JPH0843102A

JPH0843102A - 三次元地磁気方位センサ

Info

Publication number: JPH0843102A
Application number: JP6179322A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Ono; 洋明小野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 1996-02-16

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】実用的な感度を有して地磁気検出精度が高
く、しかも３次元、すなわち空間的な地磁気方位を検出
することを可能とする。【構成】３つのセンサチップ１〜３を設け、各センサ
チップを、それぞれパーマロイ等からなる断面略々円形
状の４つの円弧状の強磁性体コアＫ₁，Ｋ₂，Ｋ ₃，Ｋ
₄を円環状に組み合せ、９０゜間隔でギャップＧ₁，Ｇ
₂，Ｇ₃，Ｇ₄を配するとともに、これらギャップ
Ｇ₁，Ｇ₂，Ｇ₃，Ｇ₄内にそれぞれＭＲセンサＭ₁，
Ｍ₂，Ｍ₃，Ｍ₄を配置し、各センサチップ１〜３をど
のセンサチップも他の２つのセンサチップの双方に対し
て直交するように配設して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗効果素子を用
いた三次元地磁気方位センサに関するものであり、特に
強磁性体コアと組み合わせて高感度化を図った新規な三
次元地磁気方位センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、カラー陰極線管では、電子銃か
ら出射された電子ビームの軌道が、地磁気により曲げら
れ、蛍光面上でのビーム到達位置（ランディング）が変
化することがある。特に高精細度陰極線管においては、
ランディング余裕度が小さいために、前記ランディング
の変化（位置ずれ）が色純度の劣化等の問題を引き起こ
す。

【０００３】これを補正するために、通常、ランディン
グ補正コイルが陰極線管に取り付けられており、このラ
ンディング補正コイルに地磁気の方位に応じて自動的に
ランディング補正に必要な最適電流を流すことにより、
電子ビームの軌道を制御してミスランディングを防止す
るようにしている。したがって、前記ランディング補正
に際しては、地磁気の方位を正確に検出する必要があ
り、いわゆる地磁気方位センサが使用されている。

【０００４】あるいは、従来から用いられてきた磁石式
の方位計（磁気コンパス）の代替として、携帯型の方位
計としても地磁気方位センサが使用されている。上述の
ように、地磁気方位センサは、様々な用途に使用される
が、その代表的な構造としては、いわゆるフラックスゲ
ート型のものと、磁気抵抗効果型（ＭＲ型）のものが知
られている。

【０００５】前者は、図１１に示すように、パーマロイ
コア１０１に電気信号出力用コイル１０２と励磁用コイ
ル１０３を巻回してなるもので、地磁気を前記パーマロ
イコアで集束し、これを電気信号出力用コイル１０２に
伝えるような構造とされている。そして、このフラック
スゲート型の地磁気方位センサでは、励磁コイル１０３
により交流バイアス磁界Ｈ_Bをパーマロイコア１０１中
に発生させ、バイアス磁界が反転したときに発生するパ
ルス状の電圧を信号として検出する。このパルス状電圧
の電圧値は、地磁気の方位によって変化するので、地磁
気センサとして利用することができる。

【０００６】しかしながら、このフラックスゲート型の
地磁気方位センサは、コイルにより地磁気を電気信号に
変換するため、感度を上げるためには電気信号出力用コ
イル１０２の巻き数を多くしたり、集束効果を高めるた
めにパーマロイコア１０１の形状を大きくする必要があ
る。したがって、小型化や低価格化は難しい。一方、後
者（ＭＲ型）は、図１２に示すように、磁気抵抗効果素
子（ＭＲセンサチップ）１１１を形成したＭＲセンサチ
ップ１１０を空心コイル１１２の中に入れ、これらＭＲ
センサチップ１１０に対して４５゜方向の交流バイアス
磁界Ｈ _Bを印加してなるものである。等価回路を図１３
に示す。地磁気方位センサとして使用する場合には、図
１２に示す構造のものを空心コイルの巻回方向が直交す
るするように１組使用する。

