JP2009058240A - 回転検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気センサの使用個数を削減し得る回転検出装置を提供する。
【解決手段】回転検出装置１０では、オペアンプ４１、コンパレータ４３により、ＭＲＥブリッジ２１，２２から異なる位相で出力されるセンサ信号Ｖ１，Ｖ２を差動演算してロータＲの回転位置を検出可能な回転位置検出信号Ｖｍを出力し、オペアンプ４２、コンパレータ４４、信号処理回路４８により、ＭＲＥブリッジ２１，２２のうちのＭＲＥブリッジ２２から出力されるセンサ信号Ｖ２と回転位置検出信号Ｖｍとに基づいてロータＲの回転方向を検出可能な回転方向データＤｄを出力する。これにより、回転方向の検出に用いるセンサ信号を別途２信号必要とする場合に比べて、ＭＲＥブリッジの使用個数を削減することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転体の回転位置および回転方向を検出可能な回転検出装置に関する。

回転体の回転位置を検出可能な回転検出装置として、例えば、下記特許文献１に開示さえる「回転検出装置」がある。この種の回転検出装置では、バイアス磁石を用いて回転体のギヤ歯に向けてバイアス磁界を発生させ、ギヤの「山」（ギヤ歯の凸部）、とギヤの「谷」（ギヤ歯の凹部）による「山」→「谷」、「谷」→「山」の変化に基づいて変化する磁界の方向を出力信号の位相が異なる２つの磁気抵抗素子（ＭＲＥ）で検出することにより、このようなギヤ歯の位置、つまり回転体の回転位置を検出可能にしている。
特開平１１−２３７２５６号公報

ところで、上記特許文献１に開示される回転検出装置のように、磁気抵抗素子やホール素子等の磁気センサを用いて磁界の方向に基づいて回転体の回転方向を検出する構成を採る場合においては、回転体の回転位置に加えて回転体の回転方向をも検出し得るように構成するとなると、回転方向を検出するための磁気センサを別途設ける必要がある。そして、この場合、回転位置の検出と同様に、一般的には複数の磁気センサからセンサ信号を得て検出する。

このため、例えば、回転体の回転位置および回転方向を検出可能な回転検出装置を実現しようとすると、回転位置の検出に用いるセンサ信号が２信号必要となり、また回転方向の検出に用いるセンサ信号が別途２信号必要になることから、最小構成でも４つの磁気センサが不可欠となり、磁気センサの使用数が増加してしまう問題がある。

また、例えば、このような磁気センサを基板上に複数配置してセンサチップ（センサＩＣ）を構成する場合においては、実装する磁気センサの数が増大すると、必然的にチップ面積の増大にも繋がることから、センサチップの小型化の要請に応えにくいという問題もある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、磁気センサの使用個数を削減し得る回転検出装置を提供することにある。また、センサチップのチップ面積の増大を抑制し得る回転検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１の回転検出装置では、歯車状のギヤを備えた回転体のギヤ歯に向けて磁界を発生する磁石と、前記ギヤと前記磁石との間で前記磁石の磁気的中心軸に対して垂直な仮想直線に沿って並んで配置され、前記回転体の回転に伴う前記ギヤ歯の移動によって変化する前記磁界に基づいて電圧または電流が変動するセンサ信号をそれぞれ出力する複数の磁気センサと、前記複数の磁気センサから異なる位相で出力される複数のセンサ信号を差動演算して前記回転体の回転位置を検出可能な回転位置検出信号を出力する回転位置検出手段と、前記複数の磁気センサのうちの１以上から出力される前記センサ信号と前記回転位置検出信号とに基づいて前記回転体の回転方向を検出可能な回転方向検出信号を出力する回転方向検出手段と、を備えることを技術的特徴とする。

特許請求の範囲に記載の請求項２の回転検出装置では、請求項１記載の回転検出装置において、前記回転方向検出手段に対して前記センサ信号を出力する磁気センサが１であり、この共用磁気センサが、前記複数の磁気センサのなかで、前記回転体の回転中心と前記仮想直線とを最短距離で結ぶ仮想中心線に最も接近し得る位置に配置されている場合には、前記共用磁気センサよりも前記仮想中心線から離隔して位置する他の磁気センサを備え、前記回転方向検出手段は、前記共用磁気センサから出力されるセンサ信号および前記他の磁気センサから出力されるセンサ信号を差動演算した差動出力信号と、前記回転位置検出信号と、に基づいて前記回転体の回転方向を検出可能な回転方向検出信号を出力することを技術的特徴とする。

特許請求の範囲に記載の請求項３の回転検出装置では、請求項２記載の回転検出装置において、前記回転位置検出手段により差動演算される前記複数のセンサ信号は、前記仮想中心線を挟んでほぼ対称に位置する前記複数の磁気センサから出力されるものであり、前記他の磁気センサは、前記ギヤと前記磁石との間で前記複数の磁気センサのいずれよりも前記仮想中心線から離隔して位置することを技術的特徴とする。

特許請求の範囲に記載の請求項４の回転検出装置では、請求項１記載の回転検出装置において、前記回転方向検出手段に対して前記センサ信号を出力する磁気センサが１であり、この共用磁気センサが、前記複数の磁気センサのなかで、前記回転体の回転中心と前記仮想直線とを最短距離で結ぶ仮想中心線から最も離隔し得る位置に配置されている場合には、前記共用磁気センサよりも前記仮想中心線に接近して位置する他の磁気センサを備え、前記回転方向検出手段は、前記共用磁気センサから出力されるセンサ信号および前記他の磁気センサから出力されるセンサ信号を差動演算した差動出力信号と、前記回転位置検出信号と、に基づいて前記回転体の回転方向を検出可能な回転方向検出信号を出力することを技術的特徴とする。

特許請求の範囲に記載の請求項５の回転検出装置では、請求項４記載の回転検出装置において、前記回転位置検出手段により差動演算される前記複数のセンサ信号は、前記仮想中心線を挟んでほぼ対称に位置する前記複数の磁気センサから出力されるものであり、前記他の磁気センサは、前記ギヤと前記磁石との間で前記複数の磁気センサのいずれよりも前記仮想中心線に接近して位置することを技術的特徴とする。

特許請求の範囲に記載の請求項６の回転検出装置では、請求項１記載の回転検出装置において、前記回転方向検出手段に対して前記センサ信号を出力する磁気センサが２であり、これらのうちの一方を第１共用磁気センサ、他方を第２共用磁気センサとし、これら両共用磁気センサがいずれも前記仮想中心線に対して一方向側に位置する場合、前記回転方向検出手段は、前記第１共用磁気センサから出力されるセンサ信号および前記第２共用磁気センサから出力されるセンサ信号を差動演算した差動出力信号と、前記回転位置検出信号と、に基づいて前記回転体の回転方向を検出可能な回転方向検出信号を出力することを技術的特徴とする。

特許請求の範囲に記載の請求項７の回転検出装置では、請求項６記載の回転検出装置において、前記回転位置検出手段により差動演算される前記複数のセンサ信号は、前記仮想中心線を挟んでほぼ対称に位置する前記複数の磁気センサから出力されるものであり、前記第１共用磁気センサは、前記ギヤと前記磁石との間で前記複数の磁気センサのなかで前記仮想中心線から最も離隔し得る位置に配置され、前記第２共用磁気センサは、前記第１共用磁気センサの隣で前記仮想中心線側に配置されていることを技術的特徴とする。

請求項１の発明では、回転位置検出手段により、複数の磁気センサから異なる位相で出力される複数のセンサ信号を差動演算して回転体の回転位置を検出可能な回転位置検出信号を出力し、また回転方向検出手段により、複数の磁気センサのうちの１以上から出力されるセンサ信号と回転位置検出信号とに基づいて回転体の回転方向を検出可能な回転方向検出信号を出力する。これにより、回転方向検出手段では、回転位置検出手段から出力される回転位置検出信号と、この回転位置検出手段による差動演算のために複数の磁気センサから出力されるセンサ信号と、に基づいて回転体の回転方向を検出するので、回転方向を検出するためだけにセンサ信号を出力する磁気センサを別途設ける必要がない。

