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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2015-190900(P2015-190900A)
(43)【公開日】2015年11月2日
(54)【発明の名称】磁界検出素子および磁界検出方法
(51)【国際特許分類】
G01R 33/04 20060101AFI20151006BHJP
G01R 33/02 20060101ALI20151006BHJP
H01L 43/08 20060101ALI20151006BHJP
【ＦＩ】
G01R33/04
G01R33/02 L
H01L43/08 Z
H01L43/08 P
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】25
(21)【出願番号】特願2014-69360(P2014-69360)
(22)【出願日】2014年3月28日
(71)【出願人】
【識別番号】000104652
【氏名又は名称】キヤノン電子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001243
【氏名又は名称】特許業務法人 谷・阿部特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中村 純喜
(72)【発明者】
【氏名】水谷 誠
(72)【発明者】
【氏名】川瀬 正博
【テーマコード（参考）】
2G017
5F092
【Ｆターム（参考）】
2G017AA03
2G017AA16
2G017AB05
2G017AB09
2G017AC09
2G017AD42
2G017AD43
2G017AD46
2G017AD47
2G017BA03
2G017BA05
2G017BA13
5F092AB01
5F092AC04
5F092AD08
5F092BC42
5F092EA08
(57)【要約】
【課題】小型化、低コスト化に有利な感磁素子及びこの感磁素子を備えた磁界検出装置、電子機器を提供すること。【解決手段】個別に通電可能であり且つ感磁方向が異なる複数の磁性薄膜（１２）を基板（１１）上に配置し、この複数の磁性薄膜上に共通のコイル（１５）を設けたことを特徴とする感磁素子（１０）である。また、個別に通電可能であり且つ感磁方向が異なる複数の磁性薄膜（１２）を基板（１１）上に配置し、この複数の磁性薄膜上に共通の平面コイル（１５）を設け、複数の磁性薄膜は、基板の一方面上において所定の感磁方向となるように所定の角度ピッチ間隔で放射状に設けたことを特徴とする感磁素子である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
個別に通電可能であり且つ感磁方向が異なる複数の磁性薄膜を基板上に配置し、
前記複数の磁性薄膜上に共通のコイルを設けたことを特徴とする感磁素子。
前記複数の磁性薄膜上に共通のコイルを設けたことを特徴とする感磁素子。
【請求項2】
前記複数の磁性薄膜のそれぞれは、前記感磁方向に延びる部分の膜厚が幅寸法よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の感磁素子。
【請求項3】
前記複数の磁性薄膜は、環状に配設されて個別に通電される複数の個別端子と、前記複数の個別端子で囲まれた共通端子とを接続する部分として設けられたことを特徴とする請求項１に記載の感磁素子。
【請求項4】
前記複数の磁性薄膜のそれぞれは、前記基板の一方面上において所定の感磁方向となるように設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の感磁素子。
【請求項5】
前記複数の磁性薄膜は、前記基板の一方面上に所定の角度ピッチ間隔で放射状に設けたことを特徴とする請求項４に記載の感磁素子。
【請求項6】
前記複数の磁性薄膜は、１つの共通端子を基点として放射状に設けて複数の扇状感磁領域を形成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の感磁素子。
【請求項7】
前記複数の扇状感磁領域は、前記１つの共通端子を基点として点対称配置された少なくとも一対の感磁領域を有することを特徴とする請求項６に記載の感磁素子。
【請求項8】
前記複数の扇状感磁領域は、前記１つの共通端子を基点として何れか一方の点対称領域に配置された少なくとも１つの感磁領域を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の感磁素子。
【請求項9】
前記複数の磁性薄膜のそれぞれには、入力端子がそれぞれ接続されたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の感磁素子。
【請求項10】
前記共通のコイルは、放射状に配置された前記複数の磁性薄膜に対して同心円状に設けた平面状のコイルであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の感磁素子。
【請求項11】
前記共通のコイルには、出力端子が接続されたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の感磁素子。
【請求項12】
前記複数の磁性薄膜における各感磁方向は、磁界検出方向を規定することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の感磁素子。
【請求項13】
個別に通電可能であり且つ感磁方向が異なる複数の磁性薄膜を基板上に配置し、前記複数の磁性薄膜上に共通の平面コイルを設け、
前記複数の磁性薄膜は、前記基板の一方面上において所定の感磁方向となるように所定の角度ピッチ間隔で放射状に設けたことを特徴とする感磁素子。
前記複数の磁性薄膜は、前記基板の一方面上において所定の感磁方向となるように所定の角度ピッチ間隔で放射状に設けたことを特徴とする感磁素子。
【請求項14】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の感磁素子と、前記感磁素子を駆動するための駆動回路とを備えたことを特徴とする磁界検出装置。
【請求項15】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の感磁素子と、前記感磁素子を駆動して外部磁界方向の検出を行うための制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記感磁素子の各磁性薄膜に対して個別に通電したことで得られる前記感磁素子からの出力値に基づいて、磁界方向の検出を行うことを特徴とする磁界検出装置。
前記制御手段は、前記感磁素子の各磁性薄膜に対して個別に通電したことで得られる前記感磁素子からの出力値に基づいて、磁界方向の検出を行うことを特徴とする磁界検出装置。
【請求項16】
