JP7213622B2 - 磁気計測システム、及び磁気センサの校正方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁気センサを利用して磁気を計測する磁気計測システム、及び磁気センサの校正方法に関する。

従来より、車両に取り付けた複数の磁気センサを用いて道路に敷設された磁気マーカを検出するための磁気マーカ検出方法の提案がある（例えば下記の特許文献１参照。）。この磁気マーカ検出方法では、複数の磁気センサのうちの２つ以上の磁気センサの出力値の差分を求めることで外乱磁気の影響を抑制し、磁気マーカの検出精度を高めている。

特開２０１７－０８３１８９号公報

しかしながら、前記従来の磁気マーカ検出方法では、次のような問題がある。すなわち、各磁気センサの出力特性に個体差があると、個体差に起因する出力値のばらつき誤差が差分演算によって増幅されて大きな誤差となることから、車両の使用期間において定期的に磁気センサを校正する必要があり、車両のユーザー側の負担が高くなるおそれがあるという問題がある。

本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、磁気センサを利用して精度高く磁気を計測するための磁気計測システム及び磁気センサの校正方法を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、磁気センサを用いて磁気を計測する磁気計測システムであって、
前記磁気センサには、通電した電流に応じて磁界を発生させる磁界発生部（Ｃｎ）が付設されており、
基準量の磁気（Ｈｋ）を発生する磁界発生装置を用いて前記磁気センサに作用する磁気を基準量（ΔＨｓ）の分だけ変化させたときの該磁気センサのセンサ出力の変化量である基準の出力差分値（ΔＲｓｎ）を取得する第１の回路と、
磁気の変化量である前記基準量（ΔＨｓ）と、当該第１の回路が検出した基準の出力差分値（ΔＲｓｎ）と、の組み合わせを、磁気センサの特性情報として記憶する第１の記憶部と、
前記磁界発生部（Ｃｎ）に通電する電流を電流差分値（ΔＩａ）の分だけ変化させたときの前記磁気センサのセンサ出力の変化量である出力差分値Ａ（ΔＲｃｎ）を取得する第２の回路と、
前記第１の記憶部により記憶される前記磁気センサの特性情報を参照して、前記出力差分値Ａ（ΔＲｃｎ）に対応する磁気の変化量である磁気差分値（ΔＨａｎ）を推定する第３の回路と、
前記電流差分値（ΔＩａ）と前記第３の回路により推定された磁気差分値（ΔＨａｎ）との組み合わせを、磁気出力特性を表す前記磁界発生部（Ｃｎ）の特性情報として記憶する第２の記憶部と、
該第２の記憶部により記憶される前記磁界発生部（Ｃｎ）の特性情報を参照して、前記磁界発生部（Ｃｎ）に通電する電流の変化量である電流差分値（ΔＩｂ）に起因して前記磁気センサに作用する磁気の変化量である磁気差分値（ΔＨｂｎ）を推定する推定部と、
前記磁界発生部（Ｃｎ）に作用する前記電流差分値（ΔＩｂ）分の電流の変化に応じて前記磁気センサが出力するセンサ出力の変化量である出力差分値Ｂ（ΔＲｃｎ）と、前記推定部が前記電流差分値（ΔＩｂ）について推定する磁気差分値（ΔＨｂｎ）と、の比率が一定の値となるように出力差分値Ｂ（ΔＲｃｎ）の増幅率を調整することで磁気センサを校正する校正部と、を備える磁気計測システムにある。

本発明の一態様は、磁気を計測する磁気センサの校正方法であって、
通電した電流に応じて磁界を発生させる磁界発生部（Ｃｎ）が付設されている磁気センサについて、
基準量の磁気（Ｈｋ）を発生させる磁界発生装置を用いて前記磁気センサに作用する磁気を基準量（ΔＨｓ）の分だけ変化させたときの該磁気センサのセンサ出力の変化量である基準の出力差分値（ΔＲｓｎ）を取得するセンサ特性取得ステップと、
磁気の変化量である前記基準量（ΔＨｓ）と、当該センサ特性取得ステップで取得された基準の出力差分値（ΔＲｓｎ）と、の組み合わせを、前記磁気センサの特性情報として記憶するステップと、
前記磁界発生部（Ｃｎ）に通電する電流を変化させたときに前記磁気センサによる磁気計測を実施し、当該磁界発生部（Ｃｎ）に通電する電流の変化量である電流差分値（ΔＩａ）に応じて該磁気センサが出力するセンサ出力の変化量である出力差分値Ａ（ΔＲｃｎ）を取得する磁気計測ステップと、
前記磁気センサの特性情報を参照して、前記磁気計測ステップで取得された出力差分値Ａ（ΔＲｃｎ）に対応する磁気差分値（ΔＨａｎ）を推定する磁気出力特性取得ステップと、
当該磁気出力特性取得ステップにより推定された磁気差分値（ΔＨａｎ）と前記電流差分値（ΔＩａ）との組み合わせを、磁気出力特性を表す前記磁界発生部（Ｃｎ）の特性情報として記憶するステップと、
前記磁界発生部（Ｃｎ）の特性情報を参照して、前記磁界発生部（Ｃｎ）に通電する電流の変化量である電流差分値（ΔＩｂ）に起因して前記磁気センサに作用する磁気の変化量である磁気差分値（ΔＨｂｎ）を推定する磁気推定ステップと、
前記磁界発生部（Ｃｎ）に作用する前記電流差分値（ΔＩｂ）分の電流の変化に応じて前記磁気センサが出力するセンサ出力の変化量である出力差分値Ｂ（ΔＲｃｎ）と、前記磁気推定ステップで前記電流差分値（ΔＩｂ）について推定される磁気差分値（ΔＨｂｎ）と、の比率が一定の値となるように出力差分値Ｂ（ΔＲｃｎ）の増幅率を調整することで前記磁気センサを校正する校正ステップと、を実施する磁気センサの校正方法にある。

本発明では、磁界発生部の特性情報に基づき、磁界発生部が磁気センサに作用する磁気差分値の推定が可能である。そして本発明では、磁気センサに作用する磁気差分値を推定した結果を利用して、磁気センサの校正を可能としている。

以上のように本発明によれば、付設された磁界発生部を利用して校正された磁気センサにより、精度の高い磁気計測を実現できる。

実施例１における、センサアレイを取り付けた車両の正面図。 実施例１における、磁気マーカが敷設された車線を示す俯瞰図。 実施例１における、センサアレイの構成を示すブロック図。 実施例１における、磁気センサ及びキャリブレーション回路の構成を示すブロック図。 実施例１における、検出ユニットの構成を示すブロック図。 実施例１における、磁気マーカを検出するための処理の流れを示すフロー図。 実施例１における、メンテナンスモード下の処理を実施するための装置の説明図。 実施例１における、メンテナンスモード下の処理の流れを示すフロー図。 実施例１における、通常モード下の処理の流れを示すフロー図。 実施例１における、磁気センサの校正処理の説明図（（ａ）校正前の磁気センサのセンサ出力特性、（ｂ）校正後の磁気センサのセンサ出力特性）。 実施例２における、アモルファスワイヤに沿って並列配置されたピックアップコイルと磁界発生コイルを示す説明図。 実施例２における、コイルの形成方法を説明するための参照図。

本発明における磁界発生部に作用する電流差分値は、通電する電流の変化量である。例えば、磁界発生部への非通電状態から通電状態への切換を行う場合には、通電する電流値がゼロの状態から通電状態下の電流値に切り換わるので、電流差分値は、通電状態下の電流値そのものとなる。

本発明の実施の形態につき、以下の実施例を用いて具体的に説明する。
（実施例１）
本例は、磁気センサを用いて磁気を計測する磁気計測システム、及び磁気センサの校正方法に関する例である。この内容について、図１～図１０を用いて説明する。

磁気計測システムの一例をなすマーカ検出装置１は、図１及び図２のごとく、道路に敷設された磁気マーカ１０を検出するために車両５に組み込まれる車載装置である。磁気マーカ１０は、例えば、車両５が走行する車線１００の中央に沿うように路面１００Ｓに敷設される。この磁気マーカ１０は、例えば、直径２０ｍｍ、高さ２８ｍｍの円柱状をなし、路面１００Ｓに穿設された収容孔１００Ｈに収容されて埋設される。

