンサ１３３と接続し、制御信号φ３がLow（Ｌ信号）の場合、スイッチＳＷ₅によりコンデンサ１３３との接続が解除される。アンプ１３２は、コンデンサ１３３の電圧値とアンプ１３１の出力である電圧値との間の差分を増幅するように動作する。これにより、センサ部１２に印加するバイアス磁界の方向を切り替えたときの電圧値の差を増幅して出力する。

アンプ１３２の前段には、一方の極性のバイアス磁界を用いて得られた第１電圧値から他方の極性のバイアス磁界を用いて得られた第２電圧値を減算するか、他方の極性のバイアス磁界を用いて得られた第２電圧値から一方の極性のバイアス磁界を用いて得られた第１電圧値を減算するか（減算方向）を切り替えるスイッチＳＷ₆，ＳＷ₇が設けられている。このスイッチＳＷ₆，ＳＷ₇により、アンプ１３１及びコンデンサ１３３とアンプ１３２との接続の仕方（ストレート、クロス）を切り替える。接続がストレートの場合には、一方の極性（ここでは正）のバイアス磁界を用いて得られた第１電圧値から他方の極性（ここでは負）のバイアス磁界を用いて得られた第２電圧値を減算し、接続がクロスの場合には、他方の極性（ここでは負）のバイアス磁界を用いて得られた第２電圧値から一方の極性（ここでは正）のバイアス磁界を用いて得られた第１電圧値を減算する。

なお、スイッチＳＷ₆，ＳＷ₇は、制御部１７の制御信号φ４により制御される。制御信号φ４がHigh（Ｈ信号）の場合、スイッチＳＷ₆，ＳＷ₇によりアンプ１３１の出力がアンプ１３２の＋側に接続し、コンデンサ１３３がアンプ１３２の−側に接続する。一方、制御信号φ４がLow（Ｌ信号）の場合、スイッチＳＷ₆，ＳＷ₇によりアンプ１３１の出力がアンプ１３２の−側に接続し、コンデンサ１３３がアンプ１３２の＋側に接続する。アンプ１３２は、コンデンサ１３３の電圧値とアンプ１３１の出力である電圧値との間の差分を増幅するように動作する。これにより、センサ部１２に印加するバイアス磁界の方向を切り替えたときの電圧値の差を増幅して出力する。

次に、上記構成を有する電子方位計の動作について説明する。なお、検出する磁気（地磁気）の磁界と同一方向のバイアス磁界を正方向とする。また、アンプの増幅率は１とする。
本実施の形態に係る電子方位計のセンサ部１２における駆動モードは以下の４つのステージで構成される。各ステージにおける制御信号の状態を図１０に示す。
Ｔ１：スイッチＳＷ₆，ＳＷ₇がHigh（ストレート接続）、バイアス磁界が正
Ｔ２：スイッチＳＷ₆，ＳＷ₇がLow （ストレート接続）、バイアス磁界が負
Ｔ３：スイッチＳＷ₆，ＳＷ₇がHigh（クロス接続）、 バイアス磁界が正
Ｔ４：スイッチＳＷ₆，ＳＷ₇がLow （クロス接続）、 バイアス磁界が負

ステージＴ１は、図９に示すように、センサ部１２に印加するバイアス磁界が正（制御信号φ２がＨ信号）であり、検出部１３におけるアンプ１３１の出力とコンデンサ１３３の出力がストレートである（制御信号φ４がＨ信号）。このため磁気抵抗素子の抵抗変化は図４（ｂ）に示すようになる。通常、外部から磁界がなくバイアス磁界のみの場合にセンサ部１２から出力される電圧をＶacenとＶbcenとすると、外部から磁界があった場合には、その抵抗変化分ΔＲに応じた電圧ΔＶが加算されてセンサ部１２から出力される。Ｓd端子の電圧をＶaT1とし、Ｓb端子の電圧をＶbT1とするとそれらの電圧値は、式（１６）、式（１７）の通りとなる。
ＶaT1＝Ｖacen−ΔＶ …式（１６）
ＶbT1＝Ｖbcen＋ΔＶ …式（１７）

このとき、検出部１３内のアンプ１３１から出力される電圧値Ｖt1（第１電圧値）は、式（１８）の通りとなる。
Ｖt1＝ＶaT1−ＶbT1
＝（Ｖacen−ΔＶ）−（Ｖbcen＋ΔＶ）
＝−２ΔＶ＋Ｖacen−Ｖbcen …式（１８）
このＶt1は、制御信号φ３がＨ信号であるため、電圧値Ｖt1は検出部１３内のコンデンサ１３３に保持される。

