(57)【要約】【課題】被検出体の位置を磁気抵抗効果センサにより検出する場合であれ、高い信頼性を維持しつつその位置を検出することのできる磁気式位置検出装置を提供する。【解決手段】この磁気位置検出装置は、線幅の細い磁気抵抗膜からなる磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４からなる第１の磁気検出部と、線幅の太い磁気抵抗膜からなる磁気抵抗素子Ｍ３１〜Ｍ３４，Ｍ４１〜Ｍ４４からなる第２の磁気検出部からなる磁気抵抗効果センサ１２０と、このセンサ１２０に磁界を印加する磁石とを備える。そして、第１及び第２の磁気検出部のセンサ感度のそれぞれの値の比の値に基づいて磁石の中心軸ｍに沿った方向の位置を検出するとともに、第１の磁気検出部からの出力信号に基づいて磁石の中心軸ｍを中心とした回転方向の位置を検出する。【選択図】図８
2009222517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加される磁界の磁束密度の大きさに対する抵抗変化率の異なる２種類の磁気抵抗素子によりそれぞれ構成される２つの磁気検出部を有する磁気抵抗効果センサと、磁石からなり前記磁気抵抗効果センサに磁界を印加するとともに、前記磁気抵抗効果センサに対して近接及び離間する方向に移動可能な被検出体とを備え、
前記被検出体と前記磁気抵抗効果センサとの間の距離は、前記被検出体の移動に伴い前記磁気抵抗効果センサに印加される磁界の磁束密度の大きさに変化が生じた際に、前記２つの磁気検出部のうちの一方の磁気検出部を構成する１種類の磁気抵抗素子の抵抗値が飽和した状態を維持するとともに、他方の磁気検出部を構成する１種類の磁気抵抗素子の抵抗値に変化が生じる距離に設定され、
印加される磁界の磁束密度の大きさに応じた出力電圧の大きさを示す値であるセンサ感度を前記２つの磁気検出部についてそれぞれ検出した上で、これら検出されたセンサ感度の値の比の値を算出し、この算出された比の値に基づいて前記被検出体の移動方向の位置を検出する
ことを特徴とする磁気式位置検出装置。
【請求項２】
前記被検出体が、前記磁気抵抗効果センサに対して近接及び離間する方向に移動可能であるとともに、その移動軸を回転軸として更に回転可能なものであって、前記被検出体の移動に伴い前記磁気抵抗効果センサに印加される磁界の磁束密度に変化が生じた際に抵抗値が飽和した状態に維持される１種類の磁気抵抗素子から構成される一方の磁気検出部から出力される電圧信号に基づいて前記被検出体の回転方向の位置を検出する
請求項１に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項３】
前記印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率の異なる２種類の磁気抵抗素子が、線幅の異なる２種類の磁気抵抗膜によりそれぞれ形成され、前記２つの磁気検出部のうちの一方の磁気検出部が、線幅の太い磁気抵抗膜により形成される磁気抵抗素子からなり、前記他方の磁気検出部が、線幅の細い磁気抵抗膜により形成される磁気抵抗素子からなる
請求項１又は２に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項４】
前記印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率の異なる２種類の磁気抵抗素子が、膜厚の異なる２種類の磁気抵抗膜によりそれぞれ形成され、前記２つの磁気検出部のうちの一方の磁気検出部が、膜厚の厚い磁気抵抗膜により形成される磁気抵抗素子からなり、前記他方の磁気検出部が、膜厚の薄い磁気抵抗膜により形成される磁気抵抗素子からなる
請求項１又は２に記載の磁気式位置検出装置。
【請求項５】
前記印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率の異なる２種類の磁気抵抗素子のうちの一方の磁気抵抗素子が、前記磁気抵抗効果センサの半導体基板上に４５°ずつ傾くかたちで環状に８つ配置されるとともに、他方の磁気抵抗素子が、この一方の磁気抵抗素子の外側に位置して、同じく４５°ずつ傾くかたちで同心円上に環状に８つ配置され、前記２つの磁気検出部の各々が、それぞれ４つの磁気抵抗素子により構成されるフルブリッジ回路を２つずつ有してなる
請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁気式位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗素子からなる磁気抵抗効果センサを利用して被検出体の位置を検出する磁気式位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の磁気式位置検出装置を利用したものとしては、例えば特許文献１に記載のバイワイヤ式のシフト装置が知られている。このシフト装置は、互いに直交する第１及び第２の軸方向の２つの軸方向にそれぞれ操作可能なシフトレバーと、このシフトレバーの第１及び第２の軸方向の操作位置をそれぞれ検出するための磁気式位置検出装置とを有している。ここで、この磁気式位置検出装置には、シフトレバーの第１の軸方向の操作に伴って所定の回転軸を中心に回転する第１の磁石と、シフトレバーの第２の軸方向の操作に伴って同第１の磁石の回転軸の方向に沿って往復動するヨークと、このヨークの往復動に伴って同ヨークが当接したり、あるいは離間したりする第２の磁石とが設けられている。また、この磁気式位置検出装置には、第１の磁石により形成される磁界の磁気ベクトルの変化を検出するとともに、検出される磁気ベクトルに応じて出力される電圧信号の変化する磁気抵抗効果センサ（ＭＲＥセンサ）が設けられている。さらに、この磁気式位置検出装置には、第２の磁石により形成される磁界の磁束密度の変化を検出するとともに、検出される磁束密度の大きさに応じて出力される電圧信号の変化するホールセンサも設けられている。
【０００３】
シフト装置としてのこうした構成によれば、例えばシフトレバーが第１の軸方向に操作されたとすると、第１の磁石がその回転軸を中心に回転して同第１の磁石により形成される磁界の磁気ベクトルが変化するため、この磁気ベクトルの変化に伴いＭＲＥセンサの出力信号が変化する。したがって、このＭＲＥセンサの出力信号の変化に基づいてシフトレバーの第１の軸方向の操作を検出することができるようになる。また、例えばシフトレバーが第２の軸方向に操作されたとすると、ヨークが第２の磁石に当接したり、あるいは第２の磁石から離間したりして第２の磁石により形成される磁界の磁束密度が変化するため、この磁束密度の変化に伴いホールセンサの出力信号が変化する。したがって、このホールセンサの出力信号の変化に基づいて上記ヨークの位置を検出することができるようになるとともに、このヨークの位置からシフトレバーの第２の軸方向の操作も検出することができるようになる。
【０００４】
なお、この特許文献１には、第２の磁石により形成される磁界の磁束密度の変化を検出するためのセンサとして、上記ホールセンサに代えて、ＭＲＥセンサを採用するようにしてもよい旨が記載されている。
【特許文献１】特開２００７−６２６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、第２の磁石により形成される磁界の磁束密度の変化を検出するためのセンサとしてＭＲＥセンサを採用するようにしたとしても、確かに上記ヨークの位置を検出することはできるようにはなる。ただし、ＭＲＥセンサを構成する磁気抵抗素子は一般に、自身の有する温度等の影響を受けてその抵抗値が変化するといった物性を有するため、ＭＲＥセンサの温度の変化に伴って同センサの出力信号も変化する。このため、ＭＲＥセンサの出力信号に変化が生じた場合に、その変化が実際には同センサの有する温度等の変化に起因するものであるにもかかわらず、第２の磁石により形成される磁界の磁束密度の変化に起因するものであると誤判定するおそれがあり、ひいては上記ヨークの位置を誤検出するおそれがある。
【０００６】
