特開 2024-169809 磁気計測装置の製造方法及び磁気計測装置

(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】P2024169809

(43)【公開日】2024-12-06

(54)【発明の名称】磁気計測装置の製造方法及び磁気計測装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/02 20060101AFI20241129BHJP

【ＦＩ】

G01R33/02 D

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023086568

(22)【出願日】2023-05-26

(71)【出願人】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110002789

【氏名又は名称】弁理士法人ＩＰＸ

(72)【発明者】

【氏名】馬 家駒

(72)【発明者】

【氏名】太田 則一

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 貴志

(72)【発明者】

【氏名】平野 稔

(72)【発明者】

【氏名】小川 勝

【テーマコード（参考）】

2G017

【Ｆターム（参考）】

2G017AA02

2G017AC09

2G017AD55

2G017AD62

2G017AD63

2G017BA03

2G017BA05

(57)【要約】

【課題】センシング性能が高められる磁気計測装置の製造方法及び磁気計測装置を提供する。
【解決手段】本発明の一態様によれば、磁気計測装置の製造方法が提供される。この製造方法は、次の各ステップを備える。用意ステップでは、磁気異方性を有するセンシング用ワイヤと、センシング用ワイヤに巻かれたセンシング用ピックアップコイルと、センシング用ワイヤにパルス電流を供給するように構成されたパルス生成回路と、パルス電流の供給開始から、設定されたセンシング遅延時間が経過したタイミングで、パルス電流によってセンシング用ピックアップコイルに生じるセンシング用誘導起電力を計測するように構成されたセンシング回路と、を用意する。設定ステップでは、パルス電流の供給開始後、センシング用誘導起電力のＳ／Ｎ比が小さくなる特異期間が除かれるようにセンシング遅延時間を設定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁気計測装置の製造方法であって、
次の各ステップを備え、
用意ステップでは、
磁気異方性を有するセンシング用ワイヤと、
前記センシング用ワイヤに巻かれたセンシング用ピックアップコイルと、
前記センシング用ワイヤにパルス電流を供給するように構成されたパルス生成回路と、
前記パルス電流の供給開始から、設定されたセンシング遅延時間が経過したタイミングで、前記パルス電流によって前記センシング用ピックアップコイルに生じるセンシング用誘導起電力を計測するように構成されたセンシング回路と、を用意し、
設定ステップでは、前記パルス電流の供給開始後、前記センシング用誘導起電力のＳ／Ｎ比が小さくなる特異期間が除かれるように前記センシング遅延時間を設定する、方法。

【請求項2】

請求項１に記載の磁気計測装置の製造方法において、
前記設定ステップでは、センシング用ワイヤに一定の磁界が印加された環境で、前記パルス電流の供給開始から前記センシング用誘導起電力を計測するまでの時間を変化させながら前記Ｓ／Ｎ比を計測することで、前記センシング遅延時間を決定する、方法。

【請求項3】

請求項２に記載の磁気計測装置の製造方法において、
前記設定ステップでは、前記センシング用誘導起電力のピーク値が観測されるタイミングが含まれ、かつ、絶対値が予め定めた閾値以上となる前記センシング用誘導起電力が観測され得る期間に対し、前記Ｓ／Ｎ比の計測を行う、方法。

【請求項4】

請求項２に記載の磁気計測装置の製造方法において、
前記設定ステップでは、一定値以下の前記Ｓ／Ｎ比が計測されたタイミングよりも、前記センシング用誘導起電力を計測するタイミングが１０ｎｓｅｃ以上後になるように、前記センシング遅延時間を設定する、方法。

【請求項5】

請求項１に記載の磁気計測装置の製造方法において、
前記センシング回路は、
第１遅延時間が経過したタイミングで前記センシング用誘導起電力を計測する第１検波回路と、
前記第１遅延時間よりも長い第２遅延時間が経過したタイミングで前記センシング用誘導起電力を計測する第２検波回路と、を有し、
前記用意ステップでは、前記第１検波回路が計測した前記センシング用誘導起電力と、前記第２検波回路が計測した前記センシング用誘導起電力との差分を算出するように構成された時間差分回路をさらに用意し、
前記設定ステップでは、前記センシング遅延時間として、前記第１遅延時間と前記第２遅延時間とを設定する、方法。

【請求項6】

請求項１に記載の磁気計測装置の製造方法において、
前記用意ステップでは、
磁気異方性を有するリファレンス用ワイヤと、
前記リファレンス用ワイヤに巻かれたリファレンス用ピックアップコイルと、
前記パルス電流の供給開始から、設定されたリファレンス遅延時間が経過したタイミングで、前記パルス電流によって前記リファレンス用ピックアップコイルに生じるリファレンス用誘導起電力を計測するように構成されたリファレンス回路と、
前記センシング用誘導起電力と、前記リファレンス用誘導起電力との差分を算出するように構成された出力差分回路と、をさらに用意し、
前記設定ステップでは、前記パルス電流の供給開始後、前記リファレンス用誘導起電力のＳ／Ｎ比が小さくなる特異期間が除かれるように前記リファレンス遅延時間を設定する、方法。

