(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗素子を備えるセンサチップと前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とを備え、外周に山部と谷部とが交互に設けられた磁性体ロータが前記センサチップの近傍にて回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記磁気抵抗素子の抵抗値の変化として感知して前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置において、
前記センサチップは、各々ブリッジ接続されて前記ロータの回転方向と対応する方向に配列された少なくとも４つの磁気抵抗素子ブリッジを備えてなるとともに、それら磁気抵抗素子ブリッジの内側に位置する少なくとも２つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて主成分出力を求める第１の差動回路と、同磁気抵抗素子ブリッジの外側に位置する少なくとも２つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて補正成分出力を求める第２の差動回路と、それら求められる主成分出力と補正成分出力とのさらなる差動出力に基づいて前記ロータの回転情報に対応した単一の差動出力を求める第３の差動回路とを備え、前記ロータの山部及び谷部の形状において要求される特性が前記第３の差動回路を通じて求められる単一の差動出力の波形に基づいて前記ロータの回転情報を２値化する際のしきい値と振幅との差である余裕度の確保であるとき、それら第１〜第３の差動回路の増幅率が、前記第１の差動回路の増幅率をＫ１、前記第２の差動回路の増幅率をＫ２とするとき、
（Ｋ１×主成分出力）−（Ｋ２×補正成分出力）
＞（２×主成分出力）−（補正成分出力）
なる関係に設定されてなる
ことを特徴とする回転検出装置。
【請求項２】
磁気抵抗素子を備えるセンサチップと前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とを備え、外周に山部と谷部とが交互に設けられた磁性体ロータが前記センサチップの近傍にて回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記磁気抵抗素子の抵抗値の変化として感知して前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置において、
前記センサチップは、各々ブリッジ接続されて前記ロータの回転方向と対応する方向に配列された少なくとも４つの磁気抵抗素子ブリッジを備えてなるとともに、それら磁気抵抗素子ブリッジの内側に位置する少なくとも２つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて主成分出力を求める第１の差動回路と、同磁気抵抗素子ブリッジの外側に位置する少なくとも２つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて補正成分出力を求める第２の差動回路と、それら求められる主成分出力と補正成分出力とのさらなる差動出力に基づいて前記ロータの回転情報に対応した単一の差動出力を求める第３の差動回路とを備え、前記ロータの山部及び谷部の形状において要求される特性が前記第３の差動回路を通じて求められる単一の差動出力の波形に基づいて前記ロータの回転情報を２値化する際のしきい値と交差する点の精度である角度精度の確保であるとき、それら第１〜第３の差動回路の増幅率が、前記第１の差動回路の増幅率をＫ１、前記第２の差動回路の増幅率をＫ２とするとき、
Ｋ１／Ｋ２  ＜  ２
なる関係に設定されてなる
ことを特徴とする回転検出装置。
【請求項３】
磁気抵抗素子を備えるセンサチップと前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とを備え、外周に山部と谷部とが交互に設けられた磁性体ロータが前記センサチップの近傍にて回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記磁気抵抗素子の抵抗値の変化として感知して前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置において、
前記センサチップは、各々ブリッジ接続されて前記ロータの回転方向と対応する方向に配列された少なくとも４つの磁気抵抗素子ブリッジを備えてなるとともに、それら磁気抵抗素子ブリッジの内側に位置する少なくとも２つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて主成分出力を求める第１の差動回路と、同磁気抵抗素子ブリッジの外側に位置する少なくとも２つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて補正成分出力を求める第２の差動回路と、それら求められる主成分出力と補正成分出力とのさらなる差動出力に基づいて前記ロータの回転情報に対応した単一の差動出力を求める第３の差動回路とを備え、前記ロータの山部及び谷部の形状において要求される特性が前記第３の差動回路を通じて求められる単一の差動出力の波形に基づいて前記ロータの回転情報を２値化する際のしきい値と振幅との差である余裕度の確保及びしきい値と交差する点の精度である角度精度の確保の両立であるとき、それら第１〜第３の差動回路の増幅率が、前記第１の差動回路の増幅率をＫ１、前記第２の差動回路の増幅率をＫ２とするとき、
Ｋ１／Ｋ２  ＜  ２
なる関係に設定されてなる
ことを特徴とする回転検出装置。
【請求項４】
前記第３の差動回路の増幅率が「１．０」以上に設定されてなる
請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界変化に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗素子（ＭＲＥ）を利用して、磁性材料からなるロータの回転情報を検出する回転検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、例えば車載用内燃機関のクランク軸やカム軸等に設けられた歯車状のロータを検出対象としてその回転情報を検出するために、磁気抵抗素子（ＭＲＥ）を利用した回転検出装置が用いられている。そして、この種の回転検出装置は、上記ロータに向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石と、該バイアス磁界の磁気ベクトル変化に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗素子を備えるセンサチップとを有し、この磁気抵抗素子の抵抗値変化を電気的に処理して上記ロータの回転態様を検出するように構成されている。すなわち、検出対象に向けて発せられるバイアス磁界は、ロータの回転に伴ってその磁気ベクトルの振れ角がロータの山部及び谷部に対応して変化する。そして、この磁気ベクトルの振れ角の変化に応じて、磁気抵抗素子の抵抗値もロータの山及び谷に対応するかたちで周期的に変化する。
【０００３】
一般に、上記磁気ベクトルの振れ角は、同じロータの回転角度に対して、エアギャップ、すなわちセンサチップとロータとの間の距離によって変化する。一方、エアギャップが変動した場合であっても、同じロータの回転角度に対して、磁気ベクトルの振れ角が等しくなるポイント、いわゆるエアギャップ特性最小点が存在している。したがって、このエアギャップ特性最小点をしきい値として磁気抵抗素子の抵抗値変化に対応した電気信号を２値化すれば、エアギャップの大きさに係らずロータの回転角度を高精度に検出することができる。このため、このエアギャップ特性最小点を利用する際には、ロータの形状が変化してもエアギャップ特性最小点を一定に維持できるような回転検出装置の開発が望まれていた。このような回転検出装置によれば、ロータの形状に応じてしきい値を個別に設定する等の作業負荷が大幅に軽減されるようになる。
【０００４】
そこで近年は、例えば特許文献１に見られるように、ロータ形状に係らずエアギャップ特性最小点となる磁気ベクトル振れ角を一定に維持することのできる回転検出装置が提案されるに至っている。この回転検出装置では、センサチップに一列に形成された４つの磁気抵抗素子ブリッジを用いるとともに、これら磁気抵抗素子ブリッジからの差動出力を求めることで、検出対象となるロータの回転情報を検出するようにしている。
