特開 2022-188867 磁場測定器

(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】P2022188867

(43)【公開日】2022-12-22

(54)【発明の名称】磁場測定器

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/02 20060101AFI20221215BHJP

   H01L 43/00 20060101ALI20221215BHJP

【ＦＩ】

G01R33/02 D

H01L43/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021097121

(22)【出願日】2021-06-10

(71)【出願人】

【識別番号】390005175

【氏名又は名称】株式会社アドバンテスト

(74)【代理人】

【識別番号】100097490

【弁理士】

【氏名又は名称】細田 益稔

(74)【代理人】

【識別番号】100113354

【弁理士】

【氏名又は名称】石井 総

(72)【発明者】

【氏名】畑 善之

(72)【発明者】

【氏名】堀 久夫

(72)【発明者】

【氏名】柿沼 文一

【テーマコード（参考）】

2G017

5F092

【Ｆターム（参考）】

2G017AA01

2G017AA15

2G017AD02

2G017AD51

2G017AD63

2G017AD65

2G017BA03

2G017BA07

2G017BA09

2G017BA13

2G017CC04

5F092AA20

5F092AB01

5F092AC01

5F092BD02

5F092BD13

5F092BD14

5F092BE06

5F092DA03

5F092DA07

(57)【要約】

【課題】磁場を測定できる範囲の設定の労力を軽減する。
【解決手段】磁場測定器１は、被測定磁場を測定する。磁場測定器１は、被測定磁場に応じてインピーダンス変化率が変化する磁気インピーダンス素子１０と、磁気インピーダンス素子１０に駆動信号を付与する駆動信号付与部１２と、被測定磁場を測定できる測定範囲を設定する測定範囲設定部１６とを備える。なお、駆動信号の周波数に応じて、被測定磁場とインピーダンス変化率との関係が変化する。また、測定範囲設定部１６が、周波数を設定することにより、測定範囲を設定する。さらに、磁気インピーダンス素子１０において、周波数が増大するにしたがい、測定可能な被測定磁場の上限が大きくなる一方で、インピーダンス変化率の最大値は小さくなる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定磁場を測定する磁場測定器であって、
前記被測定磁場に応じてインピーダンス変化率が変化する磁気インピーダンス素子と、
前記磁気インピーダンス素子に駆動信号を付与する駆動信号付与部と、
前記被測定磁場を測定できる測定範囲を設定する測定範囲設定部と、
を備え、
前記駆動信号の周波数に応じて、前記被測定磁場と前記インピーダンス変化率との関係が変化し、
前記測定範囲設定部が、前記周波数を設定することにより、前記測定範囲を設定する、
磁場測定器。

【請求項2】

請求項１に記載の磁場測定器であって、
前記磁気インピーダンス素子において、前記周波数が増大するにしたがい、測定可能な前記被測定磁場の上限が大きくなる、
磁場測定器。

【請求項3】

請求項１に記載の磁場測定器であって、
前記磁気インピーダンス素子において、前記周波数が増大するにしたがい、前記インピーダンス変化率の最大値が小さくなる、
磁場測定器。

【請求項4】

請求項１に記載の磁場測定器であって、
前記磁気インピーダンス素子において、前記被測定磁場が測定可能な上限以下である場合、前記被測定磁場が増大するにしたがって前記インピーダンス変化率も増大する、
磁場測定器。

【請求項5】

請求項４に記載の磁場測定器であって、
前記磁気インピーダンス素子において、前記被測定磁場が測定可能な上限を超えている場合、前記被測定磁場が増大するにしたがって前記インピーダンス変化率が減少する、
磁場測定器。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれか一項に記載の磁場測定器であって、
前記被測定磁場から、前記磁気インピーダンス素子の出力に応じた負帰還磁場を減じて、前記磁気インピーダンス素子に与える、
磁場測定器。