したがって、回転方向の検出に用いるセンサ信号を別途２信号必要とする場合に比べて磁気センサの使用個数を削減することができる。また、このような複数の磁気センサを基板上に複数配置してセンサチップ（センサＩＣ）を構成した場合においては、ギヤと磁石との間で磁石の磁気的中心軸に対して垂直な仮想直線に沿って並んで配置される複数の磁気センサの個数を、回転方向の検出に用いるセンサ信号を別途２信号必要とする場合に比べて削減できることから、当該仮想直線方向のセンサチップの長さを短くできるとともにチップ面積の増大を抑制することができる。

請求項２の発明では、回転方向検出手段に対してセンサ信号を出力する磁気センサが１であり、この共用磁気センサが、複数の磁気センサのなかで、回転体の回転中心と仮想直線とを最短距離で結ぶ仮想中心線に最も接近し得る位置に配置されている場合には、共用磁気センサよりも仮想中心線から離隔して位置する他の磁気センサを備え、回転方向検出手段は、共用磁気センサから出力されるセンサ信号および他の磁気センサから出力されるセンサ信号を差動演算した差動出力信号と、回転位置検出信号と、に基づいて回転体の回転方向を検出可能な回転方向検出信号を出力する。これにより、回転方向検出手段では、共用磁気センサから出力されるセンサ信号と、この共用磁気センサから物理的に離れて位置する他の磁気センサから出力される位相の異なるセンサ信号とを差動演算するので、これら両磁気センサ間の中心を磁気的中心とした差動出力信号を演算結果として得ることができる。そして、この磁気的中心は、複数の磁気センサから異なる位相で出力される複数のセンサ信号を差動演算して回転位置検出信号を得る場合のその磁気的中心とは異なることから、この差動出力信号と回転位置検出信号とは、異なった位置で最大値（ピーク値）を持つため、両信号の位置関係で回転体の回転方向を検出することができる。したがって、磁気センサの使用個数の削減やチップ面積の増大抑制に加えて、例えば、磁気センサが磁気抵抗素子である場合にこのようなピーク値が鋭く現れやすい当該素子の特性に適した構成と差動出力信号を得ることができる。

請求項３の発明では、回転位置検出手段により差動演算される複数のセンサ信号は、仮想中心線を挟んでほぼ対称に位置する複数の磁気センサから出力されるものであり、他の磁気センサは、ギヤと磁石との間で複数の磁気センサのいずれよりも仮想中心線から離隔して位置する。これにより、仮想中心線付近に位置する複数の磁気センサの磁気的中心に対して、共用磁気センサと他の磁気センサとの間の磁気的中心を、共用磁気センサ以外の複数の磁気センサと他の磁気センサとの間の磁気的中心よりも離すことができる。したがって、共用磁気センサから出力されるセンサ信号および他の磁気センサから出力されるセンサ信号を差動演算した差動出力信号と、回転位置検出信号と、の位相差を大きくすることができるので、回転体の回転方向の検出をより確実にすることができる。

請求項４の発明では、回転方向検出手段に対してセンサ信号を出力する磁気センサが１であり、この共用磁気センサが、複数の磁気センサのなかで、回転体の回転中心と仮想直線とを最短距離で結ぶ仮想中心線から最も離隔し得る位置に配置されている場合には、共用磁気センサよりも仮想中心線に接近して位置する他の磁気センサを備え、回転方向検出手段は、共用磁気センサから出力されるセンサ信号および他の磁気センサから出力されるセンサ信号を差動演算した差動出力信号と、回転位置検出信号と、に基づいて回転体の回転方向を検出可能な回転方向検出信号を出力する。これにより、回転方向検出手段では、共用磁気センサから出力されるセンサ信号と、この共用磁気センサから物理的に離れて位置する他の磁気センサから出力される位相の異なるセンサ信号とを差動演算するので、これら両磁気センサ間の中心を磁気的中心とした差動出力信号を演算結果として得ることができる。そして、この磁気的中心は、複数の磁気センサから異なる位相で出力される複数のセンサ信号を差動演算して回転位置検出信号を得る場合のその磁気的中心とは異なることから、この差動出力信号と回転位置検出信号とは、異なった位置で最大値（ピーク値）を持つため、両信号の位置関係で回転体の回転方向を検出することができる。したがって、磁気センサの使用個数の削減やチップ面積の増大抑制に加えて、例えば、磁気センサが磁気抵抗素子である場合にこのようなピーク値が鋭く現れやすい当該素子の特性に適した構成と差動出力信号を得ることができる。

請求項５の発明では、回転位置検出手段により差動演算される複数のセンサ信号は、仮想中心線を挟んでほぼ対称に位置する複数の磁気センサから出力されるものであり、他の磁気センサは、ギヤと磁石との間で複数の磁気センサのいずれよりも仮想中心線に接近して位置する。これにより、仮想中心線付近に位置する複数の磁気センサの磁気的中心に対して、共用磁気センサと他の磁気センサとの間の磁気的中心を、共用磁気センサ以外の複数の磁気センサと他の磁気センサとの間の磁気的中心よりも離すことができる。したがって、共用磁気センサから出力されるセンサ信号および他の磁気センサから出力されるセンサ信号を差動演算した差動出力信号と、回転位置検出信号と、の位相差を大きくすることができるので、回転体の回転方向の検出をより確実にすることができる。

請求項６の発明では、回転方向検出手段に対してセンサ信号を出力する磁気センサが２であり、これらのうちの一方を第１共用磁気センサ、他方を第２共用磁気センサとし、これら両共用磁気センサがいずれも仮想中心線に対して一方向側に位置する場合、回転方向検出手段は、第１共用磁気センサから出力されるセンサ信号および第２共用磁気センサから出力されるセンサ信号を差動演算した差動出力信号と、回転位置検出信号と、に基づいて回転体の回転方向を検出可能な回転方向検出信号を出力する。これにより、回転方向検出手段では、第１共用磁気センサから出力されるセンサ信号と、この第１共用磁気センサから物理的に離れて位置する第２共用磁気センサから出力される位相の異なるセンサ信号とを差動演算するので、これら両磁気センサ間の中心を磁気的中心とした差動出力信号を演算結果として得ることができる。そして、この磁気的中心は、複数の磁気センサから異なる位相で出力される複数のセンサ信号を差動演算して回転位置検出信号を得る場合のその磁気的中心とは異なることから、この差動出力信号と回転位置検出信号とは、異なった位置で最大値（ピーク値）を持つため、両信号の位置関係で回転体の回転方向を検出することができる。したがって、磁気センサの使用個数の削減やチップ面積の増大抑制に加えて、例えば、磁気センサが磁気抵抗素子である場合にこのようなピーク値が鋭く現れやすい当該素子の特性に適した構成と差動出力信号を得ることができる。

請求項７の発明では、回転位置検出手段により差動演算される複数のセンサ信号は、仮想中心線を挟んでほぼ対称に位置する複数の磁気センサから出力されるものであり、第１共用磁気センサは、ギヤと磁石との間で複数の磁気センサのなかで仮想中心線から最も離隔し得る位置に配置され、第２共用磁気センサは、第１共用磁気センサの隣で仮想中心線側に配置されている。これにより、仮想中心線付近に位置する複数の磁気センサの磁気的中心に対して、第１共用磁気センサと第２共用磁気センサとの間の磁気的中心を、第１、第２共用磁気センサ以外の複数の磁気センサ間の磁気的中心よりも離すことができる。したがって、第１共用磁気センサから出力されるセンサ信号および第２共用磁気センサから出力されるセンサ信号を差動演算した差動出力信号と、回転位置検出信号と、の位相差を大きくすることができるので、回転体の回転方向の検出をより確実にすることができる。

以下、本発明の回転検出装置の実施形態について図を参照して説明する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を図１〜図７を参照して説明する。まず、本第１実施形態に係る回転検出装置１０の構成を図１〜図３に基づいて説明する。なお、図１は、回転検出装置１０の概略構成を示す説明図、図２は、センサチップの構成等を示す説明図、図３は、回転検出装置１０の構成例を示す回路図である。

図１に示すように、回転検出装置１０は、ロータＲの回転位置および回転方向を検出可能なもので、例えば、内燃機関におけるクランク角の検出に適用されるものである。回転検出装置１０は、センサチップ２０、バイアス磁石３０および信号処理部４０から構成されている。

