JP4709501B2 - センサ位置検出方法、センサ位置検出制御プログラムを記録した媒体、および、磁気検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気センサの取付け基準方向に対する取付け位置の配設状態を高精度に検出することが可能な、センサ位置検出方法、センサ位置検出制御プログラムを記録した媒体、および、磁気検出装置に関する。

図１６は、磁気センサのセンサ取付け位置の従来の検出方法を示す。

まず、理想取付け線１０１（Ｘ線方向）に対する磁気センサ１００の取付け角度をθとする。また、理想取付け線１０１に対する印加する磁気Ｍの磁気印加方向１０２のなす角（＝印加磁気傾き）をφとする。

磁気Ｍに対する磁気センサ１００の磁気強度すなわち磁気センサ出力Ｍ_Ｈは、
Ｍ_Ｈ＝ｋ・Ｍ・ｓｉｎ（θ＋φ）
ただし、ｋは比例定数
と表される。印加する磁気の傾きφ≒０とすると、磁気センサ出力Ｍ_Ｈは、
Ｍ_Ｈ≒ｋ・Ｍ・ｓｉｎ（θ）
となる。これにより、磁気センサ１００の取付け角度θは、
θ＝ｓｉｎ^−１（Ｍ_Ｈ／ｋＭ）
により求めることができる。
以上のように、１方向より印加する磁気印加方向１０２、磁気強度を概数にて扱い、磁気センサ出力Ｍ_Ｈより比例関係として磁気センサ１００の取付け角度θを算出している。

ここで、磁気センサ１００の取付け角度θを算出する例としては、例えば、特許文献１〜特許文献３がある。

特開平１１−４４５３８号公報 特開平４−２５９８７２号公報 特開昭６２−１００６７１号公報

従来の磁気センサ１００の感度を算出する手法では、磁気センサ１００の高精度な感度算出を行うために、理想取付け線１０１に対して、磁気センサ１００および磁気印加方向１０２の軸を、正確に一致若しくは規定の角度を確保しておく必要がある。

その結果、ＩＣの検査工程という観点から、角度調整装置の大規模化、高コスト化、ＩＣ検査時間の増大化という問題が生じる。

磁気センサ出力Ｍ_Ｈ等の磁気データの取得後においても、磁気は傾きを持たずに理想取付け線１０１の方向に印加するとみなされ、他軸方向の角度ずれは実際には図６のようなφ_Ｈ、η_Ｈを含んでいるため、磁気センサ出力Ｍ_Ｈからは、正確な取付け角度θの算出を行うことができない。

特許文献１の例では、上記式を用いて取付け角度θを算出しているが、基準磁界での磁気印加方向のずれについては、何ら考慮していない。

特許文献２の例では、磁気印加方向のずれに対して、演算処理により補正を行う方法が採られている。しかし、この方法では、測定系の５回の回転を要するため、高精度な設備および多大な調整時間が必要となる。また、演算の結果としては、磁気成分の算出のみであり、精度面で劣る。

さらに、ＩＣの検査において、現状の設備では、検査に際して磁気印加装置の構造上において制限があり、理想軸方向のみの磁気印加は不可能である。

特許文献３の例では、磁気強度の成分の測定において、理想取付け線に対する磁気センサおよび磁気印加方向の軸の調整、および、高精度な回転角度を必要としている。

そこで、本発明の目的は、任意の軸上に磁気印加装置を設置した場合においても、理想取付け線に対する各軸方向のずれを持つ磁気センサの取付け角度を高精度に測定することが可能な、センサ位置検出方法、センサ位置検出制御プログラムを記録した媒体、および、磁気検出装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、磁気センサの取付け角度の角度調整装置の構成を簡素化して、低コスト化を図り、ＩＣ検査時間の短縮化を図ることが可能な、センサ位置検出方法、センサ位置検出制御プログラムを記録した媒体、および、磁気検出装置を提供することにある。

本発明によれば、磁気センサの取付け基準方向を磁気印加方向とし、磁気印加手段により印加された磁気強度を磁気センサのセンサ出力値として検出し、該磁気強度およびセンサ出力値に基づいて磁気センサの取付け基準方向に対する取付け角度およびセンサ感度を算出するようにしたので、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向の取付け角度、感度、磁気強度、磁気方向をそれぞれ算出することができ、これにより、任意の軸上に磁気印加手段を設置し、その磁気印加手段や磁気センサを回転させること無しに、３次元方向（３軸）のずれをもつ磁気を印加した場合においても、３次元（３軸）のずれを持つ磁気センサの取付け角度を高精度に測定することが可能となる。

また、本発明によれば、磁気センサの取付け角度の角度調整装置の構成を簡素化して低コスト化を図ることができ、また、磁気センサを内蔵したＩＣ構造の磁気検出装の良否の判定を行うＩＣ検査時間を大幅に短縮させ、信頼性の高いＩＣ検査を行うことができる。

