(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の回転を検知するための磁界センサであって、
第１および第２の平行主表面を有する半導体基板と、
前記半導体基板の上に配置された複数の磁界検知素子であって、前記半導体基板の前記第１の主表面に対して平行のｘｙ平面内に方向成分を有する磁界に応答する個々の複数の磁界検知素子出力信号を生成するように構成され、前記ｘｙ平面がｘ方向および前記ｘ方向に対して直角のｙ方向を有する、複数の磁界検知素子と、
前記半導体基板の上に配置されたｘｙ方向成分回路であって、前記複数の磁界検知素子出力信号を表す第１の中間信号を受け取るように結合され、かつ前記磁界センサからの第１の出力信号として、前記ｘｙ平面内の前記磁界の前記方向成分の角度を示すｘｙ角度信号を生成するように構成されたｘｙ方向成分回路と、
前記半導体基板の上に配置された回転速度検知回路であって、前記ｘｙ角度信号を表す信号を受け取るように結合され、かつ前記磁界センサからの第２の出力信号として、前記物体の回転速度を示す回転速度信号を生成するように構成された回転速度検知回路と、
前記半導体基板の上に配置された電力コントローラであって、前記回転速度信号を受け取るように結合され、速度閾値を受け取るように結合され、前記回転速度信号と前記速度閾値を比較するように構成され、かつ前記比較に応じて第１および第２の状態を有する速度閾値モード制御信号を生成するように構成され、前記速度閾値モード制御信号が前記第１の状態になると連続動作モードが実行され、前記速度閾値モード制御信号が前記第２の状態になると不連続動作モードが実行され、前記不連続動作モード中、前記磁界センサの実質的な部分が周期的にパワーオンおよびオフし、前記連続動作モードにおいて、前記磁界センサが連続的にパワーオンする、電力コントローラと、
前記半導体基板の上に配置された複数の不揮発性メモリレジスタであって、第１の時間における前記ｘｙ角度信号から引き出される現在の角度値を記憶するように構成され、かつ前記第１の時間に先行する第２の時間における前記ｘｙ角度信号から引き出される先行角度値を記憶するように構成された、複数の不揮発性メモリレジスタと、
不揮発性の電力制御先行角度レジスタであって、前記半導体基板の上に配置され、かつ前記ｘｙ角度信号から引き出される電力制御先行角度値を記憶するように構成され、前記電力制御先行角度値が、前記磁界センサの最後のパワーダウンにおける前記ｘｙ角度信号の値を示す、不揮発性の電力制御先行角度レジスタと、
方向検出器回路であって、前記半導体基板の上に配置され、前記現在の角度値を受け取るように結合され、前記電力制御先行角度値を受け取るように結合され、かつ前記現在の角度値と前記電力制御先行角度値を比較して、前記磁界センサからの第３の出力信号として、前記物体の回転の方向を示す方向信号を生成するように構成された方向検出器回路と
を備える磁界センサ。
【請求項２】
前記複数の磁界検知素子が円形垂直ホール（ＣＶＨ）構造として配置され、前記複数の磁界検知素子の各々が、前記半導体基板の前記第１の主表面の共通円形打込み領域の上に配置された前記ＣＶＨ構造の個々の垂直ホール素子である、請求項１に記載の磁界センサ。
【請求項３】
前記回転速度検知回路が、
減算回路であって、前記現在の角度値を受け取るように結合され、前記先行角度値を受け取るように結合され、かつ前記現在の角度値を表す値と前記先行角度値を表す値との差を計算して差値を生成するように構成された減算回路
を備える、請求項２に記載の磁界センサ。
【請求項４】
前記回転速度検知回路が、
除算回路であって、前記差値を受け取るように結合され、時間値を受け取るように結合され、かつ前記差値を前記時間値で割って前記回転速度信号を生成するように構成された除算回路
をさらに備える、請求項３に記載の磁界センサ。
【請求項５】
ゼロ度および１８０度検出器回路であって、前記半導体基板の上に配置され、前記現在の角度値を受け取るように結合され、前記電力制御先行角度値を受け取るように結合され、かつ前記現在の角度値と前記電力制御先行角度値を比較して、ゼロ度を横切って回転する前記物体を少なくとも示す交差信号を生成するように構成されたゼロ度および１８０度検出器回路
をさらに備える、請求項４に記載の磁界センサ。
【請求項６】
回転計数器回路であって、前記半導体基板の上に配置され、前記方向信号を受け取るように結合され、前記交差信号を受け取るように結合され、前記方向信号および前記交差信号を使用して、前記磁界センサからの第４の出力信号として、前記物体の回転数の計数を示す回転計数信号を生成するように構成され、前記回転数の前記計数が、第１の方向に生じる前記物体の回転を合計し、かつ第２の異なる方向に生じる前記物体の回転を減算することによって引き出される、回転計数器回路
をさらに備える、請求項５に記載の磁界センサ。
【請求項７】
前記減算回路が、前記方向信号および前記交差信号を受け取るように結合され、前記減算回路が、前記方向信号または前記交差信号のうちの少なくとも１つを使用して、前記現在の角度値または前記先行角度値のうちの少なくとも１つを反転させるべきかどうかを識別して、前記現在の角度値を反転させることによって前記現在の角度値を表す前記値を生成するか、または前記先行角度値を反転させることによって前記先行角度値を表す前記値を生成するように構成され、前記現在の角度値を反転させることは前記現在の角度値の符号を変化させることに対応し、前記先行角度値を反転させることは前記先行角度値の符号を変化させることに対応する、請求項５に記載の磁界センサ。
【請求項８】
前記ｘｙ方向成分プロセッサが、
帯域通過フィルタであって、前記複数の磁界検知素子出力信号を表す第２の中間信号を受け取るように結合され、かつフィルタリングされた信号を生成するように構成された帯域通過フィルタと、
計数回路であって、前記フィルタリングされた信号を受け取るように結合され、クロック信号を受け取るように結合され、かつ前記クロック信号の位相と前記フィルタリングされた信号の位相を比較して前記ｘｙ角度信号を提供するように構成された計数回路と
を備える、請求項２に記載の磁界センサ。
【請求項９】
前記フィルタリングされた信号が、前記ｘｙ平面内の前記磁界の前記方向成分の前記角度に応答する位相を有するＡＣ信号成分を含む、請求項８に記載の磁界センサ。
【請求項１０】
前記半導体基板の上に配置された電力制御回路をさらに備え、前記電力制御回路が、
第１および第２の状態を有する時限信号を生成するように構成されたタイマであって、前記不連続動作モードにおいて、前記磁界センサは、前記時限信号の前記第１の状態に応答して前記磁界センサの前記実質的な部分をパワーアップし、前記時限信号の前記第２の状態に応答して前記実質的な部分をパワーダウンするように動作可能である、タイマを備える、請求項１に記載の磁界センサ。
【請求項１１】
前記電力制御回路が、ゲートであって、前記時限信号を受け取るように結合され、前記速度閾値モード制御信号を受け取るように結合され、かつ前記時限信号が前記第１の状態である一方で前記速度閾値モード制御信号が前記第１の状態である場合、前記磁界センサの前記実質的な部分をパワーアップするように構成されたゲートをさらに備える、請求項１０に記載の磁界センサ。
【請求項１２】
前記複数の垂直ホール素子が複数の組合せで駆動され、処理され、個々の組合せが複数の垂直ホール素子の異なるグループからなり、複数の垂直ホール素子の個々のグループが所定の数の垂直ホール素子を有する、請求項２に記載の磁界センサ。
【請求項１３】
複数の垂直ホール素子の個々のグループが多重化され、複数の垂直ホール素子の個々のグループの異なるグループがそれぞれ異なる時間に個々の電流を受け取るように結合される、請求項１２に記載の磁界センサ。
【請求項１４】
磁界センサに使用される方法であって、
前記磁界センサ内で、半導体基板の上に配置された対応する複数の磁界検知素子を使用して複数の磁界検知素子出力信号を生成するステップであって、前記複数の磁界検知素子出力信号が、前記半導体基板の第１の主表面に対して平行のｘｙ平面内に方向成分を有する磁界に応答し、前記ｘｙ平面がｘ方向および前記ｘ方向に対して直角のｙ方向を有する、ステップと、
前記磁界センサ内で、前記複数の磁界検知素子出力信号を示す第１の中間信号に応答して、前記磁界センサからの第１の出力信号として、前記ｘｙ平面内の前記方向成分の角度を示すｘｙ角度信号を生成するステップと、
前記磁界センサ内で、前記ｘｙ角度信号を表す信号に応答して、前記磁界センサからの第２の出力信号として、前記物体の回転速度を示す回転速度信号を生成するステップと、
前記磁界センサ内で、前記回転速度信号を速度閾値と比較するステップと、
前記磁界センサ内で、前記回転速度信号と前記速度閾値の前記比較に応じて、第１および第２の状態を有する速度閾値モード制御信号を生成するステップであって、前記速度閾値モード制御信号が前記第１の状態になると連続動作モードが実行され、前記速度閾値モード制御信号が前記第２の状態になると不連続動作モードが実行され、前記不連続動作モード中、前記磁界センサの実質的な部分が周期的にパワーオンおよびオフし、前記連続動作モードにおいて、前記磁界センサが連続的にパワーオンする、ステップと、
前記磁界センサ内で、第１の不揮発性メモリレジスタにおいて、第１の時間における前記ｘｙ角度信号から引き出される現在の角度値を記憶するステップと、
前記磁界センサ内で、第２の不揮発性メモリレジスタにおいて、前記第１の時間に先行する第２の時間における前記ｘｙ角度信号から引き出される先行角度値を記憶するステップと、
不揮発性メモリデバイスにおいて、前記ｘｙ角度信号から引き出される電力制御先行角度値を記憶するステップであって、前記電力制御先行角度値が、前記磁界センサの最後のパワーダウンの時間における前記ｘｙ角度信号の値を表す、ステップと、
前記磁界センサ内で、前記現在の角度値と前記電力制御先行角度値を比較して、前記磁界センサからの第３の出力信号として、前記物体の回転の方向を示す方向信号を生成するステップと
を含む方法。
【請求項１５】
前記複数の磁界検知素子が円形垂直ホール（ＣＶＨ）構造として配置され、前記複数の磁界検知素子の各々が、前記半導体基板の前記第１の主表面の共通円形打込み領域の上に配置された前記ＣＶＨ構造の個々の垂直ホール素子である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記回転速度信号を生成するステップが、