なお、こうした問題は、バイワイヤ式のシフト装置に搭載されて上記ヨークの位置を検出する磁気式位置検出装置に限らず、ヨークに相当するものを被検出体として、同被検出体の位置を磁気抵抗効果センサを利用して検出する磁気式位置検出装置に共通する課題である。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検出体の位置を磁気抵抗効果センサにより検出する場合であれ、高い信頼性を維持しつつその位置を検出することのできる磁気式位置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】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、印加される磁界の磁束密度の大きさに対する抵抗変化率の異なる２種類の磁気抵抗素子によりそれぞれ構成される２つの磁気検出部を有する磁気抵抗効果センサと、磁石からなり前記磁気抵抗効果センサに磁界を印加するとともに、前記磁気抵抗効果センサに対して近接及び離間する方向に移動可能な被検出体とを備え、前記被検出体と前記磁気抵抗効果センサとの間の距離は、前記被検出体の移動に伴い前記磁気抵抗効果センサに印加される磁界の磁束密度の大きさに変化が生じた際に、前記２つの磁気検出部のうちの一方の磁気検出部を構成する１種類の磁気抵抗素子の抵抗値が飽和した状態を維持するとともに、他方の磁気検出部を構成する１種類の磁気抵抗素子の抵抗値に変化が生じる距離に設定され、印加される磁界の磁束密度の大きさに応じた出力電圧の大きさを示す値であるセンサ感度を前記２つの磁気検出部についてそれぞれ検出した上で、これら検出されたセンサ感度の値の比の値を算出し、この算出された比の値に基づいて前記被検出体の移動方向の位置を検出することを要旨としている。
【０００９】
前述のように、磁気抵抗効果センサを構成する磁気抵抗素子は一般に、自身の有する温度等の影響を受けてその抵抗値が変化するといった物性を有するため、印加される磁界の磁束密度の大きさに応じた出力電圧の大きさを示すセンサ感度の値も、同センサの温度等の変化に伴って変化する。ただし、印加される磁界の磁束密度の大きさに対する抵抗変化率の異なる２種類の磁気抵抗素子によりそれぞれ構成される２つの磁気検出部を磁気抵抗効果センサに設けた上で、これら２つの磁気検出部のセンサ感度の値を各々検出するとともに、検出された各々のセンサ感度の値の比の値を算出するようにすれば、磁気抵抗素子の有する温度等の影響が相殺された値を得ることができるようになる。一方、被検出体が磁気抵抗効果センサに対して近接及び離間する方向に移動したとすると、２つの磁気検出部のうちの一方の磁気検出部を構成する１種類の磁気抵抗素子の抵抗値はほとんど変化することはないが、他方の磁気検出部を構成する１種類の磁気抵抗素子の抵抗値には変化が生じる。すなわち、一方の磁気検出部のセンサ感度の値は飽和した状態に維持されるとともに、他方の磁気検出部のセンサ感度の値は変化する。したがって、上記２つの磁気検出部のセンサ感度の値の比の値は被検出体の移動方向の位置に応じて変化するため、このセンサ感度の値の比の値に基づいて被検出体の移動方向の位置を検出することができる。このため、同構成によれば、上記磁気抵抗素子の有する温度等の影響が軽減され、高い信頼性を維持しつつ被検出体の位置を検出することができるようになる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の磁気式位置検出装置において、前記被検出体が、前記磁気抵抗効果センサに対して近接及び離間する方向に移動可能であるとともに、その移動軸を回転軸として更に回転可能なものであって、前記被検出体の移動に伴い前記磁気抵抗効果センサに印加される磁界の磁束密度に変化が生じた際に抵抗値が飽和した状態に維持される１種類の磁気抵抗素子から構成される一方の磁気検出部から出力される電圧信号に基づいて前記被検出体の回転方向の位置を検出することを要旨としている。
【００１１】
磁気抵抗効果センサにあっては、例えば磁石により形成されて所定の回転軸を中心に回転する被検出体の回転方向の位置を検出することも可能であるが、この場合には、磁気抵抗素子の抵抗値が飽和する程度の大きさの磁束密度が磁気抵抗効果センサに印加されるように被検出体と磁気抵抗効果センサとの間の距離を予め調整する必要がある。この点、同構成によるように、被検出体の磁気抵抗効果センサに対して近接及び離間する方向への移動に伴い磁気抵抗効果センサに印加される磁界の磁束密度に変化が生じた際に抵抗値が飽和した状態に維持される１種類の磁気抵抗素子から構成される一方の磁気検出部から出力される電圧信号を利用して被検出体の回転方向の位置を検出するようにすれば、１つの磁気抵抗効果センサにより被検出体の移動方向の位置及びその回転方向の位置を共に検出することができるようになる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の磁気式位置検出装置において、前記印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率の異なる２種類の磁気抵抗素子が、線幅の異なる２種類の磁気抵抗膜によりそれぞれ形成され、前記２つの磁気検出部のうちの一方の磁気検出部が、線幅の太い磁気抵抗膜により形成される磁気抵抗素子からなり、前記他方の磁気検出部が、線幅の細い磁気抵抗膜により形成される磁気抵抗素子からなることを要旨としている。
【００１３】
磁気抵抗素子は、一般に、同素子を形成する磁気抵抗膜の線幅が太いほど、印加される磁界の磁束密度が小さくてもその抵抗値が飽和し易くなり、また、磁気抵抗膜の線幅が細いほど、印加される磁界の磁束密度が大きくなければその抵抗値が飽和しなくなるといった物性を有する。このため、具体的には、同構成によるように、印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率の異なる２種類の磁気抵抗素子が、線幅の異なる２種類の磁気抵抗膜によりそれぞれ形成されるとともに、２つの磁気検出部のうちの一方の磁気検出部が、線幅の太い磁気抵抗膜により形成される磁気抵抗素子からなり、他方の磁気検出部が、線幅の細い磁気抵抗膜により形成される磁気抵抗素子からなるといった構成を採用することができる。また、このように印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率の異なる２種類の磁気抵抗素子を線幅の異なる２種類の磁気抵抗膜によりそれぞれ形成するようにすれば、これら２種類の磁気抵抗膜の膜厚を同じ厚さとすることができる。このため、磁気抵抗効果センサの製造の際に、磁気抵抗膜を形成する工程を基本的には１つの工程とすることができるため、印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率の異なる２種類の磁気抵抗素子を容易に製造することができるようになる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の磁気式位置検出装置において、前記印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率の異なる２種類の磁気抵抗素子が、膜厚の異なる２種類の磁気抵抗膜によりそれぞれ形成され、前記２つの磁気検出部のうちの一方の磁気検出部が、膜厚の厚い磁気抵抗膜により形成される磁気抵抗素子からなり、前記他方の磁気検出部が、膜厚の薄い磁気抵抗膜により形成される磁気抵抗素子からなることを要旨としている。
【００１５】
磁気抵抗素子は、一般に、同素子を形成する磁気抵抗膜の膜厚が薄いほど、印加される磁界の磁束密度が小さくてもその抵抗値が飽和し易くなり、また、磁気抵抗膜の膜厚が厚いほど、印加される磁界の磁束密度が大きくなければその抵抗値が飽和しなくなるとともに、抵抗値の変化量が大きくなるといった物性を有する。このため、具体的には、同構成によるように、印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率の異なる２種類の磁気抵抗素子が、膜厚の異なる２種類の磁気抵抗膜によりそれぞれ形成され、２つの磁気検出部のうちの一方の磁気検出部が、膜厚の厚い磁気抵抗膜により形成される磁気抵抗素子からなり、他方の磁気検出部が、膜厚の薄い磁気抵抗膜により形成される磁気抵抗素子からなるといった構成を採用することができる。また、このように印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率の異なる２種類の磁気抵抗素子を膜厚の異なる２種類の磁気抵抗膜によりそれぞれ形成するようにすれば、磁気抵抗効果センサに印加される磁界の磁束密度に変化が生じた際に、上記２つの磁気検出部のセンサ感度の値の比の値が大きく変化するようになるため、被検出体の位置の検出が容易となり、ひいては被検出体の位置を、より高い精度で検出することができるようになる。
【００１６】