【０００５】
図２１に、こうした回転検出装置に採用されているセンサチップの構成を示す。
同図２１に示すように、この回転検出装置では、センサチップ１０４を構成する基板１４０上に４つの磁気抵抗素子ブリッジＡ，Ｂ，Ｃ、Ｄが一列に形成されている。また、これら磁気抵抗素子ブリッジＡ〜Ｄによる各分圧出力Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３、Ｖ４は差動回路に入力され、該差動回路を通じて、単一の差動出力Ｖｄ（Ｖｄ＝２×（Ｖ３−Ｖ４）−（Ｖ１−Ｖ２））が得られるように差動演算される。このようにして求められる差動出力Ｖｄによって、ロータの形状に係らずエアギャップ特性最小点を一定に維持することができるようになる。
【０００６】
図２２及び図２３は、それぞれ異なるロータ形状における上記差動出力Ｖｄの出力波形を示している。なおここで、ロータ形状とは、ロータの山部及び谷部の長さの相違によって決まるものをいう。
【０００７】
例えば、図２２は、ロータの山部及び谷部が共に比較的狭い場合の上記差動出力Ｖｄの
波形を示している。なお、差動出力Ｖｄはバイアス磁界の磁気ベクトル振れ角に応じて変化するため、ここではこの差動出力Ｖｄを磁気ベクトル振れ角として表している。同図２２から明らかなように、この場合のエアギャップ特性最小点は約１０度となっている。
【０００８】
一方、図２３は、ロータの山部及び谷部が共に比較的長い場合の差動出力Ｖｄの波形を示している。同図２３に示されるように、この場合もエアギャップ特性最小点は約１０度となっている。
【０００９】
このように、４つの磁気抵抗素子ブリッジＡ〜Ｄを用い、これら磁気抵抗素子ブリッジＡ〜Ｄによる各分圧出力Ｖ１〜Ｖ４から差動出力Ｖｄ（Ｖｄ＝２×（Ｖ３−Ｖ４）−（Ｖ１−Ｖ２））を求めることで、ロータ形状が異なっている場合でもエアギャップ特性最小点はほぼ一定の値に維持される。このため、このエアギャップ特性最小点をしきい値として差動出力Ｖｄを２値化することで、容易且つ高精度にロータの回転情報を検出することができるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−２６９９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように、一列に配設された４つの磁気抵抗素子ブリッジＡ〜Ｄによる各分圧出力からその差動出力Ｖｄ（Ｖｄ＝２×（Ｖ３−Ｖ４）−（Ｖ１−Ｖ２））を求めることで、ロータの形状に係らずエアギャップ特性最小点をほぼ一定に維持することはできる。
【００１２】
しかしながら、図２２及び図２３からも明らかなように、ロータ形状が異なれば上記差動出力Ｖｄの波形も自ずと変化する。例えば、図２２に例示したロータ形状では、ロータの山部及び谷部に対応する差動出力波形は共に、略正弦波になる。一方、図２３に例示したロータ形状では、ロータの山部及び谷部に対応する差動出力波形は共に、山部及び谷部の中心部において振幅が大きく減衰し、いわゆる磁気歪み現象が生じている。
【００１３】
図２４は、こうしたロータ形状に依存する出力波形の変化傾向をまとめたものである。同図２４に示すように、ロータ形状ａの場合、すなわちロータの山部及び谷部が共に比較的狭い場合は、山部及び谷部に対応する上記差動出力（磁気ベクトル振れ角）の波形は略正弦波になる。また、ロータ形状ｂの場合、すなわちロータの山部が比較的狭くて、谷部が比較的長い場合は、山部に対応する差動出力の波形は略正弦波になるものの、谷部に対応する差動出力波形は、谷部の中心部において大きく減衰するかたちとなる。また、ロータ形状ｃの場合、すなわちロータの山部と谷部とが共に比較的長い場合は、それら山部と谷部との各々中心部において差動出力波形の振幅が大きく減衰するかたちとなる。なお、以下では便宜上、この図２４に例示したロータ形状ａ、ｂ、ｃをそれぞれ「狭山ロータ」、「等ピッチロータ」、「長山ロータ」と定義する。
【００１４】
そして、このようにロータの形状によって、上記差動出力Ｖｄの波形が変化してしまうと、該差動出力Ｖｄに基づいて回転情報を検出する際、その検出にかかる余裕度や角度精度なども微妙に変化するようになる。図２５及び図２６に、これら余裕度及び角度精度についてその概念を示す。
【００１５】
図２５は、上記余裕度の概念について、各種エアギャップと上記差動出力Ｖｄの出力波形との関係をもとに示したものである。同図２５に示すように、エアギャップが増大するに従って、差動出力Ｖｄの振幅は減少する。そして、ロータの山部または谷部の中心部に
おいてその差動出力Ｖｄの振幅が最小となる。このときの山部に対応する出力振幅の最小値とエアギャップ特性最小点との差、または谷部に対応する出力振幅の最小値とエアギャップ特性最小点との差のいずれか小さい方が余裕度となる。すなわち、この余裕度が所定のレベル以下まで低下する場合は、誤パルスを生じて誤った回転情報が検出されることになる。
【００１６】
図２６は、上記角度精度の概念について、図２５に例示した出力波形の一部（図中点線で示した領域）Ｓを拡大して示したものである。同図２６においては、エアギャップ「大」の場合とエアギャップ「小」の場合との差動出力Ｖｄの交点Ｐ１に対応する磁気ベクトル振れ角がエアギャップ特性最小点となる。そして、エアギャップ「中」の場合の差動出力Ｖｄとこのエアギャップ特性最小点との交点をＰ２とすると、上記交点Ｐ１に対応するロータの回転角度α１とこの交点Ｐ２に対応するロータの回転角度α２との間には、角度差（Δα＝α１−α２）が生じている。そして、この角度差Δαが角度精度となる。換言すれば、この角度精度とは、上記差動出力Ｖｄの波形に基づいてその回転情報を２値化する際のしきい値と交差する点の精度であると言うこともできる。
【００１７】
このように、ロータ形状によって差動出力Ｖｄの出力波形が変化する場合、ロータ回転情報の検出にかかる余裕度や角度精度も変化する。そして、例えば車載内燃機関にあっては前述のように、そのクランク軸やカム軸の回転検出にこのような回転検出装置が用いられているが、実情としては、クランク軸の回転検出に用いられる回転検出装置とカム軸の回転検出に用いられる回転検出装置では、これら余裕度や角度精度に対する要求も異なったものとなっている。具体的には、カム軸などに気筒判別用として設けられる長山ロータの場合は、角度精度よりもむしろ、高い余裕度が要求され、逆にクランク軸などに回転速度（角度）検出用として設けられる狭山ロータの場合は、余裕度よりはむしろ、高い角度精度が要求されている。しかし、上記従来の回転検出装置の場合、こうした要求が必ずしも満たされるとは限らない。
【００１８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、検出対象とするロータの形状に応じてその回転情報の検出特性に最適化された回転検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
こうした目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、磁気抵抗素子を備えるセンサチップと前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とを備え、外周に山部と谷部とが交互に設けられた磁性体ロータが前記センサチップの近傍にて回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記磁気抵抗素子の抵抗値の変化として感知して前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置として、前記センサチップを、各々ブリッジ接続されて前記ロータの回転方向と対応する方向に配列された少なくとも４つの磁気抵抗素子ブリッジを備えるものとして構成するとともに、それら磁気抵抗素子ブリッジの内側に位置する少なくとも２つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて主成分出力を求める第１の差動回路と、同磁気抵抗素子ブリッジの外側に位置する少なくとも２つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて補正成分出力を求める第２の差動回路と、それら求められる主成分出力と補正成分出力とのさらなる差動出力に基づいて前記ロータの回転情報に対応した単一の差動出力を求める第３の差動回路とを備えることとし、
