JP4549202B2

JP4549202B2 - Rotation detection device and bearing with rotation detection device

Info

Publication number: JP4549202B2
Application number: JP2005048271A
Authority: JP
Inventors: 亨高橋
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2025-02-24
Also published as: JP2006234530A

Description

この発明は、磁気センサアレイを用いた回転検出装置であって、各種の機器における回転検出、例えば小型モータの回転制御のための回転検出や、事務機器の位置検出のための回転検出に用いられる回転検出装置、およびその回転検出装置を備えた軸受に関する。 The present invention is a rotation detection device using a magnetic sensor array, and is used for rotation detection in various devices, for example, rotation detection for rotation control of a small motor and rotation detection for position detection of office equipment. The present invention relates to a rotation detection device and a bearing provided with the rotation detection device.

従来、コンパクトで組み立てが容易な利点に着目して、回転センサを転がり軸受に内蔵したものがある。その例を図２５に示す。この例では、転がり軸受５１の回転輪５２に、円周方向に交互に磁極Ｎ，Ｓを持つゴム磁石製の磁気エンコーダ５４を固定し、静止輪５３に例えばホール素子等の磁気センサ５５を配置することで、回転パルス信号や回転方向を得ている。
ところが、上記のように磁気エンコーダ５４を設けた構造では、転がり軸受５１のサイズが小さい小径軸受においては、磁気センサ５５を静止輪５３の外径寸法内に収容することが難しかったり、１回転での回転パルス数を５００以上確保できる程度の高精度な回転角度検出が難しいなどの欠点がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a type in which a rotation sensor is built in a rolling bearing, focusing on the advantage of being compact and easy to assemble. An example is shown in FIG. In this example, a magnetic encoder 54 made of a rubber magnet having magnetic poles N and S alternately in the circumferential direction is fixed to a rotating wheel 52 of a rolling bearing 51, and a magnetic sensor 55 such as a Hall element is disposed on a stationary wheel 53. Thus, the rotation pulse signal and the rotation direction are obtained.
However, in the structure in which the magnetic encoder 54 is provided as described above, it is difficult to accommodate the magnetic sensor 55 within the outer diameter of the stationary ring 53 in a small-diameter bearing having a small size of the rolling bearing 51, or in one rotation. There is a drawback that it is difficult to detect a rotation angle with a high degree of accuracy that can secure the number of rotation pulses of 500 or more.

そこで、小型の機器に組み込み可能で、かつ高精度の回転角度出力が可能な回転角度検出装置として、センサアレイを用いるものが提案されている（例えば特許文献１）。これは、磁気センサ素子を多数並べたセンサアレイを、信号増幅回路、ＡＤ変換回路、およびディジタル信号処理回路と共にセンサチップに集積し、このセンサチップを、回転側部材に配置される磁石ヘッドに対向配置したものである。センサチップと対向配置した磁気ヘッドの発生する磁界分布を、磁気センサアレイによって検出し、その分布から磁石の回転角度を検出するのがこの方法の原理である。
しかし、この構成の場合、半導体回路において、シリコン上に集積された回路素子に特性ばらつきが発生するのは避けられず、磁気センサアレイにおいてもセンサ素子のオフセットばらつきが発生し、角度検出精度の悪化原因となっている。 In view of this, as a rotation angle detection device that can be incorporated into a small device and can output a rotation angle with high accuracy, a device using a sensor array has been proposed (for example, Patent Document 1). This is because a sensor array in which a large number of magnetic sensor elements are arranged is integrated on a sensor chip together with a signal amplification circuit, an AD conversion circuit, and a digital signal processing circuit, and this sensor chip is opposed to a magnet head disposed on a rotation side member. It is arranged. The principle of this method is to detect the magnetic field distribution generated by the magnetic head arranged opposite to the sensor chip by a magnetic sensor array and detect the rotation angle of the magnet from the distribution.
However, in this configuration, it is inevitable that characteristic variations occur in the circuit elements integrated on the silicon in the semiconductor circuit, and offset variations of the sensor elements also occur in the magnetic sensor array, resulting in deterioration in angle detection accuracy. It is the cause.

特許文献１の改良として、上記センサアレイにおける磁気センサ素子を複数平行に配置し、オフセットばらつき量を低減することにより、角度検出精度の悪化低減を図るようにしたものも提案されている（例えば特許文献２）。しかし複数平行に配置しても、残留するオフセットばらつきが角度検出に影響を与えていた。 As an improvement of Patent Document 1, there has been proposed one in which a plurality of magnetic sensor elements in the sensor array are arranged in parallel to reduce the amount of offset variation, thereby reducing the deterioration of angle detection accuracy (for example, Patents). Reference 2). However, even if a plurality of parallel arrangements are made, the remaining offset variation has affected the angle detection.

この他に、磁気センサ素子のオフセットをキャンセルする方法として、素子を並列接続する方法がある。その接続例を図２６に示す。同図の接続例では、２つの素子４５ａ，４５ｂの各２つのドレイン端子Ｄ１，Ｄ２のうち、同じドレイン端子Ｄ１同士、およびＤ２同士をクロスさせて接続している。
シリコンウェハ上に並べて形成される２つの磁気センサ素子４５ａ，４５ｂの間で、それぞれの２つのドレイン電流の大きさは無磁界状態で等しくなるのが理想であるが、製造プロセスによって傾斜成分が発生する。この傾斜成分が、例えば矢印Ａに示す方向に存在するとすると、各磁気センサ素子４５ａ，４５ｂでは、同図に矢印ａ，ｂで示すように右方向に行くほど電流が流れ易くなり、これがオフセット信号の原因となる。上記のドレイン端子同士をクロスさせて接続する方法は、このように２つの素子４５ａ，４５ｂに発生するオフセット電流を互いに相殺させるものである。 In addition, as a method for canceling the offset of the magnetic sensor element, there is a method of connecting the elements in parallel. An example of the connection is shown in FIG. In the connection example shown in the figure, among the two drain terminals D1 and D2 of the two elements 45a and 45b, the same drain terminals D1 and D2 are crossed and connected.
Ideally, the two drain currents should be equal in the absence of a magnetic field between two magnetic sensor elements 45a and 45b formed side by side on a silicon wafer. To do. If this tilt component exists in the direction indicated by the arrow A, for example, in each of the magnetic sensor elements 45a and 45b, the current flows more easily in the right direction as indicated by the arrows a and b in FIG. Cause. The method of crossing and connecting the drain terminals described above cancels offset currents generated in the two elements 45a and 45b in this way.

なお、ピエゾ抵抗効果について研究報告例としては、非特許文献１，２があり、ホール素子における応力影響の低減手法の報告例としては非特許文献３がある。
特開２００３−１４８９９９号公報特開２００４−０３７１３３号公報ヨウゾウ・カンダ(Yozo Kanda)著「シリコンのピエゾ抵抗効果の解析( A Graphical Representation of the Piezoresistance Coefficient in Silicon) 」IEEE トランスエレクトロンディバイス( Trans. Electron Devices) vol ED-29, No.1, Jan 1982. ジェフリー・シー・シューリング（Jefferey C. Suhling)著, 「シリコンのピエゾ抵抗式応力センサ( Silicon Piezoresistive Stress Sensors and Their Application in Electronic Packaging),IEEE センサジャーナル(Sensors Journal), vol.1, No.1, 2001. アール・ステイナ等(R.Steiner, et.al.) 著「連続的スピニングカレントによるホール素子のオフセット低減（“Offset reduction in Hall devices by continuous spinning current method. ）, センサとアクチュエータ( Sensors and Actuators), A66, pp.167-172, 1998. Non-patent documents 1 and 2 are examples of research reports on the piezoresistive effect, and non-patent document 3 is an example of a report on a method for reducing the effect of stress in a Hall element.
JP 2003-148999 A JP 2004-037133 A Yozo Kanda, `` A Graphical Representation of the Piezoresistance Coefficient in Silicon '' IEEE Trans Electron Devices vol ED-29, No.1, Jan 1982. Jefferey C. Suhling, “Silicon Piezoresistive Stress Sensors and Their Application in Electronic Packaging, IEEE Sensors Journal, vol.1, No.1 , 2001. R. Steiner, et.al., “Offset reduction in Hall devices by continuous spinning current method, Sensors and Actuators, A66, pp.167-172, 1998.

しかし、図２６の例のように磁気センサ素子４５ａ，４５ｂを並列接続した構成の場合でも、残留するオフセットばらつきが角度検出精度に悪影響を与えるのを回避できない。特に、使用する磁気センサ素子がネイティブ基板型の場合には、シリコンチップの歪みによって発生するピエゾ抵抗効果が大きく現れるため、センサのオフセットが大きく変化するという問題を有する。 However, even when the magnetic sensor elements 45a and 45b are connected in parallel as in the example of FIG. 26, it cannot be avoided that the remaining offset variation adversely affects the angle detection accuracy. In particular, when the magnetic sensor element to be used is a native substrate type, the piezoresistive effect generated by the distortion of the silicon chip appears greatly, and there is a problem that the offset of the sensor changes greatly.

すなわち、図２７に示すシリコンウェハ４０上に形成されたセンサ素子において、ピエゾ抵抗効果によって発生するオフセットの成分は、主としてセンサ素子に対して４５°方向の抵抗率の変化が原因となる（非特許文献２より）。この場合のピエゾ抵抗効果とは、同図におけるウェハ４０のｘ１方向とＸ２方向の電気抵抗率が、ウェハ４０に負荷される応力状態によって変化する現象である。 That is, in the sensor element formed on the silicon wafer 40 shown in FIG. 27, the offset component generated by the piezoresistive effect is mainly caused by a change in resistivity in the 45 ° direction with respect to the sensor element (non-patent). (From literature 2). The piezoresistance effect in this case is a phenomenon in which the electrical resistivity in the x1 direction and the X2 direction of the wafer 40 in FIG.

