(57)【要約】【課題】  使用環境下の温度変化に寄らず、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、つまり抵抗値Ｒ１及びＲ３の差分Ｒ13と、抵抗値Ｒ２及びＲ４の差分Ｒ24とを算出し、これら差分Ｒ13，Ｒ24の特性波形Ｓ13，Ｓ24の直線性部分を切り出し、この直線性部分の直線式ＥＱ１〜ＥＱ５を角度検出の際の近似式として角度検出装置内のＲＯＭに書き込んでおく。シフトレバーの操作角度検出に際しては、磁気抵抗素子の抵抗値を基にＲＯＭ内の直線式を用いて角度算出を行なう。【選択図】      図４
2007057500.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前記磁気抵抗素子の特性値の差分において、その特性波形から切り出した直線性部分の直線式を記憶した記憶手段と、
前記磁気抵抗素子の特性値に基づき、前記直線式を用いて前記角度を算出する算出手段と
を備えたことを特徴とする角度検出装置。
【請求項２】
直列接続された複数の前記磁気抵抗素子に一定値の電圧を供給する定電圧回路を備えた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】
前記直線性部分は、交流波形を成す前記差分の特性波形のトップとボトムとの間の連続した区間であることを特徴とする請求項１又は２に記載の角度検出装置。
【請求項４】
前記算出手段は、前記角度を算出するに際して、各磁気抵抗素子から得られる前記特性値をパラメータとして、前記記憶手段に記憶された複数の前記直線式の中から使用する式を指定することを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項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７に示すように磁石から磁気抵抗素子にかかる磁界の方向（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８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、例えば特許文献１に開示されている。この技術においては、２個（或いは３個）のホール素子を用い、これらホール素子の出力電圧に関してキャリブレーションレベルを設定して、ホール素子の出力電圧波形の直線性部分を切り出す。そして、この直線性部分の電圧出力波形を用いて回転角度検出を行なうことによって、９０度以上の回転角度を精度よく検出する。
【特許文献１】特開２００２−３０３５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ホール素子の出力電圧は使用環境下の温度により変動するため、正確な回転角度検出を行なうためには、ホール素子の出力電圧に温度補正を施す必要がある。この温度補正の一例としては、例えばホール素子に温度補償回路を設けることでこの温度変化に対応する方法がある。しかし、この方法は回転角度検出装置の検出デバイスとして新たに温度補償回路を増設する必要があるため、その分だけ角度検出装置に関する部品点数が増加し、装置の複雑化、大型化及びコストアップ化等の問題を招いてしまう。
【０００８】
また、使用環境下の温度変化に対して回転角度の検出精度を確保する他の方法としては、例えばソフト上にキャリブレーションレベルテーブルを用意し、このキャリブレーションレベルテーブルを参照することで各使用温度に適したキャリブレーションレベルを適宜設定して補正する方法もある。しかし、この方法は煩雑な演算処理を要するため、補正処理に際して時間を要することから実装には向かず、また補正処理を短時間で済まそうとすると、その分だけ検出精度が落ちるため、結局のところキャリブレーションレベルテーブルを用いた方法では高い検出精度を得ることは難しい。また、ホール素子は素子間のバラツキも大きいため、このことも高い検出精度が得られない要因となる。
【０００９】
本発明の目的は、使用環境下の温度変化に寄らず、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前記磁気抵抗素子の特性値の差分において、その特性波形から切り出した直線性部分の直線式を記憶した記憶手段と、前記磁気抵抗素子の特性値に基づき、前記直線式を用いて前記角度を算出する算出手段とを備えたことを要旨とする。
