(57)【要約】  磁気センサは、磁気抵抗素子と、ホール素子と、磁気抵抗素子からの信号とホール素子からの信号とが入力される検出回路とを備える。検出回路は、磁気抵抗素子から入力される信号に対して、増幅、アナログデジタル変換、オフセット補正、温度特性補正から選ばれる少なくとも１つの処理を施して外部に出力信号として出力する出力端子と、ホール素子から入力される信号が所定の閾値より大きい場合にインタラプト信号を出力するインタラプト生成部とを有する。この磁気センサは高い精度、あるいは高い信頼性を有する。
2018012272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗素子と、
ホール素子と、
前記磁気抵抗素子からの信号と前記ホール素子からの信号とが入力される検出回路と、
を備え、
前記検出回路は、
前記磁気抵抗素子から入力される前記信号に対して、増幅、アナログデジタル変換、オフセット補正、温度特性補正から選ばれる少なくとも１つの処理を施して外部に出力信号として出力する出力端子と、
前記ホール素子から入力される前記信号が所定の閾値より大きい場合に第１のインタラプト信号を出力するインタラプト生成部と、
を有する、磁気センサ。
【請求項２】
前記インタラプト生成部は、前記ホール素子から入力される前記信号が前記所定の閾値以下である場合に第２のインタラプト信号を出力する、請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気センサと、
磁石と、
を備え、
前記第１のインタラプト信号は、前記磁石が前記磁気センサに対して第１の方向に離れて位置することを示す、検出装置。
【請求項４】
前記インタラプト生成部は、前記ホール素子から入力される前記信号が前記所定の閾値以下である場合に第２のインタラプト信号を出力し、
記前記第２のインタラプト信号は、前記磁石が前記磁気センサに対して、前記第１の方向と反対の第２の方向に離れて位置することを示す、請求項３に記載の検出装置。
【請求項５】
磁気抵抗素子と、
ホール素子と、
前記磁気抵抗素子からの信号と前記ホール素子からの信号とが入力される検出回路と、
を備え、
前記検出回路は、
前記磁気抵抗素子から入力される前記信号に対して、増幅、ＡＤ変換、オフセット補正、温特補正から選ばれる少なくとも１の処理を施して外部に出力信号として出力する出力端子と、
前記ホール素子から入力される前記信号が所定の閾値より大きい場合に第１のインタラプト信号を出力するインタラプト生成部と、
を有する、磁気センサ。
【請求項６】
前記インタラプト生成部は、前記ホール素子から入力される前記信号が前記所定の閾値以下である場合に第２のインタラプト信号を出力する、請求項５に記載の磁気センサ。
【請求項７】
請求項５に記載の磁気センサと、
磁石と、
を備え、
前記第１のインタラプト信号は、前記磁石が前記磁気センサに対して第１の方向に離れて位置することを示す、検出装置。
【請求項８】
前記インタラプト生成部は、前記ホール素子から入力される前記信号が前記所定の閾値以下である場合に第２のインタラプト信号を出力し、
前記第２のインタラプト信号は、前記磁石が前記磁気センサに対して、前記第１の方向と反対の第２の方向に離れて位置することを示す、請求項７に記載の検出装置。
【請求項９】
磁気抵抗素子とホール素子とを有する磁気センサと、
互いに平行な第１の直線と第２の直線とに沿って移動可能な磁石と、
を備え、
前記磁気抵抗素子は、前記第１の直線に平行でありかつ前記第１の直線と前記第２の直線とから等しい距離にある第３の直線と上面視で重なり、
前記ホール素子は前記第１の直線と前記第３の直線との間に設けられている、検出装置。
【請求項１０】
前記第３の直線は前記磁気抵抗素子の略中心を通る、請求項９に記載の検出装置。
【請求項１１】
前記磁気抵抗素子と前記ホール素子とは前記第３の直線に直角の方向に並んで配置されている、請求項９に記載の検出装置。
【請求項１２】
前記磁気センサは、前記磁石が前記第１の直線上にあるときにインタラプト信号を出力する、請求項９に記載の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車の舵角検出等に用いられる磁気センサと検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イグニッションスイッチがオフの間でも舵角を検出する磁気センサが知られている。なお、この様な磁気センサにする先行技術文献としては、例えば、特許文献１〜３が知られている。【０００３】
磁気抵抗素子を用いて舵角などを含む物体の回転を検出する磁気センサが知られている。この様な磁気センサにする先行技術文献としては、例えば、特許文献４〜６が知られている。【０００４】
磁界発生手段を有し、これから発生する磁界を元にセンサの診断を行う磁気センサが知られている。この様な磁気センサにする先行技術文献としては、例えば、特許文献７、８が知られている。【０００５】
磁気抵抗素子とホール素子とを組み合わせた磁気センサが知られている。この様な磁気センサにする先行技術文献としては、例えば、特許文献９、１０が知られている。【０００６】
検出系統を２系統設けてセンサの冗長性を向上する磁気センサが知られている。この様な磁気センサにする先行技術文献としては、例えば、特許文献１１〜１３が知られている。【０００７】
ＮｉＦｅ合金からなる磁気抵抗膜を用いて、外部の磁界を検出する磁気センサが知られている。この様な磁気センサにする先行技術文献としては、例えば、特許文献１４〜１７が知られている。【０００８】
２つのセンサを縦方向に重ねて１つのパッケージにした磁気センサが知られている。この様な磁気センサにする先行技術文献としては、例えば、特許文献１８〜２２が知られている。【０００９】
磁気センサを用いてシフトレバーの位置を検出する位置検出装置が知られている。この様な位置検出装置にする先行技術文献としては、例えば、特許文２３〜２５が知られている。【００１０】
前述の従来の磁気センサでは、増大し続けている高精度、高信頼性への要求に十分応えことができない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１５−１１６９６４号公報
【特許文献２】国際公開第２０１４／１４８０８７号
【特許文献３】特開２００２−２１３９４４号公報
【特許文献４】特開２０１４−２０９１２４号公報
【特許文献５】特許第５７０８９８６号公報
【特許文献６】特開２００７−１５５６６８号公報
【特許文献７】特許第５６２０９８９号公報
【特許文献８】特開平６−３１０７７６号公報
【特許文献９】特許第４１３８９５２号公報
【特許文献１０】特許第５０８３２８１号公報
【特許文献１１】特許第３４７４０９６号公報
【特許文献１２】特許第４８６３９５３号公報
【特許文献１３】特許第５６３８９００号公報
【特許文献１４】特公平４−２６２２７号公報
【特許文献１５】特開２００４−１７２４３０号公報
【特許文献１６】特開２０１５−０８２６３３号公報
【特許文献１７】特開２０１５−１０８５２７号公報
【特許文献１８】特許第５９６１７７７号公報
【特許文献１９】米国特許出願公開第２０１５／０１９８６７８号明細書
【特許文献２０】米国特許第９１５１８０９号明細書
【特許文献２１】米国特許第８８４１７７６号明細書
【特許文献２２】米国特許第７９０６９６１号明細書
【特許文献２３】特開２００６−２３４４９５号公報
【特許文献２４】特開２００７−３３３４８９号公報
【特許文献２５】特表２００５−５２１５９７号公報
【発明の概要】
【００１２】
磁気センサは、磁気抵抗素子と、ホール素子と、磁気抵抗素子からの信号とホール素子からの信号とが入力される検出回路とを備える。検出回路は、磁気抵抗素子から入力される信号に対して、増幅、アナログデジタル変換、オフセット補正、温度特性補正から選ばれる少なくとも１つの処理を施して外部に出力信号として出力する出力端子と、ホール素子から入力される信号が所定の閾値より大きい場合にインタラプト信号を出力するインタラプト生成部とを有する。
【００１３】
この磁気センサは高い精度、あるいは高い信頼性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】図１Ａは実施の形態における磁気センサのブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは実施の形態における磁気センサの磁気検出素子の回路図である。
【図２Ａ】図２Ａは実施の形態における磁気センサを用いた回転検出装置の模式図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは実施の形態における回転検出装置を用いた制御システムの模式図である。
【図３】図３は実施の形態における磁気センサの検出回路の動作を説明する図である。
【図４】図４は実施の形態における磁気センサの検出回路の別の動作を説明する図である。
【図５】図５は実施の形態における磁気センサの検出回路のさらに別の動作を説明する図である。
【図６】図６は実施の形態における磁気センサの動作を説明する図である。
【図７Ａ】図７Ａは実施の形態における磁気センサの検出回路のさらに別の動作を説明する図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは実施の形態における磁気センサの補正の動作を説明する概念図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは実施の形態における磁気センサの補正の動作を説明する概念図である。
【図８】図８は実施の形態における他の磁気センサのブロック図である。
【図９】図９は図８に示す磁気抵抗素子及び検出回路の上面図である。
【図１０】図１０は図８に示す磁気センサの正面図である。
【図１１】図１１は実施の形態におけるさらの他の磁気センサの上面図である。
【図１２】図１２は図１１に示す磁気センサの線ＸＩＩ−ＸＩＩにおける断面図である。
【図１３】図１３は実施の形態におけるさらに他の磁気センサの断面図である。
【図１４】図１４は実施の形態におけるさらに他の磁気センサの断面図である。
【図１５】図１５は図１３に示す磁気センサの斜視図である。
【図１６】図１６は図１５に示す磁気センサの斜視図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは図８に示す磁気抵抗素子の正面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは図１７Ａに示す磁気抵抗素子の線１７Ｂ−１７Ｂにおける断面図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは比較例の磁気抵抗素子の磁気抵抗層の断面図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは実施の形態における磁気抵抗素子の磁気抵抗層の断面図である。
【図１９】図１９は実施の形態におけるさらに他の磁気センサを示す図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは本実施の形態の磁気センサ別の動作を説明する図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは本実施の形態の磁気センサ別の動作を説明する図である。
【図２０Ｃ】図２０Ｃは本実施の形態の磁気センサ別の動作を説明する図である。
【図２１Ａ】図２１Ａは本実施の形態の磁気センサ別の動作を説明する図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは本実施の形態の磁気センサ別の動作を説明する図である。
【図２１Ｃ】図２１Ｃは本実施の形態の磁気センサ別の動作を説明する図である。
【図２２】図２２は実施の形態における他の検出装置の斜視図である。
【図２３Ａ】図２３Ａは図２２に示す検出装置の上面図である。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは図２２に示す検出装置の出力を示す図である。
【図２４】図２４は図２２に示す検出装置の磁気センサのブロック図である。
【図２５】図２５は実施の形態におけるさらに他の磁気センサの斜視図である。
【図２６】図２６は図２５に示す磁気センサの製造方法を説明する図である。
【図２７】図２７は図２５に示す磁気センサの製造方法を説明する図である。
【図２８】図２８は図２５に示す磁気センサの製造方法を説明する図である。
【図２９】図２９は図２５に示す磁気センサの製造方法を説明する図である。
【図３０】図３０は図２５に示す磁気センサの製造方法を説明する図である。
【図３１】図３１は図２５に示す磁気センサの製造方法を説明する図である。
【図３２】図３２は図２５に示す磁気センサの製造方法を説明する図である。
【図３３】図３３は実施の形態におけるさらに他の検出装置の斜視図である。
【図３４Ａ】図３４Ａは図３３に示す検出装置の一部の上面図である。
【図３４Ｂ】図３４Ｂは図３３に示す検出装置の一部の上面図である。
【図３４Ｃ】図３４Ｃは図３３に示す検出装置の検出対象磁石の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１Ａは実施の形態の磁気センサ１００のブロック図である。磁気センサ１００は、磁気抵抗素子１２と、磁気抵抗素子１２と電気的に接続する検出回路１０とを備える。
【００１６】
図１Ｂは磁気抵抗素子１２の回路図である。磁気抵抗素子１２は８つの磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｈを備える。各磁気抵抗素子は、シリコンなどの基板１２ｐ上に設けられた、鉄−ニッケル合金を含む磁気抵抗効果素子であり、外部から与えられる磁界の向き及び大きさの変化に応じて変化する電気抵抗を有する。すなわち、磁気抵抗素子１２（１２ａ〜１２ｈ）は磁気を検出する磁気検出素子である。
【００１７】
磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄはブリッジ回路ＷＢ１を構成している。すなわち、ブリッジ回路ＷＢ１は、互いに直列に接続された磁気抵抗素子１２ａ、１２ｂよりなる直列接続回路と、互いに直列に接続された磁気抵抗素子１２ｃ、１２ｄよりなる直列接続回路とが互いに並列に接続されて形成されている。ブリッジ回路ＷＢ１の一方の端部が電位ＶＳに接続され、他方の端部がグランドＧＮＤに接地されている。
【００１８】
具体的には、図１Ｂに示すように、磁気抵抗素子１２ａの端１２ａ−２は接続点１２ａｂで磁気抵抗素子１２ｂの端１２ｂ−１に接続されて、磁気抵抗素子１２ａ、１２ｂが互いに直列に接続されている。磁気抵抗素子１２ｃの端１２ｃ−２は接続点１２ｃｄで磁気抵抗素子１２ｄの端１２ｄ−１に接続されて、磁気抵抗素子１２ｃ、１２ｄが互いに直列に接続されている。磁気抵抗素子１２ａの端１２ａ−１は接続点１２ａｃで磁気抵抗素子１２ｃの端１２ｃ−１に接続されて、磁気抵抗素子１２ａ、１２ｃが互いに直列に接続されている。磁気抵抗素子１２ｂの端１２ｂ−２は接続点１２ｂｄで磁気抵抗素子１２ｄの端１２ｄ−２に接続されて、磁気抵抗素子１２ｂ、１２ｄが互いに直列に接続されている。接続点１２ａｂが固定電位である電位ＶＳに接続され、接続点１２ｃｄがグランドＧＮＤに接地されて固定電位に接続されている。接続点１２ａｃ、１２ｂｄはブリッジ回路ＷＢ１の中点を構成する。
【００１９】
磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈはブリッジ回路ＷＢ２を構成している。すなわち、ブリッジ回路ＷＢ２は、互いに直列に接続された磁気抵抗素子１２ｅ、１２ｆよりなる直列接続回路と、互いに直列に接続された磁気抵抗素子１２ｇ、１２ｈよりなる直列接続回路とが互いに並列に接続されて形成されている。ブリッジ回路ＷＢ２の一方の端部が基準電位である電位ＶＣに接続され、他方の端部がグランドＧＮＤに接地されている。
【００２０】
具体的には、図１Ｂに示すように、磁気抵抗素子１２ｅの端１２ｅ−２は接続点１２ｅｆで磁気抵抗素子１２ｆの端１２ｆ−１に接続されて、磁気抵抗素子１２ｅ、１２ｆが互いに直列に接続されている。磁気抵抗素子１２ｇの端１２ｇ−２は接続点１２ｇｈで磁気抵抗素子１２ｈの端１２ｈ−１に接続されて、磁気抵抗素子１２ｇ、１２ｈが互いに直列に接続されている。磁気抵抗素子１２ｅの端１２ｅ−１は接続点１２ｅｇで磁気抵抗素子１２ｇの端１２ｇ−１に接続されて、磁気抵抗素子１２ｅ、１２ｇが互いに直列に接続されている。磁気抵抗素子１２ｆの端１２ｆ−２は接続点１２ｆｈで磁気抵抗素子１２ｈの端１２ｈ−２に接続されて、磁気抵抗素子１２ｆ、１２ｈが互いに直列に接続されている。接続点１２ｅｆが固定の基準電位である電位ＶＣに接続され、接続点１２ｇｈがグランドＧＮＤに接地されて固定電位に接続されている。接続点１２ｅｇ、１２ｆｈはブリッジ回路ＷＢ２の中点を構成する。
【００２１】
ブリッジ回路ＷＢ１はブリッジ回路ＷＢ２を４５°回転させた構成に一致する。別の表現では、ブリッジ回路ＷＢ２はブリッジ回路ＷＢ１を９０°回転させた構成に一致する。
【００２２】
磁気センサ１００は被測定磁石１４２の近傍に配置される。被測定磁石１４２は、被測定物である回転部材（例えば自動車のステアリングシャフトなど）とギヤなどを介して連結されている。被測定磁石１４２から与えられる外部磁界（あるいは回転磁界）の変化に応じて磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｈの抵抗値が変化する。よって、ブリッジ回路ＷＢ１を構成する磁気抵抗素子１２ａ、１２ｃの接続点１２ａｃと、磁気抵抗素子１２ｂ、１２ｄの接続点１２ｂｄとから互いに１８０°異なる位相を有する正弦波状の正弦波信号である信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−がそれぞれ出力される。同時に、ブリッジ回路ＷＢ２を構成する磁気抵抗素子１２ｅ、１２ｇの接続点１２ｅｇと、磁気抵抗素子１２ｆ、１２ｈの接続点１２ｆｈとからも互いの１８０°異なる位相を有する余弦波状の信号ｃｏｓ−と信号ｃｏｓ＋がそれぞれ出力される。ブリッジ回路ＷＢ２から出力される余弦波状の信号ｃｏｓ＋と信号ｃｏｓ−は、ブリッジ回路ＷＢ１から出力される正弦波状の信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−からそれぞれ９０°遅れてずれた位相を有する。なお、ブリッジ回路ＷＢ１から正弦波状の信号が得られ、ブリッジ回路ＷＢ２から余弦波状の信号が得られるのは、ブリッジ回路ＷＢ１がブリッジ回路ＷＢ２を４５°回転させた構成と一致するからである。このように、磁気抵抗素子１２は被測定磁石１４２の回転に応じて検出信号（信号ｓｉｎ＋、信号ｓｉｎ−、信号ｃｏｓ＋、信号ｃｏｓ−）を出力する。
【００２３】
検出回路１０は基板１０ｐに搭載されており、信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−と信号ｃｏｓ＋と信号ｃｏｓ−とが入力されるとともに、信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−と信号ｃｏｓ＋と信号ｃｏｓ−とに対して増幅、アナログデジタル（ＡＤ）変換など各種の信号処理を行う。
