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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】P2024007892
(43)【公開日】2024-01-19
(54)【発明の名称】磁気検出装置、磁気センサ及び磁気検出方法
(51)【国際特許分類】
G01R 33/02 20060101AFI20240112BHJP
H01P 3/00 20060101ALI20240112BHJP
H01P 3/02 20060101ALI20240112BHJP
H01P 3/08 20060101ALI20240112BHJP
H01P 3/12 20060101ALI20240112BHJP
【ＦＩ】
G01R33/02 A
H01P3/00 100
H01P3/02
H01P3/08
H01P3/12
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022109277
(22)【出願日】2022-07-06
(71)【出願人】
【識別番号】000006507
【氏名又は名称】横河電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100169823
【弁理士】
【氏名又は名称】吉澤 雄郎
(72)【発明者】
【氏名】竹中 一馬
(72)【発明者】
【氏名】野口 直記
【テーマコード（参考）】
2G017
5J014
【Ｆターム（参考）】
2G017AA01
2G017AA03
2G017AD69
2G017BA05
2G017BA15
2G017CC04
5J014AA00
5J014CA00
5J014DA00
(57)【要約】
【課題】２軸方向の磁界を検出する。
【解決手段】本開示に係る磁気検出装置１は、磁気センサ２０と測定装置１０とを備える。磁気センサ２０は、第１の伝送線路２１と、第２の伝送線路２２とを備え、第１の伝送線路２１と第２の伝送線路２２とは非平行に配置されている。測定装置１０は、第１入射波及び第２入射波を生成する信号発生器１１と、第１の伝送線路２１のインピーダンス不整合により生じた第１反射波と、第２の伝送線路２２のインピーダンス不整合により生じた第２反射波とを検波する信号検波器１２と、制御部１３と、を備える。制御部１３は、第１入射波と第１反射波とに基づいて第１磁界を算出し、第２入射波と第２反射波とに基づいて第２磁界を算出し、第１磁界及び第２磁界に基づいて、２軸方向の磁界を算出する。
【選択図】図１
【解決手段】本開示に係る磁気検出装置１は、磁気センサ２０と測定装置１０とを備える。磁気センサ２０は、第１の伝送線路２１と、第２の伝送線路２２とを備え、第１の伝送線路２１と第２の伝送線路２２とは非平行に配置されている。測定装置１０は、第１入射波及び第２入射波を生成する信号発生器１１と、第１の伝送線路２１のインピーダンス不整合により生じた第１反射波と、第２の伝送線路２２のインピーダンス不整合により生じた第２反射波とを検波する信号検波器１２と、制御部１３と、を備える。制御部１３は、第１入射波と第１反射波とに基づいて第１磁界を算出し、第２入射波と第２反射波とに基づいて第２磁界を算出し、第１磁界及び第２磁界に基づいて、２軸方向の磁界を算出する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
磁気センサと測定装置とを備える磁気検出装置であって、
前記磁気センサは、
磁性材を含む線状の第１導体を含む第１の伝送線路と、
磁性材を含む線状の第２導体を含む第２の伝送線路と、
を備え、
前記第１の伝送線路と前記第２の伝送線路とは非平行に配置されており、
前記測定装置は、
前記第１の伝送線路に入力する第１入射波と前記第２の伝送線路に入力する第２入射波とを生成する信号発生器と、
前記磁気センサへの磁界印加位置において前記第１の伝送線路のインピーダンス不整合により生じた第１反射波と、前記磁界印加位置において前記第２の伝送線路のインピーダンス不整合により生じた第２反射波とを検波する信号検波器と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１入射波と前記第１反射波とに基づいて、前記磁界印加位置における前記第１の伝送線路に沿った方向の第１磁界を算出し、
前記第２入射波と前記第２反射波とに基づいて、前記磁界印加位置における前記第２の伝送線路に沿った方向の第２磁界を算出し、
前記第１磁界及び前記第２磁界に基づいて、２軸方向の磁界を算出する、磁気検出装置。
前記磁気センサは、
磁性材を含む線状の第１導体を含む第１の伝送線路と、
磁性材を含む線状の第２導体を含む第２の伝送線路と、
を備え、
前記第１の伝送線路と前記第２の伝送線路とは非平行に配置されており、
前記測定装置は、
前記第１の伝送線路に入力する第１入射波と前記第２の伝送線路に入力する第２入射波とを生成する信号発生器と、
前記磁気センサへの磁界印加位置において前記第１の伝送線路のインピーダンス不整合により生じた第１反射波と、前記磁界印加位置において前記第２の伝送線路のインピーダンス不整合により生じた第２反射波とを検波する信号検波器と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１入射波と前記第１反射波とに基づいて、前記磁界印加位置における前記第１の伝送線路に沿った方向の第１磁界を算出し、
前記第２入射波と前記第２反射波とに基づいて、前記磁界印加位置における前記第２の伝送線路に沿った方向の第２磁界を算出し、
前記第１磁界及び前記第２磁界に基づいて、２軸方向の磁界を算出する、磁気検出装置。
【請求項2】
請求項１に記載の磁気検出装置において、
前記磁気センサは、
互いに平行に配置された並列接続の複数の前記第１の伝送線路と、
互いに平行に配置された並列接続の複数の前記第２の伝送線路と、
を備え、
複数の前記第１の伝送線路と複数の前記第２の伝送線路とは非平行に配置されている、磁気検出装置。
前記磁気センサは、
互いに平行に配置された並列接続の複数の前記第１の伝送線路と、
互いに平行に配置された並列接続の複数の前記第２の伝送線路と、
を備え、
複数の前記第１の伝送線路と複数の前記第２の伝送線路とは非平行に配置されている、磁気検出装置。
【請求項3】
請求項１に記載の磁気検出装置において、
前記第１の伝送線路及び前記第２の伝送線路は、同軸ケーブル、平行二線路、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路及び導波管のいずれかである、磁気検出装置。
前記第１の伝送線路及び前記第２の伝送線路は、同軸ケーブル、平行二線路、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路及び導波管のいずれかである、磁気検出装置。
【請求項4】
請求項１に記載の磁気検出装置において、
前記第１の伝送線路は、複数の前記第１導体を含み、
複数の前記第１導体は、少なくとも１つの非磁性材の導体で接続され、
前記第１の伝送線路は、鋸歯状の形状となっており、
前記第２の伝送線路は、複数の前記第２導体を含み、
複数の前記第２導体は、少なくとも１つの非磁性材の導体で接続され、
前記第２の伝送線路は、鋸歯状の形状となっており、
複数の前記第１導体と複数の前記第２導体とは非平行に配置されている、磁気検出装置。
前記第１の伝送線路は、複数の前記第１導体を含み、
複数の前記第１導体は、少なくとも１つの非磁性材の導体で接続され、
前記第１の伝送線路は、鋸歯状の形状となっており、
前記第２の伝送線路は、複数の前記第２導体を含み、
複数の前記第２導体は、少なくとも１つの非磁性材の導体で接続され、
前記第２の伝送線路は、鋸歯状の形状となっており、
複数の前記第１導体と複数の前記第２導体とは非平行に配置されている、磁気検出装置。
【請求項5】
請求項４に記載の磁気検出装置において、
複数の前記第１導体のうちの隣接する２つの第１導体は、前記磁気センサの長手方向において重複した領域を有し、
複数の前記第２導体のうちの隣接する２つの第２導体は、前記磁気センサの長手方向において重複した領域を有する、磁気検出装置。