前記制御手段は、前記感磁素子からの出力値に基づいて定めた前記感磁素子の各感磁方向の１つを基準とした角度の情報を求めて磁界方向の検出を行うことを特徴とする請求項１４に記載の磁界検出装置。
【請求項17】
前記制御手段は、前記感磁素子からの出力値を二値化して得た二値化データと、所定の磁界方向判定基準データとに基づいて、磁界方向の検出を行うことを特徴とする請求項１５に記載の磁界検出装置。
【請求項18】
請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載の磁界検出装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、直交フラックスゲート磁気センサを用いた地磁気等の磁界を対象とした、方位角や回転位置等の検出に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、地磁気（数ｎＴ）などの微小磁界を検出する磁気センサとして、フラックスゲート型、磁気抵抗素子型、Ｈａｌｌ素子型、磁気インピーダンス素子型等の数多くの手段が知られている。これらの中でも、高い感度が必要とされる場合、フラックスゲートセンサや磁気インピーダンス素子等の高感度の磁気センサが用いられる（例えば、特許文献１）。
【0003】
地磁気等の外部磁界と、磁界検出装置との間の方位角を得るためには、まず、図２５に示されるように、磁界検出素子を備える２つの磁界検出回路１７１、１７２の成す角が９０度となるように配置する。そして、これらの磁界検出回路１７１、１７２から不図示の磁界検出手段を通して得られる２つの直流出力電圧Vx、Vyを基に方位を求める方法が主に用いられてきた。
【0004】
つまり方位角θに対する、個々のセンサ出力（Vx、Vy）は、ゼロ磁界時の個々のセンサ出力（Vx0,、Vy0）を基にして、
【0005】
【数1】
【0006】
【数2】
【0007】
を計算することにより、方位角θが得られる。ただしkはVx、Vyの感度差を補正する係数である。
【0008】
しかしながら、磁界ゼロでの出力Vx0、Vy0が、外乱磁界等により初期設定とのずれが生じると、上記方位角θの演算精度に影響する。特に磁極に近いところやビル内では地磁気の水平成分が１００mG以下となり、１０mGに相当するゼロ磁界時の出力変化でも、精度に大きく影響を与える。
【0009】
さらに、図２６は、磁界検出回路１７１、１７２の出力特性を表すグラフを示す図であるが、上記方法で方位角θを高精度で得るためには、図２６に示される磁界検出素子（磁界検出回路１７１、１７２）の特性を同じリニアな特性にする必要がある。しかしながら、磁界検出素子の温度ドリフトや回路の温度ドリフト等の影響で出力電圧値が変化してしまうと、前記出力電圧値を用いた方位角θの演算精度に影響が生じるため、磁界検出素子及び磁界検出装置の特性を同じリニアな特性とする必要があるが、磁界検出素子の感磁特性や磁界検出装置の回路ゲインなどの諸特性を磁界検出回路１７１及び１７２に両方において揃えることが困難となる場合がある。また、それら磁界検出回路の諸特性を補償するためには複雑な回路を必要とし、小型で低コスト化を要するものには不向きであった。
【0010】
このような問題に対して、演算手段や回転等の機械的動作を不要とし、また簡単な構成で高精度に磁気強度および磁気方位を測定する方法として、以下のような提案がなされている。すなわち、上述のように磁界検出部（磁界検出素子）を２軸に直交配置するのではなく、多軸に磁界検出部を配置し、磁界感度の高い磁界検出部を選択することで、方位決定および磁気強度の測定を行う方法が特許文献２および特許文献３において提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】特許第４６９５３２５号公報
【特許文献2】特開２００５−２９１９０６号公報
【特許文献3】特開２００３−１８５７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
ここで、特許文献２では、磁界検出部としてフラックスゲート型センサのコアを円周状に配置し、それぞれのコアに励磁コイルおよび誘導出力検出コイルが設置された磁気センサが開示されている。この磁気センサは、配置されたコアの方向ごとに外部磁気について磁界を検出し、スイッチング動作により検出部を順次切り替えて出力を取り出すように構成されている。
【0013】
しかしながら、コア型のフラックスゲート型センサであって、磁界検出部を多軸に円周配置するように磁気センサを構成した場合、それぞれの磁界検出部において素子を励磁する必要があるため消費電流が大きい。また磁界検出部の２倍個数だけコイルを作製する必要があるため、回路規模が拡大してしまうという懸念がある。さらに、特にバルク磁性体をコアとして使用した場合、励磁コイルや検出コイルの取付け精度誤差がセンサ出力の個体差として現れ、検出精度に影響が出てしまう。
【0014】
また、特許文献３では、薄膜磁気インピーダンス素子を用いて磁界検出部を中心部から放射状に配置することにより、特許文献２と同様に磁界検出部の各方向の磁界を検出している。
【0015】
しかしながら、特許文献３の磁気センサにおいては、同一基板上で９０度方向の異なる磁気異方性を有し、同じリニアな出力特性をもつ磁気インピーダンス素子を確保することはプロセス上難しく、磁気異方性の影響で出力波形が変化しやすいという問題がある。
【0016】
なお、上述した課題は、従来の技術背景を述べたものであり、本発明を限定するものではなく、いずれにしても、磁界検出素子などの感磁素子、あるいは感磁素子を備えた磁界検出装置に関しては、更なる小型化、低コスト化を図ることが比較的困難であった。
【0017】
本発明は、小型化、低コスト化に有利な感磁素子及びこの感磁素子を備えた磁界検出装置、電子機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0018】
上記目的を達成するために、本発明の一態様は、個別に通電可能であり且つ感磁方向が異なる複数の磁性薄膜を基板上に配置し、前記複数の磁性薄膜上に共通のコイルを設けたことを特徴とする感磁素子である。
【0019】
また、本発明の他の態様は、個別に通電可能であり且つ感磁方向が異なる複数の磁性薄膜を基板上に配置し、前記複数の磁性薄膜上に共通の平面コイルを設け、前記複数の磁性薄膜は、前記基板の一方面上において所定の感磁方向となるように所定の角度ピッチ間隔で放射状に設けたことを特徴とする感磁素子である。
【0020】
また、本発明の他の態様は、上記に記載の感磁素子と、前記感磁素子を駆動するための駆動回路とを備えたことを特徴とする磁界検出装置である。
【0021】
ここで、本発明の感磁素子は、個別に通電可能であり且つ感磁方向が異なる複数の磁性薄膜を基板上に配置し、これら複数の磁性薄膜上に対して共通のコイルを設けた点に特徴がある。
【0022】
