(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に移動する移動体と、
前記移動体の移動に伴う第１の磁場の変化を検知して第１の信号を出力する第１のセンサと、
前記第１の方向に沿って前記第１のセンサと異なる位置に設けられ、前記移動体の移動に伴う第２の磁場の変化を検知して第２の信号を出力する第２のセンサと、
前記第１の信号に基づき第３の信号と前記第３の信号と異なる波形を有する第４の信号とを生成すると共に、前記第２の信号に基づき第８の信号と前記第８の信号と異なる波形を有する第９の信号とを生成する信号生成回路、を含む信号処理部と
を備えた
移動検出装置。
【請求項２】
前記信号生成回路は、
前記第３の信号と前記第８の信号との比較に基づき、第１０の信号を出力する第３の比較部と、
前記第４の信号と前記第９の信号との比較に基づき、第１１の信号を出力する第４の比較部と、
前記第１０の信号と前記第１１の信号の組み合わせを行い、複数のパルスを含む第１２の信号を生成するパルス生成部と
をさらに有する
請求項１記載の移動検出装置。
【請求項３】
前記移動体は、凸部と凹部とが複数交互配置されたギヤ歯部分、またはＮ極領域とＳ極領域とが複数交互配置された強磁性体部分を有し、
前記パルス生成部は、一の前記凸部もしくは一の前記凹部、または一の前記Ｎ極領域もしくは一の前記Ｓ極領域が前記第１のセンサと前記第２のセンサとを通過する期間内に複数のパルスを生成する
請求項２記載の移動検出装置。
【請求項４】
前記移動体は、凸部と凹部とが複数交互配置されたギヤ歯部分、またはＮ極領域とＳ極領域とが複数交互配置された強磁性体部分を有し、
前記信号生成回路は、一の前記凸部もしくは一の前記凹部、または一の前記Ｎ極領域もしくは一の前記Ｓ極領域が前記第１のセンサと前記第２のセンサとを通過する期間内に複数のパルスを生成するパルス生成部をさらに有する
請求項１記載の移動検出装置。
【請求項５】
前記信号生成回路は、前記第１の信号に対しオフセット電圧を加算する加算器を含む
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の移動検出装置。
【請求項６】
前記信号生成回路は、前記第１の信号の増幅を行う増幅器を含む
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の移動検出装置。
【請求項７】
前記信号生成回路は、前記第１の信号に対し時間的なずれを生じさせる位相シフト回路を含む
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の移動検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場の変化を検出する磁気検出素子を用いた移動検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車軸などの回転体の回転動作を検出するものとして、例えば磁性体を含むギヤホイールと、これと非接触で配置された磁気検出素子とを備えた回転検出装置が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３４６４５号公報
【特許文献２】特開２０１５−１１１０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、低速回転時においてもギヤホイールの回転の有無を精度よく検出することができる回転検出装置が求められるようになっている。低速回転時においては、ギヤホイールの単位時間あたりの回転角が微小であるので、そのギヤホイールの僅かな回転を検出するためにはギヤホイールにおける歯数がより多いことが望ましい。
【０００５】
しかしながら、ギヤホイール自体の寸法上の制約やギヤ歯の加工精度の問題などから、ギヤホイールの歯数にも上限がある。仮に多数のギヤ歯を精密に加工できたとしても、ギヤ歯の寸法が微小化するのでそのギヤ歯周辺に生じる磁場変化も微小化するうえ、隣り合うギヤ歯において形成される磁場同士が干渉しあうので、磁気検出素子の検出感度が低下するおそれがある。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、低速移動時における検出精度に優れた移動検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施の形態として移動検出装置は、第１の方向に移動する移動体と、その移動体の移動に伴う第１の磁場の変化を検知して第１の信号を出力する第１のセンサと、第１の方向に沿って第１のセンサと異なる位置に設けられ、移動体の移動に伴う第２の磁場の変化を検知して第２の信号を出力する第２のセンサと、第１の信号に基づき、第３の信号とこの第３の信号と異なる波形を有する第４の信号とを生成する信号生成回路を含む信号処理部とを備えたものである。
【０００８】
