(57)【要約】【課題】回転体における回転位置情報の一定間隔が狭くなったとしても、回転体に対する検出可能ギャップを確保することができる回転検出装置を提供する。【解決手段】検出部１０３は、第１磁気検出素子１０４、第２磁気検出素子１０５、第３磁気検出素子１０６を有する。一定間隔をａと定義すると、第１磁気検出素子１０４及び第３磁気検出素子１０６は、ギア２００の回転方向においてａの間隔を持って配置される。第１磁気検出素子１０４は第１検出信号Ａを出力する。第３磁気検出素子１０６は、第１検出信号Ａと同相の第３検出信号Ｃを出力する。第２磁気検出素子１０５は、ギア２００の回転方向において第１磁気検出素子１０４と第３磁気検出素子１０６との間に配置される。第２磁気検出素子１０５は、第１検出信号Ａ及び第３検出信号Ｃに対して位相を持つと共に回転位置情報と同じ周期の第２検出信号Ｂを出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部（２０１、２０７）に回転位置情報が一定間隔で周期的に設けられた回転体（２００、２０４）の前記外周部に対して所定のギャップを持って配置され、前記回転体の回転によって前記回転体の回転位置が変化することに伴って前記外周部から受ける磁気的変化を検出する検出部（１０３）と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記回転体の前記回転位置情報を取得する信号処理部（１２０）と、
を含み、
前記検出部は、第１磁気素子（１３０）及び第２磁気素子（１３１）を有し、
前記一定間隔をａと定義すると、前記第１磁気素子及び前記第２磁気素子は、前記回転体の回転方向においてａ／２の間隔を持って配置され、前記第１磁気素子は前記一定間隔と同じ周期の第１信号（Ｌ）を出力し、前記第２磁気素子は、前記第１信号と逆相であると共に前記一定間隔と同じ周期の第２信号（Ｒ）を出力し、
前記信号処理部（１２０）は、前記第１信号と前記第２信号との差動信号を前記一定間隔と同じ周期の前記回転位置情報として取得する回転検出装置。
【請求項２】
前記検出部は、第３磁気素子（１０４）及び第４磁気素子（１０５）を有し、
前記第３磁気素子及び前記第４磁気素子は、前記回転体の回転方向において、前記第１磁気素子を挟むように配置されており、
前記信号処理部は、前記第２磁気素子、前記第３磁気素子、及び前記第４磁気素子の検出結果に基づいて前記差動信号に対して位相を持った信号を前記回転体の回転態様情報として取得する請求項１に記載の回転検出装置。
【請求項３】
前記検出部は、第３磁気素子（１０５）及び第４磁気素子（１０６）を有し、
前記第３磁気素子及び前記第４磁気素子は、前記回転体の回転方向において、前記第２磁気素子を挟むように配置されており、
前記信号処理部は、前記第１磁気素子、前記第３磁気素子、及び前記第４磁気素子の検出結果に基づいて前記差動信号に対して位相を持った信号を前記回転体の回転態様情報として取得する請求項１に記載の回転検出装置。
【請求項４】
前記第１磁気素子及び前記第２磁気素子は、前記回転体の回転方向における前記第１磁気素子の中心位置と前記第２磁気素子の中心位置とがａ／２の間隔を持って配置されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の回転検出装置。
【請求項５】
外周部（２０１、２０７）に回転位置情報が一定間隔で周期的に設けられた回転体（２００、２０４）の前記外周部に対して所定のギャップを持って配置され、前記回転体の回転によって前記回転体の回転位置が変化することに伴って前記外周部から受ける磁気的変化を検出する検出部（１０３）と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記回転体の回転位置情報を取得する信号処理部（１２０）と、
を含み、
前記検出部は、第１磁気素子（１０４）、第２磁気素子（１０５）、及び第３磁気素子（１０６）を有し、
前記一定間隔をａと定義すると、前記第１磁気素子及び前記第３磁気素子は、前記回転体の回転方向においてａの間隔を持って配置され、前記第１磁気素子は第１信号（Ａ）を出力し、前記第３磁気素子は、前記第１信号と同相の第３信号（Ｃ）を出力し、
前記第２磁気素子は、前記回転体の回転方向において前記第１磁気素子と前記第３磁気素子との間に配置され、前記第１信号及び前記第３信号に対して位相を持つと共に前記回転位置情報と同じ周期の第２信号（Ｂ）を出力し、
前記信号処理部は、前記第２信号に基づくと共に前記第２信号と同じ周期の第１演算信号と、前記第１信号及び前記第３信号に基づくと共に前記第１演算信号に対して位相を持つ第２演算信号と、の差動信号を前記一定間隔と同じ周期の前記回転位置情報として取得する回転検出装置。
【請求項６】
前記第２磁気素子は、前記回転体の回転方向において前記第１磁気素子と前記第３磁気素子との中間の位置に配置されている請求項５に記載の回転検出装置。
【請求項７】
前記検出部は、第４磁気素子（１３０）及び第５磁気素子（１３１）を有し、
前記第４磁気素子及び前記第５磁気素子は、前記回転体の回転方向において、前記第１磁気素子と前記第３磁気素子との間に配置されていると共に、ａ／２の間隔を持って配置されており、
前記第２磁気素子は、前記回転体の回転方向において、前記第４磁気素子と前記第５磁気素子との間に配置されており、
前記信号処理部は、前記第４磁気素子及び前記第５磁気素子の検出結果に基づいて前記差動信号に対して位相を持った信号を前記回転体の回転態様情報として取得する請求項５または６に記載の回転検出装置。
【請求項８】
前記第１磁気素子、前記第２磁気素子、前記第３磁気素子、前記第４磁気素子、及び前記第５磁気素子は、前記回転体の回転に伴って抵抗値が変化する磁気抵抗素子対であり、
前記検出部は、前記磁気抵抗素子対にバイアス磁界を印加するバイアス磁石（１０１）を備え、
前記第２磁気素子は、前記第１磁気素子、前記第３磁気素子、前記第４磁気素子、及び前記第５磁気素子よりも前記回転体の前記外周部から離れた位置に配置される請求項７に記載の回転検出装置。
【請求項９】
前記第４磁気素子及び前記第５磁気素子は、前記回転体の回転方向における前記第４磁気素子の中心位置と前記第５磁気素子の中心位置とがａ／２の間隔を持って配置されている請求項７または８に記載の回転検出装置。
【請求項１０】
前記検出部は、第４磁気素子（１３１）を有し、
前記第４磁気素子は、前記回転体の回転方向において、前記第２磁気素子と前記第３磁気素子との間に配置されており、
前記信号処理部は、前記第１磁気素子及び前記第４磁気素子の検出結果に基づいて前記差動信号に対して位相を持った信号を前記回転体の回転態様情報として取得する請求項５または６に記載の回転検出装置。
【請求項１１】
前記検出部は、第４磁気素子（１３０）を有し、
前記第４磁気素子は、前記回転体の回転方向において、前記第１磁気素子と前記第２磁気素子との間に配置されており、
前記信号処理部は、前記第３磁気素子及び前記第４磁気素子の検出結果に基づいて前記差動信号に対して位相を持った信号を前記回転体の回転態様情報として取得する請求項５または６に記載の回転検出装置。
【請求項１２】
前記第１磁気素子及び前記第３磁気素子は、前記回転体の回転方向における前記第１磁気素子の中心位置と前記第３磁気素子の中心位置とがａの間隔を持って配置されている請求項５ないし１１のいずれか１つに記載の回転検出装置。
【請求項１３】
前記信号処理部は、前記回転位置情報及び前記回転態様情報に基づいて前記回転体の回転方向が正転であるかまたは逆転であるかを判定する請求項２、３、７、１０、１１のいずれか１つに記載の回転検出装置。
【請求項１４】
前記回転体は、凸部（２０２）と凹部（２０３）とが前記回転体の回転方向に沿って前記外周部に交互に設けられたギア（２００）であり、