即ち、本発明は、複数の磁性薄膜に対して共通のコイルを適用し、各磁性薄膜に対して個別の通電制御を行って入出力の最適化を図ることにより、例えば、磁界方向の検出等を安定的に行うことが可能となる。
【0023】
また、本発明は、例えば、複数の磁性薄膜に対してそれぞれ個別のコイルを設けた構成と比べて、素子構成を大幅に簡略化できることから、感磁素子や磁界検出装置の小型化、低コスト化にも有効である。
【0024】
さらに、本発明は、上述したように、複数の磁性薄膜に対して共通のコイルを適用し、各磁性薄膜に対して個別の通電制御を行って入出力の最適化を図ることで、詳細は後述するが、その後の処理、例えば、磁界方向を特定するための処理負荷を低減することができる。
【0025】
ここで、本発明において「感磁方向が異なる」とは、ある特定の方向において磁界感度が異なり、各磁性薄膜のそれぞれが異なった磁気的な指向性を持つことを意味する。例えば、複数の磁性薄膜のそれぞれは、感磁方向に延びる短冊状のパターン形状で基板上に設けられ、各々の膜厚は、幅寸法よりも小さい。なお、各磁性薄膜が短冊状のパターン形状で設けられた場合、全体として、その長手方向に異なった磁気的な指向性が得られる。
【0026】
また、本発明においては、例えば、基板上に各磁性薄膜の長手方向が異なる向きで形成すると、特定の磁界方向を高精度に検出することができる。即ち、本発明においては、複数の磁性薄膜のそれぞれを基板の一方面上において所定の感磁方向となるように設けることで、所望の感度を持った感磁素子を実現することが可能となる。例えば、複数の磁性薄膜が、環状に配設されて個別に通電される複数の個別端子と、複数の個別端子で囲まれた共通端子とを接続する部分として放射状に設けた構造とすることで、共通端子を中心とした全方位の感度を持たせることが可能となる。この場合、環状配置される個別端子の個数を増やし、これに伴って各磁性薄膜の数を増やすことによって、全方位の感度における高い分解能を持たせることができる。即ち、本発明の構成を磁界検出素子として用いる場合には、複数の磁性薄膜における各感磁方向によって磁界検出方向が規定される。
【0027】
また、共通のコイルは、例えば、上記のように複数の磁性薄膜を放射状に配置した場合には、放射状に配置された複数の磁性薄膜に対して同心円状に設けた平面状のコイルとするのがよい。このように、共通のコイル自体を平面状のコイルとすることで、感磁素子の薄型化、小型化を図ることができる。
【0028】
なお、本発明の感磁素子を方位素子として適用する場合には、複数の磁性薄膜は、基板の一方面上に所定の角度ピッチ間隔で放射状に設けるのがよい。これにより、各磁性薄膜の配置が方位に対する指向性を持つことになり、方位検出を安定的に行うことが可能となる。また、本発明の感磁素子は、上述したように、素子構成を大幅に簡略化できることから、方位素子としての小型化、低コスト化にも有効である。
【0029】
ここで、本発明においては、複数の磁性薄膜は、例えば、各薄膜パターンを葛折り状等に形成し、所望の抵抗を持たせるように１つの共通端子を基点として放射状に設けて複数の扇状感磁領域を設け、実装面積の省スペース化によって、感磁素子の更なる小型化を図ることができる。
【0030】
また、本発明では、複数の扇状感磁領域が、１つの共通端子を基点として点対称配置された少なくとも一対の感磁領域を有するようにしてもよいし、１つの共通端子を基点として何れか一方の点対称領域に配置された少なくとも１つの感磁領域を有するのがよい。これにより、入出力制御の最適化によって１つの感磁領域に対して二つの感度を持たせることができ、実装面積の省スペース化によって感磁素子の更なる小型化を図ることができる。
【0031】
なお、本発明は、上述した感磁素子と、この感磁素子を駆動するための駆動回路とを備えた磁界検出装置、あるいはこの磁界検出装置を備えた電子機器（例えば、スマートフォン、タブレットＰＣ、ハンディーターミナル等の携帯端末など）についても広く適用可能である。特に、本発明は、小型化が要望される電子機器において有効である。このような本発明の磁界検出装置は、詳細は後述するが、感磁素子の各磁性薄膜に対して個別に通電したことで得られる感磁素子からの出力値に基づいて、磁界方向の検出を行う。磁界方向の検出にあたっては、例えば、感磁素子からの出力値に基づいて定めた感磁素子の各磁性薄膜の１つを基準とした角度の情報を用いて磁界方向を求めるようにしてもよいし、感磁素子からの出力値を二値化して得た二値化データと、所定の磁界方向判定基準データとに基づいて磁界方向を求めるようにしてもよい。そして、このような場合、感磁素子は、磁界検出素子としての役割を果たす。
【発明の効果】
【0032】
本発明によれば、小型化、低コスト化に有利な感磁素子、及び磁界検出装置、並びに電子機器を提供することが可能となる。例えば、磁界検出装置においては、非線形関数を用いた方位角の演算が不要となり、あるいは磁界検出素子および磁界検出回路の個体差に起因する出力変動の影響を受けることを防ぐことができる。具体的には、地磁気等の磁気ベクトル方向の検出を良好に行うことができる他、磁界検出装置を回路規模の小さい簡単な構成のものにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本発明の第１実施形態に係る磁界検出素子の斜視図の一例である。
【図2】本発明の第１実施形態に係る磁界検出素子の平面図の一例である。
【図3】磁性薄膜の具体例を示す図である。
【図4】本発明の第１実施形態に係る磁界検出素子を駆動する駆動回路の構成例を示すブロック図である。
【図5】本発明の第１実施形態に係る磁界検出素子の出力特性曲線を示す図である。
【図6】本発明の第１実施形態に係る磁界検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図7】本発明の第１実施形態に係る磁界検出装置の各セクタの出力特性を示すグラフ図である。
【図8】外乱ノイズ等の影響で磁界検出素子の出力がオフセットした場合の出力特性曲線を示す図である。
【図9】位相差から方位演算および角度演算を行う方法について説明する図である。
【図10】本発明の第２実施態様に係る磁界検出素子の平面図の一例である。
【図11】本発明の第２実施態様に係る磁界検出素子の構成の他の例である。
【図12】本発明の第２実施態様に係る磁界検出素子を用いた磁界検出装置の各セクタの出力特性曲線を示す図である。
【図13】本発明の第２実施態様に係る磁界検出素子による極性判定方法を説明する図である。
【図14】反転プロットによる補正を行わない場合の判定フローチャートの一例を示す。
【図15】本発明の第２実施態様に係る磁界検出素子による磁界方向判定方法を説明する図である。
【図16】本発明の第３実施態様に係る磁界検出素子の構成の一例を示す平面図である。
【図17】本発明の第３実施態様に係る磁界検出素子の他の構成例を示す平面図である。
【図18】本発明の第３実施態様に係る磁界検出素子を用いた磁界検出装置の出力特性曲線を示す図である。
