(57)【要約】【課題】従来と比較して小型化、低コスト化が可能な磁気検出装置及び移動体検出装置を提供する。【解決手段】磁気検出装置１０は、コイル１２と、コイル１２に交番磁界を発生させるための交番電圧を印加する信号生成部１８ｂと、コイル１２の発生する磁界が印加されるＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄからなるＧＭＲ素子ブリッジ回路と、を備える。信号生成部１８ｂの出力する交番電圧をＧＭＲ素子ブリッジ回路に動作電圧として供給する。ＧＭＲ素子ブリッジ回路の出力電圧は、差動増幅器１７により増幅され、ローパスフィルタ１８ａに通される。【選択図】図６
2020085573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の相対移動による磁界変化を検出する磁気検出装置であって、
磁界発生導体と、
前記磁界発生導体に交番磁界を発生させるための交番電圧を印加する電圧印加部と、
前記磁界発生導体の発生する磁界が印加される少なくとも１つの磁気感応素子を含む磁気センサと、を備え、
前記電圧印加部の出力する交番電圧を前記磁気感応素子に印加する、磁気検出装置。
【請求項２】
前記磁気センサの出力信号を通すローパスフィルタを備える、請求項１に記載の磁気検出装置。
【請求項３】
前記磁気センサの出力電圧が入力される差動増幅器と、
前記差動増幅器から電流を供給され、前記磁気センサを磁気平衡状態にする負帰還磁界を発生する負帰還用磁界発生導体と、
前記差動増幅器から前記負帰還用磁界発生導体に供給される電流を電圧に変換して前記ローパスフィルタに出力する電流電圧変換手段と、を備える、請求項２に記載の磁気検出装置。
【請求項４】
磁気検出装置と、
前記磁気検出装置に対して相対移動する移動体と、を備え、
前記磁気検出装置は、
磁界発生導体と、
前記磁界発生導体に交番磁界を発生させるための交番電圧を印加する電圧印加部と、
前記磁界発生導体の発生する磁界が印加される少なくとも１つの磁気感応素子を含む磁気センサと、を備え、
前記電圧印加部の出力する交番電圧を前記磁気感応素子に印加する、移動体検出装置。
【請求項５】
前記磁気検出装置は、前記磁気センサの出力信号を通すローパスフィルタを備え、
前記移動体は、相互に導電率もしくは透磁率が異なる第１及び第２の部分、又は、少なくとも１つの凸部もしくは凹部を有し、
前記電圧印加部の出力する交番電圧の周波数は、前記移動体の前記磁気検出装置と対面する部分の導電率又は透磁率の変動周波数以上の周波数、又は、前記移動体と前記磁気検出装置との対向距離の変動周波数以上の周波数である、請求項４に記載の移動体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の相対移動による磁界変化を検出する磁気検出装置及びそれを備える移動体検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、軟磁性体歯車等の移動体の位置検出（回転検出）に、磁気検出装置が用いられている。下記特許文献１の磁気検出装置は、移動体に交番磁界を印加し、移動体の相対移動による磁界変化を磁気センサで検出する構成である。これによれば、移動体が銅やアルミ等の非磁性体であっても移動検出が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】再公表特許WO2017/073280号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の磁気検出装置は、磁気センサの出力信号を同期検波する同期検波部を有する。同期検波では、一般に、検波用の信号と検波対象信号とを乗算器で乗算し、ローパスフィルタで高周波成分を除去する。乗算器は回路規模が大きいため、磁気検出装置の小型化や低コスト化が困難であった。
【０００５】
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、従来と比較して小型化、低コスト化が可能な磁気検出装置及び移動体検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、磁気検出装置である。この磁気検出装置は、
移動体の相対移動による磁界変化を検出する磁気検出装置であって、
磁界発生導体と、
前記磁界発生導体に交番磁界を発生させるための交番電圧を印加する電圧印加部と、
前記磁界発生導体の発生する磁界が印加される少なくとも１つの磁気感応素子を含む磁気センサと、を備え、
前記電圧印加部の出力する交番電圧を前記磁気感応素子に印加する。
【０００７】
前記磁気センサの出力信号を通すローパスフィルタを備えてもよい。
【０００８】
前記磁気センサの出力電圧が入力される差動増幅器と、
前記差動増幅器から電流を供給され、前記磁気センサを磁気平衡状態にする負帰還磁界を発生する負帰還用磁界発生導体と、
