(57)【要約】【課題】  簡単な工程を経て製造することができ、しかも広範囲の角度を精度よく検出することができる角度検出装置を提供する。【解決手段】  角度検出装置は、複数（例えば４つ）の磁気抵抗素子を利用してシフトレバー等の部品の操作角度を検出する装置である。磁気抵抗素子は４５度の配置間隔で車体等に取り付けられている。そして、互いに９０度の配置間隔を成す磁気抵抗素子の出力の間で差分を各々とり、この差分の和の電圧値を算出する。続いて、和の電圧値の交流波Ｗ１を半波整流してパルス信号Ｖ１に変換し、磁気抵抗素子群に流される正弦波電流も同じく半波整流してパルス信号Ｖ２に変換し、これらの差の絶対値|Ｖ|を算出する。そして、この絶対値|Ｖ|を正弦波電流の半周期Ｔ／２で平滑化し、これを磁界向きθに応じた角度信号として出力する。【選択図】      図５
2007057501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作部品を操作した際に、該操作部品を相対移動可能に支持する支持部品に対して前記操作部品の成す角度を検出する角度検出装置において、
磁界を発生すべく前記操作部品及び前記支持部品の一方に設けられた磁界発生手段と、
前記操作部品及び前記支持部品の他方に設けられ、前記磁界を検出すべく互いに一定角度の配置間隔を成した取付状態をとる複数の磁気抵抗素子と、
前記一定角度の定数倍の配置間隔を成す磁気抵抗素子から成る各組に、各々位相が異なる交流電流を流す電流発生回路と、
前記各組において同一組の中で前記磁気抵抗素子間の出力の差分をとる差動回路と、
前記差動回路から組単位で出力された差分の和を算出する加算回路と、
前記差動の和の交流波と前記交流電流の交流波との間の位相差を検出する位相差検出回路と、
前記位相差を半周期単位で平滑化することによって、その平滑化した後の電圧値を前記角度に対応した値として求める平滑化回路と
を備えたことを特徴とする角度検出装置。
【請求項２】
前記位相差検出回路は、前記差分の和の交流波を半波整流して第１パルス信号を生成し、前記交流電流の交流波を同じく半波整流して第２パルス信号を生成し、前記第１パルス信号及び第２パルス信号の電圧差を前記位相差として求め、前記平滑化回路は、前記電圧差を半周期単位で平滑化し、その平滑化した電圧値を前記角度に対応した値として求めることを特徴とする請求項１に記載の角度検出装置。
【請求項３】
前記位相差検出回路は、前記差分の和の交流波を半波整流して第１パルス信号を生成し、前記交流電流の交流波を同じく半波整流して第２パルス信号を生成し、前記第１パルス信号のエッジと前記第２パルス信号のエッジとの間の時間差を前記位相差として求め、前記平滑化回路は、前記時間差を半周期単位で平滑化し、その平滑化した平均時間を前記角度に対応した値として求めることを特徴とする請求項１に記載の角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作部品を操作した際の角度を検出する角度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シフトレバー等の操作部品の操作角度（即ち、回転角度）を磁気抵抗素子を用いて検出する角度検出装置が広く使用されている。この角度検出装置においては、例えばシフトレバー等の操作部品に磁石を取り付け、その操作部品を支持するフレーム等に磁気抵抗素子を配置する。そして、操作部品が操作された際には、磁石と磁気抵抗素子との間の相対位置が変わることに伴い、図６に示すように磁石から磁気抵抗素子に加わる磁界の方向（以下、磁界向きθと記す）が変化するため、磁気抵抗素子がその磁界向きを検出して操作部品の回転角度を検出する。
【０００３】
ところで、磁気抵抗素子の抵抗特性（出力特性）は、磁気抵抗素子の抵抗値をＲ（θ）、磁気抵抗素子の出力基準（出力波形の振幅中心）をＲ０、磁気抵抗素子が磁石から受ける磁界向きをθ、磁気抵抗素子の最大抵抗をΔＲとした場合、次式(1) で与えられる。
Ｒ（θ）＝Ｒ０＋ΔＲ・cos ２θ  …  (1) 
【０００４】