【図19】本発明の第４実施態様に係る磁界検出装置を携帯端末装置に搭載し電子コンパスとして利用する場合の斜視図である。
【図20】本発明の第５実施態様に係る磁界検出装置を用いた回転角検出装置の斜視図の一例を示す図である。
【図21】本発明の第５実施態様に係る磁界検出装置を用いた回転速度装置の斜視図一例を示す図である。
【図22】本発明の第５実施形態に係る磁界検出素子の構成の一例を示す図である。
【図23】本発明の第５実施形態に係る磁界検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図24】出力比較器の入出力信号に関する信号波形の一例を示す図である。
【図25】従来の方位センサの構成を示す図である。
【図26】従来の方位センサの出力特性曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0036】
本実施形態に係る磁界検出素子１０は、本発明における感磁素子の一例であり、図１に示されるように、基板として、例えば、ガラスやセラミック等の非磁性基板１１を有する。その非磁性基板１１上には、磁性薄膜１２が概ね円形状に形成され、これによって複数の扇状感磁領域として、その円の中心部から放射状に伸びる直線で等分された複数の扇形状の検知部（以下、セクタとも言う）に分割されている。
【0037】
また、これら各セクタは、各セクタ内における磁性薄膜１２の感磁方向が所定の角度ピッチθで環状に設置されている。そして、全てのセクタの一端は、基板中心部に置かれた共通端子１３にそれぞれ接続され、他端は個別端子１４ａ〜１４ｐと接続される。即ち、各磁性薄膜１２は、共通端子１３から各個別端子１４ａ〜１４ｐに対して引き出されて相互に連結している。
【0038】
さらに、本実施形態では、不図示の絶縁層を介して磁性薄膜１２上に、全セクタに渡って共通のコイルとして同心円状の薄膜平面コイル１５を積層した構造となっている。
【0039】
ここで、図２は、本実施形態に係る磁界検出素子の平面図の一例である。本実施形態に係る磁界検出素子は、感磁方向がそれぞれ異なるセクタが、円周を等分するように感磁方向の角度ピッチθで配置され、各セクタは互いに共通端子１３および個別端子１４ａ〜１４ｐと接続されている。
【0040】
また、これら全ての磁性薄膜１２上には、不図示の絶縁層を介して積層されている薄膜平面コイル１５が設けられる。この薄膜平面コイル１５は、コイル端子１６ｂから磁性薄膜１２の内端側に配線パターンが引き出され、コイルパターン端１７ａと接続される。また、薄膜平面コイル１５の外側の端はコイルパターン端１７ｂで終端され、コイル端子１６ａと配線パターンで接続される。このとき、１７ａと１７ｂを結んだ直線はｘｙ軸の略中心と交わる。コイルパターン端１７ａとコイルパターン端１７ｂとの間にコイル形状パターンを形成している。また、薄膜平面コイル１５は、電磁誘導の法則により、磁性薄膜１２の磁束変化を、鎖交するコイルを貫く磁束の変化に反応し、コイル両端間の電位差として出力する。このとき、磁界検出素子１０からの出力は、磁束が貫くコイルの面積に比例するため、全検知部（セクタ）において、薄膜平面コイル１５を同巻数にする等して磁性薄膜に交差する薄膜平面コイル１５の面積が揃うように構成されていると、より好適である。
【0041】
図２では、コイル中心とコイルパターン端１７ａ及び１７ｂが略一直線上に並ぶように感磁素子を構成している。すなわち、コイルパターンの始端及び終端と、磁界検出素子１０の中心部とが略一直線上となる構成であると言え、このような構成により、例えば、本実施形態では、全ての検知部（セクタ）における磁性薄膜１２に対して略均一の巻数を確保している。
【0042】
次に、図３を用いて、磁性薄膜１２の構成例および感磁方向について説明する。例えば、図３（ａ）に示すように、磁性薄膜１２の幅方向寸法aに対してその膜厚ｂが小さな構成とし、発明を実現する一態様として、各磁性薄膜１２は、図３（ｂ）のように、１本の磁性薄膜で直方体状に形成されても良い。また、図３（ｃ）のように、複数の磁性薄膜パターンを並列に形成し、各磁性薄膜パターンをアルミニウムや銅等の導電性金属で構成される接続電極２５で接続しても良い。また、図３（ｄ）のように、等しい角度φ間隔で磁性薄膜１２を略扇形の半径方向に配置し、図３（ｃ）の並列パターンと同様に、導電性金属で磁性薄膜を電気的に直列に接続しても良い。また、磁性薄膜１２を用いてつづら折れパターンを形成しても良い。即ち、全体として感磁方向が所定の方向となるように磁性薄膜１２またはそのパターンが構成されていればよい。
【0043】
また、各セクタの感磁方向は、磁性薄膜パターンの反磁界のため、長手方向（中心部から円周部に向かう方向、あるいは円周部のセクタにおける個別端子１４ａ等から共通端子１３に向かう方向。以下、同様。）になる。例えば、本実施形態において、図３（ｂ）および図３（ｃ）では、磁性薄膜パターン１２と平行である方向が、感磁方向となる。また、図３（ｄ）の場合の感磁方向は、各磁性薄膜１２の長手方向の平均方向として規定され、中心に位置する磁性薄膜１２の長手方向が、その検知部（セクタ）の感磁方向となる。すなわち、本実施形態の磁性薄膜１２は、一例として、感磁方向に延びる短冊状のパターン形状で形成され、かつそれぞれの膜厚が幅寸法よりも小さく、その結果、長手方向に指向性を有する。
【0044】
さらに、図４は、磁界検出素子１０を駆動し、外部磁界に応じた検出出力を取り出すための駆動回路の一例を示すブロック図である。発振回路３０からパルス信号を発振するとともに通電切替回路３１で各セクタに通電対称の切替えを行うことで、各セクタに接続する個別端子１４ａ〜１４ｐを通して各セクタに個別通電し、磁性薄膜１２に高周波電流を通電する。そして、磁性薄膜１２の長手方向の外部磁界による磁性体内部の磁束変化を、磁性薄膜１２上に積層された薄膜平面コイル１５からの誘導出力としてコイル端子１６ａおよび１６ｂを介して検出する。
【0045】
ここで、各磁性薄膜１２に対して共通のコイル（薄膜平面コイル１５）を設けたことで、高周波を通電したセクタのみ、磁性体内の磁束が急速に変化し、薄膜平面コイル１５に外部磁界に応じた誘導出力が現れる。
【0046】
つまり、本実施形態では、複数の磁性薄膜１２に対して共通のコイル（薄膜平面コイル１５）を適用し、各磁性薄膜１２に対して個別の通電制御を行って入出力の最適化を図ることにより、各磁性薄膜１２に対して個別のコイルを設けた場合と比べて、例えば、磁界方向を特定するための処理負荷を効果的に低減することができる。
【0047】
また、本実施形態では、各磁性薄膜１２に対して共通の薄膜平面コイル１５を設けたことで、全体構成が簡略化できるため、小型化、あるいは薄型化において有効である。本実施形態では、上述した構造を形成するため、非磁性基板１１上に各磁性薄膜１２をパターニングにより形成後、共通の薄膜平面コイル１５を積層する構成とすることで、薄膜プロセスを使うことが可能となり、更なる微細化や複雑なパターン形状にも対応可能である。このため、高い感磁性能を確保しながらも、薄型化、あるいは小型化に有効である。また、本実施形態では、全セクタに渡って共通のコイルとして薄膜平面コイル１５を設けたが、複数のセクタ毎に共通のコイルをそれぞれ対応して複数設けてもよい。