そしてこの場合、具体的には、請求項５に記載の発明によるように、前記印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率の異なる２種類の磁気抵抗素子のうちの一方の磁気抵抗素子が、前記磁気抵抗効果センサの半導体基板上に４５°ずつ傾くかたちで環状に８つ配置されるとともに、他方の磁気抵抗素子が、この一方の磁気抵抗素子の外側に位置して、同じく４５°ずつ傾くかたちで同心円上に環状に８つ配置され、前記２つの磁気検出部の各々が、それぞれ４つの磁気抵抗素子により構成されるフルブリッジ回路を２つずつ有するといった構成を採用することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる磁気式位置検出装置によれば、被検出体の位置を磁気抵抗効果センサにより検出する場合であれ、高い信頼性を維持しつつその位置を検出することのできる磁気式位置検出装置を提供することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる磁気式位置検出装置の第１の実施形態について図１〜図１６を参照して説明する。ここで、図１は、本実施形態にかかる磁気式位置検出装置の適用対象となるレバースイッチ装置が設けられた車両内部の斜視構造を示したものである。
【００１９】
同図１に示されるように、このレバースイッチ装置１０は、車両の運転席のステアリング装置１の近傍の位置に固定配設されて、運転者自身によって操作される。そして、図２は、こうしたレバースイッチ装置１０についてその斜視構造を示したものである。同図２に示されるように、このレバースイッチ装置１０は、その本体として車両に固定されるレバーユニット本体１１と、このレバーユニット本体１１に片持ち支持されて車載機器のスイッチング操作に供される操作レバー１２とを基本的に備える構成となっている。ここで、この操作レバー１２は、例えば運転者による外力が印加された際に、レバーユニット本体１１に支持された部分を基端として図中の矢印ｘ１，ｘ２で示す方向に傾動するとともに、図中の矢印ｙ１，ｙ２で示す方向にも傾動する。また、この操作レバー１２の先端部には、同レバー１２の長手方向に延びる中心軸ｍを中心に回動、すなわち図中の矢印ａ１，ａ２で示す方向に回動するロータリスイッチ１３が設けられている。さらに、このロータリスイッチ１３の先端部には、上記中心軸ｍに沿った方向、すなわち図中の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向に移動するプッシュボタン１４が設けられている。そして、このレバースイッチ装置１０では、ロータリスイッチ１３及びプッシュボタン１４の操作を通じて、車両に搭載されるヘッドライト、スモールライト、及びフォグランプのスイッチングをそれぞれ操作する。一方、操作レバー１２の内部には、ロータリスイッチ１３及びプッシュボタン１４の各操作位置を検出するための装置として、磁気抵抗効果センサ（ＭＲＥセンサ）からなる磁気式位置検出装置が設けられている。次に、図３を参照して、この磁気式位置検出装置の構造について説明する。図３は、操作レバー１２の分解斜視構造を示したものである。
【００２０】
同図３に示されるように、この磁気式位置検出装置１００は、略円柱状に形成されたロータリスイッチ１３の底面から上記中心軸ｍに沿って突設される可動シャフト１０１と、この可動シャフト１０１の先端部に取り付けられる直方体状の磁石１０２とを備えている。ここで、可動シャフト１０１は、ロータリスイッチ１３に一体回転可能に取り付けられるとともに、プッシュボタン１４の操作に連動してロータリスイッチ１３に対し中心軸ｍの方向に相対移動する。また、この磁石１０２は、その中心が上記中心軸ｍ上に位置するように可動シャフト１０１に取り付けられるとともに、上記中心軸ｍに直交する方向にＮ極とＳ極とが並ぶようにして着磁されている。一方、この操作レバー１２では、運転者が同レバー１２を操作する際に把持する部分となる円筒状のカバー１５の内部にプリント基板１１０が固定されている。そして、上記可動シャフト１０１及び磁石１０２をカバー１５内に挿入しつつロータリスイッチ１３をカバー１５に取り付けた際には、プリント基板１１０と磁石１０２とが中心軸ｍに沿った方向に所定間隔だけ離間して互いに対向するかたちで配置されることとなる。そして、このプリント基板１１０には、磁石１０２に対向する側の面にＭＲＥセンサ１２０が配設され、磁石１０２からＭＲＥセンサ１２０に磁界が印加されている。
【００２１】
続いて、図４及び図５を参照して、ロータリスイッチ１３の操作に伴う磁石１０２とＭＲＥセンサ１２０との間の相対的な位置関係の変化、並びに磁界の変化について説明する。ここで、図４は、ロータリスイッチ１３の側面構造を、また、図５（ａ）〜（ｃ）は、先の図３のＡ−Ａ線に沿った断面構造をそれぞれ示したものである。なお、図４及び図５では、中心軸ｍを通る軸線ｍ１０を基準として、軸線ｍ１０から矢印ａ１で示す方向へ所定角度だけ回動した状態（位置）を軸線ｍ１１にて、また、軸線ｍ１１から矢印ａ１で示す方向へさらに所定角度だけ回動した状態（位置）を軸線ｍ１２にてそれぞれ示している。
【００２２】
図４に示されるように、このロータリスイッチ１３は、その中心軸ｍを通る基準線ｍｒが軸線ｍ１０と一致する位置を基準位置Ｐａ０とし、通常はこの位置で保持されている。また、このロータリスイッチ１３は、このように基準位置Ｐａ０に保持されている状態から矢印ａ１で示す方向に外力が印加されると、上記基準線ｍｒが軸線ｍ１１と一致する位置である第１の操作位置Ｐａ１まで回動し、その位置が保持される。さらに、ロータリスイッチ１３は、このように第１の操作位置Ｐａ１に保持されている状態から矢印ａ１で示す方向に外力が印加されると、上記基準線ｍｒが軸線ｍ１２と一致する位置である第２の操作位置Ｐａ２までさらに回動し、その位置が保持される。ちなみに、ロータリスイッチ１３は、第２の操作位置Ｐａ２に保持されている状態から矢印ａ２で示す方向に外力が印加されると、第１の操作位置Ｐａ１、あるいは基準位置Ｐａ０まで復帰する。そして、ロータリスイッチ１３が基準位置Ｐａ０に位置している状態から第１の操作位置Ｐａ１を経て第２の操作位置Ｐａ２まで操作されたとすると、磁石１０２の位置が図５（ａ）〜（ｃ）に示す態様にて変化する。
【００２３】
すなわち、磁石１０２は、可動シャフト１０１と一体となって中心軸ｍを中心に矢印ａ１で示す方向に回動し、その中心軸ｍを通る基準線ｍｊが軸線ｍ１０と一致する基準位置Ｐα０から、同基準線ｍｊが軸線ｍ１１と一致する第１の回転位置Ｐα１を経て、同基準線ｍｊが軸線ｍ１２と一致する第２の回転位置Ｐα２まで回動する。そしてこのとき、ＭＲＥセンサ１２０に対する磁石１０２の中心軸ｍを中心とした回転方向の相対的な位置が変化し、ＭＲＥセンサ１２０に印加される磁界の磁気ベクトルが変化する。
【００２４】
次に、図６及び図７を参照して、プッシュボタン１４の操作に伴う磁石１０２とＭＲＥセンサ１２０との間の相対的な位置関係の変化、並びに磁界の変化について説明する。ここで、図６は、プッシュボタン１４の正面構造を、また、図７は、磁気式位置検出装置１００の正面構造をそれぞれ示したものである。なお、同図６では、上記中心軸ｍに交わる軸線ｍ２０を基準として、同軸線ｍ２０から矢印ｚ１で示す方向へ所定距離だけ変位した状態（位置）を軸線ｍ２１にて示している。
【００２５】
図６に示されるように、このプッシュボタン１４は、その端面の位置ｍｐが軸線ｍ２０と一致する位置を基準位置Ｐｚ０とし、通常はこの位置で保持されている。また、このプッシュボタン１４は、このように基準位置Ｐｚ０に保持されている状態から矢印ｚ１で示す方向に外力が印加されると、その端面の位置ｍｐが軸線ｍ２１と一致する第１の操作位置Ｐｚ１まで移動し、その位置が保持される。なお、このプッシュボタン１４は、このように第１の操作位置Ｐｚ１に保持されている状態から矢印ｚ１で示す方向にさらに外力が印加されると、矢印ｚ１で示す方向に一旦移動した後に、その位置が基準位置Ｐｚ０まで復帰する。そして、プッシュボタン１４が基準位置Ｐｚ０に位置している状態から第１の操作位置Ｐｚ１まで操作されたとすると、磁石１０２の位置が図７に示す態様にて変化する。
【００２６】
すなわち、磁石１０２は、可動シャフト１０１と一体となって矢印ｚ１で示す方向に移動し、ＭＲＥセンサ１２０から離間した位置である図中の実線で示す第１の操作位置ｄ０から、ＭＲＥセンサ１２０に近接した位置である図中の破線で示す第２の操作位置ｄ１まで移動する。そしてこのとき、ＭＲＥセンサ１２０に対する磁石１０２の中心軸ｍに沿った方向の相対的な位置が変化し、磁石１０２が第２の操作位置ｄ１に位置しているときの方がより大きな磁束密度がＭＲＥセンサ１２０に印加されるようになる。
【００２７】
次に、図８を参照して、こうした磁気ベクトル及び磁束密度の変化を検出するＭＲＥセンサ１２０の構造について説明する。図８は、ＭＲＥセンサ１２０の平面構造を示したものである。
【００２８】
