JPH07270508A

JPH07270508A - 地磁気方位センサ

Info

Publication number: JPH07270508A
Application number: JP6064230A
Authority: JP
Inventors: Naoko Kawamura; 尚古川村; Kazuo Kurihara; 一夫栗原; Zenkichi Nakamura; 善吉中村; Kietsu Iwabuchi; 喜悦岩淵; Toshio Aizawa; 俊雄相沢; Hideo Suyama; 英夫陶山
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 1995-10-20

Abstract

(57)【要約】【目的】消費電力が小さく、組み立てが簡易でしかも
小型化、低価格化な地磁気方位センサを実現する。【構成】一対のＭＲ素子２ａ，２ｂ、３ａ，３ｂ、４
ａ，４ｂ、及び５ａ，５ｂの各組を９０゜間隔でそれぞ
れ蒸着法により形成し、これら各ＭＲ素子を配した下層
チップ７上にはプラスチック製のスペーサ６を介して上
記磁性体シート１を配する。ここで、ＭＲ素子２ａ，２
ｂとＭＲ素子４ａ，４ｂとで地磁気の水平（Ｘ軸）方向
を、ＭＲ素子３ａ，３ｂとＭＲ素子５ａ，５ｂとで地磁
気の垂直（Ｙ軸）方向を測定する。

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。

【０００４】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。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。

【０００５】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。

【０００６】前者は、図１５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。

【０００７】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。

【０００８】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、消費電力が大きく、小型化や低価格化
は難しい。

【０００９】一方、後者（ＭＲ型）は、図１６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１７に示す。地磁気方位センサとして
使用する場合には、図１５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。

【００１０】しかしながら、このＭＲ型の地磁気方位セ
ンサは、空心コイル用鉄心間のスペースの確保や、空心
コイルの形成とその端子処理、各部品の固定等に難点が
あり、消費電力が大きいという問題がある。

【００１１】

【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、その組み立て工程が非常
に複雑なうえに、小型化、低価格化も難しい。本発明
は、上述の課題に鑑みて提案されたものであり、消費電
力が小さく、組み立てが簡易でしかも小型化、低価格化
が容易な地磁気方位センサを提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、磁気抵抗効果
素子（以下、単にＭＲ素子と記す）を用いて地磁気を検
出し、東西・南北方向の位置ズレの電気的信号を取り出
し、この信号を回路処理して地磁気方位を検出する地磁
気方位センサを対象とするものである。すなわち、本発
明に係る地磁気方位センサは、上記ＭＲ素子と、このＭ
Ｒ素子に対向配置されてなる着磁された磁性体シートと
を有し、前記磁性体シートにより上記ＭＲ素子に直流バ
イアス磁界が印加されることを特徴とするものである。

【００１３】このとき、着磁された磁性体シートと上記
ＭＲ素子の間にスペーサを間挿して構成してもよい。

【００１４】さらにこの場合、上記ＭＲ素子と着磁され
た磁性体シートの裏面、すなわち磁性体シートの着磁が
施された面の裏面とを対向配置して構成してもよい。但
しこのとき、上記磁性体シートの厚みｔがこの磁性体シ
ートに着磁されたＮ極−Ｓ極間距離Ｌより小であり、且
つ磁性体シートの着磁量がフル着磁に近いことが必要で
ある。

【００１５】また、上記磁性体シートを、着磁された際
に弱磁場を発生する半硬磁性材料より形成して構成とし
てもよい。この半硬磁性材料としては、炭素銅，Ｃｏ−
Ｃｒ銅等の焼入硬化型のものや、アルニコ系磁石等の析
出型、バイカロイ，リメンダ，Ｆｅ−Ｍｎ−Ｔｉ等のγ
−α型、及びＣｏ−Ｆｅ−Ａｕ，ニブコロイ等の圧延集
合組織型等が用いられる。