本発明の移動検出装置では、信号生成回路において、第１の信号に基づき、互いに異なる波形を有する第３の信号と第４の信号とが生成される。このため、第２の信号と第３の信号との比較、および第２の信号と第４の信号との比較の双方から異なるタイミングのパルスが得られる。
【０００９】
本発明の移動検出装置では、移動体は、凸部と凹部とが複数交互配置されたギヤ歯部分、またはＮ極領域とＳ極領域とが複数交互配置された強磁性体部分を有し、信号生成回路は、一の凸部もしくは一の凹部、または一のＮ極領域もしくは一のＳ極領域が第１のセンサと第２のセンサとを通過する期間内に複数のパルスを生成するパルス生成部をさらに有するようにするとよい。また、信号生成回路は、第３の信号と第２の信号との比較に基づき、第５の信号を出力する第１の比較部と、第４の信号と第２の信号との比較に基づき、第６の信号を出力する第２の比較部と、第５の信号と第６の信号との組み合わせを行い、複数のパルスを含む第７の信号を生成するパルス生成部とをさらに有するようにしてもよい。
【００１０】
本発明の移動検出装置では、信号生成回路が、さらに、第２の信号に基づき、第８の信号とこの第８の信号と異なる波形を有する第９の信号とを生成するようにしてもよい。その場合、信号生成回路は、第３の信号と第８の信号との比較に基づき、第１０の信号を出力する第１の比較部と、第４の信号と第９の信号との比較に基づき、第１１の信号を出力する第２の比較部と、第１０の信号と第１１の信号の組み合わせを行い、複数のパルスを含む第１２の信号を生成するパルス生成部とをさらに有するとよい。
【００１１】
本発明の移動検出装置では、信号生成回路が、第１の信号に対しオフセット電圧を加算する加算器を含むようにしてもよい。
【００１２】
本発明の移動検出装置では、信号生成回路が、第１の信号の増幅を行う増幅器を含むようにしてもよいし、第１の信号に対し時間的なずれを生じさせる位相シフト回路を含むようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の移動検出装置によれば、信号生成回路を備えるようにしたので、第１信号と第２信号との関係のみから得られるパルスよりも多くのパルスを得ることができる。このため、ギヤホイールの微小な回転であっても高い精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態としての回転検出装置の全体構成を表す概略図である。
【図２】図１に示した回転検出装置の要部構成を表す回路図である。
【図３】図２に示したＭＲ素子に含まれるスタックの構成を表す分解斜視図である。
【図４】図１に示した信号処理部における信号の波形を表す波形図である。
【図５Ａ】図１に示した回転検出装置の要部構成、およびその動作を表す第１の拡大図である。
【図５Ｂ】図１に示した回転検出装置の要部構成、およびその動作を表す第２の拡大図である。
【図５Ｃ】図１に示した回転検出装置の要部構成、およびその動作を表す第３の拡大図である。
【図６】図１に示した回転検出装置の変形例の波形図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態としての回転検出装置の要部構成を表す回路図である。
【図８】図７に示した信号処理部における信号の波形を表す波形図である。
【図９】本発明のその他の変形例としての信号処理部における回路図である。
【図１０】図９に示した信号処理部における信号の波形を表す波形図である。
【図１１】本発明の他の変形例としての信号処理部における回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
加算器を含む信号生成回路を備えた回転検出装置。
２．第１の実施の形態の変形例（変形例１）
出力信号のデューディー比を０．５とした回転検出装置。
３．第２の実施の形態
増幅器を含む信号生成回路を備えた回転検出装置。
４．その他の変形例
【００１６】
＜１．第１の実施の形態＞
［回転検出装置の構成］
最初に、図１および図２などを参照して、本発明における第１の実施の形態としての回転検出装置の構成について説明する。図１は、回転検出装置の全体構成例を表す概略図である。この回転検出装置は、いわゆるギヤトゥースセンサや歯車センサと呼ばれるものであり、例えばギヤホイール１と本体２とを備えている。なお、この回転検出装置は、本発明の「移動検出装置」に対応する一具体例である。
【００１７】
（ギヤホイール１）
ギヤホイール１は、例えば円盤状部材の周縁部に、磁性体からなる凸部１Ｔと凹部１Ｕとが交互に所定の間隔（例えば２〜７ｍｍ程度のピッチ）で配置されたギヤ歯部分を含むものであり、矢印１Ｒの方向に回転する回転体である。ギヤホイール１の回転動作により、本体２におけるセンサ部３（後出）に対して最も近い位置に凸部１Ｔが存在する状態と凹部１Ｕが存在する状態とが交互に繰り返されることとなる。したがって、ギヤホイール１は、自らの回転動作により、本体２に対して付与される外部磁場としてのバックバイアス磁場Ｈｂｂ（後出の図５Ａ〜５Ｃ参照）の周期的な変化をもたらすことができる。なお、ギヤホイール１における凸部１Ｔの総数または凹部１Ｕの総数を、ギヤホイール１の歯数という。なお、ギヤホイール１は、本発明の「移動体」に対応する一具体例である。
