JPH07324934A - 地磁気方位センサ - Google Patents
地磁気方位センサInfo
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- JPH07324934A JPH07324934A JP6117885A JP11788594A JPH07324934A JP H07324934 A JPH07324934 A JP H07324934A JP 6117885 A JP6117885 A JP 6117885A JP 11788594 A JP11788594 A JP 11788594A JP H07324934 A JPH07324934 A JP H07324934A
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- Japan
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- sensor
- ferromagnetic
- magnetic field
- geomagnetic
- sensors
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 実用的な感度及び高い方位精度を有し、組み
立てが容易であってしかも小型化、低価格化を可能とす
る。 【構成】 センサチップ２を強磁性体コアＫ1 ，Ｋ2 ，
Ｋ3 ，Ｋ4 上に配することにより、各ギャップＧ1 ，Ｇ
2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 の位置に各ＭＲセンサＭ1 ，Ｍ2，
Ｍ3 ，Ｍ4 をそれぞれ配設し、且つ温度特性補正用のＭ
ＲセンサＭ5 ，Ｍ6 ，Ｍ7 ，Ｍ8 について、ＭＲセンサ
Ｍ5 ，Ｍ6 を平行に強磁性体コアＫ3 の中央部位置に、
ＭＲセンサＭ7 およびＭ8 を平行に強磁性体コアＫ4 の
中央部位置に対応して配設する。
立てが容易であってしかも小型化、低価格化を可能とす
る。 【構成】 センサチップ２を強磁性体コアＫ1 ，Ｋ2 ，
Ｋ3 ，Ｋ4 上に配することにより、各ギャップＧ1 ，Ｇ
2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 の位置に各ＭＲセンサＭ1 ，Ｍ2，
Ｍ3 ，Ｍ4 をそれぞれ配設し、且つ温度特性補正用のＭ
ＲセンサＭ5 ，Ｍ6 ，Ｍ7 ，Ｍ8 について、ＭＲセンサ
Ｍ5 ，Ｍ6 を平行に強磁性体コアＫ3 の中央部位置に、
ＭＲセンサＭ7 およびＭ8 を平行に強磁性体コアＫ4 の
中央部位置に対応して配設する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗効果素子を用
いた地磁気方位センサに関するものであり、特に強磁性
体コアと組み合わせて高感度化を図った新規な地磁気方
位センサに関するものである。
いた地磁気方位センサに関するものであり、特に強磁性
体コアと組み合わせて高感度化を図った新規な地磁気方
位センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、カラー陰極線管では、電子銃か
ら出射された電子ビームの軌道が、地磁気により曲げら
れ、蛍光面上でのビーム到達位置（ランディング）が変
化することがある。特に高精細度陰極線管においては、
ランディング余裕度が小さいために、前記ランディング
の変化（位置ずれ）が色純度の劣化等の問題を引き起こ
す。
ら出射された電子ビームの軌道が、地磁気により曲げら
れ、蛍光面上でのビーム到達位置（ランディング）が変
化することがある。特に高精細度陰極線管においては、
ランディング余裕度が小さいために、前記ランディング
の変化（位置ずれ）が色純度の劣化等の問題を引き起こ
す。
【０００３】これを補正するために、通常、ランディン
グ補正コイルが陰極線管に取り付けられており、このラ
ンディング補正コイルに地磁気の方位に応じて自動的に
ランディング補正に必要な最適電流を流すことにより、
電子ビームの軌道を制御してミスランディングを防止す
るようにしている。
グ補正コイルが陰極線管に取り付けられており、このラ
ンディング補正コイルに地磁気の方位に応じて自動的に
ランディング補正に必要な最適電流を流すことにより、
電子ビームの軌道を制御してミスランディングを防止す
るようにしている。
【０００４】したがって、前記ランディング補正に際し
ては、地磁気の方位を正確に検出する必要があり、いわ
ゆる地磁気方位センサが使用されている。あるいは、従
来から用いられてきた磁石式の方位計（磁気コンパス）
の代替として、携帯型の方位計としても地磁気方位セン
サが使用されている。
ては、地磁気の方位を正確に検出する必要があり、いわ
ゆる地磁気方位センサが使用されている。あるいは、従
来から用いられてきた磁石式の方位計（磁気コンパス）
の代替として、携帯型の方位計としても地磁気方位セン
サが使用されている。
【０００５】上述のように、地磁気方位センサは、様々
な用途に使用されるが、その代表的な構造としては、い
わゆるフラックスゲート型のものと、磁気抵抗効果型
（ＭＲ型）のものが知られている。
な用途に使用されるが、その代表的な構造としては、い
わゆるフラックスゲート型のものと、磁気抵抗効果型
（ＭＲ型）のものが知られている。
【０００６】前者は、図２３に示すように、パーマロイ
コア１０１に電気信号出力用コイル１０２と励磁用コイ
ル１０３を巻回してなるもので、地磁気を前記パーマロ
イコアで集束し、これを電気信号出力用コイル１０２に
伝えるような構造とされている。
コア１０１に電気信号出力用コイル１０２と励磁用コイ
ル１０３を巻回してなるもので、地磁気を前記パーマロ
イコアで集束し、これを電気信号出力用コイル１０２に
伝えるような構造とされている。
【０００７】そして、このフラックスゲート型の地磁気
方位センサでは、励磁コイル１０３により交流バイアス
磁界ＨBをパーマロイコア１０１中に発生させ、バイア
ス磁界が反転したときに発生するパルス状の電圧を信号
として検出する。このパルス状電圧の電圧値は、地磁気
の方位によって変化するので、地磁気センサとして利用
することができる。
方位センサでは、励磁コイル１０３により交流バイアス
磁界ＨBをパーマロイコア１０１中に発生させ、バイア
ス磁界が反転したときに発生するパルス状の電圧を信号
として検出する。このパルス状電圧の電圧値は、地磁気
の方位によって変化するので、地磁気センサとして利用
することができる。
【０００８】しかしながら、このフラックスゲート型の
地磁気方位センサは、コイルにより地磁気を電気信号に
変換するため、感度を上げるためには電気信号出力用コ
イル１０２の巻き数を極めて多くしたり、集束効果を高
めるためにパーマロイコア１０１の形状を大きくする必
要がある。したがって、小型化や低価格化は難しい。
地磁気方位センサは、コイルにより地磁気を電気信号に
変換するため、感度を上げるためには電気信号出力用コ
イル１０２の巻き数を極めて多くしたり、集束効果を高
めるためにパーマロイコア１０１の形状を大きくする必
要がある。したがって、小型化や低価格化は難しい。
【０００９】一方、後者（ＭＲ型）は、図２４に示すよ
うに、磁気抵抗効果素子（ＭＲセンサチップ）１１１を
形成したＭＲセンサチップ１１０を空心コイル１１２の
中に入れ、これらＭＲセンサチップ１１０に対して４５
゜方向の交流バイアス磁界Ｈ Bを印加してなるものであ
る。等価回路を図２５に示す。地磁気方位センサとして
使用する場合には、図２４に示す構造のものを空心コイ
ルの巻回方向が直交するするように１組使用する。
うに、磁気抵抗効果素子（ＭＲセンサチップ）１１１を
形成したＭＲセンサチップ１１０を空心コイル１１２の
中に入れ、これらＭＲセンサチップ１１０に対して４５
゜方向の交流バイアス磁界Ｈ Bを印加してなるものであ
る。等価回路を図２５に示す。地磁気方位センサとして
使用する場合には、図２４に示す構造のものを空心コイ
ルの巻回方向が直交するするように１組使用する。
