(57)【要約】【課題】ターゲットの回転位置の検出精度を向上させることができるリニアポジションセンサを提供する。【解決手段】ターゲット４００は、第１磁極４０１及び第２磁極４０２が円弧状に配列された円弧形状である。ターゲット４００は、円弧形状の円の中心を中心軸４０３として円の周方向に移動する。さらに、ターゲット４００は、周方向における第１磁極４０１の中央部分及び第２磁極４０２の中央部分が突出した波形状を有する。ターゲット４００の波形状は、円弧形状の外周面４０４に形成されている。これにより、第１磁極４０１と第２磁極４０２との間の磁界の歪みを緩和することができる。このため、理想に近い正弦関数を示す正弦信号及び理想に近い余弦関数を示す余弦信号を取得することができる。したがって、ターゲット４００の回転位置の検出精度を向上させることができる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１磁極（４０１）と第２磁極（４０２）とが交互に設けられたターゲット（４００）の移動方向における位置を検出するリニアポジションセンサであって、
前記ターゲットの移動に伴って、前記第１磁極及び前記第２磁極から受ける磁界の変化に基づいて、前記第１磁極及び前記第２磁極の位置に対応した位相の検出信号として、正弦関数を示す正弦信号及び余弦関数を示す余弦信号を取得する検出部（１１９）と、
前記検出部から前記正弦信号及び前記余弦信号を取得し、前記正弦信号及び前記余弦信号に基づいて逆正接関数を示すと共に前記ターゲットの移動量に応じた逆正接信号を生成し、前記逆正接信号を前記ターゲットの位置を示す位置信号として取得する信号処理部（１２０）と、
を含み、
前記ターゲットは、前記第１磁極及び前記第２磁極が円弧状に配列された円弧形状であり、前記円弧形状の円の中心を中心軸（４０３）として前記円の周方向に移動するものであり、さらに、前記周方向における前記第１磁極の中央部分及び前記第２磁極の中央部分が突出した波形状を有し、
前記検出部は、前記ターゲットの波形状に対向配置されるリニアポジションセンサ。
【請求項２】
前記ターゲットの波形状は、前記円弧形状の内周面（４０５）に形成されている請求項１に記載のリニアポジションセンサ。
【請求項３】
前記ターゲットは、前記円弧形状が複数繋がった円環形状である請求項２に記載のリニアポジションセンサ。
【請求項４】
前記内周面は、前記中心軸に対して傾斜している請求項２または３に記載のリニアポジションセンサ。
【請求項５】
前記ターゲットの波形状は、前記円弧形状の内周面（４０５）と外周面（４０４）とを繋ぐ端面（４０６）に形成されている請求項１に記載のリニアポジションセンサ。
【請求項６】
前記端面は、前記中心軸側に傾斜した第１傾斜面（４０７）と、前記中心軸側とは反対側に傾斜した第２傾斜面（４０８）と、を含み、
前記検出部は、前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面のいずれか一方または両方に対向配置される請求項５に記載のリニアポジションセンサ。
【請求項７】
前記ターゲットの波形状は、前記円弧形状の外周面（４０４）に形成されている請求項１に記載のリニアポジションセンサ。
【請求項８】
前記外周面は、前記中心軸に対して傾斜している請求項７に記載のリニアポジションセンサ。
【請求項９】
前記第１磁極及び前記第２磁極は、球体状であり、
前記ターゲットは、前記第１磁極と前記第２磁極とが繋がったことで外表面（４０９）の全体が前記周方向に波形状である請求項１に記載のリニアポジションセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアポジションセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光学式の検出素子を用いてターゲットの位置を検出する装置が、例えば特許文献１で提案されている。検出素子は、光源、固定スリット、固定スリットを透過した光を受光する受光部を備えている。ターゲットには、光の反射部と非反射部とが交互に連続したパターンが設けられている。このため、光源から発せられた光の一部は、検出対象の反射部で反射し、固定スリットに達する。