よって、磁気抵抗素子の抵抗特性は、図７に示すように横軸を磁界向きθ、縦軸を変数値（Ｒ（θ）−Ｒ０）／ΔＲとすると、磁界向きθが−９０度及び＋９０度の時に変数値が最小値「０」をとり、磁界向きθが０度の時に変数値が最大値「１」をとる正弦波状の特性波形Ｓ０を満たすことになる。同図からも分かるように、１つの磁気抵抗素子を用いて回転角度検出を行なった場合、特性波形Ｓ０は磁界向きθが０度の時を中心にして左右対称波形をとるため、一意に検出できる角度検出範囲が０度〜９０度の範囲に限定されてしまう。
【０００５】
また、特性波形Ｓ０の曲線性部分（即ち、磁界向きθが−９０度、０度、＋９０度付近）においては、磁気抵抗素子の性能の関係上、角度検出する度に毎回必ず同じ値を出力する保証がない。従って、特性波形Ｓ０の曲線性部分を用いて回転角度の検出を行なうと、その曲線性部分において検出精度が悪くなる問題が生じてしまう。そこで、特性波形Ｓ０の直線性部分のみを用いて回転角度検出を行なうことも考えられるが、これを用いると角度検出範囲が更に小さくなり、実用に適さなくなる。
【０００６】
そこで、回転角度を広範囲に精度よく検出する技術が、例えば非特許文献１に開示されている。この技術においては、図８に示すように、２つのホール素子５１，５２を直交する向きに配置し、一方のホール素子５１に余弦波電流I・cosωtを、他方のホール素子５２に正弦波電流I・sinωtを各々流す。これらホール素子５１，５２に磁界Ｈが加わった場合、K をホール係数、B を磁束密度とすると、ホール素子５１，５２からは磁界Ｈの強さに応じたホール電圧kIB・cosωt・sinθ，kIB・sinωt・cosθが各々出力された状態となる。
【０００７】
ところで、ホール電圧kIB・cosωt・sinθと、ホール電圧kIB・sinωt・cosθとを加算して電圧信号を求めると、この電圧信号はkIB・cos(ωt−θ)となる。この電圧信号kIB・cos(ωt−θ)は、同式からも分かるように、正弦波電流I・sinωt（余弦波電流I・cosωt）に対して、磁界向きθと同じだけ位相がずれた波形をとる。よって、非特許文献１の技術では、この電圧信号kIB・cos(ωt−θ)を求め、その位相差を算出することによって磁界向きθを検出する。
【非特許文献１】G.Steinbaugh，「Hall compass points digitally to headings」，Electronics，米国，１９８０年，第５３巻，第２７号，ｐ．１１２−１１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、この技術においては、ホール素子５１，５２を直交して配置しなければならないため、例えばスパッタ等を用いて同一基板上に同時製造する製造方法が採用できず、順にホール素子５１，５２を基板に製造する工程を経る製造方法を用いなければならない。このため、ホール素子５１，５２を正確な直交状態で配置することが難しく、ホール素子５１，５２間にバラツキが生じて充分な角度検出精度が得られない問題があった。また、高い製造精度でホール素子５１，５２を作製すれば、ホール素子５１，５２の直交配置の精度を確保することも可能であるが、製造効率や製造コスト面から考えると、これを採用するのは現状として難しい。
【０００９】
本発明の目的は、簡単な工程を経て製造することができ、しかも広範囲の角度を精度よく検出することができる角度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】
【００１０】
この発明によれば、操作部品を操作した際に、該操作部品を相対移動可能に支持する支持部品に対して前記操作部品の成す角度を検出する角度検出装置において、磁界を発生すべく前記操作部品及び前記支持部品の一方に設けられた磁界発生手段と、前記操作部品及び前記支持部品の他方に設けられ、前記磁界を検出すべく互いに一定角度の配置間隔を成した取付状態をとる複数の磁気抵抗素子と、前記一定角度の定数倍の配置間隔を成す磁気抵抗素子から成る各組に、各々位相が異なる交流電流を流す電流発生回路と、前記各組において同一組の中で前記磁気抵抗素子間の出力の差分をとる差動回路と、前記差動回路から組単位で出力された差分の和を算出する加算回路と、前記差動の和の交流波と前記交流電流の交流波との間の位相差を検出する位相差検出回路と、前記位相差を半周期単位で平滑化することによって、その平滑化した後の電圧値を前記角度に対応した値として求める平滑化回路とを備えたことを要旨とする。
