(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】P2024013986
(43)【公開日】2024-02-01
(54)【発明の名称】磁気検出器
(51)【国際特許分類】
G01R 33/02 20060101AFI20240125BHJP
【ＦＩ】
G01R33/02 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022116491
(22)【出願日】2022-07-21
(71)【出願人】
【識別番号】000116655
【氏名又は名称】愛知製鋼株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000648
【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】板淵 史栞
(72)【発明者】
【氏名】河野 剛健
【テーマコード（参考）】
2G017
【Ｆターム（参考）】
2G017AA01
2G017AC09
2G017BA05
(57)【要約】
【課題】検出回路の出力値が直流磁場の影響を受けにくくすることにより磁気検出性能を向上できる磁気検出器を提供すること。
【解決手段】磁気検出器１，２は、励磁電流ＩＩＮが供給された際に磁場の強さに対応して磁化変化を生じる感磁体１１、および、感磁体１１に巻回され感磁体１１の磁化変化により生じる誘導電圧を出力する検出コイル１２を備えるマグネトインピーダンスセンサ素子１０と、検出コイル１２の一端に接続され、サンプリングスイッチがオン動作の際の検出コイル１２の出力電圧を保持するサンプルホールド回路２２，３２と、サンプルホールド回路２２，３２の出力側に接続される増幅回路２４，３３と、増幅回路２４，３３の出力側に接続される後段ハイパスフィルタ２５，３５とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】磁気検出器１，２は、励磁電流ＩＩＮが供給された際に磁場の強さに対応して磁化変化を生じる感磁体１１、および、感磁体１１に巻回され感磁体１１の磁化変化により生じる誘導電圧を出力する検出コイル１２を備えるマグネトインピーダンスセンサ素子１０と、検出コイル１２の一端に接続され、サンプリングスイッチがオン動作の際の検出コイル１２の出力電圧を保持するサンプルホールド回路２２，３２と、サンプルホールド回路２２，３２の出力側に接続される増幅回路２４，３３と、増幅回路２４，３３の出力側に接続される後段ハイパスフィルタ２５，３５とを備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
励磁電流が供給された際に磁場の強さに対応して磁化変化を生じる感磁体、および、前記感磁体に巻回され前記感磁体の前記磁化変化により生じる誘導電圧を出力する検出コイルを備えるマグネトインピーダンスセンサ素子と、
前記検出コイルの一端に接続され、サンプリングスイッチがオン動作の際の前記検出コイルの出力電圧を保持するサンプルホールド回路と、
前記サンプルホールド回路の出力側に接続される増幅回路と、
前記増幅回路の出力側に接続される後段ハイパスフィルタと、
を備える、磁気検出器。
前記検出コイルの一端に接続され、サンプリングスイッチがオン動作の際の前記検出コイルの出力電圧を保持するサンプルホールド回路と、
前記サンプルホールド回路の出力側に接続される増幅回路と、
前記増幅回路の出力側に接続される後段ハイパスフィルタと、
を備える、磁気検出器。
【請求項2】
前記サンプルホールド回路の出力側に接続される前段ハイパスフィルタをさらに備え、
前記増幅回路は、前記前段ハイパスフィルタの出力側に接続される、請求項１に記載の磁気検出器。
前記増幅回路は、前記前段ハイパスフィルタの出力側に接続される、請求項１に記載の磁気検出器。
【請求項3】
前記サンプルホールド回路は、前記サンプリングスイッチのオン動作中における前記検出コイルの出力電圧変動を保持し、
前記増幅回路は、前記前段ハイパスフィルタの出力に対して積分処理を行うと共に増幅処理を行い、かつ、前記積分処理によって前記出力電圧変動をオフセット成分に変換し、
前記後段ハイパスフィルタは、前記オフセット成分を除去する、請求項２に記載の磁気検出器。
前記増幅回路は、前記前段ハイパスフィルタの出力に対して積分処理を行うと共に増幅処理を行い、かつ、前記積分処理によって前記出力電圧変動をオフセット成分に変換し、
前記後段ハイパスフィルタは、前記オフセット成分を除去する、請求項２に記載の磁気検出器。
【請求項4】
前記サンプルホールド回路は、前記サンプリングスイッチのオンオフ動作によりアクイジション時間およびセトリング時間の少なくとも一方における出力電圧変動を保持し、
前記増幅回路は、前記前段ハイパスフィルタの出力に対して積分処理を行うと共に増幅処理を行い、かつ、前記積分処理によって前記出力電圧変動をオフセット成分に変換し、
前記後段ハイパスフィルタは、前記オフセット成分を除去する、請求項２に記載の磁気検出器。
前記増幅回路は、前記前段ハイパスフィルタの出力に対して積分処理を行うと共に増幅処理を行い、かつ、前記積分処理によって前記出力電圧変動をオフセット成分に変換し、
前記後段ハイパスフィルタは、前記オフセット成分を除去する、請求項２に記載の磁気検出器。
【請求項5】
前記増幅回路の出力側と前記検出コイルの一端とは、非接続であって、帰還回路を有しない、請求項２に記載の磁気検出器。
【請求項6】
前記増幅回路の出力側と前記検出コイルの一端とを接続し、ローパスフィルタにより構成される帰還回路をさらに備える、請求項１に記載の磁気検出器。
【請求項7】
前記帰還回路は、前記ローパスフィルタを通過する所定の周波数帯域の帰還電流により生じる帰還磁場により前記マグネトインピーダンスセンサ素子に印加される外部磁場の一部を相殺し、前記誘導電圧および前記帰還電流により生じる帰還電圧を合算した合算電圧を前記サンプルホールド回路に保持させ、
前記後段ハイパスフィルタは、前記増幅回路の出力に含まれる成分であって、前記帰還電流により生じる前記帰還電圧の成分を除去する、請求項６に記載の磁気検出器。
前記後段ハイパスフィルタは、前記増幅回路の出力に含まれる成分であって、前記帰還電流により生じる前記帰還電圧の成分を除去する、請求項６に記載の磁気検出器。
【請求項8】
前記後段ハイパスフィルタは、
ＬＣＲの少なくとも２つの要素により構成される回路、
オペアンプを有するハイパスフィルタ回路、
デジタル変換した後にデジタル信号処理を実行する信号処理部、
前記増幅回路の出力から、前記増幅回路の出力に対してローパスフィルタを介して得られた成分を減算する処理部、
前記増幅回路の出力のうち直流成分を基準電圧として前記増幅回路に付与するように構成された基準電圧補正部、
のいずれか１つにより構成される、請求項１～７のいずれか１項に記載の磁気検出器。
ＬＣＲの少なくとも２つの要素により構成される回路、
オペアンプを有するハイパスフィルタ回路、
デジタル変換した後にデジタル信号処理を実行する信号処理部、
前記増幅回路の出力から、前記増幅回路の出力に対してローパスフィルタを介して得られた成分を減算する処理部、
前記増幅回路の出力のうち直流成分を基準電圧として前記増幅回路に付与するように構成された基準電圧補正部、
のいずれか１つにより構成される、請求項１～７のいずれか１項に記載の磁気検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、磁気検出器に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１，２には、感磁体としてのアモルファス磁性ワイヤおよび検出コイルを用いて、検出対象磁場の強さを検出する磁気検出器が開示されている。アモルファス磁性ワイヤは、マグネトインピーダンス効果（ＭＩ効果）を生じる性質を有する。すなわち、アモルファス磁性ワイヤは、励磁電流が供給された際に、アモルファス磁性ワイヤに作用する磁場の強さに対応して磁化変化を生じる性質を有する。より詳細には、アモルファス磁性ワイヤは、作用する磁場の強さに対応して円周方向の透磁率が変化することにより、インピーダンスが変化する。アモルファス磁性ワイヤに検出コイルが巻回されており、検出コイルは、アモルファス磁性ワイヤの磁化変化により生じる誘導電圧を出力する。
