(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動磁場センサであって、
第１対の磁場検知エレメントを備えると共に、前記第１対の磁場検知エレメントによって定められた第１検知軸を関連付けて有する第１差動チャネルと、
第２対の磁場検知エレメントを備えると共に、前記第２対の磁場検知エレメントによって定められた第２検知軸を有する第２差動チャネルであって、
前記第２検知軸が、前記第１検知軸に対して整列されておらず、前記第１検知軸が、物標プロファイルの基準軸に対して位置付けられ、前記基準軸が、前記物標プロファイルの運動の方向と整列され、その結果、前記第１検知軸と前記基準軸との間に配向角度を定める、第２差動チャネルと、
前記磁場検知エレメントに結合されており、前記配向角度に独立である振幅を有する出力信号を生成する回路と
を備え、
当該差動磁場センサが回転物標の前記物標プロファイルに近接して位置付けられ、
前記物標プロファイルが、交互する磁極を備えるか、または歯および谷の構造を備える、差動磁場センサ。
【請求項２】
請求項１記載の差動磁場センサにおいて、前記磁場検知エレメントの対の各々における前記磁場検知エレメントの内一方が、前記第１差動チャネルおよび前記第２差動チャネルによって共有される、差動磁場センサ。
【請求項３】
請求項１記載の差動磁場センサにおいて、前記第２検知軸が、前記第１検知軸に対してある角度をなし、該角度が実質的に９０度である、差動磁場センサ。
【請求項４】
請求項１記載の差動磁場センサにおいて、前記磁場検知エレメントの対の各々における各磁場検知エレメント間の間隔が実質的に同一である、差動磁場センサ。
【請求項５】
請求項１記載の差動磁場センサにおいて、前記磁場検知エレメントがいずれも、前記第１差動チャネルおよび前記第２差動チャネルによって共有されない、差動磁場センサ。
【請求項６】
請求項１記載の差動磁場センサであって、更に、前記第１対の磁場検知エレメントおよび第２対の磁場検知エレメントを含む少なくとも２対の磁場検知エレメントを備えており、前記少なくとも２対の磁場検知エレメントにおける磁場検知エレメントの数が３よりも大きい、差動磁場センサ。
【請求項７】
請求項１記載の差動磁場センサにおいて、前記磁場検知エレメントの各々が、ホール効果エレメント、磁気抵抗（ＭＲ）エレメント、または他の種類の磁場検知エレメントの中から選択された１つである、差動磁場センサ。
【請求項８】
請求項１記載の差動磁場センサにおいて、前記検知エレメントの各々を実現するために用いられる材料が、ＩＶ−型半導体材料、またはＩＩＩ−Ｖ型半導体材料から選択された１つである、差動磁場センサ。
【請求項９】
請求項１記載の差動磁場センサにおいて、前記回路が、前記第１差動チャネルと関連する第１信号と、前記第２差動チャネルと関連する第２信号とを生成する回路を備えており、前記回路が、更に、前記第１信号および前記第２信号を入力として受け取り、前記出力信号を生成する信号生成器を備えている、差動磁場センサ。
【請求項１０】
請求項９記載の差動磁場センサにおいて、前記第１信号および前記第２信号が、前記配向角度に依存する振幅を有する、差動磁場センサ。
【請求項１１】
請求項９記載の差動磁場センサにおいて、前記第１信号が第１振幅を有し、前記第２信号が第２振幅を有し、前記信号生成器は、前記第１振幅の絶対値が前記第２振幅の絶対値よりも大きいときに、前記第１信号を前記出力信号として選択するように動作可能であり、前記第１振幅の絶対値が前記第２振幅の絶対値よりも大きくないときに、前記第２信号を前記出力信号として選択するように動作可能である、差動磁場センサ。
【請求項１２】
請求項９記載の差動磁場センサにおいて、前記回路が、更に、前記第１検知エレメントと関連する第１磁場検知出力信号と、前記第２検知エレメントと関連する第２磁場検知出力信号と、前記第３検知エレメントと関連する第３磁場検知出力信号とを入力として受け取る回路を備えており、前記信号生成器が、前記第１磁場検知出力信号、前記第２磁場検知出力信号、前記第３磁場検知出力信号、前記第１信号、および前記第２信号の内いずれか２つ以上を数学的に組み合わせることによって、前記出力信号を生成するように動作可能である、差動磁場センサ。
【請求項１３】
請求項１記載の差動磁場センサであって、更に、
第３対の磁場検知エレメントを備えると共に、前記第３対の磁場検知エレメントによって定められた第３検知軸を有する第３差動チャネルと、
第４対の磁場検知エレメントを備えると共に、前記第４対の磁場検知エレメントによって定められた第４検知軸を有する第４差動チャネルと、
を備えており、
前記第３検知軸が、前記第１検知軸と整列されて第１単一検知軸を形成し、前記第４検知軸が、前記第２検知軸と整列されて第２単一検知軸を形成し、前記第１単一検知軸および前記第２単一検知軸の各々と関連する前記２対の磁場検知エレメントが、少なくとも３つの磁場検知エレメントを含み、
前記回路が、前記磁場検知エレメントに結合され、前記第３差動チャネルおよび前記第４差動チャネルに対して、配向角度に独立した振幅を有する第２出力信号を生成するために使用可能であり、
前記出力が、回転速度情報を提供するために使用可能であり、前記第２出力が回転物標についての回転方向情報を生成するために使用可能である、差動磁場センサ。
【請求項１４】
システムであって、
物標プロファイルを有する回転物標と、
前記物標プロファイルに近接して位置付けられた差動磁場センサと
を備え、該差動磁場センサが、
第１対の磁場検知エレメントを備えると共に、前記第１対の磁場検知エレメントによって定められた第１検知軸を関連付けて有する第１差動チャネルと、
第２対の磁場検知エレメントを備えており、前記第２対の磁場検知エレメントによって定められた第２検知軸を有する第２差動チャネルであって、
前記第２検知軸が、前記第１検知軸に対して整列されておらず、前記第１検知軸が、物標プロファイルの基準軸に対して位置付けられ、前記基準軸が、前記物標プロファイルの運動の方向と整列され、その結果、前記第１検知軸と前記基準軸との間に配向角度を定める、
第２差動チャネルと、
前記磁場検知エレメントに結合されており、前記配向角度に独立である振幅を有する出力信号を生成する回路と
を備え、
前記物標プロファイルが、交互する磁極を備えるか、または歯および谷の構造を備える、システム。
【請求項１５】
請求項１４記載のシステムにおいて、前記磁場検知エレメントの対の各々における前記磁場検知エレメントの内一方が、前記第１差動チャネルおよび前記第２差動チャネルによって共有される、システム。
【請求項１６】
請求項１４記載のシステムにおいて、前記第２検知軸が、前記第１検知軸に対してある角度をなし、前記角度が実質的に９０度である、システム。
【請求項１７】
請求項１４記載のシステムにおいて、前記磁場検知エレメントの対をなす各磁場検知エレメント間の間隔が実質的に同一である、システム。
【請求項１８】
請求項１４記載のシステムにおいて、前記磁場検知エレメントがいずれも、前記第１差動チャネルおよび前記第２差動チャネルによって共有されない、システム。
【請求項１９】
請求項１４記載のシステムであって、更に、前記第１の磁場検知エレメントおよび前記第２対の磁場検知エレメントを含む少なくとも２対の磁場検知エレメントを備えており、前記少なくとも２対の磁場検知エレメントにおける磁場検知エレメントの数が３よりも大きい、システム。
【請求項２０】
請求項１４記載のシステムにおいて、前記磁場検知エレメントの各々が、ホール効果エレメント、磁気抵抗（ＭＲ）エレメント、または他の種類の磁場検知エレメントの中から選択された１つである、システム。
【請求項２１】
請求項１４記載のシステムにおいて、前記検知エレメントの各々を実現するために用いられる材料が、ＩＶ−型半導体材料、またはＩＩＩ−Ｖ型半導体材料から選択された１つである、システム。
【請求項２２】
請求項１４記載のシステムにおいて、前記回路が、前記第１差動チャネルと関連する第１信号と、前記第２差動チャネルと関連する第２信号とを生成する回路を備えており、前記回路が、更に、前記第１信号および前記第２信号を入力として受け取り、前記出力信号を生成する信号生成器を備えている、システム。
【請求項２３】
請求項２２記載のシステムにおいて、前記第１信号および前記第２信号が、前記配向角度に依存する振幅を有する、システム。
【請求項２４】
請求項１４記載のシステムにおいて、前記第１信号が第１振幅を有し、前記第２信号が第２振幅を有し、前記信号生成器が、前記第１振幅の絶対値が前記第２振幅の絶対値よりも大きいときに、前記第１信号を前記出力信号として選択するように動作可能であり、前記第１振幅の絶対値が前記第２振幅の絶対値よりも大きくないときに、前記第２信号を前記出力信号として選択するように動作可能である、システム。
【請求項２５】
請求項１６記載のシステムにおいて、前記回路が、更に、前記第１検知エレメントと関連する第１磁場検知出力信号と、前記第２検知エレメントと関連する第２磁場検知出力信号と、前記第３検知エレメントと関連する第３磁場検知出力信号とを入力として受け取る回路を備えており、前記信号生成器が、前記第１磁場検知出力信号、前記第２磁場検知出力信号、前記第３磁場検知出録信号、前記第１信号、および前記第２信号の内いずれか２つ以上を数学的に組み合わせることによって、前記出力信号を生成するように動作可能である、システム。
【請求項２６】
請求項１４記載のシステムにおいて、前記回転物標が磁性体物標であり、前記物標プロファイルが交互する磁極を備えている、システム。
【請求項２７】
請求項１４記載のシステムにおいて、前記回転物標が鉄含有物標であり、前記物標プロファイルが歯および谷の構造を備えている、システム。
【請求項２８】
請求項１４記載のシステムにおいて、前記差動磁場センサが、更に、
第３対の磁場検知エレメントを備え、前記第３対の磁場検知エレメントによって定められた第３検知軸を有する第３差動チャネルと、
第４対の磁場検知エレメントを備え、前記第４対の磁場検知エレメントによって定められた第４検知軸を有する第４差動チャネルと、
を備えており、
前記第３検知軸が、前記第１検知軸と整列されて第１単一検知軸を形成し、前記第４検知軸が、前記第２検知軸と整列されて第２単一検知軸を形成し、前記第１単一検知軸および前記第２単一検知軸の各々と関連する前記２対の磁場検知エレメントが、少なくとも３つの磁場検知エレメントを含み、