【請求項7】

磁気計測装置であって、
磁気異方性を有するセンシング用ワイヤと、
前記センシング用ワイヤに巻かれたセンシング用ピックアップコイルと、
前記センシング用ワイヤにパルス電流を供給するように構成されたパルス生成回路と、
前記パルス電流の供給開始から、設定されたセンシング遅延時間が経過したタイミングで、前記パルス電流によって前記センシング用ピックアップコイルに生じるセンシング用誘導起電力を計測するように構成されたセンシング回路と、
を備え、
前記センシング遅延時間は、前記パルス電流の供給開始後、前記センシング用誘導起電力のＳ／Ｎ比が小さくなる特異期間が除かれるように設定されている、もの。

【請求項8】

請求項７に記載の磁気計測装置において、
前記特異期間が記憶されている、もの。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁気計測装置の製造方法及び磁気計測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１、非特許文献１及び非特許文献２に開示されるように、磁気異方性を有するワイヤと、ワイヤに巻かれたピックアップコイルと、ワイヤにパルス電流を供給するパルス生成回路と、ピックアップコイルに生じる誘導起電力を計測するセンシング回路とを備えた磁気計測装置が公知である。

【0003】

特許文献１、非特許文献１及び非特許文献２では、ピーク・ツー・ピーク検出又はグラディオメーター方式によって、Ｓ／Ｎ比の向上、及び／又は低周波ノイズの低減が図られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４－１９０７７４号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】Ｊ． Ｍａ ａｎｄ Ｔ． Ｕｃｈｉｙａｍａ， "Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｓｉｎｇｌｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ ＭＩ Ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ Ｗｉｔｈ Ｐｅａｋ－ｔｏ－Ｐｅａｋ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｂｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ"， ｉｎ ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ， ｖｏｌ．５３， ｎｏ．１１， ｐｐ．１－４， Ｎｏｖ．２０１７， Ａｒｔ ｎｏ．４００３４０４

【非特許文献2】Ｊ． Ｍａ ａｎｄ Ｔ． Ｕｃｈｉｙａｍａ， "Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｅａｋ－ｔｏ－Ｐｅａｋ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ－Ｔｙｐｅ ＭＩ Ｇｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ ｆｏｒ Ｍａｇｎｅｔｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｙ"， ｉｎ ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ， ｖｏｌ．５４， ｎｏ．１１， ｐｐ．１－５， Ｎｏｖ．２０１８， Ａｒｔ ｎｏ．５０００６０５

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述のワイヤを用いた磁気計測装置では、ワイヤ表面における傷、不純物などのピニングサイトによって、ワイヤの磁化過程においてノイズが発生する。誘導起電力のピーク付近には、このノイズによってＳ／Ｎ比が小さくなる特異点が存在する。そのため、この特異点で誘導起電力の計測が行われると、センシング性能が低下する。

【0007】

本発明では上記事情に鑑み、センシング性能が高められる磁気計測装置の製造方法及び磁気計測装置を提供することとした。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様によれば、磁気計測装置の製造方法が提供される。この製造方法は、次の各ステップを備える。用意ステップでは、磁気異方性を有するセンシング用ワイヤと、センシング用ワイヤに巻かれたセンシング用ピックアップコイルと、センシング用ワイヤにパルス電流を供給するように構成されたパルス生成回路と、パルス電流の供給開始から、設定されたセンシング遅延時間が経過したタイミングで、パルス電流によってセンシング用ピックアップコイルに生じるセンシング用誘導起電力を計測するように構成されたセンシング回路と、を用意する。設定ステップでは、パルス電流の供給開始後、センシング用誘導起電力のＳ／Ｎ比が小さくなる特異期間が除かれるようにセンシング遅延時間を設定する。

【0009】

このような態様によれば、特異点が計測される特異期間が経過した後に、センシング用誘導起電力が計測されるため、Ｓ／Ｎ比の高い状態で信号を出力できる磁気計測装置が得られる。そのため、磁気計測装置のセンシング性能が高められる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態の磁気計測装置１Ａの模式的な回路図である。

【図2】センシング用ピックアップコイル３における誘導起電力の波形（上段）とセンシング用ワイヤ２に供給された励磁用パルス電流の波形（下段）とを示すグラフである。

【図3】外部磁場と、励磁ステージの第１ピーク値及び回復ステージの第２ピーク値との関係の一例を示すグラフである。

【図4】磁気計測装置の製造装置２００の模式的な回路図である。

【図5】センシング用ピックアップコイル３に生じる誘導起電力の測定結果におけるＳ／Ｎ比の一例を示すグラフである。

【図6】第２実施形態の磁気計測装置１Ｂの模式的な回路図である。

【図7】従来型の磁気計測装置と、磁気計測装置１Ｂとのノイズスペクトルを比較するグラフである。

【図8】磁気計測装置１ＢにおけるＳ／Ｎ比の一例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。

【0012】

<第１実施形態>
図１は、第１実施形態の磁気計測装置１Ａの模式的な回路図である。磁気計測装置１Ａは、センシング用ワイヤ２と、センシング用ピックアップコイル３と、パルス生成回路４と、センシング回路５と、時間差分回路６と、を備える。