【0003】
アモルファス磁性ワイヤに供給する励磁電流は、例えば、パルス電流または高周波電流とされる。アモルファス磁性ワイヤにパルス電流または高周波電流が供給されると、電流の立ち上がりのタイミングに、アモルファス磁性ワイヤには、作用する磁場の強さに対応した磁化変化が生じる。このとき、検出コイルには、アモルファス磁性ワイヤにおける磁化変化に起因する誘導電圧が発生する。
【0004】
検出コイルに生じる誘導電圧を検出するために、検出コイルには、検出回路が接続されている。特許文献１には、検出回路が、サンプルホールド回路、増幅回路を備える構成が開示されている。サンプルホールド回路は、励磁電流の供給のタイミングに対応してオン動作するサンプリングスイッチ、および、サンプリングスイッチのオン動作の際の出力を保持するためのホールドコンデンサを備える。増幅回路は、サンプルホールド回路の出力側に接続されている。
【0005】
特許文献２には、検出回路が、サンプルホールド回路、増幅回路、帰還回路を備える構成が開示されている。帰還回路は、増幅回路の出力端子と検出コイルの一端とを接続し、磁気的に負帰還をかけるように構成されている。そのため、アモルファス磁性ワイヤに磁場の直流成分が作用している状態において、検出コイルに帰還電流が流れることになり、磁場の直流成分を相殺することが可能な帰還磁場を発生させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０００－２５８５１７号公報
【特許文献2】特許第５９２４５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
磁気検出性能のさらなる高性能化が求められており、特に、地磁気や強磁性を持つ物質などの大きな直流磁場（例えば、数百μＴ）下において、微小な交流磁場（例えば、数ｎＴ）を検知したいという要望がある。
【0008】
ここで、特許文献１，２に開示の検出回路の出力値は、直流磁場の大きさによって変動することが発見された。直流磁場の大きさが大きいほど、検出回路の出力値が大きな値となる傾向がある。そこで、検出回路の出力値が、直流磁場の影響を受けにくくすることが望まれる。
【0009】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、検出回路の出力値が直流磁場の影響を受けにくくすることにより磁気検出性能を向上できる磁気検出器を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一態様は、励磁電流が供給された際に磁場の強さに対応して磁化変化を生じる感磁体、および、前記感磁体に巻回され前記感磁体の前記磁化変化により生じる誘導電圧を出力する検出コイルを備えるマグネトインピーダンスセンサ素子と、
前記検出コイルの一端に接続され、サンプリングスイッチがオン動作の際の前記検出コイルの出力電圧を保持するサンプルホールド回路と、
前記サンプルホールド回路の出力側に接続される増幅回路と、
前記増幅回路の出力側に接続される後段ハイパスフィルタと、
を備える、磁気検出器にある。
前記検出コイルの一端に接続され、サンプリングスイッチがオン動作の際の前記検出コイルの出力電圧を保持するサンプルホールド回路と、
前記サンプルホールド回路の出力側に接続される増幅回路と、
前記増幅回路の出力側に接続される後段ハイパスフィルタと、
を備える、磁気検出器にある。
【発明の効果】
【0011】
上記磁気検出器によれば、直流磁場の影響を受けたオフセット成分が増幅回路の出力に含まれるとしても、後段ハイパスフィルタによって当該オフセット成分を除去することができる。従って、検出回路の出力値は、直流磁場の影響を受けたオフセット成分を含まなくできる。その結果、検出回路は、直流磁場の影響を受けにくくなり、微小な交流磁場を高精度に検出することができる。
【0012】
以上のごとく、上記態様によれば、検出回路の出力値が直流磁場の影響を受けにくくすることにより磁気検出性能を向上できる磁気検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】実施形態１における磁気検出器の構成を示す図。
【図2】（ａ）は実施形態１における磁気検出器のうち後段ハイパスフィルタを備えない構成において理想的挙動を示す図。（ｂ）は実施形態１における磁気検出器のうち後段ハイパスフィルタを備えない構成において実際の挙動を示す図。（ｃ）は実施形態１における磁気検出器の挙動を示す図。
【図3】サンプルホールド回路の動作を説明する図。
【図5】実施形態２における磁気検出器の構成を示す図。
【図6】（ａ）は実施形態２における磁気検出器のうち後段ハイパスフィルタを備えない構成において理想的挙動を示す図。（ｂ）は実施形態２における磁気検出器のうち後段ハイパスフィルタを備えない構成において実際の挙動を示す図。（ｃ）は実施形態２における磁気検出器の挙動を示す図。
【図8】実施形態１の第１変形態様における磁気検出器の構成を示す図。
【図9】実施形態１の第２変形態様における磁気検出器の構成を示す図。
【図10】実施形態１の第３変形態様における磁気検出器の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0014】
磁気検出器は、磁場の強さを検出する目的であれば、種々適用可能である。例えば、磁気検出器は、電子コンパス、異物検知センサ、磁気ポジショニングシステムなどに用いることができる。
【0015】
前記磁気検出器において、前記マグネトインピーダンスセンサ素子を構成する前記感磁体は、磁性ワイヤ、特に、アモルファス磁性ワイヤを用いることができる。なお、前記感磁体は、励磁電流が供給された際に磁場の強さに対応して磁化変化を生じる性質を有すれば、アモルファス磁性ワイヤ以外を適用することもできる。また、前記感磁体に供給される前記励磁電流は、例えば、パルス電流または高周波電流などの周期的な電流を適用することができる。
【0016】
第一の態様として、前記磁気検出器は、前記サンプルホールド回路の出力側に接続される前段ハイパスフィルタをさらに備え、前記増幅回路は、前記前段ハイパスフィルタの出力側に接続される態様とすることができる。
【0017】
この場合、前記磁気検出器は、マグネトインピーダンスセンサ素子と、サンプルホールド回路と、前段ハイパスフィルタと、増幅回路と、後段ハイパスフィルタとを備える構成となる。前段ハイパスフィルタを備えることにより、直流磁気の影響成分の全てを取り除くことができると考えた。しかしながら、前段ハイパスフィルタを介したとしても、前段ハイパスフィルタにより直流磁気の影響成分の全てを取り除くことができず、前段ハイパスフィルタを通過した成分の中に、直流磁場の影響成分が含まれていることが分かった。ただし、前段ハイパスフィルタを通過した成分に含まれる直流磁場の影響成分は、後段ハイパスフィルタによって取り除くことができる。従って、検出回路の検出値には、直流磁場の影響成分が含まれていない状態とすることができる。
【0018】
特に、前記サンプルホールド回路は、前記サンプリングスイッチのオン動作中における前記検出コイルの出力電圧変動を保持し、前記増幅回路は、前記前段ハイパスフィルタの出力に対して積分処理を行うと共に増幅処理を行い、かつ、前記積分処理によって前記出力電圧変動をオフセット成分に変換し、前記後段ハイパスフィルタは、前記オフセット成分を除去すると良い。
【0019】