前記現在の角度値を表す値と前記先行角度値を表す値との差を計算して差値を生成するステップ
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記回転速度信号を生成するステップが、
前記差値を時間値で割って前記回転速度信号を生成するステップ
をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記磁界センサ内で、前記現在の角度値と前記電力制御先行角度値を比較して、ゼロ度を横切って回転する前記物体を少なくとも示す交差信号を生成するステップ
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記磁界センサ内で、前記方向信号および前記交差信号を使用して、前記磁界センサからの第４の出力信号として、前記物体の回転数の計数を示す回転計数信号を生成するステップであって、前記回転数の計数が、第１の方向に生じる前記物体の回転を合計し、かつ第２の異なる方向に生じる前記物体の回転を減算することによって引き出される、ステップ
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記差を前記計算するステップが、
前記磁界センサ内で、前記方向信号または前記交差信号のうちの少なくとも１つを使用して、前記現在の角度値または前記先行角度値のうちの少なくとも１つを反転させるべきかどうかを識別して、前記現在の角度値を反転させることによって前記現在の角度値を表す前記値を生成するか、または前記先行角度値を反転させることによって前記先行角度値を表す前記値を生成するステップであって、前記現在の角度値を反転させることは前記現在の角度値の符号を変化させることに対応し、前記先行角度値を反転させることは前記先行角度値の符号を変化させることに対応する、ステップ
を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記ｘｙ角度信号を前記生成するステップが、
前記複数の磁界検知素子出力信号を表す第２の中間信号をフィルタリングしてフィルタリングされた信号を生成するステップと、
クロック信号の位相と前記フィルタリングされた信号の位相を比較して前記ｘｙ角度信号を提供するステップと
を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記フィルタリングされた信号が、前記ｘｙ平面内の前記磁界の前記方向成分の前記角度に応答する位相を有するＡＣ信号成分を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記磁界センサ内で、第１および第２の状態を有する時限信号を生成するステップであって、前記不連続動作モードのとき、前記磁界センサは、前記時限信号の前記第１の状態に応答して前記磁界センサの前記実質的な部分をパワーアップし、前記時限信号の前記第２の状態に応答して前記実質的な部分をパワーダウンするように動作可能である、ステップ
をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２４】
前記時限信号が前記第１の状態である一方で前記速度閾値モード制御信号が前記第１の状態である場合、前記磁界センサの前記実質的な部分をパワーアップするステップ
をさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
物体の回転を検知するための磁界センサであって、
半導体基板の上に配置された電力制御回路を備え、前記電力制御回路が、
第１および第２の状態を有する時限信号を生成するように構成されたタイマであって、前記磁界センサの一部が前記時限信号の前記第１の状態に応答してパワーアップし、不連続動作モードに対応する前記時限信号の前記第２の状態に応答してパワーダウンするタイマと、
前記半導体基板の上に配置された電力コントローラであって、前記物体の回転速度を示す回転速度信号を受け取るように結合され、速度閾値を受け取るように結合され、前記回転速度信号と前記速度閾値を比較するように構成され、かつ前記比較に応じて第１および第２の状態を有する速度閾値モード制御信号を生成するように構成され、前記速度閾値モード制御信号の前記第１の状態は、前記磁界センサを、前記磁界センサの前記部分が連続的にパワーオンされる連続動作モードにし、前記速度閾値モード制御信号の前記第２の状態は、前記磁界センサの前記部分を、不連続動作モードで前記時限信号によって制御されるようにする、電力コントローラと、
前記半導体基板の上に配置された複数の不揮発性メモリレジスタであって、第１の時間における前記ｘｙ角度信号から引き出される現在の角度値を記憶するように構成され、かつ前記第１の時間に先行する第２の時間における前記ｘｙ角度信号から引き出される先行角度値を記憶するように構成された、複数の不揮発性メモリレジスタと、
不揮発性の電力制御先行角度レジスタであって、前記半導体基板の上に配置され、かつ前記ｘｙ角度信号から引き出される電力制御先行角度値を記憶するように構成され、前記電力制御先行角度値が、前記磁界センサの最後のパワーダウンにおける前記ｘｙ角度信号の値を示す、不揮発性の電力制御先行角度レジスタと、
方向検出器回路であって、前記半導体基板の上に配置され、前記現在の角度値を受け取るように結合され、前記電力制御先行角度値を受け取るように結合され、かつ前記現在の角度値と前記電力制御先行角度値を比較して、前記磁界センサからの第３の出力信号として、前記物体の回転の方向を示す方向信号を生成するように構成された方向検出器回路と
を備える、磁界センサ。
【請求項２６】
前記半導体基板の上に配置された複数の不揮発性メモリレジスタであって、第１の時間における前記ｘｙ角度信号から引き出される前記現在の角度値を記憶するように構成され、かつ前記第１の時間に先行する第２の時間における前記ｘｙ角度信号から引き出される前記先行角度値を記憶するように構成され、前記第１の時間と前記第２の時間との間の期間の間、前記磁界センサは、前記不連続動作モードで前記磁界センサの前記実質的な部分をパワーオフするように動作可能である、複数の不揮発性メモリレジスタをさらに備える請求項１に記載の磁界センサ。
【請求項２７】
複数の不揮発性メモリレジスタにおいて、第１の時間における前記ｘｙ角度信号から引き出される前記現在の角度値を記憶するステップ及び前記第１の時間に先行する第２の時間における前記ｘｙ角度信号から引き出される前記先行角度値を記憶するステップと、
前記第１の時間と前記第２の時間との間の期間の間、前記不連続動作モードで前記磁界センサの実質的な部分をパワーオフするステップと
をさらに含む請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、磁界センサに関し、より詳細には、目標物体（target object）の回転の角度および回転の速度を表す出力信号を提供することができる磁界センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁界検知素子は、様々な用途に使用することができる。一用途では、磁界検知素子を使用して、磁界の方向すなわち磁界の方向の角度を検出することができる。他の用途では、磁界検知素子を使用して電流を検知することができる。現在のあるタイプのセンサは、電流を運ぶ導体の近傍にホール効果磁界検知素子を使用している。
【０００３】
平面ホール素子および垂直ホール素子は、知られているタイプの磁界検知素子である。平面ホール素子には、この平面ホール素子が形成されている基板の表面に対して直角の磁界に応答する傾向がある。垂直ホール素子には、この垂直ホール素子が形成されている基板の表面に対して平行の磁界に応答する傾向がある。
【０００４】
他のタイプの磁界検知素子も知られている。例えば、複数の垂直ホール素子を含んだ、いわゆる「円形垂直ホール」（ＣＶＨ）検知素子が知られており、また、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ２００８／１４５６６２号パンフレットとして英語言語で公告されている、２００８年５月２８日出願の「Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  ｉｎ  ａ  Ｐｌａｎｅ（平面内の磁界の方向を測定するための磁界センサ）」という名称のＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０５６５１７号に記載されており、この出願およびその国際公開公報は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。ＣＶＨ検知素子は、基板内の共通円形打込み領域の上に配置された垂直ホール素子の円形構造である。このＣＶＨ検知素子を使用して、基板の平面内の磁界の方向（すなわち角度）（および任意選択で強度）を検知することができる。
【０００５】
様々なパラメータが、磁界検知素子および磁界検知素子を使用している磁界センサの性能を特性化している。これらのパラメータには、感度、つまり磁気検知素子が遭遇する磁界の変化に応答した磁界検知素子の出力信号の変化、および直線性、つまり磁界検知素子の出力信号が磁界に正比例して変化する程度が含まれている。また、これらのパラメータには、磁界検知素子からの出力信号であって、磁界検知素子がゼロ磁界に遭遇してもゼロ磁界を表さない出力信号によって特性化されるオフセットが同じく含まれている。
【０００６】
上記ＣＶＨ検知素子は、関連する回路と共に動作させることができ、それにより磁界の方向の角度を表す出力信号を提供することができる。したがって以下で説明するように、磁石が、いわゆる「目標物体」、例えばエンジンのカム軸に配置されるか、さもなければ結合される場合、ＣＶＨ検知素子を使用して、目標物体の回転の角度を表す出力信号を提供することができる。
【０００７】
しかし、ＣＶＨ検知素子は、磁界の角度を表す出力信号を提供することができる一要素、すなわち角度センサでもある。例えば角度センサは、複数の個別の垂直ホール素子または複数の磁気抵抗素子を使用して提供することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