【0048】
なお、この通電対象は１個のセクタでなくとも良い。例えば、図２に示されるセクタ１およびセクタ２のように隣接する２個のセクタに、同時に通電しても良い。この場合も、隣接する２セクタの磁性薄膜の磁束変化を、薄膜平面コイル１５で誘導出力として取り出す。合成ベクトルの形成により、２セクタ間の磁界方向の検出ができ、磁界検出分解能を向上させることが可能となる。
【0049】
再び図４に戻り、コイル端子１６ａおよび１６ｂを介して取り出された薄膜平面コイル１５からの誘導出力は、検波回路３２、増幅回路３３から出力される。この場合の通電切替回路３１は、例えば、アナログスイッチやセレクタ等のスイッチ動作や、各種ゲート素子、スリーステートバッファを用いての出力インピーダンスの制御などによる様々な手段を用いて行うのが良い。
【0050】
また、本実施形態に係る磁界検出素子１０は、例えば、誘導出力検出用の薄膜平面コイル１５を全セクタで共通としているため、セクタごとにコイル端子と検波回路との接続を切り替えるためのデバイスを省略できる。これにより、磁界検出装置の構成を簡略化することができるため、本実施形態の磁界検出素子を用いる磁界検出装置において小型化が可能となる。
【0051】
ここで、図５は、増幅回路３３の出力における印加磁界に対する応答波形を説明する図である。図５（ａ）の特性曲線４１はセクタ４（図５（Ａ）参照。以下、同様。）、図５（ｂ）の特性曲線４２はセクタ８、図５（ｃ）の特性曲線４３はセクタ１２の応答波形を示す。これら特性曲線４１〜４３によれば、セクタ間で磁界検出感度に大きな差はなく、本実施形態の構成において各セクタ間の感度差補償が実質的に不要であることがわかる。よって、較正等の処理が必要でなく、作製上のメリットが生じる。
【0052】
以下、本実施形態に係る磁界検出素子を用いた磁界検出装置の駆動についての具体的な例を挙げて説明する。詳細には、本実施形態に係る磁界検出素子を用いた、図４の駆動回路を用いて得た出力から磁界方向の判定を行う磁界検出装置および方法の一例について、以下説明する。
【0053】
まず、本実施形態に係る磁界検出装置の構成例を図６に示す。上述した本実施形態に係る磁界検出素子１０を、図４の駆動回路を実現する各種電子部品と、磁界判定および通電切替回路３１の切替同期のためにＣＰＵ（マイコン３４）を搭載した構成としている。上記構成とすることで、マイコン３４にて各検知部（セクタ）への通電切替を行う信号を通電切替回路３１に送信し、得られた出力とセクタ箇所との同期を行うことができる。
【0054】
次に、図７を用いて本実施形態に係る磁界方向判定方法について説明する。図５は、図１に示される磁界検出素子（感磁方向ピッチθが２２．５度である１６個のセクタが配置された磁界検出素子）１０を用いて得られた出力特性を説明する図である。
【0055】
図７（ｂ）に示されるように、セクタごとに増幅回路３３からの出力をプロットすると（例えば、図７（ａ）は磁界検出素子１０のセクタ４における被測定磁界を矢印５２で示したイメージ図であり、図５（ｂ）の点５３は、セクタ６の出力を示す点である）三角関数状の出力が得られる。増幅回路３３からの入力値を、マイコン（出力判定部）３４において、通電を行っているセクタと同期することで、図７（ｂ）のグラフの三角関数状グラフの頂点位置、すなわち、最大値を示すセクタを判定し、最大出力値セクタ方向を磁界方向と判定することができる。このとき、最小値を示すセクタを判定し、この最小値セクタの１８０度対称位置のセクタを最大位置セクタとして出力しても良い。本実施形態に係る磁界検出装置によれば、上記のように、角度演算を行わずに、磁界方向の判定を確実に行うことができる。
【0056】
さらに、周囲磁界などの外乱を受けて出力がオフセットしている場合でも、各セクタ共に出力が平行移動するため、最大値を判定することについて周囲磁界などの影響を受けない磁界検出装置を構成することができる。例えば、図８に示されるグラフは、図７のグラフと比較すると、全体的に１メモリ程度（０．３３Ｖ）上方にシフトしている。また、回路内にオフセット誤差が生じている場合にも図６の場合同様、各セクタからの出力値にプラスもしくはマイナスのオフセット誤差出力が加わるため、最大値あるいは最小値の判定に影響が生じない。
【0057】
また、本実施形態に係る磁界方向の判定方法は、前記の最大値および最小値を用いた判定方法以外にも存在する。以下に、この点について詳細に説明する。
【0058】
図７は、本実施形態に係る磁界検出装置を用いた際の出力波形を示す図である。図７の出力波形においては、出力が基準信号軸（図７の場合、およそ１．６５Ｖ）と交差する。およそ出力基準軸の値を増幅回路３３から出力するときの磁界方向、すなわち、各クロスポイントとその極性変化は、磁界方向に応じて、一意に定まる。上記のことより、出力と基準信号軸とのクロス位置の認識に基づいて、磁界方向の判定を確実に行うことができる。上記は、地磁気を含め、ＮＳの両極からなる磁界の極性切替え方向を検知するに等しい。つまり、ＮＳ方向に対して法線方向の検知を行うことができる。図７においては、基準信号軸はセクタ８の出力およびセクタ１６の出力と交差している。このとき、セクタ８について注目すると、１つ前のセクタ７においては基準信号軸よりも極性がプラスとなり、１つ後のセクタ９においては極性がマイナスとなっている。極性がプラスからほぼゼロ近傍を経て極性マイナスになるというように、セクタと同期した信号値が変化する場合、磁界方向は磁極方向に対して法線方向であると判定することができ、かつ感磁方向が９０度異なるセクタ（本実施形態の場合、セクタ４）を磁界方向として正確に判定することができる。このとき、感磁方向が９０度異なるセクタの規定は、磁界検出素子を構成する時点で決定される。すなわち、磁界検出装置に要求される感磁方向の間隔θにより、任意のセクタから９０度感磁方向が異なるセクタまでに設置するセクタの数が決まり、クロス位置を認識したセクタに対して感磁方向が９０度異なるセクタの位置が規定される。図７の場合、θ＝２２．５°であるため、任意のセクタ位置から９０度感磁方向が異なるセクタまでに、任意のセクタをあわせて５個配置することになる。そして、任意のセクタを例えばセクタ１と規定すると、感磁方向が９０度異なるセクタはセクタ５の位置に定まる。
【0059】
また、本実施形態の場合、セクタ８に対して９０度感磁方向が異なるセクタとして、セクタ１２も存在するが、上述の極性判定時に極性がプラスの方により近いセクタを選択することで、２点ある任意の基準信号とのクロスポイントから法線方向に存在するセクタに対して、磁界印加方向を正確に判定することができる。
【0060】