サンプリングスイッチのオン動作と検出コイルの出力との関係によって、前段ハイパスフィルタを通過した成分の中に、直流磁場の影響成分（オフセット成分）が含まれる状態になってしまう。このような構成であっても、後段ハイパスフィルタによって、確実にオフセット成分を除去することができる。
【0020】
また、前記サンプルホールド回路は、前記サンプリングスイッチのオンオフ動作によりアクイジション時間およびセトリング時間の少なくとも一方における出力電圧変動を保持し、前記増幅回路は、前記前段ハイパスフィルタの出力に対して積分処理を行うと共に増幅処理を行い、かつ、前記積分処理によって前記出力電圧変動をオフセット成分に変換し、前記後段ハイパスフィルタは、前記オフセット成分を除去すると良い。
【0021】
サンプリングスイッチのオンオフ動作によって、前段ハイパスフィルタを通過した成分の中に、直流磁場の影響成分（オフセット成分）が含まれる状態になってしまう。このような構成であっても、後段ハイパスフィルタによって、確実にオフセット成分を除去することができる。
【0022】
そして、第一の態様の前記磁気検出器においては、前記増幅回路の出力側と前記検出コイルの一端とは、非接続であって、帰還回路を有しない。
【0023】
第二の態様として、前記磁気検出器は、前記増幅回路の出力側と前記検出コイルの一端とを接続し、ローパスフィルタにより構成される帰還回路をさらに備える態様とすることができる。この場合、前記磁気検出器は、マグネトインピーダンスセンサ素子と、サンプルホールド回路と、増幅回路と、帰還回路と、後段ハイパスフィルタとを備える構成となる。
【0024】
この構成によれば、例えば、大きな直流磁場下において微小な交流磁場を検出したい場合において、マグネトインピーダンスセンサ素子が直流磁場の影響を受けにくくなり微小な交流磁場による影響によって誘導電圧を出力することができる。従って、マグネトインピーダンスセンサ素子の検出範囲を有効活用できる。
【0025】
特に、この構成においては、前記帰還回路は、前記ローパスフィルタを通過する所定の周波数帯域の帰還電流により生じる帰還磁場により前記マグネトインピーダンスセンサ素子に印加される外部磁場の一部を相殺し、前記誘導電圧および前記帰還電流により生じる帰還電圧を合算した合算電圧を前記サンプルホールド回路に保持させる。そこで、前記後段ハイパスフィルタは、前記増幅回路の出力に含まれる成分であって、前記帰還電流により生じる前記帰還電圧の成分を除去するようにすると良い。
【0026】
また、上記の第一の態様および第二の態様の磁気検出器において、前記後段ハイパスフィルタは、ＬＣＲの少なくとも２つの要素により構成される回路、オペアンプを有するハイパスフィルタ回路、デジタル変換した後にデジタル信号処理を実行する演算処理部、前記増幅回路の出力から、前記増幅回路の出力に対してローパスフィルタを通過して得られた所定の周波数帯域の成分を減算する処理部、前記増幅回路の出力のうち直流成分を基準電圧として、前記増幅回路に与える基準電圧補正部、のいずれか１つにより構成することができる。いずれの構成であっても、直流磁場の影響を抑制することができる。なお、ＬＣＲの少なくとも２つの要素により構成される回路には、例えば、ＣＲ回路、ＲＬ回路、ＬＣ回路、ＲＬＣ回路などが含まれる。
【0027】
（実施形態１）
１－１．磁気検出器１の構成
実施形態１における磁気検出器１の構成について、図１を参照して説明する。図１に示すように、本形態の磁気検出器１は、マグネトインピーダンスセンサ素子１０（以下において、「ＭＩセンサ素子」という。）と、検出回路２０とを備える。
１－１．磁気検出器１の構成
実施形態１における磁気検出器１の構成について、図１を参照して説明する。図１に示すように、本形態の磁気検出器１は、マグネトインピーダンスセンサ素子１０（以下において、「ＭＩセンサ素子」という。）と、検出回路２０とを備える。
【0028】
ＭＩセンサ素子１０は、ＭＩセンサ素子１０に作用する磁場ＢＩＮの強さに対応した電圧を出力するように構成されている。ＭＩセンサ素子１０は、感磁体１１と、検出コイル１２とを備える。
【0029】
感磁体１１は、励磁電流ＩＩＮが供給された際に、感磁体１１に作用する磁場ＢＩＮの強さに対応して磁化変化を生じる。詳細には、感磁体１１は、励磁電流ＩＩＮとしてパルス電流または高周波電流が供給された際に、作用する磁場ＢＩＮの強さに対応して円周方向の透磁率が変化することにより、インピーダンスが変化する。つまり、感磁体１１に磁場ＢＩＮが作用している状態において、感磁体１１に励磁電流ＩＩＮが供給されると、感磁体１１は、磁化変化を生じる。感磁体１１は、例えば、磁性ワイヤ、特に、アモルファス磁性ワイヤを適用する。
【0030】
検出コイル１２は、感磁体１１に巻回されている。感磁体１１に磁場ＢＩＮが作用しており、励磁電流ＩＩＮが供給されると、感磁体１１の磁化変化により、検出コイル１２には誘導電圧が生じる。従って、検出コイル１２は、感磁体１１の磁化変化により生じる誘導電圧を出力する。
【0031】
検出回路２０は、ＭＩセンサ素子１０に電気的に接続し、感磁体１１に作用する磁場ＢＩＮの強さを検出するように構成される。検出回路２０は、励磁回路２１、サンプルホールド回路２２（図１中「Ｓ／Ｈ」）、前段ハイパスフィルタ２３（図１中「ＨＰＦ１」）、プリアンプ２４、後段ハイパスフィルタ２５（図１中「ＨＰＦ２」）、バッファアンプ２６、および、基準電圧生成アンプ２７を備える。
【0032】
励磁回路２１は、感磁体１１に励磁電流ＩＩＮとしてのパルス電流または高周波電流を供給する。さらに、励磁回路２１は、励磁電流ＩＩＮの供給に同期して、検出コイル１２の誘導電圧をホールドするための信号Ｓ１を出力する。サンプルホールド回路２２は、検出コイル１２の一端に接続され、サンプリングスイッチおよびホールドコンデンサを備えて構成される。サンプルホールド回路２２のサンプリングスイッチは、励磁回路２１から出力された信号Ｓ１に基づいて、オンオフ動作を行う。そして、サンプルホールド回路２２は、サンプリングスイッチがオン動作の際の検出コイル１２の出力電圧を保持する。
【0033】
前段ハイパスフィルタ２３は、サンプルホールド回路２２の出力側に接続され、所定の周波数帯域より高い周波数帯域の信号を抽出する。前段ハイパスフィルタ２３は、例えば、ＬＣＲの少なくとも２つの要素により構成される回路や、微分回路などのオペアンプを用いた回路などの公知のハイパスフィルタ回路を適用することができる。さらに、前段ハイパスフィルタ２３は、前述の回路の他にも目的の機能を発揮することができれば、他の構成を適用することもできる。
【0034】
プリアンプ２４は、前段ハイパスフィルタ２３の出力側に接続される増幅回路である。プリアンプ２４は、前段ハイパスフィルタ２３の出力に対して積分処理を行うと共に増幅処理を行う。
【0035】
後段ハイパスフィルタ２５は、プリアンプ２４の出力側に接続され、所定の周波数帯域より高い周波数帯域の信号を抽出する。後段ハイパスフィルタ２５は、例えば、ＬＣＲの少なくとも２つの要素により構成される回路や、微分回路などのオペアンプを用いた回路などの公知のハイパスフィルタ回路を適用することができる。さらに、後段ハイパスフィルタ２５は、前述の回路の他にも目的の機能を発揮することができれば、他の構成を適用することもできる。
【0036】
バッファアンプ２６は、後段ハイパスフィルタ２５の出力側に接続される増幅回路である。バッファアンプ２６は、後段ハイパスフィルタ２５の出力に対して増幅処理を行う。バッファアンプ２６の出力が、検出回路２０の出力となる。基準電圧生成アンプ２７は、ＭＩセンサ素子１０、サンプルホールド回路２２、前段ハイパスフィルタ２３、プリアンプ２４、後段ハイパスフィルタ２５、バッファアンプ２６に対する基準電圧を生成する回路である。例えば、検出回路２０の出力電圧が０Ｖ～５Ｖの範囲である場合には、基準電圧は、中央値である２．５Ｖとする。
