WO2007102331A1

WO2007102331A1 - 磁気検出装置及びそれを用いた電子方位計

Info

Publication number: WO2007102331A1
Application number: PCT/JP2007/053575
Authority: WO
Inventors: Yukimitsu Yamada
Original assignee: Alps Electric Co., Ltd.
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2007-09-13
Also published as: US20090009163A1; JP2007240202A

Abstract

センサ部１２に正負のバイアス磁界を印加して第１及び第２出力電圧を求め、第１出力電圧と第２出力電圧との間の第１差分を算出する。次いで、センサ部１２に正負のバイアス磁界にそれぞれ付加バイアス磁界を付加した補正バイアス磁界を印加して第１及び第２出力電圧を求め、第１出力電圧と第２出力電圧との間の第２差分を算出する。次いで、第１差分と第２差分とを比較し、第１差分が第２差分よりも大きい場合には、付加バイアス磁界の大きさを増加させてを最小にする、すなわち、差分を略０にする。

Description

明細書

磁気検出装置及びそれを用いた電子方位計

技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] 電子的に方位測定を行う場合には、地磁気などの外部磁界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磁界を印加し、交流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用いる技術が知られて、る。

[0003] この技術においては、磁界を印加すると内部抵抗が変化する磁気抵抗素子を含む磁気センサを用いる。この磁気抵抗素子は、図 2に示すように、磁界に対して対称性のある抵抗変化を示す。地磁気のような外部磁界が加わると、図 2の特性曲線において左右いずれかの方向にずれる。このとき、磁気抵抗素子の動作点は特性曲線の傾斜領域 (リニア領域、例えば Haの位置）にある。この磁気抵抗素子に交流磁界を重畳すると、磁気抵抗素子の特性を利用して抵抗値の変化を検出することができる。そして、この外部磁界をキャンセルする方向に電流を付与して図 2のピークの位置に移動させること〖こより、外部磁界に対応する電流を測定することができる。この電流値から外部磁界の強さを求めることができる。

[0004] 非特許文献 1 : APPLICATION NOTE "Electronic Compass Design using KMZ5 1 and KMZ52", AN00022, Philips Semiconductors

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 例えば、上記のような磁気検出回路を用いた電子方位計を携帯電話などに搭載すると、携帯電話に搭載される電子部品、例えばスピーカなど力発生する地磁気以外の磁気ノイズ (以下、漏洩磁場と省略する）の影響を受けて、正確に外部磁界を検出することができな、と、う問題がある。

[0006] 本発明の目的は、漏洩磁場が存在する環境下であっても正確に外部磁界を検出することができる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である。課題を解決するための手段

[0007] 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、それぞれの極性のバイアス磁界に対して得られた出力電圧を検出する検出手段と、前記それぞれの極性のバイアス磁界に対するそれぞれの出力電圧の差分を求める演算手段と、前記差分が略 0になるように前記バイアス磁界発生手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。

[0008] この構成によれば、磁気センサに漏洩磁界が加わって、ても、磁気センサの電圧磁界の特性曲線におけるピークを検出することができる。その結果、漏洩磁界が存在する環境下においても正確に磁気検出を行うことができる。また、このように正負バィァス磁界を印加した際の出力電圧の差分を略 0にするようにしてピーク検出を行うことにより、使用する磁気抵抗素子の磁気抵抗特性の中心部 (ピーク)の特性がプロードであったり、ヒステリシスがあっても正確に磁気検出を行うことができる。

[0009] 本発明の磁気検出装置においては、前記バイアス磁界発生手段は、それぞれ極性を反転させた、それぞれ大きさの異なる複数対のバイアス磁界を前記磁気センサに印加し、前記制御手段は、前記それぞれの複数対のバイアス磁界に対して、出力電圧の差分が略 0になるように前記バイアス磁界発生手段を制御することが好ま、。この構成によれば、より高い精度で磁気抵抗特性のピーク検出を行うことが可能となる。