本発明は、１個又は複数個の磁気センサの取付け基準方向に対する取付け位置の配設状態を検出する検出方法であって、磁気印加手段により前記磁気センサに対して、少なくとも１方向が他の方向とは直角以外の既知の角度で交差する、互いに線形独立な第１の方向、第２の方向、および第３の方向に所定の磁気強度の磁気を印加する印加工程と、前記磁気印加手段により印加された磁気に対する前記磁気センサの出力データを取得するデータ取得工程と、前記所定の磁気強度およびその方向成分と、前記磁気センサの出力データとに基づいて、前記磁気センサの取付け基準に対する取付け角度と磁気センサ感度とを算出する算出工程とを具えたことを特徴とする。

本発明は、１個又は複数個の磁気センサの取付け基準方向に対する取付け位置の配設状態を検出する検出装置であって、前記磁気センサに対して少なくとも１方向が他の方向とは直角以外の既知の角度で交差する、互いに線形独立な第１の方向、第２の方向、および第３の方向に所定の磁気強度の磁気を印加する磁気印加手段と、前記磁気印加手段により印加された磁気に対する前記磁気センサの出力データを取得するデータ取得手段と、前記所定の磁気強度およびその方向成分と、前記磁気センサの出力データとに基づいて、前記磁気センサの取付け基準に対する取付け角度と磁気センサ感度とを算出する算出手段とを具えたことを特徴とする。

ここで、前記取付け基準に対する前記磁気センサの取付け位置が、基準位置規定値以下か否かを比較する比較手段と、前記磁気センサの取付け位置が規定値以下のとき該磁気センサを良品とし、規定値を越えたとき該磁気センサを不良品とする判定手段とをさらに具えてもよい。

本発明は、コンピュータによって、磁気センサの取付け基準方向に対する取付け位置の配設状態を検出するための検出制御プログラムであって、該制御プログラムはコンピュータに、磁気印加手段により前記磁気センサに対して、少なくとも１方向が他の方向とは直角以外の既知の角度で交差する、互いに線形独立な第１の方向、第２の方向、および第３の方向に所定の磁気強度の磁気を印加させる印加工程と、前記磁気印加手段により印加させた磁気に対する前記磁気センサの出力データを取得させるデータ取得工程と、前記所定の磁気強度およびその方向成分と、前記磁気センサの出力データとに基づいて、前記磁気センサの取付け基準に対する取付け角度と磁気センサ感度とを算出させる算出工程とを具えたことを特徴とする。

また、以下のような構成要件としてもよい。

本発明は、磁気センサの取付け基準方向に対する取付け位置の配設状態を検出する検出方法であって、磁気印加手段により前記磁気センサに対して磁気を印加する印加工程と、前記磁気印加手段により印加された磁気強度を、前記磁気センサのセンサ出力値として検出する検出工程と、前記磁気強度および前記センサ出力値に基づいて、前記磁気センサの取付け基準方向に対する取付け角度およびセンサ感度を算出する算出工程とを具えることによって、センサ位置検出方法を提供する。

前記磁気強度をＭとし、前記センサ出力値をＭ_Ｈとし、前記取付け角度をＡとし、前記センサ感度をＫとしたとき、Ａ×Ｍ＝Ｋ×Ｍ_Ｈの関係式により算出してもよい。

ただし、前記磁気センサの取付け基準方向の基準座標系を｛Ｘ_ＩＣ，Ｙ_ＩＣ，Ｚ_ＩＣ｝とし、該基準座標系に一致する該磁気センサに固定した固定座標系を｛Ｘ_Ｈ，Ｙ_Ｈ，Ｚ_Ｈ｝とし、実際に取付けられた該磁気センサの取付け位置は、前記固定座標系の位置から、Ｘ_Ｈ軸の周りのη_Ｈ回転、Ｙ_Ｈ軸の周りのφ_Ｈ回転、Ｚ_Ｈ軸の周りのθ_Ｈ回転の組み合わせによる、として表してもよい。

前記取付け角度Ａ＝（φ_ＨＸ、θ_ＨＸ、η_ＨＹ、θ_ＨＹ、φ_ＨＺ、η_ＨＺ）、および、前記センサ感度Ｋ＝（ｋ_ｘ、ｋ_ｙ、ｋ_ｚ）が既知のとき、
Ｍ＝Ａ^−１×Ｋ×Ｍ_Ｈ
の関係式から、前記磁気強度Ｍ、および、磁気方向（Ｍ_ｘ、θ_ｘ、φ_ｘ、Ｍ_ｙ、θ_ｙ、φ_ｙ、Ｍ_ｚ、θ_ｚ、φ_ｚ）を算出してもよい。

前記磁気強度Ｍ、および、磁気方向（Ｍ_ｘ、θ_ｘ、φ_ｘ、Ｍ_ｙ、θ_ｙ、φ_ｙ、Ｍ_ｚ、θ_ｚ、φ_ｚ）が既知のとき、
Ｋ^−１Ａ＝Ｍ_Ｈ×Ｍ^−１
の関係式から、前記取付け角度Ａ＝（φ_ＨＸ、θ_ＨＸ、η_ＨＹ、θ_ＨＹ、φ_ＨＺ、η_ＨＺ）、および、前記センサ感度Ｋ＝（ｋ_ｘ、ｋ_ｙ、ｋ_ｚ）を算出してもよい。