【0037】
ここで、本形態の磁気検出器１は、プリアンプ２４の出力側と検出コイル１２の一端とは、非接続であって、帰還回路を有しない構成である。
【0038】
１－２．磁気検出器１の動作
次に、本形態の磁気検出器１の動作について図２～図４を参照して説明する。ただし、本形態の磁気検出器１の動作を説明するために、比較のために、図１の後段ハイパスフィルタ２５を備えない構成を参照する。詳細には、参照として、図２（ａ）を用いて、後段ハイパスフィルタ２５を備えない構成において各部の出力の理想的挙動を説明し、図２（ｂ）を用いて、後段ハイパスフィルタ２５を備えない構成において各部の出力の実際の挙動を説明する。そして、図２（ｃ）を用いて、本形態における各部の出力の挙動を説明する。図２（ａ）（ｂ）（ｃ）において、ＢＩＮ、Ｓ１～Ｓ７は、図１に示す各部の出力を表す。
次に、本形態の磁気検出器１の動作について図２～図４を参照して説明する。ただし、本形態の磁気検出器１の動作を説明するために、比較のために、図１の後段ハイパスフィルタ２５を備えない構成を参照する。詳細には、参照として、図２（ａ）を用いて、後段ハイパスフィルタ２５を備えない構成において各部の出力の理想的挙動を説明し、図２（ｂ）を用いて、後段ハイパスフィルタ２５を備えない構成において各部の出力の実際の挙動を説明する。そして、図２（ｃ）を用いて、本形態における各部の出力の挙動を説明する。図２（ａ）（ｂ）（ｃ）において、ＢＩＮ、Ｓ１～Ｓ７は、図１に示す各部の出力を表す。
【0039】
１－２－１．図２（ａ）の説明
磁気検出器１において、後段ハイパスフィルタ２５を備えない構成における理想的挙動について説明する。まず、図２（ａ）の第一段目に示すように、磁場ＢＩＮとして、ゼロ状態から任意の磁場が付与された状態とする。図２（ａ）の第一段目においては、磁場ＢＩＮとして、例えば、所定の直流磁場が付与された状態としている。図２（ａ）の第二段目に示すように、励磁回路２１から、サンプルホールド回路２２のサンプリングスイッチをオン動作させるための信号Ｓ１が、周期的に出力される。信号Ｓ１がオン信号の時にサンプリングスイッチがオン動作し、信号Ｓ１がオフ信号の時にサンプリングスイッチがオフ動作する。励磁回路２１の信号Ｓ１は、感磁体１１に供給する励磁電流ＩＩＮと同期する。
磁気検出器１において、後段ハイパスフィルタ２５を備えない構成における理想的挙動について説明する。まず、図２（ａ）の第一段目に示すように、磁場ＢＩＮとして、ゼロ状態から任意の磁場が付与された状態とする。図２（ａ）の第一段目においては、磁場ＢＩＮとして、例えば、所定の直流磁場が付与された状態としている。図２（ａ）の第二段目に示すように、励磁回路２１から、サンプルホールド回路２２のサンプリングスイッチをオン動作させるための信号Ｓ１が、周期的に出力される。信号Ｓ１がオン信号の時にサンプリングスイッチがオン動作し、信号Ｓ１がオフ信号の時にサンプリングスイッチがオフ動作する。励磁回路２１の信号Ｓ１は、感磁体１１に供給する励磁電流ＩＩＮと同期する。
【0040】
励磁電流ＩＩＮが供給されるタイミングにて、励磁電流ＩＩＮの立ち上がりの変化によって、感磁体１１に作用している磁場ＢＩＮの強さに対応して、感磁体１１が磁化変化する。感磁体１１の磁化変化によって、検出コイル１２に誘導電圧が生じる。サンプルホールド回路２２の入力Ｓ２（検出コイル１２の出力に相当）は、図２（ａ）の第三段目に示すような挙動となる。
【0041】
そして、サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３は、図２（ａ）の第四段目に示すような挙動となることが理想的である。つまり、磁場ＢＩＮが付与された後において、最初にサンプリングスイッチがオン動作を行うときに、サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３は、サンプルホールド回路２２の入力Ｓ２の立ち上がりに倣って上昇する。その後は、サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３は、磁場ＢＩＮが一定の直流磁場である間、一定値を維持する。
【0042】
そうすると、前段ハイパスフィルタ２３の出力Ｓ４は、サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３の高周波成分を抽出するため、図２（ａ）の第五段目に示すような挙動となる。つまり、サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３が上昇する時には、前段ハイパスフィルタ２３の出力Ｓ４も上昇する。その後、サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３が一定値となった後においては、前段ハイパスフィルタ２３の出力Ｓ４は、徐々に低周波成分が除去され、時間経過後には基準電圧となる。
【0043】
プリアンプ２４は、前段ハイパスフィルタ２３の出力Ｓ４を積分処理し、かつ、増幅処理を行う。従って、前段ハイパスフィルタ２３の出力Ｓ４が図２（ａ）の第五段目に示すような挙動の場合には、プリアンプ２４の出力Ｓ５は、図２（ａ）の第六段目に示すように、前段ハイパスフィルタ２３の出力Ｓ４と同様の挙動となる。そして、プリアンプ２４の出力Ｓ５は、バッファアンプ２６へ入力されることになるため、バッファアンプ２６の出力Ｓ７は、図２（ａ）の第七段目に示すように、プリアンプ２４の出力Ｓ５を増幅させた挙動となる。
【0044】
１－２－２．図２（ｂ）の説明
次に、磁気検出器１において、後段ハイパスフィルタ２５を備えない構成における実際の挙動について説明する。図２（ｂ）の第一段目から第三段目に示すように、磁場ＢＩＮ、励磁回路２１からの信号Ｓ１、および、サンプルホールド回路２２の入力Ｓ２は、図２（ａ）と同様である。
次に、磁気検出器１において、後段ハイパスフィルタ２５を備えない構成における実際の挙動について説明する。図２（ｂ）の第一段目から第三段目に示すように、磁場ＢＩＮ、励磁回路２１からの信号Ｓ１、および、サンプルホールド回路２２の入力Ｓ２は、図２（ａ）と同様である。
【0045】
サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３は、図２（ａ）の第四段目に示すような挙動とはならず、図２（ｂ）の第四段目に示すような挙動となる。この第一の理由は、サンプルホールド回路２２が、サンプリングスイッチのオン動作中における検出コイル１２の出力電圧変動を保持するためである。第二の理由は、サンプルホールド回路２２が、サンプリングスイッチのオンオフ動作によりアクイジション時間およびセトリング時間の少なくとも一方における出力電圧変動を保持するためである。
【0046】
これらの理由について、図３を参照して詳細に説明する。図３の上段に示すように、励磁回路２１から出力される信号Ｓ１に基づいて、サンプリングスイッチがオンオフ動作を行うものとする。このとき、検出コイル１２の出力であるサンプルホールド回路２２の入力Ｓ２が、図３の中段の破線にて示すような挙動を示すものとする。
【0047】
そうすると、サンプルホールド回路２２の特性上、区間Ｔ１に示すように、サンプルホールド回路２２は、サンプリングスイッチがオン動作した直後（サンプルモードに入った直後）から検出コイル１２の出力電圧（サンプルホールド回路２２の入力Ｓ２）の追跡を開始するまでの時間、すなわちアクイジション時間を有する。つまり、区間Ｔ１において、サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３は、サンプルホールド回路２２の入力Ｓ２に近づいて行くための出力電圧変動を生じる。
【0048】