[0010] 本発明の磁気検出装置においては、前記演算手段は、前記バイアス磁界発生手段が第 1バイアス磁界対を前記磁気センサに印カロしたときに、前記出力電圧の差分が略 0になった際の第 1補正磁界対と、前記バイアス磁界発生手段が第 1バイアス磁界対と大きさの異なる第 2バイアス磁界対を前記磁気センサに印加したときに、前記出力電圧の差分が略 0になった際の第 2補正磁界対とから前記磁気センサに加わつた外部磁界を求めることが好ま、。

[0011] 本発明の磁気検出装置においては、前記第 1及び第 2補正磁界対のそれぞれの一方の極性の補正磁界の値から求められた近似線と、前記第 1及び第 2補正磁界対のそれぞれの他方の極性の補正磁界の値から求められた近似線とから磁場 0ポイントを求め、磁場 0ポイント及び前記第 1又は第 2補正磁界対とから前記外部磁界を求めることが好ましい。

[0012] 本発明の磁気検出装置においては、前記磁気センサは、磁界に対して対称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、前記磁気抵抗素子は、 GIG素子又は MR素子であることが好まヽ

[0013] 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。

[0014] 本発明の電子方位計は、上記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。

[0015] この構成によれば、磁気センサに漏洩磁界が加わって、ても、磁気センサの電圧磁界の特性曲線におけるピークを検出することができる。その結果、漏洩磁界が存在する環境下においても正確に磁気検出を行うことができる。このため、このような磁気検出回路を備えた電子方位計においては、漏洩磁界が存在する環境下、例えば携帯電話内においても、正確に方位を求めることができる。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]本発明の実施の形態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 2]磁気抵抗素子の抵抗変化を説明するための図である。

[図 3]本発明の実施の形態に係る電子方位計のステージ S1を示す回路図である。

[図 4] (a) , (b)は本発明の実施の形態に係る磁気検出装置におけるピーク検出を説明するための図である。

[図 5]本発明の磁気検出装置における磁気抵抗素子のピーク検出を行う処理を示すフローチャートである。

[図 6] (a) , (b)は本発明の実施の形態に係る磁気検出装置におけるピーク検出を説明するための図である。

[図 7]本発明の実施の形態に係る電子方位計のステージ S1を示す回路図である。 [図 8]本発明の実施の形態に係る磁気検出装置における外部磁界の検出方法を説明するための図である。

発明を実施するための最良の形態

[0017] 本発明者は、磁界に対して対称性のある抵抗変化を示す磁気抵抗素子を磁気センサに用いる場合において、このような磁気抵抗素子の特性曲線のピークがブロードであるときには、漏洩磁界が存在すると正確に磁気検出を行うことができない点に着目し、正負のバイアス磁界を印加したときの出力電圧の差分が略 0になるようにバイァス磁界を制御することにより、正確に磁気検出を行うことができることを見出し本発明をするに至った。

[0018] すなわち、本発明の骨子は、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、それぞれの極性のバイアス磁界に対して得られた出力電圧を検出する検出手段と、前記それぞれの極性のバイアス磁界に対するそれぞれの出力電圧の差分を求める演算手段と、前記差分が略 0になるように前記バイアス磁界発生手段を制御する制御手段と、を具備する磁気検出装置及びそれを用いた電子方位計により、漏洩磁場が存在する環境下であっても正確に外部磁界を検出することである。

[0019] 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。

図 1は、本発明の実施の形態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。

[0020] 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に電圧を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、演算部 15の演算結果に基づいて検出部 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、る。

[0021] 電圧発生部 11は、センサ部 12に電圧を印加する。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 3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、磁界に対して対称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 (G ranular In Gap)素子、 MR (Magneto Resistance)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。

[0022] ノィァス磁界発生部 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 12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 3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ィッチ SW , SW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

1 2

ングは、制御部 17により制御される。

[0023] 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 3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ィッチ S W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。

3

[0024] 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、る。

[0025] 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う。

すなわち、演算部 15においては、一方の極性のバイアス磁界を印加して第 1出力電圧 (例えば V+)を求め、他方の極性のバイアス磁界を印加して第 2出力電圧 (例えば V-)を求め、第 1出力電圧と第 2出力電圧との間の差分（ I (V+)— (V— ) I )を算出する。算出された差分情報は制御部 17に出力される。