複数の前記第１導体のうちの隣接する２つの第１導体は、前記磁気センサの長手方向において重複した領域を有し、
複数の前記第２導体のうちの隣接する２つの第２導体は、前記磁気センサの長手方向において重複した領域を有する、磁気検出装置。
【請求項6】
請求項１に記載の磁気検出装置において、
前記第１の伝送線路及び前記第２の伝送線路にバイアス磁界を印加するコイルをさらに備える、磁気検出装置。
前記第１の伝送線路及び前記第２の伝送線路にバイアス磁界を印加するコイルをさらに備える、磁気検出装置。
【請求項7】
磁性材を含む線状の第１導体を含む第１の伝送線路と、
磁性材を含む線状の第２導体を含む第２の伝送線路と、
を備え、
前記第１の伝送線路と前記第２の伝送線路とは非平行に配置されている、磁気センサ。
磁性材を含む線状の第２導体を含む第２の伝送線路と、
を備え、
前記第１の伝送線路と前記第２の伝送線路とは非平行に配置されている、磁気センサ。
【請求項8】
磁気センサと測定装置とを備える磁気検出装置における磁気検出方法であって、
前記磁気センサは、
磁性材を含む線状の第１導体を含む第１の伝送線路と、
磁性材を含む線状の第２導体を含む第２の伝送線路と、
を備え、
前記第１の伝送線路と前記第２の伝送線路とは非平行に配置されており、
前記磁気検出方法は、
前記測定装置が、
前記第１の伝送線路に入力する第１入射波と前記第２の伝送線路に入力する第２入射波とを生成するステップと、
前記磁気センサへの磁界印加位置において前記第１の伝送線路のインピーダンス不整合により生じた第１反射波と、前記磁界印加位置において前記第２の伝送線路のインピーダンス不整合により生じた第２反射波とを検波するステップと、
前記第１入射波と前記第１反射波とに基づいて、前記磁界印加位置における前記第１の伝送線路に沿った方向の第１磁界を算出するステップと、
前記第２入射波と前記第２反射波とに基づいて、前記磁界印加位置における前記第２の伝送線路に沿った方向の第２磁界を算出するステップと、
前記第１磁界及び前記第２磁界に基づいて、２軸方向の磁界を算出するステップと、を含む、磁気検出方法。
前記磁気センサは、
磁性材を含む線状の第１導体を含む第１の伝送線路と、
磁性材を含む線状の第２導体を含む第２の伝送線路と、
を備え、
前記第１の伝送線路と前記第２の伝送線路とは非平行に配置されており、
前記磁気検出方法は、
前記測定装置が、
前記第１の伝送線路に入力する第１入射波と前記第２の伝送線路に入力する第２入射波とを生成するステップと、
前記磁気センサへの磁界印加位置において前記第１の伝送線路のインピーダンス不整合により生じた第１反射波と、前記磁界印加位置において前記第２の伝送線路のインピーダンス不整合により生じた第２反射波とを検波するステップと、
前記第１入射波と前記第１反射波とに基づいて、前記磁界印加位置における前記第１の伝送線路に沿った方向の第１磁界を算出するステップと、
前記第２入射波と前記第２反射波とに基づいて、前記磁界印加位置における前記第２の伝送線路に沿った方向の第２磁界を算出するステップと、
前記第１磁界及び前記第２磁界に基づいて、２軸方向の磁界を算出するステップと、を含む、磁気検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、磁気検出装置、磁気センサ及び磁気検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、磁界を検出することが可能な磁気検出装置が知られている。磁気検出装置には、様々な構成の装置がある。
【0003】
磁界を検出する磁気センサを線状の構成とする磁気検出装置が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
【0004】
線状の磁気センサは柔軟性が高いため、測定対象に合わせて磁気センサを自由に設置することができるという利点がある。また、線状の磁気センサを用いると、線状の磁気センサの任意の位置において磁界を検出することができるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２０－６０５６５号公報
【特許文献2】特開２０２１－１６２４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１及び２に記載の磁気検出装置が検出する磁界は、線状の磁気センサの長手方向に沿った方向の磁界である。すなわち、特許文献１及び２に記載の磁気検出装置は、１軸方向の磁界を検出することができる。
【0007】
線状の磁気センサを用いた磁気検出装置において、１軸方向の磁界を検出するだけでなく、２軸方向の磁界を検出できることが望ましい。
【0008】
そこで、本開示は、２軸方向の磁界を検出することができる磁気検出装置、磁気センサ及び磁気検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
幾つかの実施形態に係る磁気検出装置は、磁気センサと測定装置とを備える磁気検出装置であって、前記磁気センサは、磁性材を含む線状の第１導体を含む第１の伝送線路と、磁性材を含む線状の第２導体を含む第２の伝送線路と、を備え、前記第１の伝送線路と前記第２の伝送線路とは非平行に配置されており、前記測定装置は、前記第１の伝送線路に入力する第１入射波と前記第２の伝送線路に入力する第２入射波とを生成する信号発生器と、前記磁気センサへの磁界印加位置において前記第１の伝送線路のインピーダンス不整合により生じた第１反射波と前記磁界印加位置において前記第２の伝送線路のインピーダンス不整合により生じた第２反射波とを検波する信号検波器と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１入射波と前記第１反射波とに基づいて、前記磁界印加位置における前記第１の伝送線路に沿った方向の第１磁界を算出し、前記第２入射波と前記第２反射波とに基づいて、前記磁界印加位置における前記第２の伝送線路に沿った方向の第２磁界を算出し、前記第１磁界及び前記第２磁界に基づいて、２軸方向の磁界を算出する。このような磁気検出装置によれば、２軸方向の磁界を検出することが可能である。
【0010】
一実施形態に係る磁気検出装置において、前記磁気センサは、互いに平行に配置された並列接続の複数の前記第１の伝送線路と、互いに平行に配置された並列接続の複数の前記第２の伝送線路と、を備え、複数の前記第１の伝送線路と複数の前記第２の伝送線路とは非平行に配置されていてもよい。これにより、抵抗損失を小さくすることができる。
【0011】
一実施形態に係る磁気検出装置において、前記第１の伝送線路及び前記第２の伝送線路は、同軸ケーブル、平行二線路、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路及び導波管のいずれかであってよい。このように、第１の伝送線路及び第２の伝送線路を同軸ケーブルとすることにより、第１の伝送線路及び第２の伝送線路に柔軟性を持たせることができる。また、フレキシブル基板に、平行二線路、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路又は導波管を構成することにより、第１の伝送線路及び第２の伝送線路に柔軟性を持たせることができる。
【0012】
一実施形態に係る磁気検出装置において、前記第１の伝送線路は、複数の前記第１導体を含み、複数の前記第１導体は、少なくとも１つの非磁性材の導体で接続され、前記第１の伝送線路は、鋸歯状の形状となっており、前記第２の伝送線路は、複数の前記第２導体を含み、複数の前記第２導体は、少なくとも１つの非磁性材の導体で接続され、前記第２の伝送線路は、鋸歯状の形状となっており、複数の前記第１導体と複数の前記第２導体とは非平行に配置されていてもよい。これにより、磁気センサの短手方向の長さを長くすることなく、また、磁界の短手方向の感度を低下させることなく、磁気センサが磁界を検出できる範囲を長手方向に広げることができる。
【0013】