ステージＴ２は、図１１に示すように、センサ部１２に印加するバイアス磁界が負（制御信号φ２がＬ信号）であり、検出部１３におけるアンプ１３１の出力とコンデンサ１３３の出力がストレートである（制御信号φ４がＨ信号）。このため磁気抵抗素子の抵抗変化は図６（ｂ）に示すようになる。この場合、図９と比べてバイアス磁界が極性反転している点が異なるので、その点を考慮してセンサ部１２から出力される電圧値を求めると式（１９）、式（２０）の通りとなる。
ＶaT2＝Ｖacen＋ΔＶ …式（１９）
ＶbT2＝Ｖbcen−ΔＶ …式（２０）

このとき、検出部１３内のアンプ１３１から出力される電圧値Ｖt2（第２電圧値）は、式（２１）の通りとなる。
Ｖt2＝ＶaT2−ＶbT2
＝（Ｖacen＋ΔＶ）−（Ｖbcen−ΔＶ）
＝２ΔＶ＋Ｖacen−Ｖbcen …式（２１）

このとき制御信号φ３がＬ信号であるため、Ｖt2はアンプ１３２でステージＴ１のときのＶt1との間で差分がとられ、その差分が増幅される。このとき、制御信号φ４はＨ信号になっているため、アンプ１３２に対してはストレートで接続された形となる。すなわち、正のバイアス磁界を用いて得られた第１電圧値（Ｖt1）から負のバイアス磁界を用いて得られた第２電圧値（Ｖt2）を減算する。アンプ１３２の内部オフセット誤差をＶofsとし、アンプ１３２で増幅された電圧（第１電圧）をＶamp2とすると式（２２）の通りとなる。
Ｖamp2＝Ｖt1−Ｖt2−Ｖofs
＝−２ΔＶ＋Ｖacen−Ｖbcen−（２ΔＶ＋Ｖacen−Ｖbcen）−Ｖofs
＝−４ΔＶ−Ｖofs …式（２２）

この電圧値は、ＡＤ変換部１４でディジタル信号処理され、データＤ_D1として演算部１５のデータ保存部１５１に格納される。データＤ_D1は、データとしてはディジタルであるがＶamp2と同じレベルの値である。

ステージＴ３は、図１２に示すように、センサ部１２に印加するバイアス磁界が正（制御信号φ２がＨ信号）であり、検出部１３におけるアンプ１３１の出力とコンデンサ１３３の出力がクロスである（制御信号φ４がＬ信号）。このため磁気抵抗素子の抵抗変化は図４（ｂ）に示すようになる。この場合のセンサ部１２から出力される電圧値を求めると式（２３）、式（２４）の通りとなる。
ＶaT3＝Ｖacen−ΔＶ …式（２３）
ＶbT3＝Ｖbcen＋ΔＶ …式（２４）

このとき、検出部１３内のアンプ１３１から出力される電圧値Ｖt3（第１電圧値）は、式（２５）の通りとなる。
Ｖt3＝ＶaS3−ＶbS3
＝（Ｖacen−ΔＶ）−（Ｖbcen＋ΔＶ）
＝−２ΔＶ＋Ｖacen−Ｖbcen …式（２５）
このＶt3は、制御信号φ３がＨ信号であるため、電圧値Ｖt3は検出部１３内のコンデンサ１３３に保持される。

ステージＴ４は、図１２に示すように、センサ部に印加するバイアス磁界が負（制御信号φ２がＬ信号）であり、検出部１３におけるアンプ１３１の出力とコンデンサ１３３の出力がクロスである（制御信号φ４がＬ信号）。このため磁気抵抗素子の抵抗変化は図６（ｂ）に示すようになる。この場合のセンサ部１２から出力される電圧値を求めると式（２６）、式（２７）の通りとなる。
ＶaT4＝Ｖacen＋ΔＶ …式（２６）
ＶbT4＝Ｖbcen−ΔＶ …式（２７）

このとき、検出部１３内のアンプ１３１から出力される電圧値Ｖt4（第２電圧値）は、式（２８）の通りとなる。
Ｖt4＝ＶaT4−ＶbT4
＝（Ｖacen＋ΔＶ）−（Ｖbcen−ΔＶ）
＝２ΔＶ＋Ｖacen−Ｖbcen …式（２８）