【０００７】このＭＲ型の地磁気方位センサは、磁気抵
抗効果素子を使用しているため、フラックスゲート型の
地磁気方位センサに比べて感度が高いが、ＭＲセンサチ
ップ１１０のみで地磁気を感知しているため、０．３ガ
ウス程度の地磁気の方位を検出するには不十分である。
また、このＭＲ型の地磁気方位センサでは、ＭＲセンサ
チップ１１０に対して４５゜方向のバイアス磁界Ｈ_Bを
加えていること、感度向上のためにＭＲカーブを無理に
急峻なものとしていることから、ＭＲ特性にヒステリシ
スを持っており、これを解消するために信号処理用回路
が複雑なものとなったり、方位精度が±１０゜と悪い等
の不都合を有する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来知
られる地磁気方位センサでは、感度の点で不満を残して
おり、また小型化、低価格化も難しい。さらに、現行の
地磁気方位センサでは、地磁気の成分のうち、パーマロ
イコア１０１やＭＲセンサチップ１１０等が配置された
平面に垂直な成分を検出することは不可能である。すな
わち、地磁気がこの平面に対して平行であるときには検
出感度が高いが、地磁気のこの平面に対する勾配が大き
くなるに従って感度が低下してゆき、上記平面に対して
垂直となると出力が全く得られなくなるという問題があ
る。

【０００９】このように、現行の地磁気方位センサにお
いては、検出が可能であるのは２次元的な地磁気方位の
みであり、３次元的に磁界の方向を知ることはできな
い。そこで本発明は、かかる従来の実情に鑑みて提案さ
れたもので、実用的な感度を有して地磁気検出精度が高
く、しかも３次元、すなわち空間的な地磁気方位を検出
することが可能であり、小型化、低価格化が容易な三次
元地磁気方位センサを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の三次元地磁気方
位センサは、地磁気を強磁性体コアで集束することによ
り大きな磁束密度に変換し、これをコア間のギャップ内
に配置したＭＲ素子で検出するものであり、空間方向か
らの地磁気にも対応可能なセンサである。すなわち、本
発明の三次元地磁気方位センサは、互いに直交する３平
面上にそれぞれ地磁気を集束する複数の強磁性体コアが
所定のギャップをもって周方向に配列されるとともに、
前記ギャップにおける磁界方向に対して略直交するよう
に磁気抵抗効果素子がギャップ内に配されてなることを
特徴とするものである。

【００１１】このとき、各平面上の強磁性体コアを、３
平面が交差する交差点を中心に９０゜の回転対称とする
ことが望ましい。具体的には、各平面上の強磁性体コア
をリング状し、これらリング状強磁性体コアの中心を略
々一致させて互いに垂直に組み合わせた構造として構成
する。すなわち、３次元空間における３直交軸により形
成されるＸ−Ｙ平面、Ｙ−Ｚ平面、及びＺ−Ｘ平面のそ
れぞれの平面内に上記各リング状強磁性体コアが存在す
ることになる。

【００１２】一方、強磁性体コアを、前記ＭＲセンサの
配置に応じて等角度間隔（例えば９０゜間隔）でギャッ
プを有し且つ閉磁路を構成するように周方向に配列させ
て上記各リング状強磁性体コアを構成する。このとき、
各強磁性体コアの配列状態は、９０゜回転させても対称
となる構造とすることが好ましく、具体的には、円環
状、あるいは正方形状に配列する。

【００１３】この場合、各リング状強磁性体コアの中心
とリング状強磁性体コア同士の交点とを結ぶ線分に対し
て４５゜の位置に各ギャップを設け、このギャップ内に
磁気抵抗効果素子を配置することが望ましい。上記強磁
性体コアには、パーマロイ、珪素鋼板、各種ソフトフェ
ライト等、高透磁率、高飽和磁束密度を有する軟磁性材
（いわゆるソフト材）を用い、バイアス磁界の印加と地
磁気の集束に利用する。