同図８に示されるように、このＭＲＥセンサ１２０には、上記磁石１０２により形成される磁界の変化を感知する磁気感知面が各々４５°ずつ傾くかたちで同一の半導体基板上にて上記中心軸ｍを中心として環状に配置される８つの磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４が設けられている。また、磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４の外側には、同じく４５°ずつ傾くかたちで上記中心軸ｍを中心として環状に配置される８つの磁気抵抗素子Ｍ３１〜Ｍ３４，Ｍ４１〜Ｍ４４が設けられている。ここで、これら磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４，Ｍ３１〜Ｍ３４，Ｍ４１〜Ｍ４４は、強磁性金属を主成分とする磁気抵抗膜からなり、印加される磁界に応じてその抵抗値が変化するとともに、所定の大きさを超える磁束密度が印加されることでその抵抗値が飽和するといった物性を有している。そして、磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４，Ｍ３１〜Ｍ３４，Ｍ４１〜Ｍ４４が、外側に向かうほど長く形成された複数の直線状の膜の端部が交互に接続されることでジグザグ状のパターンに形成されている。そして、このＭＲＥセンサ１２０では、これら磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４，Ｍ３１〜Ｍ３４，Ｍ４１〜Ｍ４４を形成する磁気抵抗膜の膜厚をそれぞれ一定の厚さに設定するとともに、外側に配置された８つの磁気抵抗素子Ｍ３１〜Ｍ３４，Ｍ４１〜Ｍ４４を形成する磁気抵抗膜の線幅を、内側に配置された８つの磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４を形成する磁気抵抗膜の線幅よりも太く設定するようにしている。これにより、このＭＲＥセンサ１２０では、内側に配置された８つの磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４と外側に配置された８つの磁気抵抗素子Ｍ３１〜Ｍ３４，Ｍ４１〜Ｍ４４とで、印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率が互いに異なったものとなっている。そして、このＭＲＥセンサ１２０では、磁界の磁気ベクトル及び磁束密度の変化を検出する磁気検出部が、内側に配置された８つの磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４からなる第１の磁気検出部と、外側に配置された８つの磁気抵抗素子Ｍ３１〜Ｍ３４，Ｍ４１〜Ｍ４４からなる第２の磁気検出部との２つの磁気検出部によって構成されている。
【００２９】
図９（ａ）は、ＭＲＥセンサ１２０の第１の磁気検出部からなる電気的な構成について、また、図９（ｂ）はその第２の磁気検出部からなる電気的な構成について、それぞれの等価回路を示したものである。
【００３０】
同図９（ａ）に示されるように、ＭＲＥセンサ１２０の第１の磁気検出部１２１からなる回路では、上記４つの磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４により１つのフルブリッジ回路が構成されるとともに、上記４つの磁気抵抗素子Ｍ２１〜Ｍ２４によりもう１つのフルブリッジ回路が構成されている。ここで、この回路では、磁気抵抗素子Ｍ１１，Ｍ１３の間、及び磁気抵抗素子Ｍ２１，Ｍ２３の間に定電圧Ｖｃｃがそれぞれ印加されるとともに、磁気抵抗素子Ｍ１２，Ｍ１４の間、及び磁気抵抗素子Ｍ２２，Ｍ２４の間が各々接地されている。そして、この回路には、磁気抵抗素子Ｍ１１，Ｍ１２の間の中点電位と、磁気抵抗素子Ｍ１３，Ｍ１４の間の中点電位とをそれぞれ取り込んで差動増幅を行う差動増幅器１４０が設けられている。また、磁気抵抗素子Ｍ２１，Ｍ２２の間の中点電位と、磁気抵抗素子Ｍ２３，Ｍ２４の間の中点電位とをそれぞれと取り込んで差動増幅を行う差動増幅器１４１も設けられている。そして、この回路では、差動増幅器１４０，１４１による各差動増幅出力として、磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４に印加される磁界の変化に応じて連続的に変化する第１の正弦信号Ｖ１１及び第１の余弦信号Ｖ１２がそれぞれ出力される。なお、以下ではこれら第１の正弦信号Ｖ１１及び第１の余弦信号Ｖ１２を第１の出力信号Ｖ１１，Ｖ１２と略記する。
【００３１】
一方、図９（ｂ）に示されるように、ＭＲＥセンサ１２０の第２の磁気検出部１２２からなる回路も、基本的には第１の磁気検出部１２１と同様の回路構成を有している。すなわち、この第２の磁気検出部１２２からなる回路でも、上記４つの磁気抵抗素子Ｍ３１〜Ｍ３４により１つのフルブリッジ回路が構成されるとともに、上記４つの磁気抵抗素子Ｍ４１〜Ｍ４４によりもう一つのフルブリッジ回路が構成されている。また、この回路でも、磁気抵抗素子Ｍ３１，Ｍ３３の間、及び磁気抵抗素子Ｍ４１，Ｍ４３の間に定電圧Ｖｃｃがそれぞれ印加されるとともに、磁気抵抗素子Ｍ３２，Ｍ３４の間、及び磁気抵抗素子Ｍ４２，Ｍ４４の間が各々接地されている。そして、この回路にも、磁気抵抗素子Ｍ３１，Ｍ３２の間の中点電位と、磁気抵抗素子Ｍ３３，Ｍ３４の間の中点電位とをそれぞれ取り込んで差動増幅を行う差動増幅器１４２が設けられている。また、磁気抵抗素子Ｍ４１，Ｍ４２の間の中点電位と、磁気抵抗素子Ｍ４３，Ｍ４４の間の中点電位とをそれぞれ取り込んで差動増幅を行う差動増幅器１４３も設けられている。そして、この回路では、差動増幅器１４２，１４３による各差動増幅出力として、磁気抵抗素子Ｍ３１〜Ｍ３４，Ｍ４１〜Ｍ４４に印加される磁界の変化に応じて連続的に変化する第２の正弦信号Ｖ２１及び第２の余弦信号Ｖ２２がそれぞれ出力される。なお、以下ではこれら第２の正弦信号Ｖ２１及び第２の余弦信号Ｖ２２を第２の出力信号Ｖ２１，Ｖ２２と略記する。
【００３２】
そして、図１０に示すように、本実施形態にかかる磁気式位置検出装置１００では、ＭＲＥセンサ１２０から出力されるこれら第１の出力信号Ｖ１１，Ｖ１２及び第２の出力信号Ｖ２１，Ｖ２２が車両の各種制御を統括する車両側制御装置２００に取り込まれる。そして、同制御装置２００は、第１の出力信号Ｖ１１，Ｖ１２及び第２の出力信号Ｖ２１，Ｖ２２に基づいて上記ロータリスイッチ１３及びプッシュボタン１４のそれぞれの操作位置を検出し、検出された上記ロータリスイッチ１３及びプッシュボタン１４のそれぞれの操作位置に基づいて車両のヘッドライト２０１、スモールライト２０２、及びフォグランプ２０３のスイッチングをそれぞれ制御する。
【００３３】
次に、第１の出力信号Ｖ１１，Ｖ１２及び第２の出力信号Ｖ２１，Ｖ２２に基づくプッシュボタン１４の操作位置の検出方法について説明する。
まず、第１の磁気検出部１２１から出力される第１の正弦信号Ｖ１１及び第１の余弦信号Ｖ１２はそれぞれ以下の（１），（２）で表すことができる。なお、これら（１），（２）において、Ｖ１は第１の磁気検出部１２１のセンサ感度（出力電圧の大きさ）を、また、θは磁石１０２の上記矢印ａ１，ａ２で示す方向の回転角度をそれぞれ示す。
【００３４】
Ｖ１１＝Ｖ１ｓｉｎθ・・・（１）
Ｖ１２＝Ｖ１ｃｏｓθ・・・（２）
一方、第２の磁気検出部１２２から出力される第２の正弦信号Ｖ２１及び第２の余弦信号Ｖ２２はそれぞれ以下の（３），（４）で表すことができる。なお、これら（３），（４）において、Ｖ２は第２の磁気検出部１２２のセンサ感度（出力電圧の大きさ）を示す。
【００３５】
Ｖ２１＝Ｖ２ｓｉｎθ・・・（３）
Ｖ２２＝Ｖ２ｃｏｓθ・・・（４）
ちなみに、第１及び第２の磁気検出部１２１，１２２のセンサ感度のそれぞれの値Ｖ１，Ｖ２は、第１及び第２の磁気検出部１２１，１２２をそれぞれ構成する磁気抵抗素子の抵抗値の大きさに基づいて変化する値である。ここで、前述のように、第１及び第２の磁気検出部１２１，１２２をそれぞれ構成する磁気抵抗素子は、印加される磁界に応じてその抵抗値が変化するとともに、所定の大きさを超える磁束密度が印加されるとその値が飽和するといった物性を有している。すなわち、これらセンサ感度の値Ｖ１，Ｖ２は、第１及び第２の磁気検出部１２１，１２２に印加される磁界の磁束密度の大きさに応じて変化するとともに、所定の大きさを超える磁束密度が第１及び第２の磁気検出部１２１，１２２に印加されると飽和する値である。
【００３６】
ところで、前述のように、第１及び第２の磁気検出部１２１，１２２は、印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率の異なる２種類の磁気抵抗素子によりそれぞれ構成されているため、それぞれ同様の回路構成を有してはいるものの、ＭＲＥセンサ１２０に印加される磁界の磁束密度の変化に伴うセンサ感度の値Ｖ１，Ｖ２の変化態様はそれぞれ若干異なる。
【００３７】
そこで、本実施形態にかかる磁気式位置検出装置１００では、まず、第１の出力信号Ｖ１１，Ｖ１２から以下の（５）式に基づいて第１の磁気検出部１２１のセンサ感度の値Ｖ１を算出するとともに、第２の出力信号Ｖ２１，Ｖ２２から以下の（６）式に基づいて第２の磁気検出部１２２のセンサ感度の値Ｖ２を算出するようにしている。
【００３８】
