(57)【要約】【課題】磁場発生部が分布を有する磁場を発生しても、精度よく回転体の回転動作を検出する検出装置。【解決手段】被検出ユニットの相対移動に伴う磁束密度の変化を検出する検出装置であって、第１検出信号を出力する第１端子および第１電位の間に接続される第１磁気センサと、被検出ユニットの相対移動方向または相対移動方向の逆方向において第１磁気センサからずれた位置に配置され、第１端子および第２電位の間に接続される第２磁気センサと、第１磁気センサおよび第２磁気センサに対して、磁束密度が相対移動方向に漸増または漸減する磁界を印加する磁界印加部と、を備える検出装置。【選択図】図１５
2018200284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出ユニットの相対移動に伴う磁束密度の変化を検出する検出装置であって、
第１検出信号を出力する第１端子および第１電位の間に接続される第１磁気センサと、
前記被検出ユニットの相対移動方向または前記相対移動方向の逆方向において前記第１磁気センサからずれた位置に配置され、前記第１端子および第２電位の間に接続される第２磁気センサと、
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサに対して、磁束密度が前記相対移動方向に漸増または漸減する磁界を印加する磁界印加部と、
を備える検出装置。
【請求項２】
前記磁界印加部は、前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサを間に挟んで前記被検出ユニットと対向して配置されるべき平板状の磁石を含み、
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサは、前記平板状の磁石の中心から前記相対移動方向または前記相対移動方向の逆方向にずらして配置される
請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記第１検出信号と差動対をなす第２検出信号を出力する第２端子および前記第２電位の間に接続される第３磁気センサと、
前記被検出ユニットの相対移動方向または前記相対移動方向の逆方向において前記第３磁気センサからずれた位置に配置され、前記第２端子および第１電位の間に接続される第４磁気センサと、
を更に備え、
前記磁界印加部は、前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサの組と、前記第３磁気センサおよび前記第４磁気センサの組とに、前記相対移動方向において磁束密度の変化方向が逆の磁界を印加する
請求項１または２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記第１磁気センサ、前記第２磁気センサ、前記第３磁気センサ、および前記第４磁気センサは、前記相対移動方向または前記相対移動方向の逆方向において、前記第１磁気センサ、前記第２磁気センサ、前記第４磁気センサ、前記第３磁気センサの順に配置される請求項３に記載の検出装置。
【請求項５】
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサの組と、前記第３磁気センサおよび前記第４磁気センサの組とは、前記相対移動方向または前記相対移動方向の逆方向において、前記被検出ユニットにおける磁束密度の変化の１周期よりも離れた位置に配置される請求項３または４に記載の検出装置。
【請求項６】
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサの組と、前記第３磁気センサおよび前記第４磁気センサの組とは、前記相対移動方向または前記相対移動方向の逆方向において、前記１周期を超え、かつ１．５周期未満の距離だけ離れた位置に配置される請求項５に記載の検出装置。
【請求項７】
前記第１検出信号と差動対をなす第２検出信号を出力する第２端子および前記第２電位の間に接続される第３磁気センサと、
前記被検出ユニットの相対移動方向または前記相対移動方向の逆方向において前記第３磁気センサからずれた位置に配置され、前記第２端子および第１電位の間に接続される第４磁気センサと、
を更に備え、
前記第１磁気センサ、前記第２磁気センサ、前記第３磁気センサ、および前記第４磁気センサは、前記相対移動方向または前記相対移動方向の逆方向において、前記第１磁気センサおよび前記第３磁気センサの間に、前記第２磁気センサと前記第４磁気センサとが配置され、
前記磁界印加部は、前記第３磁気センサに対し、前記相対移動方向において前記第１磁気センサとは磁束密度の変化方向が逆の磁界を印加する
請求項１または２に記載の検出装置。
【請求項８】
前記第１磁気センサおよび前記第３磁気センサは、前記相対移動方向または前記相対移動方向の逆方向において、前記被検出ユニットにおける磁束密度の変化の整数周期分の距離だけ離れた位置に配置され、
前記第２磁気センサは、前記相対移動方向または前記相対移動方向の逆方向において、前記第１磁気センサから１／２周期以内の位置に配置され、
前記第４磁気センサは、前記相対移動方向または前記相対移動方向の逆方向において、前記第３磁気センサから１／２周期以内の位置に配置される
請求項７に記載の検出装置。
【請求項９】
前記第２磁気センサおよび前記第４磁気センサが設けられた位置の間は、前記相対移動方向または前記相対移動方向の逆方向において、１／４周期以内である請求項７または８に記載の検出装置。
【請求項１０】
前記第１磁気センサ、前記第２磁気センサ、前記第３磁気センサ、および前記第４磁気センサは、感磁部に半導体磁気抵抗素子を含む請求項３から９のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項１１】
前記被検出ユニットと、
前記被検出ユニットに対向して設けられた請求項１から１０のいずれか一項に記載の検出装置と
を備える検出システム。
【請求項１２】
前記被検出ユニットは、前記検出装置側に前記相対移動方向に沿って交互に配列された凹部および凸部を有する請求項１１に記載の検出システム。
【請求項１３】
前記被検出ユニットは、歯車である請求項１２に記載の検出システム。
【請求項１４】
前記被検出ユニットは、前記相対移動方向に沿って前記検出装置側に対向する複数の貫通孔が配列された板部を有する請求項１１に記載の検出システム。
【請求項１５】
前記検出装置における、前記被検出ユニットの反対側に設けられた磁場発生部を更に備える請求項１１から１３のいずれか一項に記載の検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置および検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、化合物半導体薄膜で形成された感磁部を有する磁気抵抗素子を用いて、回転体の回転速度等の回転動作を検出する検出装置が知られていた（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１  特許第４２４０３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような検出装置は、回転体に対して磁石等の磁場発生部と複数の磁気抵抗素子とを設け、回転体の相対移動に伴う磁束密度の変化を検出することで当該回転体の回転動作を精度よく検出していた。しかしながら、磁場発生部は回転体の移動方向に分布を有する磁場を発生させるので、回転体が回転すると当該分布および回転速度に応じて電磁誘導によって渦電流が発生し、回転の検出結果に誤差を生じさせることがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、被検出ユニットの相対移動に伴う磁束密度の変化を検出する検出装置であって、第１検出信号を出力する第１端子および第１電位の間に接続される第１磁気センサと、被検出ユニットの相対移動方向または相対移動方向の逆方向において第１磁気センサからずれた位置に配置され、第１端子および第２電位の間に接続される第２磁気センサと、第１磁気センサおよび第２磁気センサに対して、磁束密度が相対移動方向に漸増または漸減する磁界を印加する磁界印加部と、を備える検出装置を提供する。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、被検出ユニットと、被検出ユニットに対向して設けられた第１の態様の検出装置とを備える検出システムを提供する。
【０００６】
上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】回転体１０の回転動作を検出する検出システム１００の構成例を示す。
【図２】図１に示す検出システム１００のより詳細な構成例を示す。
【図３】図２に示す回転体１０が移動方向に移動した場合の、検出システム１００の構成例を示す。
【図４】図３に示す回転体１０が移動方向に移動した場合の、検出システム１００の構成例を示す。
【図５】検出装置１１０が出力する検出信号の一例を示す。
【図６】検出装置１１０の構成例を示す。
【図７】検出装置１１０の変形例を示す。
【図８】図７に示す変形例の検出装置１１０に対応する増幅回路５３０の一例を示す。
【図９】図７に示す変形例の検出装置１１０を備える検出システム１００の構成例を示す。
【図１０】本実施形態に係る検出装置１１０の第１構成例を示す。
【図１１】本実施形態に係る検出装置１１０の変形例を示す。
【図１２】本実施形態に係る磁場発生部２０が、磁束密度の分布を有する磁場を発生させた例を示す。
【図１３】本実施形態に係る検出装置１１０の検出結果に重畳するオフセット電圧の一例を示す。
【図１４】検出装置１１０が出力する検出信号にオフセット電圧が重畳した例を示す。
【図１５】本実施形態に係る検出装置１１０の第２構成例を備える検出システム１００を示す。
【図１６】本実施形態に係る第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４に入力する磁束と抵抗値との関係の一例を示す。
【図１７】本実施形態に係る検出装置１１０の第３構成例を備える検出システム１００を示す。
【図１８】本実施形態に係る検出装置１１０の第３構成例を示す。
【図１９】本実施形態に係る検出装置１１０の第４構成例を示す。
【図２０】本実施形態に係る検出装置１１０の第４構成例を備える検出システム１００を示す。
【図２１】本実施形態に係る検出装置１１０の第５構成例を備える検出システム１００を示す。
【図２２】本実施形態に係る検出装置１１０の第５構成例を示す。
【図２３】本実施形態に係る検出装置１１０の第６構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、回転体１０の回転動作を検出する検出システム１００の構成例を示す。検出システム１００は、例えば、回転体１０の回転速度、回転方向、および回転数等の回転動作を検出する。検出システム１００は、回転体１０および磁石の間に磁気抵抗素子を有する検出装置１１０を配置し、磁気抵抗素子の抵抗の変化に応じて、回転体１０の回転動作を検出する。なお、本実施形態において、磁気抵抗素子は、磁気センサの一例である。検出システム１００は、回転体１０と、磁場発生部２０と、検出装置１１０と、を備える。
【００１０】
回転体１０は、凸部および／または凹部を有し、回転軸を中心に回転する。回転体１０は、例えば、回転軸に対して略直交する断面形状が円形である。また、回転体１０の当該断面形状は、一部が円形であってもよい。回転体１０は、例えば、ギア等の歯車である。図１は、回転体１０が円盤状の形状を有し、当該円盤の円周における回転の移動方向に沿って凹部および凸部が交互に配列された例を示す。
【００１１】
磁場発生部２０は、予め定められた略一定の磁場を発生させる。磁場発生部２０は、例えば、磁石を有し、Ｎ極またはＳ極が回転体１０の方向を向くように配置される。磁場発生部２０は、検出装置１１０における、回転体１０とは反対側に設けられる。磁場発生部２０は、回転体１０が有する凸部および／または凹部に対して、発生させた磁場が届くように、回転体１０に近接して配置される。磁場発生部２０は、一例として、フェライト、サマリウムコバルト、およびネオジム等の材料を含む永久磁石である。
【００１２】
検出装置１１０は、回転体１０および磁場発生部２０の間に設けられ、回転体１０が有する凸部および／または凹部に対向する。検出装置１１０は、磁場発生部２０から発生し、回転体１０の凸部および／または凹部で変化する磁束密度を検出する。検出装置１１０は、回転体１０の回転に応じて変化する磁束密度に基づき、回転体１０の回転動作を検出する。このような検出システム１００の詳細について、次に説明する。
【００１３】
図２は、図１に示す検出システム１００のより詳細な構成例を示す。図２の検出システム１００において、図１に示された検出システム１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。図２において、回転体１０の移動方向を矢印で示す。図２は、検出システム１００が、電源４０を更に備える例を示す。
【００１４】
電源４０は、第１電位の一方の端子と、第２電位の他方の端子を有し、第１電位および第２電位の電位差を電源電圧として、検出装置１１０に供給する。図２は、第１電位が第２電位よりも高電位の例を示す。第２電位は、接地電位（グラウンド電位）でよい。
【００１５】
また、図２は、回転体１０の歯車の一部である、第１の歯１２および第２の歯１４を示す。また、図２は、検出装置１１０が、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０、第１端子２５０、第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０、および第３端子３５０を備える例を示す。
【００１６】
第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０は、回転体１０の相対移動に伴う磁束密度の変化を検出する。なお、図１および図２の検出システム１００は、磁場発生部２０および検出装置１１０が固定され、回転体１０が回転する例を示す。即ち、回転体１０の相対移動は、回転体１０の円周方向の移動である。第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０の一方は、回転体１０の回転速度および回転数を検出してよい。また、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０を用いて、回転体１０の回転方向を検出してよい。
【００１７】