【０００３】
固定スリットには、ターゲットのスリットパターンと同一のピッチ距離で反射部と非反射部とが交互に連続して設けられている。したがって、固定スリットに対してターゲットが相対的に移動すると、受光部において検出される光量は、周期的に変化して明暗が繰り返される。この明暗の繰り返しの回数をカウントすることにより、ターゲットの移動量の測定が可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２０５８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、磁気式の検出素子によってターゲットの位置を検出する方式が知られている。この方式では、例えば、磁極の配列方向に移動するターゲットに対し、検出部が各磁極から受ける磁界の変化に基づいてターゲットの位置を検出する。発明者らは、この方式を用いた検出部及び信号処理部を備えたリニアポジションセンサを発案した。
【０００６】
具体的には、検出部は、磁石で構成されたターゲットの移動に伴って、ターゲットから受ける磁界の変化に基づいて、ターゲットの移動方向に沿って一方向に並んだ各磁極の範囲に対応すると共に位相が異なる複数の検出信号を生成する。ターゲットは、回転体に直接的あるいは間接的に固定される。つまり、リニアポジションセンサは、回転体の回転角度を検出する。
【０００７】
また、信号処理部は、検出部から正弦信号及び余弦信号を取得し、正弦信号及び余弦信号に基づいて逆正接関数を示すと共にターゲットの移動量に応じた逆正接信号を生成し、逆正接信号をターゲットの位置を示す位置信号として取得する。
【０００８】
しかしながら、各磁極は回転体の移動方向に沿って配列されるので、移動方向における各磁極の幅が必要になる。このため、検出部が各磁極から受ける磁界が歪んでしまうので、正弦信号及び余弦信号の各信号波形が歪んでしまう。したがって、回転体の回転位置を精度良く検出することが難しいという問題がある。
【０００９】
本発明は上記点に鑑み、ターゲットの回転位置の検出精度を向上させることができるリニアポジションセンサ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】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、リニアポジションセンサは、第１磁極（４０１）と第２磁極（４０２）とが交互に設けられたターゲット（４００）の移動方向における位置を検出する。
【００１１】
リニアポジションセンサは、ターゲットの移動に伴って、第１磁極及び第２磁極から受ける磁界の変化に基づいて、第１磁極及び第２磁極の位置に対応した位相の検出信号として、正弦関数を示す正弦信号及び余弦関数を示す余弦信号を取得する検出部（１１９）を含む。
【００１２】
リニアポジションセンサは、検出部から正弦信号及び余弦信号を取得し、正弦信号及び余弦信号に基づいて逆正接関数を示すと共にターゲットの移動量に応じた逆正接信号を生成し、逆正接信号をターゲットの位置を示す位置信号として取得する信号処理部（１２０）を含む。
【００１３】
ターゲットは、第１磁極及び第２磁極が円弧状に配列された円弧形状であり、円弧形状の円の中心を中心軸（４０３）として円の周方向に移動するものであり、さらに、周方向における第１磁極の中央部分及び第２磁極の中央部分が突出した波形状を有する。検出部は、ターゲットの波形状に対向配置される。
【００１４】
これによると、各磁極（４０１、４０２）の中央部分が径方向に突出した湾曲面になっているので、第１磁極と第２磁極との間の磁界の歪みを緩和することができる。このため、検出部は、各磁極から受ける磁界に基づいて、理想に近い正弦関数を示す正弦信号及び理想に近い余弦関数を示す余弦信号を取得することができる。したがって、ターゲットの回転位置の検出精度を向上させることができる。
【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実施形態に係るリニアポジションセンサの外観図である。
【図２】磁気抵抗素子を用いた磁気検出方式を構成する部品の分解斜視図である。