前記回路が、前記磁場検知エレメントに結合され、前記第３差動チャネルおよび前記第４差動チャネルに対して、配向角度に独立した振幅を有する第２信号を、第２出力として生成するために使用可能であり、
前記出力が、回転速度情報を提供するために使用可能であり、前記第２出力が回転物標についての回転方向情報を生成するために使用可能である、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、磁場センサに関し、更に特定すれば、差動磁場センサに関する。
【従来技術】
【０００２】
物標の回転運動を検知する磁場センサは周知である。物標は、磁性体物標または鉄含有物標とすることができる。このようなセンサは、回転する物標のプロファイル、例えば、鉄含有ギアといった物標の歯／谷、またはリング・マグネットのような磁性体物標の北極／南極の特徴を検出する。
【０００３】
物標のプロファイルに伴う磁場を、ホール・エレメントまたは磁気抵抗（ＭＲ）エレメントというような磁場検知エレメントによって検知する。物標が検知エレメントを通過すると、検知エレメントが受ける磁場は物標のプロファイルに関係して変化する。検知エレメントは、検知した磁場に比例する信号を供給する。センサはこの磁場信号を処理して、出力、例えば、磁場信号が閾値を交差する毎に状態を変化させる信号を生成する。このような出力は、回転速度情報を提供するために用いることができる。更に、回転方向検出のための出力を生成するために、第２検知エレメントも使用することができる。
【０００４】
センサの中には差動センサと呼ばれるものがあり、これは差動配置に構成された２つの検知エレメントを内蔵している。差動磁場センサでは、２つの検知エレメントによって供給される信号間の差を用いて、物標の特徴における遷移を示す差動磁場信号を生成する。差動磁場センサは磁場強度の変化にしか応答しないので、干渉に対しては比較的影響を受けない。３つ以上の検知エレメントを内蔵する差動センサは、回転速度および方向情報を提供するために用いることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
差動検知型以外の磁場センサとは異なり、差動磁場センサは、物標に対して配向(orientation)に依存する。つまり、差動磁場センサが回転物標の速度（または方向）を測定するために用いられる場合、最適な性能発揮のためには、１対の検知エレメントが物標のプロファイルの中心に据えられなければならない。物標のプロファイルに対して検知エレメントが位置ずれすると、ピーク−ピーク差動信号が小さくなる。このため、センサの物標に対する(sensor-to-target)位置合わせを制御できない用途では、通常、差動検知型以外のセンサを採用する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
総じて、１つの態様において、本発明は差動磁場センサを対象とする。この差動磁場センサは、第１差動チャネルと、第２差動チャネルとを含む。第１差動チャネルは、第１対の磁場検知エレメントを含み、この第１対の磁場検知エレメントによって定められた第１検知軸と関連付けられている。第２差動チャネルは、第２対の磁場検知エレメントを備えており、第２対の磁場検知エレメントによって定められた第２検知軸と関連付けられている。第２検知軸は、第１検知軸に対して一直線状になっていない。第１検知軸は、物標プロファイルの基準軸に対して位置付けられ、第１検知軸と基準軸との間に配向角度を定める。
【０００７】
差動磁場センサは、更に、磁場検知エレメントに結合されており、配向角度に独立である振幅を有する単一差動信号を出力として生成する回路を含む。
【０００８】
本発明の実施形態は以下の特徴の内１つ以上を含むことができる。
【０００９】
磁場検知エレメントの対の各々における磁場検知エレメントの内一方を、第１および第２差動チャネルによって共有することができる。あるいは、磁場検知エレメントはいずれも、第１および第２差動チャネルによって共有されなくてもよい。第２検知軸は、第１検知軸に対してある角度をなし、角度が実質的に９０度にすることができる。磁場検知エレメントの対をなす各磁場検知エレメント間の間隔は、実質的に同じにすることができる。差動磁場センサは、更に、第１および第２対の磁場検知エレメントを含む少なくとも２対の磁場検知エレメントを含むことができ、少なくとも２対の磁場検知エレメントにおける磁場検知エレメントの数は、３よりも多くすることができる。磁場検知エレメントの各々は、ホール効果エレメント、磁気抵抗エレメント、またはその他の種類の磁場検知エレメントのから選択された１つとすることができる。検知エレメントの各々を実現するために用いられる材料は、ＩＶ−型半導体材料、またはＩＩＩ−Ｖ型半導体材料から選択された１つとすることができる。
【００１０】
前述の回路は、第１差動チャネルと関連する第１差動信号と、第２差動チャネルと関連する第２差動信号とを生成する回路を含むことができ、この回路は、更に、第１および第２差動信号を入力として受け取り、出力として単一差動信号を生成する差動信号生成器を含むことができる。第１および第２差動信号は、配向角度に依存する振幅を有する。第１差動信号が第１振幅を有し第２差動信号が第２振幅を有する場合、差動信号生成器は、第１振幅の絶対値が第２振幅の絶対値よりも大きいとき、第１差動信号を単一差動信号として選択するように動作することができ、差動信号生成器は、第１振幅の絶対値が第２振幅の絶対値よりも大きくないとき、第２差動信号を単一差動信号として選択するように動作することができる。また、この回路は、第１検知エレメントと関連する第１磁場検知出力信号と、第２検知エレメントと関連する第２磁場検知出力信号と、第３検知エレメントと関連する第３磁場検知出力信号とを入力として受け取る回路をも含むことができる。差動信号生成器は、第１磁場検知出力信号、第２磁場検知出力信号、第３磁場検知出力信号、第１差動信号、および第２差動信号の内いずれか２つ以上を数学的に組み合わせることによって、単一差動信号を生成するように動作することができる。
【００１１】
更に、差動磁場センサは、第３差動チャネルと、第４差動チャネルとを含むことができる。第３差動チャネルは、第３対の磁場検知エレメントを含み、第３対の磁場検知エレメントによって定められた第３検知軸を有する。第４差動チャネルは、第４対の磁場検知エレメントを含み、第４対の磁場検知エレメントによって定められた第４検知軸を有する。第３検知軸は、第１検知軸と一直線状となって第１単一検知軸を形成し、第４検知軸は、第２検知軸と一直線状となって第２単一検知軸を形成する。第１および第２単一検知軸の各々と関連する２対の磁場検知エレメントは、少なくとも３つの磁場検知エレメントを含む。差動磁場センサは、更に、磁場検知エレメントに結合され、第３および第４差動チャネルに対して、配向角度に独立した振幅を有する第２単一差動信号を、第２出力として生成するために使用可能である回路を含むことができる。この出力は、回転速度情報を提供するために使用可能であり、第２出力が回転物標についての回転方向情報を生成するために使用可能である。
【００１２】
他の態様では、本発明は、物標プロファイルを有する回転物標と、物標プロファイルに近接して位置付けられた差動磁場センサとを含むシステムを対象とする。差動磁場センサは、第１差動チャネルと、第２差動チャネルとを含む。第１差動チャネルは、第１対の磁場検知エレメントを含み、この第１対の磁場検知エレメントによって定められた第１検知軸と関連付けられている。第２差動チャネルは、第２対の磁場検知エレメントを備えており、第２対の磁場検知エレメントによって定められた第２検知軸を有する。第２検知軸は、第１検知軸に対して一直線状になっていない。第１検知軸は、物標プロファイルの基準軸に対して位置付けられ、第１検知軸と基準軸との間に配向角度を定める。差動磁場センサは、更に、磁場検知エレメントに結合されており、配向角度に独立である振幅を有する単一差動信号を出力として生成する回路を含む。
【００１３】
本発明の実施形態は以下の特徴の内１つ以上を含むことができる。
【００１４】
磁場検知エレメントの対の各々における磁場検知エレメントの内一方を、第１および第２差動チャネルによって共有することができる。あるいは、磁場検知エレメントはいずれも、第１および第２差動チャネルによって共有されなくてもよい。第２検知軸は、第１検知軸に対してある角度をなし、角度が実質的に９０度にすることができる。磁場検知エレメントの対をなす各磁場検知エレメント間の間隔は、実質的に同じにすることができる。差動磁場センサは、更に、第１および第２対の磁場検知エレメントを含む少なくとも２対の磁場検知エレメントを含むことができ、少なくとも２対の磁場検知エレメントにおける磁場検知エレメントの数は、３よりも多くすることができる。磁場検知エレメントの各々は、ホール効果エレメント、磁気抵抗エレメント、またはその他の種類の磁場検知エレメントのから選択された１つとすることができる。検知エレメントの各々を実現するために用いられる材料は、ＩＶ−型半導体材料、またはＩＩＩ−Ｖ型半導体材料から選択された１つとすることができる。
【００１５】
前述の回路は、第１差動チャネルと関連する第１差動信号と、第２差動チャネルと関連する第２差動信号とを生成する回路を含むことができ、この回路は、更に、第１および第２差動信号を入力として受け取り、出力として単一差動信号を生成する差動信号生成器を含むことができる。第１および第２差動信号は、配向角度に依存する振幅を有する。第１差動信号が第１振幅を有し、第２差動信号が第２振幅を有する場合、差動信号生成器は、第１振幅の絶対値が第２振幅の絶対値よりも大きいとき、第１差動信号を単一差動信号として選択するように動作することができ、差動信号生成器は、第１振幅の絶対値が第２振幅の絶対値よりも大きくないとき、第２差動信号を単一差動信号として選択するように動作することができる。また、この回路は、第１検知エレメントと関連する第１磁場検知出力信号と、第２検知エレメントと関連する第２磁場検知出力信号と、第３検知エレメントと関連する第３磁場検知出力信号とを入力として受け取る回路をも含むことができる。差動信号生成器は、第１磁場検知出力信号、第２磁場検知出力信号、第３磁場検知出力信号、第１差動信号、および第２差動信号の内いずれか２つ以上を数学的に組み合わせることによって、単一差動信号を生成するように動作することができる。