前記一定間隔は、前記ギアのギアピッチである請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の回転検出装置。
【請求項１５】
前記回転体は、第１磁極（２０５）と第２磁極（２０６）とが前記回転体の回転方向に沿って交互に設けられた着磁ロータ（２０４）であり、
前記一定間隔は、前記着磁ロータの回転方向における前記第１磁極の中心位置から次の前記第１磁極の中心位置まで、あるいは、前記第２磁極の中心位置から次の前記第２磁極の中心位置まで、あるいは、前記第１磁極と前記第２磁極との境界から次の前記第１磁極と前記第２磁極との境界まで長さである請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の回転検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、外周部に回転位置情報が一定間隔で周期的に設けられた回転体の回転を検出する回転検出装置が、例えば特許文献１で提案されている。具体的には、回転検出装置は、回転体が回転することに伴う複数の磁気検出素子の出力に応じたメイン信号と、メイン信号に対して位相を持ったサブ信号と、をそれぞれ生成する検出部を備えている。
【０００３】
また、回転検出装置は、メイン信号と２値化閾値とを比較してメイン信号を２値化した位置信号を生成すると共に、サブ信号と２値化閾値とを比較してサブ信号を２値化した位相信号を生成する判定回路部を備えている。判定回路部は、位置信号を回転体の回転位置情報とする一方、位相信号を回転体の回転態様情報とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６３３７８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、回転体の小型化及び軽量化の要望に対応して、回転位置情報の一定間隔が狭くなってきた。回転体における回転位置情報の一定間隔が狭くなると、検出部が回転体の外周部から受ける磁気的変化が小さくなる。このため、検出部の検出性が低下してしまう。
【０００６】
そこで、回転体と検出部とのギャップを小さくすることが考えられる。しかし、回転体の振動や回転検出装置を固定する構造の振動等の影響を避けるためには、回転体と検出部とのギャップを確保する必要がある。
【０００７】
本発明は上記点に鑑み、回転体における回転位置情報の一定間隔が狭くなったとしても、回転体に対する検出可能ギャップを確保することができる回転検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１、５に記載の発明では、回転検出装置は、検出部（１０３）と、信号処理部（１２０）と、を含む。検出部は、外周部（２０１、２０７）に回転位置情報が一定間隔で周期的に設けられた回転体（２００、２０４）の外周部に対して所定のギャップを持って配置される。検出部は、回転体の回転によって回転体の回転位置が変化することに伴って外周部から受ける磁気的変化を検出する。信号処理部は、検出部の検出結果に基づいて、回転体の回転位置情報を取得する。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、検出部は、第１磁気素子（１３０）及び第２磁気素子（１３１）を有する。一定間隔をａと定義すると、第１磁気素子及び第２磁気素子は、回転体の回転方向においてａ／２の間隔を持って配置される。第１磁気素子は一定間隔と同じ周期の第１信号（Ｌ）を出力する。第２磁気素子は、第１信号と逆相であると共に一定間隔と同じ周期の第２信号（Ｒ）を出力する。信号処理部は、第１信号と第２信号との差動信号を一定間隔と同じ周期の回転位置情報として取得する。
【００１０】
これによると、第１磁気素子及び第２磁気素子がａ／２の間隔を持って配置されているので、第１信号及び第２信号を逆相の信号として取得することができる。このため、第１信号と第２信号との差動信号の振幅を最大化することができる。したがって、回転体における回転位置情報の一定間隔ａが狭くなったとしても、回転体に対する検出可能ギャップを確保することができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明では、検出部は、第１磁気素子（１０４）、第２磁気素子（１０５）、及び第３磁気素子（１０６）を有する。一定間隔をａと定義すると、第１磁気素子及び第３磁気素子は、回転体の回転方向においてａの間隔を持って配置される。第１磁気素子は第１信号（Ａ）を出力する。第３磁気素子は、第１信号と同相の第３信号（Ｃ）を出力する。
【００１２】
第２磁気素子は、回転体の回転方向において第１磁気素子と第３磁気素子との間に配置される。第２磁気素子は、第１信号及び第３信号に対して位相を持つと共に回転位置情報と同じ周期の第２信号（Ｂ）を出力する。
【００１３】
信号処理部は、第２信号に基づくと共に第２信号と同じ周期の第１演算信号と、第１信号及び第３信号に基づくと共に第１演算信号に対して位相を持つ第２演算信号と、の差動信号を一定間隔と同じ周期の回転位置情報として取得する。
【００１４】
これによると、第１磁気素子及び第３磁気素子がａの間隔を持って配置されているので、第１信号及び第３信号をａの周期の信号として取得することができる。つまり、第２演算信号の振幅を最大化することができる。このため、第１演算信号と第２演算信号との差の効果を高めることができる。すなわち、差動信号の振幅を確保することができる。したがって、回転体における回転位置情報の一定間隔ａが狭くなったとしても、回転体に対する検出可能ギャップを確保することができる。
【００１５】
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係る回転検出装置とギアとの配置関係及び各信号を示した図である。
【図２】第１実施形態に係る回転検出装置の回路構成を示した図である。
【図３】比較例として、第１磁気検出素子と第３磁気検出素子との間隔がａ／２よりも小さい場合の回転検出装置とギアとの配置関係及び各信号を示した図である。
【図４】第２実施形態に係る回転検出装置とギアとの配置関係及び各信号を示した図である。
【図５】第２実施形態に係る回転検出装置の回路構成を示した図である。
【図６】第２実施形態に係る各磁気検出素子の配置の変形例を示した図である。
【図７】第２実施形態に係る各磁気検出素子の配置の変形例を示した図である。
【図８】第２実施形態に係る各磁気検出素子の配置の変形例を示した図である。
【図９】第２実施形態に係る各磁気検出素子の配置の変形例を示した図である。
【図１０】第２実施形態に係る各磁気検出素子の配置の変形例を示した図である。
【図１１】第２実施形態に係るバイアス磁石とセンサチップとの配置の変形例を示した図である。
【図１２】第３実施形態に係る回転検出装置とギアとの配置関係及び各信号を示した図である。
【図１３】第４実施形態に係る各磁気検出素子の配置を示した図である。
【図１４】第４実施形態に係る各磁気検出素子の配置の変形例を示した図である。
【図１５】第５実施形態に係る回転検出装置とギアとの配置関係及び各信号を示した図である。
【図１６】第５実施形態に係る回転検出装置の回路構成を示した図である。
【図１７】第６実施形態に係る各磁気検出素子の配置を示した図である。
【図１８】第６実施形態に係る各磁気検出素子の配置の変形例を示した図である。
【図１９】第７実施形態に係る回転検出装置と着磁ロータとの配置関係及び各信号を示した図である。
【図２０】第７実施形態に係る回転検出装置の変形例を示した図である。
【図２１】第７実施形態に係る回転検出装置の変形例を示した図である。
【図２２】第８実施形態に係る回転検出装置と着磁ロータとの配置関係及び各信号を示した図である。