続いて、区間Ｔ２に示すように、サンプルホールド回路２２は、サンプリングスイッチが残りのオン動作の間、検出コイル１２の出力電圧（サンプルホールド回路２２の入力Ｓ２）を追跡する。検出コイル１２の出力電圧変動が生じているため、区間Ｔ２において、サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３は、検出コイル１２の出力電圧変動に倣って変動する。
【0049】
続いて、区間Ｔ３において、サンプルホールド回路２２は、サンプリングスイッチがオフ動作した直後において、追跡を終了して保持を開始するまでの遅延時間、すなわちアパーチャ時間を有する。
【0050】
続いて、区間Ｔ４において、ホールドモードに入ると、ホールドモードに入った時点からホールド値の誤差範囲内に落ち着く時点までのセトリング時間（整定時間）を有する。つまり、区間Ｔ４において、サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３は、出力電圧変動を生じる。区間Ｔ４の後は、サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３は、次のサンプルモードまでの間、ホールド値を保持する。
【0051】
まとめると、図３の中段に示すように、サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３は、サンプリングスイッチのオン動作中の区間Ｔ２における検出コイル１２の出力電圧変動を保持するため変動する。さらに、サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３は、サンプリングスイッチのオンオフ動作によりアクイジション時間である区間Ｔ１およびセトリング時間である区間Ｔ４の少なくとも一方により変動する。
【0052】
図２に戻り説明を行う。上記理由により、図２（ｂ）の第四段目に示すように、サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３は、磁場ＢＩＮが一定であったとしても、一定とはならず変動する。特に、サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３の変動の大きさは、磁場ＢＩＮの大きさに依存する。
【0053】
サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３は、前段ハイパスフィルタ２３に入力される。図２（ｂ）の第四段目および図３の中段に示すように、サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３は、サンプリングスイッチのオン動作中およびその近傍において、変動する。このようにサンプルホールド回路２２の出力Ｓ３が変動する場合において、前段ハイパスフィルタ２３は、サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３の高周波成分を抽出するため、図２（ｂ）の第五段目および図３の下段に示すような挙動となる。
【0054】
つまり、図２（ｂ）の第五段目および図３の下段に示すように、前段ハイパスフィルタ２３の出力Ｓ４は、サンプリングスイッチがオン動作に切り替わる前は基準電圧（水平の細破線に示す電位）に一致するが、サンプリングスイッチがオン動作に切り替わった直後に変動し、その後に基準電圧に戻る動きをする。なお、図２（ｂ）の第五段目および図３の下段においては、前段ハイパスフィルタ２３の出力Ｓ４は、サンプリングスイッチがオン動作に切り替わった場合に、負の方向に変動する場合を図示するが、正の方向に変動する場合もある。
【0055】
そして、サンプリングスイッチがオフ動作に切り替わってから所定時間後において、前段ハイパスフィルタ２３の出力Ｓ４は、再び基準電圧に一致する。このように、前段ハイパスフィルタ２３の出力Ｓ４は、サンプリングスイッチのオン動作中およびその近傍において、基準電圧に対して正負非対称の過渡波形となる。
【0056】
つまり、時間経過後において、前段ハイパスフィルタ２３の出力Ｓ４は、サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３が変動していない部分が基準電圧に一致するものの、サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３が変動している部分はそのまま変動した状態が維持される。特に、サンプルホールド回路２２の出力Ｓ４は、変動する部分において、基準電圧に対して正負非対称の過渡波形となる。
【0057】
プリアンプ２４は、前段ハイパスフィルタ２３の出力Ｓ４を積分処理し、かつ、増幅処理を行う。従って、前段ハイパスフィルタ２３の出力Ｓ４が図２（ｂ）の第五段目および図３の下段に示すような基準電圧に対して正負非対称となる挙動の場合には、プリアンプ２４の出力Ｓ５は、図２（ｂ）の第六段目に示すように、時間経過後において、基準電圧からのオフセット成分が生成されてしまう。
【0058】
つまり、プリアンプ２４は、積分処理によって、サンプリングスイッチがオン動作中における検出コイル１２の出力電圧変動、および、サンプリングスイッチのオンオフ動作によりアクイジション時間およびセトリング時間の少なくとも一方における出力電圧変動を、基準電圧からのオフセット成分に変換することになる。
【0059】
そして、プリアンプ２４の出力Ｓ５は、バッファアンプ２６へ入力されることになるため、バッファアンプ２６の出力Ｓ７は、図２（ｂ）の第七段目に示すように、プリアンプ２４の出力Ｓ５を増幅させた挙動となる。従って、バッファアンプ２６の出力Ｓ７は、時間経過後において、基準電圧からのオフセット成分が残存した状態となる。
【0060】
ここで、図２（ｂ）に示すように、直流磁場に対するバッファアンプ２６の出力Ｓ７、すなわち検出回路２０の出力は、図４の破線（ｂ）に示すような関係となる。つまり、バッファアンプ２６の出力Ｓ７は、直流磁場の大きさによって、基準電圧である２．５Ｖから異なるオフセット量となっている。線形の関係ではないが、概ね、直流磁場が大きいほど、バッファアンプ２６の出力Ｓ７のオフセット成分が大きくなる関係を有する。
【0061】
１－２－３．図２（ｃ）の説明
次に、本形態の磁気検出器１における各部の挙動について説明する。図２（ｃ）の第一段目から第六段目に示すように、磁場ＢＩＮ、励磁回路２１からの信号Ｓ１、サンプルホールド回路２２の入力Ｓ２、サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３、前段ハイパスフィルタ２３の出力Ｓ４、プリアンプ２４の出力Ｓ５は、図２（ｂ）と同様である。また、本形態の磁気検出器１において、図３の上段、中段、下段に示す挙動についても同様である。
次に、本形態の磁気検出器１における各部の挙動について説明する。図２（ｃ）の第一段目から第六段目に示すように、磁場ＢＩＮ、励磁回路２１からの信号Ｓ１、サンプルホールド回路２２の入力Ｓ２、サンプルホールド回路２２の出力Ｓ３、前段ハイパスフィルタ２３の出力Ｓ４、プリアンプ２４の出力Ｓ５は、図２（ｂ）と同様である。また、本形態の磁気検出器１において、図３の上段、中段、下段に示す挙動についても同様である。
【0062】
本形態の磁気検出器１は、プリアンプ２４の出力側であって、バッファアンプ２６の入力側に、後段ハイパスフィルタ２５を備える。後段ハイパスフィルタ２５は、プリアンプ２４の出力Ｓ５を入力する。後段ハイパスフィルタ２５は、プリアンプ２４の出力Ｓ５の高周波成分を抽出するため、図２（ｃ）の第七段目に示すような挙動となる。つまり、後段ハイパスフィルタ２５は、プリアンプ２４の出力Ｓ５のうち時間経過後におけるオフセット成分を除去する。従って、後段ハイパスフィルタ２５の出力Ｓ６は、時間経過後において、基準電圧に一致する。
【0063】