【００１８】
（本体２）
本体２は、例えばセンサ部３、信号処理部４および磁石５を有している。センサ部３はセンサ回路３０を内蔵し、信号処理部４は信号生成回路４０を内蔵している。図２は、センサ回路３０および信号生成回路４０の一構成例を表す回路図である。本体２には、図１に示したように、センサ回路３０に対する電源電圧を供給する電源端子Ｖccや接地端子GND、および信号生成回路４０からの出力を取り出すための出力端子Ｖoutがさらに設けられている。なお、図１において、凸部１Ｔの頭頂部とセンサ部３との間隔ＡＧは、例えば０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下である。
【００１９】
（（センサ部３））
センサ回路３０は、例えば４つの磁気抵抗効果（ＭＲ；Magneto-Resistive effect）素子３Ａ〜３Ｄを含むホイートストンブリッジ回路を有している。ＭＲ素子３Ａの一端とＭＲ素子３Ｂの一端とが接続点Ｐ１において接続され、ＭＲ素子３Ｃの一端とＭＲ素子３Ｄの一端とが接続点Ｐ２において接続され、ＭＲ素子３Ａの他端とＭＲ素子３Ｄの他端とが接続点Ｐ３において接続され、ＭＲ素子３Ｂの他端とＭＲ素子３Ｃの他端とが接続点Ｐ４において接続されている。ここで、接続点Ｐ３は電源端子Ｖｃｃと接続されており、接続点Ｐ４は接地されている。接続点Ｐ１，Ｐ２は、それぞれ、配線Ｌ１，Ｌ２を介して信号処理部４と接続されている。また、ＭＲ素子３ＡおよびＭＲ素子３Ｂが本発明の「第１のセンサ」に対応する一具体例であり、ＭＲ素子３ＣおよびＭＲ素子３Ｄが本発明の「第２のセンサ」に対応する一具体例である。ここで第１のセンサとしてのＭＲ素子３ＡおよびＭＲ素子３Ｂは、ギヤホイール１の回転方向（矢印１Ｒの方向）において第２のセンサとしてのＭＲ素子３ＣおよびＭＲ素子３Ｄと異なる位置に設けられている。
【００２０】
なお、図２において符号Ｊ３１を付した矢印は、ＭＲ素子３Ａ〜３Ｄの各々における磁化固着層３１（後出）の磁化の向きを模式的に表している。すなわち、ＭＲ素子３ＡおよびＭＲ素子３Ｃの各抵抗値は、外部磁場の変化に応じて互いに同じ向きに変化し、ＭＲ素子３ＢおよびＭＲ素子３Ｄの各抵抗値は、いずれも、外部磁場の変化に応じてＭＲ素子３ＡおよびＭＲ素子３Ｃとは反対向きに変化することを表している。例えば、ギヤホイール１の回転に伴い、ＭＲ素子３ＡおよびＭＲ素子３Ｃの各抵抗値が増大する一方、ＭＲ素子３ＢおよびＭＲ素子３Ｄの各抵抗値が減少するという挙動を示す関係にある。
【００２１】
図３に、ＭＲ素子３Ａ〜３Ｄの主要部を構成するセンサスタック３Ｓの一例を示す。ＭＲ素子３Ａ〜３Ｄは、いずれも実質的に同じ構造のセンサスタック３Ｓを含んでいる。図３に示したように、センサスタック３Ｓは、磁性層を含む複数の機能膜が積層されたスピンバルブ構造をなしている。具体的には、一定方向に固着された磁化Ｊ３１を有する磁化固着層３１と、特定の磁化方向を発現しない中間層３２と、信号磁場Ｈｍに応じて変化する磁化Ｊ３３を有する磁化自由層３３とが順に積層されてなるものである。なお、図３は、外部磁場（バックバイアス磁場Ｈｂｂ）が付与されていない無負荷状態を示している。この場合、磁化自由層３３の磁化Ｊ３３は、それぞれ、自らの磁化容易軸ＡＥ３３と平行をなし、かつ、磁化固着層３１の磁化Ｊ３１と直交した向きとなっている。ＭＲ素子３Ａ，３Ｃにおける磁化固着層３１は、例えば＋Ｙ方向に固着された磁化Ｊ３１を有し、ＭＲ素子３Ｂ，３Ｄにおける磁化固着層３１は、−Ｙ方向に固着された磁化Ｊ３１を有する。なお、磁化固着層３１，中間層３２および磁化自由層３３は、いずれも単層構造であってもよいし、複数層からなる多層構造であってもよい。
【００２２】
磁化固着層３１は、例えばコバルト（Ｃｏ）やコバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）、コバルト鉄ボロン合金（ＣｏＦｅＢ）などの強磁性材料からなる。なお、磁化固着層３１と隣接するように、中間層３２と反対側に反強磁性層（図示せず）を設けるようにしてもよい。そのような反強磁性層は、白金マンガン合金（ＰｔＭｎ）やイリジウムマンガン合金（ＩｒＭｎ）などの反強磁性材料により構成されるものである。反強磁性層は、例えばＭＲ素子３Ａにおいては、＋Ｙ方向のスピン磁気モーメントと−Ｙ方向のスピン磁気モーメントとが完全に打ち消し合った状態にあり、隣接する磁化固着層３１の磁化Ｊ３１の向きを、＋Ｙ方向へ固定するように作用する。
【００２３】