【００１０】このＭＲ型の地磁気方位センサは、磁気抵
抗効果素子を使用しているため、フラックスゲート型の
地磁気方位センサに比べて感度が高いが、ＭＲセンサチ
ップ１１０のみで地磁気を感知しているため、０．３ガ
ウス程度の地磁気の方位を検出するには不十分である。
抗効果素子を使用しているため、フラックスゲート型の
地磁気方位センサに比べて感度が高いが、ＭＲセンサチ
ップ１１０のみで地磁気を感知しているため、０．３ガ
ウス程度の地磁気の方位を検出するには不十分である。
【００１１】また、このＭＲ型の地磁気方位センサで
は、ＭＲセンサチップ１１０に対して４５゜方向のバイ
アス磁界ＨB を加えていること、感度向上のためにＭＲ
カーブを無理に急峻なものとしていることから、ＭＲ特
性にヒステリシスを持っており、これを解消するために
信号処理用回路が複雑なものとなったり、方位精度が±
１０゜と悪い等の不都合を有する。
は、ＭＲセンサチップ１１０に対して４５゜方向のバイ
アス磁界ＨB を加えていること、感度向上のためにＭＲ
カーブを無理に急峻なものとしていることから、ＭＲ特
性にヒステリシスを持っており、これを解消するために
信号処理用回路が複雑なものとなったり、方位精度が±
１０゜と悪い等の不都合を有する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来知
られる地磁気方位センサでは、感度の点で不満を残して
おり、また小型化、低価格化も難しい。そこで本発明
は、かかる従来の実情に鑑みて提案されたもので、実用
的な感度及び高い方位精度を有し、しかも小型化、低価
格化が容易な地磁気方位センサを提供することを目的と
する。
られる地磁気方位センサでは、感度の点で不満を残して
おり、また小型化、低価格化も難しい。そこで本発明
は、かかる従来の実情に鑑みて提案されたもので、実用
的な感度及び高い方位精度を有し、しかも小型化、低価
格化が容易な地磁気方位センサを提供することを目的と
する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の地磁気方位セン
サは、地磁気を強磁性体コアで集束することにより大き
な磁束密度に変換し、これをコア間のギャップ内に配置
したＭＲ素子で検出するものである。
サは、地磁気を強磁性体コアで集束することにより大き
な磁束密度に変換し、これをコア間のギャップ内に配置
したＭＲ素子で検出するものである。
【００１４】すなわち、本発明の地磁気方位センサは、
周方向に所定のギャップをもって配列されてなる地磁気
を集束する複数の強磁性体コアと、前記ギャップ内に配
されてなる磁気抵抗効果素子と、周囲の温度変化による
前記磁気抵抗効果素子の出力変化を抑止する温度特性補
正用の磁気抵抗効果素子とを有し、電流の供給によりギ
ャップ内の磁気抵抗効果素子にバイアス磁界を印加する
励磁用コイルを前記強磁性体コアのうちの少なくとも一
つに巻回して設け、前記温度特性補正用の磁気抵抗効果
素子を励磁用コイルを有しない強磁性体コアに対向する
位置に設けて構成するものである。
周方向に所定のギャップをもって配列されてなる地磁気
を集束する複数の強磁性体コアと、前記ギャップ内に配
されてなる磁気抵抗効果素子と、周囲の温度変化による
前記磁気抵抗効果素子の出力変化を抑止する温度特性補
正用の磁気抵抗効果素子とを有し、電流の供給によりギ
ャップ内の磁気抵抗効果素子にバイアス磁界を印加する
励磁用コイルを前記強磁性体コアのうちの少なくとも一
つに巻回して設け、前記温度特性補正用の磁気抵抗効果
素子を励磁用コイルを有しない強磁性体コアに対向する
位置に設けて構成するものである。
【００１５】このとき、上記強磁性体コアの少なくとも
一つに励磁用コイルを巻回し、それにバイアス電流ＩB
を流すことによってバイアス磁界ＨB を発生させ、ＭＲ
センサを磁界感度が高く且つ直線性（リニアリティ）の
良いところで使用する。なお、バイアス磁界ＨB （電流
ＩB ）は、交流であってもよいし、直流であってもよ
い。
一つに励磁用コイルを巻回し、それにバイアス電流ＩB
を流すことによってバイアス磁界ＨB を発生させ、ＭＲ
センサを磁界感度が高く且つ直線性（リニアリティ）の
良いところで使用する。なお、バイアス磁界ＨB （電流
ＩB ）は、交流であってもよいし、直流であってもよ
い。
【００１６】上記ＭＲセンサを交流バイアスで使用した
場合、方位信号（低周波数）を交流信号（高周波数）に
重畳した電気信号として取り出すことができるため、Ｍ
Ｒセンサにより発生するオフセット及び温度ドリフト等
のノイズ成分をハイパスフィルタ（ＨＰＦ）等による回
路処理で取り除くことができ、高方位精度を得ることが
できる。
場合、方位信号（低周波数）を交流信号（高周波数）に
重畳した電気信号として取り出すことができるため、Ｍ
Ｒセンサにより発生するオフセット及び温度ドリフト等
のノイズ成分をハイパスフィルタ（ＨＰＦ）等による回
路処理で取り除くことができ、高方位精度を得ることが
できる。
【００１７】すなわち、本発明の地磁気方位センサにお
いては、上記励磁用コイルを有しない強磁性体コアに温
度特性補正用のＭＲセンサを設ける、つまり励磁用コイ
ルから発生するバイアス磁界のほぼ印加範囲外に温度特
性補正用のＭＲセンサが配設されることになる。
いては、上記励磁用コイルを有しない強磁性体コアに温
度特性補正用のＭＲセンサを設ける、つまり励磁用コイ
ルから発生するバイアス磁界のほぼ印加範囲外に温度特
性補正用のＭＲセンサが配設されることになる。
【００１８】本発明においては、磁気抵抗効果素子（以
下、ＭＲセンサと称する。）は、互いに直交するＸ軸方
向とＹ軸方向での出力を得るため、最低でも２箇所に互
いに直交するように配置する。好ましくは、等角度間隔
（９０゜間隔）で４つのＭＲセンサを配置する。
下、ＭＲセンサと称する。）は、互いに直交するＸ軸方
向とＹ軸方向での出力を得るため、最低でも２箇所に互
いに直交するように配置する。好ましくは、等角度間隔
（９０゜間隔）で４つのＭＲセンサを配置する。
【００１９】一方、強磁性体コアは、前記ＭＲセンサの
配置に応じて等角度間隔（例えば９０゜間隔）でギャッ
プを有し、且つ閉磁路を構成するように、周方向に配列
する。このとき、強磁性体コアの配列状態は、９０゜回
転させても対称となる構造とすることが好ましく、具体
的には、正方形状、或は円環状に配列する。
配置に応じて等角度間隔（例えば９０゜間隔）でギャッ
プを有し、且つ閉磁路を構成するように、周方向に配列
する。このとき、強磁性体コアの配列状態は、９０゜回
転させても対称となる構造とすることが好ましく、具体
的には、正方形状、或は円環状に配列する。
【００２０】上記強磁性体コアには、パーマロイ、珪素
鋼板、各種ソフトフェライト等、高透磁率、高飽和磁束
密度を有する軟磁性材（いわゆるソフト材）を用い、バ
イアス磁界の印加と地磁気の集束に利用する。
鋼板、各種ソフトフェライト等、高透磁率、高飽和磁束
密度を有する軟磁性材（いわゆるソフト材）を用い、バ
イアス磁界の印加と地磁気の集束に利用する。
【００２１】また、本発明の地磁気方位センサにおいて
は、バイアス磁界が印加される磁気抵抗効果素子と温度
特性補正用の磁気抵抗効果素子とを直列に接続する。こ
のような構造とすることにより、出力の安定化が図ら
れ、高出力、高方位精度が実現される。
は、バイアス磁界が印加される磁気抵抗効果素子と温度
特性補正用の磁気抵抗効果素子とを直列に接続する。こ
のような構造とすることにより、出力の安定化が図ら
れ、高出力、高方位精度が実現される。
【００２２】
【作用】本発明の地磁気方位センサにおいて、強磁性体
コアは、バイアス磁界の磁路を構成するとともに、地磁
気を集束するいわゆる集束ホーンとして機能する。その
結果、互いに直交するＭＲセンサに加わる地磁気の総量
は、それぞれ地磁気とＭＲセンサのなす角度に応じて決
まり、各ＭＲセンサから強磁性体コアにより構成される
閉磁路の中心を通る地磁気線に直角に引いた線に比例す
る。
コアは、バイアス磁界の磁路を構成するとともに、地磁
気を集束するいわゆる集束ホーンとして機能する。その