（１）マーカ検出装置の構成
マーカ検出装置１は、図１及び図２のごとく、複数の磁気センサＳｎを含むセンサアレイ１１と、図示しないＣＰＵ（central processing unit）等を内蔵する検出ユニット１２と、を組み合わせた装置である。特に本例のセンサアレイ１１は、磁気センサ１０の校正機能を備えている。

センサアレイ１１は、車両５の底面に当たる車体フロア５０に取り付けられる。本例の車両５の場合、路面１００Ｓを基準とした取付け高さが約２００ｍｍとなっている。
検出ユニット１２は、センサアレイ１１が出力するセンサ信号に処理を施して磁気マーカ１０を検出するユニットである。検出ユニット１２による検出結果は、例えば車両５側の図示しないＥＣＵ等に入力され、車線を維持して車両５が走行するための自動操舵制御や車線逸脱警報など各種の制御に利用される。

（１．１）センサアレイの構成
センサアレイ１１は、図３のごとく、１５個のセンサチップ２が一直線上に配置されたユニットである。センサアレイ１１は、１５個のセンサチップ２のほか、差分回路Ｄｎ（ｎは１～１５の自然数。）、差分回路Ｇｍ（ｍは１～１４の自然数。）、キャリブレーション回路１１０等を含めて構成されている。

センサチップ２は、磁気センサＳｎと磁界発生コイル（磁界発生部の一例）Ｃｎとが１個ずつ組み込まれ、さらに電子回路が組み込まれて１チップ化された電子部品である。電子回路としては、後述するパルス回路２２や信号処理回路２４等が組み込まれている。センサアレイ１１では、１５個のセンサチップ２を一直線上に配置することで、１５個の磁気センサＳｎが一直線上に配列された態様が実現されている。また、磁界発生コイルＣｎが組み込まれたセンサチップ２を採用することで、各磁気センサＳｎに対して磁界発生コイルＣｎが個別に付設された態様が実現されている。

センサアレイ１１は、磁気センサＳ１が車両５の左側（右ハンドル車の助手席側）に位置し、右側に向かって番号順に並ぶように車幅方向に沿って取り付けられている。センサアレイ１１における磁気センサＳｎの間隔は、隣り合う２つの磁気センサが磁気マーカ１０の磁気を同時に検出できるように７０ｍｍに設定されている。このような間隔を設定すれば、隣り合う２つの磁気センサの出力値、あるいは出力値に基づく演算値の差分演算等により車幅方向の勾配を表す差分値を算出できる。

差分回路Ｄｎは、図３のごとく、各磁気センサＳｎの出力値について、時間方向の勾配を表す差分演算値を演算する回路である。差分回路Ｄｎは、時間的に先行する前回の磁気計測（サンプリング）時の出力値を記憶しており、時間的に後続する今回の出力値から前回の出力値を差し引くことで時間方向の勾配を表す時間差分値を演算する。

差分回路Ｇｍは、隣り合う磁気センサＳｎに対応する２つの差分回路Ｄｎの時間差分値について、一方の時間差分値から他方の時間差分値を差し引くことにより、車幅方向の勾配を表す差分演算値である車幅方向差分値を演算する回路である。

センサアレイ１１は、１４個の差分回路Ｇｍによる差分演算値（車幅方向差分値）をセンサ信号として出力する。センサアレイ１１は、１４個の差分回路Ｇｍの差分演算値を同時に出力できるよう、１４チャンネルの出力ポートを備えている。なお、本例のセンサアレイ１１は、車両５の高速走行に対応できるように３ｋＨｚの周期で磁気計測を実行し、磁気計測を実施する毎にセンサ信号を検出ユニット１２に入力する。

センサアレイ１１が備えるセンサチップ２では、図４のごとく、ＣｏＦｅＳｉＢ系合金製のほぼ零磁歪であるアモルファスワイヤ（磁性体ワイヤ）２０と、このアモルファスワイヤ２０の周囲に巻回されたピックアップコイル（コイル）２１と、を含むＭＩ（Magneto-Impedance）素子を利用して磁気センサＳｎが構成されている。磁気センサＳｎは、磁束密度の測定レンジが±０．６ミリテスラであって、測定レンジ内の磁束分解能が０．０２マイクロテスラという高感度のセンサである。このような高感度は、アモルファスワイヤ２０のインピーダンスが外部磁界に応じて敏感に変化するというＭＩ効果により実現されている。

ＭＩ素子は、アモルファスワイヤ２０にパルス電流を通電したときにピックアップコイル２１に発生する電圧を計測することで、アモルファスワイヤ２０に作用する磁気を検出する。このＭＩ素子は、感磁体であるアモルファスワイヤ２０の軸方向に検出感度を有している。なお、センサアレイ１１は、各磁気センサＳｎのアモルファスワイヤ２０が車幅方向に沿うように車両５に組み付けられている。

センサチップ２に組み込まれたパルス回路２２（図４）は、アモルファスワイヤ２０に通電するパルス電流の元となるパルス信号を生成する回路である。
信号処理回路２４（図４）は、パルス信号に連動して開閉する同期検波器２４１を利用してピックアップコイル２１の誘起電圧を取り出し、増幅器２４２がその誘起電圧を増幅する回路である。信号処理回路２４は、増幅後の誘起電圧を磁気センサＳｎの出力値とし、差分回路Ｄｎ（図３）に入力する。なお、磁気センサＳｎの出力値は、キャリブレーション回路１１０にも入力される。信号処理回路２４の増幅器２４２は、キャリブレーション回路１１０による制御により増幅率を調整可能である。

各センサチップ２の磁界発生コイルＣｎは、電線が巻回されて形成されたコイルであり、互いに電気的な直列をなすように接続されている。磁界発生コイルＣｎは、キャリブレーション回路１１０による通電に応じて磁界を発生し、磁気センサＳｎに磁気を作用する。センサアレイ１１が備える磁気センサＳｎの校正機能は、この磁界発生コイルＣｎを利用して実現される。電線が巻回されたコイルである磁界発生コイルＣｎは、通電電流の大きさに対する磁気量の線形性が高いという特性があるので、磁気センサＳｎの校正に好適である。

各磁界発生コイルＣｎは、設計仕様が共通していると共に、磁気センサＳｎとの相対的な位置関係を規定する組込仕様も共通している。また、直列に接続された各磁界発生コイルＣｎには、キャリブレーション回路１１０から供給される電流が等しく通電される。したがって、設計上は、各磁界発生コイルＣｎが対応する磁気センサＳｎに対して等しく磁気を作用できる。しかしながら、各磁界発生コイルＣｎの磁気出力特性のばらつきは不可避であり、さらに、磁気センサＳｎとの位置関係のばらつきも不可避である。そのため、各磁界発生コイルＣｎが対応する磁気センサＳｎに作用する磁気量には、ばらつき誤差が生じてくる。

キャリブレーション回路１１０（図４）は、磁界発生コイルＣｎへの通電等を実行するコイル駆動部１１４と、磁気センサＳｎの校正処理等を実行する校正部１１２と、を含めて構成されている。校正部１１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ（read only memory）・ＲＡＭ（random access memory）・フラッシュＲＯＭ、Ｉ／Ｏなどを含めて構成されている。この校正部１１２は、磁気センサＳｎを校正するために必要となる磁界発生コイルＣｎの特性情報（磁気出力特性）を記憶する記憶部、磁界発生コイルＣｎに作用する電流差分値に起因して磁気センサＳｎに作用する磁気差分値を推定する推定部、等としての機能を備えている。ここで、電流差分値は、磁界発生コイルＣｎに通電する電流の変化量である。磁気差分値は、磁気センサＳｎに作用する磁気の変化量である。

コイル駆動部１１４は、磁界発生コイルＣｎに電流を供給する定電流回路１１４Ａと、供給電流の電流値を計測する電流計測回路１１４Ｂと、を含めて構成されている。定電流回路１１４Ａは、キャリブレーション回路１１０の制御に応じて磁界発生コイルＣｎに電流を供給する。電流計測回路１１４Ｂは、計測した磁界発生コイルＣｎの電流値を校正部１１２に入力する。