【００２４】
以下、検出回路１０の構成及び動作について具体的に説明する。
【００２５】
増幅器１４ａは信号ｓｉｎ＋を増幅する。増幅器１４ｂは信号ｓｉｎ−を増幅する。増幅器１４ｃは信号ｃｏｓ＋信号を増幅する。増幅器１４ｄは信号ｃｏｓ−信号を増幅する。
【００２６】
オフセット調整回路１５は増幅器１４ａ〜１４ｄの入力段に接続され、信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−との平均値である中点電位差と、信号ｃｏｓ＋信号と信号ｃｏｓ−との平均値である中点電位差とを０にするように増幅器１４ａ〜１４ｄを調整する。
【００２７】
差動増幅器１６ａは、ブリッジ回路ＷＢ１から出力される信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−との差を増幅して信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−の振幅の２倍の振幅を有する信号ｓｉｎを生成する。
【００２８】
差動増幅器１６ｂは、ブリッジ回路ＷＢ２から出力される信号ｃｏｓ＋と信号ｃｏｓ−との差を増幅して信号ｃｏｓ＋と信号ｃｏｓ−の振幅の２倍の振幅を有する信号ｃｏｓを生成する。信号ｃｏｓは信号ｓｉｎと９０°異なる位相を有する正弦波信号である。
【００２９】
ゲイン調整回路１７は、差動増幅器１６ａ、１６ｂがそれぞれ出力する信号ｓｉｎと信号ｃｏｓの振幅が所定の振幅となるように差動増幅器１６ａ、１６ｂのゲインを調整する。
【００３０】
この構成により、増幅器１４ａ〜１４ｄのそれぞれに対してオフセット・ゲインの調整を行う必要がないので、１回のオフセット調整と１回のゲイン調整とで信号を調整することができる。これは特に回路の小型化に貢献する。
【００３１】
ＡＤ変換器１８ａは、差動増幅器１６ａから出力されたアナログ信号を所定のサンプリング周期でサンプリングしてデジタル信号である信号ｓｉｎに変換する。
【００３２】
ＡＤ変換器１８ｂは、差動増幅器１６ｂから出力されたアナログ信号を所定のサンプリング周期でサンプリングしてデジタル信号である信号ｃｏｓに変換する。増幅器１４ａ〜１４ｄと差動増幅器１６ａ、１６ｂとＡＤ変換器１８ａ、１８ｂは磁気抵抗素子１２（１２ａ〜１２ｈ）から出力される信号を処理してデジタル信号である信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとを出力する処理回路１０ｍを構成する。
【００３３】
ホール素子４０ａは、検出回路１０が設けられた回路基板に対して垂直、あるいは平行な方向の磁界に対して検出感度をもつホール素子であり、前述した外部磁界（回転磁界）の方向及び大きさに応じて検出信号を出力する。
【００３４】
ホール素子４０ｂは、検出回路１０が設けられた回路基板に対して垂直あるいは平行な方向の磁界に対して検出感度をもつホール素子であり、前述した外部磁界（回転磁界）の方向及び大きさに応じて検出信号を出力する。
【００３５】
増幅器４２ａはホール素子４０ａから出力された信号Ｓ４０ａを増幅する。
【００３６】
増幅器４２ｂは、ホール素子４０ｂから出力された信号Ｓ４０ｂを増幅する。
【００３７】
コンパレータ４４ａは、増幅器４２ａから出力された信号をパルス化して、すなわち所定の閾値Ｓ０と比較することで二値化して矩形波信号であるパルス信号Ｓ４４ａに変換する。閾値Ｓ０は、増幅器４２ａから出力された信号の値の範囲の中央値である。
【００３８】
コンパレータ４４ｂは、増幅器４２ｂから出力された信号をパルス化して、すなわち所定の閾値Ｓ０と比較することで二値化して矩形波信号であるパルス信号Ｓ４４ｂに変換する。閾値Ｓ０は、増幅器４２ｂから出力された信号の値の範囲の中央値である。増幅器４２ａ、４２ｂとコンパレータ４４ａ、４４ｂはホール素子４０ａ、４０ｂから出力された信号を処理してパルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂを出力する処理回路１０ｎを構成する。
【００３９】
ホール素子４０ａはホール素子４０ｂを９０°回転させた構成に一致する。別の表現では、ホール素子４０ｂはホール素子４０ａを９０°回転させた構成に一致する。ホール素子４０ａからコンパレータ４４ａを経て出力されたパルス信号と、ホール素子４０ｂからコンパレータ４４ｂを経て出力されたパルス信号の信号とは、９０°の位相差を有する。
【００４０】
レギュレータ６０ｂは、オシレータ（ＯＳＣ）８０ａと、ホール素子４０ａ、４０ｂと、処理回路１０ｎとに電位Ｖ１を供給する。
【００４１】
レギュレータ６０ｃは、オシレータ（ＯＳＣ）８０ｂに電位Ｖ２を供給する。電位Ｖ２は間欠動作モードにおいてホール素子４０ａ、４０ｂで用いられる。
【００４２】
レギュレータ６０ａは磁気抵抗素子１２と処理回路１０ｍとに電位ＶＳ、ＶＣ、Ｖ３を供給する。
【００４３】
演算回路７０は、角度検出回路７０ａと回転数検出回路７０ｂとオフセット温度特性補正回路７０ｃとゲイン温度特性補正回路７０ｄとを備える。オフセット温度特性補正回路７０ｃとゲイン温度特性補正回路７０ｄは温度特性補正回路７０ｐを構成する。
【００４４】
角度検出回路７０ａは、デジタル信号である信号ｓｉｎと、デジタル信号である信号ｃｏｓと、パルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂから、被測定磁石１４２の回転角を検出し信号Ｖｏｕｔを出力する。具体的には、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとに対してａｒｃｔａｎ演算を行う、すなわち信号ｃｏｓの値を信号ｓｉｎの値で除することで回転角を検出する。角度検出回路７０ａは検出された回転角を表す角度信号を出力する。
【００４５】
回転数検出回路７０ｂは、パルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂとから被測定磁石１４２が回転した回転数を後述の方法で検出して、計測した回転数を示す回転数情報を出力する。
【００４６】
オフセット温度特性補正回路７０ｃは、磁気抵抗素子１２の抵抗値のバラツキなどに起因して信号ｓｉｎあるいは信号ｃｏｓに生じるＤＣオフセットを後述の方法で補正する。
【００４７】
ゲイン温度特性補正回路７０ｄは、磁気抵抗素子１２の温度の変化に起因して信号ｓｉｎあるいは信号ｃｏｓに生じる振幅のオフセットを例えば以下の方法で補正する。すなわち、信号ｓｉｎあるいは信号ｃｏｓの温度に対する信号ｓｉｎあるいは信号ｃｏｓの振幅の変化を予め測定して測定値を得て、それらの測定値を検出回路１０内のメモリ８０ｃが保持する。温度センサ８０ｄから得られる温度に対応する温度情報に基づいて、メモリ８０ｃ内の測定値が読み出される。メモリ８０ｃから読み出された測定値が信号ｓｉｎあるいは信号ｃｏｓの振幅に重畳される。これにより信号ｓｉｎあるいは信号ｃｏｓに生じる振幅のオフセットが温度で補正される。
【００４８】
オシレータ８０ａは、検出回路１０で用いる内部クロックＳ８０ａを生成する。オシレータ８０ａで生成した内部クロックＳ８０ａは、磁気抵抗素子１２及びホール素子４０ａ、４０ｂでの検出に用いられる。
【００４９】
オシレータ８０ｂは、検出回路１０で用いる内部クロックＳ８０ｂを生成する。
【００５０】
オシレータ８０ｂが生成する内部クロックＳ８０ｂの周波数は、オシレータ８０ａが生成する内部クロックＳ８０ａの周波数よりも低い。
【００５１】
メモリ８０ｃは、回転数検出回路７０ｂで計測された回転数を示す回転数情報や、温度オフセットの補正に用いる測定値などを保存する。
【００５２】
図２Ａは磁気センサ１００を用いた回転検出装置１５０の模式図である。回転検出装置１５０は、磁気センサ１００と、被測定磁石１４２と、磁性体よりなる物体である被測定磁石１４２が取り付けられた回転軸１４４と、回転軸１４４を支持する軸受け１４６と、回転軸１４４を回転させるモータ１５８とを備える。
【００５３】
図２Ｂは、回転検出装置１５０を用いた制御システム５００の模式図である。制御システム５００は自動車５００ａに搭載されている。制御システム５００は、ステアリングホイール１５２と、ステアリングシャフト１５４と、トルクセンサ１５６と、モータ１５８と、磁気センサ１００と、ＥＣＵ（電子制御装置）１６０を備える。ＥＣＵ１６０はスイッチ１６０ａに接続されている。スイッチ１６０ａは自動車５００ａが移動しているときにオンとなり移動していないときにオフとなるイグニッションスイッチである。運転者が自動車５００ａの進む方向を切り替えるために、ステアリングホイール１５２を回転させると、連結されたステアリングシャフト１５４が回転と同方向に回転する。トルクセンサ１５６はステアリングホイール１５２の回転に伴う入力軸と出力軸との相対的な回転変位を検出し、回転変位に応じた電気信号をＥＣＵ１６０へと送信する。モータ１５８はステアリングホイール１５２とステアリングシャフト１５４を補助するためのモータであり、運転手が軽い力で自動車５００ａの方向を切り替えるためのアシストを行う。モータ１５８には磁気センサ１００が取り付けられ、磁気センサ１００はモータ１５８の回転角を検出することでモータ１５８を制御する。
【００５４】
上述のように、回転検出装置１５０の磁気センサ１００は、磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄを有するブリッジ回路ＷＢ１と、ブリッジ回路ＷＢ１の中点（接続点１２ａｃ）に接続された増幅器１４ａと、ブリッジ回路ＷＢ１の中点（接続点１２ｂｄ）に接続された増幅器１４ｂと、増幅器１４ａ、１４ｂに接続された差動増幅器１６ａと、増幅器１４ａ、１４ｂに接続されたオフセット調整回路１５と、差動増幅器１６ａに接続されたゲイン調整回路１７とを備える。
【００５５】
アナログデジタル変換器１８ａが、増幅器１４ａ、１４ｂに接続されていてもよい。
【００５６】
回転検出装置１５０の磁気センサ１００は、磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄを有するブリッジ回路ＷＢ１と、磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈを有するブリッジ回路ＷＢ２と、ブリッジ回路ＷＢ１の中点（接続点１２ａｃ）に接続された増幅器１４ａと、ブリッジ回路ＷＢ１の中点（接続点１２ｂｄ）に接続された増幅器１４ｂと、ブリッジ回路ＷＢ２の中点（接続点１２ｅｇ）に接続された増幅器１４ｄと、ブリッジ回路の中点（接続点１２ｆｈ）に接続された増幅器１４ｃと、増幅器１４ａ、１４ｂに接続された差動増幅器１６ａと、増幅器１４ｄ、１４ｃに接続された差動増幅器１６ｂと、増幅器１４ａ〜１４ｄに接続されたオフセット調整回路１５と、差動増幅器１６ａ、１６ｂに接続されたゲイン調整回路１７とを備える。
【００５７】
アナログデジタル（ＡＤ）変換器１８ａが差動増幅器１６ａを介して増幅器１４ａ、１４ｂに接続されていてもよく、ＡＤ変換器１８ｂが差動増幅器１６ｂを介して増幅器１４ｃと増幅器１４ｄに接続されていてもよい。
【００５８】
磁気抵抗素子１２を有するブリッジ回路ＷＢ１を備えた回転検出装置１５０において、ブリッジ回路ＷＢ１の出力のオフセットを補正する。オフセットを補正した上記出力を増幅することにより、オフセットを補正した上記出力の振幅を補正する。
【００５９】
上記補正において、補正した振幅を有する上記出力をデジタル信号に変換してもよい。
【００６０】
図３は実施の形態における磁気センサ１００の動作のフローチャートである。図３は、イグニッションスイッチであるスイッチ１６０ａがオンである間において磁気センサ１００がステアリングの動きを検出する動作を示す。
【００６１】
まず、磁気センサ１００が起動した後（Ｓ３００）、スイッチ１６０ａがオンである場合には（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、磁気センサ１００は回転角を検出する。スイッチ１６０ａがオンである場合には（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、磁気センサ１００は磁気抵抗素子１２の出力する信号から回転角を検出する（Ｓ３０２）。磁気センサ１００では、１回転すなわち３６０°を４つの象限に等角度間隔すなわち９０°で分割して回転角を区別する。４つの象限のうちステップＳ３０２で検出された回転角の象限をホール素子４０ａ、４０ｂの出力する信号により判別しかつ回転数をホール素子４０ａ、４０ｂの出力する信号により検知する（Ｓ３０３）。以上の演算（Ｓ３０２、Ｓ３０３）により得られた回転角と回転数が磁気センサ１００から外部に送信される。
【００６２】
図４は実施の形態の磁気センサ１００の別の動作を示すフローチャートであり、スイッチ１６０ａがオフの間において磁気センサ１００がステアリングの動きを検出する動作を示す。
【００６３】
まず、スイッチ１６０ａがオフである時点ｔｐ１に制御システム５００から制御命令信号が磁気センサ１００に入力される（Ｓ４０１）。制御命令信号が入力されると磁気センサ１００は間欠動作モードに移行する（Ｓ４０２）。演算回路７０は、ステップＳ４０２で間欠動作モードに移行すると、間欠動作モードに移行する前の最終の絶対角である回転数を示す回転数情報（絶対角情報）を検出して保持する（Ｓ４０３）。ステップＳ４０３で絶対角情報を保持すると、演算回路７０は磁気抵抗素子１２と処理回路１０ｍへの電源の供給を停止してスリープさせる（Ｓ４０４）。その後、演算回路７０は、ホール素子４０ａ、４０ｂの出力する信号を用いて被測定磁石１４２の回転数のみを検出する（Ｓ４０５）。演算回路７０は、ステップＳ４０５で検出した回転数を示す回転数情報をメモリ８０ｃに保持する（Ｓ４０６）。その後、スイッチ１６０ａがオフである場合には（Ｓ４０７：ＮＯ）、ステップＳ４０５、Ｓ４０６において、演算回路７０はホール素子４０ａ、４０ｂの出力する信号を用いて被測定磁石１４２の回転数のみを検出してメモリ８０ｃに保持する。このように、スイッチ１６０ａがオフである場合には（Ｓ４０７：ＮＯ）、所定時間ごとにステップＳ４０５、Ｓ４０６において、演算回路７０はホール素子４０ａ、４０ｂの出力する信号を用いて被測定磁石１４２の回転数のみを検出してメモリ８０ｃに保持する。時点ｔｐ１の後でステップＳ４０７においてスイッチ１６０ａがオンである場合に（Ｓ４０７：ＹＥＳ）、スイッチ１６０ａがオンとなる時点ｔｐ２に制御システム５００から制御命令信号が磁気センサ１００に入力される（Ｓ４０８）。磁気センサ１００は、制御命令信号を受けて通常モードに移行する（Ｓ４０９）。ステップＳ４０９において通常モードに移行すると、演算回路７０は磁気抵抗素子１２の出力する信号を用いて被測定磁石１４２の回転角度を検出し（Ｓ４１０），ホール素子４０ａ、４０ｂの出力する信号を用いて被測定磁石１４２の検出された回転角度の象限を検出する（Ｓ４１１）。その後、演算回路７０は、回転角度と回転角度の象限との検出結果である回転数情報とステップＳ４０２で保持した間欠動作モードが開始された時に保持した最終の回転数を示す絶対角情報とを同時に外部に出力する。なお、「同時」とは、２つの出力が完全に同じ時間に出力されるという意味に限定して解釈されず、実質的に同じ時間に出力される場合を含む。このように、間欠動作モードでは、磁気抵抗素子１２や処理回路１０ｍが一時的に動作していないので、消費電力を低くすることができる。
【００６４】
なお、間欠動作モードにおいては、オシレータ８０ｂが生成する内部クロックＳ８０ｂが、検出回路１０の各種動作に用いられる。間欠動作モードでの動作の周期に合わせて内部クロックＳ８０ｂの周波数が決められている。内部クロックＳ８０ｂによる動作は消費電力の低減で高効率である。また、２つのオシレータ８０ａ、８０ｂを用いることでオシレータ８０ａ、８０ｂを相互に監視（診断）することができる。
【００６５】
回転検出装置１５０は、スイッチ１６０ａと共に用いられて、磁性体である被測定磁石１４２が取付けられた回転軸１４４の回転を検出する。回転検出装置１５０は、磁性体（被測定磁石１４２）の変位に関する信号（信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓ）を出力する磁気抵抗素子１２と、磁性体（被測定磁石１４２）と対向する位置に配置され、磁性体（被測定磁石１４２）の変位に関する信号（信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂ）を出力するホール素子４０ａ（４０ｂ）と、上記信号（信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓ）と上記信号（信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂ）が入力される検出回路１０とを備える。検出回路１０は、スイッチ１６０ａがオンのときに上記信号（信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓ）を出力するように構成されている。検出回路１０は、スイッチ１６０ａがオフである時点ｔｐ１に上記信号（信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂ）から回転軸１４４の回転数に対応する回転数情報を検出するように構成されている。検出回路１０は回転数情報を保持するように構成されている。検出回路１０は、時点ｔｐ１の後でスイッチ１６０ａがオンとなる時点ｔｐ２に保持された回転数情報を出力するように構成されている。
【００６６】
検出回路１０は、ホール素子４０ａの出力をパルス化したパルス信号Ｓ４４ａとホール素子４０ｂの出力をパルス化したパルス信号Ｓ４４ｂとを用いて回転数情報を検出してもよい。
【００６７】
検出回路１０は、時点ｔｐ２に、磁気抵抗素子１２から出力される上記信号（信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓ）を用いて磁性体（被測定磁石１４２）の角度を表す絶対角情報を検出してもよい。この場合、検出回路１０は、保持された回転数情報と絶対角情報とを同時に出力するように構成されている。
【００６８】
検出回路１０は、内部クロックＳ８０ａを生成するためのオシレータ８０ａと、内部クロックＳ８０ａと異なる周波数を有する内部クロックＳ８０ｂを生成するオシレータ８０ｂとを有していてもよい。
【００６９】
検出回路１０は、スイッチ１６０ａがオフのときにはオシレータ８０ａへの通電を停止し、オシレータ８０ｂへの通電を継続するように構成されていてもよい。
【００７０】
検出回路１０は、オシレータ８０ａに電位Ｖ１を供給するレギュレータ６０ｂと、オシレータ８０ｂに電位Ｖ２を供給するレギュレータ６０ｃとをさらに有していてもよい。
【００７１】
検出回路１０は、磁気抵抗素子１２に電位ＶＳ（ＶＣ）を供給するレギュレータ６０ａをさらに有していてもよい。
【００７２】
レギュレータ６０ｂは、ホール素子４０ａ（４０ｂ）とオシレータ８０ａとに電位Ｖ１を供給する。
【００７３】
内部クロックＳ８０ｂの周波数は内部クロックＳ８０ａの周波数よりも低くてもよい。
【００７４】