一実施形態に係る磁気検出装置において、複数の前記第１導体のうちの隣接する２つの第１導体は、前記磁気センサの長手方向において重複した領域を有し、複数の前記第２導体のうちの隣接する２つの第２導体は、前記磁気センサの長手方向において重複した領域を有していてもよい。これにより、外部磁界に対して感度が低くなるおそれがある領域が存在することを防ぐことができる。
【0014】
一実施形態に係る磁気検出装置において、前記第１の伝送線路及び前記第２の伝送線路にバイアス磁界を印加するコイルをさらに備えていてもよい。これにより、高い線形性、小さいヒステリシス及び高い感度を示す動作点において、第１磁界及び第２磁界を算出することができる。
【0015】
幾つかの実施形態に係る磁気センサは、磁性材を含む線状の第１導体を含む第１の伝送線路と、磁性材を含む線状の第２導体を含む第２の伝送線路と、を備え、前記第１の伝送線路と前記第２の伝送線路とは非平行に配置されている。このような磁気センサによれば、２軸方向の磁界を検出することが可能である。
【0016】
幾つかの実施形態に係る磁気検出方法は、磁気センサと測定装置とを備える磁気検出装置における磁気検出方法であって、前記磁気センサは、磁性材を含む線状の第１導体を含む第１の伝送線路と、磁性材を含む線状の第２導体を含む第２の伝送線路と、を備え、前記第１の伝送線路と前記第２の伝送線路とは非平行に配置されており、前記磁気検出方法は、前記測定装置が、前記第１の伝送線路に入力する第１入射波と前記第２の伝送線路に入力する第２入射波とを生成するステップと、前記磁気センサへの磁界印加位置において前記第１の伝送線路のインピーダンス不整合により生じた第１反射波と、前記磁界印加位置において前記第２の伝送線路のインピーダンス不整合により生じた第２反射波とを検波するステップと、前記第１入射波と前記第１反射波とに基づいて、前記磁界印加位置における前記第１の伝送線路に沿った方向の第１磁界を算出するステップと、前記第２入射波と前記第２反射波とに基づいて、前記磁界印加位置における前記第２の伝送線路に沿った方向の第２磁界を算出するステップと、前記第１磁界及び前記第２磁界に基づいて２軸方向の磁界を算出するステップと、を含む。このような磁気検出方法によれば、２軸方向の磁界を検出することが可能である。
【発明の効果】
【0017】
本開示によれば、２軸方向の磁界を検出することができる磁気検出装置、磁気センサ及び磁気検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】一実施形態に係る磁気検出装置の概略構成を示す図である。
【図2】一実施形態に係る測定装置の概略構成を示す図である。
【図3】一実施形態に係る磁気センサの概略構成を示す図である。
【図4】磁気センサに磁界が印加されている様子を示す図である。
【図5】２軸方向の磁界を算出する手段を説明するための図である。
【図6】２軸方向の磁界を算出する手段を説明するための図である。
【図7】第１の変形例に係る磁気センサの概略構成を示す図である。
【図8】第２の変形例に係る磁気センサの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【0020】
図１は、一実施形態に係る磁気検出装置１の概略構成を示す図である。磁気検出装置１は、測定装置１０と、磁気センサ２０とを備える。
【0021】
磁気センサ２０は、第１の伝送線路２１と、第２の伝送線路２２と、基板２３とを備える。
【0022】
第１の伝送線路２１は、基板２３上に形成されている。第２の伝送線路２２は、基板２３上に形成されている。第１の伝送線路２１と第２の伝送線路２２とは、ショートしないように、基板２３上に形成されている。
【0023】
例えば、第１の伝送線路２１が基板２３の表面に形成され、第２の伝送線路２２が基板２３の裏面に形成されていてよい。あるいは、第１の伝送線路２１が基板２３の裏面に形成され、第２の伝送線路２２が基板２３の表面に形成されていてよい。
【0024】
または、基板２３が多層基板である場合、第１の伝送線路２１と第２の伝送線路２２とが、基板２３の異なる層に形成されていてよい。
【0025】
図１に示すように、第１の伝送線路２１と第２の伝送線路２２とは、非平行に配置されている。
【0026】
基板２３は、柔軟性を有する基板である。基板２３は、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）であってよい。
【0027】
第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２は、線状の伝送線路である。第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２は、所定の特性インピーダンスを有する。第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２は、柔軟性を有する同軸ケーブルとして、基板２３上に形成されてよい。また、第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２は、平行二線路、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路及び導波管のいずれかとして、基板２３上に形成されてよい。
【0028】
第１の伝送線路２１、第２の伝送線路２２及び基板２３が柔軟性を有することにより、磁気センサ２０は、変形させることが容易である。磁気センサ２０は、柔軟性を有することにより、測定対象の形状に合わせて自由に設置することができる。
【0029】
第１の伝送線路２１の一端は、測定装置１０のポートＰ１に接続されている。第１の伝送線路２１の他端は、測定装置１０のポートＰ２に接続されている。
【0030】
第２の伝送線路２２の一端は、測定装置１０のポートＰ３に接続されている。第２の伝送線路２２の他端は、測定装置１０のポートＰ４に接続されている。
【0031】
第１の伝送線路２１は、磁性材を含む線状の第１導体２１０を含む。第１導体２１０は、信号線として機能する。第１の伝送線路２１は、第１導体２１０に加えて、銅線などによって構成されるシールド線、第１導体２１０とシールド線とを絶縁する誘電体を備えていてもよい。
【0032】
第２の伝送線路２２は、磁性材を含む線状の第２導体２２０を含む。第２導体２２０は、信号線として機能する。第２の伝送線路２２は、第２導体２２０に加えて、銅線などによって構成されるシールド線、第２導体２２０とシールド線とを絶縁する誘電体を備えていてもよい。
【0033】
第１導体２１０及び第２導体２２０は、磁性材を含む線状の導体である。第１導体２１０及び第２導体２２０は、例えば、略均一に分布した磁性材を含んでいる。
【0034】
第１導体２１０及び第２導体２２０は、保持力が小さく透磁率が高い軟磁性材を含んでよい。第１導体２１０及び第２導体２２０は、例えば、アモルファス合金又はパーマロイを含んでよい。
【0035】
アモルファス合金及びパーマロイは、高透磁率の磁性材を含む。そのため、第１導体２１０を含む第１の伝送線路２１及び第２導体２２０を含む第２の伝送線路２２は、周方向透磁率及び軸方向透磁率が高くなる。周方向透磁率及び軸方向透磁率が高いため、第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２は、外部磁界が印加されると、第１導体２１０及び第２導体２２０表面における磁気インピーダンス効果及び第１導体２１０及び第２導体２２０内部の磁化（磁壁移動）の効果のいずれか一方の効果、又は、両方の効果により、インピーダンスが変化する。
【0036】
例えば、原子が不規則に配列したアモルファス合金は、Fe基アモルファス合金であるFe-Co-Si-B合金（Feリッチ）、Fe-Si-B-C系合金、Fe-Si-B系合金、Fe-Si-B-Nb-Cu系合金、又はFe-P-B系合金などであってよい。また、アモルファス合金は、Co基アモルファス合金であるFe-Co-Si-B系合金（Coリッチ）、Co-Fe-Cr-Si-B系合金、又はCo-Fe-Mn-Cr-Si-B系合金などであってよい。また、アモルファス合金は、Ni基アモルファス合金であってよい。
【0037】