（ａ）前記ロータの山部及び谷部の形状において要求される特性が前記求められる単一の差動出力の波形に基づいて前記ロータの回転情報を２値化する際のしきい値と振幅との差である余裕度の確保であるとき、すなわち車載内燃機関のカム軸に設けられる前述の「長山ロータ」など、大きな磁気歪みが生じるロータを検出対象とするとき、前記第１の差動回路の増幅率をＫ１、前記第２の差動回路の増幅率をＫ２として、これらを「（Ｋ１×主成分出力）−（Ｋ２×補正成分出力）＞（２×主成分出力）−（補正成分出力）」なる関
係に設定する。
といった構成によれば、上記補正成分出力の低減に伴って上記求められる単一の差動出力もその波形振幅の好適な増大が図られ、より大きな余裕度が確保されるようになる。
【００２０】
上述のように、このような態様で磁気抵抗素子ブリッジを備える回転検出装置にあっては通常、内側に位置する少なくとも２つの磁気抵抗素子ブリッジでの中点電位変化（抵抗値変化）と外側に位置する少なくとも２つの磁気抵抗素子ブリッジでの中点電位変化（抵抗値変化）とでは、上記磁気ベクトルの変化に基づくそれら変化態様も自ずと異なったものとなる。ただし、第１〜第３の差動回路を備えて、それぞれ主成分出力、補正成分出力及びロータの回転情報に対応した単一の差動出力を求める上記構成によれば、それら第１〜第３の差動回路の増幅率を各別に設定するといった、いわば電気的な処理によっても、最終的に出力される上記ロータの回転情報に対応した単一の差動出力の調整を図ることが可能となる。このため、同構成によっても、前述した「狭山ロータ」、「等ピッチロータ」、及び「長山ロータ」など、検出対象とするロータの形状に応じて要求される各異なる回転情報の検出特性に最適化された回転検出装置の実現が可能となる。
【００２１】
また、請求項２に記載の発明のように、磁気抵抗素子を備えるセンサチップと前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とを備え、外周に山部と谷部とが交互に設けられた磁性体ロータが前記センサチップの近傍にて回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記磁気抵抗素子の抵抗値の変化として感知して前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置として、前記センサチップを、各々ブリッジ接続されて前記ロータの回転方向と対応する方向に配列された少なくとも４つの磁気抵抗素子ブリッジを備えるものとして構成するとともに、それら磁気抵抗素子ブリッジの内側に位置する少なくとも２つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて主成分出力を求める第１の差動回路と、同磁気抵抗素子ブリッジの外側に位置する少なくとも２つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて補正成分出力を求める第２の差動回路と、それら求められる主成分出力と補正成分出力とのさらなる差動出力に基づいて前記ロータの回転情報に対応した単一の差動出力を求める第３の差動回路とを備えることとし、
（ｂ）前記ロータの山部及び谷部の形状において要求される特性が、前記求められる単一の差動出力の波形に基づいて前記ロータの回転情報を２値化する際のしきい値と交差する点の精度である角度精度の確保であるとき、すなわち車載内燃機関のクランク軸に設けられる前述の「狭山ロータ」や「等ピッチロータ」など、少なくとも山部に関しては磁気歪みが殆ど生じないロータを検出対象とするとき、前記第１の差動回路の増幅率をＫ１、前記第２の差動回路の増幅率をＫ２として、これらを「Ｋ１／Ｋ２  ＜  ２」なる関係に設定する。
といった構成によれば、上記補正成分出力を通じてロータの山部に対するエッジ検出精度の向上が図られ、ひいては角度精度も高く保持されるようになる。
【００２２】
また、請求項３に記載の発明のように、
磁気抵抗素子を備えるセンサチップと前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とを備え、外周に山部と谷部とが交互に設けられた磁性体ロータが前記センサチップの近傍にて回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記磁気抵抗素子の抵抗値の変化として感知して前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置として、前記センサチップを、各々ブリッジ接続されて前記ロータの回転方向と対応する方向に配列された少なくとも４つの磁気抵抗素子ブリッジを備えるものとして構成するとともに、それら磁気抵抗素子ブリッジの内側に位置する少なくとも２つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて主成分出力を求める第１の差動回路と、同磁気抵抗素子ブリッジの外側に位置する少なくとも２つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて補正成分出力を求める第２の差動回路と、それら求められる主成分
出力と補正成分出力とのさらなる差動出力に基づいて前記ロータの回転情報に対応した単一の差動出力を求める第３の差動回路とを備えることとし、
（ｃ）前記ロータの山部及び谷部の形状において要求される特性が、前記求められる単一の差動出力の波形に基づいて前記ロータの回転情報を２値化する際のしきい値と振幅との差である余裕度の確保としきい値と交差する点の精度である角度精度の確保との両立であるとき、すなわち車載内燃機関のクランク軸に設けられる前述の「等ピッチロータ」など、山部に関しては磁気歪みが殆ど生じないものの、谷部では比較的大きな磁気歪みが生じるロータを検出対象とするとき、前記第１の差動回路の増幅率をＫ１、前記第２の差動回路の増幅率をＫ２として、これらを「Ｋ１／Ｋ２  ＜  ２」なる関係に設定する。
といった構成によれば、これも上記（ｂ）と同様、補正成分出力を通じてロータの山部に対するエッジ検出精度の向上が図られて、角度精度は高く保持される。また、このような「等ピッチロータ」の場合、上記補正成分出力を比較的大きく設定しても、十分な余裕度が確保されることが、発明者による磁気シミュレーションによって確認されている。
【００２３】
なお、これら請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転検出装置にあっては、請求項４に記載の発明のように、前記第３の差動回路の増幅率を「１．０」以上に設定することが、前述した２値化精度を確保する上で望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明にかかる実施の形態と比較する第１の比較例について、その回転検出対象となるロータとともにその回転検出装置の概略の構成を示すブロック図。
【図２】同回転検出装置に用いられるセンサチップの構成を模式的に示した平面図。
【図３】同回転検出装置に用いられる差動回路の構成を示す回路図。
【図４】磁気抵抗素子ブリッジの配設位置と余裕度との関係を示すグラフ。
【図５】磁気抵抗素子ブリッジの配設位置と角度精度との関係を示すグラフ。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は同第１の比較例について、長山ロータを回転検出対象とする場合において、磁気抵抗素子ブリッジの配設位置と差動出力Ｖｄ及び該差動出力Ｖｄを形成する主成分、補正成分との関係を示すグラフ。
【図７】本発明にかかる実施の形態と比較する第２の比較例について、その回転検出対象となるロータとともにその回転検出装置の概略の構成を示すブロック図。
【図８】同回転検出装置に用いられるセンサチップの構成を模式的に示した平面図。
【図９】磁気抵抗素子ブリッジの配設位置と余裕度との関係を示すグラフ。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は同第２の比較例について、狭山ロータを回転検出対象とする場合において、磁気抵抗素子ブリッジの配設位置と差動出力Ｖｄとの関係を示すグラフ。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は図１０に示されるエアギャップ特性最小点近傍を拡大して示した図であり、磁気抵抗素子ブリッジの配設位置と角度精度との関係を示したグラフ。