そして、後段ハイパスフィルタ２５の出力Ｓ６は、バッファアンプ２６へ入力されることになるため、バッファアンプ２６の出力Ｓ７は、図２（ｃ）の第八段目に示すように、後段ハイパスフィルタ２５の出力Ｓ６を増幅させた挙動となる。従って、バッファアンプ２６の出力Ｓ７は、時間経過後において、基準電圧に一致する。つまり、本形態におけるバッファアンプ２６の出力Ｓ７は、図２（ａ）の第七段目に示すように、理想的挙動におけるバッファアンプ２６の出力Ｓ７に一致する。
【0064】
ここで、図２（ｃ）に示すように、直流磁場に対するバッファアンプ２６の出力Ｓ７、すなわち検出回路２０の出力は、図４の実線（ｃ）に示すような関係となる。つまり、バッファアンプ２６の出力Ｓ７は、直流磁場の大きさによらず、常に基準電圧である２．５Ｖとなる。
【0065】
１－３．効果
本形態の磁気検出器１によれば、直流磁場の影響を受けたオフセット成分がプリアンプ２４の出力Ｓ５に含まれるとしても、後段ハイパスフィルタ２５によって当該オフセット成分を除去することができる。従って、検出回路２０の出力値は、直流磁場の影響を受けたオフセット成分を含まなくできる。その結果、検出回路２０は、直流磁場の影響を受けにくくなり、微小な交流磁場を高精度に検出することができる。このように、本形態の磁気検出器１は、磁気検出性能を向上することができる。
本形態の磁気検出器１によれば、直流磁場の影響を受けたオフセット成分がプリアンプ２４の出力Ｓ５に含まれるとしても、後段ハイパスフィルタ２５によって当該オフセット成分を除去することができる。従って、検出回路２０の出力値は、直流磁場の影響を受けたオフセット成分を含まなくできる。その結果、検出回路２０は、直流磁場の影響を受けにくくなり、微小な交流磁場を高精度に検出することができる。このように、本形態の磁気検出器１は、磁気検出性能を向上することができる。
【0066】
（実施形態２）
２－１．磁気検出器２の構成
実施形態２における磁気検出器２の構成について、図５を参照して説明する。なお、実施形態２において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
２－１．磁気検出器２の構成
実施形態２における磁気検出器２の構成について、図５を参照して説明する。なお、実施形態２において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
【0067】
図５に示すように、本形態の磁気検出器２は、ＭＩセンサ素子１０と検出回路３０とを備える。検出回路３０は、ＭＩセンサ素子１０に電気的に接続し、感磁体１１に作用する磁場ＢＩＮの強さを検出するように構成される。検出回路３０は、励磁回路３１、サンプルホールド回路３２（図１中「Ｓ／Ｈ」）、プリアンプ３３、帰還回路３４、後段ハイパスフィルタ３５（図１中「ＨＰＦ２」）、バッファアンプ３６、および、基準電圧生成アンプ３７を備える。
【0068】
ここで、本形態における励磁回路３１、サンプルホールド回路３２、および、基準電圧生成アンプ３７は、実施形態１における励磁回路２１、サンプルホールド回路２２、および、基準電圧生成アンプ２７と同一である。
【0069】
プリアンプ３３は、サンプルホールド回路３２の出力側に接続される増幅回路である。プリアンプ３３は、サンプルホールド回路３２の出力に対して積分処理を行うと共に増幅処理を行う。
【0070】
帰還回路３４は、プリアンプ３３の出力側と検出コイル１２の一端とを接続し、ローパスフィルタにより構成される。帰還回路３４は、ローパスフィルタにより所定の周波数成分を抽出し、所定の周波数成分に関する帰還電流ＩＦＢにより帰還磁場ＢＦＢを発生させる。換言すると、帰還回路３４は、ローパスフィルタを通過する所定の周波数帯域の帰還電流ＩＦＢにより帰還磁場ＢＦＢを発生させる。そして、帰還回路３４は、発生させた帰還磁場ＢＦＢにより、ＭＩセンサ素子１０に印加される外部磁場ＢＩＮの一部を相殺する。つまり、帰還回路３４は、ＭＩセンサ素子１０において周波数選択的に磁場を負帰還する。この場合、ＭＩセンサ素子１０は、周波数選択的な磁場の負帰還により、所定の周波数帯域の磁場信号（直流を主とする低周波成分）を相殺し、相殺成分以外の交流信号に対してのみ応答することになる。
【0071】
後段ハイパスフィルタ３５は、プリアンプ３３の出力側に接続され、所定の周波数帯域より高い周波数帯域の信号を抽出する。後段ハイパスフィルタ３５は、例えば、ＬＣＲの少なくとも２つの要素により構成される回路や、微分回路などのオペアンプを用いた回路などの公知のハイパスフィルタ回路を適用することができる。さらに、後段ハイパスフィルタ３５は、前述の回路の他にも目的の機能を発揮することができれば、他の構成を適用することもできる。
【0072】
バッファアンプ３６は、後段ハイパスフィルタ３５の出力側に接続される増幅回路である。バッファアンプ３６は、後段ハイパスフィルタ３５の出力に対して増幅処理を行う。バッファアンプ３６の出力が、検出回路３０の出力となる。
【0073】
２－２．磁気検出器２の動作
次に、本形態の磁気検出器１の動作について図６および図７を参照して説明する。ただし、本形態の磁気検出器２の動作を説明するために、比較のために、図５の後段ハイパスフィルタ３５を備えない構成を参照する。詳細には、参照として、図６（ａ）を用いて、後段ハイパスフィルタ３５を備えない構成において各部の出力の理想的挙動を説明し、図６（ｂ）を用いて、後段ハイパスフィルタ３５を備えない構成において各部の出力の実際の挙動を説明する。そして、図６（ｃ）を用いて、本形態における各部の出力の挙動を説明する。図６（ａ）（ｂ）（ｃ）において、ＢＩＮ、Ｓ１１、ＩＦＢ、Ｓ１２～Ｓ１６は、図５に示す各部の出力を表す。
次に、本形態の磁気検出器１の動作について図６および図７を参照して説明する。ただし、本形態の磁気検出器２の動作を説明するために、比較のために、図５の後段ハイパスフィルタ３５を備えない構成を参照する。詳細には、参照として、図６（ａ）を用いて、後段ハイパスフィルタ３５を備えない構成において各部の出力の理想的挙動を説明し、図６（ｂ）を用いて、後段ハイパスフィルタ３５を備えない構成において各部の出力の実際の挙動を説明する。そして、図６（ｃ）を用いて、本形態における各部の出力の挙動を説明する。図６（ａ）（ｂ）（ｃ）において、ＢＩＮ、Ｓ１１、ＩＦＢ、Ｓ１２～Ｓ１６は、図５に示す各部の出力を表す。
【0074】
２－２－１．図６（ａ）の説明
磁気検出器２において、後段ハイパスフィルタ３５を備えない構成における理想的挙動について説明する。まず、図６（ａ）の第一段目に示すように、磁場ＢＩＮとして、ゼロ状態から任意の磁場が付与された状態とする。図６（ａ）の第一段目においては、磁場ＢＩＮとして、例えば、所定の直流磁場が付与された状態としている。図６（ａ）の第二段目に示すように、励磁回路３１から、サンプルホールド回路３２のサンプリングスイッチをオン動作させるための信号Ｓ１１が、周期的に出力される。信号Ｓ１１がオン信号の時にサンプリングスイッチがオン動作し、信号Ｓ１１がオフ信号の時にサンプリングスイッチがオフ動作する。励磁回路３１の信号Ｓ１１は、感磁体１１に供給する励磁電流ＩＩＮと同期する。
磁気検出器２において、後段ハイパスフィルタ３５を備えない構成における理想的挙動について説明する。まず、図６（ａ）の第一段目に示すように、磁場ＢＩＮとして、ゼロ状態から任意の磁場が付与された状態とする。図６（ａ）の第一段目においては、磁場ＢＩＮとして、例えば、所定の直流磁場が付与された状態としている。図６（ａ）の第二段目に示すように、励磁回路３１から、サンプルホールド回路３２のサンプリングスイッチをオン動作させるための信号Ｓ１１が、周期的に出力される。信号Ｓ１１がオン信号の時にサンプリングスイッチがオン動作し、信号Ｓ１１がオフ信号の時にサンプリングスイッチがオフ動作する。励磁回路３１の信号Ｓ１１は、感磁体１１に供給する励磁電流ＩＩＮと同期する。
【0075】