例えば、Fe及びNiを主成分とした合金であるパーマロイは、Ni含有量７８．５％の７８－パーマロイ（ＪＩＳ規格：パーマロイＡ）、Ni含有量４５％（４０～５０％）の４５－パーマロイ（ＪＩＳ規格：パーマロイＢ）、又は７８－パーマロイにMo、Cu若しくはCrなどを添加したパーマロイ（ＪＩＳ規格：パーマロイＣ）などであってよい。
【0038】
パーマロイの体積抵抗率は、６８μΩｃｍ程度である。これは、銅の体積抵抗率１．６８μΩｃｍの４０倍以上の体積抵抗率である。
【0039】
第１導体２１０及び第２導体２２０は、アモルファス合金及びパーマロイ以外の他の軟磁性材として、Fe-Si-Al系合金（例えばセンダスト）、Fe-Co系合金（例えばパーメンジュール）、Mn-Zn系合金若しくはNi-Zn系合金（例えばソフトフェライト）、又はFe-Si系合金（例えば珪素鋼若しくは電磁鋼）などを含んでよい。
【0040】
第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２に印加される磁界が１０［Ｏｅ（エルステッド）］程度の比較的大きい磁界である場合、第１導体２１０及び第２導体２２０は、Fe、Ni又はCoなどの単金属を磁性材として含んでよい。
【0041】
第１導体２１０及び第２導体２２０は、ナノ結晶粒をアモルファス相に分散させたナノ結晶軟磁性材を含んでよい。
【0042】
図２は、図１の測定装置１０の概略構成を示す図である。測定装置１０は、信号発生器１１と、信号検波器１２と、制御部１３と、メモリ１４と、方向性結合器（ＤＣ：Directional Coupler）１５－１～１５－４とを備える。また、測定装置１０は、ポートＰ１～Ｐ４を備える。ポートＰ１～Ｐ４は、信号を入出力するためのポートである。測定装置１０は、例えば、ベクトルネットワークアナライザとして機能する測定装置であってよい。
【0043】
図２では接続の図示を省略しているが、図１に示すように、ポートＰ１は、第１の伝送線路の２１の一端に接続されている。ポートＰ２は、第１の伝送線路２１の他端に接続されている。ポートＰ３は、第２の伝送線路２２の一端に接続されている。ポートＰ４は、第２の伝送線路２２の他端に接続されている。
【0044】
信号発生器１１は、第１の伝送線路２１に入力する入射波と、第２の伝送線路２２に入力する入射波とを生成する。以後、第１の伝送線路２１に入力する入射波を「第１入射波」と称し、第２の伝送線路２２に入力する入射波を「第２入射波」と称して説明する場合がある。
【0045】
信号発生器１１は、例えば、第１入射波及び第２入射波として、１０ＭＨｚから５０ＧＨｚまで周波数を掃引して正弦波信号を出力する。
【0046】
信号発生器１１は、方向性結合器１５－１～１５－４と、信号検波器１２とに接続されている。
【0047】
信号発生器１１は、生成した第１入射波を方向性結合器１５－１に出力し、ポートＰ１を介して第１の伝送線路２１の一端に入力させる。あるいは、信号発生器１１は、生成した第１入射波を方向性結合器１５－２に出力し、ポートＰ２を介して第１の伝送線路２１の他端に入力させる。
【0048】
信号発生器１１は、生成した第２入射波を方向性結合器１５－３に出力し、ポートＰ３を介して第２の伝送線路２２の一端に入力させる。あるいは、信号発生器１１は、生成した第２入射波を方向性結合器１５－４に出力し、ポートＰ４を介して第２の伝送線路２２の他端に入力させる。
【0049】
信号発生器１１は、生成した第１入射波及び第２入射波を、信号検波器１２に出力する。
【0050】
信号検波器１２は、信号発生器１１から入力される第１入射波及び第２入射波を検波する。また、信号検波器１２は、方向性結合器１５－１～１５－４から入力される反射波を検波する。
【0051】
信号検波器１２が検波する反射波について説明する。磁気センサ２０のある位置において、外部磁界が印加されているとする。以後、外部磁界が印加されている位置を「磁界印加位置」と称して説明する場合がある。
【0052】
磁気センサ２０のある位置において外部磁界が印加されると、磁界印加位置において、第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２のインピーダンスが変化する。この状態で、第１の伝送線路２１に第１入射波が入力されると、磁界印加位置におけるインピーダンス不整合により、反射波が発生する。以後、第１の伝送線路２１で発生する反射波を「第１反射波」と称して説明する場合がある。また、この状態で、第２の伝送線路２２に第２入射波が入力されると、磁界印加位置におけるインピーダンス不整合により、反射波が発生する。以後、第２の伝送線路２２で発生する反射波を「第２反射波」と称して説明する場合がある。なお、「第１反射波」と「第２反射波」とを区別する必要がない場合、単に「反射波」と称して説明する場合がある。また、「第１入射波」及び「第２入射波」についても、区別する必要がない場合は、単に「入射波」と称して説明する場合がある。
【0053】
例えば、信号発生器１１が第１入射波を方向性結合器１５－１に出力している場合、第１入射波は第１の伝送線路２１の一端に入力される。磁界印加位置において第１の伝送線路２１のインピーダンス不整合により生じた第１反射波は、ポートＰ１及び方向性結合器１５－１を介して信号検波器１２に入力される。このようにして、信号検波器１２は、第１の伝送線路２１の一端からの第１反射波を検波する。
【0054】
また、例えば、信号発生器１１が第１入射波を方向性結合器１５－２に出力している場合、第１入射波は第１の伝送線路２１の他端に入力される。磁界印加位置において第１の伝送線路２１のインピーダンス不整合により生じた第１反射波は、ポートＰ２及び方向性結合器１５－２を介して信号検波器１２に入力される。このようにして、信号検波器１２は、第１の伝送線路２１の他端からの第１反射波を検波する。
【0055】
また、例えば、信号発生器１１が第２入射波を方向性結合器１５－３に出力している場合、第２入射波は第２の伝送線路２２の一端に入力される。磁界印加位置において第２の伝送線路２２のインピーダンス不整合により生じた第２反射波は、ポートＰ３及び方向性結合器１５－３を介して信号検波器１２に入力される。このようにして、信号検波器１２は、第２の伝送線路２２の一端からの第２反射波を検波する。
【0056】
また、例えば、信号発生器１１が第２入射波を方向性結合器１５－４に出力している場合、第２入射波は第２の伝送線路２２の他端に入力される。磁界印加位置において第２の伝送線路２２のインピーダンス不整合により生じた第２反射波は、ポートＰ４及び方向性結合器１５－４を介して信号検波器１２に入力される。このようにして、信号検波器１２は、第２の伝送線路２２の他端からの第２反射波を検波する。
【0057】
信号検波器１２は、信号発生器１１が掃引して出力する正弦波信号の周波数毎に、入射波に対する反射波のベクトル比を検出する。ここでいうベクトル比とは、入射波に対する反射波の反射率及び位相差によって規定されるベクトルである。ここで、入射波に対する反射波の反射率とは、反射波の振幅を入射波の振幅で割ったものである。また、入射波に対する反射波の位相差とは、反射波の位相から入射波の位相を引いたものである。
【0058】
信号検波器１２は、第１入射波の周波数毎に、第１入射波に対する第１反射波のベクトル比を周波数領域データとして制御部１３に出力する。また、信号検波器１２は、第２入射波の周波数毎に、第２入射波に対する第２反射波のベクトル比を周波数領域データとして制御部１３に出力する。
【0059】
制御部１３は、測定装置１０の各構成部を制御する。制御部１３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサとして構成されてよい。制御部１３の機能の詳細については後述する。
【0060】
メモリ１４は、制御部１３に接続されている。メモリ１４は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）等の任意の記憶装置を有する。メモリ１４は、例えば主記憶装置、補助記憶装置、又はキャッシュメモリとして機能してもよい。メモリ１４は、測定装置１０に内蔵されるものに限定されず、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のデジタル入出力ポート等によって接続された外付け型の記憶装置であってもよい。