【図１２】同第２の比較例について、等ピッチロータとともに該等ピッチロータを回転検出対象とする場合の回転検出装置の概略の構成を示すグラフ。
【図１３】同等ピッチロータを回転検出対象とする場合において、磁気抵抗素子ブリッジの配設位置と余裕度との関係を示すグラフ。
【図１４】本発明にかかる第１の実施の形態について、その回転検出装置に用いられるセンサチップの構成を模式的に示した平面図。
【図１５】同回転検出装置に用いられる差動回路の構成を示す回路図。
【図１６】長山ロータを回転検出対象とする場合において、差動増幅器の増幅率と余裕度との関係を示すグラフ。
【図１７】差動増幅器の増幅率と角度精度との関係を示すグラフ。
【図１８】（ａ）〜（ｃ）は同第１の実施の形態について、差動増幅器Ａ２ａの増幅率Ｋ２と差動出力Ｖｄ及び該差動出力Ｖｄを形成する主成分、補正成分との関係を示すグラフ。
【図１９】本発明にかかる第２の実施の形態について、その回転検出装置に用いられる差動回路の構成を模式的に示した平面図。
【図２０】狭山ロータを回転検出対象とする場合において、差動増幅器の増幅率と余裕度との関係を示すグラフ。
【図２１】従来のセンサチップの構成を示す平面図。
【図２２】従来のセンサチップの構成において、一例として狭山ロータの場合の差動出力を示すグラフ。
【図２３】従来のセンサチップの構成において、一例として長山ロータの場合の差動出力を示すグラフ。
【図２４】各種ロータ形状における差動出力Ｖｄの出力波形例を示すグラフ。
【図２５】余裕度の概念を示すための差動出力の波形例を示すグラフ。
【図２６】角度精度の概念を示すための差動出力の波形例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１の比較例）
以下、本発明に係る回転検出装置を具体化した実施の形態の説明に先立ち、第１の比較例について、図１〜図６に基づき説明する。なお、本比較例の回転検出装置は、例えば車載内燃機関のカム軸に気筒判別用として設けられた長山ロータを検出対象とすべく最適化されたものである。
【００２６】
図１は、本比較例に係る回転検出装置１ａについてその回転検出対象となるロータとともにその概略の構成を示したものである。
同図１に示すように、この回転検出装置１ａは、磁性体からなる長山ロータ６に向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石２と、磁気抵抗素子（ＭＲＥ）ブリッジが形成されたセンサチップ３ａとを備えて構成されている。ここで、バイアス磁石２は中空形状に形成されており、その中空部にセンサチップ３ａが挿入、固定されている。なお、このセンサチップ３ａは、高導電性の金属材料からなるリードフレーム上に搭載された状態で、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂によってモールド成形されている。
【００２７】
また、上記バイアス磁石２は、その磁気的中心となる中心軸（センサチップ３の中心軸）が長山ロータ６の回転軸に向くように配設されている。これにより、バイアス磁石２から発せられているバイアス磁界は、該長山ロータ６の回転に伴って、その磁気ベクトルの振れ角が変化する。そして、このバイアス磁界の磁気ベクトルの振れ角の変化を検知して、センサチップ３ａに形成されている磁気抵抗素子の抵抗値が変化する。こうした磁気抵抗素子の抵抗値変化は、ブリッジ回路の中点電位の変化として取り出され、差動回路５によって差動演算される。
【００２８】
図２は、上記センサチップ３ａの特にセンサ部の構成を模式的に示した平面図である。同図２に示すように、センサチップ３ａは、共通の基板上に形成された第１〜第４の磁気抵抗素子ブリッジとして、４つの磁気抵抗素子ブリッジＡ，Ｂ，Ｃ、Ｄを備えている。このうち、外側の２つの磁気抵抗素子ブリッジＡとＢとは、バイアス磁石２の磁気的中心軸２０に対して対称となる位置に形成されている。また、内側の２つの磁気抵抗素子ブリッジＣとＤとは、これもバイアス磁石２の磁気的中心軸２０に対して対称となる位置に、しかも同磁気的中心軸２０と上記磁気抵抗素子ブリッジＡ及びＢとの中間位置にそれぞれ形成されている。そして、同図２に示す通り、磁気抵抗素子ブリッジＡとＣとの間の距離Ｌ１、磁気抵抗素子ブリッジＢとＤとの間の距離Ｌ４、及び磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄと上記中心軸２０との間の距離Ｌ２、Ｌ３は、すべて同一に設定されている。
【００２９】
なお、本比較例では、外側の２つの磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂは、内側の２つの磁気
抵抗素子ブリッジＣ、Ｄよりも、バイアス磁石２のロータ側端面から離間するかたちで配設されている。すなわち図２において、磁気抵抗素子ブリッジＡ，Ｂとバイアス磁石２のロータ側端面との間の距離Ｄ２は、磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄとバイアス磁石２のロータ側端面との間の距離Ｄ１よりも長く設定されている（Ｄ２＞Ｄ１）。
【００３０】
また、上記各磁気抵抗素子ブリッジＡ〜Ｄは、実際には先の図２１に例示した態様でブリッジ接続されたそれぞれ４個の磁気抵抗素子から構成されている。そして、これら各磁気抵抗素子の抵抗値変化として、上記バイアス磁石２から発せられるバイアス磁界の磁気ベクトル変化が検出される。また、この検出された磁気抵抗素子の抵抗値変化は上述のように、各ブリッジ回路の中点電位Ｖ１〜Ｖ４として取り出され、差動回路５に入力されるようになる。
【００３１】
図３は、この差動回路５の構成を示す回路図である。同図３に示すように、差動回路５は、３つの差動増幅器Ａ１，Ａ２，Ａ３から構成されている。ここで、差動増幅器Ａ１は、２倍の増幅率をもって、磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄの中点電位Ｖ３、Ｖ４の差動出力「２×（Ｖ３−Ｖ４）」を出力する。また、差動増幅器Ａ２は、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂの中点電位Ｖ１、Ｖ２の差動出力「Ｖ１−Ｖ２」を出力する。そして、差動増幅器Ａ３では、これら差動増幅器Ａ１及びＡ２の出力をさらに差動演算して、単一の差動出力「Ｖｄ＝２×（Ｖ３−Ｖ４）−（Ｖ１−Ｖ２）」を求める。本比較例の回転検出装置では、この単一の差動出力Ｖｄに基づいてロータ６の回転情報を検出することとなる。
【００３２】
差動回路５ではこのように、差動出力Ｖｄとして、主成分としての磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄからの中点電位出力と、補正成分としての磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂからの中点電位出力との二つの成分からなる信号を出力する。このため、主成分に対してこの補正成分の出力波形の振幅を変更させることによって、差動出力Ｖｄとしての出力波形も所望の振幅または形状に変更することが可能となる。
【００３３】
そこで、本比較例では上述のように、補正成分を形成する上記外側の２つの磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂをバイアス磁石２のロータ側端面から離間する位置に配設することで、同補正成分を減少させ、ひいては差動出力Ｖｄの振幅を増大させるようにしている。これにより、長山ロータ６を検出対象とする回転検出装置１ａとしての回転情報検出にかかる余裕度も的確に高められるようになる。
【００３４】
以下、上記磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂの配設位置と余裕度の関係について、図４に基づいて説明する。
図４は、主成分を形成する内側の２つの磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄを所定の位置に固定して
（イ）磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂを磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄよりもバイアス磁石２のロータ側端面から離間する位置に配設した場合（Ｄ２＞Ｄ１）。