角度センサからの出力信号を処理して、磁界（すなわち目標物体）の角度と、同じく目標物体の、好ましくは一般的な単位、例えば１分当たりの回転数（ＲＰＭ）の単位における回転の速度の両方を表す出力信号を提供することができる回路が提供されることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、角度センサからの出力信号を処理して、磁界（すなわち目標物体）の角度と、同じく目標物体の、好ましくは一般的な単位、例えば１分当たりの回転数（ＲＰＭ）の単位における回転の速度の両方を表す出力信号を提供することができる回路が提供される。
【００１０】
本発明の一態様によれば、物体の回転を検知するための磁界センサは、第１および第２の平行主表面を有する半導体基板を含む。また、磁界センサは、半導体基板の上に配置された複数の磁界検知素子を同じく含む。これらの複数の磁界検知素子は、半導体基板の第１の主表面に対して平行のｘｙ平面内に方向成分を有する磁界に応答する個々の複数の磁界検知素子出力信号を生成するように構成されている。ｘｙ平面は、ｘ方向およびこのｘ方向に対して直角のｙ方向を有している。また、磁界センサは、半導体基板の上に配置されたｘｙ方向成分回路であって、複数の磁界検知素子出力信号を表す第１の中間信号を受け取るように結合され、かつ磁界センサからの第１の出力信号として、ｘｙ平面内の磁界の方向成分の角度を表すｘｙ角度信号を生成するように構成されたｘｙ方向成分回路を同じく含む。また、磁界センサは、半導体基板の上に配置された回転速度検知回路であって、ｘｙ角度信号を示す信号を受け取るように結合され、かつ磁界センサからの第２の出力信号として、物体の回転速度を示す回転速度信号を生成するように構成された回転速度検知回路を同じく含む。
【００１１】
磁界センサのいくつかの実施形態では、複数の磁界検知素子は円形垂直ホール（ＣＶＨ）構造として配置され、これらの複数の磁界検知素子の各々は、半導体基板の第１の主表面の共通円形打込み領域の上に配置されたＣＶＨ構造の個々の垂直ホール素子である。
【００１２】
磁界センサのいくつかの実施形態では、磁界センサは、半導体基板の上に配置された複数のメモリレジスタであって、第１の時間におけるｘｙ角度信号から引き出される現在の角度値を記憶するように構成され、かつ第１の時間に先行する第２の時間におけるｘｙ角度信号から引き出される先行角度値を記憶するように構成された複数のメモリレジスタをさらに備えている。
【００１３】
磁界センサのいくつかの実施形態では、上記回転速度検知回路は、減算回路であって、現在の角度値を受け取るように結合され、先行角度値を受け取るように結合され、かつ現在の角度値を表す値と先行角度値を表す値との差を計算して差値を生成するように構成された減算回路を備えている。
【００１４】
磁界センサのいくつかの実施形態では、上記回転速度検知回路は、除算回路であって、差値を受け取るように結合され、時間値を受け取るように結合され、かつ差値を時間値で割って回転速度信号を生成するように構成された除算回路をさらに備えている。
【００１５】
磁界センサのいくつかの実施形態では、磁界センサは、電力制御先行角度レジスタであって、導体基板の上に配置され、かつｘｙ角度信号から引き出される電力制御先行角度値を記憶するように構成され、電力制御先行角度値は、先行時間におけるｘｙ角度信号の値を示す電力制御先行角度レジスタと、方向検出器回路であって、半導体基板の上に配置され、現在の角度値を受け取るように結合され、電力制御先行角度値を受け取るように結合され、かつ現在の角度値と電力制御先行角度値を比較して、磁界センサからの第３の出力信号として、物体の回転の方向を示す方向信号を生成するように構成された方向検出器回路とをさらに備えている。
【００１６】
磁界センサのいくつかの実施形態では、磁界センサは、ゼロ度および１８０度検出器回路であって、半導体基板の上に配置され、現在の角度値を受け取るように結合され、電力制御先行角度値を受け取るように結合され、かつ現在の角度値と電力制御先行角度値を比較して、ゼロ度を横切って回転する物体を少なくとも示す交差信号を生成するように構成されたゼロ度および１８０度検出器回路をさらに備えている。
【００１７】
磁界センサのいくつかの実施形態では、磁界センサは、回転計数器回路であって、半導体基板の上に配置され、方向信号を受け取るように結合され、交差信号を受け取るように結合され、方向出力信号および交差信号を使用して、それにより磁界センサからの第４の出力信号として、物体の回転数の計数を示す回転計数信号を生成するように構成された回転計数器回路をさらに備え、回転数の計数は、第１の方向に生じる物体の回転を合計し、かつ第２の異なる方向に生じる物体の回転を減算することによって引き出される。
【００１８】
磁界センサのいくつかの実施形態では、減算回路は、方向信号および交差信号を受け取るように同じく結合されており、また、減算回路は、方向信号または交差信号のうちの少なくとも１つを使用して、現在の角度値または先行角度値のうちの少なくとも１つを反転させるべきかどうかを識別して、現在の角度値を反転させることによって現在の角度値を表す値を生成するか、または先行角度値を反転させることによって先行角度値を表す値を生成するように構成されている。
【００１９】
磁界センサのいくつかの実施形態では、ｘｙ方向成分プロセッサは、帯域通過フィルタであって、複数の磁界検知素子出力信号を表す第２の中間信号を受け取るように結合され、かつフィルタリングされた信号を生成するように構成された帯域通過フィルタと、計数回路であって、フィルタリングされた信号を受け取るように結合され、クロック信号を受け取るように結合され、かつクロック信号の位相とフィルタリングされた信号の位相を比較してｘｙ角度信号を提供するように構成された計数回路とを備えている。
【００２０】
磁界センサのいくつかの実施形態では、フィルタリングされた信号には、ｘｙ平面内の磁界の方向成分の角度に応答する位相を有するＡＣ信号成分が含まれている。
【００２１】
磁界センサのいくつかの実施形態では、磁界センサは、半導体基板の上に配置された電力制御回路をさらに備えており、電力制御回路は、第１および第２の状態を有する時限信号を生成するように構成されたタイマを備えており、磁界センサの一部は、時限信号の第１の状態に応答してパワーアップし、また、時限信号の第２の状態に応答してパワーダウンする。
【００２２】
磁界センサのいくつかの実施形態では、磁界センサは、電力コントローラであって、半導体基板の上に配置され、回転速度信号を受け取るように結合され、速度閾値を受け取るように結合され、回転速度信号と速度閾値を比較するように構成され、かつ比較に応じて第１および第２の状態を有する速度閾値モード制御信号を生成するように構成された電力コントローラをさらに備えている。
【００２３】
磁界センサのいくつかの実施形態では、電力制御回路は、ゲートであって、時限信号を受け取るように結合され、速度閾値モード制御信号を受け取るように結合され、かつ時限信号が第１の状態であるとともに、速度閾値モード制御信号が第１の状態である場合、磁界センサの上記部分をパワーアップするように構成されたゲートをさらに備えている。
【００２４】
磁界センサのいくつかの実施形態では、複数の垂直ホール素子は、複数の組合せで駆動され、処理され、個々の組合せは、複数の垂直ホール素子の異なるグループからなり、複数の垂直ホール素子の個々のグループは、所定の数の垂直ホール素子を有している。
【００２５】
磁界センサのいくつかの実施形態では、複数の垂直ホール素子の個々のグループは多重化されており、複数の垂直ホール素子の個々のグループは、それぞれ異なる時間に個々の電流を受け取るように結合されている。
【００２６】
本発明の他の態様によれば、磁界センサに使用される方法は、磁界センサ内で、半導体基板の上に配置された対応する複数の磁界検知素子を使用して複数の磁界検知素子出力信号を生成するステップを含む。複数の磁界検知素子出力信号は、半導体基板の第１の主表面に対して平行のｘｙ平面内に方向成分を有する磁界に応答する。ｘｙ平面は、ｘ方向およびこのｘ方向に対して直角のｙ方向を有している。また、上記方法は、複数の磁界検知素子出力信号を示す第１の中間信号に応答して、磁界センサ内で、磁界センサからの第１の出力信号として、ｘｙ平面内の方向成分の角度を表すｘｙ角度信号を生成するステップを同じく含む。また、上記方法は、ｘｙ角度信号を表す信号に応答して、磁界センサ内で、磁界センサからの第２の出力信号として、物体の回転速度を示す回転速度信号を生成するステップを同じく含む。
【００２７】
上記方法のいくつかの実施形態では、複数の磁界検知素子は円形垂直ホール（ＣＶＨ）構造として配置され、これらの複数の磁界検知素子の各々は、半導体基板の第１の主表面の共通円形打込み領域の上に配置されたＣＶＨ構造の個々の垂直ホール素子である。
【００２８】
上記方法のいくつかの実施形態では、上記方法は、磁界センサ内で、第１の時間におけるｘｙ角度信号から引き出される現在の角度値を記憶するステップと、磁界センサ内で、第１の時間に先行する第２の時間におけるｘｙ角度信号から引き出される先行角度値を記憶するステップをさらに含む。
【００２９】
上記方法のいくつかの実施形態では、回転速度信号を生成するステップは、現在の角度値を表す値と先行角度値を表す値との差を計算して差値を生成するステップを含む。
【００３０】
上記方法のいくつかの実施形態では、回転速度信号を生成するステップは、差値を時間値で割って回転速度信号を生成するステップをさらに含む。
【００３１】
上記方法のいくつかの実施形態では、上記方法は、磁界センサ内で、ｘｙ角度信号から引き出される電力制御先行角度値を記憶するステップであって、電力制御先行角度値が先行時間におけるｘｙ角度信号の値を示すステップと、磁界センサ内で、現在の角度値と電力制御先行角度値を比較して磁界センサからの第３の出力信号として、物体の回転の方向を示す方向信号を生成するステップをさらに含む。
【００３２】
上記方法のいくつかの実施形態では、上記方法は、磁界センサ内で、現在の角度値と電力制御先行角度値を比較してゼロ度を横切って回転する物体を少なくとも示す交差信号を生成するステップをさらに含む。
【００３３】
上記方法のいくつかの実施形態では、上記方法は、磁界センサ内で、方向出力信号および交差信号を使用して磁界センサからの第４の出力信号として、物体の回転数の計数を示す回転計数信号を生成するステップをさらに含み、回転数の計数は、第１の方向に生じる物体の回転を合計し、かつ第２の異なる方向に生じる物体の回転を減算することによって引き出される。