【００１４】したがって、上記強磁性体コアには、励磁
用コイルを巻回し、それに電流Ｉ_Bを流すことによって
バイアス磁界Ｈ_Bを発生させ、ＭＲセンサを磁界感度が
高く且つ直線性（リニアリティ）の良いところで使用す
る。なお、バイアス磁界Ｈ_B（バイアス電流Ｉ_B）は、
交流であってもよいし、直流であってもよい。ただし、
電流Ｉ_Bの電流値は、バイアス磁界Ｈ_Bが強磁性体系部
（強磁性体コアによって構成される閉磁路）の飽和磁束
密度以下で透磁率値の前後までとし、回転磁化範囲を避
けるとともに、強磁性体系部の磁化量に余裕を持たせ、
地磁気の集束にも利用する。

【００１５】ＭＲセンサを交流バイアスで使用した場
合、方位信号（低周波数）を交流信号（高周波数）に重
畳した電気信号として取り出すことができるため、ＭＲ
センサにより発生するオフセット及び温度ドリフト等の
ノイズ成分をハイパスフィルタ（ＨＰＦ）等による回路
処理で取り除くことができ、高方位精度を得ることがで
きる。

【００１６】

【作用】本発明の三次元地磁気方位センサにおいて、各
強磁性体コアは、バイアス磁界の磁路を構成するととも
に、地磁気を集束するいわゆる集束ホーンとして機能す
る。その結果、互いに直交するＭＲセンサに加わる地磁
気の総量は、それぞれ地磁気とＭＲセンサのなす角度に
応じて決まり、各ＭＲセンサから強磁性体コアにより構
成される閉磁路の中心を通る地磁気線に直角に引いた線
に比例する。

【００１７】上記三次元地磁気方位センサにおいては、
互いに直交する３平面上にそれぞれ地磁気を集束する複
数の強磁性体コアが所定のギャップをもって周方向に配
列され、これらギャップ内にＭＲセンサがそれぞれ配さ
れている。したがって、地磁気の空間的な３成分が各平
面上に配された各強磁性体コアのギャップ内のＭＲセン
サにより検出されることになる。

【００１８】その結果、地磁気が効率的にＭＲセンサへ
磁気信号として供給され、地磁気の方位が高感度且つ高
精度に空間的に検出される。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本
発明を適用した三次元地磁気方位センサの主要部の基本
構造の一例を示すものである。

【００２０】この三次元地磁気方位センサは、３つのセ
ンサチップ１〜３を有しており、各センサチップは、図
２に示すように、それぞれパーマロイ等からなる断面略
々リング状の４つの円弧状の強磁性体コアＫ₁，Ｋ₂，
Ｋ₃，Ｋ₄がリング状に組み合されてリング状強磁性体
コアとされ、９０゜間隔でギャップＧ₁，Ｇ₂，Ｇ₃，
Ｇ₄が配されるとともに、これらギャップＧ₁，Ｇ₂，
Ｇ₃，Ｇ₄内にそれぞれＭＲセンサＭ₁，Ｍ₂，Ｍ₃，
Ｍ₄が配置されてなるものである。

【００２１】各センサチップ１〜３の前記各強磁性体コ
アＫ₁，Ｋ₂，Ｋ₃，Ｋ₄には、それぞれ励磁用コイル
Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄が巻回され、ギャップＧ₁，Ｇ
₂，Ｇ₃，Ｇ₄中に配置される各ＭＲセンサＭ₁，
Ｍ₂，Ｍ₃，Ｍ₄に対してバイアス磁界Ｈ_Bを直角に印
加するようになっている。なお、各ＭＲセンサＭ₁，Ｍ
₂，Ｍ₃，Ｍ₄は、図３に示すように、各ギャップ
Ｇ₁，Ｇ₂，Ｇ₃，Ｇ₄上に成膜する形で形成されてお
り、したがって、各ＭＲセンサＭ₁，Ｍ₂，Ｍ₃，Ｍ₄
の膜面に対して略平行にバイアス磁界Ｈ_Bが印加され
る。

【００２２】そして、上記図１及び図４（図１の三次元
地磁気方位センサの平面図）に示すように、上記の如く
構成された各センサチップ１〜３が、どのセンサチップ
も他の２つのセンサチップの双方に対して直交するよう
に配設されている。すなわち、３つのセンサチップ１〜
３が組み合わされ、その中心位置に対して９０゜の回転
対称体形状とされており、３次元空間における３直交軸
により形成されるＸ−Ｙ平面、Ｙ−Ｚ平面、及びＺ−Ｘ
平面のそれぞれの平面内に上記各センサチップ１〜３が
存在することになる。

