JP4466355B2 - 回転検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば車載されるエンジンの回転検出や一般機械における各種被検出回転体の回転検出に用いられる回転検出装置に関し、特に磁気抵抗素子の抵抗値変化を利用してそれら被検出回転体の回転情報を検出する回転検出装置に関する。

従来、このように磁気抵抗素子の抵抗値変化を利用して回転検出を行う回転検出装置としては、例えば特許文献１に記載されている装置が知られている。図１５に、この特許文献１に記載されている回転検出装置も含めて、例えばエンジンのクランク角センサ等の回転検出用として従来一般に採用されている回転検出装置の平面構造を示す。

図１５に示されるように、この回転検出装置は、磁気抵抗素子ＭＲＥ１およびＭＲＥ２からなる磁気抵抗素子対１と磁気抵抗素子ＭＲＥ３およびＭＲＥ４からなる磁気抵抗素子対２とを備えるセンサチップ３０が、被検出回転体であるロータ２０と対向するように配設されている。そして、上記センサチップ３０はその処理回路とともに集積回路化され、モールド樹脂３２にて一体にモールドされている。具体的には、上記センサチップ３０は上記モールド樹脂３２内部で図示しないリードフレームの一端に搭載され、その他端から電源端子Ｔ１、出力端子Ｔ２およびＧＮＤ端子Ｔ３といった各端子がそれぞれ外部へと引き出される構造となっている。また、上記センサチップ３０の近傍には、モールド樹脂３２を囲繞するように、上記磁気抵抗素子対１および２にバイアス磁界を付与するバイアス磁石２２が配設されている。そして、このバイアス磁石２２は、その長手方向に貫通孔を備える中空円筒状に成型されており、この貫通孔に上記モールド樹脂３２が挿入されて所定の位置で接着剤等により固定されている。ここで、上記センサチップ３０内には、上記磁気抵抗素子対１および２が上記バイアス磁界の磁気的中心を対称軸として線対称に配設されている。そしてこれら磁気抵抗素子対１および２を構成する磁気抵抗素子ＭＲＥ１とＭＲＥ２、あるいは磁気抵抗素子ＭＲＥ３とＭＲＥ４とは、それぞれ互いにバイアス磁界の磁気的中心に対して「４５°」および「−４５°」の角度をなすように、すなわち互いに「ハの字」状になるように配設されている。

一方、上記センサチップ３０と対向するロータ２０には、その外周に歯車状に山部２１と谷部２０ａとが交互に設けられている。ここで、磁性体からなる歯車型のロータ２０が回転すると、これら山部２１と谷部２０ａとがセンサチップ３０近傍を通過し、バイアス磁石２２に接近する。そして、バイアス磁石２２から発生されるバイアス磁界は、ロータ２０の回転と協働して、山部２１に引きずられるかたちでその磁気ベクトルの角度が変化し、ロータ２０の回転方向に振れる。このように、ロータ２０が回転し、センサチップ３０近傍を通過する歯の位置が山部２１から谷部２０ａへ、また谷部２０ａから山部２１へと変化することに伴って、上記磁気ベクトルの振れ角が変化する。そして、このような磁気ベクトルの変化が上記磁気抵抗素子対１および２を構成する各磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４の抵抗値の変化として感知されることで、山部２１と谷部２０ａとの位置情報（ロータ２０の回転情報）が検出される。

次に、上記センサチップ３０の上記処理回路をも含めた電気的な構成について、図１６に示す等価回路を併せ参照して説明する。
この図１６に示されるように、磁気抵抗素子対１および２は、電気的にはそれぞれ２つの磁気抵抗素子ＭＲＥ１およびＭＲＥ２、あるいは磁気抵抗素子ＭＲＥ３およびＭＲＥ４が各々直列接続されたハーフブリッジとして構成されている。そして、磁気抵抗素子ＭＲＥ１およびＭＲＥ２の中点電位Ｖａが磁気抵抗素子対１の出力とされ、磁気抵抗素子ＭＲＥ３およびＭＲＥ４の中点電位Ｖｂが磁気抵抗素子対２の出力とされる。これら２つの出力は、それぞれ差動増幅器３に入力され、上記中点電位Ｖａと中点電位Ｖｂとの差動出力（信号Ａ）がさらに比較器４に入力される。この比較器４は、所定の閾値電圧Ｖｔｈに基づいて上記差動出力の２値化処理を行う部分であり、この２値化された信号（パルス信号）が出力端子Ｔ２から出力される。

図１７は、このような回転検出装置による上記ロータ２０（図１５）の回転検出態様を同ロータ２０の回転に伴うタイムチャートとして示したものである。このうち、図１７（ａ）は、上記ロータ２０とセンサチップ３０との相対的な位置変化を、また図１７（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれこうした相対的な位置変化に対応して上記処理回路中で処理される信号の推移を示している。

すなわち、図１７（ａ）に示されるように、ロータ２０の回転に伴って、センサチップ３０に対向する歯（山部２１）の位置が、それぞれ状態Ｒ１〜Ｒ４のように変化すると、センサチップ３０内の上記磁気抵抗素子対１および２に印加される磁気ベクトルも、それぞれ同図１７（ａ）に矢指する態様で変化する。

そして例えば、状態Ｒ１に示されるように、上記センサチップ３０が谷部２０ａに対向するときには、磁気抵抗素子対１および２に印加される磁気ベクトルは、それぞれバイアス磁石２２から元来発生されるオープンフラックス状の磁力曲線に沿うような方向を示す。

また、状態Ｒ２に示されるように、ロータ２０が回転して山部２１が磁気抵抗素子対２に近づくと、磁気抵抗素子対１および２に印加される磁気ベクトルは、この山部２１に引かれる態様で変化する。このため、磁気抵抗素子対２に印加される磁気ベクトルの振れ角は大きくなり、磁気抵抗素子対１に印加される磁気ベクトルの振れ角は小さくなる。

また、状態Ｒ３に示されるように、さらにロータ２０が回転して上記山部２１が磁気抵抗素子対１から遠ざかるときにも、磁気抵抗素子対１および２に印加される磁気ベクトルはこの山部２１に引かれる態様で変化する。このため、磁気抵抗素子対２に印加される磁気ベクトルの振れ角は小さくなり、磁気抵抗素子対１に印加される磁気ベクトルの振れ角は大きくなる。

さらに、状態Ｒ４に示されるように、再びセンサチップ３０が谷部２０ａに対向するときには、磁気抵抗素子対１および２に印加される磁気ベクトルは、上記状態Ｒ１のときと同様に、バイアス磁石２２本来の磁力曲線に沿うような方向を示すようになる。

このように、磁気抵抗素子対１および２に印加される磁気ベクトルは、ロータ２０の回転に伴って周期的に変化し、特にこれら磁気抵抗素子対１および２に山部２１のエッジ位置が近接する度に、それら印加される磁気ベクトルの振れ角が最大になるように変化する。

他方、図１７（ｂ）は、上記磁気抵抗素子対１および２に印加される磁気ベクトルの振れ角の変化についてその推移を示したものであり、磁気抵抗素子対１に印加される磁気ベクトルの推移は破線で、磁気抵抗素子対２に印加される磁気ベクトルの推移は実線でそれぞれ示している。ここで、磁気抵抗素子対１に印加される磁気ベクトルの振れ角は、上記センサチップ３０内では磁気抵抗素子ＭＲＥ１およびＭＲＥ２の抵抗値の変化として感知され、これらの中点電位Ｖａの変化として出力されるものである。すなわち、同図１７（ｂ）に破線で示される磁気抵抗素子対１の磁気ベクトルの変化は、同磁気抵抗素子対１の中点電位Ｖａの波形変化として出力されることになる。同様に、同図１７（ｂ）に実線で示される磁気抵抗素子対２の磁気ベクトルの変化は、同磁気抵抗素子対２の中点電位Ｖｂの波形変化として出力されることになる。

また、図１７（ｃ）は、これら磁気抵抗素子対１および２に印加される磁気ベクトルの振れ角の差である差動振れ角の変化についてその推移を示したものであり、該差動振れ角の変化は同図中に実線で示される態様で推移するようになる。この差動振れ角は、上記センサチップ３０内で上記磁気抵抗素子対１および２の各中点電位ＶａおよびＶｂがそれぞれ差動増幅器３に入力されたときの、これら中点電位ＶａおよびＶｂの差動出力（信号Ａ）として得られるようになる。

そして、このように出力される差動出力（信号Ａ）に対し、同図１７（ｃ）中に一点鎖線で示す所定の閾値電圧Ｖｔｈとの比較のもとに、比較器４にて２値化処理が施される。
この結果、図１７（ｄ）に示されるような２値化信号（パルス信号）が得られ、この２値化信号（パルス信号）は、上記差動出力（信号Ａ）と閾値電圧Ｖｔｈとが交差する点ａおよびｂを境に論理レベルが反転する信号として出力端子Ｔ２から出力される。このように、上記従来の回転検出装置では、磁気抵抗素子対１および２の差動出力（信号Ａ）と、所定の閾値電圧Ｖｔｈとの交点でセンサ出力の論理レベルが切り替わることに基づいて、ロータ２０の回転角度等の検出が行われている。
特開平１１−２３７２５６号公報

ところで、従来の回転検出装置では上述のように、磁気抵抗素子対１および２で感知される磁気ベクトルの振れ角は、ロータ２０の山部２１に引きずられるように変化し、特に山部２１のエッジ位置に対応するようなかたちで変化する。すなわち、上記差動出力（信号Ａ）も、上記山部２１のエッジ位置に対応するかたちで変化し、最終的に得られるセンサ出力も、山部２１のエッジ位置に対応するかたちで検出されている。しかしながら、このような検出方法では、これら磁気ベクトルの振れ角、差動出力（信号Ａ）およびセンサ出力といった信号波形が、特に山部２１のエッジ形状による影響を大きく受けることにもなる。このため通常は、ロータ２０の実際の回転角度である機械的な回転角度に対する電気的なセンシング処理によって得られる回転角度の差である「機械的−電気的角度差」が生じることとなっている。

ここで、この「機械的−電気的角度差」について、図１８を参照しながら具体的に説明する。なお、この図１８において、図１８（ａ）は、上記ロータ２０の形状を便宜上、直線的に示したものであり、図１８（ｂ）は、先の図１７（ｃ）と同様に、ロータ２０の回転に伴う差動出力の波形変化を示すタイムチャートである。また、図１８（ｃ）も、先の図１７（ｄ）と同様に、センサ出力として得られる２値化信号（パルス信号）の波形変化を示すタイムチャートである。

上述のように、図１８（ｂ）に示す差動出力（信号Ａ）と所定の閾値電圧Ｖｔｈとは点ａおよびｂで交わっている。ただし通常、このような差動出力は、ロータ２０の歯形状（山部２１のエッジ形状）はもとより、温度等の外部環境、あるいはロータ２０と磁気抵抗素子対１および２との距離（エアギャップ）等の諸条件が異なると、その振幅等の波形形状が変化する。このため、閾値電圧Ｖｔｈが一定の値に設定されていても、これら差動出力と閾値電圧Ｖｔｈとが交差する点ａおよびｂの位置は、上記諸条件の変化に伴って変化することになる。すなわち、図１８（ａ）に示す上記ロータ２０の山部２１の機械的なエッジ２１ａおよび２１ｂと上記交差する点ａおよびｂとの関係にも、例えば図１８（ｂ）に示される態様で、上記諸条件の変化に伴うばらつきが生じることとなる。そしてその結果、これら交差する点ａおよびｂに対応するかたちで得られる上記センサ出力のエッジ２１ｏおよび２１ｐにもばらつきが生じることとなり、これら機械的なエッジ２１ａおよび２１ｂと、センサ出力のエッジ、すなわち電気的に検出されるエッジ２１ｏおよび２１ｐとの角度差が「機械的−電気的角度差」Ｌとなる。