前記差動増幅器から前記負帰還用磁界発生導体に供給される電流を電圧に変換して前記ローパスフィルタに出力する電流電圧変換手段と、を備えてもよい。
【０００９】
本発明のもう１つの態様は、移動体検出装置である。この移動体検出装置は、
磁気検出装置と、
前記磁気検出装置に対して相対移動する移動体と、を備え、
前記磁気検出装置は、
磁界発生導体と、
前記磁界発生導体に交番磁界を発生させるための交番電圧を印加する電圧印加部と、
前記磁界発生導体の発生する磁界が印加される少なくとも１つの磁気感応素子を含む磁気センサと、を備え、
前記電圧印加部の出力する交番電圧を前記磁気感応素子に印加する。
【００１０】
前記磁気検出装置は、前記磁気センサの出力信号を通すローパスフィルタを備え、
前記移動体は、相互に導電率もしくは透磁率が異なる第１及び第２の部分、又は、少なくとも１つの凸部もしくは凹部を有し、
前記電圧印加部の出力する交番電圧の周波数は、前記移動体の前記磁気検出装置と対面する部分の導電率又は透磁率の変動周波数以上の周波数、又は、前記移動体と前記磁気検出装置との対向距離の変動周波数以上の周波数であってもよい。
【００１１】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来と比較して小型化、低コスト化が可能な磁気検出装置及び移動体検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る移動体検出装置１の概略斜視図。
【図２】図１の磁気検出装置１０の正断面図。
【図３】磁気検出装置１０の平面図。
【図４】検出対象の回転体２０が導電性を有する場合の、移動体検出装置１における検出原理説明図（その１）。
【図５】同検出原理説明図（その２）。
【図６】磁気検出装置１０の回路図。
【図７】図６のＧＭＲ素子ブリッジ回路に印加される磁界Ｈとセンサ出力電圧Ｖoutの波形図。
【図８】比較例１に係る磁気検出装置の回路図。
【図９】図８のＧＭＲ素子ブリッジ回路に印加される磁界Ｈとセンサ出力電圧Ｖoutの波形図。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る移動体検出装置２の概略斜視図。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る移動体検出装置３の概略斜視図。
【図１２】本発明の実施の形態４に係る移動体検出装置４の概略斜視図。
【図１３】本発明の実施の形態５に係る移動体検出装置５の概略斜視図。
【図１４】本発明の実施の形態６に係る移動体検出装置６の概略斜視図。
【図１５】本発明の実施の形態７に係る移動体検出装置７の概略斜視図。
【図１６】本発明の実施の形態８における磁気検出装置１０Ａの回路図。
【図１７】比較例２に係る磁気検出装置の回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００１５】
（実施の形態１）
図１〜図７を参照し、本発明の実施の形態１を説明する。図２〜図５により、直交三軸であるＸＹＺ軸を定義する。図１に示すように、本実施の形態の移動体検出装置１は、磁気検出装置１０と、移動体としての回転体２０と、を備える。磁気検出装置１０は、回転体２０の径方向外側において回転体２０の外周面（外周部）と対向する位置に設けられ、回転体２０の回転による磁界変化を検出する。回転体２０は、歯車形状であって、外周面（外周部）に第１の部分としての凸部２１及び第２の部分としての凹部２２を有する。本実施の形態の例では、凸部２１及び凹部２２は、回転体２０の外周面に交互に同じピッチで全周に渡って設けられる。回転体２０は、軟磁性体である場合と、導電性を有する場合（好ましくは金属製ないし導体である場合）がある。各々の場合の検出原理は後述する。
【００１６】
図２及び図３に示すように、磁気検出装置１０は、基板１１と、磁界発生導体としてのコイル１２と、磁気センサ１３と、を有する。コイル１２は、基板１１上に設けられ（固定され）、磁気センサ１３の周囲を螺旋状に周回する。コイル１２の軸方向は、回転体２０の軸方向と好ましくは垂直である。コイル１２は、後述の信号生成部１８ｂ（図６）からの供給信号により、回転体２０に向かう交番磁界を発生する。磁気センサ１３には、コイル１２の発生する磁界であって回転体２０の回転に伴って変化する磁界が印加される。
【００１７】