【0013】

<センシング用ワイヤ２>
センシング用ワイヤ２は、磁気異方性を有する素子である。センシング用ワイヤ２は、パルス電流による表皮効果と、外部磁界とにより、インピーダンスが変化するように構成されている。センシング用ワイヤ２としては、例えば３層ドメイン構造を有するアモルファスワイヤが使用できる。

【0014】

<センシング用ピックアップコイル３>
センシング用ピックアップコイル３は、センシング用ワイヤ２に巻かれている。具体的には、センシング用ピックアップコイル３は、センシング用ワイヤ２の周囲の磁界を検出するソレノイド状のコイルである。センシング用ピックアップコイル３には、センシング用ワイヤ２の表皮効果によって誘導起電力が発生する。

【0015】

<パルス生成回路４>
パルス生成回路４は、センシング用ワイヤ２に、センシング用ワイヤ２を励磁させるためのパルス電流を供給するように構成されている。パルス生成回路４は、微分・遅延回路１０１と、タイマクロック１０２と、微分回路１０３とを含む。

【0016】

<センシング回路５>
センシング回路５は、センシング用ワイヤ２によるパルス電流の供給開始から、設定されたセンシング遅延時間が経過したタイミングで、パルス電流によってセンシング用ピックアップコイル３に生じるセンシング用誘導起電力を計測するように構成されている。センシング遅延時間は、パルス電流の供給開始後、センシング用誘導起電力のＳ／Ｎ比が小さくなる特異期間が除かれるように設定されている。

【0017】

センシング回路５は、第１サンプルホールド回路１０４Ａを含む第１検波回路と、第２サンプルホールド回路１０４Ｂを含む第２検波回路とを有する。

【0018】

第１検波回路は、パルス電流の供給開始から、予め設定された第１遅延時間が経過したタイミングで、パルス電流によってセンシング用ピックアップコイル３に生じるセンシング用誘導起電力を計測するように構成されている。

【0019】

第２検波回路は、パルス電流の供給開始から、予め設定された、第１遅延時間よりも長い第２遅延時間が経過したタイミングで、パルス電流によってセンシング用ピックアップコイル３に生じるセンシング用誘導起電力を計測するように構成されている。すなわち、第２検波回路は、第１検波回路よりも遅れたタイミングでセンシング用誘導起電力を計測する。

【0020】

ここで、センシング用ピックアップコイル３に生じる誘導起電力について説明する。図２は、センシング用ピックアップコイル３における誘導起電力の波形（上段）とセンシング用ワイヤ２に供給された励磁用パルス電流の波形（下段）とを示すグラフである。パルス電流の立ち上がりによってセンシング用ピックアップコイル３が誘電される励磁ステージと、パルス電流の立ち下がりによってセンシング用ピックアップコイル３が誘電される回復ステージそれぞれにおいて、誘導起電力にはピーク値が存在する。励磁ステージにおける第１ピーク値（グラフ中の丸数字１）と、回復ステージにおける第２ピーク値（グラフ中の丸数字２）とは、電圧の極性が反対である。

【0021】

第１遅延時間は、励磁ステージに合わせて設定される。つまり、第１遅延時間は、第１検波回路が励磁ステージにおける誘導起電力を計測するように設定される。第２遅延時間は、回復ステージに合わせて設定される。つまり、第２遅延時間は、第２検波回路が回復ステージにおける誘導起電力を計測するように設定される。第１遅延時間及び第２遅延時間は、それぞれ、ｎｓ（ナノ秒）オーダーである。

【0022】

図１に示すように、第１検波回路（第１サンプルホールド回路１０４Ａ）には、第１遅延時間でピークタイミングが調整されたサンプリングパルス電流ＳＰ１が入力される。つまり、第１検波回路では、サンプリングパルス電流ＳＰ１のピークタイミングにて信号がサンプリングホールドされる。第２検波回路（第２サンプルホールド回路１０４Ｂ）には、第２遅延時間でピークタイミングが調整されたサンプリングパルス電流ＳＰ２が入力される。つまり、第２検波回路では、サンプリングパルス電流ＳＰ２のピークタイミングにて信号がサンプリングホールドされる。

【0023】

第１検波回路及び第２検波回路は、微分・遅延回路１０１からのサンプリングパルス電流ＳＰ１，ＳＰ２の入力を受けて、サンプル値（つまりセンシング用誘導起電力）を取得する。微分・遅延回路１０１（具体的には回路のメモリ領域）には、後述する手順で設定されたセンシング遅延時間（つまり第１遅延時間及び第２遅延時間）と、特異期間（つまり特異点が発生するタイミング）とが記憶されている。微分・遅延回路１０１は、センシング遅延時間経過直後にピークを有するサンプリングパルス電流ＳＰ１，ＳＰ２を出力する。