Ｖ１＝√（Ｖ１１２＋Ｖ１２２）・・・（５）
Ｖ２＝√（Ｖ２１２＋Ｖ２２２）・・・（６）
そして、第１及び第２の磁気検出部１２１，１２２のセンサ感度のそれぞれの値Ｖ１，Ｖ２の変化態様の違いを利用して磁石１０２の上記矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置を検出し、これによりプッシュボタン１４の操作位置を検出するようにしている。
【００３９】
続いて、図１１を参照して、ＭＲＥセンサ１２０に印加される磁界の磁束密度の変化に伴う第１及び第２の磁気検出部１２１，１２２のセンサ感度のそれぞれの値Ｖ１，Ｖ２の変化の様子について説明する。
【００４０】
ここで、図１１は、磁石１０２の上記矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置と第１及び第２の磁気検出部１２１，１２２のセンサ感度のそれぞれの値Ｖ１，Ｖ２とについて、それぞれ横軸と縦軸とにとって両者の関係を示したグラフである。なお、図１１のグラフにおいて、実線は第１の磁気検出部１２１のセンサ感度の値Ｖ１の変化傾向を、また一点鎖線は第２の磁気検出部１２２のセンサ感度の値Ｖ２の変化傾向をそれぞれ示している。
【００４１】
例えばいま、先の図７に示すように、磁石１０２が、基準位置Ｐｚ０よりも矢印ｚ２で示す方向に離間した位置ｄ２から、すなわちＭＲＥセンサ１２０から十分に離間した位置から、矢印ｚ１で示す方向に移動してＭＲＥセンサ１２０に徐々に近接したとする。このとき、ＭＲＥセンサ１２０に印加される磁界の磁束密度は徐々に大きくなる態様にて変化し、図１１に示されるように、第１及び第２の磁気検出部１２１，１２２のセンサ感度のそれぞれの値Ｖ１，Ｖ２は共に徐々に大きくなるとともに、次第に飽和して一定値に達する。ここで、これらセンサ感度のそれぞれの値Ｖ１，Ｖ２の変化態様を比較すると、まずは第１の磁気検出部１２１のセンサ感度の値Ｖ１が飽和した後、これに続くかたちで第２の磁気検出部１２２のセンサ感度の値Ｖ２が飽和する。
【００４２】
そして、本実施形態にかかる磁気式位置検出装置１００では、磁石１０２とＭＲＥセンサ１２０との間の距離を以下のように調整するようにしている。すなわち、磁石１０２が第１の操作位置ｄ０から第２の操作位置ｄ１まで移動してＭＲＥセンサ１２０に印加される磁界の磁束密度に変化が生じた際に、第１の磁気検出部１２１のセンサ感度の値Ｖ１が飽和した状態を維持するとともに、第２の磁気検出部１２２のセンサ感度の値Ｖ２に変化が生じる距離に設定するようにしている。換言すれば、第１の磁気検出部１２１を構成する磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４の抵抗値が飽和した状態に維持されるとともに、第２の磁気検出部１２２を構成する磁気抵抗素子Ｍ３１〜Ｍ３４，Ｍ４１〜Ｍ４４の抵抗値に変化が生じる距離に設定するようにしている。これにより、図１２に示すように、磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置が第１の操作位置ｄ０から第２の操作位置ｄ１へ変化した際には、第１の磁気検出部１２１のセンサ感度の値Ｖ１は一定値Ｖ１ｍａｘを示し、第２の磁気検出部１２２のセンサ感度の値Ｖ２は、Ｖ２（ｄ０）からＶ２（ｄ１）まで増加するようになる。
【００４３】
ところで、磁石１０２の位置が第１の操作位置ｄ０と第２の操作位置ｄ１の間で変化する際には、磁石１０２の位置に応じて第２の磁気検出部１２２のセンサ感度の値Ｖ２が変化することから、例えばこのセンサ感度の値Ｖ２に基づいて磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置を検出することが可能であるとも考えられる。
【００４４】
しかしながら、前述のように、第１の磁気検出部１２１を構成する磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４も含め、第２の磁気検出部１２２を構成する磁気抵抗素子Ｍ３１〜Ｍ３４，Ｍ４１〜Ｍ４４は、一般に、自身の有する温度等の影響を受けてその抵抗値が変化するため、第２の磁気検出部１２２の温度の変化に伴ってそのセンサ感度の値Ｖ２も変化する。具体的には、例えば、図１３に二点鎖線で併せ示すように、ＭＲＥセンサ１２０の温度の低下に伴い第２の磁気検出部１２２の温度が低下した場合には、そのセンサ感度の値Ｖ２が全体的に大きくなる方向にシフトする。したがって、センサ感度の値Ｖ２に変化が生じた場合に、その変化が同磁気抵抗素子の温度変化等に起因するものであるか、あるいは磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置の変化に起因するものであるかを区別することが困難であり、センサ感度の値Ｖ２に基づいた磁石１０２の位置の検出は困難なものとなる。
【００４５】
そこで、本実施形態にかかる磁気式位置検出装置１００では、こうした磁気抵抗素子の温度変化等の影響が第１及び第２の磁気検出部１２１，１２２のセンサ感度のそれぞれの値Ｖ１，Ｖ２に反映されることに着目して、これらの比の値を算出することで磁気抵抗素子の温度変化等の影響が相殺された値を得るようにしている。具体的には、第１の磁気検出部１２１のセンサ感度の値Ｖ１を第２の磁気検出部１２２のセンサ感度の値Ｖ２で除算した値Ｖｒ１２（＝Ｖ１／Ｖ２）を算出した上で、この算出されたセンサ感度比の値Ｖｒ１２に基づいて磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置、換言すればプッシュボタン１４の操作位置を検出するようにしている。
【００４６】
図１４は、磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置とセンサ感度比の値Ｖｒ１２とについて、それぞれ横軸と縦軸とにとって両者の関係を示したものである。
同図１４に示されるように、センサ感度比の値Ｖｒ１２は、磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置が第１の操作位置ｄ０から第２の操作位置ｄ１へ変化したとすると、徐々に減少する態様で変化する。ここで、この磁気式位置検出装置１００では、このセンサ感度比の値Ｖｒ１２に対し、磁石１０２が第１の操作位置ｄ０に位置しているときのセンサ感度比の値Ｖｒ１２（ｄ０）及び第２の操作位置ｄ１に位置しているときのセンサ感度比の値Ｖｒ１２（ｄ１）の中間値Ｖｒｄ（＝（Ｖｒ１２（ｄ０）＋Ｖｒ１２（ｄ１））／２）が閾値として設定されている。そして、同装置１００では、第１の出力信号Ｖ１１，Ｖ１２及び第２の出力信号Ｖ２１，Ｖ２２からセンサ感度比の値Ｖｒ１２を算出した上で、このセンサ感度比の値Ｖｒ１２に基づいて以下のようにしてプッシュボタン１４の操作位置を検出するようにしている。
【００４７】
ａ１．センサ感度比の値Ｖｒ１２が閾値Ｖｒｄ以上の値である旨が判断された場合。この場合には、磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置が第１の操作位置ｄ０であり、プッシュボタン１４の操作位置は基準位置Ｐｚ０である旨が検出される。
【００４８】
ａ２．センサ感度比の値Ｖｒ１２が閾値Ｖｒｄより小さい値である旨が判断された場合。この場合には、磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置が第２の操作位置ｄ１であり、プッシュボタン１４の操作位置は第１の操作位置Ｐｚ１である旨が検出される。
【００４９】
続いて、ロータリスイッチ１３の操作位置の検出方法について説明する。
本実施形態にかかる磁気式位置検出装置１００では、前述のように、磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置が第１の操作位置ｄ０と第２の操作位置ｄ１との間で変化した際に、第１の磁気検出部１２１のセンサ感度の値Ｖ１は飽和した状態を維持する。すなわち、この第１の磁気検出部１２１から出力される第１の正弦信号Ｖ１１及び第１の余弦信号Ｖ１２には、磁石１０２からＭＲＥセンサ１２０に印加される磁界の磁束密度の大きさの変化の影響、換言すればプッシュボタン１４の操作位置の影響が及ぶことはない。そこで、本実施形態にかかる磁気式位置検出装置１００では、第１の正弦信号Ｖ１１及び第１の余弦信号Ｖ１２に基づいて同磁石１０２の上記矢印ａ１，ａ２で示す方向の回転位置を検出し、これによりロータリスイッチ１３の操作位置を検出するようにしている。
【００５０】
図１５は、磁石１０２の上記矢印ａ１，ａ２で示す方向への回転角度θと第１の出力信号Ｖ１１，Ｖ１２とについて、それぞれ横軸と縦軸とにとって両者の関係を示したグラフである。
【００５１】