磁気センサ１３は、磁気感応素子チップ１４と、軟磁性体１６と、を有する。磁気感応素子チップ１４は基板１１上に設けられ（固定され）、軟磁性体１６は磁気感応素子チップ１４上に設けられる（固定される）。磁気感応素子チップ１４は、磁気感応素子としてのＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄ（ＧＭＲ：Giant Magneto Resistive effect）を有する。図３に示すように、ＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄは、軟磁性体１６（コイル１２の中心軸）を挟んでＸ方向両側に２つずつ分けて配置される。図３において各ＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄ内に示した矢印は、ＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄのピン層（固定層）の磁化方向であり、ＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄのピン層磁化方向はいずれも−Ｘ方向となっている。図６に示すように、ＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄはフルブリッジ接続される。軟磁性体１６は、コイル１２の中心軸部に位置し、ＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄの出力（抵抗変化）に寄与する方向（ここではＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄの位置におけるＸＹ方向）の磁界成分を強める役割を持つ。
【００１８】
図４及び図５に示すように、回転体２０は、磁気検出装置１０との対向距離が自身の相対移動によって変化する。すなわち、図４に示すように回転体２０の凸部２１が磁気検出装置１０と対向するときは回転体２０と磁気検出装置１０との対向距離が小さくなり（近くなり）、図５に示すように回転体２０の凹部２２が磁気検出装置１０と対向するときは回転体２０と磁気検出装置１０との対向距離が大きくなる（遠くなる）。
【００１９】
図４及び図５は、回転体２０が導電性を有する場合の検出原理を示している。図４に示すように回転体２０の凸部２１が磁気検出装置１０と対向するときは、磁気検出装置１０の正面に位置する凸部２１に相対的な大きな渦電流が発生し、相対的な大きな反磁界が磁気検出装置１０のＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄにフィードバックされ、後述の同期検波によって得られるセンサ出力は相対的に小さくなる。一方、図５に示すように回転体２０の凹部２２が磁気検出装置１０と対向するときは、磁気検出装置１０の正面に位置する凹部２２に相対的な小さな渦電流が発生し、相対的な小さな反磁界が磁気検出装置１０のＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄにフィードバックされ、後述の同期検波によって得られるセンサ出力は相対的に大きくなる。
【００２０】
図示は省略したが、回転体２０が軟磁性体である場合、回転体２０の凸部２１が磁気検出装置１０と対向するときは、凹部２２が磁気検出装置１０と対向する場合と比較して、コイル１２の発生する磁界が強められ（ＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄに印加される磁界が強められ）、センサ出力が大きくなる。回転体２０が軟磁性体である場合と導電性を有する場合のいずれにおいても、磁気検出装置１０が回転体２０の凸部２１と対向しているか凹部２２と対向しているかによって異なるレベルのセンサ出力が得られ、回転体２０の回転数等の回転状態を検出することができる。回転体２０が軟磁性体であって導電性も有する場合、軟磁性体である凸部２１がＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄへの印加磁界を強めることによりセンサ出力を相対的に大きくする影響と、導電性を有する凸部２１が反磁界によりセンサ出力を相対的に小さくする影響とが併存し、より大きい方の影響がセンサ出力の相対的な大小に強く表れることになる。
【００２１】
図６は、磁気検出装置１０の回路図である。ＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄは、フルブリッジ接続されて、ＧＭＲ素子ブリッジ回路を構成する。ＧＭＲ素子１５ａ、１５ｂの相互接続点は、電圧印加部としての信号生成部１８ｂの出力端子に接続される。ＧＭＲ素子１５ａ、１５ｃの相互接続点は、オペアンプ等の差動増幅器１７の反転入力端子に接続される。ＧＭＲ素子１５ｂ、１５ｄの相互接続点は、差動増幅器１７の非反転入力端子に接続される。ＧＭＲ素子１５ｃ、１５ｄの相互接続点は、固定電圧端子としてのグランドに接続される。
【００２２】
差動増幅器１７は、電源電圧Ｖcc、−Ｖccの供給を受けて動作する。差動増幅器１７の出力端子は、ローパスフィルタ１８ａの入力端子に接続される。差動増幅器１７の出力端子とグランドとの間に、抵抗１９が接続される。抵抗１９は、グランドに対する差動増幅器１７の出力端子の電圧を確実に決めるために設けられるが、不要であれば省略してもよい。
【００２３】