【００１６】

【作用】本発明に係る地磁気方位センサにおいては、Ｍ
Ｒ素子に、このＭＲ素子と対向配置された着磁済みの磁
性体シートより直流バイアス磁界が印加され、上記ＭＲ
素子が、そのバイアス特性において線形性に優れた領
域、すなわち高感度な状態とされる。このように、上記
ＭＲ素子にバイアス磁界を与える部材が磁性体シートで
あるので、所望に着磁パターンに容易に着磁を施すこと
ができる。そして、上述の構成において磁場が存在する
と、この磁場の影響により上記ＭＲ素子の抵抗値に変化
が生じ、抵抗値の変化量に比例した電気信号が出力され
る。そこで、Ｘ−Ｙ座標を東西−南北にとり、ＭＲ素子
をその長手方向がＸ方向及びＹ方向となるようにそれぞ
れ配置する。このとき、地磁気Ｈ_Eが存在すると、地磁
気方位角をθとして、各ＭＲ素子の地磁気Ｈ_Eによる各
抵抗値変化量に比例した出力信号Ｖ_X，Ｖ_Yは、それぞ
れＨ_Eｓｉｎθ，Ｈ_Eｃｏｓθに比例することから、Ｖ
_XとＶ_Yとの比Ｖ_X／Ｖ_Yは、Ｖ_X／Ｖ_Y＝ｓｉｎθ／ｃｏｓθ＝ｔａｎθ となる。したがって、地磁気方位角θは、 θ＝ｔａｎ^-1Ｖ_X／Ｖ_Y として検出される。

【００１７】このように、本発明に係る地磁気方位セン
サにおいては、磁性体シートには任意の着磁パターンを
与えることが可能であり、しかもＭＲ素子と対向配置さ
れた着磁済みの磁性体シートによりＭＲ素子に直流バイ
アス磁界を印加するという簡易な構造を有することによ
って、極めて容易且つ正確に地磁気方位を検出すること
が可能となる。

【００１８】また、本発明においては、着磁された磁性
体シートと磁気抵抗効果素子の間にスペーサが間挿され
た構成を有する。したがって、このスペーサの厚みを調
整することにより、磁性体シートからＭＲ素子に印加さ
れる直流バイアス磁界の値を変化させることができ、こ
の値を適正値とすることが可能となる。

【００１９】また、本発明においては、上記ＭＲ素子と
着磁された磁性体シートの裏面とが対向配置されてなる
構成を有する。ところで、磁性体シートに着磁する際
に、この磁性体シートの厚みが実用的な値である場合、
この着磁量は上記ＭＲ素子に印加するのに好適な直流バ
イアス磁界の値と比較して非常に大きな値となる。とこ
ろが、この磁性体シートの着磁の施された面の裏面にお
ける着磁量は小さく、この裏面と上記ＭＲ素子とを対向
配置することで、このＭＲ素子には適度な直流バイアス
磁界が印加されることになる。

【００２０】さらに、本発明においては、磁性体シート
が、着磁された際に弱磁場を発生する半硬磁性材料より
なるものであるので、実用的な厚みを有する磁性体シー
トを用いても、その熱処理条件を調整することによって
上記磁性体シートからＭＲ素子に印加される直流バイア
ス磁界が所望の適正値となる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明に係る地磁気方位センサの具体
的ないくつかの実施例について、図面を参照しながら詳
細に説明する。

【００２２】先ず、第１実施例について述べる。この第
１実施例に係る地磁気方位センサは、その感磁部として
磁気抵抗効果素子（以下、単にＭＲ素子と記す）を用い
て地磁気を検出し、東西・南北方向の位置ズレの電気的
信号を取り出し、この信号を回路処理して地磁気方位を
検出するものである。

【００２３】すなわち、この地磁気方位センサは、基本
的には、ＭＲ素子と、このＭＲ素子と対向配置される着
磁された硬磁性体を材料とする磁性体シートとからな
り、この磁性体シートにより上記ＭＲ素子に所定の直流
バイアス磁界が印加される構造を有している。

