JP2017533435A - 対象物体の動きを検知するための磁場センサ - Google Patents
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Abstract
Description
上記の磁場センサのいくつかの実施形態において、第1の磁気抵抗素子及び第2の磁気抵抗素子は、強磁性対象物体の動きの方向に対する接線に平行なライン上に配置される。
いくつかの実施形態において、上記の磁場センサは、第1の磁気抵抗素子及び第2の磁気抵抗素子のそれぞれにおいて磁場を生成するための磁石をさらに備えることができ、強磁性対象物体は、強磁性対象物体の動きが第1の磁気抵抗素子及び第2の磁気抵抗素子において磁場の変化をもたらすような位置に配置される。
上記の磁場センサのいくつかの実施形態において、第1の磁気抵抗素子及び第2の磁気抵抗素子は、対象特徴物幅の約1/2から約2倍の間の間隔で配置される。
いくつかの実施形態において、上記の磁場センサは、第1の磁気抵抗素子及び第2の磁気抵抗素子のそれぞれにおいて磁場を生成するための磁石をさらに備えることができ、強磁性対象物体は、強磁性対象物体の動きが第1の磁気抵抗素子及び第2の磁気抵抗素子において磁場の変化をもたらすような位置に配置される。
本明細書で使用される用語「磁場検知素子」は、磁場を検知することができる様々な電子的要素を述べるために使用される。磁場検知素子は、ただしこれらに限定されないが、ホール効果素子、磁気抵抗素子又は磁気トランジスタとすることができる。知られているように、異なるタイプのホール効果素子、例えば平面ホール素子、縦型ホール素子及び円形縦型ホール(CVH)素子が存在する。また知られているように、異なるタイプの磁気抵抗素子、例えばアンチモン化インジウム(InSb)、巨大磁気抵抗(GMR)素子などの半導体磁気抵抗素子、例えばスピンバルブ、異方性磁気抵抗素子(AMR)、トンネル磁気抵抗(TMR)素子及び磁気トンネル接合(MTJ)が存在する。磁場検知素子は、単一素子とすることができる、又は代替で、様々な構成で、例えばハーフブリッジ又はフル(ホイートストン)ブリッジで配置された2つ以上の磁場検知素子を含むことができる。デバイスタイプ及び他の用途の要件に応じて、磁場検知素子は、シリコン(Si)又はゲルマニウム(Ge)などのタイプIV半導体材料、又はガリウムヒ素(GaAs)又はインジウム化合物、例えばアンチモン化インジウム(InSb)のようなタイプIII−V半導体材料から作られるデバイスとすることができる。
プロセッサは、内部プロセッサ又は内部モジュールを含むことができ、それは、プロセッサの機能、動作又は一連の動作の一部を果たす。同様に、モジュールは、内部プロセッサ又は内部モジュールを含むことができ、それは、モジュールの機能、動作又は一連の動作の一部を果たす。
ベースライン磁場は比較的小さく、これにより磁場センサ10がギア22の谷に近接したときに温度によって生じる回路変動の影響を少なくすることができるので、上記の低いベースラインは、温度効果をより容易に補償する性能も提供する。本質的に、(ゼロ付近の)エラーの増加は小さいので、回路におけるエラーは、ベースライン磁場レベル又はベースライン磁場範囲の近くで十分に修正され得る。したがって、温度又は湿度などの動作状態によるシステムのノイズ又はエラーが少ないので、歯を谷と区別するために用いられる磁場閾値は、正確性を維持している間は小さく設定され得る。
精密回転検出器出力信号272a、278aは、ギア214の回転方向によって決定される相対位相であることは明らかである。精密回転検出器出力信号272a、278aの状態遷移レートはギア214の回転速度を表すことも明らかである。
磁場センサ300は、磁石332も備えることもできる。磁石332は、磁場を生成するように構成され、磁場は、磁場検知素子304の場所において全体的に軸308に沿って方向づけられ、基板302の主面302aに全体的に平行である。
いくつかの実施形態において、磁場検知素子304は、磁気抵抗素子である。
図11を参照すると、図10と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、2個の磁気抵抗素子1004、1006(A、B)は、それぞれの電流源1102、1104とグラウンドとの間に結合される。2個の出力信号1106=V1と1108=V2が生じる。以下、上記の説明を明確にするために符号V1及びV2が用いられる。
磁場センサ1400は、幅1424をもつ特徴物、例えば1418aを有する強磁性対象物体1418の動きに応答する。強磁性対象物体1418は、図3〜6のギア322と同一又は同様であってもよく、又は図7〜9のリング磁石702と同一又は同様であってもよい。例えば1418aの特徴物は、図3〜6の例えば322aのギア歯と同一又は同様であってもよく、又は図7〜9のリング磁石702の例えば502aの磁区と同一又は同様であってもよい。