中間層３２は、例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる非磁性のトンネルバリア層であり、量子力学に基づくトンネル電流が通過可能な程度に厚みの薄いものである。したがってその場合、センサスタック３ＳはＭＴＪ（Magnetic Tunnel Junction）構造となる。ＭｇＯからなるトンネルバリア層は、例えば、ＭｇＯからなるターゲットを用いたスパッタリング処理のほか、マグネシウム（Ｍｇ）の薄膜の酸化処理、あるいは酸素雰囲気中でマグネシウムのスパッタリングを行う反応性スパッタリング処理などによって得られる。また、ＭｇＯのほか、アルミニウム（Ａｌ），タンタル（Ｔａ），ハフニウム（Ｈｆ）の各酸化物もしくは窒化物を用いて中間層３２を構成することも可能である。さらに、中間層３２は、トンネルバリア層に限定されるものではなく、非磁性導電層であってもよい。その場合、センサスタック３ＳはＧＭＲ（Giant Magneto Resistive effect）構造となる。
【００２４】
磁化自由層３３は軟質強磁性層であり、例えばＸ軸方向の磁化容易軸ＡＥ３３を有するものである。磁化自由層３３は、例えばコバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）あるいはコバルト鉄ボロン合金（ＣｏＦｅＢ）などによって構成される。
【００２５】
このような構成により、センサ部３のブリッジ回路では、例えば電源端子Ｖｃｃから電流Ｉ１０が供給されると、その電流Ｉ１０は接続点Ｐ３を経由してＭＲ素子３ＡおよびＭＲ素子３Ｄへ流入する。ＭＲ素子３ＡおよびＭＲ素子３Ｄにおけるセンサスタック３Ｓをそれぞれ通過した電流Ｉ１０は、接続点Ｐ１および接続点Ｐ２へ到達する。そののち、電流Ｉ１０は、接続点Ｐ１および接続点Ｐ２からそれぞれＭＲ素子３Ｂの一端およびＭＲ素子３Ｃの一端へ流入したのち、ＭＲ素子３ＢおよびＭＲ素子３Ｃを通過して接続点Ｐ４を経て接地端子ＧＮＤへ到達する。また、接続点Ｐ１および接続点Ｐ２からの出力は、信号Ａおよび信号Ｂとして配線Ｌ１および配線Ｌ２を介してそれぞれ信号処理部４へ向かうようになっている。
【００２６】
（（信号処理部４））
信号処理部４に含まれる信号生成回路４０は、本発明の「信号生成回路」に対応する一具体例であり、例えば加算器４１Ａ，４１Ｂと、比較器４２Ａ〜４２Ｃと、組み合わせ回路４３とを有している。組み合わせ回路４３には、ＡＮＤゲート４３ＡおよびＡＮＤゲート４３Ｂと、ＯＲゲート４３Ｃとが含まれている。さらに、信号生成回路４０は、配線Ｌ１を３つの経路に分岐する接続点Ｐ５と、配線Ｌ２を３つの経路に分岐する接続点Ｐ６とを有している。さらに信号生成回路４０は、接続点Ｐ５と比較器４２Ａ〜４２Ｃとをそれぞれ繋ぐ配線Ｌ３〜Ｌ５と、接続点Ｐ６と比較器４２Ａ〜４２Ｃとをそれぞれ繋ぐ配線Ｌ６〜Ｌ８とを有している。加算器４１Ａは接続点Ｐ５と比較器４２Ａとの間の配線Ｌ３上に設けられ、加算器４１Ｂは接続点Ｐ５と比較器４２Ｂとの間の配線Ｌ４上に設けられている。
【００２７】
加算器４１Ａは、配線Ｌ３を流れる信号Ａに対して所定のオフセット電圧を加算することで信号Ａ１を生成し、その信号Ａ１を比較器４２Ａへ送信する論理回路である。同様に、加算器４１Ｂは、配線Ｌ４を流れる信号Ａに対して所定のオフセット電圧を加算することで信号Ａ２を生成し、その信号Ａ２を比較器４２Ｂへ送信する論理回路である。ここで、加算器４１Ａにおいて加算するオフセット電圧と、加算器４１Ｂにおいて加算するオフセット電圧とを異ならせることにより、信号Ａ１と信号Ａ２とが互いに異なる波形となるように構成されているとよい。図４に、信号Ａ１，Ａ，Ａ２の波形を信号Ｂの波形と共にそれぞれ示す。なお、図４において信号Ａ１，Ａ，Ａ２，Ｂに関する縦軸は電圧Ｖの大きさを表す。また図４には、ギヤホイール１の凸部１Ｔおよび凹部１Ｕの位置と、第１のセンサ（ＭＲ素子３ＡおよびＭＲ素子３Ｂ）の位置と、第２のセンサ（ＭＲ素子３ＣおよびＭＲ素子３Ｄ）の位置とを併せて示している。ここでは、加算器４１Ａにおいて加算するオフセット電圧は信号Ａ１の波形と信号Ｂの波形とが交点を形成する範囲に留めることが望ましい。加算器４１Ｂにおいて加算するオフセット電圧についても信号Ａ２の波形と信号Ｂの波形とが交点を形成する範囲に留めることが望ましい。
【００２８】
比較器４２Ａ〜４２Ｃは、入力される２つの信号の論理値（ここでは電圧）の比較を行い、それら２つの信号の電圧の大小関係に応じて新たな信号を出力する論理回路である。具体的には、比較器４２Ａは、オフセット電圧が加算された信号Ａ１と信号Ｂとの比較を行い、その結果に応じた信号Ｃ１を出力する。同様に、比較器４２Ｂはオフセット電圧が加算された信号Ａ２と信号Ｂとの比較を行い、その結果に応じた信号Ｃ２を出力する。比較器４２Ｃは、オフセット電圧が加算されない信号Ａと信号Ｂとの比較を行い、その結果に応じた信号Ｃを出力する。図４に、信号Ｃ１，Ｃ，Ｃ２の波形をそれぞれ示す。図４では、信号Ａ１，Ａ，Ａ２の各電圧が信号Ｂの電圧を上回る場合をハイレベル（Ｈｉ）とし、信号Ａ１，Ａ，Ａ２の各電圧が信号Ｂの電圧を下回る場合をローレベル（Ｌｏ）としている。
【００２９】