（ロ）磁気抵抗素子ブリッジＡ〜Ｄを一列に配設した場合（Ｄ２＝Ｄ１）。
（ハ）磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂを磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄよりもバイアス磁石２のロータ側端面に近接する位置に配設した場合（Ｄ２＜Ｄ１）。
の各々について行った磁気シミュレーションの結果を示したものである。
【００３５】
同図４から明らかなように、同一のエアギャップにおいては、上記（イ）の「Ｄ２＞Ｄ１」とした場合、すなわち磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂを磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄよりもバイアス磁石２のロータ側端面から離間する位置に配設した場合が、余裕度がもっとも高くなる。また、上記（ハ）の「Ｄ２＜Ｄ１」とした場合、すなわち磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂを磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄよりもバイアス磁石２のロータ側端面に近接する位置に配設した場合は、逆に余裕度が大きく低下する。そして、全体的には、磁気抵抗
素子ブリッジＡ、Ｂとバイアス磁石２のロータ側端面との間の距離Ｄ２が大きければ大きいほど、余裕度は高くなる。また一方、エアギャップが増大するにしたがって、余裕度が低下する傾向にあることも、この図４のシミュレーション結果から明らかである。このため、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂを磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄよりもバイアス磁石２のロータ側端面に近接する位置に配設した場合には、エアギャップが増大すると、余裕度が基準値（余裕度＝１）以下に低下してしまうことともなる。ここで、この基準値（余裕度＝１）とは、差動出力Ｖｄを２値化してパルス信号を生成する際に、誤パルスを生じさせないために必要とされる差動出力Ｖｄの出力振幅である。
【００３６】
このように、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂの配設位置が、回転検出装置１ａとしての回転情報検出にかかる余裕度に大きな影響を与えている。そして、長山ロータ６の場合は、磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄの配設位置に対し、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂをバイアス磁石２のロータ側端面からより離間する位置に配設することで、この余裕度が高められるようになる。
【００３７】
一方、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂの配設位置は、ロータの回転情報を検出する際の角度精度に対しても影響を与える。この影響について磁気シミュレーションを行った結果を図５に示す。なお、同図５においては、長山ロータ６以外に、狭山ロータ及び等ピッチロータについてのシミュレーション結果も併せて図示している。
【００３８】
この図５から明らかなように、いずれのロータ形状においても、磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄの配設位置に対し、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂをバイアス磁石２のロータ側端面に近接する位置に配設することで（Ｄ２＜Ｄ１）、角度精度は高くなる。そして、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂとバイアス磁石２のロータ側端面との間の距離Ｄ２が短ければ短いほど、同角度精度が高められるようになる。また、この距離Ｄ２が同一である場合には、狭山ロータを検出対象とした場合にもっとも角度精度が高く、次いで等ピッチロータ、長山ロータの順に角度精度が低くなる。
【００３９】
ただし前述のように、車載内燃機関のカム軸などに気筒判別用として設けられる上記長山ロータ６の場合は、角度精度よりもむしろ、高い余裕度が要求されている。これは、カム軸に気筒判別センサとして設けられる回転検出装置の場合、いわゆるクランク角センサなどとは異なり、機関始動後、一度だけ気筒判別のための回転情報が検出できればよく、また機関構造上からもエアギャップに対する余裕度（自由度）をより大きく確保したいことによる。このため、本比較例では、磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄよりも、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂをバイアス磁石２のロータ側端面から離間した位置に配設することで、角度精度を多少犠牲にしながらも高い余裕度を確保するようにしている。
【００４０】
図６は、上記長山ロータ６を検出対象とする場合において、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂの配設位置と上記差動出力Ｖｄ及び該差動出力Ｖｄを構成する主成分、補正成分との関係を示したものである。このうち、図６（ａ）は、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂが、磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄよりもバイアス磁石２のロータ側端面に近接する位置に配設された場合（Ｄ２＜Ｄ１）の差動出力Ｖｄ、及びその主成分、補正成分波形を示している。また、図６（ｂ）は、磁気抵抗素子ブリッジＡ〜Ｄを一列に配設した場合（Ｄ２＝Ｄ１）の同じく差動出力Ｖｄ、及びその主成分、補正成分出力波形を示している。そして図６（ｃ）は、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂが、磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄよりもバイアス磁石２のロータ側端面に離間する位置に配設される場合（Ｄ２＞Ｄ１）の差動出力Ｖｄ、及びその主成分、補正成分波形を示している。
【００４１】
これら図６（ａ）〜（ｃ）から明らかなように、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂがバイアス磁石２のロータ側端面から離間されるにしたがって、補正成分「Ｖ１−Ｖ２」の出力波
形の振幅が低下し、その結果、差動出力Ｖｄの振幅が増大する。これにより、図６（ａ）での余裕度をＷａ、図６（ｂ）での余裕度をＷｂ、図６（ｃ）での余裕度をＷｃとした場合、Ｗａ＜Ｗｂ＜Ｗｃといった関係で確実に余裕度が高められるようになる。
【００４２】
以上説明したように、本比較例にかかる回転検出装置によれば、以下のような効果が得られるようになる。
・図２に例示した態様で、外側の２つの磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂを、内側の２つの磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄよりもバイアス磁石２のロータ側端面から離間する位置に配設した。これにより、補正成分「Ｖ１−Ｖ２」の振幅が減少して、差動出力Ｖｄの振幅が増大されるようになり、長山ロータ６を検出対象とする場合の回転情報の検出にかかる余裕度を好適に高めることができるようになる。
【００４３】
（第２の比較例）
以下、第２の比較例について、図７〜図１１に基づき説明する。なお、本比較例の回転検出装置は、例えば車載内燃機関のクランク軸に回転速度（角度）検出用として設けられた狭山ロータを検出対象とすべく最適化されたものである。また、本比較例の回転検出装置は、先の第１の比較例において、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂを、磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄよりもバイアス磁石２のロータ側端面に近接する位置に配設したものであり、その他の点は先の第１の比較例と同一の構造となっている。このため、それら共通する部分についての重複する説明は割愛する。