いくつかの実施形態において、2個の磁気抵抗素子1404、1408(A、C)は、例えば強磁性ギアのギア歯又は強磁性リング磁石の磁区などの対象特徴物1418aの幅1424の約1/2から約1.5倍の間の間隔1420を有する。いくつかの他の実施形態において、2個の磁気抵抗素子1404、1408(A、C)は、対象特徴物1418aの幅1424の約1/2から約2倍の間の間隔1420を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔1420は、例えば、幅1424の百分の一のように幅1424の半分よりももっと小さく、又は幅1424の2倍よりも大きい。
同様に、いくつかの実施形態において、2個の磁気抵抗素子1406、1410(B、D)は、例えば強磁性ギアのギア歯又は強磁性リング磁石の磁区などの対象特徴物1418aの幅1424の約1/2から約1.5倍の間の間隔1422を有する。いくつかの他の実施形態において、2個の磁気抵抗素子1406、1410(B、D)は、対象特徴物1418aの幅1424の約1/2から約2倍の間の間隔1422を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔1422は、例えば、幅1424の百分の一のように幅1424の半分よりももっと小さく、又は幅1424の2倍よりも大きい。
いくつかの他の実施形態において、2個の磁気抵抗素子1404、1406(A、B)は、対象特徴物1418aの幅1424の約1/2から約1.5倍の間の間隔1428を有する。いくつかの他の実施形態において、2個の磁気抵抗素子1404、1406(A、B)は、対象特徴物1418aの幅1424の約1/2から約2倍の間の間隔1428を有する。以下の例で用いられるいくつかの実施形態において、間隔1428は、対象特徴物1418aの幅1424と略等しい。しかしながら、他の実施形態においては、間隔1428は、例えば、幅1424の百分の一のように幅1424の半分よりももっと小さく、又は幅1424の2倍よりも大きい。
同様に、いくつかの他の実施形態において、2個の磁気抵抗素子1408、1410(C、D)は、対象特徴物1418aの幅1424の約1/2から約1.5倍の間の間隔1430を有する。いくつかの他の実施形態において、2個の磁気抵抗素子1408、1410(C、D)は、対象特徴物1418aの幅1424の約1/2から約2倍の間の間隔1430を有する。以下の例で用いられるいくつかの実施形態において、間隔1430は、対象特徴物1418aの幅1424と略等しい。しかしながら、他の実施形態においては、間隔1430は、例えば、幅1424の百分の一のように幅1424の半分よりももっと小さく、又は幅1424の2倍よりも大きい。
動作中において、4個の磁気抵抗素子1404、1406、1408、1410(A、B、C、D)は、少なくとも2個の出力信号を生成することができる。以下に示され説明される図面は、4個の磁気抵抗素子1404、1406、1408、1410(A、B、C、D)が少なくとも2個の出力信号を生成し得る様々な方法を表す。
図15を参照すると、図14と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、磁場センサ1500は、面1502aを有する基板1502を備えることができ、面1502aは、基板1502の2個の平行な主面のうちの一方である。
いくつかの実施形態において、4個の磁気抵抗素子1404、1406、1408、1410(A、B、C、D)は、軸1514に沿って強磁性対象物体1418に近接して配置される。
軸1514は、図3〜9の軸308と平行であってもよい。
同様に、いくつかの実施形態において、2個の磁気抵抗素子1406、1410(B、D)は、例えば強磁性ギアのギア歯又は強磁性リング磁石の磁区などの対象特徴物1418aの幅1424の約1/2から約1.5倍の間の間隔1522を有する。いくつかの実施形態において、2個の磁気抵抗素子1406、1410(B、D)は、対象特徴物1418aの幅1424の約1/2から約2倍の間の間隔1522を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔1522は、例えば、幅1424の百分の一のように幅1424の半分よりももっと小さく、又は幅1424の2倍よりも大きい。
いくつかの他の実施形態において、2個の磁気抵抗素子1404、1406(A、B)は、対象特徴物1418aの幅1424の約1/2から約1.5倍の間の間隔1524を有する。いくつかの他の実施形態において、2個の磁気抵抗素子1404、1406(A、B)は、対象特徴物1418aの幅1424の約1/2から約2倍の間の間隔1524を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔1424は、例えば、幅1424の百分の一のように幅1424の半分よりももっと小さく、又は幅1424の2倍よりも大きい。
同様に、いくつかの他の実施形態において、2個の磁気抵抗素子1408、1410(C、D)は、対象特徴物1418aの幅1424の約1/2から約1.5倍の間の間隔1526を有する。いくつかの他の実施形態において、2個の磁気抵抗素子1408、1410(C、D)は、対象特徴物1418aの幅1424の約1/2から約2倍の間の間隔1526を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔1526は、例えば、幅1424の百分の一のように幅1424の半分よりももっと小さく、又は幅1424の2倍よりも大きい。