【図３】図２に示された各部品の平面図である。
【図４】図３のIV−IV断面図である。
【図５】リニアポジションセンサの回路構成を示した図である。
【図６】図５に示された回路構成の信号処理の内容を示した図である。
【図７】第１実施形態に係るターゲットの斜視図である。
【図８】図７のターゲットの移動に伴って生成される信号を示した図である。
【図９】ターゲットの移動量に対する位置信号を示した図である。
【図１０】比較例として、外周面に波形状が形成されていないターゲットを示した図である。
【図１１】図１０のターゲットの移動に伴って生成される信号を示した図である。
【図１２】変形例として、ターゲットの外周面を傾斜させた断面図である。
【図１３】第２実施形態に係るターゲットの斜視図である。
【図１４】図１３のターゲットの移動に伴って生成される信号を示した図である。
【図１５】比較例として、端面に波形状が形成されていないターゲットの移動に伴って生成される信号を示した図である。
【図１６】変形例として、ターゲットの端面を内側と外側に傾斜させた断面図である。
【図１７】第３実施形態に係るターゲットの平面図である。
【図１８】図１７のターゲットの移動に伴って生成される信号を示した図である。
【図１９】比較例として、内周面に波形状が形成されていないターゲットの移動に伴って生成される信号を示した図である。
【図２０】変形例として、ターゲットの内周面を傾斜させた断面図である。
【図２１】変形例として、円環形状のターゲットを示した平面図である。
【図２２】第４実施形態に係るターゲットの平面図である。
【図２３】図２２のXXII−XXII断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の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、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係るリニアポジションセンサは、第１磁極と第２磁極とが交互に設けられた検出対象の移動方向における位置を検出するセンサである。検出対象は、例えば車両に搭載されたものである。以下、リニアポジションセンサを単にセンサと言う。
【００１９】
図１に示されるように、センサ１００は、検出対象として、回転体と共に回転するターゲットの移動量を検出する。すなわち、センサ１００は、ターゲットの回転位置を検出する。具体的には、センサ１００は、ターゲットの移動量に比例する信号を検出することで、ターゲットの位置を取得する。
【００２０】
センサ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ケース１０１を備えている。ケース１０１は、ターゲット側の先端部１０２、周辺機構に固定されるフランジ部１０３、ハーネスが接続されるコネクタ部１０４を有している。先端部１０２の内部にセンシング部分が設けられている。
【００２１】
また、先端部１０２がターゲットの検出面に対して所定のギャップを持つように、センサ１００がフランジ部１０３を介して周辺機構に固定される。したがって、ターゲットがセンサ１００に対して移動する。なお、ターゲットの移動方向は一方向の回転に限られず、特定の角度内での往復等でも良い。
【００２２】
センサ１００は、磁気抵抗素子を用いた磁気検出方式、または、ホール素子を用いた磁気検出方式を採用することができる。磁気抵抗素子を用いた磁気検出方式の場合、図２に示されるように、センサ１００は、モールドＩＣ部１０５及びキャップ部１０６を備えている。モールドＩＣ部１０５は、キャップ部１０６に差し込まれる。これらは、ケース１０１の先端部１０２に収容される。
【００２３】
図３の平面模式図及び図４の断面模式図に示されるように、モールドＩＣ部１０５及びキャップ部１０６は一体化される。モールドＩＣ部１０５の主な部分は、キャップ部１０６の中空部に位置する。キャップ部１０６は、モールドＩＣ部１０５の位置を固定する。
【００２４】