信号生成部１８ｂの出力端子とグランドとの間に、コイル１２が接続される。コイル１２は、ＧＭＲ素子ブリッジ回路と並列に設けられる。信号生成部１８ｂは、コイル１２に交番磁界を発生させるための交番電圧を印加すると共に、当該交番電圧をＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄからなるＧＭＲ素子ブリッジ回路に入力する（動作電圧として供給する）。図示は省略したが、信号生成部１８ｂの出力する交番電圧の位相を調整してＧＭＲ素子ブリッジ回路に入力する位相調整手段を設け、信号生成部１８ｂからの交番電圧によってコイル１２に発生する交番磁界の位相（すなわちＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄの抵抗値変化の位相）と、ＧＭＲ素子ブリッジ回路に印加される電圧の位相と、を合わせるようにしてもよい。コイル１２は、ＧＭＲ素子ブリッジ回路と直列に設けられてもよい。この場合、前述の位相調整手段を設けなくても、コイル１２に流れる電流の位相（コイル１２の発生する交番磁界の位相）と、ＧＭＲ素子ブリッジ回路に印加される電圧及びＧＭＲ素子ブリッジ回路に流れる電流の位相と、が一致するため、回路構成を簡略化できるというメリットがある。
【００２４】
ＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄの出力電圧は、差動増幅器１７によって増幅され、ローパスフィルタ１８ａに入力される。ローパスフィルタ１８ａは、差動増幅器１７の出力信号の高周波成分を除去する。ローパスフィルタ１８ａの出力端子の電圧が、センサ出力電圧Ｖoutとなる。センサ出力電圧Ｖoutは、後述のように、ＧＭＲ素子ブリッジ回路に印加される磁界信号を同期検波したものとなる。センサ出力電圧Ｖoutを２値に変換する増幅器を設けてもよい。
【００２５】
信号生成部１８ｂの出力する交番電圧の周波数Ｆｓは、回転体２０の回転速度と回転体２０の凸部２１又は凹部２２の配置ピッチとから決まる、回転体２０と磁気検出装置１０との対向距離の変動周波数Ｆｃ［Ｈｚ］以上の周波数とする（Ｆｓ≧Ｆｃ）。好ましくはＦｓ≧２×Ｆｃである。Ｆｓは、磁気検出装置１０の各素子の特性上許容される範囲で高いほど検出精度の向上に寄与する。Ｆｃは、回転体２０の回転速度をＦｔ［Ｈｚ］、回転体２０の１周当たりの凸部２１又は凹部２２の数をＫ［個］としたとき、Ｆｃ≧Ｆｔ×Ｋと表される。
【００２６】
図８は、比較例１に係る磁気検出装置の回路図である。図８の回路は、図６に示した実施の形態１のものと比較して、ＧＭＲ素子ブリッジ回路への入力電圧が信号生成部１８ｂの出力電圧ＶEXTから電源電圧Ｖccに替わった点と、差動増幅器１７の出力端子とローパスフィルタ１８ａの入力端子との間に乗算器１８ｃが追加された点と、信号生成部１８ｂの出力電圧ＶEXTが乗算器１８ｃにも入力される点で相違し、その他の点で一致する。ローパスフィルタ１８ａ、信号生成部１８ｂ及び乗算器１８ｃは、ＧＭＲ素子ブリッジ回路に印加される磁界信号を同期検波する同期検波部を構成する。
【００２７】
以下、図６及び図８の各回路において、ＧＭＲ素子１５ａ、１５ｄの抵抗値をＲMR+、ＧＭＲ素子１５ｂ、１５ｃの抵抗値をＲMR-、差動増幅器１７の反転入力端子の電圧をＶa、非反転入力端子の電圧をＶb、差動増幅器１７の出力端子の電圧をＶdiff、信号生成部１８ｂの出力電圧をＶEXT、コイル１２に流れる電流をＩEXT、乗算器１８ｃの出力電圧をＶMULTI（図８のみ）、ローパスフィルタ１８ａの出力電圧をＶoutとする。
【００２８】
図６に示す実施の形態１の回路では、図８に示す比較例１の回路における乗算器１８ｃが存在しない。しかし、図６に示す実施の形態の回路における差動増幅器１７の出力電圧Ｖdiffは、ＶEXT×ＩEXTに比例する演算結果、すなわち図８に示す比較例１の回路における乗算器１８ｃの出力電圧と同等の電圧信号（同期検波の過程における乗算済みの電圧信号）となる。これは、ＧＭＲ素子ブリッジ回路への入力電圧を、信号生成部１８ｂの出力電圧ＶEXTとしたことによる。この点について以下に説明する。
【００２９】
ＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄの無磁界時の抵抗値をＲ0、磁界による抵抗値の変化量をΔｒとすると、
ＲMR+＝Ｒ0＋Δｒ  式１
ＲMR-＝Ｒ0−Δｒ  式２
と表される。Δｒは、ＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄに印加される磁界Ｈによって変化し、
Δｒ＝αＨ  式３
と表される。αは、ＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄの抵抗変化率によって決まる定数である。また、磁界Ｈは、
Ｈ＝βＩEXT  式４