同図１５に示されるように、第１の正弦信号Ｖ１１及び第１の余弦信号Ｖ１２は、磁石１０２の上記矢印ａ１，ａ２で示す方向への回転角度θに応じて、それぞれ正弦波状及び余弦波状に変化する。そして、図１６は、これら第１の正弦信号Ｖ１１及び第１の余弦信号Ｖ１２に基づき算出される逆正接値Ｖａｔ（＝ａｒｃｔａｎ（Ｖ１２／Ｖ１１））の変化傾向を示したグラフである。
【００５２】
同図１６に示されるように、この逆正接値Ｖａｔは、回転角度θに応じて正の値から負の値へと直線状に緩やかに減少するとともに、所定の周期で正の値となって再び減少するといった変化を繰り返し、その値がジグザグ状に変化する。そして、本実施形態にかかる磁気式位置検出装置１００では、磁石１０２とＭＲＥセンサ１２０との間の上記矢印ａ１，ａ２で示す方向の相対的な位置が以下のように調整されている。すなわち、磁石１０２が、先の図５（ａ）〜（ｃ）に示した基準位置Ｐα０に位置している状態から第１の回転位置Ｐα１を経て第２の回転位置Ｐα２まで回動した際に、逆正接値Ｖａｔが正の値Ｖａｔ１から「０」の値を経て負の値Ｖａｔ２へと直線状に変化するように、それらの間の相対的な位置が調整されている。ここで、この磁気式位置検出装置１００では、この逆正接値Ｖａｔに対し、正の値Ｖａｔ１の半分の値（Ｖａｔ１／２）と負の値Ｖａｔ２の半分の値（Ｖａｔ２／２）とが閾値としてそれぞれ設定されている。そして、同装置１００では、第１の正弦信号Ｖ１１及び第１の余弦信号Ｖ１２から逆正接値Ｖａｔを算出した上で、この逆正接値Ｖａｔに基づいて以下のようにしてロータリスイッチ１３の操作位置を検出するようにしている。
【００５３】
ｂ１．逆正接値Ｖａｔが閾値（Ｖａｔ１／２）以上の値である旨が判断された場合。この場合には、磁石１０２の矢印ａ１，ａ２で示す方向の回転位置が基準位置Ｐα０であり、ロータリスイッチ１３の操作位置が基準位置Ｐａ０である旨が検出される。
【００５４】
ｂ２．逆正接値Ｖａｔが閾値（Ｖａｔ１／２）よりも小さい値であり、且つ閾値（Ｖａｔ２／２）以上の値である旨が判断された場合。この場合には、磁石１０２の矢印ａ１，ａ２で示す方向の回転位置が第１の回転位置Ｐα１であり、ロータリスイッチ１３の操作位置が第１の操作位置Ｐａ１である旨が検出される。
【００５５】
ｂ３．逆正接値Ｖａｔが閾値（Ｖａｔ２／２）よりも小さい値である旨が判断された場合。この場合には、磁石１０２の矢印ａ１，ａ２で示す方向の回転位置が第２の回転位置Ｐα２であり、ロータリスイッチ１３の操作位置が第２の操作位置Ｐａ２である旨が検出される。
【００５６】
磁気式位置検出装置としてのこのような構成によれば、ＭＲＥセンサ１２０の温度等の影響によって磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４，Ｍ３１〜Ｍ３４，Ｍ４１〜Ｍ４４の抵抗値が変化した場合であっても、同磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置を検出することができるようになる。また、同時に、同磁石１０２の矢印ａ１，ａ２で示す方向の回転位置も検出することができるようにもなる。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態にかかる磁気式位置検出装置によれば、以下のような効果が得られるようになる。
（１）印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率の異なる磁気抵抗素子からなる第１及び第２の磁気検出部１２１，１２２をＭＲＥセンサ１２０に設けた上で、磁石１０２によりＭＲＥセンサ１２０に磁界を印加するようにした。そして、ＭＲＥセンサ１２０と磁石１０２との間の距離を、磁石１０２の位置が矢印ｚ１，ｚ２で示す方向に変化した際に、第１の磁気検出部１２１のセンサ感度の値Ｖ１が飽和した状態を維持するとともに、第２の磁気検出部１２２のセンサ感度の値Ｖ２に変化が生じる距離に設定するようにした。換言すれば、第１の磁気検出部１２１を構成する磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４の抵抗値が飽和した状態に維持されるとともに、第２の磁気検出部１２２を構成する磁気抵抗素子Ｍ３１〜Ｍ３４，Ｍ４１〜Ｍ４４の抵抗値に変化が生じる距離に設定するようにした。さらに、第１及び第２の磁気検出部１２１，１２２のセンサ感度のそれぞれの値Ｖ１，Ｖ２の比の値であるセンサ感度比の値Ｖｒ１２を算出し、算出されたセンサ感度比の値Ｖｒ１２に基づいて磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置を検出するようにした。これにより、ＭＲＥセンサ１２０の温度等の影響が軽減されるようになり、ひいては高い信頼性を維持しつつ磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置を検出することができるようになる。また、同時に、磁石１０２の矢印ａ１，ａ２で示す方向の回転位置も検出することができるようにもなる。
【００５８】
（２）印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率の異なる２種類の磁気抵抗素子を、線幅の細い磁気抵抗膜からなる磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４と、線幅の太い磁気抵抗膜からなる磁気抵抗素子Ｍ３１〜Ｍ３４，Ｍ４１〜Ｍ４４とにより形成するようにした。これにより、磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４，Ｍ３１〜Ｍ３４，Ｍ４１〜Ｍ４４の膜厚についてはこれを同じ厚さに設定することができるようになるため、ＭＲＥセンサ１２０の製造の際に、磁気抵抗膜を形成する工程を基本的には１つの工程とすることができようになる。したがって、印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率の異なる２種類の磁気抵抗素子を容易に形成することができるようになる。
（第２の実施形態）
続いて、本発明にかかる磁気式位置検出装置の第２の実施形態について図１７〜図２１を参照して説明する。なお、この第２の実施形態にかかる磁気式位置検出装置、及び同装置の適用対象となるレバースイッチ装置の基本構造は、先の図２〜図１０等に示した構造に準ずるものであり、ここでは先の図８に対応する図としてＭＲＥセンサ１２０の平面構造を図１７に示す。なお、以下では、先の図２〜図１０に示した要素と同一の要素にはそれぞれ同一の符号を付すことにより重複する説明を割愛し、以下では、両者の相違点を中心に説明する。
【００５９】
同図１７に示されるように、本実施形態にかかる磁気式位置検出装置１００に設けられるＭＲＥセンサ１２０には、上記磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４がそのまま設けられるとともに、上記磁気抵抗素子Ｍ３１〜Ｍ３４，Ｍ４１〜Ｍ４４に代えて、磁気抵抗素子Ｍ５１〜Ｍ５４，Ｍ６１〜Ｍ６４が設けられている。ここで、このＭＲＥセンサ１２０では、これら磁気抵抗素子Ｍ５１〜Ｍ５４，Ｍ６１〜Ｍ６４を形成する磁気抵抗膜の線幅が、磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４を形成する磁気抵抗膜の線幅と同じ長さに設定されている。ただし、同図のＢ−Ｂ線に沿った断面構造を図１８に示すように、磁気抵抗素子Ｍ５１〜Ｍ５４，Ｍ６１〜Ｍ６４を形成する磁気抵抗膜の膜厚が、磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４を形成する磁気抵抗膜の膜厚よりも厚く設定されている。これにより、このＭＲＥセンサ１２０でも、内側に配置された８つの磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４と外側に配置された８つの磁気抵抗素子Ｍ５１〜Ｍ５４，Ｍ６１〜Ｍ６４とで、印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率が互いに異なったものとなっている。そして、このＭＲＥセンサ１２０でも、内側に配置された８つの磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４により第１の磁気検出部１２１が構成されている。そして、外側に配置された８つの磁気抵抗素子Ｍ５１〜Ｍ５４，Ｍ６１〜Ｍ６４により、上記第２の磁気検出部１２２に代えて第３の磁気検出部１２３が構成されている。
【００６０】
図１９は、先の図１１に対応する図として、こうした第１及び第３の磁気検出部１２１，１２３のセンサ感度のそれぞれの値Ｖ１，Ｖ３と磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置とについて、それぞれ縦軸と横軸とにとって両者の関係を示したグラフである。なお、この図１９に示すグラフにおいて、実線は第１の磁気検出部１２１のセンサ感度の値Ｖ１の変化傾向を、また一点鎖線は第３の磁気検出部１２３のセンサ感度の値Ｖ３の変化傾向を示している。