回転検出装置１５０（磁気センサ１００）は、磁気抵抗素子１２と、ホール素子４０ａ（４０ｂ）と、磁気抵抗素子１２からの信号とホール素子４０ａ（４０ｂ）からの信号とが入力される検出回路１０とを備える。検出回路１０は、内部クロックＳ８０ａを生成するオシレータ８０ａと、オシレータ８０ａに電位Ｖ１を供給するレギュレータ６０ｂと、内部クロックＳ８０ｂを生成するオシレータ８０ｂと、オシレータ８０ｂに電位Ｖ２を供給するレギュレータ６０ｃと、磁気抵抗素子１２に電位ＶＳ（ＶＣ）を供給するレギュレータ６０ａとを有する。
【００７５】
レギュレータ６０ｂは、ホール素子４０ａ（４０ｂ）とオシレータ８０ａとに電位Ｖ１を供給してもよい。
【００７６】
検出回路１０は、内部クロックＳ８０ａを用いて磁気抵抗素子１２からの信号とホール素子４０ａ（４０ｂ）からの信号とを処理してもよい。検出回路１０は、内部クロックＳ８０ｂを用いてホール素子４０ａ（４０ｂ）からの信号を処理してもよい。
【００７７】
回転検出装置１５０は、磁気抵抗素子１２と、ホール素子４０ａ（４０ｂ）と、磁気抵抗素子１２からの信号とホール素子４０ａ（４０ｂ）からの信号とが入力される検出回路１０とを備える。検出回路１０は、内部クロックＳ８０ａを生成するためのオシレータ８０ａと、内部クロックＳ８０ａと異なる周波数を有する内部クロックＳ８０ｂを生成するオシレータ８０ｂとを有する。
【００７８】
図５は磁気センサ１００のホール素子４０ａ、４０ｂにより被測定磁石１４２の回転角を検出する動作を示し、ホール素子４０ａ、４０ｂの出力する信号Ｓ４０ａ、Ｓ４０ｂを示す。図５において、縦軸は信号Ｓ４０ａ、Ｓ４０ｂの値を示し、横軸は被測定磁石１４２の回転角を示す。図５は、被測定磁石１４２の回転角の象限を併せて示す。被測定磁石１４２の回転角の０°〜９０°の値が第１象限の値であり、被測定磁石１４２の回転角の９０°〜１８０°の値が第２象限の値であり、被測定磁石１４２の回転角の１８０°〜２７０°の値が第３象限の値であり、被測定磁石１４２の回転角の２７０°〜３６０°の値が第４象限の値である。
【００７９】
磁気抵抗素子では被測定磁石の回転角θの２倍の角度の正弦と余弦の波形を有する信号が得られる。したがって、磁気抵抗素子のみを備える磁気センサでは１８０°の角度範囲しか検出できない。このような磁気センサでは、例えば９０°と２７０°が同じ信号に対応して互いに判別できない。
【００８０】
一方で、一般にホール素子では、図５に示すように、被検出部材の回転角θの正弦と余弦の波形を有する信号が得られる。この為、ホール素子を備える磁気センサでは３６０°まで検出できる。
【００８１】
本実施の形態の磁気センサ１００は、磁気抵抗素子とホール素子とを併用することによって被測定磁石１４２の回転角を０°〜３６０°で検出する。
【００８２】
図６は、スイッチ１６０ａがオフの間において検出回路１０の各磁気抵抗素子が被測定磁石１４２の回転角を検出する動作を示し、ブリッジ回路ＷＢ１の出力する信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−と、ブリッジ回路ＷＢ２の出力する信号ｃｏｓ＋と信号ｃｏｓ−と、差動増幅器１６ａ、１６ｂに接続されたＡＤ変換器１８ａ、１８ｂがそれぞれ出力する信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとを示す。図６において、縦軸は各信号の値を示し、横軸は被測定磁石１４２の回転角を示す。図６は、角度検出回路７０ａの出力する角度信号Ｓ７０ａとコンパレータ４４ａ、４４ｂの出力するパルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂと、被測定磁石１４２の回転角θの象限とをさらに示す。
【００８３】
コンパレータ４４ａ、４４ｂは、ホール素子４０ａ、４０ｂからの信号を所定の閾値Ｓ０と比較して二値化することでパルス化してパルス信号Ｓ４４ａ、４４ｂを生成する。パルス信号Ｓ４４ａ、４４ｂは、信号Ｓ４０ａ、Ｓ４０ｂの値が閾値Ｓ０以上であるときに能動レベルであるハイレベルの値を有し、閾値Ｓ０より小さいときに非能動レベルであるローレベルの値を有する。
【００８４】
パルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂは、象限の判別に使用する為、１回転で１つのパルスを有して１回転で４つ計数できるように構成されている。具体的には、パルス信号Ｓ４４ａの立上りと立下りとの時に、パルス信号Ｓ４４ｂの状態に応じてパルス信号Ｓ４４ａまたはパルス信号Ｓ４４ｂの数を計数する。以下、被測定磁石１４２の回転数の計算方法を説明する。
【００８５】
実施の形態では、パルス信号Ｓ４４ａの値は、回転角θの０°から４５°までの範囲と２２５°から３６０°までの範囲でハイレベルであり、回転角θの４５°から２２５°までの範囲ではローレベルである。パルス信号Ｓ４４ｂの値は、回転角θの０°から１３５°までの範囲と３１５°から３６０°までの範囲でハイレベルであり、回転角θの１３５°から３１５°までの範囲ではローレベルである。このように、被測定磁石１４２が正転方向Ｄｆで回転している状態では、４５°の回転角θでパルス信号Ｓ４４ａが立ち下がり、２２５°の回転角θでパルス信号Ｓ４４ａが立ち上がる。同様に、被測定磁石１４２が正転方向Ｄｆで回転している状態では、１３５°の回転角θでパルス信号Ｓ４４ｂが立ち下がり、３１５°の回転角θでパルス信号Ｓ４４ｂが立ち上がる。一方、被測定磁石１４２が反転方向Ｄｒで回転している状態では、４５°の回転角θでパルス信号Ｓ４４ａが立ち上がり、２２５°の回転角θでパルス信号Ｓ４４ａが立ち下がる。同様に、被測定磁石１４２が反転方向Ｄｒで回転している状態では、１３５°の回転角θでパルス信号Ｓ４４ｂが立ち上がり、３１５°の回転角θでパルス信号Ｓ４４ｂが立ち下がる。したがって、回転数検出回路７０ｂは、パルス信号Ｓ４４ａの値が変化する角度である４５°と２２５°に回転角θがなったときに回転方向を判定する。
【００８６】
被測定磁石１４２は正転方向Ｄｆと、正転方向の逆の反転方向Ｄｒとの２つの方向に回転する。演算回路７０の回転数検出回路７０ｂは、パルス信号Ｓ４４ａの値が変化したときに、パルス信号Ｓ４４ａの値の遷移とパルス信号Ｓ４４ｂの値に基づいて被測定磁石１４２の回転の方向と回転の数とを検出する。
【００８７】
具体的には実施の形態では、回転数検出回路７０ｂは、パルス信号Ｓ４４ａがローレベルからハイレベルに変化して立上った時にパルス信号Ｓ４４ｂがローレベルであり、引き続きパルス信号Ｓ４４ａがハイレベルからローレベルに変化して立ち下がった時にパルス信号Ｓ４４ｂがハイレベルであり、引き続きパルス信号Ｓ４４ａが立上った時にパルス信号Ｓ４４ｂがローレベルである場合に、被測定磁石１４２が正転方向Ｄｆに１回だけ回転したことを検出する。
【００８８】
回転数検出回路７０ｂは、パルス信号Ｓ４４ａが立上った時にパルス信号Ｓ４４ｂがハイレベルであり、引き続きパルス信号Ｓ４４ａが立下がった時にパルス信号Ｓ４４ｂがローレベルであり、引き続きパルス信号Ｓ４４ａが立上った時にパルス信号Ｓ４４ｂがハイレベルである場合に、被測定磁石１４２が反転方向Ｄｒに１回だけ回転したことを検出する。
【００８９】
この構成により、スイッチ１６０ａがオフの間に動いたモータ１５８と被測定磁石１４２の回転角を、再びスイッチ１６０ａがオンになった時に高精度、低電力で検出することができる。
【００９０】
磁気センサ１００の演算回路７０は、磁気抵抗素子１２から処理回路１０ｍを介して出力される信号ｓｉｎと信号ｃｏｓを補正する為のオートキャリブレーションモードであるアクティブ補正モードと温度特性補正モードであるパッシブ補正モードとを有する。
【００９１】
まず、パッシブ補正モードの動作について説明する。
【００９２】
メモリ８０ｃは、磁気抵抗素子１２から処理回路１０ｍを介して出力される信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓのそれぞれのオフセットと温度との関係式を保持する。実施の形態では、メモリ８０ｃは、信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓのそれぞれのオフセットと温度との関係を近似する多項式関数の係数を保存している。また、メモリ８０ｃは、デジタル信号に変換された信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓ信号のそれぞれの振幅と温度との関係式を保存する。実施の形態では、メモリ８０ｃは、デジタル信号に変換された信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓ信号のそれぞれの振幅と温度との関係を近似する多項式関数の係数を保存している。
【００９３】
温度センサ８０ｄは温度に応じたデジタル信号である温度情報を出力する。オフセット温度特性補正回路７０ｃは、温度センサ８０ｄから入力される温度情報と、メモリ８０ｃに保存されているオフセットと温度との関係の関数の係数とを用いて演算処理することで、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓのオフセットの温度に依存する変化を補正する。
【００９４】
ゲイン温度特性補正回路７０ｄは、温度センサ８０ｄから入力される温度情報と、メモリ８０ｃに保存されている振幅と温度との関係の関数の係数とを用いて演算処理することで、信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓの振幅の温度に依存する変化を補正する。
【００９５】
次に、アクティブ補正モードについて説明する。
【００９６】
アクティブ補正モードでは、自動補正回路７０ｅは、被測定磁石１４２が１回転するごとに、磁気抵抗素子１２から処理回路１０ｍを介して出力される信号ｓｉｎと信号ｃｏｓのオフセット及び振幅の補正に用いる補正値を生成しかつ更新する。更新された補正値を用いて信号ｓｉｎと信号ｃｏｓが常に一定の中点と一定の振幅を有するように信号ｓｉｎと信号ｃｏｓが補正される。
【００９７】
図７Ａは検出回路１０のアクティブ補正モードの動作を示す。
【００９８】
演算回路７０はアクティブ補正モードであるか否かを判定する（Ｓ７０２）。アクティブ補正モードでは（Ｓ７０２：Ｙｅｓ）、演算回路７０の自動補正回路７０ｅは磁気抵抗素子１２から処理回路１０ｍを介して出力された信号ｓｉｎの最大値Ｖｍａｘ１と最小値Ｖｍｉｎ１と、信号ｃｏｓの最大値Ｖｍａｘ２と最小値Ｖｍｉｎ２とを保持する（Ｓ７０３）。その後、自動補正回路７０ｅは、被測定磁石１４２が１回転したか否かを判定する（Ｓ７０４）。ステップＳ７０４で被測定磁石１４２が１回転したと判定した場合（Ｓ７０４：Ｙｅｓ）、自動補正回路７０ｅは（Ｖｍａｘ１＋Ｖｍｉｎ１）／２の演算を行って信号ｓｉｎのオフセットを補正する補正値を生成して更新し、（Ｖｍａｘ２＋Ｖｍｉｎ２）／２の演算を行って信号ｃｏｓのオフセットを補正する補正値を生成して更新する。同時に自動補正回路７０ｅは、（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）の演算を行って信号ｓｉｎの振幅を補正する補正値を生成して更新し、（Ｖｍａｘ２−Ｖｍｉｎ２）の演算を行って信号ｃｏｓの振幅を補正する補正値を生成して更新する（Ｓ７０５）。その後、保持した最大値Ｖｍａｘ１、Ｖｍａｘ２と最小値Ｖｍｉｎ１、Ｖｍｉｎ２の値を０にリセットする（Ｓ７０６）。その後、ステップＳ７０２で演算回路７０はアクティブ補正モードであるか否かを判定する。
【００９９】
次の１回転が完了するまでの間、更新されたオフセットと振幅の値に基いて信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとを補正する。
【０１００】
ステップＳ７０４で被測定磁石１４２が１回転したと判定しない場合（Ｓ７０４：Ｎｏ）、ステップＳ７０２で演算回路７０はアクティブ補正モードであるか否かを判定する。アクティブ補正モードでは（Ｓ７０２：Ｙｅｓ）、自動補正回路７０ｅは、次の１回転が完了するまでの間、最大値Ｖｍａｘ１、Ｖｍａ２と最小値Ｖｍｉｎ１、Ｖｍｉｎ２を保持し続け、以降ステップＳ７０３と同じ動作を繰り返し、自動補正回路７０ｅは、次の１回転が完了するまでの間１回転での最大値Ｖｍａｘ１、Ｖｍａ２と最小値Ｖｍｉｎ１、Ｖｍｉｎ２を保持し続ける。
【０１０１】
アクティブ補正モードでなければ（Ｓ７０２：Ｎｏ）、演算回路７０は図７Ａに示す処理は行わない。
【０１０２】
なお、回転数検出回路７０ｂは被測定磁石１４２が１回転したか否かを、角度検出回路７０ａが出力する回転角θの値が３６０°から０°にジャンプするとき（正転方向Ｄｆ）と、回転角θの値が０°から３６０°にジャンプするとき（反転方向Ｄｒ）とに上記のパルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂに基づいて前述の方法で判定する。回転の方向（正転方向Ｄｆ／反転方向Ｄｒ）が前回の判定と異なる場合には、回転数検出回路７０ｂはその回転を１回転とみなさず、自動補正回路７０ｅは信号ｓｉｎと信号ｃｏｓのオフセットと振幅の補正値を更新しない。この動作を以下に詳述する。
【０１０３】
図７Ｂと図７Ｃは回転数検出回路７０ｂが検出した回転角θをアクティブ補正モードで補正する動作を説明する概念図である。図７Ａと図７Ｂにおいて、縦軸は角度検出回路７０ａで演算された被測定磁石１４２の回転角θの値を示し、横軸は時間を示す。
【０１０４】
図７Ａに示す動作では、被測定磁石１４２は時点ｔ０の前から時点ｔ１３の後に亘って正転方向Ｄｆに回転している。この回転に応じて回転数検出回路７０ｂから出力される回転角θは時点ｔ０では増加して時点ｔ１１で３６０°に至って０°にジャンプして増加し始める。回転角θは時点ｔ１１で０°から増加し始めて、時点ｔ１２で３６０°に至って０°にジャンプして再び増加し始める。回転角θは時点ｔ１２で０°から増加し始めて、時点ｔ１３で３６０°に至って０°にジャンプして再び増加し始める。前述のように、回転数検出回路７０ｂは、パルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂに基づいて、時点ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３のそれぞれの前において被測定磁石１４２が正転方向Ｄｆに１回転したと判定する。回転方向の前回の判定と同じ正転方向Ｄｆに被測定磁石１４２が回転した判定して、時点ｔ１２、ｔ１３において自動補正回路７０ｅは信号ｓｉｎと信号ｃｏｓのそれぞれのオフセットの補正値と振幅の補正値とを更新する。回転方向が判定されていない時点ｔ１１において自動補正回路７０ｅは信号ｓｉｎと信号ｃｏｓのそれぞれのオフセットの補正値と振幅の補正値とは更新しない。
【０１０５】
同様に、前回判定された回転方向が反転であり、今回判定された回転方向が反転方向である場合は、被測定磁石１４２が１回転したとみなし、自動補正回路７０ｅは補正値を更新する。
【０１０６】
図７Ｂに示す動作では、被測定磁石１４２は時点ｔ０の前から時点ｔ２１を経過して時点ｔ２１ｐまで正転方向Ｄｆに回転し、時点ｔ２１ｐから時点ｔ２２、ｔ２３を経過して時点ｔ２３ｐまで反転方向Ｄｒに回転し、時点ｔ２３ｐから時点ｔ２４の後に亘って正転方向Ｄｆに回転する。このように、この動作では、被測定磁石１４２ｎ回転する回転方向は時点ｔ２１ｐ、ｔ２３ｐで変わっている。この回転に応じて回転数検出回路７０ｂから出力される回転角θは時点ｔ０では増加して時点ｔ２１で３６０°に至って０°にジャンプして増加し始める。回転角θは時点ｔ２１で０°から増加し始めて、時点ｔ２１ｐで１８０°に至って１８０°から減少し始める。回転角θは時点ｔ２１ｐで１８０°から減少し始めて、時点ｔ２２で０°に至って３６０°にジャンプして再び減少し始める。回転角θは時点ｔ２２で３６０°から増加し始めて、時点ｔ２３で０°に至って３６０°にジャンプして再び減少し始める。回転角θは時点ｔ２３で３６０°から減少し始めて、時点ｔ２３ｐで２７０°に至って２７０から増加し始める。回転角θは時点ｔ２３ｐで２７０°から増加し始めて、時点ｔ２４で３６０°に至って０°にジャンプして再び増加し始める。前述のように、回転数検出回路７０ｂは、パルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂに基づいて、時点ｔ２２、ｔ２３のそれぞれの前において被測定磁石１４２が反転方向Ｄｒに１回転したと判定する。回転方向の前回の判定と同じ反転方向Ｄｒに被測定磁石１４２が回転した判定して、時点ｔ２３において自動補正回路７０ｅは信号ｓｉｎと信号ｃｏｓのそれぞれのオフセットの補正値と振幅の補正値とを更新する。
【０１０７】
図７Ｂに示すように、前回の時点ｔ２１で回転方向が正転方向Ｄｆであり、今回の時点ｔ２２で回転方向が反転方向Ｄｒである場合は、被測定磁石１４２は１回転しているとみなさず、自動補正回路７０ｅは補正値を更新しない。
【０１０８】
その後、前回の時点ｔ２２で回転方向が反転方向Ｄｒであり、今回の時点ｔ２３で回転方向が反転方向Ｄｒである場合は、被測定磁石１４２は１回転しているとみなし、自動補正回路７０ｅは補正値を更新する。
【０１０９】
その後、前回の時点ｔ２３で回転方向が反転方向であり、今回の時点ｔ２４で回転方向が正転方向Ｄｆである場合は、被測定磁石１４２は１回転したととみなさず、自動補正回路７０ｅは補正値を更新しない。
【０１１０】
なお、自動補正回路７０ｅは補正値を更新しない場合は、補正値を生成しなくてもよい。
【０１１１】
この構成により、磁気抵抗素子１２の信号ｓｉｎと信号ｃｏｓのオフセットと振幅に経時的に変化した場合でも補正値を更新することにより、オフセットと振幅に常に一定にすることができる。同時に、被測定磁石１４２が正転方向Ｄｆと反転方向Ｄｒの両方向に回転する場合にあっても、正確にオフセットを更新することができる。
【０１１２】
なお、磁気センサ１００がアクティブ補正モードで動作している状態ではパッシブ補正モードで動作せず、パッシブ補正モードで動作している状態ではアクティブ補正モードで動作していないことが好ましい。別の表現では、磁気センサ１００は、アクティブ補正モードとパッシブ補正モードとを切り替えて動作する。この構成により、アクティブ補正モードで動作している状態では、温度特性も含めた全ての経時的な変化に対して信号ｓｉｎと信号ｃｏｓが補正されるので、パッシブ補正モードで動作していなくてもよい。一方で、アクティブ補正モードでは被測定磁石１４２が１回転されるまで補正値が更新されないので、被測定磁石１４２が１回転しない場合、被測定磁石１４２が１回転する間にオフセットと振幅が大きく変化する場合には、磁気センサ１００はアクティブ補正モードよりもパッシブ補正モードで動作することが望ましい。
【０１１３】
なお、アクティブ補正モードでは、信号のオフセットと振幅の両方を補正するがオフセットと振幅の少なくとも１つを補正してもよく、即ち、オフセットだけを補正してもよく、あるいはゲインだけを補正してもよい。
【０１１４】
なお、アクティブ補正モードとパッシブ補正モードの説明において、磁気抵抗素子１２からの信号ｓｉｎと信号ｃｏｓを補正するがこれに限らない。磁気抵抗素子１２は、被測定磁石１４２からの磁界を検知して、被測定磁石１４２の回転に応じて信号ｓｉｎと信号ｃｏｓを出力する磁気検出素子である限り、磁気抵抗材料より形成されていなくてもよい。すなわち、アクティブ補正モードとパッシブ補正モードは、磁気検出素子の信号ｓｉｎと信号ｃｏｓの補正に用いることができる。