このとき制御信号φ３がＬ信号であるため、Ｖt4はアンプ１３２でステージＴ３のときのＶt3との間で差分がとられ、その差分が増幅される。このとき制御信号φ４がＬ信号になっているため、アンプ１３２に対してはクロスで接続された形となる。すなわち、負のバイアス磁界を用いて得られた第２電圧値（Ｖt4）から正のバイアス磁界を用いて得られた第１電圧値（Ｖt3）を減算する。アンプ１３２の内部オフセット電圧誤差をＶofsとし、アンプ１３２で増幅された電圧（第２電圧）をＶamp4とすると式（２９）の通りとなる。
Ｖamp4＝Ｖt4−Ｖt3−Ｖofs
＝２ΔＶ＋Ｖacen−Ｖbcen−（−２ΔＶ＋Ｖacen−Ｖbcen）−Ｖofs
＝４ΔＶ−Ｖofs …式（２９）

この電圧値は、ＡＤ変換部１４でディジタル信号処理され、データＤ_D2として演算部１５の差分演算部１５２に送られる。このとき、データ保存部１５１に格納されたデータＤ_D1も差分演算部１５２に送られる。なお、データＤ_D2は、データとしてはディジタルであるがＶamp4と同じレベルの値である。

次いで、差分演算部１５２で、Ｄ_D1とＤ_D2の差分演算を行い、その結果を選択部１５３を介してデータ保存部１５４〜１５６に格納する。差分演算の結果（差分電圧）をＤ_Doutとすると式（３０）の通りとなり、Ｖofsは消去される。
Ｄ_Dout＝Ｄ_D1−Ｄ_D2＝（−４ΔＶ−Ｖofs）−（４ΔＶ−Ｖofs）
＝−８ΔＶ …式（３０）

センサ部１２はＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸で構成されているので、上述のような処理によりＸ軸用の差分電圧Ｄ_DoutＸ、Ｙ軸用の差分電圧Ｄ_DoutＹ、Ｚ軸用の差分電圧Ｄ_DoutＺがそれぞれ求められる。これらの差分電圧は、それぞれのデータ保存部１５４〜１５６に格納される。その後、方位算出部１５７において、データ保存部１５４〜１５６に格納された差分電圧を用いて方位を算出する。すなわち、Ｘ軸用の差分電圧Ｄ_DoutＸとＹ軸用の差分電圧Ｄ_DoutＹの比に対して逆正接をとることにより方位を算出する。また、Ｚ軸用の差分電圧Ｄ_DoutＺは、電子方位の傾斜した状態を補正する演算において用いる。例えば、携帯電話などに本発明に係る電子方位計を搭載した場合には、携帯電話を傾斜させた状態で使用されることが予想されるので、このような場合において、Ｚ軸用の差分電圧Ｄ_DoutＺを用いて補正演算を行って方位を算出する。

このように、磁気抵抗変化から求めた差分電圧Ｄ_Doutを用いることにより方位算出が可能になる。この磁気検出においては、バイアス磁界及び電圧の極性を反転させて求められた第１及び第２出力電圧の差分をとることにより、上記式（３０）に示すように、回路内部（特に検出部１３内のアンプ１３２）で発生するオフセット電圧を除去することができる。したがって、より精度の高い方位算出が可能になる。

（実施の形態３）
実施の形態３においては、磁気抵抗素子が磁界に対して単調に変化する抵抗変化を示す磁気抵抗素子である場合について説明する。本実施の形態に係る電子方位計は、図１に示す構成と同じ構成で実現することができる。

本実施の形態においては、センサ部１２に用いられる磁気抵抗素子は、図１４に示すように、磁界に対して単調に変化（図１４においては単調に増加）する磁気抵抗効果を表す。この磁気抵抗素子にバイアス磁界を印加すると、図１４に示すように、バイアス磁界により、Ｈａを中心にして抵抗が変化するようになる。そして、この状態で地磁気などの外部からの別の磁界が磁気抵抗素子に印加されると抵抗値が変化する。この別の磁界の方向とバイアス磁界の方向とが同一である場合には抵抗値は増加し、異なる場合には抵抗値が減少する。