【００６１】
例えばいま、先の図７に示すように、磁石１０２が、基準位置Ｐｚ０よりも矢印ｚ２で示す方向に離間した位置ｄ２から、すなわちＭＲＥセンサ１２０から十分に離間した位置から、矢印ｚ１で示す方向に移動してＭＲＥセンサ１２０に徐々に近接したとする。このとき、ＭＲＥセンサ１２０に印加される磁界の磁束密度は徐々に大きくなる態様にて変化し、図１９に示されるように、第１及び第３の磁気検出部１２１，１２３のセンサ感度のそれぞれの値Ｖ１，Ｖ３は共に徐々に大きくなるとともに、次第に飽和してそれぞれ一定の値に達する。ここで、これらセンサ感度のそれぞれの値Ｖ１，Ｖ３の変化態様を比較すると、まずは第１の磁気検出部１２１のセンサ感度の値Ｖ１が飽和した後、これに続くかたちで第３の磁気検出部１２３のセンサ感度の値Ｖ３が飽和することとなるが、飽和したときの値については、センサ感度の値Ｖ１よりもセンサ感度の値Ｖ３の方が大きくなる。このため、先の図１１を参照しつつ、センサ感度の値Ｖ２の変化態様とセンサ感度の値Ｖ３の変化態様とを比較すると、飽和したときの値については、センサ感度の値Ｖ２よりもセンサ感度の値Ｖ３の方が大きくなる。
【００６２】
そして、本実施形態にかかる磁気式位置検出装置１００でも、同磁石１０２とＭＲＥセンサ１２０との間の距離が以下のように調整されている。すなわち、磁石１０２が第１の操作位置ｄ０から第２の操作位置ｄ１まで移動してＭＲＥセンサ１２０に印加される磁界の磁束密度に変化が生じた際に、第１の磁気検出部１２１のセンサ感度の値Ｖ１が飽和した状態を維持するとともに、第３の磁気検出部１２３のセンサ感度の値Ｖ３に変化が生じる距離に設定されている。具体的には、図２０に示すように、磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置が第１の操作位置ｄ０から第２の操作位置ｄ１へ変化した際には、第１の磁気検出部１２１のセンサ感度の値Ｖ１は一定値Ｖ１ｍａｘを示し、第３の磁気検出部１２３のセンサ感度の値Ｖ３は、Ｖ３（ｄ０）からＶ３（ｄ１）まで増加する。
【００６３】
そして、本実施形態にかかる磁気式位置検出装置１００でも、第１の磁気検出部１２１のセンサ感度の値Ｖ１を第３の磁気検出部１２３のセンサ感度の値Ｖ３で除算した値Ｖｒ１３（＝Ｖ１／Ｖ３）を算出した上で、この算出されたセンサ感度比の値Ｖｒ１３に基づいて磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置、換言すればプッシュボタン１４の操作位置を検出するようにしている。
【００６４】
図２１は、先の図１４に対応する図として、磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置とセンサ感度比の値Ｖｒ１３とについて、それぞれ横軸と縦軸とにとって両者の関係を示したものである。
【００６５】
同図２１に示されるように、センサ感度比の値Ｖｒ１３も、磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置が第１の操作位置ｄ０から第２の操作位置ｄ１へ変化したとすると、徐々に減少する態様で変化する。そして、本実施形態にかかる磁気式位置検出装置１００でも、このセンサ感度比の値Ｖｒ１３に対し、磁石１０２が第１の操作位置ｄ０に位置しているときのセンサ感度比の値Ｖｒ１３（ｄ０）及び第２の操作位置ｄ１に位置しているときのセンサ感度比の値Ｖｒ１３（ｄ１）の中間値Ｖｒｄ（＝（Ｖｒ１３（ｄ０）＋Ｖｒ１３（ｄ１））／２）が閾値として設定されている。そして、同装置１００では、このセンサ感度比の値Ｖｒ１３に基づいて以下のようにしてプッシュボタン１４の操作位置を検出するようにしている。
【００６６】
ｃ１．センサ感度比の値Ｖｒ１３が閾値Ｖｒｄ以上の値である旨が判断された場合。この場合には、磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置が第１の操作位置ｄ０であり、プッシュボタン１４の操作位置は基準位置Ｐｚ０である旨が検出される。
【００６７】
ｃ２．センサ感度比の値Ｖｒ１３が閾値Ｖｒｄより小さい値である旨が判断された場合。この場合には、磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置が第２の操作位置ｄ１であり、プッシュボタン１４の操作位置は第１の操作位置Ｐｚ１である旨が検出される。
【００６８】
磁気式位置検出装置としてのこのような構成によれば、運転者によってプッシュボタン１４が操作されて磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置が変化した際に、センサ感度比の値Ｖｒ１３が大きく変化するようになる。したがって、磁石１０２の位置の検出が容易となるため、ひいては磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の操作位置、換言すればプッシュボタン１４の操作位置を、より高い精度で検出することができるようになる。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態によれば、先の第１の実施形態による上記（２）の効果に代わる効果として以下の効果が得られるようになる。
（３）印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率の異なる２種類の磁気抵抗素子を、膜厚の薄い磁気抵抗膜からなる磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４と、膜厚の厚い磁気抵抗膜からなる磁気抵抗素子Ｍ５１〜Ｍ５４，Ｍ６１〜Ｍ６４とによりそれぞれ形成するようにした。これにより、第１及び第３の磁気検出部１２１，１２３のセンサ感度のそれぞれの値Ｖ１，Ｖ３の比の値Ｖｒ１３が大きく変化するようになるため、このセンサ感度比の値Ｖｒ１３に基づいて磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置を検出するようにすれば、その位置の検出が容易となり、ひいては磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置を、より高い精度で検出することができるようになる。
【００７０】
（他の実施の形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記第１の実施形態では、線幅の細い磁気抵抗膜からなる８つの磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４の外側に線幅の太い磁気抵抗膜からなる８つの磁気抵抗素子Ｍ３１〜Ｍ３４，Ｍ４１〜Ｍ４４を配置するようにした。これに代えて、例えば線幅の太い磁気抵抗膜からなる８つの磁気抵抗素子の外側に線幅の細い磁気抵抗膜からなる８つの磁気抵抗素子を配置するようにしてもよい。
【００７１】
・上記第２の実施形態では、膜厚の薄い磁気抵抗膜からなる８つの磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４の外側に膜厚の厚い磁気抵抗膜からなる８つの磁気抵抗素子Ｍ３１〜Ｍ３４，Ｍ４１〜Ｍ４４を配置するようにした。これに代えて、例えば膜厚の厚い磁気抵抗膜からなる８つの磁気抵抗素子の外側に膜厚の薄い磁気抵抗膜からなる８つの磁気抵抗素子を配置するようにしてもよい。
【００７２】
・印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率の異なる２種類の磁気抵抗素子を、上記第１の実施形態では線幅の異なる２種類の磁気抵抗膜により、また、上記第２の実施形態では膜厚の異なる２種類の磁気抵抗膜により形成するようにした。これに代えて、例えば線幅及び膜厚の両者が異なる２種類の磁気抵抗膜により形成するようにしてもよい。要は、印加される磁界の磁束密度に対する抵抗変化率の異なる２種類の磁気抵抗素子により２つの磁気検出部が構成されていればよい。
【００７３】
・例えば第１の実施形態では、第１及び第２の磁気検出部１２１，１２２のセンサ感度のそれぞれの値Ｖ１，Ｖ２の比の値として、第１の磁気検出部１２１のセンサ感度の値Ｖ１を第２の磁気検出部１２２のセンサ感度の値Ｖ２で除算した値Ｖｒ１２（＝Ｖ１／Ｖ２）を採用するようにした。これに代えて、例えば第２の磁気検出部１２２のセンサ感度の値Ｖ２を第１の磁気検出部１２１のセンサ感度の値Ｖ１で除算した値（Ｖ２／Ｖ１）を採用するようにしてもよい。
【００７４】