【００１１】
この構成によれば、操作部品が操作された際には、操作部品が支持部品に対して相対移動するため、磁界発生手段から磁気抵抗素子に加わる磁界向きがその相対移動位置に応じて変化する。ところで、本発明の磁気抵抗素子は一定角度の配置間隔を成して配置され、これら磁気抵抗素子には、一定角度の定数倍の配置間隔を成す組ごとに各々位相が異なる交流電流が電流発生回路によって流される。従って、磁気抵抗素子は、その配置状態から決まる配置向きと、自身に流れる交流電流の波形とに基づく出力特性をとる。
【００１２】
差動回路は、電流発生回路から流される電流が同位相の組の中で磁気抵抗素子の出力の差分をとり、その差分に応じた各出力信号を加算回路に出力する。加算回路は差分回路から差分を入力すると、これら差分の和を算出するとともに、この差分の和に応じた出力信号を位相差検出回路に出力する。位相差検出回路は、差分の和の交流波と、磁気抵抗素子に流す交流電流との間の位相差を検出し、その位相差に応じた出力信号を平滑化回路に出力する。
【００１３】
ところで、差分の和から求まる交流波は、各磁気抵抗素子に流される交流電流の波形に対して位相が変化した状態で出力されるが、この位相差（位相の変化量）を半周期で平滑化した値は、磁気抵抗素子に加わる磁界向きに応じた値となる。従って、差分の和の交流波と交流電流の交流波との間の位相差を平滑化した値を見れば磁界向きが分かるため、平滑化回路によってこの位相差を平滑化した値を算出し、この平滑化した後の値を基に、磁気抵抗素子に加わる磁界向き、つまり操作部品の操作角度を算出する。
【００１４】
従って、本発明の構成によれば、位相差検出回路が算出する位相差は９０度以上の範囲で磁界向きを検出可能な値として出力可能であるため、例えば１つの磁気抵抗素子のみを使用して角度検出を行なう場合に比べて、９０度以上の広範囲の角度を精度よく検出することが可能である。また、本発明の構成においては、磁気抵抗素子の配置向きを変えるのではなく、磁気抵抗素子の配置角度間隔を変えて配置する構成であるため、スパッタ等により基板に磁気抵抗素子の同時製造が可能である。従って、面倒な製造工程を経なくとも、高い配置精度を有する磁気抵抗素子が製造可能である。
【００１５】
この発明によれば、前記位相差検出回路は、前記差分の和の交流波を半波整流して第１パルス信号を生成し、前記交流電流の交流波を同じく半波整流して第２パルス信号を生成し、前記第１パルス信号及び第２パルス信号の電圧差を前記位相差として求め、前記平滑化回路は、前記電圧差を半周期単位で平滑化し、その平滑化した電圧値を前記角度に対応した値として求めることを要旨とする。
【００１６】
この構成によれば、差分の和に基づく第１パルス信号の電圧値と、交流電流に基づく第２パルス信号の電圧値との間の電圧値をとって、それを平滑化するという簡単な手法で、操作部品の操作角度を算出することが可能となる。
【００１７】
この発明によれば、前記位相差検出回路は、前記差分の和の交流波を半波整流して第１パルス信号を生成し、前記交流電流の交流波を同じく半波整流して第２パルス信号を生成し、前記第１パルス信号のエッジと前記第２パルス信号のエッジとの間の時間差を前記位相差として求め、前記平滑化回路は、前記時間差を半周期単位で平滑化し、その平滑化した平均時間を前記角度に対応した値として求めることを要旨とする。
【００１８】