[0026] ここで、演算部 15における演算について図 4 (a) , (b)を用いて説明する。磁気抵抗素子に漏洩磁界が加わらない場合には、磁気抵抗素子の電圧磁界の特性曲線においてバイアス磁界が 0 (原点）のときにピークとなるので、図 4 (a)に示すように、センサ部 12に正バイアス磁界を印加したときの出力電圧 V+ (第 1出力電圧）と、センサ部 12に正バイアス磁界と同じ大きさの負バイアス磁界を印加したときの出力電圧 V— (第 2出力電圧）とは、ほぼ同じである。すなわち、第 1出力電圧と第 2出力電圧との間の差分（ I (v+)— (v— ) I )が略 oである。

[0027] 一方、磁気抵抗素子に漏洩磁界が加わって!/、ると、図 4 (b)に示すように、磁気抵抗素子の電圧—磁界の特性曲線におけるピークが原点力ずれる（図 4 (b)においては左側にずれる)。このとき、センサ部 12に同じ大きさの正バイアス磁界及び負バィァス磁界を印加すると、それぞれの出力電圧間にはオフセット（Δν)が生じる。本発明においては、前記バイアス磁界に付加バイアス磁界を付加してセンサ部 12に印カロしてオフセット Δνを最小にするように、すなわち、第 1出力電圧と第 2出力電圧との間の差分（ I (V+)— (V—) I )を略 0にするように、付加バイアス磁界を制御することにより、磁気抵抗素子の電圧磁界の特性曲線におけるピークを検出することができる。

[0028] このような制御は、制御部 17により行われる。具体的には、図 5に示す手順で行われる。図 5は、本発明の磁気検出装置における磁気抵抗素子のピーク検出を行う処理を示すフローチャートである。まず、センサ部 12に一方の極性 (ここでは正）のバイァス磁界 (B + )を印加して第 1出力電圧 V+を求める（ST11)。次いで、センサ部 12 に他方の極性 (ここでは負）のバイアス磁界 (B ）を印加して第 2出力電圧 V—を求める（ST12)。そして、第 1出力電圧 V+と第 2出力電圧 V—との間の差分（ I (V+) — (V -) I )を算出する (ST13)。

[0029] 次、で、センサ部 12に正のバイアス磁界（B + )に付加バイアス磁界（ + B，）を付カロした補正ノィァス磁界を印カロして第 1出力電圧 (V+)，を求める（ST14)。次いで、センサ部 12に負のバイアス磁界 (B )に付加バイアス磁界（ + B，）を付加した補正ノィァス磁界を印カロして第 2出力電圧 (V—)，を求める（ST15)。そして、第 1出力電圧 (V+)，と第 2出力電圧 (V—），との間の差分（ I (ν+) ' - (ν-) ' | )を算出する (ST16)。

[0030] 次、で、ノィァス磁界を印加したときの差分 (オフセット）と補正バイアス磁界を印加したときの差分 (オフセット）とを比較する（ST17)。ノィァス磁界を印加したときの差分 (オフセット）が補正バイアス磁界を印カロしたときの差分 (オフセット)よりも大き、場合には、付加バイアス磁界の大きさを増加させて（ I (V+)— (V— ) I )を最小にする（ST18)、すなわち、差分を略 0にする。一方、バイアス磁界を印加したときの差分 (オフセット）が補正バイアス磁界を印カロしたときの差分 (オフセット)よりも大きくな、場合には、付加バイアス磁界の極性を変えて ST14からの処理を行う（ST19)。このようにして漏洩磁界による磁気抵抗特性のピークのずれに対応する付加バイアス磁界を得ることができる。したがって、この付加バイアス磁界を補正値として用いることにより、漏洩磁界による磁気抵抗特性のピークのずれを補正することができる。