・上記第１の磁気検出部１２１は、磁石１０２の矢印ａ１，ａ２で示す方向の回転位置を検出する部分として機能するため、これを構成する磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４を中心軸ｍを中心として環状に配置することが望ましい。一方、上記第２の磁気検出部１２２は、磁石１０２の矢印ａ１，ａ２で示す方向の位置を検出する部分としては機能しないため、これを構成する磁気抵抗素子Ｍ３１〜Ｍ３４，Ｍ４１〜Ｍ４４を中心軸ｍを中心として環状に配置する必要はない。このため、例えば図２２に示すように、磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４を中心軸ｍを中心として環状に配置するとともに、磁気抵抗素子Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４を、中心軸ｍとは別の中心軸ｎを中心として環状に配置するようにしてもよい。
【００７５】
・上記各実施形態では、本発明にかかる磁気式位置検出装置をレバースイッチ装置１０に適用して、操作レバーのロータリスイッチ１３及びプッシュボタン１４のそれぞれの操作に連動して動く磁石１０２の位置を検出することでこれらロータリスイッチ１３及びプッシュボタン１４の操作位置を検出するようにした。これに代えて、例えばカーナビゲーションシステムに適用して、同システムを操作するための操作レバーの回転操作及びプッシュ操作に連動して動く磁石を設けた上で、この磁石の位置を検出することで操作レバーの回転操作及びプッシュ操作を検出するようにしてもよい。要は、磁気抵抗効果センサに対して近接及び離間する方向に移動可能であるととも、その移動軸を回転軸として回転可能な被検出体を備え、この被検出体の移動方向及び回転方向の位置を検出するものであればよい。
【００７６】
・上記各実施形態では、磁石１０２の矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置、及び矢印ａ１，ａ２で示す方向の位置をそれぞれ検出するようにしたが、例えばロータリスイッチ１３の設けられていないレバースイッチ装置にあっては、矢印ｚ１，ｚ２で示す方向の位置のみを検出するようにしてもよい。要は、磁気抵抗効果センサに対して近接及び離間する方向に移動可能な被検出体を備え、この被検出体の移動方向の位置を検出するものであればよい。
（付記）
次に、上記実施形態及びその変形例から把握できる技術的思想について追記する。
【００７７】
（イ）車両に設けられた操作レバーの操作を通じて車載機器のスイッチングを操作するレバースイッチ装置であって、前記操作レバーには、押圧操作されるプッシュボタンと回転操作されるロータリスイッチとが設けられ、前記被検出体が、前記プッシュボタンの押圧操作に伴って前記磁気抵抗効果センサに対して近接及び離間する方向に移動するとともに、前記ロータリスイッチの回転操作に伴ってその移動軸を中心に回転するものであり、前記２つの磁気検出部のセンサ感度の値の比の値に基づいて前記プッシュボタンの押圧操作を検出するとともに、前記被検出体の同センサに対して近接及び離間する方向への移動に伴い前記印加される磁界の磁束密度に変化が生じた際に抵抗値が飽和した状態に維持される１種類の磁気抵抗素子から構成される一方の磁気検出部から出力される電圧信号に基づいて前記ロータリスイッチの回転操作を検出することを特徴とする請求項２に記載の磁気式位置検出装置。近年、例えば車両に設けられて車載機器のスイッチングを操作するための操作レバーにあっては、その多機能化の要求の高まりとともに、同レバーの傾動操作による車載機器のスイッチング操作のみならず、新たにロータリスイッチやプッシュボタンを設けた上で、これらロータリスイッチの回転操作やプッシュボタンの押圧操作を通じて車載機器のスイッチングを操作するようにしたものがある。このため、こうしたロータリスイッチの回転操作やプッシュボタンの押圧操作を検出するための装置として上述した磁気式位置検出装置が採用されることの意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明にかかる磁気式位置検出装置の第１の実施形態についてその適用対象となるレバースイッチ装置が設けられた車両内部の斜視構造を示す斜視図。
【図２】同第１の実施形態の磁気式位置検出装置の適用対象となるレバースイッチ装置についてその斜視構造を示す斜視図。
【図３】同第１の実施形態の磁気式位置検出装置の適用対象となるレバースイッチ装置の操作レバーについてその分解斜視構造を示す斜視図。
【図４】同第１の実施形態の磁気式位置検出装置の適用対象となるレバースイッチ装置についてその操作レバーに設けられるロータリスイッチの側面構造を示す側面図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、ロータリスイッチの操作位置が基準位置Ｐａ０，第１の操作位置Ｐａ１，及び第２の操作位置Ｐａ２であるときの図３のＡ−Ａ線に沿った断面構造をそれぞれ示す断面図。
【図６】同第１の実施形態の磁気式位置検出装置の適用対象となるレバースイッチ装置についてその操作レバーに設けられるプッシュボタンの正面構造を示す正面図。
【図７】同第１の実施形態の磁気式位置検出装置についてその正面構造を示す正面図。
【図８】同第１の実施形態の磁気式位置検出装置についてその磁気抵抗効果センサの平面構造を示す平面図。
【図９】（ａ），（ｂ）は、同第１の実施形態の磁気式位置検出装置の磁気抵抗効果センサについてその第１及び第２の磁気検出部の等価回路をそれぞれ示す回路図。
【図１０】同第１の実施形態の磁気式位置検出装置の適用対象となるレバースイッチ装置のスイッチング操作系についてそのシステム構成を示すブロック図。
【図１１】同第１の実施形態の磁気式位置検出装置についてその磁石の軸方向の位置と磁気抵抗効果センサの第１及び第２の磁気検出部のセンサ感度のそれぞれの値との関係を示すグラフ。
【図１２】同第１の実施形態の磁気式位置検出装置についてその磁石の軸方向の位置と磁気抵抗効果センサの第１及び第２の磁気検出部のセンサ感度のそれぞれの値との関係を示すグラフ。
【図１３】磁石の軸方向の位置に応じた磁気抵抗効果センサの第２の磁気検出部のセンサ感度の値の変化について磁気抵抗効果センサの温度変化の影響を示すグラフ。
【図１４】同第１の実施形態の磁気式位置検出装置についてその磁石の軸方向の位置と磁気抵抗効果センサの第１及び第２の磁気検出部のセンサ感度比の値との関係を示すグラフ。
【図１５】同第１の実施形態の磁気式位置検出装置についてその磁石の回転方向の位置と磁気抵抗効果センサの第１の磁気検出部からの出力信号である正弦信号及び余弦信号との関係を示すグラフ。
【図１６】同第１の実施形態の磁気式位置検出装置についてその磁石の回転方向の位置と磁気抵抗効果センサの第１の磁気検出部からの出力信号である正弦信号及び余弦信号に基づき算出される逆正接値との関係を示すグラフ。
【図１７】本発明にかかる磁気式位置検出装置の第２の実施形態についてその磁気抵抗効果センサの平面構造を示す平面図。
【図１８】図１６のＢ−Ｂ線に沿った断面構造を示す断面図。
【図１９】同第２の実施形態の磁気式位置検出装置についてその磁石の軸方向の位置と磁気抵抗効果センサの第１及び第３の磁気検出部のセンサ感度のそれぞれの値との関係を示すグラフ。
【図２０】同第２の実施形態の磁気式位置検出装置についてその磁石の軸方向の位置と磁気抵抗効果センサの第１及び第３の磁気検出部のセンサ感度のそれぞれの値との関係を示すグラフ。
【図２１】同第２の実施形態の磁気式位置検出装置についてその磁石の軸方向の位置と磁気抵抗効果センサの第１及び第３の磁気検出部のセンサ感度比の値との関係を示すグラフ。
【図２２】同実施形態の磁気式位置検出装置における磁気抵抗効果センサの変形例を示す平面図。
【符号の説明】
【００７９】
Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４，Ｍ３１〜Ｍ３４，Ｍ４１〜Ｍ４４，Ｍ５１〜Ｍ５４，Ｍ６１〜Ｍ６４…磁気抵抗素子、１…ステアリング装置、１０…レバースイッチ装置、１１…レバーユニット本体、１２…操作レバー、１３…ロータリスイッチ、１４…プッシュボタン、１５…カバー、１００…磁気式位置検出装置、１０１…可動シャフト、１０２…磁石、１１０…プリント基板、１２０…磁気抵抗効果センサ（ＭＲＥセンサ）、１２１…第１の磁気検出部、１２２…第２の磁気検出部、１２３…第３の磁気検出部、１４０〜１４３…差動増幅器、２００…車両側制御装置、２００…制御装置、２０１…ヘッドライト、２０２…スモールライト、２０３…フォグランプ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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