【００４４】
図７は、本比較例にかかる回転検出装置１ｂについて、その回転検出対象となる狭山ロータ７とともにその概略の構成を示したものである。
同図７に示すように、この回転検出装置１ｂは、磁性体からなる狭山ロータ７に向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石２と、磁気抵抗素子（ＭＲＥ）ブリッジが形成されたセンサチップ３ｂとを備えて構成されている。
【００４５】
図８は、上記センサチップ３ｂの特にセンサ部の構成を模式的に示した平面図である。同図８に示すように、外側の２つの磁気抵抗素子ブリッジＡ，Ｂとバイアス磁石２のロータ側端面との間の距離Ｄ２は、内側の２つの磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄとバイアス磁石２のロータ側端面との間の距離Ｄ１よりも短くなっている（Ｄ２＜Ｄ１）。すなわち、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂは、磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄの配設位置よりもバイアス磁石２のロータ側端面に近接する位置に配設されている。
【００４６】
なお、本比較例においても、内側の２つの磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄの中点電位Ｖ３、Ｖ４の差動出力「２×（Ｖ３−Ｖ４）」を主成分、外側の２つの磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂの中点電位の差動出力「Ｖ１−Ｖ２」を補正成分としている。そして、これら主成分と補正成分とのさらなる差動出力を単一の差動出力Ｖｄ（Ｖｄ＝２×（Ｖ３−Ｖ４）−（Ｖ１−Ｖ２））として求めて、この差動出力Ｖｄに基づいて狭山ロータ７の回転情報を検出することとなる。
【００４７】
このように磁気抵抗素子ブリッジＡ〜Ｄを配設することで、上記補正成分の増大に伴って狭山ロータ７の山部に対するエッジ検出精度の向上が図られ、さらには狭山ロータ７を検出対象とする場合の回転情報の検出にかかる角度精度も好適に高められるようになる。
【００４８】
また、先の図５において既に示したように、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂとバイアス磁石２のロータ側端面との間の距離が短ければ短いほど、角度精度は高められるようになる。
【００４９】
図９は、上記狭山ロータ７を検出対象とする場合において、磁気抵抗素子ブリッジＣ、
Ｄを所定の位置に固定して、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂの配設位置を変化させた場合の余裕度の変化について磁気シミュレーションを行った結果を示したものである。同図９に示すように、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂとバイアス磁石２のロータ側端面との間の距離Ｄ２を短くすればするほど、狭山ロータ７を検出対象とするときの回転情報の検出にかかる余裕度が高くなる。
【００５０】
このように、狭山ロータ７を検出対象とした場合は、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂをできる限りバイアス磁石２のロータ側端面に近接する位置に配設することで、角度精度の確保と余裕度の確保との両立ができるようになる。
【００５１】
ところで、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂを配設する際に、その配設位置の制限となるのは磁気抵抗素子を安定的に動作させるために必要とされる飽和磁界である。また、バイアス磁石２の中心軸方向の中心からその端面に向かって、バイアス磁界の磁界強度が低下し、そしてこの端面の近傍においては、バイアス磁界が上記必要なバイアス磁界以下に弱くなることもある。このため、磁気抵抗素子ブリッジＡ〜Ｄの配設位置は、少なくとも飽和磁界（約−２０ｍＴ）が確保できる位置に設定することが望ましい。そこで、本比較例では、磁気抵抗素子ブリッジＡ〜Ｄを上記飽和磁界となる等磁力線上に配設してセンサチップ３ｂを構成するようにしている。
【００５２】
なお、上記飽和磁界を確保することができれば、磁気抵抗素子ブリッジＡ〜Ｄは必ずしも等磁力線上に配設しなくてもよい。
図１０は、上記狭山ロータ７を検出対象とする場合において、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂの配設位置と上記差動出力Ｖｄとの関係を示したものである。このうち、図１０（ａ）は、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂが、磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄよりもバイアス磁石２のロータ側端面から離間する位置に配設された場合（Ｄ２＞Ｄ１）において、各種エアギャップ（大、中、小）の場合の差動出力Ｖｄの波形を示している。また、図１０（ｂ）は、磁気抵抗素子ブリッジＡ〜Ｄを一列に配設した場合（Ｄ２＝Ｄ１）において、各種エアギャップ（大、中、小）の場合の差動出力Ｖｄの波形を示している。そして図１０（ｃ）は、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂが、磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄよりもバイアス磁石２のロータ側端面に近接する位置に配設された場合（Ｄ２＜Ｄ１）において、各種エアギャップ（大、中、小）の場合の差動出力Ｖｄの波形を示している。これら図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、エアギャップが大の場合の差動出力Ｖｄの波形とエアギャップが小の場合の差動出力Ｖｄの波形との交点に対応する磁気ベクトル振れ角がエアギャップ特性最小点となる。
【００５３】
また、図１１（ａ）〜（ｃ）は、図１０（ａ）〜（ｃ）に示した各種エアギャップにおける差動出力Ｖｄの出力波形の交点付近を拡大して示したものである。図１１（ａ）に示すように、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂが、磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄよりもバイアス磁石２のロータ側端面から離間する位置に配設された場合（Ｄ２＞Ｄ１）は、回転検出にかかる角度精度がΔα１となる。また、図１１（ｂ）に示すように、磁気抵抗素子ブリッジＡ〜Ｄを一列に配設した場合（Ｄ２＝Ｄ１）は、角度精度がΔα２となる。そして図１１（ｃ）に示すように、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂが、磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄよりもバイアス磁石２のロータ側端面に近接する位置に配設された場合（Ｄ２＜Ｄ１）は、角度精度がΔα３となる。これら図１１（ａ）〜（ｃ）から明らかなように、上記角度精度は、「Δα１＞Δα２＞Δα３」なる関係を示している。すなわち、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂの配設位置は、バイアス磁石２のロータ側端面に近接すればするほど、回転検出にかかる角度精度が高められることとなる。
【００５４】
このように、車載内燃機関のクランク軸に回転速度（角度）検出用として設けられる上記狭山ロータ７を検出対象とする場合は、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂをバイアス磁石２
のロータ側端面により近接する位置に配設することで、特に角度精度の確保が容易となる。