と表される。βは、コイル１２の構成（巻き数、径）、コイル１２とＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄとの距離や位置関係、及び磁気検出装置１０に対する回転体２０の相対位置によって決まる係数である。βは、磁気検出装置１０に対する回転体２０の相対位置が一定であれば不変の定数であるが、前記相対位置が変化すれば（すなわち回転体２０が回転すれば）、変化する。回転体２０が非磁性体で導電性を有する場合、βは、磁気検出装置１０が回転体２０の凸部２１と対向するときは小さくなり、凹部２２と対抗するときは大きくなる。すなわち、回転体２０が回転すると、βは、回転体２０と磁気検出装置１０との対向距離の変動周波数Ｆｃ［Ｈｚ］で変動する。式３、式４より、
Δｒ＝αβＩEXT  式５
となる。
【００３０】
図８に示す比較例１の回路では、差動増幅器１７の反転入力端子の電圧Ｖa、非反転入力端子の電圧Ｖbは、
【数１】
2020085573.tif 000003
【数２】
2020085573.tif 000004
となる。差動増幅器１７の出力電圧Ｖdiffは、
Ｖdiff＝Ａdiff（Ｖａ−Ｖｂ）  式８
と表される。Ａdiffは、差動増幅器１７のゲイン（定数）である。式６〜式８より、
【数３】
2020085573.tif 000005
となる。乗算器１８ｃの出力電圧ＶMULTIは、
ＶMULTI＝Ｖdiff×ＶEXT  式１０
で表される。式９より、
【数４】
2020085573.tif 000006
となる。さらに、式５より、
【数５】
2020085573.tif 000007
となる。
【００３１】
図６に示す実施の形態１の回路では、差動増幅器１７の反転入力端子の電圧Ｖa、非反転入力端子の電圧Ｖbは、
【数６】
2020085573.tif 000008
【数７】
2020085573.tif 000009
となる。差動増幅器１７の出力電圧Ｖdiffは、式８、式１３、式１４より、
【数８】
2020085573.tif 000010
となる。さらに、式５より、
【数９】
2020085573.tif 000011
となる。
【００３２】
このように、図６に示す実施の形態１の回路における差動増幅器１７の出力電圧Ｖdiff（式１６）は、図８に示す比較例１の回路における乗算器１８ｃの出力電圧ＶMULTI（式１２）と比例する。よって、図６に示す実施の形態１の回路では、差動増幅器１７の出力電圧Ｖdiffをローパスフィルタ１８ａに通した後の信号（センサ出力電圧Ｖout）は、ＧＭＲ素子ブリッジ回路に印加される磁界信号を同期検波した結果の信号となる。すなわち、図６に示す実施の形態１の回路は、図８に示す比較例１と異なり乗算器１８ｃを有さないにもかかわらず、差動増幅器１７の出力電圧Ｖdiffとして乗算済みの信号が得られることから、乗算器１８ｃを有さずに同期検波が可能である。
【００３３】
図７は、図６に示す実施の形態１の回路における、ＧＭＲ素子ブリッジ回路に印加される磁界Ｈ及びセンサ出力電圧Ｖoutのシミュレーションによる波形図である。図９は、図８に示す比較例１に回路における、ＧＭＲ素子ブリッジ回路に印加される磁界Ｈ及びセンサ出力電圧Ｖoutのシミュレーションによる波形図である。図７及び図９の対比より、シミュレーション結果においても、ＧＭＲ素子ブリッジ回路に印加される磁界Ｈが同じであれば、図６に示す実施の形態１の回路のセンサ出力電圧Ｖoutと、図８に示す比較例１の回路におけるセンサ出力電圧Ｖoutと、が比例関係になることが確認できた。
【００３４】
本実施の形態によれば、コイル１２に交番磁界を発生させるための信号である信号生成部１８ｂの出力電圧ＶEXTをＧＭＲ素子ブリッジ回路に動作電圧として供給するため、ＧＭＲ素子ブリッジ回路の出力電圧（Ｖa−Ｖb）は乗算済みの信号（ＩEXT×ＶEXTに比例する電圧）となる。このため、乗算のための専用回路（例えば図８に示す比較例１の回路の乗算器１８ｃ）を設けずに、ＧＭＲ素子ブリッジ回路に印加される磁界信号の同期検波が可能となる。よって、本実施の形態の移動体検出１及び磁気検出装置１０は、乗算のための専用回路が不要な分、小型かつ低コストなものとなる。
【００３５】
（実施の形態２）
図１０を参照し、本発明の実施の形態２を説明する。本実施の形態の移動体検出装置２は、実施の形態１のものと比較して、回転体２０が回転体３０に変わった点で相違し、その他の点で一致する。回転体３０は、円板形状ないし正多角板形状であって、外周面（外周部）に第１の部分としての高導電率又は高透磁率部分３１及び第２の部分としての低導電率又は低透磁率部分３２を有する。本実施の形態の例では、高導電率又は高透磁率部分３１及び低導電率又は低透磁率部分３２は、回転体３０の外周面に交互に同じピッチで全周に渡って設けられる。回転体３０の構成例としては、プラスチック製の歯車の凹部を銅やアルミ等の金属のメッキ等で埋めたもの（プラスチック部が低導電率部分、金属部が高導電率部分）や、プラスチックやアルミ等の非磁性体からなる歯車の凹部をパーマロイのメッキやフェライト粉のプリントによって軟磁性体で埋めたもの（非磁性体部が低透磁率部分、軟磁性体部分が高透磁率部分）が挙げられる。