結果、互いに直交するＭＲセンサに加わる地磁気の総量
は、それぞれ地磁気とＭＲセンサのなす角度に応じて決
まり、各ＭＲセンサから強磁性体コアにより構成される
閉磁路の中心を通る地磁気線に直角に引いた線に比例す
る。
【００２３】さらに、周囲の温度変化による上記ＭＲセ
ンサの出力変化を抑止する温度特性補正用のＭＲセンサ
がバイアス磁界印加用の励磁用コイルを有しない強磁性
体コアに対向する位置に配されているので、漏洩磁界
（すなわちバイアス磁界）により上記温度特性補正用の
ＭＲセンサが影響を受けて発生しがちな方位精度の劣化
がほぼ完全に抑止されることになる。
ンサの出力変化を抑止する温度特性補正用のＭＲセンサ
がバイアス磁界印加用の励磁用コイルを有しない強磁性
体コアに対向する位置に配されているので、漏洩磁界
（すなわちバイアス磁界）により上記温度特性補正用の
ＭＲセンサが影響を受けて発生しがちな方位精度の劣化
がほぼ完全に抑止されることになる。
【００２４】したがって、地磁気が効率的にＭＲセンサ
へ磁気信号として供給されるとともに、上記ＭＲセンサ
には効率よく温度補償が施され、地磁気の高出力及び高
精度の検出が可能となる。
へ磁気信号として供給されるとともに、上記ＭＲセンサ
には効率よく温度補償が施され、地磁気の高出力及び高
精度の検出が可能となる。
【００２５】
【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】図１は、本発明を適用した地磁気方位セン
サの基本構造の一例を示すものである。この地磁気方位
センサは、パーマロイ等からなる４つの強磁性体コアＫ
1 ，Ｋ 2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 が、９０゜間隔で所定幅のギャッ
プ（隙間）Ｇ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 を形成するように正
方形状に組合せて基板１上に設けられ、これらギャップ
Ｇ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 が形成された強磁性体コア
Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 の上部にそれぞれＭＲセンサＭ
1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 が配置されたセンサチップ２が設
置されてこれらＭＲセンサＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 が各
ギャップＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 上に設置されたかたち
となり、さらにこのセンサチップ２上に、地磁気方位セ
ンサを外部の電気回路とリフロー方式にて結合させるた
めのリードフレーム３が設置されて構成されている。な
お、上記図１においては、上記地磁気方位センサの主要
部である各強磁性体コアＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 及びセ
ンサチップ２のみを図示しており、上記基板１及びリー
ドフレーム３は省略（以下の図４，図５及び図７，図８
において示す）した。
サの基本構造の一例を示すものである。この地磁気方位
センサは、パーマロイ等からなる４つの強磁性体コアＫ
1 ，Ｋ 2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 が、９０゜間隔で所定幅のギャッ
プ（隙間）Ｇ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 を形成するように正
方形状に組合せて基板１上に設けられ、これらギャップ
Ｇ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 が形成された強磁性体コア
Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 の上部にそれぞれＭＲセンサＭ
1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 が配置されたセンサチップ２が設
置されてこれらＭＲセンサＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 が各
ギャップＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 上に設置されたかたち
となり、さらにこのセンサチップ２上に、地磁気方位セ
ンサを外部の電気回路とリフロー方式にて結合させるた
めのリードフレーム３が設置されて構成されている。な
お、上記図１においては、上記地磁気方位センサの主要
部である各強磁性体コアＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 及びセ
ンサチップ２のみを図示しており、上記基板１及びリー
ドフレーム３は省略（以下の図４，図５及び図７，図８
において示す）した。
【００２７】上記各強磁性体コアＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ
4 は、図２及び図３に示す（ここでは強磁性体コアＫ1
のみを示す）ように、パーマロイ等の軟強磁性体金属か
らなる翼様の左右対称形状をなす部材である。各強磁性
体コアＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ 4 においては、その右翼部
ａ及び左翼部ｂには、上記基板１に設置する際の位置決
めを行うための基準孔ｅ，ｆがそれぞれ設けられるとも
に、これら右翼部ａと左翼部ｂの中央部ｃにて略々コ字
形状に屈曲され巻線部ｄが形成されている。強磁性体コ
アＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 のうち、強磁性体コアＫ1 ，
Ｋ2 には、これらの各巻線部ｄに励磁用コイルＣ1 ，Ｃ
2 が巻回され設けられている。
4 は、図２及び図３に示す（ここでは強磁性体コアＫ1
のみを示す）ように、パーマロイ等の軟強磁性体金属か
らなる翼様の左右対称形状をなす部材である。各強磁性
体コアＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ 4 においては、その右翼部
ａ及び左翼部ｂには、上記基板１に設置する際の位置決
めを行うための基準孔ｅ，ｆがそれぞれ設けられるとも
に、これら右翼部ａと左翼部ｂの中央部ｃにて略々コ字
形状に屈曲され巻線部ｄが形成されている。強磁性体コ
アＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 のうち、強磁性体コアＫ1 ，
Ｋ2 には、これらの各巻線部ｄに励磁用コイルＣ1 ，Ｃ
2 が巻回され設けられている。
【００２８】このとき、上記巻線部ｄは、上記の如く屈
曲構造として形成されているので、上記励磁用コイルＣ
1 ，Ｃ2 が巻回されたことによる体積の増加が緩和され
ることになり、上記強磁性体コアＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ
4 が各ＭＲセンサＭ1 ，Ｍ2，Ｍ3 ，Ｍ4 に密着され、
励磁用コイルの体積のばらつきがほぼ皆無となる。した
がって、４分割された強磁性体コアＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，
Ｋ4 を、それぞれの外形寸法のばらつきに影響されるこ
となく正確に位置決めして配設することが可能となり、
各ギャップＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 のセンターのばらつ
きが抑制されることになる。
曲構造として形成されているので、上記励磁用コイルＣ