【請求項7】

請求項１ないし５のいずれか一項に記載の磁場測定器であって、
前記磁気インピーダンス素子が、第一磁性体薄膜と、第二磁性体薄膜と、第三磁性体薄膜と、第四磁性体薄膜とを有するブリッジ回路を備え、
前記第一磁性体薄膜と、前記第二磁性体薄膜とが並列に接続され、
前記第三磁性体薄膜と、前記第四磁性体薄膜とが並列に接続され、
前記第一磁性体薄膜と、前記第三磁性体薄膜とが直列に接続され、
前記第二磁性体薄膜と、前記第四磁性体薄膜とが直列に接続され、
前記第一磁性体薄膜の磁化容易方向と、前記第四磁性体薄膜の磁化容易方向とが同じ向きであり、
前記第二磁性体薄膜の磁化容易方向と、前記第三磁性体薄膜の磁化容易方向とが同じ向きであり、
前記第一磁性体薄膜の磁化容易方向と、前記第二磁性体薄膜の磁化容易方向とが直交し、
前記第一磁性体薄膜の磁化容易方向とも、前記第二磁性体薄膜の磁化容易方向とも異なる向きのバイアス磁界が印加され、
前記第一磁性体薄膜と前記第三磁性体薄膜とを接続する点と、前記第二磁性体薄膜と前記第四磁性体薄膜とを接続する点との間の電圧が出力される、
磁場測定器。

【請求項8】

請求項１ないし５のいずれか一項に記載の磁場測定器であって、
前記磁気インピーダンス素子が、ピックアップコイルを有する、
磁場測定器。

【請求項9】

請求項１ないし５のいずれか一項に記載の磁場測定器であって、
前記磁気インピーダンス素子が、
第一アモルファス磁性体層と、
第二アモルファス磁性体層と、
前記第一アモルファス磁性体層と前記第二アモルファス磁性体層との間に配置された導体とを有する磁場測定器。

【請求項10】

請求項９に記載の磁場測定器であって、
前記第一アモルファス磁性体層と前記導体との間に配置された第一絶縁体と、
前記第二アモルファス磁性体層と前記導体との間に配置された第二絶縁体と、
を有する磁場測定器。

【請求項11】

請求項１ないし５のいずれか一項に記載の磁場測定器であって、
前記磁気インピーダンス素子が、アモルファス薄膜、アモルファスワイヤまたはアモルファスリボンを有する磁場測定器。

【請求項12】

請求項１ないし５のいずれか一項に記載の磁場測定器であって、
前記磁気インピーダンス素子が、少なくとも一つの軸成分の磁場を測定する磁場測定器。

【請求項13】

請求項１ないし５のいずれか一項に記載の磁場測定器であって、
前記測定範囲設定部が、測定可能な前記被測定磁場の上限を小さくしていく磁場測定器。

【請求項14】

請求項１ないし５のいずれか一項に記載の磁場測定器であって、
磁気ノイズを低減するものである磁場測定器。

【請求項15】

請求項１ないし５のいずれか一項に記載の磁場測定器であって、
前記駆動信号が正弦波、矩形波またはパルス波である磁場測定器。

【請求項16】

請求項１ないし５のいずれか一項に記載の磁場測定器であって、
前記駆動信号がチャープ信号である磁場測定器。

【請求項17】

請求項１ないし５のいずれか一項に記載の磁場測定器であって、
前記駆動信号が所定の帯域内の周波数をとる帯域信号である磁場測定器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁場の測定に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、磁気インピーダンス素子などを用いた磁気センサが知られている（例えば、特許文献１～４を参照）。また、磁気センサを色々な回路に組み込むことも知られている（例えば、特許文献５～７を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－２５６１０９号公報

【特許文献2】特開２００１－２２１８３７号公報

【特許文献3】特開２０００－２９２５１２号公報

【特許文献4】特開２０００－１８０５２１号公報

【特許文献5】特開２０１７－１３３９９３号公報

【特許文献6】特開２０１８－７８２１号公報

【特許文献7】特開２０１９－１２４６６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、磁気インピーダンス素子を用いた磁気センサにおいては、測定できる磁場の範囲が限られている。よって、磁場の測定に際しては、磁場を測定できる範囲を適切に設定する必要がある。

【0005】

そこで、本発明は、磁場を測定できる範囲の設定の労力の軽減を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明にかかる磁場測定器は、被測定磁場を測定するものであって、前記被測定磁場に応じてインピーダンス変化率が変化する磁気インピーダンス素子と、前記磁気インピーダンス素子に駆動信号を付与する駆動信号付与部と、前記被測定磁場を測定できる測定範囲を設定する測定範囲設定部とを備え、前記駆動信号の周波数に応じて、前記被測定磁場と前記インピーダンス変化率との関係が変化し、前記測定範囲設定部が、前記周波数を設定することにより、前記測定範囲を設定するように構成される。