【００１６】
回転物標は、磁性体物標とすることができ、物標プロファイルが交互する磁極を含むことができる。回転物標は、鉄含有物標とすることができ、物標プロファイルが歯および谷の構造を含むことができる。
【００１７】
更に、差動磁場センサは、第３差動チャネルと、第４差動チャネルとを含むことができる。第３差動チャネルは、第３対の磁場検知エレメントを含み、第３対の磁場検知エレメントによって定められた第３検知軸を有する。第４差動チャネルは、第４対の磁場検知エレメントを含み、第４対の磁場検知エレメントによって定められた第４検知軸を有する。第３検知軸は、第１検知軸と一直線状となって第１単一検知軸を形成し、第４検知軸は、第２検知軸と一直線状となって第２単一検知軸を形成する。第１および第２単一検知軸の各々と関連する２対の磁場検知エレメントは、少なくとも３つの磁場検知エレメントを含む。差動磁場センサは、更に、磁場検知エレメントに結合され、第３および第４差動チャネルに対して、配向角度に独立した振幅を有する第２単一差動信号を、第２出力として生成するために使用可能である回路を含むことができる。この出力は、回転速度情報を提供するために使用可能であり、第２出力が回転物標についての回転方向情報を生成するために使用可能である。
【００１８】
この配向角独立差動検知解決手段は、回転運動する物標を有するシステムにおける使用に非常に適しているが、直線運動のシステム（特に、工業用途、例えば、ラック・レールおよび磁気ルーラ）にも応用可能である。
【００１９】
本発明自体のみならず、本発明の以上の特徴は、以下の図面の詳細な説明から一層深く理解することができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】図１Ａは、回転運動検出磁場センサと、物標の回転プロファイルとが一直線上にある場合におけるセンサの配置を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、回転運動検出磁場センサと、物標の回転プロファイルとが一直線上にない場合におけるセンサの配置を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、極によって定められる物標プロファイルを示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、交互になっているギア・ホイールの歯／谷によって定められる物標プロファイルを示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、配向独立差動検知を可能にするように構成された３つの検知エレメントを含む磁場検知構造の一例を示す図である（図３では、回転速度および方向検出能力を支援するために、追加の検知エレメントを有する構造例を示す）。
【図３Ｂ】図３Ｂは、配向独立差動検知を可能にするように構成された３つの検知エレメントを含む磁場検知構造の一例を示す図である（図３では、回転速度および方向検出能力を支援するために、追加の検知エレメントを有する構造例を示す）。
【図３Ｃ】図３Ｃは、配向独立差動検知を可能にするように構成された３つの検知エレメントを含む磁場検知構造の一例を示す図である（図３では、回転速度および方向検出能力を支援するために、追加の検知エレメントを有する構造例を示す）。
【図３Ｄ】図３Ｄは、配向独立差動検知を可能にするように構成された３つの検知エレメントを含む磁場検知構造の一例を示す図である（図３では、回転速度および方向検出能力を支援するために、追加の検知エレメントを有する構造例を示す）。
【図３Ｅ】図３Ｅは、配向独立差動検知を可能にするように構成された３つの検知エレメントを含む磁場検知構造の一例を示す図である（図３では、回転速度および方向検出能力を支援するために、追加の検知エレメントを有する構造例を示す）。
【図３Ｆ】図３Ｆは、配向独立差動検知を可能にするように構成された３つの検知エレメントを含む磁場検知構造の一例を示す図である（図３では、回転速度および方向検出能力を支援するために、追加の検知エレメントを有する構造例を示す）。
【図３Ｇ】図３Ｇは、配向独立差動検知を可能にするように構成された３つの検知エレメントを含む磁場検知構造の一例を示す図である（図３では、回転速度および方向検出能力を支援するために、追加の検知エレメントを有する構造例を示す）。
【図４Ａ】図４Ａは、３つの検知エレメントおよび差動信号生成器を含み、３つの検知エレメントに基づいて１つの差動信号を生成する磁場センサの機能ブロック図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、３つの検知エレメントおよび差動信号生成器を含み、３つの検知エレメントに基づいて１つの差動信号を生成する磁場センサの機能ブロック図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、３つの検知エレメントおよび差動信号生成器を含み、３つの検知エレメントに基づいて１つの差動信号を生成する磁場センサの機能ブロック図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、３つの検知エレメントおよび差動信号生成器を含み、３つの検知エレメントに基づいて１つの差動信号を生成する磁場センサの機能ブロック図である。
【図４Ｄ−１】図４Ｄ−１は、３つの検知エレメントおよび差動信号生成器を含み、３つの検知エレメントに基づいて１つの差動信号を生成する磁場センサの機能ブロック図である。
【図４Ｄ−２】図４Ｄ−２は、３つの検知エレメントおよび差動信号生成器を含み、３つの検知エレメントに基づいて１つの差動信号を生成する磁場センサの機能ブロック図である。
【図５Ａ】図５Ａは、配向独立差動検知を可能にするように構成された４つの検知エレメントを含む磁場検知構造例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、配向独立差動検知を可能にするように構成された４つの検知エレメントを含む磁場検知構造例を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、配向独立差動検知を可能にするように構成された４つの検知エレメントを含む磁場検知構造例を示す図である。
【図６】図６は、４つの検知エレメントおよび差動信号生成器を含み、検知エレメントの対によって形成される差動チャネルからの差動信号を用いて１つの差動信号を生成する磁場センサの機能ブロック図である。
【図７Ａ】図７Ａは、０、２２．５、および４５度を含む種々の配向角度に合わせて検知エレメント対を用いて得られた差動信号を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、０、２２．５、および４５度を含む種々の配向角度に合わせて検知エレメント対を用いて得られた差動信号を示す。
【図７Ｃ】図７Ｃは、０、２２．５、および４５度を含む種々の配向角度に合わせて検知エレメント対を用いて得られた差動信号を示す。
【図７Ｄ】図７Ｄは、０、２２．５、および４５度を含む種々の配向角度に合わせて検知エレメント対を用いて得られた差動信号を示す。
【図７Ｅ】図７Ｅは、０、２２．５、および４５度を含む種々の配向角度に合わせて検知エレメント対を用いて得られた差動信号を示す。
【図７Ｆ】図７Ｆは、０、２２．５、および４５度を含む種々の配向角度に合わせて検知エレメント対を用いて得られた差動信号を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、差動信号の振幅と配向角度との関係を示すグラフである。
【図８Ｂ】図８Ｂは、差動信号の振幅と配向角度との関係を示すグラフである。
【図９Ａ】図９Ａは、図４Ａから図４Ｄおよび図６の差動信号生成器の代わりの動作例を示す流れ図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図４Ａから図４Ｄおよび図６の差動信号生成器の代わりの動作例を示す流れ図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、図４Ａから図４Ｄおよび図６の差動信号生成器の代わりの動作例を示す流れ図である。
【図１０】図１０は、配向独立差動磁場センサ（図４Ａから図４Ｄおよび図６に示したもののような）を採用した、自動車における応用例の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１Ａを参照すると、検知装置(sensing arrangement)１０が示されており、磁場センサ１２は、回転する物標のプロファイル１４に対して放射検知位置に配置されている。回転軸を矢印１５で示す。回転物標のプロファイル１４の運動方向を矢印１６で示す。1つの方向で示すが、運動は逆方向でもまたは双方向でも可能である。物標のプロファイル１４は、幅「Ｗ」１７を有し、磁場センサ１２の「前面」に面している。面幅の中間点を中心線１８で示し、ここでは物標プロファイルの基準軸と呼ぶ。磁場センサ１２は、差動検知デバイスであり、したがって、物標プロファイル１４に対する位置における磁場強度の変化に応答する差動信号を生成するために２つの検知エレメント２０ａおよび２０ｂを含む。この位置は、差動チャネル（図示せず）に対応する。この差動チャネルには、検知エレメント２０ａ、２０ｂの配置によって定められる検知軸２２が関連付けられている。
【００２２】
図１Ａの例示では、磁場センサ１２は、検知軸２２が物標プロファイルの側縁にほぼ平行に位置し、基準線１８と一直線状になるように、物標プロファイル１４上でその中央に据えられている。検知軸２２は、「一直線状である」と見なされるために、中心線１８上で正確に中央に据えられる必要はない（図に示すように）。即ち、検知軸２２は、中心線１８から多少ずれていても、これと平行であればよい。しかしながら、幅Ｗは、検知エレメント２０ａ、２０ｂの位置付けが物標プロファイルの側縁に近づきすぎないように、十分に大きくしなければならない。何故なら、このエリアには磁束歪みがあるからである。