さらに、回路内オフセット誤差が懸念される場合、基準信号軸を以下に示す方法で設定し、出力と基準信号軸とのクロス位置認識に利用することができる。本実施例の場合、図８において出力と基準信号軸とのクロス位置は、前述の方法でセクタ９と判断される。しかし、回路内オフセットが生じていない条件では本来、セクタ４が最大値を示すセクタであり、クロス位置はセクタ８である。このような状況を回避する手段として、共通端子を基点として点対称位置にある１組のセクタの出力平均値を出力基準軸として使用することができる。例えば、図８において前記対称位置に該当するセクタ１とセクタ９の出力平均値を出力基準軸とすると、出力平均値は本来の出力基準軸より約１メモリ（約０．３３Ｖ）分だけプラスオフセットした値となり、回路内のオフセットを反映した出力基準軸を設定することができる。
【0061】
また、マイコン３４において、例えば、三角関数近似や三角関数データテーブルとの比較を行うことで、簡便に磁界方向の判定を行うことができる。この場合、磁界方向の判定だけでなく、感磁素子の１つの感磁方向を基準として定め、基準方向からの磁界角度を正確に演算し出力したい要求がある場合も、同時に満たすことができる。例えば、図９に示されるように、本実施形態の磁界検出装置を用いて取得したデータをプロットした結果（検出出力７１）と、あらかじめマイコン３４に入力しておいたデータテーブル値７２との比較を行い、位相差７３を演算算出する。この演算結果を用いることで、精度良く角度情報の出力も行うことができる。
【0062】
また、前記同様に磁界検出装置を用いて取得したデータを用いて、マイコン３４において最小自乗法などの各種近似演算を行い、本実施形態における図９の三角関数状データ値の固有式を求めることができる。例えば、最小自乗法を用いて前記固有式を得る場合、（式２）を用いて固有式を演算算出し、算出結果より位相差がＢとして決定され、基準感磁方向からの磁界方向角度として決定することができる。
【0063】
ここで、（式２）非線形関数による近似は、Ｎｅｗｔｏｎ法に代表される、各種非線形関数のフィッティング法を用いても良いし、（式２）を線形関数（式３）に置換えても良い。例えば、本実施形態では、図９に示される三角関数状データの周期は、マイコン３４でのデータ取り込み周期となり一意となるため、周波数ｍが定数となる。上述の理由により、線形関数（式３）を用いた固有式の近似が容易であり、（式４）を用いて、（式３）から（式２）の各パラメータの決定が可能である。
【0064】
【数3】
【0065】
【数4】
【0066】
【数5】
【0067】
以上説明したように、本実施形態では、個別に通電可能な各磁性薄膜１２を非磁性の基板１１上に設け、これら各磁性薄膜１２上に対して共通の薄膜平面コイル１５を設けた構成としたことで、各磁性薄膜１２に対して個別の通電制御を行って入出力の最適化を図り、例えば、磁界方向を特定するための処理負荷を低減できる他、磁界方向の検出等を安定的に行うことができる。特に、複数の磁性薄膜１２に対してそれぞれ個別のコイルを設けた構成と比べて、素子構成を大幅に簡略化できることから、磁界検出素子（感磁素子）１０の小型化、低コスト化だけでなく、この磁界検出素子１０を搭載した磁界検出装置の小型化、低コスト化にも非常に有効である。
【0068】
（第２実施形態）以下、本発明の第２実施形態に係る磁界検出素子について説明する。
【0069】
本実施形態に係る磁界検出素子の構成について、図１０を用いて説明する。第１の実施形態に係る感磁素子では、例示的にセクタが１６個配置されているが、本実施形態に係る感磁素子の、各セクタ１〜９の磁性薄膜の感磁方向は長手方向に指向性を有するため、任意の感磁領域の共通端子１３を中心に点対称位置に存在する感磁領域からの出力を反転することで補完することができ、結果としてセクタの数を減らすことができる。
【0070】
図１０では、任意の位置のセクタ１に対して感磁方向が１８０度異なるセクタ９を、共通端子１３を中心に点対称配置し、セクタ１からセクタ９までの各セクタを、それぞれ感磁方向が角度ピッチ２２．５度になるように配置している。ただし、本実施形態に係る感磁領域の配置は、図１０に示される配置に限るものでない。例えば、感磁方向が１８０度異なり、１つの共通端子１３を基点として点対称配置された少なくとも１組の感磁領域が存在するとともに、所定の角度ピッチごとに異なる感磁方向を持つセクタが少なくとも１個ずつ存在すれば良い。
【0071】
また、図１０以外のセクタの配置パターンの例としては、例えば、セクタ２の代わりに、セクタ１０を備えるようになっていても良い。また、同様に、セクタ３の代わりに、セクタ１１を備えていても良い。
【0072】
つまり、セクタ１とセクタ９との位置関係のように１８０度対向する組合せ以外のセクタについては、２２．５度感磁方向の異なるセクタとして、セクタ２およびセクタ１０のいずれか１つ、セクタ３およびセクタ１１のいずれか１つ、セクタ４およびセクタ１２のいずれか１つ、セクタ５およびセクタ１３のいずれか１つ、セクタ６およびセクタ１４のいずれか１つ、セクタ７およびセクタ１５のいずれか１つ、セクタ８およびセクタ１６のいずれか１つ、がそれぞれ選択されれば良い。
【0073】
即ち、共通端子１３を基点として点対称配置された１組（一対）の感磁領域の組であるセクタ１およびセクタ９と、その他のセクタについては、１つの共通端子１３を基点として何れか一方の点対称領域に少なくとも１つの感磁領域を有していれば良い。（このとき、セクタ１０〜１６のセクタを選択した場合、出力を連続点として捉えるために、セクタ１０〜１６の出力の極性を反転して使用する。）また、本実施形態の磁界検出措置は、セクタ１およびセクタ９の各隣の領域において図１１に示されるように、ダミーの磁性薄膜パターン１２’を設置することができる。ダミーの磁性薄膜パターン１２’は、例えば、素子中央部の共通端子１３を素子基板外周部まで配線を引き出しに使用しても、コイル内側端部接続用に使用しても良い。電気的に並列に接続することで、磁性薄膜パターンの合成抵抗値を下げ、配線として利用することが可能である。
【0074】
また、ダミーの磁性薄膜パターン１２’を設けることにより、磁界検出に関わるセクタ１〜セクタ９の周辺環境を略均一にするという効果が期待できる。すなわち、磁界検出に関わる各セクタには、感磁方向θの間隔で両隣に略同等の磁性薄膜が配置されることになるため、外部磁束による素子内部の磁力線変化をより均一にすることができる。
【0075】
本実施形態に係る磁気検出素子によれば、上述のような構成とすることで、図１のセクタ端子１４ｊ〜１４ｐを省略することができ、磁界検出素子の小型化が可能となる。さらに各セクタ端子に接続する端子および制御回路の小型化も図ることができる。具体的には、通電切替回路３１の小型化やセクタ端子１４ｊ〜１４ｐと検波回路３２までの配線を設ける必要がなくなり、省スペースに寄与する。
【0076】