図２６の磁気センサ素子の並列接続において、図２８（Ａ）のように、シリコンチップの応力（同図に符合Ｓで示す）による影響は素子４５ａ，４５ｂに対して４５°の方向の電気抵抗率の変化として現れる。このため、２つの素子４５ａ，４５ｂに発生するオフセットは同じ極性となり、この接続ではオフセットが相殺されない。つまり、同図では、右斜め上方向（左斜め下方向）の抵抗率が、これと直交する方向の抵抗率よりも小さくなり、結果として各センサ素子４５ａ，４５ｂの内部に矢印ａ，ｂで示すような電流のアンバランスが生じる。図２８（Ｂ）は、図２８（Ａ）の状態で磁界が印加された状態を示す。この場合のセンサ信号は磁界強度に比例した出力となるが、応力によるオフセットが重畳した信号となっている。 In the parallel connection of the magnetic sensor elements in FIG. 26, as shown in FIG. 28A, the influence of the stress of the silicon chip (indicated by reference numeral S in the figure) is the electric resistance in the direction of 45 ° with respect to the elements 45a and 45b. Appears as a change in rate. For this reason, the offsets generated in the two elements 45a and 45b have the same polarity, and this connection does not cancel the offset. That is, in the figure, the resistivity in the upper right diagonal direction (lower left diagonal direction) is smaller than the resistivity in the direction orthogonal thereto, and as a result, each sensor element 45a, 45b is indicated by arrows a, b. As shown, current imbalance occurs. FIG. 28B shows a state where a magnetic field is applied in the state of FIG. The sensor signal in this case is an output proportional to the magnetic field strength, but is a signal on which an offset due to stress is superimposed.

このような課題を解消するものとして、本出願人は、磁気センサアレイと、この磁気センサアレイに対向して回転する磁石とを組み合わせた回転検出装置において、前記磁気センサアレイの各センサ素子を、十字状に配置され互いに並列に接続された４個で一組のセンサ素子組としたものを先に提案した（特願２００４−３６１７４０号）。
この提案例によると、センサチップに応力が存在する場合に、その影響でセンサ信号が変化してしまうことが、センサ素子毎の影響の相殺によって低減される。
しかし、検出精度の向上、およびシリコンチップ等の半導体チップの利用効率の面で、さらなる改良が望まれる。 In order to solve such a problem, the present applicant, in a rotation detection device that combines a magnetic sensor array and a magnet that rotates to face the magnetic sensor array, each sensor element of the magnetic sensor array, A sensor element set consisting of four sensor elements arranged in a cross shape and connected in parallel to each other was previously proposed (Japanese Patent Application No. 2004-361740).
According to this proposed example, when stress is present in the sensor chip, the change in sensor signal due to the influence is reduced by offsetting the influence of each sensor element.
However, further improvements are desired in terms of improvement in detection accuracy and utilization efficiency of semiconductor chips such as silicon chips.

この発明の目的は、シリコンチップの歪みや製造プロセスのばらつきに起因するオフセット信号に影響されず、角度検出精度を向上させることができる回転検出装置、およびこの回転検出装置を備えた軸受を提供することである。
この発明の他の目的は、センサ素子を密に配置することができて、より一層の検出精度の向上が図れ、また、半導体チップの利用効率を上げることができるようにすることである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a rotation detection device capable of improving angle detection accuracy without being affected by offset signals caused by silicon chip distortion and manufacturing process variations, and a bearing provided with the rotation detection device. That is.
Another object of the present invention is to make it possible to arrange the sensor elements densely, to further improve the detection accuracy, and to improve the utilization efficiency of the semiconductor chip.

この発明の回転検出装置は、磁気センサアレイと、この磁気センサアレイに対向して回転する磁石とを組み合わせた回転検出装置において、前記磁気センサアレイの各センサ素子を、互いに並列に接続された４個で一組のセンサ素子組とし、このセンサ素子組をさらに並列接続してセンサ画素を構成したことを特徴とする。センサ素子組を構成する４個のセンサ素子は、それぞれ異なる方向を向くものとし、例えば、それぞれ縦横の４方向に向けて配置する。
この構成によると、一組のセンサ素子組を構成する４個のセンサ素子がそれぞれ異なる方向に配置されているため、これら４つのセンサ素子では、作用する応力の効果がそれぞれ異なる。そのため、これら４つのセンサ素子を並列に接続してセンサ素子組とすることで、このセンサ素子組から出力される磁気信号から、半導体チップの歪みに起因するセンサ素子のオフセット信号を低減できる。この４個で一組のセンサ素子組をさらに並列接続してセンサ画素とするため、センサ画素を構成する並列接続されたセンサ素子数が増え、そのため前記半導体チップの歪みに起因するセンサ素子のオフセット信号がより一層低減される。そのため、応力や製造プロセスのばらつきの影響がより低減された出力を得ることができる。このようなオフセットばらつきを低減できる効果を持ったセンサ画素をアレイ状に並べることにより、検出した磁界分布信号に重畳するノイズ成分を低減することができて、回転検出装置の角度検出機能が向上し、ロータリエンコーダとしての分解能・精度を向上させることができる。 The rotation detection device of the present invention is a rotation detection device that combines a magnetic sensor array and a magnet that rotates in opposition to the magnetic sensor array, wherein each sensor element of the magnetic sensor array is connected in parallel to each other. One sensor element group is formed, and this sensor element group is further connected in parallel to form a sensor pixel. The four sensor elements constituting the sensor element group are each directed in different directions. For example, the sensor elements are arranged in four vertical and horizontal directions.
According to this configuration, since the four sensor elements constituting one set of sensor element groups are arranged in different directions, these four sensor elements have different effects of acting stress. Therefore, by connecting these four sensor elements in parallel to form a sensor element set, the offset signal of the sensor element due to the distortion of the semiconductor chip can be reduced from the magnetic signal output from the sensor element set. Since these four sensor element groups are further connected in parallel to form sensor pixels, the number of sensor elements connected in parallel constituting the sensor pixel increases, and therefore the sensor element offset due to distortion of the semiconductor chip. The signal is further reduced. Therefore, it is possible to obtain an output in which the influence of stress and manufacturing process variation is further reduced. By arranging sensor pixels that have the effect of reducing such offset variations in an array, noise components superimposed on the detected magnetic field distribution signal can be reduced, and the angle detection function of the rotation detection device is improved. The resolution and accuracy as a rotary encoder can be improved.

この発明において、前記各センサ素子組の４個のセンサ素子を分散して配置しても良い。ここで言う「分散して配置」とは、各センサ素子のドレイン端子を集めずに分散させる配置の意味であり、各センサ素子の全体は、例えば一列や複数列に並んで配置されていても良い。分散配置にすると、センサ素子の配置が制限されず、基板上に無駄な領域ができるだけ少なくなるように、センサ素子を効率良く配置することができる。そのため、センサ画素の配置ピッチを狭めて高密度なセンサアレイを構成し、角度検出精度を向上させることができる。シリコンチップ等の半導体チップの利用効率も上げることができる。 In the present invention, the four sensor elements of each sensor element set may be distributed and arranged. The term “distributed arrangement” as used herein means an arrangement in which the drain terminals of the sensor elements are dispersed without being collected, and the entire sensor elements may be arranged in, for example, a single row or a plurality of rows. good. If the arrangement is distributed, the arrangement of the sensor elements is not limited, and the sensor elements can be efficiently arranged so that a useless area is reduced as much as possible on the substrate. Therefore, the sensor pixel arrangement pitch can be narrowed to form a high-density sensor array, and the angle detection accuracy can be improved. The utilization efficiency of a semiconductor chip such as a silicon chip can also be increased.

各センサ素子組の４個のセンサ素子は十字形に配置しても良い。十字形に配置すると、センサ素子組の４個のセンサ素子の配置が重心対称となるため、半導体チップの応力による歪みや製造プロセスによるばらつきに起因する影響の低減効果を高くできる。 The four sensor elements of each sensor element set may be arranged in a cross shape. When arranged in a cross shape, the arrangement of the four sensor elements of the sensor element group is symmetrical with respect to the center of gravity, so that the effect of reducing the influence caused by the distortion due to the stress of the semiconductor chip and the variation due to the manufacturing process can be enhanced.

センサ素子組の４個のセンサ素子を十字形に配置した場合に、そのセンサ素子組における縦方向に並ぶ２つのセンサ素子、または横方向に並ぶ２つのセンサ素子を互いに近接させて配置してもよい。
センサ素子を十字形に配置した場合に、単純にそのセンサ素子組を配列すると、半導体チップ上のセンサ素子の配置密度が低くなってしまう。しかし、上記のように、縦方向または横方向に並ぶセンサ素子を互いに近接させて配置することで、センサ素子の配置密度を高くすることができる。センサ素子の配置密度が高くなると、センサ画素の配列密度を高くでき、角度検出精度をさらに向上させることができる。 When four sensor elements of a sensor element set are arranged in a cross shape, two sensor elements arranged in the vertical direction or two sensor elements arranged in the horizontal direction in the sensor element set may be arranged close to each other. Good.
If the sensor elements are arranged in a cross shape and the sensor element group is simply arranged, the arrangement density of the sensor elements on the semiconductor chip is lowered. However, as described above, the sensor elements arranged in the vertical direction or the horizontal direction are arranged close to each other, whereby the arrangement density of the sensor elements can be increased. When the arrangement density of the sensor elements is increased, the arrangement density of the sensor pixels can be increased, and the angle detection accuracy can be further improved.

センサ素子組の４個のセンサ素子を十字形に配置した場合に、センサ素子組は千鳥状に配列しても良い。千鳥状に配置することで、隣合うセンサ素子組につき、十字状であっても、一方のセンサ素子組の横方向を向くセンサ素子と他方のセンサ素子組の縦方向を向くセンサ素子とを近接させて配置することができて、センサ素子の配置密度を高めるこができる。これにより、センサ画素の配置ピッチを狭め、角度検出精度をより一層向上させることができる。 When the four sensor elements of the sensor element set are arranged in a cross shape, the sensor element sets may be arranged in a staggered pattern. By arranging them in a staggered manner, adjacent sensor element sets, even if they are cross-shaped, close the sensor elements facing the horizontal direction of one sensor element set and the sensor elements facing the vertical direction of the other sensor element set. The arrangement density of sensor elements can be increased. Thereby, the arrangement pitch of the sensor pixels can be narrowed, and the angle detection accuracy can be further improved.