モールドＩＣ部１０５は、リードフレーム１０７、処理回路チップ１０８、センサチップ１０９、及びモールド樹脂部１１０を有している。リードフレーム１０７は、板状のアイランド部１１１及び複数のリード１１２〜１１５を有している。アイランド部１１１の平面部は、ターゲットに対するギャップ方向に平行に配置されている。
【００２５】
複数のリード１１２〜１１５は、電源電圧が印加される電源端子１１２、グランド電圧が印加されるグランド端子１１３、信号を出力するための第１出力端子１１４及び第２出力端子１１５に対応している。つまり、各リード１１２〜１１５は、電源用、グランド用、及び信号用の４本である。各リード１１２〜１１５の先端にはターミナル１１６がそれぞれ接続されている。ターミナル１１６は、ケース１０１のコネクタ部１０４に位置する。また、ターミナル１１６がハーネスに接続される。
【００２６】
なお、本実施形態では、複数のリード１１２〜１１５のうちのグランド用のリード１１３はアイランド部１１１に一体化されている。アイランド部１１１と全てのリード１１２〜１１５とが完全に分離されていても良い。
【００２７】
処理回路チップ１０８及びセンサチップ１０９は、接着剤等によってアイランド部１１１に実装されている。処理回路チップ１０８は、センサチップ１０９の信号を処理する回路部が構成されている。センサチップ１０９は、外部から磁界の影響を受けたときに抵抗値が変化する磁気抵抗素子を含んでいる。磁気抵抗素子は、例えばＡＭＲ、ＧＭＲ、ＴＭＲである。各リード１１２〜１１５と処理回路チップ１０８とは、ワイヤ１１７を介して電気的に接続されている。処理回路チップ１０８とセンサチップ１０９とは、ワイヤ１１８を介して電気的に接続されている。
【００２８】
モールド樹脂部１１０は、アイランド部１１１、各リード１１２〜１１５の一部、処理回路チップ１０８、及びセンサチップ１０９を封止している。モールド樹脂部１１０は、キャップ部１０６の中空部に固定される形状に成形されている。
【００２９】
なお、図示しないが、アイランド部１１１のうちセンサチップ１０９側とは反対側にバイアス磁石が設けられていても良い。バイアス磁石はセンサチップ１０９にバイアス磁界を印加する。
【００３０】
磁気抵抗素子を用いた磁気検出方式による検出信号について説明する。キャップ部１０６は、ターゲットに対して所定のギャップを持って配置される。そして、キャップ部１０６に対してターゲットが移動すると、ターゲットの移動方向の中心で検出信号が最大となる。ギャップが大きくなると検出信号の振幅が小さくなり、ギャップが小さくなると検出信号の振幅が大きくなる。この検出信号を利用して、ターゲットの位置を検出することができる。なお、後述するが、検出信号は複数の磁気抵抗素子の出力によって生成される。
【００３１】
磁気ベクトルを検出する磁気抵抗素子は、ギャップのずれによる精度誤差をキャンセルできるメリットがある。また、センサチップ１０９に発生する応力の影響を低減あるいはキャンセルできるメリットがある。よって、高精度な検出が可能である。
【００３２】
次に、センサチップ１０９及び処理回路チップ１０８に構成された回路構成について説明する。図５に示されるように、センサ１００とＥＣＵ２００とがハーネス３００を介して電気的に接続されている。上述のように、モールドＩＣ部１０５は４本のリード１１２〜１１５を有しているので、ハーネス３００は４本の配線によって構成されている。
【００３３】
ＥＣＵ２００は、電源部２０１、制御部２０２、及びグランド部２０３を備えた電子制御装置である。電源部２０１は、センサ１００に電源電圧を供給する回路部である。制御部２０２は、センサ１００から入力する位置信号に応じて予め決められた制御を行う回路部である。なお、制御部２０２は、各出力端子１１４、１１５に対応した回路部として構成されていても良い。グランド部２０３はセンサ１００のグランド電圧を設定する回路部である。
【００３４】
センサ１００は、検出部１１９及び信号処理部１２０を備えている。検出部１１９は、センサチップ１０９に設けられている。信号処理部１２０は、処理回路チップ１０８に設けられている。検出部１１９及び信号処理部１２０は、ＥＣＵ２００から供給される電源電圧及びグランド電圧に基づいて動作する。
【００３５】