ただし、前記磁気センサの取付け基準方向の基準座標系を｛Ｘ_ＩＣ，Ｙ_ＩＣ｝とし、該基準座標系に一致する該磁気センサに固定した固定座標系を｛Ｘ_Ｈ，Ｙ_Ｈ｝とし、実際に取付けられた該磁気センサの取付け位置は、前記固定座標系の位置から、Ｘ_Ｈ軸の周りのη_Ｈ回転、Ｙ_Ｈ軸の周りのφ_Ｈ回転の組み合わせによる、として表してもよい。

ただし、前記磁気センサの取付け基準方向の基準座標系を｛Ｘ_ＩＣ｝とし、該基準座標系に一致する該磁気センサに固定した固定座標系を｛Ｘ_Ｈ｝とし、実際に取付けられた該磁気センサの取付け位置は、前記固定座標系の位置から、Ｘ_Ｈ軸の周りのη_Ｈ回転による、として表してもよい。

前記磁気センサは、例えば、ホール素子、磁気抵抗効果、ＭＩ素子、フラックスゲート等のいずれでもよい。

本発明は、磁気検出装置であって、磁気印加手段により印加される磁気を検出する磁気センサと、該時期センサのセンサ位置検出制御に係る処理を記録した記録手段と、前記磁気印加手段により印加される印加磁気強度および前記磁気センサのセンサ出力値に基づいて、該磁気センサの取付け基準方向に対する取付け角度およびセンサ感度を算出する演算手段とを具えることによって、磁気検出装置を構成する。

前記センサ位置検出制御プログラムに基づいて算出された前記磁気センサの取付け位置が、規定値以下か否かを比較する比較手段と、前記磁気センサの取付け位置が規定値以下のとき該磁気センサを良品とし、規定値を越えたとき該磁気センサを不良品とする判定手段とをさらに具えてもよい。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

［第１の例］
本発明の第１の実施の形態を、図１〜図１３に基づいて説明する。

（構成）
図１は、磁気検出装置１０の構成を示す。

磁気検出装置１０は、３軸方向の磁気検出が可能な磁気センサ１と、マルチプレクサ部２と、磁気センサ増幅部３と、磁気センサＡ／Ｄ変換部４と、感度・オフセット補正計算部５と、磁気方向・強度算出部６と、センサ位置補正部７とから構成される。

磁気方向・強度算出部６は、磁気方向、磁気強度を算出する。

センサ位置補正部７は、センサ取付け角度、感度の算出や、その算出された取付け角度から良品又は不良品の判定等のＩＣ検査を行う。

磁気センサ１は、例えば、ホール素子、ＭＲ素子、フラックスゲート等を用いて構成することができる。

図２は、磁気検出装置１０をＩＣ構造とした例を示す。
図２において、左右横方向をＸ軸とし、奥行き方向をＹ軸とし、縦方向をＺ軸とする。Ｘ軸方向に磁気成分を検出するＸ軸磁気センサ１１（ＨＥｘ）、Ｙ軸方向に磁気成分を検出するＹ軸磁気センサ１２（ＨＥｙ）、Ｚ軸方向に磁気成分を検出するＺ軸磁気センサ１３（ＨＥｚ）が配置されている。

磁気センサ１以外の２〜７の構成部分は、ＩＣ演算処理部２０として１個のＩＣに一体に内蔵されている。

なお、ＩＣ演算処理部２０を構成する、感度・オフセット補正計算部５および磁気方向・強度算出部６は、別個の演算装置にて処理をさせるように構成してもよい。

（動作）
本装置の動作について説明する。

図３は、磁気検出装置１０の全体的な処理の流れを示す。

磁気印加装置１１０により、磁気センサ１に対して３軸方向の磁気（Ｍ）を順次印加すると、磁気センサ１の出力データとしてそれぞれの方向における磁気センサ出力（Ｍ_Ｈ）を得る。

この磁気センサ出力（Ｍ_Ｈ）をＩＣ演算処理部２０に入力することにより、印加される磁気（Ｍ）と磁気センサ出力（Ｍ_Ｈ）とから磁気センサ１のセンサ取付け角度（Ａ）を演算し、正確な取付け角度をことができる。

また、既知の磁気センサ１のセンサ取付け角度（Ａ）に３方向の磁気（Ｍ）を印加し、磁気センサ出力（Ｍ_Ｈ）を得て、磁気方向を測定する。

さらに、その算出された取付け角度から良品・不良品の判定等のＩＣ検査を行う。

以下、詳細に説明する。

図１において、３軸の磁気センサ１１〜１３は、磁気センサ出力（Ｍ_Ｈ）としてそれぞれの方向の磁気を検出し、その出力データとして電圧値に変換して出力する。これら３つの出力データは、マルチプレクサ部２にて各々の出力を切り替えて後段の磁気センサ増幅部３へ伝達する。

伝達される電気信号は微小値であるため、また素子間の感度ばらつきがあることから、磁気センサ増幅部３にて所望の感度となるように増幅値を調整して信号の増幅を行う。
その増幅された信号は、磁気センサＡ／Ｄ変換部４にてデジタルデータに変換される。デジタルデータは、感度・オフセット補正計算部５にてそれぞれの補正演算が行われた後、磁気方向・強度算出部６にて、３軸方向における磁気方向、および、磁気強度が算出される。