ロータＲは、例えば、図略のクランクシャフトを軸として回転する回転体で、その外周には歯車状のギヤＧを備えている。このギヤＧは、山Ｔ１と谷Ｔ２とからなるギヤ歯Ｔを有しており、例えば、磁性体材料からなる。なお、図１では、ロータＲの回転中心に符号Ｃを付している。

バイアス磁石３０は、ロータＲのギヤ歯Ｔに向けて磁界を発生する磁石で、中空の筒形状に形成されている。このバイアス磁石３０は、上面（ロータＲに近い面）にＮ極（またはＳ極）、下面（信号処理部４０に近い面）にＳ極（またはＮ極）、となるように着磁されており、例えば、このバイアス磁石３０の中心軸Ｊ０がロータＲの回転中心Ｃと交差し得るように位置決めされている。これにより、当該バイアス磁石３０の磁気的中心がギヤＧに対してほぼ垂直をなして位置している。

センサチップ２０は、短冊形状に成形された共通の基板上に複数個のＭＲＥブリッジを形成したもので、例えば、銅等のリードフレーム上に搭載されてエポキシ等の熱硬化性樹脂によってモールド成形されている。本第１実施形態では、３個のＭＲＥブリッジ２１，２２，２３を実装したセンサチップ２０ａを例示して説明する。

具体的には、図２(A) に示すように、センサチップ２０ａに実装されるＭＲＥブリッジ２１，２２，２３は、ギヤＧとバイアス磁石３０との間でバイアス磁石３０の中心軸Ｊ０（仮想中心線Ｋ１）に対して垂直な仮想直線Ｋ２に沿って並んで配置されている。また、このセンサチップ２０ａは、その長手方向ほぼ中心である仮想中心線Ｋ１がバイアス磁石３０の中心軸Ｊ０とほぼ一致する位置において、センサチップ２０ａの一部が中空状のバイアス磁石３０の内部空間に入り込むように、バイアス磁石３０に対して配置されている。また、ロータＲの回転中心Ｃと仮想直線Ｋ２とを最短距離で結ぶ仮想中心線Ｋ１に最も接近し得る位置にＭＲＥブリッジ２２が配置されている

また、これらのＭＲＥブリッジ２１，２２，２３は、ＭＲＥブリッジ２１とＭＲＥブリッジ２２との離隔距離Ｌ１と、ＭＲＥブリッジ２２とＭＲＥブリッジ２３との離隔距離Ｌ２とが等しくなるように配置されており（Ｌ１＝Ｌ２）、またＭＲＥブリッジ２１，２２，２３には、それぞれアース（基準電位）Ｇndに対して電源電圧Ｅ（電源電位）が供給されている。

つまり、ＭＲＥブリッジ２１，２２，２３のうち、ＭＲＥブリッジ２１，２３に挟まれてこれらの真ん中に位置するＭＲＥブリッジ２２は、仮想中心線Ｋ１上に位置するように、配置されており、当該ＭＲＥブリッジ２２は、他のＭＲＥブリッジ２１，２３に比べてロータＲに最も接近した位置に配置されている。

図２(B) に示すように、これらのＭＲＥブリッジ２１，２２，２３は、いずれも４個の磁気抵抗素子ＭＲＥａ，ＭＲＥｂ，ＭＲＥｃ，ＭＲＥｄから構成されており、磁気抵抗の異方性効果を有する強磁性材料（Ｎi-Ｃo合金、Ｎi-Ｆe合金等）を、複数の長辺および短辺を接続して櫛歯状に形成したものである。

このため、各磁気抵抗素子ＭＲＥａ，ＭＲＥｂ，ＭＲＥｃ，ＭＲＥｄにおいては、長辺における抵抗値変化が支配的となり、長辺が設けられた向きに沿って、各磁気抵抗素子ＭＲＥａ，ＭＲＥｂ，ＭＲＥｃ，ＭＲＥｄの検知軸が設定される。なお、各磁気抵抗素子ＭＲＥａ，ＭＲＥｂ，ＭＲＥｃ，ＭＲＥｄは、検知軸の向きが異なるが、その長辺、短辺の長さ、本数等は同様に構成されている。

また、これら４個の磁気抵抗素子ＭＲＥａ，ＭＲＥｂ，ＭＲＥｃ，ＭＲＥｄは、センサチップ２０ａにおいて２行２列のマトリクス状に配列されており、その各列の磁気抵抗素子ＭＲＥ（ＭＲＥａとＭＲＥｂは第１列、ＭＲＥｃとＭＲＥｄが第２列）はバイアス磁石３０の磁界の磁気的中心と平行な向きに並べられ、かつ各行の磁気抵抗素子ＭＲＥ（ＭＲＥａとＭＲＥｃは第１行、ＭＲＥｂとＭＲＥｄは第２行）はロータＲの回転方向に沿って並べられている。また、磁気抵抗素子ＭＲＥａと磁気抵抗素子ＭＲＥｄとは、バイアス磁石３０の磁界の磁気的中心に対して略４５°の角度に検知軸を持ち、磁気抵抗素子ＭＲＥｂと磁気抵抗素子ＭＲＥｃとは、その磁気的中心に対して略−４５°の角度に検知軸を持つように、それぞれ配置されている。

したがって、磁気抵抗素子ＭＲＥａ，ＭＲＥｄの検知軸と磁気抵抗素子ＭＲＥｂ，ＭＲＥｃの検知軸とは、互いに直交するため、ＭＲＥブリッジ２１，２２，２３に作用する磁界の方向の変化に対して、磁気抵抗素子ＭＲＥａ，ＭＲＥｄと磁気抵抗素子ＭＲＥｂ，ＭＲＥｃとは、抵抗値の増減方向が異なることとなる。

図２(C) に示すように、これら４個の磁気抵抗素子ＭＲＥａ，ＭＲＥｂ，ＭＲＥｃ，ＭＲＥｄは、ＭＲＥａ→ＭＲＥｄ→ＭＲＥｂ→ＭＲＥｃの順番で、電源電圧ＥとアースＧnd間において直列接続されていることから、例えば、ＭＲＥブリッジ２１の出力は、ＭＲＥｄとＭＲＥｂとの間の中間電位Ｖ１として取り出される。同様に、ＭＲＥブリッジ２２の出力は、ＭＲＥｄとＭＲＥｂとの間の中間電位Ｖ２として、ＭＲＥブリッジ２３の出力は、ＭＲＥｄとＭＲＥｂとの間の中間電位Ｖ３として、それぞれ取り出される。なお、４個の磁気抵抗素子ＭＲＥａ，ＭＲＥｂ，ＭＲＥｃ，ＭＲＥｄの接続に関して、ＭＲＥｃ→ＭＲＥｂ→ＭＲＥｄ→ＭＲＥａの順番で電源電圧ＥとアースＧnd間に接続しても良い。

したがって、磁気抵抗素子ＭＲＥａ，ＭＲＥｂ，ＭＲＥｃ，ＭＲＥｄの抵抗値をそれぞれＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄとし、ＭＲＥブリッジ２１に印加される電源電圧をＥとすると、ＭＲＥブリッジ２１の中点電位Ｖ１は下記の数式１によって表すことができる。

ここで、Ｒσ１，Ｒσ２は、外部応力σ１，σ２による磁歪効果により発生する抵抗値の変化量で、外部応力σ１と外部応力σ２とは異なるが、上記数式１に示すように、この２つの外部応力σ１，σ２の合計が分子、分母ともに含まれており、少なくとも各磁気抵抗素子ＭＲＥａ，ＭＲＥｂ，ＭＲＥｃ，ＭＲＥｄの各抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄが等しくなった場合、外部応力σ１，σ２が中点電位Ｖ１に影響を与えることはない。

つまり、図２(B) に示すＭＲＥブリッジ２１は、磁気抵抗素子ＭＲＥａとＭＲＥｄおよび磁気抵抗素子ＭＲＥｂとＭＲＥｃとは、マトリクス状配列においてそれぞれ異なる列に配置されるので、それぞれの列に異なる外部応力σ１，σ２が印加されても、磁気抵抗素子ＭＲＥａとＭＲＥｄへの磁歪効果の影響の合計と、磁気抵抗素子ＭＲＥｂとＭＲＥｃへの磁歪効果の影響の合計とを等しくすることができる。