ここで、本形態の磁気検出器２は、帰還回路３４を有する。帰還回路３４において、プリアンプ３３の出力Ｓ１４から帰還電圧が発生し、帰還電圧と基準電圧との電位差に応じた帰還電流ＩＦＢが発生する。ただし、帰還電圧は、磁場ＢＩＮに変化が生じた時点より、ローパスフィルタの時定数に応じた応答となる。帰還電圧は、時間経過後において、磁場ＢＩＮに含まれる直流を主とする低周波成分に対して、磁気的に相殺することができる電圧となる。つまり、帰還電流ＩＦＢは、帰還電圧の上昇に伴って上昇し、図６（ａ）の第三段目に示すような挙動となる。
【0076】
サンプルホールド回路３２の入力Ｓ１２は、理想的には、図６（ａ）の第四段目に示すような挙動となる。磁場ＢＩＮが変動する前においては、サンプルホールド回路３２の入力Ｓ１２は、ほぼ基準電圧程度となる。磁場ＢＩＮの変動直後においては、サンプルホールド回路３２の入力Ｓ１２は、検出コイル１２の誘導電圧によって大きな変動を生じる。磁場ＢＩＮの変動した後に磁場ＢＩＮに変化がない場合には、磁場ＢＩＮの変動から時間経過後において、サンプルホールド回路３２の入力Ｓ１２は、ほぼ基準電圧程度となる。つまり、磁場ＢＩＮが変動する前におけるサンプルホールド回路３２の入力Ｓ１２と、磁場ＢＩＮに変化がない場合であって磁場ＢＩＮの変動から時間経過後におけるサンプルホールド回路３２の入力Ｓ１２とは、ほぼ一致する挙動となる。
【0077】
そして、サンプルホールド回路３２の出力Ｓ１３は、図６（ａ）の第五段目に示すような挙動となることが理想的である。つまり、磁場ＢＩＮの変動後において、最初にサンプリングスイッチがオン動作を行うときに、サンプルホールド回路３２の出力Ｓ１３は、サンプルホールド回路３２の入力Ｓ１２の立ち上がりに倣って上昇する。その後は、帰還電流ＩＦＢの作用によってサンプルホールド回路３２が保持する電圧が徐々に小さくなるため、サンプルホールド回路３２の出力Ｓ１３は、時間経過後において基準電圧に一致する状態となる。
【0078】
プリアンプ３３は、サンプルホールド回路３２の出力Ｓ１３を積分処理し、かつ、増幅処理を行う。従って、サンプルホールド回路３２の出力Ｓ１３が図６（ａ）の第五段目に示すような挙動の場合には、プリアンプ３３の出力Ｓ１４は、図６（ａ）の第六段目に示すように、サンプルホールド回路３２の出力Ｓ１３と同様の挙動となる。そして、プリアンプ３３の出力Ｓ１４は、バッファアンプ３６へ入力されることになるため、バッファアンプ３６の出力Ｓ１６は、図６（ａ）の第七段目に示すように、プリアンプ３３の出力Ｓ１４を増幅させた挙動となる。
【0079】
２－２－２．図６（ｂ）の説明
次に、磁気検出器２において、後段ハイパスフィルタ３５を備えない構成における実際の挙動について説明する。図６（ｂ）の第一段目から第三段目に示すように、磁場ＢＩＮ、励磁回路２１からの信号Ｓ１１、および、帰還電流ＩＦＢは、同様である。
次に、磁気検出器２において、後段ハイパスフィルタ３５を備えない構成における実際の挙動について説明する。図６（ｂ）の第一段目から第三段目に示すように、磁場ＢＩＮ、励磁回路２１からの信号Ｓ１１、および、帰還電流ＩＦＢは、同様である。
【0080】
サンプルホールド回路３２の入力Ｓ１２は、図６（ａ）の第四段目に示すような挙動とはならず、図６（ｂ）の第四段目に示すような挙動となる。この理由は、帰還回路３４が、検出コイル１２の一端に接続されているためである。このことにより、帰還回路３４は、検出コイル１２による誘導電圧および帰還電流ＩＦＢにより生じる帰還電圧を合算した合算電圧をサンプルホールド回路３２に保持させることになる。従って、サンプルホールド回路３２の入力Ｓ１２は、図６（ｂ）の第四段目に示すように、帰還電流ＩＦＢの上昇に伴って上昇している。
【0081】
サンプルホールド回路３２の出力Ｓ１３は、図６（ｂ）の第五段目に示すような挙動となる。サンプルホールド回路３２の動作は、実施形態１において図３を用いて説明した動作と同様の動作を行う。つまり、サンプルホールド回路３２の出力Ｓ１３は、サンプルモードの初期において、アクイジション時間において変動する。その後、サンプルホールド回路３２の出力Ｓ１３は、サンプルモードの途中から、検出コイル１２による誘導電圧および帰還電圧を合算した合算電圧を追跡する。そして、サンプルホールド回路３２の出力Ｓ１３は、サンプリングスイッチがオフ動作の後において、遅延時間およびセトリング時間を経てホールド値を保持する。
【0082】
従って、サンプルホールド回路３２の出力Ｓ１３は、図６（ｂ）の第五段目に示すように、時間経過後において、帰還電圧の影響により基準電圧からオフセットした状態に対して、サンプリングスイッチがオンオフ動作に伴う変動が上乗せされている。
【0083】
プリアンプ３３は、サンプルホールド回路３２の出力Ｓ１３を積分処理し、かつ、増幅処理を行う。従って、サンプルホールド回路３２の出力Ｓ１３が図６（ｂ）の第五段目に示すような挙動の場合には、プリアンプ３３の出力Ｓ１４は、図６（ｂ）の第六段目に示すように、時間経過後において、基準電圧からのオフセット成分が生成されてしまう。このように、プリアンプ３３の出力Ｓ１４には、時間経過後において、帰還電圧の成分がオフセット成分として生成される。
【0084】
さらに、プリアンプ３３は、積分処理によって、サンプリングスイッチがオン動作中における検出コイル１２の出力電圧変動、および、サンプリングスイッチのオンオフ動作によりアクイジション時間およびセトリング時間の少なくとも一方における出力電圧変動を、基準電圧からのオフセット成分に変換することになる。ただし、本形態においては、プリアンプ３３の出力Ｓ１４におけるオフセット成分は、帰還電圧の成分が相対的に大きく、サンプリングスイッチの動作による成分は相対的に小さい。
【0085】
そして、プリアンプ３３の出力Ｓ１４は、バッファアンプ３６へ入力されることになるため、バッファアンプ３６の出力Ｓ１６は、図６（ｂ）の第七段目に示すように、プリアンプ３３の出力Ｓ１４を増幅させた挙動となる。従って、バッファアンプ３６の出力Ｓ１６は、時間経過後において、基準電圧からのオフセット成分が残存した状態となる。
【0086】
ここで、図６（ｂ）に示すように、直流磁場に対するバッファアンプ３６の出力Ｓ１６、すなわち検出回路３０の出力は、図７の破線（ｂ）に示すような関係となる。つまり、バッファアンプ３６の出力Ｓ７は、直流磁場の大きさによって、基準電圧である２．５Ｖから異なるオフセット量となっている。直流磁場が大きいほど、バッファアンプ２６の出力Ｓ７のオフセット成分が大きくなる線形の関係を有する。
【0087】
２－２－３．図６（ｃ）の説明
次に、本形態の磁気検出器２における各部の挙動について説明する。図６（ｃ）の第一段目から第六段目に示すように、磁場ＢＩＮ、励磁回路２１からの信号Ｓ１１、帰還電流ＩＦＢ、サンプルホールド回路３２の入力Ｓ１２、サンプルホールド回路３２の出力Ｓ１３、プリアンプ３３の出力Ｓ１４は、図６（ｂ）と同様である。
次に、本形態の磁気検出器２における各部の挙動について説明する。図６（ｃ）の第一段目から第六段目に示すように、磁場ＢＩＮ、励磁回路２１からの信号Ｓ１１、帰還電流ＩＦＢ、サンプルホールド回路３２の入力Ｓ１２、サンプルホールド回路３２の出力Ｓ１３、プリアンプ３３の出力Ｓ１４は、図６（ｂ）と同様である。
【0088】
本形態の磁気検出器２は、プリアンプ３３の出力側であって、バッファアンプ３６の入力側に、後段ハイパスフィルタ３５を備える。後段ハイパスフィルタ３５は、プリアンプ３３の出力Ｓ１４を入力する。後段ハイパスフィルタ３５は、プリアンプ３３の出力Ｓ１４の高周波成分を抽出するため、図６（ｃ）の第七段目に示すような挙動となる。つまり、後段ハイパスフィルタ３５は、プリアンプ３３の出力Ｓ１４のうち時間経過後におけるオフセット成分を除去する。従って、後段ハイパスフィルタ３５の出力Ｓ１５は、時間経過後において、基準電圧に一致する。
【0089】