この構成によれば、第１パルス信号及び第２パルス信号の電圧値を見て角度検出を行なうのではなく、第１パルス信号及び第２パルス信号のエッジ間の時間差に基づき、操作角度が算出される。従って、例えば温度変化等の外的要因によって第１パルス信号や第２パルス信号の電圧値が変動したとしても、これら電圧値は角度算出の際のパラメータとして用いていないので、角度算出には影響が及ばないことから、本発明の構成を採用すれば角度検出精度確保に効果がある。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、簡単な工程を経て製造することができ、しかも広範囲の角度を精度よく検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した角度検出装置の一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１に示すように、自動変速機でギヤ変速が行なわれる車両（通称、オートマチック車）１には、自動変速機のギヤを切り換える際に操作するシフトレバー２が配設されている。シフトレバー２は、自身の基端を支点として回動可能な状態で車体３に支持されている。シフトレバー２には、シフトレバー２の操作角度Ｒθを検出する角度検出装置４が配設されている。角度検出装置４は、シフトレバー２がＰ位置、Ｒ位置、Ｎ位置、Ｄ位置、セカンド位置、Ｌ位置等の各位置にシフト操作された際、その操作位置を検出する。なお、シフトレバー２が操作部品に相当し、車体３が支持部品に相当する。
【００２１】
図２に示すように、車体３にはシフトレバー２の近傍に角度検出装置４の基板５が取着され、この基板５には複数の磁気抵抗素子６が実装されている。本例の磁気抵抗素子６は例えばＮｉＣｏ（ニッケルコバルト）の強磁性体を材質としたものが使用され、本例においては４つ使用されている。これら磁気抵抗素子６ａ〜６ｄは、隣接する素子との間の配置間隔が４５度をなした状態で車体３に取り付けられ、各々印加される磁界Ｈの方向（以下、磁界向きθと記す）に応じた素子電圧（出力信号）Ｖａ〜Ｖｄ（図３参照）を出力する。
【００２２】
一方、図２に示すように、シフトレバー２には磁気抵抗素子６ａ〜６ｄと向き合う位置に磁石７が取り付けられている。磁石７は、フェライト磁石等の一般的に使用される材質のものが用いられ、シフトレバー２が操作された際に、磁気抵抗素子６ａ〜６ｄに加わる磁界向きが順次変化する位置に配置されている。シフトレバー２が操作された際には、磁石７の移動に伴って、磁気抵抗素子６ａ〜６ｄの周囲の磁界Ｈの方向が変化するため、磁気抵抗素子６ａ〜６ｄがその磁界向きθを検出することで、シフトレバー２の操作角度Ｒθが検出される。なお、磁石７が磁界発生手段に相当する。
【００２３】
図３に示すように、互いに９０度の配置間隔を成す組である磁気抵抗素子６ａ，６ｃは電源側から６ｃ、６ａの順で直列に接続されている。この磁気抵抗素子群には、角度検出装置４の稼働時に同素子群に余弦波電流I0・cosωt を流す第１の定電流回路８が接続されている。また、もう１つの互いに９０度の配置間隔を成す組である磁気抵抗素子６ｂ，６ｄは電源側から６ｄ，６ｂの順で直列に接続されている。この磁気抵抗素子群には、角度検出装置４の稼働時に同素子群に正弦波電流I0・sinωt を流す第２の定電流回路９が接続されている。なお、I0は磁気抵抗素子群を流れる最大電流である。また、第１の定電流回路８と第２の定電流回路９が電流発生回路に相当し、余弦波電流I0・cosωt 及び正弦波電流I0・sinωt が交流電流に相当する。
【００２４】
各磁気抵抗素子６ａ〜６ｄには、磁気抵抗素子６ａ〜６ｄに生じる電圧を各々検出する差動増幅回路１０〜１３が接続されている。これら差動増幅回路１０〜１３は、例えばオペアンプや抵抗から成り、高入力インピーダンス差動増幅回路等が使用される。差動増幅回路１０〜１３は、磁気抵抗素子６ａ〜６ｄのうち組を成す素子において、一方の入力端子が磁気抵抗素子の入力端子に接続され、他方の入力端子が磁気抵抗素子の出力端子に接続され、磁気抵抗素子にそれぞれ生じる素子電圧（電圧信号）Ｖａ〜Ｖｄを各々出力する。
【００２５】