【0007】

上記のように構成された磁場測定器は、被測定磁場を測定するものである。磁気インピーダンス素子は、前記被測定磁場に応じてインピーダンス変化率が変化するものである。駆動信号付与部が、前記磁気インピーダンス素子に駆動信号を付与する。測定範囲設定部が、前記被測定磁場を測定できる測定範囲を設定する。前記駆動信号の周波数に応じて、前記被測定磁場と前記インピーダンス変化率との関係が変化する。前記測定範囲設定部が、前記周波数を設定することにより、前記測定範囲を設定する。

【0008】

なお、本発明にかかる磁場測定器は、前記磁気インピーダンス素子において、前記周波数が増大するにしたがい、測定可能な前記被測定磁場の上限が大きくなるようにしてもよい。

【0009】

なお、本発明にかかる磁場測定器は、前記磁気インピーダンス素子において、前記周波数が増大するにしたがい、前記インピーダンス変化率の最大値が小さくなるようにしてもよい。

【0010】

なお、本発明にかかる磁場測定器は、前記磁気インピーダンス素子において、前記被測定磁場が測定可能な上限以下である場合、前記被測定磁場が増大するにしたがって前記インピーダンス変化率も増大するようにしてもよい。

【0011】

なお、本発明にかかる磁場測定器は、前記磁気インピーダンス素子において、前記被測定磁場が測定可能な上限を超えている場合、前記被測定磁場が増大するにしたがって前記インピーダンス変化率が減少するようにしてもよい。

【0012】

なお、本発明にかかる磁場測定器は、前記被測定磁場から、前記磁気インピーダンス素子の出力に応じた負帰還磁場を減じて、前記磁気インピーダンス素子に与えるようにしてもよい。

【0013】

なお、本発明にかかる磁場測定器は、前記磁気インピーダンス素子が、第一磁性体薄膜と、第二磁性体薄膜と、第三磁性体薄膜と、第四磁性体薄膜とを有するブリッジ回路を備え、前記第一磁性体薄膜と、前記第二磁性体薄膜とが並列に接続され、前記第三磁性体薄膜と、前記第四磁性体薄膜とが並列に接続され、前記第一磁性体薄膜と、前記第三磁性体薄膜とが直列に接続され、前記第二磁性体薄膜と、前記第四磁性体薄膜とが直列に接続され、前記第一磁性体薄膜の磁化容易方向と、前記第四磁性体薄膜の磁化容易方向とが同じ向きであり、前記第二磁性体薄膜の磁化容易方向と、前記第三磁性体薄膜の磁化容易方向とが同じ向きであり、前記第一磁性体薄膜の磁化容易方向と、前記第二磁性体薄膜の磁化容易方向とが直交し、前記第一磁性体薄膜の磁化容易方向とも、前記第二磁性体薄膜の磁化容易方向とも異なる向きのバイアス磁界が印加され、前記第一磁性体薄膜と前記第三磁性体薄膜とを接続する点と、前記第二磁性体薄膜と前記第四磁性体薄膜とを接続する点との間の電圧が出力されるようにしてもよい。

【0014】

なお、本発明にかかる磁場測定器は、前記磁気インピーダンス素子が、ピックアップコイルを有するようにしてもよい。

【0015】

なお、本発明にかかる磁場測定器は、前記磁気インピーダンス素子が、第一アモルファス磁性体層と、第二アモルファス磁性体層と、前記第一アモルファス磁性体層と前記第二アモルファス磁性体層との間に配置された導体とを有するようにしてもよい。

【0016】

なお、本発明にかかる磁場測定器は、前記第一アモルファス磁性体層と前記導体との間に配置された第一絶縁体と、前記第二アモルファス磁性体層と前記導体との間に配置された第二絶縁体とを有するようにしてもよい。