検出部１１９は、第１検出部１２１及び第２検出部１２２を有している。第１検出部１２１は、ターゲットの位置に対応した第１検出信号を出力するように構成されている。第２検出部１２２は、ターゲットの位置に対応した第２検出信号を出力するように構成されている。各検出部１２１、１２２は、同じ構成であり、同じ検出信号を出力する。
【００３６】
図６に示されるように、各検出部１２１、１２２は、ターゲットの移動に伴って抵抗値が変化する第１磁気抵抗素子１２３、第２磁気抵抗素子１２４、及び第３磁気抵抗素子１２５の３つの素子を有している。なお、図６では１つの検出部を図示している。
【００３７】
ターゲットの移動方向において、第２磁気抵抗素子１２４が第１磁気抵抗素子１２３と第３磁気抵抗素子１２５との間に位置するように各々が配置されている。つまり、第２磁気抵抗素子１２４が第１磁気抵抗素子１２３と第３磁気抵抗素子１２５とに挟まれるように配置されている。なお、モールドＩＣ部１０５にバイアス磁石が設けられた構成では、各磁気抵抗素子１２３〜１２５にバイアス磁界が印加される。
【００３８】
各磁気抵抗素子１２３〜１２５は、電源とグランドとの間に２つの磁気抵抗が直列接続されたハーフブリッジ回路として構成されている。各磁気抵抗素子１２３〜１２５は、ターゲットの移動に伴って２つの磁気抵抗が磁界の影響を受けたときの抵抗値の変化を検出する。また、各磁気抵抗素子１２３〜１２５は、当該抵抗値の変化に基づいて、２つの磁気抵抗の中点の電圧を波形信号としてそれぞれ出力する。
【００３９】
また、各検出部１２１、１２２は、各磁気抵抗素子１２３〜１２５の他に、第１〜第４オペアンプを備えている。第１磁気抵抗素子１２３の中点電位をＶ１と定義すると共に、第２磁気抵抗素子１２４の中点電位をＶ２と定義すると、第１オペアンプは、Ｖ１−Ｖ２を演算してその結果をＲ１として出力するように構成された差動増幅器である。また、第３磁気抵抗素子１２５の中点電位をＶ３と定義すると、第２オペアンプは、Ｖ２−Ｖ３を演算してその結果をＲ２として出力するように構成された差動増幅器である。
【００４０】
第３オペアンプは、第１オペアンプからＲ１（＝Ｖ１−Ｖ２）を入力すると共に第２オペアンプからＲ２（＝Ｖ２−Ｖ３）を入力し、Ｒ２−Ｒ１を演算してその結果をＳ１（＝（Ｖ２−Ｖ３）−（Ｖ１−Ｖ２））として出力するように構成された差動増幅器である。
【００４１】
第４オペアンプは、第１磁気抵抗素子１２３の中点から中点電位Ｖ１を入力すると共に、第３磁気抵抗素子１２５から中点電位Ｖ３を入力し、Ｖ１−Ｖ３を演算してその結果をＳ２として出力するように構成された差動増幅器である。
【００４２】
このように、各検出部１２１、１２２は、各磁気抵抗素子１２３〜１２５の出力から信号Ｓ１（＝（Ｖ２−Ｖ３）−（Ｖ１−Ｖ２））及び信号Ｓ２（＝Ｖ１−Ｖ３）を生成及び取得するように構成されている。信号Ｓ１及び信号Ｓ２が検出信号となる。つまり、各検出部１２１、１２２は、位相が異なる複数の検出信号を生成する。各検出部１２１、１２２は、信号Ｓ１及び信号Ｓ２を複数の検出信号として信号処理部１２０に出力する。
【００４３】
なお、上記の信号の処理は、磁気抵抗素子がセンサチップ１０９に３つ設けられた構成の場合である。磁気抵抗素子がセンサチップ１０９に２つや４つ以上設けられた場合には素子の数に応じた処理が行われる。
【００４４】
図５の信号処理部１２０は、検出部１１９から入力される信号を処理する回路部である。信号処理部１２０は、第１処理部１２６、第２処理部１２７、冗長判定部１２８を備えている。
【００４５】
第１処理部１２６は、第１検出部１２１から第１検出信号を入力し、第１検出信号に基づいてターゲットの位置を取得する。第２処理部１２７は、第２検出部１２２から第２検出信号を入力し、第２検出信号に基づいてターゲットの位置を取得する。
【００４６】
第２処理部１２７は、位置信号を反転させて出力する。よって、検出部１１９や信号処理部１２０に異常が無ければ、第１処理部１２６の位置信号と第２処理部１２７の位置信号とを足し合わせると一定値になる。
【００４７】
ここで、第１検出部１２１及び第１処理部１２６が第１系統を構成する。また、第２検出部１２２及び第２処理部１２７が第２系統を構成する。つまり、各検出部１２１、１２２及び各処理部１２６、１２７によって２重系が構成されている。