【００２３】図５にＸ−Ｙ平面におけるセンサチップ１
のこのＸ−Ｙ平面による断面を示す。このとき、組み合
わせられた３つのセンサチップ１〜３の中心位置と各セ
ンサチップの交差部（ここでは、センサチップ１の中心
Ａとセンサチップ２の交差中心Ｂ）とを結ぶ線分Ｌに対
して４５゜の位置に各ギャップＧ₁，Ｇ₂，Ｇ₃，Ｇ ₄
（ここでは各ギャップＧ₁，Ｇ₃）が存在するように構
成されている。

【００２４】そして、上記励磁用コイルＣ₁，Ｃ₂，Ｃ
₃，Ｃ₄は、各強磁性体コアＫ₁，Ｋ₂，Ｋ₃，Ｋ₄の
他の２つのセンサチップ（ここでは、センサチップ２，
３）との交差部の両側にそれぞれ巻回されている。ここ
で、当該三次元地磁気方位センサの動作原理について説
明する。一般的に、３次元空間中の任意の点Ｐ（ｌ，
ｍ，ｎ）の方向を表すためには、図６に示すように、原
点と点Ｐとを結ぶ線分Ｍを考え、線分ＭのＸ−Ｙ平面に
対する射影成分Ｍ_XYとＸ軸のなす角α、線分ＭのＹ−Ｚ
平面に対する射影成分Ｍ_YZとＹ軸のなす角β、線分Ｍの
Ｚ−Ｘ平面に対する射影成分Ｍ_ZXとＺ軸のなす角γの３
つの角のうち、２つ以上が決定されればよい。これは、
例えば角αと角βが決定されると、線分Ｍの方向は、Ｘ
−Ｙ平面に垂直でＸ軸と角αをなす平面と、Ｙ−Ｚ平面
に垂直でＹ軸と角βをなす平面との交線で表され、この
交線は一意に定まるからである。但し、このことは例え
ば角αと角βのみで全ての線分Ｍの方向を表すことがで
きるということを意味しているわけではなく、例えば線
分ＭがＺ−Ｘ平面上にあるときには線分Ｍの方向は角γ
により決定される。

【００２５】三次元地磁気方位センサにおいては、上記
角α，β，γの３つの角を決定することにより、地磁気
の方位を空間的に検出することを可能としている。Ｘ−
Ｙ平面におけるセンサチップ１の機能はＹ−Ｚ平面及び
Ｚ−Ｘ平面におけるセンサチップ２，３の機能と等価で
あるので、ここでは地磁気信号Ｈ_EのＸ−Ｙ平面への射
影成分Ｈ_XYをセンサチップ１にて検知する場合を例にと
って考察する。すなわち、図７に示すように、例えば
センサチップ１の各強磁性体コアＫ ₁，Ｋ₂，Ｋ₃，Ｋ
₄の間に設けられたギャップＧ₁，Ｇ₂，Ｇ₃，Ｇ₄内
（ここでは、各強磁性体コアＫ₁とＫ₄間に設けられた
ギャップＧ₁内）にＭＲセンサＭ₁，Ｍ₂，Ｍ₃，Ｍ₄
（ここでは、ＭＲセンサＭ₁）がＸ−Ｙ平面に対して平
行に配設されているために、センサチップ１のＭＲセン
サＭ₁，Ｍ₂，Ｍ₃，Ｍ₄においてはＺ軸方向が膜厚方
向となる。したがって、地磁気信号Ｈ_EのＺ軸成分Ｈ_Z
は出力として検出不能であり、地磁気信号Ｈ_EのＸ軸及
びＹ軸成分Ｈ_X，Ｈ_Yのみが検出されることになる。