【００５５】
以上説明したように、本比較例にかかる回転検出装置によれば、以下のような効果が得られるようになる。
・図８に例示する態様で、外側の２つの磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂを、内側の２つの磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄよりも、バイアス磁石２のロータ側端面に近接する位置に配設した。これにより、狭山ロータ７を検出対象とする場合の回転検出にかかる角度精度が好適に高められるようになる。
【００５６】
なお、上記比較例では、車載内燃機関のクランク軸に設けられる回転速度（角度）検出用ロータとして、上記狭山ロータ７を例にとって説明したが、このようなロータとしては、前述した等ピッチロータが用いられることもある。この等ピッチロータは前述のように、上記狭山ロータ７と比較して、谷部が比較的長い構造となる。これにより、この等ピッチロータを検出対象とする場合の回転検出にかかる角度精度及び余裕度は、先の狭山ロータ７とは異なる傾向を示すようになる。
【００５７】
図１２は、上記等ピッチロータ８とともに、該等ピッチロータ８を検出対象とする場合の回転検出装置１ｃの概略の構成を示したものである。同図１２において、センサチップ３ｃは、先のセンサチップ３ｂと略同様な構造を有して、すなわち外側の二つの磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂは、内側の２つの磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄよりもバイアス磁石２のロータ側端面に近接する位置に配設されている。このため、このセンサチップ３ｃについてのここでの重複する図示及び説明は割愛する。
【００５８】
図１３は、上記等ピッチロータ８を検出対象とする場合において、磁気抵抗素子ブリッジＣ、Ｄを所定の位置に固定して、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂの配設位置を変化させた場合の余裕度の変化について磁気シミュレーションを行った結果を示したものである。同図１３に示すように、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂの配設位置がバイアス磁石２のロータ側端面から離間すればするほど、すなわち距離Ｄ２が長ければ長いほど、余裕度が高くなる。この点は、先の狭山ロータ７とは異なっている。また、図１３から明らかなように、距離Ｄ２が小の場合であっても、基準値（余裕度＝１）に対して比較的高い余裕度が確保されている。
【００５９】
このため、上記等ピッチロータを検出対象とする場合には、そのセンサチップ３ｃを先の図８に例示した態様で構成することで、余裕度の確保と角度精度の確保との好適な両立が図られるようになる。
【００６０】
（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る回転検出装置を具体化した第１の実施の形態について、図１４〜図１８に基づき説明する。なお、本実施の形態は、先の第１の比較例と同様、例えば車載内燃機関のカム軸に気筒判別用として設けられる長山ロータを検出対象とすべく最適化されたものである。ただしここでは、センサチップ３ａに代えて図１４に例示するセンサチップ３ｄを用いるとともに、差動回路５に代えて図１５に例示する差動回路５ａを用いている。
【００６１】
すなわち、本実施の形態にかかる回転検出装置において、センサチップ３ｄとしては、図１４に示すように、磁気抵抗素子ブリッジＡ〜Ｄを一列に配設したものを用いている。そこで、これら磁気抵抗素子ブリッジＡ〜Ｄのそれぞれの中点電位Ｖ１〜Ｖ４は、それぞれ図１５に示す態様で差動回路５ａに入力される。
【００６２】
ここで、この差動回路５ａも、基本的には同図１５に示すように、第１の差動増幅器Ａ１と、第２の差動増幅器Ａ２ａと、第３の差動増幅器Ａ３とを備えて構成されている。ただし、このうち、補正成分を生成する第２の差動増幅器Ａ２ａは、「０．６」倍の増幅率をもって、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂの中点電位Ｖ１、Ｖ２の差動出力「０．６×（Ｖ１−Ｖ２）」を出力する。このため、第３の差動増幅器Ａ３は、単一の差動出力Ｖｄとして「Ｖｄ＝２×（Ｖ３−Ｖ４）−０．６×（Ｖ１−Ｖ２）」といった出力を求めることとなる。そして本実施の形態では、この単一の差動出力Ｖｄ「Ｖｄ＝２×（Ｖ３−Ｖ４）−０．６×（Ｖ１−Ｖ２）」に基づいて前記長山ロータ６の回転情報を検出することとなる。
【００６３】
このように、上記補正成分を出力する第２の差動増幅器Ａ２ａの増幅率を「０．６」に設定することで、補正成分の振幅値が低減されるため、上記単一の差動出力Ｖｄの波形振幅が好適に増大されるようになる。これにより、回転検出にかかる余裕度がより高められるようになる。
【００６４】
図１６は、上記長山ロータ６を検出対象とする場合において、上記第２の差動増幅器Ａ２ａの増幅率Ｋ２と余裕度との関係について磁気シミュレーションを行った結果を示したものである。
【００６５】
同図１６に示すように、増幅率Ｋ２が小さければ小さいほど、余裕度が高くなる。ここで、増幅率Ｋ２を「０．６」に設定した場合が、余裕度が従来（増幅率Ｋ２＝１）と比較して、大幅に高められることとなる。
【００６６】
また、図１７は、各種ロータ形状において、差動増幅器Ａ２ａの増幅率Ｋ２と角度精度との関係について磁気シミュレーションを行った結果を示したものである。ここでは、長山ロータ６以外に、狭山ロータ７及び等ピッチロータ８についての磁気シミュレーション結果も併せて図示している。この図１７から明らかなように、いずれのロータ形状においても、増幅率Ｋ２の低下に伴って、角度精度も低下する傾向にある。
【００６７】
一方、前述のように、車載内燃機関のカム軸などに気筒判別用として設けられる上記長山ロータ６の場合は、角度精度よりもむしろ、高い余裕度が要求されている。このため、本実施の形態では、第２の差動増幅器Ａ２ａの増幅率Ｋ２を「０．６」に設定し、角度精度を多少犠牲にしながらも、高い余裕度を確保するようにしている。
【００６８】
図１８は、長山ロータ６を検出対象とする場合において、上記第２の差動増幅器Ａ２ａの増幅率Ｋ２と上記差動出力Ｖｄ及び該差動出力Ｖｄを形成する主成分、補正成分との関係を示したものである。このうち、図１８（ａ）は、上記増幅率Ｋ２が「１．４」の場合の差動出力Ｖｄ、及びその主成分、補正成分の波形を示している。また、図１８（ｂ）は、上記増幅率Ｋ２が「１．０」の場合の差動出力Ｖｄ、及びその主成分、補正成分の波形を示している。そして、図１８（ｃ）は、上記増幅率Ｋ２が「０．６」の場合の差動出力Ｖｄ、及びその主成分、補正成分の波形を示している。これら図１８（ａ）〜（ｃ）から明らかなように、差動出力Ｖｄの補正成分を出力する第２の差動増幅器Ａ２ａの増幅率Ｋ２が低ければ低いほど、上記差動出力Ｖｄ「Ｖｄ＝Ｋ２×（Ｖ３−Ｖ４）−Ｋ１×（Ｖ１−Ｖ２）」の出力波形の振幅が大きくなる。そして、この増幅率Ｋ２が「１．４」、「１．０」及び「０．６」の場合における余裕度Ｗａ’、Ｗｂ’及びＷｃ’は、「Ｗａ’＜Ｗｂ’＜Ｗｃ’」なる関係となることも、これら図１８（ａ）〜（ｃ）から明らかである。すなわち、差動出力Ｖｄの補正成分を出力する第２の差動増幅器Ａ２ａの増幅率Ｋ２が低ければ低いほど、回転検出にかかる余裕度が高められるようになる。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態にかかる回転検出装置によれば、次のような効果が
得られるようになる。
・本実施の形態では、差動出力Ｖｄを形成する補正成分を出力する第２の差動増幅器Ａ２ａの増幅率Ｋ２を「０．６」に設定した。このため、上記補正成分「Ｖ１−Ｖ２」の振幅が減少して、差動出力Ｖｄの振幅が増大されるようになり、長山ロータ６を検出対象とする場合の回転情報の検出にかかる余裕度を好適に高めることができるようになる。
【００７０】
・また、本実施の形態では、差動増幅器の増幅率を設定するといった電気的な方法で差動出力Ｖｄの振幅を調整するようにしている。このため、磁気抵抗素子ブリッジＡ〜Ｄの配設位置を変更する必要がなく、これら磁気抵抗素子ブリッジを一列に配設したセンサチップ３を標準化された部品として使うことができるようになる。これにより、同一のセンサチップ３を各種形状のロータに適用することができ、その汎用性が高められるようになる。