【００１１】
この構成によれば、複数の磁気抵抗素子を用意し、これら磁気抵抗素子を例えば４５度の間隔を持たせて例えば支持部品等に配置固定する。この取付状態を前提とし、これら磁気抵抗素子のうち例えば互いに９０度の配置間隔を成すものについて特性値（例えば抵抗値）の差分をとり、複数組導出される各特性波形の直線性部分を切り出し、その切り出した部分の直線式を予め記憶手段に書き込んでおく。
【００１２】
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の向きがその相対移動位置に応じて変化する。このとき、磁気抵抗素子はその磁界向きに応じた出力信号を算出手段に出力する。算出手段は、磁気抵抗素子から得た出力信号の値を基に、記憶手段に記憶された直線式を用いて演算を行なうことによって、操作部品の操作角度を算出する。
【００１３】
ところで、このように９０度間隔を成す磁気抵抗素子の特性値の差分をとって導出した特性波形は、１つの磁気抵抗素子から得られる特性値の特性波形に比べて振幅が大きい波形となる。よって、特性波形の振幅が大きくなれば、特性波形から直線性部分が多くとれるため、本例のように直線性部分の直線式を用いて角度検出を行なう場合、角度検出範囲が広くとれることになる。従って、磁気抵抗素子の特性値の差分をとって導出した特性波形を例えば２組以上使用し、これら特性波形における直線性部分の直線式を用いて角度算出を行なえば、１つの磁気抵抗素子の場合よりも広範囲で角度検出を行なうことが可能となる。
【００１４】
また、差分の特性波形から切り出した直線性部分の直線式は、計算の関係上、角度算出の計算過程において、温度変化に影響されるパラメータが相殺される。よって、磁気抵抗素子を用いて角度検出を行なえば、角度検出装置の使用環境温度が変化しても、操作角度がその温度変化に影響されない値として算出されることから、角度検出精度の向上にも効果がある。
【００１５】
この発明によれば、直列接続された複数の前記磁気抵抗素子に一定値の電圧を供給する定電圧回路を備えたことを要旨とする。
この構成によれば、磁気抵抗素子群には一定値の電圧が常時供給されるため、磁気抵抗素子の出力信号（出力電圧）が磁界向きの変化以外の要因で変わってしまう状況になり難く、角度検出の精度向上に効果がある。
【００１６】
この発明によれば、前記直線性部分は、交流波形を成す前記差分の特性波形のトップとボトムとの間の連続した区間であることを要旨とする。
ところで、差分の特性波形から直線性部分を細かく区分けした状態で切り出し、その切り出した分だけ直線式を用意することも可能であるが、そうするとその分だけ多くの直線式を用いることになり、角度検出の際に計算処理が煩雑になる。しかし、差分の特性波形においてそのトップとボトムとの間の連続した区間を直線性部分として切り出して角度検出を行なったとしても、その際に生じる誤差は、角度検出の分解能によって異なるが一般的な装置においては許容できる範囲内に収るため、充分な検出精度を確保しつつ角度検出を行なうことが可能である。よって、この構成によれば、用意する直線式をできる限り少なく抑えつつ、かつ角度検出の精度を確保することが可能である。
【００１７】
この発明によれば、前記算出手段は、前記角度を算出するに際して、各磁気抵抗素子から得られる前記特性値をパラメータとして、前記記憶手段に記憶された複数の前記直線式の中から使用する式を指定することを要旨とする。
【００１８】
この構成によれば、角度検出に際して使用する磁気抵抗素子の特性値を、記憶手段の中から直線式を指定する際のパラメータとして用いるので、直線式を指定する際に別のパラメータを用意する必要がなく、計算処理の煩雑化を招かずに済む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、使用環境下の温度変化に寄らず、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）に応じた出力電圧（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にかか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、磁気抵抗素子６ａ〜６ｄは、上流側（電源側）から６ｄ、６ｃ、６ｂ、６ａの並び順で直列接続されている。また、磁気抵抗素子群の上流側には、これら磁気抵抗素子６ａ〜６ｄに一定電圧を供給する定電圧回路８接続されている。定電圧回路８としては、例えばツェナーダイオード及びコンデンサからなる回路や、ツェナーダイオードの電圧をトランジスタでバッファして出力する回路等がある。