このため、ＭＲＥブリッジ２１の中点電位Ｖ１に対する各磁気抵抗素子ＭＲＥａ，ＭＲＥｂ，ＭＲＥｃ，ＭＲＥｄにおける磁歪効果の影響が、ＭＲＥａ，ＭＲＥｄからなる素子部とＭＲＥｂ，ＭＲＥｃからなる素子部とでほぼ相殺できることから、磁歪効果の影響を低減でき、そこに作用するバイアス磁界の方向に対応した出力信号を高精度に出力可能にしている。ＭＲＥブリッジ２２，２３についても同様である。

信号処理部４０は、センサチップ２０ａに実装された３個のＭＲＥブリッジ２１，２２，２３から異なる位相で出力される複数のセンサ信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を差動演算してロータＲの回転位置を検出可能な回転位置検出信号Ｖｍに基づいて回転位置データＤｐを出力したり、これらＭＲＥブリッジ２１，２２，２３のうちのＭＲＥブリッジ２２から出力されるセンサ信号Ｖ２と回転位置検出信号Ｖｍとに基づいてロータＲの回転方向を検出可能な回転方向データＤｄを出力する機能を有するものである。

具体的には、図３に示すように、信号処理部４０は、オペアンプ４１，４２、コンパレータ４３，４４、信号処理回路４８等から構成されている。例えば、ＭＲＥブリッジ２１から出力されるセンサ信号Ｖ１をオペアンプ４１の非反転入力（＋）、ＭＲＥブリッジ２２から出力されるセンサ信号Ｖ２を同オペアンプ４１の反転入力（−）、にそれぞれ入力可能に、ＭＲＥブリッジ２１，２２とオペアンプ４１とを接続する。また、このオペアンプ４１の出力を、所定の基準電圧Ｖrefmに閾値電圧Ｖthが設定されたコンパレータ４３に入力可能に、オペアンプ４１とコンパレータ４３とを接続する。

また、ＭＲＥブリッジ２２から出力されるセンサ信号Ｖ２は、オペアンプ４２の非反転入力（＋）にも入力可能にＭＲＥブリッジ２２とオペアンプ４２とを接続し、さらにこのオペアンプ４２の反転入力（−）にＭＲＥブリッジ２３から出力されるセンサ信号Ｖ３を入力可能にＭＲＥブリッジ２３とオペアンプ４２とを接続する。

これにより、図４に示すように、オペアンプ４１に入力された両入力の差動電圧（Ｖ１−Ｖ２）が所定ゲインα（例えば２倍、３倍）で増幅されて差動出力信号Ｖｍ（＝α（Ｖ１−Ｖ２））としてオペアンプ４１から出力され、さらにコンパレータ４３に入力されることにより、差動出力信号Ｖｍが閾値電圧Ｖth（＝Ｖrefm）よりも高い場合にＨレベル、差動出力信号Ｖｍが閾値電圧Ｖthよりも低い場合にＬレベル、の出力信号Ｃｍが当該コンパレータ４３から出力される（図４に示す破線の波形）。なお、図４には、オペアンプ４１，４２による出力波形の例とコンパレータ４３，４４による出力信号の例が図示されている。

このとき、オペアンプ４１から出力される差動出力信号Ｖｍのピーク（最大値）は、ＭＲＥブリッジ２１とＭＲＥブリッジ２２との間のほぼ中心である磁気的中心Ｊ１を示すことから、コンパレータ４３の閾値電圧Ｖthを適宜設定することで、ギヤ歯ＴがＭＲＥブリッジ２１，２２の磁気的中心Ｊ１に接近していることがわかる。つまり、ロータＲの回転位置を検出することが可能となる。

また、オペアンプ４２に入力された両入力の差動電圧（Ｖ２−Ｖ３）が所定ゲインβ（例えば２倍、３倍）で増幅されて差動出力信号Ｖｓ（＝β（Ｖ２−Ｖ３））としてオペアンプ４２から出力され、さらにコンパレータ４４に入力されることにより、差動出力信号Ｖｓが閾値電圧Ｖth（＝Ｖrefs）よりも高い場合にＨレベル、差動出力信号Ｖｓが閾値電圧Ｖthよりも低い場合にＬレベル、の出力信号Ｃｓが当該コンパレータ４４から出力される（図４に示す実線の波形）。

このとき、オペアンプ４２から出力される差動出力信号Ｖｓのピーク（最大値）は、ＭＲＥブリッジ２２とＭＲＥブリッジ２３との間のほぼ中心である磁気的中心Ｊ２を示すことから、コンパレータ４４の閾値電圧Ｖthを適宜設定することで、ギヤ歯ＴがＭＲＥブリッジ２２，２３の磁気的中心Ｊ２に接近していることがわかる。

このため、差動出力信号Ｖｍと同様に、この差動出力信号ＶｓによってもロータＲの回転位置を検出することが可能となるが、本実施形態では、この差動出力信号Ｖｓをコンパレータ４４に入力することによって出力される出力信号Ｃｓの論理値に基づいてロータＲの回転方向を検出する。なお、ロータＲの回転位置を検出するために差動出力信号Ｖｓを用いても良い。

即ち、オペアンプ４１から出力される差動出力信号Ｖｍのピークは、ＭＲＥブリッジ２１とＭＲＥブリッジ２２との間のほぼ中心である磁気的中心Ｊ１に現れる一方で、オペアンプ４２から出力される差動出力信号Ｖｓのピークは、ＭＲＥブリッジ２２とＭＲＥブリッジ２３との間のほぼ中心である磁気的中心Ｊ２に現れることから、両信号の位置関係でロータＲの回転方向を検出することができ、このようなピークはＭＲＥブリッジ２１，２２，２３が磁気抵抗素子であることからその特性上、尖鋭なピークを得られる（図４参照）。

例えば、「差動出力信号Ｖｍ，Ｖｓの位置関係」は、コンパレータ４３，４４から出力される矩形波の立ち上がりエッジの位置関係で把握することができる。より具体的には、図５(A) に示すように、ロータＲが正転方向（図５(A) に示す矢印Ｆor方向；反時計回り）に回転している場合には、ギヤ歯ＴがＭＲＥブリッジ２１の側から接近するため、ＭＲＥブリッジ２１，２２から出力される差動出力信号Ｖｍの方が、ＭＲＥブリッジ２２，２３から出力される差動出力信号Ｖｓよりも早くコンパレータ４３に入力され、それに遅れて差動出力信号Ｖｓがコンパレータ４４に入力される。なお、図５(A) には、ロータＲの回転方向の検出例で、正転方向の場合が図示されている。

このため、コンパレータ４３から出力される出力信号Ｃｍが立ち上がった後に、コンパレータ４４から出力される出力信号Ｃｓが立ち上がることから、出力信号Ｃｍの立ち上がりエッジ時点においては、出力信号ＣｓはまだＬレベルのままで立ち上がっていない（図５(A) に示す○印）。つまり、出力信号Ｃｓの論理値は「Ｌ」である。

これに対して、図５(B) に示すように、ロータＲが逆転方向（図５(B) に示す矢印Ｒev方向；時計回り）に回転している場合には、ギヤ歯ＴがＭＲＥブリッジ２３の側から接近するため、ＭＲＥブリッジ２２，２３から出力される差動出力信号Ｖｓの方が、ＭＲＥブリッジ２１，２２から出力される差動出力信号Ｖｍよりも早くコンパレータ４４に入力され、それに遅れて差動出力信号Ｖｍがコンパレータ４３に入力される。なお、図５(B) には、ロータＲの回転方向の検出例で、反転方向の場合が図示されている。

このため、コンパレータ４４から出力される出力信号Ｃｓが立ち上がった後に、コンパレータ４３から出力される出力信号Ｃｍが立ち上がることから、出力信号Ｃｍの立ち上がりエッジ時点においては、出力信号Ｃｓはすでに立ち上がっておりＨレベルになっている（図５(B) に示す○印）。つまり、出力信号Ｃｓの論理値は「Ｈ」である。

以上から、コンパレータ４３から出力される出力信号Ｃｍの立ち上がりエッジにおいてコンパレータ４４から出力される出力信号Ｃｓの論理値を判定することで、それが「Ｌ］であれば正転方向に、また「Ｈ］であれば逆転方向に、それぞれロータＲが回転していることを検出することができる。