校正部１１２は、ＲＯＭから読み出したプログラムをＣＰＵが処理することで、少なくとも２種の動作モードを実行可能である。動作モードとしては、車両５の使用期間中に実行される通常モード、及び工場出荷時やメンテナンス作業時のメンテナンスモード、がある。通常モードとメンテナンスモードとの切替は、例えば、外部接続されたメンテナンス装置６１（図７参照。）の制御により実行される。

通常モードは、車両５の使用期間において各磁気センサＳｎを校正するための動作モードである。メンテナンスモードは、ヘルムホルツコイル６０（図７参照。）の基準磁気を利用して各磁界発生コイルＣｎの磁気出力特性（特性情報）を特定するための動作モードである。このメンテナンスモードによって特定された各磁界発生コイルＣｎの特性情報（後述）は、フラッシュＲＯＭ等を利用してキャリブレーション回路１１０（校正部１１２）に設けられた記憶部により記憶され、磁気センサＳｎの校正に利用される。なお、各動作モードの内容については、図８及び図９のフロー図などを参照して後で説明する。

ここで、図７のヘルムホルツコイル６０は、同軸上で離隔して配置された共通仕様の２つの円形コイルを含み、２つの円形コイルの間隔がコイルの半径と等しいコイルシステムである。このヘルムホルツコイル６０では、同じ向きの等しい電流を２つの円形コイルに対して通電することで均一性の高い磁場を生成できる。ヘルムホルツコイル６０が生成する磁気は、基準の磁気量である基準磁気として利用可能である。なお、ヘルムホルツコイル６０の外周側に大径のコイルを同芯配置して磁場の均一性を一層高めたマックスウェルコイルを利用することも良い。

（１．２）検出ユニットの構成
検出ユニット１２は、図５のごとく、各種の演算を実行するＣＰＵのほか、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ素子等が実装された電子基板（図示略）を備えるユニットである。この検出ユニット１２は、センサアレイ１１が出力する１４チャンネルのセンサ信号の一斉取り込みに対応している。

検出ユニット１２は、センサアレイ１１が出力するセンサ信号に基づく時系列データについてフィルタ処理を施すフィルタ処理回路１２５と、マーカ検出処理を実行する検出処理回路１２７と、を備えている。また、この検出ユニット１２には、センサアレイ１１が出力するセンサ信号を格納するデータエリアＭ１～Ｍ１４（適宜Ｍｍと記載）、フィルタ処理回路１２５のフィルタ出力値を格納するデータエリアＨ１～Ｈ１４（適宜Ｈｍと記載）が設けられている。

データエリアＭｍは、上記のようにセンサアレイ１１が３ｋＨｚ周期で出力する１４チャンネルのセンサ信号が表すデータを順次、記憶し、チャンネル毎の時系列データとして格納する記憶エリアである。
フィルタ処理回路１２５は、データエリアＭｍに格納された１４チャンネルの時系列データについて、チャンネル毎にフィルタ処理を施す回路である。このフィルタ処理に適用するフィルタは、低周波成分を抑圧あるいは遮断し高周波成分を通過させるハイパスフィルタである。

（２）マーカ検出装置の動作
マーカ検出装置１の動作として、（２．１）磁気マーカ１０の検出動作、を概説した後、（２．２）磁気センサＳｎの校正動作、の内容を説明する。なお、（２．２）磁気センサＳｎの校正動作には、上記したように（２．２．１）メンテナンスモード下の処理と、（２．２．２）通常モード下の処理と、がある。

（２．１）磁気マーカの検出動作
磁気マーカ１０を検出するに当たって、検出ユニット１２は、図６のように、例えば３ｋＨｚの周期で各磁気センサＳｎによる磁気計測が実行されるようにセンサアレイ１１を制御する（Ｓ１０１）。各磁気センサＳｎの出力値Ｒｎは、まず、差分回路Ｄｎ（図３）に入力され、磁気センサＳｎの出力値Ｒｎの時間方向の勾配を表す時間差分値が求められる（Ｓ１０２）。

各磁気センサＳｎの時間差分値は、車幅方向の差分を演算する差分回路Ｇｍ（図３）に入力される。例えば、差分回路Ｇ１には、差分回路Ｄ１及びＤ２の時間差分値が入力され、Ｄ２の時間差分値からＤ１の時間差分値を差し引く差分演算が実行される（Ｓ１０３）。差分回路Ｇｍによる車幅方向の差分演算値である車幅方向差分値は、センサアレイ１１において隣り合う２つの磁気センサＳｎに係る時間差分値の差分の値であり、時間差分値の車幅方向の勾配を示している。

ここで、差分回路Ｄｎ、差分回路Ｇｍによる図６中のＳ１０２やＳ１０３の差分演算は、各磁気センサＳｎに対して一様に作用するコモン磁気ノイズの除去に極めて有効である。コモン磁気ノイズは、地磁気だけでなく、例えば鉄橋や他の車両などのサイズ的に大きな磁気発生源からも生じる可能性が高い。大きな磁気発生源の場合、Ｎ極からＳ極への磁界ループが非常に大きくなるため、両極の中間的な位置で磁界が一様に近づき、各磁気センサＳｎに作用する磁気が一様に近いコモン磁気ノイズの態様を呈する。上記のＳ１０２、Ｓ１０３の差分演算によれば、このようなコモン磁気ノイズを効率良く除去できる。

センサアレイ１１は、差分回路Ｇｍによる車幅方向差分値よりなる１４チャンネルのセンサ信号を一斉に出力する。検出ユニット１２は、このセンサ信号に基づくチャンネル毎の時系列データをデータエリアＭｍ（図５）に格納する。検出ユニット１２は、新たなセンサ信号を取得したとき、データエリアＭｍに格納されたデータのうち、最も古いデータを消去すると共にデータエリアＭｍの各データを順送りして空き領域を設け、新たに取得したセンサ信号が表すデータをその空き領域に格納する。これによりデータエリアＭｍにおいて、差分回路Ｇｍによる車幅方向差分値の過去の所定期間に亘る時系列データが生成される。

検出ユニット１２は、データエリアＭｍに格納されたチャンネル毎の時系列データをフィルタ処理回路１２５に入力する。フィルタ処理回路１２５は、低周波成分を遮断し高周波成分を通過させるフィルタ処理（ハイパスフィルタ処理）を実行し（図６中、Ｓ１０４）、フィルタ出力値をデータエリアＨｍに格納する。そして、検出ユニット１２は、データエリアＨｍに格納されたフィルタ出力値を利用して磁気マーカ１０を検出するためのマーカ検出処理を実行する（Ｓ１０５）。

このマーカ検出処理を実行する検出ユニット１２は、例えば、データエリアＨｍに格納されたフィルタ出力値に関する閾値処理等により磁気マーカ１０に由来するフィルタ出力値を抽出し、これにより、磁気マーカ１０を検出する。さらに、例えば閾値を超えるフィルタ出力値がデータエリアＨ１～Ｈ１４のうちのいずれに属するか等に基づいて、磁気マーカ１０の車幅方向の相対位置を特定する。

例えば橋やトンネルなどの大きな磁気発生源の場合、上記のように図６のＳ１０２やＳ１０３の差分演算が、一様に作用するコモン磁気ノイズ等の外部磁気を抑圧できるという一定の効果を発揮する。しかしながら、大きな磁気発生源であっても磁極となる端部の周辺では、磁力線がループ状の経路をなす磁界が形成されて磁気勾配が生じる。磁気勾配が生じていれば、Ｓ１０２やＳ１０３の差分演算のみで除去することは難しくなる。

大きな磁気発生源の周辺磁界と、小さな磁気発生源の周辺磁界とでは、磁極間距離の違いによって磁気勾配の変化率が異なってくる。すなわち、磁極間の距離が長い大きな磁気発生源の周辺磁界では、一方の磁極の磁気勾配が他方の磁極の磁気勾配に遷移するまでの距離が長く、磁極となる端部の周辺であっても、磁気勾配の変化が緩やかである。一方、磁極間の距離が短い小さな磁気発生源の周辺磁界の場合、磁気勾配の変化が急激となってその変化率が大きくなる。

