JP2007303864A - 磁界センサおよび磁界センシングの方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、実装容積が小さく、かつ、直交する２軸方向の磁界成分を検出可能な磁界センサの提供である。
【解決手段】本発明は、互いに直交する第１座標軸及び第２座標軸方向に関し、磁極のつくる磁界の第１および第２座標軸の交点である原点における強さおよび向きの成分の少なくともいずれかを検知し、その検知結果を検知出力として電気的に出力する磁界センサであって、第１、第２及び第３のホール素子と、第１の磁気抵抗素子とを含む信号変換部を備え、第１、第２及び第３のホール素子は、磁界の強さおよび向きの第１座標軸方向成分を検知可能であり、第１の磁気抵抗素子は、磁界の強さの第２座標軸方向成分を検知可能であり、第１、第２及び第３のホール素子は、それらの主面が同一の平面に含まれるよう配置された磁界センサである。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁界センサ、および、磁界センシングの方法に関する。本発明は、特に、磁電変換素子を含む信号変換部と信号変換部の出力信号を処理して磁界検出情報を出力する信号処理部とを備えた磁界センサ、および、これを用いた磁界センシングの方法に関する。本発明にかかる磁界センサは、磁界を被測定対象とし、互いに直交する方向の磁界成分を、個別的に電圧値として出力する。

近年、携帯電話や携帯用ゲーム機等の性能の向上は著しく、これら機器の扱うアプリケーションやソフト等も益々複雑化する方向にある。また、操作者がこれら機器を操作するための入力デバイス（コントローラ）も多様化する方向にある。一般にこれらの入力デバイスは、操作者の操作により運動可能な可動部を有する。当該可動部の運動（変位）を検出し、入力情報として機器の利用に供するため、入力デバイスにおいては、可動部に磁石を設置して構成される場合がある。このような入力デバイスにおいて、上記磁石は可動部の運動（変位）と連動した運動（変位）を行う。操作者が入力デバイスの可動部を操作し、可動部が変位を生じれば、当該磁石にも可動部の変位と連動した変位を生じせしめ、当該磁石によって形成されている入力デバイス近傍磁界の状態も変化する。

上記機器は、入力デバイスの可動部の運動に起因する入力デバイス近傍の磁界の変化を検出することにより操作者からの入力を受けることができる。入力デバイス近傍の磁界の変化の検出を目的として、磁界を被測定対象とするセンサ（磁界センサ）が入力デバイスの可動部近傍に備えられる。磁界センサは、多くの場合、検知した磁界の測定量を電気信号に変換（信号変換）し、さらに電気信号に対し適当な処理（信号処理）を行い、処理した電気信号を出力する。よって、磁界センサは、磁界を検知して電気信号に変換する信号変換部と電気信号を処理する信号処理部を備え、これらは１つまたは複数の半導体チップに構成される。ここで、携帯電話や携帯用ゲーム機等の機器に配される磁界センサは、機器の性質上可能な限り小型軽量化されることが望まれる。

一般に、磁界センサの信号変換部には、ホール素子や磁気抵抗素子等といった磁電変換素子を用いることができる。磁電変換素子は、磁界を検知し、検知した磁界の測定量を電気信号に変換し、この電気信号を検知出力として信号処理部に送る。そして、同一または別のチップに構成された信号処理部が、受けた検知出力に対し適当な信号処理を行い、処理した電気信号を検出出力として出力する。

従来、磁界センサの検出出力は、磁石の近接または乖離の程度といった比較的単純な内容のみを含んだ情報である。

しかしながら、先述のとおり、今後、入力デバイスの構成のさらなる複雑化が予想される。また、入力デバイスの複雑化に伴い、入力デバイスの磁界センサから出力される上記検出出力にも、より複雑な情報が求められると予想される。

より複雑な情報とは、具体的には、磁石の近接もしくは乖離の程度を示す単純な情報のみならず、磁電変換素子に近接もしくは乖離している磁石の磁極（Ｎ極もしくはＳ極）に関する情報すなわち、磁界の方向性に関する情報も求められることが予想される。

さらには、近接もしくは乖離している磁石の位置に関する情報も求められることが予想される。この、磁石の位置に関する情報は、平面的（２次元的）な位置情報に留まらず、空間的（３次元的）な位置情報として出力されることを求められることも予想するに難くない。

この場合、磁界センサは、磁界センサの形成された半導体チップの略平面的な主面に平行な平面（以後、「ＸＹ平面」と称する。）に含まれかつ互いに直交する２軸であるＸ軸およびＹ軸を参照軸として、近接もしくは乖離している磁石の位置について、Ｘ軸方向とＹ軸方向にどれくらいの位置にあるのか、さらに、Ｘ軸およびＹ軸と直交する第３の参照軸（Ｚ軸）を用いて、近接もしくは乖離している磁石の高さ方向の位置について、Ｚ軸方向にどれくらいの位置にあるのか、といった情報を提供するためにＸ、Ｙ、Ｚ３軸方向の磁界の強さの成分値を個別的に検出出力として出力することが望まれる。つまりは、Ｘ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸の３軸と平行な磁界の強さの成分を、磁界の方向性を含めて検出出力として出力することが望まれる。

Ｘ、Ｙ、およびＺの３軸方向の磁界の成分の強さおよび向きの検出を可能とするには、ホール素子や磁気抵抗素子といった磁電変換素子をＸＹ平面に寝かせて配置したもの（検出可能な磁界成分の方向がＸＹ平面と垂直なホール素子もしくは検出可能な磁界成分の方向がＸＹ平面と平行な磁気抵抗素子（以後、「横置素子」と称す。））と、ＸＹ平面に対して立てて配置したもの（検出可能な磁界成分の方向がＸＹ平面と平行なホール素子もしくは検出可能な磁界成分の方向がＸＹ平面と垂直な磁気抵抗素子（以後、「縦置素子」と称す。））とを組み合わせて磁界センサの信号変換部を構成する必要がある。

特許文献１および特許文献２は、上記の「横置素子」と「縦置素子」を組合わせてなる３次元磁気センサを開示する。

しかしながら、上記横置素子と縦置素子を混在させてなるセンサの信号変換部は、実装容積が大きくなるという課題を有する。さらには、立体的な配線を必要とする点も課題である。これらの課題は、機器全体の小型化を重要な課題とする携帯電話や携帯用ゲーム機といった機器において非常に大きな問題となる。

横置素子のみ、または、縦置素子のみで上記のような複雑な磁界検出機能を実現することは素子の特性上不可能である。

この「素子の特性」とは、磁気抵抗素子およびホール素子に固有の特性を指す。磁気抵抗素子の特性とは、磁気抵抗素子が磁界の極性（磁界の方向性）を識別することができない点、および、磁気抵抗素子を横置素子として使用した場合において、磁気抵抗素子は、ＸＹ平面に平行な方向の磁界の強さ成分のみを検出可能という特性を指す。ホール素子の特性とは、ホール素子は磁界の極性（磁界の方向性）を識別可能であるが、ホール素子を横置素子として使用した場合には、ホール素子は、ＸＹ平面に垂直な方向の磁界成分のみ検出可能という特性を指す。