なお、図４からわかるように、オペアンプ４１，４２の所定ゲインα、βやコンパレータ４３，４４の閾値電圧Ｖth（＝Ｖrefm，Ｖrefs）を適宜調整することによって、コンパレータ４３，４４から出力される出力信号Ｃｍ，ＣｓがＨレベルである期間（以下「Ｈレベル期間」という）を変更することができる。

例えば、本実施形態では、出力信号ＣｓのＨレベル期間が出力信号ＣｍのＨレベル期間よりも長く、かつ、出力信号Ｃｍの立ち上がりエッジ時点が出力信号ＣｓのＨレベル期間のほぼ中央になるように、オペアンプ４１，４２の所定ゲインα、βやコンパレータ４３，４４の閾値電圧Ｖthを設定する。これにより、出力信号Ｃｍの立ち上がりエッジ時点において、出力信号Ｃｓの論理判定の確実性を高めることから、ロータＲの回転方向の検出精度を向上させることができる。

このような出力信号Ｃｍの立ち上がりエッジにおいて出力信号Ｃｓの論理値を判定する処理は、信号処理回路４８により行われる。即ち、信号処理回路４８には、コンパレータ４３，４４から出力される出力信号Ｃｍ，Ｃｓを入力可能にコンパレータ４３，４４の出力側が接続されており、このような判定処理や、前述したロータＲの回転位置を検出する処理を可能にするロジック回路が形成されている。この信号処理回路４８による処理結果は、回転位置データＤｐや回転方向データＤｄとして信号処理回路４８から出力される。なお、信号処理回路４８は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）であっても良い。

例えば、ロータＲのギヤ歯Ｔの位置が所定角度範囲内にある場合には「Ｈ」（Ｈレベル）、当該範囲内にない場合には「Ｌ」（Ｌレベル）の回転位置データＤｐが信号処理回路４８から出力される。また、ロータＲの回転が正転方向である場合には「Ｌ」（Ｌレベル）、当該回転が反転方向である場合には「Ｈ」（Ｈレベル）の回転方向データＤｄが信号処理回路４８から出力される。

このように回転検出装置１０を構成するセンサチップ２０ａでは、３個のＭＲＥブリッジ２１，２２，２３を用いて、ロータＲの回転位置と回転方向を検出可能にしている。即ち、これら３個のＭＲＥブリッジ２１，２２，２３は、ロータＲのギヤＧとバイアス磁石３０との間でバイアス磁石３０の中心軸（磁気的中心軸）Ｊ０に対して垂直な仮想直線Ｋ２に沿って並んで配置され、これらの真ん中に位置するＭＲＥブリッジ２２は、他のＭＲＥブリッジ２１，２３に比べてロータＲに最も接近した位置に配置されている。また、これらのＭＲＥブリッジ２１，２２，２３からは位相の異なるセンサ信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が出力される。

このため、ＭＲＥブリッジ２１，２２から出力されるセンサ信号Ｖ１，Ｖ２をオペアンプ４１で差動演算してその差動出力信号Ｖｍが所定の閾値電圧Ｖth（＝Ｖrefm）を超える場合にコンパレータ４３からＨレベルの出力信号Ｃｍを出力することによりロータＲの回転位置を検出する。その一方で、ロータＲの回転中心Ｃと仮想直線Ｋ２とを最短距離で結ぶ仮想中心線Ｋ１に最も接近し得る位置に配置されているＭＲＥブリッジ２２から出力されるセンサ信号Ｖ２とこのＭＲＥブリッジ２２よりも仮想中心線Ｋ１から離隔して位置するＭＲＥブリッジ２３から出力されるセンサ信号Ｖ３とをオペアンプ４２で差動演算してその差動出力信号Ｖｓが所定の閾値電圧Ｖth（＝Ｖrefs）を超える場合にコンパレータ４４からＨレベルの出力信号Ｃｓを出力することにより、この出力信号Ｃｓと出力信号Ｃｍとに基づいてロータＲの回転方向を検出する。

つまり、図６(A) に示すように、ロータＲの回転位置を検出する際に用いるセンサ信号Ａ，Ｍのうち、ＭＲＥブリッジ２２から出力されるセンサ信号ＭはロータＲの回転方向を検出する際にも用いるので、その分、回転方向を検出するためだけにセンサ信号を出力するＭＲＥブリッジ（磁気センサ）を削減することができる。

なお、図６(A) には、ＭＲＥブリッジ２１，２２から出力されたセンサ信号Ａ，Ｍがオペアンプ４１に入力され、またＭＲＥブリッジ２２，２３から出力されたセンサ信号Ｍ，Ｄがオペアンプ４２に入力されて、それぞれ差動出力信号としてＡ−Ｍ，Ｍ−Ｄが出力されることが図示されている。また、図６(B) には、両オペアンプ４１，４２から出力される差動出力信号Ａ−Ｍ，Ｍ−Ｄ（図６(B) に示す縦軸の「磁気ベクトル振れ角」のこと）の波形例が図示されており、同図に示す一点鎖線を閾値電圧Ｖthとした場合に、前述した出力信号Ｃｍ，Ｃｓがコンパレータ４３，４４から得られることがわかる。

これに対し、３個のＭＲＥブリッジ２１，２２，２３のうちのＭＲＥブリッジ２２を共用化することなく、回転方向を検出するためだけにセンサ信号を出力するＭＲＥブリッジを別途２個設けた場合には、例えば、図７(A) に示す比較例１の構成となる。即ち、４個のＭＲＥブリッジ２１，１０２，１０３，２４でセンサチップ１００ａを構成することによって、例えば、ＭＲＥブリッジ２１，１０３から出力されるセンサ信号Ａ，Ｃをオペアンプ４１に入力し、ＭＲＥブリッジ１０２，２４から出力されるセンサ信号Ｂ，Ｄをオペアンプ４２に入力する。なお、ＭＲＥブリッジ１０３，２４から出力されるセンサ信号Ｂ，Ｃを、ＭＲＥブリッジ２２から出力される１つのセンサ信号Ｍで共用すると考えれば、図６に示す構成になることが理解される。

これにより、両オペアンプ４１，４２からは、差動出力信号Ａ−Ｃ，Ｂ−Ｄが出力され、閾値電圧Ｖthによりコンパレートすることで、前述と同様に出力信号Ｃｍ，Ｃｓを得ることが可能となる。ところが、本第１実施形態に係るセンサチップ２０ａに比べてＭＲＥブリッジ１０２，１０３のいずれか一方が多い分、ＭＲＥブリッジの使用個数が多くなり、またその分、短冊形状をなすセンサチップ１００ａの長手方向が長くなったり、チップ面積が増大するという問題があり、本第１実施形態に係るセンサチップ２０ａでは、前述したようにＭＲＥブリッジ２２を回転位置検出および回転方向検出のいずれにも用いること（共用化すること）により、このような問題を解決している。

以上説明したように、本第１実施形態に係る回転検出装置１０では、オペアンプ４１、コンパレータ４３により、ＭＲＥブリッジ２１，２２から異なる位相で出力されるセンサ信号Ｖ１，Ｖ２を差動演算してロータＲの回転位置を検出可能な回転位置検出信号Ｖｍを出力し、またオペアンプ４２、コンパレータ４４、信号処理回路４８により、ＭＲＥブリッジ２１，２２のうちのＭＲＥブリッジ２２から出力されるセンサ信号Ｖ２と回転位置検出信号Ｖｍとに基づいてロータＲの回転方向を検出可能な回転方向データＤｄを出力する。そして、本第１実施形態の場合、オペアンプ４２、コンパレータ４４、信号処理回路４８に対してセンサ信号を出力するのは、ＭＲＥブリッジ２２であり、このＭＲＥブリッジ２２（共用磁気センサ）が、ＭＲＥブリッジ２１，２２のなかで、ロータＲの回転中心Ｃと仮想直線Ｋ２とを最短距離で結ぶ仮想中心線Ｋ１に最も接近し得る位置に配置されているので、ＭＲＥブリッジ２２よりも仮想中心線Ｋ１から離隔して位置するＭＲＥブリッジ２３（他の磁気センサ）を備え、オペアンプ４２、コンパレータ４４、信号処理回路４８は、ＭＲＥブリッジ２２から出力されるセンサ信号Ｖ２およびＭＲＥブリッジ２３から出力されるセンサ信号Ｖ３を差動演算した差動出力信号Ｖｓと、回転位置検出信号Ｖｍと、に基づいてロータＲの回転方向を検出可能な回転方向データＤｄを出力する。