【００２３】
差動動作モードでは、この一直線状整列(alignment)を達成するために、センサ１２を注意深く調節する必要がある。用途の中には、物標に対するセンサの位置合わせを補償できない場合もある。通例、センサ−物標配向ずれまたは位置ずれは、設置時に発生する。即ち、センサを物標の近くに設置するときに発生する。例えば、センサをねじ込み筐体に装着し、この筐体を設置位置にねじ込むという場合があり得るが、この設置プロセスは、トルクのみを監視することによって制御される場合がある。あるいは、センサまたはこれが収容される筐体を、センサと物標プロファイルとの間に位置ずれが起こるような方法で、設置位置における表面に装着することもある。
【００２４】
図１Ｂは、センサ配置１０’によるこのような位置ずれを示す。センサ配置１０’は、磁場センサ１２の配向が物標プロファイル１４に対して配向角度α２４だけずれていることを除いて、図１Ａの検知装置１０と同一である。言い換えると、検知軸２２がもはや基準軸１８と一直線状になっておらず、代わりに配向角度α２４だけ基準軸１８に対してずれている。この例示では、装着軸２５を中心に、例えば、設置の間に、センサの移動またはその他の位置決めのずれが起こる可能性があるが、装着軸２５は軸２２に沿って２つの検知エレメント２０ａ、２０ｂから等距離で中央に据えられている。このセンサの位置ずれによって、センサの性能に劣化が生ずる。何故なら、センサ１２によって生成される差動信号のピーク−ピーク振幅が最大値にならないからである。用途の観点からは、差動信号のピーク−ピーク振幅が小さくなる結果、最大エア・ギャップ距離(air gap range)が縮小する。
【００２５】
図２Ａおよび図２Ｂは、２つの異なる物標プロファイルの例を示す。図２Ａは、図１Ａおよび図１Ｂに示した物標プロファイルの同じ「面」の図(face view)を示すが、図１Ａからの物標プロファイル１４は、交互に並ぶ南および北の磁極２６および２８のそれぞれによって定められている。図２Ｂでは、物標プロファイル１４（ここでは、物標プロファイルの特徴を一層明確に示すために側面図になっている）は、隆起構造（例えば、歯）３０およびそれに続く、通例では谷または窪みと呼ばれる、ギャップ３２の交互パターンによって定められている。歯またはその他の形式の隆起構造は、設計要件に基づいて種々の形状、例えば、正方形、三角形またはその他を有することができる。図２Ａおよび図２Ｂにおけるこれらのパターンは、回転物標、例えば、リング・マグネットのような永久磁石、または他の何らかの種類の多極磁石、あるいは図１Ａおよび図２Ａに示すように放射状に（即ち、ホイールまたはリング・マグネットとの外縁または側縁に沿った）または軸に沿って（図示せず）歯付きギア・ホイールのような鉄含有物体の円周に沿って設けられることがある。リング・マグネットとの軸方向検知配置では、交互する極の物標プロファイルは、代わりに、リング・マグネットの広い表面上に定められる。
【００２６】
センサ１２のような差動センサは、磁場の磁束密度差を測定することによって、回転する鉄または磁性体物標の運動を検出する。戻って図２Ｂを参照すると、鉄含有物標を検出するためには、バック・バイアシング永久磁石(back biasing permanent magnet)３４によって磁場を設けなければならない。例えば、磁石３４の南極または北極をセンサ１２の「背面」、即ち、図示のように、物標プロファイル１４に面しない側に取り付ける（またはその近くに位置付ける）とよい。
【００２７】
図１Ｂにおいて図示した類型の位置ずれは、防止することができるが、労働集約的な監視または特別に設計された構造体によってのみ防止することができる。本明細書において紹介する新たな検知方式は、このような位置ずれに強い。つまり、この新たな方式を組み込んだ差動センサ・デバイスは、配向角度αがゼロ度（完全に一直線状）であっても、ゼロ度よりも大きい何らかの不規則な角度であっても、効果的に動作する。
【００２８】
図３Ａから図３Ｇ、図４Ａから図４Ｄ、図５Ａから図５Ｃ、および図６は、多数の磁場検知エレメント（または、単に「検知エレメント」）を利用して多数の異なるチャネルを実現する配置(arrangement)を示す。これらの配置によって、配向に独立した（物標プロファイルに対する配向）差動センサを得ることができる。これについて以下で更に詳しく論ずる。
【００２９】
一実施形態例では、そして図３Ａから図３Ｆを参照すると、３つの検知エレメントの使用に基づく配置が示されている。図３Ａから図３Ｆに示すように、磁場検知構造４０は、差動磁場センサにおいて用いるための３つの検知エレメント４２ａ、４２ｂ、４２ｃ（それぞれ、「ＳＥ１」、「ＳＥ２」、および「ＳＥ３」とも呼ぶ）の構成(configuration)を有する。検知エレメント４２ａ、４２ｂ、４２ｃは、ある固定距離だけ離間されている。検知エレメント４２ａ、４２ｂ、４２ｃを物標の近くに物理的に据えることによって、これらの検知エレメントを用いて、その物標のプロファイル（図１Ａ、図２Ａ〜図２Ｂの物標プロファイル１４のような）に対するそれぞれの位置における磁場強度の変化に応答する多数の差動信号を生成することが可能になる。これらの位置は、図４Ａおよび図４Ｂに示し後に更に詳しく説明する、差動チャネルに対応する。
【００３０】
図３Ａから図３Ｃを参照すると、第１検知軸４４が検知エレメント４２ａ、４２ｂ（または第１対の差動検知エレメント）の配置によって定められ、第２検知軸４６が検知エレメント４２ａ、４２ｃ（または第２対の差動検知エレメント）によって定められている。つまり、図示する例では、３つの検知エレメントは、例えば、センサ・ダイ（その輪郭は破線で示されている）の表面上に空間的に配置され、２本の検知軸、即ち、第１検知軸４４および第２検知軸４６を定める。これらの検知エレメントは、２本の検知軸４４、４６がダイ表面の平面において互いに一直線状にならないように配置されている。好ましくは、これらは互いに対して約９０度の角度をなす。しかしながら、異なる角度を用いることもできることは言うまでもない。図３Ａ〜図３Ｃおよび図４Ａに示す配置では、第１および第２対の差動検知エレメントが検知エレメント４２ａを共有する。各対における検知エレメントのエレメント間の間隔は、同じである（またはほぼ同じである）ことが好ましいが、異なることも可能である。
【００３１】
これより図３Ａを参照すると、第１検知軸４４が物標プロファイルと一直線状になると（即ち、再度図１を参照すると、物標プロファイルの基準軸１８と一直線状になる）、第１検知エレメント対４２ａ、４２ｂによって生成される差動信号「Ｄ１」が最大値（「Ｄ１max」）である振幅を有し、第２検知エレメント対４２ａ、４２ｃによって生成される差動信号「Ｄ２」はゼロ（「Ｄ２zero」）である振幅を有する。基準軸に沿った検知エレメントＳＥ１およびＳＥ２間の距離「Ｌ１」は、この配向では最大となる（「Ｌ１max」４８として示す）。基準軸に沿った検知エレメントＳＥ１およびＳＥ２間の距離「Ｌ２」はゼロになる。図３Ｂを参照すると、第１検知軸４４が物標プロファイルの基準軸に対して９０度の角度で位置付けられるとき、第１差動信号Ｄ１の信号振幅はゼロ（「Ｄ１zero」）となり、第２差動信号Ｄ２の信号振幅は最大（「Ｄ２max」）となる。配向を９０度ずらすと、基準軸に沿った検知エレメントＳＥ１およびＳＥ３間の距離「Ｌ２」は最大になり（「Ｌ２max」５０として示す）、距離「Ｌ１」はこの場合ゼロになる。図３Ｃを参照すると、第１検知軸４４と物標プロファイルの基準軸との間で配向角度α５２を不規則にすると、第１差動信号Ｄ１および第２差動信号Ｄ２の信号振幅は、この配向角度とともに変化する。図示した配向では、距離Ｌ１はＬ１max×ｃｏｓαに等しく（参照番号５４で示す）、距離Ｌ２はＬ２max×ｓｉｎαに等しくなる（参照番号５６によって示す）。尚、Ｄ１maxはＤ１の最大振幅、即ち、αが０度であるときのＤ１の振幅であり、Ｄ２maxはＤ２の最大振幅、即ち、αが９０度であるときのＤ２の振幅であることは認められよう。つまり、これらの最大振幅は、Ｄ１についてはＤ１maxおよびＤ１α＝０として表すことができ、Ｄ２についてはＤ２maxおよびＤ２α＝９０として表すことができる。１つの差動信号の振幅が配向角度αとは独立である場合、本明細書では、これを配向角独立差動信号と呼び、この差動信号をＤ１およびＤ２から決定することができる。これについては、図４Ａを参照して更に詳しく論ずる。「配向角独立差動信号」という用語は、本明細書において用いる場合、この１つの差動信号の振幅が、配向角度の変化に対して完全にまたは相対的に独立であることを意味する。「相対的に配向角度に独立」とは、配向角度による振幅の残余変化(residual change)が存在する可能性があるが限定的であることを意味する。実施形態の中には、後に説明するように、配向角度による振幅の残余変化は、センサ回路において補償することができる。
【００３２】
図３Ｄ〜図３Ｆに示すように、第３検知軸５８が、検知エレメント４２ｂ（「ＳＥ２」）、４２ｃ（「ＳＥ３」）の配置によって定められている。この第３対の検知エレメントは、第３差動信号「Ｄ３」を生成するために用いることができる。実施形態の中には、例えば、図４Ｂに示すように、配向角独立差動信号をＤ１、Ｄ２、およびＤ３から生成できる場合もある。  
【００３３】
各軸に沿って追加のエレメントを設けると、回転速度および方向双方の情報を提供するためにこれらを用いることができる。図３Ｇに示すように、構造４０’として示す構造は、３つの検知エレメント、即ち、検知エレメント４２ａ、検知エレメント４２ｂ、および追加の検知エレメント（「ＳＥ４」）４２ｄを有し、これらは、検知軸４４’として示す第１単独検知軸を形成するように、一直線状に並べられている。更に、構造４０’には、３つの検知エレメント、即ち、検知エレメント４２ａ、検知エレメント４２ｃ、および追加の検知エレメント（「ＳＥ５」）４２ｅも設けられており、第２単独検知軸４６’を形成するように一直線状に並べられている。
【００３４】