【００４８】
冗長判定部１２８は、第１処理部１２６によって取得された位置と第２処理部１２７によって取得された位置とが一致するか否かを判定する回路部である。２系統の信号処理結果が一致する場合、信号処理部１２０は、各位置信号をそのまま出力する。２系統の信号処理結果が一致しない場合、各系統のいずれか一方または両方に異常が発生している可能性がある。この場合、信号処理部１２０は、異常を示す異常信号をＥＣＵ２００に出力する。
【００４９】
信号処理をまとめると、例えば図６の内容となる。アナログ処理は、複数の検出信号を生成する処理である。なお、検出部１１９は温度を検出する機能を有していても良い。温度情報は温度補正Ｔｅｍｐに用いられる。また、「Ｓｉｎ」及び「Ｃｏｓ」は後述する正弦信号及び余弦信号である。
【００５０】
アナログ処理されたアナログ信号はマルチプレクサ（ＭＵＸ）を介してＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）でデジタル信号に変換される。デジタル信号は逆正接信号を生成するために演算処理される。アナログ処理及び演算処理では、メモリに記憶された調整値が適宜利用される。演算処理によって取得された位置信号は、ＤＡＣ、ＳＥＮＴ、ＰＷＭ等の出力形式に従ってＥＣＵ２００に出力される。
【００５１】
なお、演算処理は信号処理部１２０で行われる。よって、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）やメモリは信号処理部１２０に設けられている。アナログ処理は検出部１１９及び信号処理部１２０のどちらで行われても良い。以上が、本実施形態に係るセンサ１００の構成である。
【００５２】
次に、検出対象であるターゲットについて説明する。図７に示されるように、ターゲット４００は、リングの一部分として構成されている。具体的には、ターゲット４００は、第１磁極４０１及び第２磁極４０２が円弧状に配列された円弧形状である。ターゲット４００は、円弧形状の円の中心を中心軸４０３として円の周方向に移動する。ターゲット４００は、回転体に直接的あるいは間接的に固定されると共に、回転体の回転に伴って周方向に回転する。
【００５３】
なお、ターゲット４００が回転体に間接的に固定される場合、例えばターゲット４００に固定された別部品が回転体に取り付けられる。これにより、別部品が回転体の回転に伴って回転することでターゲット４００も回転する。
【００５４】
さらに、ターゲット４００は、周方向における第１磁極４０１の中央部分及び第２磁極４０２の中央部分が突出した波形状を有する。本実施形態では、ターゲット４００の波形状は、円弧形状の外周面４０４に形成されている。
【００５５】
ターゲット４００の波形状は、例えば正弦関数の曲面である。すなわち、ターゲット４００の元となる円の中心軸４０３から外周面４０４までの距離が、正弦関数の振幅の大きさに対応する。検出部１１９は、ターゲット４００の波形状の外周面４０４に対向配置される。
【００５６】
そして、ターゲット４００が周方向に移動すると、検出部１１９は、ターゲット４００の移動に伴って、各磁極４０１、４０２から受ける磁界の変化に基づいて、位相が異なる信号Ｓ１及び信号Ｓ２を生成する。
【００５７】
検出部１１９は、周方向において、極中心から隣の極中心までの動作範囲の回転位置を検出する。極中心とは、周方向における各磁極４０１、４０２の幅中心の位置である。あるいは、検出部１１９は、周方向において、極間中心から隣の極間中心までの動作範囲の回転位置を検出する。極間中心とは、各磁極４０１、４０２の境界位置である。動作範囲は、正弦信号及び余弦信号の一周期分が確保されれば良い。
【００５８】
信号Ｓ１は、正弦関数を示す正弦信号である。信号Ｓ２は、余弦関数を示す余弦信号である。つまり、信号Ｓ１と信号Ｓ２とは１／４周期の位相差がある。検出部１１９は、正弦信号及び余弦信号を取得し、複数の検出信号として信号処理部１２０に出力する。
【００５９】
信号処理部１２０は、検出部１１９から複数の検出信号を取得し、複数の検出信号に基づいてターゲット４００の回転位置を示す位置信号を取得する。具体的には、図８の上段及び下段に示されるように、信号処理部１２０は、ターゲット４００の回転位置に対応した正弦信号及び余弦信号を取得する。