上記特性は、素子を縦置素子として使用する場合にも、検出可能な磁界成分の方向性を、各素子についてそれぞれＸＹ平面に垂直、または、平行、の点を逆にすることであてはまる。そのため、これまで、複数個配置する磁気抵抗素子およびホール素子のうち、一部を必ず「縦置素子」として配置しなければ、上記のような複雑な磁界検出機能を実現することはできないと考えられていた。
特開平０５−０５２９１８号公報 特開２００４−０１２１５９号公報

上記問題を鑑み、本発明は、実装容積が小さく、かつ、直交する２軸方向の磁界成分を検出可能な磁界センサの提供を課題とする。

さらに、本発明は、実装容積が小さく、かつ、直交する３軸方向の磁界成分を検出可能な磁界センサの提供も課題とする。

本発明は、その一態様において、互いに直交する第１座標軸及び第２座標軸方向に関し、磁極のつくる磁界の第１および第２座標軸の交点である原点における強さおよび向きの成分の少なくともいずれかを検知し、その検知結果を検知出力として電気的に出力する磁界センサであって、第１、第２及び第３のホール素子と、第１の磁気抵抗素子とを含む信号変換部を備え、第１、第２及び第３のホール素子は、磁界の強さおよび向きの第１座標軸方向成分を検知可能であり、第１の磁気抵抗素子は、磁界の強さの第２座標軸方向成分を検知可能であり、第１、第２及び第３のホール素子は、それらの主面が同一の平面に含まれるよう配置された磁界センサである。

本発明の一態様においては、検知出力を受け、検知出力に対し所定の信号処理を行って磁界の情報を検出出力として出力する信号処理部をさらに備え、第２座標軸の原点を第２ホール素子上に配置し、第１、第２、および第３のホール素子を、この順に、第２座標軸方向に配置し、信号処理部は、第１及び第３のホール素子の検知出力に基づき磁極の第２座標軸上の座標値の正負を判定する位置極性付与部と、第２のホール素子の検知出力に基づき磁極の極性を判定する磁界極性付与部と、位置極性付与部の判定および磁界極性付与部の判定ならびに第２のホール素子および第１の磁気抵抗素子の検知出力に基づいて、磁界の検出情報を構成し出力する電圧出力部とを有することが好ましい。

本発明の一態様においては、信号変換部はさらに、第４および第５のホール素子ならびに第２の磁気抵抗素子を含み、第４および第５のホール素子は、磁界の強さおよび向きの第１座標軸方向成分を検知可能であり、第２の磁気抵抗素子は、第３座標軸方向の磁界の強さの成分を検知可能であり、第１ないし第５ホール素子は、それらの主面が同一の平面に含まれるよう配置されることが好ましい。

本発明の一態様においては、信号変換部の出力を受け、出力に対し所定の信号処理を行って磁界の検出情報を検出出力として出力する信号処理部をさらに備え、第２座標軸の原点を第２ホール素子上に配置し、第１、第２、および第３のホール素子を、この順に、第２座標軸方向に配置し、第４、第２、および第５のホール素子を、この順に、第３座標軸方向に配置し、信号処理部は、第１および第３のホール素子の出力に基づき磁極の第２座標軸上の座標値の正負、および、第４および第５のホール素子の出力に基づき磁極の第３座標軸上の座標値の正負、を判定する位置極性付与部と、第２のホール素子の出力に基づき磁極の極性を判定する磁界極性付与部と、位置極性付与部の判定および磁界極性付与部の判定、ならびに、第２のホール素子、第１の磁気抵抗素子および第２の磁気抵抗素子の出力に基づいて、磁界の検出情報を構成し出力する電圧出力部と、を有することが好ましい。

本発明は、その別の一態様において、磁極のつくる磁界の、互いに直交する第１座標軸と第２座標軸の交点である原点における強さおよび向きの成分の少なくともいずれかについての検知の結果に関する電気的な出力である検知出力を受け、検知出力に対し電気的処理を行い磁界に関する情報を検出出力として出力する信号処理装置であって、検知出力に基づいて、磁極の第２座標軸上の座標値の正負を判定する位置極性付与部と、検知出力に基づいて、磁極の極性を判定する磁界極性付与部と、検知出力ならびに位置極性付与部の判定および磁界極性付与部の判定に基づいて、磁界の検出情報を構成し検出出力として出力する電圧出力部とを有する信号処理装置である。

本発明の一態様においては、位置極性付与部は、さらに、検知出力に基づいて、磁極の、第１座標軸および第２座標軸と垂直であり原点を第２座標軸の原点と共有する第３座標軸上の座標値の正負を判定することが好ましい。

本発明は、そのさらに別の一態様において、互いに直交する第１、第２及び第３座標軸方向に関し、磁極のつくる磁界の第１、第２及び第３座標軸の交点である原点における強さおよび向きの成分の少なくともいずれかを検知する磁界センサを用いて磁界を検出する方法であって、磁界センサは、第１、第２及び第３のホール素子と、磁気抵抗素子とを備え、第１ないし第３のホール素子は第１座標軸方向の磁界の強さおよび向きの成分を検知可能であって第２座標軸に沿って順に配され、磁気抵抗素子は、第２座標軸方向の磁界の強さの成分を検知可能であり、磁界を検出する方法は、第１ホール素子と、第３ホール素子の検知出力の絶対値の大小関係を定める第１判定ステップと、第２ホール素子の検知出力の正負を判定する第２判定ステップと、第１判定ステップおよび第３判定ステップの判定結果に基づいて、第１磁気抵抗素子の検知出力である電気的出力に対応する電圧の電圧極性を決定するする決定ステップと、第３ホール素子の検知出力である電気的出力の電圧の絶対値および電圧極性に対応した大きさおよび電圧極性を備える磁界第１方向成分電圧を出力する第１出力ステップと、決定ステップで決定された電圧極性を備え、磁気抵抗素子の検知出力である電気的出力の電圧の絶対値に対応した大きさを備える磁界第２方向成分電圧を出力する第２出力ステップとを有する方法である。

本発明に係る磁界センサは、その実装容積を従来品との比較において同等程度に抑えつつ、直交する２軸方向の磁界の強さの成分を検出可能である。

さらに、本発明に係る磁界センサは、その実装容積を従来品との比較において同等程度に抑えつつ、直交する３軸方向の磁界の強さの成分を検出可能である。

以下、本発明にかかる実施形態による磁界センサについて、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態による磁界センサ１０１のブロック図である。磁界センサ１０１は、信号変換部７１と、信号処理部８１と、電流供給部３１とを有する。