図４Ａは、図３Ａ〜図３Ｃに示した磁場検知構造４０を組み込んだ磁場センサ６０の機能図を示す。センサ６０は、３つの検知エレメント４２ａ、４２ｂ、４２ｃ（この場合も検知エレメントＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３として示す）を含む。検知エレメント４２ａ〜４２ｃにはインターフェース回路６２が結合されている。インターフェース回路６２は、第１差動増幅器６４ａおよび第２差動増幅器６４ｂ、ならびに差動信号生成器６６を含む。更に、インターフェース回路６２は出力生成回路６８も含む。
【００３５】
検知エレメントＳＥ１  ４２ａおよびＳＥ２  ４２ｂは、第１差動増幅器６４ａに結合され、それぞれ、磁場検知出力信号７０ａおよび７０ｂを第１差動増幅器６４ａに供給する。検知エレメントＳＥ１  ４２ａおよびＳＥ３  ４２ｃは、第２差動増幅器６４ｂに結合され、ぞれぞれ、磁場検知出力信号７０ａおよび７０ｃを第２差動増幅器６４ｂに供給する。各差動増幅器６４ａ、６４ｂの出力は、それが結合されている２つの検知エレメント間の磁束密度の差のみを表す。第１差動増幅器６４ａは、その出力として、第１差動信号（以前に「Ｄ１」と呼んだ）７２を供給し、第２差動増幅器６４ｂは、その出力として、第２差動信号（以前に「Ｄ２」と呼んだ）７４を供給する。差動増幅器６４ａ、６４ｂは、差動信号生成器６６に結合されている。差動信号７２および７４は、入力として、差動信号生成器６６に供給され、差動信号生成器６６は、出力として、第３差動信号（「Ｄ４」）７６を生成する。差動信号生成器６６は、Ｄ１およびＤ２に基づいてＤ４を生成するように動作する。
【００３６】
結果的に得られた差動信号Ｄ４の振幅は、先に述べたように、配向角度αに独立であると言う。つまり、差動信号Ｄ４の振幅は、いずれかの差動チャネルが物標プロファイルの基準軸１８と一直線状である場合に見られる差動信号のそれと全く同じである。したがって、最適な性能は、一方のチャネルまたは他方のチャネルが物標プロファイルの基準軸と一直線状であることに左右されない。
【００３７】
差動信号生成器６６の出力７６は、出力生成回路６８に結合されている。出力生成回路６８は、用途の必要性に合わせるために既知の技法および設計にしたがって実現すればよい。通例、そして図示のように、回路６８はピーク検出器または比較器７８、および出力段８０を含む。ピーク検出器は、検出器に供給される信号を追跡し、固定レベルでまたは入力信号のピークに関係するレベルで切り替える。閾値検出は、切り替えを誘発するためにはその信号が通過しなければならない１つ以上のレベルを適用する。閾値は、ピーク−ピーク振幅のある比率として定められる。
【００３８】
第３差動信号Ｄ４  ７６は、検出器７８に入力として供給される。出力８２として示される検出器出力は、出力段８０に供給される。出力段８０は、センサ出力（ＯＵＴ）８４に、検出した物標プロファイルの遷移（先端および／または後端の歯縁または磁気極の変化というような遷移）を示すセンサ出力信号８６を供給する。出力段８０は、トーテム・ポール・プッシュ・プルまたはオープン・ドレイン、オープン・コレクタ出力構成として実現することができる。この種の構成は典型的な構成である。このような出力を有するデバイスを、「三線」デバイスと呼ぶこともある。あるいは、出力段８０は、電流源出力構造として実現することもでき、この電流源出力構造は、センサの２つのディジタル出力状態を表す２つのレベルの電流を供給する。出力電流が電源／接地ライン上に供給されるので、電流源出力構造を用いることによって、出力８４の必要性を解消する。電流出力構造を有するデバイスを、「二線」デバイスと呼ぶこともある。あるいは、集積回路間（Ｉ２Ｃ）、シリアル・ペリフェラル・インターフェース（ＳＰＩ）、シングル・エッジ・ニブル送信（ＳＥＮＴ）、あるいは自動車、工業、または消費者向け用途において用いられる他のプロトコルというようなプロトコルで、出力を符合化することもできる。
【００３９】
外部電源電圧をセンサのＶＣＣ端子または入力８８に供給することができる。インターフェース回路６２および検知エレメント４２ａ〜４２ｃは、ＶＣＣ入力８８にＶＣＣバス９０を通じて結合され、更に内部ＧＮＤ接続９４を介して接地（ＧＮＤ）端子９２に接続されている。
【００４０】
先に述べたように、差動チャネルは、物標プロファイルに対する１対の検知エレメントによって差動信号を生成する位置に対応する。差動チャネルは、１対の検知エレメントと、この対と関連のある他の回路とを内蔵する。図示した実施形態では、センサ６０は第１差動チャネル９６と、第２差動チャネル９８とを含む。第１差動チャネル９６は検知エレメント４２ａ、４２ｂと共に、第１差動増幅器６４ａを含み、第１差動信号７２を生成する。第２差動チャネル９８は、検知エレメント４２ａ、４２ｃ、および第２差動増幅器６４ｂを含み、第２差動信号Ｄ２  ７４を生成する。各差動チャネルは、そのそれぞれの検知エレメント対によって定められる、それぞれの検知軸が関連付けられている。第１差動チャネル９６は、検知軸４４として、図３Ａ〜図３Ｃに示した検知軸が関連付けられている。第２差動チャネル９８は、検知軸４６として、図３Ａ〜図３Ｃに示した検知軸が関連付けられている。
【００４１】
また、差動信号を処理する回路は、差動チャネルの一部と見なすこともできる。つまり、第１差動チャネル９６は、検知エレメント４２ａ、４２ｂおよび差動増幅器６４ａ（差動信号７２を生成するため）に加えて、差動信号７２（Ｄ１）を処理するインターフェース回路６２の回路も含むことができる。同様に、第２差動チャネル９８は、検知エレメント４２ａ、４２ｃおよび差動増幅器６４ｂに加えて、差動信号７４（Ｄ２）を処理するインターフェース回路６２の回路も含むことができる。図４Ａに示す実施態様では、ユニット６６および６８は、第１および第２差動チャネル、即ち、第１差動チャネル９６および第２差動チャネル９８によって共有される。
【００４２】
図示しない磁場センサ６０の他の態様は、既知の技法および設計にしたがって実現すればよい。実施態様は、アナログ、ディジタル、または混合信号とすることができる。尚、インターフェース回路６２は、検知エレメントの磁場信号からセンサ出力を生成するために集合的に動作する種々の他の回路を内蔵するのでもよいことは言うまでもない。例えば、増幅器および他の回路を、各検知エレメントとその対応する差動増幅器との間に結合して磁場を増幅し、任意に、動的なずれの打ち消し（即ち、チョッパ安定化）、自動利得制御（ＡＧＣ）、およびずれの調節というような他の機能(feature)を実現することもできる。代わりに、または加えて、このような機能は、どこにでも設けることができ、例えば、差動増幅器と差動信号生成器との間（図４Ｄに示すように）であってもよい。
【００４３】
センサ６０は、種々の回路エレメントが形成される半導体基板を内蔵する集積回路（ＩＣ）の形態で設けることもできる。ＩＣは、ＶＣＣ入力または端子８８、ＧＮＤ端子９２、そして出力段の実施態様に応じて、出力（ＯＵＴ）８４の各々に対応する少なくとも１つのピンを有する。尚、ＩＣの機能、即ち、その内部に収容される回路エレメントは、個々の用途に合わせるために様々に変更できることは認められよう。検知エレメント４２ａ〜４２ｃおよびインターフェース回路６２は、同じダイ上でも別個のダイ上にでも設けることができる。
【００４４】
図４Ｂは、図４Ａのセンサ６０と同様の実施態様を有するセンサを示す。図４Ｂにおけるセンサは、センサ６０’として示し、図４Ａのセンサ６０と相違するのは、センサ６０’が、図４Ａからのセンサ対４２ａ、４２ｂおよび４２ａ、４２ｃに加えて、第３検知エレメント対４２ｂ、４２ｃ（図３Ｄ〜図３Ｆに示したような）も利用することである。図４Ｂに示す実施形態では、センサ６０’は第３差動チャネル１００を含む（図４Ａには示すが簡略化のために図４Ｂからは省略されている、第１差動チャネル９６および第２差動チャネル９８に加えて）。第３差動チャネル１００は、検知エレメント４２ｂ、４２ｃと共に、第３差動増幅器６４ｃを含み、先に「Ｄ３」と呼び参照番号１０２で示した第３差動信号を生成する。第３差動チャネル１００は、検知軸５８として、図３Ｄ〜図３Ｆに示した検知軸が関連付けられている。
【００４５】
差動増幅器６４ａ、６４ｂ、６４ｃは、ここでは差動信号生成器６６’として示す、差動信号生成器に結合されている。差動信号７２、７４、および１０２が、入力として、差動信号生成器６６’に供給され、差動信号生成器６６’は、出力として、第４差動信号（「Ｄ４」）７６’を生成する。差動信号生成器６６’は、Ｄ１、Ｄ２、およびＤ３に基づいてＤ４  ７６’を生成するように動作する。結果的に得られる差動信号Ｄ４  ７６’の振幅は、図４Ａからの差動信号Ｄ４  ７６に関して先に論じたように、配向角度αとは独立であると言う。
【００４６】
差動信号生成器６６’の出力７６’は、出力生成回路６８に結合されている。図４Ｂのその他の詳細は、図４Ａについて記載したのと同一である。
【００４７】
差動信号Ｄ４  ７６’は、入力として、検出器７８に供給される。出力８２として示す、検出器出力が出力段８０に供給される。出力段８０は、センサ出力（ＯＵＴ）８４に、検出された物標プロファイルの遷移（先端および／または後端の歯縁または磁気極の変化というような遷移）を示すセンサ出力信号８６を供給する。
【００４８】
更に他の代替実施態様では、そしてこれより図４Ｃを参照すると、この図においてセンサ６０”として示すセンサは、インターフェース６２”を含む。インターフェース６２”は、入力として、それぞれの検知エレメント４２ａ〜４２ｃから信号７０ａ〜７０ｃを受け取る。インターフェース６２”は、ここではＤ４  ７６”として示す、配向角独立差動信号Ｄ４を生成するために、配向角独立差動信号生成器６６”を含む。差動信号生成器６６（図４Ａから）および６６’（図４Ｂから）とは異なり、差動信号生成器６６”は、内部に差動増幅器６４（図４Ａおよび図４Ｂから）、およびこれらの差動増幅器６４の出力（即ち、差動信号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）および／または検知エレメントの出力７０ａ、７０ｂ、７０ｃを数学的に組み合わせる機能を含む。更に、組み合わせ機能に結合した信号処理能力も含み、真に配向角度に独立となるように、組み合わせ信号を正規化する。この信号処理能力は、少なくともＡＧＣブロックを含むことができる。プログラマブル・メモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）およびマイクロプロセッサを含ませることによって、差動信号生成器６６”は、様々な形式の信号処理だけでなく、異なる組み合わせも実行するように構成することができる。他の機能は、図４Ａおよび図４Ｂに関して既に説明した通りである。