これにより、オペアンプ４２、コンパレータ４４、信号処理回路４８では、ＭＲＥブリッジ２２から出力されるセンサ信号Ｖ２と、このＭＲＥブリッジ２２から物理的に離れて位置するＭＲＥブリッジ２３から出力される位相の異なるセンサ信号Ｖ３とを差動演算するので、これら両ＭＲＥブリッジ２２，２３間の中心を磁気的中心Ｊ２とした差動出力信号Ｖｓを演算結果として得ることができる。そして、この磁気的中心Ｊ２は、ＭＲＥブリッジ２１，２２から異なる位相で出力されるセンサ信号Ｖ１，Ｖ２を差動演算して回転位置検出信号Ｖｍを得る場合のその磁気的中心Ｊ１とは異なることから（図４参照）、この差動出力信号Ｖｓと回転位置検出信号Ｖｍとは、異なった位置で最大値（ピーク値）を持つため、両信号の位置関係でロータＲの回転方向を検出することができる。したがって、回転方向の検出に用いるセンサ信号を別途２信号必要とする場合に比べて（図７参照）、ＭＲＥブリッジの使用個数を削減することができる（図６参照）。また、このようなＭＲＥブリッジ２１等を複数配置して構成しているセンサチップ２０ａにおいては、ＭＲＥブリッジの数を削減できることに伴い仮想直線Ｋ２方向のセンサチップ２０ａの長さを短くできるとともにチップ面積の増大を抑制することができる。

［第２実施形態］
続いて、本発明の第２実施形態を図８〜図１０を参照して説明する。本第２実施形態に係る回転検出装置１０’では、センサチップ２０ｂに実装されるＭＲＥブリッジの数が５個で構成される。そして、これらのＭＲＥブリッジ２１，２２，２３，２４，２５のうち、ＭＲＥブリッジ２１，２２，２４，２５から出力されるセンサ信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが、オペアンプ４１ａ、４１ｂ、４１ｃに差動入力され、ＭＲＥブリッジ２１，２３から出力されるセンサ信号Ａ，Ｍがオペアンプ４２に差動入力される。

なお、このセンサチップ２０ｂにおいても、前述したセンサチップ２０ａと同様に、その長手方向ほぼ中心である仮想中心線Ｋ１がバイアス磁石３０の中心軸Ｊ０とほぼ一致する位置において、センサチップ２０ａの一部が中空状のバイアス磁石３０の内部空間に入り込むように、バイアス磁石３０に対して配置されており、またロータＲの回転中心Ｃと仮想直線Ｋ２とを最短距離で結ぶ仮想中心線Ｋ１に最も接近し得る位置に中央のＭＲＥブリッジ２３が配置されている。ＭＲＥブリッジ２４，２５は、ＭＲＥブリッジ２１，２２，２３と同様に構成されている。

即ち、センサチップ２０ｂでは、短冊形状に成形された共通の基板上に、５個のＭＲＥブリッジ２１，２２，２３，２４，２５が等間隔に実装されており、ＭＲＥブリッジ２１から出力されるセンサ信号Ａは、オペアンプ４１ｂ，４２の非反転入力（＋）にそれぞれ入力され、ＭＲＥブリッジ２２から出力されるセンサ信号Ｂは、オペアンプ４１ａの非反転入力（＋）に入力され、ＭＲＥブリッジ２４から出力されるセンサ信号Ｃは、オペアンプ４１ａの反転入力（−）に入力され、ＭＲＥブリッジ２５から出力されるセンサ信号Ｄは、オペアンプ４１ｂの反転入力（−）にそれぞれ入力される。これにより、オペアンプ４１ａ（例えば所定ゲインが２倍に設定されている）からは、その差動出力信号として２（Ｂ−Ｃ）が出力され、オペアンプ４１ｂ（例えば所定ゲインが１倍に設定されている）からは、その差動出力信号として（Ａ−Ｄ）が出力されて、それぞれオペアンプ４１ｃに入力されることで、当該オペアンプ４１ｃから回転位置検出信号Ｖｍとして（２（Ｂ−Ｃ）−（Ａ−Ｄ））が出力される。

これに対し、ＭＲＥブリッジ２３から出力されるセンサ信号Ｍは、ＭＲＥブリッジ２１から出力されるセンサ信号Ａが非反転入力（＋）に入力されるオペアンプ４２の反転入力（−）に入力される。これにより、当該オペアンプ４２（例えば所定ゲインが１倍に設定されている）からは、差動出力信号Ｖｓとして（Ａ−Ｍ）が出力される。

本第２実施形態のセンサチップ２０ｂでは、その長手方向ほぼ中心にあたる仮想中心線Ｋ１を中心に左右対称にＭＲＥブリッジ２１，２２とＭＲＥブリッジ２４，２５が配置されており、それぞれから出力されるセンサ信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、差動入力されることから、これらの磁気的中心Ｊ１は、仮想中心線Ｋ１とほぼ一致して位置する。一方、オペアンプ４２の非反転入力（＋）に入力されるセンサ信号Ａは、仮想中心線Ｋ１からセンサチップ２０ｂの長手方向に最も離隔した位置に配置されるＭＲＥブリッジ２１から出力されるもので、これに対して反転入力（−）に入力されるセンサ信号Ｍは、仮想中心線Ｋ１上に配置されるＭＲＥブリッジ２３から出力されるものである。このため、これらの磁気的中心Ｊ２は、ＭＲＥブリッジ２１とＭＲＥブリッジ２３との間のほぼ中心となる。

これにより、オペアンプ４２、コンパレータ４４、信号処理回路４８では、ＭＲＥブリッジ２１（共用磁気センサ）から出力されるセンサ信号Ａと、このＭＲＥブリッジ２１から物理的に離れて位置するＭＲＥブリッジ２３（他の磁気センサ）から出力される位相の異なるセンサ信号Ｍとを差動演算するので、これら両ＭＲＥブリッジ２１，２３間の中心を磁気的中心Ｊ２とした差動出力信号（Ａ−Ｍ）を演算結果として得ることができる。そして、この磁気的中心Ｊ２は、ＭＲＥブリッジ２１，２２，２４，２５から異なる位相で出力されるセンサ信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを差動演算して回転位置検出信号Ｖｍ（＝２（Ｂ−Ｃ）−（Ａ−Ｄ））を得る場合のその磁気的中心Ｊ１とは異なることから、この差動出力信号（Ａ−Ｍ）と回転位置検出信号Ｖｍとは、異なった位置で最大値（ピーク値）を持つため（図８(B) 参照）、前述した第１実施形態のセンサチップ２０ａで回転検出装置１０を構成する場合と同様に、両信号の位置関係でロータＲの回転方向を検出できる。

また、オペアンプ４１ａ，４１ｂ，４１ｃにより差動演算されるセンサ信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、仮想中心線Ｋ１を挟んでほぼ対称に位置するＭＲＥブリッジ２１，２２，２４，２５から出力されるものであり、仮想中心線Ｋ１上に配置されるＭＲＥブリッジ２３（他の磁気センサ）は、ギヤＧとバイアス磁石３０との間で複数のＭＲＥブリッジ２１〜２５のいずれよりも仮想中心線Ｋ１に接近して位置する。これにより、ＭＲＥブリッジ２１（共用磁気センサ）とＭＲＥブリッジ２３（他の磁気センサ）との間の磁気的中心Ｊ２を、ＭＲＥブリッジ２１以外のＭＲＥブリッジ２２（またはＭＲＥブリッジ２４）とＭＲＥブリッジ２３との間の磁気的中心よりも離すことができる。したがって、ＭＲＥブリッジ２１から出力されるセンサ信号ＡおよびＭＲＥブリッジ２３から出力されるセンサ信号Ｍを差動演算した差動出力信号（Ａ−Ｍ）と、回転位置検出信号Ｖｍ（＝２（Ｂ−Ｃ）−（Ａ−Ｄ））と、の位相差を大きくすることができるので、ロータＲの回転方向の検出をより確実にすることができる。