【００３４】
上記方法のいくつかの実施形態では、差を計算するステップは、磁界センサ内で、方向信号または交差信号のうちの少なくとも１つを使用して、現在の角度値または先行角度値のうちの少なくとも１つを反転させるべきかどうかを識別し、現在の角度値を反転させることによって現在の角度値を表す値を生成するか、または先行角度値を反転させることによって先行角度値を表す値を生成するステップを含む。
【００３５】
上記方法のいくつかの実施形態では、ｘｙ角度信号を生成するステップは、複数の磁界検知素子出力信号を表す第２の中間信号をフィルタリングしてフィルタリングされた信号を生成するステップと、クロック信号の位相とフィルタリングされた信号の位相を比較してｘｙ角度信号を提供するステップを含む。
【００３６】
上記方法のいくつかの実施形態では、フィルタリングされた信号には、ｘｙ平面内の磁界の方向成分の角度に応答する位相を有するＡＣ信号成分が含まれている。
【００３７】
上記方法のいくつかの実施形態では、上記方法は、磁界センサ内で、第１および第２の状態を有する時限信号を生成するステップをさらに含み、磁界センサの一部は、時限信号の第１の状態に応答してパワーアップし、また、時限信号の第２の状態に応答してパワーダウンする。
【００３８】
上記方法のいくつかの実施形態では、上記方法は、磁界センサ内で、回転速度信号と速度閾値を比較するステップと、磁界センサ内で、回転速度信号と速度閾値の比較に応じて第１および第２の状態を有する速度閾値モード制御信号を生成するステップをさらに含む。
【００３９】
上記方法のいくつかの実施形態では、上記方法は、時限信号が第１の状態であるとともに、速度閾値モード制御信号が第１の状態である場合、磁界センサの上記部分をパワーアップするステップをさらに含む。
【００４０】
本発明の他の態様によれば、物体の回転を検知するための磁界センサは、半導体基板の上に配置された電力制御回路を含む。電力制御回路は、第１および第２の状態を有する時限信号を生成するように構成されたタイマを含み、磁界センサの一部は、時限信号の第１の状態に応答してパワーアップし、また、時限信号の第２の状態に応答してパワーダウンする。
【００４１】
上記磁界センサのいくつかの実施形態では、磁界センサは、電力コントローラであって、半導体基板の上に配置され、物体の回転速度を示す回転速度信号を受け取るように結合され、速度閾値を受け取るように結合され、回転速度信号と速度閾値を比較するように構成され、かつ比較に応じて第１および第２の状態を有する速度閾値モード制御信号を生成するように構成された電力コントローラをさらに備え、速度閾値制御信号が第１の状態になると、磁界センサは連続動作モードになって磁界センサの上記部分が連続的にパワーオンされ、また、速度閾値制御信号が第２の状態になると、磁界センサの上記部分は、時限信号によって不連続動作モードで制御される。
【００４２】
本発明の前述の特徴ならびに本発明自体は、図面についての以下の詳細な説明からより完全に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】複数の垂直ホール素子が共通打込み領域の上に円形に配置された円形垂直ホール（ＣＶＨ）検知素子、およびＣＶＨ検知素子の近傍に配置された２極磁石を示す図である。
【図１Ａ】複数の他の磁界検知素子を示す図である。
【図２】図１のＣＶＨ検知素子または図１Ａの検知素子によって生成することができる出力信号を示すグラフである。
【図３】目標物体の回転の角度を表す信号を提供するように動作させることができる角度検知回路、目標物体の回転の速度を表す信号を提供するように動作させることができる速度検知回路、および任意選択で目標物体の回転の方向を表す出力信号を提供するように動作させることができる方向検知回路、ならびに目標物体の回転の回転計数を表す信号を提供するように動作させることができる回転計数回路を有し、磁界センサの一部に対するパワーオンおよびパワーオフをサイクルさせるための電力制御回路をさらに有する磁界センサを示すブロック図である。
【図３−１】目標物体の回転の角度を表す信号を提供するように動作させることができる角度検知回路、目標物体の回転の速度を表す信号を提供するように動作させることができる速度検知回路、および任意選択で目標物体の回転の方向を表す出力信号を提供するように動作させることができる方向検知回路、ならびに目標物体の回転の回転計数を表す信号を提供するように動作させることができる回転計数回路を有し、磁界センサの一部に対するパワーオンおよびパワーオフをサイクルさせるための電力制御回路をさらに有する磁界センサを示すブロック図である。
【図４】目標物体の回転速度を計算するためのステップを含む、図３の磁界センサが使用することができる方法を示す流れ図である。
【図５】目標物体の回転速度を計算するために使用することができる方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本発明を説明する前に、いくつかの前置きの概念および専門用語について説明する。
【００４５】
本明細書において使用されているように、「磁界検知素子」という用語は、磁界を検知することができる様々な電子要素を記述するために使用されている。磁界検知素子は、それらに限定されないが、ホール効果素子、磁気抵抗素子または磁気トランジスタであってもよい。知られているように、異なるタイプのホール効果素子が存在しており、例えば平面ホール素子、垂直ホール素子および円形ホール素子が存在している。同じく知られているように、異なるタイプの磁気抵抗素子が存在しており、例えば巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）素子、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）センサおよび磁気トンネル接合（ＭＴＪ）が存在している。
【００４６】
垂直ホール素子は、基板内の共通円形打込み領域の上にいわゆる円形垂直ホール（ＣＶＨ）検知素子を配置することができる。
【００４７】
知られているように、上で説明した磁界検知素子のうちのいくつかには、磁界検知素子を支持している基板に対して平行の最大感度軸を有する傾向があり、また、上で説明した磁界検知素子のそれ以外の磁界検知素子には、磁界検知素子を支持している基板に対して直角の最大感度軸を有する傾向がある。詳細には、平面ホール素子には、基板に対して直角の感度軸を有する傾向があり、一方、磁気抵抗素子および垂直ホール素子（円形垂直ホール（ＣＶＨ）検知素子を含む）には、基板に対して平行の感度軸を有する傾向がある。
【００４８】
本明細書において使用されているように、「磁界センサ」という用語は、概して、他の回路と組み合わせて磁界検知素子を使用している回路を記述するために使用されている。磁界センサは、それらに限定されないが、磁界の方向の角度を検知する角度センサ、電流を運ぶ導体によって運ばれる電流によって生成される磁界を検知する電流センサ、強磁性物体の近接を検知する磁気スイッチ、強磁性物品、例えば輪形磁石の磁気領域の通過を検知する回転検出器、および磁界の磁界密度を検知する磁界センサを始めとする様々な用途に使用されている。
【００４９】
以下の例では、複数の垂直ホール素子を有する円形垂直ホール（ＣＶＨ）磁界検知素子が説明されているが、同じまたは同様の技法および回路は、磁界の方向を示す角度、すなわち磁石が取り付けられる目標物体の回転角度を検出する方法で配置される任意のタイプの磁界検知素子に適用されることを理解されたい。
【００５０】
図１を参照すると、円形垂直ホール（ＣＶＨ）検知素子１２は、基板（図示せず）内に円形打込み領域１８を含む。ＣＶＨ検知素子１２は複数の垂直ホール素子を有しており、そのうちの垂直ホール素子１２ａは一例にすぎない。共通円形打込み領域１８の上に複数の垂直ホール素子コンタクトが配置されている。個々の垂直ホール素子は、複数のホール素子コンタクト（例えば４個または５個のコンタクト）を有している。個々の垂直ホール素子コンタクトは、基板内の円形打込み領域１８中に拡散したコンタクト拡散領域の上の金属コンタクトからなっていてもよい。
【００５１】
ＣＶＨ検知素子１２内の、例えば５個の隣接するコンタクトを有することができる特定の垂直ホール素子（例えば１２ａ）は、これらの５個のコンタクトのうちのいくつか、例えば４個を隣の垂直ホール素子（例えば１２ｂ）と共有することができる。したがって隣の垂直ホール素子は、先行する垂直ホール素子から１つのコンタクトだけシフトさせることができる。このような１つのコンタクト分のシフトの場合、垂直ホール素子の数は、垂直ホール素子コンタクトの数、例えば３２に等しいことは理解されよう。しかしながら、隣の垂直ホール素子は、先行する垂直ホール素子から複数のコンタクト分だけシフトさせることも可能であり、その場合、ＣＶＨ検知素子内に存在している垂直ホール素子コンタクトより少ない垂直ホール素子が存在することも同じく理解されよう。
【００５２】
垂直ホール素子０の中心はｘ軸２０に沿って配置されており、また、垂直ホール素子８の中心はｙ軸２２に沿って配置されている。例示的ＣＶＨ検知素子１２には、３２個の垂直ホール素子および３２個の垂直ホール素子コンタクトが存在している。しかしながら、ＣＶＨは、３２個より多い、あるいは３２個より少ない垂直ホール素子を有することができ、また、３２個より多い、あるいは３２個より少ない垂直ホール素子コンタクトを有することができる。
【００５３】
いくつかの用途では、北側１４ａおよび南側１４ｂを有する円形磁石１４をＣＶＨ１２の上に配置することができる。この円形磁石１４には、北側１４ａから南側１４ｂに向かう方向を有する磁界１６を生成する傾向があり、図１には、この方向は、ｘ軸２０に対して約４５度の方向に示されている。
【００５４】
いくつかの用途では、円形磁石１４は、回転する目標物体、例えば自動車カム軸の自動車舵取り軸に機械的に結合され、ＣＶＨ検知素子１２に対して回転する。この構造の場合、ＣＶＨ検知素子１２は、以下で説明する電子回路と相俟って、磁石１４の回転の角度、すなわち磁石が結合される目標物体の回転の角度に関連する信号を生成することができる。
【００５５】