第１端子２５０および第３端子３５０は、検出結果を出力する。第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０は、電源４０から電源電圧を受け取る。第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０は、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４を有する。第１磁気抵抗素子２１２は、第１端子２５０および電源４０の第１電位の間に接続される。第２磁気抵抗素子２１４は、第１端子２５０および電源４０の第２電位の間に接続される。即ち、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４は、電源４０に直列に接続される。この場合、第１端子２５０は、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４によって電源電圧を分圧した電圧を出力することになる。
【００１８】
第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４といった磁気抵抗素子は、磁場発生部２０から回転体１０の相対移動に伴う磁束密度に応じて抵抗値を変化させる。例えば、磁気抵抗素子は、入力する磁場の磁束密度の大きさが増加すると、抵抗値も増加する、例えば、半導体磁気抵抗素子である。半導体磁気抵抗素子は、一例として、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料を含む半導体磁気抵抗素子である。
【００１９】
第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４は、回転体１０の移動方向に沿って配列される。第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４は、回転体１０の凸部および／または凹部の周期に応じて、配列されてよい。例えば、図２に示すように、第２磁気抵抗素子２１４が回転体１０の凸部である第１の歯１２に対向した場合、第１磁気抵抗素子２１２が第１の歯１２および第２の歯１４の間に対向するように、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４は配置される。なお、第１の歯１２および第２の歯１４の間は、回転体１０の凹部または２つの凸部の中間部である。
【００２０】
磁場発生部２０が回転体１０に対向するので、図２において、第１の歯１２および磁場発生部２０の間の距離が、回転体１０および磁場発生部２０の最小距離となりうる。即ち、第１の歯１２の軸方向に垂直な歯先の歯面と、磁場発生部２０との間の領域は、磁束密度の変化のうち最大値となる領域である。ここで、歯先の歯面を歯先面とする。したがって、図２の例のように、当該領域に第２磁気抵抗素子２１４が位置することにより、第２磁気抵抗素子２１４の抵抗値は、入力する磁束密度に応じて抵抗値が変化する範囲において最大値となる。
【００２１】
また、回転体１０の凹部および磁場発生部２０の間の距離は、回転体１０および磁場発生部２０の間の距離が大きくなる。即ち、第１の歯１２の軸方向に垂直な歯先面と、磁場発生部２０との間の領域は、磁束密度の変化のうち最小値となりうる領域となる。即ち、当該領域に第１磁気抵抗素子２１２が位置することにより、第１磁気抵抗素子２１２の抵抗値は、入力する磁束密度に応じて抵抗値が変化する範囲において最小値となる。したがって、図２の例に示すような回転体１０の位置においては、検出装置１１０は、電源電圧を分圧した電圧の変化範囲における最大値を、第１端子２５０から出力する。
【００２２】
第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０は、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０と同様に、第５磁気抵抗素子３１２および第６磁気抵抗素子３１４を有する。第５磁気抵抗素子３１２は、第３端子３５０および電源４０の第１電位の間に接続される。第６磁気抵抗素子３１４は、第３端子３５０および電源４０の第２電位の間に接続される。即ち、第５磁気抵抗素子３１２および第６磁気抵抗素子３１４は、電源４０に直列に接続される。この場合、第３端子３５０は、第５磁気抵抗素子３１２および第６磁気抵抗素子３１４によって電源電圧を分圧した電圧を出力することになる。
【００２３】
第５磁気抵抗素子３１２および第６磁気抵抗素子３１４は、回転体１０の周期的に配列された凸部および／または凹部の周期に応じて、回転体１０の移動方向に沿って配列される。なお、第５磁気抵抗素子３１２および第６磁気抵抗素子３１４は、回転体１０の移動方向において、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４とは異なる位置にそれぞれ配置される。
【００２４】
例えば、第５磁気抵抗素子３１２は、回転体１０の移動方向において、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４の間に設けられる。即ち、図２において、第５磁気抵抗素子３１２は、回転体１０の凸部および凹部の間に位置する。また、第６磁気抵抗素子３１４は、第５磁気抵抗素子３１２と、第２磁気抵抗素子２１４を挟むように設けられる。即ち、図２において、第６磁気抵抗素子３１４も、回転体１０の凸部および凹部の間に位置する。
【００２５】
したがって、第５磁気抵抗素子３１２および第６磁気抵抗素子３１４の磁束密度は、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４の磁束密度の中間の磁束密度となる。例えば、第１磁気抵抗素子２１２、第５磁気抵抗素子３１２、第２磁気抵抗素子２１４、および第６磁気抵抗素子３１４の順に、回転体１０の移動方向において等間隔に配置される場合、第５磁気抵抗素子３１２および第６磁気抵抗素子３１４の抵抗値は、それぞれ、抵抗値の変化範囲の略中間の値となる。
【００２６】
なお、第１磁気抵抗素子２１２、第５磁気抵抗素子３１２、第２磁気抵抗素子２１４、および第６磁気抵抗素子３１４は、略同一の初期抵抗値と、磁束密度に対して略同一の抵抗の変化率とを、有する磁気抵抗素子とした。これにより、図２の例に示すような回転体１０の位置においては、検出装置１１０は、電源電圧の中間値を、第３端子３５０から出力する。このような検出装置１１０に対して、図２に示す矢印の移動方向に回転体１０が移動するので、各磁気抵抗素子に入力する磁束密度は、回転体１０の凸部および／または凹部の位置に応じて増減し、第１端子２５０および第３端子３５０から出力される電圧も増減する。
【００２７】
図３は、図２に示す回転体１０が移動方向に移動した場合の、検出システム１００の構成例を示す。図３の検出システム１００において、図２に示された検出システム１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。図３は、第５磁気抵抗素子３１２が凹部に対向し、第６磁気抵抗素子３１４が凸部である第１の歯１２に対向する位置まで、回転体１０が移動した例を示す。
【００２８】
即ち、第５磁気抵抗素子３１２の抵抗値は最小値となり、第６磁気抵抗素子３１４の抵抗値は最大値となる。したがって、図３の例に示すような回転体１０の位置においては、検出装置１１０は、電源電圧を分圧した電圧の変化範囲における最大値を、第３端子３５０から出力する。即ち、検出装置１１０は、図２の例において第１端子２５０から出力した電圧と略同一の電圧を、図３の例において第３端子３５０から出力する。
【００２９】
また、図３において、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４は、回転体１０の凸部および凹部の間にそれぞれ位置する。即ち、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４の抵抗値は、それぞれ、抵抗値の変化範囲の略中間の値となる。したがって、図３の例に示すような回転体１０の位置においては、検出装置１１０は、電源電圧の中間値を、第１端子２５０から出力する。
【００３０】
図４は、図３に示す回転体１０が移動方向に移動した場合の、検出システム１００の構成例を示す。図４の検出システム１００において、図２および図３に示された検出システム１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。図４は、第５磁気抵抗素子３１２および第６磁気抵抗素子３１４が回転体１０の凸部および凹部の間にそれぞれ位置するまで、回転体１０が移動した例を示す。
【００３１】
即ち、第５磁気抵抗素子３１２および第６磁気抵抗素子３１４の抵抗値は、それぞれ、抵抗値の変化範囲の略中間の値となる。したがって、図４の例に示すような回転体１０の位置においては、検出装置１１０は、電源電圧の中間値を、第３端子３５０から出力する。即ち、検出装置１１０は、図３の例において第１端子２５０から出力した電圧と略同一の電圧を、図４の例において第３端子３５０から出力する。
【００３２】
また、図４において、第１磁気抵抗素子２１２は、凸部である第２の歯１４に対向し、第２磁気抵抗素子２１４は、凹部に対向する。即ち、第１磁気抵抗素子２１２の抵抗値は最大値となり、第２磁気抵抗素子２１４の抵抗値は最小値となる。したがって、図４の例に示すような回転体１０の位置においては、検出装置１１０は、電源電圧を分圧した電圧の変化範囲における最小値を、第３端子３５０から出力する。
【００３３】
図５は、検出装置１１０が出力する検出信号の一例を示す。図５の横軸は時間ｔを示し、縦軸は検出信号の電圧値Ｖを示す。図５は、第１端子２５０および第３端子３５０から出力される検出信号電圧をそれぞれプロットした例を示す。例えば、時刻ｔ１は、回転体１０の検出装置１１０に対する位置が図２に示す配置する時点の例である。この場合、第１端子２５０は、電圧変化の最大値である電圧Ｖ１が出力され、第３端子３５０は、電圧変化の中間値である電圧Ｖ２を出力する。
【００３４】
次に、時刻ｔ２は、回転体１０の検出装置１１０に対する位置が図２から図３に示す配置に移動した時点の例である。この場合、第１端子２５０は、電圧変化の中間値である電圧Ｖ２が出力され、第３端子３５０は、電圧変化の最大値である電圧Ｖ１が出力される。次に、時刻ｔ３は、回転体１０の検出装置１１０に対する位置が図３から図４に示す配置に移動した時点の例である。この場合、第１端子２５０は、電圧変化の最小値である電圧Ｖ３が出力され、第３端子３５０は、電圧変化の中間値である電圧Ｖ２を出力する。
【００３５】
このように、回転体１０が回転軸を中心に等速円運動をした場合、第１端子２５０および第３端子３５０からそれぞれ出力される検出信号は、正弦波信号となる。したがって、検出装置１１０は、第１端子２５０および／または第３端子３５０が出力する検出信号の周期から、回転体１０の回転速度を検出することができる。また、検出装置１１０は、例えば、正弦波信号のピーク値等の検出回数から、回転体１０の回転数を検出することができる。また、回転体１０が等速ではなくても、回転して歯の位置が移動することにより、検出信号は変化するので、当該検出信号の変化によって、検出装置１１０は、回転体１０が相対的に移動したことを検出することができる。
【００３６】
また、図２から図４に示すように、回転体１０の回転により、新たな歯車の歯に最初に対向する磁気抵抗素子は、第１磁気抵抗素子２１２となるので、第１端子２５０の検出信号は、第３端子３５０の検出信号よりも位相が進むことになる。なお、回転体１０の回転方向が逆向きとなった場合、回転体１０の回転により、新たな歯車の歯に最初に対向する磁気抵抗素子は、第６磁気抵抗素子３１４となる。したがって、逆回転の場合、第１端子２５０の検出信号は、第３端子３５０の検出信号よりも位相が遅れることになる。したがって、検出装置１１０は、第１端子２５０および第３端子３５０の検出信号の位相比較によって、回転体１０の回転方向を検出することができる。
【００３７】
図６は、検出装置１１０の構成例を示す。即ち、検出装置１１０は、基板３０を有し、当該基板３０上に感磁部等が形成される。基板３０は、例えば、半導体、ガラス、およびセラミック等で形成された基板である。基板３０は、第１電位端子２０２、第２電位端子２０４、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０、第１端子２５０、第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０、および第３端子３５０が、表面に形成される。
【００３８】
第１電位端子２０２は、電源４０の一方の端子に接続され、第１電位が供給される。第２電位端子２０４は、電源４０の他方の端子に接続され、第２電位が供給される。また、第１端子２５０は検出信号ＶＡを出力し、第３端子３５０は検出信号ＶＡとは位相が異なる検出信号ＶＢを出力する。
【００３９】
第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０の感磁部は、回転体１０の移動方向に配列される。ここで、図６において、矢印で示した方向が、回転体１０の移動方向である。また、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０は、基板３０の回転体１０に対向すべき面に設けられる。
【００４０】
第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０は、回転体１０の移動方向と直交する幅方向において、感磁部が設けられる範囲が少なくとも一部重なるように形成される。即ち、第１磁気抵抗素子２１２、第２磁気抵抗素子２１４、第５磁気抵抗素子３１２、および第６磁気抵抗素子３１４は、幅方向において、感磁部が設けられる範囲が少なくとも一部重なる。
【００４１】
図６は、第１磁気抵抗素子２１２、第２磁気抵抗素子２１４、第５磁気抵抗素子３１２、および第６磁気抵抗素子３１４が、それぞれ２つの感磁部を含む例を示す。ここで、感磁部のそれぞれは、幅方向に延伸する略長方形の形状で示した。図６は、各抵抗素子が含むそれぞれの感磁部が、回転体１０の移動方向において、略等間隔に配列された例を示す。一例として、図６は、それぞれの感磁部が、回転体１０の移動方向に平行移動した位置に配置された例を示す。この場合、第１磁気抵抗素子２１２、第２磁気抵抗素子２１４、第５磁気抵抗素子３１２、および第６磁気抵抗素子３１４は、幅方向において、感磁部が設けられる範囲が全部重なることになる。
【００４２】
第１磁気抵抗素子２１２、第２磁気抵抗素子２１４、第５磁気抵抗素子３１２、および第６磁気抵抗素子３１４は、基板３０上に等間隔に並ぶ第１領域５１２、第２領域５１４、第３領域５１６、および第４領域５１８に、それぞれ形成される。第１領域５１２、第２領域５１４、第３領域５１６、および第４領域５１８の間隔は、回転体１０の歯車の歯の円ピッチの１／４に、回転体１０および検出装置１１０の間の距離に応じた係数を乗じた値に略等しい。ここで、例えば、歯車の歯の大きさをモジュールｍ＝ｄ／ｚとすると、歯車の円ピッチｐはｐ＝πｍとなる。なお、ｄは基準円直径、ｚは歯数とし、円ピッチｐは、円周（πｄ）を歯数ｚで割って算出した結果である。