次に、こうした「機械的−電気的角度差」Ｌのばらつきについて、図１９（ａ）〜（ｃ）および図２０を参照しながら、さらに詳細に説明する。
まず図１９（ａ）〜（ｃ）は、ロータ２０の歯形状（山部２１のエッジ形状）と、これに対応して得られるセンサ出力の波形との関係を例示したものである。

図１９（ａ）に示されるように、例えばロータ２０の山部２１が一般的な矩形形状からなる場合には、先の図１８に示した例と同様に、機械的なエッジ２１ａおよび２１ｂに対して、電気的に検出されるエッジ２１ｏおよび２１ｐに角度差が生じることとなり、これが「機械的−電気的角度差」Ｌ１となる。

また、図１９（ｂ）に示されるように、山部２１のエッジ２１ａおよび２１ｂが台形状に傾斜面をもって形成されている場合には、機械的なエッジ２１ａとして検出される範囲そのものに、端部２１ｃから端部２１ｄまでの距離的なばらつきがある。このため、電気的に検出されるエッジ２１ｏおよび２１ｐとの角度差の範囲も広くなり、「機械的−電気的角度差」Ｌ２がその最大値となる。

また、図１９（ｃ）に示されるように、山部２１のエッジ先端２１ｃに丸みを有する場合には、機械的なエッジ２１ａおよび２１ｂに対して、「機械的−電気的角度差」が減少される傾向にはなる。しかしながら、上記エッジ先端２１ｃの丸みの度合いに応じて、やはり電気的に検出されるエッジ２１ｏおよび２１ｐには角度差が生じ、これが「機械的−電気的角度差」Ｌ３となる。

このように、「機械的−電気的角度差」Ｌは、検出対象となるロータ２０の形状、特に山部２１のエッジ形状によって、大きくばらつくようになる。
他方、図２０は、温度やエアギャップ等の条件が異なる場合における差動出力（信号Ａ）の波形変化を示したものである。この図２０では一例として、高温且つ高エアギャップの場合の差動出力波形を実線で、また低温且つ低エアギャップの場合の差動出力波形を破線でそれぞれ示している。周知のように、このような回転検出装置は一般に、上記磁気抵抗素子対１および２をはじめ、センサチップ３０（図１５、図１６）内にある各種処理回路の電気的な特性が温度に依存する。例えば、温度が低いほど、磁気抵抗素子対１および２で感知される抵抗値変化は大きくなり、差動出力の振幅も大きくなる。また、エアギャップが小さいほど、上記磁気抵抗素子対１および２に付与される磁気ベクトルの振れ角は大きくなり、差動出力の振幅も大きくなる。このため、上記差動出力の振幅は、高温且つ高ギャップの場合よりも低温且つ低ギャップの場合のほうが大きくなる。そして、この差動出力が上記閾値電圧Ｖｔｈと交差する位置も、こうした差動出力自身の波形変化に応じて変化し、この変化が、上述した「機械的−電気的角度差」のばらつきとして現れるようになる。

また、上記差動出力は、回転検出装置としての製品間のばらつき（個体差）によっても、波形そのものに不要なオフセットが付与されるなどして、その絶対値が上下にばらつくことがある。例えば、先の図２０中に実線で示す差動出力に対し、閾値電圧Ｖｔｈが同図２０に図示する態様で設定されるときには、差動出力とこの閾値電圧Ｖｔｈとは点ｑで交わる。これに対して、上記製品間のばらつきにより、この差動出力波形に例えば負のオフセットが生じ、その絶対値が小さくなると、相対的に閾値電圧は大きくなる。すなわち、図２０中に同じく実線で示す差動出力に対して、この閾値電圧は同図２０に相対的に閾値電圧Ｖｔｈ’として示す態様で相対的に変化し、差動出力とこの閾値電圧Ｖｔｈ’とは点ｒで交わることになる。そしてこのときには、センサ出力のエッジ自体すなわち電気的に検出されるエッジ自体に角度差Ｌ４のばらつきが生じることとなり、これが「機械的−電気的角度差」としても直接効いてくるようになる。

このように、従来の回転検出装置では、温度やエアギャップといった諸条件の違いによっても「機械的−電気的角度差」が生じる。このため、ロータ２０（図１５）の山部２１に関するエッジ検出精度にも自ずと限界が生じ、回転検出装置としてのこうした検出精度を高めるためには、それら製品としての個体毎に、上記差動出力と閾値電圧との関係を最適化するための調整を行わざるを得ない。

結局のところ、こうした従来の回転検出装置では、回転検出の対象となるロータの形状をはじめ、温度やエアギャップ等の違いに起因する「機械的−電気的角度差」の発生が避けられず、こうした角度差の解消のために、多大な設計負荷や上記調整のための煩雑な作業が強いられることとなっている。

この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、検出対象とするロータ、あるいは個体毎の内部調整を不要とする高い汎用性をもって、より精度の高い回転検出を可能とする回転検出装置を提供することを目的とする。

こうした目的を達成するため、各請求項に記載の回転検出装置では、磁気抵抗素子を備えるセンサチップと前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とを有し、前記センサチップの近傍にて磁性体からなる歯車型のロータが回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記磁気抵抗素子の抵抗値変化として感知して前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置として、前記磁気抵抗素子の抵抗値変化に基づいて前記回転するロータの各歯の中心を検出する中心検出手段を備え、該検出される各歯の中心通過情報から前記ロータの回転態様を検出する構成とした。

このように、回転するロータの各歯の中心を検出し、その検出される各歯の中心通過情報からロータの回転態様を検出するようにすることで、たとえ前述した「機械的−電気的角度差」が生じる場合であれ、そのような角度差に依存しない、すなわちロータ形状（歯（山部）のエッジ形状）や環境温度、ギャップ仕様等々に依存しない、より正確なロータ回転情報（角度情報）を得ることができるようになる。また、これらロータ形状や環境温度、ギャップ仕様等に依存しなくなったことで、設計負荷が大幅に軽減されるとともに、製造時の前述した調整作業等も不要となり、歩留まりの向上に併せて、生産コストの大幅な削減が図られるようにもなる。

また、このような構成において、前記センサチップが、前記ロータの回転方向に沿って配列されて電気的に各々ハーフブリッジ回路を形成する第１および第２の磁気抵抗素子対を備え、それら各磁気抵抗素子対の中点電位の差動出力を第１の閾値電圧が設定された第１の比較器により比較することによってこの差動出力を２値化するものであるときには、前記中心検出手段としても、具体的には、例えば請求項１に記載の発明によるように、
（イ）前記差動出力を微分処理する微分回路と、該微分処理された信号を第２の閾値電圧との比較のもとに２値化する第２の比較器と、前記第１の比較器による２値化出力とこの
第２の比較器による２値化出力との論理積をとる論理積（ＡＮＤ）回路とを備え、この論理積出力を前記検出される各歯の中心通過情報とするもの。
あるいは請求項２に記載の発明によるように、
（ロ）電気的にハーフブリッジ回路を形成する第３の磁気抵抗素子対と、該第３の磁気抵抗素子対の中点電位を第２の閾値電圧との比較のもとに２値化する第２の比較器と、前記第１の比較器による２値化出力とこの第２の比較器による２値化出力との論理積をとる論理積（ＡＮＤ）回路とを備え、この論理積出力を前記検出される各歯の中心通過情報とするもの。
さらには請求項４に記載の発明によるように、
（ハ）電気的にハーフブリッジ回路を形成する第３の磁気抵抗素子対と、前記ロータと対向する方向について該第３の磁気抵抗素子対の前方および後方のいずれか一方に配設されて電気的にハーフブリッジ回路を形成する第４の磁気抵抗素子対と、これら第３および第４の磁気抵抗素子対の各中点電位の差動出力を第２の閾値電圧との比較のもとに２値化する第２の比較器と、前記第１の比較器による２値化出力とこの第２の比較器による２値化出力との論理積をとる論理積（ＡＮＤ）回路とを備え、この論理積出力を前記検出される各歯の中心通過情報とするもの。
等々、の構成を採用することが有効である。

ちなみに、上記（イ）の構成（請求項１に記載の発明）の場合には、上記微分回路を備えることで、ロータの歯の中心位置に同期してゼロクロスする信号を純電気的に作り出すことができ、上記第２の閾値電圧としても該ゼロクロスする点に対応した電圧を設定することで、その微分出力が上記第２の比較器により２値化されて出力されるパルス信号は、ロータの歯の位置に対応した部分で、その立ち上がりエッジ、もしくは立ち下がりエッジそのものが上記ロータの歯の中心位置に同期したものとなる。このため、このパルス信号（２値化出力）と上記第１の比較器による２値化出力との上記論理積（ＡＮＤ）回路による論理積出力として得られるパルス信号も、その立ち上がりエッジ、もしくは立ち下がりエッジそのものが、上記ロータの歯の中心位置を直接示すようになる。なお、上記第２の比較器により２値化されて出力されるパルス信号、あるいはこの論理積出力として得られるパルス信号の「立ち上がりエッジ」および「立ち下がりエッジ」のいずれが上記ロータの歯の中心位置を示すかは、上記第２の比較器による上記微分出力との比較態様によって決定される。

また、上記（ロ）の構成（請求項２に記載の発明）の場合には、上記第３の磁気抵抗素子対の中点電位の推移が、上記（イ）の構成でいうところの微分出力の波形に相当するもの、正確には上記ロータの歯の中心位置に同期して略点対称に変化する波形を示すものとなる。このため、この場合も、上記第２の比較器によるこの対称点のレベルを第２の閾値電圧とした２値化出力と上記第１の比較器による２値化出力との上記論理積（ＡＮＤ）回路による論理積出力として得られるパルス信号は、その立ち上がりエッジ、もしくは立ち下がりエッジそのものが、上記ロータの歯の中心位置を直接示すようになる。なおこの場合も、上記第２の比較器により２値化されて出力されるパルス信号、あるいはこの論理積
出力として得られるパルス信号の「立ち上がりエッジ」および「立ち下がりエッジ」のいずれが上記ロータの歯の中心位置を示すかは、上記第２の比較器による上記第３の磁気抵抗素子対の中点電位との比較態様によって決定される。またこの場合、請求項３に記載の発明によるように、第３の磁気抵抗素子対を第１および第２の磁気抵抗素子対の中央に配設するようにすることで、該第３の磁気抵抗素子対の中点電位の上記第２の閾値電圧に対する余裕度を的確に高めることができるようになる。

そして、上記（ハ）の構成（請求項４に記載の発明）の場合には、上記第３および第４の磁気抵抗素子対の各中点電位の差動出力の推移（波形）が、上記（イ）の構成でいうところの微分出力の波形に相当するもの、正確には上記ロータの歯の中心位置に同期して略点対称に変化する波形を示すものとなる。このため、この場合も、上記第２の比較器によるこの対称点のレベルを第２の閾値電圧とした２値化出力と上記第１の比較器による２値化出力との上記論理積（ＡＮＤ）回路による論理積出力として得られるパルス信号は、その立ち上がりエッジ、もしくは立ち下がりエッジそのものが、上記ロータの歯の中心位置を直接示すようになる。そしてこの場合も、上記第２の比較器により２値化されて出力されるパルス信号、あるいはこの論理積出力として得られるパルス信号の「立ち上がりエッジ」および「立ち下がりエッジ」のいずれが上記ロータの歯の中心位置を示すかは、上記第２の比較器による上記第３および第４の磁気抵抗素子対の各中点電位の差動出力との比較態様によって決定される。またこの場合も、請求項５に記載の発明によるように、第３および第４の磁気抵抗素子対を第１および第２の磁気抵抗素子対の中央に配設するようにすることで、該第３および第４の磁気抵抗素子対の各中点電位の差動出力の上記第２の閾値電圧に対する余裕度を的確に高めることができるようになる。

なお、これら（イ）〜（ハ）の構成（請求項１〜５に記載の発明）において、上記中心検出手段は、上記センサチップと同一のチップ内に設けられる構成としてもよいし、別途のチップとして設けられる構成としてもよい。また、上記「立ち上がりエッジ」および「立ち下がりエッジ」の選択に際しても、例えば論理反転回路であるインバータ回路を挿入するなどして、それら論理レベルの調整を図るようにしてもよい。