図２のＩＣ構造をなす３軸方向の磁気検出装置１０において、各軸磁気センサ１１〜１３の配置形態を示す磁気センサ取付け角度の正確な値が、最終的に正確な磁気角度の算出に繋がる。

この３軸方向の磁気検出装置１０は、地磁気を検出することにより、方位角センサとしての使用例が挙げられる。この方位角センサでは、地磁気を３方向の磁気センサ１１〜１３にて検出するが、この磁気センサ１１〜１３の取り付け角度に所望の状態からのずれがあると、結果として算出される磁気角度、いわゆる方位角に誤差が含まれる。

（センサ取付け位置の検出処理）
３軸の磁気センサ１１〜１３の取付け角度を測定する方法について説明する。

まず、３軸の磁気センサ１１〜１３を内蔵したＩＣ構造について考える。

図４〜図６は、磁気センサ１１〜１３の取付け角度の定義を示す。

図４において、ＩＣに固定した直交座標系｛Ｘ_ＩＣ，Ｙ_ＩＣ，Ｚ_ＩＣ｝があって、磁気センサ１１〜１３は、Ｘ_ＩＣ軸、Ｙ_ＩＣ軸、Ｚ_ＩＣ軸方向の磁気を検知できるように互いに直行するように取り付けられる。

しかし、実際には、各軸の磁気センサ１１〜１３は、図５および図６に示すように、ある誤差を持って取り付けられる。

そこで、磁気センサ１１〜１３の取付け角度を、以下のように定義する。

図４に示すように理想的に取り付けられているときは、座標系｛Ｘ_ＩＣ，Ｙ_ＩＣ，Ｚ_ＩＣ｝に一致する磁気センサ１１〜１３に固定した座標系｛Ｘ_Ｈ，Ｙ_Ｈ，Ｚ_Ｈ｝を考えると、図５および図６に示すように、実際に取り付けられた磁気センサ１１〜１３の姿勢は理想的な姿勢から、Ｘ_Ｈ軸の周りのη_Ｈ回転（Ｒ（η_Ｈ）と表す）、Ｙ_Ｈ軸の周りのφ_Ｈ回転（Ｑ（φ_Ｈ）と表す）、Ｚ_Ｈ軸の周りのθ_Ｈ回転（Ｐ（θ_Ｈ）と表す）の組み合わせによって表せる。

例えば、Ｚ_Ｈ軸の周りにθ_Ｈ回転して、Ｙ_Ｈ軸の周りにφ_Ｈ回転した姿勢をＱ（φ_Ｈ） Ｐ（θ_Ｈ）のように表すと定義すれば、各軸の磁気センサ１１〜１３の姿勢は、例えば次のように表せる。

ここで、Ｒ（η_ＨＸ）、Ｑ（φ_ＨＹ）、Ｐ（θ_ＨＺ）は各軸の磁気センサ１１〜１３の測定値に影響を与えないので、省略することができる。

また、回転の順番は任意であり、上記式（１）、（２）、（３）の通りでなくても、以下同じような理論を展開できる。更に、回転角度θ、φ、ηの範囲を次のように定義しても一般性は失われない。

図７〜図９は、３軸方向の磁気検出装置１０を周辺デバイスに組み込んだときの構成を示す。

図７は、磁気検出装置１０の周辺デバイス構成を示す斜視図を示す。

ＩＣ構造の磁気検出装置１０は、ソケット３０に固定されている。ソケット３０の周囲には、各軸方向にコイル３１が配置されている。コイル３１の周囲には、ＩＣ検査用のテストボードとしてハンドラーボード固定用プレート３２が設けられている。

例えば、ＩＣのテスト環境では、図７に示すように、３軸方向に置いたコイル３１で磁気を発生させることができる。コイル３１は、座標系｛Ｘ_ＩＣ，Ｙ_ＩＣ，Ｚ_ＩＣ｝の各軸に平行に磁気を発生できるように配置される。

図８に示すように、Ｘ_ＩＣ軸、Ｙ_ＩＣ軸の方向の磁気は、ＩＣ構造の磁気検出装置１０を挟む２つのコイル３１によって印加される。

これに対して、図９に示すように、Ｚ_ＩＣ軸方向の磁気は、ソケット３０上面にはハンドラ（ＩＣ自動搬送機）の機構上部品を配置することができないため、ＩＣ裏面に置いた１つのコイル３１で印加している。

このため、Ｘ_ＩＣ軸、Ｙ_ＩＣ軸方向の磁気は各々の軸におおよそ平行とみなすことができるが、Ｚ_ＩＣ軸方向の磁気は磁気センサ１１〜１３上では、Ｚ_ＩＣ軸と平行でない可能性が高い。