[0031] このような処理を行って、図 6 (a)に示すように、オフセット Δνを最小にするように、すなわち、第 1出力電圧と第 2出力電圧との間の差分（ I (V+)— (V—) I )を略 0にする。これにより、磁気抵抗素子に漏洩磁界が加わっていても、磁気抵抗素子の電圧—磁界の特性曲線におけるピークを検出することができる。その結果、漏洩磁界が存在する環境下においても正確に磁気検出を行うことができる。このため、このような磁気検出回路を備えた電子方位計においては、漏洩磁界が存在する環境下、例えば携帯電話内においても、正確に方位を求めることができる。また、このように正負バィァス磁界を印加した際の出力電圧の差分を略 0にするようにしてピーク検出を行うことにより、使用する磁気抵抗素子の磁気抵抗特性の中心部 (ピーク)の特性がプロードであったり、ヒステリシスがあっても正確に磁気検出を行うことができる。

[0032] このように処理を行う場合にぉ、て、それぞれ極性を反転させた、それぞれ大きさの異なる複数対のバイアス磁界（図 6 (b)における黒丸、格子、巿松模様のプロット）をセンサ部 12に印加して、それぞれのバイアス磁界対で上記のような制御、すなわちノィァス磁界に対して、出力電圧の差分が略 0になるような制御を行っても良い。このように複数対のバイアス磁界を用いることにより、より高い精度で磁気抵抗特性のピーク検出を行うことが可能となる。なお、このように複数対のバイアス磁界を印加する場合においては、それぞれのバイアス磁界に対してピーク検出の際にそれぞれ付カロバイアス磁界が得られる力この場合には、それぞれの付加バイアス磁界の値に対して統計的処理、例えば平均処理、分散処理などを用いて好ましい付加バイアス磁界を求める。

[0033] 制御部 17は、検出部 13及びバイアス磁界発生部 16に制御信号 φ 1, φ 2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 ONZOFF制御する。

[0034] 次に、本発明の電子方位計の動作について図 3及び図 7に示す回路図を用いて説明する。図 3及び図 7は、本発明の実施の形態に係る電子方位計を示す回路図である。なお、図 3及び図 7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。

[0035] まず、センサ部 12に用いられる磁気抵抗素子は、図 2に示すように、磁界に対して対称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 2に示すように、ノィァス磁界により、 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力も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。

[0036] 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 3に示すブリッジ回路において、磁気抵抗素子は 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カゝら出力される。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。

[0037] ノィァス磁界発生部 16は、図 3に示すように、センサ部 12に取り付けられるコイル 1 21に流す電流の方向を制御部 17からの制御信号 φ 1により切り替えて、センサ部 1 2に極性を反転させたバイアス磁界を印加する。制御信号 φ 1が High (H信号)の場合、スィッチ SW , SWにより上側力見て時計回りに電流が流れ、センサ部 12には

1 2

図 2における HA方向にバイアス磁界が発生する。制御信号 φ 2が Low (L信号)の場合、スィッチ SW , SW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

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における HB方向にバイアス磁界が発生する。

[0038] 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、スィッチ SWを介してコンデン

3

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、スィッチ SWは、制御部 17の制御信号 φ 2により制御される。制御信号

3

φ 2が High (H信号）の場合、スィッチ SWによりアンプ 131の出力は、コンデンサ 13

3

3と接続し、制御信号 φ 2が Low (L信号）の場合、スィッチ SWによりコンデンサ 133

3

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。

[0039] このような構成において、センサ部 12に一方の極性（ここでは正）のバイアス磁界（ B + )を印加して第 1出力電圧 V+を求める場合には、図 3に示すように、制御部 17 力もの制御信号 φ 1によりスィッチ SW , SWをそれぞれ Hに切り替える。また、この

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第 1出力電圧 V+を保持するために制御部 17からの制御信号 φ 2によりスィッチ SW を Hに切り替える。一方、センサ部 12に他方の極性 (ここでは負）のバイアス磁界 (B

3

一）を印加して第 2出力電圧 V—を求める場合には、図 7に示すように、制御部 17からの制御信号 φ 1によりスィッチ SW , SWをそれぞれ Lに切り替える。また、この第 2

1 2

出力電圧 V—をアンプ 132で第 1出力電圧 V+と比較するために制御部 17からの制御信号 φ 2によりスィッチ SWを Lに切り替える。このようにして、第 1出力電圧 V+と