【００２４】
車両１には、磁気抵抗素子６ａ〜６ｄの出力電圧（出力信号）Ｖａ〜Ｖｄを基にシフトレバー２の操作角度Ｒθを算出するコンピュータ９が配設されている。コンピュータ９は、角度検出装置４を統括制御するＣＰＵ(Central Processing Unit) １０、各種データを記憶したＲＯＭ(Read-Only Memory)１１、プログラム実行時の作業領域として使用されるＲＡＭ(Random-Access Memory)１２、データ入出力口となるインターフェース１３等を備えている。コンピュータ９内のこれらデバイスは、コンピュータ９内のバス１４を介して相互接続されている。インターフェース１３には、電気配線を介して磁気抵抗素子６ａ〜６ｄが接続されている。なお、ＣＰＵ１０が算出手段に相当し、ＲＯＭ１１が記憶手段に相当する。
【００２５】
ＲＯＭ１１には、ＣＰＵ１０が操作角度Ｒθを算出する際に使用する複数の直線式ＥＱ（ＥＱ１〜ＥＱ５）が記憶されている。この直線式ＥＱは、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及び磁気抵抗素子６ｂ，６ｄの各々において、その出力の差分をとって導出される特性波形Ｓ13，Ｓ24（図４参照）の直線性部分（図４の太線部分）の式に相当する。エンジンが始動すると角度検出装置４に電源が供給され、ＣＰＵ１０は電源が供給されたことを条件に操作角度θの角度検出を開始し、その操作角度θに応じた角度信号Ｄθをコンピュータ９の外部に出力する。
【００２６】
次に、直線式ＥＱ１〜ＥＱ５の求め方について説明する。
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) 
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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) 
【００３０】
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。
【００３１】
続いて、差分Ｒ13，Ｒ24の各特性波形Ｓ13，Ｓ24において直線性部分を切り出す。まず、抵抗値がＲ４＞Ｒ２を満たす条件下において特性波形Ｓ１及び特性波形Ｓ３が交わる際の特性波形Ｓ13上の点（−９０，０）と、抵抗値がＲ３＞Ｒ１を満たす条件下において特性波形Ｓ１及び特性波形Ｓ２（特性波形Ｓ３及び特性波形Ｓ４）が交わる際の特性波形Ｓ13上の点（−６７．５，−２1/2／２）との２点を結ぶ直線式ＥＱ１を算出する。直線式ＥＱ１は、次式(8) を満たす式となる。
【００３２】
【数１】
2007057500.tif 000003
この直線式ＥＱ１は、特性波形Ｓ13を１周期で見た場合、振幅が「０」以下の領域において波形の傾きが負となる区間の直線性部分に相当する式であり、抵抗値がＲ４＞Ｒ３＞Ｒ１＞Ｒ２の関係を満たす際には、この直線式ＥＱ１を使用して操作角度Ｒθを算出する。
【００３３】
また、抵抗値がＲ３＞Ｒ１を満たす条件下において特性波形Ｓ１及び特性波形Ｓ２（特性波形Ｓ３及び特性波形Ｓ４）が交わる際の特性波形Ｓ24上の点（−６７．５，−２1/2／２）と、抵抗値がＲ２＞Ｒ１を満たす条件下において特性波形Ｓ１及び特性波形Ｓ４（特性波形Ｓ２及び特性波形Ｓ３）が交わる際の特性波形Ｓ24上の点（−２２．５，２1/2／２）との２点を結ぶ直線式ＥＱ２を算出する。直線式ＥＱ１は、次式(9) を満たす式となる。
【００３４】
【数２】
2007057500.tif 000004
この直線式ＥＱ２は、特性波形Ｓ24を１周期で見た場合、波形の傾きが正となる区間の直線性部分に相当する式であり、抵抗値がＲ３＞Ｒ４及びＲ２＞Ｒ１の関係を満たす際には、この直線式ＥＱ２を使用して操作角度Ｒθを算出する。