【図２３】第８実施形態に係る回転検出装置の変形例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、各実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１８】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図を参照して説明する。回転検出装置は、例えば、車両のトランスミッションに組み込まれたギアの回転を検出する。図１に示されるように、回転検出装置１００は、ギア２００の外周部２０１に対向するように配置される。ギア２００は歯車型の回転体である。
【００１９】
ギア２００の外周部２０１には凸部２０２と凹部２０３とが回転方向に交互に設けられている。凸部２０２は、歯である。凸部２０２及び凹部２０３は、回転方向におけるギア２００の回転位置情報を示す。凸部２０２及び凹部２０３は、回転方向において、一定の幅を持っている。凸部２０２及び凹部２０３は、回転方向において、一定間隔で周期的に設けられている。なお、図１ではギア２００の外周部２０１の一部を直線状に展開して示している。
【００２０】
ここで、一定間隔をａと定義する。一定間隔ａは、ギア２００のギアピッチである。ギアピッチは、凸部２０２と凸部２０２との間隔である。具体的には、ギアピッチは、ギア２００の回転方向における凸部２０２の立ち上がりから隣の凸部２０２の立ち上がりまでである。あるいは、ギアピッチは、ギア２００の回転方向における凸部２０２の所定位置から隣の凸部２０２において所定位置に対応する位置までである。所定位置は、例えば、ギア２００の回転方向における凸部２０２の中心位置である。あるいは、ギアピッチは、ギア２００の回転方向における凸部２０２の立ち下がりから隣の凸部２０２の立ち下がりまでである。
【００２１】
すなわち、一定間隔ａは、ギア２００の回転方向における回転位置の繰り返しの周期である。つまり、回転位置情報がギア２００の外周部２０１に一定間隔ａで周期的に設けられている。
【００２２】
回転検出装置１００は、ＰＰＳ等の樹脂材料が樹脂成形されたことによって形成された図示しないケースを備える。ケースは、ギア２００側の先端部、周辺機構に固定される固定部、ハーネスが接続されるコネクタ部を有する。先端部の内部にセンシング部分が設けられている。
【００２３】
また、ケースは、先端部がギア２００の凸部２０２に対して所定のギャップを持つように、フランジ部を介して周辺機構に固定される。したがって、ギア２００が回転検出装置１００に対して移動する。回転検出装置１００は、センシング部分としてバイアス磁石１０１及びセンサチップ１０２を備える。
【００２４】
バイアス磁石１０１は、センサチップ１０２にバイアス磁界を印加することによりセンサチップ１０２の磁界の検出感度を一定分だけ上昇させる。バイアス磁石１０１は円筒状である。バイアス磁石１０１の中空部にはセンサチップ１０２が配置されている。
【００２５】
センサチップ１０２は、半導体チップとして構成されている。センサチップ１０２は、検出部１０３を備える。検出部１０３は、磁気抵抗素子を用いた磁気検出方式を採用している。検出部１０３は、ギア２００の回転によってギア２００の回転位置が変化することに伴って外周部２０１から受ける磁気的変化を検出する。具体的には、検出部１０３は、ギア２００の回転に伴って凹凸の位置に対応する信号を出力する。検出部１０３は、ギャップ方向においてギア２００の外周部２０１に対して所定のギャップを持って配置される。つまり、ギャップ方向とは、ギア２００の径方向である。
【００２６】
図１及び図２に示されるように、検出部１０３は、第１磁気検出素子１０４、第２磁気検出素子１０５、第３磁気検出素子１０６、第１オペアンプ１０７、第２オペアンプ１０８、及び第３オペアンプ１０９を備える。
【００２７】
各磁気検出素子１０４〜１０６は、ギア２００の回転に伴って抵抗値が変化する磁気抵抗素子対として構成されている。磁気抵抗素子対は、２つの抵抗部を有する。
【００２８】
磁気抵抗素子対は、センサチップ１０２の一面１１０に配置されている。なお、センサチップ１０２の一面１１０に配置されている場合とは、センサチップ１０２の一面１１０に直接配置されている場合だけでなく、一面１１０に形成された保護膜等の上に配置された場合も含まれる。
【００２９】
磁気抵抗素子対は、ハーフブリッジ回路として構成されている。具体的には、図２に示されるように、第１磁気検出素子１０４は、電源（Ｖｃｃ）とグランド（ＧＮＤ）との間に直列接続された２つの抵抗部によって構成されている。２つの抵抗部は、磁気抵抗素子１１１、１１２である。２つの抵抗部は、所定の配線パターンに形成されている。２つの配線パターンは、例えば四角形の領域に形成されている。
【００３０】
四角形の形状は、本実施形態では正方形である。もちろん、各磁気検出素子１０４〜１０６は、設計に応じて、長方形の領域に形成されても良い。また、各磁気検出素子１０４〜１０６が形成される領域の形状は同じでも良いし、１つだけが異なっていても良い。
【００３１】
第１磁気検出素子１０４は、ギア２００の回転に伴って各磁気抵抗素子１１１、１１２が磁場の影響を受けたときの抵抗値の変化を検出する。また、第１磁気検出素子１０４は、抵抗値の変化に基づいて、各磁気抵抗素子１１１、１１２の中点１１３の電圧を第１検出信号Ａとして出力する。
【００３２】
第２、第３磁気検出素子１０５、１０６についても第１磁気検出素子１０４と同じ構成である。第２磁気検出素子１０５は、２つの磁気抵抗素子１１４、１１５によって構成されている。第２磁気検出素子１０５は、各磁気抵抗素子１１４、１１５の中点１１６の電圧を第２検出信号Ｂとして出力する。第３磁気検出素子１０６は、２つの磁気抵抗素子１１７、１１８によって構成されている。第３磁気検出素子１０６は、各磁気抵抗素子１１７、１１８の中点１１９の電圧を第３検出信号Ｃとして出力する。
【００３３】
第１〜第３オペアンプ１０７〜１０９は、差動増幅器である。第１磁気検出素子１０４の中点１１３の中点電位をＡと定義すると共に、第２磁気検出素子１０５の中点１１６の中点電位をＢと定義する。第１オペアンプ１０７は、Ａ−Ｂを演算結果として出力する。第３磁気検出素子１０６の中点１１９の中点電位をＣと定義する。第２オペアンプ１０８は、Ｂ−Ｃを演算結果として出力する。
【００３４】
第３オペアンプ１０９は、第１オペアンプ１０７からＡ−Ｂを入力すると共に、第２オペアンプ１０８からＢ−Ｃを入力する。そして、第３オペアンプ１０９は、｛−（Ａ−Ｂ）−（Ｂ−Ｃ）｝を演算し、演算結果をメイン信号Ｓ１（＝２Ｂ−Ａ−Ｃ）として信号処理部１２０に出力する。
【００３５】
信号処理部１２０は、検出部１０３の検出結果に基づいて、ギア２００の回転位置情報を取得する回路部である。信号処理部１２０は、センサチップ１０２に形成されている。信号処理部１２０は、図示しない別の半導体チップに形成されていても良い。
【００３６】
信号処理部１２０は、閾値生成部１２１、コンパレータ１２２、及び制御部１２３を備えている。閾値生成部１２１は、電源（Ｖｃｃ）とグランド（ＧＮＤ）との間に直列接続された２つの抵抗１２４、１２５によって構成されている。各抵抗１２４、１２５の中点１２６の電位が２値化閾値とされる。２値化閾値はメイン信号Ｓ１を２値化するための閾値である。
【００３７】
コンパレータ１２２は、検出部１０３の第３オペアンプ１０９からメイン信号Ｓ１を入力する。コンパレータ１２２は、閾値生成部１２１から２値化閾値を入力する。そして、コンパレータ１２２は、メイン信号Ｓ１と２値化閾値とを比較してメイン信号Ｓ１を２値化した位置信号を生成する。
【００３８】
制御部１２３は、コンパレータ１２２から位置信号を回転位置情報をとして入力し、所定の信号処理を行う制御回路である。制御部１２３は、位置信号を出力端子１２７（Ｖｏｕｔ）を介して図示しない外部機器に出力する。
【００３９】