【００６０】
なお、図８の上段は正弦信号を示すｓｉｎθの信号波形、図８の下段は余弦信号を示すｃｏｓθの信号波形を示している。また、図８はターゲット４００の外周面４０４の曲面をｓｉｎθで設計した場合の正弦信号及び余弦信号を示している。
【００６１】
また、信号処理部１２０は、（余弦信号の信号値）／（正弦信号の信号値）を演算する。これにより、図９に示されるように、逆正接関数を示すと共にターゲット４００の回転の移動量に応じて信号値が一定の増加率で増加する逆正接信号が得られる。信号処理部１２０は、この逆正接信号を位置信号として取得する。例えば、１５°、３０°、４５°、６０°等の角度範囲における回転体の回転位置に応じた位置信号が得られる。
【００６２】
図９に示されるように、信号処理部１２０は、ターゲット４００の位置を示す第１位置信号（Ｏ１）と、この第１位置信号（Ｏ１）を反転させた第２位置信号（Ｏ２）をＥＣＵ２００に出力する。
【００６３】
比較例として、図１０に示されるように、外周面４０４に波形状が形成されていないターゲット５００の場合、周方向における第１磁極５０１の中央部分と第２磁極５０２の中央部分とを繋ぐ磁界が歪んでしまう。このため、図１１の上段及び下段に示されるように、正弦信号及び余弦信号の各信号波形が歪んでしまう。このため、正弦信号及び余弦信号から取得される逆正接信号の直線性が低減してしまう。
【００６４】
これに対し、本実施形態では、ターゲット４００の外周面４０４に正弦関数の波形状が形成されている。すなわち、各磁極４０１、４０２の中央部分が径方向に突出した湾曲面になっている。この形状により、第１磁極４０１の中央部分と第２磁極４０２の中央部分とを繋ぐ磁界の歪みを緩和することができる。このため、図８のように、理想に近い正弦関数を示す正弦信号及び理想に近い余弦関数を示す余弦信号が得られる。したがって、正弦信号及び余弦信号から取得される逆正接信号の直線性を得ることができ、ひいてはターゲット４００の回転位置の検出精度を向上させることができる。
【００６５】
変形例として、図１２に示されるように、外周面４０４は、中心軸４０３に対して傾斜していても良い。これにより、検出部１１９の搭載性を向上させることができる。なお、図１２の矢印は検出部１１９の検出方向である。
【００６６】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１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、ターゲット４００の波形状は、円弧形状の内周面４０５と外周面４０４とを繋ぐ端面４０６に形成されている。端面４０６の曲面は例えばｓｉｎθで設計される。
【００６７】
図１４の上段及び下段に示されるように、信号処理部１２０は、ターゲット４００の回転位置に対応した理想的な正弦信号及び余弦信号を取得することができる。
【００６８】
比較例として、端面４０６に波形状が形成されていないターゲットの場合、図１５の上段及び下段に示されるように、周方向における磁界の歪みによって正弦信号及び余弦信号の各信号波形が歪んでしまう。
【００６９】
変形例として、図１３では、波形状はターゲット４００の上側の端面４０６に形成されているが、波形状はターゲット４００の下側の端面に形成されていても良い。
【００７０】
変形例として、図１６に示されるように、端面４０６は、中心軸４０３側に傾斜した第１傾斜面４０７と、中心軸４０３側とは反対側に傾斜した第２傾斜面４０８と、を有していても良い。検出部１１９は、第１傾斜面４０７の波形状に対向配置されると共に、第２傾斜面４０８の波形状に対向配置される。つまり、２個の検出部１１９がターゲット４００に対して配置される。１個の検出部１１９が第１傾斜面４０７及び第２傾斜面４０８のいずれか一方に配置されても良い。
【００７１】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２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、ターゲット４００の波形状は、円弧形状の内周面４０５に形成されている。内周面４０５の曲面は例えばｓｉｎθで設計される。