【０１１５】
上述のように、物体（被測定磁石１４２）の回転を検出する回転検出装置１５０（磁気センサ１００）は、信号ｓｉｎを出力する磁気検出素子（磁気抵抗素子１２ａ、１２ｃ）と、信号ｃｏｓを出力する磁気検出素子（磁気抵抗素子１２ｅ、１２ｆ）と、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとが入力される検出回路１０とを備える。検出回路１０は、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとを補正するための補正値の生成と更新を行う自動補正回路７０ｅを有する。自動補正回路７０ｅは、物体（被測定磁石１４２）の回転の方向が正転方向Ｄｆから反転方向Ｄｒに変化する場合と物体（被測定磁石１４２）の回転の方向が反転方向Ｄｒから正転方向Ｄｆに変化する場合との少なくとも１つの場合に補正値の生成又は更新を停止するように構成されている。
【０１１６】
検出回路１０は、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとから物体（被測定磁石１４２）の回転角度を示す角度信号を出力する角度検出回路７０ａをさらに有してもよい。この場合、角度信号が示す角度が３６０°から０°に変化する回転の方向が正転方向Ｄｆであり、角度信号が示す角度が０°から３６０°に変化する回転の方向が反転方向Ｄｒである。
【０１１７】
信号ｓｉｎは正弦波信号であり、信号ｃｏｓは正弦波信号である。検出回路１０は、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとにａｒｃｔａｎ演算を行うことにより角度信号を得る角度検出回路７０ａをさらに有していてもよい。この場合、角度信号の示す角度が３６０°から０°に変化する方向が正転方向Ｄｆであり、角度が０°から３６０°に変化する方向が反転方向Ｄｒである。
【０１１８】
検出回路１０は、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとのそれぞれの振幅とオフセットとの少なくとも１つを温度に応じて補正する温度特性補正回路７０ｐをさらに有していてもよい。この場合、検出回路１０は、温度特性補正回路７０ｐによらず自動補正回路７０ｅにより信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとを補正するアクティブ補正モードと、自動補正回路７０ｅによらず温度特性補正回路７０ｐにより信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとを補正するパッシブ補正モードとを有する。検出回路１０は、アクティブ補正モードとパッシブ補正モードとが切り替えできるように構成されている。
【０１１９】
検出回路１０は、温度を検出する温度センサ８０ｄと、温度の複数の値にそれぞれ対応する信号ｓｉｎのオフセットの複数の値を保持するメモリ８０ｃとをさらに有していてもよい。この場合、温度特性補正回路７０ｐは、保持された複数の値のうちの検出された温度の値に対応する値を信号ｓｉｎに重畳する。
【０１２０】
メモリ８０ｃは、温度の複数の値にそれぞれ対応する差動信号のオフセットに関する複数の値を保持してもよい。この場合、温度特性補正回路７０ｐは、保持された複数の値のうち検出された温度に対応する値を信号ｓｉｎに重畳する。
【０１２１】
メモリ８０ｃは、温度の複数の値にそれぞれ対応する信号ｓｉｎの振幅に関する複数の値を保持してもよい。この場合、温度特性補正回路７０ｐは、保持された複数の値のうち検出された温度に対応する値を信号ｓｉｎに重畳する。
【０１２２】
メモリ８０ｃは、温度の複数の値にそれぞれ対応する差動信号の振幅に関する複数の値を保持してもよい。この場合、温度特性補正回路７０ｐは、保持された複数の値のうち検出された温度に対応する値を信号ｓｉｎに重畳する。
【０１２３】
磁気検出素子（磁気抵抗素子１２ａ、１２ｃ）と磁気検出素子（磁気抵抗素子１２ｅ、１２ｆ）は磁気抵抗材料を含んでいてもよい。
【０１２４】
物体（被測定磁石１４２）の回転を検出する回転検出装置１５０（磁気センサ１００）は、信号ｓｉｎを出力する磁気検出素子（磁気抵抗素子１２ａ、１２ｃ）と、信号ｃｏｓを出力する磁気検出素子（磁気抵抗素子１２ｅ、１２ｆ）と、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとが入力される検出回路１０とを備える。検出回路１０は、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとのそれぞれ振幅とオフセットの少なくとも１つを温度に応じて補正する温度特性補正回路７０ｐと、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓを補正する補正値の生成と更新を行う自動補正回路７０ｅとを有する。
【０１２５】
検出回路１０は、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとに基づき、物体（被測定磁石１４２）の角度を示す角度信号を出力する角度検出回路７０ａをさらに有していてもよい。
【０１２６】
角度信号が示す角度が３６０°から０°に変化した後に３６０°から０°に再度変化した場合、または角度信号が示す角度が０°から３６０°に変化した後に３６０°から０°に再度変化した場合に、自動補正回路７０ｅは補正値の生成と更新の少なくとも一方を行ってもよい。
【０１２７】
温度特性補正回路７０ｐが動作している場合には自動補正回路７０ｅは動作しなくてもよい。
【０１２８】
磁気検出素子（磁気抵抗素子１２ａ、１２ｃ）と、磁気検出素子（磁気抵抗素子１２ｅ、１２ｆ）とを備えた、物体（被測定磁石１４２）の回転を検出する回転検出装置１５０は以下の方法で補正する。物体（被測定磁石１４２）の回転に応じて磁気検出素子（磁気抵抗素子１２ａ、１２ｃ）と磁気検出素子（磁気抵抗素子１２ｅ、１２ｆ）とから信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとをそれぞれ得る。信号ｓｉｎと信号ｃｏｓと補正する補正値を生成してかつ更新する。物体（被測定磁石１４２）の回転の方向が正転方向Ｄｆから反転方向Ｄｒに変化したことまたは物体（被測定磁石１４２）の回転の方向が反転方向Ｄｒから正転方向Ｄｆに変化したことを検出する。物体（被測定磁石１４２）の回転の方向が正転方向Ｄｆから反転方向Ｄｒに変化したことまたは物体（被測定磁石１４２）の回転の方向が反転方向Ｄｒから正転方向Ｄｆに変化したことを検出した場合に補正値を生成してかつ更新する上記動作を停止する。
【０１２９】
信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとから物体（被測定磁石１４２）の角度を示す角度信号を得てもよい。この場合、角度信号が示す角度が３６０°から０°に変化する方向を正転方向Ｄｆと定義し、角度が０°から３６０°に変化する方向を反転方向Ｄｒと定義する。
【０１３０】
図８は実施の形態の他の磁気センサ１００ａのブロック図である。図８において、図１Ａと図１Ｂに示す磁気センサ１００と同じ部分には同じ参照番号を付す。磁気センサ１００ａは、図１Ａに示す磁気センサ１００の検出回路１０の代わりに基板１０ｐに搭載された検出回路１０ａを備える。検出回路１０ａは、診断回路９０、９１とスイッチ１１０ａ、１１０ｂと抵抗１１２ａ、１１２ｂをさらに有する。
【０１３１】
磁気抵抗素子１２ａの端１２ａ−２と磁気抵抗素子１２ｂの端１２ｂ−１とは電位ＶＳに接続される（図１Ｂ参照）。磁気抵抗素子１２ｃの端１２ｃ−２と磁気抵抗素子１２ｄの端１２ｄ−１とはグランドＧＮＤに接続される（図１Ｂ参照）。磁気抵抗素子１２ａの端１２ａ−１は配線１００ａ１を介して検出回路１０ａと接続される。磁気抵抗素子１２ｂの端１２ｂ−２は配線１００ａ２を介して検出回路１０ａと接続される。磁気抵抗素子１２ｃの端１２ｃ−１は配線１００ａ３を介して検出回路１０ａと接続される。磁気抵抗素子１２ｄの端１２ｄ−２は配線１００ａ４を介して検出回路１０ａと接続される。
【０１３２】
検出回路１０ａの内部において配線１００ａ１、１００ａ３は接続点１２ａｃ１で接続されている。検出回路１０ａの内部において、磁気抵抗素子１２ａの端１２ａ−１と磁気抵抗素子１２ｃの端１２ｃ−１とが配線１００ａ１、１００ａ３を介しての接続点１２ａｃ１で接続されている。接続点１２ａｃ１はブリッジ回路ＷＢ１の中点を構成する。接続点１２ａｃ１の信号は増幅器１４ｂに入力されて増幅され、差動増幅器１６ａに入力される。
【０１３３】
検出回路１０ａの内部において配線１００ａ２、１００ａ４は接続点１２ｂｄ１で接続されている。検出回路１０ａの内部において、磁気抵抗素子１２ｂの端１２ｂ−２と磁気抵抗素子１２ｄの端１２ｄ−２は配線１００ａ２、１００ａ４を介して接続点１２ｂｄ１で接続されている。接続点１２ｂｄ１はブリッジ回路ＷＢの別の中点を構成する。接続点１２ｂｄ１の信号は増幅器１４ａに入力されて増幅され、差動増幅器１６ａに入力される。
【０１３４】
磁気抵抗素子１２ｅの端１２ｅ−２と磁気抵抗素子１２ｆの端１２ｆ−１とは電位ＶＣに接続される（図１Ｂ参照）。磁気抵抗素子１２ｇの端１２ｇ−２と磁気抵抗素子１２ｈの端１２ｈ−１とはグランドＧＮＤに接続される（図１Ｂ参照）。磁気抵抗素子１２ｅの端１２ｅ−１は配線１００ｂ１を介して検出回路１０ａと接続される。磁気抵抗素子１２ｆの端１２ｆ−２は配線１００ｂ２を介して検出回路１０ａと接続される。磁気抵抗素子１２ｇの端１２ｇ−１は配線１００ｂ３を介して検出回路１０ａと接続される。磁気抵抗素子１２ｈの端１２ｈ−２は配線１００ｂ４を介して検出回路１０ａと接続される。
【０１３５】
磁気抵抗素子１２ｅの端１２ｅ−１は配線１００ｂ１を介して検出回路１０ａと接続される。磁気抵抗素子１２ｆの端１２ｆ−２は配線１００ｂ２を介して検出回路１０ａと接続される。磁気抵抗素子１２ｇの端１２ｇ１は配線１００ｂ３を介して検出回路１０ａと接続される。磁気抵抗素子１２ｈの端１２ｈ−２は配線１００ｂ４を介して検出回路１０ａと接続される。
【０１３６】
検出回路１０ａの内部において配線１００ｂ１、１００ｂ３は接続点１２ｅｇ１で接続されている。基板１０ｐ上の検出回路１０ａの内部において、磁気抵抗素子１２ｅの端１２ｅ−１と磁気抵抗素子１２ｇの端１２ｇ１は配線１００ｂ１、２００ｂ３を介して接続点１２ｅｇ１で接続されている。接続点１２ｅｇ１はブリッジ回路ＷＢ２の中点を構成する。接続点１２ｅｇ１の信号は増幅器１４ｄに入力されて増幅され、差動増幅器１６ｂに入力される。
【０１３７】
検出回路１０ａの内部において配線１００ｂ２、１００ｂ４は接続点１２ｆｈ１で接続されている。検出回路１０ａの内部において、磁気抵抗素子１２ｆの端１２ｆ−２と磁気抵抗素子１２ｈの端１２ｈ−２とは接続点１２ｆｈ１で接続されている。接続点１２ｆｈ１はブリッジ回路ＷＢ２の別の中点を構成する。接続点１２ｆｈ１の信号は増幅器１４ｃに入力されて増幅され、差動増幅器１６ｂに入力される。
【０１３８】
配線１００ａ１〜１００ａ４、１００ｂ１〜１００ｂ４は例えば、ワイヤボンディングで用いられる金属ワイヤ等のボンディングワイヤである。
【０１３９】
磁気センサ１００ａでは、磁気抵抗素子１２と検出回路１０ａを接続する配線１００ａ１〜１００ａ４、１００ｂ１〜１００ｂ４の断線を検知することができる。その動作について以下に説明する。
【０１４０】
配線１００ａ１〜１００ａ４、１００ｂ１〜１００ｂ４の何れも断線していない通常動作において、磁気抵抗素子１２から出力される信号である接続点１２ａｃ１、１２ｂｄ１、１２ｅｇ１、１２ｆｈ１の電位は中点の電位付近となり、その結果、増幅器１４ａ〜１４ｄと差動増幅器１６ａ、１６ｂ及びＡＤ変換器１８ａの出力は中点付近となる。一方で、配線１００ａ１〜１００ａ４、１００ｂ１〜１００ｂ４のいずれか１つの配線が切断された場合、接続点１２ａｃ１、１２ｂｄ１、１２ｅｇ１、１２ｆｈ１のうちの切断された配線に繋がる接続点は、固定電位である電位ＶＳまたは電位ＶＣまたはグランドの電位のうちの１つに固定される。したがって、増幅器１４ａ〜１４ｄ、差動増幅器１６ａ、１６ｂ及びＡＤ変換器１８ａ、１８ｂの出力は固定電位である電位ＶＳまたは電位ＶＣまたはグランドの電位のうちの１つに固定される。その結果、診断回路９０は、ＡＤ変換器１８ａもしくはＡＤ変換器１８ｂの出力が所定の通常動作レンジから外れたことを検出して磁気センサ１００ａが異常である判定して異常信号を出力する。この構成により、磁気抵抗素子１２と検出回路１０ａとを接続する配線の断線を検知することができる。
【０１４１】
診断回路９０は、ＡＤ変換器１８ａもしくはＡＤ変換器１８ｂではなく、差動増幅器１６ａもしくは差動増幅器１６ｂの出力が所定の通常動作レンジから外れたことを検出したときに磁気センサ１００ａが異常であると判定して異常信号を出力してもよい。
【０１４２】
基板１２ｐには、磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｂよりなるブリッジ回路ＷＢ１と、磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈよりなるブリッジ回路ＷＢ２とが設けられている。検出回路１０ａは基板１０ｐに設けられている。ブリッジ回路ＷＢ１の接続点１２ａｃ１、１２ｂｄ１で構成された中点は基板１０ｐに設けられている。ブリッジ回路ＷＢ２の接続点１２ｅｇ１、１２ｆｈ１で構成された中点は基板１０ｐに設けられている。
【０１４３】
磁気センサ１００ａは磁気抵抗素子１２の抵抗値の異常を検知することができる。以下にその動作について説明する。
【０１４４】
スイッチ１１０ａは、共通端１１０ａ３と枝端１１０ａ１、１１０ａ２とを有し、枝端１１０ａ１、１１０ａ２を共通端１１０ａ３に選択的にすなわち排他的に接続することができる。スイッチ１１０ａの共通端１１０ａ３は磁気抵抗素子１２の接続点１２ａｂに直接接続されている。枝端１１０ａ１はレギュレータ６０ａに直接接続されている。枝端１１０ａ２は抵抗１１２ａを介してレギュレータ６０ａに接続されている。抵抗１１２ａは枝端１１０ａ２とレギュレータ６０ａとに直列に接続されている。スイッチ１１０ａの共通端１１０ａ３を枝端１１０ａ２から切断して枝端１１０ａ１に接続することにより、スイッチ１１０ａは磁気抵抗素子１２に電位ＶＳを供給する電流経路１１２ａ１を構成する。スイッチ１１０ａの共通端１１０ａ３を枝端１１０ａ１から切断して枝端１１０ａ２に接続することにより、スイッチ１１０ａは磁気抵抗素子１２に電位ＶＳを供給する電流経路１１２ａ２を構成する。電流経路１１２ａ２は電流経路１１２ａ１より大きい抵抗値を有する。
【０１４５】
スイッチ１１０ｂは、共通端１１０ｂ３と枝端１１０ｂ１、１１０ｂ２とを有し、枝端１１０ｂ１、１１０ｂ２を共通端１１０ｂ３に選択的にすなわち排他的に接続することができる。スイッチ１１０ｂの共通端１１０ｂ３は磁気抵抗素子１２の接続点１２ｅｆに直接接続されている。枝端１１０ｂ１はレギュレータ６０ａに直接接続されている。枝端１１０ｂ２は抵抗１１２ｂを介してレギュレータ６０ａに接続されている。抵抗１１２ｂは枝端１１０ｂ２とレギュレータ６０ａとに直列に接続されている。スイッチ１１０ｂの共通端１１０ｂ３を枝端１１０ｂ２から切断して枝端１１０ｂ１に接続することにより、スイッチ１１０ｂは磁気抵抗素子１２に電位ＶＣを供給する電流経路１１２ｂ１を構成する。スイッチ１１０ｂの共通端１１０ｂ３を枝端１１０ｂ１から切断して枝端１１０ｂ２に接続することにより、スイッチ１１０ｂは磁気抵抗素子１２に電位ＶＳを供給する電流経路１１２ｂ２を構成する。電流経路１１２ｂ２は電流経路１１２ｂ１より大きい抵抗値を有する。
【０１４６】
磁気抵抗素子１２は、磁気抵抗素子１２が抵抗１１２ａ、１１２ｂを介して検出回路１０ａのレギュレータ６０ａに接続される状態と、磁気抵抗素子１２が抵抗１１２ａ、１１２ｂを介さずにレギュレータ６０ａに直接接続される状態とにスイッチ１１０ａ、１１０ｂにより切り替えられる。磁気抵抗素子１２の抵抗値の異常を検知しない通常時はスイッチ１１０ａ、１１０ｂはレギュレータ６０ａに直接接続される電流経路１１２ａ１、１１２ｂ１を選択している。磁気抵抗素子１２の抵抗値を診断する時には、スイッチ１１０ａ、１１０ｂは抵抗１１２ａ、１１２ｂを介してレギュレータ６０ａに接続される電流経路１１２ａ２、１１２ｂ２を選択する。診断回路９１はレギュレータ６０ａに接続されており、抵抗１１２ａ、１１２ｂの両端の電圧、あるいは、抵抗１１２ａ、１１２ｂを流れる電流Ｉ１１２ａ、Ｉ１１２ｂを測定する。磁気抵抗素子１２の抵抗値が正常であり、かつ電位ＶＳ、ＶＣを供給する配線が断線していない場合には、抵抗１１２ａ、１１２ｂを流れる電流Ｉ１１２ａ、Ｉ１１２ｂが所定の通常のレンジに入る。磁気抵抗素子１２に何らかの不具合が生じて抵抗値に異常が発生している場合、あるいは、電位ＶＳ、ＶＣを供給する配線が断線している場合には、抵抗１１２ａ、１１２ｂを流れる電流Ｉ１１２ａ、Ｉ１１２ｂが所定の通常のレンジを外れる。診断回路９１は、電流Ｉ１１２ａ、Ｉ１１２ｂがこのレンジを外れたことで異常が発生したと判定し、異常信号を出力する。この構成により、磁気抵抗素子１２の抵抗値の異常と電位ＶＳ、ＶＣを供給する配線の断線とを検知できる。磁気抵抗素子１２のシート抵抗が変化する、すなわち、ブリッジ回路ＷＢ１、ＷＢ２のそれぞれを構成する４つの磁気抵抗素子の抵抗値が同時に同量変化した場合でも電流Ｉ１１２ａ、Ｉ１１２ｂにより上記のように異常を検知できる。
【０１４７】
なお、抵抗１１２ａを介してレギュレータ６０ａに接続される電流経路１１２ａ２が選択される期間すなわちブリッジ回路ＷＢ１が診断される期間は、抵抗１１２ｂを介してレギュレータ６０ａに接続される電流経路１１２ｂ２が選択され期間すなわちブリッジ回路ＷＢ２が診断される期間と異なることが好ましい。これにより、診断回路９１にはブリッジ回路ＷＢ１を流れる電流値とブリッジ回路ＷＢ２を流れる電流値とが順次入力されるので、診断回路９１の回路規模を大きくすることなく、ブリッジ回路ＷＢ１、ＷＢ２を診断することができる。
【０１４８】
回転検出装置１５０（磁気センサ１００ａ）は、基板１２ｐと、基板１２ｐに設けられてブリッジ回路ＷＢ１を構成する磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄと、基板１０ｐと、基板１０ｐに設けられて磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄに接続された検出回路１０ａと、磁気抵抗素子１２ａの端１２ａ−１と検出回路１０ａとの間を接続する配線１００ａ１と、磁気抵抗素子１２ｃの端１２ｃ−１と検出回路１０ａとの間を接続する配線１００ａ３と、磁気抵抗素子１２ｂの端１２ｂ−２と検出回路１０ａとの間を接続する配線１００ａ２と、磁気抵抗素子１２ｄの端１２ｄ−２と検出回路１０ａとの間を接続する配線１００ａ４と、基板１０ｐに設けられて、配線１００ａ１の信号と配線１００ａ３の信号とを結合する接続点１２ａｃ１と、基板１０ｐに設けられて、配線１００ａ２の信号と配線１００ａ４の信号とを結合する接続点１２ｂｄ１とを備える。検出回路１０ａは、基板１０ｐに設けられて接続点１２ａｃ１の信号を増幅する増幅器１４ｂと、基板１０ｐに設けられて接続点１２ｂｄ１の信号を増幅する増幅器１４ａとを有する。