先ず、信号変換部７１について説明する。信号変換部７１は、磁電変換素子である磁気抵抗素子およびホール素子を有する。信号変換部７１の有する磁電変換素子は、第１ホール素子（Ｘ＋）４、第２ホール素子（Ｘ−）５、第３ホール素子（Ｙ＋）６、第４ホール素子（Ｙ−）７、および、第５ホール素子（Ｚ）３、ならびに、第１磁気抵抗素子（Ｘ）１、および、第２磁気抵抗素子（Ｙ）２を含む。これら磁電変換素子の検知出力はそれぞれ、信号処理部８１へ出力される。

図２は、信号変換部７１の構成を示す図である。本実施形態において、信号変換部７１は、図２（ａ）に示すように３層構造を有する。第１層７１ａ（以下、「ホール素子層７１ａ」と称する。）は、第１、第２、第３、第４、および、第５ホール素子（４、５、６、７、および、３）が形成される。

本実施形態では、Ｘ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸からなる直交座標系を次のように設定する。Ｘ軸は、ホール素子層７１ａ主面に含まれる直線である。Ｙ軸は、ホール素子層７１ａ主面に含まれ、Ｘ軸と直交する直線である。Ｚ軸は、Ｘ軸およびＹ軸に直交し、Ｘ軸およびＹ軸と共通の原点を有する軸である。

第５ホール素子（Ｚ）３は、ホール素子層７１ａの中心部に形成される。そして、Ｘ軸方向に沿って、第５ホール素子（Ｚ）３に関して対称を成す位置に第１ホール素子（Ｘ＋）４および第２ホール素子（Ｘ−）５が形成される。Ｘ軸は、第５ホール素子（Ｚ）３の中央部に原点を有する。また、第１ホール素子（Ｘ＋）４および第２ホール素子（Ｘ−）５は、必ずしも第５ホール素子（Ｚ）３に関して対称の位置に形成される必要はない。第１ホール素子（Ｘ＋）４がＸ軸の正の範囲に含まれ、第２ホール素子（Ｘ−）５がＸ軸の負の範囲に含まれればよい。

そしてさらに、Ｙ軸方向、第５ホール素子（Ｚ）３と対称を成す位置に第３ホール素子（Ｙ＋）６および第４ホール素子（Ｙ−）７が形成される。Ｙ軸は、Ｘ軸との交点をＸ軸と共通の原点とする軸である。また、第３ホール素子（Ｙ＋）６および第４ホール素子（Ｙ−）７は、必ずしも第５ホール素子（Ｚ）３に関して対称の位置に形成される必要はない。第３ホール素子（Ｙ＋）６がＹ軸の正の範囲に含まれ、第４ホール素子（Ｙ−）７がＹ軸の負の範囲に含まれればよい。

第１、第２、第３、第４、および、第５ホール素子（４、５、６、７、および、３）は、互いに同等の機能を有するホール素子であってよい。これらのホール素子は、共通に、Ｚ軸に平行な方向、即ち、矢印ＡＺの方向の磁界の強さおよび向きを検知することができる。なお、Ｚ軸は、Ｘ軸およびＹ軸に直交し、Ｘ軸およびＹ軸と共通の原点を有する軸である。

これらの５つのホール素子は、それらの相対的形成位置関係により区別される。Ｘ軸およびＹ軸の交点（原点）に配されたホール素子が、第５ホール素子（Ｚ）３である。Ｘ軸上、Ｘ座標値が正である範囲に配されたホール素子が、第１ホール素子（Ｘ＋）４であり、Ｘ軸上、Ｘ座標値が負である範囲に配されたホール素子が、第２ホール素子（Ｘ−）５である。同様、Ｙ軸上、Ｙ座標値が正である範囲に配されたホール素子が、第３ホール素子（Ｙ＋）６であり、Ｙ軸上、Ｙ座標値が負である範囲に配されたホール素子が、第４ホール素子（Ｙ−）７である。

第２層７１ｂ（以下、「第１磁気抵抗素子層７１ｂ」と称する。）には、第１磁気抵抗素子（Ｘ）１が形成される。図３（ｃ）を参照すれば、第１磁気抵抗素子（Ｘ）１は、Ｘ軸に平行な方向、即ち、矢印ＡＸ方向の磁界の強さを検知することができるように形成される。

第３層７１ｃ（以下、「第２磁気抵抗素子層７１ｃ」と称する。）には、第２磁気抵抗素子（Ｙ）２が形成される。図３（ｄ）を参照すれば、第２磁気抵抗素子（Ｙ）２は、Ｙ軸に平行な方向、即ち、矢印ＡＹ方向の磁界の強さを検知することができるように形成される。ここで、第１磁気抵抗素子（Ｘ）１と第２磁気抵抗素子（Ｙ）２とは、同等の性能を有する素子でよい。第１磁気抵抗素子（Ｘ）１と第２磁気抵抗素子（Ｙ）２は、それぞれが検知可能な磁界の強さの向きが直交する関係にある。本実施形態においては、第１磁気抵抗素子（Ｘ）１は、磁界の強さのＸ軸と平行な方向の成分を検知することができ、第２磁気抵抗素子（Ｙ）２は、磁界の強さのＹ軸と平行な方向の成分を検知することができるように形成される。

なお、ホール素子層７１ａ、第１磁気抵抗素子層７１ｂ、および、第２磁気抵抗素子層７１ｃは、Ｚ軸方向に関し積層順序に限定はない。いかなる順序で積層しようとも、本発明の磁界センサ１０１の信号変換部７１として機能する。

図１に戻り、信号処理部８１の構成について説明する。

信号処理部８１は、第１ないし第４ホール素子（４、５、６、および、７）のそれぞれが出力する検知出力を入力する位置極性付与部４１と、第５ホール素子（Ｚ）３、ならびに、第１磁気抵抗素子（Ｘ）１および第２磁気抵抗素子（Ｙ）２のそれぞれが出力する検知出力を入力する磁界極性付与部５１と、第５ホール素子（Ｚ）３、位置極性付与部４１、および、磁界極性付与部５１のそれぞれが出力する電圧を入力し、磁界Ｘ方向成分電圧Ｖ_Ｘ、磁界Ｙ方向成分電圧Ｖ_Ｙ、および、磁界Ｚ方向成分電圧Ｖ_Ｚ、を個別に出力する電圧出力部６１とを有する。

位置極性付与部４１は、第１位置極性付与回路（Ｘ）１７と、第２位置極性付与回路（Ｙ）１８とを含み、さらに、図１には図示しない比較器と、電圧極性消去部を含む。比較器および電圧極性消去部を含めた回路構成については、図３の回路図を参照して後述する。位置極性付与部４１は、Ｘ軸およびＹ軸の座標に関し、信号変換部７１に近接する磁石の磁極がどのような位置にあるかを判定する機能を有する部分である。

具体的には、位置極性付与部４１は、ホール素子層７１ａと平行な平面（ＸＹ平面）に含まれ、第５ホール素子（Ｚ）３の中央部分を原点とする互いに直交した２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）で構成されるＸＹ直交座標系に、上述の磁極の位置をＸＹ平面に垂直な方向、即ち磁極と信号変換部７１との間の距離を規定する方向、から投影した場合の磁極のＸＹ座標（ｘ，ｙ）について、ｘが正、もしくは、負のいずれに属するか、ならびに、ｙが正、もしくは、負、のいずれに属するか、を個別に判定し、判定結果をそれぞれ第１（Ｘ）位置電圧および第２（Ｙ）位置電圧として出力する機能を有する部分である。