【００２４】磁性体シート１の着磁方法としては、例え
ば図１〜図３に示すように、１極着磁、３極着磁、及び
５極着磁法等がある。ここで、例えば１極着磁と称する
場合、１つの磁気双極子１２による着磁という意であ
り、厳密にはＳ，Ｎ極の２極着磁である。なお、本第１
実施例においては、３極着磁法により磁性体シートの着
磁を行った。ここで、各ＭＲ素子２は、図示の如く各磁
気双極子１２の間に対向配置される。また、３極着磁及
び５極着磁法においては、最外の磁気双極子１２による
着磁量はその内側の磁気双極子１２による着磁量と同等
かそれ以下でもよい。

【００２５】上記地磁気方位センサは、図４及び図５に
示すように、下層チップの表面にＮｉ−Ｆｅ等よりなる
一対のＭＲ素子２ａ，２ｂ、３ａ，３ｂ、４ａ，４ｂ、
及び５ａ，５ｂの各組が９０゜間隔でそれぞれ蒸着法に
より形成され、これら各ＭＲ素子が配された下層チップ
７上にはプラスチック製のスペーサ６を介して上記磁性
体シート１が配されている。ここで、ＭＲ素子２ａ，２
ｂとＭＲ素子４ａ，４ｂとで地磁気の水平（Ｘ軸）方向
を、ＭＲ素子３ａ，３ｂとＭＲ素子５ａ，５ｂとで地磁
気の垂直（Ｙ軸）方向を測定する。

【００２６】上記磁性体シート１には、着磁用ヘッドを
使用して所定の着磁を施してもよい。この着磁用ヘッド
は、例えば図６に示すように、例えば純鉄製の基板２１
の一主面にヘッド部２２が所定のピッチに形成され、巻
線が施されコイル２３が形成されて構成されているもの
である。磁性体シート１には、この着磁用ヘッドを用い
て、図４に示すように、３極着磁法により各組のＭＲ素
子２に対してＮ−Ｓ−Ｎの図中破線で示すような着磁パ
ターンが施され、この着磁パターンにより各ＭＲ素子に
所定の直流バイアス磁界が印加される。

【００２７】通常、市販されている上記磁性体シート
は、例えばその厚みｔが０．４ｍｍのものであると、フ
ル着磁時においてはその磁場の強さが３００〜４００ガ
ウス程度となる。一方、各ＭＲ素子には、そのバイアス
特性について線形性に優れた領域となるように、即ち高
感度領域となるようにバイアス磁界を印加する必要があ
る。このようなバイアス磁界の値は、バイアス特性の線
形領域のほぼ中間点付近の値であり、およそ２０〜３０
ガウス程度が望ましい。

【００２８】そこで、上記スペーサ６として、その厚み
ｔが１．３５ｍｍのものを用い、磁場の強さを２５ガウ
スに調節した。ここで、各組における一対のＭＲ素子の
間隔の最適値ｍを決定するためのＭＲ素子の抵抗値変化
を測定した結果を図７に示す。この特性図は、図示の如
く着磁されたＮ−Ｓ−Ｎの中心位置、即ちＳの位置を原
点として、上記ＭＲ素子を着磁方向に移動させ、所定位
置毎にこのＭＲ素子の抵抗値をプロットして得たもので
ある。各ＭＲ素子は安定性のよい抵抗値極小領域にペア
で配置することが好ましいので、この測定結果から、上
記最適値ｍは１．７ｍｍとなる。

【００２９】以上の構成を有する地磁気方位センサの等
価回路は、図８に示す通りである。すなわち、地磁気の
水平（Ｘ軸）方向検出用のＭＲ素子２ａ，２ｂ及び４
ａ，４ｂは、図示の如くブリッジを構成し、差動アンプ
１１ａより出力信号Ｖ_Xが出力される。同様に、地磁気
の垂直（Ｙ軸）方向検出用のＭＲ素子３ａ，３ｂ及び５
ａ，５ｂは、図示の如くブリッジを構成し、差動アンプ
１１ｂより出力信号Ｖ_Yが出力される。