【００４３】
回転体１０の移動方向において、複数の抵抗素子が歯車の円ピッチに対応して配列されるので、それぞれの抵抗素子は、歯車の回転中の対応する時点において、対応する歯先面に対向することができる。図６は、第１領域５１２に第１磁気抵抗素子２１２が、第２領域５１４に第５磁気抵抗素子３１２が、第３領域５１６に第２磁気抵抗素子２１４が、第４領域５１８に第６磁気抵抗素子３１４が、それぞれ形成された例を示す。
【００４４】
これにより、例えば、回転体１０が回転している場合、第１の時点において、第１磁気抵抗素子２１２が歯車の第１の歯の歯先面に対向し、次の第２の時点において、第５磁気抵抗素子３１２が歯車の第１の歯の歯先面に対向することができる。このように、複数の磁気抵抗素子は、時間が進む毎に移動方向に配列した順序で、領域毎に、歯車の第１の歯の歯先面に対向することができる。同様に、複数の磁気抵抗素子は、時間が進む毎に移動方向に配列した順に、領域毎に、回転体１０の凹部に対向することができる。これによって、検出装置１１０は、回転体１０の移動を正確に検出して、検出結果を検出信号として出力することができる。
【００４５】
以上のように、検出システム１００は、回転体１０の回転動作を検出することができる。しかしながら、検出システム１００が出力する検出信号には、外部または内部からの発生するノイズ等が重畳することがある。また、検出システム１００が出力する検出信号の振幅強度は、Ｓ／Ｎの観点からもより大きい方が好ましい。そこで、検出システム１００は、出力信号を差動信号とすることで、ノイズの低減とＳ／Ｎの向上を実現できる。このような差動信号を出力する検出装置１１０について、次に説明する。
【００４６】
図７は、検出装置１１０の変形例を示す。図７の変形例に係る検出装置１１０において、図６に示された検出装置１１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。変形例の検出装置１１０は、図６に示す検出装置１１０と略同様の形状の第１検出部１１２および第２検出部１１４を有する。即ち、変形例の検出装置１１０は、基板３０上に、第１検出部１１２および第２検出部１１４が形成される。
【００４７】
変形例の検出装置１１０は、正側信号を一方の検出部が生成し、負側信号を他方の検出部が生成して、差動信号として出力する。図７は、第１検出部１１２が正側信号を生成し、第２検出部１１４が負側信号を生成する例を示す。この場合、第１検出部１１２は、図６に示す検出装置１１０と略同一の構成となるので、ここでは説明を省略する。
【００４８】
第２検出部１１４は、第２電位端子２０６、第１電位端子２０８、第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０、第２端子２６０、第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０、および第４端子３６０を有する。第２電位端子２０６は、第１検出部１１２の第２電位端子２０４と、電源４０の他方の端子とに接続され、第２電位が供給される。第１電位端子２０８は、第１検出部１１２の第１電位端子２０２と、電源４０の一方の端子とに接続され、第１電位が供給される。
【００４９】
第２端子２６０は負側の検出信号ＶＡ−を出力し、第４端子３６０は検出信号ＶＡ−とは位相が異なる負側の検出信号ＶＢ−を出力する。なお、第１検出部１１２は、第１端子２５０が正側の検出信号ＶＡ＋を出力し、第３端子３５０が検出信号ＶＡ＋とは位相が異なる正側の検出信号ＶＢ＋を出力する。即ち、変形例の検出装置１１０は、第１端子２５０および第２端子２６０の組から第１差動信号を出力し、第３端子３５０および第４端子３６０の組から第１差動信号とは位相が異なる第２差動信号を出力する。
【００５０】
第１検出部１１２が正側信号を生成し、第２検出部１１４が負側信号を生成するので、第２検出部１１４に形成される磁気抵抗素子の形状は、第１検出部１１２に形成される磁気抵抗素子の形状と略相似の形状に形成されることが望ましい。また、第２検出部１１４に形成される磁気抵抗素子の形状は、第１検出部１１２に形成される磁気抵抗素子の形状と略同一の形状に形成されることがより望ましい。
【００５１】
即ち、第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０および第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０の感磁部は、回転体１０の移動方向に配列され、基板３０の回転体１０に対向すべき面に設けられる。また、第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０は、第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４を有し、第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０は、第７磁気抵抗素子３２２および第８磁気抵抗素子３２４を有する。
【００５２】
そして、第３磁気抵抗素子２２２、第４磁気抵抗素子２２４、第７磁気抵抗素子３２２、および第８磁気抵抗素子３２４が、それぞれ２つの感磁部を含む。また、各抵抗素子が含むそれぞれの感磁部は、回転体１０の移動方向において、略等間隔に配列する。第３磁気抵抗素子２２２、第４磁気抵抗素子２２４、第７磁気抵抗素子３２２、および第８磁気抵抗素子３２４は、幅方向において、感磁部が設けられる範囲が全部重なる。
【００５３】
また、第３磁気抵抗素子２２２、第４磁気抵抗素子２２４、第７磁気抵抗素子３２２、および第８磁気抵抗素子３２４は、基板３０上に等間隔に並ぶ第１領域５１２、第２領域５１４、第３領域５１６、および第４領域５１８に、それぞれ形成される。図７は、第１領域５１２に第１磁気抵抗素子２１２および第３磁気抵抗素子２２２が、第２領域５１４に第５磁気抵抗素子３１２および第７磁気抵抗素子３２２が、第３領域５１６に第２磁気抵抗素子２１４および第４磁気抵抗素子２２４が、第４領域５１８に第６磁気抵抗素子３１４および第８磁気抵抗素子３２４が、それぞれ形成された例を示す。
【００５４】
これにより、例えば、回転体１０が回転している場合、第１の時点において、第１磁気抵抗素子２１２および第３磁気抵抗素子２２２が歯車の第１の歯の歯先面に対向し、次の第２の時点において、第５磁気抵抗素子３１２および第７磁気抵抗素子３２２が歯車の第１の歯の歯先面に対向することができる。このように、複数の磁気抵抗素子は、時間が進む毎に移動方向に配列した順序で、領域毎に、歯車の歯先面に対向することができる。同様に、複数の磁気抵抗素子は、時間が進む毎に移動方向に配列した順に、領域毎に、回転体１０の凹部に対向することができる。
【００５５】
なお、第３磁気抵抗素子２２２は、電源４０の第２電位および第２端子２６０の間に接続され、第４磁気抵抗素子２２４は、第２端子２６０および電源４０の第１電位の間に接続される。即ち、第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０に印加される電圧は、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０に印加される電圧と略同一で、印加方向が逆になる。同様に、第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０に印加される電圧は、第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０に印加される電圧と略同一で、印加方向が逆になる。これによって、検出装置１１０は、回転体１０の移動を正確に検出した検出結果を、差動の検出信号として出力することができる。
【００５６】
図８は、図７に示す変形例の検出装置１１０に対応する増幅回路５３０の一例を示す。この場合、検出システム１００は、図７に示す増幅回路５３０を更に備える。図８は、増幅回路５３０が、変形例の検出装置１１０の第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０の組が出力する差動信号をシングルエンド出力にする例を示す。即ち、増幅回路５３０は、２入力１出力の増幅回路であり、一例として、オペアンプ等を含む増幅回路である。増幅回路５３０は、一方の入力端子に第１端子２５０からの正側の検出信号ＶＡ＋が入力し、他方の入力端子に第２端子２６０からの負側の検出信号ＶＡ−が入力する。
【００５７】
増幅回路５３０は、入力する正側の検出信号ＶＡ＋および負側の検出信号ＶＡ−に対して、同相ノイズを低減させて、１８０度位相が異なる信号成分を増幅する。同様に、検出装置１１０は、変形例の検出装置１１０の第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０および第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０の組が出力する差動信号をシングルエンド出力にする増幅回路を更に有してよい。即ち、検出装置１１０は、変形例の検出装置１１０が出力する２つの差動信号にそれぞれ対応する２つの増幅回路を有し、２つの検出信号の信号強度の増加と同相ノイズの低減を実現できる。検出システム１００は、２つの検出信号に基づき、回転体１０の回転動作を判定する判定部を更に備えてよい。検出システム１００は、回転体１０の回転動作をより正確に検出することができる。
【００５８】
図９は、図７に示す変形例の検出装置１１０を備える検出システム１００の構成例を示す。検出システム１００は、以上の説明のように、２つの検出信号を差動信号とすることで、Ｓ／Ｎを改善することができる。ここで、変形例の検出装置１１０は、図９に示すように、正側の検出信号を生成する第１検出部１１２と、負側の検出信号を生成する第２検出部１１４が、回転体１０の移動方向と直交する基板３０の幅方向において、異なる位置に設けられる。
【００５９】
ここで、回転体１０の第１の歯１２に、割れ、欠け、およびヒビ等の欠陥が生じると、歯先面の移動方向と直交する方向において、磁場発生部２０との距離が一定でなくなることがある。例えば、第１の歯１２が一部に欠陥１８を有する場合、欠陥１８を有する領域は、歯先面の正常な領域と比較して、磁場発生部２０との距離が大きくなる。これにより、第１の歯１２の歯先面において、欠陥１８を有する領域の磁束密度と、正常な領域の磁束密度に差異が生じることになる。そして、当該欠陥１８が、歯先面の第１検出部１１２側に発生した場合、第１検出部１１２の検出信号の信号振幅は、第２検出部１１４の検出信号の信号振幅と比較して小さくなってしまうことがある。
【００６０】
この場合、増幅回路５３０が出力する信号は、同相ノイズをキャンセルすることができず、また、信号成分にも歪みを生じさせてしまうことがある。即ち、検出システム１００は、このような回転体１０に欠陥が存在すると、Ｓ／Ｎが低下してしまうことがあった。そこで、本実施形態に係る検出システム１００は、検出装置１１０のブリッジ磁気抵抗素子の感磁部を幅方向において重ならせて、回転体１０の欠陥に起因するＳ／Ｎの低下を改善させる。このような検出装置１１０について、次に説明する。
【００６１】
図１０は本実施形態に係る検出装置１１０の第１構成例を示す。検出装置１１０は、回転体１０の回転に応じた差動信号の検出信号を出力する。図１０は、図７で説明した、第１差動信号を出力する例を示す。検出装置１１０は、基板３０、第１電位端子２０２、第２電位端子２０４、第２電位端子２０６、第１電位端子２０８、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０、第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０、第１端子２５０、および第２端子２６０を有する。基板３０は、回転体１０に対向すべき面に第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０が設けられる。基板３０は、例えば、半導体、ガラス、およびセラミック等で形成された基板である。
【００６２】
第１電位端子２０２および第１電位端子２０８は、電源４０の一方の端子に接続され、第１電位が供給される。第２電位端子２０４および第２電位端子２０６は、電源４０の他方の端子に接続され、第２電位が供給される。また、第１端子２５０は正側の検出信号ＶＡ＋を出力し、第２端子２６０は負側の検出信号ＶＡ−を出力する。即ち、第１端子２５０は第１差動端子、第２端子２６０は第２差動端子として、第１差動信号を出力する差動端子対として機能する。
【００６３】
第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０は、回転体１０の移動に伴う磁束密度の変化を差動検出する。第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０の感磁部は、回転体１０の移動方向に配列される。ここで、図１０において、矢印で示した方向が、回転体１０の移動方向である。また、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０は、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４を有し、第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０は、第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４を有する。第１磁気抵抗素子２１２は、第１端子２５０および第１電位の間に接続され、第２磁気抵抗素子２１４は、第１端子２５０および第２電位の間に接続される。また、第３磁気抵抗素子２２２は、第２端子２６０および第２電位の間に接続され、第４磁気抵抗素子２２４は、第２端子２６０および第１電位の間に接続される。
【００６４】
第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０は、回転体１０の移動方向と直交する幅方向において、感磁部が設けられる範囲が少なくとも一部重なるように形成される。即ち、第１磁気抵抗素子２１２、第２磁気抵抗素子２１４、第３磁気抵抗素子２２２、および第４磁気抵抗素子２２４は、幅方向において、感磁部が設けられる範囲が少なくとも一部重なる。
【００６５】
なお、第１磁気抵抗素子２１２、第２磁気抵抗素子２１４、第３磁気抵抗素子２２２、および第４磁気抵抗素子２２４のそれぞれは、回転体１０の移動方向において異なる位置に設けられた複数の感磁部を含む。図１０は、第１磁気抵抗素子２１２、第２磁気抵抗素子２１４、第３磁気抵抗素子２２２、および第４磁気抵抗素子２２４が、それぞれ２つの感磁部を含む例を示す。
【００６６】