3

第 2出力電圧 V—との間の差分（ I (V + )— (V— ) I )を算出する。

[0040] 次に、上記構成を有する電子方位計において方位を求める場合には、互いに極性の異なるバイアス磁界を印加することにより、磁気抵抗素子の抵抗変化を利用して抵抗値の変化を電圧値として求める。そして、印加したバイアス磁界をキャンセルする方向に電流を付与して外部磁界 (地磁気）に対応する電流値を求める。この電流値力も外部磁界の強さ（電圧）を求める。この場合、外部磁界をキャンセルする方向に電流を付与することは、図 2におけるピーク位置に移動することと等価であるので、本実施の形態のように、ピーク検出がなされていることにより、正確に外部磁界をキャンセルする方向に電流を付与することができ、正確に外部磁界を求めることができる。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軸用の外部磁界、 Y軸用の外部磁界、 Z軸用の外部磁界がそれぞれ求められる。これらの外部磁界を用いて方位を算出する。具体的には、 X軸用の外部磁界に対応する電圧と Y軸用の外部磁界に対応する電圧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軸用の外部磁界に対応する電圧は、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軸用の外部磁界を用いて補正演算を行つて方位を算出する。

[0041] 次に、本発明に係る磁気検出装置における外部磁界の検出方法を応用した態様について説明する。図 8は、本発明の実施の形態に係る磁気検出装置における外部磁界の検出方法を説明するための図である。

[0042] この方法においては、ノィァス磁界発生部 16が第 1バイアス磁界対をセンサ部 12 に印加したときに、出力電圧の差分が略 0になった際の第 1補正磁界対と、バイアス磁界発生部 16が第 1バイアス磁界対と大きさの異なる第 2バイアス磁界対をセンサ部 12に印加したときに、出力電圧の差分が略 0になった際の第 2補正磁界対とから外部磁界を求める。この演算は、演算部 16において行われる。

[0043] 図 8から分力るように、磁気センサには、外部磁界 (地磁気）が加わって、る。また、この磁気センサには、比較的大きな漏洩磁場が印加されている。したがって、この状態では、磁気抵抗素子の磁場 0ポイント (正しい磁場 0ポイント）が漏洩磁場ポイント側にずれている（ずれた磁場 0ポイント)。このため、このまま外部磁界を検出しても正確に外部磁界を検出することができな、。

[0044] そこで、この検出方法においては、第 1及び第 2補正磁界対のそれぞれの一方の極性の補正磁界の値から求められた近似線と、第 1及び第 2補正磁界対のそれぞれの他方の極性の補正磁界の値から求められた近似線とから磁場 0ポイントを求め、磁場 0ポイント及び第 1又は第 2補正磁界対とから外部磁界を求める。

[0045] まず、ある大きさのバイアス磁界対（一バイアス Mと +バイアス M)をそれぞれセンサ部 12に印加し、上述したように出力電圧の差分が略 0になるように処理を施す。これにより、補正磁界対 (補正 A、補正 D)を得る。図 8から分かるように、補正 Aのときの電圧 Aと、補正 Dのときの電圧 Dとは異なっている力補正 A+外部磁界のときの電圧と、補正 D+外部磁界のときの電圧とはほぼ同じである。

[0046] 次に、異なる大きさのバイアス磁界対（一バイアス Nと +バイアス N)をそれぞれセンサ部 12に印加し、上述したように出力電圧の差分が略 0になるように処理を施す。これにより、補正磁界対 (補正 B、補正 C)を得る。図 8から分かるように、補正 Bのときの電圧 Bと、補正 Cのときの電圧 Cとは異なっている力補正 B +外部磁界のときの電圧と、補正 C +外部磁界のときの電圧とはほぼ同じである。

[0047] このようにして、補正磁界 A〜Dに対応する電圧 A〜Dを求める。次!、で、一方の極性のバイアスに対する 2つの電圧 A, Bと、他方のバイアスに対する電圧 C, Dとから正しい磁場 0ポイントを求める。すなわち、電圧 A, B間の近似線と、電圧 C, D間の近似線との交点の位置が磁場 0ポイントとなる。