【００３０】地磁気検出用のＭＲ素子２ａ，２ｂ〜５
ａ，５ｂ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。また、水平方向検出用のＭＲ素子２ａ，
２ｂとＭＲ素子４ａ，４ｂには、１８０゜方位の異なる
直流バイアス磁界（Ｈ_B及び−Ｈ_B）が印加され、同様
に垂直方向検出用のＭＲ素子３ａ，３ｂとＭＲ素子５
ａ，５ｂにも、１８０゜方位の異なる直流バイアス磁界
（Ｈ_B及び−Ｈ_B）が印加される。

【００３１】上記構成の地磁気方位センサにおいて、Ｍ
Ｒ素子２ａ，２ｂ〜５ａ，５ｂ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。

【００３２】本実施例の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９は、ＭＲ素子のＭＲ特性曲線を示すもの
である。この図９において、横軸はＭＲ素子に垂直に加
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素子に直流電流を流した場
合）である。

【００３３】ＭＲ素子の抵抗値は、磁界零で最大とな
り、大きな磁界（ＭＲ素子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素子出力のＳ／Ｎ（出力電圧振幅）及び
歪率向上のためには、上記図９に示すようなバイアス磁
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、各ＭＲ素子が形成された下層チップ７に
所定の着磁が施された磁性体シート１を対向配置するこ
とによって与えられる。

【００３４】このとき、水平方向検出用のＭＲ素子２
ａ，２ｂに印加されるバイアス磁界の方向とＭＲ素子４
ａ，４ｂに印加されるバイアス磁界の方向は、互いに１
８０゜反転している。同様に、垂直方向検出用のＭＲ素
子３ａ，３ｂに印加されるバイアス磁界の方向とＭＲ素
子５ａ，５ｂ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。

【００３５】ここで、地磁気信号Ｈ_Eが入ってくると、
例えば水平方向検出用のＭＲ素子２ａ，２ｂ及び４ａ，
４ｂに加わる磁界の強さは以下のようになる。ＭＲ素子２ａ，２ｂ：Ｈ_B＋Ｈ_E ＭＲ素子４ａ，４ｂ： −Ｈ_B＋Ｈ_E

【００３６】直流バイアス磁界を印加とすると、図９中
線Ａで示すようにＭＲ素子２ａ，２ｂに磁界がかかり、
この磁界が図９中線Ｂで示すような電圧として出力され
る。一方、ＭＲ素子４ａ，４ｂに印加される磁界が図９
中線Ｃで示すようなものであるとき、この磁界が図９中
線Ｄで示すような電圧として出力される。

【００３７】このＭＲ素子２ａ，２ｂからの出力（線
Ｂ）とＭＲ素子４ａ，４ｂからの出力（線Ｄ）の出力差
Ｌが、差動信号（即ち、出力信号Ｖ_X）として取り出さ
れる。垂直方向検出用のＭＲ素子３ａ，３ｂ及び５ａ，
５ｂについても同様であり、差動信号（即ち、出力信号
Ｖ_Y）が取り出される。

【００３８】すなわち、例えば水平方向について、バイ
アス磁界Ｈ_B印加後の各ＭＲ素子２ａ，２ｂ及び４ａ，
４ｂの抵抗値をどちらもＲ_B，地磁気Ｈ_Eの影響による
ＭＲ素子２ａ，２ｂ及び４ａ，４ｂの抵抗値の変化量を
ΔＲとすると、出力信号Ｖ_Xは、Ｖ_X＝（Ｒ_B＋ΔＲ）／｛（Ｒ_B＋ΔＲ）＋（Ｒ_BーΔ
Ｒ）｝Ｖ_CC−（Ｒ_B−ΔＲ）／｛（Ｒ_B＋ΔＲ）＋（Ｒ
_BーΔＲ）｝Ｖ_CC ＝２（ΔＲ／２Ｒ_B）・Ｖ_CC となる。