【００４９】
図４Ｄは、センサ６０’”として示す、センサの更に他の実施形態例を示し、図３Ａから図３Ｃに示したような、３−ＳＥ構造を組み込んでいる。この特定の実施態様は、ディジタル・ドメインにおける処理を可能にするディジタル・サブシステムを特徴とする。図４Ａ〜図４Ｃに示したセンサと同様に、センサ６０’”も検知エレメント４２ａ〜４２ｃを含む。センサ６０’”は、図４Ｃからのセンサ６０”と同じ上位機能ブロックを有し、参照番号６６’”で示す配向角独立差動信号生成器と、参照番号６８’で示す出力生成回路とを含む。差動信号生成器６６’”は、アナログ・フロント・エンド１００とディジタル・サブシステム１０２とを含む。アナログ・フロント・エンド１００は、２つの差動増幅器６４ａ、６４ｂ（図４Ａおよび図４Ｂにも示した）を含む。この特定の実施態様において示すのは、種々の信号調整回路であり、オフセット調節（「オフセット・アジャスト」）回路１０３ａ、１０３ｂ、自動利得制御（ＡＧＣ）回路１０４ａ、１０４ｂ、チョッパ安定化回路１０５ａ、１０５ｂ、ロー・パス・フィルタ１０６ａ、１０６ｂ、およびアナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）１０７ａ、１０７ｂ（纏めて、Ａ／Ｄ１０８）を含む。クロック生成器１１０は、タイミング信号をＡ／Ｄ１０８（クロック・ライン１１１を通じて）およびディジタル・サブシステム１０２（クロック・ライン１１２を通じて）に供給する。回路６４ａ、１０３ａ、１０４ａ、１０５ａ、１０６ａ、および１０７ａは、検知エレメント対４２ａ、４２ｂと関連する第１差動チャネルの一部である。回路６４ｂ、１０３ｂ、１０４ｂ、１０５ｂ、１０６ｂ、および１０７ｂは、検知エレメント対４２ａ、４２ｃと関連する第２差動チャネルの一部である。
【００５０】
更に図４を参照すると、出力生成回路６８’は出力段８０’とディジタル・サブシステム１０２とを含む。つまり、ブロック６６’”および６８’はディジタル・サブシステム１０２を共有する。図示する実施形態では、ディジタル・サブシステム１０２は、制御部（「ディジタル制御」）１１４と処理部（「ディジタル処理」）１１６とを含む。制御部１１４および処理部１１６は、図示のような不揮発性メモリ１１７、例えば、ＥＥＰＲＯＭにそれぞれメモリ・バス・ライン１１８および１１９を通じて結合されている。ＥＥＰＲＯＭ１１７は、制御および処理部１１４、１１６の機能をプログラミングするために用いられる。即ち、処理部１１６によって実行されるプログラム・コードおよび動作パラメータを格納するために用いられる。例えば、制御部１１４は、Ａ／Ｄ、ＡＧＣ、およびオフセット調節回路を制御ライン１２０を通じて制御し、更に、例えば、静止電源電流検査（ＩＤＤＱ：Quiescent supply current test)および境界走査走査経路(boundary scan scanpath)のような検査モードの検査機能を設定または制御するように構成することができる。ディジタル処理部１１６は、例えば、図９Ａを参照して説明するプロセスにしたがってＤ４判定を実行する、またはＤ４切り替え点判定だけでなく他のプロセスも実行するようにプログラミングすることができる。ディジタル・サブシステムの出力、即ち、出力１２１は、出力段８０’に供給される。出力段８０’は、トランジスタ、例えば、ＭＯＳＦＥＴ１２２と、ＭＯＳＦＥＴ１２２とディジタル・サブシステム出力１２１との間に接続されている電流制限回路１２３とによって実現されていることが示されている。
【００５１】
デバイスの外部接続／端子は、以前のセンサの図、図４Ａ〜図４Ｃにおけると同一である。即ち、ＶＣＣ端子８８が電源電圧への接続を設け、ＧＮＤ端子９２が接地への接続を可能にし、ＯＵＴ端子８４がセンサ出力を、この出力を用いる外部デバイスに供給することを可能にする。また、この図には、内部電圧レギュレータも示されている。内部電圧レギュレータは、規制電源電圧をディジタル・システム１０２に（ライン１２４を通じて）供給するディジタル・レギュレータ１２３と、規制電源電圧をアナログ・フロント・エンド１００に（ライン１２６を通じて）供給するアナログ・レギュレータ１２５とを含む。
【００５２】
図４Ａ〜図４Ｄには示されていないが、図３Ｇに示したような検知エレメント対４２ｂ、４２ｄおよび４２ｃ、４２ｅと関連する追加のチャネルをサポートするための回路も、方向検出をサポートする追加の出力段と共に（既存の出力段が速度情報を提供するために用いられる）、センサに含ませることもできることは認められよう。
【００５３】
センサ（例えば、図４Ａのセンサ６０、図４Ｂからのセンサ６０’、図４Ｃからのセンサ６０”、または図４Ｄからのセンサ６０’”）が物標の移動を示す出力信号を供給する動作は、例えば、センサの設置が、物標プロファイルの面に直交する軸（図１Ｂに示した軸２５のような）を中心とするセンサの移動を伴うとき、センサが物標に対して位置付けられる（設置時）および／または維持される（設置後）角度にはほぼ不感応となるように設計されている。更に具体的には、センサは、センサの第１検知軸４４の物標プロファイルの基準軸１８（図１Ａに示す）に対する配向角度には関係なく、同じ（または殆ど同じ）差動信号Ｄ４を供給するように動作することができる。このような配向角度の耐性によって、センサの設置および維持を著しく簡素化することができる。何故なら、センサ−物標位置合わせ指定を満たすために必要となる製造手順および／またはパッケージング設計が不要になるからである。
【００５４】
用途の中には、センサ・ダイの中心に対して対称的な構造を有すると有利な場合もある。これは、偶数の検知エレメント、例えば、４つを図５Ａ〜図５Ｃに示すような対称レイアウトで用いることによって達成することができる。
【００５５】
代替実施形態例では、そして図５Ａ〜図５Ｃを参照すると、４つの検知エレメントの使用に基づく配置が示されている。図５Ａ〜図５Ｃに示すように、磁場検知構造１３０は、差動磁場センサにおいて用いるために、４つの検知エレメント１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、および１３２ｄ（それぞれ「ＳＥ１」、「ＳＥ２」、「ＳＥ３」、および「ＳＥ４」とも呼ぶ）の構成を有する。これらの検知エレメントは、ある固定距離だけ離間されている。検知エレメントの各対、即ち、検知エレメント１３２ａ、１３２ｂ（第１対）および検知エレメント１３２ｃ、１３２ｄ（第２対）が、物標プロファイル（図１Ａ、図２Ａおよび図２Ｂの物標プロファイル１４のような物標プロファイル）に対する位置における磁場強度の変化に応答して差動信号を生成するために用いられる。
【００５６】
更に図５Ａ〜図５Ｃを参照すると、検知エレメント１３２ａ、１３２ｂの配置によって第１検知軸１３４が定められており、検知エレメント１３２ｃ、１３２ｄの配置によって第２検知軸１３６が定められている。つまり、この図示する例では、４つの検知エレメントが、例えば、センサ・ダイ（その輪郭が破線で示されている）の表面上に空間的に配置され、２本の検知軸１３４、１３６を定めている。この実施形態では、これらの検知エレメントは、２本の検知軸１３４、１３６がダイ表面の平面において互いに一直線状にならず、互いに直交するように配置されている。好ましくは、これらは互いに対して約９０度の角度をなす。各対における検知エレメントのエレメント同士の間隔は、同じ（またはほぼ同じ）であることが好ましいが、異なっていても可能である。
【００５７】
これより図５Ａを参照すると、第１検知軸１３４が物標プロファイルと一直線状になっているとき（即ち、再度図１Ａを参照すると、物標プロファイルの基準軸１８と一直線状になっている）、第１対１３２ａ、１３２ｂによって生成された差動信号「Ｄ１」は最大（「Ｄ１max」）である振幅を有し、第２対１３２ｃ、１３２ｄによって生成された差動信号「Ｄ２」はゼロ（「Ｄ２zero」）となる。図５Ｂを参照すると、第１検知軸１３４が物標プロファイルの基準軸に対して９０度の角度で位置付けられると、第１差動信号Ｄ１の信号振幅はzero（「Ｄ１zero」）となり、第２差動信号の信号振幅は最大（「Ｄ２max」）となる。図５Ｃを参照すると、検知軸１３４と物標プロファイルの基準軸との間における不規則な配向角度α１３８に対して、第１差動信号Ｄ１および第２差動信号Ｄ２の信号振幅は、角度変化と共に変化する。振幅が配向角度α１３８とは独立である差動信号は、Ｄ１およびＤ２から、または更に一般的に、ＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３、およびＳＥ４のいずれかの数学的組み合わせから決定することができる。
【００５８】
図６は、図５Ａ〜図５Ｃにおいて示した磁場検知構造を含む磁場センサ１４０の機能図を示す。センサ１４０は、４つの検知エレメント１３２ａ〜１３２ｄ（この場合も、検知エレメントＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３、ＳＥ４として示す）を含む。ここではインターフェース１４２として示す、インターフェース回路の機能は、インターフェース回路６２（図４Ａから）のそれと全く同じである。同様のエレメントは、同様の参照番号で識別する。唯一の相違は、インターフェース回路１４２が４つの別個の信号を検知エレメントから受け取ることである。つまり、差動増幅器６４ａは、入力として、検知エレメント１３２ａから信号１４４ａおよび検知エレメント１３２ｂから信号１４４ｂを受け取り、差動増幅器６４ｂは、入力として、検知エレメント１３２ｃから信号１４４ｃ、および検知エレメント１３２ｄから信号１４４ｄを受け取る。
【００５９】