1 ，Ｃ2 が巻回されたことによる体積の増加が緩和され
ることになり、上記強磁性体コアＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ
4 が各ＭＲセンサＭ1 ，Ｍ2，Ｍ3 ，Ｍ4 に密着され、
励磁用コイルの体積のばらつきがほぼ皆無となる。した
がって、４分割された強磁性体コアＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，
Ｋ4 を、それぞれの外形寸法のばらつきに影響されるこ
となく正確に位置決めして配設することが可能となり、
各ギャップＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 のセンターのばらつ
きが抑制されることになる。
【００２９】上記基板１は、図４及び図５に示すよう
に、各強磁性体コアＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3，Ｋ4 を対称に配
置して各ギャップＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 を同一とし且
つ各ギャップセンターの位置出しを行うための８本の位
置決めピン１１ａ〜１１ｈと、各強磁性体コアＫ1 ，Ｋ
2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 を設置する際に強磁性体コアＫ1 ，Ｋ2
に設けられた励磁用コイルＣ1 ，Ｃ2 を収容するための
十字形状の溝部１２と、上記センサチップ２のセンサー
センシングパターンのセンターと各ギャップＧ1，
Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 のセンターとの位置を規制するための
４つの位置決め枠１３ａ〜１３ｄと、励磁用コイル
Ｃ1 ，Ｃ2 の巻線端末を絡げるための４本の端子ピン１
４ａ〜１４ｄと、上記巻線端末を絡げる際に線材が各強
磁性体コアの上を跨らないようにするための８本の線材
規制ピン１５ａ〜１５ｈ（ここで、使用されるものはこ
れらの線材規制ピンのうち４本、すなわち線材規制ピン
１５ａ，１５ｂ及び１５ｅ，１５ｆ）と、センサチップ
２上にリードフレーム３を設置する際に取付の位置決め
を行うための２本のリードフレーム規制ピン１６ａ，１
６ｂ（これらリードフレーム規制ピン１６ａ，１６ｂ
は、それぞれ端子ピン１４ａ，１４ｄ上に一体形成され
ている。）とが設けられて構成されている。
に、各強磁性体コアＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3，Ｋ4 を対称に配
置して各ギャップＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 を同一とし且
つ各ギャップセンターの位置出しを行うための８本の位
置決めピン１１ａ〜１１ｈと、各強磁性体コアＫ1 ，Ｋ
2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 を設置する際に強磁性体コアＫ1 ，Ｋ2
に設けられた励磁用コイルＣ1 ，Ｃ2 を収容するための
十字形状の溝部１２と、上記センサチップ２のセンサー
センシングパターンのセンターと各ギャップＧ1，
Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 のセンターとの位置を規制するための
４つの位置決め枠１３ａ〜１３ｄと、励磁用コイル
Ｃ1 ，Ｃ2 の巻線端末を絡げるための４本の端子ピン１
４ａ〜１４ｄと、上記巻線端末を絡げる際に線材が各強
磁性体コアの上を跨らないようにするための８本の線材
規制ピン１５ａ〜１５ｈ（ここで、使用されるものはこ
れらの線材規制ピンのうち４本、すなわち線材規制ピン
１５ａ，１５ｂ及び１５ｅ，１５ｆ）と、センサチップ
２上にリードフレーム３を設置する際に取付の位置決め
を行うための２本のリードフレーム規制ピン１６ａ，１
６ｂ（これらリードフレーム規制ピン１６ａ，１６ｂ
は、それぞれ端子ピン１４ａ，１４ｄ上に一体形成され
ている。）とが設けられて構成されている。
【００３０】上記センサチップ２は、図６に示すよう
に、その表面上に配された各ＭＲセンサＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ
3 ，Ｍ4 がそれぞれセンサチップ２の下部に形成されて
いる各ギャップＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 に対応するよう
に設けられている。すなわち、センサチップ２を強磁性
体コアＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 上に配することにより、
各ギャップＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 の位置に各ＭＲセン
サＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ 4 がそれぞれ配設されるかたち
に構成されることになる。同様に、センサチップ２の表
面には後述する温度特性補正用のＭＲセンサＭ5 ，
Ｍ6 ，Ｍ7 ，Ｍ8 が配されており、ＭＲセンサＭ5 ，Ｍ
6 が平行に強磁性体コアＫ3 の中央部位置に、ＭＲセン
サＭ7 およびＭ8 が平行に強磁性体コアＫ4 の中央部位
置に対応して配設されるかたちとされている。また、上
記各ＭＲセンサＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4と外部電極とを
接続するための電極部が上記センサチップ２の表裏８箇
所に設けられている。
に、その表面上に配された各ＭＲセンサＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ
3 ，Ｍ4 がそれぞれセンサチップ２の下部に形成されて
いる各ギャップＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 に対応するよう
に設けられている。すなわち、センサチップ２を強磁性
体コアＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 上に配することにより、
各ギャップＧ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 の位置に各ＭＲセン
サＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ 4 がそれぞれ配設されるかたち
に構成されることになる。同様に、センサチップ２の表
面には後述する温度特性補正用のＭＲセンサＭ5 ，
Ｍ6 ，Ｍ7 ，Ｍ8 が配されており、ＭＲセンサＭ5 ，Ｍ
6 が平行に強磁性体コアＫ3 の中央部位置に、ＭＲセン
サＭ7 およびＭ8 が平行に強磁性体コアＫ4 の中央部位
置に対応して配設されるかたちとされている。また、上
記各ＭＲセンサＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4と外部電極とを
接続するための電極部が上記センサチップ２の表裏８箇
所に設けられている。
【００３１】上記リードフレーム３は、上記地磁気方位
センサを外部の電気回路とリフロー方式にて結合させる
ためのものであり、図７及び図８（図７中、一点鎖線Ａ
−Ａ’による断面図）に示すように、上記基板１上に設
けられたリードフレーム規制ピン１６ａ，１６ｂ及び１
４ｂ，１４ｃと嵌合して固定するための４つの係合部２
１ａ〜２１ｄを有している。なお、このリードフレーム
３については、上記地磁気方位センサの電気回路への組
み込みを面実装方式にて行う場合には不要である。
センサを外部の電気回路とリフロー方式にて結合させる
ためのものであり、図７及び図８（図７中、一点鎖線Ａ
−Ａ’による断面図）に示すように、上記基板１上に設
けられたリードフレーム規制ピン１６ａ，１６ｂ及び１