上記構成を有する電子方位計の動作について説明する。なお、検出する磁気（地磁気）の磁界と同一方向のバイアス磁界を正方向としている。
図４（ａ）に示すセンサ部１２のブリッジ構成において、磁気抵抗素子Ｒaと固定抵抗Ｒbとの間の中点電位をＶ1とし、磁気抵抗素子Ｒcと固定抵抗Ｒdとの間の中点電位をＶ2とすると、式（３１）、式（３２）の通りとなる。
Ｖ1＝｛Ｒb／（Ｒa＋Ｒb）｝×Ｖdd …式（３１）
Ｖ2＝｛Ｒc／（Ｒd＋Ｒc）｝×Ｖdd …式（３２）

ここで、磁気抵抗素子ＲaをＲa＋ΔＲとし、磁気抵抗素子ＲcをＲc＋ΔＲとすると、式（３１）、式（３２）はそれぞれ式（３３）、式（３４）の通りとなる。
Ｖ1＝［Ｒb／｛（Ｒa＋ΔＲ）＋Ｒb｝］×Ｖdd …式（３３）
Ｖ2＝［（Ｒc＋ΔＲ）／｛Ｒd＋（Ｒc＋ΔＲ）｝］×Ｖdd …式（３４）

出力電圧は、アンプによるオフセット電圧をＶofsとすると、式（３５）の通りとなる。
Ｖ1−Ｖ2＝［［Ｒb／｛（Ｒa＋ΔＲ）＋Ｒb｝］
−［（Ｒc＋ΔＲ）／｛Ｒd＋（Ｒc＋ΔＲ）｝］］×Ｖdd＋Ｖofs
…式（３５）

ここで、本実施の形態に係る電子方位計のセンサ部１２における駆動モードは以下の４つのステージで構成される。ここで、各ステージにおける出力電圧を考える。ここで、バイアス磁界が正のときの抵抗変化をΔＲcoil+とし、バイアス磁界が負のときの抵抗変化をΔＲcoil-とする。
Ｕ１：電圧が正、バイアス磁界が正
Ｕ２：電圧が負、バイアス磁界が正
Ｕ３：電圧が正、バイアス磁界が負
Ｕ４：電圧が負、バイアス磁界が負

ステージＵ１は、図４（ａ）に示すように、センサ部１２に印加する電圧が正（制御信号φ１がＨ信号）であり、センサ部１２に印加するバイアス磁界が正（制御信号φ２がＨ信号）である。このため磁気抵抗素子の抵抗変化は図１５（ａ）に示すようになる。このときの出力電圧は式（３６）の通りとなる。
（Ｖ1−Ｖ2）U1＝［［Ｒb／｛（Ｒa＋ΔＲcoil+）＋Ｒb｝］
−［（Ｒc＋ΔＲcoil+）／｛Ｒd＋（Ｒc＋ΔＲcoil+）｝］］×Ｖdd＋Ｖofs
…式（３６）

ステージＵ２は、図７に示すように、センサ部１２に印加する電圧が負（制御信号φ１がＬ信号）であり、センサ部１２に印加するバイアス磁界が正（制御信号φ２がＨ信号）である。このため磁気抵抗素子の抵抗変化は図１５（ｂ）に示すようになる。このときの出力電圧は式（３７）の通りとなる。
（Ｖ1−Ｖ2）U2＝［［Ｒb／｛（Ｒa＋ΔＲcoil+）＋Ｒb｝］
−［（Ｒc＋ΔＲcoil+）／｛Ｒd＋（Ｒc＋ΔＲcoil+）｝］］×（−Ｖdd）＋Ｖofs
…式（３７）

ステージＵ３は、図６（ａ）に示すように、センサ部１２に印加する電圧が正（制御信号φ１がＨ信号）であり、センサ部１２に印加するバイアス磁界が負（制御信号φ２がＬ信号）である。このため磁気抵抗素子の抵抗変化は図１６（ａ）に示すようになる。このときの出力電圧は式（３８）の通りとなる。
（Ｖ1−Ｖ2）U3＝［［Ｒb／｛（Ｒa＋ΔＲcoil-）＋Ｒb｝］
−［（Ｒc＋ΔＲcoil-）／｛Ｒd＋（Ｒc＋ΔＲcoil-）｝］］×Ｖdd＋Ｖofs
…式（３８）