これに対し、５個のＭＲＥブリッジ２１，２２，２３，２４，２５のうちのＭＲＥブリッジ２１を共用化することなく、回転方向を検出するためだけにセンサ信号を出力するＭＲＥブリッジを別途２個設けた場合には、例えば、図９(A) に示す比較例２の構成となる。即ち、６個のＭＲＥブリッジ２１，２２，２３，２４，２５，１０６でセンサチップ１００ｂを構成することによって、例えば、ＭＲＥブリッジ２１から出力されるセンサ信号Ａをオペアンプ４１ｂの非反転入力（＋）に入力し、ＭＲＥブリッジ２２から出力されるセンサ信号Ｂをオペアンプ４１ａの非反転入力（＋）に入力し、ＭＲＥブリッジ２４から出力されるセンサ信号Ｃをオペアンプ４１ａの反転入力（−）に入力し、ＭＲＥブリッジ２５から出力されるセンサ信号Ｄをオペアンプ４１ｂの反転入力（−）に入力する。

そして、オペアンプ４１ａ（例えば所定ゲインが２倍に設定されている）からは、その差動出力信号として２（Ｂ−Ｃ）が出力され、オペアンプ４１ｂ（例えば所定ゲインが１倍に設定されている）からは、その差動出力信号として（Ａ−Ｄ）が出力されて、それぞれオペアンプ４１ｃに入力されることで、当該オペアンプ４１ｃから回転位置検出信号Ｖｍとして（２（Ｂ−Ｃ）−（Ａ−Ｄ））が出力される。また、ＭＲＥブリッジ２３から出力されるセンサ信号Ｍをオペアンプ４２の反転入力（−）に入力し、さらにＭＲＥブリッジ１０６から出力されるセンサ信号Ｅをオペアンプ４２の非反転入力（＋）に入力する。なお、ＭＲＥブリッジ２１，１０６から出力されるセンサ信号Ａ，Ｅを、ＭＲＥブリッジ２１から出力される１つのセンサ信号Ａで共用すると考えれば、図８に示す構成になることが理解される。

これにより、両オペアンプ４１ｃ，４２からは、差動出力信号（２（Ｂ−Ｃ）−（Ａ−Ｄ）），（Ｅ−Ｍ）が出力され、閾値電圧Ｖthによりコンパレートすることで、前述と同様に出力信号Ｃｍ，Ｃｓを得ることが可能となる。ところが、本第２実施形態に係るセンサチップ２０ｂに比べてＭＲＥブリッジ１０６が多い分、ＭＲＥブリッジの使用個数が多くなり、またその分、短冊形状をなすセンサチップ１００ｂの長手方向が長くなったり、チップ面積が増大するという問題があり、本第２実施形態に係るセンサチップ２０ｂでは、前述したようにＭＲＥブリッジ２１を回転位置検出および回転方向検出のいずれにも用いること（共用化すること）により、このような問題を解決している。

以上から、本第２実施形態に係る回転検出装置１０’では、ＭＲＥブリッジの使用個数の削減やセンサチップ２０ｂのチップ面積の増大抑制に加えて、差動出力信号（Ａ−Ｍ）と、回転位置検出信号Ｖｍ（＝２（Ｂ−Ｃ）−（Ａ−Ｄ））と、の位相差を大きくすることができるので、ロータＲの回転方向の検出をより確実にすることができる。

なお、このようなセンサチップ２０ｂの改変例として、例えば、図１０に示すセンサチップ２０ｃの構成でも良い。この改変例は、センサチップ２０ｂを構成するＭＲＥブリッジ２２，２３から出力されるセンサ信号Ｂ，Ｍを、ＭＲＥブリッジ２２から出力される１つのセンサ信号Ｂで共用した例である。これにより、ＭＲＥブリッジ２２から出力されるセンサ信号Ｂは、図８に示すセンサ信号Ｍの代わりにオペアンプ４２の反転入力（−）に入力されることから、当該オペアンプ４２からは差動出力信号（Ａ−Ｂ）が出力される。

このように構成しても、センサチップ２０ｂとほぼ同様に、オペアンプ４２、コンパレータ４４、信号処理回路４８では、ＭＲＥブリッジ２１（第１共用磁気センサ）から出力されるセンサ信号Ａと、このＭＲＥブリッジ２１から物理的に離れて位置するＭＲＥブリッジ２２（第２共用磁気センサ）から出力される位相の異なるセンサ信号Ｂとを差動演算するので、これら両ＭＲＥブリッジ２１，２２間の中心を磁気的中心Ｊ２とした差動出力信号（Ａ−Ｂ）を演算結果として得ることができる。そして、この磁気的中心Ｊ２は、ＭＲＥブリッジ２１，２２，２４，２５から異なる位相で出力されるセンサ信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを差動演算して回転位置検出信号Ｖｍ（＝２（Ｂ−Ｃ）−（Ａ−Ｄ））を得る場合のその磁気的中心Ｊ１とは異なることから、この差動出力信号（Ａ−Ｂ）と回転位置検出信号Ｖｍとは、異なった位置で最大値（ピーク値）を持つため（図１０(B) 参照）、前述した第１実施形態のセンサチップ２０ａで回転検出装置１０を構成する場合と同様に、両信号の位置関係でロータＲの回転方向を検出できる。また、このように構成しても、ＭＲＥブリッジ２１から出力されるセンサ信号ＡおよびＭＲＥブリッジ２２から出力されるセンサ信号Ｂを差動演算した差動出力信号（Ａ−Ｂ）と、回転位置検出信号Ｖｍ（＝２（Ｂ−Ｃ）−（Ａ−Ｄ））と、の位相差を大きくできるので、ロータＲの回転方向の検出をより確実にすることができる。

［第３実施形態］
続いて、本発明の第３実施形態を図１１および図１２を参照して説明する。本第３実施形態に係る回転検出装置１０”では、センサチップ２０ｄに実装されるＭＲＥブリッジの数が２個で構成される。そして、これらのＭＲＥブリッジ２１，２２のうち、ＭＲＥブリッジ２１，２２から出力されるセンサ信号Ｂ，Ｃが、オペアンプ４１に差動入力され、ＭＲＥブリッジ２２から出力されるセンサ信号Ｃがアンプ４７に入力される。なお、このアンプ４７は、オペアンプ４２に代わるもので、その出力はオペアンプ４２と同様に、コンパレータ４４に入力される。また、センサ信号Ｃに代えて、ＭＲＥブリッジ２１から出力されるセンサ信号Ｂをアンプ４７に入力しても良い。

なお、このセンサチップ２０ｄにおいても、前述したセンサチップ２０ａと同様に、その長手方向ほぼ中心である仮想中心線Ｋ１がバイアス磁石３０の中心軸Ｊ０とほぼ一致する位置において、センサチップ２０ｄの一部が中空状のバイアス磁石３０の内部空間に入り込むように、バイアス磁石３０に対して配置されている。また、ＭＲＥブリッジ２１，２２は、磁気抵抗素子であっても良いが、ホール素子でも良い。

このようにセンサチップ２０ｄを構成すると、オペアンプ４１により、ＭＲＥブリッジ２１，２２から異なる位相で出力されるセンサ信号Ｂ，Ｃを差動演算してロータＲの回転位置を検出可能な回転位置検出信号Ｖｍ（＝Ｂ−Ｃ）を出力し、またアンプ４７、コンパレータ４４、信号処理回路４８により、ＭＲＥブリッジ２１，２２のうちのＭＲＥブリッジ２２から出力されるセンサ信号Ｃと回転位置検出信号Ｖｍとに基づいてロータＲの回転方向を検出可能な回転方向データＤｄを出力する。これにより、アンプ４７、コンパレータ４４、信号処理回路４８では、オペアンプ４１から出力される回転位置検出信号Ｖｍと、このアンプ４７、コンパレータ４４、信号処理回路４８による差動演算のためにＭＲＥブリッジ２２から出力されるセンサ信号Ｃと、に基づいてロータＲの回転方向を検出するので、例えば、図１２(A) に示すように、回転方向を検出するためだけにセンサ信号Ｍを出力するＭＲＥブリッジ１０３を別途設ける必要がない。