動作中において、4個の磁気抵抗素子1404、1406、1408、1410(A、B、C、D)は、少なくとも2個の出力信号を生成することができる。以下に示され説明される図面は、4個の磁気抵抗素子1404、1406、1408、1410(A、B、C、D)が少なくとも2個の出力信号を生成し得る様々な方法を表す。
以下の図面は上記の例で用いた間隔を使用する。
2個の信号V1、V2の処理は、以下の図26と合わせて詳細に説明される。しかしながら、ここでは、この配置において、図14、15の対象特徴物1418aが4個の磁気抵抗素子1404、1406、1408、1410(A、B、C、D)の中央にあるときに、2個の信号V1、V2の和V1+V2が(正又は負の)最大の瞬時値をとるというだけで十分である。したがって、和V1+V2は、特徴信号を提供する。
図18を参照すると、図14、15と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、4個の磁気抵抗素子1404、1406、1408、1410(A、B、C、D)は、ブリッジ配置1800内に結合される。
図19を参照すると、図14、15と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、4個の磁気抵抗素子1404、1406、1408、1410(A、B、C、D)は、ブリッジ配置1900内に結合される。
図20を参照すると、図14、15と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、4個の磁気抵抗素子1404、1406、1408、1410(A、B、C、D)は、ブリッジ配置2000内に結合される。
図17−20において様々なブリッジ配置が示されたが、特徴信号及びエッジ信号を生成するために用いられ得る他の同様のブリッジ配置もあり得る。
磁場センサ2100は、幅2124をもつ特徴物、例えば2118aを有する強磁性対象物体2118の動きに応答する。強磁性対象物体2118は、図3〜6のギア322と同一又は同様であってもよく、又は図7〜9のリング磁石702と同一又は同様であってもよい。例えば2118aの特徴物は、図3〜6の例えば322aのギア歯と同一又は同様であってもよく、又は図7〜9のリング磁石702の例えば502aの磁区と同一又は同様であってもよい。
いくつかの他の実施形態において、2個の磁気抵抗素子2104a、2104b(A1、A2)は、2個の磁気抵抗素子2108a、2108b(C1、C2)に対して、例えば強磁性ギアのギア歯又は強磁性リング磁石の磁区などの対象特徴物2118aの幅2124の約1/2から約1.5倍の間の間隔2120を有する。いくつかの実施形態において、2個の磁気抵抗素子2104a、2104b(A1、A2)は、2個の磁気抵抗素子2108a、2108b(C1、C2)に対して、対象特徴物2118aの幅2124の約1/2から約2倍の間の間隔2120を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔2120は、例えば、幅2124の百分の一のように幅2124の半分よりももっと小さく、又は幅2124の2倍よりも大きい。
同様に、いくつかの実施形態において、2個の磁気抵抗素子2106a、2106b(B1、B2)は、2個の磁気抵抗素子2110a、2110b(D1、D2)に対して、例えば強磁性ギアのギア歯又は強磁性リング磁石の磁区などの対象特徴物2118aの幅2124の約1/2から約1.5倍の間の間隔2122を有する。いくつかの実施形態において、2個の磁気抵抗素子2106a、2106b(B1、B2)は、2個の磁気抵抗素子2110a、2110b(D1、D2)に対して、対象特徴物2118aの幅2124の約1/2から約2倍の間の間隔2122を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔2122は、例えば、幅2124の百分の一のように幅2124の半分よりももっと小さく、又は幅2124の2倍よりも大きい。
いくつかの他の実施形態において、2個の磁気抵抗素子2104a、2104b(A1、A2)は、2個の磁気抵抗素子2106a、2106b(B1、B2)に対して、対象特徴物2118aの幅2124の約1/2から約1.5倍の間の間隔2124を有する。いくつかの他の実施形態において、2個の磁気抵抗素子2104a、2104b(A1、A2)は、2個の磁気抵抗素子2106a、2106b(B1、B2)に対して、対象特徴物2118aの幅2124の約1/2から約2倍の間の間隔2124を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔2124は、例えば、幅2124の百分の一のように幅2124の半分よりももっと小さく、又は幅2124の2倍よりも大きい。