ステージＵ４は、図８に示すように、センサ部１２に印加する電圧が負（制御信号φ１がＬ信号）であり、センサ部１２に印加するバイアス磁界が負（制御信号φ２がＬ信号）である。このため磁気抵抗素子の抵抗変化は図１６（ｂ）に示すようになる。このときの出力電圧は式（３９）の通りとなる。
（Ｖ1−Ｖ2）U4＝［［Ｒb／｛（Ｒa＋ΔＲcoil-）＋Ｒb｝］
−［（Ｒc＋ΔＲcoil-）／｛Ｒd＋（Ｒc＋ΔＲcoil-）｝］］×（−Ｖdd）＋Ｖofs
…式（３９）

したがって、（Ｖ1−Ｖ2）U1−（Ｖ1−Ｖ2）U4を求めることにより、アンプによるオフセット電圧を消去することができる。すなわち、差分演算の結果（差分電圧）をＤ_Doutとすると式（４０）の通りとなり、Ｖofsは消去される。
Ｄ_Dout＝［［Ｒb／｛（Ｒa＋ΔＲcoil+）＋Ｒb｝］
＋［Ｒb／｛（Ｒa＋ΔＲcoil-）＋Ｒb｝］
−［（Ｒc＋ΔＲcoil+）／｛Ｒd＋（Ｒc＋ΔＲcoil+）｝］
−［（Ｒc＋ΔＲcoil-）／｛Ｒd＋（Ｒc＋ΔＲcoil-）｝］］×Ｖdd
…式（４０）

なお、上記では、（Ｖ1−Ｖ2）U1−（Ｖ1−Ｖ2）U4を求めることにより、アンプによるオフセット電圧を消去しているが、（Ｖ1−Ｖ2）U2−（Ｖ1−Ｖ2）U3を求めることにより、オフセット電圧を消去しても良い。

センサ部１２はＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸で構成されているので、上述のような処理によりＸ軸用の差分電圧Ｄ_DoutＸ、Ｙ軸用の差分電圧Ｄ_DoutＹ、Ｚ軸用の差分電圧Ｄ_DoutＺがそれぞれ求められる。これらの差分電圧は、それぞれのデータ保存部１５４〜１５６に格納される。その後、方位算出部１５７において、データ保存部１５４〜１５６に格納された差分電圧を用いて方位を算出する。すなわち、Ｘ軸用の差分電圧Ｄ_DoutＸとＹ軸用の差分電圧Ｄ_DoutＹの比に対して逆正接をとることにより方位を算出する。また、Ｚ軸用の差分電圧Ｄ_DoutＺは、電子方位の傾斜した状態を補正する演算において用いる。例えば、携帯電話などに本発明に係る電子方位計を搭載した場合には、携帯電話を傾斜させた状態で使用されることが予想されるので、このような場合において、Ｚ軸用の差分電圧Ｄ_DoutＺを用いて補正演算を行って方位を算出する。

このように、磁気抵抗変化から求めた差分電圧Ｄ_Doutを用いることにより方位算出が可能になる。この磁気検出においては、バイアス磁界及び電圧の極性を反転させて求められた第１及び第２出力電圧の差分をとることにより、上記式（４５）に示すように、回路内部（特に検出部１３内のアンプ１３２）で発生するオフセット電圧（Ｖofs）を除去することができる。したがって、より精度の高い方位算出が可能になる。

本発明は上記実施の形態１〜３に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態１〜３においては、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸についての磁気検出を同じ回路で行う場合について説明しているが、本発明においては、Ｘ軸用、Ｙ軸用及びＺ軸用の磁気検出回路をそれぞれ用いても良く、Ｘ軸及びＹ軸についての磁気検出を同じ回路で行い、Ｚ軸についての磁気検出を別の回路で行うようにしても良い。上記実施の形態１，２において説明した構成は、これらに限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。

また、上記実施の形態１〜３においては、アンプ１３２のオフセット電圧のみを消去する場合について説明しているが、本発明によれば、他のアンプやセンサの抵抗バランスによって発生するオフセット電圧についても消去することができる。

また、上記実施の形態１〜３においては、外部からのバイアスと同一方向に磁界がバイアスされている場合について説明しているが、本発明においては、外部からのバイアスと異なる方向に磁界がバイアスされている場合でも同様にオフセット電圧を消去して方位を算出することができる。