【００３６】
本実施の形態における回転体３０の回転検出の原理は実施の形態１と同様である。具体的には、回転体３０の高導電率又は高透磁率部分３１が磁気検出装置１０と対向するときは、実施の形態１において回転体２０の凸部２１が磁気検出装置１０と対向するときに対応する。回転体３０の低導電率又は低透磁率部分３２が磁気検出装置１０と対向するときは、実施の形態１において回転体２０の凹部２２が磁気検出装置１０と対向するときに対応する。本実施の形態も、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。また、本実施の形態によれば、回転体３０は、高導電率又は高透磁率部分３１以外の部分（本体部）をプラスチック等の非磁性体かつ絶縁体で構成することもできる。
【００３７】
（実施の形態３）
図１１を参照し、本発明の実施の形態３を説明する。本実施の形態の移動体検出装置３は、実施の形態２のものと異なり、磁気検出装置１０が回転体４０の軸方向一方側において回転体４０の非中心部、好ましくは外周縁近傍部（外周部）と対向する位置に設けられている。コイル１２の軸方向は、回転体４０の軸方向と好ましくは平行である。また、回転体４０は、軸方向一方側の面の、自身の回転によって磁気検出装置１０と対向し得る位置に、第１の部分としての高導電率又は高透磁率部分４１及び第２の部分としての低導電率又は低透磁率部分４２を有する。高導電率又は高透磁率部分４１及び低導電率又は低透磁率部分４２は、回転体４０の軸回りを一周するように交互に同じピッチで全周に渡って設けられる。なお、高導電率又は高透磁率部分４１は、低導電率又は低透磁率部分４２と比較して磁気検出装置１０側に突出するように設けられているが、低導電率又は低透磁率部分４２と面一であってもよい。本実施の形態のその他の点は実施の形態２と同様である。本実施の形態も、実施の形態２と同様の効果を奏することができる。
【００３８】
（実施の形態４）
図１２を参照し、本発明の実施の形態４を説明する。本実施の形態の移動体検出装置４は、実施の形態１のものと異なり、磁気検出装置１０が回転体５０の軸方向一方側において回転体５０の非中心部、好ましくは外周縁近傍部（外周部）と対向する位置に設けられている。コイル１２の軸方向は、回転体５０の軸方向と好ましくは平行である。また、回転体５０は、軸方向一方側の面の、自身の回転によって磁気検出装置１０と対向し得る位置に、第１の部分としての凸部５１及び第２の部分としての凹部５２を有する。凸部５１及び凹部５２は、回転体５０の軸回りを一周するように交互に同じピッチで全周に渡って設けられる。本実施の形態のその他の点は実施の形態１と同様である。本実施の形態も、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【００３９】
（実施の形態５）
図１３を参照し、本発明の実施の形態５を説明する。本実施の形態の移動体検出装置５は、実施の形態４の凹部５２が貫通孔６２に替わり、凸部５１が境界部６１に替わった点で相違し、その他の点で一致する。すなわち、回転体６０は、軸方向一方側の面の、自身の回転によって磁気検出装置１０と対向し得る位置に、第２の部分としての貫通孔６２を有する。貫通孔６２は、回転体６０の軸回りを一周するように同じピッチで全周に渡って設けられる。隣り合う貫通孔６２の間の境界部６１が第１の部分に対応する。本実施の形態における回転体６０の回転検出の原理は実施の形態１と同様である。具体的には、回転体６０の境界部６１が磁気検出装置１０と対向するときは、実施の形態１において回転体２０の凸部２１が磁気検出装置１０と対向するときに対応する。回転体６０の貫通孔６２が磁気検出装置１０と対向するときは、実施の形態１において回転体２０の凹部２２が磁気検出装置１０と対向するときに対応する。本実施の形態も、実施の形態４と同様の効果を奏することができる。
【００４０】
（実施の形態６）
図１４は、本発明の実施の形態６に係る移動体検出装置６の概略斜視図である。本実施の形態の移動体検出装置６は、図１０に示した実施の形態２の回転体３０を直線移動体７０に替えたものであり、磁気検出装置１０の構成は実施の形態２と同様である。直線移動体７０は、平面形状であって、磁気検出装置１０と対向する側の面（以下「対向面」とも表記）に第１の部分としての高導電率又は高透磁率部分７１及び第２の部分としての低導電率又は低透磁率部分７２を有する。本実施の形態の例では、高導電率又は高透磁率部分７１及び低導電率又は低透磁率部分７２は、直線移動体７０の対向面に、直線移動体７０の移動方向に沿って交互に同じピッチで設けられる。直線移動体７０の構成例としては、プラスチック製の平板の凹部を銅やアルミ等の金属のメッキ等で埋めたもの（プラスチック部が低導電率部分、金属部が高導電率部分）や、プラスチックやアルミ等の非磁性体からなる平板の凹部をパーマロイのメッキやフェライト粉のプリントによって軟磁性体で埋めたもの（非磁性体部が低透磁率部分、軟磁性体部分が高透磁率部分）が挙げられる。なお、高導電率又は高透磁率部分７１と低導電率又は低透磁率部分７２が凹凸関係になっていてもよい。本実施の形態における直線移動体７０の移動検出の原理は、実施の形態２における回転検出の原理と同様である。本実施の形態も、実施の形態２と同様の効果を奏することができる。