この発明において、１画素を構成するセンサ素子組の配置を所定方向に対称とし、各画素の前記所定方向の中心座標を同一ライン上に並べても良い。センサ素子をこのように配置することで、センサ画素の中心座標のずれに起因して信号出力に階段状のノイズが重畳するのを回避することができ、さらに角度検出精度を向上させることができる。 In the present invention, the sensor element sets constituting one pixel may be arranged symmetrically in a predetermined direction, and the center coordinates of the pixels in the predetermined direction may be arranged on the same line. By arranging the sensor elements in this way, it is possible to avoid the staircase noise from being superimposed on the signal output due to the shift of the center coordinates of the sensor pixels, and to further improve the angle detection accuracy. .

この発明の回転検出装置付き軸受は、この発明における上記いずれかの構成の回転検出装置を転がり軸受に設けたものである。その場合に、磁石は回転側軌道輪に、上記センサアレイは静止側軌道輪にそれぞれ配置する。
転がり軸受に回転検出装置を一体化することで、軸受使用機器の部品点数、組立工数の削減、およびコンパクト化が図れる。その場合に、回転検出装置は、上記のように小型で高精度な回転角度出力が可能であるため、小径軸受等の軸受においても、満足できる回転角度出力を得ることができる。 The bearing with a rotation detection device of the present invention is a rolling bearing provided with the rotation detection device having any one of the above-described configurations according to the present invention. In that case, the magnet is arranged on the rotating side race and the sensor array is arranged on the stationary side race.
By integrating the rotation detection device with the rolling bearing, the number of parts of the bearing-using device, the number of assembly steps can be reduced, and the size can be reduced. In that case, since the rotation detection device can output the rotation angle with a small size and high accuracy as described above, a satisfactory rotation angle output can be obtained even in a bearing such as a small-diameter bearing.

この発明の回転検出装置は、磁気センサアレイと、この磁気センサアレイに対向して回転する磁石とを組み合わせた回転検出装置において、前記磁気センサアレイの各センサ素子を、それぞれ異なる方向を向き互いに並列に接続された４個で一組のセンサ素子組とし、このセンサ素子組をさらに並列接続してセンサ画素を構成したため、シリコンチップの歪みや製造プロセスのばらつきに起因するオフセット信号に影響されず、角度検出精度を向上させることができる。
この発明の回転検出装置付き軸受は、この発明における回転検出装置を転がり軸受に設けたため、軸受使用機器の部品点数、組立工数の削減、およびコンパクト化が図れる。 The rotation detection device of the present invention is a rotation detection device that combines a magnetic sensor array and a magnet that rotates in opposition to the magnetic sensor array. The sensor elements of the magnetic sensor array are oriented in different directions and are parallel to each other. Since the sensor pixel is configured by further connecting the sensor element sets in parallel to each other, the sensor element set is not affected by the offset signal due to the distortion of the silicon chip or the variation in the manufacturing process. Angle detection accuracy can be improved.
Since the rotation detecting device according to the present invention is provided in the rolling bearing, the bearing with the rotation detecting device of the present invention can reduce the number of parts, the number of assembling steps, and the size of the equipment using the bearing.

この発明の第１の実施形態を図１ないし図１０と共に説明する。図１は、この実施形態の回転検出装置の原理構成を示す。回転側部材１および非回転側部材２は、相対的に回転する回転側および非回転側の部材のことである。この回転検出装置３は、回転側部材１に配置された磁気発生手段である磁石４と、非回転側部材２に配置された磁気センサアレイ５と、この磁気センサアレイ５の出力から磁石４の回転角度を算出する角度算出手段６とを備える。磁気センサアレイ５は、磁石４に対して僅かな隙間を隔てて配置される。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows the principle configuration of the rotation detection device of this embodiment. The rotation side member 1 and the non-rotation side member 2 are the rotation side and non-rotation side members which rotate relatively. The rotation detection device 3 includes a magnet 4 serving as a magnetism generator disposed on the rotation side member 1, a magnetic sensor array 5 disposed on the non-rotation side member 2, and an output of the magnetic sensor array 5. And angle calculation means 6 for calculating the rotation angle. The magnetic sensor array 5 is arranged with a slight gap with respect to the magnet 4.

磁石４は、発生する磁気が回転側部材１の回転中心Ｏの回りの円周方向異方性を有するものであり、永久磁石の単体、あるいは永久磁石と磁性材の複合体からなる。ここでは、磁石４は、１つの永久磁石７を２つの磁性体ヨーク８，８で挟んで一体化したものとされて、概形が二叉のフォーク状とされ、一方の磁性体ヨーク８の一端がＮ磁極、他方の磁性体ヨーク８の一端がＳ磁極となる。磁石４をこのような構造とすることにより、シンプルでかつ堅牢に構成できる。この磁石４は、回転側部材１の回転中心Ｏが磁石４の中心と一致するように回転側部材１に取付けられ、回転側部材１の回転によって上記回転中心Ｏの回りをＮ磁極およびＳ磁極が旋回移動する。 The magnet 4 has generated magnetic anisotropy in the circumferential direction around the rotation center O of the rotary member 1 and is made of a single permanent magnet or a composite of a permanent magnet and a magnetic material. Here, the magnet 4 is formed by integrating a single permanent magnet 7 between two magnetic yokes 8, 8, and has a generally bifurcated fork shape. One end is an N magnetic pole, and the other magnetic material yoke 8 is an S magnetic pole. The magnet 4 having such a structure can be configured simply and robustly. The magnet 4 is attached to the rotation side member 1 so that the rotation center O of the rotation side member 1 coincides with the center of the magnet 4, and the rotation of the rotation side member 1 causes the N magnetic pole and the S magnetic pole around the rotation center O. Turns.

磁気センサアレイ５は磁石４の磁気を検出するセンサであって、回転側部材１の回転中心Ｏの軸方向に向けて磁石４と対向するように、非回転側部材２に配置される。ここでは磁気センサアレイ５は、図２のように一つの半導体チップ９の面上に、仮想の矩形の４辺における各辺に沿って配置される。矩形の中心Ｏ’は、回転側部材１の回転中心Ｏに一致する。 The magnetic sensor array 5 is a sensor that detects the magnetism of the magnet 4, and is disposed on the non-rotating side member 2 so as to face the magnet 4 in the axial direction of the rotation center O of the rotating side member 1. Here, the magnetic sensor array 5 is arranged on the surface of one semiconductor chip 9 as shown in FIG. 2 along each side of four sides of a virtual rectangle. The center O ′ of the rectangle coincides with the rotation center O of the rotation side member 1.

各辺のセンサ列５Ａ〜５Ｄにおける磁気センサ素子は、図４のように４個で１組のセンサ素子組１６とされ、このセンサ素子組１６を、例えば図１０のように２個ずつ縦並び（ｙ方向）に配置して並列接続し、センサ画素１７を構成する。このセンサ画素１７の１列または複数列の配列により、図２のセンサ列５Ａ〜５Ｄが構成される。 The number of magnetic sensor elements in the sensor rows 5A to 5D on each side is four as shown in FIG. 4 to form one sensor element set 16. For example, two sensor element sets 16 are arranged vertically as shown in FIG. The sensor pixels 17 are configured by arranging in parallel in the (y direction). The sensor columns 5A to 5D in FIG. 2 are configured by the arrangement of one or more columns of the sensor pixels 17.

図４において、各センサ素子組１６の４つのセンサ素子５ａ〜５ｄはそれぞれ縦横の４方向に向けて配置され、かつ互いに並列に接続されている。この場合に、各センサ素子５ａ〜５ｄにおける各２つのドレイン端子Ｄ１，Ｄ２のうち、第１（黒丸で示す）のドレイン端子Ｄ１同士、および第２（白丸で示す）のドレイン端子Ｄ２同士がそれぞれ接続される。
このように磁気センサアレイ５が形成された半導体チップ９は、その素子形成面が前記磁石４と対向するように非回転側部材２に取付けられる。半導体チップ９はシリコンチップである。 In FIG. 4, four sensor elements 5a to 5d of each sensor element set 16 are arranged in four vertical and horizontal directions and connected in parallel to each other. In this case, among the two drain terminals D1 and D2 in each of the sensor elements 5a to 5d, the first (shown by black circles) drain terminals D1 and the second (shown by white circles) drain terminals D2 are respectively Connected.
The semiconductor chip 9 on which the magnetic sensor array 5 is formed in this way is attached to the non-rotating side member 2 so that its element formation surface faces the magnet 4. The semiconductor chip 9 is a silicon chip.

図５（Ａ）〜（Ｃ）に、前記磁気センサ素子５ａ〜５ｃの構造を、平面図、断面図、および斜視図で示している。この磁気センサ素子５ａ〜５ｄはＭＡＧＦＥＴ（電界効果トランジスタ型の磁気センサ素子）からなり、ｐ−Ｓｉ基板３２の表層に形成されたソース領域３３とドレイン領域３４の間に酸化膜３５を介してゲート電極３６を形成して構成される。ドレイン領域３４は、互いに離れた２つの領域３４₁，３４₂に分割されていて、それぞれの分割領域３４₁，３４₂ にドレイン端子Ｄ１，Ｄ２が設けられている。
この磁気センサ素子５ａ〜５ｄでは、ソース領域３３からドレイン領域３４に向かって流れる電子ｅ- にローレンツ力が働き、磁界Ｂz の強さに応じて２つのドレイン端子Ｄ１，Ｄ２に流れる電流Ｉ₁，Ｉ₂が変化することから、センサ素子５ａ〜５ｄに印加されている磁界Ｂz の強さを検出する。 5A to 5C show the structure of the magnetic sensor elements 5a to 5c in a plan view, a cross-sectional view, and a perspective view. These magnetic sensor elements 5 a to 5 d are made of MAGFET (field effect transistor type magnetic sensor element), and are gated through an oxide film 35 between a source region 33 and a drain region 34 formed in the surface layer of the p-Si substrate 32. The electrode 36 is formed and configured. The drain region 34 is divided into _two regions 34 ₁ and 34 ₂ separated from each other, and drain terminals D1 and D2 are provided in the respective divided regions 34 ₁ and 34 ₂ .
In these magnetic sensor elements 5a to 5d, Lorentz force acts on electrons e− flowing from the source region 33 toward the drain region 34, and currents I ₁ , D 2 flowing in the two drain terminals D1, D2 according to the strength of the magnetic field Bz. Since I ₂ changes, the intensity of the magnetic field Bz applied to the sensor elements 5a to 5d is detected.