信号生成回路４０は、比較器４２ＡからＡＮＤゲート４３Ａへ向かう配線Ｌ９と、比較器４２ＢからＡＮＤゲート４３Ａへ向かう配線Ｌ１０と、比較器４２ＣからＡＮＤゲート４３Ａへ向かう配線Ｌ１１とをさらに有している。配線Ｌ９上には接続点Ｐ７が設けられており、接続点Ｐ７とＡＮＤゲート４３Ｂとを繋ぐように配線Ｌ１２が設けられている。配線Ｌ１０上には接続点Ｐ８が設けられており、接続点Ｐ８とＡＮＤゲート４３Ｂとを繋ぐように配線Ｌ１３が設けられている。配線Ｌ１１上には接続点Ｐ９が設けられており、接続点Ｐ９とＡＮＤゲート４３Ｂとを繋ぐように配線Ｌ１４が設けられている。組み合わせ回路４３では、信号Ｃ１，Ｃ，Ｃ２がＡＮＤゲート４３ＡおよびＡＮＤゲート４３Ｂにそれぞれ入力されたのち、ＡＮＤゲート４３ＡおよびＡＮＤゲート４３Ｂからの出力がＯＲゲート４３Ｃを経由することにより、最終的に信号Ｄが出力端子Ｖoutから出力されるようになっている。図４に、信号Ｄの波形を示す。
【００３０】
（（磁石５））
磁石５は、センサ部３を挟んでギヤホイール１と反対側に位置する。磁石５は、ギヤホイール１およびセンサ部３に向けて＋Ｚ方向のバックバイアス磁場Ｈｂｂ（後出の図５Ａ〜５Ｃ参照）を付与する。センサ部３は、ＭＲ素子３Ａ〜３Ｄによって、バックバイアス磁場Ｈｂｂの変化（Ｘ軸成分の変化）を検出する。
【００３１】
［回転検出装置の動作および作用］
本実施の形態の回転検出装置では、ギヤホイール１の回転の有無を、本体２に内蔵されたセンサ部３、信号処理部４および磁石５によって検出することができる。
【００３２】
この回転検出装置では、例えば図５Ａの状態からギヤホイール１が矢印１Ｒの方向に回転すると、センサ部３におけるＭＲ素子３Ａ〜３Ｄに対し、ギヤホイール１における凸部１Ｔと凹部１Ｕとが交互に対向することとなる。その際、例えば図５Ｂに示したように磁性体からなる凸部１Ｔがセンサ部３に近づくと、その背後に位置する磁石５からのバックバイアス磁場Ｈｂｂの磁束が凸部１Ｔに集中する。すなわちＸ軸方向の磁束の広がりは小さいので、バックバイアス磁場ＨｂｂのＸ軸成分は比較的小さい。一方、例えば図５Ｃに示したように凸部１Ｔがセンサ部３から離れて凹部１Ｕがセンサ部３に近づくと、バックバイアス磁場Ｈｂｂの磁束の一部はその凹部１Ｕの両隣の凸部１Ｔに向かう。すなわちＸ軸方向の磁束の広がりは大きくなるので、バックバイアス磁場ＨｂｂのＸ軸成分が比較的大きくなる。このバックバイアス磁場ＨｂｂのＸ軸成分の変化に応じて、ＭＲ素子３Ａ〜３Ｄにおける磁化自由層３３の磁化Ｊ３３の向きが変化する。この磁化Ｊ３３の向きの変化に伴うＭＲ素子３Ａ〜３Ｄの抵抗変化を利用して、ギヤホイール１の回転の有無を検出することができる。
【００３３】
以下、主に図４を参照してギヤホイール１の回転検出動作を詳細に説明する。ここでギヤホイール１が回転する際、任意の凸部１Ｔが、第１のセンサと最も接近する位置から第２のセンサと最も接近する位置に至るまでの通過に要する期間をＴＨとする。一方、任意の凹部１Ｕが、第１のセンサと最も接近する位置から第２のセンサと最も接近する位置に至るまでの通過に要する期間をＴＬとする。なお、図４では、ギヤホイール１が第１のセンサおよび第２のセンサに対して矢印１Ｒの方向に回転するものとする。また図４では、横軸が時間の経過を示しており、右へ進むほど経過時間が大きくなることを示している。
【００３４】
上述したように、凸部１Ｔがセンサ部３に近づくほど、その背後に位置する磁石５からのバックバイアス磁場Ｈｂｂの磁束が凸部１Ｔに集中し、バックバイアス磁場ＨｂｂのＸ軸成分は小さくなる。一方、凹部１Ｕがセンサ部３に近づくほど、バックバイアス磁場Ｈｂｂの磁束の一部はその凹部１Ｕの両隣の凸部１Ｔに向かい、バックバイアス磁場ＨｂｂのＸ軸成分が大きくなる。その結果、配線Ｌ２を流れる信号Ｂは符号Ｂで示した曲線（図４）を描くこととなる。すなわち、期間ＴＨにおいて信号Ｂの電圧は徐々に低下したのち最小値を経て徐々に上昇し、期間ＴＬにおいて信号Ｂの電圧は徐々に上昇したのち最大値を経て徐々に低下する。これに対し、配線Ｌ１を流れる信号Ａは符号Ａで示した曲線（図４）を描くこととなる。すなわち、期間ＴＨにおいて信号Ａの電圧は徐々に上昇したのち最大値を経て徐々に低下し、期間ＴＬにおいて信号Ａの電圧は徐々に低下したのち最小値を経て徐々に上昇する。
【００３５】
信号Ａおよび信号Ｂが配線Ｌ５および配線Ｌ８をそれぞれ経由してそのまま入力される比較器４２Ｃでは、信号Ａと信号Ｂとの比較が行われ、その結果に応じたパルス波形を有する信号Ｃが出力される。すなわち、期間ＴＨにおいては信号Ａの電圧が信号Ｂの電圧を上回ることから信号Ｃはハイレベル（Ｈｉ）となり、期間ＴＬにおいては信号Ａの電圧が信号Ｂの電圧を下回ることから、信号Ｃはローレベル（Ｌｏ）となる（図４）。
【００３６】