磁界極性付与部５１は、第１磁界極性付与回路（Ｘ）１５と、第２磁界極性付与回路（Ｙ）１６とを含み、さらに、図１には図示しない比較器を含む。比較器を含めた回路構成については、図３の回路図を参照して後述する。

磁界極性付与部５１は、第５ホール素子（Ｚ）３の検知出力に基づいて上述の磁石の磁極の極性、即ち、磁界の向きを判定する。そして磁界極性付与部５１は、磁界の向きの判定に基づいて第１磁気抵抗素子（Ｘ）１および第２磁気抵抗素子（Ｙ）２の出力（磁界のＸ軸方向およびＹ軸方向成分の強さに関する検知出力）に、磁界の向きを考慮した電圧極性を付与する。そしてさらに、磁界極性付与部５１は、磁極の極性（即ち、磁界の向き）を考慮した電圧極性を有するＸ軸方向の磁界の強さ成分の情報（第１（Ｘ）磁界電圧）および磁石の極性（即ち、磁界の向き）を考慮した電圧極性を有するＹ軸方向の磁界の強さ成分の情報（第２（Ｙ）磁界電圧）を出力する機能を有する部分である。

電圧出力部６１は、第１電圧出力回路（Ｘ）１９と、第２電圧出力回路（Ｙ）２０と、第３電圧出力回路（Ｚ）２１とを含む。電圧出力部６１は、第５ホール素子（Ｚ）３の出力する第５（Ｚ）検知出力電圧、上述の第１（Ｘ）位置電圧および第２（Ｙ）位置電圧、ならびに、第１（Ｘ）磁界電圧および第２（Ｙ）磁界電圧を受けて、上述の磁石の磁極の極性およびその位置を判定し、磁界の向きを考慮したＸ軸方向、Ｙ軸方向、および、Ｚ軸方向磁界成分の情報を、磁界Ｘ方向成分電圧Ｖ_Ｘ、磁界Ｙ方向成分電圧Ｖ_Ｙ、および、磁界Ｚ方向成分電圧Ｖ_Ｚ、として個別的に出力する機能を有する部分である。

最後に、電流供給部３１は、磁界センサ１０１の各素子に対し、必要な電流を供給可能に構成されればよい。

図３は、本実施形態による磁界センサ１０１の回路構成図である。既に述べたように、信号変換部７１は、５つのホール素子３、４、５、６、および、７、と、２つの磁気抵抗素子１および２とを含む。これより、これらの磁電変換素子（１、２、３、４、５、６、および、７）のそれぞれが出力する信号である検知出力の流れ、ならびに、信号処理部８１における信号処理について説明する。説明の順序は、実際の処理の順序とは異なる場合が含まれる。個々の処理は、同時的に行われる場合も含まれる。

図４は、磁界センサ１０１の信号変換部７１近傍に磁石Ｍが近接する状況を示す例図である。このとき磁石Ｍは、その近傍に磁界を発生させている。磁石のつくる磁界は、Ｎ極を湧き出し口とし、Ｓ極を吸い込み口として存在する。本願の磁界センサ１０１は、このような状況において磁界の強さおよび向きを３次元的に検出することができる。本図においては、原点にある第５ホール素子（Ｚ）３中央部における磁石Ｍのつくる磁界の強さおよび向きを、磁束密度ベクトルＢを用いて図示している。磁界の方向と、磁束線の方向とは、磁石の外部において一致する。本願においては、磁石内部の磁界は関心外であるので、磁界を視覚化するために磁束密度ベクトルを用いる。磁石の外部において磁束線は、恰もＮ極から沸き出しＳ極に吸い込まれるように存在する。本願の磁界センサ１０１は、磁束密度ベクトルＢの３方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）成分の情報を、３つの電圧値磁界Ｘ方向成分電圧Ｖ_Ｘ、磁界Ｙ方向成分電圧Ｖ_Ｙ、および、磁界Ｚ方向成分電圧Ｖ_Ｚとして出力することができる。

図５は、図４と同様、磁界センサ１０１の信号変換部７１に磁石Ｍのが近接する状況を示す例図である。本願の磁界センサ１０１は、特に、ホール素子層７１ａに含まれる５つのホール素子（３、４、５、６、および、７）に関し各素子の配置された位置におけるそれぞれの磁界の強さの差違を基にして、信号処理部８１において磁石Ｍの磁極Ｎの位置を判定する。この判定結果に基づいて、磁界Ｘ方向成分電圧Ｖ_Ｘ、磁界Ｙ方向成分電圧Ｖ_Ｙ、および、磁界Ｚ方向成分電圧Ｖ_Ｚの電圧極性が決定される。磁界センサ１０１の動作を説明するため、各素子（１、２、３、４、５、６、および、７）において被測定対象となる磁束密度の成分について図示する（ＢＺ、ＢＺＸ＋、ＢＺＸ−、ＢＺＹ＋、ＢＺＹ−、ＢＸ、および、ＢＹ）。本図は、磁束密度成分を図示容易とするために、Ｚ軸方向に各素子が大きく離間して描かれているが、実際のセンサ１０１においてこのような大きな間隔は存在しない。

図５においては、磁石Ｍは、その磁極の１つであるＮ極をもう一方の磁極であるＳ極よりも、センサに近接させた状態で存在する。磁極Ｎは、Ｘ軸に関し座標Ｘ＝ｘ、Ｙ軸に関し座標Ｙ＝ｙ、Ｚ軸に関し座標Ｚ＝ｚに位置する。磁極Ｎ近傍における磁束密度ベクトルＢ０は、磁石Ｍの発生させる磁界の強さおよび向きを視覚化する目的で図示されている。

ホール素子層７１ａに含まれる５つのホール素子（３、４、５、６、および、７）は、それぞれの位置における磁界の強さのＺ軸方向成分と、磁界の向きとを共に検出可能である。図５において、各ホール素子（３、４、５、６、および、７）が検知する磁界Ｚ軸方向成分は、磁束密度ベクトルＢＺ、ＢＺＸ＋、ＢＺＸ−、ＢＺＹ＋、ＢＺＹ−として図示されている。