同様に、いくつかの他の実施形態において、2個の磁気抵抗素子2108a、2108b(C1、C2)は、2個の磁気抵抗素子2110a、2110b(D1、D2)に対して、対象特徴物2118aの幅2124の約1/2から約1.5倍の間の間隔2126を有する。いくつかの他の実施形態において、2個の磁気抵抗素子2108a、2108b(C1、C2)は、2個の磁気抵抗素子2110a、2110b(D1、D2)に対して、対象特徴物2118aの幅2124の約1/2から約2倍の間の間隔2126を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔2126は、例えば、幅2124の百分の一のように幅2124の半分よりももっと小さく、又は幅2124の2倍よりも大きい。
動作中において、8個の磁気抵抗素子2104a、2104b、2106a、2106b、2108a、2108b、2110a、2110b(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)は、少なくとも2個の出力信号を生成することができる。以下に示され説明される図面は、8個の磁気抵抗素子2104a、2104b、2106a、2106b、2108a、2108b、2110a、2110b(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)が少なくとも2個の出力信号を生成し得る様々な方法を表す。
図22を参照すると、図21と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、磁場センサ2200は、面2202aを有する基板2202を備えることができ、面2202aは、基板2202の2個の平行な主面のうちの一方である。
いくつかの実施形態において、8個の磁気抵抗素子2104a、2104b、2106a、2106b、2108a、2108b、2110a、2110b(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)は、軸2214に沿って強磁性対象物体2118に近接して配置される。
軸2214は、図3〜9の軸308と平行であってもよい。
同様に、いくつかの実施形態において、2個の磁気抵抗素子2106a、2106b(B1、B2)は、2個の磁気抵抗素子2110a、2110b(D1、D2)に対して、例えば強磁性ギアのギア歯又は強磁性リング磁石の磁区などの対象特徴物2118aの幅2124の約1/2から約1.5倍の間の間隔2222を有する。いくつかの実施形態において、2個の磁気抵抗素子2106a、2106b(B1、B2)は、2個の磁気抵抗素子2110a、2110b(D1、D2)に対して、対象特徴物2118aの幅2124の約1/2から約2倍の間の間隔2222を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔2221は、例えば、幅2124の百分の一のように幅2124の半分よりももっと小さく、又は幅2124の2倍よりも大きい。
いくつかの他の実施形態において、2個の磁気抵抗素子2104a、2104b(A1、A2)は、2個の磁気抵抗素子2106a、2106b(B1、B2)に対して、対象特徴物2118aの幅2124の約1/2から約1.5倍の間の間隔2224を有する。いくつかの他の実施形態において、2個の磁気抵抗素子2104a、2104b(A1、A2)は、2個の磁気抵抗素子2106a、2106b(B1、B2)に対して、対象特徴物2118aの幅2124の約1/2から約2倍の間の間隔2224を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔2224は、例えば、幅2124の百分の一のように幅2124の半分よりももっと小さく、又は幅2124の2倍よりも大きい。
同様に、いくつかの他の実施形態において、2個の磁気抵抗素子2108a、2108b(C1、C2)は、2個の磁気抵抗素子2110a、2110b(D1、D2)に対して、対象特徴物2118aの幅2124の約1/2から約1.5倍の間の間隔2226を有する。いくつかの他の実施形態において、2個の磁気抵抗素子2108a、2108b(C1、C2)は、2個の磁気抵抗素子2110a、2110b(D1、D2)に対して、対象特徴物2118aの幅2124の約2倍の間の間隔2226を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔2226は、例えば、幅2124の百分の一のように幅2124の半分よりももっと小さく、又は幅2124の2倍よりも大きい。
動作中において、8個の磁気抵抗素子2104a、2104b、2106a、2106b、2108a、2108b、2110a、2110b(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)は、少なくとも2個の出力信号を生成することができる。以下に示され説明される図面は、8個の磁気抵抗素子2104a、2104b、2106a、2106b、2108a、2108b、2110a、2110b(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)が少なくとも2個の出力信号を生成し得る様々な方法を表す。