ここで、感磁部のそれぞれは、幅方向に延伸する略長方形の形状で示した。図１０は、第１磁気抵抗素子２１２および第３磁気抵抗素子２２２に含まれる感磁部が、回転体１０の移動方向において、略等間隔に配列された例を示す。同様に、第２磁気抵抗素子２１４および第４磁気抵抗素子２２４に含まれる感磁部が、回転体１０の移動方向において、略等間隔に配列された例を示す。
【００６７】
また、図１０は、一例として、それぞれの感磁部が、回転体１０の移動方向に平行移動した位置に配置された例を示す。この場合、第１磁気抵抗素子２１２、第２磁気抵抗素子２１４、第３磁気抵抗素子２２２、および第４磁気抵抗素子２２４は、幅方向において、感磁部が設けられる範囲が全部重なることになる。
【００６８】
第１磁気抵抗素子２１２、第２磁気抵抗素子２１４、第３磁気抵抗素子２２２、および第４磁気抵抗素子２２４は、基板３０上に等間隔に並ぶ第１領域５１２、第２領域５１４、および第３領域５１６のうち、第２領域５１４を挟む第１領域５１２および第３領域５１６に、それぞれ形成される。第１領域５１２、第２領域５１４、および第３領域５１６の間隔は、回転体１０の歯車の歯の円ピッチの略１／４に、回転体１０および検出装置１１０の間の距離に応じた係数を乗じた値に略等しい。これにより、それぞれの磁気抵抗素子は、歯車の回転中の対応する時点において、対応する歯先面に対向することができる。
【００６９】
図１０は、第１領域５１２に第１磁気抵抗素子２１２および第３磁気抵抗素子２２２が形成された例を示す。ここで、第１磁気抵抗素子２１２および第３磁気抵抗素子２２２のうち一方の磁気抵抗素子のそれぞれの感磁部は、回転体１０の移動方向において、第１磁気抵抗素子２１２および第３磁気抵抗素子２２２のうち他方の磁気抵抗素子の感磁部同士の間に配置される。図１０は、第１磁気抵抗素子２１２の２つの感磁部が、回転体１０の移動方向において、第３磁気抵抗素子２２２の２つの感磁部の間に配置された例を示す。
【００７０】
これにより、回転体１０の移動方向において、第１磁気抵抗素子２１２および第３磁気抵抗素子２２２の第１領域５１２内の平均位置を、当第１領域５１２の略中央の位置とすることができる。したがって、回転体１０が移動する過程において、例えば、第１磁気抵抗素子２１２の一方の感磁部が他方の感磁部と比較して異なる抵抗値となっても、第３磁気抵抗素子２２２の２つの感磁部も同様の傾向を発生することになる。したがって、差動信号の正側および負側で同様の傾向の信号を出力することができるので、歪みが発生することを防止できる。
【００７１】
また、図１０は、第３領域５１６に第２磁気抵抗素子２１４および第４磁気抵抗素子２２４が形成された例を示す。第１領域と同様に、第２磁気抵抗素子２１４および第４磁気抵抗素子２２４のうち一方の磁気抵抗素子の複数の感磁部は、回転体１０の移動方向において、第２磁気抵抗素子２１４および第４磁気抵抗素子２２４のうち他方の磁気抵抗素子の感磁部同士の間に配置される。また、第１領域５１２における第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０のそれぞれの感磁部の配置と、第３領域５１６における第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０のそれぞれの感磁部の配置とは、略同様の配置となることが望ましい。
【００７２】
図１０は、第２磁気抵抗素子２１４の２つの感磁部が、回転体１０の移動方向において、第４磁気抵抗素子２２４の２つの感磁部の間に配置された例を示す。これにより、一方のブリッジ磁気抵抗素子に含まれる感磁部の抵抗値に一時的なアンバランスが生じても、他方のブリッジ磁気抵抗素子に含まれる感磁部の抵抗値も同様のアンバランスが生じさせ、歪みを低減させた差動増幅信号を発生させることができる。
【００７３】
また、例えば、回転体１０が回転している場合、第１の時点において、第１磁気抵抗素子２１２および第３磁気抵抗素子２２２が歯車の第１の歯の歯先面に対向し、次の時点において、第２磁気抵抗素子２１４および第４磁気抵抗素子２２４が歯車の第１の歯の歯先面に対向することができる。このように、複数の磁気抵抗素子は、時間が進む毎に移動方向に配列した順序で、領域毎に、歯車の歯先面に対向することができる。
【００７４】
したがって、検出装置１１０は、回転体１０の移動を正確に検出した検出結果を、差動の検出信号として出力することができる。即ち、本実施形態に係る検出装置１１０は、図７で説明した、第１差動信号と略同一の検出信号を出力することができる。また、本実施形態に係る検出装置１１０は、図７で説明した変形例の検出装置１１０とは異なり、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０が回転体１０の移動方向と直交する幅方向において、少なくとも一部が重なる。したがって、回転体１０の一部に欠陥等を有しても、当該欠陥に応じた検出信号の変化が、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０の両方の検出信号に発生する。
【００７５】
特に、図１０の例に示すように、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０の幅方向の重なりが一致する場合またはより大きい場合、当該欠陥に応じた検出信号の変化が、ほぼ一致することになる。本実施形態における検出システム１００は、図８で示した増幅回路５３０を備え、このような検出装置１１０から出力する差動信号を、当該増幅回路５３０に供給してよい。
【００７６】
増幅回路５３０は、検出装置１１０から出力する差動信号に基づき、同相ノイズをキャンセルして低減させることができ、また、信号成分の歪みも低減させることができる。したがって、本実施形態に係る検出装置１１０を備える検出システム１００は、回転体１０の移動を正確に検出し、回転体１０に欠陥が存在する場合でも差動信号によってＳ／Ｎを向上させて、回転体１０の回転速度および回転数を検出することができる。
【００７７】
以上の本実施形態に係る検出装置１１０は、第１差動信号を出力する例を説明したが、これに限定されることはない。検出装置１１０は、第１差動信号および第２差動信号を出力し、検出システム１００は、回転体１０の回転方向を検出してもよい。第１差動信号および第２差動信号を出力する検出装置１１０について、次に説明する。
【００７８】
図１１は、本実施形態に係る検出装置１１０の変形例を示す。図１１の変形例に係る検出装置１１０において、図１０に示された本実施形態に係る検出装置１１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。変形例の検出装置１１０は、図１０に示す検出装置１１０と略同様の形状の第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０を有する。また、変形例の検出装置１１０は、第３端子３５０、および第４端子３６０、第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０、および第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０を更に備える。
【００７９】
第３端子３５０は正側の検出信号ＶＢ＋を出力し、第４端子３６０は負側の検出信号ＶＢ−を出力する。即ち、第３端子３５０は第３差動端子、第４端子３６０は第４差動端子として、第２差動信号を出力する差動端子対として機能する。第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０および第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０は、回転体１０の移動に伴う磁束密度の変化を差動検出する。第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０、第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０、第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０、および第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０の感磁部は、回転体１０の移動方向に配列される。
【００８０】
第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０は、第５磁気抵抗素子３１２および第６磁気抵抗素子３１４を有し、第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０は、第７磁気抵抗素子３２２および第８磁気抵抗素子３２４を有する。第５磁気抵抗素子３１２は、第３端子３５０および第１電位の間に接続され、第６磁気抵抗素子３１４は、第３端子３５０および第２電位の間に接続される。また、第７磁気抵抗素子３２２は、第４端子３６０および第２電位の間に接続され、第８磁気抵抗素子３２４は、第４端子３６０および第１電位の間に接続される。
【００８１】
第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０、第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０、第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０、および第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０は、幅方向において、感磁部が設けられる範囲が少なくとも一部重なるように形成される。即ち、第５磁気抵抗素子３１２、第６磁気抵抗素子３１４、第７磁気抵抗素子３２２、および第８磁気抵抗素子３２４は、幅方向において、感磁部が設けられる範囲が少なくとも一部重なる。また、第１磁気抵抗素子２１２から第８磁気抵抗素子３２４の８つの磁気抵抗素子は、幅方向において、感磁部が設けられる範囲が少なくとも一部重なることが望ましい。
【００８２】
なお、第５磁気抵抗素子３１２、第６磁気抵抗素子３１４、第７磁気抵抗素子３２２、および第８磁気抵抗素子３２４のそれぞれは、回転体１０の移動方向において異なる位置に設けられた複数の感磁部を含む。図１１は、第５磁気抵抗素子３１２、第６磁気抵抗素子３１４、第７磁気抵抗素子３２２、および第８磁気抵抗素子３２４が、それぞれ２つの感磁部を含む例を示す。
【００８３】
ここで、感磁部のそれぞれは、幅方向に延伸する略長方形の形状で示した。図１１は、第１磁気抵抗素子２１２から第８磁気抵抗素子３２４の８つの磁気抵抗素子に含まれる感磁部が、回転体１０の移動方向において、略等間隔に配列された例を示す。また、図１１は、一例として、それぞれの感磁部が、回転体１０の移動方向に平行移動した位置に配置された例を示す。この場合、第１磁気抵抗素子２１２から第８磁気抵抗素子３２４の８つの磁気抵抗素子は、幅方向において、感磁部が設けられる範囲が全部重なることになる。
【００８４】
回転体１０の移動方向において、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４の間に、第５磁気抵抗素子３１２および第７磁気抵抗素子３２２、または第６磁気抵抗素子３１４および第８磁気抵抗素子３２４が配置される。即ち、第５磁気抵抗素子３１２および第７磁気抵抗素子３２２、または第６磁気抵抗素子３１４および第８磁気抵抗素子３２４は、第２領域５１４に形成される。
【００８５】
図１１は、第１領域５１２に第１磁気抵抗素子２１２および第３磁気抵抗素子２２２が、第２領域５１４に第５磁気抵抗素子３１２および第７磁気抵抗素子３２２が、第３領域５１６に第２磁気抵抗素子２１４および第４磁気抵抗素子２２４が、第４領域５１８に第６磁気抵抗素子３１４および第８磁気抵抗素子３２４が、それぞれ形成された例を示す。これにより、例えば、回転体１０が回転している場合、第１の時点において、第１磁気抵抗素子２１２および第３磁気抵抗素子２２２が歯車の第１の歯の歯先面に対向し、次の時点において、第５磁気抵抗素子３１２および第７磁気抵抗素子３２２が歯車の第１の歯の歯先面に対向することができる。このように、複数の磁気抵抗素子は、時間が進む毎に移動方向に配列した順序で、領域毎に、歯車の歯先面に対向することができる。
【００８６】
また、第５磁気抵抗素子３１２および第７磁気抵抗素子３２２のうち一方の磁気抵抗素子のそれぞれの感磁部は、回転体１０の移動方向において、第５磁気抵抗素子３１２および第７磁気抵抗素子３２２のうち他方の磁気抵抗素子の感磁部同士の間に配置される。同様に、第６磁気抵抗素子３１４および第８磁気抵抗素子３２４のうち一方の磁気抵抗素子のそれぞれの感磁部は、回転体１０の移動方向において、第６磁気抵抗素子３１４および第８磁気抵抗素子３２４のうち他方の磁気抵抗素子の感磁部同士の間に配置される。
【００８７】
以上により、第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０および第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０は、回転体１０の移動を正確に検出した検出結果を、差動の検出信号として出力することができる。また、第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０および第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０は、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０が出力する差動信号とは位相の異なる第２差動信号を出力することができる。図１１の例において、第１領域５１２から第４領域５１８の４つの領域は、歯の円ピッチｐの１／４間隔に並ぶので、第１差動信号および第２差動信号の位相差は、略９０度となる。
【００８８】
また、本変形例に係る検出装置１１０は、図１０で説明した本実施形態に係る検出装置１１０と同様に、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０から第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０の４つの感磁部が回転体１０の移動方向と直交する幅方向において、少なくとも一部が重なる。したがって、回転体１０の一部に欠陥等を有しても、当該欠陥に応じた検出信号の変化が、当該４つの感磁部の検出信号に発生する。
【００８９】
本実施形態における検出システム１００は、図８で示した増幅回路５３０を２つ備え、このような検出装置１１０から出力する第１差動信号および第２差動信号を、当該２つの増幅回路５３０にそれぞれ供給してよい。２つの増幅回路５３０は、検出装置１１０から出力する２つの差動信号に基づき、同相ノイズを低減させ、また、信号成分の歪みを低減させた２つの検出信号をそれぞれ出力させることができる。したがって、本変形例に係る検出装置１１０を備える検出システム１００は、回転体１０の移動を正確に検出し、回転体１０に欠陥が存在する場合でも差動信号によってＳ／Ｎを向上させて、回転体１０の回転動作を検出することができる。