【００２６】センサチップ１において、上記ＭＲセンサ
Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃，Ｍ₄は、一対のＭＲセンサＭ₁，Ｍ
₃と、これと直交する一対のＭＲセンサＭ₂，Ｍ₄の２
組のＭＲセンサに分類される。地磁気信号Ｈ_EのＸ−Ｙ
平面への射影Ｈ_XY検出用のＭＲセンサＭ₁，Ｍ₂，
Ｍ ₃，Ｍ₄には、定電位電源Ｖ_CCが接続され、センス電
流が供給される。

【００２７】また、交流バイアス電流Ｉ_Bにより、一対
のＭＲセンサＭ₁，Ｍ₃には、１８０゜方位の異なるバ
イアス磁界（Ｈ_B及び−Ｈ_B）が印加され、同様に一対
のＭＲセンサＭ₂，Ｍ₄にも１８０゜方位の異なるバイ
アス磁界（Ｈ_B及び−Ｈ_B）が印加される。上記構成の
三次元地磁気方位センサにおいて、ＭＲセンサＭ₁，Ｍ
₂，Ｍ₃，Ｍ₄は、次のような特徴を持っている。（１）磁界の強度により抵抗値が変化する。（磁気抵抗
効果）（２）弱い磁界を感知する能力に優れている。（３）抵抗値変化を電気信号として取り出すことができ
る。

【００２８】本実施例の三次元地磁気方位センサにおい
ては、この特徴を利用して地磁気による磁気信号を電気
信号に変換する。図８は、ＭＲセンサのＭＲ特性曲線を
示すものである。この図８において、横軸はＭＲセンサ
に垂直に加わる磁界の強さ、縦軸はＭＲセンサの抵抗値
の変化、あるいは出力電圧変化（ＭＲセンサに直流電流
を流した場合）である。

【００２９】ＭＲセンサの抵抗値は、磁界零で最大とな
り、大きな磁界（ＭＲセンサのパターン形状等にもよる
が１００〜２００ガウス程度）を印加したときに約３％
小さくなる。ＭＲセンサ出力のＳ／Ｎ（出力電圧振幅）
及び歪率向上のためには、図８に示すように、バイアス
磁界Ｈ_Bが必要となる。このバイアス磁界Ｈ_Bは、先に
も述べたように、強磁性体コアＫ₁，Ｋ₂，Ｋ₃，Ｋ₄
に励磁用コイルＣ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄を巻き、これに
バイアス電流Ｉ_Bを流すことによって与えられる。

【００３０】このとき、ＭＲセンサＭ₁に印加されるバ
イアス磁界の方向とＭＲセンサＭ₃に印加されるバイア
ス磁界の方向は、互いに１８０゜反転している。同様
に、ＭＲセンサＭ₂に印加されるバイアス磁界の方向と
ＭＲセンサＭ₄に印加されるバイアス磁界の方向も、互
いに１８０゜反転している。ここで、図９に示すよう
に、上記射影成分Ｈ_XYが入ってくると、ＭＲセンサ
Ｍ ₁，Ｍ₃に加わる磁界の大きさは、ＭＲセンサＭ₁：Ｈ_B＋Ｈ_XYｓｉｎ（α＋４５゜）ＭＲセンサＭ₃：−Ｈ_B＋Ｈ_XYｓｉｎ（α＋４５゜）また、ＭＲセンサＭ₂，Ｍ₄に加わる磁界の大きさは、ＭＲセンサＭ₂：Ｈ_B＋Ｈ_XYｃｏｓ（α＋４５゜）ＭＲセンサＭ₄：−Ｈ_B＋Ｈ_XYｃｏｓ（α＋４５゜）交流バイアス磁界を印加とすると、例えばＭＲセンサＭ
₁に印加される磁界は図８中線Ａで示すように変化し、
この磁界の変化が図８中線Ｂで示すように電圧変化とし
て出力される。一方、ＭＲセンサＭ₃に印加される磁界
は図８中線Ｃで示すように変化し、この磁界の変化が図
８中線Ｄで示すように電圧変化として出力される。