低周波成分を遮断するフィルタ処理（Ｓ１０４）によれば、橋やトンネルなどの大きな磁気発生源の端部の周辺磁界における変化が緩やかな磁気勾配の成分の除去あるいは抑圧が可能である。一方、小さな磁気発生源である磁気マーカ１０に由来する変化が急激な磁気勾配の成分は、Ｓ１０４のフィルタ処理で抑圧されずに通過できる。このように磁気マーカ１０に由来する磁気勾配の成分が多く含まれるフィルタ処理（Ｓ１０４）のフィルタ出力値に基づけば、小さな磁気発生源である磁気マーカ１０を確実性高く検出できる。

（２．２）磁気センサの校正動作
上記の磁気マーカ１０の検出動作では、磁気センサＳｎの出力値の時間的な差分、車幅方向の差分を求めることでコモン磁気ノイズを除去し、磁気マーカ１０の検出精度を高めようとしている。しかしながら、差分演算には、誤差を増幅する特性がある。特に異なる磁気センサ間の差分演算については、磁気センサＳｎの個体差に起因するばらつき誤差の悪影響を拡大してしまうという問題がある。差分演算による悪影響を未然に抑制するために、磁気センサＳｎの校正が重要になってくる。

磁気センサＳｎを校正するためにキャリブレーション回路１１０（図３）が実行する処理としては、（２．２．１）工場出荷時やメンテナンス作業時のメンテナンスモード下の処理と、（２．２．２）車両の使用期間中に実行される動作モードである通常モード下の処理と、がある。

（２．２．１）メンテナンスモード下の処理
メンテナンスモード下の処理は、ヘルムホルツコイル６０の基準磁気を利用して磁界発生コイルＣｎの磁気出力特性（特性情報）を特定するための処理である。磁界発生コイルＣｎは、電流値と磁気量との線形性が高いため、磁気出力特性が分かれば磁気センサＳｎに作用する磁気量を定量的に制御あるいは推定できる。例えば、磁界発生コイルＣｎの磁気出力特性として、ある電流値Ｉの電流を通電したとき、磁気量Ｈであることが把握されている場合について説明する。このとき、０．５Ｉの電流値の電流を磁界発生コイルＣｎに通電すれば、対応する磁気センサＳｎに対して、０．５Ｈの磁気量を磁界発生コイルＣｎから作用できるということになる。

メンテナンスモード下の処理は、図７のごとく、例えば電源供給や動作モードの切替等を実行する専用のメンテナンス装置６１、均一な磁場を発生する磁界発生装置６などを利用して実行される。磁界発生装置６は、例えばヘルムホルツコイル６０を備える磁気装置である。メンテナンス装置６１は、センサアレイ１１及び磁界発生装置６の両方に接続されている。メンテナンス装置６１は、センサアレイ１１に対して動作電力を供給するほか、センサアレイ１１と磁界発生装置６との間で、動作状況を表すステータス情報の送受信を仲介する。

メンテナンスモード下の処理は、磁界発生装置６が一様に磁場を形成する空間にセンサアレイ１１が保持された状態で実施される（図７）。メンテナンス装置６１は、磁界発生装置６からヘルムホルツコイル６０への通電準備が完了したスタンバイ状態である旨のステータス情報を取得すると、そのステータス情報をセンサアレイ１１に転送する。

スタンバイ状態である旨の磁界発生装置６のステータス情報を受信したとき、センサアレイ１１のキャリブレーション回路１１０が、各磁気センサＳｎに磁気計測を実行させ、ヘルムホルツコイル６０による磁気が作用していないときのセンサ出力値Ｒ１ｎを取得する（図８、Ｓ２０１）。キャリブレーション回路１１０は、ヘルムホルツコイル６０及び磁界発生コイルＣｎの非通電状態における各磁気センサＳｎのセンサ出力としてセンサ出力値Ｒ１ｎを記憶する。一般に、このセンサ出力値Ｒ１ｎは、自然界の外部磁気や、センサ出力値のオフセット等のため、ゼロにはならないことが多い。

磁界発生装置６は、センサアレイ１１から磁気計測完了のステータス情報を受信すると、ヘルムホルツコイル６０への通電を開始する（Ｓ２０２）。磁界発生装置６は、センサアレイ１１の各磁気センサＳｎに対して基準の磁気量である基準磁気Ｈｋを作用させるようにヘルムホルツコイル６０の通電電流を制御する。

ヘルムホルツコイル６０が発生する磁界は、外部磁界に対して重畳されるバイアス磁界として各磁気センサＳｎに作用する。したがって、ヘルムホルツコイル６０の基準磁気Ｈｋを各磁気センサＳｎに作用すると、磁気センサＳｎに作用する磁気量が基準磁気Ｈｋの分だけ変化する。すなわち、ヘルツホルツコイル６０への通電を開始したときの各磁気センサＳｎに作用する磁気の変化量である基準の磁気差分値（磁気差分値Ｃの一例）ΔＨｓは、ΔＨｓ＝Ｈｋとなる。磁界発生装置６は、基準磁気Ｈｋを各磁気センサＳｎに作用する状態になった後、通電中である旨のステータス情報をメンテナンス装置６１を介してキャリブレーション回路１１０へ送信する。

キャリブレーション回路１１０は、通電中という磁界発生装置６のステータス情報を受信すると、各磁気センサＳｎに磁気計測を実行させることでセンサ出力値Ｒ２ｎを取得する（Ｓ２０３）。さらに、メンテナンス装置６１は、ヘルムホルツコイル６０への通電を開始したときの磁気センサＳｎのセンサ出力の変化量である基準の出力差分値ΔＲｓｎ（＝Ｒ２ｎ－Ｒ１ｎ）を、各磁気センサＳｎについて演算する（Ｓ２０４、センサ特性取得ステップ）。

キャリブレーション回路１１０は、上記のステップＳ２０２で記憶した基準の磁気差分値ΔＨｓ（各磁気センサＳｎについて共通）と、ステップＳ２０４で演算した基準の出力差分値ΔＲｓｎと、の数値的な組合せ（ΔＨｓ⇔ΔＲｓｎ）を、各磁気センサＳｎの特性情報であるセンサ出力特性として磁気センサＳｎ毎に記憶する（Ｓ２０５、センサ特性取得ステップ）。この組合せは、磁気センサＳｎに作用する磁気量がΔＨｓ変化したときの磁気センサＳｎの出力差分値がΔＲｓｎであるというセンサ出力特性を表している。

磁界発生装置６は、全ての磁気センサＳｎのセンサ出力特性（特性情報）の記憶が完了した旨のステータス情報をセンサアレイ１１から受信すると、ヘルムホルツコイル６０（図７）への通電を停止する（Ｓ２０６）。センサアレイ１１は、ヘルムホルツコイル６０への通電が停止された旨のステータス情報を受信すると、磁界発生コイルＣｎへの通電を開始する（Ｓ２０７）。

なお、磁界発生コイルＣｎは、直列をなすように接続されているため、各磁界発生コイルＣｎの通電電流の大きさは等しくなる。磁界発生コイルＣｎに通電する電流値Ｉ１としては、磁界発生コイルＣｎの巻数やコイル径などの設計仕様に基づいて、ヘルムホルツコイル６０による基準磁気Ｈｋに近い磁気量を磁気センサＳｎに作用できる電流値を設定すると良い。磁界発生コイルＣｎへの通電電流を電流値ゼロから電流値Ｉ１に切り替えれば、磁界発生コイルＣｎに通電する電流値の変化量である電流差分値がΔＩａ＝Ｉ１となる。なお、磁界発生コイルＣｎは互いに直列をなすように接続されているため、電流差分値ΔＩａは、各磁界発生コイルＣｎについて共通になる。一方、各磁界発生コイルＣｎでは磁気出力特性にばらつきがあるので、各磁界発生コイルＣｎが磁気センサＳｎに作用する磁気量は一定にならず、ばらつきが生じる。