【００３５】
同様に、抵抗値がＲ２＞Ｒ１を満たす条件下において特性波形Ｓ１及び特性波形Ｓ４（特性波形Ｓ２及び特性波形Ｓ３）が交わる際の特性波形Ｓ13上の点（−２２．５，−２1/2／２）と、抵抗値がＲ１＞Ｒ３を満たす条件下において特性波形Ｓ１及び特性波形Ｓ２（特性波形Ｓ３及び特性波形Ｓ４）が交わる際の特性波形Ｓ13上の点（２２．５，２1/2／２）との２点を結ぶ直線式ＥＱ３を算出する。直線式ＥＱ１は、次式(10)を満たす式となる。
【００３６】
【数３】
2007057500.tif 000005
この直線式ＥＱ３は、特性波形Ｓ13を１周期で見た場合、波形の傾きが正となる区間の直線性部分に相当する式であり、抵抗値がＲ２＞Ｒ３及びＲ１＞Ｒ４の関係を満たす際には、この直線式ＥＱ３を使用して操作角度Ｒθを算出する。
【００３７】
また、抵抗値がＲ１＞Ｒ３を満たす条件下において特性波形Ｓ１及び特性波形Ｓ２（特性波形Ｓ３及び特性波形Ｓ４）が交わる際の特性波形Ｓ24上の点（２２．５，２1/2／２）と、抵抗値がＲ１＞Ｒ２を満たす条件下において特性波形Ｓ１及び特性波形Ｓ４（特性波形Ｓ２及び特性波形Ｓ３）が交わる際の特性波形Ｓ24上の点（６７．５，−２1/2／２）との２点を結ぶ直線式ＥＱ４を算出する。直線式ＥＱ４は、次式(11)を満たす式となる。
【００３８】
【数４】
2007057500.tif 000006
この直線式ＥＱ４は、特性波形Ｓ24を１周期で見た場合、波形の傾きが負となる区間の直線性部分に相当する式であり、抵抗値がＲ１＞Ｒ２及びＲ４＞Ｒ３の関係を満たす際には、この直線式ＥＱ４を使用して操作角度Ｒθを算出する。
【００３９】
更に、抵抗値がＲ１＞Ｒ２を満たす条件下において特性波形Ｓ１及び特性波形Ｓ４（特性波形Ｓ２及び特性波形Ｓ３）が交わる際の特性波形Ｓ24上の点（６７．５，２1/2／２）と、抵抗値がＲ４＞Ｒ２を満たす条件下において特性波形Ｓ１及び特性波形Ｓ３が交わる際の特性波形Ｓ13上の点（９０，０）との２点を結ぶ直線式ＥＱ５を算出する。直線式ＥＱ５は、次式(12)を満たす式となる。
【００４０】
【数５】
2007057500.tif 000007
この直線式ＥＱ５は、特性波形Ｓ13を１周期で見た場合、振幅が「０」以上の領域において波形の傾きが負となる区間の直線性部分に相当する式であり、抵抗値がＲ４＞Ｒ１＞Ｒ３＞Ｒ２の関係を満たす際には、この直線式ＥＱ５を使用して操作角度Ｒθを算出する。
【００４１】
従って、本例のように４つの磁気抵抗素子６ａ〜６ｄを４５度の配置間隔で並べ、磁気抵抗素子６ａ，６ｃの差分Ｒ13と磁気抵抗素子６ｂ，６ｄの差分Ｒ24とを算出し、これら差分Ｒ13，Ｒ24の特性波形Ｓ13，Ｓ24を直線性のよい部分で切り取って、その部分の直線式ＥＱ１〜ＥＱ５を近似式として角度算出を行う。よって、１８０度の範囲で直線性のよい特性を得ることが可能となるため、１８０度の範囲を高精度に角度検出することが可能となる。
【００４２】
次に、直線式ＥＱ１〜ＥＱ５を用いて算出した操作角度Ｒθの誤差について検証するが、ここでは説明を簡単に行なうために直線式ＥＱ３を用いた例で述べることにする。
図５に示すように、特性波形Ｓ13及び直線式ＥＱ３が同じ値の抵抗値を出力する場合、この際に特性波形Ｓ13によって正確な値として算出される磁界向きをθ、直線式ＥＱ３によって近似値として算出される磁界向きをθａとすると、次式(13)が成立する。
【００４３】
【数６】
2007057500.tif 000008
ここで、磁界向きθ，θａの間の誤差をΔθとすると、誤差Δθは次式(14)によって算出される。
【００４４】
【数７】
2007057500.tif 000009
続いて、Δθの最大誤差は、Δθを微分してその微分式が「０」を満たすところに存在するので、誤差Δθが最大誤差Δθmaxをとる際には、次式(15)を満たすことになり、同式(15)を展開して磁界向きθを求めると、磁界向きθは次式(16)を満たす値をとる。
【００４５】
【数８】
2007057500.tif 000010
【００４６】
【数９】
2007057500.tif 000011
そして、(16)式で得られた磁界向きθを(14)式に代入すると、最大誤差Δθmax は次式(17)を満たす値となる。