【００７２】
図１８の上段及び下段に示されるように、信号処理部１２０は、ターゲット４００の回転位置に対応した理想的な正弦信号及び余弦信号を取得することができる。
【００７３】
比較例として、内周面４０５に波形状が形成されていないターゲットの場合、図１９の上段及び下段に示されるように、周方向における磁界の歪みによって正弦信号及び余弦信号の各信号波形が歪んでいる。
【００７４】
変形例として、図２０に示されるように、ターゲット４００の内周面４０５は、中心軸４０３に対して傾斜していても良い。
【００７５】
変形例として、図２１に示されるように、ターゲット４００は、円弧形状が複数繋がった円環形状でも良い。回転体がモータの回転軸の場合にセンサ１００を搭載しやすいというメリットがある。
【００７６】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１〜第３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、ターゲット４００は球体状の第１磁極４０１及び第２磁極４０２が繋がった形状である。これにより、ターゲット４００は、外表面４０９の全体が周方向に波形状になっている。外表面４０９の曲面は例えばｓｉｎθで設計される。
【００７７】
したがって、図２３に示されるように、ターゲット４００の外表面４０９に対してどの方向にも検出部１１９を対向配置させることができる。
【００７８】
変形例として、図２２に示されたターゲット４００は各磁極４０１、４０２が複数繋がった円環形状でも良い。
【００７９】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示されたセンサ１００の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、センサ１００の用途は車両用に限られず、可動部品の回転位置を検出するものとして産業用ロボットや製造設備等にも広く利用できる。また、センサ１００は冗長機能を備えていなくても良い。この場合、リード１１２〜１１５は３本である。
【００８０】
上記各実施形態では、ターゲット４００の波形状が正弦関数の曲面になっているが、これは曲面の一例である。例えば、正弦関数の振幅を２倍等のように変化させても良いし、別の関数で波形状を形成しても良い。ターゲット４００の円弧形状の半径が大きくなるほど、正弦関数の振幅が大きくなるように設計しても良い。
【００８１】
検出部１１９として、ホール素子を用いた磁気検出方式を採用しても良い。例えば２つのホール素子がＩＣチップに設けられる。この場合、キャップ部１０６に対してターゲットが移動すると、各ホール素子の位置に対応して各検出信号が最大となる。ギャップと検出信号の振幅との関係は磁気抵抗素子を用いた磁気検出方式と同じである。ターゲットの移動に応じた周期的な信号を利用して、ターゲットの位置を検出することができる。
【００８２】
上記各実施形態では、複数の検出信号は、信号Ｓ１及び信号Ｓ２、すなわち正弦信号及び余弦信号であったが、これは一例である。例えば、各磁気抵抗素子１２３〜１２５のＶ１〜Ｖ３を複数の検出信号としても良い。この場合、信号処理部１２０が正弦信号及び余弦信号を取得する。つまり、正弦信号及び余弦信号は、検出部１１９で取得されても良いし、信号処理部１２０で取得されても良い。
【符号の説明】
【００８３】
１１９          検出部
１２０          信号処理部
４００          ターゲット
４０１、４０２  磁極
４０３          中心軸
４０４          外周面
４０５          内周面
４０６          端面
４０７、４０８  傾斜面
４０９          外表面
【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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