キャリブレーション回路１１０は、電流値Ｉ１を各磁界発生コイルＣｎに通電している期間中に、各磁気センサＳｎによる磁気計測を実行し、センサ出力値Ｒ３ｎを磁気センサＳｎ毎に取得する（Ｓ２０８、磁気計測ステップ）。そして、キャリブレーション回路１１０は、磁界発生コイルＣｎの磁気が作用しているときのセンサ出力値Ｒ３ｎから、磁界発生コイルＣｎ及びヘルムホルツコイル６０からの磁気が作用していないときのセンサ出力値Ｒ１ｎ（上記Ｓ２０１のセンサ出力値）を差し引く演算を、各磁気センサＳｎについて実施する。これにより、磁界発生コイルＣｎへの通電電流の変化量である電流差分値ΔＩａに応じた磁気センサＳｎのセンサ出力の変化量である出力差分値ΔＲｃｎ（＝Ｒ３ｎ－Ｒ１ｎ、出力差分値Ａの一例）を、磁気センサＳｎ毎に取得する（Ｓ２０９、磁気計測ステップ）。

キャリブレーション回路１１０は、各磁気センサＳｎの出力差分値ΔＲｃｎに対応する磁気差分値ΔＨａｎを推定するために、まず、上記のステップＳ２０５で記憶した磁気センサＳｎのセンサ出力特性（ΔＨｓ⇔ΔＲｓｎ）を参照する（Ｓ２１０、磁気出力特性取得ステップ）。そして、磁気差分値ΔＨｓに起因して出力差分値ΔＲｓｎが生じるという磁気センサＳｎのセンサ出力特性に基づく比例計算により、各磁気センサＳｎの出力差分値ΔＲｃｎ（上記のＳ２０９）に対応する磁気差分値ΔＨａｎ（＝（ΔＲｃｎ／ΔＲｓｎ）×ΔＨｓ）を求める（Ｓ２１１、磁気出力特性取得ステップ）。そして、キャリブレーション回路１１０は、磁界発生コイルＣｎの磁気出力特性として、磁気差分値ΔＨａｎと電流差分値ΔＩａとを対応付けて記憶することにより両者の数値的な組合せを記憶する（Ｓ２１２、磁気出力特性取得ステップ）。

以上のような手順のメンテナンスモード下の処理を実施すれば、ヘルムホルツコイル６０の基準磁気Ｈｋを磁気センサＳｎに計測させることで、各磁気センサＳｎのセンサ出力特性を把握できる（センサ特性取得ステップ）。さらに、センサ出力特性が把握された各磁気センサＳｎを用いて磁界発生コイルＣｎが作用する磁気を計測すれば（磁気計測ステップ）、該磁界発生コイルＣｎの磁気出力特性を把握できる（磁気出力特性取得ステップ）。

一般的に、電線が巻回された磁界発生コイルＣｎは、通電する電流の大きさに対する磁気の大きさの線形性が高く、通電電流の電流値に略比例して磁気量が変化する。したがって、磁気出力特性が把握された磁界発生コイルＣｎによれば、対応する磁気センサＳｎに作用する磁気量を定量的に制御できるようになり、磁気センサＳｎの校正に役立つ。

（２．２．２）通常モード下の処理
車両の使用期間においては、各磁気センサＳｎに対して車両５の内外からさまざまな磁気が作用する。特に車両５には、磁気発生源となり得るさまざまな電子部品が搭載されており、これらの電子部品からの磁気が磁気センサＳｎに作用し、その磁気量が磁気マーカ１０から作用する磁気量よりも大きくなることもある。また、道路を構成するトンネルや橋などのＲＣ構造の構造物は大きな磁気発生源となり得るため、走行環境に応じて外部から車両５に作用する外部磁気の大きさも変動する。

一般的に、磁気センサの感度、すなわち、作用する磁気量がΔＨ変化したときのセンサ出力値の変化量ΔＲの比率は、ΔＨが小さければ一定と取り扱うことができる。一方、磁気センサＳｎの感度は、計測対象の磁気量の絶対値の高低、すなわち磁気量の変動範囲の高低に応じて大きく変化することがある。さらに、このような感度の変動度合いは、個体差のため磁気センサＳｎ毎に異なってくる。そのため、車両５の使用期間において、各磁気センサＳｎに作用する磁気量の変動範囲がシフトすれば、各磁気センサＳｎの感度にばらつきが生じてくる可能性が高い。磁気センサＳｎ毎に感度にばらつきが生じれば、各差分回路Ｄｎによる時間差分値に誤差が生じてくる。そして、このような時間差分値の誤差は、差分回路Ｇｍによる差分演算によってさらに拡大するため、磁気マーカ１０の検出精度を低下させる要因となり得る。

キャリブレーション回路１１０による通常モード下の処理は、車両５の使用期間において、各磁気センサＳｎの感度の均一性を高めて時間差分値の誤差を抑制するために実行される。この通常モード下の処理は、センサアレイ１１の各磁気センサＳｎに対して外部磁気が一様に近く磁気が作用している状況で実施すると良い。例えば、磁気マーカ１０やマンホールなどの比較的小さな磁気発生源や、ＲＣ構造の橋などの大きな磁気発生源の端部などに由来する磁気がセンサアレイ１１に作用していない状況が好適である。

キャリブレーション回路１１０は、図９のごとく、まず、磁界発生コイルＣｎに非通電の状態で、各磁気センサＳｎに対して外部から一様に近く作用する磁気を計測し、各磁気センサＳｎのセンサ出力値Ｒ４ｎを順次記憶する（Ｓ３０１）。続いてキャリブレーション回路１１０は、磁界発生コイルＣｎへの通電を開始する（Ｓ３０２）。このときの電流値Ｉ２としては、メンテナンスモード下の上記のステップＳ２０７と同じ電流値Ｉ１を設定しても良いし、異なる電流値であっても良い。本例では、電流値Ｉ１と同じ電流値Ｉ２を各磁界発生コイルＣｎに通電している。そのため、各磁界発生コイルＣｎに通電する電流の変化量である電流差分値ΔＩｂ＝Ｉ２＝Ｉ１となる。

キャリブレーション回路１１０は、各磁界発生コイルＣｎへの通電中に、各磁気センサＳｎに磁気計測を実行させ、センサ出力値Ｒ５ｎを取得する（Ｓ３０３）。そして、磁界発生コイルＣｎへの通電開始時の電流差分値ΔＩｂ分の電流変化に応じた各磁気センサＳｎの出力差分値ΔＲｃｎ（＝Ｒ５ｎ－Ｒ４ｎ、出力差分値Ｂの一例）を演算により求める（Ｓ３０４）。

キャリブレーション回路１１０は、メンテナンスモード下の上記のステップＳ２１２で記憶した磁界発生コイルＣｎの磁気出力特性（ΔＨａｎ⇔ΔＩａ）を参照する（Ｓ３０５）。そして、この磁気出力特性を利用して、ステップＳ３０２において電流値Ｉ２を磁界発生コイルＣｎに通電したときの電流差分値ΔＩｂによって各磁気センサＳｎに作用する磁気量の変化である磁気差分値ΔＨｂｎを推定する（Ｓ３０６、磁気推定ステップ）。

この磁気差分値ΔＨｂｎの推定方法は、電流差分値に対して磁気差分値がほぼ線形に変化すること、外部環境が変動してもステップＳ３０５で参照した磁気出力特性（ΔＨａｎ⇔ΔＩａ）におけるΔＨａｎとΔＩａとの比例関係が保持されること、を前提にしている。電流差分値ΔＩｂを磁界発生コイルＣｎに作用したときの磁気差分値ΔＨｂｎは、ΔＨｂｎ＝（ΔＩｂ／ΔＩａ）×ΔＨａｎの演算式により推定可能である。本例の場合、電流差分値ΔＩａ＝ΔＩｂであるため、磁気差分値ΔＨｂｎがΔＨａｎに等しくなる。