[0048] このときの外部磁界と磁場 0ポイントとの関係は下記式の通りとなるので、下記式から外部磁界を求めることができる。

(補正磁界 A +補正磁界 D) /2=磁場 0ポイント外部磁界

この式を変形すると、

外部磁界 =磁場 0ポイント（補正磁界 A+補正磁界 D) Z2 このように、この検出方法によれば、比較的大きな漏洩磁界が存在しても正確に外部磁界を検出することができる。また、この外部磁界を用いて補正磁界をシフトさせることにより、最適なオフセット値を求めることが可能となる。

[0049] 本発明によれば、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ノィァス磁界を印加するバイアス磁界発生手段と、それぞれの極性のバイアス磁界に対して得られた出力電圧を検出する検出手段と、前記それぞれの極性のバイァス磁界に対するそれぞれの出力電圧の差分を求める演算手段と、前記差分が略 0 になるように前記バイアス磁界発生手段を制御する制御手段と、を具備するので、漏洩磁場が存在する環境下であっても正確に外部磁界を検出することができる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ができる。

[0050] 本発明の上記実施の形態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ぐ本発明の範囲を逸脱しない限りにお、て適宜変更することが可能である。

Claims

請求の範囲

[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、それぞれの極性のバイアス磁界に対して得られた出力電圧を検出する検出手段と、前記それぞれの極性のバイアス磁界に対するそれぞれの出力電圧の差分を求める演算手段と、前記差分が略 0になるように前記バィァス磁界発生手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする磁気検出装置。

[2] 前記バイアス磁界発生手段は、それぞれ極性を反転させた、それぞれ大きさの異なる複数対のバイアス磁界を前記磁気センサに印加し、前記制御手段は、前記それぞれの複数対のノィァス磁界に対して、出力電圧の差分が略 0になるように前記バイァス磁界発生手段を制御することを特徴とする請求項 1記載の磁気検出装置。

[3] 前記演算手段は、前記バイアス磁界発生手段が第 1バイアス磁界対を前記磁気センサに印カロしたときに、前記出力電圧の差分が略 0になった際の第 1補正磁界対と、前記バイアス磁界発生手段が第 1バイアス磁界対と大きさの異なる第 2バイアス磁界対を前記磁気センサに印カロしたときに、前記出力電圧の差分が略 0になった際の第 2補正磁界対とから前記磁気センサに加わった外部磁界を求めることを特徴とする請求項 1記載の磁気検出装置。

[4] 前記演算手段は、前記バイアス磁界発生手段が第 1バイアス磁界対を前記磁気センサに印カロしたときに、前記出力電圧の差分が略 0になった際の第 1補正磁界対と、前記バイアス磁界発生手段が第 1バイアス磁界対と大きさの異なる第 2バイアス磁界対を前記磁気センサに印カロしたときに、前記出力電圧の差分が略 0になった際の第 2補正磁界対とから前記磁気センサに加わった外部磁界を求めることを特徴とする請求項 2記載の磁気検出装置。

[5] 前記第 1及び第 2補正磁界対のそれぞれの一方の極性の補正磁界の値から求められた近似線と、前記第 1及び第 2補正磁界対のそれぞれの他方の極性の補正磁界の値力求められた近似線とから磁場 0ポイントを求め、磁場 0ポイント及び前記第 1 又は第 2補正磁界対とから前記外部磁界を求めることを特徴とする請求項 3記載の磁気検出装置。

[6] 前記第 1及び第 2補正磁界対のそれぞれの一方の極性の補正磁界の値から求められた近似線と、前記第 1及び第 2補正磁界対のそれぞれの他方の極性の補正磁界の値力求められた近似線とから磁場 0ポイントを求め、磁場 0ポイント及び前記第 1 又は第 2補正磁界対とから前記外部磁界を求めることを特徴とする請求項 4記載の磁気検出装置。

[7] 前記磁気センサは、磁界に対して対称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記載の磁気検出装置。

[8] 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 7記載の磁気検出装置。

[9] 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記載の磁気検出装置。

[10] 請求項 1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。