以上が、本実施形態に係る回転検出装置１００の全体構成である。なお、回転検出装置１００は外部機器に接続される電源端子１２８（Ｖｃｃ）及びグランド端子１２９（ＧＮＤ）を備えている。回転検出装置１００は、電源端子１２８及びグランド端子１２９を介して外部機器から電源供給される。
【００４０】
次に、センサチップ１０２における各磁気検出素子１０４〜１０６の配置について説明する。まず、図１に示されるように、ギャップ方向においては、各磁気検出素子１０４〜１０６は同じ位置である。
【００４１】
全ての磁気検出素子１０４〜１０６がバイアス磁石１０１の中空部に位置している。回転検出装置１００がギア２００の影響を受けない状況では、第２磁気検出素子１０５にはバイアス磁石１０１の中心軸に沿ったバイアス磁界が印加される。一方、第１磁気検出素子１０４及び第３磁気検出素子１０６にはバイアス磁石１０１の端部を巻き込むバイアス磁界が印加される。
【００４２】
また、第１磁気検出素子１０４及び第３磁気検出素子１０６は、ギア２００の回転方向において、ａの間隔を持って配置されている。すなわち、第１磁気検出素子１０４と第３磁気検出素子１０６との間隔は、ギアピッチと同じである。
【００４３】
第２磁気検出素子１０５は、ギア２００の回転方向において第１磁気検出素子１０４と第３磁気検出素子１０６との間に配置されている。本実施形態では、第２磁気検出素子１０５は、第１磁気検出素子１０４と第３磁気検出素子１０６との中間の位置に配置されている。したがって、第１磁気検出素子１０４と第２磁気検出素子１０５との間隔と、第２磁気検出素子１０５と第３磁気検出素子１０６との間隔は同じである。
【００４４】
各磁気検出素子１０４〜１０６の間隔は、ギア２００の回転方向における中心位置を基準としている。第１磁気検出素子１０４の中心位置と第３磁気検出素子１０６の中心位置とはａの間隔である。第１磁気検出素子１０４の中心位置と第２磁気検出素子１０５の中心位置とはａ／２の間隔である。第２磁気検出素子１０５の中心位置と第３磁気検出素子１０６の中心位置とはａ／２の間隔である。したがって、各磁気検出素子１０４〜１０６のレイアウトが異なっていたとしても、各磁気検出素子１０４〜１０６の間隔は明確に決まる。
【００４５】
なお、実際には、各磁気検出素子１０４〜１０６の間隔は、センサチップ１０２の一面１１０の一方向における中心位置を基準としている。一方向は、回転方向に沿った円弧の接線の方向である。
【００４６】
続いて、各磁気検出素子１０４〜１０６の信号について説明する。まず、第１磁気検出素子１０４は、回転位置情報と同じ周期の第１検出信号Ａを出力する。第３磁気検出素子１０６は、ギア２００の回転方向において、第１磁気検出素子１０４に対してａの間隔を持って配置されている。よって、第３磁気検出素子１０６は、第１検出信号Ａと同相の第３検出信号Ｃを出力する。第１検出信号Ａ及び第３検出信号Ｃは、凸部２０２の立ち下がりで振幅が最大値となる。また、第１検出信号Ａ及び第３検出信号Ｃは、凸部２０２の立ち上がりで振幅が最小値となる。
【００４７】
一方、第２磁気検出素子１０５は、ギア２００の回転方向において第１磁気検出素子１０４と第３磁気検出素子１０６との中間に配置されている。よって、第２磁気検出素子１０５は、第１検出信号Ａ及び第３検出信号Ｃに対して逆位相を持つ第２検出信号Ｂを出力する。第２検出信号Ｂは、凸部２０２の立ち上がりで振幅が最大値となる。また、第２検出信号Ｂは、凸部２０２の立ち下がりで振幅が最小値となる。
【００４８】
上述のように、検出部１０３は、第１検出信号Ａ、第２検出信号Ｂ、第３検出信号Ｃからメイン信号Ｓ１を取得する。メイン信号Ｓ１は、Ｓ１＝２Ｂ−Ａ−Ｃ＝２Ｂ−（Ａ＋Ｃ）である。すなわち、メイン信号Ｓ１は、第１演算信号と第２演算信号との差動信号である。
【００４９】
第１演算信号は、第２検出信号Ｂに基づくと共に、第２検出信号Ｂと同じ周期の信号である。第１演算信号の振幅は、第２検出信号Ｂの振幅の２倍である。すなわち、第１演算信号の振幅は、２Ｂである。
【００５０】
第２演算信号は、第１検出信号Ａ及び第３検出信号Ｃに基づくと共に第１演算信号に対して位相を持つ信号である。第２演算信号の振幅は、第１検出信号Ａの振幅と第３検出信号Ｃの振幅とが足された振幅である。すなわち、第２演算信号の振幅は、Ａ＋Ｃである。
【００５１】
第２検出信号Ｂと第１検出信号Ａ及び第３検出信号Ｃとは同じ周期の信号であると共に、逆位相の信号である。したがって、メイン信号Ｓ１の振幅は、第２演算信号の最大振幅と、第１検出信号Ａの振幅と第３検出信号Ｃの振幅とが足された最大振幅と、の差分である。このため、メイン信号Ｓ１の振幅を最大化することができる。
【００５２】
図１に示されるように、差動信号であるメイン信号Ｓ１は、ギア２００の一定間隔ａと同じ周期の信号である。また、メイン信号Ｓ１は、ギア２００の凸部２０２及び凹部２０３の凹凸構造に対応した波形の信号である。メイン信号Ｓ１は、ギア２００の凹部２０３と凸部２０２とエッジ部分で振幅が最大となる。つまり、メイン信号Ｓ１は、ギア２００の回転位置情報を示す信号である。
【００５３】
信号処理部１２０は、メイン信号Ｓ１と２値化閾値とを比較して２値化する。また、制御部１２３は、２値化した位置信号を信号処理すると共に、外部機器に出力する。
【００５４】
比較例として、図３に示されるように、第１磁気検出素子１０４と第３磁気検出素子１０６との間隔がａ／２よりも小さい場合がある。この場合、第１磁気検出素子１０４の第１検出信号Ａと第３磁気検出素子１０６の第３検出信号Ｃとの周期が逆位相に近くなる。このため、第２演算信号の振幅は、Ａ＋Ｃであるが、２つの振幅を打ち消し合う。第２演算信号の振幅は、第１演算信号の振幅よりも小さくなる。
【００５５】
その結果、第１演算信号と第２演算信号との差動が演算されると、第１演算信号の振幅が第２演算信号の振幅によって弱められる。したがって、メイン信号Ｓ１の振幅は、第１磁気検出素子１０４及び第３磁気検出素子１０６がａの間隔で配置された場合よりも小さくなる。
【００５６】
比較例に対し、本実施形態では第１磁気検出素子１０４及び第３磁気検出素子１０６がａの間隔を持って配置されている。これにより、第１検出信号Ａ及び第３検出信号Ｃをａの周期の信号として取得することができる。つまり、第２演算信号の振幅を最大化することができる。また、第２磁気検出素子１０５が第１磁気検出素子１０４と第３磁気検出素子１０６との中間に配置されている。これにより、第１演算信号と第２演算信号とを逆位相の関係にすることができる。つまり、第１演算信号と第２演算信号との差動の効果を最大化することができる。したがって、ギア２００における回転位置情報の一定間隔ａが狭くなったとしても、メイン信号Ｓ１の振幅を最大化することができるので、ギア２００に対する検出可能ギャップを確保することができる。
【００５７】
なお、第１磁気検出素子１０４と第３磁気検出素子１０６との間隔はａに完全一致することが好ましいが、完全一致でなくても良く、発明の効果が得られれば多少のずれは構わない。同様に、第２磁気検出素子１０５は第１磁気検出素子１０４と第３磁気検出素子１０６との中間の位置に配置されることが好ましいが、発明の効果が得られれば第１磁気検出素子１０４と第３磁気検出素子１０６との間に配置されていれば構わない。
【００５８】
変形例として、第２磁気検出素子１０５は第１磁気検出素子１０４と第３磁気検出素子１０６との中間に位置していなくても良い。但し、振幅の確保という観点から、第２磁気検出素子１０５の位置は発明の効果が得られる範囲であることが好ましい。
【００５９】
本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、ギア２００が特許請求の範囲の「回転体」に対応する。第１磁気検出素子１０４、第２磁気検出素子１０５、及び第３磁気検出素子１０６が特許請求の範囲の「第１磁気素子」、「第２磁気素子」、「第３磁気素子」に対応する。
【００６０】