キャリブレーション回路１１０は、ステップＳ３０４に係る磁気センサＳｎの出力差分値ΔＲｃｎと、ステップＳ３０６で推定した磁気差分値ΔＨｂｎと、の比率が所定値となるように、出力差分値ΔＲｃｎの増幅率を求める（Ｓ３０７、校正ステップ）。そして、キャリブレーション回路１１０は、演算により求めた各磁気センサＳｎの増幅率を、対応する増幅器２４２に設定することで各磁気センサＳｎを校正する（Ｓ３０８、校正ステップ）。

ここで、上記のステップＳ３０７における所定値は、作用する磁気差分値ΔＨｂｎに対する磁気センサＳｎの感度を表している。したがって、各磁気センサＳｎについて上記のステップＳ３０７を実施すれば、全ての磁気センサＳｎの感度を均一に近づけることができる。この内容について、磁気センサＳｎのうちのいずれか２つの磁気センサＳα、Ｓβ（α、βは１～１５のうちの異なる自然数。）のセンサ出力特性を例示する図１０（ａ）（ｂ）を参照して説明する。同図の横軸は、磁気センサに作用する磁気量Ｈを示し、縦軸は、磁気センサのセンサ出力値Ｒを示している。

例えば、作用する磁気量がΔＨ変化したとき（すなわち、磁気差分値がΔＨであるとき）、いずれか２つの磁気センサＳα及びＳβに感度の違いがあれば、図１０（ａ）のように出力値の変化量である出力差分値ΔＲα及びΔＲβに差が生じる。各磁気センサＳα、Ｓβに対して増幅率を個別設定する上記のステップＳ３０７及びＳ３０８を実施すれば、図１０（ｂ）のように各磁気センサＳα及びＳβに対応する変化量ΔＲα’と変化量ΔＲβ’とを等しくできる。

図１０（ａ）（ｂ）のケースと同様の考え方により、磁気量がΔＨ変化したときの各磁気センサＳｎの出力値Ｒｎの変動量ΔＲｎが均一となるように各磁気センサＳｎを校正すれば、差分回路Ｄｎによる時間差分値について磁気センサＳｎ毎のばらつきによる誤差を抑制できる。時間差分値の磁気センサＳｎ毎のばらつき誤差を抑制すれば、差分回路Ｇｍが時間差分値について車幅方向差分値を求める際、誤差が増幅されて過大となるおそれを未然に回避できる。誤差が少ない車幅方向差分値を利用すれば、その後のフィルタ処理等により精度高く磁気マーカ１０を検出できる。

なお、キャリブレーション回路１１０は、外部磁気の大きさの変動等により磁気センサＳｎに作用する磁気量の変動範囲がシフトしたときや、あるいは定期的な校正時期が訪れたとき、等に上記の通常モード下の処理を繰り返し実行し、随時、磁気センサＳｎの校正を実行する。磁気センサＳｎを校正する処理を含む上記のマーカ検出装置１の運用方法によれば、磁気的な環境の変化、経時的な変化、温度や湿度などの環境的な変化等が生じても、磁気センサＳｎ毎の時間差分値の誤差を回避でき、検出精度を高く維持できる。また、磁気センサＳｎの校正を含むメンテナンスのために整備工場等に車両をその都度、持ち込む必要がなくなるので、車両ユーザー側の手間や出費等を低減できる。磁気量の変動範囲の高低について閾値を設定することも良い。例えば磁気マーカの磁気が作用していないときの磁気量が、閾値以上変動したとき、磁気量の変動範囲がシフトしたと判断して通常モード下の処理を実行することも良い。

以上の通り、本例のマーカ検出装置１は、磁気センサＳｎの校正機能を備える装置である。このマーカ検出装置１では、各磁気センサＳｎが良好に校正された状態を維持できるので、磁気マーカ１０の磁気を精度高く計測できる。そして、各磁気センサＳｎが精度高く磁気を計測することで得られたセンサ出力に基づけば、磁気マーカ１０を精度高く検出可能である。

本例では、磁気センサを１５個備えるセンサアレイ１１について、各磁気センサＳｎの感度を均一に近づけるための通常モードを例示している。１個の磁気センサについて、図７及び図８のメンテナンスモード、図９の通常モードを実施しても良い。１個の磁気センサの場合、図７におけるセンサアレイ１１を１個の磁気センサに置き換えた場合を想定すると良い。例示したセンサアレイ１１の場合、図８及び図９におけるｎが１５となるが、磁気センサ１個のみの場合は、このｎが１となる。

この場合、時間的に間隔をあけて実施される各回の通常モードにおいて、図９中のＳ３０７のΔＲｃｎ／ΔＨｂｎが所定値（各回の通常モードにおいて一定の値）となるような増幅率を決定し増幅器に設定すると良い。この場合には、外部磁気の大きさや磁気センサの特性が時間的に変動した場合であっても、所定の大きさの磁気が磁気センサに対して重畳して作用したときのセンサ出力値の変化量を均一に近づけることができる。ΔＲｃｎ／ΔＨｂｎの所定値としては、図８中のＳ２０５におけるΔＨｓとΔＲｓｎとの比率に相当する値としても良い。この場合、メンテナンスモード下の処理において、次に説明する校正処理を実施するとさらに良い。

１５個の磁気センサを含むセンサアレイ１１に係る本例の構成では、上記の通り、各磁界発生コイルＣｎを電気的に直列に接続する構成を採用している。直列に磁界発生コイルＣｎを接続する場合には、等しい電流を各磁界発生コイルＣｎに同時に通電でき、効率良く各磁気センサＳｎを校正できる。
メンテナンスモード下の処理において、ヘルムホルツコイル６０が各磁気センサＳｎに作用する基準磁気Ｈｋを利用して、各磁気センサＳｎの感度を均一にする校正処理を実施することも良い。この校正処理では、ヘルムホルツコイル６０が各磁気センサＳｎに作用する磁気差分値ΔＨｓに対して、磁気センサＳｎが出力するセンサ出力の変化量である出力差分値が均一になるように、各増幅器２４２の増幅率を設定すれば良い。この場合、図８中のステップＳ２０５では、この校正処理を実施した後のセンサ出力特性を記憶すると良い。

なお、本例のセンサアレイ１１の構成に基づき、差分回路Ｄｎを省略することも良い。この場合には、各磁気センサＳｎのセンサ出力値Ｒｎについて時間差分を実施せず、他の磁気センサとの間でセンサ出力値Ｒｎの差分が行われることになる。したがって、この場合には、各磁気センサＳｎの出力値Ｒｎを均一に近づけるように、磁気センサＳｎを校正すると良い。磁気センサＳｎの出力値Ｒｎを均一にするためには、磁気マーカ１０の磁気がセンサアレイ１１に作用しないときの各磁気センサＳｎの出力値Ｒｎが均一になるように、各増幅器２４２の増幅率と共にオフセット値を適切に設定すると良い。

なお、非通電状態から通電状態への切換により磁界発生コイルＣｎに作用する通電する電流を変化させる場合であれば、変化前の電流値がゼロであるので、通電状態への切換後の電流値そのものが電流差分値となる。この場合の電流差分値は、磁界発生コイルＣｎを非通電状態から通電状態へ切り換える場合における切換後の電流値に相当している。

磁界発生部の一例をなす磁界発生コイルＣｎの磁気出力特性を表す特性情報として、磁界発生コイルＣｎに作用する電流差分値と、対応する磁気センサＳｎに作用する磁気差分値と、の組み合わせの情報を例示している。磁界発生コイルＣｎの特性情報としては、磁界発生コイルに通電する電流値と、磁気センサに作用する磁気量と、の組み合わせであっても良く、通電する電流に対して磁気センサＳｎに作用する磁気の大きさの比率、すなわち感度であっても良い。特性情報は、磁界発生コイルＣｎに通電する電流と、磁気センサＳｎに作用する磁気、との関係を表す情報であれば良い。