【0017】

なお、本発明にかかる磁場測定器は、前記磁気インピーダンス素子が、アモルファス薄膜、アモルファスワイヤまたはアモルファスリボンを有するようにしてもよい。

【0018】

なお、本発明にかかる磁場測定器は、前記磁気インピーダンス素子が、少なくとも一つの軸成分の磁場を測定するようにしてもよい。

【0019】

なお、本発明にかかる磁場測定器は、前記測定範囲設定部が、測定可能な前記被測定磁場の上限を小さくしていくようにしてもよい。

【0020】

なお、本発明にかかる磁場測定器は、磁気ノイズを低減するものであるようにしてもよい。

【0021】

なお、本発明にかかる磁場測定器は、前記駆動信号が正弦波、矩形波またはパルス波であるようにしてもよい。

【0022】

なお、本発明にかかる磁場測定器は、前記駆動信号がチャープ信号であるようにしてもよい。

【0023】

なお、本発明にかかる磁場測定器は、前記駆動信号が所定の帯域内の周波数をとる帯域信号であるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の第一の実施形態にかかる磁場測定器の構成を示す機能ブロック図である。

【図2】磁気インピーダンス素子１０の特性を示すグラフである。

【図3】本発明の第二の実施形態にかかる磁場測定器１の構成を示す機能ブロック図である。

【図4】本発明の第三の実施形態にかかる磁場測定器１における磁気インピーダンス素子１０の構成を示す図である。

【図5】本発明の第四の実施形態（図５（ａ））およびその変形例（図５（ｂ））にかかる磁場測定器１における磁気インピーダンス素子１０の構成を示す図である。

【図6】本発明の第四の実施形態のさらなる変形例にかかる磁気インピーダンス素子１０の構成を示す図である。

【図7】本発明の第五の実施形態にかかる磁場測定器１における駆動信号付与部１２の構成を示す機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

【0026】

第一の実施形態
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる磁場測定器の構成を示す機能ブロック図である。本発明の第一の実施形態にかかる磁場測定器１は、磁気インピーダンス素子１０、駆動信号付与部１２、増幅器１４、検波部１５、測定範囲設定部１６を備える。

【0027】

磁場測定器１は、被測定磁場を測定する。被測定磁場は、微弱磁場（例えば、心磁）である場合も、強い磁場（例えば、インフラの非破壊検査の際に測定するような磁場）である場合もありうる。

【0028】

磁気インピーダンス素子１０は、被測定磁場に応じてインピーダンス変化率が変化するものである。磁気インピーダンス素子１０は、ピックアップコイルを有する。磁気インピーダンス素子１０は、少なくとも一つの軸成分（１軸、２軸、３軸、…）の磁場を測定する。

【0029】

増幅器１４は、磁気インピーダンス素子１０の出力（例えば、電圧）を増幅する。検波部１５は、増幅器１４の出力を検波する。駆動信号付与部１２は、磁気インピーダンス素子１０に駆動信号を付与する。測定範囲設定部１６は、被測定磁場を測定できる測定範囲を設定する。

【0030】

なお、駆動信号の周波数に応じて、被測定磁場とインピーダンス変化率との関係が変化する。また、測定範囲設定部１６が、駆動信号の周波数（以後、「駆動周波数」ということがある）を設定することにより、測定範囲を設定する。

【0031】

駆動信号は、例えば、正弦波、矩形波、パルス波またはチャープ信号である。

【0032】

図２は、磁気インピーダンス素子１０の特性を示すグラフである。図２においては、駆動周波数ｆ１の場合の特性と、駆動周波数ｆ２の場合の特性と、駆動周波数ｆ３の場合の特性が図示されている。ただし、ｆ１＜ｆ２＜ｆ３である。

【0033】

駆動周波数ｆ１の場合の特性を参照して、被測定磁場がＨ１のときに、インピーダンス変化率が最大値Ｒ１をとる。被測定磁場がＨ１以下である場合、被測定磁場が増大するにしたがってインピーダンス変化率も増大する。被測定磁場がＨ１を超えている場合、被測定磁場が増大するにしたがってインピーダンス変化率が減少する。よって、被測定磁場が０以上Ｈ１以下であれば、インピーダンス変化率から被測定磁場を一意に定めることができる。すなわち、測定可能な被測定磁場の上限がＨ１である。