また、第１検出信号Ａ、第２検出信号Ｂ、及び第３検出信号Ｃが特許請求の範囲の「第１信号」、「第２信号」、「第３信号」に対応する。メイン信号Ｓ１が特許請求の範囲の「差動信号」に対応する。
【００６１】
（第２実施形態）
本実施形態では、主に、第１実施形態と異なる部分について説明する。図４に示されるように、検出部１０３は、さらに、第４磁気検出素子１３０及び第５磁気検出素子１３１を有する。第４磁気検出素子１３０及び第５磁気検出素子１３１の構成は、各磁気検出素子１０４〜１０６と同様に、磁気抵抗素子対として構成されている。
【００６２】
第４磁気検出素子１３０及び第５磁気検出素子１３１は、ギア２００の回転方向において、第１磁気検出素子１０４と第３磁気検出素子１０６との間に配置されている。第４磁気検出素子１３０及び第５磁気検出素子１３１は、センサチップ１０２の一面１１０に正方形の領域に形成されている。第４磁気検出素子１３０及び第５磁気検出素子１３１は、設計に応じて、長方形の領域に形成されても良い。また、第４磁気検出素子１３０及び第５磁気検出素子１３１が形成される領域の形状は他と同じでも良いし、異なっていても良い。
【００６３】
また、第４磁気検出素子１３０及び第５磁気検出素子１３１は、ギア２００の回転方向において、ａ／２の間隔を持って配置されている。具体的には、第４磁気検出素子１３０及び第５磁気検出素子１３１は、ギア２００の回転方向における第４磁気検出素子１３０の中心位置と第５磁気検出素子１３１の中心位置とがａ／２の間隔を持って配置されている。
【００６４】
第４磁気検出素子１３０及び第５磁気検出素子１３１は、ギャップ方向において、第１磁気検出素子１０４、第２磁気検出素子１０５、及び第３磁気検出素子１０６と同じ位置に配置されている。
【００６５】
第２磁気検出素子１０５は、ギア２００の回転方向において、第４磁気検出素子１３０と第５磁気検出素子１３１との間に配置されている。よって、第４磁気検出素子１３０は、第１磁気検出素子１０４と第２磁気検出素子１０５との間に配置される。第５磁気検出素子１３１は、第２磁気検出素子１０５と第３磁気検出素子１０６との間に配置される。
【００６６】
図５に示されるように、第４磁気検出素子１３０は、２つの磁気抵抗素子１３２、１３３によって構成されている。各磁気抵抗素子１３２、１３３の中点１３４の電圧を第４検出信号Ｌとして出力する。第５磁気検出素子１３１は、２つの磁気抵抗素子１３５、１３６によって構成されている。第５磁気検出素子１３１は、各磁気抵抗素子１３５、１３６の中点１３７の電圧を第５検出信号Ｒとして出力する。
【００６７】
検出部１０３は、さらに、第４オペアンプ１３８を備える。第４オペアンプ１３８は、差動増幅器である。第４磁気検出素子１３０の中点１３４の中点電位をＬと定義すると共に、第５磁気検出素子１３１の中点１３７の中点電位をＲと定義する。第４オペアンプ１３８は、（Ｌ−Ｒ）を演算してその結果をＳ２として出力する。信号Ｓ２は、メイン信号Ｓ１に対して位相差を持った波形のサブ信号である。例えば、サブ信号Ｓ２は、ギア２００の凸部２０２の回転方向中心で振幅が最大となり、凹部２０３の回転方向中心で振幅が最小となる波形の信号である。
【００６８】
第１実施形態で示されたコンパレータ１２２を第１コンパレータ１２２とする。信号処理部１２０は、さらに、第２コンパレータ１３９を備える。第２コンパレータ１３９は、検出部１０３の第４オペアンプ１３８からサブ信号Ｓ２を入力すると共に閾値生成部１２１から２値化閾値を入力する。第２コンパレータ１３９は、サブ信号Ｓ２と２値化閾値とを比較してサブ信号Ｓ２を２値化した位相信号を生成する。
【００６９】
制御部１２３は、第１コンパレータ１２２から位置信号を回転位置情報として入力する。また、制御部１２３は、第２コンパレータ１３９から位相信号をギア２００の回転態様情報として入力する。回転態様情報とは、ギア２００の回転方向が正転であるかまたは逆転であるかを示す情報である。
【００７０】
制御部１２３は、回転位置情報及び回転態様情報に基づいてギア２００の回転方向が正転であるかまたは逆転であるかを判定する。制御部１２３は、位置信号及びギア２００の回転方向の情報を出力端子１２７（Ｖｏｕｔ）を介して図示しない外部機器に出力する。
【００７１】
次に、第４磁気検出素子１３０及び第５磁気検出素子１３１の信号について説明する。まず、図４に示されるように、第４磁気検出素子１３０は、一定間隔と同じ周期の第４検出信号Ｌを出力する。第４検出信号Ｌは、ギア２００の回転方向において、凸部２０２の幅中心で振幅が最大値となる。また、第４検出信号Ｌは、ギア２００の回転方向において、凹部２０３の幅中心で振幅が最小値となる。
【００７２】
第５磁気検出素子１３１は、ギア２００の回転方向において、第４磁気検出素子１３０に対してａ／２の間隔を持って配置されている。よって、第５磁気検出素子１３１は、第４検出信号Ｌと逆相であると共に一定間隔と同じ周期の第５検出信号Ｒを出力する。すなわち、第５検出信号Ｒは、ギア２００の回転方向において、凹部２０３の幅中心で振幅が最大値となる。また、第５検出信号Ｒは、ギア２００の回転方向において、凸部２０２の幅中心で振幅が最小値となる。
【００７３】
上述のように、検出部１０３は、第４検出信号Ｌ及び第５検出信号Ｒからサブ信号Ｓ２を取得する。サブ信号Ｓ２は、Ｓ２＝Ｌ−Ｒである。すなわち、サブ信号Ｓ２は、第４検出信号Ｌと第５検出信号Ｒとの差動信号である。この差動信号は、メイン信号Ｓ１に対して位相を持った信号である。
【００７４】
したがって、制御部１２３は、第４磁気検出素子１３０及び第５磁気検出素子１３１の検出結果に基づいて、メイン信号Ｓ１に対して位相を持ったサブ信号Ｓ２をギア２００の回転態様情報として取得する。
【００７５】
続いて、ギア２００の回転方向の判定について説明する。上述のように、信号処理部１２０は、メイン信号Ｓ１を２値化した位置信号を取得する。位置信号は、メイン信号Ｓ１の信号振幅が２値化閾値より大きい場合は例えばＨｉ、メイン信号Ｓ１の信号振幅が２値化閾値より小さい場合は例えばＬｏを示す。
【００７６】
また、信号処理部１２０は、サブ信号Ｓ２を２値化した位相信号を取得する。位相信号は、サブ信号Ｓ２の振幅が２値化閾値より大きい場合は例えばＨｉ、サブ信号Ｓ２の振幅が２値化閾値より小さい場合は例えばＬｏを示す。
【００７７】
随時、ギア２００の回転に伴ってメイン信号Ｓ１、サブ信号Ｓ２、位置信号、及び位相信号が生成され、位置信号及び位相信号が制御部１２３に入力される。そして、制御部１２３は、位置信号及び位相信号に基づいてギア２００の回転方向が正転であるかまたは逆転であるかを判定する。すなわち、信号処理部１２０は、回転位置情報及び回転態様情報に基づいてギア２００の回転方向を判定する。
【００７８】
具体的には、ギア２００の回転方向が正転の場合、時点Ｔ１の前後では、メイン信号Ｓ１の振幅が２値化閾値よりも大きくなる。このため、位置信号はＬｏからＨｉになる。また、サブ信号Ｓ２の信号振幅は２値化閾値よりも大きいので、２値化された位相信号はＨｉとなる。したがって、制御部１２３は、位置信号がＬｏからＨｉに立ち上がること、及び、位相信号がＨｉであることの両方を満たすことから、ギア２００は正転であると判定する。信号処理部１２０は、正転を示す信号として、時点Ｔ１で立ち下がる回転態様信号を外部機器に出力する。
【００７９】
一方、ギア２００の回転方向が逆転の場合、時点Ｔ１の前後では、メイン信号Ｓ１の振幅が２値化閾値よりも小さくなる。このため、位置信号はＨｉからＬｏになる。また、サブ信号Ｓ２の信号振幅は２値化閾値よりも大きいので、２値化された位相信号はＨｉとなる。したがって、制御部１２３は、位置信号がＨｉからＬｏに立ち下がること、及び、位相信号がＨｉであることの両方を満たすことから、ギア２００は逆転であると判定する。信号処理部１２０は、逆転を示す信号として、時点Ｔ１で立ち下がると共に正転の場合よりもパルス幅が大きい回転態様信号を外部機器に出力する。上記の判定は、時点Ｔ２等の他の時点においても同じである。