磁気センサＳｎのセンサ出力特性を表す特性情報については、磁気センサＳｎに作用する磁気差分値と、磁気センサＳｎが出力するセンサ出力の変化量である出力差分値と、の組み合わせの情報を例示している。磁気センサＳｎの特性情報としては、磁気センサに作用する磁気量と、磁気センサが出力するセンサ出力値と、の組み合わせであっても良く、作用する磁気量に対するセンサ出力値の比率であっても良い。特性情報は、磁気センサＳｎに作用する磁気と、磁気センサによるセンサ出力と、の関係を表す情報であれば良い。

本例では、差分回路Ｄｎの下流側に差分回路Ｇｍを設けた構成を例示したが、これに代えて、磁気センサＳｎの出力値の車幅方向の差分値を対象として、時間方向の差分値を演算するような構成を採用することも良い。なお、差分回路Ｄｎ、差分回路Ｇｍの順番を入れ替えた場合の処理は、以下に説明する通り、本例のセンサアレイ１１の処理と等価となる。

例えば、異なるタイミングＴ１・Ｔ２での磁気センサＳ１の出力値がＲ１[T1]・Ｒ１[T2]であって、同様の磁気センサＳ２の出力値がＲ２[T1]・Ｒ２[T2]であるとして、差分回路の順番の入替を説明する。磁気センサＳ１及びＳ２の出力値に関する時間差分値は、それぞれ、（Ｒ１[T1]－Ｒ１[T2]）、（Ｒ２[T1]－Ｒ２[T2]）となる。そうすると、この２つの時間差分値についての車幅方向差分値は、（Ｒ２[T1]－Ｒ２[T2]）－（Ｒ１[T1]－Ｒ１[T2]）＝（Ｒ２[T1]－Ｒ２[T2]－Ｒ１[T1]＋Ｒ１[T2]）となる。
一方、磁気センサＳ１、Ｓ２の出力値に関するタイミングＴ１及びＴ２での車幅方向差分値は、それぞれ、（Ｒ２[T1]－Ｒ１[T1]）、（Ｒ２[T2]－Ｒ１[T2]）となる。したがって、これらの車幅方向差分値についての時間差分値は（Ｒ２[T1]－Ｒ１[T1]）－（Ｒ２[T2]－Ｒ１[T2]）＝（Ｒ２[T1]－Ｒ１[T1]－Ｒ２[T2]＋Ｒ１[T2]）となる。この演算式は、時間差分値を演算してから車幅方向差分値を演算する上記の演算式と等価である。

本例では、車幅方向に感度を持つ磁気センサＳｎを採用したが、進行方向に感度を持つ磁気センサであっても良く、鉛直方向に感度を持つ磁気センサであっても良い。さらに、例えば車幅方向と進行方向の２軸方向や、進行方向と鉛直方向の２軸方向に感度を持つ磁気センサを採用しても良く、例えば車幅方向と進行方向と鉛直方向の３軸方向に感度を持つ磁気センサを採用しても良い。複数の軸方向に感度を持つ磁気センサを利用すれば、磁気の大きさと共に磁気の作用方向を計測でき、磁気ベクトルを生成できる。磁気ベクトルの差分や、その差分の進行方向の変化率を利用して、磁気マーカ１０の磁気と外乱磁気との区別を行なうことも良い。

磁界発生部として磁界発生コイルＣｎを例示したが、磁界発生部は、通電に応じて磁界を発生するものであれば良く、単なる電線であっても良い。また、本例では、アモルファスワイヤ２０の周囲に磁界発生コイルＣｎを巻回しているが、磁界発生コイルＣｎに対してアモルファスワイヤが内挿配置されていなくても良い。
なお、本例は、センサアレイ１１と検出ユニット１２とを別体とする構成例であるが、両者を一体化する構成を採用しても良い。

（実施例２）
本例は、実施例１の構成に基づいて、センサチップ２のピックアップコイル２１と同様の方法により磁界発生コイルＣｎを形成した例である。この内容について図１１及び図１２を参照して説明する。
本例のセンサチップ２では、感磁体をなすアモルファスワイヤ２０に対して、ピックアップコイル２１と磁界発生コイルＣｎとが並列して配置されている。

センサチップ２では、図１１及び図１２に示すごとく、凹溝状の延在溝２５が延設された電極配線基板２Ａを利用して磁気センサＳｎが形成されている。このセンサチップ２では、延在溝２５に充填されたエポキシ樹脂等からなる絶縁体にアモルファスワイヤ２０が埋設されている。そして、絶縁体の外周に沿って形成された導電パターン２８、２９により、ピックアップコイル２１、磁界発生コイルＣｎが形成されている。

導電パターンとしては、延在溝２５の内周面に形成された第１の導電パターン２８と、電極配線基板２Ａの表面側に面する絶縁体の外側面に形成された第２の導電パターン２９と、がある。
第１の導電パターン２８は、延在溝２５の溝方向と略直交するように延在溝２５の内周面に形成され、両端が電極配線基板２Ａの表面に延設されたパターンである。第１の導電パターン２８は、延在溝２５の底面に形成されたパターン２８２と、延在溝２５の内側面に形成されたパターン２８１と、により構成されている。この第１の導電パターン２８は、梯子のように溝方向に複数並列して配置されている。

第２の導電パターン２９は、電極配線基板２Ａの表面側に露出する絶縁体の表面に沿って、溝方向に斜行する導電パターンである。第１の導電パターン２８と同様、第２の導電パターン２９は、溝方向に複数並列している。第２の導電パターン２９の各パターンは、溝方向に対して斜行することにより、溝方向に隣り合う２本の第１の導電パターン２８を直列に接続している。

センサチップ２のピックアップコイル２１は、第１および第２の導電パターン２８、２９の組み合わせにより全体として螺旋状の電気的な経路をなすように形成されている。センサチップ２では、ピックアップコイル２１の全長に対してアモルファスワイヤ２０の方が長くなっている。そして、ピックアップコイル２１からはみ出したアモルファスワイヤ２０の端部に磁界発生コイルＣｎが設けられている。この磁界発生コイルＣｎは、ピックアップコイル２１と同様、第１の導電パターン２８と第２の導電パターン２９との組合せにより形成され、巻数のみがピックアップコイル２１と相違している。

ここで、第１及び第２の導電パターン２８、２９の形成方法を説明する。第１の導電パターン２８の形成に当たっては、まず、絶縁体を形成する前の延在溝２５の内周面の全面、及び電極配線基板２Ａの表面のうち延在溝２５に隣接する縁部、に導電性の金属薄膜を蒸着する。その後、選択エッチング手法を用いて金属薄膜の一部を選択的に除去することで、梯子状に複数のパターンが並列する第１の導電パターン２８を形成する。そして、アモルファスワイヤ２０が埋設されるように延在溝２５にエポキシ樹脂等を充填することで絶縁体を形成する。

第２の導電パターン２９を形成するに当たっては、まず、延在溝２５に絶縁体が形成された電極配線基板２Ａの表面のうち、絶縁体の表面及び延在溝２５の外側の縁部に導電性の金属薄膜を蒸着する。その後、選択エッチング手法を用いて金属薄膜の一部を除去すれば、隣り合う第１の導電パターン２８の端部を接続する第２の導電パターン２９を形成できる。

以上のように、磁気センサＳｎを構成するピックアップコイル２１と同様の方法により形成される磁界発生コイルＣｎは、巻数を除く仕様がピックアップコイル２１と同じである。この磁界発生コイルＣｎは、磁気センサＳｎを作成する際、同様の工程で作成できるので、コストアップを誘発するおそれが少ない。また、磁界発生コイルＣｎは、磁気センサＳｎに対して組み込まれて一体化されているので、磁気センサＳｎとの離間距離などが変動するおそれがない。

磁気センサＳｎのアモルファスワイヤ２０の周囲に磁界発生コイルＣｎが巻回された構造であれば、磁気センサＳｎに対して効率良く磁気を作用できる。この構造の場合、磁界発生コイルＣｎが作用する磁気のうち磁気センサＳｎに供給される磁気の割合が、外的な要因等により変動するおそれが少なくなる。このようにアモルファスワイヤ２０の周囲に磁界発生コイルＣｎが巻回された構造は、磁界発生コイルＣｎを利用した校正の精度向上に有効である。