シリコンウェハに形成された半導体回路では、前記のように、その製造プロセスにおける様々な要因によって、素子特性のばらつきが発生することは避けられない。図５のようなセンサ素子５ａ〜５ｄにおいて、ドレイン電流Ｉ₁とＩ₂の大きさが無磁界状態で等しくなるのが理想であるが、実際には素子毎に少しずつオフセット信号として現れている。アレイ状態に並べた多数のセンサ素子の出力を使用して、対向して配置された磁石の磁界分布を求め、その分布から回転角度を計算する手法の場合、個々の素子が発生するオフセット信号は磁界分布におけるノイズとなって角度検出精度を悪化させる。
このようなオフセット信号のうち、センサチップの応力に起因するオフセット信号による角度検出精度の悪化が、図４に示したように、縦横に向く４個のセンサ素子５ａ〜５ｄを並列接続してセンサ組１６とすることで、後述のように防止される。 As described above, in the semiconductor circuit formed on the silicon wafer, it is inevitable that the element characteristics vary due to various factors in the manufacturing process. In the sensor elements 5a to 5d as shown in FIG. 5, it is ideal that the drain currents I ₁ and I ₂ are equal in the absence of a magnetic field, but actually, each element appears as an offset signal little by little. . In the method of calculating the magnetic field distribution of magnets arranged facing each other using the outputs of a large number of sensor elements arranged in an array state and calculating the rotation angle from the distribution, the offset signal generated by each element is Angle detection accuracy deteriorates due to noise in the magnetic field distribution.
Among such offset signals, the deterioration of the angle detection accuracy due to the offset signal due to the stress of the sensor chip is caused by connecting the four sensor elements 5a to 5d which are vertically and horizontally connected in parallel as shown in FIG. By using the set 16, it is prevented as described later.

図１，図２における角度算出手段６は集積回路からなり、半導体チップ９上に、磁気センサアレイ５と共に集積されている。角度算出手段６は、磁気センサアレイ５の矩形配置の内部に配置される。これにより、磁気センサアレイ５および角度算出手段６をコンパクトに配置することができる。 The angle calculation means 6 in FIGS. 1 and 2 comprises an integrated circuit, and is integrated with the magnetic sensor array 5 on the semiconductor chip 9. The angle calculation means 6 is arranged inside the rectangular arrangement of the magnetic sensor array 5. Thereby, the magnetic sensor array 5 and the angle calculation means 6 can be arrange | positioned compactly.

図３は、角度算出手段６からアブソリュート出力を得るものとした場合の、上記半導体チップ９上での回路の概念構成例を示す。各センサ列５Ａ〜５Ｄには、センサ素子組１６の配列のほかに、センサ列５Ａ〜５Ｄの出力を増幅する増幅部１１がそれぞれ含まれる。また、各センサ列５Ａ〜５Ｄと角度算出手段６との間には、各増幅部１１で増幅されたアナログ出力をディジタル化するＡ／Ｄ変換部１２がそれぞれ配置される。角度算出手段６は、前記各Ａ／Ｄ変換部１２のディジタル出力からノイズを除去する空間フィルタ部１３と、この空間フィルタ部１３の出力から磁界分布のゼロクロスを検出するゼロ検出部１４と、このゼロ検出部１４の出力から磁石４の回転角度を算出する角度算出部１５とを有する。前記空間フィルタ部１３は、磁気センサアレイ５の出力に対してディジタルフィルタを掛けることでセンサばらつきによるノイズを低減する機能を有するものであり、例えばくし形フィルタが用いられる。 FIG. 3 shows an example of a conceptual configuration of a circuit on the semiconductor chip 9 when an absolute output is obtained from the angle calculation means 6. Each of the sensor arrays 5A to 5D includes an amplifying unit 11 that amplifies the outputs of the sensor arrays 5A to 5D in addition to the arrangement of the sensor element sets 16. An A / D conversion unit 12 that digitizes the analog output amplified by each amplification unit 11 is arranged between each of the sensor arrays 5A to 5D and the angle calculation unit 6. The angle calculation means 6 includes a spatial filter unit 13 that removes noise from the digital output of each A / D conversion unit 12, a zero detection unit 14 that detects a zero cross in the magnetic field distribution from the output of the spatial filter unit 13, and And an angle calculation unit 15 that calculates the rotation angle of the magnet 4 from the output of the zero detection unit 14. The spatial filter unit 13 has a function of reducing noise due to sensor variations by applying a digital filter to the output of the magnetic sensor array 5, and for example, a comb filter is used.

図６および図７は、角度算出部１５による角度算出処理の説明図である。図６（Ａ）〜（Ｄ）は、回転側部材１が回転している時の磁気センサアレイ５の各センサ列５Ａ〜５Ｄによる出力波形図を示し、それらの横軸は各センサ列５Ａ〜５Ｄにおけるセンサ素子組１６を、縦軸は検出磁界の強度をそれぞれ示す。
いま、図７に示す位置Ｘ１とＸ２に磁気センサアレイ５の検出磁界のＮ磁極とＳ磁極の境界であるゼロクロス位置があるとする。この状態で、磁気センサアレイ５の各センサ列５Ａ〜５Ｄの出力が、図６（Ａ）〜（Ｄ）に示す信号波形となる。したがって、ゼロクロス位置Ｘ１，Ｘ２は、センサ列５Ａ，５Ｃの出力からゼロ付近のデータを使って直線近似することで算出できる。
角度計算は、次式（１）で行うことができる。
θ＝ｔａｎ-1（２Ｌ／ｂ） ……（１）
ここで、θは、磁石４の回転角度θを絶対角度（アブソリュート値）で示した値である。２Ｌは、矩形に並べられる各磁気センサアレイ５の１辺の長さである。ｂは、ゼロクロス位置Ｘ１，Ｘ２間の横方向長さである。
ゼロクロス位置Ｘ１，Ｘ２がセンサ列５Ｂ，５Ｄにある場合には、それらの出力から得られるゼロクロス位置データにより、上記と同様にして回転角度θが算出される。 6 and 7 are explanatory diagrams of angle calculation processing by the angle calculation unit 15. 6 (A) to 6 (D) show output waveform diagrams of the sensor arrays 5A to 5D of the magnetic sensor array 5 when the rotation-side member 1 is rotating, and the horizontal axes thereof represent the sensor arrays 5A to 5D. The sensor element set 16 in 5D and the vertical axis indicate the intensity of the detected magnetic field.
Now, suppose that there is a zero-cross position that is a boundary between the N magnetic pole and the S magnetic pole of the magnetic field detected by the magnetic sensor array 5 at positions X1 and X2 shown in FIG. In this state, the outputs of the sensor rows 5A to 5D of the magnetic sensor array 5 have the signal waveforms shown in FIGS. Therefore, the zero cross positions X1 and X2 can be calculated by linearly approximating data near zero from the outputs of the sensor rows 5A and 5C.
The angle calculation can be performed by the following equation (1).
θ = tan −1 (2 L / b) (1)
Here, θ is a value indicating the rotation angle θ of the magnet 4 as an absolute angle (absolute value). 2L is the length of one side of each magnetic sensor array 5 arranged in a rectangle. b is the lateral length between the zero-cross positions X1 and X2.
When the zero cross positions X1 and X2 are in the sensor rows 5B and 5D, the rotation angle θ is calculated in the same manner as described above based on the zero cross position data obtained from the outputs.

ここでは、磁気センサアレイ５におけるセンサ素子組１６を構成する４つの磁気センサ素子５ａ〜５ｄは、図４のように並列接続される。このため、図８（Ａ）のように矢印Ｓで示す方向に半導体チップ９に応力が掛かって抵抗率にアンバランスが発生している場合などにおいて、応力の影響を低減することができる。すなわち、４つのセンサ素子５ａ〜５ｄをそれぞれ縦横の４方向に向けて配置したため、各センサ素子５ａ〜５ｄは、互いに９０°ずれた向きとなる。この互いに９０°ずれた向きのセンサ素子５ａ〜５ｄでは、応力の効果が逆になる。そのため、上記のように４つのセンサ素子５ａ〜５ｄをそれぞれ縦横の４方向に向けて配置し、かつ互いに並列に接続してセンサ素子組１６とすることで、磁気センサアレイ５から出力される磁気信号から、半導体チップ９の歪みに起因するセンサ素子５ａ〜５ｄのオフセット信号を低減できる。 Here, the four magnetic sensor elements 5a to 5d constituting the sensor element set 16 in the magnetic sensor array 5 are connected in parallel as shown in FIG. For this reason, when the stress is applied to the semiconductor chip 9 in the direction indicated by the arrow S as shown in FIG. 8A and the resistivity is unbalanced, the influence of the stress can be reduced. That is, since the four sensor elements 5a to 5d are arranged in four vertical and horizontal directions, the sensor elements 5a to 5d are oriented at 90 ° from each other. In the sensor elements 5a to 5d in the direction shifted by 90 ° from each other, the effect of stress is reversed. For this reason, as described above, the four sensor elements 5a to 5d are arranged in four vertical and horizontal directions and connected in parallel to each other to form a sensor element set 16, so that the magnetism output from the magnetic sensor array 5 can be obtained. From the signal, the offset signals of the sensor elements 5a to 5d due to the distortion of the semiconductor chip 9 can be reduced.

このセンサ素子組１６は、さらに並列接続して図１０のようにセンサ画素１７とするため、センサ画素１７を構成する並列接続されたセンサ素子数５ａ〜５ｄの個数が増え、その個数が８個となっている。そのため、前記半導体チップの歪みに起因するセンサ素子５ａ〜５ｄのオフセット信号がより一層低減される。 Since the sensor element set 16 is further connected in parallel to form the sensor pixel 17 as shown in FIG. 10, the number of sensor elements 5a to 5d connected in parallel constituting the sensor pixel 17 is increased, and the number thereof is eight. It has become. Therefore, the offset signals of the sensor elements 5a to 5d due to the distortion of the semiconductor chip are further reduced.