【００４７】
【数１０】
2007057500.tif 000012
この(17)式を展開すると、最大誤差Δθmax は次式(18)に示す値で算出される。
【００４８】
【数１１】
2007057500.tif 000013
式(18)に示す最大誤差Δθmax を見ても分かるように、最大誤差Δθmax は「１度」以下の「０．９５度」度なる。ところで、シフトレバー２の多くは分解能が１度以下のものを要求しているものはほとんどないため、最大誤差が「０．９５度」であれば、近似式である本例の直線式ＥＱ１〜ＥＱ５用いて角度検出を行なっても、検出精度にはさほど影響を及ぼさずに済む。
【００４９】
また、角度検出装置４の使用環境温度（周囲温度）が変化すると、磁気抵抗素子６ａ〜６ｂがその温度変化に影響を受けて、抵抗値Ｒ１〜Ｒ４（抵抗特性Ｓ１〜Ｓ４）が変化する。即ち、各磁気抵抗素子６ａ〜６ｄの各抵抗率ｒは、使用環境化の温度をＴ、ｒ０を０度の時の抵抗率、αを抵抗率の温度係数とすると、次式(19)の関係式を持って変化する。
ｒ＝ｒ０・（１＋αＴ）  …  (19)
【００５０】
ところで、式(8) 〜(12)に示す直線式ＥＱ１〜ＥＱ５を見ても分かるように、これら直線式ＥＱ１〜ＥＱ５の右辺及び左辺の両方に抵抗値のパラメータがあるため、周囲の使用環境温度が変化したとしても、計算過程で温度変化のパラメータが相殺されることになり、角度計算時の最終的な算出値は温度変化に影響されない値として算出される。従って、磁気抵抗素子６ａ〜６ｄを使用して角度検出を行えば、コンピュータ９の出力に温度補償がなされ、使用環境下で温度変化が生じても、コンピュータ９の算出値である操作角度Ｒθには温度誤差が生じ難くなる。
【００５１】
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）４つの磁気抵抗素子６ａ〜６ｄ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磁気抵抗素子６ａ，６ｃと磁気抵抗素子６ｂ，６ｄとの間でそれぞれ差分Ｒ13，Ｒ24をとり、これら差分Ｒ13，Ｒ24の特性波形Ｓ13，Ｓ24の直線性部分から求まる直線式ＥＱ１〜ＥＱ５を用いて角度算出を行なう。よって、磁界向きθが−９０度〜＋９０度の範囲において磁界向きθと抵抗値Ｒ１〜Ｒ４との間の関係式が、これら磁気抵抗素子６ａ〜６ｄの特性波形Ｓ１〜Ｓ４における直線性部分の直線式に置き換えられる。従って、磁界向きθ（即ち、操作角度Ｒθ）が−９０度〜＋９０度の範囲において特性波形Ｓ１〜Ｓ４の直線性部分で算出可能となり、磁界向きθを１８０度の範囲で高精度に検出することができる。また、磁界を検出する素子として磁気抵抗素子６ａ〜６ｄを使用しているので、磁気抵抗素子６ａ〜６ｄには使用環境温度が変化しても出力が変化し難い特性があることから、本例のように磁気抵抗素子６ａ〜６ｄを用いて角度検出を行なえば、温度補償についても確保することができる。
【００５２】
（２）磁気抵抗素子６ａ〜６ｄを直列接続し、これら磁気抵抗素子６ａ〜６ｄに定電圧回路８を介して電圧を印加することで、各磁気抵抗素子６ａ〜６ｄに電流を流している。従って、磁気抵抗素子群には一定値の電圧が供給されることになり、磁気抵抗素子６ａ〜６ｄの抵抗値Ｒ１〜Ｒ４（出力信号）が磁界向きθ以外の要因で変化するような状況になり難く、高い角度検出精度を確保することができる。
【００５３】
（３）差分Ｒ13，Ｒ24の各特性波形Ｓ13，Ｓ24の直線性部分を切り出す際には、特性波形Ｓ13，Ｓ24のトップとボトムとの間の連続した区間をそれぞれ直線性部分として切り出している。ところで、特性波形Ｓ13，Ｓ24の直線性部分を細かく切り出し、これを用いて角度検出を行なえば、精度高く角度検出することは可能であるが、その分だけ直線式ＥＱを多数用意する必要があるため、計算処理の煩雑化を招く。しかし、本例のように、特性波形Ｓ13，Ｓ24のトップ及びボトム間の連続区間を直線性部分として切り出し、この部分の直線式ＥＱ１〜ＥＱ５を用いて角度検出を行なったとしても、その際に生じる最大誤差Δθmax は式(18)で示すように０．９５度に収る。よって、この角度検出装置４をシフトレバー２の角度検出に用いた場合、最大誤差Δθmax がこの程度の誤差であれば、シフトレバー２の角度検出において必要な分解能の関係上、角度検出精度に大きな影響はない。従って、ＲＯＭ１１に用意しておく直線式ＥＱをできる限り少なく抑えつつ、充分な角度検出の精度を確保することができる。