信号Ａは接続点Ｐ５において分岐された配線Ｌ３を経由して加算器４１Ａに入力される。加算器４１Ａでは、信号Ａに対しオフセット電圧が加算されることで新たな信号Ａ１が生成される。信号Ａ１は比較器４２Ａに入力される。一方、信号Ｂは接続点Ｐ６において分岐された配線Ｌ６を経由して比較器４２Ａに入力される。比較器４２Ａでは、信号Ａ１と信号Ｂとの比較が行われ、その結果に応じたパルス波形を有する信号Ｃ１が出力される。信号Ａ１にはオフセット電圧が加算されていることから、信号Ａ１の波形と信号Ｂの波形との交点の位置が、信号Ａの波形と信号Ｂの波形との交点の位置と異なる。具体的には、信号Ａ１の電圧が信号Ｂの電圧を上回る期間が期間ＴＨよりも長くなり、信号Ａ１の電圧が信号Ｂの電圧を下回る期間が期間ＴＬよりも短くなる。したがって、信号Ｃ１では、ハイレベル（Ｈｉ）となる期間ＴＨ１が期間ＴＨよりも長くなり、ローレベル（Ｌｏ）となる期間ＴＬ１が期間ＴＬよりも短くなる（図４）。
【００３７】
信号Ａは接続点Ｐ５において分岐された配線Ｌ４を経由して加算器４１Ｂにも入力される。加算器４１Ｂでは、信号Ａに対し加算器４１Ａで加算されるオフセット電圧と異なる大きさのオフセット電圧が加算されることで新たな信号Ａ２が生成される。信号Ａ２は比較器４２Ｂに入力される。一方、信号Ｂは接続点Ｐ６において分岐された配線Ｌ７を経由して比較器４２Ｂに入力される。比較器４２Ｂでは、信号Ａ２と信号Ｂとの比較が行われ、その結果に応じたパルス波形を有する信号Ｃ２が出力される。信号Ａ２には所定のオフセット電圧が加算されていることから、信号Ａ２の波形と信号Ｂの波形との交点の位置が、信号Ａの波形と信号Ｂの波形との交点の位置、および信号Ａ１の波形と信号Ｂの波形との交点の位置のいずれとも異なる。具体的には、信号Ａ２の電圧が信号Ｂの電圧を上回る期間が期間ＴＨよりも短くなり、信号Ａ２の電圧が信号Ｂの電圧を下回る期間が期間ＴＬよりも長くなる。したがって、信号Ｃ２では、ハイレベル（Ｈｉ）となる期間ＴＨ２が期間ＴＨよりも短くなり、ローレベル（Ｌｏ）となる期間ＴＬ２が期間ＴＬよりも長くなる（図４）。
【００３８】
信号Ｃ１，Ｃ，Ｃ２を生成したのち、信号生成回路４０では、組み合わせ回路４３により、出力端子Ｖoutから出力される信号Ｄを生成する。図４に示したように、信号Ｄは、期間ＴＨにおいて複数のパルス（パルスＰＬ１，ＰＬ２）を含むものとなっている。
【００３９】
［回転検出装置の効果］
このように、本実施の形態の回転検出装置によれば、１つの凸部１Ｔが第１のセンサと第２のセンサとの間を通過する際に複数のパルス含む信号Ｄを出力することができる。これは、信号処理部４により、信号Ａに基づき互いに異なる波形を有する２つの信号Ａ１，Ａ２を生成すると共に、比較器４２Ａ，４２Ｂにより異なる波形を有する信号Ｃ１，Ｃ２を形成するようにしたからである。
【００４０】
ところが、仮に信号Ａ１，Ａ２を生成しない場合には、１つの凸部１Ｔおよび１つの凹部１Ｕが第１のセンサと第２のセンサとの間を通過する際に１つのパルス含む信号Ｃのみが得られるに過ぎない。これに対し、本実施の形態では、１つの凸部１Ｔおよび１つの凹部１Ｕが第１のセンサと第２のセンサとの間を通過する際、３つのパルスＰＬ１〜ＰＬ３含む信号Ｄが得られる。
【００４１】
本実施の形態の回転検出装置によれば、信号処理部４を備えるようにしたので、信号Ａと信号Ｂとの関係のみから得られるパルスよりも多くのパルスを得ることができる。このため、ギヤホイール１の微小な回転であっても高い精度で検出することができる。
【００４２】
＜２．第１の実施の形態の変形例＞
上記第１の実施の形態において図４に示した信号Ｄでは、パルスＰＬ１，ＰＬ２の幅とパルスＰＬ３の幅とが異なっているうえ、パルスＰＬ１とパルスＰＬ２との間隔と、パルスＰＬ２とパルスＰＬ３との間隔とについても異なっている。しかし、ギヤホイール１の回転速度や回転角を求めるにあたり、信号Ｄにおける数値の処理が煩雑となる。
【００４３】
そこで、例えば図６に示したように、加算器４１Ａ，４１Ｂにおいて信号Ａに加算するオフセット電圧を調整することにより、信号生成回路４０の組み合わせ回路４３から、等幅の複数のパルスが等間隔で並ぶ信号Ｄ１を得ることが望ましい。具体的には、信号Ａおよび信号Ｂにおける電圧の振幅を±１Ｖとした場合、加算器４１Ａにおいて信号Ａ１を生成する際に信号Ａに加算するオフセット電圧Ｖ１は＋１．７３２Ｖ（＝−２×ｓｉｎ２４０°＝−２×ｓｉｎ３００°）であり、加算器４１Ｂにおいて信号Ａ２を生成する際に信号Ａに加算するオフセット電圧Ｖ２は−１．７３２Ｖ（＝−２×ｓｉｎ６０°＝−２×ｓｉｎ１２０°）であるとよい。こうすることで、信号Ａの波形が０°，１８０°で信号Ｂの波形と交差する際に、信号Ａ１の波形が２４０°，３００°で信号Ｂの波形と交差し、信号Ａ２の波形が６０°，１２０°で信号Ｂの波形と交差することとなる。その結果、１つの凸部１Ｔおよび１つの凹部１Ｕが第１のセンサと第２のセンサとの間を通過する際、６０°の幅を各々有する３つのパルスが６０°の間隔で発生することとなる。
【００４４】
このように、信号処理部４から、等幅の複数のパルスが等間隔で並ぶ、デューティー比が０．５の信号Ｄ１を出力することにより、ギヤホイール１の回転速度や回転角を容易に求めることができる。