図１０は、各軸方向に印加される磁気を、座標系｛Ｘ_ＩＣ，Ｙ_ＩＣ，Ｚ_ＩＣ｝として定義した場合を示す。

図１１は、Ｘ軸の磁気センサ１１にＸ軸方向の磁気４０を印加したときの、ＩＣ基準軸となるＸ軸方向Ｘ_ＩＣからの磁気印加方向の角度ずれを示す。

図１１での磁気センサ１１のセンサ出力は、Ｍ_ＨＸ＝（Ｍ_ＸＸＸ，Ｍ_ＨＸＹ，Ｍ_ＨＸＺ）として表せる。

図１２は、Ｘ軸の磁気センサ１１にＸ軸方向の磁気４０を印加したときの、ＩＣ基準軸となるＸ_ＩＣ−Ｙ_ＩＣ軸平面からみた磁気印加方向の角度ずれを示す。

図１２に示すように、Ｘ軸方向に印加される磁気４０は、必ずしもＸ軸方向Ｘ_ＩＣに一致していない。また、Ｙ軸の磁気センサ１２は、必ずしもＹ軸方向Ｙ_ＩＣに一致していない。

図１３は、Ｘ軸の磁気センサ１１にＸ軸方向の磁気４０を印加したときの、ＩＣ基準軸となるＸ_ＩＣ−Ｚ_ＩＣ軸平面からみた磁気印加方向の角度ずれを示す。

図１３に示すように、Ｘ軸方向に印加される磁気４０は、必ずしもX軸方向Ｘ_ＩＣに一致していない。また、Ｚ軸の磁気センサ１３は、必ずしもＺ軸方向Ｚ_ＩＣに一致していない。

ここで、例えば、Ｘ_ＩＣ軸方向の磁気は、磁気の大きさＭ_ｘと、角度θ_ｘ、φ_ｘを用いて、

と表す。

Ｙ_ＩＣ，Ｚ_ＩＣ軸方向の磁気も、Ｍ_ｙ、θ_ｙ、φ_ｙ、Ｍ_ｚ、θ_ｚ、φ_ｚを用いて同様にして表す。ここで、

としても一般性は失われない。

磁気センサ１は、一般に固体によって感度が異なる。磁気センサ１は、磁気に比例した電圧等を出力するが、この出力値を真の磁気強度に変換する比例係数をｋと定義する(以下、感度という)。つまり、磁気センサ１の出力をM_Hとすると、磁気強度は
ｋＭ_Ｈ …（７）
と表される。

ただし、

ここで、未知数はφ_ＨＸ、θ_ＨＸ、η_ＨＹ、θ_ＨＹ、φ_ＨＺ、η_ＨＺ、Ｍ_ｘ、θ_ｘ、φ_ｘ、Ｍ_ｙ、θ_ｙ、φ_ｙ、Ｍ_ｚ、θ_ｚ、φ_ｚ、ｋ_ｘ、ｋ_ｙ、ｋ_ｚ の１８個であるのに対し、方程式は９個しかないので、何らかの手段で未知数を求め、未知数の数を減らさねば、解を得ることはできない。以下のような特別な場合には、解を求めることができる。

例えば、磁気センサ１の取付け角度（φ_ＨＸ、θ_ＨＸ、η_ＨＹ、θ_ＨＹ、φ_ＨＺ、η_ＨＺ）、および、感度（ｋ_ｘ、ｋ_ｙ、ｋ_ｚ）がわかっているとき、磁気強度（Ｍ_ｘ、Ｍ_ｙ、Ｍ_ｚ）、磁気方向（θ_ｘ、φ_ｘ、θ_ｙ、φ_ｙ、θ_ｚ、φ_ｚ）を求めることができる。

また、磁気強度（Ｍ_ｘ、Ｍ_ｙ、Ｍ_ｚ）、磁気方向（θ_ｘ、φ_ｘ、θ_ｙ、φ_ｙ、θ_ｚ、φ_ｚ）がわかっているとき、取付け角度（φ_ＨＸ、θ_ＨＸ、η_ＨＹ、θ_ＨＹ、φ_ＨＺ、η_ＨＺ）、感度すなわち換算係数（ｋ_ｘ、ｋ_ｙ、ｋ_ｚ）を求めることができる。

本例では、図１０に示したＩＣ構造の磁気検出装置１０に固定した座標系で理論を展開したが、任意に直交を定義した固定座標系においても同様に理論を展開できる。

以上説明したように、式（８）〜（１２）の関係を用いて、３軸方向の取付け角度、感度、磁気強度、磁気方向をそれぞれ算出することができるので、任意の軸上に磁気印加装置１１０を設置し、その磁気印加装置１１０や磁気センサ１を回転させること無しに、３次元方向（３軸）のずれをもつ磁気を印加した場合においても、３次元（３軸）のずれを持つ磁気センサ１の取付け角度を高精度に測定することが可能となる。

［第２の例］
本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、前述した第１の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。

本例は、式（８）〜（１２）を用いて３軸方向の取付け角度、感度、磁気強度、磁気方向を算出する場合において、取付け角度（φ_ＨＸ、θ_ＨＸ、η_ＨＹ、θ_ＨＹ、φ_ＨＺ、η_ＨＺ）、および、感度（ｋ_ｘ、ｋ_ｙ、ｋ_ｚ）がわかっているとき、磁気強度（Ｍ_ｘ、Ｍ_ｙ、Ｍ_ｚ）、磁気方向（θ_ｘ、φ_ｘ、θ_ｙ、φ_ｙ、θ_ｚ、φ_ｚ）を算出する場合の例である。
Ａ、Ｋは既知であるので、
Ｍ＝Ａ^−１×Ｋ×Ｍ_Ｈ …（１３）
から、Ｍが求まる。