【００９０】
以上の本実施形態に係る検出装置１１０は、第１磁気抵抗素子２１２および第３磁気抵抗素子２２２に含まれる感磁部が、第１領域５１２において等間隔に配置される例を説明したが、これに限定されることはない。第１磁気抵抗素子２１２および第３磁気抵抗素子２２２は、第１領域に形成され、回転体１０の回転に応じて、検出信号の振幅強度の絶対値が略同程度になればよい。
【００９１】
なお、第１磁気抵抗素子２１２および第３磁気抵抗素子２２２に含まれる感磁部が不等間隔に配列した場合でも、回転体１０の移動方向における平均位置がほぼ一致することが望ましい。例えば、第１磁気抵抗素子２１２における複数の感磁部の平均位置および第３磁気抵抗素子２２２における複数の感磁部の平均位置の回転体１０の移動方向における差は、当該移動方向における隣接する感磁部の間の距離未満となることが望ましい。ここで、隣接する感磁部の間の距離は、複数の感磁部の間の距離のうちの、最小値であることが望ましく、これに代えて、平均値、または最大値であってもよい。
【００９２】
同様に、第２磁気抵抗素子２１４および第４磁気抵抗素子２２４に含まれる感磁部が第３領域５１６において不等間隔に配列した場合でも、回転体１０の移動方向における平均位置がほぼ一致することが望ましい。例えば、第２磁気抵抗素子２１４における複数の感磁部の平均位置および第４磁気抵抗素子２２４における複数の感磁部の平均位置の回転体１０の移動方向における差は、当該移動方向における隣接する感磁部の間の距離未満となることが望ましい。なお、第２領域５１４および第４領域５１８に形成される、第５磁気抵抗素子３１２、第６磁気抵抗素子３１４、第７磁気抵抗素子３２２、および第８磁気抵抗素子３２４も同様に、不等間隔に配列されてよく、また、各領域における平均位置がほぼ一致することが望ましい。
【００９３】
以上のように、本実施形態に係る検出装置１１０および当該検出装置１１０を備える検出システム１００は、回転体１０の回転動作を精度よく検出することができることを説明した。なお、以上の説明において、磁場発生部２０が発生させる磁場は、磁束密度が検出装置１１０の感磁部を含む領域において略一定の磁束密度となることが望ましい。しかしながら、磁場発生部２０は、磁束密度が回転体１０の移動方向に漸増または漸減する磁界を発生することがある。このような磁場発生部２０を備える検出システム１００について次に説明する。
【００９４】
図１２は、本実施形態に係る磁場発生部２０が、磁束密度の分布を有する磁場を発生させた例を示す。なお、図１２は、便宜上、検出装置１１０の第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０以外のブリッジ磁気抵抗素子については記載を省略している。また、図１２は、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４が並ぶ順番と、電源４０の電圧の印加方向と、回転体１０の移動方向とを、図２とは異なる方向にした例を示す。
【００９５】
図１２は、磁場発生部２０が、円盤状の永久磁石であり、回転体１０に向く円形表面の中心部分から発生させる磁束密度が最も大きく、外周部に近づくにつれて磁束密度が減少するような磁場を発生させる例を示す。なお、磁場発生部２０の大きさは、検出装置１１０の第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４を含む領域と同程度の大きさの場合、当該第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４が検出する磁束密度は分布を有することになる。
【００９６】
ここで、回転体１０が回転すると、例えば、一の歯先面において、回転に応じて磁束の大きさが変化することになる。すると、当該一の歯先面において電磁誘導によって渦電流が発生し、磁束の変化を打ち消す方向の磁束を発生させる（レンツの法則）。ここで、誘導起電力Ｖ＝−ｄφ／ｄｔであり（φ＝ＢＳ）電流ＩはＩ＝Ｖ／Ｒとなる。なお、φは磁束、ｄφ／ｄｔは単位時間当たりの磁束の変化量、Ｓは電流が発生する面、Ｂは磁束密度、Ｒは渦電流が発生する導体の抵抗値である。
【００９７】
即ち、歯車の歯先が磁場発生部２０の中心に近づくように移動した場合、当該歯先面での磁束が増加する方向に変化するので、歯先面に発生する渦電流により、当該磁束とは反対向きの磁束が発生する。例えば、図１２において、回転体１０が図中の左向きの矢印方向に移動して、第１の歯１２が第２磁気抵抗素子２１４に対向する位置に移動する場合、第１の歯１２の歯先面に印加される磁束は、回転体１０の移動に伴って増加する方向に変化する。これにより、第１の歯１２は、当該第１の歯１２から磁場発生部２０に向かう磁束を発生させる。したがって、第２磁気抵抗素子２１４は、歯車が静止しているときの第１の歯１２の歯先面の磁束よりも小さい磁束を検出することになる。
【００９８】
また、歯車の歯先が磁場発生部２０の中心から遠ざかるように移動した場合、当該歯先面での磁束が減少する方向に変化するので、歯先面に発生する渦電流により、当該磁束と同じ向きの磁束が発生する。例えば、図１２において、回転体１０が図中の左向きの矢印方向に移動して、第１の歯１２が第１磁気抵抗素子２１２に対向する位置に移動する場合、第１の歯１２に印加される磁束は、回転体１０の移動に伴って減少する方向に変化する。これにより、第１の歯１２は、磁場発生部２０から当該第１の歯１２に向かう磁束を発生させる。したがって、第１磁気抵抗素子２１２は、歯車が静止しているときの第１の歯１２の歯先面の磁束よりも大きい磁束を検出することになる。
【００９９】
なお、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４が検出する磁束を、第１の歯１２の歯先面の磁束に基づいて説明したが、これに限定されることはなく、回転体１０全体に同様のことが言える。即ち、図１２の構成の検出システムにおいて、回転体１０が矢印方向に移動したことに応じて、第２磁気抵抗素子２１４が検出する磁束は磁場発生部２０からの磁束よりも小さくなり、第１磁気抵抗素子２１２が検出する磁束は磁場発生部２０からの磁束よりも大きくなる。
【０１００】
これにより、第１端子２５０から出力する磁束の検出結果は、オフセット電圧が重畳することになる。このようなオフセット電圧は、磁場発生部２０の磁場の傾きの度合い、回転体１０の回転速度、および回転の方向に応じて変化する。このようなオフセット電圧の変化の例を図１３に示す。
【０１０１】
図１３は、本実施形態に係る検出装置１１０の検出結果に重畳するオフセット電圧の一例を示す。図１３の横軸は、回転体１０の回転速度であり、縦軸はオフセット電圧変化である。図１３に示すように、回転体１０の回転速度が速くなるに従い、磁束の変化量は増加するので、オフセット電圧変化も増加する傾向を示す。
【０１０２】
また、回転方向が反転すると、磁束の増減も反転する。例えば、図１２において回転体１０が右方向に移動する場合、第１磁気抵抗素子２１２が検出する磁束は磁場発生部２０が発生させる磁束よりも小さくなり、第２磁気抵抗素子２１４が検出する磁束は磁場発生部２０が発生させる磁束よりも大きくなる。図１３では、回転体１０の一方向の回転をＣＷとし、ＣＷとは反対方向の回転をＣＣＷとした。このように、オフセット電圧は、回転方向に応じて正負の符号が切り換わる。検出装置１１０が出力する検出信号は、このようなオフセット電圧が重畳する。
【０１０３】
図１４は、検出装置１１０が出力する検出信号にオフセット電圧が重畳した例を示す。図１４の横軸は時間ｔを示し、縦軸は検出信号の電圧値Ｖを示す。図１４は、例えば、図１０で説明したような差動信号を出力する検出装置１１０と、磁束密度の分布を有する磁束を用いて回転体１０の回転動作を検出した結果の例を示す。ここで、検出装置１１０の第１端子２５０が出力する差動信号の正側信号をＶＡ＋'とし、第２端子２６０が出力する差動信号の負側信号をＶＡ−'として示す。
【０１０４】
ここで、第１磁気抵抗素子２１２および第３磁気抵抗素子２２２の抵抗値をＲ１とし、第２磁気抵抗素子２１４および第４磁気抵抗素子２２４の抵抗値をＲ２としたときの回転体１０が静止時の正側信号ＶＡ＋および正側信号ＶＡ−は、次式のように算出される。
（数１）
ＶＡ＋＝（Ｖｄｄ−Ｖｓｓ）・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）
ＶＡ−＝（Ｖｄｄ−Ｖｓｓ）・Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）
【０１０５】
なお、正側信号ＶＡ＋'は、オフセットが重畳しないときの正側信号ＶＡ＋にオフセット電圧ＶＯＦＦが加わった信号である。同様に、負側信号ＶＡ−'は、オフセットが重畳しない負側信号ＶＡ−にオフセット電圧ＶＯＦＦを減じた信号である。即ち、正側信号ＶＡ＋'および負側信号ＶＡ−'は、次式で示される。
（数２）
ＶＡ＋'＝ＶＡ＋＋ＶＯＦＦ
ＶＡ−'＝ＶＡ−−ＶＯＦＦ
【０１０６】
そして、回転体１０が回転することにより、前記渦電流に起因して第１磁気抵抗素子２１２および第３磁気抵抗素子２２２の抵抗値Ｒ１が減少し、第２磁気抵抗素子２１４および第４磁気抵抗素子２２４の抵抗値をＲ２が増加する。ここで、抵抗値Ｒ１の減少量をΔＲ１と、抵抗値Ｒ２の増加量をΔＲ２とすると、正側信号ＶＡ＋'および負側信号ＶＡ−'は、次式で示される。
（数３）
ＶＡ＋'＝（Ｖｄｄ−Ｖｓｓ）・（Ｒ２＋ΔＲ２）／（Ｒ１−ΔＲ１＋Ｒ２＋ΔＲ２）
ＶＡ−'＝（Ｖｄｄ−Ｖｓｓ）・（Ｒ１−ΔＲ１）／（Ｒ１−ΔＲ１＋Ｒ２＋ΔＲ２）
【０１０７】
ここで、図１２では第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４にそれぞれ入力する磁場の磁束変化の傾きの絶対値は略等しいので、ΔＲ＝ΔＲ１≒ΔＲ２と表され、（数３）式は（数４）のように示される。
（数４）
ＶＡ＋'＝ＶＡ＋＋（Ｖｄｄ−Ｖｓｓ）・ΔＲ／（Ｒ１＋Ｒ２）＝ＶＡ＋＋ＶＯＦＦ
ＶＡ−'＝ＶＡ−−（Ｖｄｄ−Ｖｓｓ）・ΔＲ／（Ｒ１＋Ｒ２）＝ＶＡ−−ＶＯＦＦ
【０１０８】
したがって、正側信号ＶＡ＋'および負側信号ＶＡ−'に基づき、同相ノイズを除去すると、渦電流によって生成されたオフセット電圧が２倍になって残ることになる。
（数５）
ＶＡ＋'−ＶＡ−'＝ＶＡ＋−ＶＡ−＋２ＶＯＦＦ
【０１０９】
このように、磁場発生部２０が磁束密度の分布を有すると、当該分布および回転速度に応じて渦電流による磁束が発生するので、検出装置１１０の検出結果に誤差を生じさせることがある。そこで、磁場発生部２０の磁束密度の分布によって生じる誤差を低減させる検出装置１１０について、次に説明する。
【０１１０】
図１５は、本実施形態に係る検出装置１１０の第２構成例を備える検出システム１００を示す。検出システム１００は、回転体１０と、磁場発生部２０と、電源４０と、第２構成例の検出装置１１０とを備える。回転体１０および電源４０は、図１および図２等で既に説明したので、ここでは説明を省略する。
【０１１１】
磁場発生部２０は、磁束密度が回転体１０の移動方向に分布を有しており、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４に印加する。磁場発生部２０は、分布を有する磁束密度印加部として機能する。磁場発生部２０は、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４を間に挟んで回転体１０と対向して配置されるべき平板状の磁石を含む。図１５は、磁場発生部２０が、平板の中心から端部に向けて、磁束密度が漸減する磁場を発生する例を示す。
【０１１２】
第２構成例の検出装置１１０は、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４を有する第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０と、第１端子２５０とを備える例を示す。第１磁気抵抗素子２１２は、第１端子２５０および第１電位の間に接続される。ここで、第１端子２５０が出力する検出信号を第１検出信号とする。
【０１１３】
第２磁気抵抗素子２１４は、第１端子２５０および第２電位の間に接続される。第２磁気抵抗素子２１４は、回転体１０の移動方向または移動方向の逆方向において第１磁気抵抗素子２１２からずれた位置に配置される。図１５は、矢印で示す回転体１０の移動方向において、第１磁気抵抗素子２１２、第２磁気抵抗素子２１４の順に配列された例を示す。
【０１１４】
また、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４は、磁束密度が移動方向に漸増または漸減する磁場が入力するように配置される。例えば、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４は、回転体１０の移動方向において、磁場発生部２０の平板状の磁石の中心から移動方向または移動方向の逆方向にずらして配置される。図１５は、矢印で示す回転体１０の移動方向において、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４が、磁場発生部２０の中心から移動方向の逆方向側にずらして配置された例を示す。
【０１１５】
このような配置により、磁場発生部２０から第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４にそれぞれ入力する磁束は、回転体１０の移動方向に対する磁束の変化の傾きが一致することになる。例えば、図１５に示す第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４の配置により、磁場発生部２０から第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４にそれぞれ入力する磁場は、回転体１０の移動方向に対して磁束が増加することになる。
【０１１６】
したがって、回転体１０の回転に伴って歯車の歯先面に渦電流が発生し、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４が位置する領域は、磁場発生部２０が印加する磁束の方向とは逆向きの磁束が生じる。即ち、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４の抵抗値は、それぞれ減少する方向に変化するので、第１端子２５０から出力する第１検出信号は、次式のように算出できる。
（数６）
ＶＡ＋'＝（Ｖｄｄ−Ｖｓｓ）・（Ｒ２−ΔＲ２）／（Ｒ１＋Ｒ２−ΔＲ１−ΔＲ２）
【０１１７】
ここで、それぞれ入力する磁場の磁束変化の傾きが略等しい場合（ΔＲ＝ΔＲ１≒ΔＲ２）、（数６）式は次式のように示される。
（数７）