そして、後段ハイパスフィルタ３５の出力Ｓ１５は、バッファアンプ３６へ入力されることになるため、バッファアンプ３６の出力Ｓ１６は、図６（ｃ）の第八段目に示すように、後段ハイパスフィルタ３５の出力Ｓ１５を増幅させた挙動となる。従って、バッファアンプ３６の出力Ｓ１６は、時間経過後において、基準電圧に一致する。つまり、本形態におけるバッファアンプ３６の出力Ｓ１６は、図６（ａ）の第七段目に示すように、理想的挙動におけるバッファアンプ３６の出力Ｓ１６に一致する。
【0090】
ここで、図６（ｃ）に示すように、直流磁場に対するバッファアンプ３６の出力Ｓ１６、すなわち検出回路３０の出力は、図７の実線（ｃ）に示すような関係となる。つまり、バッファアンプ３６の出力Ｓ１６は、直流磁場の大きさによらず、常に基準電圧である２．５Ｖとなる。
【0091】
２－３．効果
本形態の磁気検出器２によれば、直流磁場の影響を受けたオフセット成分がプリアンプ３３の出力Ｓ１４に含まれるとしても、後段ハイパスフィルタ３５によって当該オフセット成分を除去することができる。従って、検出回路３０の出力値は、直流磁場の影響を受けたオフセット成分を含まなくできる。その結果、帰還電流ＩＦＢにより相殺することができる直流磁場の値において、検出回路３０は、直流磁場の影響を受けにくくなり、微小な交流磁場を高精度に検出することができる。このように、本形態の磁気検出器２は、磁気検出性能を向上することができる。
本形態の磁気検出器２によれば、直流磁場の影響を受けたオフセット成分がプリアンプ３３の出力Ｓ１４に含まれるとしても、後段ハイパスフィルタ３５によって当該オフセット成分を除去することができる。従って、検出回路３０の出力値は、直流磁場の影響を受けたオフセット成分を含まなくできる。その結果、帰還電流ＩＦＢにより相殺することができる直流磁場の値において、検出回路３０は、直流磁場の影響を受けにくくなり、微小な交流磁場を高精度に検出することができる。このように、本形態の磁気検出器２は、磁気検出性能を向上することができる。
【0092】
（実施形態１の第１変形態様）
実施形態１の第１変形態様の磁気検出器３について、図８を参照して説明する。検出回路４０の後段ハイパスフィルタ２５のみ相違する。ただし、本変形形態における後段ハイパスフィルタ２５は、構成は異なるものの、実施形態１の後段ハイパスフィルタ２５と同様の機能を有する。
実施形態１の第１変形態様の磁気検出器３について、図８を参照して説明する。検出回路４０の後段ハイパスフィルタ２５のみ相違する。ただし、本変形形態における後段ハイパスフィルタ２５は、構成は異なるものの、実施形態１の後段ハイパスフィルタ２５と同様の機能を有する。
【0093】
本変形態様における後段ハイパスフィルタ２５は、Ａ／Ｄコンバータ１０１、信号処理部１０２、Ｄ／Ａコンバータ１０３を備える。Ａ／Ｄコンバータ１０１が、プリアンプ２４の出力をデジタル信号に変換し、信号処理部１０２が、オフセット成分を含むデジタル信号に対して補正処理を行い、Ｄ／Ａコンバータ１０３が、補正後のデジタル信号をアナログ信号に変換する。
【0094】
つまり、本変形態様の後段ハイパスフィルタ２５は、デジタル変換した後にデジタル信号処理を実行する信号処理部１０２により構成される。信号処理部１０２は、例えば、フーリエ変換を行い、所望の高周波成分のみを抽出し、抽出した変換結果に対して逆フーリエ変換を行うことにより、オフセット成分を除去した状態とすることができる。この場合、全てのオフセット成分が除去されてしまうため、基準電圧値の分をオフセットさせる必要がある場合には基準電圧値を補正値として加算すると良い。
【0095】
または、信号処理部１０２は、デジタル信号電圧と基準電圧との差を求め、その差をデジタル信号に対し、加算または減算する補正処理を行っても良い。さらに、信号処理部１０２は、ＦＩＲフィルタに代表されるデジタルフィルタ処理を行い、処理結果の平均値または、ある特定の時間におけるデジタル値を基準電圧として補正処理を行っても良い。
【0096】
本変形態様においても、実施形態１と同様の効果を奏する。なお、本変形態様における後段ハイパスフィルタ２５は、ＬＣＲの少なくとも２つの要素により構成される回路などのハイパスフィルタ回路とは異なるが、ハイパスフィルタとして機能するため、ハイパスフィルタに含まれる概念として当該表現を用いる。以下の変形態様においても同様である。
【0097】
（実施形態１の第２変形態様）
実施形態１の第２変形態様の磁気検出器４について、図９を参照して説明する。検出回路５０の後段ハイパスフィルタ２５のみ相違する。ただし、本変形形態における後段ハイパスフィルタ２５は、構成は異なるものの、実施形態１の後段ハイパスフィルタ２５と同様の機能を有する。
実施形態１の第２変形態様の磁気検出器４について、図９を参照して説明する。検出回路５０の後段ハイパスフィルタ２５のみ相違する。ただし、本変形形態における後段ハイパスフィルタ２５は、構成は異なるものの、実施形態１の後段ハイパスフィルタ２５と同様の機能を有する。
【0098】
本変形態様における後段ハイパスフィルタ２５は、ローパスフィルタ２０１、差動アンプ２０２（処理部に相当）を備える。ローパスフィルタ２０１は、プリアンプ２４の出力に対して所定の周波数帯より低い周波数帯域の信号を抽出する。差動アンプ２０２は、プリアンプ２４の出力から、プリアンプ２４の出力に対してローパスフィルタ２０１を介して得られた成分を減算する。本変形態様においても、実施形態１と同様の効果を奏する。
【0099】
（実施形態１の第３変形態様）
実施形態１の第３変形態様の磁気検出器５について、図１０を参照して説明する。検出回路６０の後段ハイパスフィルタ２５のみ相違する。ただし、本変形形態における後段ハイパスフィルタ２５は、構成は異なるものの、実施形態１の後段ハイパスフィルタ２５と同様の機能を有する。
実施形態１の第３変形態様の磁気検出器５について、図１０を参照して説明する。検出回路６０の後段ハイパスフィルタ２５のみ相違する。ただし、本変形形態における後段ハイパスフィルタ２５は、構成は異なるものの、実施形態１の後段ハイパスフィルタ２５と同様の機能を有する。
【0100】
本変形態様における後段ハイパスフィルタ２５は、基準電圧補正部３０１として機能する。基準電圧補正部３０１は、プリアンプ２４の出力側に接続されており、プリアンプ２４の出力のうち直流成分を基準電圧としてプリアンプ２４などに付与するように構成されている。詳細には、基準電圧補正部３０１は、プリアンプ２４の出力のうち直流成分を抽出する。基準電圧補正部３０１は、抽出した直流成分を基準電圧とするように、基準電圧生成アンプ２７の基準電圧を補正する。基準電圧生成アンプ２７は、補正された基準電圧を、ＭＩセンサ素子１０、サンプルホールド回路２２、前段ハイパスフィルタ２３、プリアンプ２４、バッファアンプ２６に対する基準電圧を付与する。
【0101】
本変形態様の検出回路６０においては、プリアンプ２４の出力は、バッファアンプ２６の入力となる。本変形態様においても、実施形態１と同様の効果を奏する。
【0102】
（その他）
上記第１変形態様～第３変形態様は、実施形態２にも同様に適用できる。
上記第１変形態様～第３変形態様は、実施形態２にも同様に適用できる。
【符号の説明】
【0103】
１，２，３，４，５ 磁気検出器
１１ 感磁体
１２ 検出コイル
１０ マグネトインピーダンスセンサ素子（ＭＩセンサ素子）
２２，３２ サンプルホールド回路
２３ 前段ハイパスフィルタ
２４，３３ プリアンプ（増幅回路）
２５，３５ 後段ハイパスフィルタ
３４ 帰還回路
ＩＩＮ 励磁電流
１１ 感磁体
１２ 検出コイル
１０ マグネトインピーダンスセンサ素子（ＭＩセンサ素子）
２２，３２ サンプルホールド回路
２３ 前段ハイパスフィルタ
２４，３３ プリアンプ（増幅回路）
２５，３５ 後段ハイパスフィルタ
３４ 帰還回路
ＩＩＮ 励磁電流
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】