図23〜26を参照すると、図21、22の8個の磁気抵抗素子2104a、2104b、2106a、2106b、2108a、2108b、2110a、2110b(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)の4種類の異なる配置が示される。それぞれの配置において、8個の磁気抵抗素子2104a、2104b、2106a、2106b、2108a、2108b、2110a、2110b(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)は、2個の異なるブリッジ回路内に結合される。ブリッジから信号V1、V2を2個の別々の信号として扱う上記のブリッジとは異なり、図23〜26においては、信号V1、V2は、差動信号として扱われ、信号V1、V2の任意の和又は差は差動信号として扱われる。
図23を参照すると、図21、22と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、8個の磁気抵抗素子2104a、2104b、2106a、2106b、2108a、2108b、2110a、2110b(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)は、ブリッジ配置2300a、2300b内に結合される。
2個の差動信号V1、V2の処理は、以下の図27と合わせて詳細に説明される。しかしながら、ここでは、この配置において、図21、22の対象特徴物2118aが8個の磁気抵抗素子2104a、2104b、2106a、2106b、2108a、2108b、2110a、2110b(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)の中央にあるときに、2個の信号V1、V2の和V1+V2が(正又は負の)最大の瞬時値をとるというだけで十分である。したがって、和V1+V2は、特徴信号を提供する。
図24を参照すると、図21、22と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、8個の磁気抵抗素子2104a、2104b、2106a、2106b、2108a、2108b、2110a、2110b(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)は、ブリッジ配置2400a、2400b内に結合される。
2個の差動信号V1、V2の処理は、以下の図27と合わせて詳細に説明される。しかしながら、ここでは、この配置において、図21、22の対象特徴物2118aが8個の磁気抵抗素子2104a、2104b、2106a、2106b、2108a、2108b、2110a、2110b(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)の中央にあるときに、2個の信号V1、V2の和V1+V2が(正又は負の)最大の瞬時値をとるというだけで十分である。したがって、和V1+V2は、特徴信号を提供する。
図25を参照すると、図21、22と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、8個の磁気抵抗素子2104a、2104b、2106a、2106b、2108a、2108b、2110a、2110b(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)は、ブリッジ配置2500a、2500b内に結合される。
2個の差動信号V1、V2の処理は、以下の図27と合わせて詳細に説明される。しかしながら、ここでは、この配置において、図21、22の対象特徴物2118aが8個の磁気抵抗素子2104a、2104b、2106a、2106b、2108a、2108b、2110a、2110b(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)の中央にあるときに、2個の信号V1、V2の和V1+V2が(正又は負の)最大の瞬時値をとるというだけで十分である。したがって、和V1+V2は、特徴信号を提供する。
図26を参照すると、図21、22と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、8個の磁気抵抗素子2104a、2104b、2106a、2106b、2108a、2108b、2110a、2110b(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)は、ブリッジ配置2600a、2600b内に結合される。
2個の差動信号V1、V2の処理は、以下の図27と合わせて詳細に説明される。しかしながら、ここでは、この配置において、図21、22の対象特徴物2118aが8個の磁気抵抗素子2104a、2104b、2106a、2106b、2108a、2108b、2110a、2110b(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)の中央にあるときに、2個の信号V1、V2の和V1+V2が(正又は負の)最大の瞬時値をとるというだけで十分である。したがって、和V1+V2は、特徴信号を提供する。