第１ホール素子（Ｘ＋）４は、磁束密度Ｚ軸方向成分ベクトルＢＺＸ＋の大きさと向きに応じた第１（Ｘ＋）検知出力電圧を出力する。電圧極性（電圧の正負）は、磁界のＺ軸方向成分を示すベクトル（本図においては、第１磁束密度Ｚ軸方向成分ベクトルＢＺＸ＋）の向きが＋Ｚ方向であるか、−Ｚ方向であるか、即ち、磁界の向きが上向きか、下向きか、により一意的に定まる。
同様、第２ホール素子（Ｘ−）５は、磁束密度Ｚ軸方向成分ベクトルＢＺＸ−の大きさと向きに応じた第２（Ｘ−）検知出力電圧を出力する。
同様、第３ホール素子（Ｙ＋）６は、磁束密度Ｚ軸方向成分ベクトルＢＺＹ＋の大きさと向きに応じた第３（Ｙ＋）検知出力電圧を出力する。
同様、第４ホール素子（Ｙ−）７は、磁束密度Ｚ軸方向成分ベクトルＢＺＹ−の大きさと向きに応じた第４（Ｙ−）検知出力電圧を出力する。
同様、第５ホール素子（Ｚ）３は、磁束密度Ｚ軸方向成分ベクトルＢＺの大きさと方向に応じた第５（Ｚ）検知出力電圧を出力する。

第１磁気抵抗素子層７１ｂに含まれる第１磁気抵抗素子（Ｘ）１は、Ｘ軸方向の磁界の強さ、即ち本図における磁束密度Ｘ軸方向成分ベクトルＢＸの絶対値｜ＢＸ｜の大きさを検知することができる。そして、第１磁気抵抗素子（Ｘ）１は、磁束密度Ｘ軸方向成分ベクトルＢＸの大きさに応じたＸ軸方向成分検知出力電圧を出力する。

同様、第２磁気抵抗素子層７１ｃに含まれる第２磁気抵抗素子（Ｙ）２は、Ｙ軸方向の磁界の強さ、即ち本図における磁束密度Ｙ軸方向成分ベクトルＢＹの絶対値｜ＢＹ｜の大きさを検知することができる。第２磁気抵抗素子（Ｙ）２は、磁束密度Ｙ軸方向成分ベクトルＢＹの大きさに応じたＹ軸方向成分検知出力電圧を出力する。Ｘ軸方向成分検知出力電圧およびＹ軸方向成分検知出力電圧の電圧極性は変化することなく、常に同一の電圧極性を有する。本発明は、その正負について特に規定しないが、ここでは、正（＋）であるとする。

図６Ａおよび図６Ｂは、本発明にかかる磁界センシングのフローチャートである。これより、図６Ａ、図６Ｂおよび図３を参照し、説明を続ける。図３に戻れば、第１ホール素子（Ｘ＋）４の出力する第１（Ｘ＋）検知出力電圧は、信号処理部８１の位置極性付与部４１に送られ、電圧検出部８に入力される。電圧検出部８は、例えば、比較器を有する。同様、第２ホール素子（Ｘ−）５の出力する第２（Ｘ−）検知出力電圧は、位置極性付与部４１に送られ、電圧検出部器９に入力される。電圧検出部９は、電圧検出部８と同等の構成を有する。

電圧検出部８は、第１ホール素子（Ｘ＋）４においてホール効果で生じたホール電圧、即ち、第１（Ｘ＋）検知出力電圧の電圧絶対値に対応した所定の電圧極性（例えば、正（＋））の電圧を、Ｘ方向位置極性判定用比較器１２に出力する。電圧検出部８は、第１（Ｘ＋）検知出力電圧の絶対値に対応した所定の電圧極性の電圧を出力可能であればよい。

同様、電圧検出部９は、第２ホール素子（Ｘ−）５においてホール効果で生じたホール電圧、即ち、第２（Ｘ−）検知出力電圧の電圧絶対値に対応した所定の電圧極性の電圧を、Ｘ方向位置極性判定用比較器１２に出力する。

Ｘ方向位置極性判定用比較器１２は、第１（Ｘ＋）検知出力電圧の絶対値に対応する所定の電圧極性の電圧と第２（Ｘ−）検知出力電圧の絶対値に対応する所定の電圧極性の電圧とを比較し（図６ＡにおけるステップＳ１０１）、両電圧の差分を第１（Ｘ）位置電圧として第１位置極性付与回路（Ｘ）１７に出力する（図６ＡにおけるステップＳ１０３ＹまたはステップＳ１０３Ｎ）。ここで、第１（Ｘ）位置電圧は、例えば、その電圧極性が第１（Ｘ＋）検知出力電圧の絶対値と第２（Ｘ−）検知出力電圧の絶対値との差分の正負に対応する。第１（Ｘ）位置電圧は、差分値と必ずしも比例する必要はない。

或いは、Ｘ方向位置極性判定用比較器１２は、第１（Ｘ＋）検知出力電圧の絶対値と第２（Ｘ−）検知出力電圧の絶対値との差分の電圧極性に対応した所定の２値（例えば、ハイとロー）を第１（Ｘ）位置電圧として出力するように構成してもよい（図６ＡにおけるステップＳ１０３ＹまたはステップＳ１０３Ｎ）。

ここで、図５を参照し、第１（Ｘ）位置電圧について説明する。第１ホール素子（Ｘ＋）４のホール電圧即ち第１（Ｘ＋）検知出力電圧と、第２ホール素子（Ｘ−）５のホール電圧即ち第２（Ｘ−）検知出力電圧の両電圧における差違は、磁石Ｍの磁極Ｎと、第１および第２ホール素子４および５と距離の差に起因して生じる。

本図において、磁石Ｍの磁極Ｎは、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（ｘ，ｙ，ｚ）（ｘ＜０、ｙ＞０、ｚ＞０）に位置する。その為、第１ホール素子（Ｘ＋）４と磁極Ｎの間の距離は、第２ホール素子（Ｘ−）５と磁極Ｎの間の距離に較べて長い。一般に、磁極からの距離が遠い位置において、その位置を貫く磁束の密度は、磁極からの距離がより近い位置を貫く磁束の密度よりも低くなる。よって、本図に示す状況においては、（磁束密度Ｚ軸方向成分ベクトルＢＺＸ＋の大きさ｜ＢＺＸ＋｜）＜（磁束密度Ｚ軸方向成分ベクトルＢＺＸ−の大きさ｜ＢＺＸ−｜）となる。ここで、両ベクトルの向きは、同一方向である。

そのため、第１ホール素子（Ｘ＋）４のホール電圧（第１（Ｘ＋）検知出力電圧）と第２ホール素子（Ｘ−）５のホール電圧（第２（Ｘ−）検知出力電圧）との間には、差違が生じる。
第１（Ｘ＋）検知出力電圧の絶対値および第２（Ｘ−）検知出力電圧の絶対値の大小関係は、
磁石Ｍの信号変換部７１に、より近接する磁極の極性に関係なく、
磁極のＸ座標値ｘがｘ＞０のとき、
第１（Ｘ＋）検知出力電圧の絶対値＞第２（Ｘ−）検知出力電圧の絶対値、
磁極のＸ座標値ｘがｘ＜０のとき、
第１（Ｘ＋）検知出力電圧の絶対値＜第２（Ｘ−）検知出力電圧の絶対値である。
したがって、第１位置極性付与回路（Ｘ）１７に入力される第１（Ｘ）位置電圧においては、近接する磁極のＸ座標値ｘの正負により、電圧極性（電圧の正負）が変化する。第１位置極性付与回路（Ｘ）１７は、第１（Ｘ）位置電圧、または少なくとも第１（Ｘ）位置電圧の電圧極性（または、ハイもしくはロー）を、電圧出力部６１の第１電圧出力回路（Ｘ）１９に出力する。