次に図１Ａを参照すると、複数の磁界検知素子３０ａ〜３０ｈは、概括的には任意のタイプの磁界検知素子であってもよい。これらの磁界検知素子３０ａ〜３０ｈは、例えば個別の垂直ホール素子または個別の磁気抵抗素子であってもよい。これらの素子は、図３に関連して以下で説明する電子回路と同じ電子回路または同様の電子回路に結合することができる。また、これらの磁界検知素子３０ａ〜３０ｈの近傍に配置された、図１の磁石１４と同じ磁石または同様の磁石を存在させることも可能である。
【００５６】
次に図２を参照すると、グラフ５０は、ＣＶＨ検知素子、例えば図１のＣＶＨ検知素子１２の周りのＣＶＨ垂直ホール素子位置ｎの単位のスケールの水平軸を有している。また、グラフ５０は、ミリボルトの単位の大きさのスケールの垂直軸を同じく有している。垂直軸は、ＣＶＨ検知素子の複数の垂直ホール素子からの出力信号レベルを表している。
【００５７】
グラフ５０には、４５度の方向を示す図１の磁界を使用して取ったＣＶＨの複数の垂直ホール素子からの出力信号レベルを表す信号５２が含まれている。
【００５８】
図１を簡単に参照すると、上で説明したように、垂直ホール素子０の中心はｘ軸２０に沿っており、また、垂直ホール素子８の中心はｙ軸２２に沿っている。例示的ＣＶＨ検知素子１２には、３２個の垂直ホール素子コンタクトおよび対応する３２個の垂直ホール素子が存在しており、個々の垂直ホール素子は、複数の垂直ホール素子コンタクト、例えば５個のコンタクトを有している。他の実施形態では、６４個の垂直ホール素子コンタクトおよび対応する６４個の垂直ホール素子が存在している。
【００５９】
図２では、正の最大信号は、位置４を中心とする垂直ホール素子から達成され、この垂直ホール素子は、位置４における垂直ホール素子の垂直ホール素子コンタクト（例えば５個のコンタクト）間で引かれる線が磁界に対して直角になるよう、図１の磁界１６と整列している。負の最大信号は、位置２０を中心とする垂直ホール素子から達成され、この垂直ホール素子も、位置２０における垂直ホール素子の垂直ホール素子コンタクト（例えば５個のコンタクト）間で引かれる線が磁界に対して同じく直角になるよう、図１の磁界１６と同じく整列している。
【００６０】
正弦波５４は、信号５２の理想的な挙動をより明確に示すために提供されている。信号５２は、垂直ホール素子オフセットに起因する変化を有しており、垂直ホール素子オフセットには、個々の素子のオフセット誤差に応じて素子出力信号を正弦波５４に対して幾分か無作為に過剰に大きくし、あるいは過剰に小さくする傾向がある。オフセット信号誤差は望ましくない。
【００６１】
図１のＣＶＨ検知素子１２の全動作および図２の信号５２の生成については、上で説明した、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ２００８／１４５６６２号パンフレットとして英語言語で公告されている、２００８年５月２８日出願の「Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  ｉｎ  ａ  Ｐｌａｎｅ（平面内の磁界の方向を測定するための磁界センサ）」という名称のＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０５６５１７号により詳細に記載されている。
【００６２】
ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０５６５１７号から理解されるように、個々の垂直ホール素子の複数のコンタクトの複数のグループは、個々の垂直ホール素子から裁断出力信号を生成するための多重化すなわち裁断構成（chopped arrangement）に使用することができる。次に、隣接する複数の垂直ホール素子コンタクトの新しいグループを選択することができ（すなわち新しい垂直ホール素子）、この新しいグループは、前のグループから１素子分だけオフセットさせることができる。新しいグループは、次のグループから他の裁断出力信号を生成するための多重化すなわち裁断構成に使用することができ、以下、同様である。
【００６３】
信号５２の個々のステップは、複数の垂直ホール素子コンタクトの１つの個々のグループからの裁断出力信号、つまり１つの個々の垂直ホール素子からの裁断出力信号を表すことができる。しかしながら、他の実施形態では裁断化は実施されず、信号５２の個々のステップは、複数の垂直ホール素子コンタクトの１つの個々のグループからの非裁断出力信号、つまり１つの個々の垂直ホール素子からの非裁断出力信号を表している。したがってグラフ５２は、上で説明した複数の垂直ホール素子のグループ化および裁断化が実施されたＣＶＨ出力信号、または上で説明した複数の垂直ホール素子のグループ化および裁断化が実施されていないＣＶＨ出力信号を表している。
【００６４】
上記ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０５６５１７号に記載されている技法を使用して、信号５２の位相（例えば信号５４の位相）を見出すことができ、また、この位相を使用して、図１の磁界１６が向いている、ＣＶＨ１２に対する方向を識別することができることは理解されよう。
【００６５】
次に図３を参照すると、磁界センサ７０は、複数の垂直ホール素子を有するＣＶＨ検知素子７２を有する検知回路７１を含み、個々の垂直ホール素子は、複数の垂直ホール素子コンタクト（例えば５個の垂直ホール素子コンタクト）のグループを備えており、これらの垂直ホール素子コンタクトのうちの垂直ホール素子コンタクト７３は一例にすぎない。いくつかの実施形態では、ＣＶＨ検知素子７２は、図１Ａに関連して説明した複数の磁界検知素子のグループに置換されている。
【００６６】
磁石（図示せず）は、ＣＶＨ検知素子７２の近傍に配置することができ、また、目標物体（図示せず）に結合することも可能である。磁石は、図１の磁石１４と同じ磁石であっても、あるいは同様の磁石であってもよい。
【００６７】
いくつかの実施形態では、切換え回路７４は、ＣＶＨ検知素子７２からＣＶＨ差動出力信号７２ａ、７２ｂを提供することができる。
【００６８】
ＣＶＨ差動出力信号７２ａ、７２ｂは、ＣＶＨ検知素子７２の周りで一度に１つずつ取った連続出力信号からなっており、個々の出力信号は、個別の信号経路上で生成され、かつ切換え回路７４によって差動信号７２ａ、７２ｂの経路に切り換えられる。したがってＣＶＨ差動出力信号７２ａ、７２ｂは、一度に１つずつ取った、切り換えられた一組のＣＶＨ出力信号ｘｎ＝ｘ０〜ｘＮ−１として表すことができ、ｎは、ＣＶＨ検知素子７２内の垂直ホール素子位置（つまり１つの垂直ホール素子を形成している複数の垂直ホール素子コンタクトのグループの位置）に等しく、また、Ｎ個のこのような位置が存在している。
【００６９】
特定の一実施形態では、ＣＶＨ検知素子７２内の垂直ホール素子（それぞれ複数の垂直ホール素子コンタクトのグループを備えている）の数は、検知素子位置の総数Ｎに等しい。言い換えると、ＣＶＨ差動出力信号７２ａ、７２ｂは連続出力信号からなっていてもよく、切換え回路７４は、ＣＶＨ検知素子７２の複数の垂直ホール素子の周りに１つの増分でステップしているため、ＣＶＨ差動出力信号７２ａ、７２ｂは、ＣＶＨ検知素子７２内の複数の垂直ホール素子のうちの個々の垂直ホール素子と結合しており、また、Ｎは、ＣＶＨ検知素子７２内の垂直ホール素子の数に等しい。しかしながら、他の実施形態では、増分は１つの垂直ホール素子より多くすることも可能であり、その場合、Ｎは、ＣＶＨ検知素子７２内の垂直ホール素子の数より少なくなる。
【００７０】
特定の一実施形態では、ＣＶＨ検知素子７２は、３２個の垂直ホール素子すなわちＮ＝３２を有しており、個々のステップは、１つの垂直ホール素子コンタクト位置（すなわち１つの垂直ホール素子位置）のステップである。しかしながら、他の実施形態では、３２個より多い、あるいは３２個より少ない垂直ホール素子をＣＶＨ検知素子７２内に存在させることも可能であり、例えば６４個の垂直ホール素子を存在させることができる。また、垂直ホール素子位置の増分ｎは、１つの垂直ホール素子コンタクトより多くすることも可能である。
【００７１】
いくつかの実施形態では、もう１つの切換え回路７６は、上で説明した、ＣＶＨ検知素子７２内の複数の垂直ホール素子の複数のグループの「裁断化」を提供することができる。裁断化とは、１つの垂直ホール素子を形成している複数の垂直ホール素子コンタクト、例えば５個の垂直ホール素子コンタクトの１つのグループが複数の接続構成の電流源８４、８６を使用して駆動される構造であり、信号は、ＣＶＨ差動出力信号７２ａ、７２ｂを生成するために、対応する構成の複数の垂直ホール素子コンタクトのグループから受け取られることは理解されよう。したがって裁断化の間、個々の垂直ホール素子位置ｎに応じて複数の連続出力信号を存在させることができ、次に、例えば１つの垂直ホール素子コンタクトの増分だけグループを新しいグループに増分することができる。
【００７２】
磁界センサ７０は、クロック信号７８ａ、７８ｂ、７８ｃを提供する発振器７８を含み、発振器７８は、同じ周波数を有することも、あるいは異なる周波数を有することも可能である。分周器８０は、クロック信号７８ａを受け取るように結合され、分周されたクロック信号８０ａを生成するように構成されている。切換え制御回路８２は、分周されたクロック信号８０ａを受け取るように結合され、かつ切換え制御信号８２ａを生成するように構成されており、切換え制御信号８２ａは、切換え回路７４、７６によって受け取られ、それによりＣＶＨ検知素子７２の周りの順序付けが制御され、また、任意選択で、上で説明した方法でＣＶＨ検知素子７２内の複数の垂直ホール素子の複数のグループの裁断化が制御される。
【００７３】
磁界センサ７０は、分周器８８であって、クロック信号７８ｃを受け取るように結合され、かつ本明細書においては「角度更新クロック」信号とも呼ばれている分周されたクロック信号８８ａを生成するように構成された分周器８８を含むことができる。
【００７４】
１つまたは複数の電力制御レジスタ１０８は、以下でより完全に説明する方法で検知回路７１の１つまたは複数のパラメータを制御することができる。
【００７５】