図１２は、本実施形態に係る磁界検出素子を用いた磁界検出装置の磁界方向判定の一例を説明する図である。図１２（ａ）は、９つのセクタ１〜９における出力をプロットして得られた出力特性曲線の一例である。図１２（ｂ）に示されるように、実在しないセクタ１０〜１６のそれぞれについて、１８０度対称位置にあるセクタ１〜８の出力を反転してプロットすることで、図７（ｂ）同様、１６個のセクタを配置した場合と同等の波形が得られる。これにより、出力の最大値および最小値を比較し、磁界方向の判定を行うことができる。図１２（ｂ）のグラフ上において、セクタ１０〜１６の三角形状の点は、セクタ２〜８の出力を判定することで得られた値を示す点である。すなわち、セクタ１０の出力はセクタ２の出力を反転して補い（図１２（ｂ）の点９１など）、セクタ１１の出力はセクタ３の出力を反転して補い、という具合にして、実在しないセクタ１０〜１６の出力値を決定する。これにより、図１２（ｂ）に示されるような、図７（ｂ）と同様の波形を得ることができる。
【0077】
本実施形態の磁界方向の判定方法では、実測値を用いても良いし、反転補正値を用いて良いし、最大値もしくは最小値を示すセクタ方向を用いても良い。例えば、図１２（ｂ）の例では、セクタ４において最大値を示しているため、これを磁界方向と判定することができる。他の方法としては、最小値セクタを選択し、最小値セクタの共通端子１３について対称位置にあるセクタを磁界方向と判定することができる。具体的には、図１２（ｂ）の例では最小値セクタはセクタ１２であるので、これと対称位置に存在するセクタ４を磁界方向として判定する。また、基準位置とのクロスポイントの判定、三角関数近似等の上述した第１実施形態で記載した諸方法を用いて、磁界方向の判定を行っても良い。
【0078】
また、図１３は、実在するセクタの出力を反転してプロットする補正を行わない場合について説明する図である。例えば、図１３（ａ）の場合、最大値はセクタ９の出力となり、磁界方向の判定が正確ではないことが想定される。このような場合、周期がセクタ１からセクタ１６の三角関数状の出力を示す本実施形態では、例えば、セクタ１からセクタ９までの出力値内に、全出力実測値の最大値あるいは最小値のいずれか一方、あるいはその両方が存在することを利用することができる。
【0079】
図１４は、反転プロットによる補正を行わない場合の判定フローチャートの一例を示す。図１４のフローチャートによれば、例えば、図１３（ａ）のような出力が得られた場合、フローチャート内条件１で最大値を示すセクタがセクタ２〜セクタ８に存在しないとわかる。その後、条件２において、最小値を示すセクタがセクタ３であると判断できる。その後、セクタ３と共通端子１３について対称位置であるセクタ１１を磁界方向と判定し出力する。同様に、図１３（ｂ）の例では、図１４の条件１において、最大出力を示すセクタはセクタ４であると判断でき、これを磁界方向として出力することができる。
【0080】
さらに、図１３（ｃ）のようにセクタ１又はセクタ９の出力が最大値又は最小値を示すことも想定される。この場合、図１４のフローチャート内で条件１，２ともに条件に合致せず、条件３により、セクタ１もしくはセクタ９が選択され、それぞれ条件と合致するように磁界方向が判定される。図１３（ｃ）の場合は、条件１，２ともに“Ｎｏ”の判定がなされた後、条件３によりセクタ９が選択され、セクタ９の方向を磁界方向と判定し、出力する。
【0081】
なお、図１４における条件１から３は必ずしもこの順番である必要はなく、例えば、最初に条件２を用いてセクタ２〜８の中に最小値を示すセクタがあることを確認するようになっていても良い。また、条件３はセクタ１とセクタ９の出力を比べる際に、最大値セクタがセクタ１であるか判定する代わりに、最大値セクタがセクタ９であるかを判定するようになっていても良い。
【0082】
上述のように、実在するセクタ数が９個の場合でも磁界方向の判定は可能である。
【0083】
次に、任意のセクタの中間に被測定磁界がある場合の本実施形態に係る磁界検出素子による磁界方向の判定方法について、図１５を用いて説明する。図１５（ａ）に示されるようにセクタ３，４の中間（境界付近）に被測定磁界１１２が存在する場合、図１５（ｂ）のようにセクタ３，４の出力がほぼ同等になり、磁界方向の判定が困難である。このような場合、セクタ３，４に同時に通電することで２セクタ間磁界に対する誘導出力を検出することができる。図１５の場合、各セクタ通電後に磁界最大方向をセクタ３，４と判定し、さらにセクタ３，４に同時通電し出力を検出することで、より正確に磁界方向の判定ができる（例えば、図１５（ｃ）の点１１３が示す方向）。以上のように、本実施形態の磁界検出素子によれば、非線形関数を用いた角度演算を行わずに、磁界方向の判定を行うことができる。
【0084】
（第３実施形態）以下、本発明の第３実施形態に係る磁界検出素子について説明する。
【0085】
ここで、上述した第２実施形態において説明したように、隣接する２つのセクタに通電し、この２つのセクタ間の磁界に対する誘導出力を検出することが可能である。そのため、図１０に示される構成からさらにセクタを間引いた構成も可能である。図１６は、本実施形態に係る磁界検出素子の構成の一例を示す図である。本実施形態に係る磁界検出素子１２０は、各セクタの感磁方向が４５度ずつ異なるようにセクタが５個存在し、うち１組のセクタは、感磁方向が１８０度異なるように構成されている。また、図１７は本実施形態に係る磁界検出素子の他の構成例を示す平面図である。図１７では、共通端子１３’およびコイルの内部接続端子１６ｂを磁性薄膜のダミーパターン１２’を用いて配線している。また、各セクタの片側端子１４ａ、１４ｃ、１４ｅ、１４ｇ、１４ｉを、素子の外周部に沿って配置した外部接続用の電極に導電性金属パターン等を用いて配線している。このような構成とすることで、一般的なＩＣ同様のフットパターンを持った素子を構成することができ、プリント基板への実装が容易となる。
【0086】
図１８（ａ）のように被測定磁界１３２が存在する場合、この場合の出力波形は、例えば図１８（ｂ）に示される波形である。さらに隣接するセクタ２個を同時通電し、２つのセクタ間の磁界検出出力を補正した波形は図１８（ｃ）に示される波形になり（例えば、点１３３はセクタ２および３から判定される値である）、図１８（ａ）同様の出力応答を得ることができる。また、隣接するセクタに同時に通電する方法以外にも、各セクタの出力から得られるデータから上述した各種近似を行うことにより、セクタ間の出力を補完しても良い。
【0087】
磁界方向の判定は、上記以外にも、これまでの実施形態で記載した諸々の判定方法を用いても良い。
【0088】
（第４実施形態）図１９は、本発明の第４実施形態を示す図である。第１〜第３実施形態に係る磁界検出装置を、スマートフォンやゲーム機、ハンディーターミナルやアウトドア用の腕時計等の携帯端末装置に組み込んで、地磁気を対象にして方位計測を行うことができる。図１９は、一例として、磁界検出装置１４０を基板上に実装し、スマートフォン１４２に組み込んだ場合の斜視図を示す。極端に大きく傾けない限りは傾斜補正が必要でなく、第１〜第３の実施形態いずれかに係る磁界検出方法を用いることで、角度演算処理が不要で１６方位が直接的に判定できるセンサの機能を付与できる。さらに、角度演算処理を可能とすれば、三角関数近似を行い、基準位置からの位相差を求めることで、さらに精度のよい磁界方向検出にも対応することができる。