同様にして、第３ホール素子（Ｙ＋）６の出力する第３（Ｙ＋）検知出力電圧は、位置極性付与部４１に送られ、電圧検出部１０に入力される。同様、第４ホール素子（Ｙ−）７の出力する第４（Ｙ−）検知出力電圧は、位置極性付与部４１に送られ、電圧検出部１１に入力される。

電圧検出部１０は、第３ホール素子（Ｙ＋）６のホール電圧即ち第３（Ｙ＋）検知出力電圧の電圧絶対値に対応した所定の電圧極性の電圧を、Ｙ方向位置極性判定用比較器１３に出力する。

同様、電圧検出部１１は、第４ホール素子（Ｙ−）７のホール電圧即ち第４（Ｙ−）検知出力電圧の電圧絶対値に対応した所定の電圧極性の電圧を、Ｙ方向位置極性判定用比較器１３に出力する。

Ｙ方向位置極性判定用比較器１３は、第３（Ｙ＋）検知出力電圧の絶対値と第４（Ｙ−）検知出力電圧の絶対値とを比較し（図６ＡにおけるステップＳ１０５）、両電圧の絶対値の差分を第２（Ｙ）位置電圧として第２位置極性付与回路（Ｘ）１８に出力する（図６ＡにおけるステップＳ１０７ＹまたはステップＳ１０７Ｎ）。この場合も、第２（Ｙ）位置電圧は、例えば、その電圧極性が第３（Ｙ＋）検知出力電圧の絶対値と第４（Ｙ−）検知出力電圧の絶対値との差分の正負と対応しさえすればよい。第２（Ｙ）位置電圧は、差分値と必ずしも比例する必要はない。

また先と同様に、Ｙ方向位置極性判定用比較器１３は、第３（Ｙ＋）検知出力電圧の絶対値と第４（Ｙ−）検知出力電圧の絶対値との差分の電圧極性に対応した所定の２値（例えば、ハイとロー）を第２（Ｙ）位置電圧として出力するように構成してもよい（図６ＡにおけるステップＳ１０７ＹまたはステップＳ１０７Ｎ）。

第１位置極性付与回路（Ｘ）１７に入力される第１（Ｘ）位置電圧と同様、第２位置極性付与回路（Ｙ）１８に入力される第２（Ｙ）位置電圧は、磁極のＹ座標値ｙの正負により、電圧極性（電圧の正負）が変化する。第１位置極性付与回路（Ｘ）１７と同様、第２位置極性付与回路（Ｙ）１８は、第２（Ｙ）位置電圧、または少なくとも第２（Ｙ）位置電圧の電圧極性（または、ハイもしくはロー）を、電圧出力部６１の第２電圧出力回路（Ｙ）２０に出力する。

表１に、第１および第２位置電圧の電圧極性と、近接する磁石の磁極の位置および極性の関係を示す。「（磁界の向き）」は、その磁界のつくる磁束密度ベクトルＺ軸方向成分の向きを指す。本例においては、検知する磁束密度ベクトルの向きがＺ軸正方向を向くとき、第１（Ｘ＋）検知出力電圧、第２（Ｘ−）検知出力電圧、第３（Ｙ＋）検知出力電圧、第４（Ｙ−）検知出力電圧、および、第５（Ｚ）検知出力電圧の電圧極性は、正である。

第５ホール素子（Ｚ）３の出力する第５（Ｚ）検知出力電圧は、信号処理部８１の磁界極性付与部５１と、電圧出力部６１とに送られる。そのうち、磁界極性付与部５１に送られた第５（Ｚ）検知出力電圧は、磁界極性判定用比較器１４に入力される。磁界極性判定用比較器１４は、第５ホール素子（Ｚ）３のホール電圧、即ち、第５（Ｚ）検知出力電圧の電圧絶対値および電圧極性に対応した電圧を、第１磁界極性付与回路（Ｘ）１５と、第２磁界極性付与回路（Ｙ）１６とに出力する。

表２に、第５ホール素子（Ｚ）３の出力する第５（Ｚ）検知出力電圧の電圧極性と、近接する磁石の磁極の関係を示す。「（磁界の向き）」は、その磁界のつくる磁束密度ベクトルＺ軸方向成分の向きを指す。

第１磁気抵抗素子（Ｘ）１の磁界の強さの検知出力であるＸ軸方向成分検知出力電圧は、磁界極性付与部５１の第１磁界極性付与回路１５に送られる。第２磁気抵抗素子（Ｙ）２の出力するＹ軸方向成分検知出力電圧は、磁界極性付与部５１の第２磁界極性付与回路１６に送られる。

第１磁界極性付与回路１５は、第５（Ｚ）検知出力電圧の電圧絶対値および電圧極性に対応した電圧と、Ｘ軸方向成分検知出力電圧とを受け、そして、Ｘ軸方向成分検知出力電圧の電圧極性と、第５（Ｚ）検知出力電圧の電圧絶対値および電圧極性に対応した電圧の電圧極性とを積算する（第５（Ｚ）検知出力電圧の電圧極性が負の場合、Ｘ軸方向成分検知出力電圧の電圧極性を反転させる。）（図６ＡにおけるステップＳ１０９、および、Ｓ１１１）。第１磁界極性付与回路１５は、積算により得た電圧極性を、Ｘ軸方向成分検知出力電圧の絶対値に対応する電圧に付与し、結果得られた電圧をＸ軸方向成分磁界極性付与電圧として電圧出力部６１の第１電圧出力回路（Ｘ）１９に出力する（図６ＢにおけるステップＳ１１５）。

同様に、第２磁界極性付与回路１６は、第５（Ｚ）検知出力電圧の電圧絶対値および電圧極性に対応した電圧と、Ｙ軸方向成分検知出力電圧とを受け、そして、Ｙ軸方向成分検知出力電圧の電圧極性と、第５（Ｚ）検知出力電圧の電圧絶対値および電圧極性に対応した電圧の電圧極性とを積算する（第５（Ｚ）検知出力電圧の電圧極性が負の場合、Ｙ軸方向成分検知出力電圧の電圧極性を反転させる。）（図６ＡにおけるステップＳＳ１０９、および、Ｓ１１３）。第２磁界極性付与回路１６は、積算により得た電圧極性を、Ｙ軸方向成分検知出力電圧の絶対値に対応する電圧に付与し、結果得られた電圧をＹ軸方向成分磁界極性付与電圧として電圧出力部６１の第２電圧出力回路（Ｙ）２０に出力する（図６ＢにおけるステップＳ１１７）。