また、磁界センサ７０はｘｙ方向成分回路９０を含む。ｘｙ方向成分回路９０は、ＣＶＨ差動出力信号７２ａ、７２ｂを受け取るように結合された増幅器９２を含むことができる。増幅器９２は、増幅された信号９２ａを生成するように構成されている。帯域通過フィルタ９４は、増幅された信号９２ａを受け取るように結合され、かつフィルタリングされた信号９４ａを生成するように構成されている。ヒステリシスを有し、あるいはヒステリシスを有していない比較器９６は、フィルタリングされた信号９４ａを受け取るように構成されている。また、比較器９６は、閾値信号１２０を受け取るように結合されている。比較器９６は、フィルタリングされた信号９４ａと閾値信号１２０を比較することによって生成される閾値化信号９６ａを生成するように構成されている。
【００７６】
また、ｘｙ方向成分回路９０は、分周されたクロック信号８８ａを受け取るように結合された増幅器１１４を含む。増幅器１１４は、増幅された信号１１４ａを生成するように構成されている。帯域通過フィルタ１１６は、増幅された信号１１４ａを受け取るように結合され、かつフィルタリングされた信号１１６ａを生成するように構成されている。ヒステリシスを有し、あるいはヒステリシスを有していない比較器１１８は、フィルタリングされた信号１１６ａを受け取るように構成されている。また、比較器１１８は、閾値信号１２２を受け取るように結合されている。比較器１１８は、フィルタリングされた信号１１６ａと閾値信号１２２を比較することによって閾値化信号１１８ａを生成するように構成されている。
【００７７】
増幅器１１４、帯域通過フィルタ１１６および比較器１１８は、増幅器９２、帯域通過フィルタ９４および比較器９６からなる回路チャネルの遅延を整合させるために、分周されたクロック信号８８ａの遅延を提供していることを理解されたい。遅延を整合させることにより、とりわけ磁界センサ７０の温度が偏っている間、位相整合が提供される。
【００７８】
計数器９８は、イネーブル入力で閾値化信号９６ａを受け取り、クロック入力でクロック信号７８ｂを受け取り、リセット入力で閾値化信号１１８ａを受け取るように結合することができる。
【００７９】
計数器９８は、閾値化信号９６ａと閾値化信号１１８ａの間の位相差を表す計数を有する位相信号９８ａを生成するように構成されている。位相信号９８ａは、分周されたクロック信号８８ａに応じてラッチされるラッチ１００によって受け取られる。ラッチ１００は、本明細書においては「ｘｙ方向信号」とも呼ばれているラッチされた信号１００ａを生成するように構成されている。
【００８０】
ラッチされた信号１００ａは、ＣＶＨ検知素子７２が遭遇する磁界の角度、延いては磁石および目標物体の角度を表す値を有する多ビットディジタル信号であることは明らかであろう。
【００８１】
いくつかの実施形態では、クロック信号７８ａ、７８ｂ、７８ｃは、それぞれ約２０ＭＨｚの周波数を有しており、分周されたクロック信号８０ａは約１．２５ＭＨｚの周波数を有しており、また、角度更新クロック信号８８ａは約４．８ｋＨｚの周波数を有している。しかしながら他の実施形態では、周波数は、これらの周波数より高くすることも、あるいは低くすることも可能である。いくつかの実施形態では、分周器８０、８８は、以下でより完全に説明する方法でユーザがプログラムすることができる。
【００８２】
また、ｘｙ方向成分回路９０は、以下でより完全に説明する方法でｘｙ方向成分回路９０の１つまたは複数のパラメータを設定するために使用される１つまたは複数の制御レジスタ１１２を含むことも可能である。
【００８３】
また、磁界センサ７０は、実行履歴（running history）レジスタ１２４を含むことも可能である。実行履歴レジスタ１２４は、多ビットシフトレジスタとして配置された一組のレジスタ１２６ａ〜１２６Ｎを含むことができる。ｘｙ角度信号１００ａは、現在の角度レジスタ１２６ａによって受け取ることができ、現在の角度値として記憶することができる。実行履歴レジスタ１２４は、分周されたクロック信号８８ａ（角度更新クロック信号）によってクロックすることができる。したがって分周されたクロック信号８８ａの個々のクロックを使用して、現在の角度レジスタ１２６ａに記憶されている現在の角度値が、実行履歴レジスタ１２４を介して下方にシフトされて先行角度値になり、また、ｘｙ角度信号１００ａの新しい現在の角度値が現在の角度レジスタ１２６ａに記憶される。
【００８４】
また、ｘｙ角度信号１００ａは、角度更新クロック１００ａに応じて電力制御（ＰＣ）先行角度レジスタ１５６によって受け取られ、電力制御先行角度値１５６ａとして記憶される。先行角度履歴レジスタ１５６は、不揮発性記憶素子、例えばＥＥＰＲＯＭであってもよい。実行履歴レジスタ１２４は、揮発性メモリであっても、あるいは不揮発性メモリであってもよい。
【００８５】
また、磁界センサ７０は回路１３２を含むことも可能である。以下でより完全に説明するように、回路１３２は、ＣＶＨ検知素子７２によって検知された目標物体の回転の方向を示す方向信号１４４ａ、目標物体の回転速度を示す回転速度信号１３８ａ、または目標物体の回転数を示す回転計数信号１４８ａのうちの１つまたは複数を生成するように構成されている。
【００８６】
そのために、回路１３２は速度検知回路１３４を含むことができる。速度検知回路１３４は、複数の先行角度値のうちの１つまたは複数を実行履歴レジスタ１２４から受け取るように結合された切換え回路１３２を含むことができる。切換え回路１３２は、先行時間における目標物体の回転角度を表す選択された先行角度値１３２ａを提供することができる。また、速度検知回路１３４は減算回路１３６を含むことも可能である。減算回路１３６は、現在の角度値１２８を現在の角度レジスタ１２６ａから受け取るように結合されている。また、減算回路１３６は、選択された先行角度値１３２ａを受け取るように結合されている。また、減算回路１３６は、以下でより完全に説明する理由により、方向信号１４４ａおよび交差信号１４６ａを受け取るように結合されている。
【００８７】
減算回路１３６は、現在の角度値１２８から先行角度値１３２ａを減算するように動作させることができ、減算した差は、現在の角度値１２８が記憶された時間と選択された先行角度値１３２ａが記憶された時間の間の目標物体の回転の角度である。したがって減算回路１３６は、現在の角度値１２８が記憶された時間と選択された先行角度値１３２ａが記憶された時間の間の目標物体の回転の角度を表す減算された信号１３６ａを生成することができる。
【００８８】
また、速度検知回路１３４は、減算回路１３６から減算された信号１３６ａを受け取るように結合された除算回路１３８を含むことも可能である。時間レジスタ１４０は時間値を保持することができ、また、時間値１４０ａを除算回路１３８に送ることができる。除算回路１３８は、減算された信号１３６ａを時間値１４０ａで割り、回転速度信号１３８ａを得ることができる。
【００８９】
複数の実行履歴レジスタ１２４のうちの、選択される先行角度値１３２ａを生成するために使用される実行履歴レジスタと共に時間値１４０ａを適切に選択することにより、回転速度信号１３８ａに任意の所望の回転速度単位を持たせることができ、例えば１分当たりの回転数（ｒｐｍ）の単位を持たせることができることは理解されよう。速度検知回路１３４の動作については、図４および５に関連して以下でさらに説明する。
【００９０】
磁界センサ７０は、いくつかの実施形態では、連続モードおよび不連続モードの２つの動作モードで動作することができる。連続動作モードにある場合、スイッチ１５７は、信号１５７ａとして先行角度値１３２ａを選択する。不連続動作モードにある場合、スイッチ１５７は、信号１５７ａとしてＰＣ先行角度レジスタ１５６に記憶されているＰＣ先行角度値１５６ａを選択する。
【００９１】
また、回路１３２は、回転計数検知回路１４２を含むことも可能である。回転計数検知回路１４２は、方向検出器１４４であって、現在の角度値１２８を受け取るように結合され、かつ電力制御（ＰＣ）先行角度値１５６ａまたは先行角度値１３２ａのうちの選択された方を信号１５７ａとして受け取るように結合された方向検出器１４４を含むことができる。上で説明したように、スイッチ１５７によってなされる選択は動作モードに応じて実施される。方向検出器１４４は、ＣＶＨ検知素子７２によって検知された目標物体の回転の方向を表す方向信号１４４ａを生成するように構成されている。
【００９２】
電力制御先行角度値１５６ａは、回路の最後のパワーダウンの時間における目標物体の回転の角度を示す値であってもよいことは理解されよう。したがって不連続動作モードでは、方向信号１４４ａは、磁界センサ７０の最後のパワーダウンからの目標物体の回転の方向を表している。
【００９３】
先行角度値１３２ａは、連続動作中におけるある先行時間における目標物体の回転の角度を示す値であってもよいことは理解されよう。したがって連続動作モードでは、方向信号１４４ａは、現在の角度値１２８が取得された時間と先行角度値１３２ａが取得された時間の間の目標物体の回転の方向を表している。
【００９４】
また、回転計数回路１４２は、ゼロ度または１８０度検出器１４６であって、現在の角度値１２８を受け取るように結合され、かつ電力制御（ＰＣ）先行角度値１５６ａまたは先行角度値１３２ａのうちの選択された方を信号１５７ａとして受け取るように結合されたゼロ度または１８０度検出器１４６を含むことも可能である。上で説明したように、スイッチ１５７によってなされる選択は動作モードに応じて実施される。
【００９５】
不連続動作モードにある場合、ゼロ度または１８０度検出器１４６は、目標物体の回転がゼロ度および／または１８０度を交差して生じたことを示す交差信号１４６ａを生成することができ、このゼロ度および／または１８０度を交差する目標物体の回転は、磁界センサ７０が最後にパワーオフされた時点から生じたものである。
【００９６】
連続動作モードにある場合、ゼロ度または１８０度検出器１４６は、目標物体の回転がゼロ度および／または１８０度を交差して生じたことを示す交差信号１４６ａを生成することができ、この場合、このゼロ度および／または１８０度を交差する目標物体の回転は、現在の角度値１２８が取得された時間と先行角度値１３２ａが取得された時間の間に生じたものである。
【００９７】
また、回転計数回路１４２は、回転計数器１４８であって、方向信号１４４ａおよび交差信号１４６ａを受け取るように結合され、かつ目標物体が遭遇した回転数を表す回転計数信号を生成するように構成された回転計数器１４８を含むことも可能である。回転計数回路１４２の動作については、図４に関連して以下でさらに説明する。
【００９８】