差動増幅回路１０，１２には、これら差動増幅回路１０，１２の出力の差分を検出する差動増幅回路１４が接続されている。この差動増幅回路１４もオペアンプや抵抗等から成り、高入力インピーダンス差動増幅回路等が使用される。差動増幅回路１４は、一方の入力端子が下段の差動増幅回路１０の出力端子に接続され、他方の入力端子が下段の差動増幅回路１２の出力端子に接続され、差動増幅回路１０から入力する素子電圧Ｖａと差動増幅回路１２から入力する素子電圧Ｖｃの差分をとって、その差分に応じた差分電圧Ｖ13を出力する。
【００２６】
差動増幅回路１１，１３には、これら差動増幅回路１１，１３の出力の差分を検出する差動増幅回路１５が接続されている。この差動増幅回路１５もオペアンプや抵抗等から成り、高入力インピーダンス差動増幅回路等が使用される。差動増幅回路１５は、一方の入力端子が下段の差動増幅回路１１の出力端子に接続され、他方の入力端子が下段の差動増幅回路１３の出力端子に接続され、差動増幅回路１１から入力する電圧信号Ｖｂと差動増幅回路１３から入力する電圧信号Ｖｄの差分をとって、その差分に応じた差分電圧Ｖ24を出力する。なお、差動増幅回路１０〜１５が差動回路に相当する。
【００２７】
差動増幅回路１４，１５には、これら差動増幅回路１４，１５の出力の和を検出する加算回路１６が接続されている。加算回路１６は、一方の入力端子が下段の差動増幅回路１４の出力端子に接続され、他方の入力端子が下段の差動増幅回路１５の出力端子に接続され、差動増幅回路１４から入力する差分電圧Ｖ13と差動増幅回路１５から入力する差分電圧24の和をとって、その和に応じた加算電圧Ｖout を出力する。
【００２８】
ここで、加算電圧Ｖout は、次式(2) 〜(7) から求まる式(8) を満たす値として算出される。まず、本例における４つの磁気抵抗素子６ａ〜６ｄは、隣接する素子同士の間隔が４５度となるように配置されている。このため、各磁気抵抗素子６ａ〜６ｄの各抵抗値（特性値）Ｒ１〜Ｒ４は、磁気抵抗素子６ａ〜６ｄの出力基準（出力波形の振幅中心）をＲ０、磁気抵抗素子６ａ〜６ｄの最大抵抗（抵抗の最大変化値）をΔＲ、磁気抵抗素子６ａ〜６ｄに印加される磁界向きをθとすると、次式(2) 〜(5) を満たす値をとる。
Ｒ１＝Ｒ０＋ΔＲ・cos ２（θ−４５）  …  (2) 
Ｒ２＝Ｒ０＋ΔＲ・cos ２（θ）        …  (3) 
Ｒ３＝Ｒ０＋ΔＲ・cos ２（θ＋４５）  …  (4) 
Ｒ４＝Ｒ０＋ΔＲ・cos ２（θ＋９０）  …  (5) 
【００２９】
図４に示すように、抵抗値Ｒ１〜Ｒ４の特性波形Ｓ１〜Ｓ４は振幅が「１」の交流波形をとっており、磁気抵抗素子６ａ〜６ｄの配置間隔が４５度を成しているため、隣接する磁気抵抗素子間の波形においては位相が４５度ずつ変位している。即ち、磁気抵抗素子６ｂの特性波形Ｓ２は磁気抵抗素子６ａの特性波形Ｓ１に対して位相が−４５度ずれ、磁気抵抗素子６ｃの特性波形Ｓ３は磁気抵抗素子６ｂの特性波形Ｓ２に対して位相が−４５度ずれ、磁気抵抗素子６ｄの特性波形Ｓ４は磁気抵抗素子６ｃの特性波形Ｓ３に対して位相が−４５度ずれている。
【００３０】
但し、本例においては磁気抵抗素子６ａ〜６ｄの抵抗特性が全て同じものとする。ここで、抵抗特性が揃った磁気抵抗素子６ａ〜６ｄを製造する一例として、例えば磁気抵抗素子６ａ〜６ｄの材料をスパッタ等で４個を同時に基板５に着ける製造方法が採用される。また、この製造方法を用いた場合には、磁気抵抗素子６ａ〜６ｄの抵抗特性が揃うだけでなく、磁気抵抗素子６ａ〜６ｄのパターンが極めて小さいものとなり、角度検出装置４のサイズの小型化にも効果がある。
【００３１】
続いて、互いに９０度間隔をなす組である磁気抵抗素子６ａ，６ｃにおいて、その抵抗値Ｒ１，Ｒ３の差分Ｒ13（＝Ｒ１−Ｒ３）を求め、同じく互いに９０度間隔をなす組である磁気抵抗素子６ｂ，６ｄにおいて、その抵抗値Ｒ２，Ｒ４の差分Ｒ24（＝Ｒ２−Ｒ４）を同様にして求める。これら差分Ｒ13，Ｒ24は、次式(6) ，(7) を満たす値をとる。
Ｒ13＝Ｒ１−Ｒ３＝ΔＲ・sin ２θ  …  (6) 
Ｒ24＝Ｒ２−Ｒ４＝ΔＲ・cos ２θ  …  (7) 
【００３２】
図４に示すように、差分Ｒ13，Ｒ24の特性波形Ｓ13，Ｓ24は、振幅の範囲が「−１」〜「＋１」の交流波形をとっており、互いに位相が４５度ずれた波形となる。即ち、差分Ｒ13の特性波形Ｓ13が正弦波をとり、差分Ｒ24の特性波形Ｓ24が余弦波をとっている。