【００８０】
以上、説明したように、検出部１０３は５つの素子１０４〜１０６、１３０、１３１を備える。また、第４磁気検出素子１３０及び第５磁気検出素子１３１がａ／２の間隔を持って配置されているので、第４検出信号Ｌ及び第５検出信号Ｒを逆相の信号として取得することができる。このため、第４検出信号Ｌと第５検出信号Ｒとの差動信号であるサブ信号Ｓ２の振幅を最大化することができる。したがって、ギア２００における回転位置情報の一定間隔ａが狭くなったとしても、サブ信号Ｓ２の振幅を最大化することができるので、ギア２００の回転方向の判定性を向上できる。
【００８１】
変形例として、５つの素子１０４〜１０６、１３０、１３１はバイアス磁石１０１によって発生する磁界に対応して配置されても良い。例えば、図６に示されるように、センサチップ１０２の全体がバイアス磁石１０１の中空部に位置する場合、凹状の磁力等高線の一つに沿うように、５つの素子１０４〜１０６、１３０、１３１が配置される。第１磁気検出素子１０４及び第３磁気検出素子１０６、第４磁気検出素子１３０及び第５磁気検出素子１３１、第２磁気検出素子１０５の順に中空部の内側に位置する。図６の配置は、センサチップ１０２がバイアス磁石１０１の中空部に位置するので、外乱に強いというメリットがある。
【００８２】
また、図７に示されるように、センサチップ１０２の全体がバイアス磁石１０１の中空部の外に位置する場合、凸状の磁力等高線の一つに沿うように、５つの素子１０４〜１０６、１３０、１３１が配置される。第１磁気検出素子１０４及び第３磁気検出素子１０６、第４磁気検出素子１３０及び第５磁気検出素子１３１、第２磁気検出素子１０５の順にバイアス磁石１０１から離れて位置する。図７の配置は、センサチップ１０２がバイアス磁石１０１よりもギア２００に近いので、信号の振幅の振れを大きくすることができる。
【００８３】
変形例として、図８に示されるように、５つの素子１０４〜１０６、１３０、１３１がＷ状に配置されていても良い。すなわち、第１磁気検出素子１０４、第２磁気検出素子１０５、第３磁気検出素子１０６が第４磁気検出素子１３０及び第５磁気検出素子１３１よりもギア２００側に配置される。
【００８４】
あるいは、図９に示されるように、５つの素子１０４〜１０６、１３０、１３１がＭ状に配置されていても良い。すなわち、第２磁気検出素子１０５、第４磁気検出素子１３０、第５磁気検出素子１３１が第１磁気検出素子１０４及び第３磁気検出素子１０６よりもギア２００側に配置される。図８及び図９の配置は、第１磁気検出素子１０４と第３磁気検出素子１０６とがａの間隔を確保できない場合に有効である。
【００８５】
変形例として、図１０に示されるように、第２磁気検出素子１０５は、第１磁気検出素子１０４、第３磁気検出素子１０６、第４磁気検出素子１３０、及び第５磁気検出素子１３１よりもギア２００の外周部２０１から離れた位置に配置されても良い。第１磁気検出素子１０４、第３磁気検出素子１０６、第４磁気検出素子１３０、及び第５磁気検出素子１３１は、ギャップ方向において同じ位置に配置される。
【００８６】
変形例として、図１１に示されるように、センサチップ１０２の一部がバイアス磁石１０１の中空部に位置していても良い。この場合、センサチップ１０２のうち５つの素子１０４〜１０６、１３０、１３１が配置された部分がバイアス磁石１０１の中空部の外に位置する。図１１の配置では、信号の振幅の振れを大きくすると共に、外乱に対する耐性を確保できる。
【００８７】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第４磁気検出素子１３０、第５磁気検出素子１３１が特許請求の範囲の「第４磁気素子」、「第５磁気素子」に対応する。第４検出信号Ｌ、第５検出信号Ｒが特許請求の範囲の「第４信号」、「第５信号」に対応する。サブ信号Ｓ２が特許請求の範囲の「差動信号に対して位相を持った信号」に対応する。
【００８８】
（第３実施形態）
本実施形態では、主に、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。図１２に示されるように、検出部１０３は、ホール素子を用いた磁気検出方式を採用している。したがって、５つの素子１０４〜１０６、１３０、１３１は、ホール素子として構成されている。
【００８９】
バイアス磁石１０１は、円柱状の形状を持つ。本実施形態では、バイアス磁石１０１のＮ極がギア２００に位置している。センサチップ１０２は、一面１１０がギア２００側を向くように、バイアス磁石１０１の端面の上方に配置される。ギア２００が回転すると、各素子１０４〜１０６、１３０、１３１の位置に対応して検出信号が最大となる。
【００９０】
本実施形態では、信号処理部１２０は、第４検出信号Ｌと第５検出信号Ｒとの差動信号をメイン信号Ｓ３（＝Ｌ−Ｒ）として取得する。第４検出信号Ｌは、ギア２００の凸部２０２の立ち上がりで振幅が最大値となる。また、第４検出信号Ｌは、凸部２０２の立ち下がりで振幅が最小値となる。第５検出信号Ｒは、第４検出信号Ｌに対して逆位相の振幅となる。また、信号処理部１２０は、第１検出信号Ａ、第２検出信号Ｂ、及び第３検出信号Ｃからサブ信号Ｓ４（＝２Ｂ−Ａ−Ｃ）を取得する。
【００９１】
制御部１２３が、位置信号及び位相信号を取得する処理、及び、ギア２００の回転方向を判定する処理は、第２実施形態と同じである。また、第１、第２実施形態と同じ効果が得られる。以上のように、ホール素子を採用した場合でも、ギア２００の回転位置及び回転方向を取得することができる。
【００９２】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、メイン信号Ｓ３が特許請求の範囲の「差動信号」に対応する。サブ信号Ｓ４が特許請求の範囲の「差動信号に対して位相を持った信号」に対応する。
【００９３】
（第４実施形態）
本実施形態では、主に、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。図１３に示されるように、検出部１０３は、第１磁気検出素子１０４、第２磁気検出素子１０５、第３磁気検出素子１０６、及び第５磁気検出素子１３１を有する。第５磁気検出素子１３１は、ギア２００の回転方向において、第２磁気検出素子１０５と第３磁気検出素子１０６との間に配置されている。つまり、検出部１０３は、４つの素子を有する。
【００９４】
信号処理部１２０は、第１実施形態と同様に、メイン信号Ｓ５（＝２Ｂ−Ａ−Ｃ）を取得する。また、信号処理部１２０は、第１磁気検出素子１０４及び第５磁気検出素子１３１の検出結果に基づいてメイン信号Ｓ５に対して位相を持ったサブ信号Ｓ６をギア２００の回転態様情報として取得する。サブ信号Ｓ６は、Ｓ６＝Ａ−Ｒである。すなわち、サブ信号Ｓ６は、第１検出信号Ａと第５検出信号Ｒとの差動信号である。
【００９５】
制御部１２３が、位置信号及び位相信号を取得する処理、及び、ギア２００の回転方向を判定する処理は、第２実施形態と同じである。また、第１、第２実施形態と同じ効果が得られる。以上のように、４素子としても、ギア２００の回転位置及び回転方向を取得することができる。
【００９６】
変形例として、図１４に示されるように、検出部１０３は、第５磁気検出素子１３１ではなく、第４磁気検出素子１３０を有していても良い。第４磁気検出素子１３０は、ギア２００の回転方向において、第１磁気検出素子１０４と第２磁気検出素子１０５との間に配置される。
【００９７】
この場合、信号処理部１２０は、上記と同様に、メイン信号Ｓ７（＝２Ｂ−Ａ−Ｃ）を取得する。また、信号処理部１２０は、第３磁気検出素子１０６及び第４磁気検出素子１３０の検出結果に基づいて、Ｌ−Ｃをサブ信号Ｓ８として取得する。すなわち、サブ信号Ｓ８は、第４検出信号Ｌと第３検出信号Ｃとの差動信号である。このように、第４磁気検出素子１３０が採用されても構わない。