また、回路１３２は速度試験回路１５０を含むことも可能である。速度試験回路１５０は、回転速度信号１３８ａを受け取るように結合された電力コントローラ１５２を含むことができる。また、速度試験回路１５０は、速度閾値１５４ａを記憶するように構成された速度閾値レジスタ１５４を含むことも可能である。また、電力コントローラ１５２は、速度閾値１５４ａを受け取るように結合され、かつ速度閾値モード制御信号１５２ａを生成するように構成されている。速度閾値モード制御信号１５２ａは、目標物体の回転速度が速度閾値１５４ａより速いこと、あるいは速度閾値１５４ａより遅いことを示している。
【００９９】
図４に関連して行う以下の説明から、速度閾値電力モード制御信号１５２ａの状態は、２つの動作モードのうち、磁界センサ７０が動作している方の動作モードを表していることが明らかになるであろう。ここでは、目標物体の回転速度が遅い場合、磁界センサ７０の一部への電力のオンおよびオフをサイクルさせることができ、それにより電力が節約され、これが上で説明した不連続動作モードであることに言及しておくことで十分としておく。目標物体の回転速度が速い場合、磁界センサ７０に連続的に電力を供給することができ、これが上で説明した連続動作モードである。
【０１００】
１つまたは複数の電力制御レジスタ１５６は、以下でより完全に説明する方法で回路１３２の１つまたはパラメータを制御することができる。
【０１０１】
また、磁界センサ７０は、バスインタフェース回路１６０を含むことも可能である。バスインタフェース回路１６０は、ｘｙ角度信号１００ａおよび回転速度信号１３８ａを受け取るように結合することができる。任意選択でバスインタフェース回路１６０は、方向信号１４４ａおよび／または回転計数信号１４８ａを受け取るように結合することも可能である。バスインタフェース回路１６０は、他のプロセッサ（図示せず）と標準フォーマット、例えばＳＥＮＴフォーマット、シリアル・ペリフェラル・インタフェース・フォーマット（ＳＰＩ）またはＩ２Ｃフォーマットで通信するためにバスインタフェース構造１６２に結合されている。バスインタフェース構造は、ｘｙ角度信号１００ａおよび回転速度信号１３８ａを他のプロセッサに送ることができる。任意選択でバスインタフェース回路１６０は、方向信号１４４ａおよび／または回転計数信号１４８ａを他のプロセッサに送ることも可能である。
【０１０２】
本明細書において使用されているように、「バス」という用語は、パラレルバスまたはシリアルバスのいずれかを記述するために使用されている。
【０１０３】
バスインタフェース回路１６０は、バスインタフェース構造１６２上で様々な制御データを受け取ることができる。バスインタフェース回路１６０は、復号器回路１６２に制御データ１６０ａを送ることができ、復号器回路１６２は、復号された情報１６２ａを主制御レジスタ１６４に送ることができ、主制御レジスタ１６４は、復号された制御データを記憶することができる。主制御レジスタ１６４は、上で説明した、また、以下で説明する様々なモジュール内の制御レジスタにモジュール制御信号１６４ａを送ることができ、それによりこれらのモジュールの挙動に影響が及ぼされる。
【０１０４】
また、磁界センサ７０は、速度閾値モード制御信号１５２ａを受け取るように結合された電力制御回路１６６を含むことも可能である。また、電力制御回路１６６は、磁界センサ７０の電力制御ピンすなわち外部集積回路ピンから信号１７６を受け取るように結合することも可能である。
【０１０５】
電力制御回路１６６は、クロック信号１７０ａを生成するように構成された発振器１７０を含むことができる。また、電力制御回路１６６は、タイマ回路１７２であって、クロック信号１７０ａを受け取るように結合され、かつクロック信号１７０ａと同期した時限信号１７２ａ（すなわちパルスを有する信号）を生成するように構成されたタイマ回路１７２を含むことも可能である。
【０１０６】
時限信号１７２ａは、クロック信号１７０ａの周波数によって決定される繰返数で生じるパルス列を含むことができる。いくつかの実施形態では、時限信号１７２ａのパルスは約１０ｍｓの繰返数で生じ、約５００μｓのパルス継続期間を有している。
【０１０７】
ゲート１７４、例えばＯＲゲートは、時限信号１７２ａを受け取るように結合することができ、電力制御ピン信号１７６を受け取るように結合することができ、また、速度閾値モード制御信号１５２ａを受け取るように結合することができる。ゲート１７４は、入力信号に応答して、複数の入力信号のうちの任意の入力信号に応答する電力制御信号１７４ａを生成することができる。
【０１０８】
動作中、速度閾値モード制御信号１７４ａはゲート信号として動作し、速度閾値モード制御信号１５２ａが２つの状態のうちの第１の状態（すなわち不連続動作モード）になると、信号１７２ａ、１７６のいずれかにモジュール７１、９０および１３２をターンオンおよびターンオフさせることができる。他の状態の場合、速度閾値モード制御信号１５２ａは、電力制御回路１６６にモジュール７１、９０および１３２をターンオンおよびターンオフさせない（つまり連続動作モードになる）。
【０１０９】
速度閾値モード制御信号１５２ａによって不連続動作モードに置かれると、電力を節約するために、例えば時限信号１７２ａに応じて磁界センサ７０の実質的な部分のオンおよびオフをサイクルさせることができる。磁界センサ７０がターンオフする毎に、その時間における目標物体の角度が電力制御先行角度レジスタ１５６に記憶される。磁界センサ７０がターンオンする毎に、電力制御先行角度値１５６ａが回転計数検知回路１４２によって処理され、それにより目標物体が回転したかどうか、その回転の方向、および磁界センサ７０がターンオフした時間からその回転がゼロ度または１８０度を交差したかどうかが識別される。
【０１１０】
また、磁界センサ７０がターンオンする毎に、速度試験回路１５０は物体の回転速度を試験することができ、それにより速度閾値モード制御信号１５２ａの状態を、磁界センサ７０をターンオンおよびターンオフさせる状態（不連続動作モード）にし、あるいは速度閾値モード制御信号１５２ａが既にその状態であればその状態を維持させるべきかどうかを識別することができ、あるいは速度閾値モード制御信号１５２ａの状態を、磁界センサ７０をターンオンおよびターンオフさせない状態（連続動作モード）にすべきかどうかを識別することができる。
【０１１１】
検知回路７１内の１つまたは複数の制御レジスタ１０８は、それらに限定されないが、発振器７８が動作する周波数に対応する周波数値、切換え回路７４に送られる、ＣＶＨ検知素子７２内の隣接する垂直ホール素子間のステップサイズに対応するステップ値、電流源８６、８４に対応する電流出力値、分周器８０、８８の分周比、および切換え回路７６が裁断化を生成するかどうか、または裁断化を生成しないかどうかに対応する裁断化イネーブル値を始めとする様々なパラメータを主制御レジスタ１６４から受け取り、記憶することができる。
【０１１２】
また、ｘｙ方向成分回路９０の１つまたは複数の制御レジスタ１１２は、それらに限定されないが、帯域通過フィルタ９４、１１６のフィルタ特性（例えば中心周波数および帯域幅）および閾値１２０、１２２を始めとする様々なパラメータをバスインタフェース回路１６０から受け取り、記憶することも可能である。
【０１１３】
また、回路１３２の１つまたは複数の制御レジスタ１５６は、それらに限定されないが、速度閾値１５４ａ、時間値１４０ａ、および切換え回路１３２のための切換え設定値であって、先行角度値１３２ａを生成するために複数の先行角度レジスタのうちの１つが使用されるかどうかに対応する切換え設定値を始めとする様々なパラメータを主制御レジスタ１６４から受け取り、記憶することも可能である。
【０１１４】
また、電力制御回路１６６内の１つまたは複数の制御レジスタ１７８は、主制御レジスタ１６４からの、それらに限定されないが、発振器１７０の周波数、時限信号１７２ａのパルス幅を制御し、および／またはタイマ回路１７２を使用可能または使用不能にし、それにより時限信号１７２ａによって生じる自動電力サイクリングを可能または不能にするための制御信号値１７８ａを始めとする様々なパラメータを記憶することも可能である。
【０１１５】
図４および５は、磁界センサ７０（図３）の中で実施することができる以下の企図されている技法に対応する流れ図を示したものであることを理解されたい。本明細書においては「処理ブロック」として示されている長方形の要素（図４の要素２０８はその典型例である）は、コンピュータソフトウェア命令または命令のグループを表している。本明細書においては「決定ブロック」として示されている菱形の要素（図３の要素２０４はその典型例である）は、コンピュータソフトウェア命令または命令のグループを表しており、これらは、処理ブロックによって表されているコンピュータソフトウェア命令の実行に影響を及ぼす。
【０１１６】
別法としては、処理ブロックおよび決定ブロックは、ディジタル信号プロセッサ回路または専用集積回路（ＡＳＩＣ）などの機能的に等価の回路によって実行されるステップを表している。流れ図は、何らかの特定のプログラム言語の構文を表したものではない。そうではなく、流れ図は、特定の装置に必要な処理を実施するための回路の製作またはコンピュータソフトウェアの作成を必要とする当業者に対する機能情報を示したものである。ループおよび変数の初期化ならびに一時的数値変数の使用などの多くのルーチンプログラム要素は示されていないことに留意されたい。本明細書において示されていない限り、説明されているブロックの特定のシーケンスは単なる実例にすぎず、本発明の精神を逸脱することなく変更することができることは当業者には理解されよう。したがって特に言及されていない限り、以下で説明されているブロックの順序は任意であり、可能である場合、任意の好都合の順序または望ましい順序でステップを実行することができることを意味している。
【０１１７】
次に図４を参照すると、方法２００は、連続動作モードおよび不連続動作モードにおける図３の磁界センサ７０の動作を記述することができる。
【０１１８】
方法は、上で説明した不連続動作モードで開始することができ、その場合、最初にモードが不連続モードに設定され（例えば図３の速度閾値電力モード制御信号１５２ａがクリアされる）、方法２００は休止状態２０２に入る。別法としては、方法２００は、上で説明した連続動作モードで開始することも可能であり、その場合、最初にモードが連続モードに設定され（例えば図３の速度閾値電力モード制御信号１５２ａが設定される）、方法２００は動作状態２０６に入る。