また、特に上記（ハ）の構成、すなわち上記請求項４または５に記載の発明の構成の場合には、請求項６に記載の発明によるように、少なくとも前記第３および第４の磁気抵抗素子対についてはこれらを、一方のハーフブリッジ回路の出力が反転される態様でそれら各ハーフブリッジ回路が同一の電源に共通接続されたフルブリッジ回路として形成することが望ましい。このようなフルブリッジ回路とすることで、上記第２の比較器において比較（２値化）の対象とする信号の感度も大きく高められることとなり、ひいては上記ロー
タの歯の中心位置についてもこれを、上記論理積出力として得られるパルス信号の立ち上がりエッジ、もしくは立ち下がりエッジとして、より高い精度のもとに検出することができるようになる。

一方、上述したような、磁気抵抗素子を備えるセンサチップと前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とを有し、前記センサチップの近傍にて磁性体からなる歯車型のロータが回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記磁気抵抗素子の抵抗値変化として感知して前記ロータの回転態様を検出するに際し、前記磁気抵抗素子の抵抗値変化に基づいて前記回転するロータの各歯の中心を検出する中心検出手段を備え、該検出される各歯の中心通過情報から前記ロータの回転態様を検出する回線検出装置として、請求項７に記載の発明によるように、前記センサチップが、前記ロータの回転方向に沿って配列されて電気的に各々ハーフブリッジ回路を形成する第１および第２の磁気抵抗素子対を備え、前記ロータが回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記第１および第２の磁気抵抗素子対による各中点電位の変化として感知するものであるときに、前記中心検出手段として、前記第１および第２の磁気抵抗素子対の中央に配設されてなるとともに電気的にハーフブリッジ回路を形成する第３の磁気抵抗素子対と、前記第１の磁気抵抗素子対による中点電位及び前記第３の磁気抵抗素子対による中点電位を差動増幅する第１の差動増幅器と、前記第３の磁気抵抗素子対による中点電位及び前記第２の磁気抵抗素子対による中点電位を差動増幅する第２の差動増幅器と、これら第１及び第２の差動増幅器による各差動増幅信号をさらに差動増幅する第３の差動増幅器とを備え、前記ロータの回転に対する前記第３の差動増幅器による差動増幅信号の変化態様に基づいて前記ロータの各歯の中心を検出するものといった構成を採用することも有効である。

このような構成では、上記第３の差動増幅器による差動増幅信号の推移が、上記（イ）の構成でいうところの微分出力の波形に相当するもの、正確には上記ロータの歯の中心位置に同期して略点対称に変化する波形を示すものとなる。したがって、この場合も、ロータの回転に対する上記第３の差動増幅器による差動増幅信号の変化態様に基づいて同ロータの各歯の中心を検出することができるようになる。すなわちこの場合、同ロータの歯の中心位置については、例えば、上記第３の差動増幅器による差動増幅信号、すなわちロータの歯の中心位置に同期して略点対称に変化する波形を、該点対称の中心となる点に対応した電圧をもって２値化し、この２値化処理によって得られるパルス信号の立ち上がりエッジ、もしくは立ち下がりエッジなどとして検出することができる。なおこの場合も、上記２値化されて出力されるパルス信号の「立ち上がりエッジ」および「立ち下がりエッジ」のいずれが上記ロータの歯の中心位置を示すかは、上記第３の差動増幅器による差動増幅信号と上記点対称の中心となる点に対応した電圧との比較態様によって決定される。

しかも、上記構成では、上記第１〜第３の磁気抵抗素子対による各中点電位に基づいて得られる２種の差動増幅信号を上記第３の差動増幅器にてさらに差動増幅し、この差動増幅によって得られる信号に基づいて上記ロータの各歯の中心を検出するようにしている。このため、上記ロータの各歯の中心の検出に用いられる信号の大きさも自ずと大きくなり、同中心検出の感度が大きく高められるようになる。

また、この場合には特に、請求項８に記載の発明によるように、前記回転するロータの各歯の中心と前記第３の磁気抵抗素子対とが対向するときに現われる前記第１〜第３の磁気抵抗素子対による各中点電位の出力値をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃとして表わすとき、これら第１〜第３の磁気抵抗素子対を、それら中点電位の出力値が「Ａ＋Ｂ＝２Ｃ」となる関係にそれぞれ配設するようにすることが実用上より望ましい。

すなわち、このような構成によれば、上記ロータの各歯の中心と上記第３の磁気抵抗素子対とが対向するとき、上記第１及び第２の差動増幅器による差動増幅信号の出力値はそれぞれ「Ａ−Ｃ」及び「Ｃ−Ｂ」として表わされ、またこれら各差動増幅信号の差動増幅信号である上記第３の差動増幅器による差動増幅信号の出力値は「Ａ＋Ｂ−２Ｃ」として表わされる。したがって、第１〜第３の磁気抵抗素子対による各中点電位の出力値が「Ａ＋Ｂ＝２Ｃ」となる関係を有するようにこれら第１〜第３の磁気抵抗素子対を配設する上記構成では、上記回転するロータの各歯の中心と上記第３の磁気抵抗素子対とが対向するとき、上記第３の差動増幅器による差動増幅信号の出力値が「０」となり、例えば、該第３の差動増幅器による差動増幅信号、すなわちロータの歯の中心位置に同期して略点対称に変化する波形を該点対称の中心となる点に対応した電圧をもって２値化するに際し、同点対称の中心となる点に対応した電圧設定（電圧「０Ｖ」）が容易なものとなる。

ただし、こうして上記点対称の中心となる点に対応した電圧（閾値電圧）をもって上記第３の差動増幅器による差動増幅信号を２値化する場合には、例えば上記第３の磁気抵抗素子対が上記ロータの谷部と対向するときなどにそのパルス信号にチャタリング（誤判定）が生じ、ひいてはロータの歯の中心位置に同期する同パルス信号の立ち上がりエッジ、もしくは立ち下がりエッジの信頼性が低下しかねない。このため、ロータの各歯の中心位
置を、このようなパルス信号の立ち上がりエッジ、もしくは立ち下がりエッジとして検出する場合には、請求項９に記載の発明によるように、前記中心検出手段として、前記回転するロータの各歯の中心と前記第３の磁気抵抗素子対とが対向するときに現われる前記第３の差動増幅器による差動増幅信号の出力値を含む２つの電圧値の間でヒステリシスを有して切り替わりつつ前記第３の差動増幅器による差動増幅信号と交差する閾値電圧が設定されるヒステリシス比較器を備え、該ヒステリシス比較器による２値化出力を前記検出される各歯の中心通過情報とするものを採用するようにすることが実用上より望ましい。

このような構成では、中心検出手段が、ロータの各歯の中心と上記第３の磁気抵抗素子対とが対向するときに現われる上記第３の差動増幅器による差動増幅信号の出力値（上記請求項８に記載の構成を採用する場合は「０Ｖ」）を含む２つの電圧値の間でヒステリシスを有して切り替わりつつ前記第３の差動増幅器による差動増幅信号と交差する閾値電圧が設定されるヒステリシス比較器を備え、該ヒステリシス比較器による２値化出力（パルス信号）を上記検出される各歯の中心通過情報とするため、上記第３の磁気抵抗素子対が上記ロータの谷部と対向するときなどにそのパルス信号にチャタリングが生じることも回避され、ロータの各歯の中心位置に対応したより精度の高い２値化出力を得ることができるようになる。

他方、上記請求項１〜９のいずれかに記載の回転検出装置において、請求項１０に記載の発明では、前記各磁気抵抗素子対が、前記磁気ベクトルの変化が電流の流通方向に対して略「４５°」および「−４５°」を中心に印加されるべく、前記ロータと対向する方向について「ハの字」状に配設されることとしている。

磁気抵抗素子は一般に、磁気ベクトルと電流ベクトルとのなす角度θが「０〜９０°」の範囲でその抵抗値が変化するが、同角度θが「０°」の近傍、あるいは「９０°」の近傍では、こうした抵抗値の変化特性も、その線形性が大きく損なわれる。この点、上記請求項１０に記載の発明によるように、上記各磁気抵抗素子対をロータと対向する方向について「ハの字」状に配設するようにすれば、ロータの回転に伴い、上記角度θも略「４５°」および「−４５°」を中心に振れることとなり、それら磁気抵抗素子としてのより線形性に優れた抵抗値変化を得ることができるようになる。すなわち、当該回転検出装置を通じて得られる上記各差動出力、ひいては上記各歯の中心通過情報と得られる論理積出力についても、これらをより高い信頼性のもとに得ることができるようになる。

（第１の実施の形態）
以下、この発明にかかる回転検出装置の第１の実施の形態について、図１および図２を参照して説明する。なお、この実施の形態にかかる回転検出装置において、その基本部分の構造は、先の図１５および図１６に例示した構造に準じたものとなっている。

すなわち、図１に示されるように、この実施の形態にかかる回転検出装置にあっても、センサチップ３０ａは、磁気抵抗素子ＭＲＥ１およびＭＲＥ２からなる第１の磁気抵抗素子対１と、磁気抵抗素子ＭＲＥ３およびＭＲＥ４からなる第２の磁気抵抗素子対２とを備えている。これら磁気抵抗素子対１および２は、電気的にはそれぞれ磁気抵抗素子ＭＲＥ１およびＭＲＥ２、あるいは磁気抵抗素子ＭＲＥ３およびＭＲＥ４が各々直列接続されたハーフブリッジ回路として構成されている。そして、これら直列接続された２つの磁気抵抗素子、すなわち磁気抵抗素子ＭＲＥ１およびＭＲＥ２、あるいは磁気抵抗素子ＭＲＥ３およびＭＲＥ４は、先の図１５に例示した構造と同様に、互いにバイアス磁界の磁気的中心に対して略「４５°」および「−４５°」の角度をなすように、すなわち互いに「ハの字」状になるように配設されている。そして、磁気抵抗素子ＭＲＥ１およびＭＲＥ２の中点電位Ｖａが磁気抵抗素子対１の出力とされ、磁気抵抗素子ＭＲＥ３およびＭＲＥ４の中点電位Ｖｂが磁気抵抗素子対２の出力とされる。これら２つの出力は、それぞれ差動増幅器３に入力され、上記中点電位Ｖａと中点電位Ｖｂとの差動出力（信号Ａ）がさらに第１の比較器４に入力される。そして、この比較器４により、上記差動出力（信号Ａ）は、所定の値に設定された第１の閾値電圧Ｖｔｈ１と比較されて、上記差動出力（信号Ａ）の２値化出力（信号Ｂ）が得られるようになる。

一方、この実施の形態にかかる回転検出装置にあっては、その信号の処理回路としてさらに、上記磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４の抵抗値の変化に基づいて、ロータ２０（図１５）の各歯の中心を検出する中心検出回路１００を備えている。次に、この中心検出回路１００の回路構成について具体的に説明する。

この中心検出回路１００は、上記差動出力（信号Ａ）を微分処理する微分回路１１０を備えている。この微分回路１１０は、例えばコンデンサ１１１と分岐抵抗１１２とを有して構成される周知の回路であり、この微分回路１１０から、上記差動出力（信号Ａ）の微分出力（信号Ｃ１）が得られる。そして、この微分出力（信号Ｃ１）は、さらに第２の比較器１２０に入力される。この比較器１２０は、上記微分出力（信号Ｃ１）のゼロクロス点に設定された第２の閾値電圧Ｖｔｈ２に基づいて上記微分出力（信号Ｃ１）の２値化処理を行う部分である。なおこの実施の形態において、この比較器１２０は、先の第１の比較器４に対して、その反転入力端子および非反転入力端子の設定が互いに逆となっている。そして、上記比較器４から出力される２値化出力（信号Ｂ）と、上記比較器１２０から出力される２値化出力（信号Ｄ１）とが、これら２つの信号の論理積をとる論理積（ＡＮＤ）回路１３０に入力され、その論理積出力（信号Ｅ１）が当該回転検出装置によるセンサ出力として、出力端子Ｔ２から出力される。