【0024】

センシング用ピックアップコイル３に発生した誘導起電力による信号は、高速ボルテージバッファ１０９を介して、第１検波回路及び第２検波回路に送られる。高速ボルテージバッファ１０９は、センシング用ピックアップコイル３及びパルス生成回路４と、センシング回路５との干渉を遮断するために設けられている。また、センシング用ピックアップコイル３には、基準電位回路１１０が接続されている。

【0025】

<時間差分回路６>
時間差分回路６は、第１検波回路が計測したセンシング用誘導起電力と、第２検波回路が計測したセンシング用誘導起電力との差分を算出するように構成されている。時間差分回路６は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）による時間差分を検出する。時間差分回路６は、第１バランスバッファ１１１Ａと、第２バランスバッファ１１１Ｂと、計装アンプ１１２とを有する。

【0026】

第１検波回路（第１サンプルホールド回路１０４Ａ）が出力した励磁ステージにおけるセンシング用誘導起電力、及び第２検波回路（第２サンプルホールド回路１０４Ｂ）が出力した回復ステージにおけるセンシング用誘導起電力は、それぞれ、第１バランスバッファ１１１Ａ又は第２バランスバッファ１１１Ｂを介して、計装アンプ１１２に入力される。

【0027】

計装アンプ１１２は、励磁ステージにおけるセンシング用誘導起電力と、回復ステージにおけるセンシング用誘導起電力との差分を出力する。計装アンプ１１２の出力は、機能回路１１３に入力される。機能回路１１３は、ＡＧＣ（自動利得制御）、フィルタ、オフセット補正、ＡＤＣ（アナログ・デジタル変換）等の処理を行い、センシング用ワイヤ２がセンシングした磁気に対応する電圧値（計測信号）を出力する。

【0028】

図３は、外部磁場と、励磁ステージの第１ピーク値及び回復ステージの第２ピーク値との関係の一例を示すグラフである。第１検波回路が検出する第１ピーク値（グラフ中の三角点）と、第２検波回路が検出する第２ピーク値（グラフ中の星点）とは、それぞれ外部磁場の大きさに依存するディファレンシャルモードの信号値である。第１ピーク値と第２ピーク値との差分（グラフ中の丸点）は、外部磁場との線形性が強い。そのため、時間差分回路６によってセンシング用誘導起電力の時間差分をとることで、磁気の計測精度が高められる。

【0029】

<磁気計測装置１Ａの製造方法>
磁気計測装置１Ａの製造方法は、用意ステップと、設定ステップと、組み立てステップとを備える。

【0030】

用意ステップでは、センシング用ワイヤ２と、センシング用ピックアップコイル３と、パルス生成回路４と、センシング回路５と、時間差分回路６と、を用意する。

【0031】

設定ステップでは、パルス生成回路４によるパルス電流の供給開始後、センシング回路５が計測するセンシング用誘導起電力のＳ／Ｎ比が小さくなる特異期間が除かれるように、センシング遅延時間を設定する。これにより、特異点が計測される特異期間が経過した後に、センシング用誘導起電力が計測されるため、Ｓ／Ｎ比の高い状態で信号を出力できる磁気計測装置１Ａが得られる。そのため、磁気計測装置１Ａのセンシング性能が高められる。

【0032】

図４は、磁気計測装置の製造装置２００の模式的な回路図である。製造装置２００は、磁気計測装置１Ａのセンシング遅延時間（つまり検波タイミング）の自動チューニングを行う装置である。製造装置２００には、センシング用ワイヤ２と、センシング用ピックアップコイル３と、パルス生成回路４と、調整用センシング回路５Ａと、が組み込まれている。センシング用ワイヤ２、センシング用ピックアップコイル３、及びパルス生成回路４は、磁気計測装置１Ａで用いられるもの（つまり、用意ステップで用意したもの）である。

【0033】

調整用センシング回路５Ａは、サンプルホールド回路１０４と、オペアンプ１０５とを含む。調整用センシング回路５Ａは、微分・遅延回路１０１からのサンプリングパルス電流ＳＰ１の入力を受けて、サンプル値（つまりセンシング用誘導起電力）を取得する。微分・遅延回路１０１は、メモリ１０８に記憶された調整用測定時間を読み取って、調整用測定時間の経過直後にピークを有するサンプリングパルス電流ＳＰ１を出力する。

【0034】

サンプルホールド回路１０４では、サンプリングパルス電流ＳＰ１のピークタイミングにて信号がサンプリングホールドされる。オペアンプ１０５では、サンプリングホールドされた信号が非反転入力、センシング用ピックアップコイル３に接続された基準電位回路１１０の信号が反転入力として入力される。オペアンプ１０５にて増幅された出力信号は、アナログ・デジタル変換回路１０６に入力される。