４ｂ，１４ｃと嵌合して固定するための４つの係合部２
１ａ〜２１ｄを有している。なお、このリードフレーム
３については、上記地磁気方位センサの電気回路への組
み込みを面実装方式にて行う場合には不要である。
【００３２】上記センサチップ２に設けられたＭＲセン
サＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 は、例えばＸ軸方向検出用の
２つのＭＲセンサＭ1 ，Ｍ3 と、これと直交するＹ軸方
向検出用の２つのＭＲセンサＭ2 ，Ｍ4 に分類される。
そして、各ＭＲセンサ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 には、同様
にセンサチップ２に設けられた温度特性（中点電位等）
補正用のＭＲセンサＭ5 ，Ｍ6 ，Ｍ7 ，Ｍ8 が直列に接
続されている。
サＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 は、例えばＸ軸方向検出用の
２つのＭＲセンサＭ1 ，Ｍ3 と、これと直交するＹ軸方
向検出用の２つのＭＲセンサＭ2 ，Ｍ4 に分類される。
そして、各ＭＲセンサ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 には、同様
にセンサチップ２に設けられた温度特性（中点電位等）
補正用のＭＲセンサＭ5 ，Ｍ6 ，Ｍ7 ，Ｍ8 が直列に接
続されている。
【００３３】ここで、温度特性補正用の各ＭＲセンサＭ
5 ，Ｍ6 ，Ｍ7 ，Ｍ8 は、上述のようにＭＲセンサＭ5
及びＭ6 が平行に強磁性体コアＫ3 の中央部位置に、Ｍ
ＲセンサＭ7 およびＭ8 が平行に強磁性体コアＫ4 の中
央部位置に対応するようにセンサチップ２に配され、強
磁性体コアＫ1 ，Ｋ2 に設けられた励磁用コイルＣ1及
びＣ2 から発生するバイアス磁界の影響を受けないよう
にされているが、これは次のような理由による。
5 ，Ｍ6 ，Ｍ7 ，Ｍ8 は、上述のようにＭＲセンサＭ5
及びＭ6 が平行に強磁性体コアＫ3 の中央部位置に、Ｍ
ＲセンサＭ7 およびＭ8 が平行に強磁性体コアＫ4 の中
央部位置に対応するようにセンサチップ２に配され、強
磁性体コアＫ1 ，Ｋ2 に設けられた励磁用コイルＣ1及
びＣ2 から発生するバイアス磁界の影響を受けないよう
にされているが、これは次のような理由による。
【００３４】例えば、温度特性補正用のＭＲセンサ
Ｍ5 ，Ｍ6 ，Ｍ7 ，Ｍ8 が上記励磁用コイルの下部に位
置するようにセンサチップ２を構成すると、ギャップの
外であっても漏れ磁界が温度特性補正用のＭＲセンサＭ
5 ，Ｍ6 ，Ｍ7 ，Ｍ8 にバイアス磁界として印加され
る。その結果、各ＭＲセンサＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 の
バイアス特性を示す特性曲線に歪が発生し、Ｘ方向とＹ
方向との出力差及び出力のオフセットが増大して、Ｓ／
Ｎ及び方位精度の悪化の主な原因となる。
Ｍ5 ，Ｍ6 ，Ｍ7 ，Ｍ8 が上記励磁用コイルの下部に位
置するようにセンサチップ２を構成すると、ギャップの
外であっても漏れ磁界が温度特性補正用のＭＲセンサＭ
5 ，Ｍ6 ，Ｍ7 ，Ｍ8 にバイアス磁界として印加され
る。その結果、各ＭＲセンサＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 の
バイアス特性を示す特性曲線に歪が発生し、Ｘ方向とＹ
方向との出力差及び出力のオフセットが増大して、Ｓ／
Ｎ及び方位精度の悪化の主な原因となる。
【００３５】これに対し、ＭＲセンサＭ5 及びＭ6 を平
行に強磁性体コアＫ3 の中央部位置に、ＭＲセンサＭ7
およびＭ8 を平行に強磁性体コアＫ4 の中央部位置に対
応するようにセンサチップ２に配置すると、強磁性体コ
アＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 中の磁気信号に対してほとん
ど感度を示さない。したがって、上記差動出力は大きく
取れ、高い方位精度が得られる。
行に強磁性体コアＫ3 の中央部位置に、ＭＲセンサＭ7
およびＭ8 を平行に強磁性体コアＫ4 の中央部位置に対
応するようにセンサチップ２に配置すると、強磁性体コ
アＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 中の磁気信号に対してほとん
ど感度を示さない。したがって、上記差動出力は大きく
取れ、高い方位精度が得られる。
【００３６】上記地磁気方位センサを作製するには、先
ず整列巻が可能な巻線機を用いて強磁性体コアＫ1 ，Ｋ
2 に５０ターン程度の巻線を施す。このとき、上記地磁
気方位センサにおいて、繰り返し方位精度のみが重要で
あるときは、１つの強磁性体コアのみに１００ターン程
度の巻線を施せばよい。
ず整列巻が可能な巻線機を用いて強磁性体コアＫ1 ，Ｋ
2 に５０ターン程度の巻線を施す。このとき、上記地磁
気方位センサにおいて、繰り返し方位精度のみが重要で
あるときは、１つの強磁性体コアのみに１００ターン程
度の巻線を施せばよい。
【００３７】次いで、図９及び図１０（図９中、一点鎖
線Ｂ−Ｂ’による断面図）に示すように、各強磁性体コ
アＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 をそれぞれ上記基板１上の位
置決めピン１１ａ〜１１ｈに設置し、加圧治具を用いて
これら強磁性体コアＫ1 ，Ｋ 2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 をそれぞれ
位置決めピン１１ａ〜１１ｈに圧入して基板１上に固定
する。その後、強磁性体コアＫ1 ，Ｋ2 に設けられた励
磁用コイルＣ1 ，Ｃ2の巻線端末をそれぞれ線材規制ピ
ン１５ａ〜１５ｄを介して端子ピン１４ａ〜１４ｄに絡
げ、半田付けにより固定する。
線Ｂ−Ｂ’による断面図）に示すように、各強磁性体コ
アＫ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 をそれぞれ上記基板１上の位
置決めピン１１ａ〜１１ｈに設置し、加圧治具を用いて
これら強磁性体コアＫ1 ，Ｋ 2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 をそれぞれ
位置決めピン１１ａ〜１１ｈに圧入して基板１上に固定
する。その後、強磁性体コアＫ1 ，Ｋ2 に設けられた励
磁用コイルＣ1 ，Ｃ2の巻線端末をそれぞれ線材規制ピ
ン１５ａ〜１５ｄを介して端子ピン１４ａ〜１４ｄに絡
げ、半田付けにより固定する。
【００３８】そして、図１１及び図１２（図１１中、一
点鎖線Ｃ−Ｃ’による断面図）に示すように、センサチ
ップ２を上記基板１上の位置決め枠１３ａ〜１３ｄに合
わせて設置して加圧挿入し固定した後、図１３及び図１
４（図１３中、一点鎖線Ｄ−’による断面図）に示すよ
うに、このセンサチップ２上にリードフレーム３を上記
基板１上のリードフレーム規制ピン１６ａ〜１６ｈに嵌
合し圧入することにより固定する。
点鎖線Ｃ−Ｃ’による断面図）に示すように、センサチ
ップ２を上記基板１上の位置決め枠１３ａ〜１３ｄに合
わせて設置して加圧挿入し固定した後、図１３及び図１
４（図１３中、一点鎖線Ｄ−’による断面図）に示すよ
うに、このセンサチップ２上にリードフレーム３を上記
基板１上のリードフレーム規制ピン１６ａ〜１６ｈに嵌
合し圧入することにより固定する。
【００３９】次いで、センサチップ２の上記電極部とリ
ードフレーム３とを半田付けにより固定し、センサチッ
プ２と上記基板１に接着剤を塗布して硬化することによ
り、上記地磁気方位センサが完成する。
ードフレーム３とを半田付けにより固定し、センサチッ
プ２と上記基板１に接着剤を塗布して硬化することによ
り、上記地磁気方位センサが完成する。
【００４０】上述の構成を有する地磁気方位センサの等
価回路は、図１５に示す通りである。すなわち、Ｘ軸方
向検出用の２つのＭＲセンサＭ1 ，Ｍ3 は、温度特性補