例えば、式（１３）の右辺の第一列の成分を（Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３）とすると、

よって、

式（６）、（１６）より、φ_ｘは一意に求められる。

また、式（１７）、（１８）より、θ_ｘも一意に求められる。

同様にして、Ｍ_ｙ、θ_ｙ、φ_ｙ、Ｍ_ｚ、θ_ｚ、φ_ｚ、を求めることができる。

本例では、図１０に示したＩＣ構造の磁気検出装置１０に固定した座標系で理論を展開したが、任意に直交を定義した固定座標系においても同様に理論を展開できる。

以上説明したように、式（８）〜（１２）の関係を用いて、３軸方向の磁気強度、磁気方向をそれぞれ算出することができるので、任意の軸上に磁気印加装置１１０を設置し、その磁気印加装置１１０や磁気センサ１を回転させること無しに、３次元方向（３軸）のずれをもつ磁気を印加した場合においても、３次元（３軸）のずれを持つ磁気センサ１の取付け角度を高精度に測定することが可能となる。

［第３の例］
本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、前述した第１の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。

本例は、式（８）〜（１２）を用いて３軸方向の取付け角度、感度、磁気強度、磁気方向を算出する場合において、磁気強度（Ｍ_ｘ、Ｍ_ｙ、Ｍ_ｚ）、磁気方向（θ_ｘ、φ_ｘ、θ_ｙ、φ_ｙ、θ_ｚ、φ_ｚ）がわかっているとき、取付け角度（φ_ＨＸ、θ_ＨＸ、η_ＨＹ、θ_ＨＹ、φ_ＨＺ、η_ＨＺ）、感度（ｋ_ｘ、ｋ_ｙ、ｋ_ｚ）を算出する場合の例である。

Ｍは既知であるので、
Ｋ^−１Ａ＝Ｍ_Ｈ×Ｍ^−１ …（１９）
ここで、

例えば、式（１９）の右辺の第一行の成分を（Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３）とすると、

よって、

同様にして、η_ＨＹ、θ_ＨＹ、φ_ＨＺ、η_ＨＺ、ｋ_ｙ、ｋ_ｚを求めることができる。

本例では、図１０に示したＩＣ構造の磁気検出装置１０に固定した座標系で理論を展開したが、任意に直交を定義した固定座標系においても同様に理論を展開できる。

以上説明したように、式（８）〜（１２）の関係を用いて、３軸方向の取付け角度、感度、磁気強度、磁気方向をそれぞれ算出することができるので、任意の軸上に磁気印加装置１１０を設置し、その磁気印加装置１１０や磁気センサ１を回転させること無しに、３次元方向（３軸）のずれをもつ磁気を印加した場合においても、３次元（３軸）のずれを持つ磁気センサ１の取付け角度を高精度に測定することが可能となる。

［第４の例］
本発明の第４の実施の形態を、図１４に基づいて説明する。なお、前述した第１の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。

本例は、式（８）〜（１２）を用いて３軸方向の取付け角度、感度、磁気強度、磁気方向を算出する場合において、取付け角度（φ_ＨＸ、θ_ＨＸ、η_ＨＹ、θ_ＨＹ、φ_ＨＺ、η_ＨＺ）、および、感度（ｋ_ｘ、ｋ_ｙ、ｋ_ｚ）がわかっているとき、磁気強度（Ｍ_ｘ、Ｍ_ｙ、Ｍ_ｚ）、磁気方向（θ_ｘ、φ_ｘ、θ_ｙ、φ_ｙ、θ_ｚ、φ_ｚ）を算出する場合の具体例である。

(具体例１)
図１４は、磁気強度、磁気方向を算出するフローチャートを示す。

ＩＣ構造の磁気検出装置１０において、予めＸ線解析により磁気センサ１の取付け誤差を測定しておき、印加される磁気Ｍ（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）を求める。

具体的には、図１４において、ステップＳ１では、Ｘ線解析等であるＩＣの磁気センサ１の取付け角度（φ_ＨＸ、θ_ＨＸ、η_ＨＹ、θ_ＨＹ、φ_ＨＺ、η_ＨＺ）を測定する。

角度が既知である磁気とは、例えば磁気シールド内に入れた、磁気センサ内蔵ＩＣに比べて十分大きなコイルに電流を流し発生させた磁気がある。

磁気方向はコイルと平行であり、磁気強度はガウスメータ等で測定すればよい。磁気方向と、ＩＣ構造の磁気検出装置１０のそれぞれの軸を一致させて測定を行えば

となる。
ステップＳ３では、ステップＳ１、ステップＳ２より、Ｋを算出する（Ｋ＝ＡＭＭ_Ｈ ^−１）。

ステップＳ５では、ステップＳ３、ステップＳ４より、式（１３）〜（１８）を用いて、磁気強度（Ｍ_ｘ、Ｍ_ｙ、Ｍ_ｚ）、磁気方向（θ_ｘ、φ_ｘ、θ_ｙ、φ_ｙ、θ_ｚ、φ_ｚ）を求める。