ＶＡ＋'＝ＶＡ＋・（Ｒ１＋Ｒ２−ΔＲ−ΔＲ・Ｒ１／Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２−２ΔＲ）
【０１１８】
第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４の抵抗が略等しい（Ｒ１≒Ｒ２）場合、（Ｒ１＋Ｒ２−ΔＲ−ΔＲ・Ｒ１／Ｒ２）＝１となり（数８）のように表され、第１端子２５０から出力する第１検出信号のオフセット電圧は、略０となる。したがって、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４は、略同一の素材で形成されることが望ましく、また、磁場発生部２０が発生する磁場の分布が直線的に変化する領域に配置されることが望ましい。このような第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４について次に説明する。
（数８）
ＶＡ＋'＝ＶＡ＋
【０１１９】
図１６は、本実施形態に係る第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４に入力する磁束と抵抗値との関係の一例を示す。図１６は、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４が、図１５に示すように、磁場発生部２０の中心から移動方向の逆方向側にずらして配置された場合の入力磁束と抵抗値との関係を示す。図１６の横軸は、磁気抵抗素子に入力する磁束を示し、縦軸は磁気抵抗素子の抵抗値を示す。図１６は、第１磁気抵抗素子２１２の抵抗値の変化をＲ１とし、第２磁気抵抗素子２１４の抵抗値の変化をＲ２とした。
【０１２０】
磁場発生部２０は、平板の中心から端部に向けて、磁束密度が減少する磁場を発生する磁石勾配を有する。したがって、一の時点において、第１磁気抵抗素子２１２に入力する磁束Ｂ１と第２磁気抵抗素子２１４に入力する磁束Ｂ２とは、異なる磁束となる。図１５に示す例の場合、第２磁気抵抗素子２１４は、第１磁気抵抗素子２１２と比較して、より磁場発生部２０の中心に近い位置に配置されるので、一の時点において第１磁気抵抗素子２１２に入力する磁束Ｂ２は、当該一の時点において第１磁気抵抗素子２１２に入力する磁束Ｂ１よりも大きくなる。
【０１２１】
ここで、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４は、一の時点においてそれぞれ入力する磁束に対応する抵抗値の大きさが、略一致するように形成されることが望ましい。例えば、図１６に示すように、第１磁気抵抗素子２１２は、一の時点においてに入力する磁束Ｂ１に対応する抵抗値がＲとなり、第２磁気抵抗素子２１４は、当該一の時点においてに入力する磁束Ｂ２に対応する抵抗値がＲとなるようにそれぞれ形成される。
【０１２２】
例えば、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４は、略同一の材料で形成され、また、磁場発生部２０の磁石勾配に対応して、異なる形状に形成される。これにより、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４は、入力する磁束の変化に対する抵抗値の変化の傾きが略一致し、また、互いに異なる磁束の入力に対して略同一の抵抗値となるように形成されてよい。
【０１２３】
以上の第２構成例の検出装置１１０は、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０を磁束の変化の傾きの符号が同一となる領域に配置して、第１検出信号に重畳するオフセット電圧を低減させることを説明した。これに加えて、検出装置１１０は、第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０を同様に配置して第２検出信号を出力させ、オフセット電圧を低減させた差動信号を出力してよい。このような差動信号を出力する検出装置１１０について次に述べる。
【０１２４】
図１７は、本実施形態に係る検出装置１１０の第３構成例を備える検出システム１００を示す。検出システム１００は、回転体１０と、磁場発生部２０と、電源４０と、第３構成例の検出装置１１０とを備える。回転体１０、磁場発生部２０、および電源４０は、図１、図２、および図１５等で既に説明したので、ここでは説明を省略する。
【０１２５】
また、第３構成例の検出装置１１０は、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０を備える。第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０は、第２構成例の検出装置１１０で説明した第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０と同様の構成および配置でよく、ここでは説明を省略する。即ち、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０は、磁束の傾きの符号が同一となる領域に配置され、オフセット電圧を低減させた第１検出信号を第１端子から出力する。
【０１２６】
第２端子２６０は、第１検出信号と差動対をなす第２検出信号を出力する。第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０は、第３磁気抵抗素子２２２、第４磁気抵抗素子２２４、および第２端子２６０を有する。第３磁気抵抗素子２２２は、第２端子２６０および第２電位の間に接続される。
【０１２７】
第４磁気抵抗素子２２４は、第２端子２６０および第１電位の間に接続される。第４磁気抵抗素子２２４は、回転体１０の移動方向または移動方向の逆方向において第３磁気抵抗素子２２２からずれた位置に配置される。図１７は、矢印で示す回転体１０の移動方向において、第４磁気抵抗素子２２４、第３磁気抵抗素子２２２の順に配列された例を示す。
【０１２８】
即ち、第１磁気抵抗素子２１２、第２磁気抵抗素子２１４、第３磁気抵抗素子２２２、および第４磁気抵抗素子２２４は、移動方向または移動方向の逆方向において、第１磁気抵抗素子２１２、第２磁気抵抗素子２１４、第４磁気抵抗素子２２４、第３磁気抵抗素子２２２の順に配置される。図１７は、回転体１０の移動方向において、第１磁気抵抗素子２１２、第２磁気抵抗素子２１４、第４磁気抵抗素子２２４、第３磁気抵抗素子２２２の順に配列された例を示す。
【０１２９】
また、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４の組と、第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４の組とは、移動方向または移動方向の逆方向において、回転体１０における磁束密度の変化の１周期よりも離れた位置に配置される。図１７は、第２磁気抵抗素子２１４が回転体１０の第１の歯１２に対向した場合、第４磁気抵抗素子２２４が回転体１０の第２の歯１４に対向する例を示す。このように、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０は、歯車の互いに異なる歯にそれぞれ対向してよい。
【０１３０】
また、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４の組と、第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４の組とは、移動方向または移動方向の逆方向において、１周期を超え、かつ１．５周期未満の距離だけ離れた位置に配置される。即ち、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０は、歯車の互いに異なり、隣り合う歯にそれぞれ対向することが望ましい。
【０１３１】
また、第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４は、磁束密度が移動方向に漸増または漸減する磁場が入力するように配置される。例えば、第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４は、回転体１０の移動方向において、磁場発生部２０の平板状の磁石の中心から移動方向または移動方向の逆方向にずらして配置される。また、第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４の配置がずれる方向は、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４の配置がずれる方向とは逆方向であることが望ましい。
【０１３２】
図１７は、矢印で示す回転体１０の移動方向において、第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４が、磁場発生部２０の中心から移動方向側にずらして配置された例を示す。この場合、磁場発生部２０は、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４の組と、第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４の組とに、移動方向において磁束の変化方向が逆の磁束を印加することになる。
【０１３３】
例えば、図１７に示す検出装置１１０の配置により、磁場発生部２０から第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４にそれぞれ入力する磁束は、図１５の例と同様に、回転体１０の移動方向に対して磁束が増加することになる。即ち、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４にそれぞれ入力する磁束変化の傾きが略等しく（ΔＲ１≒ΔＲ２）、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４の抵抗が略等しい（Ｒ１≒Ｒ２）場合、第１端子２５０から出力する第１検出信号のオフセット電圧は、略０となる。
【０１３４】
また、磁場発生部２０から第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４にそれぞれ入力する磁束は、回転体１０の移動方向に対して磁束が減少することになる。したがって、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４の抵抗値の減少とは反対に、第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４の抵抗値はそれぞれ増加する。これにより、第２端子２６０から出力する第２検出信号は、次式のように算出できる。ここで、第３磁気抵抗素子２２２の抵抗値をＲ３とし、第４磁気抵抗素子２２４の抵抗値をＲ４とした。
（数９）
ＶＡ−'＝（Ｖｄｄ−Ｖｓｓ）・（Ｒ３＋ΔＲ３）／（Ｒ３＋Ｒ４＋ΔＲ３＋ΔＲ４）
【０１３５】
ここで、それぞれ入力する磁場の磁束変化の傾きが略等しい場合（ΔＲ＝ΔＲ３≒ΔＲ４）、（数９）式は次式のように示される。
（数１０）
ＶＡ−'＝ＶＡ−''・（Ｒ３＋Ｒ４＋ΔＲ＋ΔＲ・Ｒ４／Ｒ３）／（Ｒ３＋Ｒ４＋２ΔＲ）
ＶＡ−''＝（Ｖｄｄ−Ｖｓｓ）・Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）
【０１３６】
第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４の抵抗が略等しい（Ｒ３≒Ｒ４）場合、（Ｒ３＋Ｒ４−ΔＲ−ΔＲ・Ｒ３／Ｒ４）／（Ｒ３＋Ｒ４＋２ΔＲ）＝１となり１０）のように表され、第２端子２６０から出力する第２検出信号のオフセット電圧は、略０となる。また、第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４の抵抗値を、それぞれ第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４の抵抗値と略等しくすることで（Ｒ３≒Ｒ１，Ｒ４≒Ｒ２）、次式が成立する。
（数１１）
ＶＡ−'＝ＶＡ−''
（数１２）
ＶＡ−'＝（Ｖｄｄ−Ｖｓｓ）・Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）＝ＶＡ−
【０１３７】
したがって、差動信号のオフセット電圧を略０とすることができる。これより、第１磁気抵抗素子２１２から第４磁気抵抗素子２２４の４つの抵抗素子は、略同一の素材で形成されることが望ましい。また、第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４は、磁場発生部２０が発生する磁場の分布が直線的に変化する領域に配置されることが望ましい。このような第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４は、図１６で説明した第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４のように形成されてよい。
【０１３８】
例えば、図１７のように、磁場発生部２０が発生する磁場の分布が回転体１０の移動方向と垂直な面に対して移動方向に面対称な分布を有する場合がある。この場合、第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４は、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４と、当該垂直な面に対して略面対称に配置されることが望ましい。これにより、第１検出信号および第２検出信号にそれぞれ発生するオフセット電圧を、逆相のノイズと同等程度にすることができる。このような第３構成例の検出装置１１０の基板３０上のレイアウトについて次に説明する。
【０１３９】
図１８は、本実施形態に係る検出装置１１０の第３構成例を示す。図１８は、図１７で説明した検出装置１１０が基板３０上に形成された例を示すので、図１７に示した検出装置１１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。基板３０は、回転体１０に対向すべき面に、第１電位端子２０２、第２電位端子２０４、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０（即ち、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４）、第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０（即ち、第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４）、第１端子２５０、および第２端子２６０が設けられる。基板３０は、例えば、半導体、ガラス、およびセラミック等で形成された基板である。
【０１４０】