正用のＭＲセンサＭ5 ，Ｍ7 と共にブリッジを構成し、
差動アンプＡ1 よりＸ出力が出力される。同様に、Ｙ軸
方向検出用の２つのＭＲセンサＭ2 ，Ｍ4 は、温度特性
補正用のＭＲセンサＭ6 ，Ｍ8 と共にブリッジを構成
し、差動アンプＡ2 よりＹ出力が出力される。
価回路は、図１５に示す通りである。すなわち、Ｘ軸方
向検出用の２つのＭＲセンサＭ1 ，Ｍ3 は、温度特性補
正用のＭＲセンサＭ5 ，Ｍ7 と共にブリッジを構成し、
差動アンプＡ1 よりＸ出力が出力される。同様に、Ｙ軸
方向検出用の２つのＭＲセンサＭ2 ，Ｍ4 は、温度特性
補正用のＭＲセンサＭ6 ，Ｍ8 と共にブリッジを構成
し、差動アンプＡ2 よりＹ出力が出力される。
【００４１】地磁気検出用のＭＲセンサＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ
3 ，Ｍ4 には、定電位電源ＶCCが接続され、センス電流
ＩB が供給される。また、Ｘ軸方向検出用のＭＲセンサ
Ｍ1 とＭＲセンサＭ3 には、１８０゜方位の異なるバイ
アス磁界（ＨB及び−ＨB）が印加され、同様にＹ軸方向
検出用のＭＲセンサＭ2 とＭＲセンサＭ4 にも１８０゜
方位の異なるバイアス磁界（ＨB及び−ＨB）が印加され
る。
3 ，Ｍ4 には、定電位電源ＶCCが接続され、センス電流
ＩB が供給される。また、Ｘ軸方向検出用のＭＲセンサ
Ｍ1 とＭＲセンサＭ3 には、１８０゜方位の異なるバイ
アス磁界（ＨB及び−ＨB）が印加され、同様にＹ軸方向
検出用のＭＲセンサＭ2 とＭＲセンサＭ4 にも１８０゜
方位の異なるバイアス磁界（ＨB及び−ＨB）が印加され
る。
【００４２】上記構成の地磁気方位センサにおいて、Ｍ
ＲセンサＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 は、次のような特徴を
持っている。 （１）磁界の強度により抵抗値が変化する。（磁気抵抗
効果） （２）弱い磁界を感知する能力に優れている。 （３）抵抗値変化を電気信号として取り出すことができ
る。
ＲセンサＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 は、次のような特徴を
持っている。 （１）磁界の強度により抵抗値が変化する。（磁気抵抗
効果） （２）弱い磁界を感知する能力に優れている。 （３）抵抗値変化を電気信号として取り出すことができ
る。
【００４３】本発明の地磁気方位センサにおいては、こ
の特徴を利用して地磁気による磁気信号を電気信号に変
換する。図１６は、ＭＲセンサのＭＲ特性曲線を示すも
のである。この図１６において、横軸はＭＲセンサに垂
直に加わる磁界の強さ、縦軸はＭＲセンサの抵抗値の変
化、あるいは出力電圧変化（ＭＲセンサに直流電流を流
した場合）である。
の特徴を利用して地磁気による磁気信号を電気信号に変
換する。図１６は、ＭＲセンサのＭＲ特性曲線を示すも
のである。この図１６において、横軸はＭＲセンサに垂
直に加わる磁界の強さ、縦軸はＭＲセンサの抵抗値の変
化、あるいは出力電圧変化（ＭＲセンサに直流電流を流
した場合）である。
【００４４】ＭＲセンサの抵抗値は、磁界零で最大とな
り、大きな磁界（ＭＲセンサのパターン形状等にもよる
が１００〜２００ガウス程度）を印加したときに約３％
小さくなる。ＭＲセンサ出力のＳ／Ｎ（出力電圧振幅）
及び歪率向上のためには、図１６に示すように、バイア
ス磁界ＨB が必要となる。このバイアス磁界ＨBは、先
にも述べたように、強磁性体コアＫ1 ，Ｋ2 に励磁用コ
イルＣ1 ，Ｃ2 を巻回し、これにバイアス電流ＩB を流
すことによって与えられる。
り、大きな磁界（ＭＲセンサのパターン形状等にもよる
が１００〜２００ガウス程度）を印加したときに約３％
小さくなる。ＭＲセンサ出力のＳ／Ｎ（出力電圧振幅）
及び歪率向上のためには、図１６に示すように、バイア
ス磁界ＨB が必要となる。このバイアス磁界ＨBは、先
にも述べたように、強磁性体コアＫ1 ，Ｋ2 に励磁用コ
イルＣ1 ，Ｃ2 を巻回し、これにバイアス電流ＩB を流
すことによって与えられる。
【００４５】このとき、Ｘ軸方向検出用のＭＲセンサＭ
1 に印加されるバイアス磁界の方向とＭＲセンサＭ3 に
印加されるバイアス磁界の方向は、互いに１８０゜反転
している。同様に、Ｙ軸方向検出用のＭＲセンサＭ2 に
印加されるバイアス磁界の方向とＭＲセンサＭ4 に印加
されるバイアス磁界の方向も、互いに１８０゜反転して
いる。
1 に印加されるバイアス磁界の方向とＭＲセンサＭ3 に
印加されるバイアス磁界の方向は、互いに１８０゜反転
している。同様に、Ｙ軸方向検出用のＭＲセンサＭ2 に
印加されるバイアス磁界の方向とＭＲセンサＭ4 に印加
されるバイアス磁界の方向も、互いに１８０゜反転して
いる。
【００４６】ここで、地磁気信号ＨE が入ってくると、
例えばＸ軸方向検出用のＭＲセンサＭ1 及びＭ3 に加わ
る磁界の強さは以下のようになる。 ＭＲセンサＭ1 ： ＨB ＋ＨE ＭＲセンサＭ3 ： −ＨB ＋ＨE
例えばＸ軸方向検出用のＭＲセンサＭ1 及びＭ3 に加わ
る磁界の強さは以下のようになる。 ＭＲセンサＭ1 ： ＨB ＋ＨE ＭＲセンサＭ3 ： −ＨB ＋ＨE
【００４７】交流バイアス磁界印加とすると、ＭＲセン
サＭ1 に印加される磁界は図１６中線Ａで示すように変
化し、この磁界の変化が図１６中線Ｂで示すように電圧
変化として出力される。一方、ＭＲセンサＭ3 に印加さ
れる磁界は図１６中線Ｃで示すように変化し、この磁界
の変化が図１６中線Ｄで示すように電圧変化として出力
される。
サＭ1 に印加される磁界は図１６中線Ａで示すように変
化し、この磁界の変化が図１６中線Ｂで示すように電圧
変化として出力される。一方、ＭＲセンサＭ3 に印加さ
れる磁界は図１６中線Ｃで示すように変化し、この磁界
の変化が図１６中線Ｄで示すように電圧変化として出力
される。
【００４８】このＭＲセンサＭ1 からの出力（線Ｂ）と
ＭＲセンサＭ3 からの出力（線Ｄ）の出力差Ｌが、差動
信号（Ｘ出力）として取り出される。Ｙ軸方向検出用の
ＭＲセンサＭ2 ，Ｍ4 についても同様であり、差動信号
（Ｙ出力）が取り出される。
ＭＲセンサＭ3 からの出力（線Ｄ）の出力差Ｌが、差動
信号（Ｘ出力）として取り出される。Ｙ軸方向検出用の
ＭＲセンサＭ2 ，Ｍ4 についても同様であり、差動信号
（Ｙ出力）が取り出される。
【００４９】これら差動信号は地磁気ＨE の方位により
変化し、それぞれＨE ｓｉｎθ、Ｈ E ｃｏｓθに比例す
る。したがって、横軸に方位θをとって出力電位をプロ
ットすると、Ｘ出力及びＹ出力は図１７に示すようなも
のとなる。したがって、これらＸ出力及びＹ出力から、
地磁気に対する方位θを算出することができる。
変化し、それぞれＨE ｓｉｎθ、Ｈ E ｃｏｓθに比例す
る。したがって、横軸に方位θをとって出力電位をプロ
ットすると、Ｘ出力及びＹ出力は図１７に示すようなも
のとなる。したがって、これらＸ出力及びＹ出力から、
地磁気に対する方位θを算出することができる。
【００５０】すなわち、Ｘ出力とＹ出力の比Ｘ／Ｙは、
これら出力がＨE ｓｉｎθ、ＨE ｃｏｓθに比例するこ
とから、ｓｉｎθ／ｃｏｓθで表わすことができる。 Ｘ／Ｙ＝ｓｉｎθ／ｃｏｓθ＝ｔａｎθ したがって、 θ＝ｔａｎ-1（Ｘ／Ｙ） （ただし、０≦θ≦１８０゜のときＸ≧０、１８０゜＜
θ＜３６０゜のときＸ＜０である。）
これら出力がＨE ｓｉｎθ、ＨE ｃｏｓθに比例するこ
とから、ｓｉｎθ／ｃｏｓθで表わすことができる。 Ｘ／Ｙ＝ｓｉｎθ／ｃｏｓθ＝ｔａｎθ したがって、 θ＝ｔａｎ-1（Ｘ／Ｙ） （ただし、０≦θ≦１８０゜のときＸ≧０、１８０゜＜
θ＜３６０゜のときＸ＜０である。）
【００５１】以上によって地磁気ＨE の方位θを知るこ
とができるが、次に強磁性体コアＫ 1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ
4 による地磁気集束原理について説明する。