【0089】
（第５実施形態）図２０は、本発明の第５の実施形態を示す図である。図２０に示されるように、第１〜第３実施形態に係る磁界検出装置１５０に対向して磁界検出装置１５０の中心軸上に磁石１５２を用意すると、磁石１５２から発せられる磁界の回転や変位角の検出が可能となる。具体的な応用例としては、図２１に示されるように、機械的に動力を伝達するシャフト１６２の部材が磁性を持ち、端部へ着磁できるものであれば、シャフト１６２に磁化を与えることで、その回転数や位相位置（任意基準位置からの変位位置）を容易に検出することができる。
【0090】
特に位相位置を検出する場合は、例えば、第１実施形態から第４実施形態に説明のように最大磁界角度の判定を、出力の絶対値比較を用いてアナログ的に行っても良いが、以下に説明するように、出力をコンパレータ等の手段を用いてＨ，Ｌ信号に変換し、デジタル的に行っても良い。シャフトの回転制御やレバーの位置制御等を行う場面では、明確に数度単位での検出を要求されず、目的の制御領域に任意の検出対象が入り、動作を開始あるいは停止することができれば良い場面が存在する。また、そのような場面では、磁界検出装置の構成が小さく、検出判定方法も簡易的なものが望まれる。
【0091】
なお、本実施形態での磁界検出素子の構成は、求める分解能により異なっていてもよい。図２２は、本実施形態に係る磁界検出素子の構成の一例を示す図である。図２２に示される磁界検出素子は、一例として、４５度の分解能を持つ磁界検出素子である。図１６の磁界検出素子のセクタ５を省略した形状とも言うことができる。また、図１６の磁界検出素子をそのまま使用しても良い。さらに、図２３は、本実施形態に係る磁界検出装置の構成例を示すブロック図である。以下、図２２および図２３を用いて本実施形態の磁界検出装置について詳細に説明する。
【0092】
まず、通電切替回路３１から各セクタに高周波電流を通電し、磁性体の磁束変化を誘導出力として検出用の薄膜平面コイル１５から取得、検波回路３２を用いて出力を復調するステップまでは、図４の場合と同様である。さらに、図２３の構成例においては、検波回路３２で復調した出力をコンパレータ等の出力比較器３６を通し、基準値に対して信号出力が大きい場合はその信号出力をＨ、基準値に対して信号出力が小さい場合はその信号出力をＬとする。このとき基準値は任意の値を用いることができるが、駆動電圧の約半分の値とすることが望ましい。図２４（ａ）は出力比較器３６において信号出力をＨ／Ｌ信号に切替える前の信号出力を示す特性曲線図、図２４（ｂ）は出力比較器３６において信号出力をＨ／Ｌ信号に切替えた後の出力を示す特性曲線図である。本実施形態では、図２４（ａ）および（ｂ）ともに、図２２の構成例のセクタ３の方向に磁界が存在する場合を示している。出力比較器３６で基準値と比較出力する場合、一般的に、出力比較器からの出力を安定させる目的で閾値（ヒステリシス）を設けることがある。本実施形態においても同様に、出力比較器３６からの出力安定のためにヒステリシスを任意に設定しても良い。
【0093】
図２３に戻り、制御部のマイコン３４にて出力比較器３６の出力と通電切替回路３１の通電切替クロックとを取得し、図２４（ｃ）に示される通電切替クロックごとに出力比較器３６の出力信号であるＨ／Ｌを読み込んで、磁界方向の判定を行う。図２２の構成例の場合、セクタ１の出力は閾値を設けているとき“Ｌ”となり、セクタ２では“Ｈ”、セクタ３では“Ｈ”、セクタ４では“Ｈ”となる。制御部側のマイコン３４ではＬ，Ｈ，Ｈ，Ｈのシリアル信号を受信した場合、磁界判定としては“９０度”（磁界方向はセクタ３の方向）という結果を返すよう規定しておく。同様に、４５度単位で、０度から３１５度まで一意のシリアル信号が決まるため、簡易的に磁界方向判定を行うことができる。すなわち、感磁素子と磁界検出装置と出力比較器とを用いた図２３の構成において、出力値を二値化して得た二値化データと、所定の角度毎（本実施例では４５度毎）に一意に定まる所定の磁界方向判定基準データとに基づいて、磁界方向の検出を行うことができる。
【0094】
また、本実施形態の磁界検出装置においてさらに分解能を上げた磁界方向の検出を行いたい場合、例えば、図２２のセクタ１から順に検知部内の感磁方向を２２．５度間隔に８個用いて磁界検出素子を構成することができる。また、任意の分解能において、磁界方向の判定を行いたい場合、１８０°÷（必要分解能角度）で求められる個数の検知部（セクタ）を持ち、必要分解能角度間隔で検知部を配置した磁界検出素子を構成すれば良い。この場合、磁界検出素子の検知部の配置方法は、図２２のように、任意位置をセクタ１と設定し、前記任意位置から仕様分解能（図２２の場合４５度）間隔に左回り、あるいは右回りに検知部を配置しても良い。
【0095】
本実施形態では、シリアル信号の読込みにおいて通電切替時のクロックを利用しているが、あらかじめ任意の通電切替周期を規定しておき、読取り周期を制御マイコン側で同期をとっても良い。このとき、読取り周期は磁性体に通電する高周波電流（ＭＨｚ）よりも十分に遅い周期（ｋＨｚ等）であることが望ましい。
【0096】
なお、本実施形態の磁界検出素子は、駆動系装置へ最初から組込むことや、後付で測定機として付与することも可能である。
【0097】
従来の回転検出では、磁界検出素子の数を減らし、１ないし２個で検出する場合が多く、多極の磁石を必要としていた。一方、本実施形態のように複数個の検出部を持つ１個の磁界検出素子を使用して回転検出を行えば、多極の磁石を使用する必要がなく、構成がシンプルとなりコストの低減を図ることもできる。
【0098】
以上本発明を各実施形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態においても適用可能である。
【0099】
また、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。
【符号の説明】
【0100】
１０、８０、１２０ 磁界検出素子（感磁素子）１４０、１５０、１６０ 磁界検出装置
１１ 非磁性基板
１２ 磁性薄膜
１２’ ダミーの磁性薄膜
１３ 磁性薄膜の共通端子
１４ａ〜１４ｏ 磁性薄膜の片側端子
１５ 薄膜平面コイル
１６ａ、１６ｂ コイル端子
１７ａ、１７ｂ コイルパターン端
２１ セクタ
２５ 接続電極
３０ 発振／分周回路
３１ 通電切替回路
３２ 検波回路
３３ 増幅回路
３４ マイコン
３５ ＡＤコンバーター
３６ 出力比較器
４１ セクタ４の出力
４２ セクタ８の出力
４３ セクタ１２の出力
５２、１１２、１３２ 被測定磁界方向
５３、７１ 検出出力プロット
７２ データテーブル値
７３ 位相差
９１ 反転補正プロット
１１３、１３３ 同時通電時出力プロット
１４２ 携帯端末装置
１５２、１６２ 磁性体
１７１、１７２ 磁界検出回路