【００３３】
ここで、磁気抵抗素子６ａ，６ｃには余弦波電流I0・cosωt が流され、磁気抵抗素子６ｂ，６ｄには正弦波電流I0・sinωt が流されているので、差分電圧Ｖ13はＲ13I0・cosωt の値をとり、差分電圧Ｖ24はＲ24I0・sinωt の値をとる。よって、差分電圧Ｖ13と差分電圧Ｖ24との和である加算電圧Ｖout は次式(8) を満たす値をとる。
【００３４】
【数１】
2007057501.tif 000003
従って、式(8) からも分かるように、加算電圧Ｖout の電圧波形は、正弦波電流I0・sinωt の電流波形に対して位相が２θずれた状態となる。即ち、図５（ａ）に示すように、加算電圧Ｖout の交流波Ｗ１は、正弦波電流I0・sinωt の交流波Ｗ２に対して位相が２θずれた波形をとる。
【００３５】
図３に示すように、第２の定電流回路９及び加算回路１６には、加算電圧Ｖout の交流波Ｗ１と正弦波電流I0・sinωt の交流波Ｗ２とに基づき角度信号Ｄθを生成する角度信号生成回路１７が接続されている。角度信号生成回路１７は、加算電圧Ｖout 及び正弦波電流I0・sinωt の各交流波Ｗ１，Ｗ２をそれぞれ半波整流することにより、電圧値が０以上の時にＨレベル信号を出力するパルス信号Ｖ１，Ｖ２（図５（ｂ），（ｃ）参照）に各々変換する。
【００３６】
角度信号生成回路１７はパルス信号変換後、これらパルス信号Ｖ１，Ｖ２の差の絶対値|Ｖ|（＝|Ｖ１−Ｖ２|：図５（ｄ）参照）を位相差として算出する。そして、角度信号生成回路１７は、この絶対値|Ｖ|を正弦波電流I0・sinωt の交流波Ｗ２（加算電圧Ｖout の交流波Ｗ１）の半周期Ｔ／２で平滑化（平均化）し、その平滑化した後の電圧値Ｖｒを角度信号Ｄθとして出力する。
【００３７】
ところで、平滑化した後の電圧値Ｖｒは磁界向きθに対応した値をとることから、この電圧値Ｖｒを見れば、磁気抵抗素子群に加わる磁界向きθ、つまりシフトレバー２の操作角度Ｒθが検出可能である。従って、角度信号生成回路１７から出力される角度信号Ｄθを見れば、シフトレバー２の操作角度Ｒθが検出可能である。なお、本例においては位相差が「２θ」で算出されるため、交流波の１周期は３６０度であることから、「２θ＝３６０度」の関係により角度検出範囲は０度〜１８０度となる。なお、角度信号生成回路１７が位相差検出回路及び平滑化回路を構成する。
【００３８】
次に、本例の角度検出装置４の動作について説明する。
例えば、駐車中の車両にエンジンをかけてブレーキペダルを踏むと、Ｐ位置にあるシフトレバー２の操作が可能となる。このとき、シフトレバー２が例えばＰ位置からＤ位置等に操作されたとすると、このレバー操作に伴って、磁気抵抗素子群に加わる磁界向きθがシフトレバー２のＤ位置に応じた方向に変化する。
【００３９】
このとき、差動増幅回路１０が出力する素子電圧Ｖａは、その時の磁界向きθによって決まる磁気抵抗素子６ａの抵抗値Ｒ１と、磁気抵抗素子６ａに流れる余弦波電流I0・cosωt とに基づく値をとる。また、同様に差動増幅回路１１〜１３が出力する素子電圧Ｖｂ〜Ｖｄも、その時の磁界向きθによって決まる各抵抗値Ｒ２〜Ｒ４と、磁気抵抗素子６ｂ〜６ｃのそれぞれに流れる交流波電流（磁気抵抗素子６ｃは余弦波電流I0・cosωt 、磁気抵抗素子６ｂ，６ｄは正弦波電流I0・sinωt ）とに基づく値をとる。
【００４０】
差動増幅回路１０，１２の素子電圧Ｖａ，Ｖｃは差動増幅回路１４に入力され、これら素子電圧Ｖａ，Ｖｃの差分電圧Ｖ13が差動増幅回路１４によって算出される。また、差動増幅回路１１，１３の素子電圧Ｖｂ，Ｖｄは差動増幅回路１５に入力され、これら素子電圧Ｖｂ，Ｖｄの差分電圧Ｖ24が差動増幅回路１５によって算出される。差動増幅回路１４，１５の差分電圧Ｖ13，Ｖ24は加算回路１６に入力され、これら差分電圧Ｖ13，Ｖ24を足した加算電圧Ｖout が加算回路１６によって算出される。
【００４１】