とができるが、次に強磁性体コアＫ 1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ
4 による地磁気集束原理について説明する。
【００５２】先ず、図１８に、フェライト、パーマロイ
等からなる強磁性体コアＫが地磁気にどのような影響を
与えるのかを模式的に図示した。強磁性体は空気中に比
べて磁気抵抗が小さいため、地磁気が吸い寄せられるよ
うに曲げられ、強磁性体コアＫ中を通って再び外へ出
る。
等からなる強磁性体コアＫが地磁気にどのような影響を
与えるのかを模式的に図示した。強磁性体は空気中に比
べて磁気抵抗が小さいため、地磁気が吸い寄せられるよ
うに曲げられ、強磁性体コアＫ中を通って再び外へ出
る。
【００５３】したがって、上記強磁性体コアＫは、地磁
気を集束し、大きな磁束密度に変換する。（実際は、地
磁気は強磁性体コアＫを磁化し、ギャップに大きな磁界
を発生する。） 図１９は、円形の強磁性体コアＫを用いた場合に地磁気
がどのように各ＭＲセンサＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 に伝
わるのかを示したものであり、各ＭＲセンサＭ 1 ，
Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 に磁気信号として印加される地磁気の
総量は、各ＭＲセンサＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 から強磁
性体コアＫの中心を通る地磁気線ＨEOに垂直に引いた線
の長さに相当する。
気を集束し、大きな磁束密度に変換する。（実際は、地
磁気は強磁性体コアＫを磁化し、ギャップに大きな磁界
を発生する。） 図１９は、円形の強磁性体コアＫを用いた場合に地磁気
がどのように各ＭＲセンサＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 に伝
わるのかを示したものであり、各ＭＲセンサＭ 1 ，
Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 に磁気信号として印加される地磁気の
総量は、各ＭＲセンサＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 から強磁
性体コアＫの中心を通る地磁気線ＨEOに垂直に引いた線
の長さに相当する。
【００５４】Ｘ軸方向検出用ＭＲセンサＭ1，Ｍ3に印加
される地磁気の総量：ｒｓｉｎθ Ｙ軸方向検出用ＭＲセンサＭ2，Ｍ4に印加される地磁気
の総量：ｒｃｏｓθ したがって、これら地磁気の総量に基づいて出力される
地磁気方位センサ出力（Ｘ出力，Ｙ出力）より、先の計
算式に従って地磁気ＨE の方位θが算出される。
される地磁気の総量：ｒｓｉｎθ Ｙ軸方向検出用ＭＲセンサＭ2，Ｍ4に印加される地磁気
の総量：ｒｃｏｓθ したがって、これら地磁気の総量に基づいて出力される
地磁気方位センサ出力（Ｘ出力，Ｙ出力）より、先の計
算式に従って地磁気ＨE の方位θが算出される。
【００５５】図２０に示すように強磁性体コアＫが正方
形の場合も同様であり、強磁性体コアＫの中心点を回転
中心として９０゜回転させたときに対称となる形状であ
れば、いずれの場合にも同様の出力を得ることができ
る。
形の場合も同様であり、強磁性体コアＫの中心点を回転
中心として９０゜回転させたときに対称となる形状であ
れば、いずれの場合にも同様の出力を得ることができ
る。
【００５６】前述のように、励磁用コイルＣ1 ，Ｃ2 の
コアとして機能する強磁性体コアＫ 1 ，Ｋ2 を軟磁性体
（ソフト強磁性体）とし、地磁気の集束ホーンとして使
用すると、空心コイルやマグネットを使用したときに比
べて出力が大きくなり、感度が向上する。
コアとして機能する強磁性体コアＫ 1 ，Ｋ2 を軟磁性体
（ソフト強磁性体）とし、地磁気の集束ホーンとして使
用すると、空心コイルやマグネットを使用したときに比
べて出力が大きくなり、感度が向上する。
【００５７】さらに、本実施例の地磁気方位センサにお
いては、周囲の温度変化による上記ＭＲセンサの出力変
化を抑止する温度特性補正用のＭＲセンサＭ5 ，Ｍ6 ，
Ｍ7，Ｍ8 がバイアス磁界印加用の励磁用コイルを有し
ない強磁性体コアＫ3 ，Ｋ4に配されているので、漏洩
磁界（すなわちバイアス磁界）により上記温度特性補正
用のＭＲセンサＭ5 ，Ｍ6 ，Ｍ7 ，Ｍ8 が影響を受けて
発生しがちな方位精度の劣化がほぼ完全に抑止されるこ
とになる。したがって、地磁気が効率的にＭＲセンサＭ
1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 へ磁気信号として供給されるとと
もに、上記ＭＲセンサＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 には効率
よく温度補償が施され、地磁気の高出力及び高精度の検
出が可能となる。
いては、周囲の温度変化による上記ＭＲセンサの出力変
化を抑止する温度特性補正用のＭＲセンサＭ5 ，Ｍ6 ，
Ｍ7，Ｍ8 がバイアス磁界印加用の励磁用コイルを有し
ない強磁性体コアＫ3 ，Ｋ4に配されているので、漏洩
磁界（すなわちバイアス磁界）により上記温度特性補正
用のＭＲセンサＭ5 ，Ｍ6 ，Ｍ7 ，Ｍ8 が影響を受けて
発生しがちな方位精度の劣化がほぼ完全に抑止されるこ
とになる。したがって、地磁気が効率的にＭＲセンサＭ
1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 へ磁気信号として供給されるとと
もに、上記ＭＲセンサＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 には効率
よく温度補償が施され、地磁気の高出力及び高精度の検
出が可能となる。
【００５８】本発明者等は、実際の効果を確かめるた
め、次のような実験を行った。実験のサンプルとして
は、上記実施例の地磁気方位センサＡと、この地磁気方
位センサＡとの比較例として強磁性体コアＫ3 ，Ｋ4 に
も励磁用コイルが設けられた地磁気方位センサＢを用い
て、Ｘ出力、Ｙ出力、及びオフセット値のそれぞれにつ
いて、差動アンプにより出力値を３００倍に増幅して測
定した。
め、次のような実験を行った。実験のサンプルとして
は、上記実施例の地磁気方位センサＡと、この地磁気方
位センサＡとの比較例として強磁性体コアＫ3 ，Ｋ4 に
も励磁用コイルが設けられた地磁気方位センサＢを用い
て、Ｘ出力、Ｙ出力、及びオフセット値のそれぞれにつ
いて、差動アンプにより出力値を３００倍に増幅して測
定した。
【００５９】地磁気方位センサＡ及び地磁気方位センサ
Ｂについての実験結果をそれぞれ下記の表１及び表２に
示す。
Ｂについての実験結果をそれぞれ下記の表１及び表２に
示す。
【００６０】
【表１】
【００６１】
【表２】
【００６２】表１及び表２において、＊印を付した数値
は絶対値を、＃印を付した数値は±での数値を示す。こ
れらの結果から明かなように、地磁気方位センサＡは地
磁気方位センサＢと比較して出力のばらつきが少なく、
オフセット値がほぼ１／３程度に改善されていることが
わかる。このとき、さらにそれぞれの地磁気方位センサ
についてＭＲ特性を示す特性曲線を調べたところ、地磁
気方位センサＡ，Ｂについてそれぞれ図２１及び図２２
のようになった。これらの図を見ても明かなように、地
磁気方位センサＡは、地磁気方位センサＢと比較して、
ＭＲ特性のばらつきがなく高精度な地磁気方位の検出が
可能であることがわかる。
は絶対値を、＃印を付した数値は±での数値を示す。こ
れらの結果から明かなように、地磁気方位センサＡは地
磁気方位センサＢと比較して出力のばらつきが少なく、
オフセット値がほぼ１／３程度に改善されていることが
わかる。このとき、さらにそれぞれの地磁気方位センサ
についてＭＲ特性を示す特性曲線を調べたところ、地磁
気方位センサＡ，Ｂについてそれぞれ図２１及び図２２
のようになった。これらの図を見ても明かなように、地
磁気方位センサＡは、地磁気方位センサＢと比較して、