表３に、第５（Ｚ）検知出力電圧の電圧極性と、Ｘ軸方向成分検知出力電圧およびＹ軸方向成分検知出力電圧の電圧極性と、Ｘ軸方向成分磁界極性付与電圧およびＹ軸方向成分磁界極性付与電圧の電圧極性との関係を示す。第５（Ｚ）検知出力電圧の電圧極性の欄に、カッコ書きで近接する磁極の極性（検知された磁界の向き）を参考までに記す。Ｘ軸方向成分検知出力電圧およびＹ軸方向成分検知出力電圧は、本例においては、常に正（＋）としているが、本発明はこれに限定されない。Ｘ軸方向成分検知出力電圧およびＹ軸方向成分検知出力電圧は、それぞれ、一定の電圧極性を出力すればよい。

最後に、電圧出力部６１の処理について説明する。

電圧出力部６１の第１電圧出力回路（Ｘ）１９は、第１位置極性付与回路（Ｘ）１７から第１（Ｘ）位置電圧、または、少なくとも第１（Ｘ）位置電圧の電圧極性（または、ハイもしくはロー）を受け、第１磁界極性付与回路（Ｘ）１５からＸ軸方向成分磁界極性付与電圧を受け、それらを保持する。
第１電圧出力回路（Ｘ）１９は、第１（Ｘ）位置電圧の電圧極性（または、ハイもしくはロー）と、Ｘ軸方向成分磁界極性付与電圧の電圧極性とを積算する（または、Ｘ軸方向成分磁界極性付与電圧の電圧極性を、第１（Ｘ）位置電圧のハイまたはローに応じて変化させる）（図６ＢにおけるステップＳ１１９）。第１電圧出力回路（Ｘ）１９は、積算により得た電圧極性を、Ｘ軸方向成分磁界極性付与電圧の絶対値に対応する電圧に付与し、結果得られた電圧を磁界Ｘ方向成分電圧Ｖ_Ｘとして出力する（図６ＢにおけるステップＳ１２５）。

同様に、電圧出力部６１の第２電圧出力回路（Ｙ）２０は、第２位置極性付与回路（Ｙ）１８から第２（Ｙ）位置電圧、または、少なくとも第２（Ｙ）位置電圧の電圧極性（または、ハイもしくはロー）を受け、第２磁界極性付与回路（Ｙ）１６からＹ軸方向成分磁界極性付与電圧を受け、それらを保持する。

第２電圧出力回路（Ｙ）２０は、第２（Ｙ）位置電圧の電圧極性（または、ハイもしくはロー）と、Ｙ軸方向成分磁界極性付与電圧の電圧極性とを積算する（または、Ｙ軸方向成分磁界極性付与電圧の電圧極性を、第２（Ｙ）位置電圧のハイまたはローに応じて変化させる）（図６ＢにおけるステップＳ１２１）。第２電圧出力回路（Ｙ）２０は、積算により得た電圧極性を、Ｙ軸方向成分磁界極性付与電圧の絶対値に対応する電圧に付与し、結果得られた電圧を磁界Ｙ方向成分電圧Ｖ_Ｙとして出力する（図６ＢにおけるステップＳ１２５）。

電圧出力部６１の第３電圧出力回路（Ｚ）２１は、第５（Ｚ）検知出力電圧を保持し、第５（Ｚ）検知出力電圧の電圧絶対値および電圧極性に対応した電圧を磁界Ｚ方向成分電圧Ｖ_Ｚとして（図６ＢにおけるステップＳ１２３）出力する（図６ＢにおけるステップＳ１２５）。

＜表４＞に、近接する磁極の極性（Ｚ軸方向成分の磁界の向き）と、近接する磁極のＸＹ座標値（ｘ，ｙ）の正負と、磁界Ｘ方向成分電圧Ｖ_Ｘ、磁界Ｙ方向成分電圧Ｖ_Ｙ、および、磁界Ｚ方向成分電圧Ｖ_Ｚの電圧極性との関係を示す。

＜表５＞には、近接する磁極の極性と、近接する磁極のＸＹ座標値（ｘ，ｙ）の正負と、磁界センサ１０１における磁束密度ベクトルのＸ軸方向成分、Ｙ軸方向成分、および、Ｚ軸方向成分の符号を示す。＜表４＞および＜表５＞を比較すれば、本願にかかる磁界センサ１０１は、磁界の向きに対応する電圧極性を有する検出出力が可能であることがわかる。

このようにして、本実施形態による磁界センサ１０１は、磁石の発生させる磁界の、ＸＹＺ３軸方向成分の向きに対応した電圧極性を有する電圧を、磁界検出情報として、３成分個別的に（磁界Ｘ方向成分電圧Ｖ_Ｘ、磁界Ｙ方向成分電圧Ｖ_Ｙ、および、磁界Ｚ方向成分電圧Ｖ_Ｚとして）出力することができる。磁界Ｘ方向成分電圧Ｖ_Ｘ、磁界Ｙ方向成分電圧Ｖ_Ｙ、および、磁界Ｚ方向成分電圧Ｖ_Ｚの絶対値は、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸方向の磁界の強さに対応する大きさを有する。

本実施形態による磁界センサ１０１は、信号処理部８１の信号処理系統を上述のように構成することにより、従来の磁界センサの信号変換部と同等程度の容積であり、上述のように磁電変換素子を配した信号変換部７１を用いて、ＸＹＺ軸方向に平行な３成分の磁界の強さおよび向きを検出可能である。磁界センサ１０１の信号変換部７１および信号処理部８１は、同一のチップに構成することができる。なお、信号変換部７１および信号処理部８１と同等の機能を有する信号変換器および信号処理器を個別のチップとして構成することも可能である。

本実施形態による磁界センサ１０１は、直交する３軸方向の磁界成分を検出可能である。しかしながら、本発明を用いれば、直交する２軸方向の磁界成分を検出可能な磁界センサを構成することも容易である。その場合、信号変換部７１における第３ホール素子（Ｙ＋）６、第４ホール素子（Ｙ−）７、および、第２磁気抵抗素子（Ｘ）２、信号処理部における電圧検出部１０および１１、Ｙ方向位置極性判定用比較器１３、第２位置極性付与回路（Ｙ）１８、第２磁界極性付与回路（Ｙ）１６、第３電圧出力回路（Ｙ）２１は省略することができる。

本発明にかかる磁界センサは、小型機器に低容積で実装可能な、３次元磁界センサとして有用である。

本発明にかかる実施形態による磁界センサ１０１のブロック図 本発明にかかる実施形態による磁界センサの信号変換部７１の斜視図 本発明にかかる実施形態による磁界センサ１０１の回路図 本発明にかかる実施形態による磁界センサにおける磁界の様子を示す模式図 本発明にかかる実施形態による磁界センサの各磁電変換素子の検出する磁界成分を示す模式図 本発明にかかる磁界センシングのフローチャートの部分 本発明にかかる磁界センシングのフローチャートの部分