図２は、このような処理回路を備える回転検出装置による上記ロータ２０の回転検出態様を同ロータ２０の回転に伴うタイムチャートとして示したものである。このうち、図２（ａ）は、上記ロータ２０の形状を便宜上、直線的に示し、図２（ｂ）〜（ｆ）は、それぞれロータ２０の回転に伴って先の図１に示した処理回路中で処理される信号の推移を示している。

ここで、図２（ｂ）は、先の図１８（ｂ）と同様、上記磁気抵抗素子対１および２の各中点電位ＶａおよびＶｂの差動出力（信号Ａ）の変化についてその推移を示したものであり、同差動出力（信号Ａ）は同図中で実線で示される態様で、擬似正弦波形状をもって推移する。そして、このように出力される差動出力（信号Ａ）に対し、同図中に一点鎖線で示す所定の閾値電圧Ｖｔｈ１との比較のもとに、比較器４にて２値化処理が施される。

そしてその結果、これも先の図１８（ｃ）と同様、図２（ｃ）に示される態様で、上記差動出力（信号Ａ）と閾値電圧Ｖｔｈ１とが交差する点ａおよびｂを境に論理レベルが反転するパルス状の２値化出力（信号Ｂ）が得られるようになる。

一方、図２（ｄ）は、上記差動出力（信号Ａ）が微分回路１１０によって微分処理された微分出力（信号Ｃ１）についてその推移を示したものである。この微分出力（信号Ｃ１）は、同図中に実線で示されるように、上記差動出力（信号Ａ）の最大値となるタイミングに同期して、いわゆるゼロクロスする態様で推移する。そして、このように出力される微分出力（信号Ｃ１）は、同図中に一点鎖線で示すこのゼロクロス点ｃに対応した閾値電圧Ｖｔｈ２との比較のもとに、比較器１２０にて２値化処理が施される。

そして、この２値化処理の結果、図２（ｅ）に示されるように、上記微分出力（信号Ｃ１）の２値化出力（信号Ｄ１）は、上記微分出力（信号Ｃ１）と閾値電圧Ｖｔｈ２とが交差する点ｃを境に論理レベルが反転するパルス信号を含むかたちで、同閾値電圧Ｖｔｈ２のもとに２値化（パルス化）されることとなる。なお、このとき、上記点ｃを境に論理レベルが反転するパルスの立ち上がりエッジは、上記ロータ２０の歯（山部２１）の中心位置ｍを示すようになる。また、比較器１２０は上述のように、比較器４とはその反転入力端子および非反転入力端子が逆に設定されているため、その２値化出力（信号Ｄ１）は、同図２（ｅ）に示されるように、上記信号Ｃ１が閾値電圧Ｖｔｈ２を超えている期間、論理Ｌ（ロー）レベルとなり、逆に同閾値電圧Ｖｔｈ２を満たさない期間、論理Ｈ（ハイ）レベルとなる。

その後こうして２値化された信号Ｄ１と上記比較器４を通じて２値化された信号Ｂ（図２（ｃ））とが上記論理積（ＡＮＤ）回路１３０を通じてその論理積がとられる。これにより、図２（ｆ）に示されるように、上記点ｃを境に論理レベルが反転するパルスと同様、その立ち上がりエッジが上記ロータ２０の歯（山部２１）の中心位置ｍに同期する論理積出力（信号Ｅ１）が得られるようになる。すなわち、こうして最終的に得られる当該回転検出装置としてのセンサ出力は、上記ロータ２０の歯（山部２１）の中心位置ｍが通過する毎にこれと同期して論理レベルが論理Ｈレベルに立ち上がる、いわば中心通過情報を示すパルス信号となる。

以上説明したように、この実施の形態にかかる回転検出装置によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
（１）回転するロータ２０の各歯（山部２１）の中心を検出し、その検出される各歯（山部２１）の中心通過情報からロータの回転態様を検出する構造とした。このような構造により、たとえ前述した「機械的−電気的角度差」が生じる場合であれ、そのような角度差に依存しない、すなわちロータ２０の形状（歯（山部２１）のエッジ形状）や環境温度、ギャップ仕様等々に依存しない、より正確なロータ２０の回転情報（角度情報）を得ることができるようになる。また、これらロータ２０の形状や環境温度、ギャップ仕様等に依存しなくなったことで、設計負荷が大幅に軽減されるとともに、製造時の調整作業等も不要となり、歩留まりの向上に併せて、生産コストの大幅な削減が図られるようにもなる。

（２）回転するロータ２０の各歯（山部２１）の中心を検出する中心検出手段として中心検出回路１００を備え、同中心検出回路１００は微分回路１１０を備える構造とした。このような構造により、ロータ２０の歯（山部２１）の中心位置ｍに対応してゼロクロスする信号を純電気的に作り出すことができるようになる。すなわち、上記第２の閾値電圧Ｖｔｈ２をこのゼロクロスポイント（図２（ｄ）の点ｃ）に設定することで、その微分出力（信号Ｃ１）の上記比較器１２０による２値化出力は、その立ち上がりエッジが上記ロータ２０の歯（山部２１）の中心位置ｍに同期する部分を含むようになる。このため、この２値化出力（信号Ｄ１）と上記第１の比較器４による２値化出力（信号Ｂ）との論理積出力（信号Ｅ１）として得られるパルス信号も、その立ち上がりエッジそのものが、上記ロータ２０の歯（山部２１）の中心位置ｍを直接示すようになる。

（３）第１の磁気抵抗素子対１および第２の磁気抵抗素子対２を構成する、磁気抵抗素子ＭＲＥ１およびＭＲＥ２、あるいは磁気抵抗素子ＭＲＥ３およびＭＲＥ４が、各々上記ロータ２０と対向する方向について「ハの字」状に配設される構造とした。このような構造により、上記ロータ２０の回転に伴い、磁気ベクトルと電流ベクトルとのなす角度が、略「４５°」および「−４５°」を中心に振れることとなり、それら磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４としてのより線形性に優れた抵抗値変化を得ることができるようになる。すなわち、当該回転検出装置を通じて得られる上記差動出力（信号Ａ）、ひいては上記各歯（山部２１）の中心通過情報として得られる論理積出力（信号Ｅ１）についても、これらをより高い信頼性のもとに得ることができるようになる。

（第２の実施の形態）
次に、この発明にかかる回転検出装置の第２の実施の形態について、図３〜図６を参照して説明する。この実施の形態も、回転検出装置としての基本的な部分の構成は先の図１５および図１６に例示した装置、あるいは第１の実施の形態と同様であり、センサチップの構成、具体的には中心検出回路の構成のみが先の第１の実施の形態と異なっている。

図３は、この実施の形態にかかる回転検出装置について、ロータ２０の歯（山部２１）、センサチップ３０ｂおよびバイアス磁石２２の位置関係を模式的に示したものである。このセンサチップ３０ｂのロータ２０と対向する側には、先の第１の実施の形態と同様に、第１の磁気抵抗素子対１および第２の磁気抵抗素子対２が配設されている。そして、この実施の形態では、これら磁気抵抗素子対１および２の間に、後述する中心検出回路を構成する第３の磁気抵抗素子対２１０が配設されている。この磁気抵抗素子対２１０も、電気的には磁気抵抗素子ＭＲＥ５とＭＲＥ６とが直列接続されたハーフブリッジ回路として構成されている。そして、これら磁気抵抗素子ＭＲＥ５とＭＲＥ６も、磁気抵抗素子ＭＲＥ１およびＭＲＥ２、あるいは磁気抵抗素子ＭＲＥ３およびＭＲＥ４と同様に、互いにバイアス磁界の磁気的中心に対して略「４５°」および「−４５°」の角度をなすように、すなわち互いに「ハの字」状になるように配設されている。

図４は、先の図１に対応して、この実施の形態にかかる回転検出装置のセンサチップ３０ｂ内の電気的な構成について、その等価回路を示したものである。
図４に示されるように、この実施の形態では、先の第１の実施の形態においてセンサチップ３０ａ内に設けられている中心検出回路１００に代えて、中心検出回路２００を備えている。この中心検出回路２００は、上記磁気抵抗素子ＭＲＥ５およびＭＲＥ６からなる磁気抵抗素子対２１０を備え、これら磁気抵抗素子ＭＲＥ５およびＭＲＥ６の中点電位Ｖｃ（信号Ｃ２）が第２の比較器２２０に入力される構成となっている。ここで、この比較器２２０は、以下に説明する所定の値に設定された第２の閾値電圧Ｖｔｈ２に基づいて上記中点電位Ｖｃ（信号Ｃ２）の２値化処理を行う部分である。なお、この実施の形態においても、先の第１の実施の形態と同様、比較器２２０は、前記第１の比較器４に対して、その反転入力端子および非反転入力端子の設定が互いに逆となっている。そして、これも前記第１の実施の形態と同様、前記比較器４から出力される２値化信号（信号Ｂ）と、この比較器２２０から出力される２値化出力（信号Ｄ２）とが、論理積（ＡＮＤ）回路２３０に入力され、それら各２値化出力の論理積出力（信号Ｅ２）が当該回転検出装置のセンサ出力として、出力端子Ｔ２から出力される。

図５は、このような回転検出装置において、ロータ２０（図１５）の回転に伴い上記磁気抵抗素子対２１０を構成する磁気抵抗素子ＭＲＥ５およびＭＲＥ６の中点電位Ｖｃ（信号Ｃ２）がどのように推移するかをタイムチャートとして示したものである。このうち、図５（ａ）は、上記ロータ２０とセンサチップ３０ｂ内の磁気抵抗素子対２１０との相対的な位置変化を、また図５（ｂ）は、こうした相対的な位置変化に対応した磁気振れ角の推移、すなわち上記中点電位Ｖｃ（信号Ｃ２）の推移を示している。

例えばいま、図５（ａ）に示されるように、ロータ２０の回転に伴って、センサチップ３０ｂに対向する歯（山部２１）の位置が、それぞれ状態Ｒ１〜Ｒ４のように変化したとすると、センサチップ３０ｂ内の上記磁気抵抗素子対２１０に印加される磁気ベクトルも、同図中に矢指する態様で変化する。そしてこのとき、この磁気抵抗素子対２１０に印加される磁気ベクトルの振れ角に対応して、上記中点電位Ｖｃは、図５（ｂ）に示されるように、上記ロータ２０の歯（山部２１）の中心と磁気抵抗素子対２１０とが対向する点ｄを境にそのレベルが反転する態様で、すなわち点ｄについて略点対称となる態様で変化するようになる。このため、この対称点である点ｄに対応して上記第２の閾値電圧Ｖｔｈ２を定め、この閾値電圧Ｖｔｈ２のもとに、上記第２の比較器２２０において、同図５（ｂ）に示される中点電位Ｖｃ（信号Ｃ２）を２値化するようにしている。これによって、先の第１の実施の形態によって得られた信号Ｄ１（図２（ｅ）参照）に相当する２値化出力を得ることができるようになる。

図６は、先の図２に対応して、このような中心検出回路２００を備える回転検出装置について、上記ロータ２０の回転検出態様を、同ロータ２０の回転に伴うタイムチャートとして示したものである。このうち、図６（ａ）は、先の図２（ａ）と同様、上記ロータ２０の形状を便宜上、直線的に示したものである。また、図６（ｂ）および（ｃ）は、これも先の図２（ｂ）および（ｃ）と同様、上記磁気抵抗素子対１および２の各中点電位ＶａおよびＶｂの差動出力（信号Ａ）、ならびにその２値化出力（信号Ｂ）についてその推移をそれぞれ示したものである。そしてこの実施の形態の回転検出装置においては、こうして得られる２値化出力（信号Ｂ）を用い、図６（ｄ）〜（ｆ）に示される態様で、上記歯（山部２１）の中心情報を検出することとなる。