図８（Ａ）の状態で図８（Ｂ）のように、さらに磁界Ｂz が印加された場合、各センサ素子５ａ〜５ｄによる磁界信号が互いに加算されるが、応力によるオフセット信号は互いに相殺されることになり、センサ素子組１６から出力されるセンサ信号からオフセット信号を低減できる。 When the magnetic field Bz is further applied as shown in FIG. 8B in the state of FIG. 8A, the magnetic field signals from the sensor elements 5a to 5d are added to each other, but the offset signals due to stress cancel each other. Thus, the offset signal can be reduced from the sensor signal output from the sensor element set 16.

なお、上記センサ素子組１６を構成する４つの磁気センサ素子５ａ〜５ｄにおいて、図９のように接続を入れ替えた場合には、磁界信号が相殺されて、応力によるオフセット信号だけが出力されることになる。同図の接続形態は、縦方向のセンサ素子５ａ，５ｂの第１のドレイン端子Ｄ１と、横方向のセンサ素子５ｃ，５ｄの第２のドレイン端子Ｄ２とを接続した形態である。この接続形態の場合、センサ素子組１６から応力信号が出力されることになり、磁気センサアレイ５を応力センサとして機能させることができる。
また、磁気センサアレイ５として、１つの半導体チップ９の上に、図８の接続形態のセンサ素子組１６からなる磁気センサアレイ５と、図９の接続形態のセンサ素子組１６からなる磁気センサアレイ５とを並設するか、接続方法を切替可能として、いずれか一方の出力だけを選択使用することにより、回転センサと応力センサとに切替え使用するようにしても良い。 In the four magnetic sensor elements 5a to 5d constituting the sensor element set 16, when the connections are switched as shown in FIG. 9, the magnetic field signal is canceled and only the offset signal due to stress is output. become. The connection form in the figure is a form in which the first drain terminals D1 of the vertical sensor elements 5a and 5b are connected to the second drain terminals D2 of the horizontal sensor elements 5c and 5d. In the case of this connection form, a stress signal is output from the sensor element set 16, and the magnetic sensor array 5 can function as a stress sensor.
Further, as the magnetic sensor array 5, on one semiconductor chip 9, the magnetic sensor array 5 including the sensor element set 16 having the connection form shown in FIG. 8 and the magnetic sensor array including the sensor element set 16 having the connection form shown in FIG. 5 may be arranged side by side or the connection method may be switched, and only one of the outputs may be selectively used to switch between the rotation sensor and the stress sensor.

このように、この回転検出装置３によると、磁気センサアレイ５の各センサ素子を、４個で一組のセンサ素子組１６とし、各組のセンサ素子組１６の４つのセンサ素子５ａ〜５ｄはそれぞれ縦横の４方向に向けて配置し、かつ互いに並列に接続している。また、センサ素子組１６を２組ずつ並列接続し、合計８個のセンサ素子５ａ〜５ｄでセンサ画素１７を構成している。そのため、磁気センサアレイ５から出力される磁気信号から、シリコンチップの歪みに起因するセンサ素子５ａ〜５ｄのオフセット信号を低減できる。その結果、回転検出装置３の角度検出精度が向上し、ロータリエンコーダとしての分解能・精度を向上させることができる。
また、上記オフセット信号の低減処置として、センサ素子５ａ〜５ｄの製造プロセスの変更を必要としないので、コスト増を招くこともない。 As described above, according to the rotation detection device 3, four sensor elements of the magnetic sensor array 5 are made into one sensor element set 16, and the four sensor elements 5 a to 5 d of each sensor element set 16 are They are arranged in four vertical and horizontal directions and connected in parallel to each other. Two sensor element groups 16 are connected in parallel, and a total of eight sensor elements 5a to 5d constitute a sensor pixel 17. Therefore, the offset signals of the sensor elements 5a to 5d caused by the distortion of the silicon chip can be reduced from the magnetic signal output from the magnetic sensor array 5. As a result, the angle detection accuracy of the rotation detection device 3 is improved, and the resolution and accuracy as a rotary encoder can be improved.
In addition, as a measure for reducing the offset signal, it is not necessary to change the manufacturing process of the sensor elements 5a to 5d, so that the cost is not increased.

また、この実施形態では、各センサ素子組１６の４個のセンサ素子５ａ〜５ｄを、十字形に配置しているので、センサ素子５ａ〜５ｄ間を接続する接続配線のパターンが短く、かつ簡素にできる。 Further, in this embodiment, since the four sensor elements 5a to 5d of each sensor element set 16 are arranged in a cross shape, the pattern of the connection wiring connecting the sensor elements 5a to 5d is short and simple. Can be.

なお、上記実施形態では、センサ素子組１６を構成する４つの上記センサ素子５ａ〜５ｄを十字状に配置した例を示したが、接続形態が同じであれば、４つの磁気センサ素子５ａ〜５ｄの配列は十字状にこだわる必要はない。例えば図１１のように縦向きとした２つのセンサ素子５ａ，５ｂに対して、横向きとした他の２つのセンサ素子５ｃ，５ｄを縦に並べて配列している。図１１（Ａ）は応力が掛かった状態を示し、図１１（Ｂ）は応力の掛かった状態で磁界Ｂz が印加された状態を示す。センサ素子５ａ〜５ｄ間の接続は、図示を省略している。 In the above embodiment, the example in which the four sensor elements 5a to 5d constituting the sensor element set 16 are arranged in a cross shape is shown. However, if the connection form is the same, the four magnetic sensor elements 5a to 5d are used. There is no need to stick to the cross shape. For example, as shown in FIG. 11, two sensor elements 5c and 5d that are horizontally oriented are arranged side by side with respect to two sensor elements 5a and 5b that are vertically oriented. FIG. 11A shows a state where stress is applied, and FIG. 11B shows a state where the magnetic field Bz is applied in a state where stress is applied. The connection between the sensor elements 5a to 5d is not shown.

このように、各センサ素子組１６の４個のセンサ素子５ａ〜５ｄを分散して配置する場合には、センサ素子５ａ〜５ｄの配置が制限されないことから、基板上に無駄な領域ができだけ少なくなるように、センサ素子５ａ〜５ｄを効率良く配置することができる。 As described above, when the four sensor elements 5a to 5d of each sensor element set 16 are arranged in a distributed manner, the arrangement of the sensor elements 5a to 5d is not limited, so that only a useless area is created on the substrate. The sensor elements 5a to 5d can be efficiently arranged so as to decrease.

図１２は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、磁気センサアレイ５の各センサ素子５ａ〜５ｄを、互いに並列に接続された４個で一組のセンサ素子組１６とすると共に、このセンサ素子組１６をさらに並列接続して１つのセンサ画素１７とし、このセンサ画素１７を一方向（ｘ方向）に並べて磁気センサアレイ５としたものである。ここでは、センサ素子組１６として、図１１と共に前述したように、４個のセンサ素子５ａ〜５ｄを縦並び（ｙ方向）に分散して配置したものが用いられる。そのセンサ素子組１６の２つを素子の並び方向である縦方向（ｙ方向）に並べて１つのセンサ画素１７が構成されている。図１２では、図を簡略化するために、４つのセンサ画素１７を並べて磁気センサアレイ５とした例を示しているが、実際にはさらに多数のセンサ画素１７を並べて磁気センサアレイ５が構成される。
回転検出装置における他の構成は先の実施形態の場合と同じであり、ここではその説明を省略する。 FIG. 12 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, each of the sensor elements 5a to 5d of the magnetic sensor array 5 is a set of four sensor elements 16 connected in parallel to each other, and this sensor element set 16 is further connected in parallel to 1 The sensor pixels 17 are arranged in one direction (x direction) to form the magnetic sensor array 5. Here, as the sensor element set 16, as described above with reference to FIG. 11, four sensor elements 5 a to 5 d are arranged in a vertical arrangement (y direction). Two sensor element groups 16 are arranged in the vertical direction (y direction), which is the element arrangement direction, to form one sensor pixel 17. FIG. 12 shows an example in which four sensor pixels 17 are arranged to form a magnetic sensor array 5 in order to simplify the drawing, but actually, the magnetic sensor array 5 is configured by arranging a larger number of sensor pixels 17. The
Other configurations in the rotation detection device are the same as those in the previous embodiment, and the description thereof is omitted here.

この実施形態の場合、磁気センサアレイ５の長手方向（ｘ方向）に並ぶセンサ画素１７の配置間隔は、センサ素子１個分の間隔Ｓとなる。第１の実施形態の場合は、図１０のように、磁気センサアレイ５の長手方向（ｘ方向）に並ぶセンサ画素１７の配置間隔は、センサ素子３個分の間隔３Ｓとなるため、図１２の実施形態では、センサ画素１７を密に配列できる。また、各センサ画素１７の中心座標は符号ｃで示す位置となり、左右に略対称となる。 In the case of this embodiment, the arrangement interval of the sensor pixels 17 arranged in the longitudinal direction (x direction) of the magnetic sensor array 5 is the interval S for one sensor element. In the case of the first embodiment, as shown in FIG. 10, the arrangement interval of the sensor pixels 17 arranged in the longitudinal direction (x direction) of the magnetic sensor array 5 is an interval 3S corresponding to three sensor elements. In the embodiment, the sensor pixels 17 can be densely arranged. In addition, the center coordinates of each sensor pixel 17 are at the position indicated by reference sign c, and are substantially symmetrical left and right.