【0061】
制御部１３は、信号検波器１２から取得した、第１入射波に対する第１反射波のベクトル比の周波数領域データを逆フーリエ変換して、第１反射波の時間領域データを生成する。また、制御部１３は、信号検波器１２から取得した、第２入射波に対する第２反射波のベクトル比の周波数領域データを逆フーリエ変換して、第２反射波の時間領域データを生成する。
【0062】
制御部１３は、信号発生器１１が出力する第１入射波を、信号検波器１２を介して取得し、逆フーリエ変換して、第１入射波の時間領域データを生成する。制御部１３は、第１入射波の時間領域データと、第１反射波の時間領域データとに基づいて、第１の伝送線路２１における磁界印加位置を算出することができる。制御部１３は、第１入射波の時間領域データを検出する時間と、第１反射波の時間領域データを検出する時間との差分に基づいて、第１の伝送線路２１における磁界印加位置を算出することができる。
【0063】
また、制御部１３は、第１入射波の時間領域データと、第１反射波の時間領域データとに基づいて、第１の伝送線路２１の磁界印加位置における磁界の強度を算出することができる。第１の伝送線路２１の磁界印加位置における磁界の強度が大きいと、当該磁界印加位置におけるインピーダンス不整合が大きくなる。そのため、第１の伝送線路２１の磁界印加位置における磁界の強度が大きくなると、第１入射波の時間領域データにおける振幅の大きさに対する第１反射波の時間領域データにおける振幅の大きさの比率が大きくなる。したがって、制御部１３は、第１入射波の時間領域データにおける振幅の大きさに対する第１反射波の時間領域データにおける振幅の大きさの比率に基づいて、磁界印加位置における磁界の強度を算出することができる。ここで制御部１３が算出する第１の伝送線路２１の磁界印加位置における磁界の強度は、第１の伝送線路２１に沿った方向の磁界の強度である。このように、制御部１３は、例えば、特許文献１に記載された方法により、第１の伝送線路２１における磁界印加位置及び第１の伝送線路２１の磁界印加位置における磁界の強度を同時に算出することができる。
【0064】
制御部１３は、信号発生器１１が出力する第２入射波を、信号検波器１２を介して取得し、逆フーリエ変換して、第２入射波の時間領域データを生成する。制御部１３は、第２入射波の時間領域データと、第２反射波の時間領域データとに基づいて、第２の伝送線路２２における磁界印加位置を算出することができる。制御部１３は、第２入射波の時間領域データを検出する時間と、第２反射波の時間領域データを検出する時間との差分に基づいて、第２の伝送線路２２における磁界印加位置を算出することができる。
【0065】
また、制御部１３は、第２入射波の時間領域データと、第２反射波の時間領域データとに基づいて、第２の伝送線路２２の磁界印加位置における磁界の強度を算出することができる。第２の伝送線路２２の磁界印加位置における磁界の強度が大きいと、当該磁界印加位置におけるインピーダンス不整合が大きくなる。そのため、第２の伝送線路２２の磁界印加位置における磁界の強度が大きくなると、第２入射波の時間領域データにおける振幅の大きさに対する第２反射波の時間領域データにおける振幅の大きさの比率が大きくなる。したがって、制御部１３は、第２入射波の時間領域データにおける振幅の大きさに対する第２反射波の時間領域データにおける振幅の大きさの比率に基づいて、磁界印加位置における磁界の強度を算出することができる。ここで制御部１３が算出する第２の伝送線路２２の磁界印加位置における磁界の強度は、第２の伝送線路２２に沿った方向の磁界の強度である。このように、制御部１３は、例えば、特許文献１に記載された方法により、第２の伝送線路２２における磁界印加位置及び第２の伝送線路２２の磁界印加位置における磁界の強度を同時に算出することができる。
【0066】
制御部１３は、上述のようにして算出した、第１の伝送線路２１に沿った方向の磁界と、第２の伝送線路２２に沿った方向の磁界とに基づいて、２軸方向の磁界を算出する。制御部１３による２軸方向の磁界の算出について、図３～図６を参照して説明する。
【0067】
図３は、磁気センサ２０の概略構成を示す図である。図３に示すように、基板２３の長手方向がＹ軸方向、基板２３の短手方向がＸ軸方向であるものとする。図３の基板２３上に示す領域Ｒにおいて、外部から一様な磁界Ｈが印加されている場合を例として説明する。
【0068】
図４は、図３に示した領域Ｒを拡大した図である。図４に示すように、一様な磁界Ｈが外部から領域Ｒに印加されているものとする。磁界Ｈは、Ｘ軸方向の磁界ＨｘとＹ軸方向の磁界Ｈｙという２軸方向の磁界にベクトル分解することができる。
【0069】
図４は、第１の伝送線路２１がＸ軸の正方向から角度θの方向であり、第２の伝送線路２２がＸ軸の負方向から角度θの方向である場合を示している。
【0070】
図５は、磁界Ｈｘを第１の伝送線路２１に沿った方向にベクトル分解した様子と、磁界Ｈｘを第２の伝送線路２２に沿った方向にベクトル分解した様子とを示す。
【0071】
図５に示すように、磁界Ｈｘを第１の伝送線路２１に沿った方向にベクトル分解した成分の磁界の大きさは、Ｈｘｃｏｓθである。また、磁界Ｈｘを第２の伝送線路２２に沿った方向にベクトル分解した成分の磁界の大きさは、Ｈｘｃｏｓθである。
【0072】
図６は、磁界Ｈｙを第１の伝送線路２１に沿った方向にベクトル分解した様子と、磁界Ｈｙを第２の伝送線路２２に沿った方向にベクトル分解した様子とを示す。
【0073】
図６に示すように、磁界Ｈｙを第１の伝送線路２１に沿った方向にベクトル分解した成分の磁界の大きさは、Ｈｙｓｉｎθである。また、磁界Ｈｙを第２の伝送線路２２に沿った方向にベクトル分解した成分の磁界の大きさは、Ｈｙｓｉｎθである。
【0074】
【0075】
また、第２の伝送線路２２に沿った方向の磁界を磁界Ｈ２とすると、図５及び図６に示す磁界ベクトルを合成して、磁界Ｈ２は、以下の式（２）のように表される。なお、式（２）において、右辺第１項のＨｘｃｏｓθに負号がついているのは、右辺第２項のＨｙｓｉｎθと方向が逆だからである。
【数2】
【0076】
以後、第１の伝送線路２１に沿った方向の磁界Ｈ１を「第１磁界」と称して説明する場合がある。また、第２の伝送線路２２に沿った方向の磁界Ｈ２を「第２磁界」と称して説明する場合がある。
【0077】
式（１）及び式（２）に基づいて、Ｘ軸方向の磁界Ｈｘ及びＹ軸方向の磁界Ｈｙを、それぞれ以下のように算出することができる。
【数3】
【数4】
【0078】
制御部１３は、第１入射波及び第１反射波に基づいて第１の伝送線路２１に沿った方向の第１磁界Ｈ１を算出し、第２入射波及び第２反射波に基づいて第２の伝送線路２２に沿った方向の第２磁界Ｈ２を算出する。制御部１３は、第１磁界Ｈ１及び第２磁界Ｈ２に基づいて、式（３）及び式（４）に示すような演算を行うことによって、Ｘ軸方向の磁界Ｈｘ及びＹ軸方向の磁界Ｈｙという２軸方向の磁界を算出することができる。
【0079】
このように、磁気検出装置１は、非平行に配置された第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２によって、それぞれ、第１の伝送線路２１に沿った方向の第１磁界Ｈ１と、第２の伝送線路２２に沿った方向の第２磁界Ｈ２を検出することができる。そして、磁気検出装置１は、第１磁界Ｈ１及び第２磁界Ｈ２に基づいて、Ｘ軸方向の磁界Ｈｘ及びＹ軸方向の磁界Ｈｙという２軸方向の磁界を算出することができる。
【0080】
（オフセットデータ）