図23〜26において様々な2個のブリッジ配置が示されたが、特徴信号及びエッジ信号を生成するために用いられ得る他の同様のブリッジ配置もあり得る。
デジタルローパスフィルタ2712は、変換信号を受信するために結合され、ローパスフィルタ信号を生成するように構成される。例えばデジタルノッチフィルタなどの他のデジタルフィルタ2714は、ローパスフィルタ信号を受信するために結合され、ノッチフィルタ信号2714aを生成するように構成され得る。しかしながら、いくつかの他の実施形態においては、デジタルフィルタ2714は、デジタルローパスフィルタであってもよい。
デジタルローパスフィルタ2722は、変換信号を受信するために結合され、ローパスフィルタ信号を生成するように構成される。例えばデジタルノッチフィルタなどの他のデジタルフィルタ2724は、ローパスフィルタ信号を受信するために結合され、ノッチフィルタ信号2724aを生成するように構成され得る。
電子回路2701は、信号2726aとして速度、方向、振動プロセッサ2716へ供給する設定値を保持するように構成される電気的消去再書き込み可能な読み出し専用メモリ(EEPROM)2726を備えることができる。EEPROM2726に記憶された値は、これらに限られないが、静的又は計算された閾値(例えば図28の2810a、2810b、2812a、2812b参照)、アクションが行われたときに決定され得るピークの回数及び谷の値、及びPOSCOMP信号(図28の2806、2808参照)の遷移に関連するエッジカウント値、及び/又は以下で説明されるピーク間の値を特定するために用いられる上記のエッジ及び特徴信号の信号値、を含み得る。いくつかの実施形態において、EEPROM2726は、上記のエッジ信号又は上記の特徴信号のどちらが信号2716aにおいて出力パルスのためにタイミングマーカを提供するのに使用されるかを表す値も記憶し得る。出力パルスは、図28と合わせて以下により詳細に説明される。
2個のツェナーダイオード2734、2736は、出力電流生成器2728をまたいで直列に結合され、静電(ESD)保護を提供する。
図27の速度、方向、振動プロセッサ2716によって生成された信号2716aは、速度、方向、ならびに任意で振動、及び/又は自己テスト結果を様々な異なる方法で1つの信号にエンコードすることができる。いくつかの方法は、例えば、2006年4月11日発行の米国特許第7,026,808号、2014年8月10日発行の米国特許第7,772,838号、2014年1月7日発行の米国特許第8,624,588号において説明され、これらの特許は本出願の譲受人に譲渡され、記載内容の全体が本明細書に援用される。他のフォーマットも可能である。
本特許の主題である様々なコンセプト、構造、及び技術を提供する好ましい実施形態を説明し、これらのコンセプト、構造、及び技術を組み込む他の実施形態が用いられ得ることが明らかとなった。したがって、特許の範囲を記載された実施形態に限定すべきではなく、むしろ以下の特許請求の精神及び範囲によってのみ限定すべきであることが提言される。
Claims (30)
- 対象特徴物幅をもつ強磁性対象物体特徴物を有する強磁性対象物体の動きを検知するための磁場センサであって、
基板と、
前記強磁性対象物体特徴物の動きに応答する第1の信号を生成するための、前記基板上に配置された第1の磁気抵抗素子と、
前記強磁性対象物体特徴物の動きに応答する第2の信号を生成するための、前記基板上に配置された第2の磁気抵抗素子と、
前記第1の信号と前記第2の信号とを合成して、強磁性対象物体特徴物が前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子の中央にあるときに最大値をとる特徴信号を生成するように構成される、前記基板上に配置された第1の合成回路と、
前記第1の信号と前記第2の信号とを合成して、前記第1の磁気抵抗素子が対象特徴物のエッジの一方側にあり前記第2の磁気抵抗素子が前記同じエッジの反対側にあるときに最大値をとるエッジ信号を生成するように構成される、前記基板上に配置された第2の合成回路と、
を含む、磁場センサ。 - 前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子は、前記強磁性対象物体の動きの方向に対する接線に平行なライン上に配置される、
請求項1に記載の磁場センサ。 - 前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子は、前記対象特徴物幅の約1/2から約2倍の間の間隔で配置される、
請求項2に記載の磁場センサ。 - 前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子のそれぞれにおいて磁場を生成するための磁石をさらに含み、前記強磁性対象物体は、前記強磁性対象物体の動きが前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子において前記磁場の変化をもたらすような位置に配置される、