【００７１】
なお、上記実施の形態では、第１の差動増幅器Ａ１の増幅率Ｋ１を先の第１の比較例と同様、「２」に設定することとしたが、差動出力Ｖｄの主成分を大きくするためには、この増幅率Ｋ１を「２」以上の値に設定するようにしてもよい。この場合、差動出力Ｖｄがさらに大きく増幅されるようになるため、より高い余裕度を得ることができるようになる。
【００７２】
また、上記実施の形態では、第２の差動増幅器Ａ２ａの増幅率Ｋ２は「０．６」に設定することとしたが、これに限らず、「１」より小さい値であれば、適宜任意の値に設定するようにしてもよい。
【００７３】
また、上記実施の形態では、第１の差動増幅器Ａ１と第２の差動増幅器Ａ２ａとのそれぞれの増幅率Ｋ１、Ｋ２は、「２」と「０．６」とに設定することとしたが、これに限らず、次式
Ｋ１×（Ｖ３−Ｖ４）−Ｋ２×（Ｖ１−Ｖ２）
＞２×（Ｖ３−Ｖ４）−（Ｖ１−Ｖ２）
すなわち、
（Ｋ１×主成分出力）−（Ｋ２×補正成分出力）
＞（２×主成分出力）−（補正成分出力）
を満たすことができれば、上記増幅率Ｋ１及びＫ２を任意の値に設定することができる。
【００７４】
（第２の実施の形態）
以下、本発明に係る回転検出装置を具体化した第２の実施の形態について、図１９〜図２０に基づき説明する。なお、本実施の形態は、先の第２の比較例と同様、例えば車載内燃機関のクランク軸に回転速度（角度）検出用として設けられた狭山ロータを検出対象とすべく最適化されたものである。ただしここでは、差動回路５に代えて図１９に例示する差動回路５ｂを用いている。また、本実施の形態において用いられるセンサチップは、先の図１５に例示したものと同様である。
【００７５】
ここで、磁気抵抗素子ブリッジＡ〜Ｄのそれぞれの中点電位Ｖ１〜Ｖ４は、それぞれ図１９に示す態様で差動回路５ｂに入力される。そして、図１９から明らかなように、この差動回路５ｂも、基本的には第１の差動増幅器Ａ１と、第２の差動増幅器Ａ２ｂと、第３の差動増幅器Ａ３とを備えて構成されている。ただしこのうち、補正成分を出力する第２の差動増幅器Ａ２ｂは、「１．４」倍の増幅率をもって、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂの中点電位Ｖ１、Ｖ２の差動出力「１．４×（Ｖ１−Ｖ２）」を出力する。このため、第３の差動増幅器Ａ３は、単一の差動出力Ｖｄとして「Ｖｄ＝２×（Ｖ３−Ｖ４）−１．４×（Ｖ１−Ｖ２）」といった出力を求めることとなる。そして本実施の形態では、この単一の差動出力Ｖｄ「Ｖｄ＝２×（Ｖ３−Ｖ４）−１．４×（Ｖ１−Ｖ２）」に基づいて前記
狭山ロータ７の回転情報を検出することとなる。
【００７６】
このように、上記補正成分を出力する第２の差動増幅器Ａ２ｂの増幅率を「１．４」に設定することで、補正成分の振幅値が増大される。これを通じて狭山ロータ７の山部に対するエッジ検出精度の向上が図られ、角度精度も高く保持されるようになる。
【００７７】
図２０は、上記狭山ロータ７を検出対象とする場合において、上記第２の差動増幅器Ａ２ｂの増幅率Ｋ２と余裕度との関係について磁気シミュレーションを行った結果を示したものである。
【００７８】
同図２０に示すように、増幅率Ｋ２が高ければ高いほど、余裕度が高くなる。ここで、増幅率Ｋ２を「１．４」に設定した場合が、余裕度が従来（増幅率Ｋ２＝１）と比較して、大幅に高められることとなる。
【００７９】
また、先の図１７においてすでに示されたように、狭山ロータ７を検出対象とする場合は、上記補正成分を出力する第２の差動増幅器の増幅率Ｋ２が高ければ高いほど、角度精度も高められるようになる。
【００８０】
このように、狭山ロータ７の場合は、単一の差動出力Ｖｄを形成する補正成分「Ｖ１−Ｖ２」を出力する第２の差動増幅器Ａ２ｂの増幅率Ｋ２を「１．４」に設定することで、角度精度が容易に確保されるようになる。
【００８１】
以上説明したように、本実施の形態にかかる回転検出装置によれば、次のような効果が得られるようになる。
・本実施の形態では、狭山ロータ７を検出対象として、単一の差動出力Ｖｄの補正成分「Ｖ１−Ｖ２」を出力する第２の差動増幅器Ａ２ｂの増幅率Ｋ２を「１．４」に設定することとした。これにより、回転検出にかかる角度精度が好適に高められるようになる。
【００８２】
・本実施の形態では、差動増幅器の増幅率を設定するといった電気的な方法を通じて角度精度の最適化を図るようにした。このため、磁気抵抗素子ブリッジＡ〜Ｄの配設位置を変更する必要がなく、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂの配設位置を変更する際に、飽和磁界の確保などの位置的な制限が自ずとなくなる。さらに、これら磁気抵抗素子ブリッジＡ〜Ｄを一列に配設したセンサチップ３ｄを標準化された部品として使うことができるようになる。これにより、同一のセンサチップ３ｄを各種形状のロータに適用することができ、その汎用性が高められるようになる。
【００８３】
なお、上記実施の形態では、第２の差動増幅器Ａ２ｂの増幅率Ｋ２は「１．４」に設定することとしたが、これに限らない。要は、上記第１の差動増幅器Ａ１の増幅率Ｋ１と第２の差動増幅器Ａ２ｂの増幅率Ｋ２とが次式
Ｋ１／Ｋ２＜２
を満たすことができれば、増幅率Ｋ２を適宜他の値に設定するようにしてもよい。
【００８４】
また、上記実施の形態では、狭山ロータ７を検出対象とすることとしたが、等ピッチロータ８を検出対象とする場合であっても、本実施の形態にかかる回転検出装置を適用することができる。
【００８５】
（他の実施の形態）
なお、上記各実施の形態は、以下の態様をもって実施することもできる。
・上記各実施の形態では、上記距離Ｌ１〜Ｌ４は、すべて等間隔であることとしたが、これらの距離Ｌ１〜Ｌ４は、必ずしも等間隔にする必要がなく、例えば距離Ｌ２と距離Ｌ
３とを適宜広げるようにしてもよい。
【００８６】
・上記各実施の形態では、バイアス磁石２が中空部を有して形成されることとしたが、このバイアス磁石２の形状は、これに限らず、例えば断面略Ｕ字状など他の形状に適宜形成するようにしてもよい。
【００８７】
・上記各実施の形態では、センサチップ３（３ａ〜３ｄ）などが樹脂によってモールド成形されることとしたが、モールド成形をせずに直接このセンサチップ３をバイアス磁石２に配設するようにしてもよい。
【００８８】
・上記各実施の形態では、バイアス磁石２の磁気的中心軸２０に対して、対称位置に配設された４つの磁気抵抗素子ブリッジＡ〜Ｄを用いることとしたが、これに限らず、バイアス磁石２の磁気的中心軸２０に第５の磁気抵抗素子ブリッジＥを追加するなど４つ以上の磁気抵抗素子ブリッジを用いるようにしてもよい。
【００８９】
・上記各実施の形態では、差動増幅器Ａ３の増幅率Ｋ３は「１」に設定されることとしたが、この増幅率Ｋ３を「１」以上の値に設定するようにしてもよい。これにより、いずれのロータ形状においても、差動出力Ｖｄの振幅が増幅されるため、余裕度が高められるようになる。
【００９０】
・上記各実施の形態では、余裕度または角度精度の向上を、差動増幅器Ａ２ａ、Ａ２ｂの増幅率Ｋ２を設定することで実現するようにした。しかしこれに代えて、磁気抵抗素子ブリッジＡ、Ｂの配設位置の設定と差動増幅器Ａ１〜Ａ３の増幅率Ｋ１〜Ｋ３の設定とを同時に行うようにしてもよい。これにより、例えばセンサチップ３において磁気抵抗素子ブリッジＡ，Ｂの配設位置が所望の位置とずれたときであっても、差動増幅器Ａ１〜Ａ３の増幅率Ｋ１〜Ｋ３の設定を通じて、所望の差動出力を得ることが可能となる。またこの場合、磁気抵抗素子ブリッジの配設位置のずれによってセンサチップ３が欠陥品となることがなくなり、センサチップ３の製造歩留まりも確実に向上されるようになる。
【符号の説明】
【００９１】
１ａ、１ｂ、１ｃ…回転検出装置、２…バイアス磁石、３（３ａ〜３ｄ）…センサチップ、５、５ａ、５ｂ…差動回路、Ａ１…第１の差動増幅器、Ａ２…第２の差動増幅器、Ａ３…第３の差動増幅器、６…長山ロータ、７…狭山ロータ、８…等ピッチロータ、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…磁気抵抗素子ブリッジ。
【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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