【００３９】これら出力信号は地磁気Ｈ_Eの方位により
変化し、それぞれＨ_Eｓｉｎθ、Ｈ _Eｃｏｓθに比例す
る。したがって、横軸に方位θをとって出力電圧をプロ
ットすると、出力信号Ｖ_X及びＶ_Yは図１０に示すよう
なものとなる。したがって、これら出力信号Ｖ_X及びＶ
_Yから、地磁気に対する方位θを算出することができ
る。

【００４０】すなわち、出力信号Ｖ_Xと出力信号Ｖ_Yと
の比Ｖ_X／Ｖ_Yは、これら出力がＨ _Eｓｉｎθ、Ｈ_Eｃ
ｏｓθに比例することから、ｓｉｎθ／ｃｏｓθで表わ
すことができる。Ｖ_X／Ｖ_Y＝ｓｉｎθ／ｃｏｓθ＝ｔａｎθ したがって、 θ＝ｔａｎ_-1（Ｖ_X／Ｖ_Y）（ただし、０≦θ≦１８０゜のときＶ_X≧０、１８０゜
＜θ＜３６０゜のときＶ_X＜０である。）以上によって地磁気Ｈ_Eの方位θを知ることができる。

【００４１】このように、本第１実施例に係る地磁気方
位センサにおいては、磁性体シート１には任意の着磁パ
ターンを与えることが可能であり、しかもＭＲ素子２
ａ，２ｂ〜５ａ，５ｂと対向配置された着磁済みの磁性
体シート１によりこれらＭＲ素子に直流バイアス磁界を
印加するという簡易な構造を有することによって、極め
て容易且つ正確に地磁気方位を検出することが可能とな
る。

【００４２】ところで、上述の構成を有する地磁気方位
センサを用いる際に、ＭＲ素子に温度ドリフトが発生し
て上記出力信号Ｖ_X，Ｖ_Yに変動が生じる場合がある。
この温度ドリフトを出力信号Ｖ_Xについて測定してみた
ところ、Ｖ_Xが１２ｍＶであるのに対して、温度６０℃
における温度ドリフトは２ｍＶとなり、このときの出力
信号Ｖ_Xの上記温度ドリフトに起因する測定誤差は、
（２／１２）×１００〜１５．５％となり、これは無視
できない値である。

【００４３】そこで、この温度ドリフトに対する対策と
して、上記ＭＲ素子、例えばＭＲ素子２ａ，２ｂを、図
１１に示すようなパターンに形成した場合に、各ＭＲ素
子の素子幅をどちらもａ，素子間距離をｂとしたときの
これらの比ｂ／ａを変化させた際の、温度５０℃におけ
る温度ドリフト値をいくつかプロットしたところ、図１
２に示すような結果となった。

【００４４】この特性図に示すように、上記比ｂ／ａを
１０以下となるように素子幅ａ及び素子間距離ｂを調整
すれば、温度ドリフト値はほぼ１ｍＶ以下となり、出力
信号Ｖ_X及びＶ_Yに対する影響は無視し得る程度の値と
なる。

【００４５】次いで、第２実施例について説明する。な
お、上記第１実施例と対応するものについては同符号を
記す。この第２実施例に係る地磁気方位センサは、上記
第１実施例のそれとほぼ同様の構成を有するが、上記ス
ペーサ６を用いずに構成されている点で異なる。

【００４６】すなわち、上記第２実施例においては、磁
性体シート１の表面に着磁を施した後に、上記各ＭＲ素
子が設けられた下層チップ７と着磁された磁性体シート
１の裏面、すなわち磁性体シート１の着磁が施された面
の裏面とが対向配置され構成されている。

【００４７】前記したように、通常、市販されている上
記磁性体シートは、例えばその厚みｔが０．４ｍｍのも
のであると、フル着磁時においてはその磁場の強さが３
００〜４００ガウス程度となる。実際、上記図６に示す
着磁用ヘッドを用いて磁性体シート１に所定パターンの
着磁を施したところ、図１３に示すような着磁パターン
が得られた。このとき、磁性体シート１の着磁が施され
た表面の裏面の着磁パターンを調べたところ、図１４に
示すようなものとなった。