まず、図６（ｄ）は、先の図５（ｂ）に示した磁気抵抗素子対２１０の中点電位Ｖｃ（信号Ｃ２）の変化についてその推移を示したものである。上述のように、その対称点となる点ｄのレベルに対応して、すなわち、同図中に一点鎖線で示す態様で第２の閾値電圧Ｖｔｈ２を定めることにより、上記比較器２２０からは、図６（ｅ）に示される態様で、その２値化出力（信号Ｄ２）が得られるようになる。すなわちここでも、この２値化出力（信号Ｄ２）は、上記磁気抵抗素子対２１０の中点電位Ｖｃ（信号Ｃ２）と閾値電圧Ｖｔｈ２とが交差する点ｄを境に論理レベルが反転するパルス信号を含むかたちで２値化される。しかも、この点ｄを境に論理レベルが反転するパルスの立ち上がりエッジは、上記ロータ２０の歯（山部２１）の中心位置ｍを示すようになる。

そしてその後、こうして２値化された信号Ｄ２と上記比較器４を通じて２値化された信号Ｂ（図６（ｃ））とが上記論理積（ＡＮＤ）回路２３０を通じてその論理積がとられる。これによって、図６（ｆ）に示されるように、上記点ｄを境に論理レベルが反転するパルスと同様、その立ち上がりエッジが上記ロータ２０の歯（山部２１）の中心位置ｍに同期する論理積出力（信号Ｅ２）が得られるようになる。すなわち、こうして最終的に得られる当該回転検出装置としてのセンサ出力は、上記ロータ２０の歯（山部２１）の中心位置ｍが通過する毎にこれと同期して論理レベルが論理Ｈレベルに立ち上がる、いわば中心通過情報を示すパルス信号となる。

以上説明したように、この第２の実施の形態にかかる回転検出装置によっても、先の第１の実施の形態による前記（１）および（３）の効果と同等、もしくはそれに準じた効果が得られるとともに、さらに以下のような効果が得られるようになる。

（４）回転するロータ２０の各歯（山部２１）の中心を検出する中心検出手段として中心検出回路２００を備え、上記第３の磁気抵抗素子対２１０の中点電位Ｖｃの推移に基づいて上記各歯（山部２１）の中心が通過する角度情報を得るようにした。この中点電位Ｖｃも、それら各歯（山部２１）の中心位置に同期して点対称に推移（変化）する。このため、上記第２の比較器２２０によるこの対称点のレベルを第２の閾値電圧Ｖｔｈ２とした２値化出力（信号Ｄ２）と上記第１の比較器４による２値化出力（信号Ｂ）との論理積出力（信号Ｅ２）として得られるパルス信号も、その立ち上がりエッジそのものが、上記ロータ２０の歯（山部２１）の中心位置ｍを直接示すようになる。しかも、上記磁気抵抗素子対２１０を構成する磁気抵抗素子ＭＲＥ５およびＭＲＥ６についても、これを上記ロータ２０と対向する方向について「ハの字」状に配設する構造とした。これにより、前述と同様の理由によって、上記中点電位Ｖｃの信頼性も高く維持されるようになる。

（第３の実施の形態）
次に、この発明にかかる回転検出装置の第３の実施の形態について、図７〜図１０を参照して説明する。この実施の形態も、回転検出装置としての基本的な部分の構成は先の図１５および図１６に例示した装置、あるいは第１および第２の実施の形態と同様であり、センサチップの構成、具体的には中心検出回路の構成が先の各実施の形態と異なっている。

図７は、この実施の形態にかかる回転検出装置について、ロータ２０の歯（山部２１）、センサチップ３０ｃおよびバイアス磁石２２の位置関係を、模式的に示したものである。このセンサチップ３０ｃのロータ２０と対向する側には、先の第２の実施の形態と同様に、第１の磁気抵抗素子対１、第２の磁気抵抗素子対２、および第３の磁気抵抗素子対３１１がそれぞれ配設されている。そして、この実施の形態ではさらに、上記磁気抵抗素子対３１１の、上記ロータ２０と対向する方向の後方側に、第４の磁気抵抗素子対３１２を配設するようにしている。これら磁気抵抗素子対３１１および３１２は、上記バイアス磁石２２の磁気的中心に対して略平行となる直線状に配設されている。また、この磁気抵抗素子対３１２も、上記磁気抵抗素子対１および２、あるいは磁気抵抗素子対３１１と同様に、磁気抵抗素子ＭＲＥ７およびＭＲＥ８が互いにバイアス磁界の磁気的中心に対して略「４５°」および「−４５°」の角度をなすように、すなわち互いに「ハの字」状になるように配設されている。そして、この磁気抵抗素子対３１２を構成する磁気抵抗素子ＭＲＥ７およびＭＲＥ８と上記磁気抵抗素子対３１１を構成する磁気抵抗素子ＭＲＥ５およびＭＲＥ６とは、電気的には、一方のハーフブリッジ回路の出力が反転される態様でそれら各ハーフブリッジ回路が同一の電源に共通接続されたフルブリッジ回路として構成されている。

図８は、この実施の形態にかかる回転検出装置のセンサチップ３０ｃ内の電気的な構成について、その等価回路を示したものである。
図８に示されるように、この実施の形態では、そのセンサチップ３０ｃ内に中心検出回路３００を備えて構成されている。この中心検出回路３００は、上述の態様でフルブリッジ接続された磁気抵抗素子ＭＲＥ５〜ＭＲＥ８を備え、このうちの磁気抵抗素子ＭＲＥ５およびＭＲＥ６の中点電位Ｖｃと、磁気抵抗素子ＭＲＥ７およびＭＲＥ８の中点電位Ｖｄとが、それぞれ差動増幅器３１３に入力される。また、この差動増幅器３１３による上記中点電位Ｖｃと中点電位Ｖｄとの差動出力（信号Ｃ３）はさらに第２の比較器３２０に入力され、この比較器３２０を通じて、以下に説明する所定の値に設定された第２の閾値電圧Ｖｔｈ２のもとに２値化処理される。なお、この実施の形態においても、先の第１および第２の実施の形態と同様、比較器３２０は、前記第１の比較器４に対して、その反転入力端子および非反転入力端子の設定が互いに逆となっている。そして、この比較器３２０による２値化出力（信号Ｄ３）が、前記比較器４による２値化出力（信号Ｂ）とともに、論理積（ＡＮＤ）回路３３０に入力されて、それら各２値化出力の論理積がとられ、その論理積出力（信号Ｅ３）が当該回転検出装置のセンサ出力として、出力端子Ｔ２から出力される。

図９は、このような回転検出装置において、ロータ２０（図１５）の回転に伴い上記磁気抵抗素子対３１１および３１２を構成する磁気抵抗素子ＭＲＥ５およびＭＲＥ６の中点電位Ｖｃと、磁気抵抗素子ＭＲＥ７およびＭＲＥ８の中点電位Ｖｄとが、それぞれどのように推移するかをタイムチャートとして示したものである。このうち、図９（ａ）は、上記ロータ２０と上記センサチップ３０ｃ内の磁気抵抗素子対３１１および３１２との相対的な位置変化を、また図９（ｂ）は、こうした相対的な位置変化に対応した磁気振れ角の推移、すなわち上記中点電位ＶｃおよびＶｄの推移を、それぞれ破線および実線で示している。

例えばいま、図９（ａ）に示されるように、ロータ２０の回転に伴って、センサチップ３０ｃに対向する歯（山部２１）の位置が、それぞれ状態Ｒ１〜Ｒ４のように変化したとすると、センサチップ３０ｃ内の上記磁気抵抗素子対３１１および３１２に印加される磁気ベクトルも、同図中に矢指される態様で変化する。そしてこのとき、この磁気抵抗素子対３１１および３１２に印加される磁気ベクトルの振れ角に対応して、上記中点電位ＶｃおよびＶｄは、図９（ｂ）に示されるように、上記ロータ２０の歯（山部２１）の中心と磁気抵抗素子対３１１および３１２が対向する点を境に交差する。そして、これら中点電位ＶｃおよびＶｄは、上記ロータ２０の回転に伴ってその振幅方向が互いに逆になるように推移する。

ここで、図９（ｃ）は、これら磁気抵抗素子対３１１および３１２に印加される磁気ベクトルの振れ角の差である差動振れ角の変化についてその推移、すなわち上記磁気抵抗素子対３１１および３１２の各中点電位ＶｃおよびＶｄの差動出力（信号Ｃ３）の推移を示したものである。そして、この差動出力（信号Ｃ３）は、図９（ｃ）に示されるように、上記ロータ２０の歯（山部２１）の中心と磁気抵抗素子対の３１１および３１２とが対向する点ｅを境にそのレベルが反転する態様で、すなわち点ｅについて略点対称となる態様で変化する。ここで、この得られる差動出力（信号Ｃ３）は、ロータ２０の回転に伴って推移するその形状が先の第２の実施の形態によって得られる中点電位Ｖｃ（信号Ｃ２）の推移と基本的に同様であるが、その振幅は大きく拡大され、当該信号としての感度が大幅に高められている。そしてこの実施の形態では、この対称点である点ｅに対応して上記第２の閾値電圧Ｖｔｈ２を定め、この閾値電圧Ｖｔｈ２のもとに、上記第２の比較器３２０において、同図９（ｃ）に示される差動出力（信号Ｃ３）を２値化するようにしている。これによって、先の第２の実施の形態によって得られる信号Ｄ２（図６（ｅ）参照）に相当する２値化出力（信号Ｄ３）をより高精度に得ることができるようにしている。

図１０は、このような中心検出回路３００を備える回転検出装置について、上記ロータ２０の回転検出態様を、同ロータ２０の回転に伴うタイムチャートとして示したものである。このうち図１０（ａ）は、先の図２（ａ）および図６（ａ）と同様、上記ロータ２０の形状を便宜上、直線的に示したものである。また、図１０（ｂ）および（ｃ）は、これも先の図２（ｂ）および（ｃ）、あるいは図６（ｂ）および（ｃ）と同様、上記磁気抵抗素子対１および２の各中点電位ＶａおよびＶｂの差動出力（信号Ａ）、ならびにその２値化出力（信号Ｂ）についてその推移をそれぞれ示したものである。そしてこの実施の形態の回転検出装置においては、こうして得られる２値化出力（信号Ｂ）を用い、図１０（ｄ）〜（ｆ）に示される態様で、上記歯（山部２１）の中心情報を検出することとなる。

まず、図１０（ｄ）は、先の図９（ｃ）に示した磁気抵抗素子対３１１および３１２の差動出力（信号Ｃ３）の変化についてその推移を示したものである。上述のように、その対称点となる点ｅのレベルに対応して、すなわち、同図中に一点鎖線で示す態様で第２の閾値電圧Ｖｔｈ２を定めることにより、上記比較器３２０からは、図１０（ｅ）に示される態様で、その２値化出力（信号Ｄ３）が得られるようになる。すなわちここでも、この２値化出力（信号Ｄ３）は、上記磁気抵抗素子対３１１および３１２の差動出力（信号Ｃ３）と閾値電圧Ｖｔｈ２とが交差する点ｅを境に論理レベルが反転するパルス信号を含むかたちで２値化される。しかも、この点ｅを境に論理レベルが反転するパルスの立ち上がりエッジは、上記ロータ２０の歯（山部２１）の中心位置ｍを示すようになる。

そしてその後、こうして２値化された信号Ｄ３と上記比較器４を通じて２値化された信号Ｂ（図１０（ｃ））とが上記論理積（ＡＮＤ）回路３３０を通じてその論理積がとられる。これにより、図１０（ｆ）に示されるように、上記点ｅを境に論理レベルが反転するパルスと同様、その立ち上がりエッジが上記ロータ２０の歯（山部２１）の中心位置ｍに同期する論理積出力（信号Ｅ３）が得られるようになる。すなわち、こうして最終的に得られる当該回転検出装置としてのセンサ出力は、上記ロータ２０の歯（山部２１）の中心位置ｍが通過する毎にこれと同期して論理レベルが論理Ｈレベルに立ち上がる、いわば中心通過情報を示すパルス信号となる。