【0034】

駆動周波数ｆ２の場合も、同様に、測定可能な被測定磁場の上限がＨ２である。ただし、被測定磁場がＨ２のときに、インピーダンス変化率が最大値Ｒ２をとる。被測定磁場がＨ２以下である場合、被測定磁場が増大するにしたがってインピーダンス変化率も増大する。被測定磁場がＨ２を超えている場合、被測定磁場が増大するにしたがってインピーダンス変化率が減少する。

【0035】

駆動周波数ｆ３の場合も、同様に、測定可能な被測定磁場の上限がＨ３である。ただし、被測定磁場がＨ３のときに、インピーダンス変化率が最大値Ｒ３をとる。被測定磁場がＨ３以下である場合、被測定磁場が増大するにしたがってインピーダンス変化率も増大する。被測定磁場がＨ３を超えている場合、被測定磁場が増大するにしたがってインピーダンス変化率が減少する。

【0036】

なお、Ｈ１＜Ｈ２＜Ｈ３である。また、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３である。

【0037】

ここで、磁気インピーダンス素子１０において、駆動周波数がｆ１、ｆ２、ｆ３と増大するにしたがい、測定可能な被測定磁場の上限がＨ１、Ｈ２、Ｈ３と大きくなる一方で、インピーダンス変化率の最大値がＲ１、Ｒ２、Ｒ３と小さくなる。

【0038】

よって、駆動周波数を設定すると、測定可能な被測定磁場の上限（ひいては、測定範囲）を設定することができる。

【0039】

例えば、微弱な磁場を測定する際に、飽和を避けるために、駆動周波数がｆ３、ｆ２、ｆ１と減少させていくことで、測定可能な被測定磁場の上限をＨ３、Ｈ２、Ｈ１と小さくしていくことが考えられる。この場合、インピーダンス変化率の最大値は、Ｒ３、Ｒ２、Ｒ１と大きくなっていくので、感度は、Ｒ３／Ｈ３、Ｒ２／Ｈ２、Ｒ１／Ｈ１と高くなっていく。

【0040】

次に、第一の実施形態の動作を説明する。

【0041】

まず、被測定磁場（例えば、心磁）が、磁場測定器１に与えられる。被測定磁場に応じて、磁気インピーダンス素子１０のインピーダンス変化率が変化し、インピーダンス変化率に応じた出力（例えば、電圧）が、磁気インピーダンス素子１０から出力される。磁気インピーダンス素子１０の出力は、増幅器１４によって増幅され、検波部１５によって検波される。ただし、増幅器１４は検波部１５の後にあってもよく、検波部１５の前後両方にあってもよい。

【0042】

なお、磁気インピーダンス素子１０には、駆動信号付与部１２から駆動信号が付与されている。すると、磁気インピーダンス素子１０の出力は駆動信号で変調されているといえるので、検波部１５によって検波（復調）することで、被測定磁場の測定データを取得することができる。

【0043】

検波部１５の出力は、測定範囲設定部１６に与えられる。測定範囲設定部１６は、検波部１５の出力に基づき、被測定磁場を測定できる測定範囲を設定する。例えば、検波部１５の出力が、測定可能な被測定磁場の上限よりも非常に小さい場合は、駆動周波数を徐々に小さくしていき（例えば、ｆ３、ｆ２、ｆ１と小さくしていく（図２参照））、測定可能な被測定磁場の上限を小さくしていく（例えば、Ｈ３、Ｈ２、Ｈ１と小さくしていく（図２参照））。なお、上述のように、測定範囲設定部１６は、検波部１５の出力に基づいて自動的に動作してもよいが、測定範囲設定部１６をユーザが手動で操作するようにすることも考えられる。

【0044】

第一の実施形態によれば、駆動周波数を変更すれば、磁場を測定できる測定範囲の設定を行えるので、測定範囲の設定の労力を軽減することができる。

【0045】

なお、第一の実施形態にかかる磁場測定器１に、磁気ノイズを低減する要素を追加してもよい。磁気ノイズを低減する要素は、周知であり、説明を省略する（特許文献５（特開２０１７－１３３９９３号公報）、特許文献６（特開２０１８－７８２１号公報）および特許文献７（特開２０１９－１２４６６１号公報）を参照）。