ＭＲ特性のばらつきがなく高精度な地磁気方位の検出が
可能であることがわかる。
【００６３】以上、本発明を適用した実施例について説
明してきたが、本発明がこれら実施例に限定されるわけ
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で形状、材
質、寸法等、任意に変更することが可能である。
明してきたが、本発明がこれら実施例に限定されるわけ
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で形状、材
質、寸法等、任意に変更することが可能である。
【００６４】
【発明の効果】以上の説明からも明かなように、本発明
に係る地磁気方位センサは、実用的な感度及び高い方位
精度を有し、しかも小型化、低価格化が容易となる。
に係る地磁気方位センサは、実用的な感度及び高い方位
精度を有し、しかも小型化、低価格化が容易となる。
【図１】本実施例に係る地磁気方位センサの主要部を模
式的に示す平面図である。
式的に示す平面図である。
【図２】上記地磁気方位センサの強磁性体コアを模式的
に示す平面図である。
に示す平面図である。
【図３】上記地磁気方位センサの強磁性体コアを模式的
に示す側面図である。
に示す側面図である。
【図４】上記地磁気方位センサの基板を模式的に示す平
面図である。
面図である。
【図５】上記地磁気方位センサの基板を模式的に示す側
面図である。
面図である。
【図６】上記地磁気方位センサのセンサチップを模式的
に示す平面図である。
に示す平面図である。
【図７】上記地磁気方位センサのリードフレームを模式
的に示す平面図である。
的に示す平面図である。
【図８】図７中、一点鎖線Ａ−Ａ’による断面図であ
る。
る。
【図９】基板上に各強磁性体コアが固定された様子を模
式的に示す平面図である。
式的に示す平面図である。
【図１０】図９中、一点鎖線Ｂ−Ｂ’による断面図であ
る。
る。
【図１１】各強磁性体コアが固定された基板上にセンサ
チップが固定された様子を模式的に示す平面図である。
チップが固定された様子を模式的に示す平面図である。
【図１２】図１１中、一点鎖線Ｃ−Ｃ’による断面図で
ある。
ある。
【図１３】センサチップが固定された基板上にリードフ
レームが固定された様子を模式的に示す平面図である。
レームが固定された様子を模式的に示す平面図である。
【図１４】図１３中、一点鎖線Ｄ−’による断面図であ
る。
る。
【図１５】図１に示す地磁気方位センサの等価回路図で
ある。
ある。
【図１６】ＭＲセンサのＭＲ特性曲線を示す特性図であ
る。
る。
【図１７】出力電圧と方位との関係を示す特性図であ
る。
る。
【図１８】強磁性体コアによる地磁気の集束状態を示す
模式図である。
模式図である。
【図１９】円形コアを用いた場合に各ＭＲセンサのに印
加される地磁気の総量を示す模式図である。
加される地磁気の総量を示す模式図である。
【図２０】正方形コアを用いた場合に各ＭＲセンサのに
印加される地磁気の総量を示す模式図である。
印加される地磁気の総量を示す模式図である。
【図２１】上記地磁気方位センサのＭＲ特性を示す特性
図である。
図である。
【図２２】温度特性補正用のＭＲセンサにもバイアス磁
界が印加される構造を有する地磁気方位センサのＭＲ特
性を示す特性図である。
界が印加される構造を有する地磁気方位センサのＭＲ特
性を示す特性図である。
【図２３】従来のフラックスゲート型の地磁気方位セン
サの一例を模式的に示す概略平面図である。
サの一例を模式的に示す概略平面図である。
【図２４】従来のＭＲ型の地磁気方位センサの一例を模
式的に示す概略平面図である。
式的に示す概略平面図である。
【図２５】図２４に示す地磁気方位センサの等価回路図
である。
である。
Ｍ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 ＭＲセンサ Ｍ5 ，Ｍ6 ，Ｍ7 ，Ｍ8 温度特性補正用のＭＲセンサ Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ，Ｋ4 強磁性体コア Ｇ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，Ｇ4 ギャップ Ｃ1 ，Ｃ2 励磁用コイル １ 基板 ２ センサチップ ３ リードフレーム
Claims (4)
- 【請求項１】 周方向に所定のギャップをもって配列さ
れてなる地磁気を集束する複数の強磁性体コアと、 前記ギャップ位置に配されてなる磁気抵抗効果素子と、 周囲の温度変化による前記磁気抵抗効果素子の出力変動
を抑止する温度特性補正用の磁気抵抗効果素子とを有
し、 電流の供給によりギャップ位置の磁気抵抗効果素子にバ
イアス磁界を印加する励磁用コイルが前記強磁性体コア
のうちの少なくとも一つに巻回されて設けられ、前記温
度特性補正用の磁気抵抗効果素子が励磁用コイルを有し
ない強磁性体コアと対向する位置に設けられてなること
を特徴とする地磁気方位センサ。 - 【請求項２】 略直交する少なくとも一対の磁気抵抗効
果素子を有することを特徴とする請求項１記載の地磁気
方位センサ。 - 【請求項３】 強磁性体コアが軟磁気特性を有する強磁
性体よりなることを特徴とする請求項１記載の地磁気方
位センサ。 - 【請求項４】 バイアス磁界が印加される磁気抵抗効果
素子と温度特性補正用の磁気抵抗効果素子とが直列に接
続されていることを特徴とする請求項１記載の地磁気方
位センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6117885A JPH07324934A (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 地磁気方位センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6117885A JPH07324934A (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 地磁気方位センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07324934A true JPH07324934A (ja) | 1995-12-12 |
Family
ID=14722644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6117885A Withdrawn JPH07324934A (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 地磁気方位センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07324934A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012096132A1 (ja) | 2011-01-13 | 2012-07-19 | アルプス電気株式会社 | 磁気センサ |
| CN112858964A (zh) * | 2019-11-27 | 2021-05-28 | Tdk株式会社 | 磁传感器 |
-
1994
- 1994-05-31 JP JP6117885A patent/JPH07324934A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012096132A1 (ja) | 2011-01-13 | 2012-07-19 | アルプス電気株式会社 | 磁気センサ |
| CN112858964A (zh) * | 2019-11-27 | 2021-05-28 | Tdk株式会社 | 磁传感器 |
| CN112858964B (zh) * | 2019-11-27 | 2024-04-02 | Tdk株式会社 | 磁传感器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010731 |