第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０は、回転体１０の移動に伴う磁束密度の変化を差動検出する。第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０の感磁部は、回転体１０の移動方向に配列される。ここで、図１８において、矢印で示した方向が、回転体１０の移動方向である。
【０１４１】
第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０は、回転体１０の移動方向と直交する幅方向において、感磁部が設けられる範囲が少なくとも一部重なるように形成される。即ち、第１磁気抵抗素子２１２、第２磁気抵抗素子２１４、第３磁気抵抗素子２２２、および第４磁気抵抗素子２２４は、幅方向において、感磁部が設けられる範囲が少なくとも一部重なる。図１８は、第１磁気抵抗素子２１２から第４磁気抵抗素子２２４の４つの磁気抵抗素子は、幅方向において、感磁部が設けられる範囲が全部重なる例を示す。
【０１４２】
図１８は、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４に含まれる感磁部が、回転体１０の移動方向において、略等間隔に配列された例を示す。また、第１磁気抵抗素子２１２は第１領域６１２に、第２磁気抵抗素子２１４は第２領域６１４にそれぞれ形成された例を示す。同様に、第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４に含まれる感磁部が、回転体１０の移動方向において、略等間隔に配列された例を示す。また、第３磁気抵抗素子２２２は第３領域６１６に、第４磁気抵抗素子２２４は第４領域６１８にそれぞれ形成された例を示す。
【０１４３】
第１領域６１２から第４領域６１８の４つの領域は、回転体１０の歯車の円ピッチに対応した略等間隔の領域でよい。また、第２領域６１４および第３領域６１６の間は、予め定められた間隔を隔てて形成される。第１磁気抵抗素子２１２から第４磁気抵抗素子２２４の４つの磁気抵抗素子は、各領域において、それぞれ複数の感磁部を含んでよい。図１８は、当該４つの磁気抵抗素子が、それぞれ２つの感磁部を含む例を示す。当該４つの磁気抵抗素子のそれぞれは、回転体１０の移動方向において、各領域における複数の感磁部の平均位置を、各領域の略中央の位置とすることが望ましい。
【０１４４】
以上の第３構成例の検出装置１１０を備える検出システム１００は、第１端子２５０および第２端子２６０から出力される差動信号を、図８で説明したような増幅回路５３０に供給して、同相ノイズを低減させることができる。また、検出システム１００は、図１７で説明したように、差動信号にオフセット電圧が生じても、同相ノイズと同様に低減させることができる。したがって、第３構成例の検出装置１１０を備える検出システム１００は、回転体１０の移動を正確に検出し、回転体１０の回転速度および回転数を検出することができる。
【０１４５】
以上の第３構成例の検出装置１１０は、オフセット電圧を低減させた第１差動信号を出力する例を説明したが、これに限定されることはない。検出装置１１０は、第１差動信号に加えてオフセット電圧を低減させた第２差動信号を出力してよい。これにより、検出システム１００は、回転体１０の回転方向を検出することができる。第１差動信号および第２差動信号を出力する検出装置１１０について、次に説明する。
【０１４６】
図１９は、本実施形態に係る検出装置１１０の第４構成例を示す。第４構成例に係る検出装置１１０において、図１８に示された第３構成例に係る検出装置１１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第４構成例の検出装置１１０は、図１８に示す検出装置１１０と略同様の形状の第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０（即ち、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４）および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０（即ち、第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４）を有する。また、第４構成例の検出装置１１０は、第３端子３５０、および第４端子３６０、第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０（即ち、第５磁気抵抗素子３１２および第６磁気抵抗素子３１４）、および第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０（即ち、第７磁気抵抗素子３２２および第８磁気抵抗素子３２４）を更に備える。
【０１４７】
第３端子３５０は正側の検出信号ＶＢ＋を出力し、第４端子３６０は負側の検出信号ＶＢ−を出力する。即ち、第３端子３５０は第３差動端子、第４端子３６０は第４差動端子として、第２差動信号を出力する差動端子対として機能する。第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０および第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０は、回転体１０の移動に伴う磁束密度の変化を差動検出する。第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０、第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０、第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０、および第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０の感磁部は、回転体１０の移動方向に配列される。
【０１４８】
第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０、第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０、第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０、および第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０は、幅方向において、感磁部が設けられる範囲が少なくとも一部重なるように形成される。即ち、第５磁気抵抗素子３１２、第６磁気抵抗素子３１４、第７磁気抵抗素子３２２、および第８磁気抵抗素子３２４は、幅方向において、感磁部が設けられる範囲が少なくとも一部重なる。また、第１磁気抵抗素子２１２から第８磁気抵抗素子３２４の８つの磁気抵抗素子は、幅方向において、感磁部が設けられる範囲が少なくとも一部重なることが望ましい。
【０１４９】
なお、第５磁気抵抗素子３１２、第６磁気抵抗素子３１４、第７磁気抵抗素子３２２、および第８磁気抵抗素子３２４のそれぞれは、回転体１０の移動方向において異なる位置に設けられた複数の感磁部を含む。図１９は、第５磁気抵抗素子３１２、第６磁気抵抗素子３１４、第７磁気抵抗素子３２２、および第８磁気抵抗素子３２４が、それぞれ２つの感磁部を含む例を示す。図１９は、第１磁気抵抗素子２１２から第８磁気抵抗素子３２４の８つの磁気抵抗素子が、幅方向において、感磁部が設けられる範囲が全部重なる例を示す。
【０１５０】
第５磁気抵抗素子３１２は、回転体１０の移動方向において、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４の間に配置される。また、第６磁気抵抗素子３１４は、回転体１０の移動方向において、第２磁気抵抗素子２１４および第４磁気抵抗素子２２４の間に配置される。なお、第６磁気抵抗素子３１４および第４磁気抵抗素子２２４の間は、予め定められた間隔を隔てて形成される。また、第８磁気抵抗素子３２４は、回転体１０の移動方向において、第４磁気抵抗素子２２４および第３磁気抵抗素子２２２の間に配置される。また、第７磁気抵抗素子３２２は、回転体１０の移動方向において、第３磁気抵抗素子２２２の第４磁気抵抗素子２２４とは反対側に配置される。
【０１５１】
即ち、第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０および第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０は、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０を、回転体１０の移動方向にずらして配置されることが望ましい。これにより、第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０および第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０がそれぞれ出力する検出信号は、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０がそれぞれ出力する検出信号と、ずらした位置に対応する位相差を有する検出信号となる。
【０１５２】
したがって、以上の第４構成例の検出装置１１０を備える検出システム１００は、第１差動信号および第２差動信号を比較することにより、回転体１０の回転方向を検出することができる。また、第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０および第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０の回転体１０の移動方向における配置は、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０の配置と同様に、磁場発生部２０の磁場の分布に対応させることができるので、オフセット電圧を低減させることができる。即ち、第４構成例の検出装置１１０を備える検出システム１００は、回転体１０の回転動作を正確に検出することができる。
【０１５３】
以上の第４構成例の検出装置１１０は、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０から第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０の４つの感磁部が、回転体１０の移動方向に配列される例を説明したが、このような構成に限定されることはない。検出装置１１０の別の構成例について次に説明する。
【０１５４】
図２０は、本実施形態に係る検出装置１１０の第４構成例を備える検出システム１００を示す。即ち、図２０は、図１９に示す第４構成例の検出装置１１０を用いて検出システム１００を構成した例を示す。図２０に示された検出システム１００において、図１５に示された検出システム１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
【０１５５】
第４構成例の検出装置１１０は、第２磁気抵抗素子２１４が、回転体１０の移動方向または移動方向の逆方向において第１磁気抵抗素子２１２からずれた位置に配置され、第１端子２５０から第１検出信号を出力する。また、第３磁気抵抗素子２２２は、第１検出信号と差動対をなす第２検出信号を出力する第２端子２６０および第２電位の間に接続される。また、第４磁気抵抗素子２２４は、回転体１０の移動方向または移動方向の逆方向において第３磁気抵抗素子２２２からずれた位置に配置され、第２端子２６０および第１電位の間に接続される。
【０１５６】
同様に、第４構成例の検出装置１１０は、第６磁気抵抗素子３１４が、回転体１０の移動方向または移動方向の逆方向において第５磁気抵抗素子３１２からずれた位置に配置され、第３端子３５０から第３検出信号を出力する。また、第７磁気抵抗素子３２２は、第３検出信号と差動対をなす第４検出信号を出力する第４端子３６０および第２電位の間に接続される。また、第８磁気抵抗素子３２４は、回転体１０の移動方向または移動方向の逆方向において第７磁気抵抗素子３２２からずれた位置に配置され、第４端子３６０および第１電位の間に接続される。
【０１５７】
このように、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４は、回転体１０の移動方向において、第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４と対称の位置関係に配置される。また、第５磁気抵抗素子３１２および第６磁気抵抗素子３１４は、回転体１０の移動方向において、第７磁気抵抗素子３２２および第８磁気抵抗素子３２４と対称の位置関係に配置される。
【０１５８】
図２１は、本実施形態に係る検出装置１１０の第５構成例を備える検出システム１００を示す。第５構成例に係る検出装置１１０において、図１９および図２０に示された第４構成例に係る検出装置１１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第５構成例の検出装置１１０は、第２磁気抵抗素子２１４が、回転体１０の移動方向または移動方向の逆方向において第１磁気抵抗素子２１２からずれた位置に配置され、第１端子２５０から第１検出信号を出力する。
【０１５９】
また、第３磁気抵抗素子２２２は、第１検出信号と差動対をなす第２検出信号を出力する第２端子２６０および第２電位の間に接続される。また、第４磁気抵抗素子２２４は、回転体１０の移動方向または移動方向の逆方向において第３磁気抵抗素子２２２からずれた位置に配置され、第２端子２６０および第１電位の間に接続される。第１磁気抵抗素子２１２、第２磁気抵抗素子２１４、第３磁気抵抗素子２２２、および第４磁気抵抗素子２２４は、移動方向または移動方向の逆方向において、第１磁気抵抗素子２１２および第３磁気抵抗素子２２２の間に、第２磁気抵抗素子２１４と第４磁気抵抗素子２２４とが配置される。
【０１６０】
第５構成例の検出装置１１０は、それぞれの磁気抵抗素子が、略等間隔に並ぶ第１領域７１２から第６領域７２４に配置される。例えば、第１磁気抵抗素子２１２は第１領域７１２に、第２磁気抵抗素子２１４は第３領域７１６に、第３磁気抵抗素子２２２は第５領域７２２に、第４磁気抵抗素子２２４は第３領域７１６に、それぞれ配置される。図２１に示すように、例えば、第１磁気抵抗素子２１２が回転体１０の第１の歯１２に対向する場合、第３磁気抵抗素子２２２が回転体１０の第２の歯１４に対向する。また、第２磁気抵抗素子２１４および第４磁気抵抗素子２２４は同一領域に配置され、回転体の凹部に対向する。
【０１６１】
このように、第１磁気抵抗素子２１２および第３磁気抵抗素子２２２は、回転体１０の移動方向において、渦電流によって生じる回転体１０の磁束密度の変化の１周期分に対応する距離だけ離れた位置に配置される。なお、第１磁気抵抗素子２１２および第３磁気抵抗素子２２２は、移動方向または移動方向の逆方向において、渦電流によって生じる回転体１０における磁束密度の変化の整数周期分の距離だけ離れた位置に配置されてもよい。