【0046】

第二の実施形態
第二の実施形態は、ループフィルタ１８および負帰還用コイル１９を備えた点が、第一の実施形態と異なる。

【0047】

図３は、本発明の第二の実施形態にかかる磁場測定器１の構成を示す機能ブロック図である。本発明の第一の実施形態にかかる磁場測定器１は、磁気インピーダンス素子１０、駆動信号付与部１２、増幅器１４、検波部１５、測定範囲設定部１６、ループフィルタ１８、負帰還用コイル１９を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を省略する。

【0048】

磁気インピーダンス素子１０、駆動信号付与部１２、増幅器１４、検波部１５および測定範囲設定部１６は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。

【0049】

ループフィルタ１８は、検波部１５の出力を受け、負帰還用コイル１９に与える。負帰還用コイル１９は、磁気インピーダンス素子１０の出力を、ループフィルタ１８を介して、受ける。負帰還用コイル１９は、さらに、磁気インピーダンス素子１０の出力に応じた負帰還磁場を生成する。磁気インピーダンス素子１０には、被測定磁場から負帰還磁場を減じた磁場が与えられる。

【0050】

次に、第二の実施形態の動作を説明する。ただし、第一の実施形態の動作と同様な部分は説明を省略する。

【0051】

検波部１５の出力は、測定範囲設定部１６のみならず、ループフィルタ１８を介して、負帰還用コイル１９にも与えられる。負帰還用コイル１９により、磁気インピーダンス素子１０の出力に応じた負帰還磁場が生成される。被測定磁場から負帰還磁場が減じられて磁気インピーダンス素子１０に与えられる。

【0052】

第二の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。

【0053】

しかも、第二の実施形態によれば、増幅器１４のゲインを大きくすることにより、被測定磁場と検波部１５の出力との比をほぼ一定に保つことができる。

【0054】

第三の実施形態
第三の実施形態は、磁気インピーダンス素子１０がブリッジ回路を備えた点が、磁気インピーダンス素子１０がピックアップコイルを有する第一の実施形態と異なる。

【0055】

図４は、本発明の第三の実施形態にかかる磁場測定器１における磁気インピーダンス素子１０の構成を示す図である。駆動信号付与部１２、増幅器１４、検波部１５および測定範囲設定部１６は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する（図１参照）。

【0056】

第三の実施形態にかかる磁場測定器１における磁気インピーダンス素子１０が、高周波電源２０、第一磁性体薄膜２１、第二磁性体薄膜２２、第三磁性体薄膜２３、第四磁性体薄膜２４、電圧出力部２５を有するブリッジ回路を備える。

【0057】

高周波電源２０は、ブリッジ回路に高周波数の電圧を与える電源である。第一磁性体薄膜２１と、第二磁性体薄膜２２とが並列に接続されている。第三磁性体薄膜２３と、第四磁性体薄膜２４とが並列に接続されている。第一磁性体薄膜２１と、第三磁性体薄膜２３とが直列に接続されている。第二磁性体薄膜２２と、第四磁性体薄膜２４とが直列に接続されている。

【0058】

第一磁性体薄膜２１の磁化容易方向ｄ１と、第四磁性体薄膜２４の磁化容易方向ｄ４とが同じ向きである。ただし、第一磁性体薄膜２１および第四磁性体薄膜２４の異方性定数はＫｕである。

【0059】

第二磁性体薄膜２２の磁化容易方向ｄ２と、第三磁性体薄膜２３の磁化容易方向ｄ３とが同じ向きである。ただし、第二磁性体薄膜２２および第三磁性体薄膜２３の異方性定数もＫｕである。

【0060】

第一磁性体薄膜２１の磁化容易方向ｄ１と、第二磁性体薄膜２２の磁化容易方向ｄ２とが直交する。

【0061】

第一磁性体薄膜２１の磁化容易方向ｄ１とも、第二磁性体薄膜２２の磁化容易方向ｄ２とも異なる向きのバイアス磁界が印加される。例えば、バイアス磁界の向きは、磁化容易方向ｄ１とも磁化容易方向ｄ２とも４５°の角度を成す。