【００４５】
＜３．第２の実施の形態＞
［回転検出装置の構成および動作］
次に、図７を参照して、本発明の第２の実施の形態としての回転検出装置について説明する。図７は、その回転検出装置における信号生成回路４０Ａの構成を表す回路図である。上記第１の実施の形態の信号生成回路４０では加算器４１Ａ，４１Ｂを用いて新たな信号Ａ１，Ａ２を生成するようにした。これに対し本実施の形態の信号生成回路４０Ａは、加算器４１Ａ，４１Ｂの代わりに増幅器４４Ａ，４４Ｂを用いて信号Ａに基づく新たな信号Ａ３，Ａ４を生成するものである。また、この信号生成回路４０Ａでは、信号Ａの位相と１８０°以外の位相差を有する信号Ｂ０がセンサ部３から入力されるようになっている。上記の点を除き、信号生成回路４０Ａは信号生成回路４０と実質的に同一の構成を有するので、以下の説明では実質的に同一の構成要素については上記第１の実施の形態と同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００４６】
増幅器４４Ａは、接続点Ｐ５と比較器４２Ａとを結ぶ配線Ｌ３上に設けられ、配線Ｌ３を流れる信号Ａに対して所定の範囲で電圧を増幅することで信号Ａ３を生成し、その信号Ａ３を比較器４２Ａへ送信する増幅回路である。同様に、増幅器４４Ｂは接続点Ｐ５と比較器４２Ｂとを結ぶ配線Ｌ４上に設けられ、配線Ｌ４を流れる信号Ａに対して所定の範囲で電圧を増幅することで信号Ａ４を生成し、その信号Ａ４を比較器４２Ｂへ送信する増幅回路である。ここで、増幅器４４Ａにおいて増幅する倍率と、増幅器４４Ｂにおいて増幅する倍率とを異ならせることにより、信号Ａ３と信号Ａ４とが互いに異なる波形となるように構成されているとよい。図８に、信号Ａ３，Ａ，Ａ４の波形を信号Ｂ０の波形と共にそれぞれ示す。
【００４７】
比較器４２Ａは、増幅された信号Ａ３と信号Ｂ０との比較を行い、その結果に応じた信号Ｃ３を出力する。同様に、比較器４２Ｂは増幅された信号Ａ４と信号Ｂ０との比較を行い、その結果に応じた信号Ｃ４を出力する。比較器４２Ｃは、増幅されない信号Ａと信号Ｂ０との比較を行い、その結果に応じた信号Ｃ０を出力する。図８に、信号Ｃ３，Ｃ０，Ｃ４の波形をそれぞれ示す。
【００４８】
さらに組み合わせ回路４３では、信号Ｃ３，Ｃ０，Ｃ４がＡＮＤゲート４３ＡおよびＡＮＤゲート４３Ｂにそれぞれ入力されたのち、ＡＮＤゲート４３ＡおよびＡＮＤゲート４３Ｂからの出力がＯＲゲート４３Ｃを経由することにより、最終的に信号Ｄ２が出力端子Ｖoutから出力されるようになっている。図８に、信号Ｄ２の波形を示す。
【００４９】
［回転検出装置の効果］
本実施の形態の回転検出装置では、信号Ａに基づく互いに異なる波形を有する２つの信号Ａ３，Ａ４を、増幅器４４Ａ，４４Ｂを用いて生成するようにした。そのため、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００５０】
＜４．その他の変形例＞
以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、信号生成回路において加算器または増幅器を用いて１つの信号から複数の新たな信号を生成するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５１】
例えば図９に示した信号生成回路４０Ｂのように、位相シフト回路４５Ａ，４５Ｂを用いて信号Ａに基づく新たな信号Ａ５，Ａ６を生成するようにしてもよい。位相シフト回路４５Ａは、接続点Ｐ５と比較器４２Ａとを結ぶ配線Ｌ３上に設けられ、配線Ｌ３を流れる信号Ａに対して所定の時間的なずれ（遅延）を生じさせることで信号Ａ５を生成し、その信号Ａ５を比較器４２Ａへ送信するコイルやコンデンサ等を用いた位相制御回路である。同様に、位相シフト回路４５Ｂは接続点Ｐ５と比較器４２Ｂとを結ぶ配線Ｌ４上に設けられ、配線Ｌ４を流れる信号Ａに対して所定の時間的なずれ（遅延）を生じさせることで信号Ａ６を生成し、その信号Ａ６を比較器４２Ｂへ送信するコイルやコンデンサ等を用いた位相制御回路である。ここで、位相シフト回路４５Ａにおいて遅延する時間と、位相シフト回路４５Ｂにおいて遅延する時間とを異ならせることにより、信号Ａ５と信号Ａ６とが互いに異なる位相の波形となるように構成されているとよい。図１０に、信号Ａ５，Ａ，Ａ６の波形を信号Ｂの波形と共にそれぞれ示す。
【００５２】
比較器４２Ａは、位相をシフトした信号Ａ５と信号Ｂとの比較を行い、その結果に応じた信号Ｃ５を出力する。同様に、比較器４２Ｂは位相をシフトした信号Ａ６と信号Ｂとの比較を行い、その結果に応じた信号Ｃ６を出力する。比較器４２Ｃは、位相がシフトされない信号Ａと信号Ｂとの比較を行い、その結果に応じた信号Ｃを出力する。図１０に、信号Ｃ５，Ｃ，Ｃ６の波形をそれぞれ示す。
【００５３】