請求項3に記載の磁場センサ。 - 前記強磁性対象物体は、交互のN極及びS極を有するリング磁石を含み、前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子のそれぞれにおいて磁場を生成し、前記強磁性対象物体は、前記強磁性対象物体の動きが前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子において前記磁場の変化をもたらすような位置に配置される、
請求項3に記載の磁場センサ。 - 前記基板上に配置され、前記特徴信号及び前記エッジ信号を受信するために結合され、前記特徴信号と前記エッジ信号との間の位相差の符号を計算して前記強磁性対象物体の動きの方向のインジケーションを生成するように構成される電子回路をさらに含む、
請求項3に記載の磁場センサ。 - 前記基板上に配置され、前記特徴信号及び前記エッジ信号を受信するために結合された電子回路をさらに含み、前記電子回路は、前記エッジ信号を1又は複数の閾値と比較して第1の2値信号を生成するよう動作可能であり、前記特徴信号を他の1又は複数の閾値と比較して第2の2値信号を生成するよう動作可能であり、前記磁場センサによって生成された出力信号は、前記第1の2値信号又は前記第2の2値信号の選択された一方の状態遷移との整合を特定する信号エンコーディングを含む、
請求項3に記載の磁場センサ。 - 前記出力信号は、前記対象物体の前記動きの速度を表すパルスレート、及び、前記第1の2値信号又は前記第2の2値信号の選択された一方の状態遷移に整合するパルスエッジ、を有するパルスを含む、
請求項7に記載の磁場センサ。 - 前記第1の2値信号と前記第2の2値信号との間の相対位相は、前記強磁性対象物体の前記動きの方向を表し、前記パルスは、前記強磁性対象物体の前記動きの方向を表すパルス幅を含む、
請求項8に記載の磁場センサ。 - 前記基板は、第1及び第2の平行な最大面を含み、前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子は、前記基板の前記第1の最大面内又は前記基板の前記第1の最大面上に配置され、前記強磁性対象物体は、第1及び第2の平行な最大面を有し、前記基板の前記第1の最大面は、前記強磁性対象物体の前記第1の最大面に対して実質的に平行である、
請求項1に記載の磁場センサ。 - 前記基板上に配置された第1の抵抗素子と、
前記基板上に配置された第2の抵抗素子と、をさらに含み、
前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子は、前記第1の抵抗素子及び前記第2の抵抗素子とともにフルブリッジ回路内に結合され、前記フルブリッジ回路は、前記第1の信号が生成される第1のノード及び前記第2の信号が生成される第2のノードを有する、
請求項1に記載の磁場センサ。 - 前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子は、前記強磁性対象物体の動きの方向に対する接線に平行なライン上に配置される、
請求項11に記載の磁場センサ。 - 前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子は、前記対象特徴物幅の約1/2から約2倍の間の間隔で配置される、
請求項12に記載の磁場センサ。 - 前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子のそれぞれにおいて磁場を生成するための磁石をさらに含み、前記強磁性対象物体は、前記強磁性対象物体の動きが前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子において前記磁場の変化をもたらすような位置に配置される、
請求項13に記載の磁場センサ。 - 前記強磁性対象物体は、交互のN極及びS極を有するリング磁石を含み、前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子のそれぞれにおいて磁場を生成し、前記強磁性対象物体は、前記強磁性対象物体の動きが前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子において前記磁場の変化をもたらすような位置に配置される、
請求項13に記載の磁場センサ。 - 前記基板上に配置され、前記特徴信号及び前記エッジ信号を受信するために結合され、前記特徴信号と前記エッジ信号との間の位相差の符号を計算して前記強磁性対象物体の動きの方向のインジケーションを生成するように構成される電子回路をさらに含む、
請求項13に記載の磁場センサ。 - 前記基板上に配置され、前記特徴信号及び前記エッジ信号を受信するために結合された電子回路をさらに含み、前記電子回路は、前記エッジ信号を1又は複数の閾値と比較して第1の2値信号を生成するよう動作可能であり、前記特徴信号を他の1又は複数の閾値と比較して第2の2値信号を生成するよう動作可能であり、前記磁場センサによって生成された出力信号は、前記第1の2値信号又は前記第2の2値信号の選択された一方の状態遷移との整合を特定する信号エンコーディングを含む、