【0035】

アナログ・デジタル変換回路１０６においてデジタル化された信号は、データ処理部１０７に入力される。データ処理部１０７は、サンプル値のＳ／Ｎ比（信号と雑音との比）を算出する。データ処理部１０７は、後述する探索手順にてセンシング遅延時間を決定する。また、データ処理部１０７は、設定されたセンシング遅延時間をメモリ１０８に書き込む。メモリ１０８には、センシング遅延時間と共に、センシング遅延時間を決定する際に用いられた特異期間も記憶される。

【0036】

ここで、誘導起電力の計測においてＳ／Ｎ比が小さくなる特異期間について説明する。図５は、センシング用ピックアップコイル３に生じる誘導起電力の測定結果におけるＳ／Ｎ比の一例を示すグラフである。図５Ａのグラフは、励磁ステージでの測定結果であり、図５Ｂのグラフは、回復ステージでの測定結果である。

【0037】

各グラフには、２つのセンシング用ワイヤ２のサンプルＳ１，Ｓ２の測定結果が示されている。各グラフの横軸は時間軸（単位：ｎｓ）であり、０ｎｓを第１ピーク値又は第２ピーク値が観測される時刻としている。また、縦軸はＳ／Ｎ比（単位：ｄＢ）であり、０ｎｓでのＳ／Ｎ比を０ｄＢとしている。Ｓ／Ｎ比が正の場合は、検出感度がピーク値での感度よりも高く、Ｓ／Ｎ比が負の場合は、検出感度がピーク値での感度よりも低い。

【0038】

各グラフのＳ／Ｎ比には、Ｓ／Ｎ比が低い特異点が含まれている。このような特異点で信号の測定が行われると、磁気の測定精度が低下する。そのため、設定ステップでは、特異点が発生し得る「特異期間」における測定を回避するために「センシング遅延時間」を設定する。なお、「特異点」とは、設定ステップにおけるセンシング遅延時間の探索期間中（誘電起電力の計測開始時間が決定されるまで）に測定されたＳ／Ｎ比の平均値に対し、Ｓ／Ｎ比が９０％以下である点を意味する。

【0039】

設定ステップでは、センシング用ワイヤ２に一定の磁界が印加された環境で、パルス電流の供給開始からセンシング用誘導起電力を計測するまでの時間を変化させながらＳ／Ｎ比を計測することで、センシング遅延時間を決定する。詳細には、製造装置２００は、微分・遅延回路１０１が調整したサンプリングパルス電流の形状（つまり遅延時間）に基づく電圧の取得と、取得した電圧のＳ／Ｎ比の算出とを、特異点が含まれない遅延時間が見つかるまで、繰り返し実行する。換言すれば、製造装置２００は、近傍に特異点が存在しない誘導起電力の計測開始時間を探索する。これにより、計測精度の低下を回避できるセンシング遅延時間が適格に設定できる。

【0040】

また、設定ステップでは、センシング用誘導起電力のピーク値が観測されるタイミングが含まれ、かつ、絶対値が予め定めた閾値以上となるセンシング用誘導起電力が観測され得る探索期間に対し、Ｓ／Ｎ比の計測を行う。閾値は、例えば、ピーク値の５０％，４５％，４０％，３５％，３０％とすることができる。「探索期間」は、ピーク値の観測タイミングと、センシング用ワイヤ２の特性とから予測される期間である。このようにＳ／Ｎ比の計測を行う探索期間を予め設定することで、製造装置２００によるセンシング遅延時間の探索期間が削減される。その結果、磁気計測装置１Ａの製造コストが低減される。

【0041】

さらに、設定ステップでは、一定値以下のＳ／Ｎ比が計測されたタイミングよりも、センシング用誘導起電力を計測するタイミングが１０ｎｓｅｃ以上後になるように、センシング遅延時間を設定する。例えば、センシング遅延時間の探索中に、低いＳ／Ｎ比（特異点）が計測された場合、次のＳ／Ｎ比の計測タイミングを１０ｎｓｅｃ以上後に設定する。これにより、センシング遅延時間の探索期間が削減され、磁気計測装置１Ａの製造コストが低減される。

【0042】

製造装置２００は、上述の手順で決定されたセンシング遅延時間をメモリ１０８に書き込む。メモリ１０８に記憶されたセンシング遅延時間を微分・遅延回路１０１に組み込むことで、磁気計測装置１Ａが完成する。

【0043】

設定ステップでは、センシング遅延時間として、第１遅延時間と第２遅延時間とを設定する。つまり、製造装置２００は、励磁ステージにおける第１遅延時間を決定する処理と、回復ステージにおける第２遅延時間を決定する処理とを独立して行う。例えば、センシング用ピックアップコイル３に対し、第１遅延時間の探索を行った後に、第２遅延時間の探索を行う。

【0044】

組み立てステップでは、センシング遅延時間の設定後、磁気計測装置１Ａを構成する回路を組み立てる。磁気計測装置１Ａには、第１遅延時間及び第２遅延時間の２つの互いに独立したパラメータがセンシング遅延時間として組み込まれる。これにより、特異点の回避と、相関二重サンプリングとによって精度が高められた磁気計測装置１Ａが得られる。