この実施形態においても、磁気センサアレイ５を構成する各センサ素子５ａ〜５ｄを、それぞれ縦横の４方向に向けた配置として並列接続し、かつその並列接続された４個のセンサ素子５ａ〜５ｄで構成されるセンサ素子組１６を２個並列に接続し、センサ画素１７としているので、センサ画素１７を構成する並列素子数を増やして角度検出精度を向上させることができる。すなわち、並列接続された８つのセンサ素子で１つのセンサ画素１７が構成されるので、これら８つのセンサ素子の合計出力をセンサ画素１７の中心座標ｃでの出力として処理することができ、シリコンチップの応力による歪みや製造プロセスによるばらつきに起因する影響が低減された出力を得ることができる。また、８つのセンサ素子を、配置密度を十分に保ったまま並列接続できるので、シリコンチップの利用効率も上げることができる。 Also in this embodiment, the sensor elements 5a to 5d constituting the magnetic sensor array 5 are connected in parallel as arrangements oriented in four vertical and horizontal directions, respectively, and the four sensor elements 5a to 5d connected in parallel are used. Since the two sensor element groups 16 to be configured are connected in parallel to form the sensor pixel 17, the number of parallel elements constituting the sensor pixel 17 can be increased to improve the angle detection accuracy. That is, since one sensor pixel 17 is composed of eight sensor elements connected in parallel, the total output of these eight sensor elements can be processed as an output at the center coordinate c of the sensor pixel 17, and the silicon chip It is possible to obtain an output in which the influence caused by the distortion due to the stress and the variation due to the manufacturing process is reduced. In addition, since the eight sensor elements can be connected in parallel while maintaining a sufficient arrangement density, the utilization efficiency of the silicon chip can be increased.

なお、図１２の実施形態では、センサ素子組１６が分散配置されたセンサ素子５ａ〜５ｄからなるので、４つのセンサ素子５ａ〜５ｄの配置が重心対称でなく、シリコンチップの応力による歪みや製造プロセスによるばらつきに起因する影響の低減効果が十分ではない。これに対して、第１の実施形態は、図４あるいは図１０に示すように、センサ素子組１６の４つのセンサ素子５ａ〜５ｄの配置が重心対称となる十字配置であるため、シリコンチップの応力による歪みや製造プロセスによるばらつきに起因する影響の低減効果を高くできる。しかし、十字配置であるため、図１０のようにその十字状配置のセンサ素子組１６を単に配列すると、上記のようにセンサ素子の３つ分の幅３Ｓが必要となり、センサ素子５ａ〜５ｄの配置密度が低く、またシリコンチップの利用効率も低い。 In the embodiment of FIG. 12, since the sensor element set 16 is composed of sensor elements 5a to 5d distributed, the arrangement of the four sensor elements 5a to 5d is not symmetric with respect to the center of gravity. The effect of reducing the influence caused by process variations is not sufficient. In contrast, in the first embodiment, as shown in FIG. 4 or FIG. 10, the four sensor elements 5 a to 5 d of the sensor element set 16 are arranged in a cross shape in which the center of gravity is symmetrical. The effect of reducing the influence caused by strain due to stress and variations due to the manufacturing process can be increased. However, because of the cross arrangement, if the sensor element set 16 having the cross arrangement is simply arranged as shown in FIG. 10, a width 3S corresponding to three sensor elements is required as described above, and the sensor elements 5a to 5d The arrangement density is low, and the utilization efficiency of silicon chips is low.

このため、十字配置のセンサ素子組１６を用いながら、センサ素子５ａ〜５ｄの配置密度を高くできる実施形態を種々案出した。以下は、そのような各実施形態について説明する。 For this reason, various embodiments have been devised that can increase the arrangement density of the sensor elements 5a to 5d while using the sensor element set 16 in the cross arrangement. The following describes each such embodiment.

図１３は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態では、図１０に示す第１の実施形態において、各センサ画素１７を構成する十字配置のセンサ素子組１６を千鳥状に配置したものである。すなわち、この場合、隣り合うセンサ画素１７，１７は、縦方向（ｙ方向）にセンサ素子１．５個分だけ互いにずれた位置とされ、センサ画素１７の並び方向（ｘ方向）の配置間隔は、センサ素子２個分の間隔２Ｓとされている。その他の構成は第１の実施形態と同じである。 FIG. 13 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, in the first embodiment shown in FIG. 10, the sensor element sets 16 in a cross arrangement constituting each sensor pixel 17 are arranged in a staggered manner. That is, in this case, the adjacent sensor pixels 17 and 17 are shifted from each other by 1.5 sensor elements in the vertical direction (y direction), and the arrangement interval of the sensor pixels 17 in the arrangement direction (x direction) is The interval is 2S for two sensor elements. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

この実施形態のように、センサ画素１７を構成する十字配置のセンサ素子組１６を千鳥状に配置して磁気センサアレイ５を構成した場合、十字配置のセンサ素子組１６における４隅に分散した周辺部位を、隣のセンサ素子組１６の配置に利用でき、十字配置のセンサ素子組１６を用いながら、センサ素子の配置密度を確保できる。 When the magnetic sensor array 5 is configured by arranging the cross-shaped sensor element sets 16 constituting the sensor pixel 17 in a zigzag manner as in this embodiment, the periphery dispersed in the four corners of the cross-shaped sensor element set 16 The part can be used for the arrangement of the adjacent sensor element set 16, and the arrangement density of the sensor elements can be secured while using the cross-placed sensor element set 16.

図１４は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態も、図１０等に示す第１の実施形態において、各センサ画素１７を構成する十字配置のセンサ素子組１６を千鳥状に配置したものである。この場合、１つのセンサ画素１７を構成する２つの十字配置のセンサ素子組１６，１６の縦並び配置において、センサ素子１個分の間隔を設けている。また、この間隔に、両隣りのセンサ画素１７を構成する十字配置のセンサ素子組１６の一部が入るように、これら両隣りのセンサ画素１７が隣接している。
これにより、センサ画素１７の並び方向（ｘ方向）の配置間隔を、センサ素子１．５個分の間隔１．５Ｓとすることができる。 FIG. 14 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment as well, in the first embodiment shown in FIG. 10 and the like, the sensor element sets 16 in a cross arrangement constituting each sensor pixel 17 are arranged in a staggered manner. In this case, an interval corresponding to one sensor element is provided in the vertical arrangement of the two cross-shaped sensor element sets 16, 16 constituting one sensor pixel 17. In addition, the sensor pixels 17 on both sides are adjacent to each other so that a part of the cross-shaped sensor element set 16 constituting the sensor pixels 17 on both sides is included in this interval.
Thereby, the arrangement interval in the arrangement direction (x direction) of the sensor pixels 17 can be set to an interval 1.5S corresponding to 1.5 sensor elements.

なお、図１３および図１４の各実施形態では、各センサ画素１７の中心座標ｃは隣接するセンサ画素１７，１７間で縦方向（ｙ方向）にずれてしまう。このため、検出する磁界信号のｙ方向分布状態によっては、図１５に示すように、信号出力に階段状のノイズが重畳する場合がある。したがって、このようなノイズを避けるためには、各センサ画素１７の中心座標ｃが、センサ画素１７の並び方向（ｘ方向）において同一ライン上に並ぶようにセンサ素子を配置するのが好ましい。 13 and 14, the center coordinate c of each sensor pixel 17 is shifted in the vertical direction (y direction) between the adjacent sensor pixels 17 and 17. For this reason, depending on the y-direction distribution state of the magnetic field signal to be detected, staircase noise may be superimposed on the signal output as shown in FIG. Therefore, in order to avoid such noise, it is preferable to arrange the sensor elements so that the center coordinates c of the sensor pixels 17 are aligned on the same line in the alignment direction (x direction) of the sensor pixels 17.

図１６は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図１３の実施形態において、隣接するセンサ画素１７，１７の中心座標ｃが、センサ画素１７の並び方向（ｘ方向）において同一ライン上に並ぶようにセンサ素子を配置したものである。具体的には、図１３の実施形態において、２つのセンサ素子組１６，１６を隙間無く縦に並べて構成される１つのセンサ画素１７の左右（ｘ方向）に隣接する他のセンサ画素１７では、そのセンサ画素１７を構成する２つのセンサ素子組１６，１６の縦方向（ｙ方向）の間隔を、センサ素子略３個分としている。 FIG. 16 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, the sensor elements are arranged so that the center coordinates c of the adjacent sensor pixels 17 and 17 are arranged on the same line in the arrangement direction (x direction) of the sensor pixels 17 in the embodiment of FIG. is there. Specifically, in the embodiment of FIG. 13, in the other sensor pixels 17 adjacent to the left and right (x direction) of one sensor pixel 17 configured by vertically arranging two sensor element sets 16, 16, The distance between the two sensor element sets 16 and 16 constituting the sensor pixel 17 in the vertical direction (y direction) is about three sensor elements.

センサ素子をこのように配置することで、センサ画素１７の並び方向（ｘ方向）の配置ピッチを変えることなく、センサ画素１７の中心座標ｃの縦方向（ｙ方向）へのずれを無くすことができ、信号出力に階段状のノイズが重畳するのを回避することができる。 By arranging the sensor elements in this way, the shift of the center coordinates c of the sensor pixels 17 in the vertical direction (y direction) can be eliminated without changing the arrangement pitch of the sensor pixels 17 in the arrangement direction (x direction). It is possible to avoid staircase noise from being superimposed on the signal output.

図１７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図１４の実施形態において、隣接するセンサ画素１７，１７の中心座標ｃが、センサ画素１７の並び方向（ｘ方向）において同一ライン上に並ぶようにセンサ素子を配置したものである。具体的には、図１４の実施形態において、１つのセンサ画素１７を挟んで隣接する２つのセンサ画素１７，１７における２つのセンサ素子組１６，１６の縦方向（ｙ方向）の間隔をセンサ素子略４個分とすると共に、これら２つのセンサ画素１７に挟まれるセンサ画素１７を構成する２つのセンサ素子組１６，１６を縦方向（ｙ方向）に隙間無く並べている。 FIG. 17 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, sensor elements are arranged so that the center coordinates c of adjacent sensor pixels 17 and 17 are aligned on the same line in the alignment direction (x direction) of the sensor pixels 17 in the embodiment of FIG. is there. Specifically, in the embodiment of FIG. 14, the distance between the two sensor element groups 16 and 16 in the two adjacent sensor pixels 17 and 17 across the one sensor pixel 17 is defined as the sensor element. In addition to approximately four pieces, the two sensor element sets 16 and 16 constituting the sensor pixel 17 sandwiched between the two sensor pixels 17 are arranged in the vertical direction (y direction) without a gap.