さらに組み合わせ回路４３では、信号Ｃ５，Ｃ０，Ｃ６がＡＮＤゲート４３ＡおよびＡＮＤゲート４３Ｂにそれぞれ入力されたのち、ＡＮＤゲート４３ＡおよびＡＮＤゲート４３Ｂからの出力がＯＲゲート４３Ｃを経由することにより、最終的に信号Ｄ３が出力端子Ｖoutから出力されるようになっている。図１０に、信号Ｄ３の波形を示す。
【００５４】
この場合においても、信号Ａ５，Ａ，Ａ６と信号Ｂとの交点の位置が時間的に異なるので、１つの凸部１Ｔが第１のセンサと第２のセンサとの間を通過する際に複数のパルス含む信号Ｄ３を出力することができる。よって、上記実施の形態等と同様の効果が得られる。
【００５５】
さらに、本発明では、信号処理部において１つの信号から周波数の異なる複数の新たな信号を生成するにあたり、加算器や増幅器あるいは位相シフト回路を用いる代わりに逓倍回路を用いるようにしてもよい。
【００５６】
また、上記実施の形態等では信号処理部としてアナログ回路を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。信号処理部を、比較部としてディジタルコンパレータを用い、組み合わせ回路の代わりにパルス発生器を用いるなどしたディジタル回路で構成してもよい。その場合、センサ部からのアナログ信号をＡ／Ｄコンパレータ等を利用してディジタル信号に変換してから信号処理部に入力するようにすればよい。
【００５７】
また、上記実施の形態等では、信号処理部において第１のセンサからの信号Ａに基づいて３つの新たな信号Ａ，Ａ１，Ａ２を生成するようにしたが、その数は３つに限定されない。２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。
【００５８】
また、信号処理部では、第２のセンサからの信号Ｂのみに基づいて複数の新たな信号Ｂｎ（Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎ）を生成するようにしてもよい。あるいは、信号処理部において、第１のセンサからの信号Ａに基づいて複数の新たな信号Ａｍ（Ａ１，Ａ２，…，Ａｍ）を生成すると共に第２のセンサからの信号Ｂに基づいて複数の新たな信号Ｂｎ（Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎ）を生成するようにしてもよい。図１１に、その具体例としての信号生成回路４０Ｃを示す。図１１の信号生成回路４０Ｃは、接続点Ｐ６と比較器４２Ａとの間に加算器４１Ｃをさらに設けて信号Ｂに基づいて新たな信号Ｂ１を形成すると共に接続点Ｐ６と比較器４２Ｂとの間に加算器４１Ｄをさらに設けて信号Ｂに基づいて新たな信号Ｂ２を形成するようにしたものである。それらの点を除き、この信号生成回路４０Ｃは信号生成回路４０と実質的に同一の構成を有する。
【００５９】
また、本発明では、センサの数は２または４に限定されず、２以上であれば任意に選択可能である。
【００６０】
さらに、上記実施の形態等では、移動体として円盤状部材の周縁部に凸部と凹部とが交互配置されたギヤホイールを用いるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、円盤状（もしくは環状）部材の周縁部に、Ｓ極領域とＮ極領域とが交互に所定の間隔で配置された強磁性体部分含むものを移動体として用いることもできる。
また、上記実施の形態等では、移動検出装置として、回転体を備えた回転検出装置を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、移動体としては、上記のような回転体に限定されず、例えば一方向に延在する直線状のものであってもよい。本発明の移動検出装置は、そのような直線状の移動体の、その延在に沿った移動を検出するものであってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１…ギヤホイール、１Ｔ…凸部、１Ｕ…凹部、２…本体、３…センサ部、３Ａ〜３Ｄ…ＭＲ素子、３Ｓ…センサスタック、４…信号処理部、４０，４０Ａ〜４０Ｃ…信号生成回路、４１Ａ，４１Ｂ…加算器、４２Ａ〜４２Ｃ…比較器（コンパレータ）、４３…組み合わせ回路、４４Ａ，４４Ｂ…増幅器、Ｌ１〜Ｐ１４…配線、Ｐ１〜Ｐ９…接続点、Ｖout…出力端子。
【図１】
0006390608.tif 000002
【図２】
0006390608.tif 000003
【図３】
0006390608.tif 000004
【図４】
0006390608.tif 000005
【図５Ａ】
0006390608.tif 000006
【図５Ｂ】
0006390608.tif 000007
【図５Ｃ】
0006390608.tif 000008
【図６】
0006390608.tif 000009
【図７】
0006390608.tif 000010
【図８】
0006390608.tif 000011
【図９】
0006390608.tif 000012
【図１０】
0006390608.tif 000013
【図１１】
0006390608.tif 000014