【００４８】このように、磁性体シート１の裏面におい
ては、Ｎ極，Ｓ極ともに磁場の強さがほぼ３０ガウス程
度となり、この磁性体シート１の裏面と上記各ＭＲ素子
２ａ，２ｂ〜５ａ，５ｂが形成された下層チップ７の表
面とを対向配置することにより、ほぼ理想的な直流バイ
アス磁界が得られる。

【００４９】本第２実施例においては、上記第１実施例
と同様に、磁性体シート１には任意の着磁パターンを与
えることが可能であり、しかもＭＲ素子２ａ，２ｂ〜５
ａ，５ｂと対向配置された着磁済みの磁性体シート１に
より各ＭＲ素子に直流バイアス磁界を印加するという簡
易な構造を有することによって、極めて容易且つ正確に
地磁気方位を検出することが可能となる。

【００５０】さらに、上記第２実施例においては、上記
各ＭＲ素子が設けられた下層チップ７と着磁された磁性
体シート１の裏面とが対向配置されてなる構成を有す
る。上述のように、磁性体シート１に着磁する際に、こ
の磁性体シート１の厚みが実用的な値（４ｍｍ程度）で
ある場合、この着磁量は上記ＭＲ素子に印加するのに好
適な直流バイアス磁界の値と比較して非常に大きな値と
なる。ところが、この磁性体シート１の着磁の施された
面の裏面における着磁量は小さく、この裏面と上記各Ｍ
Ｒ素子とを対向配置することで、これらＭＲ素子には適
度な直流バイアス磁界が印加されることになる。

【００５１】次に、第３実施例について説明する。この
第３実施例に係る地磁気方位センサは、上記第１実施例
のそれとほぼ同様の構成を有するが、上記スペーサ８を
用いず、磁性体シート１の材質が異なる点で相違する。

【００５２】すなわち、上記第３実施例においては、半
硬磁性材料よりなる磁性体シート１を用いる。この半硬
磁性材料は、硬磁性材料と比較して、着磁が施された際
に弱い磁場を発生するものであり、例えば、炭素銅，Ｃ
ｏ−Ｃｒ銅等の焼入硬化型のものや、アルニコ系磁石等
の析出型、バイカロイ，リメンダ，Ｆｅ−Ｍｎ−Ｔｉ，
Ｆｅ−Ｍｎ−Ｔｉ−Ｃｕ等のγ−α変態型、及びＣｏ−
Ｆｅ−Ａｕ，ニブコロイ等の圧延集合組織型等を用いる
ことができる。

【００５３】本第３実施例においては、γ−α変態型の
Ｆｅ−Ｍｎ−Ｔｉ系合金の圧延材から所定の形状に切り
出して磁性体シート１を作製し、温度４５０℃にて時効
処理後、所定の着磁を施して３０ガウスの磁場を得た。
この磁性体シート１を用いた地磁気方位センサを稼働さ
せたところ、特に問題が生じることなく良好に作動し
た。

【００５４】本第３実施例においては、上記第１実施例
と同様に、磁性体シート１には任意の着磁パターンを与
えることが可能であり、しかもＭＲ素子２ａ，２ｂ〜５
ａ，５ｂと対向配置された着磁済みの磁性体シートによ
り各ＭＲ素子に直流バイアス磁界を印加するという簡易
な構造を有することによって、極めて容易且つ正確に地
磁気方位を検出することが可能となる。

【００５５】さらに、上記第３実施例においては、磁性
体シート１が、着磁された際に弱磁場を発生する半硬磁
性材料よりなるものであるので、実用的な厚みを有する
磁性体シート１を用いて、その熱処理条件を調整するこ
とによって上記磁性体シート１から各ＭＲ素子２ａ，２
ｂ〜５ａ，５ｂに印加される直流バイアス磁界が所望の
適正値となる。