この場合も、センサ画素１７の並び方向（ｘ方向）の配置ピッチを変えることなく、センサ画素１７の中心座標ｃの縦方向（ｙ方向）へのずれを無くすことができ、信号出力に階段状のノイズが重畳するのを回避することができる。 Also in this case, the shift of the center coordinates c of the sensor pixels 17 in the vertical direction (y direction) can be eliminated without changing the arrangement pitch of the sensor pixels 17 in the arrangement direction (x direction), and the signal output is stepped. Can be avoided.

なお、図１６や図１７の実施形態では、ｙ方向全体の寸法が若干増加することになるので、センサ画素１７の配置ピッチ（ｘ方向の間隔）を狭めることを優先する場合に採用するのが好ましい。 In the embodiment shown in FIGS. 16 and 17, the overall dimension in the y direction is slightly increased. Therefore, it is used when priority is given to reducing the arrangement pitch (interval in the x direction) of the sensor pixels 17. preferable.

図１８および図１９は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図１０等に示す第１の実施形態において、センサ画素１７を構成する２つの十字配置のセンサ素子組１６として、図１８に示すように、２つのセンサ素子５ｃ，５ｃを横方向（ｘ方向）に近接させて配置したものを用いている。 18 and 19 show still another embodiment of the present invention. In this embodiment, in the first embodiment shown in FIG. 10 and the like, two sensor elements 5c and 5c are arranged horizontally as shown in FIG. Those arranged close to the direction (x direction) are used.

この場合、センサ画素１７の並び方向（ｘ方向）の配置間隔は、センサ素子２個分の間隔２Ｓとなり、図１０の実施形態の場合よりもセンサ素子１個分狭くすることができる。この実施形態では、センサ素子組１６の重心対称性は若干低くなるが、センサ素子が近接して配置されているため、シリコンチップの応力による歪みや製造プロセスによるばらつきに起因する影響の低減効果は低下しない。 In this case, the arrangement interval in the arrangement direction (x direction) of the sensor pixels 17 is an interval 2S corresponding to two sensor elements, and can be made narrower by one sensor element than in the embodiment of FIG. In this embodiment, the center-of-gravity symmetry of the sensor element set 16 is slightly lowered. However, since the sensor elements are arranged close to each other, the effect of reducing the influence due to the distortion caused by the stress of the silicon chip and the variation due to the manufacturing process is reduced. It will not decline.

図２０は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図１３の実施形態において、センサ画素１７を構成する２つの十字配置のセンサ素子組１６として、図１８に示すように、２つのセンサ素子５ｃ，５ｃの配置を横方向（ｘ方向）に狭めたものを用いている。 FIG. 20 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, as shown in FIG. 18, the two sensor elements 5c, 5c are arranged in the lateral direction (x The direction is narrowed.

この場合、センサ画素１７の並び方向（ｘ方向）の配置間隔は、センサ素子１．５個分の間隔１．５Ｓとなり、図１３の実施形態の場合よりもセンサ素子０．５個分狭くすることができ、センサ素子を高密度に配置できる。この実施形態でも、センサ素子組１６の重心対称性は若干低くなるが、センサ素子が近接して配置されているため、シリコンチップの応力による歪みや製造プロセスによるばらつきに起因する影響の低減効果は低下しない。 In this case, the arrangement interval in the arrangement direction (x direction) of the sensor pixels 17 is an interval 1.5S corresponding to 1.5 sensor elements, which is narrower by 0.5 sensor elements than in the embodiment of FIG. The sensor elements can be arranged with high density. Even in this embodiment, the center-of-gravity symmetry of the sensor element set 16 is slightly lowered. However, since the sensor elements are arranged close to each other, the effect of reducing the influence caused by the distortion due to the stress of the silicon chip and the variation due to the manufacturing process is not. It will not decline.

図２１は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図１４の実施形態において、センサ画素１７を構成する２つの十字配置のセンサ素子組１６として、図１８に示すように、２つのセンサ素子５ｃ，５ｃの配置を横方向（ｘ方向）に狭めたものを用いている。 FIG. 21 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, as shown in FIG. 18, the arrangement of the two sensor elements 5 c and 5 c is arranged in the horizontal direction (x The direction is narrowed.

この構成の場合、センサ画素１７の並び方向（ｘ方向）の配置間隔は、センサ素子１個分の間隔Ｓとなり、図１４の実施形態の場合よりもセンサ素子０．５個分狭くすることができ、センサ素子を高密度に配置できる。この実施形態でも、センサ素子組１６の重心対称性は若干低くなるが、センサ素子が近接して配置されているため、シリコンチップの応力による歪みや製造プロセスによるばらつきに起因する影響の低減効果は低下しない。 In the case of this configuration, the arrangement interval of the sensor pixels 17 in the arrangement direction (x direction) is an interval S for one sensor element, and may be narrowed by 0.5 sensor elements as compared with the embodiment of FIG. The sensor elements can be arranged with high density. Even in this embodiment, the center-of-gravity symmetry of the sensor element set 16 is slightly lowered. However, since the sensor elements are arranged close to each other, the effect of reducing the influence caused by the distortion due to the stress of the silicon chip and the variation due to the manufacturing process is not. It will not decline.

図２２は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図１６の実施形態において、センサ画素１７を構成する２つの十字配置のセンサ素子組１６として、図１８に示すように、２つのセンサ素子５ｃ，５ｃの配置を横方向（ｘ方向）に狭めたものを用いている。 FIG. 22 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, as shown in FIG. 18, the two sensor elements 5c, 5c are arranged in the horizontal direction (x The direction is narrowed.

この構成の場合、センサ画素１７の並び方向（ｘ方向）の配置間隔は、センサ素子１．５個分の間隔１．５Ｓとなり、図１６の実施形態の場合よりもセンサ素子０．５個分狭くすることができる。したがって、各センサ画素１７の中心座標ｃを画素の並び方向（ｘ方向）の同一ライン上に並べられると共に、センサ素子を高密度に配置できる。この実施形態においても、センサ素子組１６の重心対称性は若干低くなるが、センサ素子が近接して配置されているため、シリコンチップの応力による歪みや製造プロセスによるばらつきに起因する影響の低減効果は低下しない。 In the case of this configuration, the arrangement interval in the arrangement direction (x direction) of the sensor pixels 17 is an interval 1.5S for 1.5 sensor elements, which is 0.5 sensor elements than in the embodiment of FIG. Can be narrowed. Therefore, the center coordinates c of the sensor pixels 17 can be arranged on the same line in the pixel arrangement direction (x direction), and the sensor elements can be arranged at high density. In this embodiment as well, the symmetry of the center of gravity of the sensor element set 16 is slightly lowered, but since the sensor elements are arranged close to each other, the effect of reducing the influence caused by the distortion due to the stress of the silicon chip and the variation due to the manufacturing process is reduced. Does not drop.

図２３は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図１７の実施形態において、センサ画素１７を構成する２つの十字配置のセンサ素子組１６として、図１８に示すように、２つのセンサ素子５ｃ，５ｃの配置を横方向（ｘ方向）に狭めたものを用いている。 FIG. 23 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, as shown in FIG. 18, the two sensor elements 5c and 5c are arranged in the horizontal direction (x The direction is narrowed.

この構成の場合、センサ画素１７の並び方向（ｘ方向）の配置間隔は、センサ素子１個分の間隔Ｓとなり、図１７の実施形態の場合よりもセンサ素子０．５個分狭くすることができる。したがって、各センサ画素１７の中心座標ｃを画素の並び方向（ｘ方向）の同一ライン上に並べられると共に、センサ素子を高密度に配置できる。この実施形態でも、センサ素子組１６の重心対称性は若干低くなるが、センサ素子が近接して配置されているため、シリコンチップの応力による歪みや製造プロセスによるばらつきに起因する影響の低減効果は低下しない。 In the case of this configuration, the arrangement interval in the arrangement direction (x direction) of the sensor pixels 17 is an interval S for one sensor element, and may be narrowed by 0.5 sensor elements as compared with the embodiment of FIG. it can. Therefore, the center coordinates c of the sensor pixels 17 can be arranged on the same line in the pixel arrangement direction (x direction), and the sensor elements can be arranged at high density. Even in this embodiment, the center-of-gravity symmetry of the sensor element set 16 is slightly lowered. However, since the sensor elements are arranged close to each other, the effect of reducing the influence caused by the distortion due to the stress of the silicon chip and the variation due to the manufacturing process is not. It will not decline.

なお、図２０〜図２３の実施形態では、十字配置のセンサ素子組１６として、図１８に示すように、２つのセンサ素子５ｃ，５ｄを横方向（ｘ方向）に近接させて配置したものを用いているが、例えば上下に隣合う２つのセンサ素子５ａ，５ｂを縦方向（ｙ方向）に近接させて配置したものを用いても良い。 In the embodiment shown in FIGS. 20 to 23, as the sensor element set 16 in the cross arrangement, as shown in FIG. 18, two sensor elements 5c and 5d are arranged close to each other in the horizontal direction (x direction). Although used, for example, a sensor in which two sensor elements 5a and 5b adjacent in the vertical direction are arranged close to each other in the vertical direction (y direction) may be used.

図２４は、上記いずれかの実施形態の回転検出装置３を転がり軸受に組み込んだ例を示す。この転がり軸受２０は、内輪２１と外輪２２の転走面間に、保持器２３に保持された転動体２４を介在させたものである。転動体２４はボールからなり、この転がり軸受２０は深溝玉軸受とされている。また、軸受空間の一端を覆うシール２５が、外輪２２に取付けられている。回転軸１０が嵌合する内輪２１は、転動体２４を介して外輪２３に支持されている。外輪２３は、軸受使用機器のハウジング（図示せず）に設置されている。 FIG. 24 shows an example in which the rotation detection device 3 of any one of the above embodiments is incorporated in a rolling bearing. This rolling bearing 20 has a rolling element 24 held by a cage 23 interposed between rolling surfaces of an inner ring 21 and an outer ring 22. The rolling element 24 is made of a ball, and the rolling bearing 20 is a deep groove ball bearing. A seal 25 that covers one end of the bearing space is attached to the outer ring 22. The inner ring 21 into which the rotary shaft 10 is fitted is supported by the outer ring 23 via the rolling elements 24. The outer ring 23 is installed in a housing (not shown) of a bearing using device.