【０１４９】
接続点１２ａｃ１と接続点１２ｂｄ１とはそれぞれブリッジ回路ＷＢ１の中点（接続点１２ａｃ１）と中点（接続点１２ｂｄ１）を構成する。
【０１５０】
配線１００ａ１〜１００ａ４はボンディングワイヤであってもよい。
【０１５１】
検出回路１０ａは、増幅器１４ｂからの信号と増幅器１４ａからの信号との差を増幅する差動増幅器１６ａをさらに有していてもよい。
【０１５２】
検出回路１０ａは、差動増幅器１６ａからの信号が入力される診断回路９０をさらに有していてもよい。
【０１５３】
診断回路９０は、差動増幅器１６ａからの出力が所定のレンジから外れたときに異常信号を出力してもよい。
【０１５４】
検出回路１０ａは、差動増幅器１６ａから信号が入力されるアナログデジタル（ＡＤ）変換器１８ａを有していてもよい。
【０１５５】
診断回路９０は、ＡＤ変換器１８ａの出力が所定のレンジから外れたときに異常信号を出力してもよい。
【０１５６】
磁気抵抗素子１２ａの端１２ａ−２と磁気抵抗素子１２ｂの端１２ｂ−１とは基準電位ＶＳに接続されており、磁気抵抗素子１２ｃの端１２ｃ−２と磁気抵抗素子１２ｄの端１２ｄ−１とはグランドＧＮＤに接続されている。
【０１５７】
回転検出装置１５０（磁気センサ１００ａ）は、基板１２ｐと、基板１２ｐに設けられてブリッジ回路ＷＢ１を構成する磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄと、基板１０ｐと、基板１０ｐに設けられて磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄに接続された検出回路１０ａと、磁気抵抗素子１２ａの端１２ａ−１と検出回路１０ａとの間を接続する配線１００ａ１と、磁気抵抗素子１２ｂの端１２ｂ−２と検出回路１０ａとの間を接続する配線１００ａ２と、磁気抵抗素子１２ｃの端１２ｃ−１と検出回路１０ａとの間を接続する配線１００ａ３と、磁気抵抗素子１２ｄの端１２ｄ−２と検出回路１０ａとの間を接続する配線１００ａ４とを備える。ブリッジ回路ＷＢ１の中点（接続点１２ａｃ１）と中点（接続点１２ｂｄ１）とは基板１０ｐに設けられている。
【０１５８】
検出回路１０ａは、上記中点（接続点１２ａｃ１）の信号を増幅する増幅器１４ｂと、上記中点（接続点１２ｂｄ１）の信号を増幅する増幅器１４ａと、増幅器１４ｂからの信号と増幅器１４ａからの信号との差を増幅する差動増幅器１６ａとを有していてもよい。
【０１５９】
検出回路１０ａは、差動増幅器１６ａからの信号が入力される診断回路９０をさらに有していてもよい。
【０１６０】
検出回路１０ａは、差動増幅器１６ａから信号が入力されるアナログデジタル（ＡＤ）変換器１８ａと、ＡＤ変換器１８ａの出力が入力される診断回路９０とをさらに有していてもよい。
【０１６１】
磁気抵抗素子１２ａの端１２ａ−２と磁気抵抗素子１２ｂの端１２ｂ−１とは基準電位ＶＳに接続されている。磁気抵抗素子１２ｃの端１２ｃ−２と磁気抵抗素子１２ｄの端１２ｄ−１とはグランドＧＮＤに接続されている。
【０１６２】
磁気センサ１００ａは、信号ｓｉｎ＋を出力する磁気抵抗素子１２ａと、信号ｃｏｓ−を出力する磁気抵抗素子１２ｅと、信号ｓｉｎ＋と信号ｃｏｓ−が入力される検出回路１０ａとを備える。検出回路１０ａは、磁気抵抗素子１２ａ、１２ｅに電位ＶＳ、ＶＣをそれぞれ供給するレギュレータ６０ａと、磁気抵抗素子１２ａとレギュレータ６０ａとを電気的に接続する電流経路１１２ａ１と、磁気抵抗素子１２ａとレギュレータ６０ａとを電気的に接続して、抵抗１１２ａを有する電流経路１１２ａ２と、磁気抵抗素子１２ｅとレギュレータ６０ａとを電気的に接続する電流経路１１２ｂ１と、磁気抵抗素子１２ｅとレギュレータ６０ａとを電気的に接続して、抵抗１１２ｂを有する電流経路１１２ｂ２と、電流経路１１２ａ１と電流経路１１２ａ２とを切り替えるスイッチ１１０ａと、電流経路１１２ｂ１と電流経路１１２ｂ２を切り替えるスイッチ１１０ｂと、電流経路１１２ａ２と電流経路１１２ｂ２とに接続された診断回路９１とを有する。
【０１６３】
診断回路９１は、抵抗１１２ａの両端と抵抗１１２ｂの両端とに接続されている。
【０１６４】
磁気抵抗素子１２ａは別の３つの磁気抵抗素子１２ｂ〜１２ｃと共にブリッジ回路ＷＢ１を構成し、磁気抵抗素子１２ｅは別の３つの磁気抵抗素子１２ｆ〜１２ｈと共にブリッジ回路ＷＢ２を構成する。
【０１６５】
磁気抵抗素子１２ｅと磁気抵抗素子１２ａとは同じ材料よりなり、磁気抵抗素子１２ａは磁気抵抗素子１２ｅを４５°回転した構成と一致する。
【０１６６】
磁気センサ１００ａは、信号ｓｉｎ＋を出力する磁気抵抗素子１２ａと、信号ｓｉｎ＋が入力される検出回路１０ａとを備える。検出回路１０ａは、磁気抵抗素子１２ａに電位ＶＳを供給するレギュレータ６０ａと、磁気抵抗素子１２ａとレギュレータ６０ａとを電気的に接続する電流経路１１２ａ１と、磁気抵抗素子１２ａとレギュレータ６０ａとを電気的に接続し、抵抗１１２ａを有する電流経路１１２ａ２と、電流経路１１２ａ１と電流経路１１２ａ２とを切り替えるスイッチ１１０ａと、電流経路１１２ａ２に接続された診断回路９１とを有する。
【０１６７】
診断回路９１は抵抗１１２ａの両端に接続されている。
【０１６８】
回転検出装置１５０は、磁気センサ１００ａと、磁気センサ１００ａに検出される磁界を発生する被測定磁石１４２と、被測定磁石１４２が取り付けられた回転軸１４４と、回転軸１４４を支持する軸受け１４６と、回転軸１４４を回転させるモータ１５８とを備える。
【０１６９】
信号ｓｉｎ＋を出力する磁気抵抗素子１２ａと、信号ｃｏｓ−を出力する磁気抵抗素子１２ｅと、磁気抵抗素子１２ａ、１２ｅに接続されたレギュレータ６０ａとを備えた磁気センサ１００ａは以下の方法で診断できる。電流経路１１２ａ１を介してレギュレータ６０ａから磁気抵抗素子１２ａへ電位ＶＳを供給する。電流経路１１２ａ１より抵抗値の大きい電流経路１１２ａ２を介してレギュレータ６０ａから磁気抵抗素子１２ａへ電位ＶＳを供給して磁気抵抗素子１２ａに電流Ｉ１１２ａを流す。電流経路１１２ｂ１を介してレギュレータ６０ａから磁気抵抗素子１２ｅへ電位ＶＣを供給する。電流経路１１２ｂ１より抵抗値の大きい電流経路１１２ｂ２を介してレギュレータ６０ａから磁気抵抗素子１２ｅへ電位ＶＣを供給して磁気抵抗素子１２ｅに電流Ｉ１１２ｂを流す。電流Ｉ１１２ａが所定のレンジから外れている場合に磁気抵抗素子１２ａが異常であると判断する。電流Ｉ１１２ｂが所定のレンジから外れている場合に磁気抵抗素子１２ｅが異常であると判断する。
【０１７０】
磁気抵抗素子１２ｅに電流Ｉ１１２ｂを流すことは、磁気抵抗素子１２ａに電流Ｉ１１２ａを流すことと異なる期間に行われてもよい。磁気抵抗素子１２ｅが異常であると判断することは、磁気抵抗素子１２ａが異常であると判断することと異なる期間に行われてもよい。
【０１７１】
図９と図１０はそれぞれ磁気センサ１００（１００ａ）の上面図と側面図である。図９では磁気センサ１００（１００ａ）の一部の構成を省略している。図９に示す磁気センサ１００（１００ａ）では、ホール素子４０ａ、４０ｂは、検出回路１０が設けられた基板１０ｐに平行な方向の磁界を検出する縦型ホール素子である。
【０１７２】
磁気センサ１００（１００ａ）は、磁気抵抗素子１２と検出回路１０とリードフレーム１３０とワイヤ１３４と封止樹脂１３６と端子１３２とを備える。磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄはブリッジ回路ＷＢ１を形成する磁気抵抗素子群１２ｘを構成する。磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈはブリッジ回路ＷＢ２を形成する磁気抵抗素子群１２ｙを構成する。リードフレーム１３０には、磁気抵抗素子１２及び検出回路１０が置かれる。封止樹脂１３６は、磁気抵抗素子１２と検出回路１０とリードフレーム１３０を封止する。端子１３２は、封止樹脂１３６から延出して、検出回路１０を外部と電気的に接続する。
【０１７３】
直線Ｌ１は、磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄよりなる磁気抵抗素子群１２ｘの中心１２ｘｃと、磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈよりなる磁気抵抗素子群１２ｙ中心１２ｙｃとを実質的に通る。ホール素子４０ａ、４０ｂは直線Ｌ１に対して互いに線対称に配置されている。より詳細には、ホール素子４０ａ、４０ｂの検知する磁界の方向が直線Ｌ１に対して４５°傾いている。
【０１７４】
磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄのそれぞれは、検出する磁界の方向に直角に細長く延びる磁気抵抗パターン１２ｔよりなる。特に、磁気抵抗素子１２ａの磁気抵抗パターン１２ｔは直線Ｌ４に沿って細長く延び、磁気抵抗素子１２ｃの磁気抵抗パターン１２ｔは直線Ｌ６に沿って細長く延びる。直線Ｌ４、Ｌ６は直線Ｌ１に対して互いに対称に延びる。直線Ｌ４は直線Ｌ１に対して４５°傾斜している。直線Ｌ６は直線Ｌ１に対して４５°傾斜している。直線Ｌ４は直線Ｌ６に対して９０°傾斜している。磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈのそれぞれは、検出する磁界の方向に直角に細長く延びる磁気抵抗パターン１２ｓよりなる。磁気抵抗パターン１２ｔ、１２ｓは磁気抵抗効果を有する磁気抵抗材料よりなる。ホール素子４０ａ、４０ｂはホール素子４０ａ、４０ｂの中心を実質的に通る直線Ｌ３、Ｌ５に沿った磁界をそれぞれ検知する。ホール素子４０ａの中心を実質的に通る直線Ｌ３は、磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄのいずれかの磁気抵抗パターン１２ｔと平行であり、具体的には磁気抵抗素子１２ａの磁気抵抗パターン１２ｔと平行でありしたがって直線Ｌ４と平行である。ホール素子４０ｂの中心を実質的に通る直線Ｌ５は、磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄのいずれかの磁気抵抗パターン１２ｔと平行であり、具体的には磁気抵抗素子１２ｃの磁気抵抗パターン１２ｔと平行でありしたがって直線Ｌ６と平行である。
【０１７５】
また、ホール素子４０ｂは、ホール素子４０ａを９０°回転させた構成に一致する。磁気抵抗素子１２ｂは、磁気抵抗素子１２ａを９０°回転させた構成に一致する。磁気抵抗素子１２ｄは、磁気抵抗素子１２ｃを９０°回転させた構成に一致する。磁気抵抗素子１２ｃは、磁気抵抗素子１２ａを９０°回転させた構成に一致する。磁気抵抗素子１２ｄは、磁気抵抗素子１２ｂを９０°回転させた構成に一致する。
【０１７６】
ホール素子４０ａ、４０ｂは共に検出回路１０が設けられた基板１０ｐに平行な方向の磁界を検出する縦型ホール素子であるので、基板１０ｐに平行な方向の磁界が得やすい基板１０ｐの中心付近に設ける事が好ましい。これにより、ホール素子４０ａ、４０ｂは高精度に角度を検出できる。
【０１７７】
実施の形態では、磁気センサ１００（１００ａ）はステアリングホイール１５２とステアリングシャフト１５４を補助するためのモータ１５８に取り付けられるが、これに限らない。磁気センサ１００（１００ａ）は、例えば、車のシフトレバーの位置を検出するために用いることができる。すなわち、磁気センサ１００（１００ａ）はそれ単体で独立して用いることができる。
【０１７８】
なお、診断回路９０は演算回路７０の一部であってよい。
【０１７９】
上述のように、磁気センサ１００は、基板１２ｐと、基板１２ｐに設けられてブリッジ回路ＷＢ１を構成する複数の磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄよりなる磁気抵抗素子群１２ｘと、基板１２ｐに設けられてブリッジ回路ＷＢ２を構成する複数の磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈよりなる磁気抵抗素子群１２ｙと、基板１０ｐと、基板１０ｐに設けられたホール素子４０ａ、４０ｂと、基板１０ｐに設けられて磁気抵抗素子群１２ｘからの信号と磁気抵抗素子群１２ｙからの信号とホール素子４０ａからの信号とホール素子４０ｂからの信号とが入力される検出回路１０とを備える。ホール素子４０ａ、４０ｂは基板１０ｐと平行な磁界を検出する縦型ホール素子である。磁気抵抗素子群１２ｘの中心１２ｘｃと磁気抵抗素子群１２ｙの中心１２ｙｃとを実質的に通る直線Ｌ１に対してホール素子４０ａとホール素子４０ｂとは互いに線対称に配置されている。
【０１８０】
ホール素子４０ａが検出する磁界の方向は直線Ｌ１に対して４５°傾いていてもよい。ホール素子４０ｂが検出する磁界の方向は直線Ｌ１に対して４５°傾いていてもよい。
【０１８１】
磁気抵抗素子群１２ｘの複数の磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄのうちの磁気抵抗素子１２ａは磁気抵抗材料よりなる磁気抵抗パターン１２ｔを有する。磁気抵抗素子群１２ｘの複数の磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄのうちの磁気抵抗素子１２ｂは磁気抵抗材料よりなる磁気抵抗パターン１２ｔを有する。ホール素子４０ａの中心を実質的に通る直線Ｌ３は、磁気抵抗素子１２ａの磁気抵抗パターン１２ｔと平行であってもよく。ホール素子４０ｂの中心を実質的に通る直線Ｌ４は、磁気抵抗素子１２ｂの磁気抵抗パターン１２ｔと平行であってもよい。
【０１８２】
ホール素子４０ａ、４０ｂは同じ材料よりなる。ホール素子４０ａはホール素子４０ｂを９０°回転した構成と一致する。
【０１８３】
磁気抵抗素子群１２ｘの複数の磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄは同じ材料よりなる。磁気抵抗素子群１２ｘの複数の磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄのうちの磁気抵抗素子１２ａは、磁気抵抗素子群１２ｘの複数の磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄのうちの磁気抵抗素子１２ｂを９０°回転した構成と一致する。
【０１８４】
また、上述のように、磁気センサ１００は、複数の磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄよりなる磁気抵抗素子群１２ｘと、複数の磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈよりなる磁気抵抗素子群１２ｙと、ホール素子４０ａと、ホール素子４０ｂと、磁気抵抗素子群１２ｘ、１２ｙからの信号とホール素子４０ａ、４０ｂからの信号とが入力される検出回路１０とを備える。磁気抵抗素子群１２ｘの複数の磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄは、磁気抵抗パターン１２ｔを有する磁気抵抗素子１２ａと、磁気抵抗パターン１２ｔを有する磁気抵抗素子１２ｂとを含む。ホール素子４０ａの中心を実質的に通る直線Ｌ３は磁気抵抗素子１２ａの磁気抵抗パターン１２ｔに平行である。ホール素子４０ｂの中心を実質的に通る直線Ｌ５は磁気抵抗素子１２ｂの磁気抵抗パターン１２ｔに平行である。
【０１８５】
磁気抵抗素子群１２ｘの中心１２ｘｃと磁気抵抗素子群１２ｙの中心１２ｙｃとを実質的に通る直線Ｌ１に対してホール素子４０ａは４５°傾いて設けられていてもよい。直線Ｌ１に対してホール素子４０ｂは４５°傾いて設けられていてもよい。
【０１８６】
磁気抵抗素子群１２ｘの中心１２ｘｃと磁気抵抗素子群１２ｙの中心１２ｙｃとを実質的に通る直線Ｌ１に対してホール素子４０ａ、４０ｂは互いに線対称に設けられていてもよい。
【０１８７】
磁気抵抗素子群１２ｘはブリッジ回路ＷＢ１を構成し、磁気抵抗素子群１２ｙはブリッジ回路ＷＢ２を構成する。
【０１８８】
図１１は、実施の形態におけるさらに他の磁気センサ１００ｂの上面図である。図１２は図１１に示す磁気センサ１００ｂの線ＸＩＩ−ＸＩＩにおける断面図である。図１１と図１２において図１Ａから図１０に示す磁気センサと同じ部分には同じ参照番号を付す。図１２では磁気センサ１００ｂの一部の構成を省略している。磁気センサ１００ｂは、２つの磁気センサ１００（１００ａ）を備え、図１Ａと図１Ｂに示す磁気抵抗素子１２と同じ構造をそれぞれ有する２つの磁気抵抗素子１２１、１２２を備える。磁気抵抗素子１２１、１２２は図８に示す基板１２ｐと同様の基板を有する。磁気抵抗素子１２１は、図１Ａと図１Ｂに示す磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄよりなる磁気抵抗素子群１２１ａと、図１Ａと図１Ｂに示す磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈよりなる磁気抵抗素子群１２１ｂとを有する。同様に、磁気抵抗素子１２２は、図１Ａと図１Ｂに示す磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄよりなる磁気抵抗素子群１２２ａと、図１Ａと図１Ｂに示す磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈよりなる磁気抵抗素子群１２２ｂとを有する。実施の形態において、検出回路１０ｃは基板１０ｃ１の上面に設けられており、検出回路１０ｄは基板１０ｄ１の上面に設けられている。
【０１８９】
磁気センサ１００ｂは、磁気抵抗素子１２１、１２２と検出回路１０ｃ、１０ｄと基板１０ｃ１、１０ｄ１とダイパッド１３０とワイヤ１３４と封止樹脂１３８とリード１３２ａ、１３２ｂを備える。
【０１９０】
ダイパッド１３０には、磁気抵抗素子１２１、１２２及び基板１０ｃ１、１０ｄ１が置かれる。
【０１９１】
封止樹脂１３８は、磁気抵抗素子１２１、１２２及び基板１０ｃ１、１０ｄ１及びダイパッド１３０を封止する。
【０１９２】
リード１３２ａ、１３２ｂは、封止樹脂１３８から延出して外部と電気的に接続される。
【０１９３】
検出回路１０ｃには磁気抵抗素子１２１からの信号が入力される。検出回路１０ｃの構成及び動作は検出回路１０（１０ａ）の構成及び動作を同じである。
【０１９４】
検出回路１０ｄには磁気抵抗素子１２２からの信号が入力される。検出回路１０ｄの構成及び動作は検出回路１０（１０ａ）の構成及び動作を同じである。
【０１９５】
図１１に示すように、磁気抵抗素子１２１、１２２のそれぞれは直線Ｌ１１に対して対称である。あるいは磁気抵抗素子群１２１ａの中心と、磁気抵抗素子群１２１ｂの中心と、磁気抵抗素子群１２２ａの中心と、磁気抵抗素子群１２２ｂの中心は直線Ｌ１２を通る。この様にして、磁気抵抗素子１２１、１２２を設けることで、センサの冗長性を向上することができるので信頼性が向上する。
【０１９６】