加算回路１６の加算電圧Ｖout と、第２の定電流回路９の正弦波電流I0・sinωt とは角度信号生成回路１７に入力され、この角度信号生成回路１７によって、加算電圧Ｖout の交流波Ｗ１が半波状のパルス信号Ｖ１に、正弦波電流I0・sinωt の交流波Ｗ２が半波状のパルス信号Ｖ２に各々変換される。そして、これらパルス信号Ｖ１，Ｖ２の差の絶対値|Ｖ|が角度信号生成回路１７によって算出される。
【００４２】
この絶対値|Ｖ|は、角度信号生成回路１７によって正弦波電流I0・sinωt の半周期Ｔ／２で平滑化され、その平滑化後の電圧値が磁界向きθに対応する電圧値Ｖｒとして算出される。ここでは、位相差２θの時の電圧が絶対値|Ｖ|であるため、この関係を用いて半周期Ｔ／２の時の電圧値を求めれば、それが平滑化後の電圧値Ｖｒとして算出される。この電圧値Ｖｒは角度信号生成回路１７から角度信号Ｓθとして出力される。よって、角度信号生成回路１７から出力される角度信号Ｓθを見れば、操作角度Ｒθを算出することが可能となる。
【００４３】
従って、本例においては、磁界向きθに応じて値が比例的に変化する電位差|Ｖ|を見ることで、磁界向きθ（シフトレバー２の操作角度Ｒθ）を一義的に算出する。よって、本例の算出方法を用いて角度検出を行なえば、加算電圧Ｖout の交流波Ｗ１と正弦波電流I0・sinωt の交流波Ｗ２との間の位相差の項（本例は２θ）にもよるが、例えば磁気抵抗素子を１つ使用する場合に比べて、広範囲（本例は０度〜１８０度）の角度検出を精度よく行なうことが可能となる。
【００４４】
また、本例においては磁気検出素子としてホール素子ではなく磁気抵抗素子６ａ〜６ｄを使用しているため、磁性材料をスパッタ等によって基板に付着する製造方法を用いて磁気抵抗素子６ａ〜６ｄが製造可能であることから、磁気抵抗素子６ａ〜６ｄが同時製造可能となる。従って、磁気抵抗素子６ａ〜６ｄは同時製造されると、その抵抗特性にずれが生じ難くなるため、面倒な製造工程を経ずに磁気抵抗素子の抵抗特性をほぼ揃えることが可能となり、高い磁気検出精度を確保することが可能となる。
【００４５】
本実施形態の角度検出装置４によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）磁界向きθに応じて値が比例的に変化する電位差|Ｖ|を見ることで磁界向きθを算出するので、９０度以上の広範囲の角度を精度よく検出することができる。また、本例は磁気抵抗素子６ａ〜６ｄを用いているため、スパッタ等により基板に磁気抵抗素子６ａ〜６ｄを同時製造する製造方法を用いることが可能となる。よって、磁気抵抗素子６ａ〜６ｄの抵抗特性がほぼ揃った状態となり、これによっても高い角度検出精度を確保することができる。
【００４６】
（２）差分電圧Ｖ13，Ｖ24の和である加算電圧Ｖout に基づくパルス信号Ｖ１と、正弦波電流I0・sinωt に基づくパルス信号Ｖ２との間の差の絶対値|Ｖ|をとり、それを平滑化するという簡単な手法で、磁界向きθを算出することができる。
【００４７】
なお、本実施形態は上記構成に限定されず、以下の態様に変更してもよい。
・  角度検出に際してパルス信号Ｖ１，Ｖ２を求めた後に行なう処理は、パルス信号Ｖ１，Ｖ２の差の絶対値|Ｖ|を平滑化する処理に限定されない。例えば、パルス信号Ｖ１の立ち下がりのエッジと、パルス信号Ｖ２の立ち下がりのエッジとの間の時間ｔをカウントし、この時間ｔを正弦波電流I0・sinωt の半周期Ｔ／２で平滑化して、この平滑化後の時間ｔave を用いて角度検出を行ってもよい。この時間ｔave も磁界向きθに応じた値として出力されるため、この時間ｔave を見れば磁界向きθを検出することができる。また、時間ｔを用いて角度検出を行なえば、例えば温度変化等の外的要因によってパルス信号Ｖ１，Ｖ２の電圧値が変動したとしても、これら電圧値を角度算出の際のパラメータとして用いていないので、この外的要因が角度算出に影響を及ばさずに済み、角度検出精度確保に効果が高い。
【００４８】