したがって、回転方向の検出に用いるセンサ信号を別途２信号必要とする場合に比べてＭＲＥブリッジの使用個数を大幅に削減することができる。また、このような３個のＭＲＥブリッジ２１，２２，１０３を基板上に複数配置してセンサチップ１００ｄを構成した場合に比べて、センサチップ２０ｄの長さを短くできるとともにチップ面積の増大を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る回転検出装置の概略構成を示す説明図である。 図２(A) はセンサチップの構成を示す説明図、図２(B) はセンサチップに形成されたＭＲＥブリッジの構成を示す説明図、図２(C) は図２(B) に示すＭＲＥブリッジの等価回路を示す回路図である。 第１実施形態に係る回転検出装置の構成例を示す回路図である。 第１実施形態に係る回転検出装置を構成するオペアンプによる出力波形の例とコンパレータによる出力信号の例を示す説明図である。 第１実施形態の回転検出装置による回転方向の検出例を示す説明図で、図５(A) は正転方向の場合、図５(B) は反転方向の場合、を示すものである。 図６(A) は、第１実施形態に係る回転検出装置を構成するセンサチップとオペアンプとの接続例を示す回路図で、図６(B) は、図６(A) に示す接続例における各オペアンプの出力波形の例を示す波形図である。 第１実施形態に対する比較例１で、図７(A) は、当該比較例１の回転検出装置を構成するセンサチップとオペアンプとの接続例を示す回路図で、図７(B) は、図７(A) に示す接続例における各オペアンプの出力波形の例を示す波形図である。 図８(A) は、第２実施形態に係る回転検出装置を構成するセンサチップとオペアンプとの接続例を示す回路図で、図８(B) は、図８(A) に示す接続例における各オペアンプの出力波形の例を示す波形図である。 第２実施形態に対する比較例２で、図９(A) は、当該比較例２の回転検出装置を構成するセンサチップとオペアンプとの接続例を示す回路図で、図９(B) は、図９(A) に示す接続例における各オペアンプの出力波形の例を示す波形図である。 図１０(A) は、第２実施形態の改変例に係る回転検出装置を構成するセンサチップとオペアンプとの接続例を示す回路図で、図１０(B) は、図１０(A) に示す接続例における各オペアンプの出力波形の例を示す波形図である。 図１１(A) は、第３実施形態に係る回転検出装置を構成するセンサチップとオペアンプとの接続例を示す回路図で、図１１(B) は、図１１(A) に示す接続例における各オペアンプの出力波形の例を示す波形図である。 第３実施形態に対する比較例３で、図１２(A) は、当該比較例３の回転検出装置を構成するセンサチップとオペアンプとの接続例を示す回路図で、図１２(B) は、図１２(A) に示す接続例における各オペアンプの出力波形の例を示す波形図である。

符号の説明

１０、１０’、１０”…回転検出装置
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…センサチップ
２１…ＭＲＥブリッジ（磁気センサ、共用磁気センサ、第１共用磁気センサ）
２２…ＭＲＥブリッジ（磁気センサ、共用磁気センサ、他の磁気センサ、第２共用磁気センサ）
２３…ＭＲＥブリッジ（磁気センサ、他の磁気センサ）
２４…ＭＲＥブリッジ（磁気センサ）
２５…ＭＲＥブリッジ（磁気センサ、共用磁気センサ）
３０…バイアス磁石（磁石）
４０…信号処理部
４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ…オペアンプ（回転位置検出手段）
４２…オペアンプ（回転方向検出手段）
４３…コンパレータ（回転位置検出手段）
４４…コンパレータ（回転方向検出手段）
４７…アンプ（回転方向検出手段）
４８…信号処理回路（回転方向検出手段）
Ｃ…回転中心
Ｃｍ…コンパレータ出力信号（回転位置検出信号）
Ｃｓ…コンパレータ出力信号（差動出力信号）
Ｄｄ…回転方向データ
Ｄｐ…回転位置データ
Ｇ…ギヤ
Ｊ０…中心軸（磁気的中心軸）
Ｊ１、Ｊ２…磁気的中心
Ｋ１…仮想中心線
Ｋ２…仮想直線
ＭＲＥａ、ＭＲＥｂ、ＭＲＥｃ、ＭＲＥｄ…磁気抵抗素子
Ｒ…ロータ（回転体）
Ｔ…ギヤ歯
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３…センサ信号
Ｖｍ…差動出力信号（回転位置検出信号）
Ｖｓ…差動出力信号

Claims (7)

1. 歯車状のギヤを備えた回転体のギヤ歯に向けて磁界を発生する磁石と、
   前記ギヤと前記磁石との間で前記磁石の磁気的中心軸に対して垂直な仮想直線に沿って並んで配置され、前記回転体の回転に伴う前記ギヤ歯の移動によって変化する前記磁界に基づいて電圧または電流が変動するセンサ信号をそれぞれ出力する複数の磁気センサと、
   前記複数の磁気センサから異なる位相で出力される複数のセンサ信号を差動演算して前記回転体の回転位置を検出可能な回転位置検出信号を出力する回転位置検出手段と、
   前記複数の磁気センサのうちの１以上から出力される前記センサ信号と前記回転位置検出信号とに基づいて前記回転体の回転方向を検出可能な回転方向検出信号を出力する回転方向検出手段と、
   を備えることを特徴とする回転検出装置。
2. 前記回転方向検出手段に対して前記センサ信号を出力する磁気センサが１であり、この共用磁気センサが、前記複数の磁気センサのなかで、前記回転体の回転中心と前記仮想直線とを最短距離で結ぶ仮想中心線に最も接近し得る位置に配置されている場合には、前記共用磁気センサよりも前記仮想中心線から離隔して位置する他の磁気センサを備え、
   前記回転方向検出手段は、前記共用磁気センサから出力されるセンサ信号および前記他の磁気センサから出力されるセンサ信号を差動演算した差動出力信号と、前記回転位置検出信号と、に基づいて前記回転体の回転方向を検出可能な回転方向検出信号を出力することを特徴とする請求項１記載の回転検出装置。
3. 前記回転位置検出手段により差動演算される前記複数のセンサ信号は、前記仮想中心線を挟んでほぼ対称に位置する前記複数の磁気センサから出力されるものであり、
   前記他の磁気センサは、前記ギヤと前記磁石との間で前記複数の磁気センサのいずれよりも前記仮想中心線から離隔して位置することを特徴とする請求項２記載の回転検出装置。
4. 前記回転方向検出手段に対して前記センサ信号を出力する磁気センサが１であり、この共用磁気センサが、前記複数の磁気センサのなかで、前記回転体の回転中心と前記仮想直線とを最短距離で結ぶ仮想中心線から最も離隔し得る位置に配置されている場合には、前記共用磁気センサよりも前記仮想中心線に接近して位置する他の磁気センサを備え、
   前記回転方向検出手段は、前記共用磁気センサから出力されるセンサ信号および前記他の磁気センサから出力されるセンサ信号を差動演算した差動出力信号と、前記回転位置検出信号と、に基づいて前記回転体の回転方向を検出可能な回転方向検出信号を出力することを特徴とする請求項１記載の回転検出装置。
5. 前記回転位置検出手段により差動演算される前記複数のセンサ信号は、前記仮想中心線を挟んでほぼ対称に位置する前記複数の磁気センサから出力されるものであり、
   前記他の磁気センサは、前記ギヤと前記磁石との間で前記複数の磁気センサのいずれよりも前記仮想中心線に接近して位置することを特徴とする請求項４記載の回転検出装置。
6. 前記回転方向検出手段に対して前記センサ信号を出力する磁気センサが２であり、これらのうちの一方を第１共用磁気センサ、他方を第２共用磁気センサとし、これら両共用磁気センサがいずれも前記仮想中心線に対して一方向側に位置する場合、
   前記回転方向検出手段は、前記第１共用磁気センサから出力されるセンサ信号および前記第２共用磁気センサから出力されるセンサ信号を差動演算した差動出力信号と、前記回転位置検出信号と、に基づいて前記回転体の回転方向を検出可能な回転方向検出信号を出力することを特徴とする請求項１記載の回転検出装置。
7. 前記回転位置検出手段により差動演算される前記複数のセンサ信号は、前記仮想中心線を挟んでほぼ対称に位置する前記複数の磁気センサから出力されるものであり、
   前記第１共用磁気センサは、前記ギヤと前記磁石との間で前記複数の磁気センサのなかで前記仮想中心線から最も離隔し得る位置に配置され、
   前記第２共用磁気センサは、前記第１共用磁気センサの隣で前記仮想中心線側に配置されていることを特徴とする請求項６記載の回転検出装置。

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