以上より、テスト環境下で、各軸方向に磁気を印加したときの磁気強度、磁気方向を正確に求めることができる。

［第５の例］
本発明の第５の実施の形態を、図１５に基づいて説明する。なお、前述した第１の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。

本例は、（８）式を用いて３軸方向の取付け角度、感度、磁気強度、磁気方向を算出する場合において、磁気強度（Ｍ_ｘ、Ｍ_ｙ、Ｍ_ｚ）、磁気方向（θ_ｘ、φ_ｘ、θ_ｙ、φ_ｙ、θ_ｚ、φ_ｚ）がわかっているとき、取付け角度（φ_ＨＸ、θ_ＨＸ、η_ＨＹ、θ_ＨＹ、φ_ＨＺ、η_ＨＺ）、感度（ｋ_ｘ、ｋ_ｙ、ｋ_ｚ）を算出し、ＩＣの良否を判定する場合の具体例である。

（具体例２）
図１５は、取付け角度を算出し、判定するフローチャートを示す。

具体例１の磁気Ｍ（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）を用い、ＩＣ構造の磁気検出装置１０のテスト、内部の磁気センサ取付け角度の測定を行い、所望の角度以内に抑えられた物（良品）とその所望の角度を越えた物（不良品）との判別を行う。

ステップＳ７では、ステップＳ５、ステップＳ６の磁気強度（Ｍ_ｘ、Ｍ_ｙ、Ｍ_ｚ）、磁気方向（θ_ｘ、φ_ｘ、θ_ｙ、φ_ｙ、θ_ｚ、φ_ｚ）から、式（１９）〜（２５）を利用し、補正演算を行うことにより、ＩＣ構造の磁気検出装置１０中の磁気センサ１の取付け角度（φ_ＨＸ、θ_ＨＸ、η_ＨＹ、θ_ＨＹ、φ_ＨＺ、η_ＨＺ）、および、感度（ｋ_ｘ、ｋ_ｙ、ｋ_ｚ）を求める。

ステップＳ８では、図１０に示すIC座標軸からの角度ずれ量が、規定値以下か否かを調べて、取付け角度の合否判定を行う。
角度ずれ量が規定値以下の場合はステップＳ９に進み、角度ずれ量が規定値を越える場合はステップＳ１０に進む。

ステップＳ９では、良品と判定した後、感度が必要なら、磁気センサ１を内蔵したＩＣ構造の磁気検出装置１０内に収納されたＥ^２ＰＲＯＭなどのメモリに書き込んでおき、処理を終了する。

ステップＳ１０では、磁気センサ１を内蔵したＩＣ構造の磁気検出装置１０を不良品と判定して処理を終了する。

以上より、磁気センサ１の取付け角度の角度調整装置の構成を簡素化して低コスト化を図ることができ、また、磁気センサ１を内蔵したＩＣ構造の磁気検出装置１０の良否の判定を行うＩＣ検査時間を大幅に短縮させ、信頼性の高いＩＣ検査を行うことができる。

［第６の例］
本発明の第６の実施の形態について説明する。なお、前述した第１の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。

本例は、ＩＣ構造の磁気検出装置１０を構成する磁気センサ１として、２個の磁気センサ、又は、１個の磁気センサとして構成した場合の例である。

２個又は１個の磁気センサから構成される場合においても、式（８）を用いて２軸方向又は１軸方向の磁気センサ１の取付け角度、感度、磁気強度、磁気方向を正確に算出することができる。

例えば、取付け角度（φ_ＨＸ、θ_ＨＸ、η_ＨＹ、θ_ＨＹ、φ_ＨＺ、η_ＨＺ）、および、感度（ｋ_ｘ、ｋ_ｙ、ｋ_ｚ）がわかっているとき、磁気強度（Ｍ_ｘ、Ｍ_ｙ、Ｍ_ｚ）、磁気方向（θ_ｘ、φ_ｘ、θ_ｙ、φ_ｙ、θ_ｚ、φ_ｚ）を求めることができる。

また、磁気強度（Ｍ_ｘ、Ｍ_ｙ、Ｍ_ｚ）、磁気方向（θ_ｘ、φ_ｘ、θ_ｙ、φ_ｙ、θ_ｚ、φ_ｚ）がわかっているとき、取付け角度（φ_ＨＸ、θ_ＨＸ、η_ＨＹ、θ_ＨＹ、φ_ＨＺ、η_ＨＺ）、感度（ｋ_ｘ、ｋ_ｙ、ｋ_ｚ）を求めることができる。