符号の説明

１ 第１磁気抵抗素子（Ｘ） ２ 第２磁気抵抗素子（Ｙ）
３ 第５ホール素子（Ｚ）
４ 第１ホール素子（Ｘ＋） ５ 第２ホール素子（Ｘ−）
６ 第３ホール素子（Ｙ＋） ７ 第４ホール素子（Ｙ−）
８ 電圧検出部
９ 電圧検出部
１０ 電圧検出部
１１ 電圧検出部
１２ Ｘ方向位置極性判定用比較器 １３ Ｙ方向位置極性判定用比較器
１４ 磁界極性判定用比較器
１５ 第１磁界極性付与回路（Ｘ） １６ 第２磁界極性付与回路（Ｙ）
１７ 第１位置極性付与回路（Ｘ） １８ 第２位置極性付与回路（Ｙ）
１９ 第１電圧出力回路（Ｘ） ２０ 第２電圧出力回路（Ｙ）
２１ 第３電圧出力回路（Ｚ）
３１ 電流供給部
４１ 位置極性付与部 ５１ 磁界極性付与部
６１ 電圧出力部
７１ 信号変換部
７１ａ ホール素子層
７１ｂ 第１磁気抵抗素子層
７１ｃ 第２磁気抵抗素子層
８１ 信号処理部
１０１ 磁界センサ

Claims (7)

1. 互いに直交する第１座標軸及び第２座標軸方向に関し、磁極のつくる磁界の前記第１および第２座標軸の交点である原点における強さおよび向きの成分の少なくともいずれかを検知し、その検知結果を検知出力として電気的に出力する磁界センサであって、
   第１、第２及び第３のホール素子と、第１の磁気抵抗素子とを含む信号変換部を備え、
   前記第１、第２及び第３のホール素子は、前記磁界の強さおよび向きの第１座標軸方向成分を検知可能であり、
   前記第１の磁気抵抗素子は、前記磁界の強さの第２座標軸方向成分を検知可能であり、
   前記第１、第２及び第３のホール素子は、それらの主面が同一の平面に含まれるよう配置された磁界センサ。
2. 前記検知出力を受け、前記検知出力に対し所定の信号処理を行って前記磁界の情報を検出出力として出力する信号処理部をさらに備え、
   前記第２座標軸の原点を前記第２ホール素子上に配置し、前記第１、第２、および第３のホール素子を、この順に、前記第２座標軸方向に配置し、
   前記信号処理部は、
   前記第１及び第３のホール素子の検知出力に基づき前記磁極の前記第２座標軸上の座標値の正負を判定する位置極性付与部と、
   前記第２のホール素子の検知出力に基づき前記磁極の極性を判定する磁界極性付与部と、
   前記位置極性付与部の判定および前記磁界極性付与部の判定ならびに前記第２のホール素子および前記第１の磁気抵抗素子の検知出力に基づいて、前記磁界の検出情報を構成し出力する電圧出力部と、を有する請求項１に記載の磁界センサ。
3. 前記信号変換部はさらに、第４および第５のホール素子ならびに第２の磁気抵抗素子を含み、
   前記第４および第５のホール素子は、前記磁界の強さおよび向きの第１座標軸方向成分を検知可能であり、
   前記第２の磁気抵抗素子は、前記第３座標軸方向の磁界の強さの成分を検知可能であり、
   前記第１ないし第５ホール素子は、それらの主面が同一の平面に含まれるよう配置された請求項１に記載の磁界センサ。
4. 前記信号変換部の出力を受け、前記出力に対し所定の信号処理を行って磁界の検出情報を検出出力として出力する信号処理部をさらに備え、
   前記第２座標軸の原点を前記第２ホール素子上に配置し、前記第１、第２、および第３のホール素子を、この順に、前記第２座標軸方向に配置し、前記第４、第２、および第５のホール素子を、この順に、前記第３座標軸方向に配置し、
   前記信号処理部は、
   前記第１および第３のホール素子の出力に基づき前記磁極の前記第２座標軸上の座標値の正負、および、前記第４および第５のホール素子の出力に基づき前記磁極の前記第３座標軸上の座標値の正負、を判定する位置極性付与部と、
   前記第２のホール素子の出力に基づき前記磁極の極性を判定する磁界極性付与部と、
   前記位置極性付与部の判定および前記磁界極性付与部の判定、ならびに、前記第２のホール素子、前記第１の磁気抵抗素子および前記第２の磁気抵抗素子の出力に基づいて、前記磁界の検出情報を構成し出力する電圧出力部と、を有する請求項３に記載の磁界センサ。
5. 磁極のつくる磁界の、互いに直交する第１座標軸と第２座標軸の交点である原点における強さおよび向きの成分の少なくともいずれかについての検知の結果に関する電気的な出力である検知出力を受け、前記検知出力に対し電気的処理を行い前記磁界に関する情報を検出出力として出力する信号処理装置であって、
   前記検知出力に基づいて、前記磁極の第２座標軸上の座標値の正負を判定する位置極性付与部と、
   前記検知出力に基づいて、前記磁極の極性を判定する磁界極性付与部と、
   前記検知出力ならびに前記位置極性付与部の前記判定および前記磁界極性付与部の前記判定に基づいて、前記磁界の検出情報を構成し検出出力として出力する電圧出力部と、を有する信号処理装置。
6. 前記位置極性付与部は、さらに、前記検知出力に基づいて、前記磁極の、前記第１座標軸および前記第２座標軸と垂直であり原点を前記第２座標軸の原点と共有する第３座標軸上の座標値の正負を判定する請求項５に記載の信号処理装置。
7. 互いに直交する第１、第２及び第３座標軸方向に関し、磁極のつくる磁界の前記第１、第２及び第３座標軸の交点である原点における強さおよび向きの成分の少なくともいずれかを検知する磁界センサを用いて磁界を検出する方法であって、
   前記磁界センサは、第１、第２及び第３のホール素子と、磁気抵抗素子とを備え、前記第１ないし第３のホール素子は前記第１座標軸方向の磁界の強さおよび向きの成分を検知可能であって前記第２座標軸に沿って順に配され、前記磁気抵抗素子は、前記第２座標軸方向の磁界の強さの成分を検知可能であり、
   前記磁界を検出する方法は、
   前記第１ホール素子と、前記第３ホール素子の検知出力の絶対値の大小関係を定める第１判定ステップと、
   前記第２ホール素子の検知出力の正負を判定する第２判定ステップと、
   前記第１判定ステップおよび前記第３判定ステップの判定結果に基づいて、前記第１磁気抵抗素子の検知出力である電気的出力に対応する電圧の電圧極性を決定するする決定ステップと、
   前記第３ホール素子の検知出力である電気的出力の電圧の絶対値および電圧極性に対応した大きさおよび電圧極性を備える磁界第１方向成分電圧を出力する第１出力ステップと、
   前記決定ステップで決定された電圧極性を備え、前記磁気抵抗素子の検知出力である電気的出力の電圧の絶対値に対応した大きさを備える磁界第２方向成分電圧を出力する第２出力ステップとを有する方法。
   

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