・  磁気抵抗素子６の個数は、本例のように４つに限らず、例えば６つや８つ用いた構成でもよい。この場合も、これら磁気抵抗素子６，…を４５度の配置間隔で取り付け、互いに９０度の配置間隔を成すもの同士の差分をとり、その差分の特性波形から直線性部分を切り取って直線式を算出する手法をとる。
【００４９】
・  磁気抵抗素子６及び磁石７の取付箇所は、磁気抵抗素子６が車体３側、磁石７がシフトレバー２側であることに限定されず、この組み合わせが逆であってもよい。
・  磁界発生手段は磁石７に限らず、磁界を発生できるものであれば、特に限定されない。
【００５０】
・  本例の角度検出装置４は搭載対象がシフトレバー２であることに限らず、例えばシートの背もたれの傾き量を検出するシート傾角検出装置等でもよく、角度検出装置４の搭載対象は特に限定されない。
【００５１】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（１）操作部品を操作した際に、該操作部品を相対移動可能に支持する支持部品に対して前記操作部品の成す角度を検出する角度検出装置において、磁界を発生すべく前記操作部品及び前記支持部品の一方に設けられた磁気発生手段と、前記操作部品及び前記支持部品の他方に設けられ、前記磁界を検出すべく４５度の配置間隔で取付けられた複数の磁界抵抗素子と、互いに９０度の配置間隔を成す磁気抵抗素子から成る組に、第１交流電流を流す第１の電流発生回路と、前記組とは別の互いに９０度の配置間隔を成す前記磁気抵抗素子から成る組に、前記第１交流電流とは位相が４５度異なる第２交流電流を流す第２の電流発生回路と、同一組の中で前記磁気抵抗素子間の出力の差分をとる差動回路と、前記差動回路から組単位で出力された差分の和を算出する加算回路と、前記差分の和の交流波と、前記第１交流電流及び前記第２交流電流のうち一方の交流波との間の位相差を検出する位相差検出回路と、前記位相差を半周期単位で平滑化することによって、その平滑化した後の電圧値を前記角度に対応した値として求める平滑化回路とを備えたことを特徴とする角度検出装置。
【００５２】
（２）前記技術的思想（１）において、前記第１の電流発生回路は前記第１交流電流を余弦波の信号で流し、前記第２の電流発生回路は前記第２交流電流を正弦波の信号で流し、前記位相差検出回路は、前記差分の和の交流波と、前記第２の電流発生回路が出力する前記正弦波との間の差を前記位相差として算出する。この場合、差分の和の交流波は正弦波の式として算出されるので、位相差の計算が正弦波同士の式を用いて行なうことが可能となり、位相差算出の計算が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】一実施形態における車室内を示す斜視図。
【図２】角度検出装置を構成する磁気抵抗素子及び磁石の取付状態を示す平面図。
【図３】角度検出装置の電気構成を示すブロック図。
【図４】磁気抵抗素子の特性波形を示す波形図。
【図５】（ａ）は加算電圧及び正弦波電流の交流波を示す波形図、（ｂ）は加算電圧のパルス信号を示す波形図、（ｃ）は正弦波電流のパルス信号を示す波形図、（ｄ）はパルス信号の差の絶対値を示す波形図。
【図６】従来における磁気抵抗素子に所定向きの磁界がかかった状態を示す平面図。
【図７】磁気抵抗素子の特性波形を示す波形図。
【図８】ホール素子を用いた角度検出装置の原理を示す説明図。
【符号の説明】
【００５４】
２…操作部品としてのシフトレバー、３…支持部品としての車体、４…角度検出装置、６（６ａ〜６ｄ）…磁気抵抗素子、７…磁界発生手段としての磁石、８，９…電流発生回路としての定電流回路、１０〜１５…差動回路としての差動増幅回路、１６…加算回路、１７…位相差検出回路及び平滑化回路を構成する角度信号生成回路、Ｈ…磁界、I0・cosωt …交流電流を構成する余弦波電流、I0・sinωt …交流電流を構成する正弦波電流、Ｗ１，Ｗ２…交流波、２θ…位相差、Ｔ／２…半周期、Ｖｒ…電圧値、差分Ｒ13，Ｒ24。
【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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