基板１０ｃ１は基板１０ｄ１に対向する端面１０ｃ１１を有する。磁気抵抗素子１２１は磁気抵抗素子１２２に対向する端面１２１１を有する。磁気抵抗素子１２１の端面１２１１と基板１０ｃ１の端面１０ｃ１１とは同一平面上に位置する。別の表現では、上面視において、磁気抵抗素子１２１の端面１２１１と基板１０ｃ１の端面１０ｃ１１とは直線Ｌ１３を通る。
【０１９７】
基板１０ｄ１は基板１０ｃ１に対向する端面１０ｄ１１を有する。磁気抵抗素子１２２は磁気抵抗素子１２１に対向する端面１２２１を有する。磁気抵抗素子１２２の端面１２２１と基板１０ｄ１の端面１０ｄ１１とは同一平面上に位置する。別の表現では、上面視において、磁気抵抗素子１２２の端面１２２１と基板１０ｄ１の端面１０ｄ１１とが直線Ｌ１４を通る。
【０１９８】
検出回路１０ｃと検出回路１０ｄは磁気抵抗素子やリードと電気的に接続する複数の電極よりそれぞれなる電極群１２６ａ、１２６ｂを有する。電極群１２６ａ、１２６ｂの複数の電極は直線Ｌ１２と並行でありかつ直線Ｌ１２から離れている直線Ｌ１５、Ｌ１６に平行に配列されている。この様にして、電極群１２６ａ、１２６ｂ及びそれに接続されるワイヤが直線Ｌ１２すなわち磁気抵抗素子の中心から遠ざけられている。これにより、電極群１２６ａ、１２６ｂ及びそれに接続されるワイヤからの干渉を受け難くなり、磁気センサの精度が向上する。
【０１９９】
図１３は実施の形態におけるさらに他の磁気センサ１００ｃの断面図である。図１３において、図１１と図１２に示す磁気センサ１００ｂと同じ部分には同じ参照番号を付す。
【０２００】
磁気センサ１００ｃは、磁気抵抗素子１２１、１２２と基板１０ｃ１、１０ｄ１とダイパッド１３０と封止樹脂１３８とワイヤ１３４（図１１）とリード１３２ａ、１３２ｂ（図１１）を備える。
【０２０１】
磁気センサ１００ｃでは、磁気抵抗素子１２２が磁気抵抗素子１２１の上面に配置されている。上面視において、磁気抵抗素子１２１の中心と磁気抵抗素子１２２の中心とが略一致する。別の表現では、磁気抵抗素子１２１の中心と磁気抵抗素子１２２の中心とが直線Ｃ１１を通る。この様にすることで、磁気抵抗素子１２１の中心と磁気抵抗素子１２２の中心とが近くなるので、磁気抵抗素子１２１と磁気抵抗素子１２２とから得られる信号を略同一にできるので好ましい。
【０２０２】
また、磁気センサ１００ｃでは、基板１２１は上面視で磁気抵抗素子１２２と重ならない部分１３６を有する。すなわち、磁気抵抗素子１２１を構成する基板の幅は磁気抵抗素子１２２を構成する基板の幅よりも大きい。部分１３６はワイヤを設けるための領域を得る為の部分である。部分１３６により、磁気抵抗素子１２１、１２２の中心を上面視において略一致させることができるので、磁気抵抗素子１２１、１２２から得られる信号を略同一にできるので好ましい。
【０２０３】
図１４は実施の形態におけるさらに他の磁気センサ１００ｄの断面図である。図１４において、図１３に示す磁気センサ１００ｃと同じ部分には同じ参照番号を付す。図１４に示す磁気センサ１００ｄは、図１３に示す磁気センサ１００ｃのダイパッド１３０の代わりにダイパッド１３０ａ、１３０ｂを備える。ダイパッド１０３ａの上面には基板１０ｃ１が設けられ、ダイパッド１３０ｂの上面には基板１０ｄ１が設けられている。２つのダイパッド１３０ａ、１３０ｂは図１２に示す磁気センサ１００ｂもダイパッド１３０の代わりに、基板１０ｃ１、１０ｄ１がそれぞれ設けられた上面を有する２つのダイパッド１３０ａ、１３０ｂを備えていてもよい。
【０２０４】
図１５と図１６は図１３に示す磁気センサ１００ｃの斜視図である。図１５では図１３に示す磁気センサ１００ｃの一部の構成を省略あるいは簡単化しており、図１６では図１５に示す磁気センサ１００ｃの一部の構成を省略している。
【０２０５】
磁気抵抗素子１２１は複数の電極よりなる電極群１２７ａを有する。磁気抵抗素子１２２は複数の電極よりなる電極群１２７ｂを有する。電極群１２７ａは磁気抵抗素子１２１の磁気抵抗素子１２２から露出する部分１３６に設けられる。電極群１２７ａの複数の電極は直線Ｌ１７に沿って並ぶ。
【０２０６】
複数の電極よりなる電極群１２７ｂは磁気抵抗素子１２２に設けられる。電極群１２７ｂの複数の電極は直線Ｌ１８に沿って並ぶ。直線Ｌ１７と直線Ｌ１８とは互いに平行である。
【０２０７】
図１７Ａは、図８に示す磁気センサ１００ａの磁気抵抗素子１２の正面図である。図１７Ｂは、図１７Ａに示す磁気抵抗素子１２の線１７Ｂ−１７Ｂにおける断面図である。なお、図１７Ｂに示す磁気抵抗素子１２の構造は、図８に示す磁気センサ１００ａに限らず、図１Ａと図１Ｂに示す磁気センサに適用することができる。
【０２０８】
図１７Ｂは磁気抵抗素子１２ｈの断面を示す。磁気抵抗素子１２ｈは、シリコン基板１８１と、シリコン基板１８１上に積層方向Ｄ１２に設けられた絶縁層１８２と、絶縁層１８２上に積層方向Ｄ１２に設けられた磁気抵抗（ＭＲ）層１８５と、ＭＲ層１８５上に積層方向Ｄ１２に設けられた密着層１８７と、密着層１８７上に積層方向Ｄ１２に設けられた配線層１８９と、ＭＲ層１８５上に積層方向Ｄ１２に設けられた保護層１８３と、保護層１８３上に積層方向Ｄ１２に設けられた保護層１８４とを有する。絶縁層１８２は二酸化シリコン等の酸化シリコンよりなる。密着層１８７はチタンよりなる。図１７Ｂは磁気抵抗素子１２ｈの積層方向Ｄ１２の断面を示す。
【０２０９】
配線層１８９は、ＭＲ層１８５と検出回路１０との間の電気接続に用いられる配線であり、例えば、金（Ａｕ）で構成される。配線層１８９は保護層１８４から露出する部分を有し、外部と電気的に接続される。密着層１８７は配線層１８９とＭＲ層１８５とを密着させる。
【０２１０】
保護層１８３はＭＲ層１８５を保護する。保護層１８３は、ＭＲ層１８５の上面と側面とを覆う。実施の形態において、ＭＲ層１８５と保護層１８４との間における保護層１８３の膜厚Ｔ２は１．５ｎｍ以上である。ＭＲ層１８５の膜厚Ｔ１は１５ｎｍ以下である。したがって、保護層１８３の膜厚Ｔ２のＭＲ層１８５の膜厚Ｔ１に対する比Ｔ１／Ｔ２が１／１０より大きい。保護層１８３を設けることにより、保護層１８４とＭＲ層１８５が強固に密着し、湿度に対する信頼性向上が図れる。また、保護層１８４のヤング率が高い場合、保護層１８４の応力のＭＲ層１８５への影響を緩和する。
【０２１１】
保護層１８４は保護層１８３上に設けられており、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）やフッ化物系の樹脂などで構成されている。保護層１８４を設けることにより、ＭＲ層１８５の湿度や高温時の空気中の酸素による酸化防止、および機械的な傷、その他あらゆる化学物質から直接の接触による腐食等から保護する事が可能となる。
【０２１２】
ＭＲ層１８５は、絶縁層１８２上に、ニッケル鉄合金をスパッタ法などで形成（成膜）される。より詳細には、ＭＲ層１８５のニッケル鉄合金の材料原子に高い運動エネルギーを与えつつ、真空度を高くして低いガス圧でスパッタを行うことにより、薄くて均質なＭＲ層１８５を得ることができる。
【０２１３】
ＭＲ層１８５の積層方向Ｄ１２と直角の方向の幅Ｗは１５μｍ以上であり、ＭＲ層１８５の積層方向Ｄ１２の膜厚Ｔ１は１５ｎｍ以下である。すなわち、図１７Ｂに示す磁気抵抗素子１２の断面においてＭＲ層１８５の膜厚Ｔ１の幅Ｗに対するスペクト比（Ｔ１／Ｗ）は１／１０００以下である。これにより、ＭＲ層１８５の見かけ上の異方性磁界Ｈａを低くすることができる。ここで、見かけ上の異方性磁界Ｈａは物性値の定数４πＭｓを用いて以下の式で表される。
【０２１４】
Ｈａ＝４πＭｓ・（Ｔ／Ｗ）
ＭＲ層１８５の見かけ上の異方性磁界Ｈａは１２（Ｏｅ）より小さい。この関係は、上記式より、ＭＲ層１８５の膜厚Ｔ１を１５ｎｍ以下にして、且つＭＲ層１８５の幅Ｗを１５μｍ以上にすることにより得られる。これにより、１２（Ｏｅ）以上の回転する信号磁界が印加されても、磁気抵抗素子１２ｈから出力される信号の波形はほぼ理想的な正弦波となる。また磁界の強度は無限大まで出力される波形形状と電圧は殆ど変化しないため、マグネットの磁界強度を十分高くして温度変化による信号磁界の低下を１２Ｏｅ以上と設定しておくと、マグネットに起因する出力電圧の温度特性は事実上無視する事が可能となり、回路構成が容易となる。
【０２１５】
図１８Ａは、比較例の磁気抵抗素子のＭＲ層５８５の断面図である。図１８Ｂは実施の形態における磁気抵抗素子１２のＭＲ層１８５の断面図である。
【０２１６】
図１８Ａに示す比較例のＭＲ層５８５では、図１７Ａに示すように細長く長手方向に延びるようにパターニングした後の断面においてＭＲ層５８５の長手方向に磁区と磁区の境界である磁壁が揃っている。この構造は、基板の温度を２００℃以上に設定すると共に、イオンビーム蒸着等によりＭＲ層５８５の膜厚を２５ｎｍ以上にして所定の粒径の結晶粒Ｃ５８５を形成することにより得られる。ＭＲ層５８５の断面には結晶粒Ｃ５８５の境界である粒界Ｂ５８５が存在する。この方法において、２５ｎｍ以下の膜厚では結晶粒Ｃ５８５が島状の構造を有するので、膜厚を小さくする事は困難である。さらに、消費電流を考慮すると、抵抗値を上げるためにＭＲ層５８５の幅を小さくする必要があり、上記式に示すように、見かけ上の異方性磁界Ｈａが大きくなり、磁界角度を検出した際の正弦波の波形歪が顕著となり、検出精度が悪くなる。
【０２１７】
一方、図１８Ｂに示す実施の形態におけるＭＲ層１８５では、図１７Ａに示すように細長く長手方向に延びるようにパターニングした後の断面においてＭＲ層１８５を構成する金属材料（本実施の形態ではニッケル鉄合金）の結晶粒が存在せず、すなわち、結晶粒の境界である粒界は存在しない。ＭＲ層１８５は膜厚Ｔ１の方向（別の表現では、積層方向Ｄ１２）に磁化の異方性を有する。この構成は、膜厚Ｔ１が１５ｎｍ以下であるため、結晶粒が十分に形成されないこと、およびスパッタ時に基板温度を２５℃以下に設定することにより結晶粒が形成されないので、絶縁層１８２の面に平行な方向に磁化されにくい。言い換えると、シリコン基板１８１と略平行な方向の磁界に対して、ＭＲ層１８５内の磁化の方向が容易に反転し、低磁界でＭＲ層１８５はほぼ磁気飽和する。すなわちシリコン基板１８１の主面と平行な方向に磁化される。このため、シリコン基板１８１に対して略平行な方向の磁界の方向の角度検出に対し、磁界強度の変化が重畳する量が少なくなるため、ほぼ理論通りの角度検出信号の検出が可能となる。なお、「結晶粒が存在しない」とは、図１７Ｂで示すＭＲ層１８５の長手方向と直角の方向の断面において結晶粒が存在しないことを意味する。また、この断面に現れるＭＲ層１８５の全ての断面に結晶粒が存在しないことは必ずしも意味するものではなく、ＭＲ層１８５の積層方向Ｄ１２の少なくとも１つの断面に結晶粒が存在しないことを意味する。図１７Ｂの破線で囲まれる領域に現れるＭＲ層１８５の断面が、ＭＲ層１８５の１つの断面である。
【０２１８】
実施の形態における磁気センサ１００を回転検出装置に用いる場合、検知対象磁石１４２の磁界（信号磁界）は一般的に２０ｍＴ以上とする事が好ましい。その理由は、車載磁気センサとして使用する場合、車両内には大型の発電用ジェネレータやモータ等が磁気センサ近傍に搭載される場合が多く、これらに内蔵されるコイルから発生する変動磁界の影響を受ける可能性が高くなる。したがって、検出する信号磁界強度を出来る限り高く設定する事により、これらの影響を低減する事が可能となる。
【０２１９】
なお、磁気センサ１００は、図２Ｂに示すステアリングホイール１５２と操舵トルク１５４を補助するためのモータ１５８に取り付けるが、これに限らない。実施の形態における磁気センサ１００は、例えば、車のシフトレバーのレバー位置を検出するために用いることができる。すなわち、磁気センサ１００はそれ単体で独立して用いることができる。
【０２２０】
なお、図８に示す診断回路９０は、演算回路７０の中の一部であってよい。
【０２２１】
図１９は、実施の形態におけるさらに他の磁気センサ１００ｅを示す。図１９では磁気センサ１００ｅの一部の構成を省略、あるいは簡単化している。図１９において、図１１と図１２に示す磁気センサ１００ｂと同じ部分には同じ参照番号を付す。
【０２２２】
磁気センサ１００ｅは、磁気抵抗素子群１２１ａ、１２２ｂと、基板１０ｃ１、１０ｄ１と、ダイパッド１３０と、ワイヤ１３４と、封止樹脂１３８と、リード１３２と、基板２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄを備える。なお、既に説明した様に、磁気抵抗素子群１２１ａ、１２２ａのそれぞれは磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄで構成され、磁気抵抗素子群１２１ｂ、１２２ｂのそれぞれは磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈで構成されている。
【０２２３】
基板２０１ａ上には磁気抵抗素子群１２１ａが設けられている。
【０２２４】
基板２０１ｂ上には磁気抵抗素子群１２１ｂが設けられている。基板２０１ｂは、基板２０１ａより厚い部分２０１ｂ１と、部分２０１ｂから延びて基板２０１ａにオーバーラップする部分２０１ｂ２とを有する。磁気抵抗素子群１２１ｂは部分２０１ｂ２に設けられている。
【０２２５】
基板２０１ｃ上には磁気抵抗素子群１２２ａが設けられている。基板２０１ｃは、基板２０１ｂより厚い部分２０１ｃ１と、部分２０１ｃ１から延びて基板２０１ｂにオーバーラップする部分２０１ｃ２とを有する。磁気抵抗素子群１２２ａは部分２０１ｃ２に設けられている。
【０２２６】
基板２０１ｄ上には磁気抵抗素子群１２２ｂが設けられている。基板２０１ｄは、基板２０１ｄより厚い部分２０１ｄ１と、部分２０１ｄ１から延びて基板２０１ｃにオーバーラップする部分２０１ｄ２とを有する。磁気抵抗素子群１２２ｂは部分２０１ｄ２に設けられている。
【０２２７】
基板２０１ａ、２０１ｂは軸Ｙ１に沿って並んでいる。基板２０１ｃ、２０１ｄは軸Ｘ１に沿って並んでいる。軸Ｘ１、Ｙ１は互いに直交する。これにより、各基板の少なくとも一部が上面視で露出するので、各基板と検出回路１０ｃ（１０ｄ）とを電気的に接続するための電極２０３を各基板に設けることができる。別の表現では、各基板の少なくとも一部が上面視で露出しているので、各基板と検出回路１０ｃ（１０ｄ）とを電気的に接続するための電極２０３を各基板の上面に設けることができる。
【０２２８】
基板２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄはそれぞれ実装基板上面に置かれる。実施の形態では実装基板は検出回路１０ｃ、１０ｄを設ける基板１０ｃ１、１０ｄ１である。基板２０１ｂの部分２０１ｂ１と、基板２０１ｃの部分２０１ｃ１と、基板２０１ｄの部分２０１ｄ１とはこの実装基板の上面に対して所定の角度θで傾斜する部分を有する。角度θは４５〜５５度である。
【０２２９】
基板２０１ａと、２０１ｂの部分２０１ｂ２と、基板２０１ｃの部分２０１ｃ２と基板２０１ｄの部分２０１ｄ２とは互いに略同じ厚みを有する。基板２０１ｂの部分２０１ｂ２と、基板２０１ｃの部分２０１ｃ２と、基板２０１ｄの部分２０１ｄ２とは、アルカリ性湿式異方性エッチング液（例えば、ＫＯＨ（水酸化カリウム水溶液）、ＴＭＡＨ（テトラメチル水酸化アンモニウム水溶液）等）を用いたシリコン異方性エッチングによりシリコン基板の一部を除去することで形成することができる。
【０２３０】
磁気抵抗素子群１２１ａの中心と磁気抵抗素子群１２２ｂの中心は上面視で実質的に一致する。別の表現では、磁気抵抗素子群１２１ａと磁気抵抗素子群１２２ｂの少なくとも一部が上面視でオーバーラップし、少なくとも一部が上面視で重なる。磁気抵抗素子群１２１ａの中心の位置と磁気抵抗素子群１２１ｂの中心の位置が上面視で実質的に略一致するので、磁気抵抗素子群１２１ａが出力する信号ｓｉｎと磁気抵抗素子群１２１ｂが出力する信号ｃｏｓとの間の位相ズレを抑制できる。このため、磁気センサの１００ｄの角度誤差が低減される。さらに、磁気抵抗素子群１２１ａ、１２１ｂが出力する角度信号と、磁気抵抗素子群１２２ａ、１２２ｂが出力する角度信号との間の位相ズレも抑制できる。このため、磁気センサの１００ｄは冗長性が向上する。
【０２３１】
実施の形態における磁気センサ１００（１００ａ〜１００ｅ）は角度を検出できるが、これに限らない。磁気センサ１００（１００ａ〜１００ｅ）は、例えば、物体の直線上の変位を検出することができる。この点について以下に詳細に説明する。
【０２３２】
図２０Ａは磁気センサ１００の左側に変位を検知される磁石１４２がある場合の動作を示す。なお、磁気センサ１００は磁気センサ１００ａ〜１００ｅのいずれかであってもよい。
【０２３３】
図２０Ａに示す状態における磁気センサ１００の動作について説明する。磁石１４２が変位軸Ａ１４２の方向に変位量＋Ａ移動すると磁気センサ１００に−９０ｄｅｇの磁気ベクトル角が入力され、逆に磁石１４２が変位軸Ａ１４２の方向に−Ａ移動すると磁気センサ１００に対し＋９０ｄｅｇの磁気ベクトル角が入力される。図２０Ｂは、このような変位軸Ａ１４２の方向の移動により磁気センサ１００へ入力される磁気ベクトル角と磁石１４２の変位量との関係を示す。図２０Ｂにおいて、横軸は変位量を示し、縦軸はベクトル角を示す。磁気センサ１００は、磁石１４２の移動に伴うＡＤ変換器１８ａ、１８ｂ（図１Ａ参照）の出力をＡＲＣＴＡＮ演算することにより、磁石１４２の変位量に応じた信号を出力する。図２０Ｃは、磁石１４２の変位量に対する磁気センサ１００の出力を示す。図２０Ｃにおいて、横軸は変位量を示し、縦軸は磁気センサ１００の出力を示す。図２０Ｃに示すように、磁気センサ１００の出力は変位量に対して実質的にリニアに変化する。
【０２３４】
図２１Ａは磁気センサ１００の右側に直線変位を検知される磁石１４２がある場合の動作を示す。
【０２３５】
図２１Ａに示す状態における動作について説明する。磁石１４２が変位軸Ａ１４２の方向に＋Ａ移動すると、磁気センサ１００に対し＋９０ｄｅｇの磁気ベクトル角が入力され、逆に磁石１４２が変位軸Ａ１４２の方向に−Ａ移動すると磁気センサ１００に対し−９０ｄｅｇの磁気ベクトル角が入力される。図２１Ｂは、このような変位軸Ａ１４２の方向の移動により磁気センサ１００へ入力される磁気ベクトル角と磁石１４２の変位量との関係を示す。図２１Ｂにおいて、横軸は変位量を示し、縦軸はベクトル角を示す。磁気センサ１００は、磁石１４２の移動に伴うＡＤ変換器１８ａ、１８ｂ（図１Ａ参照）の出力をＡＲＣＴＡＮ演算することにより、量に応じた信号を出力する。図２１Ｃは、磁石１４２の変位量に対する磁気センサ１００の出力を示す。図２１Ｃにおいて、横軸は変位量を示し、縦軸は磁気センサ１００の出力を示す。図２１Ｃに示すように、磁気センサ１００の出力は変位量に対して実質的にリニアに変化する。このように、図２０Ａに示す配置と図２１Ａに示す配置では磁気センサ１００の出力の変化が逆となる特性を得られる。
【０２３６】
図２２は、実施の形態における磁気センサ１００を用いた検出装置２３０の模式図である。検出装置２３０は、ケース２３１と、ガイド２３２と、検知対象磁石１４２と、シャフト２３４と、磁気センサ１００とを備える。シャフト２３４はシフトレバーであってもよい。なお、磁気センサ１００は磁気センサ１００ａ〜１００ｅのいずれかであってもよい。
【０２３７】
ケース２３１にはスリット２３６が設けられている。
【０２３８】