【００５６】

【発明の効果】本発明に係る地磁気方位センサによれ
ば、磁気抵抗効果素子と、この磁気抵抗効果素子に対向
配置されてなる着磁された磁性体シートとを有し、前記
磁性体シートにより磁気抵抗効果素子に直流バイアス磁
界を印加するように構成したので、消費電力が小さく、
組み立てが簡易でしかも小型化、低価格化が容易に実現
可能となる。

【００５７】このとき、着磁された磁性体シートと上記
ＭＲ素子の間にスペーサを間挿して構成したので、消費
電力が小さく、組み立てが更に簡易でしかも小型化、低
価格化が容易に実現可能となる。

【００５８】また、ＭＲ素子と着磁された磁性体シート
の裏面、すなわち磁性体シートの着磁が施された面の裏
面とを対向配置して構成したので、消費電力が小さく、
組み立てが更に簡易でしかも小型化、低価格化が容易に
実現可能となる。

【００５９】さらに、磁性体シートを、着磁された際に
弱磁場を発生する半硬磁性材料より形成して構成したの
で、消費電力が小さく、組み立てが更に簡易でしかも小
型化、低価格化が容易に実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】１極着磁法により磁性体シートに着磁が施され
る様子を模式的に示す断面図である。

【図２】３極着磁法により磁性体シートに着磁が施され
る様子を模式的に示す断面図である。

【図３】５極着磁法により磁性体シートに着磁が施され
る様子を模式的に示す断面図である。

【図４】本第１実施例に係る地磁気方位センサをその磁
性体シートを除いて模式的に示す平面図である。

【図５】本第１実施例に係る地磁気方位センサを模式的
に示す断面図である。

【図６】磁性体シートの着磁に使用する着磁用ヘッドを
模式的に示す断面図である。

【図７】磁性体シートの着磁パターンに対するＭＲ素子
位置変化によるＭＲ素子の抵抗値変化を示す特性図であ
る。

【図８】地磁気方位センサの等価回路を模式的に示す回
路図である。

【図９】ＭＲ素子のＭＲ特性を示す特性図である。

【図１０】出力電圧と方位との関係を示す特性図であ
る。

【図１１】一対のＭＲ素子の近傍の様子を模式的に示す
平面図である。

【図１２】温度ドリフトを示す特性図である。

【図１３】磁性体シートに着磁が施された際の着磁パタ
ーンを示す特性図である。

【図１４】磁性体シートに着磁が施された際の、磁性体
シートの裏面の着磁パターンを示す特性図である。

【図１５】従来のフラックスゲート型の地磁気方位セン
サを模式的に示す平面図である。

【図１６】従来のＭＲ型の地磁気方位センサを模式的に
示す平面図である。

【図１７】従来のＭＲ型の地磁気方位センサの等価回路
を模式的に示す回路図である。

【符号の簡単な説明】１磁性体シート２ａ，２ｂ〜５ａ，５ｂＭＲ素子６スペーサ７下層チップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩淵喜悦東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者相沢俊雄東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者陶山英夫東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気抵抗効果素子と、この磁気抵抗効果
素子に対向配置されてなる着磁された磁性体シートとを
有し、前記磁性体シートにより磁気抵抗効果素子に直流バイア
ス磁界が印加されることを特徴とする地磁気方位セン
サ。
【請求項２】着磁された磁性体シートと磁気抵抗効果
素子の間にスペーサが間挿されてなることを特徴とする
請求項１記載の地磁気方位センサ。
【請求項３】磁気抵抗効果素子と着磁された磁性体シ
ートの裏面とが対向配置されてなることを特徴とする請
求項１記載の地磁気方位センサ。
【請求項４】磁性体シートが、着磁された際に弱磁場
を発生する半硬磁性材料よりなることを特徴とする請求
項１記載の地磁気方位センサ。