【００３１】このＭＲセンサＭ₁からの出力（線Ｂ）と
ＭＲセンサＭ₃からの出力（線Ｄ）の出力差Ｌが、差動
信号Ｓ１として取り出される。また、ＭＲセンサＭ₂，
Ｍ₄についても同様であり、差動信号Ｓ２が取り出され
る。これら差動信号Ｓ１，Ｓ２は上記射影成分Ｈ_XYの方
位により変化し、それぞれＨ_XYｓｉｎ（α＋４５゜）及
びＨ_XYｃｏｓ（α＋４５゜）に比例する。

【００３２】したがって、これら差動信号Ｓ１，Ｓ２か
ら、地磁気に対する方位角である角αを算出することが
できる。すなわち、差動信号Ｓ１と差動信号Ｓ２の比Ｓ
１／Ｓ２は、これら出力Ｓ１，Ｓ２がＨ_XYｓｉｎ（α＋
４５゜）、Ｈ_XYｃｏｓ（α＋４５゜）に比例することか
ら、ｓｉｎ（α＋４５゜）／ｃｏｓ（α＋４５゜）で表
わすことができる。

【００３３】Ｓ１／Ｓ２＝ｓｉｎ（α＋４５゜）／ｃｏ
ｓ（α＋４５゜）＝ｔａｎ（α＋４５゜）したがって、 α＝ｔａｎ^-1（Ｓ１／Ｓ２）−４５゜以上によって射影成分Ｈ_XYの方位αを知ることができ
る。また、地磁気信号Ｈ _EのＹ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面
への射影Ｈ_YZ，Ｈ_ZXの方位β，γについても上記と同様
の方法によって検知され、上記各方位α，β，γから地
磁気信号Ｈ_Eの空間的な方位を知ることができる。

【００３４】ここで、励磁用コイルＣ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，
Ｃ₄のコアとして機能する強磁性体コアＫ₁，Ｋ₂，Ｋ
₃，Ｋ₄を軟磁性体（ソフト強磁性体）とし、地磁気の
集束ホーンとして使用すると、空心コイルやマグネット
を使用したときに比べて出力が大きくなり、感度が向上
する。このように、上記実施例の三次元地磁気方位セン
サにおいて、センサチップ１〜３の強磁性体コアＫ₁，
Ｋ₂，Ｋ₃，Ｋ₄は、バイアス磁界の磁路を構成すると
ともに、地磁気を集束するいわゆる集束ホーンとして機
能する。その結果、互いに直交するＭＲセンサに加わる
地磁気の総量は、それぞれ地磁気とＭＲセンサのなす角
度に応じて決まり、各ＭＲセンサＭ₁，Ｍ₂，Ｍ₃，Ｍ
₄から強磁性体コアＫ₁，Ｋ₂，Ｋ₃，Ｋ₄により構成
される閉磁路の中心を通る地磁気線に直角に引いた線に
比例する。

【００３５】上記三次元地磁気方位センサにおいては、
センサチップが３つ設けられており、どのセンサチップ
も他の２つのセンサチップの双方に対して直交するよう
に配設されている。すなわち、空間の互いに直交する３
平面上に上記センサチップ１〜３がそれぞれ対応し、地
磁気の３成分が各センサチップ１〜３により検出される
ことになる。

【００３６】したがって、地磁気が効率的にＭＲセンサ
Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃，Ｍ₄へ磁気信号として供給され、地
磁気の方位が高感度且つ高精度に空間的に検出される。
以上、本発明を適用した実施例について説明してきた
が、本発明がこれら実施例に限定されるわけではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で形状、材質、寸法等、
任意に変更することが可能である。

【００３７】例えば、上記実施例においては、各センサ
チップ１〜３の形状を略々円形としたが、中心位置に対
して９０゜の回転対称形であればよく、正方形等のもの
を採用してもよい。さらに、各強磁性体コアＫ₁，
Ｋ₂，Ｋ₃，Ｋ₄の断面形状も略々円形としたが、本発
明においては各強磁性体コアＫ₁，Ｋ₂，Ｋ₃，Ｋ₄の
各部にて一様であればよく、楕円や長方形等のものを採
用してもよい。ここで一例として、各センサチップ１１
〜１３の形状が正方形であり、各強磁性体コアＫ₁，Ｋ
₂，Ｋ₃，Ｋ₄の断面形状が長方形である三次元地磁気
方位センサを図１０に示す。