以上説明したように、この第３の実施の形態にかかる回転検出装置によっても、先の第１の実施の形態による前記（１）および（３）の効果と同等、もしくはそれに準じた効果が得られるとともに、さらに以下のような効果が得られるようになる。

（５）回転するロータ２０の各歯（山部２１）の中心を検出する中心検出手段として中心検出回路３００を備え、上記第３の磁気抵抗素子対３１１および第４の磁気抵抗素子対３１２の各中点電位ＶｃおよびＶｄの差動出力（信号Ｃ３）の推移に基づいて上記各歯（山部２１）の中心が通過する角度情報を得るようにした。これら各中点電位ＶｃおよびＶｄも、それら各歯（山部２１）の中心位置に同期して略点対称に推移（変化）するため、これら各中点電位ＶｃおよびＶｄの差動出力（信号Ｃ３）も、同じく各歯（山部２１）の中心位置に同期して略点対称に推移（変化）し、しかもその振幅は拡大されている。このため、上記第２の比較器３２０による２値化出力（信号Ｄ３）と上記第１の比較器４による２値化出力（信号Ｂ）との論理積出力（信号Ｅ３）として得られるパルス信号も、その立ち上がりエッジそのものが、上記ロータ２０の歯（山部２１）の中心位置ｍを直接示すとともに、こうしたエッジがより高い精度で検出されるようになる。さらに、上記磁気抵抗素子対３１１および３１２を構成する磁気抵抗素子ＭＲＥ５およびＭＲＥ６、あるいは磁気抵抗素子ＭＲＥ７およびＭＲＥ８についても、これを上記ロータと対向する方向について「ハの字」状に配設したことにより、前述と同様の理由によって、上記中点電位ＶｃおよびＶｄの信頼性も高く維持されるようになる。

（第４の実施の形態）
次に、この発明にかかる回転検出装置の第４の実施の形態について、図１１〜図１４を参照して説明する。なお、この実施の形態の回転検出装置も、ロータの回転方向に沿って配列されて電気的に各々ハーフブリッジ回路を形成する第１および第２の磁気抵抗素子対を備えている。そして、同回転検出装置が、ロータが回転するときにバイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化をこれら第１および第２の磁気抵抗素子対による各中点電位の変化として感知する点は、上記第１〜第３の実施の形態とほぼ同様である。

図１１（ａ）は、この実施の形態にかかる回転検出装置について、ロータ２０の歯（山部２１）、センサチップ３０ｄおよびバイアス磁石２２の位置関係を模式的に示したものである。このセンサチップ３０ｄのロータ２０と対向する側には、先の第２の実施の形態と同様に、第１の磁気抵抗素子対１、第２の磁気抵抗素子対２、および第３の磁気抵抗素子対４１１がそれぞれ配設されている。ただし、この実施の形態では、センサチップ３０ｄに対向する歯（山部２１）の位置が状態Ｒａ〜Ｒｃに順に変化することに伴って、これら磁気抵抗素子対１、２、４１１による各中点電位Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃが図１１（ｂ）に示されるかたちで推移するように同磁気抵抗素子対１、２、４１１をそれぞれ配設することとしている。具体的には、ロータ２０の歯（山部２１）の中心と第３の磁気抵抗素子対４１１とが対向する状態Ｒｂのときに現われるこれら磁気抵抗素子対１、２、４１１による各中点電位Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃの出力値をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃとして表わすとき、それら出力値が「Ａ＋Ｂ＝２Ｃ」となる関係に、これら磁気抵抗素子対１、２、４１１をそれぞれ配設している。

ちなみに、このように磁気抵抗素子対１、２、４１１が配設される場合、上記バイアス磁石２２によるバイアス磁界が上記ロータ２０の山部２１による磁気的な影響を受けない状態（初期状態）にあっては、図１１（ａ）に示すように、同バイアス磁界は上記磁気抵抗素子対１、２、４１１に対して各々異なる角度をもって作用する。このため、図１１（ｂ）に示されるように、これら磁気抵抗素子対１、２、４１１による各中点電位のオフセット値、すなわち上記初期状態における磁気抵抗素子対１、２、４１１による各中点電位の出力値も各々異なったものとして現われている。

図１２は、この実施の形態にかかる回転検出装置のセンサチップ３０ｄ内の電気的な構成について、その等価回路を示したものである。
図１２に示されるように、この実施の形態にかかる回転検出装置では、そのセンサチップ３０ｄ内に中心検出回路４００を備えて構成されている。この中心検出回路４００は、上記第３の磁気抵抗素子対４１１を構成する磁気抵抗素子ＭＲＥ５及びＭＲＥ６を備え、該磁気抵抗素子ＭＲＥ５及びＭＲＥ６（第３の磁気抵抗素子対４１１）による中点電位Ｖｃと、上記第１の磁気抵抗素子対１による中点電位Ｖａとが、それぞれ第１の差動増幅器４１２に入力される。また、同第３の磁気抵抗素子対４１１による中点電位Ｖｃは、上記第２の磁気抵抗素子対２による中点電位Ｖｂとともに第２の差動増幅器４１３にも入力される。そして、上記第１の差動増幅器４１２では、上記第１の磁気抵抗素子対１による中点電位Ｖａに対して上記第３の磁気抵抗素子対４１１による中点電位Ｖｃが差動増幅され、すなわち差動増幅信号Ｓ１「Ｖａ−Ｖｃ」が演算される。また、上記第２の差動増幅器４１３では、上記第３の磁気抵抗素子対４１１による中点電位Ｖｃに対して上記第２の磁気抵抗素子対２による中点電位Ｖｂが差動増幅され、すなわち差動増幅信号Ｓ２「Ｖｃ−Ｖｂ」が演算される。

そして、これら差動増幅信号Ｓ１及びＳ２は、この中心検出回路４００において、第３の差動増幅器４１４に取り込まれ、この第３の差動増幅器４１４にて、差動増幅信号Ｓ１に対する差動増幅信号Ｓ２の差動増幅がさらに演算され、すなわち差動増幅信号Ｓ３「Ｖａ＋Ｖｂ−２Ｖｃ」が演算される。この差動増幅信号Ｓ３は、所定の閾値電圧が設定されている比較器４１５にて比較されて２値化され、その２値化出力（パルス信号）ＰＳが上記ロータ２０の各歯（山部２１）の中心位置を示す信号として上記出力端子Ｔ２を介してこのセンサチップ３０ｄから取り出される。

なお後述するが、この実施の形態の比較器４１５は、ヒステリシス比較器を構成しており、上記所定の閾値電圧として、ロータ２０の各歯の中心と上記第３の磁気抵抗素子対４１１とが対向する状態Ｒｂ（図１１）のときに現われる上記差動増幅信号Ｓ３の出力値Ｖｔｈ３ａを含む２つの電圧値Ｖｔｈ３ａ、Ｖｔｈ３ｂが設定されている。同比較器４１５は、スイッチング回路４１５ａを通じて、これら２つの電圧値Ｖｔｈ３ａ、Ｖｔｈ３ｂを、ヒステリシスを持たせるかたちで切り替えつつ上記第３の差動増幅器４１４による差動増幅信号Ｓ３と交差させることで、該差動増幅信号Ｓ３の２値化処理を行う。

図１３は、このような回転検出装置において、ロータ２０の回転に伴い上記第１の差動増幅器４１２による差動増幅信号Ｓ１、上記第２の差動増幅器４１３による差動増幅信号Ｓ２、上記第３の差動増幅器４１４による差動増幅信号Ｓ３がどのように推移するかをタイムチャートとして示したものである。このうち、図１３（ａ）は、上記ロータ２０とセンサチップ３０ｄ内の上記磁気抵抗素子対１、２、４１１との相対的な位置変化を、また図１３（ｂ）〜（ｄ）は、こうした相対的な位置変化に対応した磁気振れ角の推移、すなわち上記差動増幅信号Ｓ１〜Ｓ３の推移を示している。

例えばいま、図１３（ａ）に示すように、ロータ２０の回転に伴って、センサチップ３０ｄ（図１１）に対向する歯（山部２１）の位置が状態Ｒａ〜Ｒｃのように順に変化したとする。

このとき、図１３（ｂ）に示すように、上記第１の磁気抵抗素子対１による中点電位Ｖａ及び上記第３の磁気抵抗素子対４１１による中点電位Ｖｃが図中点線にて示されるかたちでそれぞれ変化することは上述した通りである。このため、同図１３（ｂ）に示すように、これら中点電位Ｖａ、Ｖｂの差動増幅信号Ｓ１は、上記ロータ２０の回転に伴って図中実線にて示されるかたちで変化するようになる。一方、このとき、図１３（ｃ）に示すように、上記第３の磁気抵抗素子対４１１による中点電位Ｖｃ及び上記第２の磁気抵抗素子対２による中点電位Ｖｂが図中点線にて示されるかたちでそれぞれ変化することも上述した通りである。このため、同図１３（ｃ）に示すように、これら中点電位Ｖｃ、Ｖｂの差動増幅信号Ｓ２は、上記ロータ２０の回転に伴って図中実線にて示されるかたちで変化するようになる。

すなわち、図１３（ｄ）に示すように、上記ロータ２０の回転に伴って上記差動増幅信号Ｓ１、Ｓ２は図中点線にて示されるかたちでそれぞれ変化する。したがって、同図１３（ｄ）に示すように、これら差動増幅信号Ｓ１、Ｓ２の差動増幅信号Ｓ３は、上記ロータ２０の歯の中心と上記第３の磁気抵抗素子対４１１とが対向する状態Ｒｂのときに現われる出力値を中心として略点対称に変化する波形を示すものとなる。このため、上記第３の差動増幅器４１４による差動増幅信号Ｓ３がこのような出力値（点対称の中心となる点）となるタイミングを検出することで、同ロータ２０の各歯の中心を検出することができるようになる。

しかも上述のように、この実施の形態では、上記磁気抵抗素子対１、２、４１１が、上記状態Ｒｂのときに現われるこれら磁気抵抗素子対１、２、４１１による各中点電位の出力値をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃとして表わすとき、それら中点電位の出力値が「Ａ＋Ｂ＝２Ｃ」となる関係にそれぞれ配設されている。このため、中点電位Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃに対して「Ｖａ＋Ｖｂ−２Ｖｃ」として表される上記第３の差動増幅器４１４による差動増幅信号Ｓ３の上記状態Ｒｂのときに現われる出力値「Ａ＋Ｂ−２Ｃ」は「０Ｖ」となり、上記点対称の中心となる点ｆのタイミングを検出することが容易となっている。

そしてこの実施の形態では、この点対称の中心となる点ｆ「０Ｖ」に対応して電圧値Ｖｔｈ３ａを定め、この電圧値Ｖｔｈ３ａのもとに、上記比較器４１５において、同図１３（ｄ）に示される差動増幅信号Ｓ３を２値化するようにしている。これによって、上記点ｆのタイミングにて交番する２値化出力（パルス信号）ＰＳが得られるようになり、こうしたパルス信号ＰＳの交番するタイミングに基づいて上記ロータ２０の各歯の中心位置を検出することができるようになる。

ただし、こうして上記点対称の中心となる点ｆに対応した電圧値Ｖｔｈ３ａをもって上記第３の差動増幅器４１４による差動増幅信号Ｓ３を単に２値化するだけでは、例えば上記第３の磁気抵抗素子対４１１が上記ロータ２０の谷部と対向する状態Ｒａ、Ｒｃにあるときなどにそのパルス信号ＰＳにチャタリング（誤判定）が生じかねない。そして、こうして２値化出力ＰＳにチャタリングが生じる場合、ロータ２０の歯の中心位置に同期する同パルス信号ＰＳの交番するタイミングの信頼性が低下し、上記ロータ２０の歯の中心位置の検出精度が低下するようになる。