本発明の実施の形態１に係る磁気検出装置を備えた電子方位計の概略構成を示すブロック図である。 図１に示す電子方位計の演算部の内部構成を示すブロック図である。 磁気抵抗素子の抵抗変化を説明するための図である。 （ａ）は本発明の実施の形態１に係る電子方位計のステージＳ１を示す回路図であり、（ｂ）は磁気抵抗素子の抵抗変化を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る電子方位計の各ステージの制御信号の状態を示す図である。 （ａ）は本発明の実施の形態１に係る電子方位計のステージＳ２を示す回路図であり、（ｂ）は磁気抵抗素子の抵抗変化を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る電子方位計のステージＳ３を示す回路図である。 本発明の実施の形態１に係る電子方位計のステージＳ４を示す回路図である。 本発明の実施の形態２に係る電子方位計のステージＴ１を示す回路図である。 本発明の実施の形態２に係る電子方位計の各ステージの制御信号の状態を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る電子方位計のステージＴ２を示す回路図である。 本発明の実施の形態２に係る電子方位計のステージＴ３を示す回路図である。 本発明の実施の形態２に係る電子方位計のステージＴ４を示す回路図である。 磁気抵抗素子の抵抗変化を説明するための図である。 （ａ）は本発明の実施の形態３に係る電子方位計のステージＵ１における磁気抵抗素子の抵抗変化を示す図であり、（ｂ）は本発明の実施の形態３に係る電子方位計のステージＵ２における磁気抵抗素子の抵抗変化を示す図である。 （ａ）は本発明の実施の形態３に係る電子方位計のステージＵ３における磁気抵抗素子の抵抗変化を示す図であり、（ｂ）は本発明の実施の形態３に係る電子方位計のステージＵ４における磁気抵抗素子の抵抗変化を示す図である。

符号の説明

１１ 電圧発生部
１２ センサ部
１３ 検出部
１４ ＡＤ変換部
１５ 演算部
１６ バイアス磁界発生部
１７ 制御部
１２１ コイル
１３１，１３２ アンプ
１３３ コンデンサ
１５１，１５４〜１５６ データ保存部
１５２ 差分演算部
１５３ 選択部
１５７ 方位算出部
ＳＷ₁〜ＳＷ₇ スイッチ

Claims (8)

1. 磁気を検出する磁気センサと、前記磁気センサに極性を反転させてバイアス磁界を印加するバイアス磁界発生手段と、前記磁気センサに極性の反転した大きさの等しい第１，第２の電圧を印加する電圧印加手段と、それぞれの極性のバイアス磁界に対して得られた電圧値を検出する検出手段と、前記電圧値を用いて方位を求める演算手段と、を具備し、前記検出手段は、前記第１の電圧に対してそれぞれの極性のバイアス磁界を印加して得られた電圧値の差である第１出力電圧と、前記第２の電圧に対してそれぞれの極性のバイアス磁界を印加して得られた電圧値の差である第２出力電圧とを求め、両者の差分から磁界を検出する際に、前記第１及び第２出力電圧に含まれる、前記磁界についてのオフセット電圧を消去することを特徴とする磁気検出装置。
2. 磁気を検出する磁気センサと、前記磁気センサに極性を反転させてバイアス磁界を印加するバイアス磁界発生手段と、前記磁気センサに電圧を印加する電圧印加手段と、それぞれの極性のバイアス磁界に対して得られた電圧値を検出する検出手段と、前記電圧値を用いて方位を求める演算手段と、を具備し、前記検出手段は、それぞれの極性のバイアス磁界を印加して得られた第１，第２電圧値を各々入力させ、前記第１電圧値から前記第２電圧値を減算するか、前記第２電圧値から前記第１電圧値を減算するかを切り替える手段を有し、切り替え前後の値の差分をとって磁界を検出する際に、前記磁界についてのオフセット電圧を消去することを特徴とする磁気検出装置。
3. 前記磁気センサは、磁界に対して対象性のある抵抗変化を示す磁気抵抗素子を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の磁気検出装置。
4. 前記磁気抵抗素子は、ＧＩＧ素子又はＭＲ素子であることを特徴とする請求項３記載の磁気検出装置。
5. 前記磁気センサは、磁界に対して単調に変化する抵抗変化を示す磁気抵抗素子を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の磁気検出装置。
6. 前記磁気抵抗素子は、ＧＭＲ素子であることを特徴とする請求項５記載の磁気検出装置。
7. 前記磁気センサは、ブリッジ回路で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の磁気検出装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の複数の磁気検出装置と、前記複数の磁気検出装置により求められたそれぞれの差分電圧を用いて方位を求める方位算出手段と、を具備することを特徴とする電子方位計。

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