スリット２３６は互いに平行は直線Ｌ２３１、Ｌ２３２にそれぞれ沿って細長く延びる部分Ｓ２３１、Ｓ２３２と、部分Ｓ２３１、２３２を接続する部分Ｓ２３６とを有する。図２２ではスリット２３６はＨ字形状を有する。スリット２３６の内壁にはガイド２３２が設けられている。実施の形態ではガイド２３２はスリット２３６の内壁に設けられた窪みである。
【０２３９】
検知対象磁石１４２はガイド２３２に沿ってスリット２３６を移動可能に配置されている。別の表現では、検知対象磁石１４２は、直線Ｌ２３２及び直線Ｌ２３１に沿って移動可能である。また、直線Ｌ２３２及び直線Ｌ２３１は、検知対象磁石１４２の移動する軌跡である。
【０２４０】
なお、検知対象磁石１４２の一部がガイド２３２に嵌まり込んでいてもよい。また、検知対象磁石１４２が樹脂で覆われている場合には、この樹脂の一部がガイド２３２に嵌まり込んでいてもよい。または、シャフト２３４がレバー機構の一部である場合には、レバー機構に連結されたリンク機構により検知対象磁石１４２が移動しても良い。
【０２４１】
シャフト２３４は、検知対象磁石１４２に連結され、ユーザーが操作することで検知対象磁石１４２がガイド２３２に沿って移動する。
【０２４２】
磁気センサ１００はケース２３１に取り付けられており、直線Ｌ２３１、Ｌ２３２の間に配置され、図２０Ａから図２０Ｃと図２１Ａから図２１Ｃに示す動作で検知対象磁石１４２の直線的な変位を検出する。
【０２４３】
図２３Ａは、図２２に示す検出装置２３０の一部の上面図である。図２３Ａにおいては、説明に不要な構成を省略する。図２３Ａは、直線Ｌ２３１、Ｌ２３２の間に位置する直線Ｌ２４１を示す。直線Ｌ２４１は、直線Ｌ２３１に平行であり、直線Ｌ２３１、Ｌ２３２から等しい距離に位置する。
【０２４４】
検出装置２３０では、直線Ｌ２４１は磁気抵抗素子群１２ｘ、１２ｙの間に位置する。あるいは別の表現では、直線Ｌ２４１が通る位置に磁気抵抗素子１２が設けられている。一方で、ホール素子４０ａ、４０ｂは直線Ｌ２４１が通らない位置に設けられている。あるいは別の表現では、ホール素子４０ａ、４０ｂは直線Ｌ２４１から所定の距離だけ離れている。
【０２４５】
この構成により、磁気抵抗素子１２に関しては、検知対象磁石１４２が直線Ｌ２３１、Ｌ２３２のどちらの上にある場合でも、磁気抵抗素子群１２ｘの中心と直線Ｌ２３１、Ｌ２３２までの距離が互いに同じであり、磁気抵抗素子群１２ｙの中心と直線Ｌ２３１、Ｌ２３２までの距離が互いに同じなので、磁気抵抗素子群から出力される信号の大きさはほぼ一定である。例えば、図２３Ａの検知対象磁石１４２が位置ＰＡにいるときと、位置ＰＣにいる時とで磁気抵抗素子１２から出力される信号の大きさは互いに同じである。即ち、検知対象磁石１４２が磁気センサ１００の左右のいずれの方向に離れてある場合でも、磁気センサ１００は高精度に検知対象磁石１４２の位置を検出することができる。
【０２４６】
図２３Ｂはホール素子４０ａ、４０ｂの出力を示す。図２３Ｂにおいて、縦軸はホール素子４０ａ、４０ｂの出力を示し、横軸は直線Ｌ２４２の方向での磁石１４２の位置を示す。一方、各ホール素子に関しては、検知対象磁石１４２が直線Ｌ２３２の上を移動している時よりも、検知対象磁石１４２が直線Ｌ２３１の上を移動している時の方が、検知対象磁石１４２がホール素子４０ａ、４０ｂに近い位置を通る。ここで、ホール素子４０ａ、４０ｂは外部から与えられる磁界強度がより大きいとより大きな信号を出力する。このため、検知対象磁石１４２が直線Ｌ２３１の上を移動している時にホール素子４０ａ、４０ｂが出力する信号Ｘ２が、検知対象磁石１４２が直線Ｌ２３２の上を移動している時にホール素子４０ａ、４０ｂが出力する信号Ｘ１よりも大きくなる。
【０２４７】
したがって、各ホール素子が出力する信号を、例えば、閾値で判定することにより、検知対象磁石１４２が直線Ｌ２３１、Ｌ２３２のいずれに位置するか、すなわち磁気センサ１００の左右のいずれの方向に離れてあるかを判別することができる。別の表現では、検知対象磁石１４２が磁気センサ１００の左右のいずれにあるかを判別できる。具体的には、ホール素子４０ａ（４０ｂ）が信号Ｘ１を出力しているときは、磁石１４２は直線Ｌ２３２すなわちスリット２３６の位置ＰＣから位置ＰＤの間の部分Ｓ２３２に位置し、ホール素子４０ａ（４０ｂ）が信号Ｘ２を出力しているときは、磁石１４２は直線Ｌ２３１すなわちスリット２３６の位置ＰＡから位置ＰＢの間の部分Ｓ２３１に位置する。
【０２４８】
図２４は図２２に示す検出装置２３０の磁気センサのブロック図である。図２４において、図１Ａに示す磁気センサ１００と同じ部分には同じ参照番号を付す。この磁気センサは検出回路１０の代わりに検出回路１０ｂを備える。検出回路１０ｂは、出力端子（ＶＯＵＴ）と、インタラプト生成部８０ｅと、インタラプト出力端子ＩＮＴとをさらに有する。出力端子（ＶＯＵＴ）は、磁気抵抗素子１２から入力される信号に対して、増幅、アナログデジタル変換、オフセット補正、温度特性補正から選ばれる少なくとも１つの処理を施して外部に出力信号として出力する。インタラプト生成部８０ｅは、ホール素子４０ａ（４０ｂ）から入力される信号が所定の閾値より大きい場合にインタラプト信号Ｓｉ１をインタラプト出力端子ＩＮＴから出力する。インタラプト生成部８０ｅは、ホール素子４０ａ（４０ｂ）から入力される信号が上記所定の閾値以下である場合にインタラプト信号Ｓｉ２をインタラプト出力端子ＩＮＴから出力する。インタラプト信号Ｓｉ１は、磁石１４２が磁気センサ１００に対して方向Ｄ１１ａに離れて位置することを示す。インタラプト信号Ｓｉ２は、磁石１４２が磁気センサに対して、方向Ｄ１１ａと反対の方向Ｄ１２ａに離れて位置することを示す。
【０２４９】
図１３に示す磁気センサ１００ｃでは、磁気抵抗素子１２２が磁気抵抗素子１２１の上方に配置されている。特に、磁気抵抗素子１２１の中心と磁気抵抗素子１２２の中心とが略一致するように配置されている。磁気抵抗素子１２１の中心と磁気抵抗素子１２２の中心とを略一致させることができる構成はこれに限らない。
【０２５０】
磁気抵抗素子１２１の中心と磁気抵抗素子１２２の中心とを略一致させる別の磁気センサを説明する。図２５は実施の形態におけるさらに他の磁気センサ１００ｆの斜視図である。図２６から図３２は磁気センサ１００ｆの製造方法を説明する図である。図２５から図３２において、図１４に示す磁気センサ１００ｄと同じ部分には同じ参照番号を付す。
【０２５１】
図２６に示されるように、磁気センサ１００ｆのダイパッド１３０ａはダイパッド１３０ｂに連結部２５１により繋がっている。
【０２５２】
次に、図２７に示されるように、ダイパッド１３０ａ上に検出回路１０ｃが設けられた基板１０ｃ１を配置する。ダイパッド１３０ｂ上に検出回路１０ｄが設けられた基板１０ｄ１を配置する。
【０２５３】
次に、図２８に示されるように、検出回路１０ｃ上に磁気抵抗素子１２１を配置する。検出回路１０ｄ上に磁気抵抗素子１２２を配置する。
【０２５４】
次に、図２９に示されるように、検出回路１０ｃと磁気抵抗素子１２１の間をワイヤ１３４で電気的に接続する。検出回路１０ｃとリード１３２ａの間をワイヤ１３４で電気的に接続する。検出回路１０ｄと磁気抵抗素子１２２の間をワイヤ１３４で電気的に接続する。検出回路１０ｄとリード１３２ｂの間をワイヤ１３４で電気的に接続する。
【０２５５】
次に、図３０に示されるように、封止樹脂１３８で磁気抵抗素子１２１、１２２と基板１０ｃ１、１０ｄ１とワイヤ１３４を樹脂モールドする。
【０２５６】
次に、図３１に示されるように、タイバー（Ｔｉｅ  ｂａｒ）２９１の一部を切り離してからリード１３２ａ、１３２ｂを折り曲げる。
【０２５７】
次に、図３２に示されるように、タイバー２９１の残りの部分を切り離して、連結部２５１を折り曲げることで図３２の磁気センサ１００ｆが得られる。
【０２５８】
この構造により、磁気抵抗素子１２１の中心と磁気抵抗素子１２２の中心を精度良く近づける事が可能となるので、磁気抵抗素子１２１と磁気抵抗素子１２２とから得られる信号を略同一にできるので好ましい。
【０２５９】
以上説明した製造工程を経て磁気センサ１００ｆは形成されるため、以下の様な特徴を有している。
【０２６０】
検出回路１０ｃに電気的に接続されるリード１３２ａは、封止樹脂１３８の面３２１から引き出され、検出回路１０ｄに電気的に接続されるリード１３２ｂは、封止樹脂１３８の面３２１の反対側の面３２３から引き出される。封止樹脂１３８は面３２１、３２３に繋がる底面３２９を有する。検出回路１０ｃに接続されるリード１３２ａは検出回路１０ｄに接続されるリード１３２ｂよりも、封止樹脂１３８の底面３２９により近い、より低い位置で引き出されている。別の表現では、検出回路１０ｃに接続されるリード１３２ａと検出回路１０ｄに接続されるリード１３２ｂとは、封止樹脂１３８の底面３２９あるいは底面３２９の反対側の上面３２９Ａから、差Ｗ１（図３２参照）だけ互いに異なる高さで引き出される。
【０２６１】
連結部２５１は、面３２１、３２３と直角な面３２５から引き出されて、アーチ形状を有する。なお、連結部２５１の形状はアーチ形状に限らない。例えば、連結部２５１を折り曲げた後にその一部が切削された場合には、連結部２５１は、アーチ形状の天頂部分が欠けているアーチ形状を有してもよい。即ち、連結部２５１は、面３２５の少なくとも２箇所から引き出される部分を含む。また、連結部２５１のアーチ形状で囲まれた部分、すなわち連結部２５１が面３２５から引き出される２箇所の間には、封止樹脂１３８に境界Ｌ２１が残留する場合がある（図３２参照）。境界Ｌ２１は、図３２に示す磁気抵抗素子１２１を封止する封止樹脂１３８と磁気抵抗素子１２２を封止する封止樹脂１３８とを張り合わせた痕である。ここで「境界」とは、樹脂に残る線、及び／又は、樹脂の一部に間隙が生じている状態を意味し得る。また、「境界」の位置はダイパッド１３０ａとダイパッド１３０ｂの間である。
【０２６２】
連結部２５１が引き出される面３２５の反対側の面３２７からは、ダイパッド１３０ａ、１３０ｂのぞれぞれとタイバー２９１との間を連結する支持部２８１が引き出される。
【０２６３】
図２６から図３１に示す磁気センサ１００ｅでは、ダイパッド１３０上に配置した基板１０ｃ１、１０ｄ１上に磁気抵抗素子１２１、１２２がそれぞれ配置されている。ダイパッド１３０上に磁気抵抗素子１２１、１２２が配置され、磁気抵抗素子１２１、１２２上に基板１０ｃ１、１０ｄ１が配置されていてもよい。この構成では、磁気抵抗素子１２１が磁気抵抗素子１２２に近接することで磁気抵抗素子に入力される検出磁界がより近似したものとなり出力される信号がより高精度に一致する。
【０２６４】
図２２は実施の形態の磁気センサ１００を用いた検出装置２３０を示すが、検出装置の構成はこれに限らない。
【０２６５】
図３３は、実施の形態におけるさらに他の検出装置２６０の斜視図である。図３４Ａと図３４Ｂは検出装置２６０の一部の上面図である。なお、図３４Ａと図３４Ｂでは説明に不要な構成を適宜省略して記載している。検出装置２６０は、ケース２６１、ガイド２６２、リンク機構２６３、シャフト２６４と、磁気センサ１００とを備える。シャフト２６４はシフトレバーとも記載され得る。
【０２６６】
ケース２６１にはスリット２６６が設けられている。
【０２６７】
スリット２６６は互いに平行な直線Ｌ２６１、Ｌ２６２にそれぞれ沿って細長く延びる部分Ｓ２６１、Ｓ２６２と、部分Ｓ２６１、２６２を接続する部分Ｓ２６６とを有する。図３３ではスリット２６６はＨ字形状を有する。スリット２６６の内壁にはガイド２６２が設けられている。実施の形態ではガイド２６２はスリット２６６の内壁に設けられた窪みである。
【０２６８】
シャフト２６４は、リンク機構２６３に連結される。ユーザーがシャフト２６４を操作することでリンク機構２６３を構成する部材の一部がガイド２６２に沿って移動する。
【０２６９】
リンク機構２６３は、シャフト２６４に接続される支持部２６３ａと、支持部２６３ａに接続された可動体２６３ｂと、可動体２６３ｂに接続されたベルト２６３ｃと、ベルト２６３ｃに接続された可動体２６３ｄと、可動体２６３ｄに接続された検知対象磁石１４２とを備える。
【０２７０】
支持部２６３ａは、ガイド２６２に沿ってスリット２６６を移動可能に配置されている。別の表現では、支持部２６３ａは、直線Ｌ２６２及び直線Ｌ２６１に沿って移動可能である。また、直線Ｌ２６２及び直線Ｌ２６１は、支持部２６３ａの移動する軌跡と記載することもできる。
【０２７１】
可動体２６３ｂは、支持部２６３ａの上下移動を回転移動に変換するように構成されている。また、左右移動することにより可動体２６３ｂの回転量が変わるように、可動体２６３ｂの断面は、可動体２６３ｂの支持部２６３ａにより近い部分の径が支持部２６３ａからより遠い部分の径より大きい台形形状を有する。
【０２７２】
ベルト２６３ｃは可動体２６３ｂと可動体２６３ｄを接続し、可動体２６３ｂの回転運動を可動体２６３ｄに伝達する。
【０２７３】
図３４Ｃは検知対象磁石１４２の正面図である。可動体２６３ｄは、ベルト２６３ｃにより伝達された動力で回転するように円柱形状を有する。可動体２９３ｄは、検知対象磁石１４２が接続されていることにより、磁気センサ１００に検知対象磁石１４２の磁界変化を与えている。このように、シャフト２６４（シフトレバー）にリンク機構２６３を結合し、シャフト２６４の左右移動で可動体２６３ｄの回転量が変わるように構成されている。これにより、位置ＰＢと位置ＰＢとで検知対象磁石１４２の回転角に差が生じる。この結果、位置ＰＡ、ＰＢ，ＰＣ、ＰＤを１つの磁気センサ１００で判定することができる。
【０２７４】
なお、このような構造を有するリンク機構２６３は変速プーリーと表記され得る。
【０２７５】
なお、このような構造を有するリンク機構２６３を用いる場合においては磁気センサ１００のホール素子４０ａ、４０ｂ及びホール素子４０ａ、４０ｂからの出力の検出に用いられる回路は必須では無い。
【０２７６】
実施の形態において「上面」「上面視」等の方向を示す用語は磁気センサの構成部材の相対的な位置関係でのみで決まる相対的な方向を示し、鉛直方向等の絶対的な方向を示すものではない。
【符号の説明】
【０２７７】
１０    検出回路
１２    磁気抵抗素子
１２ａ〜１２ｈ    磁気抵抗素子
１２ｔ，１２ｓ    磁気抵抗パターン
１２ａｃ，１２ｂｄ，１２ｅｇ，１２ｆｈ    接続点（中点）
１２ｘ    磁気抵抗素子群
１２ｙ    磁気抵抗素子群
１４ａ〜１４ｄ    増幅器
１５    オフセット調整回路
１６ａ，１６ｂ    差動増幅器
１７    ゲイン調整回路
１８ａ，１８ｂ    ＡＤ変換器
４０ａ，４０ｂ    ホール素子
４２ａ，４２ｂ    増幅器
４４ａ，４４ｂ    コンパレータ
６０ａ〜６０ｃ    レギュレータ
７０    演算回路
７０ａ    角度検出回路
７０ｂ    回転数検出回路
７０ｃ    オフセット温度特性補正回路
７０ｄ    ゲイン温度特性補正回路
７０ｅ    自動補正回路
８０ａ，８０ｂ    オシレータ
８０ｃ    メモリ
８０ｄ    温度センサ
９０，９１    診断回路
１００    磁気センサ
１００ａ１〜１００ａ４    配線
１００ｂ１〜１００ｂ４    配線
１１２ａ，１１２ｂ    抵抗
１１２ａ１，１１２ａ２，１１２ｂ１，１１２ｂ２    電流経路
ＷＢ１，ＷＢ２    ブリッジ回路
１２１，１２２    磁気抵抗素子
１２１ａ，１２２ａ    磁気抵抗素子群
１２１ｂ，１２２ｂ    磁気抵抗素子群
１３０，１３０ａ，１３０ｂ    ダイパッド
１３２，１３２ａ，１３２ｂ    リード
１３４，１３４ｂ    ワイヤ
１３８    封止樹脂
１４２    検知対象磁石
１４４    回転軸
１４６    軸受け
１５０    回転検出装置
２０１ａ    基板
２０１ｂ    基板
２０１ｃ    基板
２０１ｄ    基板
２０３    電極
２３０    検出装置
【図１Ａ】
2018012272.tif 000003
【図１Ｂ】
2018012272.tif 000004
【図２Ａ】
2018012272.tif 000005
【図２Ｂ】
2018012272.tif 000006
【図３】
2018012272.tif 000007
【図４】
2018012272.tif 000008
【図５】
2018012272.tif 000009
【図６】
2018012272.tif 000010
【図７Ａ】
2018012272.tif 000011
【図７Ｂ】
2018012272.tif 000012
【図７Ｃ】
2018012272.tif 000013
【図８】
2018012272.tif 000014
【図９】
2018012272.tif 000015
【図１０】
2018012272.tif 000016
【図１１】
2018012272.tif 000017
【図１２】
2018012272.tif 000018
【図１３】
2018012272.tif 000019
【図１４】
2018012272.tif 000020
【図１５】
2018012272.tif 000021
【図１６】
2018012272.tif 000022
【図１７Ａ】
2018012272.tif 000023
【図１７Ｂ】
2018012272.tif 000024
【図１８Ａ】
2018012272.tif 000025
【図１８Ｂ】
2018012272.tif 000026
【図１９】
2018012272.tif 000027
【図２０Ａ】
2018012272.tif 000028
【図２０Ｂ】
2018012272.tif 000029
【図２０Ｃ】
2018012272.tif 000030
【図２１Ａ】
2018012272.tif 000031
【図２１Ｂ】
2018012272.tif 000032
【図２１Ｃ】
2018012272.tif 000033
【図２２】
2018012272.tif 000034
【図２３Ａ】
2018012272.tif 000035
【図２３Ｂ】
2018012272.tif 000036
【図２４】
2018012272.tif 000037
【図２５】
2018012272.tif 000038
【図２６】
2018012272.tif 000039
【図２７】
2018012272.tif 000040
【図２８】
2018012272.tif 000041
【図２９】
2018012272.tif 000042
【図３０】
2018012272.tif 000043
【図３１】
2018012272.tif 000044
【図３２】
2018012272.tif 000045
【図３３】
2018012272.tif 000046
【図３４Ａ】
2018012272.tif 000047
【図３４Ｂ】
2018012272.tif 000048
【図３４Ｃ】
2018012272.tif 000049
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月1日(2018.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
イグニッションスイッチがオフの間でも舵角を検出する磁気センサが知られている。なお、この様な磁気センサに関する先行技術文献としては、例えば、特許文献１〜３が知られている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