【0045】

具体的には、励磁ステージの出力と回復ステージの出力とがコモンモード信号であることから、相関二重サンプリングによって、検出ノード、サンプリングホールドなどの静電容量による熱雑音（ｋＴＣ雑音）、磁性体素子からの磁気熱雑音などのコモンモードノイズを大幅に低減することができる。また、ナノ秒レベルの時間差分測定により、１／ｆノイズ、コイル終端での電圧変動ノイズ、電磁波の干渉ノイズなどの低周波ノイズも大幅に抑制することができる。

【0046】

<第２実施形態>
図６は、第２実施形態の磁気計測装置１Ｂの模式的な回路図である。磁気計測装置１Ｂは、センシング用ワイヤ２と、センシング用ピックアップコイル３と、パルス生成回路４と、センシング回路５と、第１時間差分回路６Ａ及び第２時間差分回路６Ｂと、リファレンス用ワイヤ７と、リファレンス用ピックアップコイル８と、リファレンス回路９と、出力差分回路１０とを備える。

【0047】

磁気計測装置１Ｂは、１対のセンサ素子と、これらの素子の出力信号の空間的差分を出力する回路とを備えるグラディオメーター方式の計測装置である。磁気計測装置１Ｂのセンシング用ワイヤ２、センシング用ピックアップコイル３、パルス生成回路４及びセンシング回路５は、第１実施形態の磁気計測装置１Ａと同じものであるため、説明を省略する。

【0048】

<時間差分回路６Ａ，６Ｂ>
第１時間差分回路６Ａは、第１実施形態の磁気計測装置１Ａの時間差分回路６と同じものである。第２時間差分回路６Ｂは、リファレンス回路９の第３検波回路（第３サンプルホールド回路１０４Ｃ）が計測したリファレンス用誘導起電力と、第４検波回路（第４サンプルホールド回路１０４Ｄ）が計測したリファレンス用誘導起電力との差分を算出するように構成されている。第２時間差分回路６Ｂの原理及び構成は、第１時間差分回路６Ａと同じである。

【0049】

<リファレンス用ワイヤ７>
リファレンス用ワイヤ７は、磁気異方性を有する素子である。リファレンス用ワイヤ７は、センシング用ワイヤ２と同等のものである。リファレンス用ワイヤ７は、センシング用ワイヤ２と直列に接続されている。そのため、パルス生成回路４が発した励磁パルス電流は、センシング用ワイヤ２を経由してリファレンス用ワイヤ７にも供給される。

【0050】

<リファレンス用ピックアップコイル８>
リファレンス用ピックアップコイル８は、リファレンス用ワイヤ７に巻かれている。リファレンス用ピックアップコイル８は、センシング用ピックアップコイル３と同等のものである。

【0051】

<リファレンス回路９>
リファレンス回路９は、センシング用ワイヤ２及びリファレンス用ワイヤ７を励磁させるためのパルス電流の供給開始から、設定されたリファレンス遅延時間が経過したタイミングで、パルス電流によってリファレンス用ピックアップコイル８に生じるリファレンス用誘導起電力を計測するように構成されている。

【0052】

リファレンス回路９は、第３サンプルホールド回路１０４Ｃを含む第３検波回路と、第４サンプルホールド回路１０４Ｄを含む第４検波回路とを有する。

【0053】

第３検波回路は、パルス電流の供給開始から、予め設定された第３遅延時間が経過したタイミングで、パルス電流によってリファレンス用ピックアップコイル８に生じるリファレンス用誘導起電力を計測するように構成されている。なお、リファレンス回路９における第３遅延時間は、センシング回路５における第１遅延時間とは異なる。つまり、第１遅延時間と第３遅延時間とは互いに独立している。

【0054】

第４検波回路は、パルス電流の供給開始から、予め設定された、第３遅延時間よりも長い第４遅延時間が経過したタイミングで、パルス電流によってリファレンス用ピックアップコイル８に生じるセンシング用誘導起電力を計測するように構成されている。すなわち、第４検波回路は、第３検波回路よりも遅れたタイミングでリファレンス用誘導起電力を計測する。なお、リファレンス回路９における第４遅延時間は、センシング回路５における第２遅延時間とは異なる。つまり、第２遅延時間と第４遅延時間とは互いに独立している。

【0055】

リファレンス回路９における第３遅延時間は、第３検波回路が励磁ステージにおける誘導起電力を計測するように設定される。リファレンス回路９における第４遅延時間は、第４検波回路が回復ステージにおける誘導起電力を計測するように設定される。

【0056】

リファレンス回路９の第３検波回路（第３サンプルホールド回路１０４Ｃ）には、第３遅延時間でピークタイミングが調整されたサンプリングパルス電流ＳＰ３が入力される。リファレンス回路９の第４検波回路（第４サンプルホールド回路１０４Ｄ）には、第４遅延時間でピークタイミングが調整されたサンプリングパルス電流ＳＰ４が入力される。