【００４１】
（実施の形態７）
図１５は、本発明の実施の形態７に係る移動体検出装置７の概略斜視図である。本実施の形態の移動体検出装置７は、図１３に示した実施の形態５の回転体６０を直線移動体８０に替えたものであり、磁気検出装置１０の構成は実施の形態５と同様である。直線移動体８０は、自身の移動によって磁気検出装置１０と対向し得る位置に、第２の部分としての貫通孔８２を有する。貫通孔８２は、直線移動体８０の移動方向に沿って同じピッチで設けられる。隣り合う貫通孔８２の間の境界部８１が第１の部分に対応する。本実施の形態における直線移動体８０の移動検出の原理は、実施の形態５における回転検出の原理と同様である。本実施の形態も、実施の形態５と同様の効果を奏することができる。なお、貫通孔８２に替えて、磁気検出装置１０側に臨む凹部（非貫通孔）を設けても、同様の効果を奏することができる。
【００４２】
（実施の形態８）
図１６は、本発明の実施の形態８における磁気検出装置１０Ａの回路図である。以下、図６に示した実施の形態１の磁気検出装置１０との相違点を中心に説明する。磁気検出装置１０Ａは、差動増幅器１７の出力端子とローパスフィルタ１８ａの入力端子との間に、負帰還用磁界発生導体としての負帰還用コイル１２ａを有する。負帰還用コイル１２ａの一端は、差動増幅器１７の出力端子に接続される。負帰還用コイル１２の他端は、ローパスフィルタ１８ａの入力端子に接続される。
【００４３】
負帰還用コイル１２ａは、差動増幅器１７の出力電流が流れることにより、磁気センサ１３を磁気平衡状態にする負帰還磁界を発生する。磁気平衡状態は、ＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄの位置における磁界の感磁方向成分が所定値（例えばゼロ）の状態である。抵抗１９は、本実施の形態では負帰還用コイル１２ａに流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換手段であって、負帰還用コイル１２ａの他端とグランドとの間に設けられる。磁気検出装置１０Ａでは、磁気センサ１３を磁気平衡状態とするために負帰還用コイル１２ａに流れる電流（負帰還電流ＩFB）を利用して、ＧＭＲ素子ブリッジ回路に印加される磁界信号を検出する。すなわち、実施の形態１の磁気検出装置１０では磁界信号の検出方式が磁気比例式であるのに対し、本実施の形態の磁気検出装置１０Ａでは磁界信号の検出方式が磁気平衡式である。
【００４４】
磁気検出装置１０Ａにおいて、負帰還電流ＩFBは、コイル１２に流れる電流をＩEXT及びＧＭＲ素子ブリッジ回路への入力電圧ＶEXTの積と一対一でリニアに対応し、
ＩFB＝γ×ＩEXT×ＶEXT  式１７
の関係が成り立つ。γは、差動増幅器１７のゲイン、負帰還用コイル１２ａとＧＭＲ素子ブリッジ回路との磁気結合度、及び前述の式４のβによって決まる係数である。ローパスフィルタ１８ａへの入力電圧Ｖdiffは、抵抗１９の抵抗値Ｒsを用いて、
Ｖdiff＝Ｒs×ＩFB
＝Ｒs×γ×ＩEXT×ＶEXT  式１８
となり、実施の形態１の磁気検出装置１０における上記式１６と比例する値となる。
【００４５】
図１７は、比較例２に係る磁気検出装置の回路図である。図１７の回路は、図１６に示した実施の形態２のものと比較して、ＧＭＲ素子ブリッジ回路への入力電圧が信号生成部１８ｂの出力電圧ＶEXTから電源電圧Ｖccに替わった点と、負帰還用コイル１２ａの他端とローパスフィルタ１８ａの入力端子との間に乗算器１８ｃが追加された点と、信号生成部１８ｂの出力電圧ＶEXTが乗算器１８ｃにも入力される点で相違し、その他の点で一致する。ローパスフィルタ１８ａ、信号生成部１８ｂ及び乗算器１８ｃは、ＧＭＲ素子ブリッジ回路に印加される磁界信号を同期検波する同期検波部を構成する。
【００４６】
比較例２に係る磁気検出装置では、
ＩFB＝γ×ＩEXT×Ｖcc  式１９
Ｖdiff＝Ｒs×ＩFB
＝Ｒs×γ×ＩEXT×Ｖcc  式２０
ＶMULTI＝Ｖdiff×ＶEXT
＝Ｒs×γ×ＩEXT×Ｖcc×ＶEXT  式２１
である。
【００４７】