ただし、２個の磁気センサ（以下、Ｘ，Ｙの２軸）として構成した場合、
式（９）を

とし、
式（１２）を

として、磁気センサ１の取付け角、感度、測定系の磁気強度、磁気方向を求めることができる。

また、１個の磁気センサ（以下、Ｘの１軸）として構成した場合、
式（９）を

とし、
式（１２）を
Ｋ＝（ｋ_ｘ） …（３０）
として、磁気センサ１の取付け角、感度、測定系の磁気強度、磁気方向を求めることができる。

本発明の第１の実施の形態である、３軸の磁気センサを内蔵した磁気検出装置の構成を示すブロック図である。 磁気検出装置のＩＣの内蔵構造を示す説明図である。 磁気検出装置の全体的な処理の流れを示す説明図である。 磁気センサの取付け位置の定義を示す説明図である。 磁気センサの取付け角度の定義を示す説明図である。 磁気センサの取付け角度の定義を示す説明図である。 磁気センサを有する磁気検出装置の検査ボートの構成を示す斜視図である。 図７の構成において、Ｘ，Ｙ軸方向の磁気を印加したときの磁気印加方向を示す説明図である。 図７の構成において、Ｚ軸方向の磁気を印加したときの磁気印加方向を示す説明図である。 ＩＣ基準軸に対する磁気印加方向の定義を示す説明図である。 Ｘ軸の磁気センサにＸ軸方向の磁気を印加したときの、ＩＣ基準軸となるＸ軸方向Ｘ_ＩＣからの磁気印加方向の角度ずれを示す説明図である。 Ｘ軸の磁気センサにＸ軸方向の磁気を印加したときの、ＩＣ基準軸となるＸ_ＩＣ−Ｙ_ＩＣ軸平面からみた磁気印加方向の角度ずれを示す説明図である。 Ｘ軸の磁気センサにＸ軸方向の磁気を印加したときの、ＩＣ基準軸となるＸ_ＩＣ−Ｚ_ＩＣ軸平面からみた磁気印加方向の角度ずれを示す説明図である。 本発明の第４の実施の形態である、磁気強度、磁気方向を算出するフローチャートである。 本発明の第５の実施の形態である、取付け角度を算出し、判定するフローチャートである。 磁気センサのセンサ取付け位置の従来の検出方法を示す説明図である。

符号の説明

１ 磁気センサ
２ マルチプレクサ部
３ 磁気センサ増幅部
４ 磁気センサＡ／Ｄ変換部
５ 感度・オフセット補正計算部
６ 磁気方向・強度算出部
７ センサ位置補正部
１０ 磁気検出装置
１１ Ｘ軸磁気センサ（ＨＥｘ）
１２ Ｙ軸磁気センサ（ＨＥｙ）
１３ Ｚ軸磁気センサ（ＨＥｚ）
２０ ＩＣ演算処理部
３０ ソケット
３１ コイル
３２ ハンドラーボード固定用プレート
４０ 磁気
１００ 磁気センサ
１０１ 理想取付け線
１０２ 磁気印加方向
１１０ 磁気印加装置

Claims (4)

1. １個又は複数個の磁気センサの取付け基準方向に対する取付け位置の配設状態を検出する検出方法であって、
   磁気印加手段により前記磁気センサに対して、少なくとも１方向が他の方向とは直角以外の既知の角度で交差する、互いに線形独立な第１の方向、第２の方向、および第３の方向に所定の磁気強度の磁気を印加する印加工程と、
   前記磁気印加手段により印加された磁気に対する前記磁気センサの出力データを取得するデータ取得工程と、
   前記所定の磁気強度およびその方向成分と、前記磁気センサの出力データとに基づいて、前記磁気センサの取付け基準に対する取付け角度と磁気センサ感度とを算出する算出工程と
   を具えたことを特徴とする磁気センサ位置検出方法。
2. １個又は複数個の磁気センサの取付け基準方向に対する取付け位置の配設状態を検出する検出装置であって、
   前記磁気センサに対して少なくとも１方向が他の方向とは直角以外の既知の角度で交差する、互いに線形独立な第１の方向、第２の方向、および第３の方向に所定の磁気強度の磁気を印加する磁気印加手段と、
   前記磁気印加手段により印加された磁気に対する前記磁気センサの出力データを取得するデータ取得手段と、
   前記所定の磁気強度およびその方向成分と、前記磁気センサの出力データとに基づいて、前記磁気センサの取付け基準に対する取付け角度と磁気センサ感度とを算出する算出手段と
   を具えたことを特徴とする磁気センサ位置検出装置。
3. 前記取付け基準に対する前記磁気センサの取付け位置が、基準位置規定値以下か否かを比較する比較手段と、
   前記磁気センサの取付け位置が規定値以下のとき該磁気センサを良品とし、規定値を越えたとき該磁気センサを不良品とする判定手段と
   をさらに具えたことを特徴とする請求項２記載の磁気センサ位置検出装置。
4. コンピュータによって、磁気センサの取付け基準方向に対する取付け位置の配設状態を検出するための検出制御プログラムであって、
   該制御プログラムはコンピュータに、
   磁気印加手段により前記磁気センサに対して、少なくとも１方向が他の方向とは直角以外の既知の角度で交差する、互いに線形独立な第１の方向、第２の方向、および第３の方向に所定の磁気強度の磁気を印加させる印加工程と、
   前記磁気印加手段により印加させた磁気に対する前記磁気センサの出力データを取得させるデータ取得工程と、
   前記所定の磁気強度およびその方向成分と、前記磁気センサの出力データとに基づいて、前記磁気センサの取付け基準に対する取付け角度と磁気センサ感度とを算出させる算出工程と
   を具えたことを特徴とする磁気センサ位置検出制御プログラム。

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