測定装置１０は、第１反射波及び第２反射波に基づいて、第１磁界及び第２磁界を算出する際、オフセットデータを引いた差分のデータを、第１磁界及び第２磁界を算出する際に用いる第１反射波及び第２反射波のデータとして用いてよい。測定装置１０は、第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２に磁界が印加されていないときに検出した第１反射波及び第２反射波のデータをオフセットデータとして、メモリ１４に保存しておいてよい。測定装置１０は、このように、検出した第１反射波及び第２反射波のデータからオフセットデータを引いた差分のデータを、第１磁界及び第２磁界を算出するための第１反射波及び第２反射波のデータとして用いることにより、外部磁界以外の影響を低減して、第１磁界及び第２磁界を算出することができる。例えば、測定装置１０は、第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２の構成要素の機械的な公差、第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２の曲げ等により生じる歪み、初期状態から印加されている環境磁界（例えば地磁気又は電子機器などから発生する磁界）などにより生じた反射波の影響などを低減することができる。
測定装置１０は、第１反射波及び第２反射波に基づいて、第１磁界及び第２磁界を算出する際、オフセットデータを引いた差分のデータを、第１磁界及び第２磁界を算出する際に用いる第１反射波及び第２反射波のデータとして用いてよい。測定装置１０は、第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２に磁界が印加されていないときに検出した第１反射波及び第２反射波のデータをオフセットデータとして、メモリ１４に保存しておいてよい。測定装置１０は、このように、検出した第１反射波及び第２反射波のデータからオフセットデータを引いた差分のデータを、第１磁界及び第２磁界を算出するための第１反射波及び第２反射波のデータとして用いることにより、外部磁界以外の影響を低減して、第１磁界及び第２磁界を算出することができる。例えば、測定装置１０は、第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２の構成要素の機械的な公差、第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２の曲げ等により生じる歪み、初期状態から印加されている環境磁界（例えば地磁気又は電子機器などから発生する磁界）などにより生じた反射波の影響などを低減することができる。
【0081】
（バイアス磁界の印加）
磁気検出装置１は、第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２の周囲にコイルを備えていてもよい。磁気検出装置１は、第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２の周囲に設置されたコイルにバイアス電流を流すことで、第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路に沿った方向にバイアス磁界を印加することができる。
磁気検出装置１は、第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２の周囲にコイルを備えていてもよい。磁気検出装置１は、第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２の周囲に設置されたコイルにバイアス電流を流すことで、第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路に沿った方向にバイアス磁界を印加することができる。
【0082】
上述のようなバイアス磁界を印加することにより、測定装置１０は、高い線形性、小さいヒステリシス及び高い感度を示す動作点において、第１磁界及び第２磁界を算出することができる。これにより、測定装置１０は、２軸方向の磁界を高い精度で算出することができる。
【0083】
以上のような一実施形態に係る磁気検出装置１によれば、２軸方向の磁界を検出することが可能である。より具体的には、磁気センサ２０は、第１の伝送線路２１と第２の伝送線路２２とを備え、第１の伝送線路２１と第２の伝送線路２２とは非平行に配置されている。測定装置１０の制御部１３は、第１入射波と第１反射波とに基づいて磁界印加位置における第１の伝送線路２１に沿った方向の第１磁界を算出し、第２入射波と第２反射波とに基づいて磁界印加位置における第２の伝送線路２２に沿った方向の第２磁界を算出し、第１磁界及び第２磁界に基づいて２軸方向の磁界を算出する。このように、磁気センサ２０が非平行に配置された第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２を備えていることにより、磁気検出装置１は、第１の伝送線路２１で検出した第１磁界及び第２の伝送線路２２で検出した第２磁界に基づいて、２軸方向の磁界を算出することができる。
【0084】
また、一実施形態に係る磁気検出装置１によれば、磁気センサ２０に印加された磁界の位置と、磁気センサ２０に印加された磁界の強度とを、同時に検出することができるため、測定対象から発生した不均一な外部磁界を検出することができる。したがって、磁気検出装置１は、測定対象である磁性材の磁化分布により発生した外部磁界、及び測定対象である金属表面の欠陥による磁界分布により発生した外部磁界などを測定することが可能となる。また、磁気検出装置１は、地磁気検出、渦電流探傷、磁気顕微鏡、電流センサ及び脳磁計など、多種多様な計測機器に対して適用可能である。
【0085】
（第１の変形例）
図７は、第１の変形例に係る磁気センサ２０ａを示す図である。図７に示す磁気センサ２０ａは、基板２３の表面に第１の伝送線路２１ａが形成されている。また、基板２３の裏面に第２の伝送線路２２ａが形成されている。
図７は、第１の変形例に係る磁気センサ２０ａを示す図である。図７に示す磁気センサ２０ａは、基板２３の表面に第１の伝送線路２１ａが形成されている。また、基板２３の裏面に第２の伝送線路２２ａが形成されている。
【0086】
図７においては、第１の伝送線路２１ａの形状を見やすくするため、第１の伝送線路２１ａのみを示し、第２の伝送線路２２ａの図示を省略した図を、左側に示す。
【0087】
また、第２の伝送線路２２ａの形状を見やすくするため、第２の伝送線路２２ａのみを示し、第１の伝送線路２１ａの図示を省略した図を、右側に示す。
【0088】
左側に示す第１の伝送線路２１ａのみを示す図、及び、右側に示す第２の伝送線路２２ａのみを示す図のいずれも、Ｚ軸の正方向側から見た図である。第２の伝送線路２２ａは基板２３の裏面にあるため、破線で示している。
【0089】
第１の変形例に係る磁気センサ２０ａは、磁気センサ２０ａが磁界を検出できる範囲を広げるために、基板２３を長手方向（Ｙ軸方向）に伸ばした形状である。
【0090】
例えば、図３に示すような磁気センサ２０において、図４に示した角度θを保ったまま、基板２３をＹ軸方向に伸ばすと、基板２３のＸ軸方向の長さも長くなってしまう。そうすると、磁気センサ２０のＸ軸方向も伸びてしまい、磁気センサ２０の形状が大型化してしまう。
【0091】
磁気センサ２０の形状が大型化してしまうことを防ぐため、図４に示す角度θを９０度に近づけた角度にして、基板２３をＹ軸方向に伸ばすと、磁界のＸ軸方向の感度が低下してしまう。
【0092】
第１の変形例に係る磁気センサ２０ａは、基板２３のＸ軸方向の長さを長くすることなく、また、磁界のＸ軸方向の感度を低下させることなく、基板２３をＹ軸方向に伸ばすことができる構成である。
【0093】
図７の左側の図に示すように、第１の伝送線路２１ａは、複数の第１導体２１０を含む。第１導体２１０は、磁性材を含む線状の導体である。隣接する第１導体２１０同士は、非磁性材の導体２１１で接続されている。非磁性材の導体２１１は、例えば、銅線であってよい。非磁性材の導体２１１は、基板２３の短手方向（Ｘ軸方向）に沿って配置されている。第１の伝送線路２１ａは、全体として鋸歯状の形状となっている。
【0094】
なお、図７において、第１の伝送線路２１ａは、５本の第１導体２１０を含んでいるが、これは一例である。第１の伝送線路２１ａは、２～４本の第１導体２１０を含んでもよいし、６本以上の第１導体２１０を含んでもよい。
【0095】