【0062】

なお、第一磁性体薄膜２１の磁化ベクトルｍ１、第二磁性体薄膜２２の磁化ベクトルｍ２、第三磁性体薄膜２３の磁化ベクトルｍ３および第四磁性体薄膜２４の磁化ベクトルｍ４の向きは、バイアス磁界の向きと同じものとなる。

【0063】

第一磁性体薄膜２１と第三磁性体薄膜２３とを接続する点と、第二磁性体薄膜２２と第四磁性体薄膜２４とを接続する点との間の電圧が出力される。電圧出力部２５は、この電圧を出力する。

【0064】

次に、第三の実施形態の動作を説明する。ただし、駆動信号付与部１２、増幅器１４、検波部１５、測定範囲設定部１６およびループフィルタ１８に関する動作は、第一の実施形態の動作と同様であり、説明を省略する。

【0065】

まず、磁気インピーダンス素子１０に、被測定磁場が印加される。被測定磁場の向きは、第二磁性体薄膜２２の磁化容易方向ｄ２と同じものである。

【0066】

すると、第一磁性体薄膜２１の磁化ベクトルｍ１は磁化容易方向ｄ１から遠ざかる方向に回転するので、第一磁性体薄膜２１のインピーダンスが増大する。同様に、第四磁性体薄膜２４の磁化ベクトルｍ４も磁化容易方向ｄ４から遠ざかる方向に回転するので、第四磁性体薄膜２４のインピーダンスも増大する。

【0067】

一方、第二磁性体薄膜２２の磁化ベクトルｍ２は磁化容易方向ｄ２に近づく方向に回転するので、第二磁性体薄膜２２のインピーダンスが低下する。同様に、第三磁性体薄膜２３の磁化ベクトルｍ３も磁化容易方向ｄ３に近づく方向に回転するので、第三磁性体薄膜２３のインピーダンスも低下する。

【0068】

すると、第一磁性体薄膜２１と第三磁性体薄膜２３とを接続する点の電位が下がる。一方、第二磁性体薄膜２２と第四磁性体薄膜２４とを接続する点の電位が上がる。よって、第一磁性体薄膜２１と第三磁性体薄膜２３とを接続する点と、第二磁性体薄膜２２と第四磁性体薄膜２４とを接続する点との間の電圧が、被測定磁場に応じて変化する。この電圧が、電圧出力部２５から出力される。

【0069】

第三の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。

【0070】

第四の実施形態
第四の実施形態は、磁気インピーダンス素子１０がアモルファス磁性体層を備えた点が、磁気インピーダンス素子１０がピックアップコイルを有する第一の実施形態と異なる。

【0071】

図５は、本発明の第四の実施形態（図５（ａ））およびその変形例（図５（ｂ））にかかる磁場測定器１における磁気インピーダンス素子１０の構成を示す図である。駆動信号付与部１２、増幅器１４、検波部１５および測定範囲設定部１６は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する（図１参照）。

【0072】

図５（ａ）を参照して、磁気インピーダンス素子１０は、第一アモルファス磁性体層と、第二アモルファス磁性体層と、導体とを有する。ただし、導体（例えば、銅）は、第一アモルファス磁性体層と第二アモルファス磁性体層との間に配置されている。

【0073】

第四の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。

【0074】

なお、第四の実施形態によれば、導体が、第一アモルファス磁性体層と第二アモルファス磁性体層とに接しているが、必ずしも、接していなくてもよい。

【0075】

すなわち、図５（ｂ）を参照して、磁気インピーダンス素子１０が、第一アモルファス磁性体層と、第二アモルファス磁性体層と、導体と、第一絶縁体と、第二絶縁体とを有する。第一絶縁体は、第一アモルファス磁性体層と導体との間に配置されている。第二絶縁体は、第二アモルファス磁性体層と導体との間に配置されている。

【0076】

また、図５（ｂ）に示す変形例に、さらにアモルファス磁性体層および絶縁体層を追加してもよい。図６は、本発明の第四の実施形態のさらなる変形例にかかる磁気インピーダンス素子１０の構成を示す図である。