【0057】

<出力差分回路１０>
出力差分回路１０は、センシング用誘導起電力と、リファレンス用誘導起電力との差分を算出するように構成されている。

【0058】

具体的には、出力差分回路１０は、第１時間差分回路６Ａの出力（センシング回路５における時間差分）を非反転入力、第２時間差分回路６Ｂの出力（リファレンス回路９における時間差分）を反転入力とする差動増幅器である。出力差分回路１０は、アナログフィルタとオフセット補償回路とを備えている。出力差分回路１０の出力は、機能回路１１３に入力される。

【0059】

<磁気計測装置１Ｂの製造方法>
磁気計測装置１Ｂの製造方法は、用意ステップと、設定ステップと、組み立てステップとを備える。

【0060】

用意ステップでは、センシング用ワイヤ２と、センシング用ピックアップコイル３と、パルス生成回路４と、センシング回路５と、第１時間差分回路６Ａ及び第２時間差分回路６Ｂと、リファレンス用ワイヤ７と、リファレンス用ピックアップコイル８と、リファレンス回路９と、出力差分回路１０とを用意する。

【0061】

設定ステップは、下記の点を除いて、磁気計測装置１Ａの製造方法における設定ステップと同じである。すなわち、磁気計測装置１Ｂの製造方法における設定ステップでは、センシング遅延時間に加えて、パルス電流の供給開始後、リファレンス用誘導起電力のＳ／Ｎ比が小さくなる特異期間が除かれるようにリファレンス遅延時間を設定する。

【0062】

リファレンス遅延時間は、上述のように、リファレンス回路９の第３検波回路における第３遅延時間と、第４検波回路における第４遅延時間とが含まれる。リファレンス遅延時間の決定は、製造装置２００のセンシング用ワイヤ２及びセンシング用ピックアップコイル３を、リファレンス用ワイヤ７及びリファレンス用ピックアップコイル８に置き換えて実行される。

【0063】

センシング遅延時間と同様に、リファレンス遅延時間の第３遅延時間及び第４遅延時間は、互いに特立して決定される。したがって、設定ステップでは、センシング遅延時間としての第１遅延時間及び第２遅延時間と、リファレンス遅延時間としての第３遅延時間及び第４遅延時間との４つの時間パラメータが設定される。

【0064】

組み立てステップでは、センシング遅延時間及びリファレンス遅延時間の設定後、磁気計測装置１Ａを構成する回路を組み立てる。これにより、特異点の回避と、相関二重サンプリングとに加えて、環境磁気ノイズのキャンセルによって精度が高められた磁気計測装置１Ｂが得られる。

【0065】

図７は、従来型の磁気計測装置と、磁気計測装置１Ｂとのノイズスペクトルを比較するグラフである。図７の横軸はノイズの周波数、縦軸は装置が検出した磁気スペクトルの密度である。従来型では、１Ｈｚで約１０ｐＴ／Ｈｚ^１／２、１０Ｈｚで約８ｐＴ／Ｈｚ^１／２であるのに対し、磁気計測装置１Ｂでは、１Ｈｚで約３ｐＴ／Ｈｚ^１／２、１０Ｈｚで約３ｐＴ／Ｈｚ^１／２であり、低周波ノイズの低減効果が顕著である。

【0066】

図８は、磁気計測装置１ＢにおけるＳ／Ｎ比の一例を示すグラフである。ヘルムホルツコイルを利用し、目標信号（６５ｎＴ、１０Ｈｚ）を印加して、Ｓ／Ｎ比を計測した。目標信号に対し、磁気計測装置１Ｂのノイズフロアは約－９０ｄＢ（６５ｎＴの場合、－９０ｄＢは約２ｐＴ）である。したがって、磁気計測装置１Ｂは、ｐＴレベルの生体磁気の計測にも応用することができる。

【0067】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【0068】

本発明の磁気計測装置は、必ずしも時間差分回路を備えなくてもよい。例えば、磁気計測装置は、励磁ステージにおける誘導起電力のみを取得してもよい。すなわち、本発明の磁気計測装置は、センシング回路５及び／又はリファレンス回路９に直接、機能回路１１３を接続した構成を有してもよい。

【0069】

本発明の磁気計測装置は、ユーザが各遅延時間を書き換える（再設定する）ことが可能に構成されていてもよい。

【0070】

次に記載の各態様で提供されてもよい。

【0071】

（１）磁気計測装置の製造方法であって、次の各ステップを備え、用意ステップでは、磁気異方性を有するセンシング用ワイヤと、前記センシング用ワイヤに巻かれたセンシング用ピックアップコイルと、前記センシング用ワイヤにパルス電流を供給するように構成されたパルス生成回路と、前記パルス電流の供給開始から、設定されたセンシング遅延時間が経過したタイミングで、前記パルス電流によって前記センシング用ピックアップコイルに生じるセンシング用誘導起電力を計測するように構成されたセンシング回路と、を用意し、設定ステップでは、前記パルス電流の供給開始後、前記センシング用誘導起電力のＳ／Ｎ比が小さくなる特異期間が除かれるように前記センシング遅延時間を設定する、方法。