そこでこの実施の形態では、上述のように、閾値電圧として、電圧値Ｖｔｈ３ａ及びこの電圧値Ｖｔｈ３ａよりも小さい電圧値Ｖｔｈ３ｂの２つの電圧値を上記比較器４１５に設定し、これら２つの電圧値Ｖｔｈ３ａ、Ｖｔｈ３ｂの間で、該閾値電圧を、ヒステリシスを持たせるかたちで切り替えるようにしている。これにより、同比較器４１５による閾値電圧は、２つの電圧値Ｖｔｈ３ａ、Ｖｔｈ３ｂの間でヒステリシスを有して切り替わりつつ上記差動増幅信号Ｓ３と交差するようになり、こうした閾値電圧に対する該差動増幅信号Ｓ３の２値化出力（パルス信号）ＰＳにチャタリングが生ずることも回避されるようになる。すなわち、上記ロータ２０の歯の中心位置に的確に対応して交番する２値化出力ＰＳ（図１２）を得ることができるようになる。

図１４は、このような中心検出回路４００を備える回転検出装置について、上記ロータ２０の回転検出態様を、同ロータ２０の回転に伴うタイムチャートとして示したものである。このうち、図１４（ａ）は、先の図２（ａ）、図６（ａ）、図１０（ａ）と同様、上記ロータ２０の形状を便宜上、直線的に示したものである。

まず、図１４（ｂ）及び（ｃ）、（ｄ）は、先の図１３（ｂ）及び（ｃ）、（ｄ）と同様、上記第１及び第２の差動増幅器４１２、４１３による差動増幅信号Ｓ１、Ｓ２、及びこれら差動増幅信号Ｓ１及びＳ２の差動増幅信号Ｓ３についてその推移をそれぞれ示したものである。このうち、差動増幅信号Ｓ３は、上述のように、その点対称の中心となる点ｆのレベルに対応した電圧値Ｖｔｈ３ａ及び該電圧値Ｖｔｈ３ａよりも小さい電圧値Ｖｔｈ３ｂの２つの電圧値の間でヒステリシスを有して切り替わる閾値電圧と比較され、上記比較器４１５からは、図１４（ｅ）に示される態様で、その２値化出力ＰＳが得られるようになる。すなわちここでは、この２値化出力ＰＳは、上記差動増幅信号Ｓ３と上記比較器４１５に設定されている閾値電圧とが交差する点ｆ、ｇを境にその論理レベルが反転する。そして上述のように、点ｆは、ロータ２０の歯の中心位置と同期する点であるため、この点ｆを境に論理レベルが反転するパルスの立ち下がりエッジは、上記ロータ２０の歯（山部２１）の中心位置ｍを示すようになる。すなわち、こうして最終的に得られる当該回転検出装置としてのセンサ出力は、上記ロータ２０の歯（山部２１）の中心位置ｍが通過する毎にこれと同期して論理レベルが論理Ｌレベルに立ち下がる、いわば中心通過情報を示すパルス信号となる。

なお、この実施の形態の中心検出回路４００にあっても、上記差動増幅信号Ｓ３と上記比較器４１５による閾値電圧とが交差する点ｆのタイミングは、上記ロータ２０の実際の回転角度である機械的な回転角度に対する電気的なセンシング処理によって得られる回転角度の差（機械的−電気的角度差）に依存しない。すなわち、このような「機械的−電気的角度差」が生じる場合、上記ロータ２０の回転に伴う上記磁気抵抗素子対１、２、４１１による各中点電位や上記差動増幅信号Ｓ３などの推移は確かに変化するものの、上記磁気抵抗素子対１、２、４１１による各中点電位Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃの出力値の「Ａ＋Ｂ＝２Ｃ」といった関係についてはこれが維持される。このため、上記ロータ２０の歯（山部２１）の中心と第３の磁気抵抗素子対４１１とが対向するときには、上記差動増幅信号Ｓ３「Ｖａ＋Ｖｂ−２Ｖｃ」の出力値も「０Ｖ」となり、上記「機械的−電気的角度差」の影響を受けることなく、すなわちより高い信頼性のもとで上記ロータの各歯の中心検出を行うことができるようになる。

以上説明したように、この第４の実施の形態にかかる回転検出装置によっても、先の第１の実施の形態による前記（１）および（３）の効果と同等、もしくはそれに準じた効果が得られるとともに、さらに以下のような効果が得られるようになる。

（６）上記第１〜第３の磁気抵抗素子対１、２、４１１による各中点電位に基づいて得られる２種の差動増幅信号Ｓ１、Ｓ２を上記第３の差動増幅器４１４にてさらに差動増幅し、この差動増幅によって得られる信号Ｓ３に基づいて上記ロータ２０の各歯の中心を検出することとした。このため、上記ロータの各歯の中心の検出に用いられる信号の大きさも自ずと大きくなり、同中心検出の感度が大きく高められるようになる。

（７）ロータ２０の各歯の中心と上記第３の磁気抵抗素子対４１１とが対向するときに現われる上記第１〜第３の磁気抵抗素子対１、２、４１１による各中点電位Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃの出力値をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃとして表わすとき、これら第１〜第３の磁気抵抗素子対１、２、４１１を、それら中点電位Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃの出力値が「Ａ＋Ｂ＝２Ｃ」となる関係にそれぞれ配設するようにした。このため、第３の差動増幅器４１４による差動増幅信号Ｓ３、すなわちロータ２０の歯の中心位置に同期して略点対称に変化する波形を該点対称の中心となる点ｆに対応した電圧をもって２値化するに際し、同点対称の中心となる点ｆに対応した電圧設定（電圧「０Ｖ」）が容易なものとなる。

（８）閾値電圧として、電圧値Ｖｔｈ３ａ及びこの電圧値Ｖｔｈ３ａよりも小さい電圧値Ｖｔｈ３ｂの２つの電圧値を上記比較器４１５に設定し、これら２つの電圧値Ｖｔｈ３ａ、Ｖｔｈ３ｂの間で、該閾値電圧を、ヒステリシスを持たせるかたちで切り替えるようにした。これにより、同比較器４１５による閾値電圧は、２つの電圧値Ｖｔｈ３ａ、Ｖｔｈ３ｂの間でヒステリシスを有して切り替わりつつ上記差動増幅信号Ｓ３と交差するようになり、こうした閾値電圧に対する該差動増幅信号Ｓ３の２値化出力（パルス信号）ＰＳにチャタリングが生ずることも回避されるようになる。すなわち、上記ロータ２０の歯の中心位置に的確に対応して交番する２値化出力ＰＳを得ることができるようになる。

（その他の実施の形態）
なお、この発明にかかる回転検出装置は、上記第１〜３の実施の形態として示した構成に限らず、これらを適宜変更した、以下に例示する態様にて実施することもできる。

・上記第３の実施の形態では、第４の磁気抵抗素子対３１２を、上記ロータ２０と対向する方向について第３の磁気抵抗素子対３１１の後方に配設することとしたが、同第３の磁気抵抗素子対３１１の前方に配設するようにしてもよい。また、上記ロータの歯（山部）のピッチが狭い場合には、上記第２の実施の形態も含めて、いずれの磁気抵抗素子対を同ロータの歯（山部）の中心位置を検出するための磁気抵抗素子対に選定してもよい。この選定される磁気抵抗素子の配設位置によって上記第２の閾値電圧Ｖｔｈ２に対する余裕度は変化するものの、いずれの場合も、その中点電位はロータの歯（山部）の中心位置に同期して略点対称に変化することが発明者によって確認されている。

・また、上記第３の実施の形態では、磁気抵抗素子対３１１および３１２によって電気的にフルブリッジ回路を構成するようにした。ただし、基本的には、これら２つの磁気抵抗素子対３１１および３１２によって各別のハーフブリッジ回路を構成し、それら各中点電位の差動出力から上記ロータの歯（山部）の中心位置に同期して略点対称にレベル反転する信号を得るようにしてもよい。

・上記各実施の形態では、第２の比較器（１２０、２２０、３２０）の反転入力端子と非反転入力端子の設定を変更することにより、その２値化出力（信号Ｄ１〜Ｄ３）として得られるパルス信号の一部の「立ち上がりエッジ」がロータ２０の歯（山部２１）の中心位置ｍを示すようにした。しかしこれに限らず、上記各入力端子を第１の比較器４と同様に設定して、同パルス信号の「立ち下がりエッジ」がロータ２０の歯（山部２１）の中心位置ｍを示すようにしてもよい。要は、上記センサ出力を取り込んでこれを処理する制御装置側の仕様に応じて、その要求が満たされるセンサ出力が得られるものであればよい。また、これら「立ち上がりエッジ」か「立ち下がりエッジ」かの選択に際し、例えば論理反転回路であるインバータ回路を挿入するなどして、それら論理レベルの調整を図るようにしてもよい。

・上記各実施の形態では、センサチップ内に中心検出回路（１００、２００、３００）を備えて、それぞれロータ２０の歯（山部２１）の中心位置を検出することとしたが、ロータ２０の歯（山部２１）の中心位置を検出することのできる回路でさえあれば、その回路構成等は上記各実施の形態にて例示した回路に限定されない。例えば、上記差動増幅器３による差動出力（信号Ａ）のピーク値を検出してそのタイミングを上記ロータ２０の歯（山部２１）の中心位置とする回路なども適宜採用可能である。また、特に上記第３の実施の形態では、差動増幅器３１３によって、第３の磁気抵抗素子対３１１および第４の磁気抵抗素子対３１２の各中点電位ＶｃおよびＶｄの差動出力を得ることとしたが、この差動増幅器３１３を割愛し、それら各中点電位ＶｃおよびＶｄを直接第２の比較器３２０に入力して２値化処理を施すようにしてもよい。これによっても、図１０（ｅ）に示した信号Ｄ３に準じた２値化出力を得ることはできる。

・また、上記各実施の形態では、これら中心検出回路（１００、２００、３００）をセンサチップ内に設ける構成としたが、これら中心検出回路（１００、２００、３００）はセンサチップとは別途のチップとして設けられる構成としてもよい。

・上記各実施の形態では、バイアス磁石２２（図１５）が中空筒状の形状からなるとしたが、上記各磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与することができるものであればよく、他に例えば、円柱状、あるいは直方体からなるバイアス磁石も適宜採用することができる。

・また、磁気抵抗素子としては通常、一般的にＡＭＲ素子（異方性磁気抵抗素子）が用いられることが多いが、その他の磁気抵抗素子、例えばバーバーポール型磁気抵抗素子、ＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗素子）、ＴＭＲ素子（トンネル電流型磁気抵抗素子）、等々の磁気抵抗素子を採用することもできる。ちなみに、ＡＭＲ素子等の磁気抵抗素子では一般に、磁気ベクトルと電流ベクトルとのなす角度θが「０〜９０°」の範囲でその抵抗値が変化するものの、同角度θが「０°」の近傍、あるいは「９０°」の近傍では、抵抗値変化が小さく、抵抗値変化特性の線形性も大きく損なわれる。この点、バーバーポール型磁気抵抗素子には、磁気抵抗素子膜上に、これと所定の角度をなす態様で短絡電極が形成されている。このため、上記角度θが例えば「０°」近傍といった領域、すなわち当該磁気抵抗素子に付与される外部磁界の弱い領域においても、線形性に優れた十分な抵抗値変化が得られるようになる。したがって、このようなバーバーポール型磁気抵抗素子を採用すれば、特に磁界の弱い領域での抵抗値変化の感度を高め、同領域における回転検出精度の向上を図ることができるようになる。同様に、ＧＭＲ素子あるいはＴＭＲ素子を採用した場合にも、抵抗値変化の感度を高めることができるようになる。

・またこの意味では、各磁気抵抗素子対の配設態様も、必ずしも上述した「ハの字」状に限られることなく任意である。要は、上記ロータが回転するときに上記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を該磁気抵抗素子の抵抗値変化として感知することができる構造であればよい。したがって、同磁気抵抗素子の数等も、基本的には任意である。回転検出装置としての基本構成がどのようなものであれ、上記中心検出回路等の中心検出手段を備えることで、前述した「機械的−電気的角度差」に依存しない正確なロータ回転情報を得ることはできる。