【0077】

図６を参照して、図５（ｂ）に示す変形例の第一アモルファス磁性体層の上および第二アモルファス磁性体層の下に、絶縁体層およびアモルファス磁性体層が配置されている。ただし、第一アモルファス磁性体層の上の絶縁体層は、第一アモルファス磁性体層およびアモルファス磁性体層の間に配置されている。第二アモルファス磁性体層の下の絶縁体層は、第二アモルファス磁性体層およびアモルファス磁性体層の間に配置されている。

【0078】

なお、第四の実施形態においては変形例も含め、磁気インピーダンス素子１０が第一および第二アモルファス磁性体層を備えているが、磁気インピーダンス素子１０がアモルファスワイヤまたはアモルファスリボンを有するようにしてもよい。磁気インピーダンス素子１０がアモルファス薄膜を有するようにしてもよい。

【0079】

第五の実施形態
第五の実施形態は、駆動信号が帯域信号である点が、第一の実施形態と異なる。

【0080】

図７は、本発明の第五の実施形態にかかる磁場測定器１における駆動信号付与部１２の構成を示す機能ブロック図である。なお、磁気インピーダンス素子１０、増幅器１４、検波部１５および測定範囲設定部１６は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する（図１参照）。

【0081】

第五の実施形態にかかる駆動信号付与部１２は、所定の帯域（中心周波数flo[MHz]かつ帯域幅Ｂ[Hz]の帯域）内の周波数をとる帯域信号を駆動信号として出力するものであり、Ｓ／Ｐ変換部３１、ナイキストフィルタ３２ａ、３２ｂ、キャリア信号源３３、９０度移相器３４、ミキサ３６ａ、３６ｂ、加算器３８を有する。

【0082】

Ｓ／Ｐ変換部３１は、チップレート２Ｂ[sps]のランダムパターンデータ（ＰＮ符号またはＭ系列といった自己相関の強いものが好ましい）を受け、パラレル信号に変換して、ナイキストフィルタ３２ａおよび３２ｂに与える。ナイキストフィルタ３２ａ、３２ｂは、Ｓ／Ｐ変換部３１の出力をフィルタリングして、それぞれ、ミキサ３６ａ、３６ｂに与える。キャリア信号源３３は、キャリア信号（周波数flo[MHz]）を出力する。９０度移相器３４は、キャリア信号を受け、位相を９０度変えて出力する。ミキサ３６ａは、ナイキストフィルタ３２ａの出力と９０度移相器３４の出力とを乗算して出力する。ミキサ３６ｂは、ナイキストフィルタ３２ｂの出力とキャリア信号とを乗算して出力する。加算器３８は、ミキサ３６ａの出力と、ミキサ３６ｂの出力とを加算して出力する。すると、加算器３８の出力が、帯域信号（帯域幅Ｂ[Hz]、中心周波数flo[MHz]）となる。

【0083】

次に、第五の実施形態の動作を説明する。ただし、磁気インピーダンス素子１０、増幅器１４、検波部１５、測定範囲設定部１６およびループフィルタ１８に関する動作は、第一の実施形態の動作と同様であり、説明を省略する。

【0084】

チップレート２Ｂ[sps]のランダムパターンデータが、Ｓ／Ｐ変換部３１によりパラレル信号に変換され、ナイキストフィルタ３２ａ、３２ｂを介して、それぞれ、ミキサ３６ａ、３６ｂに与えられる。ナイキストフィルタ３２ａの出力は、ミキサ３６ａによって、キャリア信号の位相を９０度変えたものと乗算される。ナイキストフィルタ３２ｂの出力は、ミキサ３６ｂによって、キャリア信号と乗算される。ミキサ３６ａの出力と、ミキサ３６ｂの出力とが、加算器３８によって加算され、帯域信号（帯域幅Ｂ[Hz]、中心周波数flo[MHz]）となる。

【0085】

第五の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。

【符号の説明】

【0086】

１ 磁場測定器
１０ 磁気インピーダンス素子
１２ 駆動信号付与部
１４ 増幅器
１５ 検波部
１６ 測定範囲設定部
１８ ループフィルタ
１９ 負帰還用コイル
２０ 高周波電源
２１ 第一磁性体薄膜
２２ 第二磁性体薄膜
２３ 第三磁性体薄膜
２４ 第四磁性体薄膜
２５ 電圧出力部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】