図７の右側の図に示すように、第２の伝送線路２２ａは、複数の第２導体２２０を含む。第２導体２２０は、磁性材を含む線状の導体である。隣接する第２導体２２０同士は、非磁性材の導体２２１で接続されている。非磁性材の導体２２１は、例えば、銅線であってよい。非磁性材の導体２２１は、基板２３の短手方向（Ｘ軸方向）に沿って配置されている。第２の伝送線路２２ａは、全体として鋸歯状の形状となっている。
【0096】
なお、図７において、第２の伝送線路２２ａは、５本の第２導体２２０を含んでいるが、これは一例である。第２の伝送線路２２ａは、２～４本の第２導体２２０を含んでもよいし、６本以上の第２導体２２０を含んでもよい。
【0097】
図７に示すように、複数の第１導体２１０と複数の第２導体２２０とは、非平行に配置されている。したがって、図１に示す磁気検出装置１において、磁気センサ２０の代わりに、第１の変形例に係る磁気センサ２０ａを用いても、磁気検出装置１は、２軸方向の磁界を算出することができる。
【0098】
また、第１の伝送線路２１ａ及び第２の伝送線路２２ａが鋸歯状の形状であることにより、第１の変形例に係る磁気センサ２０ａは、基板２３のＸ軸方向の長さを長くすることなく、また、磁界のＸ軸方向の感度を低下させることなく、基板２３をＹ軸方向に伸ばすことができる。
【0099】
したがって、第１の変形例に係る磁気センサ２０ａは、基板２３のＸ軸方向の長さを長くすることなく、また、磁界のＸ軸方向の感度を低下させることなく、磁気センサ２０ａが磁界を検出できる範囲をＹ軸方向に広げることができる。
【0100】
なお、図７においては、第１の伝送線路２１ａが基板２３の表面に形成され、第２の伝送線路２２ａが基板２３の裏面に形成される構成を示したが、この構成に限定されない。例えば、基板２３が多層基板である場合、第１の伝送線路２１ａと第２の伝送線路２２ａとが、基板２３の異なる層に形成されていてもよい。
【0101】
（第２の変形例）
図８は、第２の変形例に係る磁気センサ２０ｂを示す図である。第２の変形例に係る磁気センサ２０ｂについては、図７に示した第１の変形例に係る磁気センサ２０ａとの相違点について主に説明し、磁気センサ２０ａと共通又は類似する部分については説明を省略する。
図８は、第２の変形例に係る磁気センサ２０ｂを示す図である。第２の変形例に係る磁気センサ２０ｂについては、図７に示した第１の変形例に係る磁気センサ２０ａとの相違点について主に説明し、磁気センサ２０ａと共通又は類似する部分については説明を省略する。
【0102】
図８の左側の図に示すように、第１の伝送線路２１ｂは、複数の第１導体２１０を含む。隣接する第１導体２１０同士は、非磁性材の導体２１１で接続されている。非磁性材の導体２１１は、図７の左側に示した導体２１１と異なり、基板２３の短手方向（Ｘ軸方向）に対して斜めの方向に配置されている。第１の伝送線路２１ｂは、全体として鋸歯状の形状となっている。
【0103】
図８の右側の図に示すように、第２の伝送線路２２ｂは、複数の第２導体２２０を含む。隣接する第２導体２２０同士は、非磁性材の導体２２１で接続されている。非磁性材の導体２２１は、図７の右側に示した導体２２１と異なり、基板２３の短手方向（Ｘ軸方向）に対して斜めの方向に配置されている。第２の伝送線路２２ｂは、全体として鋸歯状の形状となっている。
【0104】
図８の左側の図を参照すると、複数の第１導体２１０のうちの隣接する２つの第１導体２１０は、磁気センサ２０ｂの長手方向（Ｙ軸方向）において重複した領域Ｓを有する。
【0105】
このように重複した領域Ｓを有することにより、第１の伝送線路２１ｂは、Ｙ軸方向の全ての位置において、磁界を検出することができる。第２の伝送線路２２ｂも同様に、重複した領域Ｓを有することにより、Ｙ軸方向の全ての位置において、磁界を検出することができる。
【0106】
例えば、図７の左側の図を参照すると、第１の変形例に係る磁気センサ２０ａにおいて、第１の伝送線路２１ａは、複数の第１導体２１０を含み、隣接する第１導体２１０同士は、非磁性材の導体２１１によって接続されている。この際、第１導体２１０と導体２１１とはパッドを介して接続されているが、パッドの部分は、Ｙ軸方向において、第１導体２１０が存在しない領域となっている。すなわち、この領域が外部磁界に対して感度が低くなるおそれがある。
【0107】
第２の変形例に係る磁気センサ２０ｂは、このような外部磁界に対して感度が低くなるおそれがある領域が存在することを防ぐことができる。
【0108】
本開示は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。従って、先の記述は例示的であり、これに限定されない。開示の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含される。
【0109】
例えば、上述した各構成部の配置及び個数等は、上記の説明及び図面における図示の内容に限定されない。各構成部の配置及び個数等は、その機能を実現できるのであれば、任意に構成されてもよい。
【0110】
例えば、上述した実施形態においては、第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２がそれぞれ１本である場合を例に挙げて説明したが、第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２の本数はこれに限定されない。磁気センサ２０は、互いに平行に配置され、並列接続された第１の伝送線路２１を複数本備えていてよい。また、磁気センサ２０は、互いに平行に配置され、並列接続された第２の伝送線路２２を複数本備えていてよい。この場合、複数の第１の伝送線路２１と複数の第２の伝送線路２２とは、非平行に配置されている。線状の第１導体２１０及び線状の第２導体２２０として、パーマロイを用いた場合、パーマロイの体積抵抗率は６８μΩｃｍ程度であり、銅の体積抵抗率１．６８μΩｃｍに対して４０倍以上大きな体積抵抗率となる。またパーマロイの最大透磁率は非常に高いため、高周波入力時の表皮効果による抵抗損失が大きくなり減衰量が大きくなってしまうという問題がある。磁気センサ２０が複数の第１の伝送線路２１及び複数の第２の伝送線路２２を備える構成とすると、第１導体２１０及び第２導体２２０による抵抗損失を小さくすることができる。
【0111】
例えば、上述した実施形態においては、信号発生器１１が、周波数を掃引して正弦波信号を出力する場合を例に挙げて説明したが、信号発生器１１が生成する波形はこれに限定されない。例えば、信号発生器１１は、パルスを生成し、生成したパルスを第１の伝送線路２１及び第２の伝送線路２２に入力させてもよい。
【0112】
以下に本開示の実施形態の一部について例示する。しかしながら、本開示の実施形態はこれらに限定されない点に留意されたい。
［付記１］
磁気センサと測定装置とを備える磁気検出装置であって、
前記磁気センサは、
磁性材を含む線状の第１導体を含む第１の伝送線路と、
磁性材を含む線状の第２導体を含む第２の伝送線路と、
を備え、
前記第１の伝送線路と前記第２の伝送線路とは非平行に配置されており、
前記測定装置は、
前記第１の伝送線路に入力する第１入射波と前記第２の伝送線路に入力する第２入射波とを生成する信号発生器と、
前記磁気センサへの磁界印加位置において前記第１の伝送線路のインピーダンス不整合により生じた第１反射波と、前記磁界印加位置において前記第２の伝送線路のインピーダンス不整合により生じた第２反射波とを検波する信号検波器と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１入射波と前記第１反射波とに基づいて、前記磁界印加位置における前記第１の伝送線路に沿った方向の第１磁界を算出し、
前記第２入射波と前記第２反射波とに基づいて、前記磁界印加位置における前記第２の伝送線路に沿った方向の第２磁界を算出し、
前記第１磁界及び前記第２磁界に基づいて、２軸方向の磁界を算出する、磁気検出装置。
［付記２］
付記１に記載の磁気検出装置において、
前記磁気センサは、
互いに平行に配置された並列接続の複数の前記第１の伝送線路と、