図６に示す実施形態では、センサ１４０は、第１差動チャネル１４６と第２差動チャネル１４８とを含む。第１差動チャネル１４６は、検知エレメント１３２ａ、１３２ｂと共に、第１差動増幅器６４ａを含み、第１差動信号Ｄ１  ７２を生成する。第２差動チャネル１４８は、検知エレメント１３２ｃ、１３２ｄ、および第２差動増幅器６４ｂを含み、第２差動信号Ｄ２  ７４を生成する。各差動チャネルは、そのそれぞれの検知エレメント対によって定められる検知軸が関連付けられている。即ち、それぞれの検知軸を有する。差動チャネル１４６は、検知軸１３４として、図５Ａ〜図５Ｃに示す検知軸が関連付けられている。第２差動チャネル１４８は、検知軸１３６として、図５Ａ〜図５Ｃに示す検知軸が関連付けられている。
【００６０】
第１差動チャネル１４６は、検知エレメント１３２ａ、１３２ｂ、および差動信号７２を生成する差動増幅器６４ａに加えて、差動信号７２を処理するためのインターフェース回路１４２の回路も含むことができる。同様に、第２差動チャネル１４８は、検知エレメント１３２ｃ、１３２ｄ、および差動信号７４を生成する差動増幅器６４ｂに加えて、差動信号７４を処理するためのインターフェース回路１４２の回路も含むことができる。尚、図６に示す４つのＳＥによる設計は、差動増幅器６４と差動信号生成器６６（３つのＳＥによる設計について図４Ｃにおいて示した実施形態に関して説明したものと同様）とを組み合わせるために変更できることは認められよう。
【００６１】
一般に、３つ以上の検知エレメントがある実施形態はいずれも（図３Ａ〜図３Ｇ、図４Ａ〜図４Ｄ、図５Ａ〜図５Ｃ、および図６に示した実施形態例を含む）、差動チャネルにおける検知エレメントのエレメント間の間隔は、同一である必要はなく、これらのチャネルと関連する検知軸間の角度は、９０度でなくても可能である。必要であれば、もっと多くの検知エレメントを磁気検知構造に追加することができる。検知エレメントの総数は、最少でも３つは必要であり、偶数でも奇数でもよい。図３Ａ〜図３Ｆおよび図４Ａ〜図４Ｄに示すように３つの検知エレメントを用いる代わりに、または図５Ａ〜図５Ｃおよび図６に示すように４つの検知エレメントを用いる代わりに、磁気検知構造はリング構成に配置した検知エレメントで実現することもできる。あるいは、リング全体が検知エリアになることもできる。
【００６２】
尚、検知エレメントは、ホール効果エレメント（または、ホール・プレート）とするとよく、または磁気抵抗（ＭＲ）エレメントのような、ホール効果エレメント以外の形態を成すのでもよいことは言うまでもない。ＭＲエレメントは、いずれの種類のＭＲデバイスからでも作ることができ、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）デバイス、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）デバイス、トンネリング磁気抵抗（ＴＭＲ）デバイスを含むが、これらに限定されるのではない。検知エレメントは、１つのエレメントを含むのでもよく、または、代わりに、２つ以上のエレメントを種々の構成で、例えば、半ブリッジまたは全（ホイートストーン）ブリッジに配置して含むのでもよい。
【００６３】
検知エレメントは、シリコン（Ｓｉ）またはゲルマニウム（Ｇｅ）のようなＩＶ型半導体材料、あるいは砒化ガリウム（ＧａＡｓ）またはインディウム化合物、例えば、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）のようなＩＩＩ−Ｖ型半導体材料で作られたデバイスであってもよい。別個の検知ダイを用いる場合、検知ダイは、異なる技術、例えば、ＧａＡｓ、Ｇｅ、ＡＭＲ、ＧＭＲ、ＴＭＲ、およびその他で作ることができる。
【００６４】
図７Ａ〜図７Ｆは、三ＳＥ配置について、配向角度αの差動信号振幅に対する影響を示す。図７Ａおよび図７Ｂ は、ゼロ度の配向角度αに対応する。図７Ｃおよび図７Ｄは、２２．５度の配向角度αに対応する。図７Ｅおよび図７Ｆは、４５度の配向角度αに対応する。明確化のために、物標は正弦波磁気プロファイルを生成すると仮定する。図７Ｂ、図７Ｄ、および図７Ｆは、振幅対時間のグラフであり、振幅は相対的な単位で与えられる。図７Ｂ、図７Ｄ、および図７Ｆから分かるのは、差動信号の振幅および位相が、配向角度の増加と共に変化するということである。
【００６５】
図７Ａは、検知装置１５０の上面図を示す。この検知装置１５０では、３つの検知エレメントＳＥ１  ４２ａ、ＳＥ２  ４２ｂ、およびＳＥ３  ４２ｃ（図示しないセンサ・パッケージ内にある）が物標１５２に近接して配置されている。物標１５２は、交互の極（磁性体物標の場合）または鉄分を含むギアという物標の構造、例えば、歯／谷を有する。検知エレメントの基準位置は、ゼロ度の配向角度に対して取られる。この図では、隆起部分または南極が参照番号１５４によって示され、一方窪み部分または北極が参照番号１５６によって示されている。ＳＥ１  ４２ａとＳＥ２  ４２ｂとの間の間隔、およびＳＥ１  ４２ａとＳＥ３  ４２ｃとの間の間隔は、距離Ｔ／２に対応する。ここで、Ｔ（参照番号１５８によって示す）は、物標の周期である。図７Ｂは、差動信号Ｄ１、Ｄ２、およびＤ３について、振幅対時間のグラフ１６０を示す。差動信号Ｄ１、Ｄ２、およびＤ３の波形は、それぞれ、参照番号１６２、１６４、および１６６によって示されている。これらの差動信号は、物標を検知エレメントの前で回転させることによって生成される。また、参照番号１６８で示す物標プロファイルも示されている。差動信号Ｄ１  １６２およびＤ３  １６６の信号振幅は等しい最大振幅および逆極性を有することが分かる。また、差動信号Ｄ１およびＤ３の信号ピークは物標プロファイルにおける遷移（例えば、北極から南極への推移）に対応することも分かる。また、図７Ｂに示すように、ゼロ度の配向角度では、結果的に得られる差動信号Ｄ２  １６４（ＳＥ１およびＳＥ３によって形成されたチャネルによって生成される）の振幅は常にゼロになる。
【００６６】
図７Ｃは、検知エレメントの基準位置が２２．５度の配向角度α１７２に対して取られた検知装置１７０を示す。他の詳細は、図７Ａに示した通りである。図７Ｄは、図７Ｃに示した基準位置、即ち、２２．５度の配向角度αに対する差動信号Ｄ１、Ｄ２、およびＤ３のグラフ１８０を示す。差動信号Ｄ１、Ｄ２、およびＤ３の波形は、それぞれ、参照番号１８２、１８４、および１８６によって示されている。物標プロファイルは、ここでは、参照番号１８８によって示されている。図７Ｄでは、差動信号の全てがここではゼロでない振幅を有することが分かる。Ｄ３の振幅は、配向角度がゼロ度のとき（図７Ｂに示したような）よりも多少小さくなっており、Ｄ２の振幅は、Ｄ１およびＤ３の振幅よりもかなり小さくなっている。
【００６７】
図７Ｅは、検知エレメントの基準位置が４５度の配向角度１９２に対して取られた検知装置の例１９０を示す。他の詳細は、図７Ａ（および図７Ｃ）において示した通りである。図７Ｆは、図４Ｅに示した基準位置に対する、差動信号Ｄ１、Ｄ２、およびＤ３のグラフ２００を示す。差動信号Ｄ１、Ｄ２、およびＤ３の波形は、それぞれ、参照番号２０２、２０４、および２０６によって示されている。また、物標プロファイルも図示されており、参照番号２０８で示されている。ここでは、Ｄ１およびＤ２の振幅は等しく（しかし、図７Ｂに示すように、ゼロ度の角度に対するＤ１およびＤ３の振幅よりは小さい）、Ｄ３の振幅はＤ１およびＤ２の振幅よりも小さい。図７Ｅと合わせて再度図７Ｂを参照すると、差動信号間の位相も、配向角度の変化と共に変化していることが分かる。
【００６８】
図８Ａは、配向角度αの関数として、差動信号Ｄ１、Ｄ２、およびＤ３のピーク−ピーク振幅のグラフ２１０（一実施形態について）を示す。ピーク−ピーク振幅は、相対的な単位で与えられている。Ｄ１のピーク−ピーク振幅は参照番号２１２で示され、Ｄ２のピーク−ピーク振幅は参照番号２１４で示され、Ｄ３のピーク−ピーク振幅は参照番号２１６で示されている。可能な一実施形態では、図９Ａを参照して説明するが、差動信号Ｄ４は、配向角度αに基づいて、Ｄ１またはＤ２のいずれかとして選択することができる。このような選択によって、ピーク−ピーク振幅の変動（配向角度の増大による）を有する差動信号Ｄ４が生成される。この変動は、ある角度範囲、例えば、０度から２２．５度では全ピーク−ピーク振幅の約１％に抑えられ、他の角度範囲、例えば、２２．５度から６７．５度では全ピーク−ピーク振幅の約１０％に抑えられる。つまり、０度から４５度の角度範囲（または「ゾーン」）および３１５度から３６０度の角度範囲（「ゾーンＡ」）２１８ａおよび１３５度から２２５度の角度範囲（「ゾーンＣ」）２１８ｃでは、Ｄ１を選択することができる。差動信号Ｄ２は、他の角度範囲に対して、即ち、４５度から１３５度（「ゾーンＢ」）２１８ｂ、および２２５から３１５度（「ゾーンＤ」）２１８ｄに対して選択することができる。図示する例では、これらの角度範囲またはゾーンの各々において、差動信号Ｄ４は配向角度に独立であることが分かる（変動は第１および第４四半ゾーンでは約１０％に抑えられ、第２および第３四半ゾーンでは約１％に抑えられる）。
【００６９】
図８Ｂは、配向角度αの関数として差動信号Ｄ１、Ｄ２、およびＤ３の特定の数学的組み合わせから得られた信号のピーク−ピーク振幅についてのグラフ２２０を示す。ピーク−ピーク振幅は、相対的な単位で与えられる。グラフ２２０は、差動信号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３間、または更に一般的には、検知エレメントＳＥ１、ＳＥ２、およびＳＥ３間で定めることができる多くの可能な異なる数学的組み合わせの内の２つのみを示す。図示するのは、差動信号Ｄ１およびＤ２の数学的組み合わせ「Ｄ１＋Ｄ２」に基づく、参照番号２２２で示す、差動信号「Ｄ４」のピーク−ピーク振幅と、Ｄ２およびＤ３の数学的組み合わせ「Ｄ２＋Ｄ３」に基づく、参照番号２２４で示す、差動信号のピーク−ピーク振幅である。
【００７０】
図９Ａを参照すると、Ｄ４信号生成器の動作例、即ち、動作２３０は信号Ｄ１およびＤ２の受信から開始する（ブロック２３２において）。信号毎に正および負のピークを得るために、少なくとも１周期にわたってＤ１およびＤ２の値を取り込む。この動作では、例えば、Ｄ１信号振幅の絶対値がＤ２信号振幅の絶対値よりも大きいか否か判断することによって、Ｄ１およびＤ２の振幅を比較する（ブロック２３６）。この比較によって真の結果が得られた場合、Ｄ４として用いるためにＤ１を選択する（ブロック２３８）。それ以外の場合、Ｄ４として用いるためにＤ２を選択する（ブロック２４０）。この結果をＤ４として供給することによって、この動作は終了する（ブロック２４２において）。