【０１１９】
説明用として、ステップ２０２で方法が開始され、モードが不連続モードに設定されて図３の磁界センサ７０が休止状態に入る場合を考察する。
【０１２０】
ブロック２０４で、電力制御ピン信号１７６でパワーオン信号が検出されるか、または時限信号１７２ａ中にパルスが検出されてパワーオン状態を示しているかどうかが決定される。いずれかの信号がパワーオン状態を示している場合、方法はブロック２０６を継続し、動作状態すなわちパワーオン状態に入り、電力制御（ＰＣ）信号１７４ａによって図３の磁界センサ７０のすべてのモジュールがパワーオンになる。動作状態が達成されると、方法はブロック２０８を継続し、例えば図３のｘｙ方向成分回路９０によって現在の角度が測定され、それによりｘｙ角度信号１００ａが生成される。
【０１２１】
この時点が方法２００開始後の最初の時点である場合、次のブロック２１０へ進行する前に、ステップとしては示されていないが、最初に図３の実行履歴レジスタ１２４に現在の角度測値をロードすることができ、また、目標物体が回転している場合、他のレジスタ１２６ｂ〜１２６Ｎ内の値とは異なる現在の角度値を現在の角度レジスタ１２６ａ内に確立するために、もう一度実行履歴レジスタ１２４をチェックすることができる。また、他のレジスタ内の異なる値を最初にＰＣ先行角度レジスタ１５６にロードすることも可能である。
【０１２２】
この時点が方法開始後の最初の時点ではなく、既にこの方法がしばらくの間実行されていると仮定すると、実行履歴レジスタ１２６ａ〜１２６Ｎは、目標物体が回転している場合、異なる値を保持することができ、また、ＰＣ先行角度レジスタは、磁界センサ７０が最後にパワーダウンされた時点で記憶された目標物体の角度の値を保持することができる（つまり休止状態２０２まで）。
【０１２３】
ブロック２１０で、ｘｙ角度値１００ａの測定された現在の角度と、例えば図３の回転計数検知回路１４２によって、図３のＰＣ先行角度値１５６ａまたは先行角度値１３２ａのいずれかから選択される他の角度値が比較される。この選択は、方法２００が入る動作モードに応じて、図３のスイッチ１５７によって実施される。例えば方法２００が不連続モードに入ると、スイッチ１５２ａは、比較のためにＰＣ先行角度値１５６ａを選択する。
【０１２４】
したがってブロック２２０で、例えば図３のゼロ度または１８０度検出器１４６によって、図３の磁界センサ７０が最後にパワーオフされた時点から目標物体の回転がゼロ度または１８０度を超えて交差したかどうかが決定される。
【０１２５】
ゼロ度または１８０度の交差が生じると、方法はブロック２２２を継続し、例えば図３の方向検出器１４４によって、磁界センサ７０が最後にパワーオフされた時点からの物体の回転の方向が決定される。モードは不連続モードであるため、現在の角度値との比較のためにもう一度ＰＣ先行角度が使用される。
【０１２６】
ブロック２２４で、磁界センサ７０が最後にパワーオフされた時点からの回転の方向が反時計方向であったかどうか決定される。方向が反時計方向であった場合、方法はブロック２２６へ進行し、回転計数器、例えば図３の回転計数器１４８ａが増分される。逆に、ブロック２２４で方向が反時計方向ではなかった場合、方法は、ブロック２２６ではなく、ブロック２２８へ進行し、回転計数器が減分される。図３の回転計数器１４８は、ブロック２２０で識別されると、同じく交差信号１４６ａを受け取ることは認識されよう。方法は、次にブロック２３０へ進行する。
【０１２７】
ブロック２３０で、例えば図３の回路１３４によって目標物体の回転速度が計算される。そのために、図３の回路１３４は、ブロック２３０で、入力として図３の時間値１４０ａ、図３の現在の角度値１２８、図３の先行角度値１３２ａ、図３の交差信号１４６ａ、図３の方向信号１４４ａを取得する。ブロック２３０の方法については、図５に関連して以下でより完全に説明する。ここでは、ブロック２３０で図３の回転速度信号１３８ａが計算されることに言及しておくことで十分としておく。方法は、次にブロック２３２へ進行する。
【０１２８】
ブロック２３２で、目標物体の検出された回転速度が速度閾値、例えば図３の速度閾値１５４ａより速い場合、方法はブロック２３８へ進行する。
【０１２９】
ブロック２３８で、目標物体はブロック２３２で高速で回転していることが識別されているため、図３の電力制御回路１６６によって図３の速度閾値モード制御信号１５２ａが、パワーオン状態すなわち動作状態を維持してもよい状態に設定される。そのために図３の速度閾値電力モード制御信号１５２ａが設定される。
【０１３０】
ブロック２４０で、ｘｙ角度信号１００ａの現在の角度値が図３の電力制御先行角度レジスタ１５６に記憶される。次に方法２００は、ブロック２０６の動作状態に戻る。
【０１３１】
ブロック２３２で、目標物体の回転速度が速度閾値より遅い、つまり目標物体が低速で回転している場合、方法は、ブロック２３８へ進行する代わりにブロック２３４を継続する。
【０１３２】
ブロック２３４で、目標物体はブロック２３２で低速で回転していることが識別されているため、図３の電力制御回路１６６によって図３の速度閾値モード制御信号１５２ａが、休止状態と動作状態の間で電力をサイクルさせることになる状態にクリアされる。そのために図３の速度閾値電力モード制御信号１５２ａがクリアされる。
【０１３３】
ブロック２３６で、ｘｙ角度信号１００ａの現在の角度値が図３の電力制御先行角度レジスタ１５６に記憶され、次に方法２００は、ブロック２０４に戻る。
【０１３４】
ブロック２０４で、電力制御ピン信号１７６または電力制御タイマ信号１７ａのいずれかが動作状態を示していない場合、方法はブロック２０２へ戻り、それにより休止状態をループする。
【０１３５】
ブロック２２０で目標物体の回転がゼロ度または１８０度を交差していない場合、ブロック２２２で方向を決定する必要がなく、あるいはそれぞれボックス２２６、２２８で回転計数器を増分または減分する必要がないため、方法２００は直接ブロック２３０へ進行する。
【０１３６】
ブロック２４０の結果、ブロック２０６の動作状態に到達すると、つまり連続動作モードである場合、ブロック２１０および２２２で、図３の先行角度値１３２ａ（ＰＣ先行角度値１５６ａではなく）を使用して現在の角度値と比較されることを理解されたい。
【０１３７】
次に図５を参照すると、目標物体の回転速度を決定するための方法２５０は、図４のブロック２３０に対応している。方法２５０はブロック２５４で開始され、図３の角度更新クロック８８ａが検査される。
【０１３８】
ブロック２５４で、角度更新クロック８８ａの縁、例えば立上り縁が検出されると、方法はブロック２５６を継続する。
【０１３９】
ブロック２５６で、図３の実行履歴レジスタ１２４の計数器が例えば１つのレジスタによってシフトダウンされ、また、ブロック２５８で、現在のｘｙ角度信号８８ａが図３の現在の角度レジスタ１２６ａに入力される。
【０１４０】
ブロック２６０で、例えば０度または１８０度検出器１４６によって、目標物体がゼロ度または１８０度を超えて回転したかどうか決定される。
【０１４１】
目標物体が０度または１８０を超えて回転した場合、方法はブロック２６２を継続する。
【０１４２】
ブロック２６２で、例えば方向検出器１４４によって検出された目標物体の回転方向が反時計方向である場合、方法はブロック２６４を継続する。
【０１４３】
ブロック２６４で、例えば図３の減算プロセッサ１３６によって図３の現在の角度値１２８の反対が計算される。
【０１４４】
ブロック２６６で、例えば減算プロセッサ１３６によって、図３の現在の角度値１２８の反対と先行角度値１３２ａとの差が計算される。
【０１４５】
ブロック２６８で、例えば図３の除算回路１３８によって上記の差が図３の時間値１４０ａで割られ、それにより回転速度信号１４４ａが得られる。
【０１４６】
ブロック２６０で目標物体がゼロ度または１８０度を超えて回転していない場合、方法は、ブロック２６２へ進行する代わりにブロック２７６へ進行し、現在の角度値１２８と先行角度値１３２ａとの差が計算される。
【０１４７】
ブロック２７８で、例えば図３の除算回路１３８によって上記の差が図３の時間値１４０ａで割られ、それにより回転速度信号１４４ａが得られる。
【０１４８】
ブロック２６２で目標物体の回転方向が反時計方向ではない場合、方法２５０はブロック２７０へ進行し、例えば図３の減算プロセッサ１３６によって図３の先行角度値１３２ａの反対が計算される。本明細書において用いられるとき、角度の反対（opposite of an angle）は、当該角度を表す値の加法に関する逆元（additive inverse）に対応する。例えば、正の１０度の反対は負の１０度である。加法反転（additive inversion）が値の符号を変化させることが理解されよう。
【０１４９】
ブロック２７２で、例えば減算プロセッサ１３６によって、先行角度値１３２ａの反対と現在の角度値１２８との差が計算される。
【０１５０】
ブロック２７４で、例えば図３の除算回路１３８によって上記の差が図３の時間値１４０ａで割られ、それにより回転速度信号１４４ａが得られる。
【０１５１】
ブロック２５４で角度更新クロック信号８８ａの縁が検出されない場合、方法は開始２５２へループして戻り、角度更新クロック信号８８ａの縁を待機する。
【０１５２】
本明細書に記載されているすべての参考文献は、参照によりそれらのすべてが本明細書に組み込まれている。
【０１５３】
以上、本特許の主体である様々な概念、構造および技法を例証する役割を果たしている好ましい実施形態について説明したが、以上の説明を読めば、当業者には、これらの概念、構造および技法を組み込んだ他の実施形態を使用することも可能であることが明らかになることであろう。したがって本特許の範囲を上で説明した実施形態に限定してはならず、本特許の範囲は、添付の各特許請求項の精神および範囲によってのみ限定されるものとする。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図３−１】
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【図４】
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【図５】
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