磁気抵抗素子を用いて舵角などを含む物体の回転を検出する磁気センサが知られている。この様な磁気センサに関する先行技術文献としては、例えば、特許文献４〜６が知られている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
磁界発生手段を有し、これから発生する磁界を元にセンサの診断を行う磁気センサが知られている。この様な磁気センサに関する先行技術文献としては、例えば、特許文献７、８が知られている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
磁気抵抗素子とホール素子とを組み合わせた磁気センサが知られている。この様な磁気センサに関する先行技術文献としては、例えば、特許文献９、１０が知られている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
検出系統を２系統設けてセンサの冗長性を向上する磁気センサが知られている。この様な磁気センサに関する先行技術文献としては、例えば、特許文献１１〜１３が知られている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
ＮｉＦｅ合金からなる磁気抵抗膜を用いて、外部の磁界を検出する磁気センサが知られている。この様な磁気センサに関する先行技術文献としては、例えば、特許文献１４〜１７が知られている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
２つのセンサを縦方向に重ねて１つのパッケージにした磁気センサが知られている。この様な磁気センサに関する先行技術文献としては、例えば、特許文献１８〜２２が知られている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
磁気センサを用いてシフトレバーの位置を検出する位置検出装置が知られている。この様な位置検出装置に関する先行技術文献としては、例えば、特許文２３〜２５が知られている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
ブリッジ回路ＷＢ１はブリッジ回路ＷＢ２を４５°回転させた構成に一致する。別の表現では、ブリッジ回路ＷＢ２はブリッジ回路ＷＢ１を４５°回転させた構成に一致する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
増幅器１４ａは信号ｓｉｎ＋を増幅する。増幅器１４ｂは信号ｓｉｎ−を増幅する。増幅器１４ｃは信号ｃｏｓ＋を増幅する。増幅器１４ｄは信号ｃｏｓ−を増幅する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
回転検出装置１５０の磁気センサ１００は、磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄを有するブリッジ回路ＷＢ１と、磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈを有するブリッジ回路ＷＢ２と、ブリッジ回路ＷＢ１の中点（接続点１２ａｃ）に接続された増幅器１４ａと、ブリッジ回路ＷＢ１の中点（接続点１２ｂｄ）に接続された増幅器１４ｂと、ブリッジ回路ＷＢ２の中点（接続点１２ｅｇ）に接続された増幅器１４ｄと、ブリッジ回路ＷＢ２の中点（接続点１２ｆｈ）に接続された増幅器１４ｃと、増幅器１４ａ、１４ｂに接続された差動増幅器１６ａと、増幅器１４ｄ、１４ｃに接続された差動増幅器１６ｂと、増幅器１４ａ〜１４ｄに接続されたオフセット調整回路１５と、差動増幅器１６ａ、１６ｂに接続されたゲイン調整回路１７とを備える。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
まず、スイッチ１６０ａがオフである時点ｔｐ１に制御システム５００から制御命令信号が磁気センサ１００に入力される（Ｓ４０１）。制御命令信号が入力されると磁気センサ１００は間欠動作モードに移行する（Ｓ４０２）。演算回路７０は、ステップＳ４０２で間欠動作モードに移行すると、間欠動作モードに移行する前の最終の絶対角である回転数を示す回転数情報（絶対角情報）を検出して保持する（Ｓ４０３）。ステップＳ４０３で絶対角情報を保持すると、演算回路７０は磁気抵抗素子１２と処理回路１０ｍへの電源の供給を停止してスリープさせる（Ｓ４０４）。その後、演算回路７０は、ホール素子４０ａ、４０ｂの出力する信号を用いて被測定磁石１４２の回転数のみを検出する（Ｓ４０５）。演算回路７０は、ステップＳ４０５で検出した回転数を示す回転数情報をメモリ８０ｃに保持する（Ｓ４０６）。その後、スイッチ１６０ａがオフである場合には（Ｓ４０７：ＮＯ）、ステップＳ４０５、Ｓ４０６において、演算回路７０はホール素子４０ａ、４０ｂの出力する信号を用いて被測定磁石１４２の回転数のみを検出してメモリ８０ｃに保持する。このように、スイッチ１６０ａがオフである場合には（Ｓ４０７：ＮＯ）、所定時間ごとにステップＳ４０５、Ｓ４０６において、演算回路７０はホール素子４０ａ、４０ｂの出力する信号を用いて被測定磁石１４２の回転数のみを検出してメモリ８０ｃに保持する。時点ｔｐ１の後でステップＳ４０７においてスイッチ１６０ａがオンである場合に（Ｓ４０７：ＹＥＳ）、スイッチ１６０ａがオンとなる時点ｔｐ２に制御システム５００から制御命令信号が磁気センサ１００に入力される（Ｓ４０８）。磁気センサ１００は、制御命令信号を受けて通常モードに移行する（Ｓ４０９）。ステップＳ４０９において通常モードに移行すると、演算回路７０は磁気抵抗素子１２の出力する信号を用いて被測定磁石１４２の回転角度を検出し（Ｓ４１０），ホール素子４０ａ、４０ｂの出力する信号を用いて被測定磁石１４２の検出された回転角度の象限を検出する（Ｓ４１１）。その後、演算回路７０は、回転角度と回転角度の象限との検出結果である回転数情報とステップＳ４０２で間欠動作モードが開始された時に保持した最終の回転数を示す絶対角情報とを同時に外部に出力する。なお、「同時」とは、２つの出力が完全に同じ時間に出力されるという意味に限定して解釈されず、実質的に同じ時間に出力される場合を含む。このように、間欠動作モードでは、磁気抵抗素子１２や処理回路１０ｍが一時的に動作していないので、消費電力を低くすることができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
コンパレータ４４ａ、４４ｂは、ホール素子４０ａ、４０ｂからの信号を所定の閾値Ｓ０と比較して二値化することでパルス化してパルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂを生成する。パルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂは、信号Ｓ４０ａ、Ｓ４０ｂの値が閾値Ｓ０以上であるときに能動レベルであるハイレベルの値を有し、閾値Ｓ０より小さいときに非能動レベルであるローレベルの値を有する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
メモリ８０ｃは、磁気抵抗素子１２から処理回路１０ｍを介して出力される信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓのそれぞれのオフセットと温度との関係式を保持する。実施の形態では、メモリ８０ｃは、信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓのそれぞれのオフセットと温度との関係を近似する多項式関数の係数を保存している。また、メモリ８０ｃは、デジタル信号に変換された信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓのそれぞれの振幅と温度との関係式を保存する。実施の形態では、メモリ８０ｃは、デジタル信号に変換された信号ｓｉｎ、信号ｃｏｓのそれぞれの振幅と温度との関係を近似する多項式関数の係数を保存している。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
演算回路７０はアクティブ補正モードであるか否かを判定する（Ｓ７０２）。アクティブ補正モードでは（Ｓ７０２：Ｙｅｓ）、演算回路７０の自動補正回路７０ｅは磁気抵抗素子１２から処理回路１０ｍを介して出力された信号ｓｉｎの最大値Ｖｍａｘ１と最小値Ｖｍｉｎ１と、信号ｃｏｓの最大値Ｖｍａｘ２と最小値Ｖｍｉｎ２とを保持する（Ｓ７０３）。その後、自動補正回路７０ｅは、被測定磁石１４２が１回転したか否かを判定する（Ｓ７０４）。ステップＳ７０４で被測定磁石１４２が１回転したと判定した場合（Ｓ７０４：Ｙｅｓ）、自動補正回路７０ｅは（Ｖｍａｘ１＋Ｖｍｉｎ１）／２の演算を行って信号ｓｉｎのオフセットを補正する補正値を生成して更新し、（Ｖｍａｘ２＋Ｖｍｉｎ２）／２の演算を行って信号ｃｏｓのオフセットを補正する補正値を生成して更新する。同時に自動補正回路７０ｅは、（Ｖｍａｘ１−Ｖｍｉｎ１）の演算を行って信号ｓｉｎの振幅を補正する補正値を生成して更新し、（Ｖｍａｘ２−Ｖｍｉｎ２）の演算を行って信号ｃｏｓの振幅を補正する補正値を生成して更新する（Ｓ７０５）。その後、保持した最大値Ｖｍａｘ１、Ｖｍａｘ２と最小値Ｖｍｉｎ１、Ｖｍｉｎ２の値を０にリセットする（Ｓ７０６）。その後、ステップＳ７０２で演算回路７０はアクティブ補正モードであるか否かを判定する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】
図７Ｂと図７Ｃは回転数検出回路７０ｂが検出した回転角θをアクティブ補正モードで補正する動作を説明する概念図である。図７Ｂと図７Ｃにおいて、縦軸は角度検出回路７０ａで演算された被測定磁石１４２の回転角θの値を示し、横軸は時間を示す。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０４】
図７Ｂに示す動作では、被測定磁石１４２は時点ｔ０の前から時点ｔ１３の後に亘って正転方向Ｄｆに回転している。この回転に応じて回転数検出回路７０ｂから出力される回転角θは時点ｔ０では増加して時点ｔ１１で３６０°に至って０°にジャンプして増加し始める。回転角θは時点ｔ１１で０°から増加し始めて、時点ｔ１２で３６０°に至って０°にジャンプして再び増加し始める。回転角θは時点ｔ１２で０°から増加し始めて、時点ｔ１３で３６０°に至って０°にジャンプして再び増加し始める。前述のように、回転数検出回路７０ｂは、パルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂに基づいて、時点ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３のそれぞれの前において被測定磁石１４２が正転方向Ｄｆに１回転したと判定する。回転方向の前回の判定と同じ正転方向Ｄｆに被測定磁石１４２が回転したと判定して、時点ｔ１２、ｔ１３において自動補正回路７０ｅは信号ｓｉｎと信号ｃｏｓのそれぞれのオフセットの補正値と振幅の補正値とを更新する。回転方向が判定されていない時点ｔ１１において自動補正回路７０ｅは信号ｓｉｎと信号ｃｏｓのそれぞれのオフセットの補正値と振幅の補正値とは更新しない。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０６】
図７Ｃに示す動作では、被測定磁石１４２は時点ｔ０の前から時点ｔ２１を経過して時点ｔ２１ｐまで正転方向Ｄｆに回転し、時点ｔ２１ｐから時点ｔ２２、ｔ２３を経過して時点ｔ２３ｐまで反転方向Ｄｒに回転し、時点ｔ２３ｐから時点ｔ２４の後に亘って正転方向Ｄｆに回転する。このように、この動作では、被測定磁石１４２ｎ回転する回転方向は時点ｔ２１ｐ、ｔ２３ｐで変わっている。この回転に応じて回転数検出回路７０ｂから出力される回転角θは時点ｔ０では増加して時点ｔ２１で３６０°に至って０°にジャンプして増加し始める。回転角θは時点ｔ２１で０°から増加し始めて、時点ｔ２１ｐで１８０°に至って１８０°から減少し始める。回転角θは時点ｔ２１ｐで１８０°から減少し始めて、時点ｔ２２で０°に至って３６０°にジャンプして再び減少し始める。回転角θは時点ｔ２２で３６０°から増加し始めて、時点ｔ２３で０°に至って３６０°にジャンプして再び減少し始める。回転角θは時点ｔ２３で３６０°から減少し始めて、時点ｔ２３ｐで２７０°に至って２７０から増加し始める。回転角θは時点ｔ２３ｐで２７０°から増加し始めて、時点ｔ２４で３６０°に至って０°にジャンプして再び増加し始める。前述のように、回転数検出回路７０ｂは、パルス信号Ｓ４４ａ、Ｓ４４ｂに基づいて、時点ｔ２２、ｔ２３のそれぞれの前において被測定磁石１４２が反転方向Ｄｒに１回転したと判定する。回転方向の前回の判定と同じ反転方向Ｄｒに被測定磁石１４２が回転した判定して、時点ｔ２３において自動補正回路７０ｅは信号ｓｉｎと信号ｃｏｓのそれぞれのオフセットの補正値と振幅の補正値とを更新する。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０７】
図７Ｃに示すように、前回の時点ｔ２１で回転方向が正転方向Ｄｆであり、今回の時点ｔ２２で回転方向が反転方向Ｄｒである場合は、被測定磁石１４２は１回転しているとみなさず、自動補正回路７０ｅは補正値を更新しない。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１１】
この構成により、磁気抵抗素子１２の信号ｓｉｎと信号ｃｏｓのオフセットと振幅が経時的に変化した場合でも補正値を更新することにより、オフセットと振幅に常に一定にすることができる。同時に、被測定磁石１４２が正転方向Ｄｆと反転方向Ｄｒの両方向に回転する場合にあっても、正確にオフセットを更新することができる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２６】
角度信号が示す角度が３６０°から０°に変化した後に３６０°から０°に再度変化した場合、または角度信号が示す角度が０°から３６０°に変化した後に０°から３６０°に再度変化した場合に、自動補正回路７０ｅは補正値の生成と更新の少なくとも一方を行ってもよい。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３３】
検出回路１０ａの内部において配線１００ａ２、１００ａ４は接続点１２ｂｄ１で接続されている。検出回路１０ａの内部において、磁気抵抗素子１２ｂの端１２ｂ−２と磁気抵抗素子１２ｄの端１２ｄ−２は配線１００ａ２、１００ａ４を介して接続点１２ｂｄ１で接続されている。接続点１２ｂｄ１はブリッジ回路ＷＢ１の別の中点を構成する。接続点１２ｂｄ１の信号は増幅器１４ａに入力されて増幅され、差動増幅器１６ａに入力される。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４７】
なお、抵抗１１２ａを介してレギュレータ６０ａに接続される電流経路１１２ａ２が選択される期間すなわちブリッジ回路ＷＢ１が診断される期間は、抵抗１１２ｂを介してレギュレータ６０ａに接続される電流経路１１２ｂ２が選択される期間すなわちブリッジ回路ＷＢ２が診断される期間と異なることが好ましい。これにより、診断回路９１にはブリッジ回路ＷＢ１を流れる電流値とブリッジ回路ＷＢ２を流れる電流値とが順次入力されるので、診断回路９１の回路規模を大きくすることなく、ブリッジ回路ＷＢ１、ＷＢ２を診断することができる。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗素子と、
ホール素子と、
前記磁気抵抗素子からの信号と前記ホール素子からの信号とが入力される検出回路と、
を備え、
前記検出回路は、
前記磁気抵抗素子から入力される前記信号に対して、増幅、アナログデジタル変換、オフセット補正、温度特性補正から選ばれる少なくとも１つの処理を施して外部に出力信号として出力する出力端子と、
前記ホール素子から入力される前記信号が所定の閾値より大きい場合に第１のインタラプト信号を出力するインタラプト生成部と、
を有する、磁気センサ。
【請求項２】
前記インタラプト生成部は、前記ホール素子から入力される前記信号が前記所定の閾値以下である場合に第２のインタラプト信号を出力する、請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気センサと、
磁石と、
を備え、
前記第１のインタラプト信号は、前記磁石が前記磁気センサに対して第１の方向に離れて位置することを示す、検出装置。
【請求項４】
前記インタラプト生成部は、前記ホール素子から入力される前記信号が前記所定の閾値以下である場合に第２のインタラプト信号を出力し、
記前記第２のインタラプト信号は、前記磁石が前記磁気センサに対して、前記第１の方向と反対の第２の方向に離れて位置することを示す、請求項３に記載の検出装置。
【請求項５】
磁気抵抗素子と、
ホール素子と、
前記磁気抵抗素子からの信号と前記ホール素子からの信号とが入力される検出回路と、
を備え、
前記検出回路は、
前記磁気抵抗素子から入力される前記信号に対して、増幅、アナログデジタル変換、オフセット補正、温特補正から選ばれる少なくとも１の処理を施して外部に出力信号として出力する出力端子と、
前記ホール素子から入力される前記信号が所定の閾値より大きい場合に第１のインタラプト信号を出力するインタラプト生成部と、
を有する、磁気センサ。
【請求項６】
前記インタラプト生成部は、前記ホール素子から入力される前記信号が前記所定の閾値以下である場合に第２のインタラプト信号を出力する、請求項５に記載の磁気センサ。
【請求項７】
請求項５に記載の磁気センサと、
磁石と、
を備え、
前記第１のインタラプト信号は、前記磁石が前記磁気センサに対して第１の方向に離れて位置することを示す、検出装置。
【請求項８】
前記インタラプト生成部は、前記ホール素子から入力される前記信号が前記所定の閾値以下である場合に第２のインタラプト信号を出力し、
前記第２のインタラプト信号は、前記磁石が前記磁気センサに対して、前記第１の方向と反対の第２の方向に離れて位置することを示す、請求項７に記載の検出装置。
【請求項９】
磁気抵抗素子とホール素子とを有する磁気センサと、
互いに平行な第１の直線と第２の直線とに沿って移動可能な磁石と、
を備え、
前記磁気抵抗素子は、前記第１の直線に平行でありかつ前記第１の直線と前記第２の直線とから等しい距離にある第３の直線と上面視で重なり、
前記ホール素子は前記第１の直線と前記第３の直線との間に設けられている、検出装置。
【請求項１０】
前記第３の直線は前記磁気抵抗素子の略中心を通る、請求項９に記載の検出装置。
【請求項１１】
前記磁気抵抗素子と前記ホール素子とは前記第３の直線に直角の方向に並んで配置されている、請求項９に記載の検出装置。
【請求項１２】
前記磁気センサは、前記磁石が前記第１の直線上にあるときにインタラプト信号を出力する、請求項９に記載の検出装置。
【国際調査報告】
2018012272.tif 000050
2018012272.tif 000051
2018012272.tif 000052
2018012272.tif 000053