内輪２１には、磁石取付部材２６が取付けられ、この磁石取付部材２６に磁石４が取付けられている。磁石取付部材２６は、内輪２１の一端の内径孔を覆うように設けられ、外周縁に設けられた円筒部２６ａを、内輪２１の肩部外周面に嵌合させることにより、内輪２１に取付けられている。また、円筒部２６ａの近傍の側板部が内輪２１の幅面に係合して軸方向の位置決めがなされている。
外輪２２にはセンサ取付部材２７が取付けられ、このセンサ取付部材２７に、図１の磁気センサアレイ５および角度算出手段６の集積された半導体チップ９が取付けられている。また、このセンサ取付部材２７に、角度算出手段６の出力を取り出すための出力ケーブル２９も取付けられている。センサ取付部材２７は、外周部の先端円筒部２７ａを外輪２２の内径面に嵌合させ、この先端円筒部２７ａの近傍に形成した鍔部２７ｂを外輪２２の幅面に係合させて軸方向の位置決めがなされている。 A magnet attachment member 26 is attached to the inner ring 21, and the magnet 4 is attached to the magnet attachment member 26. The magnet attachment member 26 is provided so as to cover the inner diameter hole at one end of the inner ring 21, and is attached to the inner ring 21 by fitting a cylindrical portion 26 a provided on the outer peripheral edge to the outer peripheral surface of the shoulder portion of the inner ring 21. ing. Further, the side plate portion in the vicinity of the cylindrical portion 26a is engaged with the width surface of the inner ring 21, and the axial positioning is performed.
A sensor attachment member 27 is attached to the outer ring 22, and the semiconductor chip 9 in which the magnetic sensor array 5 and the angle calculation means 6 of FIG. 1 are integrated is attached to the sensor attachment member 27. An output cable 29 for taking out the output of the angle calculation means 6 is also attached to the sensor attachment member 27. The sensor mounting member 27 has an outer peripheral cylindrical portion 27a fitted on the inner diameter surface of the outer ring 22 and a flange portion 27b formed in the vicinity of the distal cylindrical portion 27a is engaged with the width surface of the outer ring 22 in the axial direction. Positioning has been made.

このように、転がり軸受２０に回転検出装置３を一体化することで、軸受使用機器の部品点数、組立工数の削減、およびコンパクト化が図れる。その場合に、回転検出装置３は、上記のように小型で高精度な回転角度出力が可能であるため、小径軸受等の小型の軸受においても、満足できる回転角度出力を得ることができる。 Thus, by integrating the rotation detection device 3 into the rolling bearing 20, the number of parts of the bearing-using device, the number of assembling steps can be reduced, and the size can be reduced. In this case, since the rotation detection device 3 can output a rotation angle with a small size and high accuracy as described above, a satisfactory rotation angle output can be obtained even with a small bearing such as a small-diameter bearing.

この発明の第１の実施形態に係る回転検出装置の概念構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the conceptual structure of the rotation detection apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 同回転検出装置における半導体チップを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the semiconductor chip in the rotation detection apparatus. 同回転検出装置における半導体チップ上の回路構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structural example on the semiconductor chip in the rotation detection apparatus. 同回転検出装置の磁気センサアレイにおけるセンサ素子組の構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the structural example of the sensor element group in the magnetic sensor array of the rotation detection apparatus. （Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ同回転検出装置における磁気センサ素子の平面図、断面図、および斜視図である。(A), (B), (C) is the top view, sectional drawing, and perspective view of a magnetic sensor element in the rotation detection device, respectively. 磁気センサアレイの出力を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the output of a magnetic sensor array. 角度算出手段による角度算出処理の説明図である。It is explanatory drawing of the angle calculation process by an angle calculation means. （Ａ）はセンサ素子組の応力に伴う電流の流れを示す説明図、（Ｂ）は同センサ素子組の磁界印加状態での電流の流れを示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the flow of the electric current accompanying the stress of a sensor element group, (B) is explanatory drawing which shows the flow of the electric current in the magnetic field application state of the sensor element group. （Ａ）は他の接続形態におけるセンサ素子組の応力に伴う電流の流れを示す説明図、（Ｂ）は同センサ素子組の磁界印加状態での電流の流れを示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the flow of the electric current accompanying the stress of the sensor element group in another connection form, (B) is explanatory drawing which shows the electric current flow in the magnetic field application state of the sensor element group. 同実施形態に係る回転検出装置の磁気センサアレイにおけるセンサ素子の配置構成を示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement configuration of the sensor element in the magnetic sensor array of the rotation detection apparatus based on the embodiment. （Ａ）はセンサ素子組の他の配列例の応力に伴う電流の流れを示す説明図、（Ｂ）は同センサ素子組の磁界印加状態での電流の流れを示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the flow of the electric current accompanying the stress of the other array example of a sensor element group, (B) is explanatory drawing which shows the flow of the electric current in the magnetic field application state of the sensor element group. この発明の他の実施形態に係る回転検出装置の磁気センサアレイにおけるセンサ素子の配置構成を示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement configuration of the sensor element in the magnetic sensor array of the rotation detection apparatus which concerns on other embodiment of this invention. この発明のさらに他の実施形態に係る回転検出装置の磁気センサアレイにおけるセンサ素子の配置構成を示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement configuration of the sensor element in the magnetic sensor array of the rotation detection apparatus which concerns on further another embodiment of this invention. この発明のさらに他の実施形態に係る回転検出装置の磁気センサアレイにおけるセンサ素子の配置構成を示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement configuration of the sensor element in the magnetic sensor array of the rotation detection apparatus which concerns on further another embodiment of this invention. センサ画素の中心座標のずれに起因する信号出力におけるノイズの説明図である。It is explanatory drawing of the noise in the signal output resulting from the shift | offset | difference of the center coordinate of a sensor pixel. この発明のさらに他の実施形態に係る回転検出装置の磁気センサアレイにおけるセンサ素子の配置構成を示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement configuration of the sensor element in the magnetic sensor array of the rotation detection apparatus which concerns on further another embodiment of this invention. この発明のさらに他の実施形態に係る回転検出装置の磁気センサアレイにおけるセンサ素子の配置構成を示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement configuration of the sensor element in the magnetic sensor array of the rotation detection apparatus which concerns on further another embodiment of this invention. この発明のさらに他の実施形態に係る回転検出装置の磁気センサアレイに用いられるるセンサ素子組のセンサ素子配置構成を示す平面図である。It is a top view which shows the sensor element arrangement structure of the sensor element group used for the magnetic sensor array of the rotation detection apparatus which concerns on further another embodiment of this invention. 同磁気センサアレイにおけるセンサ素子の配置構成を示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement configuration of the sensor element in the magnetic sensor array. この発明のさらに他の実施形態に係る回転検出装置の磁気センサアレイにおけるセンサ素子の配置構成を示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement configuration of the sensor element in the magnetic sensor array of the rotation detection apparatus which concerns on further another embodiment of this invention. この発明のさらに他の実施形態に係る回転検出装置の磁気センサアレイにおけるセンサ素子の配置構成を示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement configuration of the sensor element in the magnetic sensor array of the rotation detection apparatus which concerns on further another embodiment of this invention. この発明のさらに他の実施形態に係る回転検出装置の磁気センサアレイにおけるセンサ素子の配置構成を示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement configuration of the sensor element in the magnetic sensor array of the rotation detection apparatus which concerns on further another embodiment of this invention. この発明のさらに他の実施形態に係る回転検出装置の磁気センサアレイにおけるセンサ素子の配置構成を示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement configuration of the sensor element in the magnetic sensor array of the rotation detection apparatus which concerns on further another embodiment of this invention. 同回転検出装置を備えた転がり軸受の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the rolling bearing provided with the rotation detection apparatus. 従来例の断面図である。It is sectional drawing of a prior art example. 従来例における磁気センサ素子の並列接続例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of parallel connection of the magnetic sensor element in a prior art example. シリコンウェハに作用するピエゾ抵抗効果の説明図である。It is explanatory drawing of the piezoresistive effect which acts on a silicon wafer. 図２６におけるセンサ素子の並列接続例でのピエゾ抵抗効果の説明図である。It is explanatory drawing of the piezoresistive effect in the parallel connection example of the sensor element in FIG.

Explanation of symbols

３…回転検出装置
４…磁石
５…磁気センサアレイ
５ａ〜５ｄ…磁気センサ素子
１６…センサ素子組
１７…センサ画素
２０…転がり軸受 DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Rotation detection apparatus 4 ... Magnet 5 ... Magnetic sensor array 5a-5d ... Magnetic sensor element 16 ... Sensor element group 17 ... Sensor pixel 20 ... Rolling bearing

Claims

In a rotation detection device that combines a magnetic sensor array and a magnet that rotates in opposition to the magnetic sensor array, four sensor elements of the magnetic sensor array are connected in parallel to each other in different directions. A rotation detection device comprising a group of sensor elements and a sensor pixel configured by further connecting the sensor element groups in parallel.

2. The rotation detection device according to claim 1, wherein the four sensor elements of each sensor element set are arranged in a distributed manner.

2. The rotation detection device according to claim 1, wherein the four sensor elements of each sensor element set are arranged in a cross shape.

4. The rotation detecting device according to claim 3, wherein two sensor elements arranged in a vertical direction in a sensor element group in which four sensor elements are arranged in a cross shape, or two sensor elements arranged in a horizontal direction are arranged close to each other. .

4. The rotation detection device according to claim 3, wherein the sensor element groups are arranged in a staggered pattern.

6. The rotation detection device according to claim 1, wherein the arrangement of the sensor element sets constituting one pixel is symmetric in a predetermined direction, and center coordinates of the pixels in the predetermined direction are arranged on the same line. .

The bearing with a rotation detection apparatus which provided the rotation detection apparatus of any one of Claim 1 thru | or 6 in the rolling bearing.