・上記第１〜第３の実施の形態においても、上記第４の実施の形態の場合と同様、比較器（１２０、２２０、３２０）による２値化出力（信号Ｄ１〜Ｄ３）に、その閾値電圧Ｖｔｈ２との関係でチャタリング（誤判定）が生ずるおそれはある。しかしながら、上記第１〜第３の実施の形態では、最終的に得られる中心通過情報を示すパルス信号（信号Ｅ１〜Ｅ３）を、２値化出力（信号Ｂ）および２値化出力（信号Ｄ１〜Ｄ３）の論理積としており、上記２値化出力（信号Ｄ１〜Ｄ３）にチャタリングが生じたとしてもその中心通過情報に悪影響が生ずるようなことは抑制されている。このため、上記第１〜第３の実施の形態において、比較器（１２０、２２０、３２０）をヒステリシス比較器として構成する必要性は低いものの、ロータの歯の中心検出の信頼性を高める上で、これら比較器（１２０、２２０、３２０）をヒステリシス比較器として構成するようにしてもよい。

この発明にかかる回転検出装置の第１の実施の形態について、そのセンサチップ内部の等価回路を示す回路図。 （ａ）〜（ｆ）は、同第１の実施の形態の装置によるロータの歯の中心位置検出態様をロータの回転に対応するかたちで示すタイムチャート。 この発明にかかる回転検出装置の第２の実施の形態について、ロータとセンサチップとの相対的な関係を模式的に示す平面図。 同第２の実施の形態について、そのセンサチップ内部の等価回路を示す回路図。 （ａ）および（ｂ）は、同第２の実施の形態の装置によるロータの歯の中心位置検出原理をロータの回転に対応するかたちで示すタイムチャート。 （ａ）〜（ｆ）は、同第２の実施の形態の装置によるロータの歯の中心位置検出態様をロータの回転に対応するかたちで示すタイムチャート。 この発明にかかる回転検出装置の第３の実施の形態について、ロータとセンサチップとの相対的な関係を模式的に示す平面図。 同第３の実施の形態について、そのセンサチップ内部の等価回路を示す回路図。 （ａ）〜（ｃ）は、同第３の実施の形態の装置によるロータの歯の中心位置検出原理をロータの回転に対応するかたちで示すタイムチャート。 （ａ）〜（ｆ）は、同第３の実施の形態の装置によるロータの歯の中心位置検出態様をロータの回転に対応するかたちで示すタイムチャート。 この発明にかかる回転検出装置の第４の実施の形態について、（ａ）は、ロータとセンサチップとの相対的な関係を模式的に示す平面図。（ｂ）は、ロータの回転に伴う第１〜第３の磁気抵抗素子対による各中点電位の信号波形の変化を示すタイムチャート。 同第４の実施の形態について、そのセンサチップ内部の等価回路を示す回路図。 （ａ）〜（ｄ）は、同第４の実施の形態の装置によるロータの歯の中心位置検出原理をロータの回転に対応するかたちで示すタイムチャート。 （ａ）〜（ｅ）は、同第４の実施の形態の装置によるロータの歯の中心位置検出態様をロータの回転に対応するかたちで示すタイムチャート。 従来の回転検出装置の平面構造を、被検出回転体との関係も含めてその概容を模式的に示す平面図。 同従来の回転検出装置について、そのセンサチップ内部の等価回路を示す回路図。 （ａ）〜（ｄ）は、同従来の回転検出装置による、ロータの回転検出態様をロータの回転に対応するかたちで示すタイムチャート。 （ａ）〜（ｃ）は、回転検出装置において生じる「機械的−電気的角度差」示すタイムチャート。 （ａ）〜（ｃ）は、上記「機械的−電気的角度差」について、それぞれロータ形状とセンサ出力との波形変化との関係を示す略図。 回転検出装置の環境変化に伴う差動出力と閾値電圧との関係を示すタイムチャート。

符号の説明

１、２、２１０、３１１、３１２、４１１…磁気抵抗素子対、３…差動増幅器、４…比較器、１００、２００、３００、４００…中心検出回路、１１０…微分回路、１１１…コンデンサ、１１２…分岐抵抗、３１３、４１２、４１３、４１４…差動増幅器、１２０、２２０、３２０、４１５…比較器、１３０、２３０、３３０…論理積（ＡＮＤ）回路、２０…ロータ、２０ａ…谷部、２１…山部、２１ａ、２１ｂ…エッジ、２２…バイアス磁石、３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ…センサチップ、３２…モールド材、４１５ａ…スイッチング回路、ＭＲＥ１〜ＭＲＥ８…磁気抵抗素子、Ｔ１…電源端子、Ｔ２…出力端子、Ｔ３…ＧＮＤ（接地）端子。

Claims (10)

1. 磁気抵抗素子を備えるセンサチップと前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とを有し、前記センサチップの近傍にて磁性体からなる歯車型のロータが回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記磁気抵抗素子の抵抗値変化として感知して前記ロータの回転態様を検出するに際し、前記磁気抵抗素子の抵抗値変化に基づいて前記回転するロータの各歯の中心を検出する中心検出手段を備え、該検出される各歯の中心通過情報から前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置であって、
   前記センサチップは、前記ロータの回転方向に沿って配列されて電気的に各々ハーフブリッジ回路を形成する第１および第２の磁気抵抗素子対を備え、それら各磁気抵抗素子対の中点電位の差動出力を第１の閾値電圧が設定された第１の比較器により比較することによってこの差動出力を２値化するものであり、前記中心検出手段は、前記差動出力を微分処理する微分回路と、該微分処理された信号を第２の閾値電圧との比較のもとに２値化する第２の比較器と、前記第１の比較器による２値化出力とこの第２の比較器による２値化出力との論理積をとる論理積（ＡＮＤ）回路とを備え、この論理積出力を前記検出される各歯の中心通過情報とする
   ことを特徴とする回転検出装置。
2. 磁気抵抗素子を備えるセンサチップと前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とを有し、前記センサチップの近傍にて磁性体からなる歯車型のロータが回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記磁気抵抗素子の抵抗値変化として感知して前記ロータの回転態様を検出するに際し、前記磁気抵抗素子の抵抗値変化に基づいて前記回転するロータの各歯の中心を検出する中心検出手段を備え、該検出される各歯の中心通過情報から前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置であって、
   前記センサチップは、前記ロータの回転方向に沿って配列されて電気的に各々ハーフブリッジ回路を形成する第１および第２の磁気抵抗素子対を備え、それら各磁気抵抗素子対の中点電位の差動出力を第１の閾値電圧が設定された第１の比較器により比較することによってこの差動出力を２値化するものであり、前記中心検出手段は、電気的にハーフブリッジ回路を形成する第３の磁気抵抗素子対と、該第３の磁気抵抗素子対の中点電位を第２
   の閾値電圧との比較のもとに２値化する第２の比較器と、前記第１の比較器による２値化出力とこの第２の比較器による２値化出力との論理積をとる論理積（ＡＮＤ）回路とを備え、この論理積出力を前記検出される各歯の中心通過情報とする
   ことを特徴とする回転検出装置。
3. 前記第３の磁気抵抗素子対は、前記第１および第２の磁気抵抗素子対の中央に配設されてなる
   請求項２に記載の回転検出装置。
4. 磁気抵抗素子を備えるセンサチップと前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とを有し、前記センサチップの近傍にて磁性体からなる歯車型のロータが回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記磁気抵抗素子の抵抗値変化として感知して前記ロータの回転態様を検出するに際し、前記磁気抵抗素子の抵抗値変化に基づいて前記回転するロータの各歯の中心を検出する中心検出手段を備え、該検出される各歯の中心通過情報から前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置であって、
   前記センサチップは、前記ロータの回転方向に沿って配列されて電気的に各々ハーフブリッジ回路を形成する第１および第２の磁気抵抗素子対を備え、それら各磁気抵抗素子対の中点電位の差動出力を第１の閾値電圧が設定された第１の比較器により比較することによってこの差動出力を２値化するものであり、前記中心検出手段は、電気的にハーフブリッジ回路を形成する第３の磁気抵抗素子対と、前記ロータと対向する方向について該第３の磁気抵抗素子対の前方および後方のいずれか一方に配設されて電気的にハーフブリッジ回路を形成する第４の磁気抵抗素子対と、これら第３および第４の磁気抵抗素子対の各中点電位の差動出力を第２の閾値電圧との比較のもとに２値化する第２の比較器と、前記第１の比較器による２値化出力とこの第２の比較器による２値化出力との論理積をとる論理積（ＡＮＤ）回路とを備え、この論理積出力を前記検出される各歯の中心通過情報とする
   ことを特徴とする回転検出装置。
5. 前記第３および第４の磁気抵抗素子対は、前記第１および第２の磁気抵抗素子対の中央に配設されてなる
   請求項４に記載の回転検出装置。
6. 少なくとも前記第３および第４の磁気抵抗素子対は、一方のハーフブリッジ回路の出力が反転される態様でそれら各ハーフブリッジ回路が同一の電源に共通接続されたフルブリッジ回路として形成されてなる
   請求項４または５に記載の回転検出装置。
7. 磁気抵抗素子を備えるセンサチップと前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とを有し、前記センサチップの近傍にて磁性体からなる歯車型のロータが回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記磁気抵抗素子の抵抗値変化として感知して前記ロータの回転態様を検出するに際し、前記磁気抵抗素子の抵抗値変化に基づいて前記回転するロータの各歯の中心を検出する中心検出手段を備え、該検出される各歯の中心通過情報から前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置であって、
   前記センサチップは、前記ロータの回転方向に沿って配列されて電気的に各々ハーフブリッジ回路を形成する第１および第２の磁気抵抗素子対を備え、前記ロータが回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記第１および第２の磁気抵抗素子対による各中点電位の変化として感知するものであり、前記中心検出手段は、前記第１および第２の磁気抵抗素子対の中央に配設されてなるとともに電気的にハーフブリッジ回路を形成する第３の磁気抵抗素子対と、前記第１の磁気抵抗素子対による中点電位
   及び前記第３の磁気抵抗素子対による中点電位を差動増幅する第１の差動増幅器と、前記第３の磁気抵抗素子対による中点電位及び前記第２の磁気抵抗素子対による中点電位を差動増幅する第２の差動増幅器と、これら第１及び第２の差動増幅器による各差動増幅信号をさらに差動増幅する第３の差動増幅器とを備え、前記ロータの回転に対する前記第３の差動増幅器による差動増幅信号の変化態様に基づいて前記ロータの各歯の中心を検出する
   ことを特徴とする回転検出装置。
8. 前記第１〜第３の磁気抵抗素子対は、前記回転するロータの各歯の中心と前記第３の磁気抵抗素子対とが対向するときに現われるこれら第１〜第３の磁気抵抗素子対による各中点電位の出力値をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃとして表わすとき、それら中点電位の出力値が「Ａ＋Ｂ＝２Ｃ」となる関係にそれぞれ配設されてなる
   請求項７に記載の回転検出装置。
9. 前記中心検出手段は、前記回転するロータの各歯の中心と前記第３の磁気抵抗素子対とが対向するときに現われる前記第３の差動増幅器による差動増幅信号の出力値を含む２つの電圧値の間でヒステリシスを有して切り替わりつつ前記第３の差動増幅器による差動増幅信号と交差する閾値電圧が設定されるヒステリシス比較器を備え、該ヒステリシス比較器による２値化出力を前記検出される各歯の中心通過情報とするものである
   請求項７または８に記載の回転検出装置。
10. 前記各磁気抵抗素子対は、前記磁気ベクトルの変化が電流の流通方向に対して略「４５°」および「−４５°」を中心に印加されるべく、前記ロータと対向する方向について「ハの字」状に配設されてなる
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の回転検出装置。

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