請求項13に記載の磁場センサ。 - 前記出力信号は、前記対象物体の前記動きの速度を表すパルスレート、及び、前記第1の2値信号又は前記第2の2値信号の選択された一方の状態遷移に整合するパルスエッジ、を有するパルスを含む、
請求項17に記載の磁場センサ。 - 前記第1の2値信号と前記第2の2値信号との間の相対位相は、前記強磁性対象物体の前記動きの方向を表し、前記パルスは、前記強磁性対象物体の前記動きの方向を表すパルス幅を含む、
請求項18に記載の磁場センサ。 - 前記基板は、第1及び第2の平行な最大面を含み、前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子は、前記基板の前記第1の最大面内又は前記基板の前記第1の最大面上に配置され、前記強磁性対象物体は、第1及び第2の平行な最大面を有し、前記基板の前記第1の最大面は、前記強磁性対象物体の前記第1の最大面に対して実質的に平行である、
請求項11に記載の磁場センサ。 - 前記基板上に配置された第3の磁気抵抗素子と、
前記基板上に配置された第4の磁気抵抗素子と、をさらに含み、
前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子は、前記第3の磁気抵抗素子及び前記第4の磁気抵抗素子とともにフルブリッジ回路内に結合され、前記フルブリッジ回路は、前記第1の信号が生成される第1のノード及び前記第2の信号が生成される第2のノードを有する、
請求項1に記載の磁場センサ。 - 前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子は、前記強磁性対象物体の動きの方向に対する接線に平行な第1のライン上に配置され、前記第3の磁気抵抗素子及び前記第4の磁気抵抗素子は、前記強磁性対象物体から前記第1のラインよりも遠くにある第2のライン上に配置される、
請求項21に記載の磁場センサ。 - 前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子は、前記対象特徴物幅の約1/2から約2倍の間の間隔で配置される、
請求項21に記載の磁場センサ。 - 前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子のそれぞれにおいて磁場を生成するための磁石をさらに含み、前記強磁性対象物体は、前記強磁性対象物体の動きが前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子において前記磁場の変化をもたらすような位置に配置される、
請求項21に記載の磁場センサ。 - 前記強磁性対象物体は、交互のN極及びS極を有するリング磁石を含み、前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子のそれぞれにおいて磁場を生成し、前記強磁性対象物体は、前記強磁性対象物体の動きが前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子において前記磁場の変化をもたらすような位置に配置される、
請求項23に記載の磁場センサ。 - 前記基板上に配置され、前記特徴信号及び前記エッジ信号を受信するために結合され、前記特徴信号と前記エッジ信号との間の位相差の符号を計算して前記強磁性対象物体の動きの方向のインジケーションを生成するように構成される電子回路をさらに含む、
請求項23に記載の磁場センサ。 - 前記基板上に配置され、前記特徴信号及び前記エッジ信号を受信するために結合された電子回路をさらに含み、前記電子回路は、前記エッジ信号を1又は複数の閾値と比較して第1の2値信号を生成するよう動作可能であり、前記特徴信号を他の1又は複数の閾値と比較して第2の2値信号を生成するよう動作可能であり、前記磁場センサによって生成された出力信号は、前記第1の2値信号又は前記第2の2値信号の選択された一方の状態遷移との整合を特定する信号エンコーディングを含む、
請求項23に記載の磁場センサ。 - 前記出力信号は、前記対象物体の前記動きの速度を表すパルスレート、及び、前記第1の2値信号又は前記第2の2値信号の選択された一方の状態遷移に整合するパルスエッジ、を有するパルスを含む、
請求項27に記載の磁場センサ。 - 前記第1の2値信号と前記第2の2値信号との間の相対位相は、前記強磁性対象物体の前記動きの方向を表し、前記パルスは、前記強磁性対象物体の前記動きの方向を表すパルス幅を含む、
請求項28に記載の磁場センサ。 - 前記基板は、第1及び第2の平行な最大面を含み、前記第1の磁気抵抗素子、前記第2の磁気抵抗素子、前記第3の磁気抵抗素子、及び、前記第4の磁気抵抗素子は、前記基板の前記第1の最大面内又は前記基板の前記第1の最大面上に配置され、前記強磁性対象物体は、第1及び第2の平行な最大面を有し、前記基板の前記第1の最大面は、前記強磁性対象物体の前記第1の最大面に対して実質的に平行である、
請求項21に記載の磁場センサ。
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