本実施の形態によれば、信号生成部１８ｂの出力する交番電圧ＶEXTをＧＭＲ素子ブリッジ回路に動作電圧として供給するため、差動増幅器１７の出力電圧Ｖdiff（式１８）が、図１７に示す比較例２の磁気検出装置における乗算器１８ｃの出力電圧ＶMULTI（式２１）と比例する。よって、図１６に示す磁気検出装置１０Ａでは、差動増幅器１７の出力電圧Ｖdiffをローパスフィルタ１８ａに通した後の信号（センサ出力電圧Ｖout）は、ＧＭＲ素子ブリッジ回路に印加される磁界信号を同期検波した結果の信号となる。すなわち、図１６に示す検波回路１Ｃは、図１７に示す比較例２と異なり乗算器１８ｃを有さないにもかかわらず、差動増幅器１７の出力電圧Ｖdiffとして乗算済みの信号が得られることから、乗算器１８ｃを有さずに同期検波が可能である。したがって、本実施の形態の磁気検出装置１０Ａ及びそれを用いた移動体検出装置は、乗算のための専用回路が不要な分、小型かつ低コストなものとなる。実施の形態２〜７において、図６の磁気検出装置１０を図１６の磁気検出装置１０Ａに替えてもよい。
【００４８】
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。
【００４９】
実施の形態では磁気検出装置の位置が固定で移動体（回転体又は直線移動体）が移動（回転）する例を説明したが、移動体が固定で磁気検出装置が移動する構成であってもよい。すなわち、移動体の移動は、磁気検出装置に対する相対移動であり、自身の絶対位置が移動するかは問わない。実施の形態１〜５における移動体は、例えばラック等の直線移動体であってもよい。
【００５０】
実施の形態では、磁気検出装置と移動体との対向距離、又は移動体のうち磁気検出装置１０と対向する部分の導電率若しくは透磁率が、移動体の移動に伴い、相互に異なる２水準の値を交互に取る構成を説明したが、３水準以上の値を交互に取る構成であってもよい。また、移動体の移動に伴う各パラメータの変化は連続的であってもよい。例えば凹凸が正弦波状の移動体の場合、磁気検出装置との対向距離は、移動体の移動に伴い連続的に変化する。
【００５１】
実施の形態では４つのＧＭＲ素子１５ａ〜１５ｄをフルブリッジ接続したが、２つのＧＭＲ素子をハーフブリッジ接続してもよいし、１つのＧＭＲ素子１５と固定抵抗器をハーフブリッジ接続してもよい。磁気感応素子は、ＧＭＲ素子等の磁気抵抗効果素子に限定されず、ホール素子等の他の種類のものであってもよい。なお、ホール素子の場合、コイル１２の中心軸上に配置しても検出に必要なセンサ出力が得られる。
【００５２】
実施の形態ではセンサ出力を高めるために軟磁性体１６を設けたが、必要な大きさのセンサ出力が得られるのであれば、軟磁性体１６を省略してもよい。移動体の凹部、凸部、高導電率又は高透磁率部分、低導電率又は低透磁率部分は、少なくとも１つあれば足り、また複数設ける場合の配置ピッチは互いに異なってもよい。磁界発生導体は、コイルに限定されず、例えば直線状の電流路であってもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１〜７  移動体検出装置
１０  磁気検出装置  １１  基板、１２  コイル（磁界発生導体）、１２ａ  負帰還用コイル（負帰還用磁界発生導体）、１３  磁気センサ、１４  磁気感応素子チップ、１５ａ〜１５ｄ  ＧＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）、１６  軟磁性体、１７  差動増幅器、１８ａ  ローパスフィルタ、１８ｂ  信号生成部（電圧印加部）、１８ｃ  乗算器、１９  抵抗、
２０  回転体（移動体）、２１  凸部（第１の部分）、２２  凹部（第２の部分）、
３０  回転体、３１  高導電率又は高透磁率部分（第１の部分）、３２  低導電率又は低透磁率部分（第２の部分）、
４０  回転体、４１  高導電率又は高透磁率部分（第１の部分）、４２  低導電率又は低透磁率部分（第２の部分）
５０  回転体（移動体）、５１  凸部（第１の部分）、５２  凹部（第２の部分）、
６０  回転体（移動体）、６１  境界部（第１の部分）、６２  貫通孔（第２の部分）、
７０  直線移動体、７１  高導電率又は高透磁率部分（第１の部分）、７２  低導電率又は低透磁率部分（第２の部分）、
８０  直線移動体、８１  境界部（第１の部分）、８２  貫通孔（第２の部分）
【図１】
2020085573.tif 000012
【図２】
2020085573.tif 000013
【図３】
2020085573.tif 000014
【図４】
2020085573.tif 000015
【図５】
2020085573.tif 000016
【図６】
2020085573.tif 000017
【図７】
2020085573.tif 000018
【図８】
2020085573.tif 000019
【図９】
2020085573.tif 000020
【図１０】
2020085573.tif 000021
【図１１】
2020085573.tif 000022
【図１２】
2020085573.tif 000023
【図１３】
2020085573.tif 000024
【図１４】
2020085573.tif 000025
【図１５】
2020085573.tif 000026
【図１６】
2020085573.tif 000027
【図１７】
2020085573.tif 000028