【００５４】
（４）ＲＯＭ１１に記憶された複数の直線式ＥＱ１〜ＥＱ５のうち使用する式を選択するに際しては、各磁気抵抗素子６ａ〜６ｄの抵抗値Ｒ１〜Ｒ４をパラメータとして、角度算出に適するものを指定する。従って、直線式ＥＱ１〜ＥＱ５を指定する際に別のパラメータを新たに入力する等の処理を必要としないため、計算処理の煩雑化を招かずに済む。
【００５５】
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。
・  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。また、磁気抵抗素子６の配置間隔も４５度に限らず、９０度以上の範囲で角度検出が可能であれば、例えば３０度や４０度としてもよい。
【００５６】
・  直線性部分として切り出す部分は、特性波形Ｓ13（特性波形Ｓ24）のトップからボトムの間の連続する区間であることに限定されない。例えば、図６に示すように今まで１本の直線性部分として切り出していた区間を、複数（図６は４本）の直線で切り出すようにしてもよい。
【００５７】
・  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。
・  直線式ＥＱの書き込み先はＲＯＭ１１に限定されず、例えば角度検出装置４にＥＥＰＲＯＭ(Electronically Erasable and Programmable ROM)が内蔵されるのであれば、これを直線式ＥＱの書き込み先として使用してもよい。
【００５８】
・  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。
・  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。
【００５９】
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）請求項１〜４のいずれかにおいて、前記磁気抵抗素子は前記支持部品側に取り付けられている。この場合、操作部品に対して固定側となる支持部品に磁気抵抗素子が取り付けられるため、操作部品が操作されたとしても、それに伴って磁気抵抗素子が動くような状態とならずに済み、操作時の遠心力や振動等で磁気抵抗素子が取付場所から外れてしまうような状況になり難い。
【００６０】
（２）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度の配置間隔をなす前記磁気抵抗素子の特性値において、その差分をとった各特性波形から切り出される直線性部分の直線式を記憶した記憶手段と、前記磁気抵抗素子の特性値に基づき、前記直線式を用いて前記角度を算出する算出手段とを備えたことを特徴とする角度検出装置。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【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】近似式である直線式を用いて算出した検出角度の最大誤差を計算する際の説明図。
【図６】別例における磁気抵抗素子の差分から導出した特性波形を示す波形図。
【図７】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８】磁気抵抗素子の特性波形を示す波形図。
【符号の説明】
【００６２】
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…定電圧回路、１０…算出手段としてのＣＰＵ、１１…記憶手段としてのＲＯＭ、Ｈ…磁界、Ｒθ…操作角度、Ｒ13、Ｒ24…差分、Ｓ13、Ｓ24…特性波形、ＥＱ（ＥＱ１〜ＥＱ５）…直線式。
【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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