【００９８】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第５磁気検出素子１３１が特許請求の範囲の「第４磁気素子」に対応する。メイン信号Ｓ５、Ｓ７が特許請求の範囲の「差動信号」に対応する。サブ信号Ｓ６、Ｓ８が特許請求の範囲の「差動信号に対して位相を持った信号」に対応する。
【００９９】
（第５実施形態）
本実施形態では、主に、第１〜第４実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、回転検出装置１００は、２つの素子によってギア２００の回転位置を検出する。このため、図１５及び図１６に示されるように、検出部１０３は、第４磁気検出素子１３０及び第５磁気検出素子１３１を有する。第４磁気検出素子１３０及び第５磁気検出素子１３１の配置及び信号は、第２実施形態と同じである。
【０１００】
信号処理部１２０は、第４検出信号Ｌと第５検出信号Ｒとのメイン信号Ｓ９（＝Ｌ−Ｒ）を一定間隔と同じ周期の回転位置情報として取得する。すなわち、第２コンパレータ１３９は、検出部１０３の第４オペアンプ１３８からメイン信号Ｓ９を入力すると共に閾値生成部１２１から２値化閾値を入力する。第２コンパレータ１３９は、メイン信号Ｓ９と２値化閾値とを比較してメイン信号Ｓ９を２値化した位置信号を生成する。
【０１０１】
以上の構成によると、第４磁気検出素子１３０及び第５磁気検出素子１３１がａ／２の間隔を持って配置されているので、第４検出信号Ｌ及び第５検出信号Ｒを逆相の信号として取得することができる。このため、第４検出信号Ｌと第５検出信号Ｒとのメイン信号Ｓ９の振幅を最大化することができる。したがって、ギア２００における回転位置情報の一定間隔ａが狭くなったとしても、ギア２００に対する検出可能ギャップを確保することができる。
【０１０２】
また、検出部１０３において、電源が供給される素子が２つで済む。よって、回転検出装置１００の電力消費を抑えることができる。
【０１０３】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第４磁気検出素子１３０が特許請求の範囲の「第１磁気素子」に対応する。第５磁気検出素子１３１が特許請求の範囲の「第２磁気素子」に対応する。第４検出信号Ｌ、第５検出信号Ｒが特許請求の範囲の「第１信号」及び「第２信号」に対応する。メイン信号Ｓ９が特許請求の範囲の「差動信号」に対応する。
【０１０４】
（第６実施形態）
本実施形態では、主に、第５実施形態と異なる部分について説明する。図１７に示されるように、検出部１０３は、第１磁気検出素子１０４、第２磁気検出素子１０５、第４磁気検出素子１３０、及び第５磁気検出素子１３１を有する。第４磁気検出素子１３０は、ギア２００の回転方向において、第１磁気検出素子１０４と第２磁気検出素子１０５との間に配置されている。つまり、検出部１０３は、４つの素子を有する。
【０１０５】
信号処理部１２０は、第１磁気検出素子１０４、第２磁気検出素子１０５、及び第５磁気検出素子１３１の検出結果に基づいてメイン信号Ｓ１０（＝２Ｂ−Ａ−Ｒ）を取得する。また、信号処理部１２０は、第４磁気検出素子１３０及び第５磁気検出素子１３１の検出結果に基づいてメイン信号Ｓ１０に対して位相を持ったサブ信号Ｓ１１をギア２００の回転態様情報として取得する。サブ信号Ｓ１１は、Ｓ１１＝Ｌ−Ｒである。すなわち、サブ信号Ｓ１１は、第４検出信号Ｌと第５検出信号Ｒとの差動信号である。
【０１０６】
制御部１２３が、位置信号及び位相信号を取得する処理、及び、ギア２００の回転方向を判定する処理は、第２実施形態と同じである。また、第１、第２実施形態と同じ効果が得られる。以上のように、４素子としても、ギア２００の回転位置及び回転方向を取得することができる。なお、Ｓ１１をメイン信号とし、Ｓ１０をサブ信号としても良い。
【０１０７】
変形例として、図１８に示されるように、検出部１０３は、第２磁気検出素子１０５及び第３磁気検出素子１０６を有していても良い。第５磁気検出素子１３１は、ギア２００の回転方向において、第２磁気検出素子１０５と第３磁気検出素子１０６との間に配置される。
【０１０８】
この場合、信号処理部１２０は、第２磁気検出素子１０５、及び第３磁気検出素子１０６、及び第４磁気検出素子１３０の検出結果に基づいてメイン信号Ｓ１２（＝２Ｂ−Ｌ−Ｃ）を取得する。また、信号処理部１２０は、第４磁気検出素子１３０及び第５磁気検出素子１３１の検出結果に基づいて、Ｌ−Ｒをサブ信号Ｓ１３として取得する。すなわち、サブ信号Ｓ１３は、第４検出信号Ｌと第５検出信号Ｒとの差動信号である。このように、第２磁気検出素子１０５及び第３磁気検出素子１０６が採用されても構わない。なお、Ｓ１３をメイン信号とし、Ｓ１２をサブ信号としても良い。
【０１０９】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第１磁気検出素子１０４が特許請求の範囲の「第３磁気素子」に対応する。第２磁気検出素子１０５が特許請求の範囲の「第３磁気素子」または「第４磁気素子」に対応する。また、第３磁気検出素子１０６が特許請求の範囲の「第４磁気素子」に対応する。メイン信号Ｓ１０、Ｓ１２が特許請求の範囲の「差動信号に対して位相を持った信号」に対応する。Ｓ１１、Ｓ１３をメイン信号とした場合、メイン信号Ｓ１１、Ｓ１３が特許請求の範囲の「差動信号」に対応する。
【０１１０】
（第７実施形態）
本実施形態では、主に、上記各実施形態と異なる部分について説明する。図１９に示されるように、本実施形態では、検出対象である回転体は着磁ロータ２０４である。着磁ロータ２０４は、第１磁極２０５と第２磁極２０６とを有する。第１磁極２０５はＮ極である。第２磁極２０６はＳ極である。着磁ロータ２０４は、外周部２０７の周方向にＮ極とＳ極とが交互に磁化された円板状の回転体である。
【０１１１】
なお、図１９では着磁ロータ２０４の外周部２０１の一部を直線状に展開して示している。また、第１磁極２０５がＳ極であり、第２磁極２０６がＮ極であっても良い。
【０１１２】
一定間隔ａは、着磁ロータ２０４の回転方向における第１磁極２０５の中心位置から次の第１磁極２０５の中心位置までの長さである。一定間隔ａは、第２磁極２０６の中心位置から次の第２磁極２０６の中心位置までの長さとしても良い。あるいは、一定間隔ａは、第１磁極２０５と第２磁極２０６との境界から次の第１磁極２０５と第２磁極２０６との境界までの長さとしても良い。
【０１１３】
したがって、第１磁気検出素子１０４と第３磁気検出素子１０６とは、ａの間隔を持って配置されている。同様に、第４磁気検出素子１３０と第５磁気検出素子１３１とは、ａ／２の間隔を持って配置されている。各素子１０４〜１０６、１３０、１３１の配置は第２実施形態と同じである。
【０１１４】
なお、各素子１０４〜１０６、１３０、１３１として、ＧＭＲ素子（Giant Magneto Resistance；ＧＭＲ）が用いられる。各素子１０４〜１０６、１３０、１３１は、ＴＭＲ素子（Tunneling Magneto Resistance；ＴＭＲ）あるいはＡＭＲ素子（Anisotropic Magneto  Resistance；ＡＭＲ）でも良い。
【０１１５】
センサチップ１０２は、全体がバイアス磁石１０１の外に位置する。つまり、センサチップ１０２は、着磁ロータ２０４の外周部２０７とバイアス磁石１０１との間に位置する。バイアス磁石１０１は、Ｎ極側が着磁ロータ２０４の外周部２０７側に向けられる。なお、バイアス磁石１０１は、Ｓ極側が着磁ロータ２０４の外周部２０７側に向けられていても良い。
【０１１６】
着磁ロータ２０４の回転方向において、第１検出信号Ａ及び第３検出信号Ｃは、第１磁極２０５から第２磁極２０６に切り替わる境界で振幅が最大値となる。また、第１検出信号Ａ及び第３検出信号Ｃは、第２磁極２０６から第１磁極２０５に切り替わる境界で振幅が最小値となる。第２検出信号Ｂは、第２磁極２０６から第１磁極２０５に切り替わる境界で振幅が最大値となる。また、第２検出信号Ｂは、第１磁極２０５から第２磁極２０６に切り替わる境界で振幅が最小値となる。