【０１６２】
この場合、第２磁気抵抗素子２１４は、移動方向または移動方向の逆方向において、第１磁気抵抗素子２１２から当該磁束密度の変化の１／２周期以内の位置に配置されてよい。また、第４磁気抵抗素子２２４は、移動方向または移動方向の逆方向において、第３磁気抵抗素子２２２から当該磁束密度の変化の１／２周期以内の位置に配置されてよい。この場合、第２磁気抵抗素子２１４および第４磁気抵抗素子２２４が設けられた位置の間は、移動方向または移動方向の逆方向において、当該磁束密度の変化の１／４周期以内でよい。
【０１６３】
ここで、磁場発生部２０は、例えば、中心近辺の領域である第３領域７１６および第４領域７１８において、磁束密度が略一定の磁場を発生する。この場合、磁場発生部２０は、中心から離間した第１領域７１２、第２領域７１４、第５領域７２２、および第６領域７２４において、磁束密度が移動方向に漸増または漸減する磁場を発生する。即ち、磁場発生部２０は、第３磁気抵抗素子２２２に対し、移動方向において第１磁気抵抗素子２１２とは磁束密度の変化方向が逆の磁界を印加する。
【０１６４】
したがって、回転体１０が図２１に示す矢印方向に回転した場合、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４のうち第１磁気抵抗素子２１２の抵抗値が小さくなり、第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４のうち第３磁気抵抗素子２２２の抵抗値が大きくなる。したがって、第１検出信号および第２検出信号は、次式に示すように、同符号のオフセット電圧が発生することになる。
（数１３）
ＶＡ＋'＝（Ｖｄｄ−Ｖｓｓ）・（Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２−ΔＲ１）＝ＶＡ＋＋ＶＯＦＦ１
ＶＡ−'＝（Ｖｄｄ−Ｖｓｓ）・（Ｒ３＋ΔＲ３）／（Ｒ３＋Ｒ４＋ΔＲ３）＝ＶＡ＋＋ＶＯＦＦ２
【０１６５】
したがって、差動信号ＶＡ＋'およびＶＡ−'に基づき、同相ノイズを除去すると、渦電流によって生成されたオフセット電圧が低減できることがわかる。また、第２磁気抵抗素子２１４が、より第１磁気抵抗素子２１２側にずれて配置され、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４の抵抗値が両方とも小さくなってよい。この場合、第４磁気抵抗素子２２４が、対応して、より第３磁気抵抗素子２２２側にずれて配置されることで、第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４の抵抗値を両方とも大きくする。これにより、第１検出電圧および第２検出電圧に生じるオフセット電圧を、同相ノイズと同様に低減させることができる。
【０１６６】
同様に、第５磁気抵抗素子３１２は第２領域７１４に、第６磁気抵抗素子３１４は第４領域７１８に、第７磁気抵抗素子３２２は第６領域７２４に、第８磁気抵抗素子３２４は第４領域７１８に、それぞれ配置される。これにより、回転体１０が図２１に示す矢印方向に回転した場合、第５磁気抵抗素子３１２および第６磁気抵抗素子３１４のうち第５磁気抵抗素子３１２の抵抗値が小さくなり、第７磁気抵抗素子３２２および第８磁気抵抗素子３２４のうち第７磁気抵抗素子３２２の抵抗値が大きくなる。したがって、第２差動信号も、同相ノイズを除去すると、渦電流によって生成されたオフセット電圧が低減できることがわかる。
【０１６７】
なお、磁場発生部２０の磁場の分布および第５構成例の検出装置１１０は、図２１に示す磁石中心に対して略対称に構成されることが望ましい。このような第５構成例の検出装置１１０の基板３０上のレイアウトについて次に説明する。
【０１６８】
図２２は、本実施形態に係る検出装置１１０の第５構成例を示す。図２２は、図２１で説明した検出装置１１０が基板３０上に形成された例を示すので、図２１に示した検出装置１１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。基板３０は、回転体１０に対向すべき面に、第１電位端子２０２、第２電位端子２０４、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０（即ち、第１磁気抵抗素子２１２および第２磁気抵抗素子２１４）、第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０（即ち、第３磁気抵抗素子２２２および第４磁気抵抗素子２２４）、第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０（即ち、第５磁気抵抗素子３１２および第６磁気抵抗素子３１４）、第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０（即ち、第７磁気抵抗素子３２２および第８磁気抵抗素子３２４）、第１端子２５０、第２端子２６０、第３端子３５０、および第４端子３６０が設けられる。
【０１６９】
第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０は、回転体１０の移動方向と直交する幅方向において、感磁部が設けられる範囲が少なくとも一部重なるように形成される。即ち、第１磁気抵抗素子２１２、第２磁気抵抗素子２１４、第５磁気抵抗素子３１２、および第６磁気抵抗素子３１４は、幅方向において、感磁部が設けられる範囲が少なくとも一部重なる。図２２は、第１磁気抵抗素子２１２、第２磁気抵抗素子２１４、第５磁気抵抗素子３１２、および第６磁気抵抗素子３１４の４つの磁気抵抗素子は、幅方向において、感磁部が設けられる範囲が全部重なる例を示す。
【０１７０】
同様に、第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０および第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０は、回転体１０の移動方向と直交する幅方向において、感磁部が設けられる範囲が少なくとも一部重なるように形成される。即ち、第３磁気抵抗素子２２２、第４磁気抵抗素子２２４、第７磁気抵抗素子３２２、および第８磁気抵抗素子３２４は、幅方向において、感磁部が設けられる範囲が少なくとも一部重なる。図２２は、第３磁気抵抗素子２２２、第４磁気抵抗素子２２４、第７磁気抵抗素子３２２、および第８磁気抵抗素子３２４の４つの磁気抵抗素子は、幅方向において、感磁部が設けられる範囲が全部重なる例を示す。
【０１７１】
図２２は、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０から第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０に含まれる感磁部が、回転体１０の移動方向において、略等間隔に配列された例を示す。また、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０の感磁部と、第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０および第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０の感磁部とが、幅方向にずれて形成される例を示す。
【０１７２】
以上のように配置された第５構成例の検出装置１１０は、磁束密度が略一定の領域にも磁気抵抗素子を配置するので、第４構成例の検出装置１１０と比較して、移動方向の長さを短くすることができる。なお、第５構成例の検出装置１１０は、第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０および第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０と、第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０および第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０とが、幅方向にずれて形成される例を説明した。この場合、図９で説明したように、回転体１０が欠陥等を有すると、検出結果に誤差が生じることがある。そこで、第５構成例の検出装置１１０の第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０から第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０に含まれる感磁部を、幅方向において少なくとも一部が重なるように配置してよい。このような検出装置１１０について、次に説明する。
【０１７３】
図２３は、本実施形態に係る検出装置１１０の第６構成例を示す。第６構成例の検出装置１１０は、第５構成例の検出装置１１０の第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０から第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０のブリッジ磁気抵抗素子分を、図１１で説明したように、回転体１０の移動方向に配列した例を示す。したがって、図２３は、図２２に示した検出装置１１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
【０１７４】
第１ブリッジ磁気抵抗素子２１０、第２ブリッジ磁気抵抗素子２２０、第３ブリッジ磁気抵抗素子３１０、および第４ブリッジ磁気抵抗素子３２０の感磁部は、回転体１０の移動方向に配列される。第１磁気抵抗素子２１２から第８磁気抵抗素子３２４の８つの磁気抵抗素子は、幅方向において、感磁部が設けられる範囲が少なくとも一部重なるように配置される。図２３は、第１磁気抵抗素子２１２から第８磁気抵抗素子３２４の８つの磁気抵抗素子が、幅方向において、感磁部が設けられる範囲が全部重なる例を示す。
【０１７５】
第６構成例の検出装置１１０は、第５構成例の検出装置１１０において、同一領域に配置される磁気抵抗素子を、図１１で説明したように、移動方向の平均位置がほぼ一致するように配置する。例えば、第３領域７１６に含まれる第２磁気抵抗素子２１４および第４磁気抵抗素子２２４に含まれる感磁部は、第３領域５１６において、回転体１０の移動方向における平均位置がほぼ一致することが望ましい。例えば、第２磁気抵抗素子２１４における複数の感磁部の平均位置および第４磁気抵抗素子２２４における複数の感磁部の平均位置の回転体１０の移動方向における差は、当該移動方向における隣接する感磁部の間の距離未満となることが望ましい。
【０１７６】
これにより、第６構成例の検出装置１１０は、第１磁気抵抗素子２１２から第８磁気抵抗素子３２４の８つの磁気抵抗素子を、回転体１０の移動方向に配列させ、幅方向において、感磁部が設けられる範囲の少なくとも一部が重なるように配置することができる。したがって、第６構成例の検出装置１１０は、差動信号に生じるオフセット電圧を低減させつつ、図１１で説明したように、回転体１０が欠陥を有していても当該回転体１０の回転動作を精度よく検出することができる。
【０１７７】
以上の本実施形態に係る検出装置１１０は、基板３０上に形成される感磁部の形状を、回転体１０の移動方向に対して垂直方向に延伸する長方形として説明したが、これに限定されることはない。感磁部の形状は、三角形、正方形、台形、多角形、円形、および楕円形等でよい。また、それぞれの磁気抵抗素子が当該感磁部を２つずつ有する例を説明したが、これに限定されることはない。それぞれの磁気抵抗素子は、１または複数の感磁部を有してよい。
【０１７８】
また、以上の本実施形態に係る検出システム１００は、被検出ユニットとして、歯車である回転体１０を備えることを説明したが、これに限定されることはない。回転体１０は、検出システム１００に設けられた検出対象である被検出ユニットの一例である。被検出ユニットは、検出装置１１０側に移動方向に沿って交互に配列された凹部および／または凸部を有し、検出装置１１０が当該凹部および／または凸部と対向して設けられ、感磁部に入力する磁磁束密度が変化するように構成できる部材であればよい。
【０１７９】
被検出ユニットは、平歯車、はすば歯車、やまば歯車、かさ歯車、内歯車、冠歯車、ねじ歯車、ウォームギヤ、スプロケット、および、ラックまたはピニオン等でよい。また、被検出ユニットは、単に、円盤状の板部に凸部および／または凹部が形成された部材でよい。また、被検出ユニットは、検出装置１１０との移動方向に沿って検出装置１１０側に対向する複数の貫通孔が配列された板部を有してもよい。
【０１８０】
なお、本実施形態において、被検出ユニットが回転動作することを説明したが、これに限定されることはない。被検出ユニットがラック等である場合、一方向に凸部および／または凹部が移動してよい。また、被検出ユニットが固定され、検出装置１１０が移動してもよい。この場合、検出装置１１０は被検出ユニットが相対移動するものとして、動作してよい。即ち、本実施形態において、回転体１０の「移動」の表現に代えて、回転体１０の「相対移動」と表現してよい。
【０１８１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１８２】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１８３】
１０  回転体、１２  第１の歯、１４  第２の歯、１８  欠陥、２０  磁場発生部、３０  基板、４０  電源、１００  検出システム、１１０  検出装置、１１２  第１検出部、１１４  第２検出部、２０２  第１電位端子、２０４  第２電位端子、２０６  第２電位端子、２０８  第１電位端子、２１０  第１ブリッジ磁気抵抗素子、２１２  第１磁気抵抗素子、２１４  第２磁気抵抗素子、２２０  第２ブリッジ磁気抵抗素子、２２２  第３磁気抵抗素子、２２４  第４磁気抵抗素子、２５０  第１端子、２６０  第２端子、３１０  第３ブリッジ磁気抵抗素子、３１２  第５磁気抵抗素子、３１４  第６磁気抵抗素子、３２０  第４ブリッジ磁気抵抗素子、３２２  第７磁気抵抗素子、３２４  第８磁気抵抗素子、３５０  第３端子、３６０  第４端子、５１２  第１領域、５１４  第２領域、５１６  第３領域、５１８  第４領域、５３０  増幅回路、６１２  第１領域、６１４  第２領域、６１６  第３領域、６１８  第４領域、７１２  第１領域、７１４  第２領域、７１６  第３領域、７１８  第４領域、７２２  第５領域、７２４  第６領域
【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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