【００７１】
再度図８Ａに示したグラフを参照すると、差動信号Ｄ１がゾーンＡおよびＣにおいて選択され、差動信号Ｄ２がゾーンＢおよびＤにおいて選択される。このように信号間で選択することによって、センサによって用いられる差動信号（即ち、Ｄ４として選択される信号）の信号振幅は、一定の閾値未満には決して減少しないことが可能になる（これによって、配向角度によって信号振幅が変動する可能性がある量を最少に抑える）。図８Ａに示す例では、振幅は決して３．６未満にはならない（ゾーン遷移、即ち、４５度、１３５度、２２５度、および３１５度における、相対的な単位とした、双方の信号の振幅の絶対値）。ゾーンの数は、用いる検知エレメント対の数を増加することによって増やすことができる。ゾーンが増える程、差動信号の信号振幅が配向角依存になる振幅範囲が一層制限される。動作２３６を実行する信号生成器は、周知の設計技法（アナログおよび／またはディジタル）にしたがって、例えば、オペ・アンプまたは電圧比較器のような比較回路を用いて差動信号Ｄ１およびＤ２の振幅（電圧値）を比較することによって実現することができる。
【００７２】
Ｄ４を生成する他の実施形態例を、図４Ｃと関連付けて図９Ｂに示す。図９Ｂにおいて動作２５０として示す動作は、Ｄ１、Ｄ２、およびＤ３の受信から開始する（ブロック２５２において）。この動作では、Ｄ１、Ｄ２、およびＤ３の振幅をＳＥ１、ＳＥ２、およびＳＥ３から決定する（ブロック２５４）。この動作は、Ｄ１、Ｄ２、およびＤ３、および／またはＳＥ１、ＳＥ２、およびＳＥ３のいずれかの数学的組み合わせの関数としてＤ４を決定する（ブロック２５６）。次いで、この動作は、配向角度およびエア・ギャップとは独立となるように、Ｄ４を正規化する（ブロック２５７）。正規化されたＤ４は、Ｄ４として差動信号生成の出力に供給される（ブロック２５８）。一旦動作２５０がＤ４を決定したなら、動作２５０は終了する（ブロック２５９）。
【００７３】
更に他の代替実施形態では、図９Ｃに示すように、Ｄ４を生成する動作は、配向角度の決定を伴う。図９Ｃを参照すると、図９Ｃにおいて動作２６０として示す動作は、入力としてＤ１、Ｄ２、およびＤ３の受信から開始し（ブロック２６２）、Ｄ１、Ｄ２、およびＤ３の振幅を判定する（ブロック２６４）。次いで、動作２６０はこれらの振幅を用いて配向角度αを決定する（ブロック２６６）。動作２６０は、配向角度αを出力として供給し（ブロック２６８）、終了する（ブロック２７０）。
【００７４】
尚、Ｄ４信号生成器、例えば、差動信号生成器６６、６６’、６６”、または６６’”（図４Ａ〜図４Ｄから）あるいは６６（図６から）の機能は、図９Ａから図９Ｃの動作において示したように、既知の回路設計技法にしたがって、ハードウェア、またはハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせで実現することができる。
【００７５】
先に注記したように、検知エレメントは、差動チャネルのそれぞれの検知軸間の角度が９０度以外となるように配置すればよい。この角度は、用途の必要性を満たすように選択することができる。
【００７６】
例示した図は遷移に基づくピーク検出を示したが、差動信号Ｄ１およびＤ２がプロファイル構造の中央を交差するとき、例えば、鉄含有物標では歯と谷の中間、また磁性体物標では北極と南極の中間（図７Ｂ、図７Ｄ、および図７Ｆにおいて見ることができるように）を交差するとき、遷移に基づかない検出が、この信号交差を用いて可能であることは認められよう。このような検出方式は、一部の用途では有利である。
【００７７】
前述のように、検知エレメントをマルチチャネルに配置した、センサ６０、６０’、６０”、または６０’”（図４Ａ〜図４Ｄ）あるいはセンサ１４０（図６）のような配向独立磁場センサは、種々の用途において用いることができる。これは、特にアンチロック制動システム（ＡＢＳ）、トランスミッションおよびクランクシャフトというような自動車用途において、とりわけ、回転速度検出およびタイミング制御に用いるのに非常に適している。例えば、センサによって生成された回転速度情報を、速度計、回転計、車載コンピュータ、タコグラフ（クロノタコグラフとしても知られている）等によって用いることができる。図１０に示すような、自動車用途の一例では、自動車用途２８０がタコグラフにおいてセンサ出力を用いる。
【００７８】
本明細書において説明した形式の配向独立差動センサは、タコグラフ・システムの要望に唯一非常に適している。道路の安全性の理由のために、こん日では、ある種の車両、特に、バスやトラックというような商用車両の運転手の運転時間が一部の国や領域において規制の対象となっている。タコグラフ（または同等の電子記録装置）は、運転手の労働状態、即ち、運転時間および休憩期間を監視して、しかるべき運転の休憩(driving break)が取られていることを確認するために用いることができる。しかしながら、タコグラフは、通例、一エレメント・センサを用いており、一エレメント・センサは改ざんされ易い。例えば、センサの付近に強い磁場を発生させてエレメントを磁気的に飽和させ、センサが切り替わらないように（したがって、回転を適正に示さない）することも可能であり、こうしてタコグラフを「偽造」して、運転者情報の偽の記録を与えて、運転手がより長時間運転できるようにする。
【００７９】
この特定の種類のタコグラフ・システム改ざんに対する解決策の１つは、差動磁場センサを用いることである。差動センサは磁場強度の変化のみに応答するので、外部の磁場（および機械の振動）の影響を比較的受けにくい。一エレメント・センサとは異なり、以前の差動センサは、先に注記したように、適正に動作するためには、物標の特別なプロファイルを基準としてセンサを正しく位置付けることが必要であった。センサ６０（図４Ａから、あるいは図４Ｂ〜図４Ｄまたは図６に示した他のセンサの実施形態）のような配向独立センサは、以前の差動センサの欠点に取り組み、差動動作モードおよび使用の容易さ（設置および維持について）という双方の効果を受けることができるタコグラフ・システムおよびその他の用途に非常に適するものにした。特に、一部の自動車用途（例えば、トラックにおけるＡＢＳセンサに対する強制的交換間隔）のように、頻繁なセンサの交換を必要とする用途には有利である。タコグラフは速度を記録するので、この技法は、ある種の商用車両において最大速度を制御する速度制限システムにおいても有用であると考えられる。
【００８０】
これより図１０に移ると、用途２８０は検知装置２８２を含む。検知装置２８２では、センサ６０（図４から、あるいは図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄ、および図６からのセンサ６０’、６０”、６０’”、または１４０のそれぞれ）のようなセンサが、図示のように、リング・マグネット２８３のような物標の近くに配置されている。このセンサは、車両速度で回転するリンク・マグネットに近接して装着（設置）されている。センサ６０は、回転する物標のプロファイルに伴う磁場変化２８４を検知する。センサ６０は、物標２８３についての回転指示出力２８６を生成し、この出力をタコグラフ・システム２８８に供給する。図示する例では、タコグラフ・システム２８８は、タコグラフ２９２に結合された制御モジュール２９０を含む。制御モジュール２９０は、センサ出力２８６を受け取り、このセンサ出力を物標（この場合、ホイール）の速度２９４に変換する。
【００８１】
検知装置２８２は、駆動軸、ギア、またはホイールのハブ上に配置することができる。１つの検知装置のみを示すが、多数の検知装置（例えば、車両のホイール毎に１つずつ）を用いることもできることは認められよう。
【００８２】
先に論じたように、配向独立磁場検知構造の主な利点は、物標に対するセンサの配向を正確に制御できない用途において、この構造が最終ユーザにセンサ装着について高い設計の柔軟性を提供することである。例えば、センサをねじ切りキャニスタに装着することができ、そしてこのねじ切りキャニスタを物標の前面にある対応するねじ切り孔の中に単にねじ込むことができる。この種の構造は、トラックのＡＢＳ用途のような、一部のアプリケーションに要求されるセンサ・モジュールの定期的な交換を大幅に簡略化することができる。
【００８３】
自動車以外における他の可能な用途には、モータ、工業、および組み立てが含まれる。また、本明細書では配向角独立技法および設計について回転検知を参照しながら例示したが、これらは直線的な移動の検知にも応用可能である。配向角度が決定されたなら、角度情報をフィードバックとしてユーザに提供すること（位置ずれ状態を示すため）、あるいは補償、較正、またはその他の目的で他の回路または処理エレメントに供給することもできる。本明細書において説明した配向角独立技法および設計は、磁気ノイズが多い環境において用いるのに適していると考えられる。何故なら、これらは物標に対するセンサの角度に独立し、更にＤＣ磁気摂動に独立した綺麗な信号を可能にするからである。
【００８４】
本明細書において引用した引例は全て、引用したことによってその内容全体が本願にも含まれるものとする。
【００８５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、その概念を組み込んだ他の実施形態も使用してもよいことは当業者には今や明白であろう。したがって、これらの実施形態は開示した実施形態に限定されるのではなく、添付した請求項の主旨および範囲によってのみ限定されてしかるべきであると考える。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｄ−１】
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【図４Ｄ−２】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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