【０１１７】
着磁ロータ２０４の回転方向において、第４検出信号Ｌは、第２磁極２０６の幅中心で振幅が最大となる。また、第４検出信号Ｌは、第１磁極２０５の幅中心で振幅が最小値となる。第５検出信号Ｒは、第１磁極２０５の幅中心で振幅が最大値となる。第５検出信号Ｒは、第２磁極２０６の幅中心で振幅が最小値となる。また、第５検出信号Ｒは、第１磁極２０５の幅中心で振幅が最大値となる。
【０１１８】
信号処理部１２０は、第２実施形態と同様に、メイン信号Ｓ１４（＝２Ｂ−Ａ−Ｃ）及びサブ信号Ｓ１５（＝Ｌ−Ｒ）を取得する。また、制御部１２３は、位置信号、及び位相信号を取得する。
【０１１９】
そして、制御部１２３は、着磁ロータ２０４の回転方向が正転の場合、時点Ｔ３の前後では、メイン信号Ｓ１４の振幅が２値化閾値よりも大きくなる。このため、位置信号はＬｏからＨｉになる。また、サブ信号Ｓ１５の信号振幅は２値化閾値よりも小さいので、２値化された位相信号はＬｏとなる。したがって、制御部１２３は、位置信号がＬｏからＨｉに立ち上がること、及び、位相信号がＬｏであることの両方を満たすことから、着磁ロータ２０４は正転であると判定する。信号処理部１２０は、正転を示す信号として、時点Ｔ３で立ち下がる回転態様信号を外部機器に出力する。
【０１２０】
一方、着磁ロータ２０４の回転方向が逆転の場合、時点Ｔ３の前後では、メイン信号Ｓ１４の振幅が２値化閾値よりも小さくなる。このため、位置信号はＨｉからＬｏになる。また、サブ信号Ｓ１５の信号振幅は２値化閾値よりも小さいので、２値化された位相信号はＬｏとなる。したがって、制御部１２３は、位置信号がＨｉからＬｏに立ち下がること、及び、位相信号がＬｏであることの両方を満たすことから、着磁ロータ２０４は逆転であると判定する。信号処理部１２０は、逆転を示す信号として、時点Ｔ３で立ち下がると共に正転の場合よりもパルス幅が大きい回転態様信号を外部機器に出力する。
【０１２１】
以上のように、回転体として着磁ロータ２０４を採用しても良い。本実施形態においても、第１、第２実施形態と同じ効果が得られる。
【０１２２】
変形例として、図２０及び図２１に示されるように、回転検出装置１００は、バイアス磁石１０１を備えていなくても良い。図２０は、各素子１０４〜１０６、１３０、１３１として、ＧＭＲ素子またはＴＭＲ素子が用いられる場合を示している。この場合、着磁ロータ２０４の回転方向において、第１検出信号Ａ及び第３検出信号Ｃは、第１磁極２０５の幅中心で振幅が最大値となる。第２検出信号Ｂは、第２磁極２０６の幅中心で振幅が最大値となる。第４検出信号Ｌは、第１磁極２０５から第２磁極２０６に切り替わる境界で振幅が最大値となる。信号処理部１２０は、第２実施形態と同様に、メイン信号Ｓ１６（＝２Ｂ−Ａ−Ｃ）及びサブ信号Ｓ１７（＝Ｌ−Ｒ）を取得する。
【０１２３】
図２１は、各素子１０４〜１０６、１３０、１３１として、ＡＭＲ素子が用いられる場合を示している。この場合、上記に対して一定間隔の定義が異なる。ここでは、一定間隔をｂと定義する。一定間隔ｂは、着磁ロータ２０４の回転方向において、第１磁極２０５の幅中心と第２磁極２０６の幅中心との長さである。第１磁気検出素子１０４と第３磁気検出素子１０６とは、ｂの間隔を持って配置される。同様に、第４磁気検出素子１３０と第５磁気検出素子１３１とは、ｂ／２の間隔を持って配置される。この場合、着磁ロータ２０４の回転方向において、第１検出信号Ａ及び第３検出信号Ｃは、第２磁極２０６の幅中心で振幅がゼロとなる。第２検出信号Ｂは、第１磁極２０５と第２磁極２０６との境界で振幅がゼロとなる。第４検出信号Ｌは、第２磁極２０６の幅中心で振幅が最大値となる。第５検出信号Ｒは、第１磁極２０５と第２磁極２０６との境界で振幅が最大値となる。信号処理部１２０は、第２実施形態と同様に、メイン信号Ｓ１８（＝２Ｂ−Ａ−Ｃ）及びサブ信号Ｓ１９（＝Ｌ−Ｒ）を取得する。
【０１２４】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、着磁ロータ２０４が特許請求の範囲の「回転体」に対応する。メイン信号Ｓ１４、Ｓ１６が特許請求の範囲の「差動信号」に対応する。サブ信号Ｓ１５、Ｓ１７が特許請求の範囲の「差動信号に対して位相を持った信号」に対応する。
【０１２５】
（第８実施形態）
本実施形態では、主に、第７実施形態と異なる部分について説明する。図２２に示されるように、第３実施形態と同様に、検出部１０３は、ホール素子を用いた磁気検出方式を採用している。
【０１２６】
本実施形態では、着磁ロータ２０４の回転方向において、第１検出信号Ａ及び第３検出信号Ｃは、第１磁極２０５の幅中心で振幅が最大値となる。また、第１検出信号Ａ及び第３検出信号Ｃは、第２磁極２０６の幅中心で振幅が最小値となる。第２検出信号Ｂは、第２磁極２０６の幅中心で振幅が最大値となる。また、第２検出信号Ｂは、第１磁極２０５の幅中心で振幅が最小値となる。
【０１２７】
着磁ロータ２０４の回転方向において、第４検出信号Ｌは、第１磁極２０５から第２磁極２０６に切り替わる境界で振幅が最大となる。また、第４検出信号Ｌは、第２磁極２０６から第１磁極２０５に切り替わる境界で振幅が最小値となる。第５検出信号Ｒは、第２磁極２０６から第１磁極２０５に切り替わる境界で振幅が最大値となる。また、第５検出信号Ｒは、第１磁極２０５から第２磁極２０６に切り替わる境界で振幅が最小値となる。
【０１２８】
信号処理部１２０は、第２実施形態と同様に、メイン信号Ｓ２０（＝２Ｂ−Ａ−Ｃ）及びサブ信号Ｓ２１（＝Ｌ−Ｒ）を取得する。また、制御部１２３が、位置信号及び位相信号を取得する処理、及び、着磁ロータ２０４の回転方向を判定する処理は、第２実施形態と同じである。さらに、第１、第２実施形態と同じ効果が得られる。以上のように、ホール素子を採用しても良い。
【０１２９】
変形例として、図２３に示されるように、回転検出装置１００は、バイアス磁石１０１を備えていなくても良い。
【０１３０】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、メイン信号Ｓ２０、Ｓ２２が特許請求の範囲の「差動信号」に対応する。サブ信号Ｓ２１、Ｓ２３が特許請求の範囲の「差動信号に対して位相を持った信号」に対応する。
【０１３１】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、実施可能な他の構成とすることもできる。例えば、ギア２００や着磁ロータ２０４は、回転の基準位置を示す部分が設けられていても良い。
【０１３２】
回転体が着磁ロータ２０４の場合においても、第５実施形態と同様に、２素子を採用しても良い。もちろん、第１実施形態と同様に、３素子を採用しても良い。また、第６実施形態と同様に、４素子を採用しても良い。
【０１３３】
回転検出装置１００は、車両のトランスミッションに組み込まれたギアや着磁ロータに限られず、車両の他の部品の回転や、車両以外の回転体の検出に用いられても良い。
【符号の説明】
【０１３４】
１０１                          バイアス磁石
１０３                          検出部
１０４〜１０６、１３０、１３１  磁気検出素子
１２０                          信号処理部
２００                          ギア
２０１、２０７                  外周部
２０４                          着磁ロータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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