なお、磁界発生コイルＣｎに対してアモルファスワイヤ２０が内挿配置されていることは必須ではない。アモルファスワイヤ２０の長さを、ピックアップコイル２１の全長とほぼ同等とし、ピックアップコイル２１からのはみ出しを少なくしても良い。この場合には、磁界発生コイルＣｎに対してアモルファスワイヤ２０が内挿配置されない状態となる。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。

以上、実施例のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して前記具体例を多様に変形、変更あるいは適宜組み合わせた技術を包含している。

１ マーカ検出装置（磁気計測システム）
１０ 磁気マーカ
１１ センサアレイ
１１０ キャリブレーション回路
１１２ 校正部（記憶部、推定部）
１２ 検出ユニット
１２５ フィルタ処理回路
１２７ 検出処理回路
２ センサチップ
２０ アモルファスワイヤ（磁性体ワイヤ）
２１ ピックアップコイル（コイル）
Ｓｎ 磁気センサ
Ｃｎ 磁界発生コイル（磁界発生部、コイル）
５ 車両
６ 磁界発生装置
６０ ヘルムホルツコイル

Claims (8)

1. 磁気センサを用いて磁気を計測する磁気計測システムであって、
   前記磁気センサには、通電した電流に応じて磁界を発生させる磁界発生部（Ｃｎ）が付設されており、
   基準量の磁気（Ｈｋ）を発生する磁界発生装置を用いて前記磁気センサに作用する磁気を基準量（ΔＨｓ）の分だけ変化させたときの該磁気センサのセンサ出力の変化量である基準の出力差分値（ΔＲｓｎ）を取得する第１の回路と、
   磁気の変化量である前記基準量（ΔＨｓ）と、当該第１の回路が検出した基準の出力差分値（ΔＲｓｎ）と、の組み合わせを、磁気センサの特性情報として記憶する第１の記憶部と、
   前記磁界発生部（Ｃｎ）に通電する電流を電流差分値（ΔＩａ）の分だけ変化させたときの前記磁気センサのセンサ出力の変化量である出力差分値Ａ（ΔＲｃｎ）を取得する第２の回路と、
   前記第１の記憶部により記憶される前記磁気センサの特性情報を参照して、前記出力差分値Ａ（ΔＲｃｎ）に対応する磁気の変化量である磁気差分値（ΔＨａｎ）を推定する第３の回路と、
   前記電流差分値（ΔＩａ）と前記第３の回路により推定された磁気差分値（ΔＨａｎ）との組み合わせを、磁気出力特性を表す前記磁界発生部（Ｃｎ）の特性情報として記憶する第２の記憶部と、
   該第２の記憶部により記憶される前記磁界発生部（Ｃｎ）の特性情報を参照して、前記磁界発生部（Ｃｎ）に通電する電流の変化量である電流差分値（ΔＩｂ）に起因して前記磁気センサに作用する磁気の変化量である磁気差分値（ΔＨｂｎ）を推定する推定部と、
   前記磁界発生部（Ｃｎ）に作用する前記電流差分値（ΔＩｂ）分の電流の変化に応じて前記磁気センサが出力するセンサ出力の変化量である出力差分値Ｂ（ΔＲｃｎ）と、前記推定部が前記電流差分値（ΔＩｂ）について推定する磁気差分値（ΔＨｂｎ）と、の比率が一定の値となるように出力差分値Ｂ（ΔＲｃｎ）の増幅率を調整することで磁気センサを校正する校正部と、を備える磁気計測システム。
2. 請求項１において、前記第２の記憶部が記憶する前記磁界発生部（Ｃｎ）の特性情報は、前記磁界発生部（Ｃｎ）に通電する電流の変化量である電流差分値と、前記磁気センサに作用する磁気の変化量である磁気差分値と、の組み合わせの情報である磁気計測システム。
3. 請求項１または２において、前記磁界発生部（Ｃｎ）は、電線が巻回されたコイルを含み、該コイルへの通電に応じて磁界を発生させる磁気計測システム。
4. 請求項３において、前記磁気センサは、感磁体としての磁性体ワイヤと、該磁性体ワイヤの周囲に電線が巻回されたコイルと、を含み、
   当該磁気センサのコイルと、前記磁界発生部（Ｃｎ）のコイルとは、巻数を除く仕様が共通している磁気計測システム。
5. 磁気を計測する磁気センサの校正方法であって、
   通電した電流に応じて磁界を発生させる磁界発生部（Ｃｎ）が付設されている磁気センサについて、
   基準量の磁気（Ｈｋ）を発生させる磁界発生装置を用いて前記磁気センサに作用する磁気を基準量（ΔＨｓ）の分だけ変化させたときの該磁気センサのセンサ出力の変化量である基準の出力差分値（ΔＲｓｎ）を取得するセンサ特性取得ステップと、
   磁気の変化量である前記基準量（ΔＨｓ）と、当該センサ特性取得ステップで取得された基準の出力差分値（ΔＲｓｎ）と、の組み合わせを、前記磁気センサの特性情報として記憶するステップと、
   前記磁界発生部（Ｃｎ）に通電する電流を変化させたときに前記磁気センサによる磁気計測を実施し、当該磁界発生部（Ｃｎ）に通電する電流の変化量である電流差分値（ΔＩａ）に応じて該磁気センサが出力するセンサ出力の変化量である出力差分値Ａ（ΔＲｃｎ）を取得する磁気計測ステップと、
   前記磁気センサの特性情報を参照して、前記磁気計測ステップで取得された出力差分値Ａ（ΔＲｃｎ）に対応する磁気差分値（ΔＨａｎ）を推定する磁気出力特性取得ステップと、
   当該磁気出力特性取得ステップにより推定された磁気差分値（ΔＨａｎ）と前記電流差分値（ΔＩａ）との組み合わせを、磁気出力特性を表す前記磁界発生部（Ｃｎ）の特性情報として記憶するステップと、
   前記磁界発生部（Ｃｎ）の特性情報を参照して、前記磁界発生部（Ｃｎ）に通電する電流の変化量である電流差分値（ΔＩｂ）に起因して前記磁気センサに作用する磁気の変化量である磁気差分値（ΔＨｂｎ）を推定する磁気推定ステップと、
   前記磁界発生部（Ｃｎ）に作用する前記電流差分値（ΔＩｂ）分の電流の変化に応じて前記磁気センサが出力するセンサ出力の変化量である出力差分値Ｂ（ΔＲｃｎ）と、前記磁気推定ステップで前記電流差分値（ΔＩｂ）について推定される磁気差分値（ΔＨｂｎ）と、の比率が一定の値となるように出力差分値Ｂ（ΔＲｃｎ）の増幅率を調整することで前記磁気センサを校正する校正ステップと、を実施する磁気センサの校正方法。
6. 請求項５において、前記磁界発生部（Ｃｎ）の特性情報は、前記磁界発生部（Ｃｎ）に通電する電流の変化量である電流差分値と、前記磁気センサに作用する磁気の変化量である磁気差分値と、の組み合わせの情報である磁気センサの校正方法。
7. 請求項５または６において、前記磁気センサの特性情報は、前記基準量（ΔＨｓ）に当たる磁気差分値（ΔＨｓ）と、前記磁気センサが出力するセンサ出力の基準となる変化量である出力差分値（ΔＲｓｎ）と、の組み合わせの情報であり、
   前記センサ特性取得ステップは、前記磁気センサにおける前記磁気差分値（ΔＨｓ）と前記出力差分値（ΔＲｓｎ）との比率が一定の値となるように出力差分値（ΔＲｓｎ）の増幅率を調整する校正処理を含んでいる磁気センサの校正方法。
8. 請求項５～７のいずれか１項において、前記磁気センサに付設された前記磁界発生部（Ｃｎ）は、電線が巻回されたコイルを含み、該コイルへの通電に応じて磁界を発生させるものであり、
   前記磁気センサは、感磁体としての磁性体ワイヤと、該磁性体ワイヤの周囲に電線が巻回されたコイルと、を含み、
   当該磁気センサのコイルと、前記磁界発生部（Ｃｎ）のコイルとは、巻数を除く仕様が共通している磁気センサの校正方法。

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