【0072】

（２）上記（１）に記載の磁気計測装置の製造方法において、前記設定ステップでは、センシング用ワイヤに一定の磁界が印加された環境で、前記パルス電流の供給開始から前記センシング用誘導起電力を計測するまでの時間を変化させながら前記Ｓ／Ｎ比を計測することで、前記センシング遅延時間を決定する、方法。

【0073】

（３）上記（２）に記載の磁気計測装置の製造方法において、前記設定ステップでは、前記センシング用誘導起電力のピーク値が観測されるタイミングが含まれ、かつ、絶対値が予め定めた閾値以上となる前記センシング用誘導起電力が観測され得る期間に対し、前記Ｓ／Ｎ比の計測を行う、方法。

【0074】

（４）上記（２）又は（３）に記載の磁気計測装置の製造方法において、前記設定ステップでは、一定値以下の前記Ｓ／Ｎ比が計測されたタイミングよりも、前記センシング用誘導起電力を計測するタイミングが１０ｎｓｅｃ以上後になるように、前記センシング遅延時間を設定する、方法。

【0075】

（５）上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の磁気計測装置の製造方法において、前記センシング回路は、第１遅延時間が経過したタイミングで前記センシング用誘導起電力を計測する第１検波回路と、前記第１遅延時間よりも長い第２遅延時間が経過したタイミングで前記センシング用誘導起電力を計測する第２検波回路と、を有し、前記用意ステップでは、前記第１検波回路が計測した前記センシング用誘導起電力と、前記第２検波回路が計測した前記センシング用誘導起電力との差分を算出するように構成された時間差分回路をさらに用意し、前記設定ステップでは、前記センシング遅延時間として、前記第１遅延時間と前記第２遅延時間とを設定する、方法。

【0076】

（６）上記（１）から（５）のいずれか１つに記載の磁気計測装置の製造方法において、前記用意ステップでは、磁気異方性を有するリファレンス用ワイヤと、前記リファレンス用ワイヤに巻かれたリファレンス用ピックアップコイルと、前記パルス電流の供給開始から、設定されたリファレンス遅延時間が経過したタイミングで、前記パルス電流によって前記リファレンス用ピックアップコイルに生じるリファレンス用誘導起電力を計測するように構成されたリファレンス回路と、前記センシング用誘導起電力と、前記リファレンス用誘導起電力との差分を算出するように構成された出力差分回路と、をさらに用意し、前記設定ステップでは、前記パルス電流の供給開始後、前記リファレンス用誘導起電力のＳ／Ｎ比が小さくなる特異期間が除かれるように前記リファレンス遅延時間を設定する、方法。

【0077】

（７）磁気計測装置であって、磁気異方性を有するセンシング用ワイヤと、前記センシング用ワイヤに巻かれたセンシング用ピックアップコイルと、前記センシング用ワイヤにパルス電流を供給するように構成されたパルス生成回路と、前記パルス電流の供給開始から、設定されたセンシング遅延時間が経過したタイミングで、前記パルス電流によって前記センシング用ピックアップコイルに生じるセンシング用誘導起電力を計測するように構成されたセンシング回路と、を備え、前記センシング遅延時間は、前記パルス電流の供給開始後、前記センシング用誘導起電力のＳ／Ｎ比が小さくなる特異期間が除かれるように設定されている、もの。

【0078】

（８）上記（７）に記載の磁気計測装置において、前記特異期間が記憶されている、もの。
もちろん、この限りではない。

【0079】

最後に、本開示に係る種々の実施形態を説明したが、これらは、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0080】

１Ａ ：磁気計測装置
１Ｂ ：磁気計測装置
２ ：センシング用ワイヤ
３ ：センシング用ピックアップコイル
４ ：パルス生成回路
５ ：センシング回路
５Ａ ：調整用センシング回路
６ ：時間差分回路
６Ａ ：第１時間差分回路
６Ｂ ：第２時間差分回路
７ ：リファレンス用ワイヤ
８ ：リファレンス用ピックアップコイル
９ ：リファレンス回路
１０ ：出力差分回路
１０１ ：遅延回路
１０２ ：タイマクロック
１０３ ：微分回路
１０４ ：サンプルホールド回路
１０４Ａ ：第１サンプルホールド回路
１０４Ｂ ：第２サンプルホールド回路
１０４Ｃ ：第３サンプルホールド回路
１０４Ｄ ：第４サンプルホールド回路
１０５ ：オペアンプ
１０６ ：アナログ・デジタル変換回路
１０７ ：データ処理部
１０８ ：メモリ
１０９ ：高速ボルテージバッファ
１１０ ：基準電位回路
１１１Ａ ：第１バランスバッファ
１１１Ｂ ：第２バランスバッファ
１１２ ：計装アンプ
１１３ ：機能回路
２００ ：製造装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】