【００３８】さらに、上記実施例の三次元地磁気方位セ
ンサにおいては、各センサチップの励磁用コイルＣ₁，
Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄が、各強磁性体コアＫ₁，Ｋ₂，
Ｋ₃，Ｋ ₄の他の２つのセンサチップとの交差部の両側
にそれぞれ巻回されているために、各センサチップにお
いて８箇所（各励磁用コイル毎に上記交差部を破挟んで
２箇所）に巻線が施されており、全体では２４箇所に巻
線が施されている。そこで、上記交差部に各励磁用コイ
ルＣ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄を巻回し、コイルの巻線の箇
所を半分に減らして、三次元地磁気方位センサの小型化
を図るようにすることも可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明からも明かなように、本発明
によれば、実用的な感度を有して地磁気検出精度が高
く、しかも３次元、すなわち空間的な地磁気方位を検出
することが可能であり、小型化、低価格化が容易な三次
元地磁気方位センサを提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の三次元地磁気方位センサの主要部の
一構成例を模式的に示す斜視図である。

【図２】本実施例の三次元地磁気方位センサの構成要素
であるセンサチップの一構成例を模式的に示す平面図で
ある。

【図３】各ギャップの形状を模式的に示す正面図であ
る。

【図４】図１に示す三次元地磁気方位センサの平面図で
ある。

【図５】図１に示す三次元地磁気方位センサのＸ−Ｙ平
面における断面図である。

【図６】３次元空間中の任意の点を示す模式図である。

【図７】各ギャップ内に配設されたＭＲセンサを拡大し
て模式的に示す斜視図である。

【図８】ＭＲセンサの磁気抵抗効果特性を示す特性図で
ある。

【図９】三次元地磁気方位センサのＸ−Ｙ平面内のセン
サチップに地磁気信号の射影成分が加わった様子を示す
斜視図である。

【図１０】各センサチップの形状が正方形であり、各強
磁性体コアの断面形状が長方形である三次元地磁気方位
センサの平面図である。

【図１１】従来のフラックスゲート型の地磁気方位セン
サの一例を示す概略平面図である。

【図１２】従来のＭＲ型の地磁気方位センサの一例を示
す概略平面図である。

【図１３】図１２に示す地磁気方位センサの等価回路図
である。

【符号の説明】

Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃，Ｍ₄ ＭＲセンサＫ₁，Ｋ₂，Ｋ₃，Ｋ₄ 強磁性体コアＧ₁，Ｇ₂，Ｇ₃，Ｇ₄ ギャップ１〜３，１１〜１３センサチップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに直交する３平面上にそれぞれ地磁
気を集束する複数の強磁性体コアが所定のギャップをも
って周方向に配列されるとともに、前記ギャップにおける磁界方向に対して略直交するよう
に磁気抵抗効果素子がギャップ内に配されてなることを
特徴とする三次元地磁気方位センサ。
【請求項２】略直交する少なくとも一対の磁気抵抗効
果素子を有することを特徴とする請求項１記載の三次元
地磁気方位センサ。
【請求項３】各平面上の強磁性体コアが、３平面が交
差する交差点を中心に９０゜の回転対称とされてなるこ
とを特徴とする請求項１記載の三次元地磁気方位セン
サ。
【請求項４】各平面上の強磁性体コアがリング状とさ
れ、これらリング状強磁性体コアの中心を略々一致させ
て互いに垂直に組み合わせた構造とされていることを特
徴とする請求項１記載の三次元地磁気方位センサ。
【請求項５】各リング状強磁性体コアの中心とリング
状強磁性体コア同士の交点とを結ぶ線分に対して４５゜
の位置に各ギャップが設けられ、このギャップ内に磁気
抵抗効果素子が配置されていることを特徴とする請求項
４記載の三次元地磁気方位センサ。
【請求項６】各強磁性体コアに励磁用コイルが巻回さ
れ、この励磁用コイルに電流を供給することでギャップ
内の磁気抵抗効果素子にバイアス磁界が印加されること
を特徴とする請求項１記載の三次元地磁気方位センサ。