互いに平行に配置された並列接続の複数の前記第２の伝送線路と、
を備え、
複数の前記第１の伝送線路と複数の前記第２の伝送線路とは非平行に配置されている、磁気検出装置。
［付記３］
付記１又は２に記載の磁気検出装置において、
前記第１の伝送線路及び前記第２の伝送線路は、同軸ケーブル、平行二線路、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路及び導波管のいずれかである、磁気検出装置。
［付記４］
付記１から３のいずれか一項に記載の磁気検出装置において、
前記第１の伝送線路は、複数の前記第１導体を含み、
複数の前記第１導体は、少なくとも１つの非磁性材の導体で接続され、
前記第１の伝送線路は、鋸歯状の形状となっており、
前記第２の伝送線路は、複数の前記第２導体を含み、
複数の前記第２導体は、少なくとも１つの非磁性材の導体で接続され、
前記第２の伝送線路は、鋸歯状の形状となっており、
複数の前記第１導体と複数の前記第２導体とは非平行に配置されている、磁気検出装置。
［付記５］
付記４に記載の磁気検出装置において、
複数の前記第１導体のうちの隣接する２つの第１導体は、前記磁気センサの長手方向において重複した領域を有し、
複数の前記第２導体のうちの隣接する２つの第２導体は、前記磁気センサの長手方向において重複した領域を有する、磁気検出装置。
［付記６］
付記１から５のいずれか一項に記載の磁気検出装置において、
前記第１の伝送線路及び前記第２の伝送線路にバイアス磁界を印加するコイルをさらに備える、磁気検出装置。
［付記７］
磁性材を含む線状の第１導体を含む第１の伝送線路と、
磁性材を含む線状の第２導体を含む第２の伝送線路と、
を備え、
前記第１の伝送線路と前記第２の伝送線路とは非平行に配置されている、磁気センサ。
［付記８］
磁気センサと測定装置とを備える磁気検出装置における磁気検出方法であって、
前記磁気センサは、
磁性材を含む線状の第１導体を含む第１の伝送線路と、
磁性材を含む線状の第２導体を含む第２の伝送線路と、
を備え、
前記第１の伝送線路と前記第２の伝送線路とは非平行に配置されており、
前記磁気検出方法は、
前記測定装置が、
前記第１の伝送線路に入力する第１入射波と前記第２の伝送線路に入力する第２入射波とを生成するステップと、
前記磁気センサへの磁界印加位置において前記第１の伝送線路のインピーダンス不整合により生じた第１反射波と、前記磁界印加位置において前記第２の伝送線路のインピーダンス不整合により生じた第２反射波とを検波するステップと、
前記第１入射波と前記第１反射波とに基づいて、前記磁界印加位置における前記第１の伝送線路に沿った方向の第１磁界を算出するステップと、
前記第２入射波と前記第２反射波とに基づいて、前記磁界印加位置における前記第２の伝送線路に沿った方向の第２磁界を算出するステップと、
前記第１磁界及び前記第２磁界に基づいて、２軸方向の磁界を算出するステップと、を含む、磁気検出方法。
［付記１］
磁気センサと測定装置とを備える磁気検出装置であって、
前記磁気センサは、
磁性材を含む線状の第１導体を含む第１の伝送線路と、
磁性材を含む線状の第２導体を含む第２の伝送線路と、
を備え、
前記第１の伝送線路と前記第２の伝送線路とは非平行に配置されており、
前記測定装置は、
前記第１の伝送線路に入力する第１入射波と前記第２の伝送線路に入力する第２入射波とを生成する信号発生器と、
前記磁気センサへの磁界印加位置において前記第１の伝送線路のインピーダンス不整合により生じた第１反射波と、前記磁界印加位置において前記第２の伝送線路のインピーダンス不整合により生じた第２反射波とを検波する信号検波器と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１入射波と前記第１反射波とに基づいて、前記磁界印加位置における前記第１の伝送線路に沿った方向の第１磁界を算出し、
前記第２入射波と前記第２反射波とに基づいて、前記磁界印加位置における前記第２の伝送線路に沿った方向の第２磁界を算出し、
前記第１磁界及び前記第２磁界に基づいて、２軸方向の磁界を算出する、磁気検出装置。
［付記２］
付記１に記載の磁気検出装置において、
前記磁気センサは、
互いに平行に配置された並列接続の複数の前記第１の伝送線路と、
互いに平行に配置された並列接続の複数の前記第２の伝送線路と、
を備え、
複数の前記第１の伝送線路と複数の前記第２の伝送線路とは非平行に配置されている、磁気検出装置。
［付記３］
付記１又は２に記載の磁気検出装置において、
前記第１の伝送線路及び前記第２の伝送線路は、同軸ケーブル、平行二線路、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路及び導波管のいずれかである、磁気検出装置。
［付記４］
付記１から３のいずれか一項に記載の磁気検出装置において、
前記第１の伝送線路は、複数の前記第１導体を含み、
複数の前記第１導体は、少なくとも１つの非磁性材の導体で接続され、
前記第１の伝送線路は、鋸歯状の形状となっており、
前記第２の伝送線路は、複数の前記第２導体を含み、
複数の前記第２導体は、少なくとも１つの非磁性材の導体で接続され、
前記第２の伝送線路は、鋸歯状の形状となっており、
複数の前記第１導体と複数の前記第２導体とは非平行に配置されている、磁気検出装置。
［付記５］
付記４に記載の磁気検出装置において、
複数の前記第１導体のうちの隣接する２つの第１導体は、前記磁気センサの長手方向において重複した領域を有し、
複数の前記第２導体のうちの隣接する２つの第２導体は、前記磁気センサの長手方向において重複した領域を有する、磁気検出装置。
［付記６］
付記１から５のいずれか一項に記載の磁気検出装置において、
前記第１の伝送線路及び前記第２の伝送線路にバイアス磁界を印加するコイルをさらに備える、磁気検出装置。
［付記７］
磁性材を含む線状の第１導体を含む第１の伝送線路と、
磁性材を含む線状の第２導体を含む第２の伝送線路と、
を備え、
前記第１の伝送線路と前記第２の伝送線路とは非平行に配置されている、磁気センサ。
［付記８］
磁気センサと測定装置とを備える磁気検出装置における磁気検出方法であって、
前記磁気センサは、
磁性材を含む線状の第１導体を含む第１の伝送線路と、
磁性材を含む線状の第２導体を含む第２の伝送線路と、
を備え、
前記第１の伝送線路と前記第２の伝送線路とは非平行に配置されており、
前記磁気検出方法は、
前記測定装置が、
前記第１の伝送線路に入力する第１入射波と前記第２の伝送線路に入力する第２入射波とを生成するステップと、
前記磁気センサへの磁界印加位置において前記第１の伝送線路のインピーダンス不整合により生じた第１反射波と、前記磁界印加位置において前記第２の伝送線路のインピーダンス不整合により生じた第２反射波とを検波するステップと、
前記第１入射波と前記第１反射波とに基づいて、前記磁界印加位置における前記第１の伝送線路に沿った方向の第１磁界を算出するステップと、
前記第２入射波と前記第２反射波とに基づいて、前記磁界印加位置における前記第２の伝送線路に沿った方向の第２磁界を算出するステップと、
前記第１磁界及び前記第２磁界に基づいて、２軸方向の磁界を算出するステップと、を含む、磁気検出方法。
【符号の説明】
【0113】
１ 磁気検出装置
１０ 測定装置
１１ 信号発生器
１２ 信号検波器
１３ 制御部
１４ メモリ
１５ 方向性結合器（ＤＣ）
２０、２０ａ、２０ｂ 磁気センサ
２１、２１ａ、２１ｂ 第１の伝送線路
２２、２２ａ、２２ｂ 第２の伝送線路
２３ 基板
２１０ 第１導体
２１１ （非磁性材の）導体
２２０ 第２導体
２２１ （非磁性材の）導体
１０ 測定装置
１１ 信号発生器
１２ 信号検波器
１３ 制御部
１４ メモリ
１５ 方向性結合器（ＤＣ）
２０、２０ａ、２０ｂ 磁気センサ
２１、２１ａ、２１ｂ 第１の伝送線路
２２、２２ａ、２２ｂ 第２の伝送線路
２３ 基板
２１０ 第１導体
２１１ （非磁性材の）導体
２２０ 第２導体
２２１ （非磁性材の）導体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】